JPH02124292A - 産業用ロボットの旋回駆動装置 - 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］ この発明は、産業用ロボットの旋回駆動装置の改良に関
するものである。

［従来の技術］ 第６図は、例えば特開昭６２−２０８８８８号公報に示
された従来の産業用ロボットの旋回駆動装置を示す断面
図である。

第６図において、（１）は固定ベース、（２）は駆動機
構、（３）は軸機構である。駆動機構（２）は固定ベー
ス（１）に取り付けられ、上部に回動する出力部（２ａ
）を有する。また、軸機構（３）は、円板部（３ａ）と
円環部（３ｂ）及び支柱部（３ｃ）より構成され、円板
部（３ａ）が駆動機構（２）の出力部（２ａ）に固定さ
れている。（４）は円環部（３ｂ）に取付けられ、軸機
構（３）を介して出力部（２ａ）に連結された旋回テー
ブル、（５）は旋回テーブル（４）上に固定されたアー
ムである。（６）は上部軸受、（７）は下部軸受である
。上部軸受（６）にはクロスローラベアリングが使われ
、その内輪は旋回テーブル（４）と円環部（３ｂ）に嵌
合（圧入）され、外輪が固定ベース（１）に嵌合されて
いる。また、下部軸受（７）の内輪は円板部（３ａ）と
出力部（２ａ）に嵌合され、外輪は固定ベース（１）に
対して隙間なく嵌め合わされて軸方向に摺動可能に取付
けられている。（８）はアーム（５）に外部から電源や
信号を導入するためのケーブルで、固定ベース（１）の
開口部から水平方向に伸びて軸機構（３）に挿入されて
いる。そして、Ｚ−Ｚ軸の付近で垂直方向に折り曲げら
れてから、円環部（３ｂ）及び旋回テーブル（４）の内
部を経由してアーム（５）内に導かれている。

このように構成された従来装置の動作を、次に説明する
。

まず、図示を省略したモータのような駆動源によって、
駆動機構（２）の出力部（２ａ）が駆動される。

出力部（２ａ）の駆動力は、軸機構（３）に伝達される
。

駆動力が軸機構（３）に伝達されると、円板部（３ａ）
と円環部（３ｂ）が、それぞれ下部軸受（７）と上部軸
受（６）に支承されて回転する。そして、この軸機ｆｉ
（３）の回転力が、旋回テーブル（４）を介してアーム
（５）に伝えられて、アーム（５）を２−２輔を中心に
左右に旋回させる。

この場合、旋回テーブル（４）とアーム（５）のモーメ
ント荷重（Ｍ）は、上部軸受（６）が受けることになる
。このため、駆動機構（２）と軸機構（３）にはモーメ
ント荷重（Ｍ）は作用せず、旋回トルク（Ｔ）のみが作
用することになる。

また、駆動機構（２）によって軸機構（３）が回転する
と、この回転に連れて可撓性のケーブル（８）の折曲部
付近が捩じられながら旋回する。

［発明が解決しようとする課８］ 従来の産業用ロボットの旋回駆動装置には、上述のよう
にアームの旋回用の軸受けとして、上部及び下部の２つ
の軸受（６）及び（７）が使用されている。そして、旋
回テーブル（４）からのモーメント荷重（Ｍ）を受ける
上部軸受（６）の内輪が、旋回テーブル（４）の取付部
と軸機構（３）の円環部（３ｂ）に嵌合して固定されて
いる。また、下部軸受（７）には、駆動機構（２）の出
力部（２ａ）と軸機構（３）の円板部（３ａ）が嵌合し
て支承された構造となっている。このため、構造が複雑
になるばかりか、上部軸受（６）と下部軸受（７）の嵌
合部について、同軸性や平行度或いは距離等の精度を厳
しく加工する必要がある。加工精度が低下していると、
上記の上部軸受（６）や下部軸受（７）等の嵌合部の与
命に悪影響を及ぼし、これらの各部品の早期破損を引き
起こすようなことがあった。

一方、旋回テーブル（４）の旋回に連れてケーブル（８
）も旋回し、上記のように軸機構（３）の空間部にある
折曲部付近に捩じり力を受けることになる。このため、
この付近に応力が集中して、旋回を重ねるうちにケーブ
ル（８）の心線が切断する虞がある等の問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、軸機構（３）の精度やケーブルの断線による
寿命への悪影響がなく、かつ、低コストの産業用ロボッ
トの旋回駆動装置を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、軸機構の円板部を単一の軸受で回転可能に
支承して旋回テーブルからの荷重を受けるようにすると
共に、ケーブルの途中にカール部を設けた産業用ロボッ
トの旋回駆動装置を構成したものである。

