JPS63156676A

JPS63156676A - 水平関節型ロボツトのア−ム構造

Info

Publication number: JPS63156676A
Application number: JP30014386A
Authority: JP
Inventors: 豊田　賢一; 信利鳥居; 亮二瓶; 彰弘寺田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-06-29

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〕本発明は水平関節型ロボットのアーム構造に関し、特に
回転並びに上下動の可能な先端軸を駆動する装置を有し
たアームの構造に関する。

〔従来の技術〕

水平関節型ロボットにおいては作業対象物を把持して移
動させるためのロボットハンド等のエンドエフェクタを
取付ける先端軸が必要である。この先端軸は一般に該先
端軸の軸線方向に移動可能であると共に該軸線の回りに
回転可能に構成されている。この軸線方向の移動並びに
軸線回りの回転を行なわせるための駆動構造としては、
従来からポールねし軸とボールナツトとの組合せ駆動機
構と、ボールスプライン軸とボールスプラインナツトと
の組合せ駆動機構とを別々に設けて両者を連結する構造
であった。即ち、駆動源であるサーボモータによりボー
ルねし軸が回転させられると、該ボールねし軸と螺合し
ているボールナンドがポールねし軸に沿って直線移動す
る。ボールスプラインナツトと噛合しているボールスプ
ライン軸を前記ポールナツトに連結しておくと、ボール
スプライン軸はポールナツトの直線移動に伴って直線移
動することとなる。また、他のサーボモータによりボー
ルスプラインナツトを回転させるとボールスプライン軸
も回転する。従ってこうしたボールスプライン軸の先端
にエンドエフェクタを取付けて各種作業を行なわせるこ
とが可能である。更には、上記２つのサーボモータは前
記ボールねし軸やボールスプライン軸の近く、即ちアー
ムの先端部に配設されており、通常上下に併設されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから、水平関節型ロボットの先端部は特に作業対
象物に近接する部分であり、対象物や他の障害物との干
渉を避けるために可能な限りコンパクトな構造が望まし
く、またロボットの基台部からオーバハングして離れた
位置にあるため、可能な限り軽量化された構造が望まし
く、各アームの駆動モータにとっては各回転中心軸線の
近くに被駆動体の重量を配置することが望ましい。上述
した従来構造による先端軸の駆動装置構造、並びに配置
では必ずしも前記条件を満足し得るものではなかった。

依って、本発明は斯る問題点の解決を図るべく、コンパ
クトでしかも軽量な先端軸の駆動構造を有した水平関節
型ロボットのアーム構造を提供し、延いてはロボット先
端部の高精度な作動制御を可能ならしめることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した発明目的に鑑みて、旋回と上下動の可
能な先端軸を一端に備えた水平関節型ロボットのアーム
構造であって、前記先端軸にねじ溝とスプライン溝とを
重設し、該先端軸にねじナンドとスプラインナツトとを
併設係合させ、該ねじナンドとスプラインナットとを前
記アームの他端側に併設した夫々の駆動モータによって
駆動する構造としたことを特徴とする水平関節型ロボッ
トのアーム構造を提供する。

〔作　用〕

本発明による上記先端軸構造では、ねじとスプラインね
じとが一本の先端軸に市ねて設けられているので軽量か
つコンパクトになると共に、２つのモータがアームの他
端側に配設されているのでロボットアーム先端部が更に
軽量かつコンパクトになる。また該ロボットアームの駆
動モータは前記２つのモータの配設されている側に存在
するため該アーム駆動モータに対する負荷が減少し、更
にはロボット基台部のまわりに回転する他のアームの駆
動モータに対しても、先端軸駆動用の２つのモータの位
置が基台部に近く配設されているので負荷が軽減される
。

