JPS6377674A - 産業用ロボツト - 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】 〔発明の［１的〕 （産業上の利用分野） 本発明は産業用ロボットに係り、特に水平多関節形ロボ
ットのアーム駆動機構に関する。

（従来の技術） 産業用ロボットの高速化・高精度化は、特に組立ライン
に適用される水平多関節形ロボットでは。

ラインのタクトタイムの短縮が即生産性の向上につなが
るため重要である。これに対し、従来値われているハー
モニックドライブ等の減速機を用いた駆動方式は、剛性
に省すバックラッシュがあり、入力回転数や減速比に制
約があり、高速化・高精度化に限界がある。このため、
最近低速高トルクのモータで関節を直接駆動する、いわ
ゆるダイレクトドライブ方式が剛性が高くバックラッシ
ュのない駆動方式として使われている。しかし、このモ
ータは一般に重くて、各関節に取付けると腕部の慣性モ
ーメントが増える他、第１アーム先端にある第２アーム
の駆動モータを介して第２７−２〜駆Ｃノ反カトルクが
第１アーム駆動モータにかかるので、特に大容量のモー
タが要る。そこで、このモータ配置による慣性モーメン
トの増加とトルクの相互干渉を避けるため第５図に示す
リンク機構が考案された。この方式は、基台１に固着さ
れた低速高トルクモータ２ａ　、　２ｂに駆動されるリ
ンク３ａ。

３ｂと、各々のリンク３ａ　、　３ｂ先端にビン結合で
連結されたリンク３ｃ、３ｄで平行四辺形リングを構成
し、上下軸４のある手先５を二次元的に駆動する方式で
、駆動モータ２ａ　、　２ｂが基台に支持されているた
めアーム慣性モーメントは抑えられ、しかも駆動トルク
の相互干渉もない、更に、リンク３ｄの重心位置をリン
ク３ｂとの連結点に近くすれば、リンク３ｄｌｌ駆動時
リンク３ｂに作用する慣性反力と遠心力の影響を抑える
ことができる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の技術によれば上記利点がある反面、第４図に示す
ように、リンク機構の一般的欠点であるリング相互干渉
による動作範囲の制約、即ち、リンク３ｄの動作角φが
リンク３ｂとリンク３０等の干渉で限定される。

また、仮にリンク３ｎ、３ｂ、３ｃ、３ｄ　を立体的に
配し相互干渉を避けても、この種のリンクＶ＆構にでき
る死点に制約されてリンク３ｄの動作角φは１８０゜を
和犬ない、一方、このようなリンク機構に代って歯付ベ
ルトやチェーンを第２アーム駆動系に使うことも考えら
れるが、剛性が下がりバックラッシュが増える。

従って本発明の目的は、剛性が高くバックラッシュが小
さく、且つ動作範囲が広く、シかもアーム慣性モーメン
トを抑え、駆動トルクの相互干渉の少ない産業用ロボッ
トを得ることにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 固定ベース６上に同軸に設けられた２台の低速高トルク
モータ７．８の出力軸を二重構造とし、外側の中空軸９
にｆ！Ｓ１アーム１０を固着し、内側の軸１１と第１ア
ーム１０の先端に揺動自在に支持された第２アーム１２
との間を、第１７−ム１０の両端に回動自在に支持され
た各２枚の円板１３ａ、１３ｂ及び１４ａ、１４ｂとそ
れらを結ぶロッド１５ａ、１５ｂで連結し、更に第２ア
ーム１２の重心を第２アーム１２の回転軸心上にする。

（作用） 今、中空軸９のある低速高トルクモータ７を駆動すると
、第１アーム１０は旋回し、一方、軸１１のある低速高
トルクモータ８を駆動すると１円板１３ａ、１３ｂは回
動し９両円板とロッド１５ａ、１５ｂと第１アーム１０
の先端に設けられた円板１４ａ、１４ｂは全体として位
相差を持って２対の平行リンク機構として働き、第２ア
ーム１２はその重心回りで回動する。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を図面で説明する。第１〜３図
において、軸心に中空部のある第１の低速高トルクモー
タ８は、フレーム１６で固定ベース６に取付られ、その
出力軸９には第１アームｌＯが取付られでいる。また、
第２の低速高トルクモータ７は固定ベース６に第１の低
速高トルクモータ８と同軸に固着され、その出力軸フａ
には軸１１のフランジ部１１ａが固着されている。更に
その軸１１先端には、第１アームｌＯに軸受１７ａ、１
７ｂを介し同軸で回動自在に支持された一対の円板１３
ａ、１３ｂのうち１３ｂが固着され１両円板は偏心して
設けられたビン１８で結合されている。一方、ｆ！ｔ、
１アーム１０の先端部には同様に一対の円板１４ａ、１
４ｂが軸受１９ａ。

