WO1997049529A1 - Robot industriel - Google Patents

Description

明 細 書

産業用 ロ ボ ッ ト

技 術 分 野

本発明は 、 手首の先端にエ ン ド ェ フ ユ ク タ を装着 し て 各種作業を行わせる 産業用 ロ ボ ッ ト の改良に関する 。

背 景 技 術

手首の先端にスポ ッ ト 溶接ガ ンやハ ン ド 等のエ ン ド ェ フ エ ク タ を装着 し て溶接作業や物品の取 り 回 し 作業を行 わせる よ う に し た産業用 ロ ボ ッ ト が既に公知であ る 。 従 来の産業用 ロ ボ ッ ト においては 、 ス ポ ッ ト 溶接ガンの ク ラ ンプ装置やハ ン ド の開閉駆動を空気圧を利用 し て行 う のが一般的であ つ たが 、 最近では溶接や物品の取 り 回 し に関する 作業精度の要求水準が高 く なつ て き てお り 、 そ の駆動源 と し てモータ を利用する のが一般化し てい る 。

し か し 、 これまでの産業用 ロ ボ ッ ト では 、 図 3 に示す 通 り 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 それ 自 体に駆動源 と な る モー タ 1 0 1 を装備 し 、 これを ロ ボ ッ ト ア ー ム 1 0 2 の 先端に位置する 手首 1 0 3 に取 り 付け てス ポ ッ ト 溶接時 の ク ラ ンプ作業や物品の取 り 回 し 作業を行わせる のが一 般的であ っ た 。 図 3 に示すエ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 は ス ポ ッ ト 溶接ガンであ り 、 モー タ 1 0 1 は 、 ボールネジぉ よ びボールナ ツ ト 等によ り 構成さ れる ス ポ ッ ト 溶接ガン の ク ラ ンプ装置 1 0 4 を開閉駆動する ため に用い られて い る 。

と こ ろ 力 S 、 こ の よ う な構成では 、 モー タ 1 0 1 に電力 を供給する ためのケ一ブル 1 () 5 が必ず必要 と な り 、 こ のケ ーブル 1 0 5 力 Sエ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 と 共に振 り 回 さ れて作業環境内の物品 に引 っ 掛かっ た り 、 ま た 、 ケ 一ブル 1 0 5 の屈伸動作の繰 り 返 し に よ っ てケーブル 1 0 5 自 体に断線等の損傷が生じ る と いっ た恐れがあ り 、 こ れを防止する ため には頻繁な点検作業や定期的なケー ブル交換作業が必要 と な る 。

ま た 、 空気圧を利用 し た駆動手段 、 例え ば 、 ヱ ァ シ リ ンダ等に比べる と モー タ 1 0 1 の重量の方が遥か に重 く 実際には 、 その重量に更 にケーブル 1 0 5 の重量が加わ る ため 、 ロ ボ ッ ト アー ム 1 0 2 の先端に相 当 に大 き な荷 重が作用す る こ と にな り 、 こ の結果 、 産業 ロ ボ ッ ト の各 部の強度や駆動力が同 じ であれば 、 エア シ リ ンダ等を用 い た産業用 ロ ボ ッ ト に比べて 、 ハ ン ド 等で持ち運ぶこ と ので き る 物品の重さ に関する 制限も 増え 、 また 、 同 じだ け の搬送能力 を確保 し ょ う と すれば駆動源の高出力化や 機構部の剛性の強化が必要 と な る 。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的は 、 ロ ボ ッ ト ァ 一 ム先端におけ る 重量増 加や邪魔なケーブルをな く し 、 し かも 、 モータ を |g動源 と し て十分な精度でエ ン ド エ フ ヱ ク タ を駆動する こ と の で き る 産業用 ロ ボ ッ ト を提供する こ と にあ る 。

本発明の産業用 ロ ボ ッ ト は 、 ロ ボ ッ ト アーム と 、 ロ ボ ッ ト ア ー ム を支持す る ア ー ム支持手段 と 、 ロ ボ ッ ト ァ ー ム の先端に設け られ 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ が装着 さ れるェ ン ド エ フ ユ ク タ 装着部を有する 手首 と 、 ア ー ム支持手段 に配設 さ れた 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ を駆動する ためのモー タ と 、 ロ ボ ッ ト アー ム 、 首及びエ ン ド エ フ ヱ ク タ装着部 を介 し て 、 モー タ の駆動力 をエ ン ド ェ フ エ ク タ に伝達す る 動力伝達機構 と を備え る 。

エ ン ド ェフ エ ク タ を駆動する ためのモ一 タ カ S ロ ボ ッ ト 本体に近いアー ム支持手段に装備 さ れる 結果 、 ロ ボ ッ ト ア ー ム先端の重量増加が防止 さ れ 、 ま た 、 ロ ボ ッ ト ァー ム 先端の邪魔なケーブルも 不要 と な る 。