〔実施例〕

以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。第１図は本発明によるアーム構造を具備し
た水平関節型ロボットの部分縦断面図、第２図は第１図
のロボットの平面図、第３図は本発明による縦アーム軸
（先端軸）の駆動構造を示す。まず第３図を参照すると
、水平関節型ロボットの水平先端第２アーム１０の先端
に縦アーム軸１２が鉛直軸線αの方向に移動可能に、か
つその軸線αを中心として回転可能に設けられている。

該縦アーム軸１２は中空構造にしである。

まず上記縦アーム軸１２の駆動構造につき説明する。縦
アーム軸１２の外周面にはボールねじ溝３４とボールス
プライン溝３６とがその全長に亘って重設されている。

このボールねし溝３４と螺合するボールねしナツト１４
と、ボールスプライン溝３６と噛合するボールスプライ
ンナツト１８とが縦アーム軸１２に挿入されて、最先端
第２アーム１０内に夫々上方、下方に各軸受２０を介し
て回転可能に支持されている。ボールねしナツト１４は
その外周に歯付プーリ１４を一体形成しており、ボール
スプラインナツト１８には他の歯付プーリ１６を固定し
ている。これらの歯付プーリ１４　、１６は夫々歯付ベ
ル）　３０　、３２を介して後述のサーボモータＭｌ　
、　　Ｍ２　（第２図参照）に連結され　　゛た駆動側
歯付ブーＩＪ２４，２８（第２図参照）に連結されてい
る。

従ってサーボモータＭ２によりボールねしナツト１４が
回転駆動されると、該ボールねじナツト１４と螺合関係
にある縦アーム軸１２が軸線αの方向に移動する。この
場合、サーボモータＭ１とＭ２とがコントローラ（図示
せず）を介して同期的に制御されており、ボールスプラ
インナツト１８が回転しないように補償されて、縦アー
ム軸１２はボールスプライン溝３６を介してボールスプ
ラインナツト１８により回転を止められている。また、
サーボモータＭｌによってボールスプラインナット１８
が回転駆動されると、該ボールスプラインナツト１８と
噛合関係にある縦アーム軸１２が軸線αを中心に回転す
る。前述と同様この場合にもコントローラを介してサー
ボモータＭｌ　とＭ２とは同期的に制御されており、縦
アーム軸１２の回転と同期してポールねしナツト１４に
同一回転を与えることにより縦アーム軸１２が軸線αの
方向に移動しないように補償することができる。

更には縦アーム軸１２を軸線αの方向に移動させると共
に、軸線αを中心とした回転を同時に付与することも可
能である。

縦アーム軸１２は中空構造を成しており、該縦アーム軸
１２の先端に装着して多種のロボット作業を遂行可能に
するロボットハンドやその他の作業具等種々のエンドエ
フェクタ（図示せず）に対する電気信号、作動電力、作
動流体等を供給する配線、配管類４０の敷設空間として
使用している。

従って、配線、配管類４０が保護されると共に、該配線
、配管類４０と作業対象物との干渉とを避けることがで
き、更には軽量化に大きく寄与する。

なおりバー３８は縦アーム軸１２と協動して配線。

配管類４０を保護すると共に該縦アーム軸の駆動機構に
ごみ等の異物が入ることを防止している。

送りねし機構とスプライン旋回機構とをポールを用いた
機構で構成することは摩擦力を低下させることができて
、上下や回転作動を滑らかに実行でき、延いては高精度
な作動を可能ならしめることができる。

