JPS6260231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明は、工業用ロボツトアームに関し、詳し
くは、多関節体からなるアームを任意の方向に屈
曲させ、また、必要に応じて手首軸を回転させる
ことができる工業用ロボツトの分野で利用される
ものである。

(b) 従来技術 工業用ロボツトアームは、例えば、ロボツト本
体の駆動源からの動力により所定の変位作動を行
ない、その先端のに装着された手首において、作
業対象物に一連の作業を行なわせるために採用さ
れる。

このようなアームは従来より種々提案されてい
が、例えば、第１図に示すようなアーム１では、
両端に歯面２Ａの刻設された内部リンク２が採用
され、その歯面２Ａが相互に噛み合うよう１列に
配置されている。そして、その各内部リンク２
は、その左右２個所でピン継手３を介して、２つ
の外部リンク４の一方の支持体５に回動自在に支
承され、屈曲自在となつている。

このようなアーム１では、第２図に示すように
例えば、一方端の外部リンク４ａを固定しそれに
軸承された内部リンク２ａを矢符６方向に回動す
ると、内部リンク２ｂがピン継手３ｂを中心に矢
符７方向に回動する。このとき、外部リンク４ａ
に隣り合う他の外部リンク４ｂも外接する円弧面
４Ａに沿つて回動する。このような屈曲作動が順
次先端部の内部リンク２ｄおよび外部リンク４ｄ
にまで及ぶと、アーム１に可撓的な運動をさせる
ことができる。さらに、前記内部リンク２ａを第
１図に示すように矢符８方向に回動すると、その
回転はそのまゝ各支持体５および外部リンク４を
介して伝達され、先端の外部リンク４ｄを矢符９
方向に回動させることもできる。

しかし、このようなアームでは、前記内部リン
クに刻設された歯面の角度領域が少なく、内部リ
ンク相互および外部リンク相互の屈曲角を大きく
取ることができない欠点がある。加えて、アーム
の剛性が低い上に、歯面が点接触となるため大き
な力を伝達できなくまたその摩耗が激しい。さら
に、各歯面のバツクラツシユ除去が工作上困難で
あるため、アームの屈曲精度を高くすることがで
きない欠点があり、その改善が強く望まれてい
る。

(c) 発明の目的 本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、アームの屈曲精度を高く維持して作動
させることができ、加えて、屈曲作動範囲が広く
かつ、アームの剛性が高くなりその荷重能力をも
向上させることができる工業用ロボツトアームを
提供することを目的とする。

(d) 発明の構成 第１の発明の構成を第４図を参照して説明する
と、ロボツトアーム１０の軸線１０Ａに沿つて複
数個の端枠材１３ａ，１３ｂ…が配置され、各端
枠材の上下部が一方側に隣り合う端枠材と軸線１
０Ａに平行な１対の平行リンク１２ａ，１２ｂで
接続され、左右部が他方側に隣り合う端枠材と他
の平行リンク１２ａ，１２ｂで接続された多関節
体が設けられ、各端枠材１３ａ，１３ｂ…ごとに
自在継手１９ａ，１９ｂ，２８ａ，２８ｂを介し
て接続された軸体１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７
ｂからなる２つの屈曲自在のアーム屈曲駆動軸１
４，１７が、軸線１０Ａより離隔した位置でその
軸線１０Ａと平行に複数の端枠材１３ａ，１３ｂ
…を縦通して設けられ、これらのアーム屈曲駆動
軸１４，１７のそれぞれの軸体の１つ置きに、そ
の軸体１４ａ，１７ｂと同心状に刻設されたオネ
ジ２１に螺合するメネジ２１の直線運動を、端枠
材１３ａ，１３ｂの傾動運動に変換する傾動リン
ク体１６が装着され、アーム屈曲駆動軸１４，１
７のそれぞれの他の軸体に、その軸体１４ｂ，１
７ａの軸方向伸縮を可能にする軸長調整体１８が
介在され、１つのアーム屈曲駆動軸１４の傾動リ
ンク体１６と他のアーム屈曲駆動軸１７の軸長調
整体１８とを、隣り合う２つの同一端枠材１３
ａ，１３ｂ間に配置され、傾動リンク体１６が装
着された軸体１４ａ，１７ｂを、その軸方向変位
を拘束して回動自在に支承する駆動軸支持体１５
が各平行リンク１２ａ，１２ｂに固設されている
工業用ロボツトアームである。

