JPS606391A - ロボツトの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、多関節ロボットなどにおける可動部材を差
動歯車機構を介して駆動制御するロボットの駆動制御装
置に関するものである。

第１図は従来の一般的な多関節ロボットの一例を示す。

図において、（１”’）は基台、（２）は基台（１）に
旋回可能に立設されたボール、（３）はポール（２）に
支持されて垂直面内で回動するアームで、このアーム（
３）は上アーム（４）と下アーム（５）とで構成されて
いる。（６）は上アー１、（４）の先端部に支持されて
ヘット（１０）をユニ／ヘーサルに移動させるユニ／久
−サルジョイント部で、この二二／ζ−サルジヨイント
官ｂ（６）は１−アーム（４）の先端部に支持されて軸
線（７ａ）の周りに旋回する第１のＵｆ動部材（７）と
、この第１の可動部材（７）に支持されて軸線（８ａ）
の周りに回動する第２の可動部材（８）と、この第２の
り動部材（８）＆こ支持されて軸！！１１（９ａ）の周
りに旋回する第３の１［動部材（９）とから構成されて
おり、このユニバーサルジヨイント部（６）によってへ
゛ンド（１０）がアー１、（４）の先端部におｌ、）で
ユニ／ヘーサルに移動される。そして、このヘラ１ｊ（
１０）７＞；チャックである場合には、このチャ゛ンク
によって肢加下材を所定位置に移動させること力〜でき
る。

１−記のようにロボットの可動部（ｌ　ｌ）　ｔ±、旋
回するポール（２）、アーム（３）、二二／曳−サルジ
ョイント部（６）から構成されてｌ、）る。

第２図はユニバーサルジヨイント部（６）の駆動制御装
置における従来の駆動系を示す。図において、（１２）
は第１の可動部材（７）を４１１１線（７ａ）の周りに
旋回駆動させるサーボモータで、このサーボモータ（１
２）の回転軸はカップリング（１３）および減速南東装
置（１４）を介して第１のｔｙｒ動部材（７）を軸線（
７ａ）の周りに旋回させる差動歯車装置（Ｍ）の駆動小
歯中（１５）に連結され、この駆動小歯用（１５）は差
動鋼重ケースであるところの第１の１１丁動部材（７）
に固定された大歯車（１６）に噛合されている。また、
上記減速歯車装置（１４）には減速機（１７）およびカ
ップリング（１８）を介してポテンシオメータ（１９）
が連結されている。

（２０）は第２の＝ｆ動部材（８）を軸線（８ａ）の周
りに回動駆動させるサーボモータで、このサーボモータ
（２０）の回転軸はカップリング（２１）および減速歯
車装置（２２）を介して第２の可動部材（８）を軸線（
８ａ）の周りに回動させる差動歯車装置（Ｍ）の駆動小
歯「ｌｊ　（２３）に連結され、この駆動小歯車（２３
）は第１のＩｌｌ動部材（７）に対して軸線（７ａ）の
周りに回動１１丁能に支持された大歯車（２４）に１−
合されている。そして、この大歯車（２４）と一体の小
歯車（２５）には差動歯車（２６）および傘歯車（２７
）を介して第１の差動大歯車（２８）が噛合されている
。また、」−記減速歯車装置（２２）には減速機（２９
）およびカップリング（３０）を介してポテンシオメー
タ（３１）が連結されている。

（３２）は第３の可動部材（９）を軸線（９ａ）の周り
に旋回駆動させるサーボモータで、このサーボモータ（
３２）の回転軸はカップリング（３３）および減速歯車
装置（３４）を介して差動歯車装置（Ｍ）の駆動小歯車
（３５）に連結され、この駆動小歯車（３５）は大歯車
（３６）に１１ｉ１４されている。そして、この大歯車
（３６）には傘歯車（３７）を介して第２の差動大歯車
（２８Ａ）が噛合されている。さらに、」二記差動犬歯
中（２８Ａ）には傘歯車（３８）を介して第３の差動大
歯車（３９）が噛合されている。また、上記減速歯車装
置（３４）には減速機（４０）およびカップリング（４
１）を介してポテンシオメータ（４２）が連結されてい
る。

つぎに、上記構成の作動について説明する。いま、サー
ボモータ（１２）を回転駆動すると、その回転はカップ
リング（１３）および減速歯車装置（１４）を介して差
動歯車装置ＣＭ）の駆動小歯車（１５）に伝達され、駆
動大歯車（１６）を回転駆動する。この駆動大歯車（１
６）は差動歯車ケースであるところの第１のｉＴＪ動部
材（７）に固定されているから、第１の”ｆ動部材（７
）は軸線（７ａ）の周りに旋回される。

