JPS6144591A - ロボツト - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はプログラム制御形産業用ロボットの改良に関し
、特に重量物ハンドリング用の手首装置即ちハンドまた
はグリッパ−装置の位置決め精度が格段に改良された形
式のロボットに関する。

（従来の技術） プログラム制御形産業ロボットとしては、例えば特公昭
５４−４０８２２号、特開昭５７−２０５０８４号など
において中間アームを介して垂直軸線の１わりに旋回可
能でかつ水平軸線のまわりで上下方向に旋回可能なアー
ムを有し、さらにアームの自由端は３軸のまわりで回転
可能な手首装置を有するものが開示さｎている。しかし
ながらかがる従来のロボットは全般に構造が極めて複雑
で操作が困難でかつイ二７アルコストおよびラキニング
コスト共に高価であった。特に特公昭５４−４０８２２
号公報で開示する手首装置即ちハンドまたはグリッパ−
装置は、手首装置内に互に内外に嵌合された状態の２組
のハーモニックドライブが組込ままれ、第１および第２
グリッパ−は各ハーモニックドライブの出力軸から、傘
歯車を介して駆動するように配置さ几、かつ最外方の第
２グリッパ−は第１グリッパ−に対して線材レースとポ
ールからなる複列のベアリングで、そして第１グリッパ
−は手首装置に対して複列のボールベアリングでそれぞ
ｎ回転可能に支持された。

このため二組のハーモニックドライブと第１および第２
グリッパ−間の動力伝達系統のパノクラノソがでてきて
第１および第２グリッパ−の各位置決め精度に悪影響を
与え、かつベアリングは複雑でスペースをとるにも拘ら
ず負荷容量が小であるため、重量物のハンドリングを行
うためには、ベアリングを大きくし、手首装置、第１お
よび第２グ’ＩＪソバ−の重量を大きくしなけｎばなら
ず、このことほこ扛ら各部材のイナーシャを大きくして
やはり位置決め精度を悪化させるおそｎがあった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、重量物のハンドリングを高精度に位置
決めできる手首装置即ちハンドまたはグリッパ−装置を
有するプログラム制御形産業ロボットを提供することを
目的とする。

本発明の別の目的はシングルでかつ構造簡単で小形のプ
ログラム制御形産業ロボットを提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は手首装置の軸線即ち第４軸と直交する
第５軸のまわりに回動可能に手首装置に支持された第１
のグリッパ−と第５軸に直交する第６軸のまわりに回動
可能に第１のグリッパ−に支持され次第２のグリッパ−
とは、それぞれ手首装置および第Ｉのグリッパ−に対し
て、りａスローラー軸受とハーモニックドライブとを介
し回動可能に支持するようにしたものである。

（作用効果） かかる構成によると、第１および第２のグリッパ−の最
終出力端に直結してそれぞれ自身と１体的にハーモニッ
クドライブの出力軸が連結さ几るので、動力伝達系統は
最短となりそのバノクラノンをなくすことができるので
第１および第２グリッパ−の位置決め精度がきわめてよ
くなった。しかも構造はきわめて簡単であり、かつクロ
スローラー軸受を使用していることにより、１個の軸受
で、ラジアル、スラストおよびモーメント荷重に対して
十分にかつ高精度に支承できるので、小スペース軽量で
重量物のハンドリングに適し手首装置、第１および第２
グリッパ−を小さくできるので、イナー／ヤが少くなり
さらに位置決め精度を向上させるものとなった。

（実　施　例） 次に本発明の実施例につき図面を参照して説明すると、
第１図に示すように、実施例のロボットは、台座（１）
上にほぼ垂直な第１軸ｆ２１＋のまわりに旋回可能に支
持された本体（２）を有する。本体（２）に、第４図に
示すように実施例では、はぼ垂直な第１軸Ｑ℃で固定さ
れたモーター（ト）の出力軸ａｌｌと係合するハーモニ
ックドライブ翰の出力軸（１）と連結されたフランジα
樽が本体（２）と固定さｎ１本体（２）に固定さｆ′Ｌ
７ＩＣモーター（至）によって本体（２）が旋回するよ
うにされている。台座（１）に対する本体（２）の旋回
動作は動作軸である第１ＭＨの端末を形成するフランジ
α椴即ち動作軸端末に取付けら几た位置検出器αηが旋
回動作範囲の一端を基点として最大動作端までの範囲を
絶対値として検出するように配置さｎているので、駆動
アクチュエータから検出器間の機械的な遊隙および摩耗
による誤差を補正することなく高精度の位置検出ができ
るようにさｎている。

