WO1984001536A1 - Articulated arm type of industrial robot - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

関節腕形の工業用 口 ポ ッ ト 技術分野

本発明は工業用 ロ ボ ッ ト に関 し、 それも .ロ ポ、 ッ ト 基体上に末尾端を摇動可能に取付けた ロ ボ ッ ト 上腕 の上端に n ボ ッ ト 前腕を俯仰動可能に枢着 し、 その ロ ボ ッ ト 前腕に手首を取付けた関節腕形の工業用 口 ッ ト に関する。

背 景技術

工業用 ロ ポ、 ッ ト は、 その手首先端に 口 ッ ト ハ ン ドを取付け、 この ロ ボ ッ ト ハ ン ド、に よ っ て物品の把 持、 運搬或 は組立作業等の種々 の α ポ ジ ト 動作を 行 う よ う に構成されている 。 このために工業用 ロ ボ y ト においては、 腕、 手首にそれぞれ動作自 由度を 与える こ と に よ っ て ロ ボ ッ ト ハ ン ド に空間內におけ る移動、 姿勢変更を可能に し、 所望の ロ ボ ッ ト 動作 を達成する よ う に構成，している 。 特に上腕、 前腕の 二つの腕を有する関 ^形'の工業用 ロ ボ ッ ト において は、 該上腕がロ ツ ト 基体に対 して摇動可能に構成 され、 ま た前腕は上腕に対 して起伏動可能に構成さ れて るため、 該前腕の先端に取付け られた手首に 複数の動作自 由度を設ける こ と によ っ て ロ ボ ッ ト ハ ン ドの空間内における ロ ボ ッ ト 動作機能を多機能化 する こ とが可能と な る。 従っ て π ポ ツ ト 手首に可及 的に多 く の動作自 由度を付与する機構の創作提供が 要望されて る 。

発明の開示

本発明の 目 的は、 この よ う な要望に応える一環と して、 三つの動作自 由度を手首に設ける新規機構を 具備した関節腕形の工業用 ロ ッ ト を提供せんとす る も のである。

本発明に よれば、 ロ ボ ッ ト 基体上に末尾端を摇動 可能に取付けたロ ボ ッ ト上腕の上端に 口 ボ ッ ト 前腕 を條仰動可能に枢着し、 前記前腕の先端に手首を取 付けた闋節腕形の工業用 口 ッ ト において、 前記前 腕内に同軸に設けた外軸、 中軸、 内軸の三つの回転 軸と、 前記外軸の端部に結合され、 前記外軸と共に 回転する外手首と、 前記中軸と少 く と も一対の傘歯 歯車機構を介 して結合され、 前記外手首内で該外軸 回転軸心と略直交する回転軸心ま わ ！） に旋回する内 手首と、 前記内軸と少 く と も三対の傘歯歯車機構を 介して結合され前記外手首回転軸心と略同軸心ま わ ]? に回転可能 ¾ ハ ン ド保持部と を具傭したこ と を特 徵とする関節腕形の工業用ロ ッ ト が提供される。

この よ う な、 本発明に よ る関節腕形の工業用 ロ ッ ト では、 上腕、 前腕の二つの腕を有 した口 ポ ッ ト の 該前腕先端に設け られる手首に三つの動作自 由度を

O PI 確保する動作伝達機構と して、 前腕後方に設け られ る三つのモー タ を動作源に用い、 前腕内部に同軸に 設けた外軸、 中軸、 内軸の三つの回転軸を介 して単 純な構造か らなる手首動仵機構が得 られるので、 前 腕および手首部の外形構造を細身、 小形、 輊量を基 本条件とする コ ン ハ。ク ト ¾構造にま と め上げる こ と ができ る。

図面の簡単 ¾説明

第 1 図は本発明に よ る関節腕形の工業用 ロ ポ、 ッ ト の外形形状を示す一実施例の斜視図、 第 2 図は同 π ボ ッ ト に いて前腕、 手首部に設け られる本発明に よ る動作伝達機構の構成を示す機構略示図。

発明を実施するための最良の態様

第 1 図は本発明に よ る関節腕形の工業用 口 ポ ッ ト の実施例を示す斜視図である。 同第 1 図において、 工業用 ロ ッ ト は 口 ッ ト 基体 1 0 を有 し、 こ の 口 ボ ッ ト 基体 1 0 は水平ペー ス 1 2 上で矢印 " I " で 示す方向に移動可能に取付け られている 。 なお、 1 4 は ロ ボ ッ ト 基体 1 0 の水平ペー ス 1 2 上におけ る移動面を被覆防護する蛇腹装置であ る 。 こ の ロ ボ ッ ト 基体 1 0 の上方端には π ポ ッ ト 上腕 1 6 の末尾 端が 軸線周 ]) に枢着取付けされてお ]? 、 従っ て ロ ボ ッ ト 上腕 1 6 は矢印 " II " で示す両方向に摇動 可能に設け られている 。 ま た、 こ の ロ ボ ッ ト 上腕 1 6 の上端部 1 8 にはロ ッ ト 前腕 2 0 が C ₂ 軸線 に関 し、 矢印 " I " で示す両方向に俯仰動可能に設 け られて る。 この ロ ポ ッ ト 前腕 2 0 は しかも上記

