JPH01257590A - 関節型ロボット - 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〕 本発明は、関節部を介して相対的に揺動可能に連結され
た少なくとも１組の第１．第２の支持体を灯してなる関
節型ロボットに関し、詳しくは、関節型ロボットにとっ
て有用な駆動力伝達機構に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の関節型ロボットでは、例えば第３図に示
す如（、ベース１（支持体）の上部に、関節部２を介し
てアーム３（支持体）が揺動可能に連結されている。上
記アーム３の先端部には、関節部４を介してアーム５（
支持体）が揺動可能に連結されている。そして、上記ア
ーム３は、関節部２の近傍に配備されたサーボモータ６
により該関節部２を中心に揺動駆動され、上記アーム５
は、上記サーボモータ６に並設された図外のサーボモー
タにより関節部４を中心に１３動駆動される。

尚同図において７は、手打駆動用のサーボモータである
。

上記サーボモータ６及び図外のサーボモータからアーム
３．５への駆動力の伝達は、それぞれリンク・チェーン
やドライブシャフト等を用いて行われる。

（発明が解決しようとする課題〕 ところが、上記従来の関節型ロボットにおいては、各関
節部２．４に比較的重量の重いサーボモータ６．７等が
それぞれ取り付けられていることから、ベースｌやアー
ム３に作用する慣性モーメントが大きくなり、剛性を高
めるために該ベースｌやアーム３の断面形状を大きくす
る必要がある。

関節型ロボットの一例である塗料吹き付はロボットでは
、各アームの断面形状が大きくなってアームが太くなる
と、アームが揺動駆動された際に塗料散布領域における
気流に乱れを生じ、吹き付けによる仕上げ面が悪くなる
という問題点があった。

更に、上記塗料吹き付はロボットは、可燃性の高い塗料
を取り扱うことから、防爆構造とすることが必要とされ
るが、駆動源であるサーボモータが各関節部に取り付け
られることから、上記構造が極めて？３１ｍになるとい
う問題点もあった。

そこで、本発明の目的とするところは、ベース側に配備
された駆動源で各支持体を揺動駆動し得る構造とし、ベ
ースや各支持体に作用する慣性モーメントを低減させて
コンパクト化を図り易くすると共に、防爆構造の適用し
易い関節型ロボットを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、関節部を介して相対的
に揺動可能に連結された少なくとも１組の第１．第２の
支持体を有してなる関節型ロボ７）において、上記第１
の支持体の軸芯に沿って中空状の第１のドライブシャフ
トを回転可能に配備すると共に該第１のドライブシャツ
］−の関節部側の端部に第１の傘歯車を取り付け、上記
第２の支持体上の揺動中心位置に同軸に取り付けられた
第２の傘歯車と上記第１の傘歯車とを噛合さセてｌ―紀
第１の支持体側に配備された第１の駆動（涼により上記
第１のドライブシャフトを回転駆動して上記第２の支持
体を揺動駆動すると共に、上記第１のドライブシャフト
及び第２の支持体の各軸芯に沿って第２．第３のドライ
ブシャフトを回転可能に配備すると共に上記第２．第３
のドライブシャフトの関節部側の各端部にそれぞれ第３
゜第４の傘歯車を取り付け、該第３．第４の傘歯車を上
記第１の支持体に対する第２の支持体の揺動中心と同軸
に回転可能に配備された第５の傘歯車を介して連結し、
上記第１の支持体側に配備された第２の駆動源により上
記第２のドライブシャフトを回転駆動して一ト記第３の
ドラ・ｆブシャフトに駆動力を伝達するようにした点に
係る関節型ロボットである。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例
につき説明し、本発明の理解に供する。

尚、以下の実施例は本発明を具体化した一例であって、
本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに、第１図は本発明の一実施例に係る関節型ロボッ
トの構成を示すものであって、同図（ａ）は外観図、同
図Φ）は側断面図、第２図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ
上記関節型ロボットの動作説明図である。

