JPS61293791A - ダイレクトドライブモ−タ−を用いた関節型ロボツトの回動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はそれぞれが３６ｏ°以上の回動範囲をもつ第１
アームと第２アームを有する関節型ロボットに関するも
のである。

（従来技術） 従来、回動する第１アーム先端に第１アームの回動軸と
平行な軸によって回動する第２アームを備え、この第２
アームの先端に作業工具を有し、第１アームと第２アー
ムを適宜回動させて前記の作業工具を平面的に位置決め
するに当って第１アームを３６０’以上回動可能として
作業範囲の拡大を計ったものに特開昭５７−１７３４８
７号や実開昭５９−１６０１８２号に示すものが提案さ
れている。

これらの装置は２本のアームの回動駆動源を固定側に配
置することにより、第１アームが他のものに干渉せず、
しかも回動駆動源のケーブルがからんだり、ねじれたり
することなく回動できるためにその作業範囲を３６０”
以上とすることができることを特徴の一つとしている。

ところが両者とも第２アーム先端に作業工具を設けてい
るので作業工具への圧縮空気、電力の供給、信号の授受
のために作業工具と固定部に設けられた制御部を連結す
るエアチューブもしくはケーブル等が不可欠である。こ
のチューブ、ケーブル等の設置を考えた場合、第１アー
ムが３６０°もしくはそれ以上回動するとチューブ、ケ
ーブル等にねじれや曲げが生じ断線や破損の危険性があ
るため実用的に第１アームの回動範囲を３６０°もしく
はそれ以上にすることは不可能であった。

特に作業工具を第１アーム回動軸と平行な軸回りに回動
させるためにアクチュエーターをアーム等の回動部に設
けた場合、アクチュエーターへの動力線、信号線の数が
多くなるためこれらの断線を防ぐためのなんらかの処置
を行う必要があった。

（目　的） 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので第１アーム
、第２アームと第２アーム先端に設けられた手首（作業
工具）をケーブル等が断線することなしに３６０ａ以上
回動させることが可能である関節型ロボットを提案する
ことを目的とする。

（構　成） 本発明は上記目的を達成するため同心環状に配設された
一対のステーター間に環状のローターを配設したダイレ
クトドライブモーター２個を上下同軸に所定の間隙を存
して配設し１両ダイレクトモーターの中心空洞部に固定
軸を嵌合し、前記間隙部の固定軸に第１アーム基蔀及び
第２アーム駆動用プーリーを回動自在に枢着し。

夫々２個のダイレクトモーターのローターに一体に結合
し、第１アーム先端に配設された第２アーム回動軸に固
定した従動プーリーと前記第２アーム駆動用プーリーを
回転伝達手段を用いて連結し固定台座の固定軸に第１ス
リップリングを、第２アーム先端のツール軸に第３スリ
ップリングを設け、固定軸内の配線を第１スリップリン
グを介して第１アーム先端の回動軸内を通して第３スリ
ップリングへ、更にツール軸内を通してハンドへ接続す
るとともに、第２アーム駆動用ダイレクトドライブモー
ターに平行な軸でハンド旋回用モーターをロボットの固
定部に配設し、該モーターの出力軸に結合したプーリー
と前記の固定軸に軸支したプーリー、該プーリーと第２
アーム回動軸に軸支されたプーリー、該プーリーと連結
したプーリーとツール軸に結合したプーリーをそれぞれ
回転手段を用いて連結したことを特徴とするものである
。以下実施例に基づいて具体的に説明する。

固定台座１にエンコーダー２．ブレーキ３を僅えたサー
ボモーター４を設け、このサーボモーター４のシャフト
５をカップリング６を介して、固定台座１上部に連設さ
れた支持筒７に設けられたベアリング８に軸支されたボ
ールねじ９に連結する。１０は筒状のベース１１に設け
られた直線軸受で前記の支持筒７に設けられた直線案内
１２と係合している。前記のベース１１はその上端で固
定軸１３の下端に成形されたフランジ１３ａに固定され
ている。またフランジ１３ａに取り付けられた支持台１
４の下端には前記のボールねじ９に螺合したナツト１５
が固定されている。

前記のフランジ１３ａの上端にはダイレクトドライブモ
ーター１６が固定されている。該ダイレクトドライブモ
ーター１６の中心空洞部１６ａにはフランジ１３ａに連
設された固定軸１３が嵌合されている。

