JPS63306888A - 多関節形ロボット - 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〕 本発明は、産業用の関節形ロボットに係り、とくに先端
の手先回転部の上下方向の位置を高精度で位置決めし、
かつ機内に配線および配管を収納するのに好適な多関節
形ロボットに関する。

〔従来の技術〕

従来の水平関節形ロボットにおいては、たとえば膚開昭
６１−１２８９０に記載されているように、支持部に直
動部、旋回部および手先回転部を順次連接し、支持部の
一端にモータの回転運動をボールスクリューおよびボー
ルナツトを用いて直線運動に変換して直動部、旋回部お
よび手先回転部を上下方向に移動させる上下駆動装置を
設け、他端に配線および配管を支持部内に収納するため
の開口部を設け、かつ直動部および旋回部のそれぞれ先
端の関節部の一端に関節部の回転軸心と異なる位置に配
置されたモータの回転運動を減速機およびチェノもしく
はベルトを介して旋回部および手先回転部を水平方向に
回動させる回転駆動装置を設け、他端に配管および配線
を関節部内に収納するための開口部を設けたものが提案
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術における上下駆動装置は、モータの回転運
動を直線運動に変換する方式のため、機械的ガタによる
位置決め精度が低下する。また上下駆動装置の両側に上
下移動を案内する機構および動力伝達機構を設置するた
め、構成が複雑化するのみでなく移動量が大きくなるの
に伴なって大形化になる問題があった。

さらにたとえば手先回転部内の組立１分解を行おうとす
る場合、チェーン１８ｃを取付け、取はすしのために減
速機１７ｄ周辺、しいては該減速機１７ｄの入力軸側の
駆動装置の取付け、取はすしが必要となり、本当に組立
９分解したい所だけでなく、広い範囲での組立１分解が
必要となる。また、配線・配管作業においては、配線・
配管の経路の途中にチェーンやベルトのような動力伝達
要素や駆動部を有するため、配線・配管をこれら可動部
分に当たらないよう細心の注意が必要であると同時に、
中空部内での配線・配管の曲げ（セなどで可動部分に接
触し、損傷するなどの問題があった。

本発明の目的は、上下方向の位置決め精度の向上をはか
り、かつロボット全体の形状の小形化と組立９分解およ
び機内の配管・配線作業の容易化と損傷を防止可能とす
る多関節形ロボットを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的の１つである上下方向の位置決め精度の向
上については、複数の関節部を有する多関節形ロボット
において、上記複数の関節部に空間内の水平面と平行な
面の位置決めをする互いに平行に配置された複数の回転
軸と、これら複数の回転軸に一端部を連結し、他端部を
他の関節部に係合する複数のアーム部材とを設け、かつ
上記複数の関節部のうち、少な（とも２個の関節部間に
上記回転軸の軸方向と平行でない軸方向のまわりを回動
する上下機構を設け、上記複数の回転軸および上記複数
のアーム部材の軸方向を変えることなく、上記空間内の
上記水平面と垂直な面の位置決めを行ないうるように構
成することによって達成される。

また、本発明の他の目的の一つであるロボット全体の形
状の小形化については、上記複数のアーム部材の１部と
して上下機構を構成することによって達成される。

さらに本発明の他の目的の１つである組立２分解および
機内の配管・配線作業の容易化と損傷の防止については
、上記複数の関節部内に上記複数のアーム部材を回動す
る上記回転軸とこの回転軸を駆動する出力軸とを互いに
同一中心位置になるように間隔をおいて配置するととも
に両軸間を該両軸の中心位置より離れた位置に設けた結
合部にて結合しこの結合部を除く上記両軸間に開口部と
を設けることによって達成される。

〔作　用〕

本発明における上下機構は、モータの回転運動を従来の
ように直線運動に変換することなく直接もしくはハーモ
ニックドライブ（商品名）などのようにバックラッシュ
の少い減速装置を介して上下方向に間隔をおいて平行に
配置された平行リンク機構の一端部を中心にして他端部
を上下方向に回動するものであるから、従来に比較して
機械的ガタを減少することができ、かつ上記リンク機構
の一端部を関節部に回動自在に支持させるとともに駆動
部を設けているので上下機構の形状を小形化することが
でき、かつ上記リンク機構の他端部に関節部を回動自在
に支持しているので、両端の関節部の姿勢を常に一定に
保持することができる。

