JPH0241887A

JPH0241887A - ダイレクトドライブロボットのアーム取り付け装置

Info

Publication number: JPH0241887A
Application number: JP27307488A
Authority: JP
Inventors: Kazumitsu Takai; 一光高井; Shogo Sato; 尚吾佐藤
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-02-13

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）本発明はダイレクトドライブモーターを使用したロボッ
トアームの取り付け装置に関するものである。

（従来の技術）従来、第１４図、第１５図に示すようにダイレクトドラ
イブ（以下、ＤＤと略す）モーターの出力軸１００にロ
ボットアーム１０１の基部１０１ａを載置し、出力軸１
００の外周近傍とロボットアーム１０１とをアーム取り
付けボルト１０２で固定するようにしたダイレクトドラ
イブロボットのアーム取り付け装置は公知である。

通常、ＤＤモータ二二律体大トルクを発生させる為に径
を大きくせねばならず、また、ＤＤモモ−−とロボット
アームを取り付けるアーム取り付けボルトの位置は、Ｄ
Ｄモモ−−のトルク伝達力を大きくする為に、できるだ
けＤＤモモ−−の外周付近に設けていた。したがって、
ＤＤモモ−−出力軸１００にロボットアーム１０１の基
部１０１　ａを取り付ける場合、第１５図のように、Ｄ
Ｄモモ−−の半径ｒよりアームの半径Ｒを大きくし、ア
ーム取り付けボルト１０２の頭部のロボットアームｌｏ
ｔ側面１０１ｂに対する干渉を避けるような構造として
いた。

（発明が解決しようとする課題）ところで上記従来技術に於ては通常のモーターと減速機
の組み合わせによるロボットのアーム取り付け構造に比
べ、かなり大きいＤＤモモ−−のアーム取り付け部径が
、更に大きくなってしまい第１６図に示すように、アー
ムの作業域がかなり狭くなってしまうという問題点があ
った。

また、アーム取り付け部側面の肉厚を薄くすることによ
り、径を小さくすることは可能であるが、そうすること
によりアームの剛性を著しく低下し実用的でない。

（課題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、ダイレ
クトドライブモーターの出力軸上部に、該ダイレクトド
ライブモーターと略同形のスペーサーを載置し、該スペ
ーサーの外周近傍とダイレクトドライブモーター出力軸
外周近傍を取り付けボルトにより固定し、スペーサー」
二に載置した基部アームの基部とスペーサーとを前記取
り付けボルトより内方に位置したアーム取り付けボルト
により固定したことを特徴としている。

（実施例）以下、図示した実施例に基づいて具体的に説明する。固
定台１上部にフランジ２が固定されている。固定台１に
は基部アーム暉動用ダイレクトドライブ（以下、ＤＤと
略す）モーター３の固定部３ａが固定されている。ＤＤ
モモ−−出力軸上部に該ＤＤモモ−−と略同形のスペー
サー４を載置し、該スペーサー４の外周近傍とＤＤモモ
−−出力軸外周近傍を取り付けボルト８０により固定し
、スペーサー４上に載置した基部アームの基部５ａとス
ペーサー４とを前記取り付けボルト８０より内方に位置
したアーム取り付けボルト８１により固定している。

一方、基部アーム５先端５ｂの基部アーム叩動用１）　
Ｄモーター３と反対側では支持部材６がアームの長手方
向に前記基部アーム恥動用ＤＤモーター３の出力軸と直
角方向に位置が調筋できるよう長穴にボルトによって基
部アーム５に締結されている。該支′持部材６には押え
板７によってクロスローラー１１ｉ１１１受８が固定さ
れており、クロスローラー軸受８は先端アーム軸９を基
部アーム駆動用ＤＤモーター２３の出方軸とＳｆ１行に
軸支している。］、Ｏはその後部において先端アーム軸
に連結している先端アームである。

