JPH074780B2 - ロボット装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は産業用ロボット装置に関し、特に一つの回転駆
動モータによりアームの水平前後移動を可能とするロボ
ット装置に係る。

［従来の技術］ ロボット装置はその動作形態から極座標型、関節型、直
交座標型、円筒座標型に分類される。何れのロボット装
置も基本的には直線運動機構と回転駆動機構の組み合せ
であるが、用途、駆動源等に応じて種々の動作を行なう
ように構成されている。例えば、第８図に市販の筒座標
型のロボット装置100を示しており、アーム110は二等辺
三角形を組み合せたリンク機構によって構成されてい
る。また、第９図は市販の関節型のロボット装置200で
あり、旋回、前後、伏仰等の動作全てが回転駆動によっ
て得られるように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 然し乍ら、上記従来のロボット装置において所望の動作
を行なうには、駆動源である回転駆動モータを複数必要
とする。使用頻度の高い前後動作に関しては回転運動か
ら水平運動に変換する必要があるが、第８図及び第９図
に記載のロボット装置の何れにおいても二台以上の回転
駆動モータを必要とする。特に第８図のロボット装置10
0においては前後動作に有効であるが、アーム110の支持
部材111,112の二部材を夫々上下動させる必要があり、
これを回転運動からの変換で行なうとすれば、例えば二
つの送りねじ機構を作動させるため二つの回転駆動モー
タが必要となり、装置の小型化が制限されることとな
る。

そこで、本発明はロボット装置の、特に前後動作機構に
関し、一台の回転駆動モータで前後動作を可能とするこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明のロボット装置は、
ベースと、該ベースに一端を回動自在に支持する第１の
アームと、該第１のアームの他端に固定する第１のハウ
ジングと、該第１のハウジングに固定する第１のベベル
ギヤと、該第１のベベルギヤの軸に回動自在に支持する
プレートと、該プレートの前記第１のベベルギヤの軸か
ら半径方向に所定距離離隔した位置に一端を回動自在に
支持すると共に、前記ベースの前記第１のアームの回転
軸から前記所定距離離隔した位置に他端を回動自在に支
持し、前記第１のアームと平行リンクを形成する第１の
連結棒と、前記第１のハウジングに対して回動自在に支
持する第２のハウジングと、前記第１のベベルギヤと同
一の歯部を有し前記第１のベベルギヤに対し相互に歯面
が対向するように前記第２のハウジングに固定する第２
のベベルギヤと、前記第２のハウジングに一端を固定す
る第２のアームと、該第２のアームの他端に回動自在に
支持するブラケットと、該ブラケットの前記第２のアー
ムの回転軸から半径方向に前記所定距離離隔した位置に
一端を回動自在に支持すると共に、前記プレートの前記
第１のベベルギヤの軸から半径方向に前記所定距離離隔
し且つ前記第１の連結棒の回転軸から離隔した位置に他
端を回動自在に支持し、前記第２のアームと平行リンク
を形成する第２の連結棒と、前記第１のベベルギヤの軸
に対し直交する軸に回動自在に且つ前記第１及び第２の
ベベルギヤに噛合するように前記プレートに支持する少
くとも一つの中間ベベルギヤと、前記ベースに対し前記
第１のアームを回転駆動する回転駆動モータとを備える
こととしたものである。尚、前記ベースに回動自在に支
持するウォームホイールを設けると共に、該ウォームホ
イールに前記第１のアームの一端を固定し、前記回転駆
動モータを鉛直方向に延出する支持ベースに固定し、該
支持ベースに平行な軸回りに回動自在にスプライン軸を
支持し、前記ウォームホイールに噛合するウォームを、
前記スプライン軸に嵌合し軸方向に摺動可能に支持し、
前記スプライン軸を前記回転駆動モータによって回転駆
動するように構成してもよい。

