JPS6138889A - ロボツトア−ム - 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】 ３　ベー、・ 産業上の利用分野 本発明は多関節を有し、マンプレータとしての作業に用
いることができるロボットアームに関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、普及の著るしい多関節形ロボットアームや研究開
発中の多関節形ロボットアームなどでは、駆動源として
電気モータ（以下モータと略す）を用いたものが増加し
ている。これらのモータを使用したロボットアームの従
来例とその欠点を図面を参照しながら説明する。第１図
はモータを各アーム上に配置したロボットアームの一例
を示す斜視図であり、１は基台、２，５，８，１１はそ
れぞ汎関節軸、４は第１アーム、７は第２アーム、１２
は手首部、１３はバンド、３，６，９，１０はモータで
ある。以下その動作について説明する。

基台１は載置面に対し旋回可能な台（図示せず）上に取
シつけら扛ておシ、アーム全体が載置面に対し旋回する
。そして第１アームはモータ３によシ駆動され関節軸２
のまわシに旋回する。同様に第２アームは第１アーム上
に設けら扛たモータ６により関節軸５のまわシに施回駆
動される。そして手首部１３は公知の差動機構等を用い
、モータ９．１ｏによって関節軸８，１１の捷わりにそ
扛ぞれ旋回２回転駆動される。以上のように各軸まわり
に各アーム、手首部が駆動さｎハンド１３の位置と姿勢
が定まり、対象物（図示せず）のマンビーレーションを
行なうことができる。

しかしながら上記のように構成されたロボットアームで
は、駆動源であるモータが各アーム上に配置さｎており
、基台側に設置されたモータ３は対象物やアーム自重の
他に先端（手先）側に設置されたモータ６．９，１０の
重量も支持、駆動しなけ扛ばならない。従って基台側の
モータ３には実際の有効仕事である対象物を支持、移動
することの他に、対象物やアーム７．４の自重に対して
比較的重いモータ６　、９　、１０’ｉ支持、移動させ
るための出力も要求さ汎、その結果基台側のモータ３が
大きくなり、効率が悪く不経済であるという欠点が生じ
る。また先端側にモータ６．９．１０６　ページ があるために慣性モーメントが大きくなりアーム４．７
を高速で駆動できないという欠点もある。

またこのような欠点を除くために、モータ３，６゜９　
、１０ｉすべて基台１上に集め、その出力をベルト、ワ
イヤーなどの巻掛は伝動部材を介して各関節軸に伝達す
るようにした構成も考案、実施さｎているが、と汎らの
場合ベルト、ワイヤー等による伝達機構にガタ、遊びが
避けらｔず高精度化が難かしいという欠点や伝達部の剛
性を上げにくいことから高速動作に不適であるという欠
点があった０ 発明の目的 本発明の目的は、上記のような欠点を除去し、軽量で高
精度、高速動作の可能なロボットアームを提供すること
にある。

発明の構成 本発明のロボットアームは第１アームと、この第１アー
ムの一端に固着された第１の関節軸と、前記第１アーム
の他端に遊嵌さｎた第２の関節軸と、一端がこの第２の
関節軸に固着された第２アロ　ベージ ームとを具備した多関節形ロボットアームで、前記第１
の関節軸を回転駆動することにより前記第１アームを施
回駆動し、前記第１の関節軸に回動可能に支持された駆
動側第１リンクと前記第２の関節軸に固着された従動側
第２リンクと前記駆動側第１リンクと前記従動側第２リ
ンクの端部を少なくとも１個以上の互いに長さの等しい
第３のリンク群で接続した平行クランク機構を備え、前
記駆動側第１リンクを回転駆動することにより前記第３
のリンク群を介して前記従動側第２リンクを回転駆動し
て前記第２アームを施回駆動するように構成したもので
あシ、こｎにより軽量で高精度。