また、前記スペーサー４には先端アーム邸肋軸１１が軸
受１２ａ、１２ｂによって、法部アーム慄動用Ｄ　Ｉ）
モーターの出力軸と同軸に軸支されている。該先端アー
ム恥動軸１１の法部アーム５内突出端には第１リンクプ
レート１３が、１１χ合穴１３ａを先端アーム凍動軸１
１の嵌合軸１１ａに嵌合して結合している。また、先端
アーｔ１・袖９の基部アーム５側にも第２リンクプレー
ｈ】４が、嵌合穴１４ａを先端アーム軸９の嵌合軸９ａ
に嵌合して結合している。第１リンクプレート１３、第
２リンクプレート１４の対向するそれぞれの而にはリン
クプレートの回・耘中心よりｒｌｌ　ｒｚ、　　ｒ、＋
　Ｐｒ２′の距離に嵌合穴１５゜１６．１７，１８があ
けられている。この嵌合穴１５．’　１６，１７．１８
と前記の嵌合穴】３゜１゜１４ａは第１リンクプレート
１３、第２リンクプレート１４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
１ｒ、＝ｒ２’、また角度α＝βとなっている。嵌合穴
１５，１６と１７．１８にはそれぞれ長さの異る一対の
リンク軸１５ａ　、　＋６ａと１７ａ、１８ａが前記先
端アーム旺動軸１１と平行に取付けられている。

長リンク軸１５ａと短リンク軸１７ａ、ＹＬリンク軸１
６ａと長リンク軸１８ａは、軸受１９ａ、２０ａ、１’
ｌｌｂ　、　２０ｂ　、　１９ｃ　、　２０ｃ、１９ｄ
、２０ｄを介してそれぞれリンク２１．２２によって連
結している。リンク２１とリンク２２はリンクプレート
１．３．１４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２１．２２は同時加工によってそれぞれの
軸間距ｌｉｅ□Ｔ　ｅｚが等しくなっている。またｅ１
＋　８２は設計中法が基部アーム５の軸間距離りと等し
く設定されている。

なお、リンク２１．２２のそれぞれの軸支部は２個の軸
受間に皿バネ２３．２４が挿入されており、押え板２５
によって軸受の外輪、球、軸受の内輪、皿バネ、軸受の
内輪、球、軸受の外輪にわたって予圧が設定されている
。２６は押え板２５をリンク２１．２２に締結している
ネジである。

それぞれのリンク２１．２２の両端軸支部は第７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、２７．２８は基部アーム５に取付けられた組立時
に使用するフタである。

又、嵌合穴１３ａと１４ａ、１５ａと１７ａ、１６ａと
１８ａ及びリンク２１．２２の軸受穴の径はそれぞれ等
しくなっている。

一方、固定台１内部には固定台１の底部１ａに先端アー
ム能動用ＤＤモーター２７のステーター２７ａが固定さ
れている。先端アーム駆動用ＤＤモーター２７はその出
力軸（ローター）２７ｂが、前記先端アーム駆動軸１１
と同軸になるよう設けられている。先端アーム駆動用Ｄ
Ｄモーター２７の出力軸２７ｂは先端アーム駆動軸１１
の下端１１ｂに結合したフランジ２８に締結されている
。

フランジ２８と前記フランジ２間には間隙が設けられて
いる６また、前記スペーサ４−下部には基部アーム駆動
用ＤＤモーター３の中空部３ｄと先端アーム駆動軸１１
との間を貫通する中空シャフト部４ａが形成されていて
、該中空シャフト部４ａのフランジ２下方への突出部４
ａ’　には間隙内にブロック３０が連結されている。該
ブロック３０は前記フランジ２８に軸受３２を介して軸
支されている。２３．２４は軸受３２に予圧を与える皿
バネである。

該ブロック３０には基部アーム回転制限用のメカニカル
ストッパが形成されていて、フランジ２に固定された固
定ストッパ３３に当接するようになっている。また、ブ
ロック３０にはドグ３４が設けられていて、フランジ２
に設けられたブラケット３５に固定された基部アーム回
転角検出用の原点並びにオーバーラン検出用の近接スイ
ッチ３６，３７．３８に検出されるようになっている。

固定台１背面には図示省略のコン１へローラーと接続す
るコネクター３９を設けた中継ボックス４０が設けられ
ている。

また、中継ボックス４０とフランジ２間の固定台上面に
は配線用の支柱４１が取付けられている。該配線用支柱
４１上端には回転型コネクター４２を介してフレキシブ
ルコンジットチューブ（以下、コンジットチューブ）４
３の一端が接続されている。

コンジットチューブ４３の他端は先端アーム軸９と略同
軸になるように先端アーム１０後部上部に設けられたが
カバ−４４上部に設けられた回転型コネクター４５を介
して、先端アーム１０と接続している。

