JPH035953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は、回転駆動機により垂直軸の回りに旋
回される旋回台と、前記旋回台に対して水平方向
の第１支点のまわりで回動自在な下腕と、前記下
腕に対して前記第１支点に平行な第２支点のまわ
りで回動自在な上腕と、前記上腕に対して適宜に
支持された操作要素と、前記下腕および上腕を回
動させるために前記旋回台に支持された第１およ
び第２の駆動機とを配設してなる多関節形ロボツ
トに関する。

＜従来技術＞ 従来、この種の多関節形ロボツトとして、前記
旋回台の第１支点の両端側に、上腕および下腕を
回動させるための両駆動機を第１支点の軸方向に
突設したものがある。しかしこのように駆動機が
水平方向に突出している場合、旋回台が旋回した
ときに駆動機の突出端部が被加工物に当接した
り、あるいは作業者に当接して人身事故を誘発し
たりする虞れがあつた。

これに対処するため第１図乃至第３図に示され
る多関節形ロボツトが提言されている。即ち、固
定部材２上に支持されて、図示しない回転用駆動
機により垂直軸の回りに旋回される旋回台１が配
設され、この旋回台１の上部には、下腕３が第１
支点O₁のまわりで回動自在に支持されている。
また下腕３の上部には上腕６が第１支点O₁に平
行な第２支点O₂のまわりで回動自在に支持され
ている。１９および１９Ａは第１支点O₁の背面
側において、第１および第２のブラケツト９′，
９A′を介して上下２段にして旋回台１に支持さ
れた第１および第２の駆動機で、この第２の駆動
機１９Ａの回転は、第２の駆動機１９Ａの出力軸
に配設された第１のプーリ２０Ａと、第１支点
O₁と同軸的に支持された減速機１０Ａと、減速
機１０Ａの入力軸に支持された第２のプーリ２１
Ａと、第１および第２のプーリ２０Ａ，２１Ａ間
に張設された第１の歯付ベルト２２Ａと、減速機
１０Ａの出力軸に支持されて下腕３と一体的に締
着さたフランジ部材とにより構成される第２の回
転伝達手段２３Ａを介して下腕３に伝達される。
また同様に第１の駆動機１９の回転は、第１の駆
動機１９の出力軸に配設された第３のプーリ２０
と、第１支点O₁と同軸的に支持された第４およ
び第５のプーリ２１′，２０′と、第２支点O₂と
同軸的に支持された減速機１０と、減速機の入力
軸に支持された第６のプーリ２１と、第３のプー
リ２０と第４のプーリ２１′および第５のプーリ
２０′と第６のプーリ２１間に夫々張設された第
２および第３の歯付ベルト２２′，２２と、下腕
３に回転的に支持されて上腕６と一体的に支持さ
れる減速機の出力軸とにより構成される第１の回
転伝達手段２３′を介して上腕６に伝達される。
この場合、上腕６、下腕３および旋回台１が適宜
に回動されて適宜の作業が行なわれるが、例え
ば、第１図において、上腕６の傾動範囲が水平面
に対して時計方向に45度、反時計方向に25度と
し、下腕３の傾動範囲が垂直軸に対する時計方向
への傾動角度；φ₁が50度に、かつ垂直軸に対す
る反時計方向への傾動角度、即ち後退角度；φ₂
が40度に選定されているものと仮定した場合、上
腕６の先端部に適宜に支持されている操作要素７
の先端部の動作領域は、第１図において閉曲線で
示される範囲となる。なおこの場合、上腕６およ
び下腕３が自在に傾動されたとしても操作要素７
の絶対姿勢が不変となるよう適宜に支持されてい
るものとしている。

