JPS63295188A - 工業用ロボット - 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、回動・揺動関節を具備した工業用ロボット
に関する。

［従来の技術］ 従来の技術における回動・揺動関節を具備した工業用ロ
ボットの関節部は１例えば、第１部材に対して、第２部
材が回動・揺動自在に支承され、第２部材には、第１部
材に軸線方向に設置された回動用モータの駆動軸が軸線
方向から結合され、第１部材に垂直方向に設置された揺
動用モータの駆動軸が垂直方向から結合されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の技術における回動・揺動関節を具備した工業用ロ
ボットの関節部は１回動用と揺動用とのモータが別々に
専用であるので、夫々がロボットの回転又は揺動に十分
な出力をもつ必要がある。

そのため、モータは、それ相応の寸法・重量となり、回
動用は、第２部材端に続いて軸線方向設置なので設置ス
ペースが軸線方向に大きくなる。

モータの寸法・重量は、ロボットの性能に大きく影響し
、回動用モータの設置スペースの長大は。

第１関節部の腰高等を招く不利である。

この発明は、従来の技術の不利を解消するべくモータの
小型・軽量化及び設置スペースの短小化を図ったもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ この発明による工業用ロボットにおいては、関節部で結
合される２つの部材の一方が他方の軸線を回動軸線とし
て回動可能に、且つ該軸線に対する垂直軸線を揺動軸線
として揺動可能に他方に結合され、前記回動軸線と共軸
関係で一方の部材に取付けられた傘歯車と前記揺動軸線
と共軸線関係で互に対向して他方の部材に取付けられた
対向重両すξとが噛合わされ、対向傘歯車が回転駆動さ
れるように構成された関節部が具備されている。

［作　　川］ ］二記の工業用ロボットの関節部において、対向重両虫
を互に反対方向に任意角度回転駆動をすることにより関
節部の屈折方向が任意にセットされ。

同遊星傘歯車を互に同方向に任意角度回転駆動をするこ
とにより関節部が任意角度屈折される。

［実　施　例］ この発明の第１乃至第４実施例を図面に従って説明する
。なお、各実施例の同一部材には、同一符合を付け、上
下・水平方向は、各図面における方向とする。

第１実施例は、第１図及び第２図に示されており、基台
ｌには、中空の固定円筒部２が直立して形成され、その
頂部に中心孔３ａを有する傘歯車３が固定円筒部２と共
軸線関係で固着されている。

固定円筒部２に外側から直立軸線回りに回転自在に嵌合
された回転筒部４は、その上部に水平軸線を中心軸線と
した円筒突出部５，５が両側から突出して形成されてい
る。

中空の第】腕６は、固定円筒部２・回転円筒部４と共軸
線関係にあって、第１腕基部７は、両側から突出して水
平軸線回りに回転自在に支承されるべく両円筒突出部５
，５に外側から嵌合するように形成され、第１関節部Ａ
を構成している。

第１＠基部７の両側突出端面には、夫々減速機Ｇ１、Ｇ
２付サーボモータＭ１．Ｍ２が取付けられている。減速
機Ｇ１．Ｇ２夫々からの駆動軸８は、回転円筒部４の円
筒突出部５の端面に軸受され、回転円筒部４内に伸出し
、先端に傘歯車３と噛合う傘歯車９が固着されている。

第１関節部の屈折の際に、配線ケーブルＬの変位に支障
がないように、第１腕６の傾倒方向において１回転円筒
部４上部両側には夫々上下方向に切込溝１０が形成され
、第１１１４６の傾倒に支障がないように、同方向にお
いて、第１腕基部７両側には夫々上下方向にＵ字形切込
溝１１が形成されている。

第１腕６の上端部側面には、サーボモータＭ３と減速機
Ｇ３とが対となって取付けられ、減速機Ｇ３からの駆動
軸１２は、第１腕６を水平に貫通し。

第１腕６の上端部の他側面に軸受されて外方に伸出し、
先端に中空の第２腕１３の下端部の側面が固着されて、
第２関節部が構成されている。

第２腕■３の上端部側面には、サーボモータＭ４ど減速
機Ｇ４とが対となって取付けられ、減速機Ｇ４からの駆
動軸１４は、第２腕１３を水平に貫通し、第２腕１３の
上端部の他側面に軸受されて外方に伸出し、先端に中空
の手首部１５の側面が固着されて。

