JPS6227953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は関節形ロボツトに関する。

近年、産業用ロボツトは、電子技術の発達によ
つて高度化され、機械部品のハンドリング作業に
留まらず、組立、溶接、塗装等、幅広い用途に活
用されてきている。特に、関節形ロボツトは、機
構上、小型化、軽量化を図ることができ、かつ、
ロボツト作動部の専有面積に対する操作範囲が、
他の形式のロボツトに比べて大きいという特徴が
ある。このため、比較的小型のロボツトにより、
狭い作業スペースで多種の作業に対処させること
ができる。

しかしながら、従来の関節形ロボツトにおいて
は、多自由度の作動部の各部を駆動するモーター
が、それぞれ対応する作動部の各部の近傍に設置
されているために、作動部の小型化が困難であ
り、このため、作業スペースが限定される小型の
被作業物に適用できないという欠点があり、か
つ、ロボツト全体の重量の軽量化も容易でなく、
また、ロボツトの制御部と動力部との間の連結が
複雑となる等の欠点があつた。

本発明の目的は、狭いスペース内での作業を容
易にし、かつ、高速動作も可能とするような、小
型で軽量の関節形ロボツトを提供するにある。

本発明は、関節形ロボツトの作動部と駆動部と
を分離配置し、駆動部から作動部への動力伝達に
機械的伝達手段を用いると共に、同一中心軸上に
設けた複数のかつ歯車を用いることによつて、作
動部の小型化、軽量化という目的を達成しようと
するものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図において、架台１０の一端部に固定され
た軸受台１２には、アーム支持台１４が第２図中
Ａ方向にすなわち水平面内において回動自在に支
持され、このアーム支持台１４には、第１アーム
１６が第２図中Ｂ方向にすなわち垂直面内におい
て揺動自在に支持されている。この第１アーム１
６には第２アーム１８が、第２図中Ｃ方向にすな
わち垂直面内において揺動自在に支持され、さら
にこの第２アーム１８には、第３アーム２０がＤ
方向にすなわち垂直面内において揺動自在かつＥ
方向に旋回自在に支持されている。この第３アー
ム２０の先端には溶接トーチ２２が取り付けら
れ、駆動部２４中のモーター２６，２８，３０，
３２，３４の駆動により、各対応するローラーチ
エーン３６，３８，４０，４２，４４を介して、
各モーター側スプロケツト４６，４８，５０，５
２，５４から、おのおのの作動部側スプロケツト
５６，５８，６０，６２，６４へと動力は伝達さ
れ、前記軸受台１２、アーム支持台１４、第１〜
第３アーム１６，１８，２０などからなる作動部
６６の各部が作動され、結局、溶接トーチ２２に
所定の動作を与えるよう構成されている。そし
て、架台１０はガイドレール６８を介してＸ方向
に移動自在に、ベースマシン７０に取り付けられ
ている。

第２図には、ロボツトの作動部６６が示され、
第３図には第２図の―線拡大概略構造が示さ
れている。

軸受台１２は、下端にそれぞれ前記スプロケツ
ト５６，５８，６０，６２，６４を有する連結軸
７２，７４，７６，７８，８０を、同一中心軸上
にそれぞれ独立して回転可能に支持している。

連結軸７２の上端はアーム支持台１４と同体に
設けられ、連結軸７４の上端には第１アーム１６
と同体のかさ歯車８２に噛み合うかさ歯車８４が
一体に固定され、連結軸７６の上端にはスプロケ
ツト８６と同体のかさ歯車８８と噛み合うかさ歯
車９０が一体に設けられており、連結軸７８の上
端に固定されたかさ歯車９２はスプロケツト９４
に同体のかさ歯車９６と噛み合うよう設置されて
いる。また、連結軸８０の上端に固定されたかさ
歯車９８は、スプロケツト１００と同体のかさ歯
車１０２に噛み合うよう設けられ、これらの各連
結軸側かさ歯車８４，９０，９２および９８に噛
み合う各かさ歯車８２，８８，９６および１０２
はそれぞれ軸１０４に回転自在に支持され、この
軸１０４は前記アーム支持台１４に支持されてい
る。さらに、前記スプロケツト８６，９４，１０
０は、ローラーチエーン１０６，１０８，１１０
を介して、軸１１２を中心として回転自在な各ス
プロケツト１１４，１１６，１１８へと連結され
ている。この軸１１２は第１アーム１６の上端に
支持されるとともに、スプロケツト１１４は第２
アーム１８と同体に設けられ、また、スプロケツ
ト１１６にはスプロケツト１２０が、スプロケツ
ト１１８にはスプロケツト１２２がそれぞれ同体
に設けられている。

