JPS6328583A - 多関節ロボツト - 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、リストアームの先端部に、１つまたは複数
のツールを上記リストアームの移動平面に直交する方向
へ延びる支軸に旋回可能に装着してなる多関節ロボット
に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は従来の一般的な多関節ロボットの構成を示すも
のである。同図において、（１）は基台、（２）は基台
（１）に垂直軸線周りで駆動旋回可能に支持された旋回
台、（３）は旋回台（２）に支持されて垂直面内で上下
に回動する第１アーム、（４）は第１アーム（３）の先
端部に支持されて垂直面で上下に回動するリストアーム
である。（５）はりストアーム（４）の先端部に支持さ
れて、そのリストアーム（４）の移動平面に直交する軸
線（５ａ）の周りに旋回する可動部材であり、この可動
部材（５）の先端には上記軸線（５ａ）に直交する軸線
（８ａ）の周りに旋回可能なツール取付フランジ（８）
が支持されている。（７）はツールヘッドであって、そ
の一端フランジ部（７ａ）を上記フランジ（６）に固定
連結することにより、上記軸線（５ａ）および（６ａ）
の周りにそれぞれ旋回可能に構成されている。（８）は
ツールであり、これがグリッパである場合は、第８図で
示すように、上記フランジ（８）の外側で上記ツール（
８）との間において、左右一対の直線スライドガイド装
Ｍｌ　（７Ａ）　、　（７Ａ）と中央に１つの圧縮バネ
（７Ｂ）を配置して、ツールヘッド（７）を構成するか
、もしくは、第９図で示すように、左右−対の直線スラ
イドガイド装置（７Ａ）　、　（７Ａ）と中央に１つの
油圧ダンパ（７Ｃ）を配置して、ツールヘッド（７）を
構成する。これら第８図および第９図の直線スライドガ
イド装置（７Ａ）　、　（７Ａ）、圧縮バネ（７Ｂ）、
および油圧ダンパ（７Ｃ）はグリッパによるワークの挿
入時において、挿入がうまくいかなかった場合に緩衝作
用を行なって、ワーク、ツールならびにロボットに無理
な力をかけないためのもので、ツールがグリッパの場合
は、必須構成である。また、上記ワーク（８）がエアを
利用したねじ締め用ドライバーである場合は、第１Ｏ図
で示す、ように、ツール本体（８Ａ）をツールヘッド（
７）に、上記軸線（５ａ）に直交する状態で挿通させて
保持し、このツール本体（８Ａ）の先端側にビット（８
Ｂ）を取付けるとともに、反対側にビット回転駆動用モ
ータ（８Ｃ）を装着する。

第１１図および第１２図は、上記した従来の多関節ロボ
ットにおけるツールヘッド（７）の旋回駆動機構を示す
、同図において、（３）は上記リストアーム（０の先端
部の両側に相対向させて形成された一対の伝動ケース（
４Ａ）　、　（４Ａ、）、のうち、一方の伝動ケース（
４Ａ）内に設けたスプロケットであり、このスプロケッ
ト（８）は上記一対の伝動ケース（４Ａ）　、　（４Ａ
）間に挿入して、ベアリング（ｌＯ）を介して上記軸線
（５ａ）の周りに旋回可能に支持された上記可動部材（
５）の一端側に固定されている。

（１１）は伝動チェーンであって、図示は省略したサー
ボモータの駆動回転力を上記スプロケット（８）に伝達
することにより、上記可動部材（５）を軸線（５ａ）の
周りに第１２図のａ　−ａ方向に駆動旋回させるように
なっている。　（１２）は上記一対の伝動ケース（４Ａ
）　、　（４Ａ）のうち、他方の伝動ケース（４Ａ）内
に設けたスプロケットであり、このスプロケット（１２
）は歯車ケースを形成するところの上記可動部材（５）
にベアリング（１３）を介して、上記の軸線（５ａ）を
形成するように支承した回転軸（１４）の一端に固定さ
れている。　（１５）は上記ツール取付フランジ（６）
に一体の回転軸であって、ベアリング（１６）を介して
上記可動部材（５）に支承され、上記ツール取付フラン
ジ（８）の旋回用軸線（６ａ）を形成する。（１７）お
よび（１８）は上記一回転軸（１４）および（１５）の
他端に固定して互いに噛合させた傘歯車である。（１９
）は伝動チェーンであって、図示は省略したサーボモー
タの回転駆動力を上記スプロケット（１２）に伝達する
ことにより、その回転力を回転軸（１４）、傘歯車（１
７）、傘歯車（１８）、および回転軸（１５）を経て上
記ツール取付フランジ（８）に伝達し、これを軸線（８
ａ）の周りに第１２図のｂ−ｂ方向に駆動旋回させるよ
うになっている。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上のように構成された従来の多関節ロボットにおいて
は、ツール取付フランジ（６）の外側にツールヘッド（
７）が突出するために、リストアーム（４）の先端部に
設定されるツール旋回軸線（５ａ）からツールヘッド（
７）に装着されたツール（８）までの距＃（交）が長く
、つまり、旋回半径が大きく、ツールヘッド（７）およ
びツール（８）の質量（ｍ）と上記旋回半径（！ｌ）と
の積で決まるロボット先端部（手首部）の回転モーメン
ト（Ｍ＝ｍＸ文）が大きくなる。

