JPS62193790A - 可撓性ロボツトア−ム - 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、電動式溶接用、電動式塗装用等の産業用ロボ
ットにおける手首部即ち可撓性ロボットアームに関する
ものである。

（従来の技術） 前記可撓性ロボットアームの従来例を第４図によって説
明すると、ロボット側アーム（１）に回転軸（２）を突
設し、回転軸（２）に軸着したユニバーサルジヨイント
（３）に枢軸（４）（４）で軸着してリンク（５α）を
突設し、リンク（５りに軸着したユニバーサルジヨイン
ト（３りにリンク（５ｈ）の中間部を軸着するとともに
、リンク（５ｈ）に軸着したユニバーサルジョイン）　
（３ｂ）にリンク（５Ｃ）の中間部を軸着、リンク（５
Ｃ）に軸着したユニバーサルジヨイント（３Ｃ）にリン
ク（５ｄ）の中間部を軸着し、回転軸（２）とリンク（
５ｂ）間、リンク（５α）と（５Ｃ）間およびリンク（
５ｂ）と（５ｄ）間をそれぞれ平行軸で相対屈曲可能に
ジヨイント（６す。

（６ｈ）、（６Ｃ）で連結した可撓性のリンクアームの
構造とし、リンク（５ｄ）の先端部に工具保持器（７）
を突設するとともに、ユニバーザルジヨイント（３）の
近傍にリンク（５り屈曲操作用のアーム（８α）（８ｈ
）付き駆動リング（９）を配設した構造になっており、
回転軸（２）の回転により各ユニバーサルジヨイント、
各リンクを介して工具保持器（７）を回転操作し、アー
ム（８α）と（８ｂ）の矢示逆方向移動操作により駆動
すング（９）でリンク（５ａ）が枢軸（４）を中心とし
て屈曲されて、リンク（５りの屈曲に伴って各ユニバー
サルジヨイント、各ジヨイントを介し各リンクが順次に
同方向に屈曲されて工具保持器（７）が傾動操作され、
工具保持具の前記回転と傾動操作によって保持した工具
が任意方向に傾動指向される構造になっている。図中（
ａ）〜（ｄ）は各リンクのスノンである。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の前記可撓性ロボットアームは、回転軸（２）に対
するリンク（５りの屈曲傾斜角度が約１１°、各リンク
間の屈曲傾斜角度が約３４６に制約されるため、約１８
００の半球範囲にわたって工具を傾斜指向させるために
はリンク（５つのほかに５本のリンクが必要となり、ま
た、リンクの屈曲操作機構はリンク外に配置されかつ往
復動作機構になっており、リンクアームおよび駆動機構
が複雑、大型になっているなどの問題点がある。

（問題点の解決手段） 本発明は、前記のような問題点に対処するためのもので
あって、ロボット側アームに平行軸で順次に連結された
複数の剛体リンクからなる可撓性のリンクアームとし、
リンクアーム内に沿設されたリンク自在継手付きボール
スクリュー軸を前記ロボット側アームおよび前記各リン
クに屈曲連動機構で連結した屈曲駆動装置と、前記リン
クアーム内に沿設されたリンク自在継手付きシャフトを
前記リンクアーム先端の回転工具保持器に回転連動機構
で連結した回転駆動装置を、前記リンクアーム内に組込
んだことにより、す／ファーム、屈曲駆動装置および回
転駆動装置の大幅な簡素化、コンパクト化とともに、ア
ームの屈曲性能即ち工具の傾斜指向性能を著しく高めて
前記のような問題点を解消している。