さらに、第２の発明は、上記構成に加えて、第
６図に示すように、各端枠材１３ａ，１３ｂ…ご
とに自在継手４３ａ，４３ｂを介して接続された
軸体４２ａ，４２ｂからなる１つの屈曲自在の手
首回動駆動軸４２が、軸線１０Ａに一致して配置
されていると共に、その各軸体４２ａ，４２ｂが
その軸方向変位を拘束して駆動軸支持体１５に回
動自在に支承されている工業用ロボツトアームで
ある。

(e) 実施例 以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説
明する。

第３図は、本発明の実施例である工業用ロボツ
トアーム１０の全体断面図である。図中１２ａ，
１２ｂは、ロボツトアーム１０の軸線１０Ａを含
む平面内でその軸線１０Ａに平行に配置された１
対の平行リンク、１３ａ〜１３ｄは軸線１０Ａに
沿つて配置された複数個の端枠材、１１はロボツ
トアーム１０を形成する多関節体で、１つの端枠
材例えば１３ｂの上下部が一方側に隣り合う端枠
材１３ａと上述の１対の平行リンク１２ａ，１２
ｂで接続され、左右部が他方側に隣り合う端枠材
１３ｃと他の平行リンク１２ａ，１２ｂでそれぞ
れ回動自在に接続されている。なお、他の構成は
関節体１１に立体的に装着されているので、１対
のリンク１２ａ，１２ｂで接続されている２つの
端枠材１３ａ，１３ｂ間の斜視図を示す第４図に
基づいて説明する。

１４，１７は２つの屈曲自在のアーム屈曲駆動
軸で、それぞれは自在継手１９ａ，１９ｂ，２８
ａ，２８ｂを介して端枠材１３ａ，１３ｂごとに
接続された複数の軸体１４ａ，１４ｂ，１７ａ，
１７ｂからなつていて、軸線１０Ａより離隔した
位置でその軸線１０Ａと平行に複数の端枠材１３
ａ，１３ｂ…を縦通するように設けられている。
なお、自在継手１９ａ，１９ｂ，２８ａ，２８ｂ
は、図示では端枠材１３ａ，１３ｂの面１３Ａ，
１３Ｂ面内に位置しているが、後述するように駆
動軸１４，１７はその作動につれて適宜伸縮する
ので、その屈曲作動の際端枠材１３ａ，１３ｂに
接触しなければ、端枠材１３ａ，１３ｂの面外に
位置していてもよい。また、駆動軸１４は軸線１
０Ａを含む水平平面上にあり、駆動軸１７はその
垂直平面上に設けられているが、軸線１０Ａ上に
さえ無ければ何ら差し支えない。

２１は駆動軸１４の軸体１４ａ，１４ｂの１つ
置き、図示では１４ａの軸体の軸方向に刻設され
たオネジ、２２はこのオネジ２１に螺合するメネ
ジ、２３ａ，２３ｂはこのメネジ２２の直線運動
を端枠材１３ａ，１３ｂの傾動運動に変換する傾
動リンクで、これらのオネジ２１とメネジ２２と
傾動リンク２３ａ，２３ｂとで端枠材１３ａ，１
３ｂを傾動させる傾動リンク体１６が構成されて
いる。この傾動リンク１６は、図示しないが駆動
軸７の軸体１７ｂにも同様装着されている。な
お、図示ではメネジ２２の１直径方向に傾動リン
ク２３ａ，２３ｂをピン接続するためのアーム２
４ａ，２４ｂが突設され、このうちの一方のアー
ム２４ｂには、駆動軸支持体１５に固着されたガ
イドバー２５が挿通されて、メネジ２２が駆動軸
１４の軸方向に直線運動する際回動しないように
規制されている。また、傾動リンク２３ａ，２３
ｂの他端は、１対のリンク１２ａ，１２ｂのピン
１２Ａと１２Ｂ、１２Ｃと１２Ｄを結ぶ仮想線で
ある傾動軸２６Ａ，２６Ｂに平行し、かつ、ピン
２７Ａ，２７Ｂで端枠材１３ａ，１３ｂに接続さ
れている。

１８は駆動軸７の軸体１７ａの軸方向伸縮を可
能にするスプライン嵌合形式の軸長調整体で、駆
動軸１４により端枠材１３ａ，１３ｂが傾動する
際、駆動軸１７がその動きを阻害しないようにす
るためのものであつて、図示しないが駆動軸１４
の軸体１４ｂにも同様介在されている。