上記のごとく下腕３および上腕６の傾動範囲が
選定されている場合、第１図において、旋回台１
の旋回状況により、第１および第２のブラケツト
９′，９A′の端部に支持された第１および第２の
駆動機１９，１９Ａが２点鎖線で示されるごとく
操作要素７の動作領域内に侵入する。このため実
際の加工領域が減縮されるという欠点があつた。
さらに、上記において下腕３の傾動角度は90度で
あるとして説明したが、この場合垂直軸に対し
て、前方に５度傾傾いた状態が下腕３の傾動中心
となる。この下腕３の傾動中心が垂直面に対して
前方あるいは後方に傾くにつれて、下腕の最大傾
動状態におけるロボツトの旋回モーメントが大き
くなるため、旋回台の駆動力を大きくする必要が
あつた。第４図は他の従来例を示す多関節形ロボ
ツトであつて、下腕３および上腕６を夫々第１支
点O₁および第１支点O₂を回動中心として傾動さ
せるための第１および第２の回動用の駆動機１
９，１９Ａが、駆動機１９，１９Ａの軸線が夫々
旋回軸と平行となるよう配置されている。例えば
この第２の駆動機１９Ａの回転が傘歯車あるいは
ウオーム、ウオーム歯車などの回転軸変換機５０
と適宜の減速機とを介して、第１支点O₁をを中
心として回動自在に支持された下腕３に伝達され
ている。またリンクレバー４は第１支点O₁を中
心として回動自在に支持されると共に上腕６は第
２支点O₂を中心として回動自在に支持され、さ
つリンクロツド５の両端部が夫々リンクレバー４
と上腕６との各端部に回動自在に支持されて、下
腕３、上腕６、リンクロツド５およびリンクレバ
ー４により平行リンク機構が形成されている。第
１の駆動機１９の回転が上記と同様の回転軸変換
機５１と適宜の減速機とを介して第１支点O₁を
中心として回動自在に支持されたリンクレバー４
に伝達されている。

上記のごくと回転用の駆動機１９，１９Ａの軸
線と被駆動軸とが直交しているため、第１支点
O₁の両端部に回転軸変換機５０，５１を夫々配
設しなければならず、このためロボツトとしての
部品点数が増加してコスト高となると共に旋回軸
から回転用の駆動機の夫々の取付部までの寸法；
X_a，X_bが比較的大きくなり、従つて旋回台１を
旋回させたときに回転用の駆動機１９，１９Ａの
取付部や回転軸変換機５０，５１の端部が操作要
素７の動作領域内に侵入する虞れがあつた。

＜発明の目的＞ 本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので
あつて、垂直線に対する下腕の後退角度を可及的
に大きく設定することができ、しかも操作要素の
動作領域を有効に利用することができる簡便な構
造の多関節形ロボツトを提供することを目的とし
ている。

＜実施例＞ 以下、図示の実施例を参照して本発明を詳細に
説明する。

第５図乃至第７図において、１は固定部材２に
対して図示しない駆動機により垂直軸の回りに旋
回自在に支持された旋回台、３および４は後述す
るごとく旋回台１に対して夫々第１支点O₁のま
わりで回動自在に支持された下腕およびリンクレ
バー、５はリンクレバー４に回転的に支持された
リンクロツド、６は下腕３の他端部に第２支点
O₂のまわりで回動自在に支持された上腕で、こ
の上腕６はリンクロツド５の他端部とも回動自在
に支持されていて、上腕６、下腕３、リンクレバ
ー４およびリンクロツド５により平行リンク機構
が形成されている。７は上腕６の自由端部に第３
支点O₃のまわりで回動自在に支持された操作要
素で、例えばこの操作要素７は支持部材７１と操
作具７２とより構成されている。勿論、操作具７
２は適宜の作業を行なうための、例えば組立工
具、塗装スプレーガン、溶接ガンあるいは切削工
具としたり、又はこれらの位置を適宜に調整可能
な調整機構をも含めたものとすることができる。
８および９は第１支点O₁の一端部側、例えばX₂
方向側に位置するよう旋回台１に支持された第１
の固定枠体および第１のブラケツトで、この第１
の固定枠体８は第１の減速機１０の出力軸１０２
を、出力軸１０２の基部側に設けた軸受１７を介
して回転自在に支持している。また第１のブラケ
ツト９は軸受１５，１６を介して第１の減速機１
０の入力軸１０１を回転自在に支持している。な
お、第１の減速機１０の入力軸１０１および出力
軸１０２は夫々第１支点O₁と同軸に配設されて
いる。例えば図示の場合、減速機１０は、いわゆ
るハーモニツク減速機であつて、第６図および第
７図に詳記されている。即ち、１１は入力軸１０
１に一体的に支持された楕円状の円板、１２は楕
円状の円板１１の外周部に配設された減摩部材、
例えば楕円状の軸受又は多数個の円柱体、１３は
出力軸１０２に一体的に締着された筒状の弾性ブ
ツシユで、この弾性ブツシユ１３の端部外周部に
は適宜のピツチの外歯１３１が形成されている。
１４は第１の固定枠体８に締着された歯車体で、
この円状内周部には内歯１４１が形成されてい
る。この内歯１４１と外歯１３１とは同ピツチで
はあるが、内歯１４１の歯数が僅かに多く形成さ
れていて、第７図に詳細に示されているごとく、
楕円状の円板１１の長軸線近傍に位置する内歯１
４１と外歯１３１とが噛合つている。

