JPS632752B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工業用ロボツトのアームに係り、詳し
くは、１つの長尺なアームが任意の方向に曲折、
回転および手首の回動等の運動をすることができ
る工業用ロボツトのアームに関するものである。

〔従来の技術〕

工業用ロボツトのアームは、例えばロボツト本
体においてその駆動源からの動力により、必要な
変位作動を行なわせるために採用されている。

このようなアームは従来より種々提案されてい
るが、例えば第１図に示すようなアーム１では、
両端に歯面２Ａが刻設された内部リンク２が相互
に噛合すると共に、その各内部リンク２の左右部
において２つの外部リンク３にそれぞれ支持体４
を介してユニバーサルジヨイント（以下、軸承部
という）５で回動自在に軸承されている。

このようなアーム１では、例えば、一方端の外
部リンク３ａを固定しそれに軸承された内部リン
ク２ａを矢符６方向に回動すると、内部リンク２
ｂが軸承部５ｂを中心に第２図に示すように矢符
７方向に回動すると共に、両端の円弧面３Ａで外
接する外部リンク３ｂも回動する。このような曲
折作動が順次先端部の内部リンク２ｄおよび外部
リンク３ｄに及び、機構体１全体として可撓的な
運動をさせることができる。

さらに、前記内部リンク２ａを矢符８方向に回
動すると、その回転はそのまゝ各支持体４および
外部リンク３を介して伝達され、先端の外部リン
ク３ｄを矢符９方向に回動させることもできる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなアームでは、上記内部リンクに刻設
される歯面の角度領域が少なく、また、軸承部に
ユニバーサルジヨイントを用いなければならない
ため、内部リンク相互および外部リンク相互の曲
折角を大きくとることができない上、その動力伝
達効率が低くまた全体の剛性を高くすることがで
きない欠点がある。

本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、各リンク相互における曲折角を大きく
することができ、加えて、曲折作動範囲が広く伝
達効率および剛性の高い可撓的変形自在の工業用
ロボツトのアームを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の工業用ロボツトのアームを、第３図に
付した符号を参照して説明する。２つの半円状歯
面１１Ｂ，１１Ｃが両端側に形成されて長円形を
なす複数の２面歯車１１があり、それらが相互に
噛合された２面歯車列１２と、この２面歯車列１
２の一端の１つの２面歯車１１Ｍに噛合し、少な
くとも半円状歯面１３Ａが形成された円形の１つ
の１面歯車１３と、からなる第１歯車列体１４が
設けられている。この第１歯車列体１４に並列か
つ逆配置に、その第１歯車列体１４と同様の構成
の第２歯車列体１５が設けられ、第１歯車列体１
４の１つの２面歯車１１の半円状歯面１１Ｂ，１
１Ｃのそれぞれの中心を、第２歯車列体１５の２
つの２面歯車１６，１６の噛合側１７の半円状歯
面１６Ｂ，１６Ｃ〔第４図参照〕の中心と一致さ
せ、かつ、それらの中心１１ｂ，１１ｃ，１６
ｂ，１６ｃに軸体１８ｂ，１８ｃを遊嵌すると共
に、１面歯車１３，１９がその中心に位置する軸
体１８ｂに固着されている。曲折動力を伝達する
ための傘歯車２０が、第２歯車列体１５の端部の
２面歯車１６Ｍの非噛合側に同心状に固着させる
と共に、その個所における軸体１８ｂに遊嵌され
ている。隣り合う２つの軸体１８ｂ，１８ｃが、
それぞれ左右１対のリンク２６ａ，２６ｂで回動
自在に順次接続され、軸体１８ｂ，１８ｃを介し
て各対のリンク２６ａ，２６ｂが相互に屈曲する
よう、傘歯車２０に噛合して駆動力を伝動する傘
歯車２２およびそのための駆動軸２５が設けられ
ている。