ダイレクトドライブモーター１６は同心環状に配設され
た一対のステーター１６ｂ、１６ｃ間の環状のローター
１６ｄが軸受１６ｅ、１６ｆによって軸支されローター
１６ｄがステーター１６ｂ、１６ｃの上端より出力軸と
して突出するように構成されている。この突出部１６ｇ
が第１アーム１７の基部１７ａと結合している。

固定軸１３はダイレクトモーター１６よりさらに突出し
第１アーム１７の基部１７ａに形成された孔１７ｂを貫
通し、ダイレクトドライブモータ−１６上部に間隙が生
成されるまで突出し、その上部にフランジ１８が固定さ
れている。

該フランジ１８の下面の間隙にその中心に貫通した孔１
９ａに固定軸１３を貫通させるようにしてダイレクトド
ライブモーター１９が取りつけられている。ダイレクト
ドライブモーター１９は同心環状に配設された一対のス
、チーター１９ｂ。

１９ｃ間の環状のローター１９ｄが軸受１９ｅ。

１９ｆで軸支され、ローター１９ｄがステーター１９ｂ
、１９ｃの下端より出力軸として突出するように構成さ
れている。該出力軸１９ｇは固定軸１３に軸受２０によ
って軸支されたスリーブ２１に連結している。該スリー
ブ２１の中間部でプーリー２２が軸支され、該プーリー
上部と前記フランジ１８にその出力軸がダイレクトドラ
イブモーター１９と平行になるように連設されたサーボ
モーター２３の出力軸に連設されたプーリー２４との間
にタイミングベルト２５が張架され、回転連結している
。

前記スリーブ２１下端にはプーリー２６が固定されてい
る。−力筒１アーム１７の先端部では第２アーム回動軸
２７が先端部１７に固定された軸受２８，２９によって
固定軸１３と平行に軸支されている。該第２アーム回動
軸２７上端には中空のプーリー３０が固定され、前記プ
ーリー２６との間でタイミングベルト３１が張架され、
回転連結している。この中空状の第２アーム回動軸２７
の内側でやはり中空状の内軸３２が第２アーム回動軸２
７の内径に設けられた軸受３３．３４によって軸支され
ている。該内軸３２はその一端が前記プーリー３０より
突出しており、この突出部にプーリー３５が固定されて
いる。該ブーＩＪ　−３５は前記プーリ−２２下部との
間に張架されたタイミングベルト３６によって回転連結
されている。

前記第２アーム回動軸２７はその下部で第２アーム３７
の基部３７ａと連結している。また前記の内軸３２はそ
のもう一端が第２アーム３７の基部３７ａより突出して
おり、その突出部でプーリー３８に連結している。該プ
ーリー３８は第２アーム３７先端で軸受３９，４０によ
って第２アーム回動軸２７と平行に軸支されたツール軸
４１に固定されたプーリー４２とその間で張架されたタ
イミングベルト４３によって回転連結されている。４４
はツール軸４１の下端に固定されたハンドである。電源
に接続された配線は固定台座１のコネクター５０よりベ
ース１１内を通り中空の固定軸１３内を経て固定軸１３
外周の第１スリップリング４９、ドライブモーター１９
及びサーボモーター２３に接続される。第２アームに取
り付けられた第２スリップリング４８と第１スリップリ
ング４９とは配線４６で接続されている。第２スリップ
リング４８に接続された配線４６は回動軸２７内のガイ
ドパイプ４７内を通ってツール軸４１に取り付けられた
第３のスリップリング４５に接続され、ツール軸４１内
を通ってハンド４４に接続されている。

又第２アーム３７は第２図に示すように回転し゛た際ベ
ース１１に係合しないような長さになっている。

上記の実施例では第２アームを駆動するのにタイミング
ベルトを用いたがこれは平行リンク機構におきかえるこ
とができる。ただしこの場合は第２アームの回動角は１
３５°程度になるので第２スリップリング４８は必ずし
も必要でない。又スリップリングのかわりにロータリー
ジヨイントを用いれば圧縮空気等を供給できる。

次に作用について説明する。サーボモーター４を回動さ
せるとアームとともにベース１１が上下する。サーボモ
ーター４はブレーキ３を備えているので停電時の落下を
防ずことかできる。