１９ｂ、１９ｃを介し回動自在に支持され１円板１４ｂ
から下方に突出した軸部分１４ｃには第２７−ム１２が
固着されている。また、先の一対の円板１３ａ、１３ｂ
同様これら円板も偏心して設けられたビン２０を介して
結合されている０次に１円板１３ａ、１４ａ上面に前述
のビン１８と２０と各々同一位相差をもってビン２１及
びビン２２が固着されている。そして、これらビン１８
．２０及びビン２１．２２の間には１両端を各々のビン
に軸受２３で回動自在に連結されてロッド１５ａ。

１５ｂが設けられている。

また第２アーム１２の後方には、手先５上下駆動用モー
タ２４と手先５回転用モータ２５等が配置されてアーム
１２の重心位置で軸部分１４ｃと結合されている。

次に本実施例の作用を述べる。

先ず、第１の低速高トルクモータ８をｒｇＡ動すると、
第１アームｌＯはモータ８＃心回りに旋回動作を行なう
、このとき、第３図のように第２の低速高トルクモータ
７の軸１１に固着された円板１３ｂ及びこれとピン１８
を介して結合された円板１３ａ、第１アームＩＯ先端に
設けられた一対の円板１４ａ、１４ｂとロッド１５ａ、
１５ｂは、各々の円板軸心に対し位相差を持って２対の
平行リンクを構成しているため、第２アーム１２は第１
アーム１０の先端の軌跡に沿って向きを変えずに平行移
動する。次に第２の低速高トルクモータ７を駆動すると
、これら４枚の円板１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、
ロッド１５ａ、１５ｂの構成する２対の平行リンクの作
用で第２アーム１２は円板１４ｂの軸部分１４ｅの軸心
回りに旋回動作を行なう。しかも２対の平行リンク機構
に位相差があるので、死点がなく、更に軸受１７ａ、１
７ｂ又は１９ａ、１９ｂ、１９ｅ等で外径側から支持さ
れた円板１３ａ、１３ｂ、又は１４ａ。

１４ｂの間の空間あるいは上面でロッド１５ａ、１５ｂ
が動作するため、他の機構との干渉がなく広い動作範囲
や連続回転動作ができる。

次に本実施例の効果は、 ｉ）第１．第２の低速高トルクモータ７．８を固定側に
配量したため、アームの慣性モーメントを小さく抑えら
れ、しかも第２７−ム１２の駆動トルクの反力が第１の
低速高トルクモータ８にかからない。

ｉｉ）第２アーム１２の駆動を全体で位相差のある２対
の平行リンクを構成する４枚の円板１３ａ、１３ｂ。

１４ａ、１４ｂ、ロッド１５ａ、１５ｂを介して行なう
ため、死点や機構的干渉がなく、軽量・コンパクトで剛
性が高く、バックラッシュが少なく、更に広い動作範囲
となる。

■）更に、第２アーム１２を重心位置で第１アーム１０
の先端の軸１４ｃに取り付けたため、第２アーム１２の
単独動作時に遠心力・慣性力等で起きる第１アーム１０
に対するトルク干渉を抑えられる。

尚、他の実施例として、４枚の円板と２本のロッドから
なる第２アーム１２の駆動機構を手先５回転軸に採用す
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、固定部に設けられた２台の低速高
トルクモータの一方で第１アームを、他方で４枚の円板
と２本のロッドからなる駆動機構を介し第１アーム先端
に支持された第２アームを駆動したので、剛性が高く、
バックラッシュが小さく、且つ動作範囲が広く、シかも
軽量コンパクトでアーム慣性モーメントを抑え、駆動ト
ルクの相互干渉の少ない産業用ロボットを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の産業用ロボットの一実施例をＩよ 示す斜視図、第２図Ｘ第３図は第１図の要部断面図、第
３図は第１図の部分詳細図、第４図、第５図は従来の産
業用ロボットの動作説明図である。 １・・・固定ベース ７．８・・・低速高トルクモータ １３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ−円板１７ａ、ｂ、　
１９ａ、ｂ、ｃ、　２３−軸受１０・・・第１アーム １２・・・第２アーム 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第１図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台に設けられ二重構造の出力軸を持つ２台の低
   速高トルクモータと、その出力軸のうち外側中空軸に固
   着された第１アームと、第１アーム両端に各々上下２層
   に設けられ片端の１枚は低速高トルクモータの他の出力
   軸、他端の１枚は第２アームと結合された円板を含む各
   ２枚の回動自在の円板と、両端を各々２枚の円板間に設
   けられたピンに支持された第１のロッドと、両端を各々
   円板上面に設けられたピンに支持された第２のロッドと
   からなる駆動機構を備えてなる産業用ロボット。
2. （２）第２アームをその重心位置にて第１アーム先端の
   円板の１枚と結合したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の産業用ロボット。