１５は駆動軸支持体で、傾動作用体１６が装着
された軸体１４ａ，１７ｂ、図示では１４ａの軸
方向変位を拘束して軸受２０ａ，２０ｂにより回
転自在に支承するものであつて、端枠材１３ａ，
１３ｂを回動自在に接続する１対の平行リンク１
２ａ，１２ｂに固設されている。なお、この駆動
軸支持体１５は図示では１５ａ，１５ｂの２つ設
けられているが、上述の機能を発揮するようにな
つているならば１つでもよい。

このような構成の実施例によれば、次のように
作動させることができる。

先ず、第４図において駆動軸１４を、図示しな
い駆動源により矢符３０方向に回転する。なお、
駆動軸１４の回転による屈曲動作の説明を判り易
くするために、他の駆動軸１７の構成を省いた第
５図ａ，ｂを参照して述べる。この駆動軸１４の
回転は自在継手１９ａを介して端枠材１３ａ，１
３ｂ間の軸体１４ａに伝動される。この軸体１４
ａはその軸方向変位が駆動軸支持体１５により規
制されているので、オネジ２１は変位することな
く回転する。したがつて、これに噛み合うメネジ
２２が矢符３１方向に移動するので、メネジ２２
に突設されたアーム２４ａ，２４ｂを介して傾動
リンク２３ａ，２３ｂが矢符３２方向に変位す
る。その結果、端枠材１３ａ，１３ｂは第５図ｂ
に示すように傾動軸２６Ａ，２６Ｂを中心に矢符
３３ａ，３３ｂ方向に傾動する。このとき、図示
しない駆動軸１７の軸体１７ａに介在された軸長
調整体１８が適宜伸縮し、端枠材１３ａ，１３ｂ
の動きが阻害されることはない。このような作動
が繰り返されて、多関節体１１は第５図ｃの状態
から１つの平面内で第５図ｄのように下方に屈曲
する。その際、駆動軸１４の回転量を適宜選択す
れば、屈曲角を任意に採ることができる。なお、
駆動軸１４を矢符３０の反対方向に回転させれ
ば、上方に屈曲することはいうまでもない。

このような１つの平面内における屈曲作動が行
なわれているときに、もう１つの駆動軸１７を第
４図に示すように矢符３５方向に図示しない駆動
源によつて回転すると、軸体１７ｂの傾動リンク
体１６により第５図ｄの紙面の直角方向にも屈曲
させることができる。このとき、すでに下方に屈
曲させている駆動軸１４は、軸体１４ｂに設けら
れた軸長調整体１８でその軸方向伸縮が図られ
る。したがつて、ロボツトアーム１０は立体的に
任意の方向に屈曲することができ、アーム１０の
先端に装着された手首３６を所望の位置に変位さ
せることができる。

第６図は異なる発明の実施例であつて、第４図
のアーム１０に、手首回動駆動軸４２を付加した
ものである。その他の部分については異なるとこ
ろがないので、同一の符号を付して説明を省く。

この駆動軸４２は、ロボツトアーム４０の軸線
４０Ａに一致するよう配置され、かつ、端枠材１
３ａ，１３ｂの面内に自在継手４３ａ，４３ｂを
有している。そして、その各軸体４２ａ，４２ｂ
はその軸方向変位を拘束するように駆動軸支持体
１５に軸承されている。

このような構成の実施例によつても、前述した
発明のロボツトアーム１０と同様の屈曲作動を行
なわせることができる外に、手首回動駆動軸４２
を矢符４４方向に回転駆動すると、ロボツトアー
ム４０が種々屈曲している状態で、手首３６を第
５図ｄの矢符４５方向に回転することができる。
したがつて、手首３６を任意の位置で任意の角度
に回転でき、その手首３６により所望の作業を行
なわせることができる。

(f) 発明の効果 本発明は以上詳細に説明した実施例から理解で
きるように、第１の発明においては、ロボツトア
ームの多関節体において、１つまたは２つのアー
ム屈曲駆動軸を回転することにより傾動リンク体
を作動させて端枠材を傾動させ、その際、他の屈
曲駆動軸をその軸長調整体により伸縮可能にした
構成としたので、ロボツトアームを所望の方向お
よび角度に屈曲させることができ、その先端を任
意の位置に移動することができる。

