JPH01306192A

JPH01306192A - ロボットのアーム駆動装置

Info

Publication number: JPH01306192A
Application number: JP13154288A
Authority: JP
Inventors: Kazumitsu Takai; 一光高井
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-11

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）本発明は旋回する関節をもったロボットのアーム駆動装
置に関する。

（従来の技術）従来のアーム駆動装置において重量を軽減してアームの
運動性を向上させるべく、アクチュエーターをアーム旋
回軸に直結せずに駆動伝達手段を用いて回転伝達駆動を
行うものがある。

駆動伝達手段にはタイミングベルト、スチールベルト、
平行リンクがある。近年のモーターのダイレクトドライ
ブ化やロボットの高精度要求によりガタの生ずる恐れの
あるタイミングベルトよりはスチールベルトや平行リン
クがより有効と考えられている。

しかしながら、スチールベルトは耐久性に問題があり、
またテンション装置が必要で適正なテンションを張架す
る作業が大変であった。

一方、平行リンク方式では耐久性が良いが回動範囲が１
４０°程度と小さい欠点があった。

この欠点を解消するものとして特開昭６２−２０３７８
６に提示されたダブルリンク方式がある。この方式によ
れば２本のリンクが９０″の位相差で回動するので、ア
ームの回動範囲が３００°以上とすることができる。

（発明が解決しようとする問題点）ダブルリンク方式ではその機構上、２本のリンクの軸間
距離と駆動軸と被駆動軸の軸間距離がそれぞれ等しく、
かつ各リンクにおいて、駆動側のリンクの軸支点と駆動
軸との軸間距離と被邸動側のリンクの軸支点と被駆動軸
との軸間距離がそれぞれ等しくなければならない。

この点、前記の特開昭６２−２０３７８６ではリンクを
アームのそれぞれ反対の側面に配設し、ネジによってリ
ンクの軸間距離を調節してアームの軸間距離に一致させ
るようにしである。

しかしながら、この方式だとネジの締め付は方もしくは
締め付は力によってリンク長さが変ってしまうので微調
節がしにくく、またリンク内に２カ所ネジがあるので精
度や剛性が劣る問題があった。

また、装置全体が複雑となり、特にリンクをアーム内蔵
する場合はリンク長調整作業が困難となり、リンクをア
ーム外に露出する場合は手をはさんだりする危険があり
、労働安全基準に合致しないという問題があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決することを目的としており、
基部アーム後部内に配設した第１リンクプレートに駆動
軸を固着するとともに、基部アーム前部に基部アームの
長手方向に位置が調節できるように取り付けた支持部材
に軸受を介して先端アーム軸を前記駆動軸と平行に軸支
するとともに、該先端アーム軸に先端アームを固着し、
先端アーム軸に第２リンクプレートを固着するとともに
、駆動軸と先端アーム軸の軸間距離と等しい長さで、か
つ互いの回動面が一致しないように２本のリンクの両端
を第１リンクプレートと第２リンクプレートにそれぞれ
回転中心からの距離を等しく設けられた１対の支柱２組
によって２本のリンクの位相差が略９０゜に、かつ前記
駆動軸と平行になるよう軸支したことを特徴とするもの
である。

以下１図示した実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図、第２図で基部アーム駆動用ダイレクトドライブモ
ーター１に基部アーム２の後部２ａが固着されている。

基部アーム駆動用ダイレクトドライブモーターの中空部
２ｂを貫通して先端アーム邪動軸３が軸受４による軸支
部より基部アーム２内に突出している。先端アーム駆動
軸３の他端は基部アーム駆動用ダイレクトドライブモー
ター１の基部アーム２の反対側に設けられた図示省略の
先端アーム駆動用ダイレクトドライブモーターに連結し
ている。

一方、基部アーム２先端２ｃの基部アーム卵動用ダイレ
クトドライブモーター１と反対側では支持部材５がアー
ムの長手方向に前記先端アーム駆動軸３と直角方向に位
置が調節できるよう長穴にボルトによって基部アー４２
に締結されている。該支持部材５には押え板６によって
クロスローラー軸受７が固定されており、クロスローラ
ー軸受７は先端アーム軸８を先端アーム岨動軸３と平行
に軸支している。９は先端アームでその前端に図示省略
の手首と作業工具を備えている。

前記先端アーム駆動軸３の基部アーム内突出端には第１
リンクプレート１０が、嵌合穴１０ａを先端アーム駆動
軸３の嵌合軸３ａに嵌合して結合している。また、先端
アーム軸８の基部アーム２側にも第２リンクプレート１
１が、嵌合穴１１ａを先端アーム軸８の嵌合軸８ａに嵌
合して結合している。第１リンクプレート１ｏ、第２リ
ンクプレート１１の対向するそれぞれの面にはリンクプ
レートの回転中心より（ｒｘｔ　ｒｚＬ（、、ｚｌｒ２
’）の距離に嵌合穴（１２，１３）。

（１４，１５）があけられている。この嵌合穴（１２゜
１３）、（１４，１５）と前記の嵌合穴１０ａ、ｌｌａ
は第１リンクプレート１０、第２リンクプレート１１を
同時加工にて製作されているので、それぞれの回転中心
からの距離はｒ□＝ｒ□’、ｒ、：ｅｒ２′、また角度
α＝βとなっている。嵌合穴（１２，１３）と（１４，
１５）にはそれぞれ長さの異る一対のリンク軸（１２ａ
、１３ａ）と（１４ａ、１５ａ）が前記駆動軸３と平行
に取付けられている。

