JPH0536197B2

JPH0536197B2 -

Info

Publication number: JPH0536197B2
Application number: JP1052485A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sakai
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1993-05-28
Also published as: JPS61168478A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、多関節型の産業用ロボツトに関し、
特にアームの支持構造およびアーム内の配線手段
に係る。

従来技術一般に、この種の多関節ロボツトは、ロボツト
の基体部分で複数のアームを回動自在に連結状態
で支持している。そして、これらの駆動源は、通
常、それぞれのアームの関節部分に取り付けられ
ており、したがつてロボツトの基本部分から離れ
た位置に取り付けられる。このアームが旋回運動
を行う時に、上記モータが回転運動の負荷とな
り、また運動の停止時に大きな慣性力を発生す
る。このため、ロボツトアームの位置決め精度が
確保しにくく、またロボツトの基端側の取り付け
部に前倒れを防ぐため、十分な剛性が必要とな
る。

一方、上記モータの電源の配線、およびアーム
先端のチヤツク等の駆動用空気の配管等は、作業
環境や安全性を考慮して、アームの内部に収めら
れる。例えば特公昭58−37117号の公報は、アー
ムの関節部分を中空とし、アーム内のケーブルを
その中空軸を介して通過させている。しかし、上
記公報のマニピユレーターは、一般的な多関節構
造でなく、またその関節部を中空軸としているも
のの、その関節部分にモータを組み入れている。
このため、関節部分の回転運動時の慣性が大き
く、高速運動用として不適当である。

発明の目的ここに、本発明の目的は、アームの重量、およ
び運動時の慣性を極力減らして、動作速度を高め
ながら、ロボツト側への前倒れを防止し、さらに
ロボツトのアーム内に配線あるいは配管を収める
ことにより、特殊な作業環境での適応性を高める
ことである。

発明の構成そこで、本発明は、複数のアームの駆動用モー
タをロボツトの基体部分に組み込み、基体の中心
線を境として、一方に複数のアームを、また他方
にそれぞれのアームのモータをバランス状態で配
置している。このため、ロボツトアームの運動時
の慣性は、それ自体の構造的な重みに関係するの
みで、駆動源としてのモータの重力に影響されな
い。したがつて、アームは、高速で運動し、しか
もその位置決め精度は可及的に高められる。さら
に、複数のアームとそれらのモータとが基体の中
心部分を境として均衡状態にあるため、ロボツト
の基端部分は、前倒れ方向の力を受けず、安定な
状態で据え付けられる。

そして、上記モータの回転力は、ベルト等の回
転伝達手段によつて、基体側からアーム内を経て
各アームに伝達される。これらの回転伝達手段
は、各アームの関節部分で、中空軸によつて、一
方のアームから、他方のアームの内部に連結され
る。このため、回転伝達手段の機械要素は、完全
にアームの内部におさめられ、特殊な環境での作
業に耐えられる。しかも、回転部分の潤滑油や、
摩耗時のごみ等は、アームの内部から、外部に飛
散せず、したがつてこの多関節ロボツトは、クリ
ーンルーム内での作業にも対応できる。また、ア
ームの先端にチヤツク等の作業部材が取り付けら
れるが、その駆動源としての電源または圧力空気
源は、配線あるいは配管によつて、アームの内部
を通り、さらに関節部の中空軸を経て導かれる。
このため、これらの配線あるいは配管は、直接外
部に露出せず、特殊な作業環境から保護され、ま
たアームの運動の障害とならない。そして、この
配線、あるいは配管は、アームの内部で、ガイド
部材によつて、上記回転伝達手段と干渉しないよ
うに案内される。したがつて、回転伝達手段と配
線または配管とは、アームの内部で整然とおさめ
られ、互いに運動の障害とならない。