第３関節部が構成されている。

手首部１５の下端面には、サーボモータＭ５と減速機Ｇ
５とが対となって取付けられ、減速機Ｇ５からの駆動軸
１Ｇは、手首部１５を貫通し、上端面に軸受されて外方
に伸出し、先端に工具等の装着部１７が固着されている
。

各サーボモータＭ１・・５への配線ケーブルｒ４は、図
示のように夫々、適宜、基台、固定円筒部、傘歯車の中
心孔、回転円筒部、第１腕、第２腕に挿通されて各サー
ボモータへ接続されている。

減速機からの各駆動軸８．１２．１４は、図示では。

平行であって、各関節部の屈折方向は同一であるが、駆
動軸の方向を夫々所望の向きに取付ることにより各関節
部の屈折方向を所望の向きにすることができる。

第２実施例は、第３図、第４図及び第５図に示されてお
り、第１関節部、第２関節部及び第３関節部が第１実施
例の第１関節部と同様の構成にされている。

第２実施例の第１関節部及び第２関節部は、第１実施例
の第１関節部と全く同一構造であり、第２実施例の第１
腕６の上端部と第２腕基部Ｉ８とは、夫々第１実施例の
固定円筒部２の頂部と第１腕基部７に該当する。

そうして、第２実施例の第３関節部は、第２腕１３の上
端部と中空のハンド装着腕１９の基部との間に構成され
、第２関節部が倒立対称構造である。

即ち、第２腕１３の上端部及びハンド装着腕１９の基部
は、夫々第２関節部の第２腕基部■８及び第１腕６の上
端部に該当する。なお、第２関節部及び第３関節の各サ
ーボモータ・減速機は、夫々Ｍ６・Ｇ６、Ｍ７・Ｇ７及
びＭ８・Ｇ８、Ｍ９・Ｇ９とする。

それら及びハンドへの配線ケーブルしも１図示のように
夫々、適宜、基台、固定円筒部、回転円筒部、第１腕、
第２鋺及びハンド装着腕に挿通されて接続されている。

第３実施例は、第６図に示されており、第１関節部、第
２関節部及び第３関節部が＠１実施例・第２実施例の第
１関節部と同様の構成にされている。

第３実施例の第１関節部は、第１実施例・第２実施例の
第１関節部と全く同一構造であり、第２関節部及び第３
関節部は、第２実施例の第３関節部と全く同一構造であ
る。

第３実施例の第１腕６の上端部と第２腕１３の基部とは
・夫々第２実施例の第２腕ｌ：３の」一端部とノ１ンド
装着腕１９の基部に該当する。

第４実施例は、第７図に示されており、第１関節部は、
第１実施例の第１関節部と同一構造である。但し、第２
関節部の差動機構内蔵のスペースのために、第１腕６は
、第１実施例におけるようにその基部の両側突出部から
縮径することはなく。

図示のように、その侭、」二方に伸びているが、設計的
に適宜な形状をとり得る７ 第１腕６の基部の両側面には、減速機Ｇ１．　Ｇ２付ザ
ーボモータＭ１．Ｍ２が取付けられ、その上方に近接し
て、同様に減速機Ｇ６、Ｇ７付サーボモータＭ６、Ｍ７
が取付けられ、減速機Ｇ６．Ｇ７夫々からの駆動軸２０
は、第１腕６内に伸出し、先端にスプロケット２１が固
着されている。

第２関節部について述べると、第１腕６上部内周面には
、駆動軸２０に平行して支軸２２が直径方向に互に対向
して植設されている。各支軸２２には。

一端にスプロケット２３、他端に傘歯車２４が固着され
た中空軸２５が回転自在に嵌合されている。

第１腕６上部内において、傾動旋回筒２６は、その両側
面に穿設されている軸受孔が中空軸２５に嵌合されて支
承されている。そうして、スプロケット２３は傾動旋回
筒２６の外側に、傘歯車２４は同じく内側になる。スプ
ロケット２】とスプロケット２３とには、無端チェーン
２７が巻掛けられている。

