JPH0443742B2 - - Google Patents

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JPH0443742B2
JPH0443742B2 JP61119085A JP11908586A JPH0443742B2 JP H0443742 B2 JPH0443742 B2 JP H0443742B2 JP 61119085 A JP61119085 A JP 61119085A JP 11908586 A JP11908586 A JP 11908586A JP H0443742 B2 JPH0443742 B2 JP H0443742B2
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JP
Japan
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upper arm
axis
forearm
drive motor
robot
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Nobutoshi Torii
Hitoshi Mizuno
Takashi Iwasaki
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Fanuc Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Program-controlled manipulators
    • B25J9/06Program-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Program-controlled manipulators
    • B25J9/02Program-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Program-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type
    • B25J9/047Revolute coordinate type the pivoting axis of the first arm being offset to the vertical axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Program-controlled manipulators
    • B25J9/10Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/20Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20207Multiple controlling elements for single controlled element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、床等の面に設置されるベースと、該
ベース上に旋回可能に設けられた旋回ボデーと、
旋回ボデーに対し水平軸線周りに回動可能に設け
られた上腕と、上腕の先端部に対し水平軸線周り
に回動可能に設けられた前腕と、前腕の先端部に
取り付けられた手首組立体と、上腕及び前腕をそ
れらの回動軸線周りに回転駆動するモータとを備
えた垂直多関節形ロボツトの改良に関し、更に詳
しくは、上腕駆動モータ及び前腕駆動モータの配
置構造の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来より、床等の面に設置されるベースと、該
ベース上に旋回可能に設けられた旋回ボデーと、
旋回ボデーに対し水平軸線周りに回動可能に設け
られた上腕と、上腕の先端部に対し水平軸線周り
に回動可能に設けられた前腕と、前腕の先端部に
取り付けられた手首組立体と、上腕及び前腕をそ
れらの回動軸周りに回転駆動するモータとを備え
た垂直多関節形ロボツトが用られている。
従来の一般的な垂直多関節形ロボツトにおいて
は、上記駆動モータのケーシングが旋回ボデーに
固定され、前腕駆動モータが上腕に固定されてい
る。また、上腕駆動モータ及び前腕駆動モータは
上腕の回動軸線に同軸に配置されて上腕及び旋回
ボデーの相互連結部から両側に突出している。上
腕駆動モータ及び前腕駆動モータの出力軸はそれ
ぞれ減衰機構等を介して上腕及び前腕の軸部に連
結されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の垂直多関節形ロボツトにおいて
は、上腕が垂直姿勢、即ち上腕の先端が真上を向
いた姿勢から水平姿勢へと回動する間に上腕の軸
線周りのモーメントが増大し、その負荷が上腕駆
動モータに加わるので、高出力のモータが必要と
なる。上腕駆動モータに加わる負荷を軽減するた
めに、従来はカウンタバランサ機構を組み込んで
いたが、構造が複雑となり、また、コストアツプ
を招く原因となつていた。
一方、垂直多関節形ロボツトの通常の作業領域
は、旋回ボデーの旋回方向において、前腕の先端
が基準位置から左右に90゜前後振れる範囲内にあ
るが、上述した従来のロボツトにおいては、両側
方に突出している上腕駆動モータ及び前腕駆動モ
ータが旋回ボデーの旋回移動に伴つてロボツトの
作業領域内に入り込むため、結果として、ロボツ
トの作業領域が狭められてしまうこととなつてい
た。
〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点に鑑み、本発明は簡易な構造で上腕
駆動モータに加わる負荷を軽減できるとともに、
ロボツトの周りの作業領域を有効に活用できる垂
直多関節形ロボツトを提供することを目的とす
る。
上記目的は、本発明によれば、床等の面に設置
されるベースと、該ベース上に縦軸線(θ軸線)
回りに旋回可能に設けられた旋回ボデーと、該旋
回ボデーに対し水平軸線(W軸線)回りに回動可
能に設けられた上腕と、該上腕の先端部に対し水
平軸線(U軸線)回りに回動可能に設けられた前
腕と、該前腕の先端部に取付けられた手首組立体
と、該上腕及び前腕をそれらの回動軸線(W,U
軸線)回りに回転駆動するモータとを備えた垂直
多関節形ロボツトにおいて、 前記上腕と前腕との水平回動軸線(W軸線、U
軸線)を結ぶ直線が鉛直線を成す該上腕の垂直姿
勢において、該直線が前記旋回ボデーの旋回する
縦軸線(θ軸線)とは所定の距離Dだけロボツト
機体の前方側へオフセツトするように前記上腕を
前記旋回ボデーに取付けると同時に、前記上腕お
よび前腕駆動モータ24,25の両駆動モータの
ハウジングが共に前記上腕の水平回動軸線と前記
前腕の水平回動軸線とを結ぶ前記直線よりもロボ
ツト機体の後方側に配置されて上腕にそれぞれ固
定され、 且つ、 前記上腕駆動モータおよび前腕駆動モータのそ
れぞれの出力軸の回転軸線が、前記上腕の水平回
動軸線(W軸線)に直交する平面内にそれぞれ配
置され、前記上腕駆動モータに掛かる負荷を重量
バランスで補償すると同時に前記縦軸線回りの旋
回動作領域の拡大を得るようにしたことを特徴と
する垂直多関節形ロボツトにより達成される。
〔作用〕
本発明による垂直多関節形ロボツトによれば、
上腕駆動モータ及び前腕駆動モータのハウジング
が上腕の回動軸線と前腕の回動軸線とを結ぶ線よ
りも後方に配置されて上腕にそれぞれ固定され、
且つ、上腕駆動モータ及び前腕駆動モータの回転
軸線が上腕の回動軸線に直交する平面内にそれぞ
れ配置されているので、上腕駆動モータ及び前腕
駆動モータの重量が上腕の回動軸線周りに生じる
モーメントに対してカウンターバランサとして作
用することになり、上腕駆動モータに対する負荷
を軽減させることができるようになる。また、上
腕駆動モータ及び前腕駆動モータの回転軸線が上
腕の回動軸線に直交する平面内にそれぞれ配置さ
れているので、それらモータがロボツトの側方に
突出せず、したがつて、旋回ボデーの旋回時にロ
ボツトの作業空間がモータの制約を受けて縮小さ
れることがなくなる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第1図ないし第3図は本発明の一実施例を示す
ものである。これらの図を参照すると、垂直多関
節形ロボツトは床等の面に設置されるベース11
を備えている。ベース11には旋回ボデー12が
軸受13を介してベース設置面に垂直な軸線θの
周りに回動可能に支持されている。旋回ボデー1
2には旋回ボデーのための駆動モータ14のステ
ータハウジングが取り付けられており、モータ1
4の出力軸は減速機15を介してベース11に連
結されている。
旋回ボデー12上には上腕16の基部が一対の
軸受17,18(第2図参照)を介してほぼ水平
な軸線Wの周りに回動可能に支持されている。第
1図から判るように、ここでは、上腕16の回動
軸線Wが旋回ボデー12の回動軸線θに対して距
離Dだけ前方にオフセツトしている。
上腕16の先端部には前腕19の後部が軸線W
と平行な軸線Uの周りに回動可能に支持されてい
る。前腕19の先端部には3軸γ,β,αの周り
の運動が可能な手首組立体20が取り付けられて
いる。手首組立体20は3つの手首駆動モータ2
1,22,23により駆動される。なお、本発明
においては、手首組立体20自体の構造及びその
駆動機構は重要ではないので、それらの詳細な図
示及び説明は省略されている。
上腕16の内部には上腕16をその回動軸線W
の周りの回転駆動するための上腕駆動モータ24
と、前腕19をその回動軸線Uの周りに回転駆動
するための前腕駆動モータ25とが設けられお
り、それらのステータハウジングは上腕16に固
定されている。
上腕駆動モータ24及び前腕駆動モータ25の
ハウジングは上腕16の回動軸線Wと前腕19の
回動軸線Uとを結ぶ線よりも後方に配置されてお
り、且つ、上腕駆動モータ24及び前腕駆動モー
タ25の出力軸の回転軸線はそれぞれ上腕16の
回動軸線Wに直交する平面内に配置されている。
更に詳しくは、ここでは、上腕駆動モータ24
はその回転軸線が上腕16の回動軸線Wと前腕1
9の回動軸線Uとを結ぶ線に対してほぼ直角をな
すように上腕16に固定されており、前腕駆動モ
ータ25はその回転軸線が上腕16の回動軸線W
と前腕19の回動軸線Uとを結ぶ線に対して鋭角
をなすように上腕16に固定されている。
第2図に概略的に示すように、上腕駆動モータ
24の出力軸は一対のベベルギア26,27及び
減速機28を介して旋回ボデー12に連結されて
いる。また、第1図及び第2図に概略的に示され
ているように、前腕駆動モータ25の出力軸はユ
ニバーサルジヨイント29,一対のベベルギア3
0,31及び減速機32を介して前腕19に連結
されている。
したがつて、上腕駆動モータ24の作動により
上腕16が軸線Wの周りに回動し、また、前腕駆
動モータ25の作動により前腕19が軸線Uの周
りに回動する。通常は、旋回ボデー12は第1図
に示す基準位置から左右にほぼ90゜以内の範囲に
わたつて回動し、上腕16は図示する垂直姿勢の