本体（２）上にはほぼ水平な第２軸（２）のまわりに前
後方向に旋回可能に中間アーム（３ンがその下端を枢着
さｎている。実施例では中間アーム（３）は１個である
が、多関節形に２個以上の中間アームを設け、第２の中
間アームは第１の中間アームに枢着するようにさｎても
よい。中間アーム（３）の前後方向の旋回運動はモータ
ー（２９つによって作動さｎるボールネジ装置（３４つ
によって行なわれる。即ち第２図に示すように本体（２
）に固定された７ランジ（３０’）に一端を枢着された
ボールネジ装置（３４’）の往復動メネジ部（６＋）は
中間アーム（３）に固定されたフランジＧυに枢着さｎ
ており、モータ（２９’）によりメネジ部（６１）が移
動さｎると中間アーム（３つが第１図の（至）で示すよ
うに第２軸（２）のまわりにほぼ９０°前後に傾動する
ようにさｎている。

中間アーム（３）の他端は、はぼ水平な第３軸（実施例
では第２軸（２）と平行）（イ）のまわりに上下方向に
旋回可能にアーム（４）が枢着さｎている。アーム（４
）の上下方向旋回運動は、第２図に示すようにモーター
翰によって作動さｎるボールネジ装置ｏ４によって行わ
れる。即ち、本体（２）に固定されたフランジ（至）に
一端を枢着されたボールネジ装置＠の往復動メネジ部（
６）は、アーム（４）に枢着されたロッド０３と中間ア
ーム（３）に枢着されたロッドＧ■とをそれぞれ枢着し
、モーター四によりメネジ部（６）が移動さｎるとアー
ム（４）が第１図のＯｅで示すように上下方向に第３軸
（至）のまわりに旋回し、中間アーム（３）の運動と組
合わされて、垂直面でみて？３カに示す手首装置（５）
の作動領域を形成する。

アーム（４）および中間アーム（３）は、それぞれ中間
アーム（３）および本体（２）に対する回動角度を、は
ぼ第３軸線上に配置した位置検出器Ｑｅおよびほぼ第２
軸線上に配置した位置検出器Ｑｆｊ、によって検出する
ようにさｎている。こｎもの位置検出器ａｉ　ｃｔｅは
共に第５図で概略的に示すようなほぼ同様な取付けがな
さｎている。即ち、中間アーム（３）と直結さ扛た第２
軸線上にある動作軸端末端に取付けらｎた位置検出器α
＄が、中間アーム（３）の本体（２）に対する旋回角度
を検出する。そしてアーム（４）と直結された第３軸線
上にある動作端末（１９’）に取付けらｎた位置検出器
（ＩＱが、アーム（４）の中間アーム（３）に対する旋
回角度を検出する。さらに、第４図で説明したと同様に
、各位置検出器αυ（１５は、旋回動作範囲の一端を基
点として最大動作端までの範囲を絶対値として検出する
ように配置されているので、駆動アクチュエータから検
出器間の機械的遊隙および摩耗による誤差を補正するこ
となく高精度の位置検出ができ、従って、第４図の装置
と相まつて、手首装置（５）のきわめて高精度の位置決
めを可能にするものとなった＠ アーム（４）は第１図に示すように手首装置（５）から
全長の約２７３の個所で中間アーム（３）に枢着されて
おり、反対側端部（至）には後で詳細に説明する手首装
置（５）、第１のグリッパ−（ハ）および第２のグリッ
パ−（７）をそれぞれ独立して駆動させるモーター（７
）（８１（９）　Ｎベルト／プーリーおよびベベルギヤ
が配置されている。第３図で概略的に示すように、アー
ム（４）はその自由端から突出させてかつアーム（４）
の軸線（財）即ち第４軸（ハ）のまわりに回転可能に手
首装置（５〕を支持する。手首装置（５）の回転は、ア
ーム（４）端部（ロ）に支持されたモータ（７）がら伝
導部材翰即ち△ ベルト／プーリーおよびペベルギャヲ介シてベベルギヤ
が固着された中空管（４０”）に入力さｎ１ハーモニツ
クドライブ０めを介してこｎＶＣよって大きく、減速さ
れてその出力軸（４１’）を直結した中空管０１に固着
された手首装置（５）が回転さｎるようにされている。

手首装置（５）は第１グリッパ−（財）を回転可能に支
持する。第１グリッパ−（２）は第４軸（ハ）と直交す
る第５軸（ハ）のまわりを回転可能に手首装置（５）に
対して第１クロスローラー軸受ｏ３によって支持さ几て
いる。第１グリッパ−（財）の回転は、モーター（７）
と対向配置されたモーター（８）の回転トルクを、翰と
同様な伝導部材（３９°）、両端にベベルギヤが固着さ
ｎかつ中空管Ｑｌ　（４０’）と同軸の第１中空管Ｑ３
、−組のベベルギヤθ尋を介して第１ハーモニツクドラ
イブＣＩυの入力ギヤに入力し、ここで大きく減速さｎ
てその出力軸（Ｕつが回転さｎる。出力軸（１１つけ第
瓢 ｌグリッパ−（財）を固着しこｎを直接に口締させる。