第２腕基部１８は、傾動旋回筒２６上部の案内支承部２
８に嵌入されてラジアル・スラスト軸受され、傾動旋回
筒２６内に伸び、その下端に固着された傘歯車２９が傘
歯車２４に噛合う。傾動旋回筒２Ｇの案内支承部２８は
、中心軸線回りに回転し、且つ支軸２２の軸線回りに回
動し得る余裕をもって第１腕６のｍ面の開孔から突出し
ている。

第２腕１３下部の両側面には、第１腕６と同様に減速機
Ｇ８．Ｇ９付サーボモータＭ８．Ｍ９が取付けら汎、減
速機Ｇ８、Ｇ９夫々からは減速機Ｇ６、Ｇ７からと全く
同様に駆動軸２０が第２腕１３内に伸出し、先端にスプ
ロケット２１が固着されている。

°゛第４実施例の第３関節部は、第２腕１３の上端部と
中空のハンド装着腕１９の基部との間に構成され、第２
関節部と同一構造である。即ち、第２１ｆｄ１３の上端
部及びハンド装着腕■９の基部は、夫々第２関節部の第
２腕基部１８及び第１腕６の上端部に該当する。

上記の工業用ロボットの操作・作用について述べる。

第１実施例（第１、第２図）において、第１関節部のサ
ーボモータＭ１及び同Ｍ２を同方向に回転駆動すると、
駆動軸８及び同８端の傘歯車９及び同９′は、同方向に
固定された傘歯車３の上を転動する。そのため、第１鋺
６は１回転筒部４と共に直立軸線回りに回動し、駆動軸
８，８′の軸線は、直立軸線回りに旋回する。かくして
、駆動軸８．８′を所望の方向に位置決めすることによ
り、駆動軸８．８゛の軸線に垂直な第１腕６の揺動方向
を所望の方向にすることができる。

次いでサーボモータＭｌと同Ｍ２とを互に反対方向に等
速算角度回転することによりその回転角度だけ第１腕基
部７は、駆動軸８．８′の軸線回りに回動する。そこで
、サーボモータＭ１及び同Ｍ２を所望の回転方向と回転
角度とで回転することにより、第１腕６を駆動軸８．８
゛の軸線回りにいずれかの方向に固定所望角度だけ直立
した固定円筒部２に対し揺動することができる。

第２関節部において、サーボモータＭ３をいずれかの方
向に所望角度回転駆動すると、駆動軸＋２を介して第２
腕１３は、第１腕６に対して駆動軸１２の軸線回りにい
ずれかの方向、所望角度だけ揺動する。

第３関節部における第２腕１３に対する手首部１５の揺
動についても、第２関節部における第１腕６に対する第
２腕１３の揺動と全く同様に、サーボモータＭ４の回転
駆動により行なわれることは、容易に理解できよう。

そうして、手首部１５において、サーボモータ１５の回
転駆動により、工具等の装着部１７は、駆動軸１６に軸
線回りに所望角度回動される。

上記各部の回動・揺動のための各サーボモータの回転駆
動及び回転方向・回転角度は、制御装置（図示しない）
からの配線ケーブル［、を介しての入力により制御され
る。

第２実施例（第３、第４及び第５図）において、第１関
節部の固定円筒部２に対する第１腕６の回動・揺動及び
第２関節部の第１腕６に対する第２腕１３の回動・揺動
が、第１実施例における第１関節部の固定円筒部２に対
する第１腕６の回動・揺動と全く同一であり、夫々サー
ボモータＭｌ・Ｍ２、Ｍ６・Ｍ７の駆動によって行なわ
れることは、その構造の同一からも容易に理解できよう
。そうして。

第３関節部については、関節構造において、重両虫と関
節部で結合される腕との組合関係が逆であるほかは、第
１関節及び第２関節と同一であり、その作動は相対的に
同一であるから、第２腕１３に対するハンド装着腕１９
の回動・揺動がサーボモータＭ８・Ｍ９の駆動により第
１関節部・第２関節部と同様に行なわれることも容易に
理解できよう。