ア ー ム支持手段は 、 ロ ボ ッ ト 本体か ら延出 し て設け ら れた他の ロ ボ ッ ト ア ー ム と する こ と が 出来 、 エ ン ド エ フ ェ ク タ を駆動する ため のモー タ を こ の他の ロ ボ ッ ト ァ ー ム の先端に取付け る こ と が出来る 。 動力伝達機構は ド ラ イ ブシ ャ フ ト 及びギ ア の組み合わせに よ っ て構成する こ と がで き る 。

好適な実施例に於い ては 、 本発明 の産業用 ロ ボ ッ ト は 手首の姿勢を変化 さ せ る ための手首駆動機構を備え る 。

手首駆動機構は 、 ロ ボ ッ ト ア ーム 中心軸に沿っ て手 首を回転さ せる ための第 1 の回転軸 Yと 、 ロ ボ ッ ト ァー ム の 中心軸に対し て前記手首を屈折さ せる よ う に揺動 さ せる ため の第 2 の回転軸 βと 、 手首に対し てエン ド エ フ ェ ク タ 装着部を回転さ せる ための第 3 の回転軸 _αと 、 先 端に 、 第 2 の回転軸 βを 中心 と し て手首を揺動 さ せる た めのベベルギ ア と 嚷合する 第 1 のべベルギ ア を有 し 、 第 1 の 回転軸 γに沿っ て設け られた第 1 の 中空 ド ラ イ ブシ 9 ₄ T JP97/02178 ャ フ ト と 、 先端に第 2 のべベルギ ア を有し 、 第 1 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト に内嵌し て設け られた第 2 の 中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト と 、 一端に第 2 のべベルギ ア と 嚙合する第 ³ のべベルギ ア を 、 他端に第 1 の ス パ ーギ ア を有し 、 第 2 の回転軸 βに沿っ て設け られた第 3 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト と 、 一端に 、 第 1 の ス パ 一ギ ア と 嚙合する第 2 の ス パ ーギ ア を有し 、 他端に第 4 のべベルギ ア を有し 、 前 記手首のケーシ ング内に回動自 在に支持さ れた第 4 の 中 空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト と 、 一端に 、 第 4 のべベルギ ア と 嚙 合する 第 5 のべベルギ ア を有し 、 第 3 の回転軸 _αを 中心 と し て前記エ ン ドェフ エ ク タ装着部を回転させる第 5 の 中空ド ラ イ ブシ ャ フ ト と カゝら構成する こ と が出来る 。

エ ン ド ェフ エ ク タ用の動力伝達機構は 、 先端に第 6 の ベベルギ ア を有し 、 第 2 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト に内嵌 し て設け られた第 1 の エ ン ド ェフ エ ク タ駆動用シ ャ フ ト と 、 一端に 、 第 6 のべベルギ ア と 嚙合する第 7 のべベル ギ ア を 、 他端に第 3 の ス パ一ギ ア を有し 、 第 3 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト に内嵌し て設け られた第 2 のエ ン ド エ フ ェ ク タ駆動用シャ フ ト と 、 一端に 、 第 3 の スパーギ ア と 嚙合する 第 4 の スパーギ ア を 、 他端に第 8 のべベルギ ア を有し 、 第 4 の中空ド ラ イブシャ フ ト に内嵌し て設け ら れた第 3 の エ ン ドェフ エ ク タ駆動用シ ャ フ ト と 、 基端に 第 8 のべベルギ ア と 嚙合する 第 9 のべベルギ ア を有し 、 第 ₅ の中空 ド ラ イブシ ャ フ 卜 に内嵌された最終エ ン ド ェ フ エ ク タ駆動用シ ャ フ ト とか ら構成する こ と が出来る 。 第 1 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト を駆動する 第 1 の モータ と 第 2 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト を駆動する 第 2 の モータ と 第 ] の エ ン ド ェ フ ク タ駆動用シ ャ フ ト を駆動する 第 3 のモー タ と 、 第 1 の回転軸を回転駆動させる ための第 4 の モー タは 、 ア ー ム支持手段に配設される 。

エ ン ドェフ エ ク タ装着部に取 り 付け られる エ ン ド エ フ ェ ク タ は 、 スポ ッ ト 溶接ガンやハン ド等 、 軸の回転出力 を受けて駆動でき る も のであればよい 。

