JPH01103276A - 産業用ロボット - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、精密組立等に使用する産業用ロボットに係り
、さらに詳しくはそのロボットアームの改良に関するも
のである。

［従来の技術］ 第３図は従来の水平関節型の産業用ロボットの一例を示
す側面図、第４図はそのアームの内部構造の一例を示す
縦断面図である。両図において、（１）はベツド本体で
、中空状のベツド下部（１ａ）、ボルト（１Ｂ）により
ベツド下部（ｌａ）の上端部に固定されたベツド板（ｌ
ｂ）、及びこのベツド板（１ｂ）にボルト（１７）によ
り固定されたベツド上部（１ｃ）とからなっている。（
２）はベツド下部（ｌａ）内に配設され、ボルト（１５
）によりベツド板（ｔｂ）に取付けられた肩関節駆動用
のモータ、（３）はベツド上部（ｌｃ）内にボルト（１
８）によって固定され、モータ（２）の出力軸が連結さ
れたハーモニックドライブ、（５）はベツド上部（ｌｃ
）に配設されて関節用ベアリング（８）に支持され、ボ
ルト（１９）によりハーモニックドライブ（３）の出力
軸が連結された第１のアーム、（１０）、（１１）はボ
ルト（２０）、＜２１）によってベツド上部（ｌｅ）に
固定された関節用ベアリング（８）の押え板で、これら
に゛より肩関節部に１を構成している。

Ｋ２は第１のアーム（５）の先端部に設けられた肩関節
部に１とはソ同じ構造で、これより小形の肘関節部で、
モータ（２Ｂ）、ハーモニックドライブ（２８）及び関
節用ベアリング（２９）等からなり、関節用ベアリング
（２９）に支持され、ハーモニックドライブ（２８）に
連結された第２のアーム（１２）を回転駆動する。なお
、（１３）は第２アーム（１２）の先端部に設けられた
ハンド部、（１４）はその取付フランジ、ｇ　は肩関節
部に１と肘関節部に２の中心間の距離、ｇ２は肩関節部
に２とハンド部（１３）の中心間の距離である。

次に上記のように構成した産業用ロボットの作用を説明
する。肩関節部に１のモータ（２）を駆動すると、その
回転はハーモニックドライブ（３）により減速されて第
１アーム（５）を旋回駆動し、また第１アーム（５）の
先端部に設けた肘関節部に２のモータ（２６）を駆動す
ることにより、第２アーム（１２）が旋回駆動される。

［発明が解決しよとする問題点］ 一般に、産業用ロボットにおいては、作業座標系におい
て所望の作業をさせるため、作業座標系とロボット関節
座標系間の関係式を求めて演算処理を行っており、この
場合ロボットを高精度で作業させるためには、各アーム
の関節間距離ｐ１゜ＩＩ２を正しく求めることが必要条
件となる。

ところで上記のように構成した従来のロボットアームで
は、第１のアーム（５）の両端部の関節部Ｋｌ、に２が
第１アーム（５）に固定されているため、温度変化、た
とえば、ロボットを設置する場所の室温の変化、モータ
の発熱によるアームの温度の上昇等によるアームの熱変
形（熱膨張、熱収縮）が避けられず、肩関節部Ｋ　　、
Ｋ　　間の距離Ｄ　　　Ｃ１２も同じ）が温度と共に絶
えず変化することになる。このため上記のようなロボッ
トで高精度作業をさせることは困難であった。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
ので、室温の変化やモーターの発熱等による温度変化の
影響を受は難く、関節間距離の変化も小さい高精度作業
用のロボットを得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
ロボットアームの一方の関節部を摺動可能に支持すると
ともに、この関節部を、一端がロボットアームに固定さ
れその熱膨張率がロボットアームの熱膨張率より小さい
材料からなる棒の他端に固定してなるロボットアームを
備えた産業用ロボットを提供するものである。

［作用］ 温度変化により、ロボットアームが膨張すると、これよ
り熱膨張率の小さい材料からなる棒に固定された一方の
関節部はロボットアーム上を摺動してその位置に保持さ
れるので、肩関節部間の距離はほとんど変化しない。

［発明の実施例］ 第１図は本発明実施例の縦断面図、第２図はそのＩ−１
断面図である。なお、第４図と同−又は相当部分には同
じ符号を付し、説明を省略する。

（５ａ）は第１のアームで、一端はハーモニックドライ
ブ（３）に連結されており、連結部の上部には一対のボ
ス（４ｇ）　、（４８ａ）が、また他端には窓（５ｂ）
が形成されている。（４０）は第１のアーム（５ａ）の
窓（５ｂ）から内部に収容された肘関節ブロックで、両
側部には切除部（４Ｊ）　、（４ｔａ）が形成されてい
る。（４２）は肘関節ブロック（４０）の下部から連結
部側に延設された腕で、下面にはねじ（４５）によりリ
ニアウェイベアリング（４４）が固定されており、ねじ
（４７）により第１のアーム（５ａ）に固定されたリニ
アウェイレール（４Ｂ）　、（４８ａ）とにより、リニ
アウェイ（４３）を構成し、肘関節ブロック（４０）を
第１のアーム（５ａ）に対して摺動可能に支持している
。（５０）、　（５０ａ）は一端がボス（４ｇ）　、　
（４８ａ）に挿通されてねじ（４９）で固定された懸架
枠で、他端はねじにより肘関節ブロック（４０）の切除
部（４１）、（４１ａ）に固定されている。