第２の発明は、第６図に示すように、２つの半
円状歯面１１Ｂ，１１Ｃが両端側に形成されて長
円形をなす複数の２面歯車１１があり、それらが
相互に噛合された２面歯車列１２〔第３図参照〕
と、この２面歯車列１２の一端の１つの２面歯車
１１Ｍに噛合し、少なくとも半円状歯面１３Ａが
形成された円形の１つの１面歯車１３と、からな
る第１歯車列体１４が設けられている。この第１
歯車列体１４に並列かつ逆配置に、その第１歯車
列体１４と同様の構成の第２歯車列体１５が設け
られ、１つの円形歯面３１Ａが形成され相互に噛
合する複数の１面歯車３１のみからなる第３歯車
列体３２が第１歯車列体１４と並列に設けられて
いる。第１歯車列体１４の１つの２面歯車１１の
半円状歯面１１Ｂ，１１Ｃのそれぞれの中心を、
第２歯車列体１５の２つの２面歯車１６の噛合側
の半円状歯面１６Ｂ，１６Ｃの中心と一致させ、
かつ、その全ての中心に第３歯車列体３２の１面
歯車３１の各中心を一致させ、それらの中心３１
ｂに軸体１８ｂ，１８ｃを遊嵌すると共に、第１
歯車列体１４および第２歯車列体１５の１面歯車
１３，１９がその中心に位置する軸体１８ｂに固
着されている。曲折動力を伝達するための傘歯車
２０が、第２歯車列体１５の端部の２面歯車１６
Ｍの非噛合側に同心状に固着されると共に、その
個所における軸体１８ｂに遊嵌され、手首の回動
動力を伝達するための傘歯車３３，３４が、第３
歯車列体３２の両端部の１面歯車３１Ｍ，３１Ｎ
に同心状に固着されると共に、その個所における
軸体１８ｂに遊嵌されている。隣り合う２つの軸
体１８ｂ，１８ｃが、それぞれ左右１対のリンク
２６ａ，２６ｂで回動自在に順次接続され、軸体
１８ｂ，１８ｃを介して各対のリンク２６ａ，２
６ｂが相互に屈曲するように、傘歯車２０に噛合
して駆動力を伝動する傘歯車２２およびそのため
の駆動軸２５が設けられ、また、手首を回転する
ように、傘歯車３３に噛合して駆動力を伝動する
傘歯車３５およびそのための駆動軸３６が設けら
れている。

〔作 用〕

駆動軸２５を回転して傘歯車２２を回動させる
と傘歯車２０が回動し、これに一体の２面歯車１
６Ｍが回動する。基部支承体２３は固定されてい
るので、軸体１８ｃは２面歯車１６Ｍが遊嵌され
ている軸体１８ｂを中心にしてＬ１〔第５図参
照〕なる半径で回動される。軸体１８ｂに固着さ
れている１面歯車１３の回動は、基部支承体２３
で阻止されているので、２面歯車１１Ｍの半円状
歯面１１Ｃが１面歯車１３の半円状歯面１３Ａ上
を転動する。したがつて、軸体１８ｂが軸体１８
ｃを中心に前記と同様な半径で回動される。これ
らの回動作動は、各リンク２６ａ，２６ｂで繰り
返され、最終的にアーム全体が曲折する。

駆動軸２４を回動すると、その回転力は各軸体
１８ｂ，１８ｃおよびリンク２６ａ，２６ｂを介
して端部作動体２７に伝達され、端部作動体２７
は基部支承体２３に対して任意の位置に変位す
る。

第２の発明にあつては、上記の作動に加えて、
傘歯車３５を駆動すると傘歯車３３が１面歯車３
１Ｍと共に回転する。全ての１面歯車３１は、軸
体１８ｂ，１８ｃに遊嵌されており、その回転力
は順次伝達され、１面歯車３１Ｎ、傘歯車３４，
３７を介して出力軸３０を回転する。

〔発明の効果〕

本発明は、第１歯車列体と、この第１歯車列体
に並列かつ逆配置された第２歯車列体とを有し、
各半円状歯面の中心に軸体が遊嵌もしくは固着さ
れ、曲折動力を伝達するための傘歯車を、第２歯
車列体の端部の２面歯車の非噛合側に同心状に固
着し、隣り合う２つの軸体が、それぞれ左右１対
のリンクで回動自在に順次接続され、前記傘歯車
に噛合して駆動力を伝動する傘歯車およびそのた
めの駆動軸を有するので、軸体を介して各対のリ
ンクを相互に屈曲させることができる。そして、
各曲折角を大きくすることができ、加えて、剛性
が高く伝達動力が大きくかつ伝達効率のよい歯車
を採用できるので、曲折作動範囲が広く、伝達効
率および剛性の高い可撓的変形を行なわせること
ができる。