［作用］ 上記の構成になる本発明のロボット装置においては、第
１のアーム、第１の連結棒、プレート及びベースによっ
て、ベースを固定リンクとする両クランク機構が構成さ
れ、同様に、第２のアーム、第２の連結棒、ブラケット
及びプレートによって、プレートを固定リンクとする両
クランク機構が構成される。而して、回転駆動モータに
よって、第１のアームが一端の回転軸を中心に回転駆動
されると、ベースに支持された一端の回転軸を中心に第
１の連結棒が回動すると共に、第１のアームが固定され
た第１のハウジングに対し、第１及び第２のベベルギヤ
並びに中間ベベルギヤを介して連結された第２のハウジ
ングが相対的に回動する。この第２のハウジングの回動
に伴ない、これに固定された第２のアームが一端の回転
軸を中心に回動すると共に、第２の連結棒が一端の回転
軸を中心に回動し、これらの他端に設けられたブラケッ
トが、ベースに対して水平方向に移動し、前後方向に動
作することとなる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図に示すように長尺の支持ベース１が鉛
直に配置されており、この支持ベース１の頂部に回転駆
動用の電動式のモータ２及びモータ８が固定されてい
る。支持ベース１にはスプライン軸３が平行に配置さ
れ、このスプライン軸３に摺動自在に上下動ベース10が
設けられている。上下動ベース10には第１のリンク機構
20が連結され、これに歯車機構30を介して連結された第
２のリンク機構40及びその先端に設けられたブラケット
50を具備している。

モータ２は、その回転軸2aがジョイント2bを介してスプ
ライン軸３に連結されている。スプライン軸３は、支持
ベース１に固定された軸受3a,3bにより支持ベース１に
平行な軸回りに回動自在に支持されている。また、これ
と平行に支持ベース１にガイドレール４が設けられてお
り、これに上下動ベース10に固定された回り止め部材５
が摺動自在に嵌合している。スプライン軸３は周知のよ
うに軸に平行に複数のキー溝が形成されたもので、これ
に後述する第４図及び第５図のウォーム12が嵌合され、
上下動ベース10が上下動可能なように支持されている。

上下動ベース10は、第２図及び第３図に示すモータ８の
回転駆動によって上下動する駆動部材（図示せず）に接
続されている。これにより、上記第１のリンク機構20等
を備えた上下動ベース10が、モータ８の回転駆動により
スプライン軸３上を上下動する。

第４図及び第５図に示すように、上下動ベース10はスプ
ライン軸３に摺動自在に嵌合するウォーム12と、これに
噛合するウォームホイール16を有する。本実施例では、
中空部にスプライン軸３のキー溝（図示せず）に嵌合す
る溝（図示せず）を形成した筒状のスリーブ13の中央部
にウォーム12が嵌着されている。このスリーブ13の軸方
向のウォーム12の両側部分に、リング部材14a,14bを介
して軸受15a,15bが設けられ、本発明のベースを構成す
るハウジング11に支持されている。ウォーム12と噛合す
るウォームホイール16にはシャフト17が固定され軸受17
a,17bを介してハウジング11に支持されている。そし
て、シャフト17の一端に第１のリンク機構20の第１のア
ーム21が固定されている。

第１のアーム21は断面矩形の箱体で、第４図に示すよう
にシャフト17に嵌着されたロック部材22によって一端が
固定されており、従って第１のアーム21はウォームホイ
ール16と一体に回動する。第１のアーム21の他端は歯車
機構30の第１のハウジング31に接合されている。第４図
に示すようにハウジング11にはブラケット18が設けられ
ており、これに支持したピン18aに第１の連結棒23の一
端が回動自在に支持され、第１の連結棒23の他端は、後
述する第７図のプレート39に回動自在に支持されてい
る。

歯車機構30は第６図及び第７図に示すように、有底筒体
形状の第１及び第２のハウジング31,32が重合されて閉
空間が形成され、この閉空間に一対のベベルギヤが二組
収容されている。即ち、第６図に示す第１の支持ギヤ3
3、これに噛合する第１の駆動ギヤ35、この第１の駆動
ギヤ35に噛合する第２の支持ギヤ34、並びにこれら第１
及び第２の支持ギヤ33,34に噛合する第７図に示す第２
の駆動ギヤ36が収容されている。而して、本発明にいう
中間ベベルギヤに対応する第１及び第２の駆動ギヤ35,3
6が同一形状のベベルギヤで対をなしており、本発明の
第１及び第２のベベルギヤを構成し相互に対向する第１
及び第２の支持ギヤ33,34が対をなしている。