図面の簡単な説明

図 1 は 、 本発明の一実施例に係る産業用 ロ ボ ッ ト の要 部を示す断面図 、

図 2 は 、 図 1 に示 し た産業用 ロ ボ ッ 卜 の外観を示す側 面図 、

図 3 は 、 モータ によ っ てエ ン ド ェフ エ ク タ を駆動する 従来の産業用 ロ ボッ ト の一例を示す図 、

図 4 は 、 本発明の一実施例の産業用 ロ ボ ッ ト に装着す るエン ドェフ エ ク タ の構成例である 。

発明を実施する ため の最良の形態 本発明の一実施例に係る産業用 ロ ボ ッ ト を図 1 及び図 2 を参照し て説明する 。 図 1 は 、 図 2 の破断線 A — A に 沿っ た断面図である 。 図 1 及び図 2 においては産業用 口 ボ ッ ト 2 9 のロ ボ ッ ト アーム 1 よ り も先端側の部分につ いて主に示してお り 、 旋回 自在な胴体部等の部分に関し ては記載を省略している が 、 これらの部分に関 しては特 開平 2 — 4 1 8 8 8 号の第 4 図に示された従来例 と 同様 である 。

図 1 に示す通 り 、 こ の産業用 ロ ボ ッ ト 2 9 は 、 ロ ボ ッ ト ァ一ム 1 の中心軸に沿っ て手首 2 を回転さ せる ための 第 ] の回転軸 γと 、 ロ ボ ッ ト ア ー ム 1 の中心軸に対 し て 手首 2 を屈折させるかたちで揺動さ せる ための第 2 の回 転軸 Ρ、 および 、 手首 2 に対してエ ン ド エ フ ： ク タ装着 部 3 を回転させる だめの第 3 の回転軸 aと を有する 。

ロ ボ ッ ト ア ー ム 1 は 、 外筒 1 a と 、 外筒 1 a の内部に 回転自在に取 り 付け られた内筒 1 b と で構成されてい る 内筒 1 b の基端部は 、 ロ ボ ッ ト 本体部 5 0 か ら延出する 他の ロ ボ ッ ト アーム 5 1 の先端部に支持されている 。 内 筒 1 b の端部外周面には ス パ ーギ ア 状の外歯 3 0 がー体 的に形成されて 、 ロボ ッ ト 本体側のギ ア ケー ス 3 1 内に 回転自 在に軸支された中間ス パーギ ア 3 2 を介し 、 γ軸 駆動用のサ一ボモータ Μ γによ り 回転駆動される よ う に なっ ている 。 つま り 、 内筒 1 b 全体を回転させる こ と に よ り 、 その先端部に設け られている 手首 2 を γ軸を中心 に回転させる構成であっ て 、 この と き の γ軸が第 1 の回 転軸である 。

ロ ボ ッ ト アーム 1 の 中心軸 γに対し て手首 2 を屈折さ せる よ う に揺動させる ための第 2 の回転軸 βは 、 図 1 に 示す通 り 、 前述の中心軸 γに対して直交するかたちで内 筒 1 b の先端に設け られ 、 こ の β軸上に 、 手首 2 を揺動 させる ための减速機 4 が設け られてい る 。 减速機 4 を駆 動する ための入力軸 3 3 は (i軸に沿っ て減速機 4 の中央 η

部に設け られ 、 その先端部には滅速機側べベルギ ア 5 が 固設されている 。 減速機 4 は特開平 2 — 4 1 8 8 8 号に おけ る β軸減速機 4 2 と 同様の構成を有し 、 入力軸 3 3 に入力 さ れる 回転駆動力によ っ て Ρ軸の周 り に手首 2 を 回転させる機能と 、 内简 1 b の先端に手首 2 を枢支する ための機能 と を兼ね備え る 。 また 、 減速機 4 を配備し て いない β軸の他端側では 、 第 3 の中空ド ラ イブシ ャ フ ト 1 0 が手首 2 を枢支し ている 。

减速機側べベルギ ア 5 を回転駆動する ための第 1 のべ ベルギ ア 6 は 、 γ軸に沿っ て設け られた第 1 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 7 の先端外周部に固設さ れ 、 こ の中空ド ラ イブシ ャ フ ト 7 は 、 そ の他端外周部に固設されたス パ ー ギ ア 3 4 を介し 、 β軸駆動用のサーボモータ Μ βによ り 回 転駆動さ れる 。 図 1 においては β軸駆動用のサーボモ一 タ Μ βよ り も ス ノ 一ギ ア 3 4 の方が手前に位置する の で 、 ス パーギ ア 3 4 と 嚙合するサーボモータ Μ β側のギ ア は 見えない 。

手首 2 の先端部に設け られたェ ン.ド エ フ ヱ ク タ装着部 3 を第 3 の回転軸である α軸に沿っ て回転させる ための 手段は 、 第 2 のべベルギ ア 8 を備えた第 2 の中空ド ラ イ ブシ ャ フ ト 9 と 、 第 3 のべベルギ ア 1 1 および第 1 の ス パーギ ア 1 2 を備えた第 3 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 1 0 および 、 第 2 の スパーギ ア 1 3 と 第 4 のべベルギ ア 1 5 を備え た第 4 の中空ド ラ イブシ ャ フ ト 1 4 、 な らびに 、 第 5 のべベルギ ア 1 7 を備えてエ ン ド ェフ エ ク タ装着部 / _e