この実施例に係る関節型ロボットでは、第１図ｃａ）、
　（ｂ）に示す如く、ベース８の上部に、テーブル９第
１の支持体が旋回可能に配備されており、このテーブル
９は、減速機付きの耐圧防爆構造を有するサーボモータ
ｌＯにより旋回駆動される。上記テーブル９の上部には
、関節部１１を介してアーム１２（第２の支持体）が揺
動可能に連結されている。上記テーブル９の軸芯に沿っ
て中空状のドライブシャフト１３（第１のドライブシャ
フト）が回転可能に配備されており、このドライブシャ
フト１３の上記関節部１１例の端部には、傘歯車１４（
第１の傘歯車）が取り付けられている。

上記アーム１２上の揺動中心１２．の位置に同軸に、傘
歯車１５（第２の傘歯車）が取り付けられており、この
傘歯車１５と−Ｆ記傘歯車１４とは噛合している。

従って、テーブル９上に配備されたサーボモータ１６（
第１の駆動源）により上記ドライブシャフト１３が回転
駆動されることにより、上記アーム１２は、揺動中心！
２．を中心に＃ｇ動駆動される。

」二記ドライブシャフト１３及びアーム１２の各軸芯に
沿って、それぞれ中空状のドライブシャフト１７　（第
２のドライブシャフト）及びドライブシャフト１８（第
３のドライブシャフト）が回転可能に配備されている。

上記ドライブシャフト１７．１８の関節部ｌｌ側の各端
部には、それぞれ＊歯車１９（第３の傘歯車）、傘歯車
２０（第４の傘歯車）が取り付けられており、該傘歯車
１９及び２０は、上記揺動中心１２．と同軸に回転可能
に配備された傘歯車２１　（第５の傘歯車）を介して連
結されている。

従うて、上記テーブル９上に配備されたサーボモータ２
２（第２の駆動源）により上記ドライブシャフト１７が
回転駆動されることにより、上記ドライブシャフト１８
が回転駆動される。

更に本実施例に係る関節型ロボットでは、上記ドライブ
シャフト１７及び１８の各軸芯に沿って、ドライブシャ
フト２３．２４がそれぞれ回転可能に配備されている。

上記ドライブシャフト２３．２４の関節部１１側の各端
部には、それぞれ傘歯車２５．２６が取り付けられてお
り、該傘歯車２５．２６は、上記揺動中心１２．と同軸
に回転可能に配備された傘歯車２７を介して連結されて
いる。

従って、上記テーブル９上に配備されたサーボモータ２
８により上記ドライブシャフト２３が回転駆動されるこ
とにより、上記ドライブシャフト２４が回転駆動される
。

上記アーム１２の先端部には、関節部２９を介してアー
ム３０の本体３０□が揺動可能に連結されている。上記
本体３０ａ上の揺動中心３０１．に同軸に、傘歯車３１
が取り付けられており、この傘歯車３１は、上記ドライ
ブシャフト１８の関節部２９側の端部に取り付けられた
傘歯車３２と噛合している。

従って、上記ドライブシャフト１８が回転することによ
り、上記アーム３０及び本体３０．は、揺動中心３０ト
を中心に揺動駆動される９尚、Ｆ記テーブル９に対して
アーム１２が揺動駆動された時、傘歯車２０と２１とが
噛合していることによりドライブシャフト１８がト記ア
ーム１２の揺動に伴って回転駆動され、傘歯車３１と３
２とが噛合していることにより本体３０．も揺動駆動さ
れる。しかし、上記傘歯車２１と３１とがアーム１２の
軸芯に対して相対向した位置に配備されていることから
、傘歯車２０．２１、ドライブシャフト１８及び傘歯車
３１．３２により所謂平行リンク機構（第２図ｃＤ）参
照）が構成され、アーム１２の揺動に伴って生じる本体
３０．０干渉動作は打ち消される。従って、ベース８に
対する本体３０□の軸芯位置は、常に一定の状態に保持
される。