第１の支持ギヤ33はその中心に孔33aが形成されてお
り、複数のボルト31aにより第１のハウジング31に固定
されている。第２の支持ギヤ34は中心に段付孔34aが形
成されており、その歯面が第１の支持ギヤ33の歯面と対
向するように配置されてロック部材32aにより第２のハ
ウジング32に固定されている。第１の支持ギヤ33の孔33
aにはシャフト37が貫挿されピン37aによって係止されて
いる。シャフト37は第２の支持ギヤ34の段付孔34aの大
径部内に延出している。そしてこのシャフト37に、一対
の軸受38を介してプレート39が回動自在に支持されてい
る。

プレート39は、第７図に示すように円筒状の本体39aか
ら径方向に延出する延出部39b,39cが形成され略Ｖ字状
を呈し、その対称軸上の本体39a外周面には夫々径方向
に孔が穿設されており、これらの孔に第１及び第２の駆
動ギヤ35,36を回動自在に支持する支持ピン35a,36bが固
定されている。即ち、第６図に明らかなように、支持ピ
ン35aがプレート39の本体39aに固定され、この支持ピン
35aに軸受35bを介して第１の駆動ギヤ35が回動自在に支
持され、第１及び第２の支持ギヤ33,34に噛合してい
る。尚、第２の駆動ギヤ36の支持構造も同様である。プ
レート39の延出部39b,39cの先端には、第６図及び第７
図に示すように夫々第１及び第２の連結棒23,43の端部
がボルト23a,43aによって回動自在に支持されている。

第２のリンク機構40は第４図乃至第７図に示すように、
プレート39の延出部39cに回動自在に支持された第２の
連結棒43と、第２のハウジング32に固定された第２のア
ーム41を有し、その先端にブラケット50が設けられてい
る。ブラケット50にはピン51,53が歯車機構30のシャフ
ト37の軸と平行に設けられており、これらのピン51,53
に夫々第２のアーム41、第２の連結棒43が回動自在に支
持されている。

而して、第１のリンク機構20においては第１のアーム2
1、プレート39、第１の連結棒23及びハウジング11によ
って平行四節回転連鎖が構成されており、最短リンクで
あるハウジング11を固定リンクとする両クランク機構と
なっている。同様に、第２のリンク機構40においては第
２のアーム41、プレート39、第２の連結棒43及びブラケ
ット50により両クランク機構が構成されている。そし
て、第１のアーム21が回動すると、第１の連結棒23及び
プレート39が夫々の他のリンクとの連結軸回りを回動
し、プレート39のシャフト37回りの回動により第２のア
ーム41、第２の連結棒43が夫々の他のリンクとの連結軸
回りを回動しブラケット50が前後方向に平行移動する。

次に、上記の構成になる本実施例のロボット装置の作動
を説明する。上下動ベース10は第２図のモータ８の回転
駆動によりスプライン軸３上を上下動し、第１のリンク
機構20等も一体となって上下動する。

そして、例えば第１図の実線の状態においてモータ２が
回転駆動され、スプライン軸３が回転すると、第４図及
び第５図に示すウォーム12が共に回動し、これに噛合す
るウォームホイール16が回転する。この間回り止め部材
５がガイドレール４に係合しているのでハウジング11の
回転運動は阻止される。

