JPS63185594A - ロボツトの駆動機構 - 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、産業用ロボットの動力を伝達する駆動機構、
特にアーム先端のハンド部が一定方向に維持される駆動
機構に関するものである。

（従来の技術） 近年、多くの産業分野において消費者の需要の多極化に
伴い、従来の少品種大損生産方式から多品種小量生産方
式へと生産方式の変更か迫られている。これを効果的に
実現する手段の一つとして、従来のＮＣｇ置より汎用性
を有し、より人間の動作形態に近い産業用ロボットの導
入か進められている。これらのロボットの中で、広い動
作範囲かとれる汎用性の高いロボットとして多関節形ロ
ボットがある。

従来、このような分野の技術としては、特開昭５８−４
５８８２　＠公報に記載されるものかあった。以下、そ
の構成を図を用いて説明する。

第２図は前記文献に記載された従来のロボットの駆動機
構を示す構成図、第３図は第２図の側面図でおる。

このロボットはハンド部が常に一定方向に向くように維
持できるもので、基礎に固定された台座１には、θ軸駆
動装置２か設けられている。このθ軸駆動装置２は、ロ
ボットを旋回させるだめのものであり、ＤＣモータ３や
減速装置４等によって構成されている。θ軸駆動装置２
により回動する駆動装置固定板５には、θ１軸駆動装置
６がθ軸駆動装置２の回動軸を中心に回動可能に取付け
られている。このθ１軸駆動装置６は、θ軸駆動装置２
と同様にＤＣモータ７ヤ減速装置８等によって構成され
ており、減速装置８０回動軸には第１アーム９の一端か
固定されている。第１アーム９は、θ１＠駆動装置６に
より減速装置８の回動軸を中心に回動することができる
。

前記駆動装置固定板５に固定されてハンド駆動装置１０
が設けられており、このハンド駆動装置１０のＤＣモー
タ１１に組み合わされた減速装置１２の出力１［１１１
３には、スプロケット１４が固定されている。ハント駆
動装置１０は、駆動装置固定板５によりθ１軸駆動装置
６に固定されており、第１アーム９とは分離されている
ので、θ１軸駆動装置の動作により第１アーム９が回動
してもハント駆動装置１０か回動することはない。

第１アーム９の他端には、θ２　ＩＰ＋Ｉ＋駆動装置１
５が設けられており、このθ２軸駆勅装置１５の出力軸
１６の先端は第２アーム１７に固定され、θ２軸駆動装
置１５の動作により第２アーム１７が回動するようにな
っている。また、出力軸１６には軸パイプ１８が回動自
在に設けられており、この軸パイプ１８の両端にはスプ
ロケット１９．２０か固定されている。スプロケット１
つの直径と歯数は、スプロケット１４に等しく、これら
はチェーン２１により連牟古されている。

第２アーム１７の先端には、ハンド部２２が支１ｌＩｌ
ｌ１２３を中心にβ軸に回動可能に８９けられている。

このハンド部２２は、取付部２４に取付けられるメカニ
カルハンド等を回動させるためのものである。支軸２３
にはスプロケット２０と直径及び歯数が等しいスプロケ
ット２５が固定され、スプロケット２０．２５はチェー
ン２６により連結されている。

以上のように構成されるロボットの駆動機構の動作につ
いて説明する。

先ず、θ軸駆動装置２を駆動させると、駆動装置固定板
５から上部がθ軸を中心に旋回する。また、θ１軸駆動
装置６を駆動させれば、第１アームつと第２アーム１７
かθ１軸を中心に回動する。

このとき、ハンド駆動装置１０か駆動していない状態に
あれば、スプロケット１４は固定状態にあるので、第３
図の破線のようにアーム９．１７を移動したとしても、
パン１一部２２は常に一定方向に維持される。即ち、ス
プロケット１４．１９．２０．２５のそれぞれの直径０
１．　Ｄ２．　Ｄ３及びＤ４の比が、０１／Ｄ２　＝Ｄ
３／Ｄ４　＝　１の関係にあるので、ハンド駆動装置１
０が駆動しない限り、常にハンド部２２の方向は一定で
ある。