第２の発明は、上記構成に加えて、第３歯車列
体を第１歯車列体と並列に設け、さらに、手首の
回動動力を伝達するための傘歯車を、第３歯車列
体に設け、それに噛合して駆動力を伝動する傘歯
車およびそのための駆動軸を有するので、軸体を
介して各対のリンクを相互に屈曲し、また、手首
を回転させることができる。

〔実施例〕

以下に本発明をその実施例に基づいて詳細に説
明する。

第３図は本発明の工業用ロボツトのアーム１０
の断面図である。これは、２つの半円状歯面１１
Ｂおよび１１Ｃが両端側に形成されて長円形をな
す複数の２面歯車１１があり、それらが相互に噛
合して２面歯車列１２が形成される。この２面歯
車列１２と、その一端の１つの２面歯車１１Ｍに
噛合し、少なくとも半円状歯面１３Ａが形成され
た円形の１つの１面歯車１３と、からなる第１歯
車列体１４が設けられている。この第１歯車列体
１４には、第４図の斜視図に示すように並列にか
つ逆配置に、その第１歯車列体１４と同様の構成
の第２歯車列体１５が設けられ、第１歯車列体１
４の１つの２面歯車１１の半円状歯面１１Ｂ，１
１Ｃのそれぞれの中心１１ｂ，１１ｃは、第２歯
車列体１５の２つの２面歯車１６，１６の噛合側
１７の半円状歯面１６Ｂ，１６Ｃの中心１６ｂ，
１６ｃと一致するように配置されている。

そして、それらの中心１１ｂ，１１ｃ，１６
ｂ，１６ｃには図示したように各軸体１８ｂ，１
８ｃが遊嵌されていると共に、第１歯車列体１４
の１面歯車１３はその中心に位置する軸体１８ｂ
に固着され、第２歯車列体１５の１面歯車１９も
その中心に位置する軸体１８ｂに固着されてい
る。

さらに、第２歯車列体１５においては、曲折動
力を伝達するための傘歯車２０が第２歯車列体１
５の端部の２面歯車１６Ｍの非噛合側２１に同心
状に固着され、かつ、その個所における軸体１８
ｂに遊嵌されている。すなわち、第１歯車列体１
４および第１歯車列体１５は軸体１８ｂ，１８ｃ
と後述するリンク２６ａ，２６ｂを介してロボツ
トのアーム１０を曲折させるもので、駆動力を伝
動する傘歯車２２や駆動軸２５などは、傘歯車２
０に噛合しまた後述する基部支承体２３の駆動軸
２４内に同心状に組み込まれている。なお、第１
歯車列体１４や第２歯車列体１５の相互に隣り合
う軸体１８ｂ，１８ｃは、それぞれ左右１対のリ
ンク２６ａ，２６ｂで回動自在に順次接続されて
いる。

前述した１面歯車１３が固着されている軸体１
８ｂは、基部支承体２３に軸承され、この基部支
承体２３の駆動軸２４は図示しないロボツト本体
内の駆動源により回動されるようになつている。
一方、前記１面歯車１９には、それが遊嵌された
軸体１８ｂを中心にして共に回動する端部作動体
２７が設けられている。ちなみに、各歯車列体に
採用される歯車は、所望のアーム長さを得るため
にその機能を果す限りいくつ採用してもよいこと
は述べるまでもない。

以上述べた構成の例によれば、次のように作動
させることができる。

先ず、駆動軸２５を図示しない駆動源により傘
歯車２２と共に矢符２８方向に回動させると、傘
歯車２０が回動し、これに一体の歯車列体１５の
２面歯車１６Ｍが回動する。このとき、基部支承
体２３は固定されているので、軸体１８ｃは２面
歯車１６Ｍが遊嵌されている軸体１８ｂを中心に
して、第５図に示すようなＬ１なる半径で回動さ
れる。

一方、軸体１８ｂに固着されている歯車列体１
４の１面歯車１３の回動は、基部支承体２３で阻
止されているので、２面歯車１１Ｍの半円状歯面
１１Ｃが１面歯車１３の半円状歯面１３Ａ上を転
動し、これが軸体１８ｂを軸体１８ｃを中心に前
記と同様Ｌ１なる半径で回動させる。これらの回
動作動は、前記各リンク２６ａ，２６ｂにより維
持され、順次このような作動が繰り返されて、最
終的に図示のようにアーム全体を曲折させること
ができる。なお、端部作動体２７の曲折変位置
は、傘歯車２２の回動角を異ならせることにより
任意にとることができる。