実施例の構成以下、本発明の一実施例の構成を図面に基づい
て具体的に説明する。

本発明の多関節ロボツト１は、基台２の支持ス
タンド３に対し上下動自在に支持されている。こ
の支持スタンド３は、中空体であり、内部の送り
ねじユニツト等によつて、スライダー４を上下動
自在に支持している。このスライダー４は、その
上端部で、第１のケーシング５、第２のケーシン
グ６、および第３のケーシング７を組み合わせ状
態で固定している。これらのケーシング５，６，
７は、側面から見て、コ字状に組み合わせられて
おり、その内部で第１アーム１１の駆動用のモー
タ８、第２アーム１２の駆動用のモータ９および
第２アーム１２の先端に設けられた作業用の中空
軸１３を駆動するためのモータ１０を収納してい
る。

上記モータ８は、ケーシング５，６の連結部分
で、下向きに取り付けられており、タイミングベ
ルト・プーリ１７により減速機１４の入力側に連
結されている。この減速機１４は、ハーモニツク
ドライブ式のものであり、第１のケーシング５に
対し、第１アーム１１の垂直な回転中心と同一の
軸線上で取り付けられ、その出力側で、直接、第
１アーム１１の下面に取り付けられている。また
この第１アーム１１の上面側は、中空軸１８によ
り、ケーシング７の軸受け部分に対し、第１アー
ム１１の回転中心上で、回動自在に支持されてい
る。なお、この第１アーム１１は、上下の面で開
口しており、上カバー１９、および下カバー２０
によつて、閉じられており、先端の下面側に形成
された軸受け部分で、垂直方向の軸線を中心とし
て、中空軸２１を回動自在に支持し、その中空軸
２１の下端部分で第２アーム１２の一端を保持し
ている。また、この第２アーム１２は、第１アー
ム１１と同様に、上カバー２２、下カバー２３に
よつて、閉じられており、先端の下面側の軸受け
部分で、前記中空軸１３を垂直方向に回転自在に
支持している。この中空軸１３は、下面の取り付
けプレート２４によつて、チヤツク等の作業部材
に取り付けられる。

一方、前記モータ９，１０は、それぞれ減速機
１５，１６の入力側に取り付けられており、また
それぞれの減速機１５，１６は、第１アーム１１
の回転の中心線を境として、アーム部材、つまり
第１アーム１１および第２アーム１２と逆側に配
置されており、ケーシング６，７の連結部分で、
取り付け板２５により上向きに取り付けられてい
る。

そして、第２アーム１２の駆動用の減速機１５
の回転は、タイミングベルト・プーリ２６によ
り、前記中空軸１８の内部におさめられた中空軸
２７に伝達される。この中空軸２７は、中空軸１
８に対し、玉軸受により同心的で、回転自在に支
持されており、その回転は、第１アーム１１の内
部におさめられたタイミングベルト・プーリ２８
により、前記中空軸２１に伝達され、最終的に第
２アーム１２の360度の回転運動として伝達され
る。

また、中空軸１３駆動用の減速機１６の出力側
の回転は、同様にタイミングベルト・プーリ２９
により、中空軸２７の内部に同心的におさめられ
た中空軸３０に伝達される。この中空軸３０は、
中空軸２７の内部で、玉軸受により回転自在に支
持されており、その回転は、下方のタイミングベ
ルト・プーリ３１により第１アーム１１の中間部
分に設けられた中空軸３２に伝達される。この中
空軸３２は、第１アーム１１と一体的に形成され
た軸受けハウジングに対し、玉軸受によつて回転
自在に支持されており、その上端部分のタイミン
グベルト・プーリ３３によつて、中空軸２１の内
部に同心的におさめられた中空軸３４の上端に伝
達される。この中空軸３４は、玉軸受によつて中
空軸２１に対し回転自在に支持されており、その
回転は下端部分のタイミングベルト・プーリ３５
により、作業用の中空軸１３に伝達される。上記
タイミングベルト・プーリ２８，３５は、ベルト
部分の緩みを吸収するために、それぞれテンシヨ
ンプーリ３６，３７を経てプーリ間に巻き掛けら
れている。