尚、この場合、傘歯車２１対２０と傘歯車３２対３１と
の各歯数の比は等しいことが条件であるが、これらの各
傘歯車の歯数を任意の値とすると共に、上記傘歯車３１
をアーム１２の軸芯に対して傘歯車２１側に配備し、ア
ーム１２が揺動駆動された時の本体３０．の干渉動作を
打ち消すように前記サーボモータ２２を回転制ね１する
ことも可能である。

上記本体３０．の軸芯に沿ってドライブシャフト３３が
回転可能に配備されており、このドライブシャフト３３
及び前記ドライブシャフト２４の関節部２９側の各端部
には、それぞれ傘歯車３５．３４が取り付けられている
。上記傘歯車３４及び３５は、揺動中心３０しと同軸に
回転可能に配備された傘歯車３６を介して連結されてお
り、上記ドライブシャフト２４が回転することにより１
、上記ドライブシャフト３３が回転駆動される。尚この
場合、上記傘歯車３６は、上記傘歯車２７に対してアー
ム１２０軸芯を挟んで相対向する位置に配備されている
。

上記本体３０．の側部にアーム３０が直角に接続されて
いる。これは、水平方向に関するアーム３０の作業領域
を最大限に確保するためである。

上記アーム３０の軸芯に沿ってドライブシャフト３７が
回転可能に配備されており、このドライブシャフト３７
と上記ドライブシャフト３３とは、傘歯車３８及び３９
を介して連結されている。

上記アーム３０の先端部には、該アーム３０の軸芯に対
して直角に手首４０が配備されており、この手錠４０と
ドライブシャフト３７とは、傘歯車４１及び４２を介し
て連結さている。

従って、上記ドライブシャフト３３が回転することによ
り、上記手首４０が回転駆動される。

この場合、上記傘歯車２６，２７、ドライブシャフト２
４、傘歯車３４．３６及び傘歯車３６゜３５、ドライブ
シャフト３３、傘歯車３Ｂ、３９、ドライブシャフト３
７、傘歯車４１．４２により、それぞれ所謂平行リンク
機構が構成されるため（第２図（ａ）参照）、アーム１
２及び３０が揺動駆動された際の手首４０における干渉
動作は打ち消され、この手首４０は、上記ベース８に対
して常に一定の状態に保持される。

従って、上記関節型ロボットにおいては、サーボモータ
１０が回転することによりテーブル９が旋回駆動され、
サーボモータ１６が回転することにより、アーム１２が
揺動中心１２ａを中心にして揺動駆動される。更に、サ
ーボモータ２２が回転することによりアーム３０及び本
体３０３が揺動中心３０１．を中心にして１工動駆動さ
れ、サーボモータ２８が回転することにより、手首４０
が回動駆動される。

本実施例に係る関節型ロボットは上記したように構成さ
れている。

従って、上記関節型ロボットにおいては、各ドライブシ
ャフト１３．１７．２３及び１８．２４をテーブル９及
びアーム１２の各軸芯に沿ってそれぞれ同一軸芯上に配
備し得ることから、テーブル９やアーム１２の断面を掻
めてコンパクトな円形形状とすることができ、駆動源で
ある各サーボモータ１６．２２．２８をベース８側に配
備し得ることから、各アーム１２．３０の重量を軽減さ
せることができる。その結果、各アーム１２．３０全体
がスリムな形状となり、例えば塗料吹き付はロボットと
して塗装作業を行・）際、塗料散布領域における気流の
乱れが発生し難くなり、吹き付は仕上げ面をより良好な
状態とすることができる。

また、各サーボモータ１６．２２．２８をベース８側に
配備し得ることから、防爆構造の採用が容易となり、コ
ストの低減を図ることができる。

更に、上記各アーふ１２，３０の重量が軽減されたこと
から、それぞれの慣性モーメントも小さくなり、各サー
ボモータ１０，１６．２２の定格容量を下げることがで
きる。その結果、更に経済的な関節型ロボットを提供す
ることが可能となる。