次に、基部支承体２３の駆動軸２４を別途設け
られた駆動源により矢符２８方向に回動すると、
その回転力は各軸体１８ｂ，１８ｃおよびリンク
２６ａ，２６ｂを介して端部作動体２７に伝達さ
れる。以上述べた作動を適宜行なえば、端部作動
体２７に装着される図示しない手首を基部支承体
２３に対して任意の位置に変位させることができ
る。このような作動において、その変位のための
動力伝達は、動力伝達効率の高い各歯車の歯面や
剛性の高い歯車やリンクで行なわれ、また、曲折
角も従来例に較べ大きくとることができる。

第６図は異なる発明の実施例で、上記発明の構
成に前記端部作動体２７より突出された出力軸３
０を回動させることのできる工業用ロボツトのア
ーム１０である。なお、上記の発明と異ならない
部分には同一の符号を付して説明を省く。

本発明は上記の発明の構成である第１歯車列体
１４、第２歯車列体１５に加えて、１つの円形歯
面３１Ａが形成され相互に噛合する複数の１面歯
車３１のみからなる第３歯車列体３２が第１歯車
列体１４と並列に設けられている。そして、第１
歯車列体１４の１つの２面歯車１１の半円状歯面
１１Ｂ，１１Ｃのそれぞれの中心を、第２歯車列
体１５の２つの２面歯車１６の噛合側の半円状歯
面１６Ｂ，１６Ｃの中心と一致させ、かつ、その
全ての中心に第３歯車列体３２の１面歯車３１の
各中心を一致させ、それらの中心３１ｂに軸体１
８ｂ，１８ｃを遊嵌している。さらに、第１歯車
列体１４および第２歯車列体１５の１面歯車１
３，１９がその中心に位置する軸体１８ｂに固着
されている。そして、曲折動力を伝達するための
傘歯車２０が、第２歯車列体１５の端部の２面歯
車１６Ｍの非噛合側に同心状に固着されると共
に、その個所における軸体１８ｂに遊嵌され、手
首の回動動力を伝達するための傘歯車３３，３４
が、第３歯車列体３２の両端部の１面歯車３１
Ｍ，３１Ｎに同心状に固着されると共に、その個
所における軸体１８ｂに遊嵌されている。前者の
傘歯車３３にはそれに噛合する傘歯車３５が基部
支承体２３の駆動軸２４内に同心状に組み込まれ
た駆動軸３６に固着され、後者の傘歯車３４には
それに噛合する傘歯車３７が端部作動体２７より
突出する出力軸３０を回転するために噛合されて
いる。隣り合う２つの軸体１８ｂ，１８ｃが、そ
れぞれ左右１対のリンク２６ａ，２６ｂで回動自
在に順次接続され、軸体１８ｂ，１８ｃを介して
各対のリンク２６ａ，２６ｂが相互に屈曲するよ
うに、傘歯車２０に噛合して駆動力を伝動する傘
歯車２２およびそのための駆動軸２５が設けられ
ている。また、手首を回転するよに、傘歯車３３
に噛合して駆動力を伝動する傘歯車３５およびそ
のための駆動軸３６が設けられている。なお、前
記傘歯車３５は図示しないロボツト本体内の駆動
源により回動される。

以上の構成によれば、前記発明の作動に加え
て、手首の回動作動をも行なわせることができ
る。すなわち、傘歯車３５を駆動すると傘歯車３
３が１面歯車３１Ｍと共に回転する。全ての１面
歯車３１は、軸体１８ｂ，１８ｃに遊嵌されてい
るので、その回転力は順次伝達され、１面歯車３
１Ｎ、傘歯車３４，３７を介して出力軸３０を回
転することができる。このとき、傘歯車の歯数を
適宜選択すれば、回転速度を増速または減速する
ことができる。ちなみに、上記の作動において、
前記基部支承体２３の駆動軸２４および他の駆動
軸２５，３６のうちの外方部に存在する駆動軸２
４または２５を駆動する場合に、その内方の駆動
軸２５および３６、または３６を適切な回動速度
で同時に駆動すれば、例えば曲折作動に付随して
手首の回動作動が生じるといつた誘起現象を防止
することができる。

