JPS6130386A - ロボツトリスト集合体 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は三軸ロボットリスト集合体に関し、特に頭上ガ
ントリーによって担持された垂直方向配向のコラプシブ
ル管集合体に取付けるようになっている集合体に係る。

特に本発明は、同−譲゛渡大の特開昭５９−１３４６８
０号に記載および請求された型のロボットマニピュレー
タのための改良リスト集合体に関する。

［発明の技術的背景］ この特開昭５９−１３４６８０号のロボットマニピュレ
ータでは、頭上ガントリー装置が普通の三軸リストを担
持し、三軸の各々がモータ手段によって別々に駆動され
、そしてモータ軸がほぼ駆動軸に沿って延びている。垂
°直軸回りの回転のためのモータは容易にコラプシブル
管集合体内に位置づけ可能であるが、集合体から側方へ
突出したエフェクターを揺動させるためのモータは成る
用途ではその運動が幾分制限され、そして終端エフェク
ターを回転させるためのモータは、リストから延びる容
易に感知可能な長さのアームの中に入っている。従って
、終端エフェクターを三軸の交又部に接近させて取付け
ることはできない。

［発明の概要］ 本発明の目的の中で注目すべき目的は、終端エフェクタ
ーを軸に接近させて取付けることができる三軸ロボット
リスト集合体を提供すること、コラブシブル管集合体を
すべての方向から工作物に接近させることができる非常
にコンパクトなリスト集合体を提供すること、三軸のす
べてが１点で交又するリスト集合体を提供すること、終
端エフェクターの複合運動を可能にするリスト集合体を
提供すること、最終軸すなわち第三軸回りに終端エフェ
クターを無制限に回転させることができるリスト集合体
を提供すること、信頼性の高いリスト集合体を提供する
こと、構造が比較的に簡単セ低コストのリスト集合体を
提供することである。他の目的と特徴は以下において１
部明らかになり、１部指摘される。

［発明の好ましい実施例］ 以下、本発明をその好ましい実施例について図面に沿い
詳述する。

いくつかの図面において同一参照符号は同じ部品を示す
。

第１図を参照すると、フレーム集合体１１は一対のレー
ル集合体１３を担持している。ブリッジ集合体１７はレ
ールに沿って移動可能であり、かつそれ自体にキャリッ
ジ１９が取付けられている。

このキャリッジ１９には垂直コラプシブル管集合体２３
が支持されている。このコラプシブル管集合体２３の下
端には、全体を参照符号２４で示した、本発明の三軸リ
スト、すなわち三軸手首が取付けられている。リスト集
合体には終端エフェクター、すなわち工具２５が取付け
られている。

ブリッジキャリッジおよびコラプシブル管集合体の操作
は、この説明の目的を除いて前記の特開昭５９−１３４
６８０号明細書に詳述に記載されている。この明細書か
ら別色ように、３つの直交軸の各々に沿った運動はサー
ボモータ装置によって制御される。典型的な例では、各
サーボループ、　　は駆動力を生じるた−めのｄ、ｃ、
サーボモータと、各々の軸に沿った実際の運動距離を別
個に測定するためのｉす個の感知装置、例えばリゾルバ
またはタグラインを用いている。更に前述の明細書に記
載されているように、このタイプのガントリーロボット
の長所は、大きな容積にわたって比較的に均一にこのロ
ボットを操作することができ、この容積を容易に認識お
よび拡大することができる点にある。更に、平行移動軸
が直交しているので、比較的に容易にマニピュレータを
プログラムすることことができる。このようなロボット
マニピュレータにとって重要なことは、コラプシブル管
集合体２３の下端にリスト集合体を設けることである。

このリスト集合体は、好ましくは３つの直交軸の回りに
終端エフェクターを回転させ、その結果終端エフェクタ
ーの位置づけが完全にフレキシノルである。

第２図を参照すると、図示の三軸リス１へ集合体はそれ
をコラプシブル管集合体２３の底に固定するための取付
板２７を含む。この取付板２７の下には管状ケーシング
２９が設けられている。この管状ケーシングは実質的に
最下位のコラプシブル管の延長部を形成しているにの管
状ケーシングの中には、後で詳細に述べる回転駆動部が
設けられている。この回転駆動部はコラプシブル管集合
体２３の垂直な軸の回りに基礎部材３３を回転させる。

基礎部材３３は一対の細長いモータ集合体３５゜３７を
担持している。このモータ集合体は管巣合体２９および
その中に含まれる回転駆動部に対して平行となるように
かつ近接するように垂直に取付けられている。各モータ
集合体３５．３７はそれぞれ直角かさ歯車集合体４１．
４３を駆動し、このかさ歯車集合体はモータ回転方向を
９０度ずつ変える。かさ歯車集合体の間には、差動歯車
装置４７を含む歯車ケース４５が設けられている。