このように、手首部の回転モーメン）　（Ｍ）が大きく
なればなるほど、旋回に大きな駆動パワーを要し、アー
ムの大形化やモータの容量増加などロボット全体の大型
化を招く問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ツール旋回半径をできるだけ小さくして、駆
動パワーの低減化、全体の小型化を図ることができる多
関節ロボット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］ この発明に係る多関節ロボットは、ツールヘッドをリス
トアームの先端部の側面に配設するとともに、このツー
ルヘッドを、それのほぼ中央部で、リストアームの先端
部に設けた支軸に旋回可能に軸支したことを特徴とする
。

［作用］ この発明によるときは、リストアーム先端の旋回支軸か
らツールヘッドに装着のツールまでの距離、つまり、旋
回半径を小さくできる。特に、ツールヘッドをそれのほ
ぼ中央部で支軸に軸支することにより、ツールヘッドお
よびツールの総質量の重心点を上記支軸に近づけること
ができる。

これによって、手首部の回転モーメントが小さくなって
、旋回に要する駆動パワーを低減できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する
。

第１図は多関節ロボットの全体斜視図、第２図は要部の
正面図であり、以下の説明において第７図ないし第９図
のものと同一の構成部分には同一符号を付してその詳し
い説明は省略する。

第１図および第２図において、（２０）はリストアーム
（４）の先端部に設けた支軸で、上記リストアーム（４
）の移動平面に直交する方向に延び、上記の軸線（５ａ
）を形成する。（７）は上記リストアーム（４）の先端
部−側面に配設されたツールヘッドであって、そのほぼ
中央部で上記支軸（２０）に旋回可能に軸支されている
。　（２１）は上記ツールヘッド（７）に、上記支軸（
２０）に直交する軸方向に移動可能に挿通して保持させ
たシャフトであり、このシャフト（２１）の先端側に、
ツール取付用第２フランジ（２２）を介してグリッパ式
のツール（８）が取付けられている。　（２３）は上記
シャフト（２１）の他端側に固定した連結金具であり、
この連結金具（２３）と上記ツールヘッド（７）から突
設したバネ掛は具（２４）とのあいだに亘って、引張り
バネ（２５）を張設して、グリッパ式のツール（８）に
よるワークの挿入時における緩衝作用を行なうように構
成しである。

第３図および第４図は、上記構成のツールヘッド（７）
の旋回駆動機構を示す、同図において、（２６）は上記
リストアーム（４）の先端部に固定連結される伝動ケー
スであって、その内部に、内外二重軸（２７）　、　（
２８）がベアリング（２９）　、　（３０）を介して相
対回転可能に支持されている。（３１）　、　（３２）
は上記内外二重軸（２７）　、　（２８）の基端側にそ
れぞれ固定された入力歯車であり、（３３）　、　（３
４）は二重軸（２？）　、　（２８）の先端側にそれぞ
れ固定された出力傘歯車である。　（３５）は上記内外
二重軸（２？）　、　（２８）の軸線と直交する軸線を
もち、上記伝動ケース（２Ｓ）内に支持させた回転軸で
あって、これは上記支軸（２０）を構成するものであり
、その一端部に固定した傘歯車（３６）を上記内側軸（
２７）の出力傘歯車（３３）に噛合させている。　（３
７）は上記外側軸（２８）の出力傘歯車（３４）に噛合
させて、内側をベアリング（３８）を介して上記回転軸
（３５）に、かつ、外側をベアリング（３９）を介して
伝動ケース（２６）に支承させた傘歯車であって、上記
ツールヘッド（７）にポル）　（４０）を介して一体連
結されている。（４１）は上記ツールヘッド（７）内に
おいて、ベアリング（４２）を介して、上記支軸（２０
）に対し直交する軸線（６ａ）の回りに旋回可能な筒形
回転軸であって、その一端部にツール取付フランジ（８
）が一体に連設されている。（４３）は上記筒形回転軸
（４１）に固定した傘歯車であり、これに［１合する傘
歯車（４４）が上記回転軸（３５）に固定されている。