また、ハンド駆動装置１０を駆動させれば、スプロケッ
ト１４が回動し、その回転力がチェーン２１、スプロケ
ット１９、スプロケット２０及びチェーン２６を介して
スプロケット２５に伝達され、ハンド部２２か回動する
。θ２軸駆動装置１５を駆動させた場合には、出力軸１
６か回動し第２アーム１７か回動するが、その際、出力
軸１６と軸バイブ１８は互いに固定されていないので、
出力軸１６が回動じても軸パイプ１８は回動しない。

以上のように、ハンド部２２を駆動させるハント駆動装
置１０を、アーム９．１７の動作とは関係ない位置に固
定し、これによりアーム９，１７がどのような角度にあ
ってもハンド部２２を常に一定方向に維持することがで
きる。このようなロボットの駆動機溝は、例えばアーム
に駆動装置が固定されでいて、アームの角度により常に
変化するハンド部の方向を演算により一定方向に維持す
る方式に比べ、格段に制御が容易になる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成のロボットの駆動機構において
は、一般にチェーン２１．２６の剛１生が弱く、大ぎな
負荷がハンド部２２の支軸２３に加わると、チェーン２
１．２６が伸びてしまいハンド部２２の方向精度等が低
下するおそれがあった。また、負荷の調性力に対してば
ね定数か小さいために、低回転域において撮動か発生す
るという問題があった。

本発明は、ハンド部２２の方向精度か低下する点、およ
び低回転域において撮動が発生する点について解決した
ロボットの駆動機構を提供するものでおる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、先端にハンド
部が設けられたアームを回動制御するアーム駆動装置と
、前記回動するアームから分離した位置に固定され前記
ハンド部を回動制御するハンド駆動装置と、前記ハンド
駆動装置の回転力を１対１の回転比で前記ハント部に伝
達する伝達装置とを備えたロボットの駆動機構において
、前記伝達装置に、前記ハンド駆動装置の回転力をその
速度を増速して前記アーム内部を伝達させ、かつ前記ア
ーム内部から前記ハンド部への伝達において元の回転速
度に減速させる歯車装置を設けたものである。

（作　用） 本発明によれば、以上のようにロボットの駆動機構を構
成したので、ハンド駆動装置の回転力をその速度を増速
してアーム内部を伝達させ、かつアーム内部からハンド
部への伝達において元の回転速度に減速させる歯車装置
を有する伝達装置は、ハント部に加わる力によりチェイ
ン等の伝達部材に作用するトルクを低減させ、その結果
駆動機構全体の剛性を高める働きをする。したかって、
前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第４図は本発明の第１の実施例を示すロボットの駆動機
構の構成図、及び第４図は第１図の側面図でおる。

図において、固定された固定ベース３１には固定ボスト
３２か設けられており、この固定ボスト３２に回動自在
にθ軸旋回部３３か取付けられている。

θ軸旋回部３３には、θ１軸に回動可能に第１アーム３
４が取付けられ、第１アーム３４の端部にはθ２軸に回
動可能に第２アーム３５が接続されている。

第２アーム３５の先端部にはβ軸に回動可能にハンド部
３６が設けられており、このハント部３６はγ軸にも回
動自在な構造となっている。

前記固定ボスト３２には、モータ３７ａ−１減速機３７
ｂ１モータ３７ａの回転数を検出するエンコーダ３７Ｃ
１及び出力軸３７ｄにより構成されるθ軸駆動装置３１
が固定されている。固定ボスト３２内部に貫通した出力
軸３７ｄには小歯車３８ｂが取付けられ、この小歯車３
８ｂに咬合した大歯車３８ａか、θ軸旋回部３３の下部
に固定されている。