また、ロボットの１個の関節部の可動範囲は通常３６０
°に満たないので、本発明においては、駆動出力軸と回
転軸とを間隔をおいて同一中心上に配置し、これら両軸
の端部間を該両軸の中心より離れた位置に設けた結合部
にて結合し、かつ結合部を除く両軸の端部間に両軸の回
転角度以上の大きさに形成された開口部を設けている。

そのため、関節部内および開口部内を通る配線・配管が
上記結合部によってねじられるのを防止することができ
、かつ、関節内の組立９分解のさい他の関節部に波及し
ないので組立９分解を容易に行なうことができる。

さらにより安全性を高めるため、配線・配管用の案内部
材を関節部内に設置することにより配線・配管の曲がり
くせなどにより回動したさいに上記両軸および結合部に
接触するのを防止できるので、配線・配管の損傷を防止
することができかつ上記結合部が可動範囲を超えて回動
しないように機械的なストッパを設置することにより案
内部材および配線・配管を保護することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を示す第１図乃至第３図にって説
明する。

第１図は多関節形ロボットの外形を示す斜視図である。

同図に示すように、ロボットエは旋回部Ａ、上下部Ｂ、
アーム部Ｃ９手先回転部りとから構成されている。上記
旋回部Ａはその内部のモータ１０２が駆動し、その出力
軸１０２ａが回転したとき、その回転角が支柱２０１に
伝達されて、上記出力軸１０２ａの中心線Ａ０を中心に
してそのまわりを回動するように形成されている。上記
上下部Ｂは、モータ２０２が駆動したとき、その出力軸
（図示せず）の回転角が互いに平行になるように配置さ
れた１対のリンク片２０７．２０８を介して第１部材３
０４に上端部が係合するアーム部Ｃを上下動させるよう
に形成されている。上記アーム部Ｃは第１部材３０４上
に固定されたモータ３０１が駆動したとき、その出力軸
（図示せず）の回転角を制御することによりアーム３１
２を介して手先回転部りを上記出力軸の中心線Ｃ０を中
心にしてそのまわりを水平方向に回動させるように形成
されている。上記手先回転部りは、モータ４０１が回転
したとき、その出力軸（図示せず）の回転角を制御する
ことにより第２部材４０４を上記出力軸の中心線Ｄ０を
中心にしてそのまわりに回転させるように形成されてい
る。すなわち、上記第２部材４０４の平面的な位置決め
は、上記旋回部Ａのモータ１０２およびアーム部Ｃのモ
ータ３０１の回転角を制御することによって行なうこと
ができ、上記上下部Ｂのモータ２０２の回転角の制御を
付加することにより、空間内での位置決めを行なうこと
ができる。なお上記第１部材３０４および第２部材４０
４を上下動させると、上下部Ｂのモータ２０２の中心線
Ｂ０を中心にしてそのまわりに１対のリンク片２０７．
２０８の上端部が上下方向に揺動されるため、上記第１
部材３０４およびハンド取付部材４０４の平面上の位置
が変化することになるが、これら各平面上の位置は、旋
回部Ａのモータ１０２およびアーム部Ｃのモータ３０１
の回転角を制御することによって所望の位置に位置決め
することができる。

つぎに上記各部の構成について第２図および第３図によ
り詳細に説明する。

第２図は第１図の縦断面図である。同図に示すように、
旋回部Ａには、モータ１０２が取付部材１０３を介して
ネジ１０４により架台１０１に締着され、その出力軸１
０２ａがハーモニックドライブのウェブジェネレータ１
０５に係合している。このウェブジェネレータ１０５は
ネジ１０７にて上記架台１０１に締着されたサーキュラ
スプライン１０６と係合するとともに、上端部をネジ１
０９により上記支柱２０１の下端面に締着された口形状
のフレクスプライン１０８の下端部と係合している。上
記支柱２０１は軸受１１１を介して架台１０１上に上記
出力軸１０２ａの中心線Ａ、を中心にしてそのまわりを
回動自在に支持されている。

したがって、上記旋回部Ａは、モータ１０２が駆動し、
その出力軸１０２ａが回転すると、ウェプジエネレータ
１０５およびフレクスプライン１０８を介して支持台２
０１が上記出力軸１０２ａの中心線Ａ０を中心にしてそ
のまわりを回動することができる。

