JPH06226679A - ロボットアームの関節駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一方端に駆動軸２を回動自在に支持し、他方
端に従動軸４を回動自在に支持した第１アーム１と、従
動軸４に固定した第２アーム６と、駆動軸２に固定した
駆動側プーリ３と、従動軸４に固定した従動側プーリ５
と、駆動側プーリと３従動側プーリ５にたすき掛けに巻
き掛けて両端をそれぞれ駆動側プーリ３と従動側プーリ
５に固定したスチールベルト９とを備えたロボットアー
ムの関節駆動機構において、駆動側プーリ３と従動側プ
ーリ５の一方または両方の近傍にアイドルプーリ７、８
を設け、駆動側プーリ３とアイドルプーリ７との間およ
び従動プーリ５とアイドルプーリ８との間でたすき掛け
にスチールベルト９を交差させたものである。 【効果】 アームの回動角が大きくなり、ロボットの動
作範囲を広くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットアームの関節
を駆動する機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、二つのアームの間の関節駆動機構
として、図８に示すように、一方の第１アーム１の中に
平行な駆動軸２と従動軸４を設け、駆動軸２と従動軸４
にそれぞれ固定した駆動側プーリ３と従動側プーリ５に
２本のスチールベルト９、９’をたすき掛けに掛けて、
それぞれスチールベルト９、９’の端部をそれぞれ駆動
側プーリ３と従動側プーリ５に固定し、駆動軸２を駆動
装置に結合し、従動軸４を第２アーム６に固定したもの
が開示されている（例えば、特開平３−２３４４９５
号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
は、二つの回転軸である駆動軸２と従動軸４の間隔が長
い場合、スチールベルト９、９’のたすき掛けの交点に
おける対角θが小さくなるため、駆動軸２と従動軸４の
間隔が短い場合に比較して、スチールベルトが駆動側プ
ーリ３または従動側プーリ５に巻き掛けられる巻き掛け
角αが小さくなり、ロボットの動作範囲が狭くなるとい
う欠点があった。また、単にスチールベルトを二つのプ
ーリにたすき掛けをしただけでは、経年変化、温度変化
や張力変動によるスチールベルトのたるみや振動を防ぐ
ことができないという問題があった。本発明は、二つの
回転軸の間隔が長くても、スチールベルトの巻き掛け角
を大きくして、アームの動作範囲の広い、安定した動作
を行うロボットアームの関節駆動機構を提供することを
目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方端に駆動
軸を回動自在に支持し、他方端に従動軸を回動自在に支
持した第１アームと、前記従動軸に固定した第２アーム
と、前記駆動軸に固定した駆動側プーリと、前記従動軸
に固定した従動側プーリと、前記駆動側プーリと前記従
動側プーリにたすき掛けに巻き掛けて両端をそれぞれ前
記駆動側プーリと前記従動側プーリに固定したスチール
ベルトとを備えたロボットアームの関節駆動機構におい
て、前記駆動側プーリと前記従動側プーリの一方または
両方の近傍にアイドルプーリを設け、前記駆動側プーリ
と前記アイドルプーリとの間および前記従動プーリと前
記アイドルプーリとの間でたすき掛けに前記スチールベ
ルトを交差させたものである。

【０００５】

【作用】スチールベルトは駆動側プーリとアイドルプー
リとの間および従動側プーリとアイドルプーリとの間を
通してたすき掛けに巻き掛けるので、駆動プーリと従動
プーリにたすき掛けする場合に比較して、スチールベル
トのたすき掛けの交点における対角θが大きくなり、駆
動側プーリおよび従動側プーリの巻き掛け角αが大きく
なる。したがって第２アームの回転角が大きくなり、ロ
ボットの動作範囲が広くなる。また、アイドルプーリを
バネによって駆動側プーリまたは従動側プーリに近付く
ように与圧を与えているので、第２アームに過大な負荷
が加わった時、バネの撓みによってスチールベルトの張
力を吸収し、スチールベルトの切断やロボットアームへ
の衝撃を防止することができる。さらに、スチールベル
トにバネによって張力を加えるようにしてあるので、経
年変化、温度変化や張力変動によるスチールベルトのた
るみを防止でき、アイドルプーリをダンピング装置を介
して支持することにより、スチールベルトの振動を防ぐ
ことができる。