前記第１アーム３４の下部にはθ１軸駆動装置３９か固
定されており、このθ１軸駆動装置３９の出力軸３９ｄ
には小傘歯車４０ａが固定されている。この小傘歯車４
０ａに咬合して大傘歯車４０ｂか設けられており、大傘
歯車４０ｂの支軸にはθ軸旋回部３３に固定された大歯
車４３ａに咬合する小歯車４３ｂが固定されている。

前記θ軸旋回部３３に固定された大歯車４３ａには、ハ
ンド駆動装置４１が固定されている。このハンド駆動装
置４１は、モータ４１ａ、減速機４１ｂ１エンコーダ４
１ｃ及び出力軸４１ｄにより構成されており、出力軸４
１ｄは第１アーム３４の回動中心と同心となるように配
置されている。出力軸４１ｄには大歯車４４ａが固定さ
れており、この大歯車４４ａに咬合する小歯車４４ｂに
は、支軸４５を介してスプロケット４６ａか固定されて
いる。

スプロケット４６ａとチェイン４７により連結されたス
プロケット４６ｂには、支軸４８を介して小歯車４９ｂ
が固定されており、この小歯車４９ｂに咬合して大歯車
４９ａが設けられている。大歯車４９８の支軸５０には
大歯車５２ａか固定されている。なお、第２アーム３５
には支軸５０の同心位置に大歯車５１ａが固定されてお
り、この大歯車５１ａに咬合する小歯車５１ｂが第１ア
ーム３４側に設けられている。この小歯車５１ｂは図示
しないθ２軸駆動装置に接続されており、第２アーム３
５の回動中心は支軸５０と同心となるように構成されて
いる。

前記大歯車５２ａには小歯車５２ｂか咬合し、この小歯
車５２ｂの支！１１１５３にはスプロケット５４ａか固
定されている。スプロケット５４ａは、チェイン５５に
よりスプロケット５４ｂと連本古されており、このスブ
ロケッ１〜５４ｂの支軸５６には小歯車５７ｂが固定さ
れている。小＠ｆｆ１５７ｂに咬合する大歯車５７ａは
、支軸５８を介してハント部３６に固定されている。

ここで、各歯車とスプロケットの歯数は、支軸４１ｄと
支軸５０、及び支軸５０と支軸５８が同一の回転数とな
るように設定されており、スプロケット４６ａ　、　４
６ｂ　、　５４ａ　、　５４ｂの歯数をそれぞれＺ４６
ａ。

Ｚ４６ｂ、　Ｚ５４ａ、　Ｚ５４ｂとすると、Ｚ４６ａ
＝Ｚ４６ｂ、　Ｚ５４ａ＝Ｚ５４ｂとなるように定め、
歯車４４ａ　、　４４ｂ　、　４９ａ　、　４９ｂ　。

５２ａ　、　５２ｂ　、　５７ａ　、　５７ｂの歯数を
それぞれＺ４４ａ　。

２４４ｂ、　２４９ａ、　２４９ｂ、　２５２ａ、　２
５２ｂ、　２５７ａ、　２５７ｂとすると、 １４４ａ／Ｚ４．！ｌｂ　＝２４９ａ／２４９ｂ２５２
ａ／Ｚ５２ｂ　＝２５７ａ／Ｚ５７ｂとなるように設定
している。

以上のように構成されるロボットの駆動機構において、
ハンド駆動装置４１のモータ４１ａを駆動ざぜ、支ｌ１
ｉｌｌ１４１ｄをΔα１だけ回転させると、支軸４５の
回転Δα２は大歯車４４ａ１小歯車４４ｂによりΔα２
＝Δαｌ　　−Ｚ４４ａ／Ｚ４４ｂ　　（但しＺ４４ａ
　＞　Ｚ４４ｂ　）だけ回転する。この回転はスプロケ
ット４６ａ。

