JPS6263076A - 多関節ロボツト - Google Patents

多関節ロボツト

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Publication number
JPS6263076A
JPS6263076A JP20318485A JP20318485A JPS6263076A JP S6263076 A JPS6263076 A JP S6263076A JP 20318485 A JP20318485 A JP 20318485A JP 20318485 A JP20318485 A JP 20318485A JP S6263076 A JPS6263076 A JP S6263076A
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JP
Japan
Prior art keywords
robot
motor
output shaft
harmonic drive
joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20318485A
Other languages
English (en)
Inventor
理一郎 原野
弘一 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Japan Ltd
Original Assignee
Texas Instruments Japan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Japan Ltd filed Critical Texas Instruments Japan Ltd
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Publication of JPS6263076A publication Critical patent/JPS6263076A/ja
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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】 イ、産業上の利用分野 本発明は多関節ロボットに関し、特にクリーンルーム用
として好適な例えば6軸の垂直多関節ロボットに関する
ものである。
口8発明の背景 半導体技術を駆使したIC(集積回路)が高性能化、高
集積化の要求に応えるためには、半導体装置を製造する
過程で特にゴミや塵埃等の不純物の混入を可能な限り防
止し、半導体を高純度に保持して処理しなければならな
い。このために従来、クリーンルーム内で半導体の処理
を人間ではなくロボットに行わせることが注目され、現
に実現されている。
第10図には、そうしたロボットとして好適と考えられ
る6軸の垂直多関節ロボットの一部分が示されている。
即ち、この部分は、アーム部1の回転軸(出力軸)2が
垂直な仮想面に沿って回・耘するように構成されており
、この回転力は、出力軸2内の駆動モーターMの回転軸
3をハーモニックドライブHDに直接連結することによ
って実現している。このハーモニックドライブH/ D
は、小型で構造が簡単な同軸系の濾速機であり、一般に
は6軸の出力軸のすべてに設けられている。なお、図中
のEはエンコーダであり、モーターMの回転を制御して
いる。
しかしながら、第10図のロボットにおいては、第10
図に示す如くモーターMを出力軸2側に配し、かつ直接
ハーモニックドライブHDに連結しているので、出力軸
2とモーターMが同し側で同一軸上に配置されることに
なる。このため、モーターMによってアーム重量が増大
する上に一方側に偏った状態となるので、バランスをと
るべく大きなカウンターウェイトが必ず必要となり、ロ
ボット全体の総重量が増え、移動式ロボット等として用
いる場合に非常に不都合である。しかも、総)l[il
が増えることによって、アーム作動時の[貫性力も大き
くなり、ブレーキをかけろ際にもブレーキがかかり難く
なと共に、電源をオフしたときにはバランスをくずし易
く、ロボット自体が倒れ易くなる。
なお、従来のロボットでは、最終出力軸に上記のハーモ
ニックドライブHDではなく歯車を使用することがある
が、この場合には歯車同士の噛み合い面のガタ等によっ
ていわゆるハソクラノンユが大きくなり、不適当である
。しかし、上記のようにハーモニックドライブI[Dを
用いると、そうしたバックラッシュがないので、出力軸
の位置積度を出し易くなる。
ハ0発明の目的 本発明の目的は、パンクラッシュがなくて位置決め上の
精度が高い上に、重量ががなり軽減された多関節ロボッ
トを提供することにある。
二〇発明の構成 即ち、本発明は、ハーモニックドライブを設けた出力軸