C 2 軸線か ら前方に延長した前腕主部 2 2 の先端

2 4 に手首部 3 0 が取付け られ、 一方、 C ₂ 軸線か ら後方にも比較的短い後方延長部 2 6 を有 している また、 手首部 3 0 は手首基部 3 2 と、 この手首基部

3 2 に固着された、 外手首 3 4 に保持されている内 手首 3 6 と、 この内手首 3 6 に取付け られたハ ン ド 保持部 3 8 と を具備して構成されている 。 手首基部

3 2 は前腕主部 2 2 に対して矢印 " ] で示す両方 向に外手首 3 4 と共に旋回 自 由に形成され、 また内 手首 3 6 は該外手首 3 4 に対 して矢印 " V " で示す 方向に旋回 （ 首振 ]? ) 自由に形成され、 更にハ ン ド 保持部 3 8 が矢印 " I " で示す両方向に回転自 由に 形成されて る 。 ま た、 _b述したロ ボ ッ ト 基体 1 0 ロ ボ ッ ト上腕 1 6 、 π ボ ッ ト 前腕 2 0 、 手首部 3 0 の諸動作を駆動する駆動源が設け られてお ] P 、 水平 ペー ス 1 2 内に内蔵されて図には現われて いモ —タがロ ボ ッ ト 基体 1 0 の矢印 " ί " 方向の駆動源. モータ M i がロ ギ ッ ト 上腕 1 6 の矢印 " Π " 方向の 摇動用駆動源、 上腕 1 6 の後方に前記モータ と 平行に配設されたモータ （ 図には現われて ¾い ） が口 ^ ッ ト 前腕 2 0 の矢印 " II " 方向の俯仰動作用

CM?I 駆動源と してそれぞれ設け られている 。 勿論、 これ らの駆動源を形成する三つのモータ とそれぞれの被 駆動部分と の間には動作伝達機構や方向変換機構、 減速機構等の諸機構が設け られて被駆動部分の適正 ¾動作制御が行われる よ う に構成されてお ]3 、 4 8 5 0 はそれ らの機構の一部分である 。

一方、 上述 した前腕先端の手首部 3 0 における手 首基部 3 2 、 外手首 3 4 、 内手首 3 6 、 ハ ン ド保持 部 3 8 の各部の動作を駆動する駆動源と して三つの モータ M ₂ , M a , M ₄ が前腕 2 0 の後方延長部

2 6 に対 して集合的に、 つま ]) この後方延長部 2 6 に対 して C ₂ 軸線に関するモ ー メ ン ト 力を.作用させ. 前腕 2 0 の主体部 2 2 に対 して C ₂ 軸線に関 して作 用するモ ーメ ン ト と つ ]?合 を と る よ う に取付け ら れている 。 4 0 はモータ M ₃ , M ₄ の出力軸の回転 を伝達する動作伝達機構.又は減速機構が収納される 機枠部分であ ]? 、 ま た 4 2 はモータ M ₂ の出力軸の 回転を伝達する動作伝達機構又は減速機構が収納さ れる機箱部分である 。 この よ う に手首部 3 0 の三自 由度の動作駆動源を形成するモータ M ₂ , M a ,

M 4 が前腕 2 0 の後方延長部 2 6 に設け られる こ と に よ って前腕 2 0 の C ₂ 軸線ま わ ]? の平衡ど ]? が達 成でき る と共に手首部 3 0 の各動作源が該手首部

3 0 か ら離れた位置に設け られ、 手首部 3 0 自体の

OUVl 重量輊減が達成されている こ と に よ ]? 、 これらモ ー タ M ₂ , M a , M 4 の各駆動源に掛る負荷の軽減を 達成でき る。 お、 第 1 図に示 した実施例はロ ッ ト 基体 1 0 が水平ペー ス 1 2 上で横移動する形式を 示したが、 ロ ボ ッ ト 基体 1 0 が旋回テ ー ブ ル上で旋 回する形式の関節腕形工業用 ロ ^ ツ ト に対 しても以 下に詳述する本発明の要部構成を採用 し得る こ とは 言う までも な 。

第 2 図は本発明に よ ])、 前腕 2 0 と手首部 3 0 と に設け られて手首部 3 0 における三つの動作自 由度 を得る動作伝達機構の機構略示図である 。 同第 2 図 にお て、 手首部 3 0 の三つの動作自 由度は既述の よ う にモータ M ₂ , M a , M 4 を駆動源とするが、 これ らのモータ は電気サー ボ モータ に よ って形成さ れる 。 さて、 モータ M ₂ の回転駆動力は減速装置

