JPS6248484A - 工業用関節型ロボツトの上下駆動機構 - 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〕 本発明は工業用関節型ロボットに関し、特に第１、第２
の２つの水平アームを有し、これらのアームが第１、第
２の縦軸線のまわりに旋回可能に構成されるとともにロ
ボット基台に立設されたロボットコラムに対してこれら
第１、第２の水平アームを一体に上、下の２軸方向に移
動させる工業用関節型ロボットコラムの上下駆動機構に
関する。

〔従来技術と問題点〕

工業用ロボットにおいて、ロボット可動部を構成するロ
ボットアームを上、下に移動させるために従来からボー
ルねじとナツトとの噛合による送り機構を用いた構成の
ものが多種提供されている。

然しなから、ロボット基台、ロボット旋回コラム、ロボ
ットアーム等の全てのロボット可動体を中空構造に構成
し、これらロボット可動部の各アクチュエータ手段とな
る駆動モータや伝動機構をロボット機体内に収納してな
おかつ適性な剛性構造を得るための上、下駆動機構につ
いてはなお改善された構造の開発が要請されている。

依って本発明はこのような要請に応えることのできる工
業用関節型ロボットの上下駆動機構を提供せんとするも
のである。

〔解決手段〕

上述の発明目的に鑑みて、本発明はロボット基台と、こ
のロボット基台に旋回可能に立設され第１の軸線のまわ
りに旋回するロボットコラムと、該ロボットコラムに装
着された上下移動可能な縦スライダの頂部の第１の旋回
結合部に取りつけられて前記ロボットコラムと共に前記
第１軸線まわりに旋回する第１の水平アームと、前記第
１水平アームの先端の第２の旋回結合部に枢着され、か
つ前記第１水平アーム内に内蔵された旋回駆動機構によ
って前記第１軸線と平行な第２軸線まわりに旋回する第
２の水平アームと、前記第２水平アームの先端に設けら
れた第３の旋回結合部に枢着結合され前記第１、第２の
軸線に平行な第３の軸線まわりに旋回するロボット手首
機構とを具備し、前記ロボットコラム内に駆動モータに
よって回転駆動されるように保持されたボールねじと前
記縦スライダに設けたボールナツトとの送り機構を介し
て前記縦スライダを上下方向に移動させる構成とした工
業用関節型ロボットの上下駆動機構を提供し、しかも縦
スライダの上下直線運動を円滑に案内するようにロボッ
トコラムと縦スライダとの間には好ましくは直線運動ガ
イド又は直線運動軸受からなら直線案内手段を設ける。

以下、本発明を添付図面に従って詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明による上下駆動機構を備えた工業用関節
型ロボットの実施例の全体構成を示した縦断面図である
。

第１図において、本発明に係る工業用関節型ロボットは
、ロボット基台１０を有し、このロボット基台１０上に
ロボットコラム１２が回転軸受１４を介して旋回可能に
立設されている。このロボットコラム１２が立設された
ロボット基台１０の上部はカバーｔａｂによって被覆さ
れており、ロボットコラム１２の下部には直接駆動形モ
ータ（ダイレクトドライブモータ）１６のロータ１８が
取付けられ、このロータ１８が上記回転軸受１４を介し
てロボット基台１０の上板に旋回可能に保持され、また
直接駆動形モータ１６のステータ２０がロータ１８を囲
繞するようにロボット基台１０の上紙に固定配置されて
いる。

ロボットコラム１２の内部にはＺ軸駆動モータ２４が、
該ロボットコラム１２に装着されると共に上、下方向に
移動可能に設けられた縦スライダ２２の上、下Ｚ軸方向
の動作駆動源として設けられている。即ち、Ｚ軸駆動モ
ータ２４はパルスロータ２４ａを有したＡＣサーボモー
タ等の制御モータによって形成され、このＺ軸駆動モー
タ２４の出力軸にプーリ２３が結合されている。