［作　　用］ 駆動機構の出力部が駆動されると、円板部の位置で単一
の軸受で支承されたクランク状の軸機構が回転する。軸
機構の回転は、旋回テーブルを介してアームに伝えられ
て、このアームを右または左に旋回させる。単一の軸受
は、旋回テーブルからの荷重を支える。また、アームの
配線用のケーブルは、クランク状の軸機構の空間部から
垂直方向に上方に伸びて、アームの内部に繰り込まれて
いる。そして、別の実施例によれば、ケーブルにカール
部が作られていて、旋回に伴ってケーブルに加わる太さ
方向の捩じり力がカール螺旋の長さ方向の引張力或いは
押圧力に変えられる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を、第１図乃至第３図を用いて
説明する。第１図は本発明の旋回駆動装置を有する産業
用ロボットの斜視図、第２図は第１図のＢ−Ｂ断面図、
第３図は第２図のＣ−Ｃ断面図である。

第１〜３図において、（１）は固定ベース、（ｌａ）は
固定ベース（１）の支持部、（１ｂ）と（１ｃ）は支持
部（１ａ）に設けられた装着孔と挿通口である。（２）
は駆動機構、（３）は軸機構、（４）は軸機構（３）に
より駆動機構（２）に連結された円筒状の旋回テーブル
である。駆動機構（２）は、支持部（ｌａ）に固定され
サーボモータ（２０）を取付けるための固定部（２ｂ）
と、回動する出力部（２ａ）とより構成される。また、
軸機構（３）は固定ベース（１）の装着孔（１ｂ）内に
配置され、円柱体を所望形状に加工して、下方の円板部
（３ａ）と上方の円環部（３ｂ〉とこれらを繋ぐ支柱部
（３Ｃ）とからなるほぼクランク状に作られている（第
３図参照）。軸機構（３）の円板部（３ａ）は駆動機構
（２）の出力部（２ａ）に連結され、上方の円環部（３
ｂ）には旋回テーブル（４）が取り付けられている。

（５）は旋回テーブル（４）の上部に固定されたアーム
、（８）はケーブル、（９）は軸受である。

軸受（９）には、例えば転動体を挟んだ内・外輪を有す
る、所謂ゆるラジアル型のものが用いられている。この
軸受（９）の外輪上には円板部（３ａ）が載置されボル
トによって固定されて、旋回テーブル（４）から加わる
荷重を受けながら軸機構（３）を回動可能に支承する。

他方、軸受（９）の内輪は、駆動機構（２）の固定部（
２ｂ）に、ボルトで固定されている。また、外部から導
かれたケーブル（８）は固定ベース（１）の内部を通り
、挿通口（１ｃ）より軸機構（３）内の空間部に横から
挿入されてから、Ｚ−Ｚ軸に沿って上方に延長されて円
環部（３ｂ）と旋回テーブル（４）を経由して、アーム
（５）内に導入されている。

上述のような構成の本発明装置の動作を、次に説明する
。

図示されていない制御装置の指令によって、駆動機構（
２）のサーボモータ（２０）が駆動されて出力部（２ａ
）が回転する。出力部（２ａ）の回転は、直接軸機構（
３）に伝達される。回転力が軸機構（３）に伝達される
と、円板部（３ａ）、支柱部（３ｃ）及び円環部（３ｂ
）からなる軸機構（３）が、軸受（９）に支承されて回
転する。そして、この軸機構（３）の回転が旋回テーブ
ル（４）とアーム（５）に伝えられて、アーム（５）を
Ｚ−Ｚ軸を中心に左方または右方に旋回させる。

このように、駆動機構（２）と一体の円板部（３ａ）の
位置に設けられた単一の軸受（９）で軸機構を支承する
ようにしたので、嵌合部の加工を比較的容易に実施する
ことができる。また、駆動機構の出力部（２ａ）に芯振
れなどの悪影響を及ぼすことがなく、この出力部（２ａ
）の出力を旋回テーブル（４）へ確実に伝達することが
できる。また、円環部（３ｂ）の旋回テーブル（４）と
の嵌合部と円板部（３ａ）の軸受との嵌合部との真円度
、平行度、距離等の精度が多少低下しても、駆動機構、
連結部、軸受の寿命に影響を及ぼすようなことが少ない
。

また、ケーブル（８）は固定ベース（１）のケーブルの
挿通口（Ｉｃ）より挿入され、クランク状の軸機構（３
）の空間部から円環部（３ｂ）を経て、旋回テーブル（
４）を経由してアーム（５）内へ配線されている。した
がって、ケーブル（８）が軸機構（３）に接触して被覆
を傷めたり、軸機構（３）の回転が干渉されることもな
く、ケーブル（８）には捩り作用のみが働くことになる
。