（作用） リンクアーム内に沿設されたリンク自在継手付きボール
スクリュー軸を回転すると、各屈曲連動機構を介して各
剛性リンクがそれぞれ平行軸を中心にして同方向に大き
く屈曲操作され、リンクアーム内に沿設されたり／り自
在継手付きシャフトを回転すると、回転連動機構を介し
て回転工具保持器が回転操作されて、回転工具保持器に
保持された工具が広範囲にわたって傾斜指向されるとと
もに、ボールスクリュー軸およびシャフトの回転を停止
するとリンクアームおよび回転工具保持器が固定され、
リンクアームはロボット側アームに平行軸で順次に連結
された簡単な構造であり、簡単な構造の屈曲駆動装置と
シャフトがリンクアーム内に沿接されて、全体としてコ
ンパクトに形成されているため、アーム駆動操作が円滑
に遂行される。

（実施例） 第１図ないし第３図に本発明の一実施例を示しており、
第１図に示す（１１）はロボット本体側に連設され駆動
制御されるロボット側アームであって、該ロボット側ア
ーム（１１）の先端部に平行軸（１２す。

（１２Ａ）、（１２Ｃ）で複数の剛体リンク（１漣）、
（１５／’）、　（１５Ｃ）を一連に連結した可撓性の
リンクアーム（１５αｌ’６ｔＣ）とし、リンクアーム
（１５ａ、ｂ、Ｃ）の内側に沿設され、ロボット側アー
ム（１１）内の駆動軸（２０α）とリンクアーム（１５
α、ｈ、ｃ）先端部間に連結されたりツク自在継手（２
１α）、（２１ｈ）、（２１Ｃ）付きのボールスクリュ
ー軸（２０）を設けるとともに、ボールスクリュー軸（
２０）上のナツト（２２α）とロボット側アーム（１１
）を屈曲用アーム（２３α）で連結して、ユニバーサル
ジヨイント（２１りの折曲点Ｘと、ナツト（２２α）と
屈曲用アーム（２３α）の結合点Ｙ１およびロボット側
アーム（１１）と屈曲用アーム（２３ａ）の結合点Ｚが
それぞれ三角形の各頂点配置とされた屈曲連動機構（２
２α、２３α）とし、さらにボールスクリュー軸（イ）
と剛体リンク（１５α）および（１５Ａ）を前記と同様
な屈曲連動機構（２２ｂ、２３ｂ）、（２２ｔ’、２３
ｃ）で連結して、前記リンク自在継手（２１α）、（２
１ｂ）、（２Ｃ）付きのボールスクリュー軸（２０）と
前記屈曲連動機構（２２α。

２３す、　（２２ｂ、２３ｂ）、　（２２Ｃ，２３Ｃ）
からなる屈曲駆動装置がリンクアーム内に組み込まれて
いる。

さらに、前記リンクアーム（１５α、ｂ、りの他方の内
側に沿設され、ロボット側アーム（１１）内の駆動軸（
３０α）とリンクアームの先端部間に配置されたリンク
自在継手（３１す、（３１す、（３１１？）付きのシャ
ツ）　（３０）を設けるとともに、該シャ７　）　（３
０）の先端部とリンクアーム先端部に軸受（３７α）で
回転自在に装着されている回転工具保持具（３７）とを
、歯車（３５）と（３６）からなる回転連動機構（３５
，３６）で連結してなる回転駆動装置を設けて、該回転
駆動装置はリンクアーム内に組み込まれている。

前記ボールスクリュー軸（２０）および前記シャツ）　
（３０）は、図示のようにロボット側アーム（１１）、
剛体リンク（１５α）、（１５ｂ）、（１５Ｃ）に設け
た各穴内に挿通されてリンクアーム（１５α、ｂ、ｃ）
内に沿設されている。

また、各リンク（１５す、（１５ｈ）、（１５Ｃ）の各
中央部には蛇腹（４０）が一連に配設されかつ回転工具
保持具（３７）にも連設されて、配線、配管類の収納ス
ペースになっている。図中（α□）、（ｂ□）、（Ｃ□
）は各リンクのスパンである。