先端アーム１０内部において減速機４６を備えた作業軸
回転味動用ＡＣモーター４７と作業軸位置決めストッパ
閑動用ＡＣモー９−４８が平行先端アーム軸９とに設け
られている。前記ＡＣモーター４７は先端アーム軸９と
略同軸になるように設けられており、減速機４６の出力
軸４６ａにはタイミングプーリー４８が、後記ＡＣモー
ター４８の出力軸４８ａにはタイミングプーリー４９が
連結している。

一方、先端アーム１０の前部１０ｂにはスプラインによ
って形成された一対の作業軸５０゜５０′が先端アーム
軸９と平行になるよう、スプライン軸受５１．５１’　
　５２．５２’、ラジアル軸受５３．５３’　、５４．
５４’　によって軸方向に摺動自在かつ回転自在に軸支
されている。

前記スプライン軸受５１．５１’　　５２．５２’はス
リーブ５５．５５’　を介してタイミングプーリー５６
．５６’　に連結している。該タイミングプーリー５６
．５６’　と前記タイミングプーリー４８はタイミング
ベルト５７によって回転連結している。

また、作業軸５０．５０’上端部５０ａ、　５０ａ’は
先端アーム１０前部上部に作業軸５０．５０’と平行に
設けられた一対のエアシリンダ５８゜５８′のロッド５
８ａ、５８ａ’に連結したジヨイント５９．５９’　に
設けられた軸受６０，６０’によって回転自在かつ軸方
向に一体になるよう設けられている。

一方、先端アーム１０前部の作業軸５０゜５０′中間部
には軸受６１．Ｇ２を介して作業軸５０．５０’　と平
行にスリーブ６３が軸支されている。該スリーブ６３に
は軸受６１上方において、タイミングプーリー６４が形
成されており、１育記タイミングプーリー４９とタイミ
ングベルト〔３５によって回転連結されているとともに
、その」二部において外周におねじを形成した摺動スト
ッパ６６のおねじに嵌合するめねしを形成した軸受６７
を固定しである。６８は摺動ストッパ６６上部に形成さ
れたストッパ部で、先端アーム１０内部に前記スリーブ
６３の軸と平行に固定されたガイド６９によって摺動自
在かつ回転不能に案内されている。７０は先端アーム１
０前部に設けられたカバーである。

なお、カバー７０、カバー４４．中継ボックス４０．フ
タ２７，２８、支持部材６等はロボット内部を外部より
密閉する構造となっている。

７０．７１．７１’は先端アーム回転角検知のための原
点用及びオーバーラン検出用近接スイッチである。

又、７２は基部アーム５の後部５ａに固定された先端ア
ーム用のメカニカルストッパで、先端アームのオーバー
ラン時に第１リンクプレー１−に当接するようになって
いる。

本発明では、先端アーム用のメカニカルストッパバ７２
と基部アーム用のメカニカルストッパ３３がロボット内
部に設けられている。そのため、安全性が向上するとと
もに万一ロボットがオーバランしてメカ二カブレストツ
パが当接しても５当接によって発生するふん塵が外部に
放出しないため、クリーン度を要求される環境において
も使用できる。

なお、前記フランジ２とフランジ２８との間隙部にメカ
ニカルストッパを形成したブロック３０と固定ストッパ
３３を１投けたが、ストッパの代りに先端アーム暉動用
Ｄ　Ｉ）モーター２７の出力φ１Ｉ１２７ｂと中空シャ
フト部４．］の回転を停止させるブレーキをフランジ２
もしくは固定台に設けてもよい。また、この場合は１つ
のブレーキ手段で一度に前記先端アーム！免Ｕ’Ｊｊ用
Ｄ　Ｉ）モーターの出力軸２７ｂと中空シャフト部４ａ
を停止させるようにすることも考えられる。

なお、作業軸５０．５０’のド端５０ｂ、５０ｂ’には
図示省略の作業工具を取り付ける。

また、７３はコンジットチューブ４３に内挿され、中継
ボックス４０と先端アーム１０を接続するケーブルであ
る。基部アーム５内には電装部品は取付けられていない
ので、リンク２１゜２２が回転してもケーブル切断の恐
れがない。