が、モーターによって前記ハーモニックドライブを介し
て駆動される多関節ロボットであって、前記出力軸とは
反対側に前記ハーモニックドライブの入力軸が設けられ
、この人力軸と前記モーターの回転軸とが駆動力伝達手
段によって間接的に連結されていることを特徴とする多
関節ロボットに係るものである。
ホ、実施例 以下、本発明を6軸の垂直多関節ロボットに適用した実
施例を第1図〜第9図について詳細に説明する。
第1図は本実施例によるロボットの平面図、第2図は同
ロボットの正面図であるが、まずこのロボットの各アー
ム部に関連したジヨイントについて第3図〜第8図で説
明する。
第3図は第1のジヨイントJ1の正面図を示すが、この
ジョイン1−においては、エンコーダE(Jl)を有す
るモーターM(Jz)によって、ハーモニックドライブ
HD(Jz)を介して出力軸2(Jt)が水平回転駆動
される。このジヨイントJl自体はほぼ垂直に固定され
、出力軸2(Jl)とモーターM(Jz)とは同軸に同
じ側に設けられている。
第4図に平面図で示す第2のジヨイントJ2は、エンコ
ーダE(Jz)付きのモーターM(Jz)の駆動力がブ
レーキB(Jl)付きの回転軸10(Jz)、タイミン
グプーリーTP1 (Jz)、タイミングヘルドTB(
Jl)、タイミングプーリーTP z  (J 2) 
、ハーモニックドライブHD(Jl)を介して出力軸2
(Jz)に伝達される。
この出力軸2(Jz)は垂直面に沿って回転駆動せしめ
られる。このジヨイントJ2で重要なことは、後述する
垂直面に沿った回転を行う出力軸のあるジヨイントも同
様であるが、アーム部1(Jl)側の出力軸2(Jl)
とは反対側にハーモニックドライブHD(Jz)の入力
軸11(Jl)が配され、この入力軸11(Jl)とモ
ーターM(Jl)の回転軸10(Jz)とが駆動伝達手
段としてのプーリーTP1 (Jl)、ベルトTB(J
l)及びプーリーTPz(Jz)によって間接的に連結
されていることである。なお、図中の1(Jz)はジヨ
イントJ2の出力軸2(Jl)で垂直回転されるアーム
部である。
第5図は第3のジヨイントJ3の平面図を示すが、エン
コーダE(J3)付きのモーターM(J3)の回転軸1
0(J3)はタイミングプーリーTP1 (J3)、タ
イミングベルトTB。
(J3)、タイミングプーリー’I’P2(J3)、ブ
レーキB(J3)付きの回転軸12(J3)、タイミン
グプーリーTP3 (J3)、タイミングベルトTB 
2  (J 3) 、タイミングプーリーTP4(J3
)、タイミングプーリーTPs(J3)、タイミングベ
ルトTB3  (J3)、タイミングプ−リーTP6(
Ja)、タイミングブーIJ−TP。
F(Ja)、タイミングベルトTB4  (Ja)、タ
イミングプーリーTPe(Ja)を介してハーモニック
ドライブHD(Ja)の入力軸11(Ja)に連結され
ている。そして、ハーモニックドライブHD(Ja)に
よってアーム部1(Ja)側の出力軸2(Ja)は垂直
面に沿って回転せしめられ、これに伴ってアーム部1(
Ja)が回転せしめられる。
第6図は第4のジヨイントJ4の平面図であるが、この
ジヨイントにおいては、エンコーダE(J4)付きのモ
ーターM(J4)の回転軸10(J4)はタイミングプ
ーリーTP 1 (J 4)、タイミングベルトTB 
1  (J 4) 、タイミングプーリーTP2  (
J4) 、ブレーキB(J4)付きの回転軸12(J4
)、タイミングプーリーTPJ(J4)、タイミングベ
ルトTB2 (J4) 、タイミングプーリーTP+(
J斗)、タイミングブー’J  TPS  (J4) 
、タイミングベルトTB3(J4)、タイミングプーリ
ーTP6(J4)、タイミングプーリーTPT  (J
4) 、タイミングベルトTB4(J4)、タイミング
プーリーT P e(J4)、ベベルギヤBG(J4)
を介して、ハーモニックドライブHD(J4)の入力軸
11(J4)に連結されている。ハーモニックドライブ
HD(J4)を介し、出力軸2(J4)が垂直面に沿っ
て回転せしめられる。
第7図に示す第5のジヨイントJsの平面図によれば、
エンコーダE(Js)付きのモーターM(J s)の回
転軸10(Js)は一方では、タイミングプーリーTP
1 (Js)、タイミングベルトTB1 (Js)、タ
イミングプーリーTP2(J s)を介してブレーキB
(Js)に連結されている。また他方では、回転軸10
(Js)はタイミングプーリーTP3 (Js)、タイ
ミングベルトTBz(Js)、タイミングプーリーTP
4(J s)を介して、ハーモニックドライブHD(J
 s)の入力軸11(Js)に連結されている。
ハーモニックドライブHD(Js)の出力軸2(J s
)によって、アーム部1(Js)は垂直面に沿って回転
せしめられる。
第8図は第6のジヨイントJ6の平面図であり、エンコ
