JPH0513796B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はそれぞれが360°以上の回動範囲をもつ
第１アームと第２アームを有する関節型ロボツト
に関するものである。

（従来技術） 従来、回動する第１アーム先端に第１アームの
回動軸と平行な軸によつて回動する第２アームを
備え、この第２アームの先端に工業工具を有し、
第１アームと第２アームを適宜回動させて前記の
作業工具を平面的に位置決めするに当つて第１ア
ームを360°以上回動可能として作業範囲の拡大を
計つたものに特開昭57−173487号や実開昭59−
160182号に示すものが提案されている。

これらの装置は２本のアームの回動駆動源を固
定側に配置することにより、第１アームが他のも
のに干渉せず、しかも回動駆動源のケーブルがか
らんだり、ねじれたりすることなく回動できるた
めにその作業範囲を360°以上とすることができる
ことを特徴とする一つとしている。

ところが両者とも第２アーム先端に作業工具を
設けているので作業工具への圧縮空気、電力の供
給、信号の授受のために作業工具と固定部に設け
られた制御部を連結するアクチユーブもしくはケ
ーブル等が不可欠である。このチユーブ、ケーブ
ル等の設置を考えた場合、第１アームが360°もし
くはそれ以上回動するとチユーブ、ケーブル等に
ねじれや曲げが生じ断線や破損の危険性があるた
め実用的に第１アームの回動範囲を360°もしくは
それ以上にすることは不可能であつた。

特に工業工具を第１アーム回動軸と平行な軸回
りに回動させるためにアクチユエーターをアーム
等の回動部に設けた場合、アクチユエータへの動
力線、信号線の数が多くなるためこれらの断線を
防ぐためのなんらかの処置を行う必要があつた。

（目的） 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので第
１アーム、第２アームと第２アーム先端に設けら
れた手首（作業工具）をケーブル等が断線するこ
となしに360°以上回動することが可能である関節
型ロボツトを提案することを目的とする。

（構成） 本発明は上記目的を達成するため同心環状に配
設された一対のステーター間に環状のローターを
配設したダイレクトドライブモーター２個を上下
同軸に所定の間〓を存して配設し、両ダイレクト
ドライブモーターの中心空洞部に固定軸を嵌合
し、該固定軸に嵌合されている第１アーム基部及
び第２アーム駆動用プーリーを回動自在に枢着
し、夫々２個のダイレクトドライブモーターのロ
ーターに一体に結合し、第１アーム先端に配設さ
れた第２アーム回動軸に固定した従動プーリー
と、前記第２アーム駆動用プーリーを回転伝達手
段を用いて連結し、第１アーム駆動用のダイレク
トドライブモーターの外周に第１スリツプリング
を設け、又、第２アーム先端のツール軸の外周に
第３スリツプリングを設け、ベース内の配線を第
１スリツプリングを介して第１アーム先端の回動
軸内を通して第３スリツプリングへ、更に、ツー
ル軸内を通してハンドへ接続すると共に、第２ア
ーム駆動用ダイレクトドライブモーターに平行な
軸でハンド旋回用モーターをロボツトの固定部に
配設し、該モーターの出力軸に結合したプーリー
と、前記固定軸に軸支したプーリー、該プーリー
と第２アーム回動軸に軸支されたプーリー、該プ
ーリーと連結したプーリーとツール軸に結合した
プーリーを夫々回転伝達手段を用いて連結したこ
とを特徴とするものである。以下実施例に基づい
て具体的に説明する。

固定台座１にエンコーダー２、ブレーキ３を備
えたサーボモーター４を設け、このサーボモータ
ー４のシヤフト５をカツプリング６を介して、固
定台座１上部に連設され支持筒７に設けられたベ
アリング８に軸支されたボールねじ９に連結す
る。１０は筒状のベース１１に設けられた直線軸
受で前記の支持筒７に設けられた直線案内１２と
係合している。前記のベース１１はその上端で固
定軸１３の下端に成形されたフランジ１３ａに固
定されている。またフランジ１３ａに取り付けら
れた支持台１４の下端には前記のボールねじ９に
螺合したナツト１５が固定されている。

前記のフランジ１３ａの上端にはダイレクトド
ライブモーター１６が固定されている。該ダイレ
クトドライブモーター１６の中心空洞部１６ａに
はフランジ１３ａに連設された固定軸１３が嵌合
されている。