第３実施例（第６図）においては、第】関節部の固定円
筒部２に対する第１腕６の回動・揺動が第１実施例にお
ける第１関節部の固定円筒部２に対する第１腕６の回動
・揺動と全く同一であることは、その構造の同一からも
、容易に理解できよう。

そうして、第２関節部及び第３関節部については、第２
実施例の第３関節部の場合と同様に関節構造において、
傘歯車・遊星歯車と関節部で結合される腕との関係が逆
であるほかは、第１関節と同一であり、その作動は相対
的に同一である。従って、第２関節部の第１腕６に対す
る第３腕１３の回動・揺動及び第３関節部の第２腕１３
に対するハンド装着腕１９の回動・揺動が夫々サーボモ
ータＭ６・Ｍ７、Ｍ８・Ｍ９の駆動により第１関節部、
即ち第１実施例の第１関節部と同様に行なわれることも
容易に理解できよう。

第４実施例（第７図）においては、第１関節部の固定円
筒部２に対する第１腕６の回動・揺動が第１実施例にお
ける第１関節部の固定円筒部２に対する第１腕６の回動
・揺動と全く同一であることは、その構造の同一からも
、容易に理解できよう。

そうして、第２関節部及び第３関節部については、関節
構造において、駆動機構が異なり、第３実施例の場合と
同様に傘歯車・遊星歯車と関節部で結合される腕との関
係が逆であるほかは、第１関節と同一であり、その作動
は相対的に同一である。

第２関節部の遊星傘歯車は、駆動軸、スプロケット、無
端チェーン、スプロケット及び中空軸を介してサーボモ
ータにより回転駆動されるのである。

従って、第２関節部の第１腕６に対する第３腕１３の回
動・揺動及び第３関節部の第２腕１３に対するハンド装
着腕１９の回動・揺動が夫々サーボモータＭ６・Ｍ７．
　Ｍ８・Ｍ９の駆動により第１関節部、即ち第１実施例
の第１関節部と同様に行なわれることも容易に理解でき
よう。

［発明の効果］ この発明による工業用ロボットにおいては、第１部材に
対する第２部材の回動又は揺動が２台のモータの協調を
もって行なわれ得るように関節部が構成されているので
、出力の小さいモータを用いることができる。その結果
、使用モータの小型・軽量化及びモータの重量による慣
性の少量化を可能にし、ロボッ１−の性能及び経済性の
向上が図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実施例の断面略図、第２図は
、この発明の第１実施例の第１関節部の正面図。 第：３図は、この発明の第２実施例の断面略図、第４図
は、この発明の第２実施例の正面図。 第５図は、この発明の第２実施例の側面図、第６図は、
この発明の第３実施例の断面略図、第７図は、この発明
の第４実施例の断面略図である。 に基台　　　　　　　　２：固定円筒部３　、９．２４
，２８，２９　：傘歯車４：回転筒部　　　　　５：円
筒突出部６：第１腕　　　　　　７：第１腕基部８　、
８　’　１２，１４，１６．１６’　、２０．２０’　
：駆動軸ｌＯ：切込溝　　　　　　１１：Ｕ字状切込溝
１３：第２腕　　　　　　１５：手首部１７：装着部　
　　　　　１８：第２腕基部１９：ハンド装着−腕　　
　２１，２３：スプロケット２２：支軸　　　　　　　
２５：中空軸２６：［動旋回筒　　　　２７：無端チェ
ーン２８二案内支承部 Ｍｌ・・・９：サーボモータ　Ｇ！・・・９：減速機Ｌ
；配線ケーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１部材と第２部材との一方が他方の軸線を回動軸線と
   して回動可能に、且つ該軸線に対する垂直軸線を揺動軸
   線として揺動可能に他方に結合され、前記回動軸線と共
   軸関係で一方の部材に取付けられた傘歯車と前記揺動軸
   線と共軸線関係で互に対向して他方の部材に取付けられ
   た対向傘歯車とが噛合わされ、対向傘歯車が回転駆動さ
   れるように構成された関節部を具備した工業用ロボット
   。