差動歯車装置４７は−・列に並びかつ向かい合っている
一対の入力部材すなわち入力軸を備え、この入力部材の
各々はそれぞれ１個の直角かさ歯車４１．４３によって
駆動される。差動歯車装置は更に出力軸を備えている。

この出力軸はロボットの終端エフェクターを取付けるこ
とができる取付板４９を担持している。これらの小集合
体はそれぞれ断面図を参照して後で詳細に説明する。

第４図を参照すると、管状ハウジング集合体２９が取付
板２７に固定連結された内管５１と、軸受５４．５５に
よって内管に支承された外管５３とからなっていること
が判る。細長いｄ、ｃ、サーボモータ５６は内管の中に
政府けられ、モータの出力軸は調和速度リデューサ５７
の入力軸を駆動する。この調和速度リデューサ５７は出
力軸５８によって外管５３を駆動する。出力軸５８は外
管５３に沿って取付板４９に連結されている。出力軸５
８の角度位置を直接的に感知しかつフィードバック信号
を供給するためにサーボリゾルバ５９を設けられている
。このフィードバック信号は、齋械的な取付装置のバッ
クラッシュすなわちオフセット誤差とは関係なくサーボ
モータ５６の電圧付加を制御するために使用可能である
。このようなフィードバック制御の利点は前述の特開昭
５９−１３４６８０号明細書に詳細に説明されている。

モータ手段３５は第５図に詳細に示しである。

判るように、モータ手段３７は取付板３３の反対側に取
付けられているが、モータ手段３５と実質的に同一であ
るので、別個に説明しない。

垂直軸の回転駆動部と同じように、２個のモータ手段３
５．３７はそれぞれ、調和速度リデューサ６２を駆動す
る細長いｄ、ｃ、サーボモータ６１からなっている（第
５図参照）。″好ましくはハイポイド型の直角かさ歯車
が各々のモータ６１および速度リデューサ６２と関連し
て設けられている。

このかさ歯車の入力軸と出力軸はオフセットされている
。速度リデューサ６２の出力軸６３は小さい方のかさ歯
車すなわちピニオン６４を駆動する。

大きい方の歯車すなわちリング歯車６５は出力軸６６を
駆動する。類似の２個のモータ集合体は取付板すなわち
基礎部材３３の反対側に取付けられ、かつ次のように配
向されている。すなわち、各々の出力軸６６が一列に並
びかつ対向し、それによって差動歯車装置４７の入力部
材に係合するように配向されている。各出力軸６６の実
際の角度位置はフィードバック信号を供給する各々のサ
ーボリゾルバ６７によって感知される。ロボット装置は
ｄ、ｃ、サーボモータ６１の活動化の制御のために、前
記フィードバック信号を利用することができる。

第６図を参照すると、差動歯車装置入力軸は参照符号７
１．７２によって示しである。この入力軸は差動歯車ケ
ーシング４５に軸承され、かつそれぞれかさ歯車７３．
７４に連結されている。出力軸７５は入力軸７１．７２
に対して直角となるように歯車ケーシング４５に軸承さ
れている。出力軸７５は両歯軸７３．７４とかみあうか
さ歯車７６を担持している。軸７５の他端は前述のよう
にロボット終端エフェクター取付板４９を担持している
。

図示の如く、差動歯車ケース４５はフロー、ティングさ
れている、すなわち基礎部材３３に取付けられていない
。このケースは２本の入力軸７１．７２によってその間
に保持されているだけである。

従って、入力軸７１．７２が反対方向に駆動されると、
出力軸はその軸線回りに回転する、すなわち最後のガン
マ軸線回りに終端エフェクターを回転させることが判る
であろう。他方、２本の入力軸７１．７２が同じ方向に
回転すると、出力軸７５は歯車ケーシング４５および終
端エフェクターと共に、差動入力軸の共通軸線の回りを
揺動する。

以上から、２個のモータ手段３５と３７のどちらも２個
の最終回転軸を独立して制御しないが、複合関係がある
ことが判るであろう。この関係は制御装置の仕事を幾分
複雑にするが、運動を組合せるには、各々のモータ手段
と関連するリゾルバによって発生した位置信号を単に合
計するだけでよい。これは、回転軸が直交すなわち交又
しない他のロボット装置において発生する複雑な鏝面学
的関係とは好対照である。　′ 本発明の差動駆動機構の利点は前述のように、細長いい
ろいろなモータ手段を、垂直な管巣合体に密接させてか
つ平行に取付けできることと、終端エフェクターを三軸
の交又部に非常に密接させて取付けることができ、それ
によって終端エフェクターを第３ガンマ軸線回りに駆動
するモータのための空間においてアームを非常に長くす
る必要がないことにある。