7 0 で減速後に前腕 2 2 の内部に収納された外軸

5 2 の内方端に設け られた一対の嚙合歯車機構 7 2 を介 して該外軸 5 2 、 手首基部 3 2 、 外手首 3 4 の 矢印 " N " 方向 （ 第 1 図 ） の旋回動作を発生させる またモータ M ₃ の回転駆動力はベ ル ト プー リ 機構

7 4 、 上述と同様の減速装置 7 6 、 傘歯歯車嚙合機 構 7 8 、 該傘歯歯車嚙合機構 7 8 の一方の傘歯歯車 を内方端に有 した中軸 5 4 、 該中軸 5 4 の外方端か つ外手首 3 4 の内側に設け られた他の一対の傘歯歯

OMPI 車嚙合機構 8 0 、 一対の平歯車嚙合機構 8 2 を介 し て内手首 3 6 を矢印 " " 方向 （ 第 1 図 ） に首振 ]？ 動作を発生させる。 更にモー タ M ₄ の回転駆動力は ペ ル ト プー リ 機構 8 4 、 減速装置 8 6 、 一対の傘歯 歯車嚙合機構 8 8 、 前記中軸 5 4 の内側に同軸に設 け られた内軸 5 6 、 該内軸 5 6 の外方端かつ外手首 3 4 の内部に設け られた一対の傘歯歯車嚙合機構

9 0 、 この機構 9 0 に続いた一対の平歯車嚙合機構 9 2 、 内手首 3 6 の内部に設け られた一対の傘歯歯 車嚙合機構 9 4 を経てハ ン ド保持部 3 0 の矢印 "\Γ 方向 （ 第 1 図 ） における旋回動作を発生させる。 ¾ お、 第 2 図において、 5 8 , 5 8 は外手首 3 4 、 外 軸 5 2 の旋回用回転軸受、 ま た & 0 , 6 2 は内手首 3 6 の首振 ]?旋回用軸受である 。 ま た、 上述 した構 成にお て、 モー タ Μ ₂ » Μ 3 , Μ 4 の高速回転を 減速す 減速装置 7 0 , 7 6 , 8 6 は周知の モ ニ ッ ク ドラ イ ブ （ 登録商標 ） 減速装置を用いれば比 較的コ ン ハ。ク ト ¾構造に よ っ て高減速比を得る こ と ができ る 。 更に外手首 3 4 内に設け られた平歯車の 嚙合機構 8 2 ， 9 2 は必要に応 じてペ ル ト 。 プー リ 機構に よ る動作伝達機構で置き換える こ と も でき る ，

ΟΜΡΙ

Claims

求 の 範 囲

1. ポ ッ ト基体上に末尾端を摇動可能に取付け たロ ボ ッ ト上腕の上端にロ ッ ト 前腕を俯仰動可能 に枢着し、 前記前腕の先端に手首を取付けた関節腕 形の工業用ロ ッ ト において、 前記前腕内に同軸に 設けた外軸、 中軸、 内軸の三つの回転軸と、 前記外 軸の端部に結合され、 前記外軸と共に回転する手首 外箱と、 前記中軸と少 く と も一対の傘歯歯車機構を 介して結合され、 前記手首外箱内で該外軸回転軸心 と略直交する回転軸心まわ ]3 に旋回する手首内箱と 前記内軸と少 く と も二対の傘歯歯車機構を介して結 合され前記外箱回転軸心と略同軸心まわ ]3 に回転可 能 ハ ン ド保持部と、 前記三つの回転軸をそれぞれ 独立に駆動する回転駆動手段と を具備して構成され たこ と を特徵とする関節腕形の工業用 ロ ッ ト 。

2. 請求の範囲第 1 項に記載の関節腕形の工業用 ロ ボ ッ ト において、 前記回転駆動手段は、 前記三つ の回転軸の少 く と も一つを駆動するモータ を、 前記 π ポ ッ ト 前腕の俯仰動軸心の後方に取付け具備する 関節腕形の工業用 ロ ッ ト 。

3. 請求の範囲第 1 項に記載の関節腕形の工業用 ロ ッ .ト にお て、 前記内軸と前記ハ ン ド保持部と の間に設け られた前記二対の傘歯歯車機構は相互に 一対の平歯歯車機構に よ って結合されている関節腕 1¾ 形の工業用 ロ ポ、 ッ ト 。

4. 請求の範囲第 1 項に記載の関節腕形の工業用 ロ ボ ッ 卜 にお て、 前記内軸と前記ハ ン ド保持部と の間に設け られた前記二対の傘歯歯車機構は相互に 一組のペ ル ト . プー リ 機構に よ っ て結佥されている 関節腕形の工業用 ロ ボ ッ ト 。

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