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    公开号:WO1984004269A1
    申请号:PCT/JP1984/000218
    申请日:1984-04-27
    公开日:1984-11-08
    发明作者:Seiichiro Nakashima；Kenichi Toyoda；Nobutoshi Torii；Ryo Nihei
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B25J17-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 関節腕形工業用口ボッ ト
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は工業用ロボッ トに関し、 さ らに詳し く は、 関節腕形 工業用 ボツ トに関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 公知の関節腕形工業用ロボッ トは、 一般に、 ベース上に設け られた可動ロボッ ト基体を備えている。 基嬙部及び先端部を有 する第 1 アームすなわち上腕はロボッ ト基体に対し基端部で揺 動可能に枢着されている。 後端部及び前嫋部を有する第 2 ァ ー ムすなわち前腕は上腕の先端部に対しその後端部と前端部との 間で揺動可能に枢着されている。 前腕の先嬸部に取り付けられ る手首装置は通常 2つ或いは 3つの異なる軸線の回りに運動可 能な運動要素からなっており、 出力端とな'る運動要素には口ボ ッ トハン ド、 溶接機、 塗装機等の作業機器が取り付けられるよ うになつている。 手首装置の各運動要素はそれぞれ独立した手 首駆動装置により各々の軸線周りに回耘駆動される。 従来の各 手首駆動系は、 一般に、 上腕に設けられた第 1 スプロケ ッ トと、 こ の第 1 スプロケ 'ン トを回転させるために上腕に設けられ且つ 第 1 スプロケ ッ トに連結された駆動モ -タと、 上腕に対する前 腕の枢着部に設けられた第 2 スプロケ ッ ト と、 上腕の前端部内 に配置され且つ手首装置の対応する運動要素に作動的に連結さ れた第 3 スプロケ ッ 卜 と、 第 1 スプロケ ッ 卜の回転を第 2 スプ ロケッ トに伝達するための無端伏チヱ ンと、 第 2 スプロケッ ト の回耘を第 3 スプロケ ッ トに伝達するための別の無嫋状チヱン とにより構成されている。
    [0007] 上述したような手首駆動系を備えた従来の関節形ロボッ トに おいては、 駆動モ -タから手首装置の運動要素までの間に多く の動力伝達部品が使われている。 また、 一般にチェ ンは負荷に τ
    [0008] 対する刚性が低いため、 手首駆動系に締めるチ ンの比率が大 きい従来の口ボッ トにおいては手首装置に加わる貪荷に対する 则性が低く なるという欠点がある。 さ らに、 手首駆動系に締め るチェ ンの比率が大きい従来のロボッ トにおいてはチェンの摩 耗による伸びのために手首装置の岀カ端の位置精度が低くなる という欠点がある。
    [0009] 癸明の開示
    [0010] 本発明の 1つの目的は、 部品数の少ない手首駆動装置を備え た関節腕形工業用ロボッ トを提供することにある。
    [0011] 本癸明の他の目的は、 手首装置に加わる食荷に射する剛性の 高い関節腕形工業用ロボッ トを提供することにある。
    [0012] 本発明によれば、 ベース上に設けられた可動ロボッ ト基体と- 基嬙部及び先嫱部を有し前記ロボ 'ン ト基体に対し基嬙部で揺動 可能に抠着された上腕と、 後嬙部及び前嬙-部を有し前記上腕の 先嬙部に対し前記後端部と前端部との間で揺勤可能に枢着され た前腕と、 前記前腕の前端部に対し少なく とも 1つの軸線の回 りに運動可能に設けられている手首装置と、 前記手首装置を前 記軸線周りに回耘駆動するための少なぐ とも 1つの手首駆動装 置とを備え、 前記手首駆動装置は、 前記前腕の後嬙部内に回転 可能に配 Sされた第 1 スブロケッ ト と、 前記第 1 スプロケッ ト を! S耘させるために前記前腕の後端部に設けられ且つ前記第 1 スプロケッ 卜に連結された駆動モータと、 前記前腕の前嬙部内 に配置され且つ前記手首装置に作動的に連結された第 2 スプロ ケッ 卜と、 前記第 1 スプロケ ッ トの回転を前記第 2スプロケ ッ トに伝達するための巻掛け伝動節とを備えてなる関節腕形工業 用ロボッ トが提供される。
    [0013] 好ましく は、. 前記卷掛け伝動節は、 前記第 1 スプロケ ッ トに 嚙み合う第 1 チヱンと、 前記第 2 スプロケッ トに嚙み合う第 2 チヱ ンと、 前記第 1チヱンの両端と前記第 2チヱンの両端とを
    [0014] ΟΜΡΙ_ ό
    [0015] それぞれ連結する一対のロ ッ ドとを備えており、 これにより、 巻掛け伝動節の刚性が高まる。