第１のブラケツト９の自由端部９０１は、第１
支点O₁に対して斜下方にかつ旋回台１よりも外
側に突出している。１９は第１のブラケツト９の
突出端部９０１に支持された第１の駆動機で、こ
の第１の駆動機１９の自由端部が第１のブラケツ
ト９よりもX₁方向に位置し、かつ第１の駆動機
１９の出力軸１９１が第１支点O₁と略平行とな
るよう配設されている。２０，２１は第１の駆動
機１９の出力軸１９１および減速機１０の入力軸
１０１に夫々一体的に支持された回転伝達部材、
例えばプーリー、２２は回転伝達部材２０，２１
間に連設された連結具、例えば歯付ベルトで、こ
の連結具２２と、回転伝達部材２０，２１とによ
り第１の回転伝達手段２３が構成されている。２
４は所望時に減速機の入力軸１０１の回転を制動
する電磁ブレーキ手段、２５は回転検出で、この
回転検出器２５と、回転検出器２５の出力軸２５
１および減速機１０の入力軸１０１に夫々一体的
に支持された回転伝達部材２６，２７と、回転伝
達部材２６，２７間に連設された連結具２８とに
より回転検出手段が構成されている。

第６図において、X₁方向には、上記符号８以
下で示されると殆んど同様のものが配設されてい
て、これらに相当するものには夫々符号Ａを添付
するものとする。僅かに第２の固定枠体８Ａと第
２の減速機１０Ａの出力軸１０２Ａの構造のみが
異なり、他は第６図において左右勝手違いに形成
されている。

即ち、第２の減速機１０Ａの出力軸１０２Ａ
は、出力軸１０２Ａの基部側において軸受１７Ａ
を介して第２の固定枠体８Ａに回転的に支持され
ている。第２の減速機１０Ａの出力軸１０２Ａと
一体的に支持される下腕３は、第７図に示される
ごとく所定区間に亘つてＸ方向に分断されてい
て、この下腕３のX₂方向の端部が軸受１８Ａを
介して第１の固定枠体８に回転的に支持されてい
る。このように第２の減速機１０Ａの出力軸１０
２Ａと一体的に支持された下腕３は、軸受１８
Ａ，１７Ａを介して第１および第２の固定枠体
８，８Ａに回転的に支持されるため、下腕３の位
置決めが確実に行なわれる。また、第１の減速機
１０の出力軸１０２の自由端部は、軸受１８を介
して第２の減速機１０Ａの出力軸１０２Ａに支持
されているため、第１の減速機１０の出力軸１０
２の位置決めも確実に行なわれる。なお、リンク
レバー４の一端部が第１の減速機１０の出力軸１
０２に一体的に支持されているため、リンクレバ
ー４の回動中心が第１支点O₁と同軸となるよう
正確に位置決めされる。２９は第１および第２の
ブラケツト９，９Ａの突出端部間を連結する連結
部材で、例えば第６図に示されるごとく、この連
結部材２９は第１および第２の駆動機１９，１９
Ａの枠体間を連結するように配設されている。

上記において、第１の駆動機１９を駆動させる
と、第１の回転伝達手段２３を介して第１の駆動
軸、即ち入力軸１０１が回動され、この回転が第
１の減速機１０を介して適宜に減速されて出力軸
１０２に伝達され、リンクレバー４が、第５図に
おいて第１支点O₁を中心として時計方向もしく
は反時計方向に回動する。即ち、第６図および第
７図において、入力軸１０１および楕円状の円板
１１が回動すると、これに伴なつて弾性ブツシユ
１３の外歯１３１と歯車体１４の内歯１４１との
噛合位置が順次移動し、内歯１４１と外歯１３１
との歯数の差に応じた減速比で弾性ブツシユ１３
が回転する。これにより弾性ブツシユ１３を一体
的に支持する出力軸１０２が回転し、この出力軸
１０２に一体的に支持されたリンクレバー４が回
動する。リンクレバー４の回動により、上腕６は
第２支点O₂を中心として適宜に回動する。

一方、第２の駆動機１９Ａを駆動させると、第
２の回転伝達手段２３Ａおよび第２の減速機１０
Ａを介して下腕３が、第１支点O₁を中心として
適宜に回動する。また図示しない駆動機により旋
回台１が垂直軸の回りに自在に旋回される。