第１グリッパ−（財）は第２グリッパ−（７）を回転可
能に支持する。第２グリッパ−（７）は第５軸（イ）と
直交する第６軸（イ）の１わＶを回転可能に第１グリッ
パ−（社）に対して第２クロスローラー軸受α４によっ
て支持さｎている。第２グリッパ−（ハ）の回転はアー
ム（４）のほぼ軸線上に沿った中央に配置されたモータ
ー（９）の回転トルクを、ベルト／プーリー０７）、一
端にプーリーが固着さｎ他端にベベルギヤが固着された
回転管θｊと同軸な第２回転管０→および２組のベベル
ギヤθ９、を介して第２ハーモニツクドライブ四に入力
さｎｌ　ここで大きく減速さｎてその出力軸（１２’）
を回転させる。出力軸（１２つは第２グリソバ−翰を固
着しこｎを直接に回転させる。

クロスローラー軸受α３（１◆は周知のように対向した
断面三角形状をした軌道内に転導体である球面ころがほ
ぼ９０°の角度で１個置きに交差させて配置さｎている
。このため従来の２列のボールベアリングまたは線材レ
ースとボールからなる複列のベアリングに比べて、−個
の軸受でスラスト、ラジアルおよびモーメントの全ての
荷重を支持することができるので、手首装置（５）、第
１および第２グリッパ−＠（７）の各ハウジングを軸方
向に短くでき大幅に軽量化でき、こｎらのイナー／ヤ全
少くでき、さらに組立部品が少いので積み上げ精度が解
消でき、軸受組立後も上記各部材（５）　＠　弼を高精
度に支持するので、位置決め精度がきわめてよくなった
。また軸受の作用点間距離が大きいので、軸受剛性が大
きい。さらに、第１および第２グリソバ−＠（７）はそ
れぞれ第１および第２ハーモニツクドライブａυａ２の
出力軸（ｕ’）　（１２つと直結さｎるので、両者間に
バノクラッ／は生ずることがないので第１および第２グ
リッパ−の位置決め精度をさらに高めるものとなった。

手首装置、第１および第２グリッパ−の各回転角度はα
！１９（１１１９（ｌηと同様な位置検出器（図示せず
）により検出さｎ、こｎら位置検出器の信号は図示しな
いコンピューターに入ｎらｎてプログラム制御のために
協働する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に基づくロボットの電装部
分を除いた側面立面図および斜め後方から見之斜視図を
それぞれ示し、第３図はアームの動力系統を示す概略的
断面図、第４図は本体の台座に対する回転角度を検出す
る位置検出器の配置を示し、第５図は第４図と同様な本
体および中間アームに対する中間アームおよびアームの
回転角度を検出する位置検出器の配置を説明の便宜のた
め同じ図面でそれぞれ示す。 １・・・・台　座　　　　２・・・・・・本　体３・・
・・・・中間アーム　　４・・・・・・アーム５・・・
・・・手首装置　　　　１１．１２・・・ハーモニック
ドライブ１１’、１２’・・・出力軸　　　　　１３．
１４・・・クロスローラー軸受１５．１６．１７・・・
位置検出器　１８．１９．１９’・・動作軸端末２１・
・・第１軸　　　　２２・・・・・・第２軸２３・・・
第３１？ｌｌ　　　　　２４・・・・・・第４軸２５・
・・第５軸　　　　２６・・・・第６軸２７・・・第１
グリッパ−２８・・・・・・第２グリッパ−代理人　弁
理士　　河　内　潤　二 地１　凹

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ位置検出器を有する、台座（１）上にほ
   ぼ垂直な第１軸（２１）のまわりに旋回可能に支持され
   た本体（２）と、本体（２）上にほぼ水平な第２軸（２
   ）のまわりに前後方向に旋回可能に一端を枢着された少
   くとも１個からなる中間アーム（３）と、中間アーム（
   ３）の他端にほぼ水平な第３軸（２３）のまわりに上下
   方向に旋回可能に枢着されたアーム（４）と、アーム（
   ４）の自由端から突出しかつアーム（４）にその軸線即
   ち第４軸（２４）のまわりに回動可能に支持された手首
   装置（５）と、第４軸（２４）と直交する第５軸（２５
   ）のまわりに回動可能に手首装置（５）に支持された第
   １グリッパー（２７）と、第５軸（２５）に直交する第
   ６軸（２６）のまわりに回動可能に第１グリッパーに支
   持された第２グリッパー（２８）と、を含むロボットに
   おいて、前記第２グリッパー（２８）および第１グリッ
   パー（２７）はそれぞれ第１グリッパー（２７）および
   手首装置（５）に対してクロスローラー軸受（１３）（
   １４）とハーモニックドライブ（１１）（１２）とを介
   して回動可能に支持されたことを特徴とするロボット。
2. （２）前記アーム（４）、中間アーム（３）および本体
   （２）は、それぞれ中間アーム（３）、本体（２）およ
   び台座（１）に対する回動角度を各第３軸（２１）、第
   ２軸および第１軸の動作軸端末（１９）（１９′）（１
   ８）に取付けられた位置検出器時（１５）（１６）（１
   ７）によって回動動作範囲の一端を基点として最大動作
   端までの範囲を絶対値として検知するように配置された
   特許請求の範囲第１項に記載のロボット。