JPS6190893A - ロボツト関節 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、球状運動を行なうロボット関節に関・するも
のである。

（従来技術とその問題点） 従来、軸端が球面上の任意の軌道を動き、かつ前記軸端
が姿勢を保つためには第８図に示すように第１軸１の回
転人、第２軸の回転Ｂ、及び第３軸の回転Ｃ１ｃモータ
等の駆動装置を用いて動作するように組合せて実現する
のが一般的でちった。

すなわち第８図における第１軸１と第２軸２の回転Ａ、
Ｂによって、第３軸３の軸端が球面上の任意の軌道を動
き、また第３軸３の回転Ｃによって第３軸３の軸端：つ
姿勢を保りていた。この第３軸３の軸端の姿勢を示すた
めに第３軸３と第２軸２を回転させず、第１軸１のみを
回転させ第３軸３の先端に付けた目印Ｆの動きを第１軸
１上の方向から見た場合を第９図に示す。第９図で点線
は第１軸１が回転した場合の目印Ｆと目印Ｆの軌道Ｆ′
の状態を示す。なお第２軸２のみの回転に対しては、８
ｇ２軸２が第１軸１に対して一直線上になるまでの回転
ならば、目印Ｆの方向は第９図のように変化しない。つ
ぎに、第１０図に示すように目印Ｆの姿勢を保つように
第８図に示す各軸を回転させるには、第３軸３も回転さ
せる必要が有った。

しかしながら、どのような構造においては、３自由度の
回転軸が必要であり、回転軸の自由度に応じてモータ等
の駆動装置も必要であり、太きくかつ複雑になる欠点が
有った。

（発明の目的） 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、２軸による自由度において、軸端が球面上の任意の軌
道を動き、かつ軸端の姿勢を保つ、構造が簡単でかつ小
型であるロボット関節を提供することにある。

（発明の構成） 本発明のロボット関節は、叫転する第１および第２の回
転軸と、出力軸の中心線が前記第１および第２の回転軸
の中心線と一定の角度を以って一点で交差するように前
記第１の回転軸の一端を本体に前記第２の回転軸の一端
を出力軸に取り付けた第１の駆動部と、出力軸に前記第
１の回転軸を取り付けた第２の駆動部と、一端に前記第
２の回転軸を回転運動のみを許容して取り付は他端には
前記第２の駆動部の本体を取り付けた継手手段とを含ん
で構成される。

（構成の詳細な説明） 本発明のロボット関節においては、第１および第２の回
転軸の中心線が常に同じ交点を中心としかつ前記交点か
ら前記第１の回転軸の軸端までの長さを半径とした、球
面上の任意の軌道を前記第１および第２の回転軸の回転
速度に依って定まる速度と回転角に依って定まる交差角
と方位角に従って運動することが出来る。また、軸端の
球面上の軌道長、言い変えれば二つの回転軸の交差する
交差角と方向を示す方位角を二つの回転軸の回転角度に
依って決めることができる。

（実施例） 以下実施例を示す図面全参照して、本発明について説明
する。

第１図は本発明の詳細な説明するだめの図で、本発明の
一実施例の中心部の斜視図である。二つの回転軸４，５
の各々一方の軸端に一定の角度を有するように取り付け
た駆動部となるモータ６とからなυ、モータ６の出力軸
に結合部品４０を用いて回転軸４をモータ゛６のフレー
ムに回転軸５を各々一定の角度を有して取り付けである
。第２図は第１図の断面図である。二つの回転軸４，５
の中心線４Ｃ，５Ｃは常に交点Ｐで交差するように、ま
たモータ６の中心線６Ｃも同じ交点Ｐで交差し、中心線
６Ｃと４Ｃ及び中心線６Ｃと５Ｃは常に一定の角度ａを
有する。第２図から明らかなように、回転軸４に対して
はモータ６のモータ回転子６１の中心線６Ｃと常に回転
軸４の中心線４Ｃが交点Ｐと交差するように角度ａ’ｚ
有するよう結合部品４０を用いて斜めに取り付けてアシ
、また回転軸５に対してはモータ６のモ二り固定子６２
と回転軸５の中心線５Ｃが交点Ｐで交差するように角度
ａを有してモータ６に直接取り付けて有る。従って中心
線４Ｃと５０は交点Ｐを通る一直線上に位置する場合も
含めて常に交点Ｐで交差することとなる。