上記のごとく、旋回台１、下腕３および上腕６
が適宜に回動されて適宜の作業が行なわれる。

ところで、下腕３および上腕６を回動させるた
めの第１および第２の駆動機１９，１９Ａは、第
１支点O₁に対して斜下方にかつ旋回台１よりも
突出する第１および第２のブラケツト９，９Ａの
突出端部に配設されているため、下腕の傾動時に
第１および第２の駆動機が殆ど邪魔にならず、従
つて第５図に示されるごとく、下腕３の垂直面に
対する反時計方向の傾動角度、即ち後退角度を可
及的に大きく設定することができる。また第１お
よび第２の駆動機は、第１支点O₁に対して斜下
方にかつ旋回台１よりも突出する第１および第２
のブラケツト９，９Ａの突端部に配設されている
ため、旋回台１の回動状態の如何に拘わらず、第
１および第２の駆動機や第１および第２のブラケ
ツトなどが操作要素の動作領域内に侵入する虞れ
はない。さらに、第１および第２の駆動機の出力
軸は夫々第１支点O₁と略平行に配設されている
ため回転軸変換機が不用であることと相俟つて、
下腕の傾動中心を垂直面とすることができるた
め、下腕の最大傾動状態におけるロボツトの旋回
モーメントが可及的に小さくなり、旋回台および
旋回台の駆動機を小型化することができる。この
ため簡便なロボツトを具現することができる。

また、第１支点の両端側で旋回台に支持されて
いる第１および第２のブラケツト９，９Ａは、こ
れらのブラケツト９，９Ａの突出端部が駆動機の
枠体と連結部材２９とにより連結されているた
め、ブラケツトとしての機械的強度が増大され、
このため旋回台１が自在に間欠旋回されたとして
も、ブラケツトの突出端部が振動することはな
い。勿論、第１および第２のブラケツト９，９Ａ
の突出端部に相背対して配設されたた第１および
第２の駆動機の枠体間を連結部材により連結する
ため、連結部材を短く、即ち軽量にすることがで
き、しかも第１および第２の駆動機の枠体は連結
部材２９を介して第１のブラケツト９と第２のブ
ラケツト９Ａとの間に連結されているため、旋回
台の駆動および停止によるイナーシヤは駆動機の
取付部に殆ど作用せず、従つて駆動機の取付部が
緩む虞れはない。さらにまた、第１支点O₁と同
軸状に軸支された第１および第２の回転軸の夫々
に回転検出手段と電磁ブレーキ手段とを係設すれ
ば、回転検出手段の取付および微調整が容易であ
り、しかも回転検出手段により被駆動側の回転状
態が検出されるため、駆動機１９，１９Ａや回転
伝達手段２３，２３Ａなどの駆動側の部品などが
損傷して、上、下腕が予期せぬ方向に回動しよう
とした場合、回転検出手段によりこの異常状態を
検知することができる。この場合、検知信号に伴
なつて電磁ブレーキ手段により回転軸をロツク状
態に維持させれば、ロボツトの逸走を阻止するこ
とができる。勿論この場合、適宜に異常状態を知
得するための警報装置などを作動させることもで
きる。

なお、上記においてはリンクレバーとリンクロ
ツドとを用いて上腕を傾動するものとして説明し
たが、第１図乃至第３図に示されるごとくプーリ
ーと歯付ベルトとの組合せやスプロケツトとチエ
ーンとの組合せなどによる回転伝達手段により上
腕を傾動させることもできる。

＜発明の効果＞ 上記実施例に詳記した如く、本発明は第１支点
に対して斜下方にかつ前記旋回台よりも突出する
第１および第２のブラケツトを前記第１支点の両
端側で前記旋回台に配設し、前記第１および第２
のブラケツトの突出端部に前記第１および第２の
駆動機の出力軸を夫々第１支点と平行にかつ駆動
機を相背対して配設し、前記第１および第２の駆
動機の枠体の突出端部間を連結する連結部材を配
設すると共に、前記第１および第２のブラケツト
の取付側で前記第１支点と夫々同軸状に前記旋回
台に軸支された第１および第２の回動軸と、前記
第１および第２の駆動機の出力軸とを夫々連結し
て適宜の減速機を介して上記上腕および下腕を
夫々回動させる第１および第２の回転伝達手段を
配設したので、下腕の傾動時に第１および第２の
駆動機が殆ど邪魔にならず、このため垂直線に対
する下腕の後退角度を可及的に大きく設定するこ
とができ、しかも旋回台の回動状態の如何に拘わ
らず、第１および第２の駆動機や第１および第２
のブラケツトなどが操作要素の動作領域内に侵入
する虞れはなく、従つて操作要素の動作領域を有
効に利用することができる。また上記構成により
回転軸変換機が不用であることと相俟つて、下腕
の傾動中心を垂直軸とすることができるため、下
腕の最大傾動状態におけるロボツトの旋回モーメ
ントが可及的に小さくなり、旋回台および旋回台
の駆動機を小型化できるため、簡便なロボツトを
具現することができる。さらに第１および第２の
ブラケツトの突出端部が第１および第２の駆動機
の枠体と連結部材とにより連結されているため、
ブラケツトとしての機械的強度が増大され、この
ため旋回台が自在に旋回されたとしてもブラケツ
トの突出端部が振動することはない。