つぎに、第３図は第２図の■−■矢視断面側面図にして
、上下部Ｂの構成を示す。同図に示すように、上下部Ｂ
は、支柱２０１に支持されたモータ２０２の出力軸２０
２ａがウェブジェネレータ２０３に係合している。この
ウェブジェネレータ２０３は支柱２０１に固定されたサ
ーキュラスプライン２０４と係合するとともに下方のリ
ンク片２０８にネジ２０５により締着された口形状のフ
レクスプライン２０６の先端部と係合している。２個の
リンク片２０７゜２０８は、互いに同一長さで平行に配
置され、その上端部はそれぞれ軸３１３．３１４を介し
て上記第１部材３０１の先端部を回動自在に支持し、下
方のリンク片２０８の下端部は、軸受２１０ａ、　２１
０　ｂを介して支柱２０１に回動自在に支持され、上方
のリンク片２０７の下端部は、支柱に固定された軸２１
１に軸受２１２を介して回転自在に支持されている。

したがって、上下部Ｂは、モータ２０２が駆動しその出
力軸２０２ａが回転すると、ウェブジェネレータ２０３
．フレクスプライン２０６を介して下方のリンク片２０
８の上端部が出力軸２０２の中心線Ｂ０を中心にしてそ
のまわりを揺動し、同時に上方のリンク２０７の上端部
が下端部の軸２１１の中心線を中心にして揺動するので
、２個のリンク２０７．２０８の上端部がそれぞれ軸３
１３．３１４を介して支持するアーム部Ｃを姿勢を保持
した状態で水平面に対して上下動させることができる。

つぎにアーム部Ｃは第２図に示すようにモータ３０１が
取付部材３０２を介してネジ３０３により第１部材３０
４に締着され、その出力軸３０１　ａがウェブジェネレ
ータ３０５に係合している。このウェブジェネレータ３
０５は、ネジ３０６により第１部材３０４に締着された
サーキュラスプライン３０７に係合するとともに下端部
をネジ３０８により回転軸３０９に締着された口形状の
フレクスプライン３１０の上端部に係合している。上記
回転軸３０９はその中心線が上記出力軸３０１ａの中心
線Ｃ，と同一位置になるように配置され、第１部材３０
４に軸受３１１を介して回転自在に支持され、その外端
部をアーム３１２の一端部に固定されている。

したがって、上記アーム部Ｃはモータ３０１が駆動し、
その出力軸３０１　ａが回転すると、ウェブジェネレー
タ３０５．フレクスプライン３１０および回転軸３０９
を介してアーム３１２の他端部が一端部の回転軸３０９
の中心線Ｃ０を中心にして、そのまわりを水平方向に回
動することができる。

つぎに、手先回転部りは、第２図に示すように、モータ
４０１が取付部材４０２を介してネジ４０３により第２
部材４０４に締着され、その出力軸４０１ａがウェブジ
ェネレータ４０５に係合している。このウェブジェネレ
ータ４０５はネジ４０６によりハンド取付部材４０４に
締着されたサーキュラスプライン４０７と係合するとと
もに下端部をネジ４０８により軸４０９に締着された口
形状のフレクスプライン４１０の上端部に係合している
。上記軸４０９は、その中心線が上記出力軸４０１ａの
中心線Ｄ０と同一位置になるように配置され、第２部材
４０４に軸受４１１を介して回転自在に支持され、その
下端部にハンドなどの取付具４１２を１体に形成してい
る。なお、上記第２部材４０４は上記アーム部Ｃのアー
ム３１２の他端部にネジ４１３にて締着されている。

したがって、上記手先回転部りは、モータ４０１が駆動
し、その出力軸４０１　ａが回転すると、ウェブジェネ
レータ４０５およびフレクスプライン４１０を介して軸
４０９および第２部材４０４が出力軸４０１ａの中心線
Ｄ０を中心にして回転することができる。

なお、上記実施例においては、モータの回転運動をハー
モニックドライブのような減速装置を介して被駆動部材
に伝達する方式について示しているが、これに限定され
るものでなく、たとえばモータの回転運動を直接被駆動
部材に伝達することも可能であり、この場合には、ハー
モニックドライブのような減速装置を省略することがで
きるので、さらに構成を小形化することができる。

このように本発明による上記実施例によれば、回転モー
タの回転運動を従来のように直線運動に変換する機構を
必要としないため、機械的な遊びを低減することができ
、これによって上下方向および水平方向の位置決め精度
を向上することができ、かつ駆動部の形状を小形化する
ことができる。