本発明の実施例は、前記のような構成になっておりその
作用を説明すると、駆動軸（２０α）の回転駆動により
各リンク自在継手（２１す（２］ｊ）（２１Ｃ）を介し
てボールスクリュー軸（２０）が回転され、回転止めさ
れた各ナツト（２２す、　（２２ｂ）　、　（２２Ｃ）
がボールスクリュー軸（２０）で螺進されるため、第２
図に示すようなｘ、ｙ、ｚ配置により各屈曲用アーム（
２３ｔｚ）　、　（２３ｈ）　、　（２３Ｃ）が同方向
に同様に揺動されボールスクリュー軸（２０）とともに
リンクアーム（１５α。

ｂ、ｃ）が斜線のように大きく屈曲操作され、総合的に
剛体リンク（１５？）の先端部即ち回転工具保持器（３
７）が±９０°まで傾斜操作される。即ち３個の剛体リ
ンクを用い、各剛体リンクが相対的に±３０゜屈曲し総
合的に回転工具保持器（３７）が１８０°内で傾斜され
る。なお、シャフト（３のはリンク自在継手（３１α）
、（３１ｂ）、（３１Ｃ）で屈曲可能であるため前記屈
曲操作の妨げにならない。

また、駆動軸（３０りの回転駆動により各リンク自在継
手（３１α）、（３１Ａ）、（３１Ｃ）、シャ７　）　
（３０）および歯車（３５）、（３６）を介して回転工
具保持器（３７）が自在に回転操作される。

さらにまた、ロボット側アーム（１１）の回転駆動によ
りリンクアーム（１５α、ｂ、ｃ）全体および回転工具
保持器（３７）が回転操作される。

ボールスクリュー軸（２０）、シャツ）　（３０）の回
転を停止すると、リンクアーム内へのそれらの前記組込
みによりリンクアームの屈曲姿勢が保持され、回転工具
保持器の回転が阻止される。

前記のようなリンクアームの屈曲、回転工具保持器の回
転、さらにはロボット側アームによる全体回転操作によ
って、回転工具保持器で保持された工具が１８０°の半
球方向の全てにわたり円滑に任意方向に傾斜指向される
。

（発明の効果） 本発明は、前述のような構成になっており、リンクアー
ム内に沿設されたリンク自在継手付きボールスクリュー
軸を回転すると、各剛性リングがそれぞれ平行軸を中心
にして大きく屈曲操作され、リンクアーム内に沿設され
たリンク自在継手付きシャフトを回転すると、回転工具
保持具が自在に回転操作されて、屈曲性能の向上により
工具の傾斜指向性能が著しく高められ、リンクアーム、
屈曲駆動装置および回転駆動装置の大幅な構造簡素化と
ともに、リンクアーム内への前記両装置の組込みにより
大幅にコンパクト化され、アームの移動操作が円滑に遂
行される。さらにまた、前記両装置のリンクアーム内へ
の沿設により、リンクアーム中央部に配線等の組込みス
イースができるなどの効果を有している。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図はボ
ールスクリュー軸およびリンクアームの屈曲状態を示す
第１図の■−■部分の断面図、第３図は第１図のリンク
アーム先端部の斜視図、第４図は従来例の斜視図である
。 １１：ロボット側アーム、１２α、ｂ、Ｃ：平行軸、１
５αｌ　’！’ｌ　’：剛体リンク、２０：ボールスク
リュー軸、２１αｅｂｔ’Ｔ　３１”ｌ’！’＃’：リ
ンク自在継手、２２α、ｂ、ｃ、２３α＋ｂｔ’ａ屈曲
連動機構、３０：シャツ）、３５．３６：回転連動機構
（歯車）、３７：回転工具保持器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボット側アームに平行軸で順次に連結された複数の剛
   体リンクからなる可撓性のリンクアームと、該リンクア
   ーム内に沿設されたリンク自在継手付きボールスクリュ
   ー軸を前記ロボット側アームおよび前記各リンクに屈曲
   連動機構で連結した屈曲駆動装置と、前記リンクアーム
   内に沿設されたリンク自在継手付きシャフトを前記リン
   クアーム先端の回転工具保持器に回転連動機構で連結し
   た回転駆動装置を具備したことを特徴とする可撓性ロボ
   ットアーム。