また、上記関節型ロボットにおいては、アーム３０及び
手首４０への駆動力伝達系に所謂平行リンク機構を構成
していることから、アーム１２や３０が揺動駆動された
際のアーム３０や手首４０における干渉動作が打ち消さ
れ、ロボット制御を更に単純化することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、上記したように、関節部を介して相対的に揺
動可能に連結された少なくとも１組の第１、第２の支持
体を有してなる関節型ロボットにおいて、上記第１の支
持体の軸芯に沿って中空状の第１のドライブシャフトを
回転可能に配備すると共に該第１のドライブシャフトの
関節部側の端部に第１の傘歯車を取り付け、上記第２の
支持体上の揺動中心位置に同軸に取り付けられた第２の
傘歯車と上記第１の傘歯車とを噛合させて上記第１の支
持体側に配備された第１の駆動源により上記第１のドラ
イブシャフトを回転駆動して上記第２の支持体を揺動駆
動すると共に、上記第１のドライブシャフト及び第２の
支持体の各軸芯に沿って第２．第３のドライブシャフト
を回転可能に配備すると共に上記第２．第３のドライブ
シャフトの関節部側の各端部にそれぞれ第３．第４の傘
歯車を取り付け、該第３．第４の傘歯車を上記第１の支
持体に対する第２の支持体のは動中心と同軸に回転可能
に配備された第５の傘歯車を介して連結し、ト記第１の
支持体側に配備された第２の駆動源により上記第２のド
ライブシャフトを回転駆動して上記第３のドライブシャ
フトに駆動力を伝達するようにしたことを特徴とする関
節型ロボットであるから、ベース側に配備された駆動源
で各支持体を揺動駆動し、ベースや各支持体に作用する
慣性モーメントを低減させ得る構造とすることができる
。従って、防爆構造の採用やコンパクト化の図りやすい
関節型ロボットが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る関節型ロボットの構成
を示すものであって、同図（ａ）は外観図。 同１１（ｂ）は側断面図、第２図（ａ）、（ト））はそ
れぞれ上記関節型ロボットの動作説明図、第３図は従来
の関節型ロボットの斜視図である。 〔符号の説明〕 ９・・・テーブル（第１の支持体） １１・・・関節部 １２・・・アーム（第２の支持体） １２□・・・揺動中心 １３・・・ドライブシャフト（第１のドライブシャフト
）１４・・・傘歯車（第１の傘歯車） １５・・・傘歯車（第２の傘歯車） １６・・・サーボモータ（第１の駆動源）１７・・・ド
ライブシャフト（第２のドライブシャフト）１８・・・
ドライブシャツｌ−（第３のドライブシャフト）１９・
・・傘歯車（第３の傘歯車） ２０・・・傘歯車（第４の傘歯車） ２１・・・傘歯車（第５の傘歯車） ２２・・・サーボモータ（第２の駆動源）。 出廓大　　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、関節部を介して相対的に揺動可能に連結された少な
   くとも１組の第１、第２の支持体を有してなる関節型ロ
   ボットにおいて、上記第１の支持体の軸芯に沿って中空
   状の第１のドライブシャフトを回転可能に配備すると共
   に該第１のドライブシャフトの関節部側の端部に第１の
   傘歯車を取り付け、上記第２の支持体上の揺動中心位置
   に同軸に取り付けられた第２の傘歯車と上記第１の傘歯
   車とを噛合させて上記第１の支持体側に配備された第１
   の駆動源により上記第１のドライブシャフトを回転駆動
   して上記第２の支持体を揺動駆動すると共に、上記第１
   のドライブシャフト及び第２の支持体の各軸芯に沿って
   第２、第３のドライブシャフトを回転可能に配備すると
   共に上記第２、第３のドライブシャフトの関節部側の各
   端部にそれぞれ第３、第４の傘歯車を取り付け、該第３
   、第４の傘歯車を上記第１の支持体に対する第２の支持
   体の揺動中心と同軸に回転可能に配備された第５の傘歯
   車を介して連結し、上記第１の支持体側に配備された第
   ２の駆動源により上記第２のドライブシャフトを回転駆
   動して上記第３のドライブシャフトに駆動力を伝達する
   ようにしたことを特徴とする関節型ロボット。