第２の発明においては、上記発明の構成に手首
回動駆動軸をロボツトアームの軸線に一致して設
けたので、上述の屈曲作動を加えて、その先端に
装着された手首を所望の位置で所望の回転を与え
ることができ、手首による遠隔作業形態を種々採
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の工業用ロボツトアームの一例、
第２図はその作動説明図、第３図は第１の発明の
実施例である工業用ロボツトアームの初期状態に
おける全体断面図、第４図は隣り合う２つの端枠
材間の構造斜視図、第５図ａは１つの屈曲駆動軸
のみを示した初期状態図、第５図ｂは端枠材が傾
動した状態説明図、第５図ｃは１つの屈曲駆動軸
のみを示したロボツトアームの初期状態図、第５
図ｄはその屈曲状態図、第６図は異なる発明の実
施例おける隣り合う２つの端枠材間の構造斜視図
である。 １０，４０…ロボツトアーム、１０Ａ，４０Ａ
…軸線、１１…多関節体、１２ａ，１２ｂ…１対
のリンク、１３ａ，１３ｂ…端枠材、１４，１７
…アーム屈曲駆動軸、１４ａ，１４ｂ，１７ａ，
１７ｂ…軸体、１５…駆動軸支持体、１６…傾動
リンク体、１８…軸長調整体、１９ａ，１９ｂ，
２８ａ，２８ｂ，４３ａ，４３ｂ…自在継手、２
１…オネジ、２２…メネジ、２３ａ，２３ｂ…傾
動リンク、４２…手首回動駆動軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロボツトアームの軸線に沿つて複数個の端枠
   材が配置され、各端枠材の上下部が一方側に隣り
   合う端枠材と前記軸線に平行な１対の平行リンク
   で接続され、左右部が他方側に隣り合う端枠材と
   他の平行リンクで接続された多関節体を設け、 各端枠材ごとに自在継手を介して接続された軸
   体からなる２つの屈曲自在のアーム屈曲駆動軸
   を、前記軸線より離隔した位置でその軸線と平行
   に前記複数の端枠材を縦通して設け、 これらのアーム屈曲駆動軸のそれぞれの軸体の
   １つ置きに、その軸体と同心状に刻設されたオネ
   ジに螺合するメネジの直線運動を、前記端枠材の
   傾動運動に変換する傾動リンク体を装着し、 前記アーム屈曲駆動軸のそれぞれの他の軸体
   に、その軸体の軸方向伸縮を可能にする軸長調整
   体を介在させ、 前記１つのアーム屈曲駆動軸の傾動リンク体と
   他のアーム屈曲駆動軸の軸長調整体とを、隣り合
   う２つの同一端枠材間に配置し、 前記傾動リンク体が装着された軸体を、その軸
   方向変位を拘束して回動自在に支承する駆動軸支
   持体を前記各平行リンクに固設し、 各アーム屈曲駆動軸の回転により前記多関節体
   が上下左右に屈曲できるようにしたことを特徴と
   する工業用ロボツトアーム。 ２ ロボツトアームの軸線に沿つて複数個の端枠
   材が配置され、各端枠材の上下部が一方側に隣り
   合う端枠材と前記軸線に平行な１対の平行リンク
   で接続され、左右部が他方側に隣り合う端枠材と
   他の平行リンクで接続された多関節体を設け、 各端枠材ごとに自在継手を介して接続された軸
   体からなる２つの屈曲自在のアーム屈曲駆動軸
   を、前記軸線より離隔した位置でその軸線と平行
   に前記複数の端枠材を縦通して設け、 これらのアーム屈曲駆動軸のそれぞれの軸体の
   １つ置きに、その軸体と同心状に刻設されたオネ
   ジに螺合するメネジの直線運動を、前記端枠材の
   傾動運動に変換する傾動リンク体を装着し、 前記アーム屈曲駆動軸のそれぞれの他の軸体
   に、その軸体の軸方向伸縮を可能にする軸長調整
   体を介在させ、 前記１つのアーム屈曲駆動軸の傾動リンク体と
   他のアーム屈曲駆動軸の軸長調整体とを、隣り合
   う２つの同一端枠材間に配置し、 前記傾動リンク体が装着された軸体を、その軸
   方向変位を拘束して回動自在に支承する駆動軸支
   持体を前記各平行リンクに固設し、 各端枠材ごとに自在継手を介して接続された軸
   体からなる１つの屈曲自在の手首回動駆動軸を、
   前記軸線に一致させると共に、その各軸体をその
   軸方向変位を拘束して前記駆動軸支持体に回動自
   在に支承し、 各アーム屈曲駆動軸の回転により前記多関節体
   が上下左右に屈曲できると共に、手首回動駆動軸
   の回転により前記多関節体の先端に装着された手
   首を手首軸回りに回転できるようにしたことを特
   徴とする工業用ロボツトアーム。