第４図には第２図の―線拡大概略構造が示
され、前記スプロケツト１２０および１２２はそ
れぞれローラーチエーン１２４および１２６を介
してスプロケツト１２８および１３０へ連結さ
れ、スプロケツト１２８は平歯車１３２と、スプ
ロケツト１３０は平歯車１３４とそれぞれ一体構
造であり、かつ、第２アーム１８に支持された軸
１３６に回転自在に設置されている。さらに、前
記平歯車１３２，１３４には平歯車１３８，１４
０がそれぞれ噛み合わされ、これらの平歯車１３
８，１４０にはそれぞれかさ歯車１４２，１４４
が一体に設けられ、これらの平歯車１３８とかさ
歯車１４２および平歯車１４０とかさ歯車１４４
が、第２アーム１８に支持された軸１４６に回転
自在に設置されている。また、前記かさ歯車１４
２，１４４は、軸１４６を中心として旋回自在に
設けられた軸１４８に回転自在に支持された第３
アーム２０に固定されたかさ歯車１５０と噛み合
い、しかも、かさ歯車１４２，１４４および平歯
車１３８，１４０、かさ歯車１５０、軸１４６，
１４８により差動歯車機構を構成するよう設置さ
れている。

このように構成された関節形ロボツトにおい
て、駆動部２４のモーター２６を駆動させると、
スプロケツト４６が回転し、ローラーチエーン３
６を経てスプロケツト５６が回転し、連結軸７２
を介してアーム支持台１４が第２図中のＡ方向に
作動される。つまり、ロボツトの作動部６６がＡ
方向に動作することになる。

同様にモーター２８を駆動させると、スプロケ
ツト４８、ローラーチエーン３８、スプロケツト
５８、連結軸７４およびかさ歯車８４，８２を介
して第１アーム１６つまり作動部６６が第２図中
のＢ方向に揺動される。同様に、モーター３０の
駆動により、スプロケツト５０、ローラーチエー
ン４０、スプロケツト６０、連結軸７６、かさ歯
車９０，８８、スプロケツト８６、ローラーチエ
ーン１０６およびスプロケツト１１４を介して第
２アーム１８つまり作動部６６がＣ方向に作動さ
れる。さらに、モーター３２を駆動させると、ス
プロケツト５２、ローラーチエーン４２、スプロ
ケツト６２、連結軸７８、かさ歯車９２，９６、
スプロケツト９４、ローラーチエーン１０８、ス
プロケツト１１６，１２０、ローラーチエーン１
２４、スプロケツト１２８、平歯車１３２，１３
８、かさ歯車１４２，１５０を介して、また、モ
ーター３４を駆動させると、スプロケツト５４、
ローラーチエーン４４、スプロケツト６４、連結
軸８０、かさ歯車９８，１０２、スプロケツト１
００、ローラーチエーン１１０、スプロケツト１
１８，１２２、ローラーチエーン１２６、スプロ
ケツト１３０、平歯車１３４，１４０、かさ歯車
１４４，１５０を介して第３アーム２０が作動さ
れ、Ｄ方向およびＥ方向への揺動および回動運動
が得られる。この際、Ｄ方向への運動を得る場合
には、モーター３２，３４を互いに同一速度で反
対方向に駆動させ、Ｅ方向への運動を得る場合に
は、モーター３２，３４を同一速度で同一方向に
駆動させて、第４図中右端の差動歯車機構の働き
により、それぞれＤ，Ｅ方向への運動が得られ
る。また、両モーター３２，３４の速度を同一で
なくすことにより、前述とは異なる速度の運動が
可能である。