長リンク軸１２ａと短リンク軸１４ａ、短リンク軸１３
ａと長リンク軸１５ａは軸受（１６ａ　、　１７ａ　）
　。

（１６ｂ　、　１７ｂ）、　（１６ｃ　、　１７ｃ）、
　（１６ｄ　、　１７ｄ）を介してそれぞれリンク１８
．１９によって連結している。リンク１８とリンク１９
はリンクプレート１０．１１が回転しても干渉しないよ
う回動面が異っている。

また、リンク１８．１９は同時加工によってそれぞれの
軸間比Ｗｌ　（ｅ、、　ｅｚ）が等しくなっている。ま
たｅｌｌ　８２は設計寸法が基部アーム２の軸間距離り
と等しく設定されている。

なお、リンク１８．１９のそれぞれの軸支部は２個の軸
受間に皿バネ２０．２１が挿入されており、押え板２２
によって軸受の外輪、球、軸受の内輪、皿バネ、軸受の
内輪、球、軸受の外軸にわたって予圧が設定されている
。２３は押え板２２をリンク１８．（１９）に締結して
いるネジである。

それぞれのリンク１８．１９の両端軸支部は第３図に示
す如く予圧が設定されていて、かつ少なくとも一方の軸
支部は軸方向のアライメントのため、リンク軸とリンク
（軸受内輪）とは軸方向に移動可能となっている。

なお、２５．２６は基部アーム２に取付けられた組立時
に使用するフタである。

又、嵌合穴１０ａとｌｌａ、１２ａと１４ａ、１３ａと
１５ａ及びリンク１８，１９の軸受穴の径はそれぞれ等
しくなっている。

次に作用について説明する。

２組の平行四辺形リンク機構のうち、リンク１８．１９
の長さ（ｅｌ、ｅｌ）が同時加工されているので等しい
。またリンクプレート１０゜１１の回転中心とリンク１
８．１９の軸支部の軸間距離（ｒ’　１　＊　ｒ　ｌ　
’　）　＃　（’　２　ｅ　ｒ　２　’　）も同時加工
しているので等しくなっている。

また１組立時に支持部材５が位置調節可能な構造となっ
ているので、基部アームの軸間距離りをＬ＝ｅ工（ｅｌ
）とすることができるので、先端アーム駆動軸３の回転
は先端アーム軸に伝達される。

なお、リンク１８．１９と基部アーム２の軸間距離ｅ工
ｔ　ｅｅｌ　Ｌを等しくする様に、２つのリンクと基部
アームを同時加工する方法も考えられるが、リンクと基
部アームの大きさと、加工穴径が極端に異るので実際に
これを同時加工することは不可能である。

なお、リンク軸支部では少なくともどちらか一端でリン
ク（軸受内輪）がリンク軸に対して軸方向に移動できる
ようになっているので、部品の加工誤差や組付誤差を吸
収することができ、精密で無理のない回転伝達を可能と
している。

また、同時にリンク軸支部では予圧が設定されているの
で、リンク軸支部（軸受）における剛性の低下を防いで
いる。特に即動伝達系中に剛性が小さい部分があると固
有振動数が小さくなってしまうので、固有振動数が高い
ことを要求されるダイレクトドライブキーターを駆動源
として用いた場合は効果がある。

（効　果）本発明によると基部アーム後部内に配設した第１リンク
プレートに駆動軸を固着するとともに、基部アーム前部
に基部アームの長手方向に位置が調節ができるように取
り付けた支持部材に軸受を介して先端アーム軸を前記駆
動軸と平行に軸支するとともに、該先端アーム軸に先端
アームを固着し、先端アーム軸に第２リンクプレートを
固着するとともに、即動軸と先端アーム軸の軸間距離と
等しい長さで、かつ互いの回動面が一致しないように２
本のリンクの両端を第１リンクプレートと第２リンクプ
レートにそれぞれ回転中心からの距離を等しく設けられ
た１対の支柱２組によって２本のリンクの位相差が略９
０°に、かつ前記駆動軸と平行になるよう軸支しである
ので、２つの平行四辺形リンク機構を簡単な製作方法、
構造、及び組立方法で正確に構成できるので、スムーズ
で精密な即動回転を伝達でき、高い剛性を得ることがで
きる。

なお、本発明によれば２つのダブルリンクのリンク比が
正確に形成できるので、ロボットを数値制御で制御する
場合、位置精度が良好となる。

この点、特開昭６２−２８５１０９号に示されたように
制御的に補正をする方法があるが、本発明ではロボット
アーム自体がリンク比の精度が良いので簡単で、安価に
構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例正断面図、第２図は第１図の
平行リンク部平面図、第３図は第１図のリンク両端軸支
部正断面拡大図である。１・・・基部アーム駆動用ダイレクトドライブモーター２・・・基部アーム３・・・先端アーム廓動軸５・・・支持部材８・・・先端アーム軸９・・・先端アーム１０・・・第１リンクプレート１１・第２リンクプレート１８．１９・・・リンク

Claims

【特許請求の範囲】

基部アーム後部内に配設した第１リンクプレートに駆動
軸を固着するとともに、基部アーム前部に基部アームの
長手方向に位置が調節できるように取り付けた支持部材
に軸受を介して先端アーム軸を前記駆動軸と平行に軸支
するとともに、該先端アーム軸に先端アームを固着し、
先端アーム軸に第２リンクプレートを固着するとともに
、駆動軸と先端アーム軸の軸間距離と等しい長さで、か
つ互いの回動面が一致しないように２本のリンクの両端
を第１リンクプレートと第２リンクプレートにそれぞれ
回転中心からの距離を等しく設けられた１対の支柱２組
によって２本のリンクの位相差が略９０°に、かつ前記
駆動軸と平行になるよう軸支したことを特徴とするロボ
ットのアーム駆動装置。