第４図は本発明の別の実施例の構成説明図、第５図は第
４図のＣ−Ｃ断面図で、固定ベース（１）や駆動機構（
２）等の部分には第２，３図と同じ記号が付けられてい
る。

第４，５図において、（８０）はケーブル（８）の途中
に形成された螺旋状のカール部である。（８１）と（８
２）はケーブル（８）を固定するためのクランプ、（８
３）と（８４）は固定板である。固定板（８３）は固定
ベース（１）に設けられた挿通口（１ｃ）の前面に固定
され、固定板（８４）は旋回テーブル（４）におけるア
ーム（５）側に取り付けられている。そして、クランプ
（８１）及び（８２）を介して両側のストレート部がそ
れぞれ固定板（８３）及び（８４）によって固定され、
カール部（８０）が軸機構（３）と旋回テーブル（４）
の軸心に吊下げられている。

このような構成の第４，５図に示す実施例において、サ
ーボモータ（２０）が駆動されると、第２図のときと同
様にアーム（５）が軸機構（３）を介して左または右に
旋回する。

一方、ケーブル（８）は固定板（８３）で外部側を静止
している挿通口（ＩＣ）の位置に固定し、内部側を固定
板（８４）によって回転する旋回テーブル（４）に固定
している。このため、軸機構（３）内のケーブル（８）
は、旋回テーブル（４）の旋回に伴って捩り力（Ｆ）を
受けることになる。そして、この捩り力（Ｆ）かＺ−Ｚ
軸を中心にしたカール部（３０）の長さ方向にに加えら
れ、カール部（３０）のカール螺旋を締め込んだり緩ま
せたりするように作用する。

この結果、捩り力（Ｆ）がカール部（３０）の全体に分
散され、ケーブル（８）内の心線の断線事故の発生を防
止することができる。しかも、このケーブル（８）はカ
ール部（３０）の両側が固定板（８３）と（８４）で固
定されているので、これらの部分が固定ベース（１）な
どに接触して被覆を剥がすことを防ぐこともできる。

なお、上述の実施例では産業用ロボットのベース部の旋
回駆動装置の場合を例示して説明したが、アーム部やリ
スト部等にも本発明を適用することができる。また、第
４，５図の実施例では、カール部の内部側を旋回テーブ
ルに固定したが、アームに固定しても良い。また、必要
があれば、軟らかい材料で作った保持軸をＺ−Ｚ軸上に
配置し、この保持軸の外周にケーブルのカール部を介装
するように構成しても良い。このように構成すれば、カ
ール部のカール螺旋の緩みと締め込みの動作がＺ−Ｚ軸
を中心とする回転運動になって規則的に行われるばかり
か、緩んだときのケーブルと軸機構などとの接触を防止
できる利点もある。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、固定ベース側の固定
部とクランク状の軸機構における円板部との間に単一の
軸受を配置し、単一の軸受によって軸機構を回動可能に
支承すると共に、この軸受でアームと旋回テーブルから
加わる荷重を支えるようにした。また、ケーブルの途中
にカール部を設けて、アームの旋回に伴ってケーブルに
加わる捩り力を分散するように構成した。

この結果、装置に使われる部品数が減少して、安価に製
作できる。また、故障原因になり易く、かつ精度が要求
される部分が少なくなったので、信頼性が高く、しかも
製作が容易な旋回駆動装置を実現することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の旋回駆動装置を有する産業用ロボット
の斜視図、第２図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第３図は第
２図のＣ−Ｃ断面図、第４図は本発明の別の実施例の構
成説明図、第５図は第４図のＣ−Ｃ断面図、第６図は従
来の産業用ロボットの旋回駆動装置を示す断面図である
。 第１図において、（１）は固定ベース、（２）は駆動機
構、（３）は軸機構、（４）は旋回テーブル、（５）は
アーム、（８）はケーブル、（９）は軸受、（８０）は
カール部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定ベースに取付けられ出力部を有する駆動機構
   と、アームを連結して旋回する旋回テーブルと、円板部
   と円環部及びこれらを結ぶ支柱部とからなるクランク状
   に形成され円板部が前記出力部に固定されると共に円環
   部に前記旋回テーブルを取付けた軸機構と、該軸機構と
   前記固定ベースとの間に設けられて軸機構を回動可能に
   支承して前記旋回アームからの荷重を受ける軸受とを具
   備し、前記軸機構の空間部を利用してアームに配線され
   るケーブルを導入することを特徴とする産業用ロボット
   の旋回駆動装置。
2. （２）前記ケーブルの途中にカール部を形成し該カール
   部を前記軸機構の空間部の軸心付近に吊り下げたことを
   特徴とする請求項１記載の産業用ロボットの旋回駆動装
   置。