つぎに、サーボモータ（２０）を回転駆動すると、その
回転はカップリング（２１）および減速歯車装置（２２
）を介して差動南東装置（Ｍ）の駆動小歯車（２３）に
伝達され、駆動大歯車（２４）を回転駆動する。この駆
動大歯車（２４）は差動歯車ケースであるところの第１
の可動部材（７）に対して回動ａｆ能に支持されている
から、この大歯車（２４）と一体の小歯車（２５）は差
動歯型（２６）および傘歯車（２７）を介して第１の差
動大歯車（２８）を回動駆動し、第２の可動部材（８）
が軸線（８ａ）の周りに回動される。

さらに、サーボモータ（３２）を回転駆動すると、その
回転はカップリング（３３）および減速歯車装置（３４
）を介して差動歯車装Ｖ！ｉ（Ｍ）の駆動小鋼重（３５
）に伝達され、駆動大歯車（３６）を回転駆動する。こ
の駆動大歯ｉＫ　（３６）は傘歯車（３７）を介して第
２の差動大歯車（２８Ａ）を回転駆動し、さらに、傘歯
車（３８）に噛合された第３の差動大歯車（３９）が軸
線（９ａ）の周りに旋回駆動される。

１−記のように、各可動部材（７）、（８）、（９）を
駆動する際、図示しない原点位置検出器からの検出信号
がマイクロコンピュータの人力部に印加されると、この
マイクロコンピュータが各１１ｆリノ部材（７）の動作
原点位置をめ、この動作原点位置を基準にして所定のプ
ログラミングにしたがって出力部から駆動制御回路に指
令信号が印０）、（３２）は回転駆動させて、可動部材
（７）〜（９）を所定の動作範囲内で軸線（７ａ）〜（
９ａ）の周りに駆動する。そして、この可動部材（７）
〜（９）の移動位置は、ポテンシオメータ（１９）、（
３１）、（４２）から発生する位置検出信号に基づいて
マイクロコンピュータで演算されて検出される。そのた
めに、従来からこれら各サーボモータ（１２）、（２０
）、（３２）ごとにポテンシオメータ（］９）、（３１
）、（４２）を設定する必要がある。

ところが、上記のように各サーボモータ（１２）、（２
０）、（３２）ごとにポテンシオメータ（１９）、（３
１）、（４２）を設定すると、いま、サーボモータ（１
２）を回転駆動し、第１の可動部材（７）を軸線（７ａ
）の周りに実線矢印で示すように差動歯車装置（Ｍ）を
介して旋回させたとき、この旋回に連動して第１の差動
大歯車（２８）を回動駆動し、第２の可動部材（８）を
も軸線（８ａ）の周りに旋回させるため、ポテンシオメ
ータ（３１）による位置検出と、第２の可動部材（８）
の実際の回動位置とが一致しない。そこで、サーボモー
タ（２０）を点線矢印でノＩ＜すように逆回転させ、サ
ーボモータ（１２）の回転によって第２の可動部材（８
）を回動させ、第１の差動大歯車（２８）の干渉移動量
だけ補正する必要がある。そのために、サーボモータ（
２０）を逆回転させると、ポテンシオメータ（２９）の
検出出力が変化して、やはりポテンシオメータ（３１）
による検出と実際の第２の可動部材（８）の回動位ｔと
が一致しないという欠点がある。

これを改善するために、従来、第３図に示すように、ト
記サーボモータ（２０）の逆回転によって移動ダ、が零
となる第１の差動大歯車（２８）の回転軸にカップリン
グ（３０）を介して上記ポテンシオメータ（３１）の回
転軸を連結し、ポテンシオメータ（３１）による検出と
実際の第２の可動部材（８）の回動位置とを一致させる
ことが考えられるけれども、このように第１の差動大歯
車（２８）の回転軸にカップリング（３０）を介してポ
テンシオメータ（３１）を連結すれば、それだけ可動部
材（７）が大型化して質量の増大を招き、この可動部材
（７）の移動に際して、これに働らく慣性力がそれだけ
大きくなり、マイクロコンピュータからの作業指令信号
に対するヘッドの移動速度や停止速度が低下するばかり
でなく、ヘッドの動作が指令信号に追従できず、もって
指令通りに応答しきれなくなるという欠点がある。

この発明は上記欠点を改善するためになされたもので、
第１の差動大歯車の回転軸部に形成された収納穴に、第
２の可動部材の回動位置を検出するポテンシオメータを
直接に収納することにより、第１の差動大歯車の回転軸
にカップリングを介在させることなくポテンシオメータ
を設定中ることができ、可動部材を小型化して質ｔ４の
軽（１化を図り、この可動部材の移動に際して、これに
働らく慣性力をそれだけ小さくし、マイクロコンピュー
タからの作業指令信号に対するヘッドの移動速度や停止
速度の高速度化を達成するばかりでなく、ヘッドの動作
を指令信号に追従させ、もって指令通りに尾、答できる
ロボットの駆動制御装置を提供することを［１的とする
。