3 に一体的に固設さ れた第 5 の中空 ド ラ イ ブシャ フ ト 1 6 によ っ て構成される 。

図 1 に示す通 り 、 先端外周部に第 2 のべベルギ ア 8 を 備え た第 2 の中空ド ラ イブシャ フ ト 9 は 、 前述し た第 1 の中空 ド ラ イブシャ フ ト 7 に内嵌し て回転自在に取 り 付 け られ 、 第 1 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 7 の場合 と 同様 、 基部外周部に固設されたスパーギ ア 3 5 を介し て α軸駆 動用のサーボモータ Μ αによ り 回転駆動される 。 なお 、 中空 ド ラ イ ブシャ フ ト に他の中空 ド ラ イブシャ フ ト ゃ駆 動用 ド ラ イ ブシャ フ ト を内嵌する に際し ては 、 特開平 2 - 1 8 8 8 号に示される よ う な軸支構造を必要に応じ て適用する が 、 その技術內容については既に開示 さ れて いる ので 、 こ こでは敢えて説明 しない 。

また 、 ベベルギ ア 8 と 嚙合する第 3 のべベルギ ア 1 1 を備えた第 3 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 1 0 は 、 減速機 4 の入力軸 3 3 と 同様 、 第 2 の回転軸 βに沿っ て設け られ 、 (X軸の動力伝達機構 と し て以外にも 、 β軸上で手首 2 を枢 支する ための機能の一部を担っ ている 。 第 3 の中空 ド ラ イブシャ フ ト 1 0 の他端外周部に固設された第 1 のスパ 一ギ ア 1 2 は手首 2 のケーシ ング内に軸支 された第 2 の スパーギ ア 1 3 と嚙合している 。

また 、 第 2 のスパーギ ア 1 3 に固設された第 4 の中空 ド ラ イブシャ フ ト 1 4 の他端外周部に固設された第 4 の ベベルギ ア 丄 5 は 、 第 3 の回転軸 αを中心 と してエン ド ェフ エ ク タ装着部 3 を回転させる第 5 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 1 6 の端部外周部に固設された第 5 のべベルギ ア 1 7 と 嚙合してレヽる _D

従っ て 、 γ軸駆動用のサーボモータ Μ γを駆動すれば 、 ロ ボ ッ ト ア ー ム 1 の内筒 1 b が外筒 1 a の中で回転し 、 内筒 1 b の先端に取 り 付け られた手首 2 が γ軸を中心と して回転する 。 また 、 β軸駆動用のサーボモータ Μ βを駆 動すれば第 1 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 7 および第 1 のべ ベルギ ア 6 を介し て減速機 4 側のベベルギ ア 5 が駆動さ れ 、 Ρ軸を中心 と し て手首 2 が揺動する こ と にな る 。 更 に 、 α軸駆動用のサーボモータ Μ αを駆動すれば 、 第 2 の 中空ド ラ イブシ ャ フ ト 9 が回転し 、 第 2 のべベルギ ア 8 第 3 のべベルギ ア 1 1 ， 第 3 の中空ド ラ イ ブシ ャ フ ト 1 0 , 第 1 の スノ、°一ギ ア 1 2 , 第 2 の ス ノ、°一ギ ア 1 3 , 第 4 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 1 4 , 第 4 のべベルギ ア 1 5 第 5 のべベルギ ア 1 7 , 第 5 の中空ド ラ イブシ ャ フ ト 1 6 を介し 、 エン ドェフ エ ク タ 装着部 3 が α軸を 中心 と し て回転駆動される こ と になる 。

無論 、 サーボモータ Μ βやサーボモータ M aを固定した ままサーボモータ Μ γのみを駆動し て γ軸の周 り に手首 2 を回転させよ う とすれば 、 内筒 1 b に対する第 1 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 7 や第 2 の中空ド ラ イブシ ャ フ ト 9 の 回転位置 、 要する に 、 ベベルギ ア 5 と 6 の嚙合状態およ びべベルギ ア 8 と 1 1 の嚙合状態が変化する の で 、 厳密 にいえば 、 β軸におけ る手首 2 の揺動角度や手首 2 に対 するエ ン ドェフ ユ ク タ装着部 3 の回転角度に変化が生じ る こ と になる が 、 僅かであれば 、 問題はない 。 ま た 、 こ の よ う な誤差を問題 とする場合は 、 内筒 1 b と 同 じ よ う に第 1 の中空ド ラ イブシ ャ フ ト 7 や第 2 の中空 ド ラ イブ シ ャ フ ト 9 が回転する よ う にサ一ボモータ M βやサーボ モ一 タ M etの回転を従属制御すればよい 。