２組の平行四辺形リンク機構のうち、リンク１８．１９
の長さｅｌｔ　Ｇ２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ｒｘ＋　　ｒｔ　　＋　　
ｒｚｔ　ｒ２’　も同時加工しているので等しくなって
いる。

また、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＝ｅｌ（Ｇ２
）とすることができるので、先端アームｌ兇動軸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の軸間比ｓｅ工
＋　ｅａｔ　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２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でいるの
で、リンク軸支部（軸受）における剛性の低下を防いで
いる。特に駆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モーターを旺動源
としているので効果がある。

又、前記フタ２７．２８はそれぞれ基部アーム５の後（
基）部上部と前（先端）部下部に形成された穴を密閉す
るために設けられているが、この２つの穴は基部アーム
５内にリンク２１゜２２等を組込むための作業用の穴で
あるが、この穴と穴に対向した軸支部以外は基部アーム
が閉構造になっているため高いアーム剛性を得ることが
できる（通常、リンクを内蔵したアームはアームの一側
が全部間いた構造になってしまうため剛性が低かった。

）。

又、コンジットチューブ４３内にロボッｌ〜内に発生す
るふん塵を外部から吸引する排気用のチューブを設ける
こともできる。コンジットチューブ４３は一端で先端ア
ーム１０の略回転中心に回転コネクターによって接続さ
れているので、アームの速い動きにも無理なく追従でき
る（従来はアームに取付けられた配線の曲げやねじりに
起因する抵抗によって精度劣化の問題があった。）。

次に作用について述べる。

基部アーム駆動用ＤＤモーター３及び先端アーム駆動用
ＤＤモーター２７を回動することにより、基部アーム５
と先端アーム１０が回動し、作業軸５０．５０’　を平
面的に位置決めするとともに、作業軸回転旺勲用ＡＣモ
ーター４７によって作業軸の回転位置決めも行う。同時
に作業軸位置決めストッパ棟動用ＡＣモーター４８によ
ってストッパ部６８を位置決めする。

次にエアシリンダ５８．５８’のいずれかを作動させて
作業軸５０．５０’　を下降させると、所望の高さにて
エアシリンダ５８．５８’のロッド５８ａ、５８ａ’　
が前記ストッパ部６８に当接し停止する。

（効　果）本発明によるとダイレクトドライブモーターの出力軸上
部に、該ダイレクトドライブモーターと略同形のスペー
サーを載置し、該スペーサの外周近傍とダイレフ１〜ド
ライブモーター出力軸外周近傍を取り付けポルｈにより
固定し、スペーサー上に小装置した基部アームの基部と
スペーサーとを前記取り付けボルトより内方に位置した
アーム取り付けポルＩ−により固定しであるので、ロボ
ットハンドのツール部における作業域を第１６図に示す
如く広くすることができ、又、基部アームの法部側面の
肉厚を薄くせず」、（部アームの剛性を維持できる。

【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。第３図は第１図の要部拡大図、第４図は第１図の外観側
面図、第５図は同平面図、第６図は第１図のリンク部平
面図、第７図は第６図のリンク部軸支部の正断面図、第
８図は本発明ダイレクトドライブモーター出力軸上面図
、第９図は第８図Ａ−Ａ正断面図、第１０図は本発明ス
ペーサ一部上面図、第１１図は第１０図Ｂ−Ｂ正断面図
、第１２図は基部アームの基部上面図、第１３図は第１
１図のＣ−Ｃ正断面図、第１４図は従来装置の基部アー
ム基部上面図、第１５図は第１４図のＤ−Ｄ正断面図、
第１６図はロボットハントのツール部における作業域を
示す説明図である。１・・・固定台３・・・基部アーム駆動用ダイレクトドライブモーター４・・・スペーサー５・・・基部アーム５ａ・・・基部アームの基部４０・・・取り付けボルト４１・・・アーム取り付けボルト

Claims

【特許請求の範囲】

ダイレクトドライブモーターの出力軸上部に、該ダイレ
クトドライブモーターと略同形のスペーサーを載置し、
該スペーサーの外周近傍とダイレクトドライブモーター
出力軸外周近傍を取り付けボルトにより固定し、スペー
サー上に載置した基部アームの基部とスペーサーとを前
記取り付けボルトより内方に位置したアーム取り付けボ
ルトにより固定したダイレクトドライブロボットのアー
ム取り付け装置。