また旋回部Ａにより上下部Ｂを介してアーム部Ｃを水平
方向に回動することができるので、上下部Ｂの１対のリ
ンク片がアームの１部として使用することができ、これ
によってロボット全体の構成を小形化することができる
。

つぎに第１図に示すロボットにおいて、機内に配線・配
管を収納するため、アーム部に適用した場合の実施例を
示す第４図および第５図について説明する。

なお、上記第２図および第３図に示す部品と同一のもの
は同一符号をもって示す。

第４図および第５図に示すように、上記第１図に示す第
１部材３０１を関節部３１３と、駆動部３１４とに分割
し、かつこれら関節部３１３と駆動部３１４とを互いに
回転中心線が同一位置になるように間隔をおいて配置し
、これら両部３１３．３１４間を回転中心位置からオフ
セット長さを有する位置に設置された結合部３１５にて
結合し、かつ上記結合部３１５を除く間隔部分に開口部
３１６を形成し、駆動部３１４の出力軸３１７の回転を
関節部３１３の中空回転軸３１８に伝達するように構成
されている。

以下その詳細について説明する。

上記駆動部３１４は、回転モータ３０１と、減速装置３
１９と、出力軸３２０とから構成され、互いに同一中心
位置に位置するように配置されている。上記回転モータ
３０１は、第１取付部材３０２’　、第２取付部材３２
１およびハウジング３２２を介して支持部材３２３に締
着され、その出力軸３０１ａが上記減速装置３１９に係
合している。なお上記第１取付部材３０２’　、第２取
付部材３２１およびハウジング３２２には、偏心位置に
互いに接続する配線３３６用の通路３０２’　ａ　＋　
３２１　ａ　、　３２２　ａを形成している。減速装置
３１９は、上記出力軸３０１ａに係合するウェブジェネ
レータ３０５と、このウェブジェネレータ３０５に係合
し、第２取付部材３２１に固定されたサーキュラスプラ
イン３０７と、これらウェブジェネレータ３０５および
サーキュラスプライン３０７に係合し、出力軸３２０に
固定された口形状のフレクスプライン３１０とから形成
されている。上記出力軸３２０は、ハウジング３２２に
軸受３２４を介して回転自在に支持され、その下端部に
１体に固定された上方アーム３２０ａの先端部下端面と
、中空回転軸３０９の上端部に締着された下方アーム３
２６の先端部上端面とを間隔をおいて対向し、回転中心
からオフセット長さをもつオフセット位置３２５に両ア
ーム３２０ａ、３２６の対向面を結合する結合部３１５
を固定している。なお上記下方アーム３２６には上記中
空回転軸３０９の中空部に接続する通路３２６ａを形成
している。また上記出力軸３２０と、中空回転軸３０９
との間には、結合部３１５を除く部分に開口部３１６を
形成し、この開口部３１６内には出力軸３２０．上下ア
ーム３２０ａ、３２６および結合部３１５に非接触な状
態で案内部材３２７の先端部をのぞかせかつ上記出力軸
３２０が所定角度以上に回動するのを防止するためのス
トッパ３３１を固定している。上記案内部材３２７は配
線・配管３３５を案内するために設置され、案内部材取
付部３２８に固定されている。

この案内部材取付部３２８は、支持部材３２３内に上記
開口部３１６に接続するように形成された中空部３２９
の上方部に固定され、上記案内部材３２７の取付位置の
上方部に配線３３６用の通路３３０を形成している。な
お、上記支持部材３２３は、中空部３２２を有する中空
軸３３３と、軸３３４とを介して２個のリンク片２０７
．２０８の上端部に回動自在に支持され、端面には中空
部３２２と接続する穴３３２ａと、この穴３３２ａを中
空軸３３３の中空部３２２の端部に接続するためのカバ
ー３３８を支持している。中空軸３３３は、支持部材３
２３に支持された軸受３３５により回転自在に支持され
、上方のリンク片２０７とはネジ２０７ａにより締着さ
れている。また中空軸３３３はその中央部に上方のリン
ク片２０７の長手方向に形成された案内溝３３９の上端
部に接続する穴３２２ａを形成している。上記軸３３４
は、図示していないが中空軸３３３と同様支持部材３２
３に支持された軸受によって回転自在に支持され、下方
のリンク片２０８七ネジにより締着されている。上記上
方のリンク片２０７は上記案内溝３３９の開口側にカバ
ー３４１を設置している。