モータ６のモータ回転子６１とモータ固定子６２はベア
リング６３等の結合手段で結合されておりこの構造およ
び、トルク等の問題で減速ギヤを使用する場合も原理は
同じであυ当業者において容易に類推出来るもので詳し
い説明は省略する。

第３図は第１図、第２図に示すモータ６等を使用した本
発明の一実施例の正面図である。第３図を参照すれば回
転軸４はユニバーサルジヨイント７にベアリング８を介
して、回転軸５はもう一方の駆動部となるモータ９の出
力軸９０に、そしてモータ９自身はユニバーサルジヨイ
ント７に直接、結合する。

このような構成において、モータ６とモータ９を適当に
回転させると第４図、第５図のように、回転軸５に対し
て回転軸４の先端が交点Ｐを中心として動く。即ちユニ
バーサルジヨイント７の先端がモータ９に対して任意の
交差角及び方位角を指すことが出来る。

第６図は第３図の状態から、モータ６のみを回転させた
場合の回転軸４の先端の軌跡１００と、モータ６をフリ
ー状態にしてモータ９のみを回転させた場合の回転軸４
の先端の軌跡１１０を交点１原点とし、回転軸５の方向
を２軸とするｘｒ　７　＋２の座標軸上に示した図であ
る。このように、各々のモータ６．９を独立に回転させ
た場合の軌跡１００゜１１０はＺ軸に接して対称となる
。

さらに、二つのモータ６．９を同時に回転させた場合の
回転軸４の先端の基本的動作の軌跡の状態を第７図に示
す。モータ６、９１ｆｒ、各々回転軸４．５において同
じ回転角だけ逆方向に回転させたときの軌跡１２０と、
モータ６．９全各々回転軸４．°５において同じ回転角
だけ同方向に回転させたときの軌跡１３０である、軌跡
１２０は方位角に関係なく常に２軸と交わるように動作
し、軌跡１３０はｘ−ｙ座標面に平行でかつ２軸を中心
に動作する。この第７図に示す二つの基本的な軌跡１２
０　、１３０　　を描く動作の組み合わせによ）回転軸
４の先端を２軸にたいして任意に傾けることが簡単にで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、２軸の自由度で回転軸の
先端を任意に傾けることが簡単にできる効果がある。さ
らに、駆動部となる二つのモータのうち一方のモータが
継手手段となるユニバーサルジヨイント内に組み込むこ
とができ、モータ自身の自重を直接うけることなく伝達
軸を駆動すれば良く非常に効率良く動作させることが出
来、構造が簡単でロボット関節を容易に小型軽量化出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例の中心部の斜視
図および断面図、第３図〜第５図は第１図に示す中心部
を使用した本発明の一実施例の正面図でそれぞれ回転軸
４が垂直な状態、左に傾いた状態、右に傾いた状態の図
、第６図および第７図は第３図に示す一実施例の基本的
動作の軌跡を示す図で、それぞれモータ６．９のいずれ
かのみを回転させた場合とモータ６．９をともに回転さ
せた場合の図、第８図は従来例のロボット関節の斜視図
、第９図および第１０図は第８図に示すロボット関節の
基本的動作を示す平面図で、それぞれ第１軸１のみを回
転させた場合と第３軸３も回転させて第３軸３の軸端の
姿勢を保った場合の図である。 １・・・・・・第１軸、２・・・・・・第２軸、３・・
・・・・第３軸、４．５・・・・・・回転軸、６，９・
・・・・・モータ、４０・・・・・・結合部品、７・・
・・・・ユニバーサルジヨイント、８・・・・・・ベア
リング、９０・・・・・・モータ９の出力軸。 第２　閏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転する第１および第２の回転軸と、出力軸の中心線が
   前記第１および第２の回転軸の中心線と一定の角度を以
   って一点で交差するように前記第１の回転軸の一端を本
   体に前記第２の回転軸の一端を出力軸に取り付けた第１
   の駆動部と、出力軸に前記第１の回転軸を取り付けた第
   ２の駆動部と、一端に前記第２の回転軸を回転運動のみ
   を許容して取り付け他端には前記第２の駆動部の本体を
   取り付けた継手手段とを含むことを特徴とするロボット
   関節。