４６ｂ、チェイン４７を介し、各スプロケット４６ａ。

４６ｂの歯数Ｚ４６ａ＝Ｚ４６ｂにより、支軸４８へΔ
α２＝Δα１　・Ｚ４４ａ／Ｚ４４ｂとなって伝えられ
る。また、支軸５０の回転Δα３は歯車４９ｂ　、　４
９ａを介することにより、 Δα３−Δａ２−１４９ｂ／１４９ａ ＝（Δα１−　Ｚ４４ａ／Ｚ４４ｂ　）　・２４９ｂ／
２４９ａ　＝Δα１となり、支軸１’１１ｄの回転は１
対１で支１１１１５０へ伝えられることになる。同様に
して、支軸５０と支軸５８の関係も１対１の伝達となる
ものであり、結局支軸４１ｄの回転は支軸５８を介して
ハンド部３６へ１対１で伝わることになる。

上記説明は支軸４１ｄを回転させる場合について行なっ
たか、支軸４１ｄを回転させずに第１アーム３４又は第
２アーム３５を支軸４１ｄ又は支軸５０の回りに回動さ
せても、支軸４１ｄ　、　５０．５８か１対１で連結さ
れているので、従来例の単にチェインでつないだ場合と
同様に、ハンド部３６は常にその方向を一定方向に維持
している。

・第５図（Ａ）　、　（Ｂ）は上記ハンド駆動装置４１
の回転力をハンド部３６に伝達する伝達装置の一部の模
式図であり、同図（Ａ）は本実施例の第２アーム３５（
Ｄ１ｆＪ車５２ａ　、　５２ｂ　カら歯車５７ｂ　、　
５７ａまテノ伝達装置の模式図、同図（Ｂ）は従来例の
ロボット駆動機構の同図（Ａ）に相当する部分の伝達装
置の模式図において、ハンド部３６．２２の回動中心で
おる支軸５８．２３から距離ａの位置に力Ｆが加わるも
のとし、スプロケット５４ｂ　、　２５の半径をｂとす
れば、第５図（Ａ）　、　（Ｂ）のそれぞれのチェイン
５５．２６に１ノロねる力ＴＡ、　ＴＢは、 となり、チェイン５５．２６のそれぞれの伸び八［Ａ、
Δ［８は、チェイン５５．２６のばね定数をＫとすれば
、となる。また、ハンド部３６．２２先端でのそれぞれ
の変位ＹＡ、　ＶＢは、伸びΔＬＡ、ΔＬＢか微小であ
れば、それぞれの変位角をΔθＡ、八〇Ｂへして、次式
１式％ 上式より、本実施例のハント部３６先端での変位ＹＡは
、従来例の変位ＹＢに比へ、減速比Ｒの自乗分の１に押
さえられることになり、スプロケツｌ−５４ｂの半径す
を８倍したのと同様の効果を生じる。仮に剛性を増すた
めにスプロケット５４ｂの半径すを大きくすれば、アー
ム３５の寸法増を招き、ロボットの手足が増加してしま
うか、本実施例によれば、重量を増加させることなしに
剛性を大幅に増大させることか可能となる。また、本実
ｔＭ１９１１ではハント部３Ｂ／＼の最終伝達において
減速か行なわれるため、チェーン５５とスプロケット５
４ｂとのバックラッシュを減速比分の１に低下させ、繰
り返し精度を向上させることができるという利点も有す
る。

以上の本実施例においてはチェイン４７．５５を用いた
が、上記のように大幅な剛性の増大が可能となるので、
剛性面では劣るが軽量の利点を有する歯付ベルト等の採
用も可能となる。

