JPS62213980A - 多関節型ロボツトの構造 - 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、一般産業用に利用される、多関節型ロボット
の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、多関節型ロボットの構造は、第２図に示す如く、
各アーム２１．２２をハーモニンクドライブ等の減速機
２５．２４を介して駆動するか、減速機を使わない直結
駆動の場合は、第６図に示す如く、同軸上に配置された
大トルクモータ５１゜６２及び平行リンク機構５５，５
４，５５．５６によって構成されていた。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕かかる従来
の構造では、次のような問題を有する。

すなわち、多関節型ロボットの性能評価に対し第１アー
ムの駆動方式に関連した速度、加減速性、位漬決め精度
は、その構造上、第２アームの駆動方式に関連したもの
に比べ、支配的な要因となるが、第１アームを前記ハー
モニンクドライブ等の減速機を介して駆動する場合には
、減速機のもつ機械的なパンクラッシュや動力伝達トル
クに関連し九入力軸と出力軸の回転角の非線形性のため
、高精度位置決めが困難であったり、アーム全体が振動
しやすいという欠点を有してい念。また、減連撮がハー
モニックドライブの場合には、該ハーモニックドライブ
の一構成要素であるフレクスプラインの許容伝達トルク
が小さく、高加減速化が困難であった。

また、第１アーム及び第２アームの駆動機構に減速機を
使わずに直結駆動する方式においては、直結駆動用モー
タに大トルクモータを使用する必゛要があり、減速機音
用いた機構に比べて、駆動部分の重量及び体積が非常に
大きくなってしまい、特に第２アーム直結駆動用モータ
を第１アーム先端に持っていく方法は、第１アームの加
減速性を大幅に犠牲にする必要があった。このため、直
結駆動方式では第２アーム駆動用モータを第１アーム駆
動用モータと同軸上に配置し、第２アームをリンク機構
もしくはベルト機構を介して駆動する方式が一般的であ
るが、リンク機構は構造が複雑かつ大型化してしまい、
またベルト機構においても、回転伝達誤差が大きいとい
う欠点を有していた。

また、第１アームの駆動を直結駆動方式とした場合には
、減速機を用いた場合のモータ軸換算の慣性モーメント
に比べて、モータ軸の直接的負荷となる慣性モーメント
が第１アームと第２アームの表す角度の変化によって、
大きく変動してしまい、制御性能を著しく低下させ、ア
ーム停止時のオーバーシュートや残留振動を増大させ、
位置決め時間の短縮化が困難であるという欠点を有して
い九。

本発明はかかる従来の問題点を解決し、多関節型ロボッ
トの諸性能の大幅な向上を可能にぜんとするものであυ
、簡単な制御回路で安定な駆動を可能にし、構造がシン
プルでかつ、高速性、高加減速性、高精度位置決め性電
を有する多関節型ロボツトを提供せんとするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は多関節型ロボツトの構造は、基軸に取付けられ
た第１のモータに直結し駆動する第１のアームと、該第
１アームの先端部に減速機を介して取付けられる第２の
モータと、該減速機出力部に結合し一端にハンド取付部
と他端にスライド可能な重心移動用バランスウェイトを
設けた第２のアームとにより構成したことを特徴とする
。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

第１図は、本発明にかかる多関節型ロボツトの断ｆ図で
ある。第１アーム２は、大きな出力トルクを有する第１
アーム駆動用モータ１によって、減速機を介さずに直結
駆動される。第２アーム５は一端にハンド等の先端負荷
となる第２アーム先端負荷６が取付けられるようになっ
ておシ、もう一端には以下に示すような、重心移動用バ
ランスウェイト７が設けられている。

ここで、重心移動用バランスウェイト７は、第２アーム
５の長さ方向にスライドさせるため、ネジ部８に取付け
てあり、先端負荷６も含めて減速機に取付けられた負荷
の重心が第２アーム駆動用モータ６の軸上に位置するよ
うに調整することができる。なお、この構造ではハンド
重量によって、予め重心位置が第２アーム駆動用モータ
軸上になるよう調整しておく必要があるが、このバラン
スフエイトラモータ等の駆動装置ｉ’を用いて、任意の
位置に移動可能にすれば、ハンド重量によって自動的に
重心位置の調整ができるようになシ、異なったハンドに
取換えた時やハンドリングするワークがハンド重量に対
して無視できない程度に大きい場合にも即座に対応でき
ることは明らかである。

第２アーム５は、ハーモニックドライブ等の減速機４鷺
介して、第１アームの先端に取付けられた小型、軽量の
第２アーム駆動用モータ５に取付けである。

かかる本実施例の構成では、第１アームを直結駆動とし
ているため、従来の減速機使用の場合に比べて、大幅に
高速性、高加減速性を可能にしている。多関節型ロボッ
トの動作エリアにおいては、特に第１アームの高速性、
高加減速性が大きく影響するため、これによシ作業のサ
イクルタイムを大幅に短縮化することができる。

また、位置決め精度に関しても、特に支配的要因となる
第１アームの駆動を直結駆動方式としているため、減速
機口υの機械的誤差要因を除くことができ、位置決め精
度を改善することができる。

また、第１アームの駆動を直結駆動方式とした場合に問
題になる、第１モータ軸回シの慣性モーメントは、第２
アームの重心位置を第２アーム駆動用モータ軸上に配置
することで一定にすることができる丸めに、特別な補償
回路を設けることなく、簡単な制御で安定した動作を行
うことができる。さらに、遠心力、コリオリカも除去で
きるために、第２アームの運動が第１アームの運動に及
ぼす影響は、第２アームのもつ角加速度に影響される干
渉力のみとなり、一般的な制御回路で十分補償可能であ
る。

一方、第２アームの駆動はハーモニックドライブ等の減
速機を用いているために、制御的には何ら問題なく、ま
た、小型、軽量のモータが使用可能なために、第１アー
ム駆動用モータの大きな負荷となる事なく、第１アーム
の先端に取付ける参が可能であり、従来のベルトやリン
グ機構は不要となる。このため、構造が簡素化され、製
造が容易で信頼性が高く、安価なロボントヲ提供するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、多関節型ロボフトの性能に対して支配
的要因となる第１アームの駆動を直結駆動方式としてい
るため、位置決め精度、高速性、高加減速性が飛躍的に
向上し、さらに第２アームの一端に設けられた重心移動
用バランスウェイトによって、第１アーム駆動用モータ
軸回りの慣性モーメントの変化を除去する事が可能で、
第１モータを従来と同様に簡単かつ安定して制御するこ
とができる。また、第２アームを減速機を介して駆動す
ることで、小型、軽量の′！４２アーム駆動用モータを
第１アーム先端に配置することを可能にし、構造が簡単
かつ安価で、信頼性の高い多関節型ロボットを提供する
ことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基軸に取付けられた第１のモータに直結し駆動する第１
   のアームと、該第１のアームの先端部に減速機を介して
   取付けられる第２のモータと、該減速機に結合し一端に
   ハンド取付部と他端にスライド可能な重心移動用バラン
   スウェイトを設けた第２のアームとにより構成したこと
   を特徴とする多関節型ロボットの構造。