更に 、 こ の実施例においては 、 エン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 を作動さ せる ための駆動力を ロ ボ ッ ト 本体側のサーボ モータ M d からエ ン ド ェフ エ ク タ装着部 3 にまで導 く 関 係上 、 ロ ボ ッ ト アーム 1 および手首 2 を通っ てサーボモ — タ M d の駆動力をエ ン ド ェフ エ ク タ 装着部 3 にまで伝 達する ための動力伝達機構が必要 と な る 。

こ の動力伝達機構は 、 先端に第 6 のべベルギ ア 1 8 を 備えた第 1 の駆動用 ド ラ イブシ ャ フ ト 1 9 と 、 第 7 のべ ベルギ ア 2 1 お よぴ第 3 のスパーギ ア 2 2 を備えた第 2 の駆動用 ド ラ イブシャ フ ト 2 0 と 、 第 4 の ス ノ、°一ギ ア 2 3 および第 8 のべベルギ ア 2 5 を備え た第 3 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 4 、 な らびに 、 第 9 のべベルギ ア 2 7 を備えた最終ド ラ イブシャ フ ト 2 6 .に よ り 構成される 。

図 1 に示す通 り 、 先端に第 6 のべベルギア 1 8 を備え た第 1 の駆動用 ド ラ イ ブシャ フ ト 1 9 は 、 前述し た第 2 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 9 に内嵌し て回転自在に取 り 付 け られ 、 第 1 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト 7 および第 2 の中 空 ド ラ イブシャ フ ト 9 の場合 と 同様 、 基部に固設された スパーギ ア 3 6 を介し てエン ド ェフ エ ク タ駆動用のサー ボモータ M d によ り 回転駆動さ れる 。 _u ま た 、 第 6 のべベルギ ア 1 8 と 嚙合する 第 7 のべベル ギ ア 2 1 を備え た第 2 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 0 は 第 3 の 中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 1 0 に内嵌 し て回転 自 在に 取 り 付け られ 、 その他端には 、 手首 2 のケ一シ ング内で 第 2 の ス パ一ギ ア 1 3 と 同一軸線上に軸支 さ れた第 4 の ス パ一ギ ア 2 3 と 嗨合する 第 3 の スパ ーギ ア 2 2 が固設 さ れてレヽ る 。 更に 、 第 4 のス パ一ギ ア 2 3 に固設さ れた 第 3 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 4 の端部には第 8 のべ ベルギ ア 2 5 が設け られ 、 第 5 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ 卜 1 6 に内嵌 し て回転自 在に取 り 付け られた最終 ド ラ イ ブ シ ャ フ ト 2 6 の端部に固設さ れた第 9 のべベルギ ア 2 7 に嚙合 し てい る 。

従っ て 、 エン ド ェフ エ ク タ 駆動用 のサ一ボモー タ M d を駆動すれば 、 第 1 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 1 ⁹ が回 転し 、 第 6 のべベルギ ア 1 8 , 第 7 の べベルギ ア 2 1 , 第 2 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 0 , 第 3 の スパ 一ギ ア 2 2 , 第 4 の ス ノく一ギ ア 2 3 , 第 3 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 4 , 第 8 のべべノレギ ア 2 5 ， 第 9 のべべノレギ ア 2 7 を介 し 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ駆動用の最終 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 6 が回転駆動 さ れる こ と にな る 。

こ の最終 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 6 の駆動力を どの よ う に 利用 し てエ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 を作動 させる かは単に 設計上の問題であ る 。

エ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 がスポ ッ ト 溶接ガ ンであ る よ う な場合 に 、 その ク ラ ンプ装置 1 0 4 を駆動する ための 手段の一例について図 4 で開示する 。

図 4 は ク ラ ン プ装置 1 0 4 を備え たエ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 の要部を示す断面図であ り 、 ク ラ ンプ装置 1 0 4 は 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 の ケ ー シ ン グ 3 7 に対 し て 回転自在かつ軸方向移動不能に取 り 付け られたボールナ ッ ト 3 8 と 、 該ボールナ ツ ト 3 8 に螺合し たボールネジ 3 9 によ り 構成され 、 ボールネ ジ 3 9 の先端にはス ポ ッ ト 溶接用の電極 4 0 が固設されている 。 ボールネ ジ 3 9 は図 4 に示すよ う に し てケーシ ング 3 7 を表裏に貫通 し その外周面に沿っ て軸方向に刻設さ れたセレ ー シ ョ ン 4 1 をケーシ ング 3 7 側の貫通孔に突設し たボス に嵌合 さ せ 、 ケーシ ング 3 7 に対し て回転不能かつ軸方向移動可 能に取 り 付け られている 。

従っ て 、 ボールナツ ト 3 8 を回転駆動する こ と によ り 、 ボールネジ 3 9 の突出縮退動作 、 つま り 、 ク ラ ンプ 装置 1 0 4 におけ る 対象物の挾圧またはその解除作業を 行 う こ と ができ る 。