なおケーシング５の下面は、カバー３８によつ
て閉じられており、またケーシング７の上面は、
３つのカバー３９，４０によつてそれぞれふさが
れている。この１つのカバー３９は、中空軸１
８，２７，３０の中心線上で、回転位置検出器４
１を固定している。この回転位置検出器４１の検
出端は、第１アーム１１の回転位置を検出するた
めに、中心軸４２に連結され、第１アーム１１の
下カバー２０の上面に固定されている。

また、第１アーム１１、第２アーム１２および
ケーシング５，６，７は、内部空間で、配線用の
電線４３、および配管用のチユーブ４４を必要な
位置まで案内するために、ガイド部材４５を収納
している。これらのガイド部材４５は、適当な位
置で、ロツド４６によりそれぞれのケーシング７
あるいは第１アーム１１、第２アーム１２に固定
されている。

これらのガイド部材４５は、それぞれ中空軸３
０，３２，３４の部分で窪み状の案内孔４７を形
成している。したがつて、配線用の電線４３およ
び配管用のチユーブ４４は、この案内孔４７およ
び中間軸３０，３２，３４の内部を通つて、必要
な位置に案内される。なお、第２アーム１２の内
部のガイド部材４５は、第３図に示すように、左
右の両淵部で立ち上がり壁４８を形成し、配線用
の電線４３または配管用のチユーブ４４をタイミ
ングベルト・プーリ３５の内側を通つて中空軸２
１の内部に導いている。この配線用の電線４３
は、給電用のものであり、またチユーブ４４は、
関節部分の発塵を防止するための吸気に用いられ
る。

発明の作用次に、上記多関節ロボツト１の動作を発明の作
用とともに説明する。

多関節ロボツト１の運転に際し、スライダー４
は、予め送りねじユニツトによつて適当な高さに
設定される。この状態で、モータ８，９，１０を
駆動することによつて、第１アーム１１、第２ア
ーム１２および中空軸１３は、所定の作業に必要
な旋回運動および回転運動を行う。すなわち、モ
ータ８が回転すると、その回転は、減速機１４で
減速され、第１アーム１１に伝達されるため、第
１アーム１１は、中空軸１８の軸線を中心とし
て、水平面上で旋回運動を行う。また、モータ９
が回転すると、その回転は、タイミングベルト・
プーリ２６、中空軸２７は、タイミングベルト・
プーリ２８および中空軸２１を介して、第２アー
ム１２に伝達される。したがつて、この第２アー
ム１２は、その中空軸２１の中心線を回転中心と
して、水平面上で360度の旋回運動を行う。これ
らのアーム部材、つまり第１アーム１１および第
２アーム１２の旋回運動によつて、先端の中空軸
１３は、水平面上で必要な作業位置に高い精度の
もとに移動する。なおタイミングベルト・プーリ
１７，２６，２８，２９，３１，３３，３５等の
バツクラツシは、クローズドループ系のフイード
バツク制御によつて補正できる。

一方、モータ１０が回転すると、その回転は、
タイミングベルト・プーリ２９、中空軸３０、タ
イミングベルト・プーリ３１、中間の中空軸３
２、タイミングベルト・プーリ３３、中空軸３４
およびタイミングベルト・プーリ３５を経て作業
用の中空軸１３に伝達される。ここで、作業用の
中空軸１３は、取り付けプレート２４に回転運動
を与え、それに取り付けられたチヤツクなどによ
り、必要な作業を行う。

このような第１アーム１１、および第２アーム
１２の旋回運動時に、それらの駆動源としてのモ
ータ８，９，１０が全てのロボツトの基体側、す
なわちケーシング５，６，７の内部におさめられ
ているため、それらの慣性が小さくなつており、
したがつて運動の制御は、軽い力で、かつ慣性の
ない状態でできる。しかも、これらのモータ８，
９，１０が第１アーム１１の旋回中心を境とし
て、第１アーム１１および第２アーム１２と異な
る側で、バランス状態で取り付けられているか
ら、この多関節ロボツト１は、前方側、すなわち
第１アーム１１および第２アーム１２の方向に倒
れず、安定な状態となつている。また、第１アー
ム１１、第２アーム１２および作業用の中空軸１
３の駆動手段、およびそれらに付随する配線用の
電線４３や配管用のチユーブ４４が全てケーシン
グ５，６，７、第１アーム１１、および第２アー
ム１２の内部に収納され、直接外部に露出せず、
ガイド部材４５によつて保持されているから、こ
の多関節ロボツト１は、特殊な環境でも、十分に
利用できる。また、電線４３やチユーブ４４が外
部に露出していないため、多関節ロボツト１の運
動時に、それらが隣接の装置等と干渉せず、安全
性が高められ、しかもその外観が単純化できる。