第６図は本発明の第２の実施例を示すロボットの駆動機
構の要部構成図である。

この実施例が第１の実施例と異なる点は、歯車とスプロ
ケット及びチェインの組み合せから成る伝達装置に代え
て、大傘歯車６０ａ　、　６２ａ　、　６４ａ　。

６６ａ１小傘歯車６０ｂ　、　６２ｂ　、　６４ｂ　、
　６６ｂ　、及び小傘歯車を連結する連結軸６１．６５
により伝達装置を構成したものである。

このような構造とすれば、第１の実施例とほぼ同様の作
用、効果が得られると共に、構造が単純化されてその製
造が容易になり、かつ重量軽減を図れるという利点を有
する。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
か可能である。例゛えば、第１、第２の実施例において
は、ロボットの駆動機構は２本のアーム３４．３５を有
するものとしたが、これに限定されず１本のアーム又は
３本以上のアームを有する駆動機構に対しても適用可能
である。また、θ軸駆動装置３７、θ１軸駆動装置３９
、ハンド駆動装置４１及びハンド部３６等の駆動方法や
装備位置等は図示のものに限定されずその変形か可能で
あり、例えばθ１軸駆動装置３９は第１アーム３４の下
部に設けずに、側部に設けることもてきる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、ロボットの
駆動機構の伝達装置に、ハント駆動装置の回転力をその
速度を増速して伝達させ、かつアームからハンド部への
伝達において元の回転速度に減速させる歯車装置を設け
たので、チェイン等の伝達部材に作用するトルクを低減
させることかできる。その結果、駆動機構全体の剛性を
大幅な重量増を伴なわずに高めることかでき、ハシ１〜
部の方向精度を向上させると共に駆動機構の振動を防止
できるという効果がある。ざらに、ハント部への最終伝
達において減速が行なわれるために、チェインとスプロ
ケット等とのバックラッシュを低下させ、繰り返し精度
が向上するという効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実／Ｉ＆例を示すロボットの駆
動機構の構成図、第２図は従来のロボットの駆動機構の
一構成例を示す構成図、第３図は第２図の側面図、第４
図は第１図の側面図、第５図（Ａ）　、　（Ｂ）はハン
ド駆動装置の一部の伝達装置の模式図であり、同図（八
）は本発明の伝達装置の模式図、同図（Ｂ）は従来のロ
ボット駆動機構の伝達装置の、模式図、第６図は本発明
の第２の実施例を示すロボットの駆動機構の要部構成図
である。 ３２・・・・・・固定ポスト、３３・・・・・・θ軸旋
回部、３４・・・・・・第１アーム、３５・・・・・・
第２アーム、３６・・・・・・ハンド部、３７・・・・
・・θ軸駆動装置、３７ａ　、　４１ａ・・・・・・モ
ータ、３７ｄ　、　３９ｄ　、　４１ｄ　＝−・−・出
力軸、３８ａ　、　４３ａ　、　４４ａ　。 ４９ａ　、　５１ａ　、　５２ａ　、　５７ａ　・−・
−大歯車、３８ｂ　、　４３ｂ　。 ４４ｂ　、　４９ｂ　、　５１ｂ　、　５２ｂ　、　５
７ｂ・・・・・・小歯車、３９・・・・・・θ１軸駆動
装置、４１・・・・・・ハンド駆動装置、４５゜４８、
５０．５３．５６．５８・−・−支軸、４６ａ　、　４
６ｂ　、　５４ａ　。 ５４ｔ）・・・・・・スプロケット、４７．５５・・・
・・・チェイン、６Ｑａ　、　６２ａ　、　６４ａ　、
　６６ａ−−−・−大傘歯車、６０ｂ。 ６２ｂ　、　０４１）　、　６６ｂ・・・・・・小傘歯
車、６１．６５・・・・・・連結軸。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　成第２図 第２図の側面図 第３図 窮１図の伊１面図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 先端にハンド部が設けられたアームを回動制御するアー
   ム駆動装置と、前記回動するアームから分離した位置に
   固定され前記ハンド部を回動制御するハンド駆動装置と
   、前記ハンド駆動装置の回転力を１対１の回転比で前記
   ハンド部に伝達する伝達装置とを備えたロボットの駆動
   機構において、前記伝達装置は、前記ハンド駆動装置の
   回転力をその速度を増速して前記アーム内部を伝達させ
   、かつ前記アーム内部から前記ハンド部への伝達におい
   て元の回転速度に減速させる歯車装置を有することを特
   徴とするロボットの駆動機構。