また、第１および第２のブラケツト９，９Ａの
突出端部に相背対して配設された第１および第２
の駆動機の枠体間を連結部材により連結するた
め、連結部材を短く、即ち軽量にすることがで
き、しかも第１および第２の駆動機の枠体は連結
部材２９を介して第１のブラケツト９と第２のブ
ラケツト９Ａとの間に連結されているため、旋回
台の駆動および停止によるイナーシヤは駆動機の
取付部に殆ど作用せず、従つて駆動機の取付部が
緩む虞れはない。さらにまた、第１支点と同軸状
に軸支された第１および第２の回転軸の夫々に回
転検出手段と電磁ブレーキ手段とを付設すれば、
回転検出手段の取付けおよび微調整が容易であ
り、しかも駆動側の部品などが損傷して上、下腕
が予期せぬ方向に回動しようとした場合、回転検
出手段によりこの異常状態を検知して適宜の電気
的制御を行なうことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来を示す正面図、第２図は第１図の
背面図、第３図は第１図の−線断面矢視図、
第４図は他の従来例を示す斜視図、第５図は本発
明の実施例を示す正面図、第６図は第５図の−
線断面矢視図、第７図は第６図の−線断面
図である。 １……旋回台、３……下腕、６……上腕、７…
…操作要素、９……第１のブラケツト、９Ａ……
第２のブラケツト、１９……第１の駆動機、１９
Ａ……第２の駆動機、２３……第１の回転伝達手
段、２３Ａ……第２の回転伝達手段、２９……連
結部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動機により垂直軸の回りに旋回される
   旋回台と、前記旋回台に対して水平方向の第１支
   点のまわりで回動自在な下腕と、前記下腕に対し
   て前記第１支点に平行な第２支点のまわりで回動
   自在な上腕と、前記上腕に対して適宜に支持され
   た操作要素と、前記下腕および上腕を回動させる
   ために前記旋回台に支持された第１および第２の
   駆動機とを配設してなる多関節形ロボツトにおい
   て、前記第１支点に対して斜下方にかつ前記旋回
   台よりも突出する第１および第２のブラケツトを
   前記第１支点の両端側で前記旋回台に配設し、前
   記第１および第２のブラケツトの突出端部に前記
   第１および第２の駆動機の出力軸を夫々第１支点
   と平行にかつ駆動機を相背対して配設し、前記第
   １および第２の駆動機の枠体の突出端部間を連結
   する連結部材を配設すると共に、前記第１および
   第２のブラケツトの取付側で前記第１支点と夫々
   同軸状に前記旋回台に軸支された第１および第２
   の回動軸と、前記第１および第２の駆動機の出力
   軸とを夫々連結して適宜の減速機を介して前記上
   腕および下腕を夫々回動させる、巻掛連結具およ
   び回転伝達部材よりなる第１および第２の回転伝
   達手段を配設してなる多関節形ロボツト。 ２ 回転駆動機により垂直軸の回りに旋回される
   旋回台と、前記旋回台に対して水平方向の第１支
   点のまわりで回動自在な下腕と、前記下腕に対し
   て前記第１支点に平行な第２支点のまわりで回動
   自在な上腕と、前記上腕に対して適宜に支持され
   た操作要素と、前記下腕および上腕を回動させる
   ために前記旋回台に支持された第１および第２の
   駆動機とを配設してなる多関節形ロボツトにおい
   て、前記第１支点に対して斜下方にかつ前記旋回
   台よりも突出する第１および第２のブラケツトを
   前記第１支点の両端側で前記旋回台に配設し、前
   記第１および第２のブラケツトの突出端部に前記
   第１および第２の駆動機の出力軸を夫々第１支点
   と平行にかつ駆動機を相背対して配設し、前記第
   １および第２の駆動機の枠体の突出端部間を連結
   する連結部材を配設すると共に、前記第１および
   第２のブラケツトの取付側で前記第１支点と夫々
   同軸状に前記旋回台に軸支された第１および第２
   の回動軸と、前記第１および第２の駆動機の出力
   軸とを夫々連結して適宜の減速機を介して前記上
   腕および下腕を夫々回動させる、巻掛連結具およ
   び回転伝達部材よりなる第１および第２の回転伝
   達手段を配設し、かつ第１および第２の回転軸の
   夫々に回転検出手段と電磁ブレーキ手段とを係設
   してなる多関節形ロボツト。