JPS63139680A

JPS63139680A - ア−ム駆動装置

Info

Publication number: JPS63139680A
Application number: JP28716486A
Authority: JP
Inventors: 荒井　伸治; 吾妻　健国
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1988-06-11

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〕この発明は、ロボットアーム等の駆動装置、特にモータ
等の回転により紐体によりおよびより戻しを与え、これ
に伴なう紐体の伸縮動作によりアームを揺動させるアー
ム駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来のアーム駆動装置１ｌｆｔ示すもので、図
中、（１）は支持基台、（２）はこの支持基台（１）に
揺動可能に取付けられたアーム、（８）は上記支持基台
（１）に取付けられたサーボモータ、（４）はこのサー
ボモータ（８）の回転軸に固設された歯車で、無端状の
ベルト（６）を介し、上記アーム（２）の軸に固設した
歯車（６）に連結されている。

従来のアーム駆動装置は上記のように構成され、サーボ
モータ（８）は、外部指令により所定の回転数で回転駆
動され、その回転運動は、両歯車（４）　、　（６）の
歯数比に逆比例した減速比の回転運動（速度および回転
角度）としてアーム（２）に伝達され、アーム（２）が
矢印方向に揺＠［動される。

ところで、上記サーボモータ（８）としては、交流電源
方式のものと直流電源方式のものとの両方が使用される
が、前者は三相電源の相順を変えることにより、また後
者は極性を反転させることによりサーボモータ（８）の
回転方向を変え、アーム（２）の揺動方向を切換えるこ
とができる。

また第４図では、ベルト（５１ｔ−用いてサーボモー奄り（８）の回転運動をアーム（２）に伝達するもの遍示
しているが、ベルト（６）を用いず両歯車Ｌ４）　、　
（ａ）を直接噛合させる方式のもの、あるいは歯車の夏
用１１５数を増やして減速比率を大きくした方式のもの
もある。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

上記のような従来のアーム駆動装置では、歯車！！！構
を用いて動力の伝達を行なっているため、歯車相互間の
バツクラツシあるいは歯車（４）、（６’）トベルト（
５）との間の遊び等により正確な動力伝達が容易でない
とともに、構造も複雑となり、アーム（２）を微少揺動
させるには、歯車による減速比を大きくしたり、あるい
は回転用度を高精度で制御可能な高級のサーボモータ（
組を使用しなければならない等の問題があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、簡単なｍ構で容易にアームを微少揺動させること
ができるアーム！Ｍｗｎ装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るアーム駆動装置は、紐体にＬりおよびエ
リ戻しを与えて紐体を伸縮動作させ、この伸縮動作によ
りアームを揺動させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、ｆｆｉ動機で紐体によりを与える
ことにより紐体は縮小作動し、これによりアームは一方
向に揺動する。また予め工９が与えられている紐体に、
駆ｒ：ＩｒＩ機で工り戻しを与えることにより紐体は伸
長作動し、これに１０アームは他方向に揺動する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１実施例を示すもので、図中、第
４図と同一符号は同−又は相当部分を示す。（７ａ）、
（７ｂ）は同一の形状および材質からなる一対のワイヤ
ロープで、ｌａ線シワイヤ単線ワイヤ又は平行に配線さ
れた複数本のワイヤロープ等で形成されている。（８）
はアーム（２）の基端部に一体的に設けられた円筒状の
関節で、その中心軸が上記支持基台（１）に支持され、
上記アーム（２）はこの中心軸を支点として揺動するよ
うになっている。また上記各ワイヤロープ（７ａ）、（
７ｂ）の一端は、上記関節（８）の外周面に所定の巻付
は角で相互に逆方向に巻掛けられ、その先端は、ポル）
　（９ａ）、（９ｂ）により関節（８）の外面に固定さ
れている。

一方上記各ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）の他端は、
第１図に示す工うに枠（１０ａ）、（１０ｂ）に嵌込ま
れた回転スリーブ（１１ａ）、（１１ｂ）に連結され、
各回転スリーブ（１１ａ）、（１１ｂ）は、モータ（３
ａ）、（３ｂ）の回転軸とそれぞれ直結している。そし
てモータ（３ａ）。