ダイレクトドライブモーター１６は同心環状に
配設された一対のステーター１６ｂ，１６ｃ間の
環状のローター１６ｄが軸受１６ｅ，１６ｆによ
つて軸支されローター１６ｄがステーター１６
ｂ，１６ｃの上端より出力軸として突出するよう
に構成されている。この突出部１６ｇは第１アー
ム１７が固定軸１３へ嵌合している基部１７ａと
結合している。

固定軸１３はダイレクトモーター１６よりさら
に突出し第１アーム１７の基部１７ａに形成され
た孔１７ｂを貫通し、ダイレクトドライブモータ
ー１６上部に間〓が生成されるまで突出し、その
上部にフランジ１８が固定されている。該フラン
ジ１８の下面の間〓にその中心に貫通した孔１９
ａに固定軸１３を貫通させるようにしてダイレク
トドライブモーター１９が取りつけられている。
ダイレクトドライブモーター１９は同心環状に配
設された一対のステーター１９ｂ，１９ｃ間の環
状のローター１９ｄが軸受１９ｅ，１９ｆで軸支
され、ローター１９ｄがステーター１９ｂ，１９
ｃの下端より出力軸として突出するように構成さ
れている。該出力軸１９ｇは固定軸１３に軸受２
０によつて軸支されたスリーブ２１に連結してい
る。該スリーブ２１の中間部でプーリー２２が軸
支され、該プーリー上部と前記フランジ１８にそ
の出力軸がダイレクトドライブモーター１９と平
行になるように連設されたサーボモーター２３の
出力軸に連設されたプーリー２４との間にタイミ
ングベルト２５が張架され、回転連結している。

前記スリーブ２１下端にはプーリー２６が固定
されている。一方第１アーム１７の先端部では第
２アーム回動軸２７が先端部１７に固定された軸
受２８，２９によつて固定軸１３と平行に軸支さ
れている。該第２アーム回動軸２７上端には中空
のプーリー３０が固定され、前記プーリー２６と
の間でタイミングベルト３１が張架され、回転連
結している。この中空状の第２アーム回動軸２７
の内側でやはり中空状の内軸３２が第２アーム回
動軸２７の内径に設けられた軸受３３，３４によ
つて軸支されている。該内軸３２はその一端が前
記プーリー３０より突出しており、この突出部に
プーリー３５が固定されている。該プーリー３５
は前記プーリー２２下部との間に張架されたタイ
ミングベルト３６によつて回転連結されている。

前記第２アーム回動軸２７はその下部で第２ア
ーム３７の基部３７ａと連結している。また前記
の内軸３２はそのもう一端が第２アーム３７の基
部３７ａより突出しており、その突出部でプーリ
ー３８に連結している。該プーリー３８は第２ア
ーム３７先端で軸受３９，４０によつて第２アー
ム回動軸２７と平行に軸支されたツール軸４１に
固定されたプーリー４２とその間で張架されたタ
イミングベルト４３によつて回転連結されてい
る。４４はツール軸４１の下端に固定されたハン
ドである。電源に接続された配線は固定台座１の
コネクター５０よりベース１１内を通り中空の固
定軸１３内を経て固定軸１３外周の第１スリツプ
リング４９、ドライブモーター１９及びサーボモ
ーター２３に接続される。第２アームに取り付け
られた第２スリツプリング４８と第１スリツプリ
ング４９とは配線４６で接続されている。第２ス
リツプリング４８に接続された配線４６は回動軸
２７内のガイドパイプ４７内を通つてツール軸４
１に取り付けられた第３のスリツプリング４５に
接続され、ツール軸４１内を通つてハンド４４に
接続されている。

又第２アーム３７は第２図に示すように回転し
た際ベース１１に係合しないような長さになつて
いる。

上記の実施例では第２アームを駆動するのにタ
イミングベルトを用いたがこれは平行リンク機構
におきかえることができる。ただしこの場合は第
２アームの回動角は135°程度になるので第２スリ
ツプリング４８は必ずしも必要でない。又スリツ
プリングのかわりにロータリージヨイントを用い
れば圧縮空気等を供給できる。

次に作用について説明する。サーボモーター４
を回動させるとアームとともにベース１１が上下
する。サーボモーター４はブレーキ３を備えてい
るので停電時の落下を防ずことができる。またダ
イレクトドライブモーター１６を回動させると第
１アーム１７が、ダイレクトドライブモーター１
９を回動させるとタイミングベルト３１により第
２アーム３７が、サーボモーター２３を回動させ
るとタイミングベルト２５，３６，４３によつて
ツール軸４１を回動させることができるので、以
上のことによりハンド４４の空気内での位置決め
とハンドの軸回りの回転姿勢を制御することがで
きる。