ボールナ ツ ト 3 8 を回転させる タ イ ミ グへル ト 4 2 は プー リ 状に形成されたボールナ ツ ト 3 8 の外周部 と ケー シ ング 3 7 内に回転自 在に軸支し て設け られたプー リ 4 3 と の間に卷回され 、 プー リ 4 3 の回転中心には 、 ェ ン ド エフ エ ク タ装着部 3 側の最終 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 6 の 先端に形成された多角柱状の係合部 2 6 a に嵌合する形 の孔 4 4 が穿設されてい る 。 例えば 、 係合部 2 6 a の形 状は六角柱 、 また 、 孔 4 4 の形状は六角穴付ボル ト の穴 ^ ₃

形状であ る 。

ま た 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 をエ ン ド ェ フ エ ク タ 装 着部 3 に装着する と き のケーシ ング 3 7 側の装着面 3 7 a には 、 最終 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 6 の先端部分を 貫通 さ せ る ため の貫通孔 4 5 が穿設 さ れ 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 を装着部 3 に装着 し た状態で 、 最終 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 6 の係合部 2 6 a がプ一 リ 4 3 の 中央部に接続さ れ る よ う になっ てい る 。 図 4 の例では貫通孔 4 5 にプー リ 4 3 の縮径部を遊嵌さ せる こ と でプー リ 4 3 を 回転 自 在 に軸支する よ う に し てレ、 る 力； 、 ベア リ ングを介 し てプ一 リ 4 3 を支え る場合も あ る 。

従っ て 、 エン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 を装着 し た状態でサ —ボモー タ M d を駆動 し て最終 ド ラ イ ブシャ フ ト 2 6 を 回転さ せれば 、 プー リ 4 3 お よびタ イ ミ ン グベル ト 4 2 を介 し てボールナ ツ ト 3 8 が回転駆動 さ れ 、 ク ラ ンプ装 置 1 0 4 に よ る 対象物の挾圧ま たはその解除作業が行わ れる こ と にな る 。 無論 、 タ イ ミ ングベル ト 4 2 に代え て 動力伝達用の歯車列を用い る よ う に .し て も よ い 。

エ ン ド ェ フ エ ク タ 1 0 0 にはス ポ ッ ト 溶接ガンの他に も 物品取 り 回 し用のハ ン ド 等を初め と し て様々 な も のが あ る が 、 軸の回転出力 を受けて駆動で き る も の であれば ど の よ う なエン ド ェフ エ ク タ 1 0 0 であっ ても 、 最終的 に 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ駆動用のサーボモー タ M d に よ り ロ ーボ ッ ト アーム 1 お よび手首 2 に沿っ て設け られた前 述の動力伝達機構を介 し て駆動する こ と がで き る 。 また 、 各種エ ン ド ェフ エ ク タ 1 0 0 におけ る動力受け 入れのための構成 、 例えば 、 図 4 におけ る プー リ 4 3 の 配備位置や最終ド ラ イ ブシャ フ ト 2 6 の係合部 2 6 a お よびプー リ 4 3 側の孔 4 4 の寸法や形状等に関する規格 を統一 し ておけば 、 様々 なエ ン ド ェフ エ ク タ 1 0 0 を交 換し て使用する こ と ができ る 。

エン ド ェ フ エ ク タ駆動用のサーボモータ M d は ロ ボ ッ ト 制御装置の付加軸用 ド ラ イバによ っ て駆動制御さ れる ので 、 γ軸や β軸および α軸の場合 と 同様 、 他の軸の回転 によ るべベルギ ア の嚙合状態の変化を原因 とする駆動位 匱の誤差を 、 ロ ボ ッ ト 制御装置側の処理で解消する こ と が可能である 。 こ の処理は 、 サーポモータ Μ βやサーボ モータ Μ αを固定し たま まサーボモー タ Μ γのみを駆動し て γ軸の周 り に手首 2 を回転させた と き に |3軸に生じ る 回 転誤差を補正する場合の処理 と原理的に同様である 。

以上 、 γ軸や (J軸お よび α軸を駆動する動力伝達系の構 成を特定のも のに限定し て本発明の動力伝達機構の一実 施例を説明 し たが 、 当然 、 図 1 に示すよ う なも の と似た よ う な各軸の動力伝達系を有する産業用 ロ ボ ッ 卜 に対し ては 、 本実施例の技術思想をそのまま適用する こ と が可 能である 。