（６ｂ）の正逆回転に＝ｖ１各ワイヤロープ（７ａ）、
（７ｂ）によりおよびより戻しを相互に逆位相で与える
ようになっている。

なお、各ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）は、アーム（
２）が支持基台（１）と平行な位置にある場合、すなわ
ち揺動範囲の中央部に位置している場合には、予め同一
回数の所定のより回転が与えられた状態で保持されてい
る。

上記のＬうに構成されたアーム駆動装置においては、ア
ーム（２）を８１図において時計方向に揺動させる場合
、まずモータ（５ｂ）をワイヤロープ（７ｂ）の工りを
増加させる方向に回転させ、ワイヤローフ”（７ｂ）の
長さを縮小させるとともに、モータ（３ａ）をワイヤロ
ープ（７ａ）のよりを減少させる方向に回転させ、ワイ
ヤロープ（７ｂ）の長さの縮小量と同量の長さの増大を
ワイヤロープ（７ａ）に生じさせる。

これに工り、アーム（２）はワイヤロープ（７ａ）、（
７ｂ）の伸縮量だけ揺動することになる。

ここで、ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）として、直径
０．２〜１．２　（１ｍのピアノ線を１００本ないし数
千本より合わせて作った硬質のロープを用いる場合、よ
りがないときのワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）の長さ
をＬ１０−プの直径をｄとするとき、ロープにΔｎ回の
エリ回転を与えたときのロープの長さの変化量をΔＬと
すると、変化量ΔＬは、 ΔＬ＝Ｌ（１−、／’ｉπ７肩スｙ）　　　　・・・（
１）の近似式で表わすことがで自る。

また、アーム（２）基端の関節（８）の直径をＤとすれ
ば、エリ回転ΔｎＫよるアーム（２）の回転角の増分Δ
θ（ラジアン）は、 Δθ：２Ｌ（１−７１−（ΔΩπ（１／Ｌ）２）／Ｄ　
　　　　＠　ψ　・（２）で与えられる。

すなわち、−例として、Ｌ＝３００ｃＩＩＬ、ｄ：１（
ｍ、Ｄ＝ＩＱｃＩＩＬとすれば、モータ（３ａ）、（３
ｂ）の回転数Δｎ　＝　１に対して、アーム（２）の回
転角Δθは、Δθ−４３Ｘ１０　　　（）／アン）とな
る。このため、従来の歯車機構を用いたアーム駆動装置
では、精度的に問題であった微小角度のアーム駆動制御
を容易に行なうことが可能となる。

なお、上記モータ（３ａ）、（３ｂ）としては、回転数
制御が正確にできるＡＣあるいはＤＣサーボモータが好
ましい。また、ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）として
、適切な材料を選定し２本ないし数本の工り合わせロー
プを用いることにエリ、回転角Δθと長さＬとの関係が
より簡単な関係となり、構成を簡素化できる。

第２図はこの発明の第２実施例を示すもので、アームの
関節部を２段とし、アーム先端の自由度を増大させる工
うにしたものである。

すなわち、第２図において、第１図と同一符号は同−又
は相当部分を示し、（２）は１段目のアーム、四は２段
目のアーム、（１５ａ）、（１）ｂ）は上記１段目のア
ーム（２）に取付けられ２段目のアーム（尊の関節部か
ら引出された各ワイヤロープ（１７ａ）、（１７ｂ）に
相互に逆位相で工りおよび工り戻しを与えるモータで、
１段目のアーム（２）を駆動するモータ（３ａ）。

（６ｂ）とは相互に独立して駆動される。（２０ａ）、
（２Ｄｂ）は、１段目のアーム（２）を駆動する各ワイ
ヤロープ（７ａ）、（７ｂ）をガイドするローラで、各
ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）の伸縮とともに回転す
る。

しかして、アームの関節部を２段とすることにより、各
モータ（３ａ）、（３ｂ）および（１５ａ　）　、　（
１）ｂ　）を同時に連動駆動させれば、アーム（２）先
端の駆動範囲を大幅に拡大でき、しかも所定位置まで迅
速に移動させることができる。