【０００６】

【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の実施例を示す平面図、図２はその側断面
図で、第１アーム１の一方端に駆動装置２１によって駆
動される駆動軸２を設け、駆動軸２には駆動側プーリ３
を固定してある。第１アーム１の他方端には従動軸４を
軸受４１を介して支持し、従動軸４の一方端には従動側
プーリ５を固定してあり、他方端には第２アーム６を固
定してある。駆動側プーリ３と従動側プーリ５との間に
二つのアイドルプーリ７、８をそれぞれ駆動側プーリ３
と従動側プーリ５に近づけて配置し、駆動側プーリ３に
近い位置のアイドルプーリ７は、第１アーム１に固定さ
れた支持部７１にバネ７２を介して回転自在に支持して
ある。従動側プーリ５に近い位置のアイドルプーリ８
は、第１アーム１に固定された支持軸８１に回転自在に
支持してある。駆動側プーリ３と従動がプーリ５にはス
チールベルト９を巻き掛けてあるが、このスチールベル
ト９は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、スチールベ
ルト９の長さ方向の１／２の部分の幅を残りの１／２の
他方部分より広くした幅広部９１と残部に幅狭部９２を
形成する。幅広部９１の両端にはスチールベルト９の長
手方向に沿って長穴９３を設けてあり、長穴９３を幅狭
部９２が通るようにしてある。駆動側プーリ３の外周の
１点には幅広部９１の一方端を固定ねじ９４によって固
定し、幅広部９を駆動側プーリ３の外周に巻き掛けて、
アイドルプーリ７と駆動側プーリ３の間を通してアイド
ルプーリ７に巻き掛け、次にアイドルプーリ８に巻き掛
けてアイドルプーリ８と従動側プーリ５との間を通し、
従動側プーリ５の一点に幅広部９１の他方端を固定ねじ
９５によって固定してある。幅狭部９２は、アイドルプ
ーリ７と駆動側プーリ３の間を通してアイドルプーリ７
に巻き掛け、次にアイドルプーリ８に巻き掛けてアイド
ルプーリ８と従動側プーリ５との間を通し、従動側プー
リ５の外周に巻き掛けて、従動側プーリ５の一点に幅狭
部９２の他方端を固定ねじ９４によって固定してある。
スチールベルト９の幅広部９１と幅狭部９２とは、駆動
側プーリ３とアイドルプーリ７との間、および従動側プ
ーリ５とアイドルプーリ８との間でたすき掛けに交差す
るが、アイドルプーリ７がバネ７２によって常に駆動側
プーリ３に近づくように押し付けられるようにしてあ
る。また、図３（ａ）に示すように、スチールベルト９
の幅狭部９２の交差する部分を幅広部９１の長穴９３に
挿入して、両端をそれぞれ駆動側プーリ３および従動側
プーリ５の外周に固定ねじ９４、９５によって固定し、
交差する部分が互いに干渉しないようにしてある。

【０００７】このように、スチールベルト９の幅広部９
１および幅狭部９２は駆動側プーリ３とアイドルプーリ
７との間および従動側プーリ５とアイドルプーリ８との
間を通るので、スチールベルト９のたすき掛けの交点に
おける対角θが大きくなり、駆動側プーリ３および従動
側プーリの巻き掛け角αが大きくなる。したがって第２
アームの回転角が大きくなり、ロボットの動作範囲が広
くなる。また、アイドルプーリ７がバネ７２によって駆
動側プーリ３側に押し付けられているので、スチールベ
ルト９のたるみや振動を防ぐことができる。また、スチ
ールベルトの幅狭部９２が幅広部９１の中央部に設けた
長穴９３の中を通るので、駆動軸や支持軸などプーリを
支持する軸を傾けるようなモーメントが働くことがな
く、安定した巻き掛け伝動作用を行うことができる。な
お、スチールベルト９を、図３（ｃ）に示すように、幅
広部９１と幅狭部９２の２本に分割してそれぞれの端部
を駆動側プーリ３および従動側プーリ５に固定ねじ９
４、９５によって固定するようにしてもよい。また、幅
広部９１に設ける長穴９３は、図４（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示すように、連通した１個の長穴にしてもよ
い。図５は第２の実施例を示す平面図で、アイドルプー
リ７、８を支持軸によって第１アーム１に支持し、スチ
ールベルト９のの中間をバネ７２によって結合し、スチ
ールベルトに直接張力を加えて振動やたるみを防ぐよう
にしたものである。また図６は第３の実施例を示す平面
図で、アイドルプーリ７、８の両方を左右に移動できる
ように第１アーム１に支持し、かつ両方のアイドルプー
リ７、８の間にバネ７２とダッシュポットなどのダンピ
ング装置７３を挿入し、アイドルプーリ７、８をそれぞ
れ駆動側プーリ３、従動側プーリ５の方に押し付けて、
スチールベルト９のたるみを防ぐと共に、アイドルプー
リ７、８およびスチールベルト９の振動を抑制するよう
にしたものである。図７は第４の実施例で、従動側プー
リ５の近くにだけアイドルプーリ８を設け、従動側プー
リ５とアイドルプーリ８の間でスチールベルト９をたす
き掛けとして、従動側プーリ５の巻き掛け角αを大きく
し、駆動側プーリ３は従動プーリ５の巻き掛け角だけ回
動できるように駆動プーリ３の径を大きくしたものであ
る。これにより、たすき掛けを１か所にし、アイドルプ
ーリを１個にして、構造を簡単にすることができる。