例えば 、 特開平 2 — 4 8 1 9 3 号に添付された第 3 図 に見られる よ う な産業用 ロ ボ ッ ト においては 、 回転軸 αを駆動する ための ス ノヽ。一ギ ア 1 2 , 1 3 に代えて 2 つ のプー リ と それら を接続する タ イ ミ ングベル ト 状のも の が利用 されている が 、 こ の よ う な構造の場合は 、 各ブー リ のシ ャ フ ト を中空構造 と し てその中に第 2 の駆動用 ド ラ イブシ ャ フ ト 2 0 および第 3 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 4 に相当する ド ラ イ ブシ ャ フ ト を設け 、 これら の ド ラ イ ブシャ フ ト の各々 の先端に第 3 のスパーギ ア 2 2 お よび第 4 の スパーギ ア 2 3 に相当する 2 つ のプー リ を固 設し 、 該 2 つのプー リ を タ イ ミ ングベル ト で接続すれば よい 。

本実施例の基本的な技術思想は 、 産業用 ロ ボ ッ ト の α軸に動力を伝達する ため に利用 される ド ラ イブシ ャ フ ト を中空構造と し 、 更に 、 その中にエン ドェフ エ ク タ駆 動用の ド ラ イ ブシ ャ フ ト を内嵌し て設け 、 エン ドェフ エ ク タ駆動用の ド ラ イブシャ フ ト の各々 をべベルギ アゃス ノ《一ギ ア 、 また 、 場合によっ てはタ イ ミ ングベル ト 等の 機械的な動力伝達手段で接続し て産業用 ロ ボ ッ ト 本体側 のモー タ の回転を手首 2 におけ る エン ドェフ エ ク タ装着 部 3 にまで伝達し ょ う とする も のである が 、 図 1 に示す よ う な γ軸や β軸および α軸の動力伝達系の構成例におい ては 、 減速機 4 の構造如何によつ ては 、 別の経路を用い てエン ド ェフ ユ ク タ駆動用の動力伝達経路を構成する こ と も 可能である 。

も し 、 減速機 4 の入力軸 3 3 を中空構造と し てその中 に通 したシ ャ フ ト を減速機 4 に完全に貫通させても 支障 がなレヽ とする な ら 、 その中に第 2 の駆動用 ド ラ イ ブシャ フ ト 2 0 を貫通させて設け 、 図 1 において水平方向に記 , -

16 された一点鎖線に対し 、 第 7 のべベルギ ア 2 1 , 第 2 の 駆動用 ド ラ イブシ ャ フ ト 2 0 , 第 3 の ス ノ、。一ギ ア 2 2 , 第 4 の ス ノ、°一ギ ア 2 3 , 第 3 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 2 4 , 第 8 のべベルギ ア 2 5 を鏡像配置する こ と が可能 であ る 。 当然 、 こ の場合は 、 第 2 の駆動用 ド ラ イ ブシ ャ フ 卜 2 0や第 3 の駆動用 ド ラ イブシ ャ フ ト 2 4 は 、 α軸 に動力を伝達する ため に利用 さ れる ド ラ イ ブシ ャ フ ト 1 0 , 1 4 には内嵌さ れず 、 ド ラ イ ブシ ャ フ ト 1 0 , 1 4 が中空であ る必要はない 。

本発明によれば 、 産業用 ロ ボ ッ ト の手首に装着するェ ン ド エ フ エ ク タから駆動用のモータ を取 り 除き 、 産業用 ロ ボ ッ ト の本体側に装備し たモータ でエ ン ド ェフ エ ク タ を駆動する こ と がで き る ので 、 ロ ボ ッ ト アーム先端の重 量増加が防止 さ れ、 また 、 ロ ボ ッ ト アーム先端のケープ ルも 不要 と なる 。

こ の結果 、 ケーブルの断線によ る エン ド ェ フ エ ク タ の 故障がな く な り 、 ケーブルメ ンテナンス のための点検作 業も 不要 と なる 。 また 、 ロ ボ ッ ト ア ーム先端の重量が軽 く な る ので 、 ハン ド 等のエ ン ド ェ フ エ ク タ を使用 し て物 品の取 り 回し作業を行 う 場合の搬送可能荷重が相対的に 大き く な り 、 また 、 各軸の加減速動作も 高速で行える よ う にな る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ロ ボ ッ ト ア ーム と 、

前記 ロ ボ ッ ト ア ー ム を支持する ア ー ム支持手段 と 、 前記 ロ ボ ッ ト アー ム の先端に設け られ 、 エ ン ド ェ フ エ ク タ が装着 さ れる エ ン ド ェフ エ ク タ 装着部を有する 手首 と 、

前記ア ー ム支持手段に配設 さ れた 、 前記エ ン ド ェ フ エ ク タ を駆動する ためのモータ と 、

前記 ロ ボ ッ ト アー ム 、 記手首及び前記エ ン ド エ フ ェ ク タ 装着部を介 し て 、 前記モー タ の駆動力を前記エ ン ド ェ フ ユ ク タ に伝達する 動力伝達機構 と を備え た 、 産業用 口 ボ ッ ト 。