以上により、本発明のいくつかの目的が達成ｄれ、他の
好ましい結果が得られることが判る。

本発明の範囲を逸脱せずに上記の構成に種々の変更を加
えることができるので、前記の事と図面に示した事はす
べて例示的なものとして解釈すべきであり、制限的な意
味で解釈すべきでないと理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による三軸リストを用いたガントリー
ロボットの透視図、第２図はリスト集合体の正面図、第
３図はリスト集合体の側面図、第４図は第１軸すなわち
垂直軸のための回転駆動部を示す、第３図の４−４線に
沿って切断した部外断面図、第５図は第２と第３の軸の
駆動に用いられる類似した２つのモータ手段を示す、第
２図の５−５線に沿って切断した図、第６図は第２と第
３の軸の回りの回転を達成するために類似の２つのモー
タ手段の運動を結合するための差動歯車手段を示す、第
３図の４−４線に沿って切断した部分断面図である。 ２３．２９・・・・・・・管状取付手段３３・・・・・
・・・・・・基礎部材 ３５．３７・・・・・・・モータ手段 ４５・・・・・・・・・・・歯車ハウジング手段４７・
・・・・・・・・・・差動歯車手段４９・・・・・・・
・・・・エフェクター取付手段７１．７２・・・・入力
部材 ７５・・・・・・・・出力軸 代理人　弁理士　　守　谷　−雄 １ｇ面の鱈（内容に全史イｊＬ） Ｆｌθ２　　　　　　ＲＧ３ 手続補正書動幻 昭和６０年８月２２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細長い管状取付部材、基礎部材、前記管状取付部材
   と一列に並んでいる、前記基礎部材を前記管状取付部材
   の軸の回りに回転させるための回転駆動手段、前記基礎
   部材に取付けられ、前記管状取付部材に隣接し、かつこ
   の管状取付部材に対して平行である一対の軸長いモータ
   手段、歯車ハウジング手段、一列に並んだ相対する軸の
   回りを回転可能である一対の入力部材と、この入力部材
   に対して垂直に延びる出力軸を有し、それぞれ前記の細
   長いモータ手段に作用的に連結され、そして前記歯車ハ
   ウジング手段の中に軸承された差動歯車手段、および前
   記出力軸に設けられたエフェクターを取付けるための手
   段を備え、前記取付手段によって担持されたエフェクタ
   ーが対向して作動する前記モータ手段によって出力軸の
   軸線の回りを回転可能であり、前記歯車ハウジング手段
   と共に、前記モータ手段を類似した方向に作動させるこ
   とによって、入力部材軸線の回りに揺動可能であり、そ
   して前記回転駆動手段を作動させることによって前記管
   状取付部材の軸線回りに回転可能であるロボットリスト
   集合体。 ２、管状取付部材の軸線、差動入力部材の軸線および出
   力軸の軸線がすべて１つの共通の点で交又していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボットリス
   ト集合体。 ３、モータ手段の各々が、ｄ．ｃ．モータ、モータ速度
   を減速するための調和リデューサおよび減速されたモー
   タ速度の方向を変えるための直角かさ歯車からなってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボッ
   ト集合体。 ４、モータ手段の各々が、各入力部材の位置を示すフィ
   ードバック信号を発生するためのリゾルバを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のロボットリスト
   集合体。 ５、軸方向コラプシブルの細長い管状取付部材、基礎部
   材、前記管状取付部材と一列に並んでいる、前記基礎部
   材を前記管状取付部材の軸線回りに回転させるための回
   転駆動手段、前記管状取付部材に対して平行にかつ隣接
   して前記基礎部材に取付けられた一対の細長いモータ手
   段、それぞれのモータ手段によって行われる運動の回転
   軸を９０度変更するための、細長いモータ手段に組合わ
   さったかさ歯車手段、前記かさ歯車手段の間に位置して
   いる歯車ハウジング手段、一列に並んだ相対する軸の回
   りを回転可能である一対の入力部材と、この入力部材に
   対して垂直に延びる出力軸を有し、それぞれ前記かさ歯
   車手段に作用的に連結され、そして前記歯車ハウジング
   手段の中に軸承された差動歯車手段、および前記出力軸
   に設けられた、エフェクターを取付けるための手段を備
   え、前記取付手段によって担持されたエフェクターが対
   向して作動する前記モータ手段によって出力軸の軸線の
   回りを回転可能であり、前記歯車ハウジング手段と共に
   、前記モータ手段を類似した方向に作動させることによ
   って、入力部材軸線の回りに揺動可能であり、そして前
   記回転駆動手段を作動させることによって前記管状取付
   部材の軸線回りに回転可能であるロボットリスト集合体
   。 ６、かさ歯車が、歯車軸線をオフセットしたハイポイド
   型のかさ歯車であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載のロボットリスト集合体。 ７、管状取付部材の軸線、差動入力部材の軸線および出
   力軸の軸線がすべて１つの共通点で交又していることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載のロボットリスト
   集合体。