JPS6257890A - ロボツトのア−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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アームの自▲による負荷を軽減してアーム
駆動用の７クチユエータの負荷トルクを軽減した鉛直方
向に＠動ずるロボットの７ームに関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は鉛直方向に直動丁ろアームを有するロボットの
構成説明図である。このロボットは直交座標形ロボット
であり、ベース１の上部にある第１アーム２は水平方向
に直動し、第１７ーム２に搭載されている第２アーム３
は鉛直方向に直動し、第２アーム３に搭載されて（・る
第３７ーム４は第１アーム２の動作方向と直交する水平
方向Ｋｉｌｌ［動し、第３７ーム４の先端にハンド５が
装着されている。各アーム２〜４ｙＩｌ−駆動するアク
チュエータは図示していないが、ロボットの姿勢を保持
するためには第２アーム３ケ駆動する７クチユエータの
みが、第２７ーム３と第３アーム４とハンド５の自▲の
総和（以下アームの自１と呼ぷ）に括抗できる出カケ必
要とする。

〔発明が解決］−ようとする問題点〕

従来は、この問題に対応するために２つの方法がとられ
てきた。１つは第２アーム３を駆動するＹクチュエータ
？、アームの自重を見込んで大形のものｔ選択する。こ
の場合、７クチユエータのｉｔか大きくなるとともに、
ロボットの姿勢を保持するために常に一定の消費電力が
必要であった。

また第２アーム３が上方へ動く場合と下方へ動く場合と
で、第２アーム３を駆動するアクチュエータの負荷条件
が大幅に異なるため、精密な連動制御か極めて困難であ
った。

他の方法は、第６図に示すようにアームの自重と拮抗す
るバランス用の負荷７Ｙｒｙ−プ８とプーリ９を介して
バランスさせる方法である。この場合、第２アーム３の
姿勢を保持するときに消費電力は不要であるが、ベース
１と第１アーム２はアームの自重の２倍支える必要があ
るとともに、第１アーム２を駆動する７クチユエータに
とって負荷は２倍にもなった。さらに、第２アーム３１
躯動する７クチユエータにとってはアームの自嵐分の負
荷は減少するが、慣性負荷はアームの慣性負荷の２倍に
もなった。このため、第２アーム３を駆動する７クチユ
エータは小形化ｉ！−ｆｆｉず、全体としてロボットは
大形となり、動作時の消費電力も大きくなった。

この発明は、低消費電力化、小形・軽盪化、運動軸性の
向上を図った鉛直方向に直動するアームを有するロボッ
ト？提供することを目的とする。

〔問題点馨解決するための手段〕

この発明にかかるロボットのアームは、アームの自重ア
はぼ一定の張力を生ずる薄い帯状のばね材を重ね巻きし
たばね機構によってほぼバランスさせるようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、ばね機構のばねの張力によってバ
ランスｔとるため、鉛直方向に清かに往復動作する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１の実凡例乞説明する図であって
、１〜５は第５図と同じものであり、１０はばね材、１
１はドラム、１２はｎＪ記ばね材１０の外端、１３はは
ね＋ｉｉ構である。ばね材１ｏは一端をドラム１１に重
ね巻きされ、他端の外端１２は第２アーム３に固定され
、第２アーム３の動きに応じてドラム１１に嵐ね巻きさ
れた部分が繰り出されたり、巻き戻されたりする。さら
に、ばね材１０．　　ドラム１１．外端１２から構成さ
れるばね機構１３は、はぼ一定の張力Ｔで第２アーム３
を常に引き上げている。したがって、アームの自ｉＭｇ
との差Ｍｇ−Ｔが、ロボットの姿勢を保持するのに必要
な７クチユエータの出力といえる。

この発明では、ＭｇとＴＶ等しくなるようにしている。

したがって、ロボットの姿勢を保持するのに必要なアク
チュエータの出力は零となり、低消費電力化が図れる。

また第２アーム３を駆動するアクチュエータにとってア
ームの自１ｉ（Ｋよる負荷がなくなるため、上方、下方
のいずれの方向の運動も同一の負荷条件となり、運動付
性は著しく向上する。さらに、アクチュエータ自身も小
形化でき、このことがベース１および第１アーム２の耐
荷！を軽減するため、ロボットの小形・軽量化を図るこ
とができる。

第２図はこの発明の第２の実施例を説明する図であって
、１４はワイヤロープ、１５．１６はプーリ、１７．１
８は支柱、１９はポールねじ、２０はプｌ／−）、２１
は台座である。第１アーム２は、２本の中空の支柱１７
．１８とポールねじ１９とブＶ−ト２０と台座２１とか
ら構成される。第２アーム３は台座２１の中に納められ
ているモータが回転すると、ポールねじ１９が回転する
ことによって直動するように構成している。また台座２
１の中には２つのばね機構１３が納められており、ばね
材１０の外端１２にワイヤロープ１４が接続され、この
ワイヤロープ１４はプーリ１５と１６を介して第２アー
ム３に接続されている。したがって、第２アーム３が下
方に動くとばね材１０はドラム１１から繰り出され、第
２アーム３が上方に動くとばね材１０はドラム１１に巻
き戻される。