2 . 前記アーム支持手段は 、 ロ ボ ッ ト 本体か ら延出 し て 設け られた他の ロ ボ ッ ト アームであ り 、 前記モー タ は 、 前記他の ロ ボ ッ ト ア ームの先端に取付け られてい る 、 請 求の範囲第 1 項に記載の産業用 ロ ボ ッ ト 。

3 . 前記動力伝達機構は 、 ド ラ イ ブシ ャ フ ト と ギ ア の組 み合わせに よ っ て構成 さ れている 、 請求の範囲第 1 項又 は第 2 項に記載の産業用 ロ ボ ッ ト 。

4 . 前記手首の姿勢を変化さ せる ための手首駆動機構を 更 に備え た 、 請求の範囲第 1 項又は第 2 項に記載の産業 用 ロ ボ ッ 卜 。

5 . 前記手首駆動機構は 、 前記ロ ボ ッ ト アー ム の中心軸 に沿っ て前記手首を回転さ せる ための第 1 の回転軸 γと 、 前記 ロ ボ ッ ト アー ム の中心軸に対 し て前記手首を屈折 させる よ う に揺動させる ための第 2 の回転軸 βと 、 前記手首に対し て前記エ ン ドェフ エ ク タ装着部を回転 させる ための第 3 の回転軸なと 、

先端に 、 前記第 2 の回転軸 ρを中心 と し て前記手首を 揺動させる た め のベベルギ ア と 嗨合する 第 1 の べベル ギ ア を有し 、 第 1 の回転軸 γに沿っ て設け られた第 1 の 中空 ド ラ イブシ ャ フ ト と 、

先端に第 2 のべベルギ ア を有し 、 前記第 1 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト に内嵌して設け られた第 2 の中空 ド ラ イ ブ シ ャ フ ト と 、

一端に前記第 2 のべベルギ ア と 嗨合する 第 3 のべベル ギ ア を 、 他端に第 1 の ス パーギ ア を有し 、 前記第 2 の问 転軸 βに沿っ て設け られた第 3 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト と 、

一端に 、 前記第 1 の スパーギ ア と 嚙合する第 2 の ス パ 一ギ ア を有し 、 他端に第 4 のべベルギ ア を有し 、 前記手 首のケーシ ング內に回動 自在に支持さ れた第 4 の中空 ド ラ イ ブ シ ャ フ ト と 、

一端に 、 前記第 4 のべベルギ ア と 嚙合する第 5 のべべ ルギ ア を有し 、 前記第 3 の回転軸 <xを中心 と し て前記ヱ ン ド エフ エ ク タ装着部を回転させる第 5 の中空 ド ラ イブ シ ャ フ ト と を備え 、

前記動力伝達機構は 、 先端に第 6 のべベルギ ア を有 し 前記第 2 の中空 ド ラ イブシ ャ フ ト に内嵌して設け られた 第 1 の エ ン ド ェ フ エ ク タ駆動用シ ャ フ ト と 、 一端に 、 前記第 6 のべベルギ ア と 嚙合する 第 7 のべべ ルギ ア を 、 他端に第 3 の ス パ一ギ ア を有 し 、 前記第 ³ の 中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト に内嵌し て設け られた第 2 の ェ ン ド エ フ エ ク タ駆動用 シ ャ フ ト と 、

一端に 、 前記第 3 の ス パーギ ア と 嚙合する 第 4 の ス パ 一ギ ア を 、 他端に第 8 のべベルギ ア を有 し 、 前記第 4 の 中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト に内嵌し て設け ら れた第 3 のェ ン ド エ フ エ ク タ駆動用 シ ャ フ ト と 、

基端に 、 前記第 8 のべベルギ ア と 嚙合する 第 9 のべべ ルギ ア を有 し 、 前記第 5 の中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト に内嵌 さ れた最終エ ン ド ェ フ エ ク タ駆動用シ ャ フ ト と を備え 、 前記第 1 の 中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト を駆動する 第 1 の モ ー タ と 、 前記第 2 の 中空 ド ラ イ ブシ ャ フ ト を駆動す る 第 2 の モー タ と 、 前記第 1 の エ ン ド ェ フ エ ク タ 駆動用 シ ャ フ ト を駆動する 第 3 の モー タ と 、 前記第 1 の回転軸を回 転駆動 さ せ る ための第 ⁴ のモー タ は 、 前記ア ー ム支持手 段に配設 さ れてい る 、 請求の範囲第 4 項に記載の産業用 σ ホ ッ ト 。

6 . 前記エ ン ド ェ フ エ ク タ はス ポ ッ ト 溶接ガンであ る 、 請求の範囲第 1 項又は第 2 項に記載の産業用 ロ ボ ッ ト 。

7 . 前記エ ン ド ェ フ エ ク タ はハ ン ド であ る 、 請求の範囲 第 1 項又は第 2 項に記載の産業用 ロ ボ ッ ト 。