【０００８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、駆
動側プーリと従動側プーリの近くにアイドルプーリを設
けてスチールベルトをたすき掛けに巻き掛け、駆動側プ
ーリと従動側プーリの巻き掛け角を大きくしてあるの
で、アームの回動角が大きくなり、ロボットの動作範囲
を広くすることができるとともに、バネやダンピング装
置を介してアイドルプーリを支持することによってスチ
ールベルトに張力を与えているので、スチールベルトの
たるみや振動を抑制すると共に、スチールベルトの切断
やロボットアーム等への衝撃を防止することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す平面図である。

【図２】図１の側断面図である。

【図３】本発明のスチールベルトの実施例を示す斜視図
である。

【図４】本発明のスチールベルトの他の実施例を示す斜
視図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す平面図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す平面図である。

【図７】本発明の第４の実施例を示す平面図である。

【図８】従来例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 第１アーム ２ 駆動軸 ３ 駆動側プーリ ４ 従動軸 ５ 従動側プーリ ６ 第２アー
ム ７、８ アイドルプーリ ７１ 支持部 ７２ バネ ７３ ダンピ
ング装置 ８１ 支持軸 ９ スチール
ベルト ９１ 幅広部 ９２ 幅狭部 ９３ 長穴 ９４、９５
固定ねじ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方端に駆動軸を回動自在に支持し、他
   方端に従動軸を回動自在に支持した第１アームと、前記
   従動軸に固定した第２アームと、前記駆動軸に固定した
   駆動側プーリと、前記従動軸に固定した従動側プーリ
   と、前記駆動側プーリと前記従動側プーリにたすき掛け
   に巻き掛けて両端をそれぞれ前記駆動側プーリと前記従
   動側プーリに固定したスチールベルトとを備えたロボッ
   トアームの関節駆動機構において、前記駆動側プーリと
   前記従動側プーリの一方または両方の近傍にアイドルプ
   ーリを設け、前記駆動側プーリと前記アイドルプーリと
   の間および前記従動プーリと前記アイドルプーリとの間
   でたすき掛けに前記スチールベルトを交差させたことを
   特徴とするロボットアームの関節駆動機構。
2. 【請求項２】 前記スチールベルトの一方端から長さ方
   向の１／２の幅を、残りの１／２の部分に形成した幅狭
   部の幅より広くして幅広部を形成し、前記幅広部に前記
   幅狭部の幅より広い幅を有する長穴を設け、前記幅狭部
   を前記長穴に挿入した請求項１記載のロボットアームの
   関節駆動機構。
3. 【請求項３】 前記スチールベルトを、前記幅広部を有
   するスチールベルトと前記幅狭部を有するスチールベル
   トに分割した請求項２記載のロボットアームの関節駆動
   機構。
4. 【請求項４】 前記アイドルプーリをバネおよびダンピ
   ング装置の一方かまたは両方を介して前記第１アームに
   支持した請求項１または２記載のロボットアームの関節
   駆動機構。
5. 【請求項５】 前記スチールベルトの中間をバネによっ
   て接続した請求項１から３までのいずれか１項に記載の
   ロボットアームの関節駆動機構。