上記構成の多関節ロボットにおいて、図示しないサーボ
モータの駆動回転力を、入力歯車（３２）を介して外側
軸（２８）に伝達すると、この外側軸（２８）の回転力
が傘歯車（３４）　、　（３７）を経てツールヘッド（
７）に伝わり、このツールヘッド（７）が上記支軸（２
０）にて形成される軸線（５ａ）の周りを第４図のａ−
ａ方向に駆動旋回される。また、図示しないサーボモー
タの駆動回転力を、入力歯車（３１）を介して内側軸（
２７）に伝達すると、この内側軸（２７）の回転力が傘
歯車（３３）　、　（３Ｂ）を経て回転軸（３５）に伝
わり、さらに、この回転軸（３５）の回転力が傘歯車（
４４）　、　（４３）を経て筒形回転軸に伝わり、フラ
ンジ（８）を介してツール（８）が上記支軸（２０）に
直交する軸線（６ａ）の周りを第４図のｂ　−す方向に
駆動旋回される。

上記のように旋回動作する多関節ロボットにおいて、リ
ストアーム（４）の先端部に設定されるツール旋回軸線
（５ａ）を形成する支軸（２０）からツール（８）まで
の距離（文）が小さく、その分だけ手首部の回転モーメ
ントが小さくなり、駆動パワー奄低減することができる
のである。

第５図はこの発明の別の実施例を示し、上記リストアー
ム（４）の先端部の両−側面に、一方がグリッパ式のツ
ール（８）、他方がねじ締め用ドライバー（８）といっ
た互いに作業内容の異なるツールヘラｌ”（７）　　、
　（７）を配設して、これらツールヘッド（７）　　、
　（７）を上記支軸（２０）にそれぞれ各別に旋回可砲
に軸支したものである。この第５図で示す実施例のロボ
ットにおいては、リストアーム（４）の両側における回
転モーメントのバランスが良くなり、手首部の駆動パワ
ーの低減が図れる。

第６図は上記の第５図で示した実施例における両ツール
ヘッド（７）　　、　（７）の旋回駆動機構の一例を示
す、同図において、（４５）　、　（４５）はツールヘ
ッド取付用フランジであって、これらと一体の軸部（４
Ｂ）　、　（４８）をベアリング（４７）　、　（４７
）を介して、リストアーム（４）先端部であるところの
伝動ケース（４８）に支承することにより、上記ツール
ヘッド（７）　　、　（７）を旋回可能に支持する支軸
、（２０）　。

（２０）を形成しである。　（４９）　、　（４９）は
上記伝動ケース（４８）内に設けたスプロケットであり
、上記フランジ（４５）　、　（４５）の軸部（４６）
　、　（４Ｂ）に固定されている。　（５０）　、　（
５０）は伝動チェーンであり、図示しないサーボモータ
の駆動回転力を、上記スブロケツ）　（４９）　、　（
４９）を介して上記軸部（４Ｇ）　、　（４Ｇ）に伝達
することにより、上記フランジ（４５）　、　（４５）
、ツールヘッド（７）、（？）を支軸（２０）　、　（
２０）の周りに各別に駆動旋回可能に構成している。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、リストアーム
の先端部に装着されるツールヘッドおよびツールの総質
量の重心位置を、上記リストアームの先端部における上
記ツールヘッドおよびツールの旋回支軸に近づけて、こ
の支軸からツールまでの距離を短かくし、旋回半径を小
さくできるから、ツールおよびツールヘッドからなるロ
ボット手首部の旋回に要する駆動パワーを低減できる。

従って、アームの小形化、モータの低容量化が可能で、
ロボット全体の小型化ならびに省エネルギー化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の一実施例を示すもの
で、第１図は多関節ロボットの全体斜視図、第２図は要
部の拡大正面図、第３図は旋回駆動機構の断面図、第４
図は第３図の平面図、第５図は他の実施例を示すロボッ
トの要部の斜視図、第６図は第５図のものの旋回駆動機
構の断面図、第７図は従来例の多関節ロボットの全体斜
視図、第８図および第９図はグリッパ−式のツールを装
着した場合の要部の拡大正面図、第１０図はねじ締め用
ドライバービットを装着した場合の要部の拡大正面図、
第１１図は従来例の旋回駆動機構の断面図、第１２図は
第１１図の平面図である。 （４）・・・リストアーム、（７）・・・ツールヘッド
、（８）・・・ツール、（２０）・・・支ｉ　、　（２
１）・・・シャフト、（２５）・・・緩衝用バネ。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す、　
　　代理人　　　大君　増雄 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リストアームの移動平面に直交する方向へ延びる
   支軸を上記リストアームの先端部に設け、上記リストア
   ームの少なくとも一側面に配設されたツールヘッドを、
   そのほぼ中央部で上記支軸に旋回可能に軸支したことを
   特徴とする多関節ロボット。
2. （２）上記ツールヘッドは、その支軸に直交するシャフ
   トを軸方向に移動可能に挿通して保持し、このシャフト
   の先端側にツールを取付け、反対側に上記シャフトの緩
   衝用ばねを装着してなる特許請求の範囲第１項記載の多
   関節ロボット。