ウォームホイール16が回転すると、これに固定された第
１のアーム21が回動し第１図中反時計方向に回動する。
尚、この動きは第５図中ではシャフト17を回転軸とする
第１のアーム21の時計方向の回動に対応する。これによ
り、第６図及び第７図に示すように第１のアーム21が固
定された第１のハウジング31に対し、第１及び第２の支
持ギヤ33,34並びに第１及び第２の駆動ギヤ35,36を介し
て連結された第２のハウジング32が相対的に回動し、第
１のリンク機構20と第２のリンク機構40のなす角が大と
なり、最終的には第１図中二点鎖線で示したようにブラ
ケット50が前方に平行移動する。このように、上記ブラ
ケット50の前方移動はモータ２の回転駆動のみによって
行なわれる。そして、モータ２を上記と逆方向に回転駆
動すれば、第１及び第２のリンク機構20,40が歯車機構3
0を軸に回動し、第１図中実線で示した状態に戻る。

［発明の効果］ 本発明は上記のように構成したので以下の効果を奏す
る。

即ち、本発明のロボット装置によれば第１のアームを含
む両クランク機構が構成されると共に、第２のアームを
含む両クランク機構が構成され、しかも第１のアームが
固定された第１のハウジングに対し、第２のアームが固
定された第２のハウジングが第１及び第２のベベルギヤ
並びに中間ベベルギヤによって相対的に回動するように
支持されているので、回転駆動モータによって第１のア
ームをベースに対して回転駆動すれば第２のアームに支
持されるブラケットが前後方向に動作し得る。而して、
本発明によれば回転駆動モータは一台のみで前後動作が
可能であるので、ロボット装置全体を小型に形成するこ
とができ、しかも安価なロボット装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のロボット装置の一部断面側
面図、第２図は同、正面図、第３図は同、平面図、第４
図は一実施例における上下動ベース、第１及び第２のリ
ンク機構、歯車機構並びにブラケットの一部断面平面
図、第５図は同、一部断面側面図、第６図は本発明の一
実施例における歯車機構の断面図で第７図中VI−VI線断
面図、第７図は同、第６図中VII−VII線断面図、第８図
は従来のロボット装置の側面図、第９図は従来のロボッ
ト装置の斜視図である。 １……支持ベース,2……モータ， ３……スプライン軸,4……ガイドレール， ５……回り止め部材,10……上下動ベース， 11……ハウジング,12……ウォーム， 16……ウォームホイール， 20……第１のリンク機構， 21……第１のアーム,23……第１の連結棒， 30……歯車機構,39……プレート， 40……第２のリンク機構， 41……第２のアーム,43……第２の連結棒， 50……ブラケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースと、該ベースに一端を回動自在に支
   持する第１のアームと、該第１のアームの他端に固定す
   る第１のハウジングと、該第１のハウジングに固定する
   第１のベベルギヤと、該第１のベベルギヤの軸に回動自
   在に支持するプレートと、該プレートの前記第１のベベ
   ルギヤの軸から半径方向に所定距離離隔した位置に一端
   を回動自在に支持すると共に、前記ベースの前記第１の
   アームの回転軸から前記所定距離離隔した位置に他端を
   回動自在に支持し、前記第１のアームと平行リンクを形
   成する第１の連結棒と、前記第１のハウジングに対して
   回動自在に支持する第２のハウジングと、前記第１のベ
   ベルギヤと同一の歯部を有し前記第１のベベルギヤに対
   し相互に歯面が対向するように前記第２のハウジングに
   固定する第２のベベルギヤと、前記第２のハウジングに
   一端を固定する第２のアームと、該第２のアームの他端
   に回動自在に支持するブラケットと、該ブラケットの前
   記第２のアームの回転軸から半径方向に前記所定距離離
   隔した位置に一端を回動自在に支持すると共に、前記プ
   レートの前記第１のベベルギヤの軸から半径方向に前記
   所定距離離隔し且つ前記第１の連結棒の回転軸から離隔
   した位置に他端を回動自在に支持し、前記第２のアーム
   と平行リンクを形成する第２の連結棒と、前記第１のベ
   ベルギヤの軸に対し直交する軸に回動自在に且つ前記第
   １及び第２のベベルギヤに噛合するように前記プレート
   に支持する少くとも一つの中間ベベルギヤと、前記ベー
   スに対し前記第１のアームを回転駆動する回転駆動モー
   タとを備えたことを特徴とするロボット装置。