以ト、この発明の実施例を図面にしたかつて説明する。

第４図はこの発明の一実施例によるロボットの駆動制御
装置を示す要部の断面図である・なお、以下の説明にお
いて第１図〜第３図と同一個所には同一符号を付してそ
の詳しい説明を省略する。第４図において、第１の可動
部材（７）には、第２のＨ（動部材（８）が軸線（８ａ
）の周りに回動ＩＩ（能に支持されている。第１の可動
部材（７）は差動歯車ケースからなり、差動歯車ケース
内に設定された第１の差動大歯車（２８）にはその回転
軸部にキー（４８）を介してボス部材（６１）が固定さ
れている。このボス部材（６１）には第２のｎｆ動部材
（８）がねじ体（４７）によって固定され、これによっ
て、第１の差動大歯車（２８）に第２の可動部材（８）
が結合される。第１の差動大歯車（２８）の回転軸部に
は、ホス部材（６１）を介してポテンシオメータ（３１
）の収納穴（６５）が形成されており、この収納穴（６
５）にはポテンシオメータ（３１）か収納されている。

（５３）はこの収納穴（６５）に収納されて外端部（５
３Ｂ）が第１の可動部材（７）に固定されかつ上記ポテ
ンシオメータ（３１）のメータ本体を収納した着脱可能
な収納筒本体で、この収納筒本体（５３）の外端部（５
３Ｂ）は第１の可動部材（７）にねじ体（５６）で固定
された蓋体（５５）により閉塞されている。

」二記収納筒本体（５３）の内端部には収納筒体（５０
）が嵌合されて上記ポテンシオメータ（３１）の回転シ
ャツ）（３１Ａ）を被覆する。に記ポテンシオメータ（
３１）の回転シャツ）（３ＬＡ）の先端部は第２の可動
部材（８）におけるシャフト孔（８Ａ）に挿入されて締
着部材（４９）により固着されている。さらに、上記回
転シャツ）（３１Ａ）の先端部と収納筒体（５０）、こ
の収納筒体（５０）と収納筒本体（５３）の内端つば部
（５３Ａ）、および収納筒本体（５３）と蓋体（５５）
の内端つば部（５５Ａ）との各間にはりｒ性シール（５
１）、（５２）、（６０）がそれぞれ　合されている。

［−配給１０差動大歯車（２８）に噛合する傘歯車（２
８）の駆動軸（２７Ａ）はポール軸受装置（４３）によ
り第１の可動部材（７）に支持されている。また、第３
の差動大歯車（３９）は、第３の可動部材（９）を駆動
する回転軸（６４）にキー（６２）を介して固定され、
ねじ体（６３）により締着されている。なお、（５７）
はカバーで、このカバー（５７）は第１の可動部材（７
）にねじ体（５８）により固定され、透孔（５７Ａ）を
通って挿入されたケーブル（図示せず）がポテンシオメ
ータ（３１）の端子（３１Ｂ）に電気的に接続される。

また、（４５）、（４６）は南東（３５）、（３９）の
軸（３５Ａ）、（６４）を支持するポール軸受装置であ
る。

つぎに、−１−記構成の作動について説明する。いま、
サーボモータ（１２）を回転駆動すると、差動歯巾ケー
スであるところの第１の可動部材（７）は軸線（７ａ）
周りに旋回されると同時に、傘歯車（２７）は停止状態
にあるから、第１の可動部材（７）の回転にともなって
、差動大歯車（２８）が干渉を受けて回動駆動され、第
２の可動部材（８）を軸線（８ａ）の周りに実線矢印で
示すように回動させる。

これを補正するためにサーボモータ（２０）を逆回転さ
せると、その回転は傘歯車（２７）を介して差動大歯車
（２８）を点線矢印で示すように逆回動し、第２の可動
部材（８）が軸線（８ａ）の周りに逆回動されてその補
正が達成される。

このようにサーボモータ（３２）にはポテンシオメータ
（３１）が設定されておらず、回転の干渉のない差動大
歯車（２８）にポテンシオメータ（３１）を設定したか
ら、サーボモータ（２０）を逆回転させても、ポテンシ
オメータ（３１）の検出出力が変化せず、したがって、
ポテンシオメータ（２０）による検出と第２の可動部材
（８）の回動位置とを一致させることができる。