またダイレクトドライブモーター１６を回動させると第
１アーム１７が、ダイレクトドライブモーター１９を回
動させるとタイミングベルト３１により第２アーム３７
が、サーボモーター２３を回動させるとタイミングベル
ト２５，３６゜４３によってツール軸４１を回動させる
ことができるので、以上のことによりハンド４４の空気
内での位置決めとハンドの軸回りの回転姿勢を制御する
ことができる。

また、第１アーム１７．第２アーム３７．ハンド４４は
それぞれが３６０＠以上回動可能となるように互いに干
渉しないように配置され、かつ第２アームとハンドを駆
動するモーターの配線は固定軸１３の内部を通って固定
側へ導びかれ、ハンドへの配線も３つのスリップリング
を経由して固定側へ接続しているので配線上もアームや
ハンドが３６０”以上回動しても配線がねじれたり断線
したりすることがない。

尚、上述せるタイミングベルトはリンク、ワイヤ、チェ
ーン等の種々の回転伝達手段で代用できるものである。

（効　果） 本発明は同心環状に配設された一対のステーター間に環
状のローターを配設したダイレクトドライブモーター２
個を上下同軸に所定の間隙を存して配設し、雨ダイレク
トモーターの中心空洞部に固定軸を嵌合し、前記間隙部
の固定軸に第１アーム基部及び第２７であるのでプーリ
。

−を回動自在に枢着し、夫々２個のダイレクトモーター
のローターに一体に結合し、第１アーム先端に配設され
た第２アーム回動軸に固定した従動プーリーと前記第２
アーム駆動用プーリーを回転伝達手段を用いて連結し固
定台座の固定軸に第１スリップリングを、第２アーム先
端のツール軸に第３スリップリングを設け、固定軸内の
配線を第１スリップリングを介して第１アーム先端の回
動軸内を通して第３スリップリングへ、更にツール軸内
を通してハンドへ接続するとともに、第２アーム駆動用
ダイレクトドライブモーターに平行な軸でハンド旋回角
モーターをロボットの固定部に配設し、該モーターの出
力軸に結合したプーリーと前記の固定軸に軸支したプー
リー、該プーリーと第２アーム回動軸に軸支されたプー
リー、該プーリーと連結したプーリーとツール軸に結合
したプーリーをそれぞれ回転手段を用いて連結しである
ので第１アーム、第２アーム、手首を互いに干渉するこ
となく、３６０°以上回動できると同時に配線がねじれ
たり断線する危険を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例正断面図、第２図は同正面図
である。 １・・・固定台座 １３・・・固定軸 １６．１９・・・ダイレクトドライブモーター１６ａ、
１９ａ・・・中心空洞部 １６ｂ、１６ｃ、１９ｂ、１９ｃｍステーター１６ｄ、
１９ｄ・・・ローター １７・・・第１アーム ２７・・・第２アーム回動軸 ３７・・・第２アーム ４４・・・ツール軸 ４５・・・第３スリップリング ４６・・・配線 ４８・・・第２スリップリング ４９・・・第１スリップリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同心環状に配設された一対のステーター間に環状のロー
   ターを配設したダイレクトドライブモーター２個を上下
   同軸に所定の間隙を存して配設し、両ダイレクトモータ
   ーの中心空洞部に固定軸を嵌合し、前記間隙部の固定軸
   に第１アーム基部及び第２アーム駆動用プーリーを回動
   自在に枢着し、夫々２個のダイレクトモーターのロータ
   ーに一体に結合し、第１アーム先端に配設された第２ア
   ーム回動軸に固定した従動プーリーと前記第２アーム駆
   動用プーリーを回転伝達手段を用いて連結し固定台座の
   固定軸に第１スリップリングを、第２アーム先端のツー
   ル軸に第３スリップリングを設け、固定軸内の配線を第
   １スリップリングを介して第１アーム先端の回動軸内を
   通して第３スリップリングへ、更にツール軸内を通して
   ハンドへ接続するとともに、第２アーム駆動用ダイレク
   トドライブモーターに平行な軸でハンド旋回用モーター
   をロボットの固定部に配設し、該モーターの出力軸に結
   合したプーリーと前記の固定軸に軸支したプーリー、該
   プーリーと第２アーム回動軸に軸支されたプーリー、該
   プーリーと連結したプーリーとツール軸に結合したプー
   リーをそれぞれ回転手段を用いて連結してなるダイレク
   トドライブモーターを用いた関節型ロボットの回動装置
   。