このようにして作動部６６の先端にある溶接ト
ーチ２２に所定の動作を与えることができる。

上述のような本実施例によれば、従来のように
ロボツト作動部の各部に、それぞれ対応する駆動
用モーターを取り付ける必要は無く、複数のモー
ター２６，２８，３０，３２，３４を作動部６６
から分離した所定の部分に取り付け、一連のスプ
ロケツト群等を介して、ロボツトの所定の動作を
得ることができるので、ロボツトの小型化、軽量
化が容易となる利点があり、従つてまた、狭い作
業スペース内での作業が可能となり、高速動作も
できるという効果がある。さらに、作動部６６の
入力側スプロケツト５６，５８，６０，６２，６
４およびこれに固定されているかさ歯車群は同一
中心軸上に集結されているから、この点からも小
型化できる。

なお、実施にあたり、動力の機械的伝達手段は
前記実施例に用いたローラーチエーンやスプロケ
ツト等に限定されるものではなく、ワイヤロープ
や金属テープなどの索状のものあるいは歯車列な
ど、動力伝達手段として適切であれば他の構造の
ものでもよい。しかし、ローラーチエーンを用い
れば伝達が確実で、かつ安価であるという利点が
ある。また、第３アーム２０に取り付ける溶接ト
ーチ２２の代りに、色々なつかみ機構や塗装ガン
など各種の機構や工具等を付加することができ
る。

また、ロボツト作動部６６と駆動部２４とを固
定した架台１０を、第１図中、ｘ方向に移動する
際、詳細な駆動方法を略したが、この動作につい
ては、要求される作業内容、作業スペース等によ
り、手動、自動、いずれの方式を採用してもよ
い。

また、本実施例においては、５自由度のロボツ
トについて説明したが、要求される動作により、
ロボツトの自由度を加減できる。

上述のように本発明によれば、狭いスペース内
での作業を容易にできる関節形ロボツトを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボツトの全体構成を示す一部断面側
面図、第２図は作動部を示す側面図、第３図は第
１アームの構造を示す第２図―線に沿う拡大
断面図、第４図は第２アームと第３アームの構造
を示す第２図―線に沿う拡大断面図である。
各図中、同一部材には同一符号を付し、１０は架
台、１２は軸受台、１４はアーム支持台、１６は
第１アーム、１８は第２アーム、２０は第３アー
ム、２２は溶接トーチ、２４は駆動部、２６，２
８，３０，３２，３４はモーター、６６は作動部
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動部と駆動部とを分離して設け、駆動部か
   ら作動部へ機械的動力伝達手段を用いて動力を伝
   達し、作動部において複数の関節を介し接続され
   たアームを３次元駆動する関節形ロボツトにおい
   て、 前記機械的伝達手段は、駆動部および作動部に
   それぞれ設けられた複数の回転車と、これら複数
   の回転車をそれぞれ連動させる複数の無端状連結
   部材とから構成され、 前記作動部の複数の回転車は同一軸線上に同心
   状に配置されると共に同一軸線上で同一の回転を
   行う複数のかさ歯車がこの複数の回転車にそれぞ
   れ固定され、 この複数のかさ歯車には前記軸線を中心として
   公転可能で別の軸線上で回転するかさ歯車が噛み
   合され、 この別の軸線上で回転するかさ歯車の回転をこ
   れに固定され同一回転を行う回転車およびこの回
   転車に係合された無端状連結部材を介し前記アー
   ムに伝達することを特徴とする関節形ロボツト。 ２ 特許請求の範囲第１項において、作動部と駆
   動部とで構成されるロボツト全体を摺動架台上に
   摺動可能に設置したことを特徴とする関節形ロボ
   ツト。