近傍からほぼ水平姿勢の角度位置まで回動し、前
腕19は上腕16に対して直角をなす基準姿勢の
位置から両方向に90゜以内の範囲にわたつて回動
する。したがつて、通常は、第1図において、ロ
ボツトの旋回ボデー12の右側領域がロボツトの
作業空間となる。
上記構成を有する垂直多関節形ロボツトにおい
ては、上腕16の回動軸線の周りに上腕16に加
わる荷重及び自重の作用によるモーメントが加わ
るが、上腕駆動モータ24及び前腕駆動モータ2
5の重量が上腕16の回動軸線Wの周りに生じる
モーメントに対してカウンターバランサとして作
用することになるので、上腕駆動モータ24に加
わる負荷が軽減されることとなる。
また、上腕駆動モータ24及び前腕駆動モータ
25がロボツトの後方に向かつて延びており、ロ
ボツトの側方には突出していないので、旋回ボデ
ー12の旋回時にロボツトの作業空間がモータ2
4,25の制約を受けて縮小されることがなくな
る。
なお、上腕駆動モータ24を上腕16の回動軸
線Wの真下に配置した場合にはモタの重量による
カウンタバランス作用が最も増大するが、モータ
の設置スペースを軸線Wの下方に確保する必要が
生じるため、旋回ボデー12の背丈が高くなりす
ぎる問題が生じる。しかしながら、上記構成の垂
直多関節形ロボツトにおいては、第1図に示す基
準姿勢のときに上腕駆動モータ24がロボツトの
後方に向かつて延びることとなるので、旋回ボデ
ー12の背丈を低くすることができる。
以上、図示実施例につき説明したが、本発明は
上記実施例の態様のみに限定されるものではな
く、例えば、上腕駆動モータ及び前腕駆動モータ
の回転軸の方向に若干の変更を加えたり、これら
モータの動力伝達機構に変更を加えたりすること
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、上腕駆動モータ及び前腕駆動モータの重量を
上腕の回動軸線周りに生じるモーメントに対する
カウンターバランサとして有効に利用することが
できるとともに、旋回ボデーの旋回時にロボツト
の作業空間がモータの制約を受けて縮小されるこ
とを防止できる。したがつて、上腕駆動モータの
小型化を図ることができるとともに、ロボツトの
作業空間を実質的に増大させることができる垂直
多関節形ロボツトを提供できることとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を概略的に示す垂直
多関節形ロボツトの部分断面一部透視側面図、第
2図は第1図に示すロボツトの第1図中−線
に沿つた概略断面図、第3図は第1図に示すロボ
ツトの平面図である。 11…ベース、12…旋回ボデー、16…上
腕、19…前腕、20…手首組立体、24…上腕
駆動モータ、25…前腕駆動モータ、W…上腕の
回動軸線、U…前腕の回動軸線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 床等の面に設置されるベース11と、該ベー
    ス11上に、縦軸線(θ軸線)回りに旋回可能に
    設けられた旋回ボデー12と、該旋回ボデー12
    に対し水平軸線(W軸線)回りに回動可能に設け
    られた上腕16と、該上腕16の先端部に対し水
    平軸線(U軸線)回りに回動可能に設けられた前
    腕19と、該前腕19の先端部に取付けられた手
    首組立体20と、該上腕及び前腕をそれらの回動
    軸線(W,U軸線)回りに回転駆動するモータ2
    4,25とを備えた垂直多関節形ロボツトにおい
    て、 前記上腕16と前腕19との水平回動軸線(W
    軸線、U軸線)を結ぶ直線が鉛直線を成す該上腕
    16の垂直姿勢において、該直線が前記旋回ボデ
    ー12の旋回する縦軸線(θ軸線)とは所定の距
    離Dだけロボツト機体の前方側へオフセツトする
    ように前記上腕16を前記旋回ボデー12に取付
    けると同時に、前記上腕および前腕駆動モータ2
    4,25の両ハウジングが共に前記上腕16の水
    平回動軸線と前記前腕の水平回動軸線とを結ぶ前
    記直線よりもロボツト機体の後方側に配置されて
    上腕にそれぞれ固定され、 且つ、 前記上腕駆動モータおよび前腕駆動モータのそ
    れぞれの出力軸の回転軸線が、前記上腕の水平回
    動軸線(W軸線)に直交する平面内にそれぞれ配
    置され、前記上腕駆動モータ24に掛かる負荷を
    重量バランスで補償すると同時に前記縦軸線回り
    の旋回動作領域の拡大を得るようにしたことを特
    徴とする垂直多関節形ロボツト。 2 上腕駆動モータは、その回転軸線が上腕の回
    転軸線と前腕の回動軸線とを結ぶ線に対してほぼ
    直角をなすように上腕に固定されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の多関節形
    ロボツト。
JP61119085A 1986-05-26 1986-05-26 垂直多関節形ロボツト Granted JPS62277292A (ja)

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EP (1) EP0269749A4 (ja)
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KR (1) KR880701162A (ja)
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