高速動作が可能としたものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第２図ａ、ｂに本発明の一実施例におけるロボットアー
ムの正面断面図、一部側面図を示す。第２図ａ、ｂにお
いて２１は基台、２２．２８は関節軸、３０は第１アー
ム、３１は第２アーム、２９７　　ｘ：　　＞ は平行クランク機構で、リンク２３，２５，２７、ピン
２４．２６により構成されている。

以上のように構成された本実施例のロボットアームにつ
いて以下に詳しく説明する。まず関節軸２２は第１アー
ム３０の一端に固着され基台２１に旋回可能に支持され
ておシ、関節軸２８は第１アーム３０の他端に遊嵌され
第２アーム３１に固着さｎている。関節軸２２は駆動側
第１リンク２３を回転可能に支持しており、関節軸２８
には従動側第２リンク２７が固着さ扛ている。こ汎らの
第１リンク２３．第２リンク２７はビン２４　、２６を
介して第３リンク２５で接続され、第１リンク２３０回
転駆動力を第２リンク２７に伝達する平行クランク機構
２９を構成している。そこで関節軸２２を回転駆動すれ
ば第１７−ム３ｏを施回駆動でき、関節軸２２に遊嵌さ
ｎた第１リンク２３を回転駆動すわば平行クランク機構
２９を介して関節軸２８Ｉ！：回転駆動し、第２アーム
３１を施回駆動することができる。すなわち、第１アー
ム。

第２アームを駆動するためのモータ（図示せず）は基台
に設置することができ、その結果、アームを軽量化する
ことができ、モータの小形化が可能となる。また伝達機
構として平行クランク機構を用いたため、伝達系の剛性
がワ、イヤーやベルトなどの巻掛は伝動部材に対して高
く、高速動作が可能であり、また力の伝達系におけるガ
タも小さくできるため高精度な動作が可能である。

以上のように本実施例によ汎ば伝達機構に平行クランク
機構を用いたことによりロボットアームの軽量化、高速
化、高精度化を実現している。

次に本発明の他の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第３図は本発明の他の実施例におけるロボットアームの
正面断面図である。第３図において４１は基台、４６は
第１アーム、４８ｊｄ第２アーム、５ｏは第３アーム、
４２　、４６　、４９は関節軸、４３゜４４．４７は平
行クランク機構である。ここで４３゜４４．４７はたと
えば第２図すに示したようなリンク２３．２５．２７か
らなる平行クランク機構でもよい。

９　ベーン 以上のように構成された本実施例のロボットアームにつ
いて以下詳しく説明する。関節軸４２゜４６．４９はそ
れぞれ第１アーム４５、第２アーム４８、第３アーム５
ｏの基台４１側端に固着され、そｎぞｎ基台４１．第１
アーム４５．第２アーム４８の先端側端に遊嵌さｎてい
る。また平行クランク機構４３の駆動側リンクは関節軸
４２に遊嵌、従動側リンクは関節軸４６に固着されてお
り、平行クランク機構４４の駆動側、従動側リンクはそ
れぞ扛関節軸４２．４６に遊嵌され、平行クランク機構
４７の駆動側リンクは関節軸４６に遊嵌、従動側リンク
は関節軸４９に固着さ扛ている。そこで関節軸２２．平
行クランク機構４３の駆動側リンク、平行クランク機構
４４の駆動側リンクをそｎぞれ回転駆動すれば、第１ア
ーム、第２アーム、第６アームを施回駆動することがで
きる。従って第１アーム、第２アーム、第３アームを駆
動するための各モータ（図示せず）は前記基台に設置で
き、アームの軽量化、モータの小形化Ｖ遍；可能となる
。また前記実施例と同様にアームの１０　ケーン 高速化、高精度化が実現できる。