発明の変形例上記実施例は、第１アーム１１の下に、第２ア
ーム１２を取り付けている。このため、第１アー
ム１１の内部のタイミングベルト・プーリ３１，
３３は、中間の中空軸３２を介し、上下に分離し
ている。しかし第２アーム１２が第１アーム１１
の上面に取り付けられると、中間の中空軸３２は
不必要であり、また一方のタイミングベルト・プ
ーリ３１は、直接中空軸３４のプーリに巻き掛け
られるから、一方のタイミングベルトは、省略で
きる。

また、上記実施例は、基台２および支持スタン
ド３を床面等に取り付けることを予定して設計さ
れている。しかし、この多関節ロボツト１は、構
造的には上下を逆の方向とし、基台２を天井面に
向けて取り付けて用いることもできる。

発明の効果本発明では、下記の特有の効果が得られる。

まず、第１アームおよび第２アームの駆動源と
してのモータがそれぞれのアーム部材の関節部分
に設けられておらず、基体側に第１アームの回転
中心を境としてバランス状態で取り付けられてい
るから、第１アームおよび第２アームが軽量化で
き、したがつてそのモータトルクが小さくてもよ
く、また運動の停止時に慣性が小さくなるため、
高い精度での位置決め制御が可能となる。

つぎに回転力の伝達手段がアームの内部に組み
込まれており、しかも配線あるいは配管がその関
節部分の中空軸を通じて必要な位置に導かれてい
るため、伝達手段や配線が外部に露出せず、した
がつてロボツトの運動時に他の隣接する装置との
干渉が未然に防止でき、また特殊な環境での安定
な動作が期待できる。特に、回転部分等が発塵源
となるが、アームが完全に密閉されているため、
この多関節ロボツトは、クリーンルーム内での作
業に適切である。しかも、配線あるいは配管がア
ーム内でガイド部材によつて回転伝達手段と干渉
しない状態でおさめられているため、ロボツトの
運動時におけるそれらの干渉が確実に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多関節ロボツトの平面図、第
２図は多関節ロボツトの一部の垂直断面図、第３
図はガイド部材の平面図である。１……多関節ロボツト、２……基台、３……支
持スタンド、５，６，７……ケーシング、８，
９，１０……モータ、１１……第１アーム、１２
……第２アーム、１３，１８，２１，２７，３
０，３２，３４……中空軸、１４，１５，１６…
…減速機、１７，２６，２８，２９，３１，３
３，３５……タイミングベルト・プーリ、４１…
…回転位置検出器、４５……ガイド部材。

Claims

【特許請求の範囲】

１複数のアームをそれぞれ関節部により回転自
在に連結し、先端側のアームに作業用の中空軸を
回転自在に支持したアーム部材を、基体に関節部
により回転自在に支持した多関節ロボツトにおい
て、上記各アーム駆動用のモータおよび作業用の
中空軸駆動用のモータを上記基体に対してアーム
と逆側に配し、上記基体側の関節部を中心とし
て、上記アーム部材と上記複数のモータとを重量
的にバランス状態で取り付けるとともに、上記関
節部は同心的で互いに回転自在に支持する複数の
中空軸を介して先方のアームを支持し、上記全て
の中空軸と上記複数のモータとをベルト等の回転
伝達手段により連結し、上記アーム内でベルト等
と当たらない位置にガイド部材を固定し、上記ア
ーム内に配線あるいは配管を、必要な位置まで上
記全ての中空軸内を通し、上記ガイド部材に案内
されて配したことを特徴とする多関節ロボツト。