ーダE(Ja)付きのモーターM(Ja)の回転軸10
(Js)はタイミングプーリーTPi(Ja)、タイミ
ングベルトTBi(Js)、タイミングプーリーTP 
2  (J 6) 、ベベルギヤBG(Js)を介して
、ハーモニックドライブHD(Js)の出力軸11(J
s)に連結されている。そして、出力軸2(Js)は垂
直面に沿って回転せしめられ、最終出力軸として機能す
る。
本実施例においては、第3図〜第8図に示した6つの各
ジヨイントJ1〜J6を具体的には、第1図及び第2図
に示す如くに組合わせて、例えばクリーンルーム用の垂
直多関節ロボットを構成している。第9図には、その組
合わせの概略を示している。ここで図中、各ジヨイント
に関連した出力軸側の各アーム部を1  (Jz) 、
1  (J2)、1  (Ja) 、1  (J4) 
、1  (Js)として表している。また、第3ジヨイ
ントJ3と第4ジヨイントJ4とは上下方向に一部分が
重なり合っている。また、このロボットの図面左端位置
には、全体のバランスをとるためのカウンターウェイト
CWが設置されている。なお、各モーターM(Jl)〜
M(Ja)は夫々、独立して作動させてよいし、或いは
タイミングをとって連動させてもよい。
以上に説明したように、本実施例のロボットによれば、
まず、各出力軸のすべてにハーモニックドライブを用い
ているため、バックラッシュをなくし、位置決め精度を
向上させることができる。
但し、一部にベベルギヤBG (J4)BG (Ja)
を使用しているが、これは各ハーモニックドライブHD
 (J4) 、HD CJe)の入力側で用いているの
で、精度が良好に保持され、問題は生じない。ハーモニ
ックドライブを夫々用いていることは、減速比を大きく
とることができ、従って、同じペイロード(可搬重量)
に対してモーターのパワーを小さくでき、この分ロボッ
トの重量自体を軽減可能となる。
また、重要なことは、これまで考えられたロボットでは
モーター自体の重量も負荷トルクとして計算に入れてい
たが、本実施例ではそれが不要となることである。即ち
、出力軸とは反対側にハーモニックドライブの入力軸を
配し、これに対し別位置のモーターの駆動力をタイミン
グベルトを介して伝達しているので、ハーモニックドラ
イブとモーターとを引き離すことができ、モーターの重
量を考慮することなくモーターのトルクの計算が可能と
なる。しかも、駆動に使用するモーターやブレーキ等の
重量物を駆動されるアーム部よりロボット支柱側(即ち
、アーム部の回転軸の反対側)へ寄せること、従って重
量を両側へ分配することができるから、モーターのトル
クを小さくできるだけでなく、カウンターウェイトCW
(第1図、第2図参照)を軽量化若しくは省略すること
ができ、これによってロボット全体の総重量も軽減し、
移動ロボットとしても好適である。また、慣性力が減少
し、ブレーキをかけた場合にすぐにアーム部の作動を停
止することができ、動作の迅速化、正確化に有利である
。加えて、バランスが良く軽量であることから、電源を
オフしてもアーム部が倒れにくい。
なお、このロボットにおいては、各アーム部内はバキュ
ームダクトで吸引してロボント内の微粒子を除去し、外
部への発塵を防止するように構成できることは勿論であ
る。この場合、バキュームホースで吸引することも考え
られるが、ロボット本体内をダクトで直接吸引する方が
クリーン度の保持の点では望ましい。
以上、本発明を例示したが、上述の実施例は本発明の技
術的思想に基づいて更に変形が可能である。
例えば、上述した各アーム部又はジヨイントの構造をは
じめ、動力伝達手段、各部)Aの種類、配置等は種々変
更してよい。また、ロボットは上述の垂直多関節タイプ
だけでなく、水平多関節ロボットとして構成しても、本
発明を通用することができる。
へ6発明の作用効果 本発明は上述した如(、出力軸にハーモニ、クドライブ
を用いているため、バックラッシュをなくし、位置決め
精度を向上させることができる。
しかも、減速比を大きくとることができ、従って、同じ
ペイロード(可1MM量)に対してモーターのパワーを
小さくでき、この分ロボットの重量自体を軽減可能とな
る。
また、出力軸とは反対側にハーモニックドライブの入力
軸を配し、この入力軸に対しモーターの駆動力を駆動伝
達手段を介して伝達しているので、ハーモニックドライ
ブとモーターとを引き離すことができ、モーターの重量
を考慮することなくモーターのトルクの計算が可能とな
る。しかも、駆動に使用するモーター等の重量物を駆動
されるアーム部よりロボット支柱側(即ち、アーム部の
回転軸の反対側)へ寄せること、従って重量を両側へ分
配することができるから、モーターのトルクを小さくで
きるだけでなく、カウンターウェイトを軽量化若しくは
省略することができ、これによってロボット全体の総重