他方、ロボットコラム１２内の台座１３に回転軸受１５
を介して回転可能に立設されたボールねじ２８の下端に
プーリ２５が取付けられ、前記プーリ２３との間にベル
ト２７が張設されて、伝動機構２６を構成している。従
ってボールねじ２８は２軸駆動モータ２４によって回転
駆動され、このボールねじ２８に係合したポールナツト
３０が上、下に移動する。ポールナツト３０は縦スライ
ダ２２に適宜の結合手段で固定結合されているから、ポ
ールナツト３０が上、下駆動すると、それに伴って縦ス
ライダ２２がＺ軸方向に上、下駆動するのである。なお
、縦スライダ２２とロボットコラム１２の内面との間に
は周知の直線運動ガイド又は直線運動軸受３１を設け、
縦スライダ２２の直線運動を円滑に案内している。この
縦スライダ２２の頂端のフランジ２２ａには第１の水平
アーム３２の後端部が結合されており、この第１水平ア
ーム３２は縦スライダ２２を介してロボットコラム１２
と一体に第１の縦軸線“θ１”のまわりに旋回する。こ
の第１の水平アーム３２の先端には旋回結合部３４が設
けられ、この旋回結合部３４において第２の水平アーム
３６が旋回可能に枢着結合されている。この旋回結合部
３４には円環形状のリングギヤ３９とこのリングギヤ３
９に噛合した小ギヤ４１とからなる１対の食違い歯車機
構４０が設けられており、前者のリングギヤ３９は第１
水平アーム３２の台座６０に回転軸受６２を介して回転
可能に支持され、かつ該リングギヤ３９とボルトねじ手
段等の適宜結合手段によって結合される旋回リング６４
に第２の水平アーム３６が同じくボルトねし等の適宜結
合手段と結合されている。つまり、旋回結合部３４はリ
ングギヤ３９、回転軸受６２、旋回リング６４によって
第１、第２の水平アーム３２　、３６間を枢着結合する
手段として設けられている。

また、リングギヤ３９と噛合した小ギヤ４１は第１水平
アーム３２の後方に収納された駆動モータ３８から伝動
柱３９を介して回転駆動され、この回転駆動が食違い歯
車機構４０において方向転換されて、リングギヤ３９を
旋回させ、故に究極的に第２水平アーム３６を第１の縦
軸線“０１″′と平行な第２の縦軸線“θｔ＃のまわり
に旋回作動させるのである。上述した食違い歯車機構４
０のリングギヤ３９の中心孔内に筒形ケーブル案内管４
２が設けられ、この筒形ケーブル案内管４２自体は台座
６０に保持されて第２の水平アーム３６の内部空間に臨
んだ形状を有し、これによって旋回結合部３４の中心に
第１、第２の水平アーム３２゜３６の内部空間を連通さ
せている。

また、第２の水平アーム３６の内部にも第１水平アーム
３２の内部と同様の構成によって該第２の水平アーム３
６の先端に枢着結合されるロボット手首機構（図示なし
）用の駆動モータ４８、食違い歯車機構５０、旋回結合
部４４、筒形のケーブル案内管５２が設けられ、故にロ
ボット手首機構の内部空間と第２水平アーム３６の内部
空間とが連通されている。

上述のように第１、第２の水平アーム３２　、３６の各
先端に設けられる旋回結合部３４　、４４の中心にケー
ブル案内管４２　、５２が設けられ、しかもこの筒形ケ
ーブル案内管４２　、５２は何れも円滑な表面を有する
と共に耐摩耗性にすぐれた合成樹脂材、例えばテトラフ
ルオロエチレン、デルリン等の材料で形成されるから配
線、配管用途のケーブルをこれら旋回結合部３４　、４
４においても滑らかに案内配設することを可能にするの
である。

こ＼で第１、第２の水平アーム３２　、３６は中空構造
体として形成され、また第１水平アーム３２が結合され
た縦スライダ２２の頂部のフランジ２２ａにも中心孔を
形成しておけば、ロボットコラム１２、直接駆動形モー
タ１６のロータ１８に形成された中空孔１６ａを経て、
ロボット基台ｌＯの内部から第２水平アーム３６の内部
空間を全て連通させることが可能となり、故にこの連通
空間を配線、配管用のケーブル収納処理空間として利用
できるのである。第１図において参照番号５６はこのよ
うにして収納処理されたケーブルを示しており、これら
のケーブル５６を利用してロボットコラム１２内のＺ軸
駆動モータ２４、第１水平アーム３２内の駆動モータ３
８、第２水平アーム３６内の駆動モータ４８、手首機構
及びその手首機構に接続されるロボットハンドや作業具
等に電力パワ、制御信号、圧力流体等を供給することが
できるのである。