この肘関節ブロック（４０）には、肩関節部に１と゛同
様に取付板（２））を介して駆動モータ（２Ｂ）が装着
され、またその内部にはハーモニツクドライブ（２８）
、ベアリング（２９）が配設され、ハーモニックドライ
ブ（２８）に連結された第２のアーム（１２ａ）を旋回
可能に支持している。なお、（５１）は第２のアーム（
１２）に設けられたボス、（５２）は一端がボス（１）
に固定され、他端が手首関節部（図示せず）に固定され
た懸架枠である。

次に、上記のように構成した本発明の詳細な説明する。

なお、各関節部Ｋ　　、　Ｋ　２の駆動機構の作用は従
来技術と同様なので、説明を省略する。

いま、第１と第２のアーム（５ａ）　、　（１２ａ）の
素材の熱膨張率をα、懸架枠（５０）　、　（５２）の
素材の熱膨張率をβとすると、ロボット本体の温度が室
温上昇等により均一にΔｔ℃だけ上昇したとき、第１ア
ーム（５ａ）の点Ｐは図の左方向に変位し、肩関節部に
１の中心と点２間の距離ｄｌは、ｄＩ　（１＋αΔｔ）
となり、また懸架枠（５０）の自由長さΩ１＋ｄ１は（
Ｑ１＋ｄ１）ｘ　（１＋βΔｔ）となるので、肘関節ブ
ロック（４０）はその分だけ図の左方に摺動する。

したがって、 ｄ１αΔ１−（Ω１＋ｄｌ）βΔｔ・・・［１］すなわ
ち ｄ、−１β／（α＋β）　　　　　　・・・［２］とな
るようにｄｔを定めれば、第１のアーム（５ａ）の両開
節部Ｋ　　、　Ｋ　２間の距ＭＵ　１は、温度変化の影
響をほとんど受けず、常にはり一定値に保たれる。

同様に、第２のアーム（１２ａ）においても、ｄ２””
２β／（α＋β） となるようにｄ２を定めれば、第２のアーム（１２ａ）
の温度変化による熱変形を生じない高精度の産業用ロボ
ットを得ることができる。

いま、例えば第１のアーム（５ａ）にアルミニウム材（
α−２３，ＯＸ　１ｏ−６１℃）を、また懸架枠（５０
）。

（５０ａ）にアンバー（β−１，２Ｘｌ０−６１℃）を
用いた場合、（ｌ　ｌ−３００ｍｍとすれば、ｄｌはｄ
ｌ−３００Ｘｌ、２　ＸＩＯ／　（２３，６ＸｌＯ＋　
１．２　Ｘ　ｌＯ−１０ −６）、５（ｍ＋ｓ） となる。

なお、本発明においては、第１のアーム（５ａ）の先端
部に設けた肘関節部に２の肘関節ブロック（４０）を、
リニアウェイ（４３）を介して第１のアーム（５ｉ）に
摺動可能に支持しているので、肘関節部に２の力の作用
によるｘ−ｚ面内及びｘ−ｙ面内の撓み、Ｘ軸回りの捩
じれ変形に対する剛性が高く、熱変形の影響を受けるこ
とがないため、実用上問題がない。

上記の説明では、両端部に回転関節部を有するロボット
アームに本発明を実施した場合を示したが、一方又は両
方が摺動関節部からなるロボットアームにも本発明を実
施することができ、また、同様の機構をベース部に実施
することもできる。

また、上記実施例では、ロボットの動力伝達機構におけ
る減速機付きのアーム構造について説明したが、本発明
はこれに限定するものではなく、産業用ロボット全般に
亘って広く利用することができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によればロボッ
トアームの一方の関節部を摺動可能に配設すると共に、
ロボットアームの熱膨張率より小さい熱膨張率の材料か
らなる懸架枠により関節部を支持するようにしたので、
温度変化によっても関節間の距離がほとんど変化するこ
とのない高精度の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図は本発明実施例の縦断面図、第２図はそのＩ−１
断面図、第３図は従来の水平関節型産業用ロボットの一
例を示す側面図、第４図はそのロボットアームの内部構
造の一例を示す縦断面図である。 図において、（１）はベツド、（２）　、　（２Ｂ）は
モータ、（３）、（２Ｂ）はハーモニックドライブ、（
８）　、　（２９）はクロスローラベアリング、（５ａ
）は第１のアーム、（１２ａ）は第２のアーム、（４０
）は肘関節ブロック、（４３）はリニアウェイ、（５０
）　、　（５０ａ）　、　（５２）は懸架枠、Ｋ１は肩
関節部、Ｋ２は肘関節部である。なお、図中同一符号は
同−又は相当部分を示すものとする。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端部に関節部を有するロボットアームを備えた
   産業用ロボットにおいて、 一方の関節部を摺動可能に支持すると共に、該一方の関
   節部を、一端が前記ロボットアームに固定されかつ該ロ
   ボットアームを構成する材料の熱膨張率より小さい熱膨
   張率の材料からなる棒の他端に固定したロボットアーム
   を備えたことを特徴とする産業用ロボット。
2. （２）前記関節部が回転関節部である特許請求の範囲第
   １項記載の産業用ロボット。
3. （３）前記関節部が摺動関節部である特許請求の範囲第
   １項記載の産業用ロボット。
4. （４）前記一方の関節部をリニアウェイで摺動可能に支
   持してなる特許請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記
   載の産業用ロボット。