また、第１アーム１７、第２アーム３７、ハン
ド４４はそれぞれが360°以上回動可能となるよう
に互いに干渉しないように配置され、かつ第２ア
ームとハンドを駆動するモーターの配線は固定軸
１３の内部を通つて固定側へ導びかれ、ハンドへ
の配線も３つのスリツプリングを経由して固定側
へ接続しているので配線上もアームやハンドが
360°以上回動しても配線がねじれたり断線したり
することがない。

尚、上述せるタイミングベルトはリンク、ワイ
ヤ、チエーン等の種々の回転伝達手段で代用でき
るものである。

（効果） 本発明は同心環状に配設された一対のステータ
ー間に環状のローターを配設したダイレクトドラ
イブモーター２個を上下同軸に所定の間〓を存し
て配設し、両ダイレクトドライブモーターの中心
空洞部に固定軸を嵌合し、該固定軸に嵌合されて
いる第１アーム基部及び第２アーム駆動用プーリ
ーを回動自在に枢着し、夫々２個のダイレクトド
ライブモーターのローターに一体に結合し、第１
アーム先端に配設された第２アーム回動軸に固定
した従動プーリーと、前記第２アーム駆動用プー
リーを回転伝達手段を用いて連結し、第１アーム
駆動用のダイレクトドライブモーターの外周に第
１スリツプリングを設け、又、第２アーム先端の
ツール軸の外周に第３スリツプリングを設け、ベ
ース内の配線を第１スリツプリングを介して第１
アーム先端の回動軸内を通して第３スリツプリン
グへ、更に、ツール軸内を通してハンドへ接続す
ると共に、第２アーム駆動用ダイレクトドライブ
モーターに平行な軸でハンド旋回用モーターをロ
ボツトの固定部に配設し、該モーターの出力軸に
結合したプーリーと、前記固定軸に軸支したプー
リー、該プーリーと第２アーム回動軸に軸支され
たプーリー、該プーリーと連結したプーリーとツ
ール軸に結合したプーリーを夫々回転伝達手段を
用いて連結してあるので第１アーム、第２アー
ム、手首を互いに干渉することなく、360°以上回
動できると同時に配線がねじれたり断線する危険
を防止できる。又、配線が露出しないので、配線
の他の機器への干渉を防止することができる。

【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図は
同正面図である。 １……固定台座、１３……固定軸、１６，１９
……ダイレクトドライブモーター、１６ａ，１９
ａ……中心空洞部、１６ｂ，１６ｃ，１９ｂ，１
９ｃ……ステーター、１６ｄ，１９ｄ……ロータ
ー、１７……第１アーム、２７……第２アーム回
動軸、３７……第２アーム、４４……ツール軸、
４５……第３スリツプリング、４６……配線、４
８……第２スリツプリング、４９……第１スリツ
プリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同心環状に配設された一対のステーター間に
   環状のローターを配設したダイレクトドライブモ
   ーター２個を上下同軸に所定の間〓を存して配設
   し、両ダイレクトドライブモーターの中心空洞部
   に固定軸を嵌合し、該固定軸に嵌合されている第
   １アーム基部及び第２アーム駆動用プーリーを回
   動自在に枢着し、夫々２個のダイレクトドライブ
   モーターのローターに一体に結合し、第１アーム
   先端に配設された第２アーム回動軸に固定した従
   動プーリーと、前記第２アーム駆動用プーリーを
   回転伝達手段を用いて連結し、第１アーム駆動用
   のダイレクトドライブモーターの外周に第１スリ
   ツプリングを設け、又、第２アーム先端のツール
   軸の外周に第３スリツプリングを設け、ベース内
   の配線を第１スリツプリングを介して第１アーム
   先端の回動軸内を通して第３スリツプリングへ、
   更に、ツール軸内を通してハンドへ接続すると共
   に、第２アーム駆動用ダイレクトドライブモータ
   ーに平行な軸でハンド旋回用モーターをロボツト
   の固定部に配設し、該モーターの出力軸に結合し
   たプーリーと、前記固定軸に軸支したプーリー、
   該プーリーと第２アーム回動軸に軸支されたプー
   リー、該プーリーと連結したプーリーとツール軸
   に結合したプーリーを夫々回転伝達手段を用いて
   連結してなるダイレクトドライブモーターを用い
   た関節型ロボツトの回動装置。