ここで再びロボットコラム１２に装着されてボールねじ
２８とボールナツト３０とからなる上、下送り機構とＺ
軸駆動モータ２４とによって構成された上下駆動機構に
よって上、下のＺ軸方向に移動する縦スライダに就いて
注目すると、この縦スライダ２２はボールねじ２８を囲
繞する筒体構造を有することによって軽量かつ剛性にす
ぐれ、しかもロボット基台１０の内部空間から直接駆動
形モータ１６のロータ１８の中心孔１６ａを通過して配
線、配管されるケーブル５６を上、下方向にたるみ余裕
を維持した状態で適宜のクランプ金具等を用いてスライ
ダ壁面に保持するケーブル保持手段の機能をも有してい
る。依って縦スライダ２２が上、下Ｚ軸方向に繰り返し
移動してもケーブル５６自体の動きは上記の余裕部が設
けられることにより引張力やケーブル間摩擦が生ずるこ
とも無く、ケーブル５６の耐久性を充分に保持すること
ができるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ロ
ボット基台の上にロボットコラムを旋回可能に立設し、
このロボットコラムに対して上、下に移動する縦スライ
ダを該ロボットコラムに装着すると共にその上、下駆動
機構をロボットコラム内に設けたＺ軸モータと、ボール
ねじ、ボールナツトからなる送りねし機構及び直線運動
手段とで構成し、縦スライダの頂部に第１の水平アーム
を結合し、また第１水平アームの先端部の旋回結合部に
第２の水平アームを設けたから、第１水平アーム、第２
水平アームに対して上下変位を与える縦スライダをロボ
ットコラムの内側に装着させた構成とすることが可能で
あり、しかも第１、第２の水平アームの重量を支持する
に足りる充分な剛性としかも軽量化を達成することがで
きた。そして縦スライダをロボット機体内部に収納処理
するケーブルの保持手段として機能させることもできる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による上下駆動機構を備えた工業用関節
型ロボットの全体構成を示す縦断面図。 １０・・・ロボット基台、１２・・・ロボットコラム、
２２・・・縦スライダ、　２４・・・Ｚ軸駆動モータ、
２６・・・伝動機構、　　２８・・・ボールねし、３０
・・・ポールナツト、３１・・・直線運動案内手段、３
２・・・第１水平アーム、 ３６・・・第２水平アーム。 手続補正書（自発） 昭和６０年１０月ｇ日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１８８３３８号 ２、発明の名称 工業用関節型ロボットの上下駆動機構 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　ファナック株式会社 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号５、
補正の対象 明細書 ６、補正の内容 明細書の浄書（内容【：大火ｔ”しン ７、添付書類の目録 明細書く浄書）　　　　　　　　　　　工通手続補正書
（方式ン 昭和６０年１２月ユ３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット基台と、前記ロボット基台に旋回可能に立
   設され第１の軸線まわりに旋回するロボットコラムと、
   前記ロボットコラムに装着された上下移動可能な縦スラ
   イダの頂部の第１の旋回結合部に取りつけられて前記ロ
   ボットコラムと共に前記第１軸線まわりに旋回する第１
   の水平アームと、前記第１の水平アームの先端の第２の
   旋回結合部に枢着され、かつ前記第１水平アーム内に内
   蔵された旋回駆動機構によって前記第１軸線と平行な第
   ２軸線まわりに旋回する第２の水平アームと、前記第２
   水平アームの先端に設けられた第３の旋回結合部に枢着
   結合され前記第１、第２の軸線に平行な第３の軸線まわ
   りに旋回するロボット手首機構とを具備し、前記ロボッ
   トコラム内に駆動モータによって回転駆動されるように
   保持されたボールねじと前記縦スライダに設けたボール
   ナットとの送り機構を介して前記縦スライダを上下方向
   に移動させる構成としたことを特徴とする工業用関節型
   ロボットの上下駆動機構。 ２、前記ロボットコラムと前記縦スライダとの間に直線
   案内手段を設けた特許請求の範囲第１項に記載の工業用
   関節型ロボットの上下駆動機構。