なお、上の実姉例では第３アームまでしか図示。

説明していないが第ｎリンク（ｎ２４　）の場合でも同
様に構成すれば、上記性能は達成できる。また第２図す
に平行クランク機構の一例を示したが、必ずしもこの形
に限定するものではなく、回転角を１対１に伝える平行
クランク機構であわば何でもよい。また上の実施例では
モータをすべて基台に設置したが、たとえば第３図で第
３アーム５０を駆動するモータを関節軸４６と同心的に
設置して平行クランク機構４７の駆動側リンクを駆動す
れば第３アーム５ｏを旋回させることができる。

そしてこの場合平行クランク機構４４は不要となる。こ
のように構成しても各軸上にモータを設置するよりはア
ームの慣性モーメントを低減でき基台側のモータの小形
化が可能となる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は平行１１　　
Ａ　。

高精度化が可能になるという優ｎた効果が得らｎる。さ
らにアームの軽量化によりモータが小形化できるという
効果が得らｎる。

さらに多数のアームが直列に接続さｎたロボットアーム
におりても平行クランク機構を直列に連結することによ
ってモータを基台、あるいは基台側に設置でき同様の効
果を得ることができる。またこのような連結平行クラン
ク機構を多重に構成することにより各アームを駆動でき
上記と同様な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロボットアームの斜視図、第２図は本発
明の一実施例におけるロボットアームの正面断面図、第
３図は本発明の他の実施例におけるロボットアームの正
面断面図である。 ２１・・・・・・基台、２２．２８・・・・・・関節軸
、２９・・・・・・平行クランク機構、３ｏ・・・・・
・第１アーム、３１・・・・・・第２アーム、４１・・
・・・・基台、４２，４６．４９・・・・・・関節軸、
４３，４４．４７・・・・・・平行クランク機構、４５
・・・・・・第１アーム、４８１・・・・・第２アーム
、６０・・・・・・第３アーム。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 （α） （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１、第２、……、第ｎのｎ個のアーム（ｎは２
   以上の整数）と、第１アームの一端に固着された第１の
   関節軸と、第（ｍ−１）アーム（ｍは２、３、……、ｎ
   のすべての値をとる）の一端に遊嵌され第ｍアームの一
   端に固着された第ｍの関節軸とを具備し、前記第１の関
   節軸を回転駆動することにより前記第１アームを施回駆
   動し、前記第ｉの関節軸（１≦ｉ≦ｎ−１：ｉは整数）
   に回動可能に支持された駆動側リンクと前記第（ｉ＋ｊ
   ）の関節軸（１≦ｊ≦ｎ−ｉ：ｊは整数）に固着した従
   動側リンクと、ｊ≧２の場合は第（ｉ＋ｋ）の関節軸（
   ｋ＝１、２、……、ｊ−１）に遊嵌した中間リンク群と
   、前記駆動側リンクと前記従動側リンクとｊ≧２の場合
   は前記中間リンク群との端部を少なくとも１個以上の互
   いに長さの等しい伝達リンク群で接続したｊ個の連結平
   行クランク機構をそなえ、第１の関節軸に遊嵌した前記
   駆動側リンクを回転駆動することにより、前記伝達リン
   ク群と中間リンク群を介して第（ｉ＋ｊ）の関節に固着
   した前記従動側リンクを回転駆動し、第（ｉ＋ｊ）アー
   ムを施回駆動することを特徴とするロボットアーム。
2. （２）前記第１の関節軸を回転自在に基台に支持し、該
   基台に第１から第ｎの回転型アクチュエータを設けて、
   第１の関節軸を第１の回転型アクチュエータで回転駆動
   し、第ｍの関節軸（ｍ＝２、３、……ｎ）を第ｍの回転
   型アクチュエータで前記連結した平行クランク機構を介
   して回転駆動する多重の連結平行うランク機構であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロボット
   アーム。
3. （３）前記第ｍの回転型アクチュエータを第（ｍ一ｐ）
   の関節軸上（１≦ｐ≦ｍ−１：ｐは整数）あるいは第（
   ｊ−ｐ）のアーム上に設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載のロボットアーム。