したがって、駆動部３１４においては、回転モータ３０
１に結線された配線３３６は通路３０２’　ａ、　３２
１ａ、３２２ａ内を通って案内部材取付部３２８の通路
３３０内を通って中空部３２９内に導びかれると、案内
部材３２７内を通って中空部３２９内に導びかれた電線
・配管３３５とともに穴３３２ａ内およびカバー３３８
内を通って中空軸３３３の中空部３２２内に導びかれさ
らに穴３２２ａ内を通り抜けて上方のリンク片２０７の
案内溝３３９内に導びかれ、案内溝３３９内にそうて支
柱２０１側に導ひくことができる。

つぎに、関節部３１３は、上記支持部材３２３に軸受３
３７を介して出力軸３２０と同一中心位置に回転自在に
支持された中空回転軸３０９を有している。

この中空回転軸３０９は、下端部をアーム３１２の一端
部に締着され、かつ上記支持部材３２３に締着されたシ
ール部材３３８の凸部３３８ａを微小な間隙をもって同
心状に遊嵌する満３４０を形成し、この凸部３３８ａと
溝３４０とにより中空回転軸３０９内に発生した粉塵な
どが外部に飛散するのを防止しているゆなお上記案内部
材３２７内先端部から出た配線・配管３３５は、下方の
アーム３０９ａの通路３２６ａ内、中空回転軸３０９の
中空部内を通ってアーム３１２内に導かれ、このアーム
３１２内を通って手先回転部りに導びかれる。

したがって、本実施例に準じて旋回部Ａ、上下部Ｂ、お
よび手先回転部り内に配線・配管を行なうことにより可
動部の回転に対して非接触にて機内に配線・配管を行な
うことができるので、配線・配管が損傷するのを防止す
ることができる。

また各部内を組立９分解する場合、他の部に波及するこ
となく組立９分解を行なうことができるので容易に組立
１分解を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上下方向の位置決め精度を向上し、か
つロボット全体の形状の小形化と組立。

分解および機内の配線・配管作業の容易化と、損傷を防
止することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す多関節形ロボットの外形
を示す斜視図、第２図は第１図の縦断正面図、第３図は
第２図の■−■矢視断面側面図、第４図は第１図のＩＶ
−ＩＶ矢視断面正面図、第５図は第４図の■−■矢視断
面平面図である。 Ａ・・・旋回部、Ｂ・・・上下部、Ｃ・・・アーム部、
Ｄ・・・手先回転部、２０１・・・支柱、２０７．２０
８・・・リンク片、３０４・・・第１部材、３１２・・
・アーム、４０４・・・第２部材、４１２・・・取付具 代理人　　弁理士　　　秋　本　正　実弟　１　口 Ｃ。 第　３　目 躬４Ｌ ０Ｉ 躬　５Ｚ ３２０　　巴力１ｍ　　　　ＪＪ乙飢稈３２６　下″５
７−″　　　３３３　　カッ・“３２７　　冨囚ｆＰ材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の関節部を有する多関節形ロボットにおいて、
   上記複数の関節部に空間内の水平面と平行な面を位置決
   めするため、互いに平行に配置された複数の回転軸と、
   これら複数の回転軸に一端部を連結し、他端部を他の上
   記関節部に係合する複数のアーム部材とを設け、かつ上
   記複数の関節部のうち、少なくとも２個の関節部間に上
   記回転軸の軸方向と平行でない軸方向のまわりを回動す
   る上下機構を設け、上記複数の回転軸および複数のアー
   ム部材の軸方向を変えることなく上記空間内の上記水平
   面と垂直な面の位置決めを行ないうるように構成したこ
   とを特徴とする多関節形ロボット。 ２、上記上下機構は、上記アーム部の１部として使用可
   能に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の多関節形ロボット。 ３、複数の関節部を有する多関節形ロボットにおいて、
   上記複数の関節部に空間内の水平面と平行な面を位置決
   めするため、互いに平行に配置された複数の出力軸と、
   これら複数の出力軸に対して同一中心位置に配置された
   複数の回転軸とこれら複数の回転軸にそれぞれ一端部を
   連結し、他端部を他の関節部に係合するアーム部材とを
   設け、かつ配線・配管を機内に収用するため、上記出力
   軸の端部と上記回転軸の対向端部との間に間隔を形成す
   るとともに上記両軸間をこれら両軸の中心位置より離れ
   た位置にて結合する結合部と、この結合部を除く上記両
   軸間に開口部を設けたことを特徴とする多関節形ロボッ
   ト。