第５図はこの発明の第６実施例を示すもので、１　（Ｖ
Ａのモータ（８）でアーム（２）を揺動駆動できるよう
にしたものである。

すなわち、第３図において、第１図および第２図と同一
符号は同−又は相当部分を示しｓ　（１ａ）はアーム（
２）および関節（８）を支持する支持基台、（１ｂ）は
モータ（８）を支持する支持基台ｓ　（４ａ）Ｆｉ上記
モータの出力軸に固設された歯車、（４ｂ）はこの歯車
（４ａ）に噛合して逆方向に回転する歯車ｂ　　（７ａ
）、（７ｂ）は４本のロープでそれぞれ構成されたワイ
ヤロープ、＠１１は各ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）
の両端を固定するロープ取付板で、上記モータ（８）側
の各ロープ取付板（２１）は、中心軸を同一にして歯車
（４ａ）、（４ｂ）にそれぞれ固設されている。またア
ーム（２）側の各ロープ取付板（２１１は、関節（８）
の外周面に１ターン巻付けられ、かつ一箇所がボルト（
９）で関節（８）の外面に固定されたベルト（２）の両
端にそれぞれ連結されている。

なお上記各ワイヤロープ（７ａ）、（７ｂ）は、アーム
（２）がその揺動範囲の中央部に位置している場合に予
め同一方向の同一回数のより回転が与えられた状態とな
っている。

しかして、アーム（２）を図中実線矢印の方向に揺動さ
せる場合には、ワイヤロープ（７ａ）のよりを増加させ
る方向にモータ（８）を回転させ、ワイヤロープ（７ａ
）を縮小させる。この際、モータ（８）の回転力は、両
歯車（４ａ）、（４ｂ）を介しワイヤロープ（７ｂ）に
伝えられ、ワイヤロープ（７ｂ）のエリを減少させる方
向に作用し、ワイヤロープ（７ａ）の縮小分に見合った
伸長作用をワイヤロープ（７ｂ）に与える。これにより
、アーム（２）は実線矢印方向に揺動する。アーム（２
）を破線矢印方向に揺動させるには、モータ（８）を逆
転させればよい。

なお上記各実施例においては、一対のワイヤロープ（７
ａ）、（７ｂ）および（１７ａ）、（１７ｂ）を用いて
アーム（２）ｌ（２）を正逆揺動させるものを示したが
、スプリングによりアーム（２）、（頂を常に一方向に
揺動け勢しておくようにすれば、単一のワイヤローブで
アーム（２）を操作することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、紐体に与えられるより
およびより戻しに伴なう紐体の伸縮動作を利用してアー
ムを揺動させるようにしているので、簡単な構造で精度
よくアームを微少揺動させることができ、安価、高性能
なアーム駆動装置が得られる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１５ｊ！施例を示すアーム駆動装
置の構成図、第２図はこの発明の第２実施例を示す第１
図相当図、第５図はこの発明の第３実施例を示す第１図
相当図、第４図は従来のアーム駆動装置を示す８ｇ１図
相当図である。（２１、（（支）・・アーム（’）＊　（３”　）　＃　（”　）　−（１５ａ　）
　ｅ　（１）ｂ　）・・モータ（７ａ）、（７ｂ）、（
１７ａ）、（１７ｂ）−・ワイヤロープ（８＞　、　（
ｇ　−＠関節　　　（９）、　（９ａ）、（９ｂ）−＠
ボルト翰・・ベルトなお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基端に設けた円筒部の軸心位置を支点として揺動
するアームと、上記円筒部の外面に一端が固定され他端
側が円筒部の外周面に所要角度巻掛けられた後引出され
る紐体と、この紐体の上記他端に連結され正逆回転して
紐体によりおよびより戻しを与える駆動機とを備え、駆
動機で与えられるよりおよびより戻しに伴なう紐体の伸
縮により、上記アームを揺動させることを特徴とするア
ーム駆動装置。
（２）紐体は、円筒部への巻掛け方向が逆の一対のワイ
ヤロープで構成され、かつ両ワイヤロープに与えられる
よりおよびより戻しは、相互に逆位相となっていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアーム駆動装
置。