また、第１の差動大傘歯車（２８）の回転軸部にカップ
リングを介さないでポテンシオメータ（３１）を収納し
たから、それだけ可動部材（７）が小型化して質量の軽
量化を達成することかでき、このｉ＋）動部材（７）の
移動に際して、これに働ら〈慣性力がそれだけ小さくな
り、マイクロコンピュータからの作業指令信号に対する
ヘラＩ・（１０）の移動速度や停止速度が低下しないば
かりでなく、ヘッド（１０）の動作が指令信号に追従で
き、もって指令通りに応答ごせることができる。　さら
に、上記回転シャフト（３ＬＡ）の先端部と収納筒体（
５０）、この収納筒体（５０）と収納筒本体（５３）の
内端つば部（５３Ａ）、および収納筒本体（５３）と蓋
体（５５）の内端つば部（５５Ａ）との各間には弾性シ
ール（５Ｉ）、（５２）、（６０）がそれぞれ嵌合され
ているから、ポテンシオメータ（３１）が周囲の潤滑油
に→されるおそれがなく、絶縁不良などが発生しない。

しかも、これらの弾性シール（５１）、（５２）、（６
０）による弾性変形で、ポテンシオメータ（３１）を精
度良く固定することができる。

以上説明したように、この発明にしたがえば、ｆ８１の
差動大歯車の回転軸部に形成されかつ第２の可動部材の
回動位置を検出するポテンシオメータを直接に収納穴す
ることにより、第１の差動大傘歯車の回転軸にカップリ
ングを介在させることなくポテンシオメータを設定する
ことができ、可動部材を小型化して質量の軽量化を図り
、この口１動部材の移動に際して、これに働らく慣性力
をそれだけ小さくし、マイクロコンピュータからの作業
指令信号に対するヘッドの移動速度や停止Ｆ速度を低下
させないばかりでなく、ヘッドの動作を指令信号に追従
させ、もって指令通りに応答でき、しかも、故障などの
発生のないロボットの駆動制御装置を稲供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの一例を示す斜視図、第２図は従来の
可動部における駆動制御装置の制御系統図、第３図は従
来の他の例を示す制御系統図、第４図はこの発明による
ロボットの可動部における駆動装置の要部断面図である
。 （１）・・・基台、（７）・・・　第１の可動部材（差
動南東ケース）、（８）・・・第２の可動部材、（９）
・・・第３の可動部材、（１０）・φ・ヘッド、（１１
）費ｅ・可動部、（２ｏ）・・・・サーボモータ、（Ｍ
）・・差動歯車装置、（２８）・・・第１の差動大歯車
、（２８Ａ）−−・第２の差動大歯車、（３１）参〇・
ポテンシオメータ、（３ＬＡ）　・・回転シャフト、（
４９）・・・締着部材、（５０）・・・収納筒体、（５
１）、（５２）、（６０）・・参弾性シール、（５３）
・・収納筒本体、（５３Ａ）・・・内端部、（５３Ｂ）
・−・外端部、（５５）・φ−ｉ４体、（６５）−・・
ポテンシオメータの収納穴。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を小す。 代理人　大岩増雄 ４３ 手続補正古（自発） ｆ、Ｓ−訂庁長宮殿 １、事件の表示　特願昭　５８−１１２１８７け２、発
明の名称 ロホツＩ・の駆動制御装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補止の内容 （１）明細書をつぎのとおり訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘットを所定位置まで旋回させる第１の可動部材
   と、この第１の可動部材に回動【１能に１没定された第
   ２の可動部材と、この第２の可動部材に旋回１１丁能に
   設定された第３の可動部材と、第１のｊＩ丁動部材を設
   定した基台側に設けたサーボモータで回動駆動される差
   動歯車ケースを上記第１のＯｆ動部材とする差動歯車装
   置と、この差動歯車装置における第１の差動大歯車を回
   転させて第２の１丁・９１部材を旋回駆動するサーボモ
   ータと、」−記差動南巾装置における第２の差動大歯車
   を回転させて第３のｉｒｌ動部材を旋回駆動するサーボ
   モータとを３４　（（ｉｔ　したロボットの駆動制御装
   置６において、第１０差動大歯車の回転軸部に形成され
   かつ第２の可動部材の回動位置を検出するポテンシオメ
   ータの収納穴と、この収納穴に収納されて外端部が第１
   の”ｒ　！Ｉ！ＩＪ　ＲＲ材に固定されかつ上記ポテン
   シオメータのメータ本体を収納した着脱可能な収納筒本
   体と、この収納筒本体の外端部を閉塞する蓋体と、Ｊ二
   記収納筒本体の内端部に　合されかつ上記ポテンシオメ
   ータの回転シャフトを被覆する収納筒体と、上記ポテン
   シオメータの回転シャフトの先端部を第２の可動部材に
   固定する締着部材と、上記回転シャフトの先端部と収納
   筒体、この収納筒体と収納筒本体、および収納筒本体と
   蓋体との各間に　合された弾性シールとを具備したこと
   を特徴とするロボットの駆動制御装置。