以上の説明から判るように、ロボツトアームの
曲折を任意の方向へ自在に変化させることができ
る。また、端部作動体より突出された出力軸を回
動させることができるようにしたので、アームの
任意の方向への曲折さらには端部作動体に装着さ
れた手首を回動自在に変化させることができる。
そして、剛性が高く伝達動力が大きくかつ伝達効
率のよい歯車を採用することができるので、各リ
ンク相互における曲折角を大きくまた曲折作動範
囲を広くでき、加えて、伝達効率および剛性の高
い工業用ロボツトのアームとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可撓的変形自在のリンク装置、
第２図はその作動説明図、第３図は本発明の工業
用ロボツトのアームの断面図、第４図は歯車列体
の斜視図、第５図はその作動説明図、第６図は異
なる発明の工業用ロボツトのアームの断面図であ
る。 １０…ロボツトのアーム、１１，１６…２面歯
車、１１Ｂ，１１Ｃ，１３Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ…
半円状歯面、１１ｂ，１１ｃ，１６ｂ，１６ｃ，
３１ｂ…中心、１２…２面歯車列、１３，１９，
３１…１面歯車、１４…第１歯車列体、１５…第
２歯車列体、１７…噛合側、１８ｂ，１８ｃ…軸
体、２０，２２，３３，３４，３５…傘歯車、２
５，３６…駆動軸、２１…非噛合側、２６ａ，２
６ｂ…リンク、３１Ａ…円形歯面、３２…第３歯
車列体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの半円状歯面が両端側に形成されて長円
   形をなす複数の２面歯車があり、それらが相互に
   噛合された２面歯車列と、この２面歯車列の一端
   の１つの２面歯車に噛合し、少なくとも半円状歯
   面が形成された円形の１つの１面歯車と、からな
   る第１歯車列体を設けると共に、 この第１歯車列体に並列かつ逆配置に、その第
   １歯車列体と同様の構成の第２歯車列体を設け、 前記第１歯車列体の１つの２面歯車の半円状歯
   面のそれぞれの中心を、第２歯車列体の２つの２
   面歯車の噛合側の半円状歯面の中心と一致させ、
   かつ、それらの中心に軸体を遊嵌すると共に、前
   記１面歯車をその中心に位置する前記軸体に固着
   し、 曲折動力を伝達するための傘歯車を、前記第２
   歯車列体の端部の２面歯車の非噛合側に同心状に
   固着すると共に、その個所における前記軸体に遊
   嵌し、 隣り合う２つの前記軸体が、それぞれ左右１対
   のリンクで回動自在に順次接続され、 前記軸体を介して各対のリンクが相互に屈曲す
   るよう、前記傘歯車に噛合して駆動力を伝動する
   傘歯車およびそのための駆動軸を有することを特
   徴とする工業用ロボツトのアーム。 ２ ２つの半円状歯面が両端側に形成されて長円
   形をなす複数の２面歯車があり、それらが相互に
   噛合された２面歯車列と、この２面歯車列の一端
   の１つの２面歯車に噛合し、少なくとも半円状歯
   面が形成された円形の１つの１面歯車と、からな
   る第１歯車列体１４を設けると共に、 この第１歯車列体に並列かつ逆配置に、その第
   １歯車列体と同様の構成の第２歯車列体１５を設
   けると共に、１つの円形歯面が形成され相互に噛
   合する複数の１面歯車のみからなる第３歯車列体
   を上記第１歯車列体と並列に設け、 前記第１歯車列体の１つの２面歯車の半円状歯
   面のそれぞれの中心を、第２歯車列体の２つの２
   面歯車の噛合側の半円状歯面の中心と一致させ、
   かつ、その全ての中心に前記第３歯車列体の１面
   歯車の各中心を一致させ、それらの中心に軸体を
   遊嵌すると共に、前記第１歯車列体および第２歯
   車列体の１面歯車をその中心に位置する前記軸体
   に固着し、 曲折動力を伝達するための傘歯車を、前記第２
   歯車列体の端部の２面歯車の非噛合側に同心状に
   固着すると共に、その個所における前記軸体に遊
   嵌し、 手首の回動動力を伝達するための傘歯車を、前
   記第３歯車列体の両端部の１面歯車に同心状に固
   着すると共に、その個所における前記軸体に遊嵌
   し、 隣り合う２つの前記軸体が、それぞれ左右１対
   のリンクで回動自在に順次接続され、 前記軸体を介して各対のリンクが相互に屈曲
   し、また、手首を回転するよう、前記傘歯車に噛
   合して駆動力を伝動する傘歯車およびそのための
   駆動軸を有することを特徴とする工業用ロボツト
   のアーム。