次に第１図と第２図とを参照すると、上述した縦アーム
軸１２の駆動装置を有した第２アーム１０は、基台ポス
ト５０の上に取付けられて鉛直軸線θを中心として回転
する第１アーム５２の先端部に、鉛直軸線Ｕを中心とし
て回転可能に取付けられている。ロボットの手首部であ
る幡アーム軸１２から離れた側の第２アーム１０の他端
側、即ち前記軸線Ｕの近くに２つのサーボモータＭｌ、
Ｍ２が各々の出力軸を下方にして第２アーム１０の幅方
向に併設されている。サーボモータＭ２の出力軸には駆
動側歯付プーリ２４が取付けられており、手首部のポー
ルねしナツトの歯付プーリ１４との間に歯付ベルト３０
が張設されている。更に他方のサーボモータＭ１の出力
軸には駆動側歯付ブーＩＪ２８が取付けられており、ボ
ールスプラインナツト１８に固定された歯付プーリ１６
との間に歯付ベルト３２が張設されている。歯付ベルト
３０は他の歯付ベルト３２の上側に位置し、従って駆動
側歯付ブー１２４は他方の駆動側歯付プーリ２８よりも
上方位置に配設されている。このため駆動側歯付プーリ
２４の下方にはスペースの余裕が存在する。モータＭ２
への通電を切った場合に自重によって縦アーム軸１２が
降下するのを防止するため、前記余裕スペースを利用し
てサーボモータＭ２の出力軸の先端部に電磁ブレーキ５
４を設けている。

ロボットのアームは、強度上からもまた周囲の物体との
干渉を避けるためにも先端程小さく、根元程大きい形態
が望ましい。従って、上述の如く２つのモータＭｌ、Ｍ
２を第２アームの根元に併設することはロボットアーム
を無理のない形状に構成することが可能となり、コンパ
クトなアーム形態を提供することができる。また第２ア
ーム１０を駆動する駆動モータにとっては、被駆動体第
２アーム１０のＭ量が回転中心軸線Ｕの近くに配設され
ることが望ましい。本発明によるモータの配置によって
、回転軸線Ｕから離間した第２アーム先端部のｆｆｆｌ
を打ち消すべく２つのモータＭｌ　　。

Ｍ２のｆｆ１ｌが作用する。このことはまた第１アーム
５２を軸線θを中心として回転させる駆動モータにとっ
ても、第１アーム５２に載置されている第２アーム１０
の重量が軸線θに近づくこととなるため望ましい。゛〔発明の効果〕手首部を回転並びに摺動させるため、ねじ溝とスプライ
ン溝とを一本の軸に重設することによって先端部の軽量
化並びにコンパクト化を図ると共に、該先端軸の駆動モ
ータをアームの他端側に配設することによってロボット
先端部を更にコンパクトにすることが可能となる。更に
は先端軸の駆動モータをアームの他端側に配設すること
により、該アームの重量バランスを調節することとなり
、アーム用の他の駆動モータにとっても負荷の軽減が可
能となる。以上のことは延いてはロボット先端部の高精
度な作動制御の達成に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアーム構造を具備した水平関節型
ロボットの部分縦断面図、第２図は第１図のロボットの
平面図、第３図は本発明による縦アーム軸（先端軸）の
詳細図。１０・・・第２アーム、１２・・・縦アーム軸（先端軸）、１４・・・ボールねしナツトと一体の歯付プーリ、１６
・・・ボールスプラインナットに固定された歯付プーリ
、１８・・・ボールスプラインナツト、２４・・・駆動側歯付プーリ、２８・・・駆動側歯付プーリ、３０・・・上側歯付ベルト、３２・・・下側歯付ベルト、３４・・・ボールねし溝、３６・・・ボールスプライン溝、５０・・・基台ポスト、　　　　５２・・・第１アーム
、５４・・・電磁ブレーキ、Ｍｌ・・・ボールスプラインナツトを回転させるサーボ
モータ、Ｍ２・・・ボールねしナツトを回転させるサーボモータ
。

Claims

【特許請求の範囲】

１、旋回と上下動の可能な先端軸を一端に備えた水平関
節型ロボットのアーム構造であって、前記先端軸にねじ
溝とスプライン溝とを重設し、該先端軸にねじナットと
スプラインナットとを併設係合させ、該ねじナットとス
プラインナットとを前記アームの他端側に併設した夫々
の駆動モータによって駆動する構造としたことを特徴と
する水平関節型ロボットのアーム構造。