量もかなり軽減し、移動ロボットとしても好適である等
の優れた利点を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は本発明を6軸の垂直多関節ロボットに
通用した実施例を示すものであって、第1図はロボット
の平面図、 第2図は同ロボットの正面図、 第3図、第4図、第5図、第6図、第7図、第8図は各
ジヨイントを示す正面図又は平面図、第9図は各ジヨイ
ントの組合わせを概略図示した図 である。 第10図は、これまで考えられた垂直多関節ロボットの
一部分の平面図である。 なお、図面に示す符号において、 1  (Jl) 、1  (Jz) 、1  (Js)
、1  (J4) 、1  (Js)・・・・・・・・
・アーム部2 (J t) 、2 (Jz) 、2 (
Js)、2 (J4) 、2 (Js) 、2 (J6
)、・・・・・・・・・出力軸 10 (J2) 、10 (Js) 、10 (J4)
、10 (J s) 、10 (J s) 、−−−回
転軸11  (Jz)、11  (JS)、 11  
(J4)  、11  (Js)、11  (Ja)、
・・・・・・・・・入力軸HD  (J 1)  、H
D  (Jl)  、HD  (J 3)  、HD 
 (J4)  、HD  (Js)  、HD  (J
s)  、・・・・・・・・・ハーモニックドライブM
 (Jl) 、M (Jz) 、M (JS)、M (
J4) 、M (Js) 、M (Js)・・・・・・
・・・モーター TP 1(J 2) 、TP z  (J 2)、TP
 i (J 3) 、TP z (J 3)、TP3 
 (JS)、TP4 (Ja)、TPs (JS) 、
TPa (Ja)、TPT  (JS) 、TPe  
(JS)、TPt (J4) 、TP2  (J4)、
TP3 (J4) 、TP4 (J4)、TPS (J
4) 、TPa (J+)、TPT  (J4) 、T
Ps  (J4)、TP 1(J s) 、TP 2 
(J s)、TP3  (JS) 、TP4 (JS)
、TP 1  (J s)  、TP 2  (J a
)  、・・・・・・・・・タイミングプーリーTB 
(J z) 、TB 1 (J 3)、TB 2  (
J 3) 、TB3  (J 3)、TB4  (JS
) 、TBl (J4)、TB z  (J 4) 、
TB s  (J 4)、TB4  (J4) 、TB
t  (Js)、TBz  (Js) 、TBz  (
Ja)、・・・・・・・・・タイミングベルト BG (J 4) 、BG (J a)・・・・・・・
・・ベベルギヤ Jl、Jl、JS、J4、J5sJ6 ・・・・・・・・・ジヨイント である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ハーモニックドライブを設けた出力軸が、モーター
    によって前記ハーモニックドライブを介して駆動される
    多関節ロボットであって、前記出力軸とは反対側に前記
    ハーモニックドライブの入力軸が設けられ、この入力軸
    と前記モーターの回転軸とが駆動力伝達手段によって間
    接的に連結されていることを特徴とする多関節ロボット
JP20318485A 1985-09-12 1985-09-12 多関節ロボツト Pending JPS6263076A (ja)

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JP20318485A JPS6263076A (ja) 1985-09-12 1985-09-12 多関節ロボツト

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JPS6263076A true JPS6263076A (ja) 1987-03-19

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2732929A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-21 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot with a multi-joint arm provided with brakes and reduction devices
CN103817693A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 株式会社安川电机 机器人
JPWO2016185512A1 (ja) * 2015-05-15 2018-03-01 富士機械製造株式会社 アームロボット

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