ここで、２つのはね機構１３の張力は等しくしてあり、
その和の張力Ｔは１−ムの自重Ｍｇより少なめに設定し
である。したがって、第２アーム３を駆動するモータは
、ロボットがその位ｔヶ保つために常１ｃＭｇ−Ｔの力
を出力する必要がある。

しかし、　Ｍｇ−Ｔの埴そのものは少なく設定しである
ため、保持するために必要な消費電力は少な（ゝ。

一方、ポールねじ１９と第２アーム３との取付部にガタ
が生じているＶｈ会、ＭｇとＴが等しいとガタの範囲内
で第２アーム３０位置が変動するが。

ここではＭｇ＞Ｔとしであるため常にＭｇ−Ｔの力が第
２１−ム３に作用し、ガタの影響が衣ねな−い再現性の
よい位置決めができる。またｆ−ムの自重のほとんどは
ばね！！樽１３によってバランスがとられているため、
運動特性も著しく向上する。

さらに、７クチユエータの小形化により、ロボットの小
形・軽量化が実現できる。

第３図はこの発明の第３の実施例であって、要部のみを
示したものであり、ロボットの構成は第２図のｗＪ２の
実施例とほぼ同一である。異なる点は、支柱１７の内部
にある外端１２と支柱１７゜１８の中にあるばね材１０
が２本であること、したがって１台座２１の中にはドラ
ム１１が各支柱１７．１８につき２個、合計４個ある点
である。

第３図はその点を詳細に示している。また外端１２は２
本のばね材１０を締結するとともに、ばね材１０のねじ
れ力によって外ｊｉ！Ｈ２が回転しないよ５に、第４図
に示すように、案内ローラ２２が左右に２個ずつ合計４
個設けられている。このような構成になっているため１
、げね材１０がドラム１１から繰り出されるとともに生
じるねじれ力が作用しても、案内ｐ−ラ２２１Ｃよって
ねじれ力が防止されるとともに、支柱ＩＴの内面に案内
−−ラ２２が接触したとしても滑らかにばね材１０が繰
り出される。

したがって、ばね材１０の張力とアームの自重ｔはぼバ
ランスさせることによって、低消費電力化、ロボットの
小形化が実現され、またねじれ防止の案内部を取り付け
るととＫよって比較的細い支柱であってもその内部にば
ね機構１３Ｙ納め、かつ滑らかＫばねが往復動作できる
ようになるとともに、アームの安全性と美観が向上する
。

なお、上記の実施例は、アームの自重に拮抗するかもし
くは少なめの一定の張力を生ぜしめたが、これははｙ一
定であればよい。また支柱１７．１８の２本とせず１本
とし、この両側にばね材１０をそれぞｔ１１個合計２個
配置したり、２個ずつ合計４個配置したり、適宜変更で
きることは云うまでもない。

〔５も明の効果〕 この発明は以上説明したように、一定の張力を生ずる薄
い帯状のばね材を１ね巻きしたばね機構を設げて、ばね
の張力でアームの自Ｎをバランスをとるか、若しくはほ
ぼバランスｔとるようにしたので１ｇポットの小形・軽
量化、低消費電力化。

運動特性の向上、繰り返し位ｆｆｌ精曳の向上が図れる
利点がある。またばね機構を鉛直動作する支柱の内部に
納めることによって、ばね機構を設けたアームの安全性
と美観は確保される。したがって、この発明は、上記に
限らず、鉛直方向に直動する機構を育する自動組立装置
等のロボットにも応用して同様の効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図
はこの発明の第２の実施例１示す一部を破断して示した
斜視図、第３図はこの発明の第３の実施例を示すＪｓ部
の拡大図、第４図は第３図の実施列におげろ外端部分の
詳細ケ示す断面図、第５図は鉛直方向に直動するアーム
を有する従来のロボットの構成を示す斜視図、第６図は
負荷バランスｔとった従来のロボットの構成乞示す斜視
図である。 図中、１はペース、２は第１アーム、３は第２アーム、
４は第３アーム、５はハンド、１０はばね材、１１はド
ラム、１２は外端％　１３はばね機構、１４はワイヤロ
ープ、１５．１６はプーリ、１７．１８は支柱、１９は
ボールねじ、２０はプｖ−）、２１は台座、２２は案内
ローラである。 第１図 １３１丁ね概要 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛直方向に支柱に沿つて直動するロボットのアー
   ムにおいて、このアームの自重に拮抗するかもしくは少
   なめの一定の張力を生ずる薄い帯状のばね材を重ね巻き
   したばね機構を、前記アームの動きに応じて帯状のばね
   材が繰り出しと巻き戻しの往復動作するように設けたこ
   とを特徴とするロボットのアーム。
2. （２）直動するアームを支持する中空の支柱と、この支
   柱の上部に設けたプーリと、一端をばね材の外端に、他
   端を直動するアームに保持されるロープを備え、繰り出
   しと巻き戻しの往復動作するばね材を前記支柱の内部に
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のロボットのアーム。
3. （３）ロープを支持するばね材の外端に案内要素を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のロ
   ボットのアーム。