    [0016] 好ま し く は、 前記卷掛け伝動節は、 さ らに、 前記第 1 チェ ン 及び第 2 チュ ンの伸びを吸収するための手段を備えており、 こ の手段は前記口 7 ドの少な く とも一方と前記チェンの少な く と も一方との間に介装されて常に該チュンに引張力を与えるテン ショ ナ一からなる。 この構成により、 手首装置の位置精度が一 層高まる。
    [0017] 好まし く は、 前記前腕には前記各ロ ッ ドを县手方向に摺動可 能に支持一対のガイ ド部材が設けられており、 このガイ ド部材 によって σ ッ ドが滑らかに案内される。
    [0018] さらに好ましく は、 前記上腕は前記口ボッ ト基体に対し第 1 軸線の周りに揺動可能に枢着されており、 前記前腕は前記上腕 に対し前記第 1軸線に平行な第 2铀線の周りに揺動可能に枢着 されている。 前記手首装置は前記前腕の前嬙部に対し前記第 2 軸線に平行な第 3軸線の周りに回動可能に設けられた第 1 の運' 動要素と、 第 1運動要素に対し前記第 3軸線に直交する第 4軸 線の周りに回動可能に設けられた出力端としての第 2運動要素 とを備えている。 第 2運動要素には口ボッ トハン ド、 溶接機、 塗装機等のような作業機器が取り付け可能となつている。
    [0019] 本発明の上述の及び他の目的及び特徴は添付図面を参照した 以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。
    [0020] 図面の簡単な説明
    [0021] 第 1図は本発明の一実施例を示す関節腕形工業用ロボ 'ン 卜の 全体斜視図、
    [0022] 第 2図は第 1図に示すロボッ トの手首駆動装置を概略的に示 す断面平面図、
    [0023] 第 3図は第 2図に示す手首駆動装置を概略的に示す側面図、 第 4図は第 2図に示す手首装置のテンショ ナ一の拡大断面図
    [0024] Ο ΡΙ IPO である。
    [0025] 発明を実施するための最良の形態
    [0026] 第 1図を参照すると、 蘭節腕形工業用口ボッ トは、 ベース 1 0上に設けられた可動口ボッ ト基体 1 1を備えている。 ロボッ ト基体 1 1 はベース 1 0の設置面に対して垂直な軸線 X i の周 りに矢印 5の方向に画動可能である。 ロボッ ト基体 1 1 はべ一 ス 1 0 の設置面に平行な方向に往復直線移動するように設けら れていてもよい。 ベース 1 0 には口ボ 'ソ ト基体 1 1を Ml耘駆動 るためのサーボモータ 1 2が設けられている。 基端部 1 4及 び先嫱部 1 5を有する上腕 1. 3 は口ボッ ト基体 1 1 に対し基嬙 部 1 4で揺動可能に枢着されている。 上腕 1 3 は軸線 X i に対 し直交する敏線 X 2 の周りに矢印 W方向に回勖可能である。 口 ボッ ト基体 1 1 には上腕 1 3を回転駆動するためのサーボモー タ 1 9 — 1が設けられている。 後端部 1 7 -及び前嬸部 1 8を有 する前腕 1 6 は上腕 1 3 の二又伏の先端部 1 5 に対し後嬙部 1 7 と前端部 1 8 との藺で揺 ir可能に抠着されている。 前腕は軸 線 X 2 に平行な軸線 X 3 の周りに矢.印 U方向に回動可能である 前腕 1 6を回転駆動するためのサーボモータ 1 9 ― 2 はロボッ ト基体 1 1 に設けられており且つ上腕 1 3 のためのサ―ボモー タ 1 9 — 1 と同綞に配置されている。
    [0027] 前腕 1 6 の前端部 1 8には符号 2 0で概略的に示された手首 装置が取り付けられている。 この実施例^おいてば、 手首装置 2 0 は前腕 1 6の前嬙部 1 8に对し鲱繚 X 3 に平行な敏镍 X 4 の周りに矢印 方商に II動可能な第 1 の運動要素 2 1 と、 この 第 1·運動要素 2 1 に対し轴線 X 4 に直交する軸線 X 5 の周りに 矢印 or方向に回動可能な手首先端部である第 2 の運動要素 2 2 とを備えている。 第 2 の運動要素 2 2 は例えばロボッ トハン ド 溶接機、 塗装機等のような作業機器 （図示せず） を取り付ける ことができるようになっている。 第 2図を参照すると、 前腕 1 6 の前嫋都 1 8 は.二又伏をなす 2 つの支持部 2 3 , 2 4を備えており、 手首装置 2 0 の第 1運 動要素 2 1 は雨支持部 2 3 , 2 4間に配置されたケー シングか らなっている。 ケーシング 2 1 に固定された鼬 2 5 は軸線 X 4 に沿って延びており、 且つ、 ベアリ ングを介して前腕 1 6 の一 方の支持部 2 3 に回耘可能に支持されている。 手首先端部 2 2 に固定された軸 2 6 は軸線 X 5 に沿って延びており、 且つ、 ベ ァリ ングを介してケーシング 2 1 に回転可能に支持されている 関節腕形工業用口ボッ ト は手首装置 2 0 の各運動要素 2 1 , 2 2を対応する軸線の周りに回転駆動するための 2つの手首駆 動装置 2 7 , 2 8を備えている。 ケ—シング 2 1 のための手首 駆動装置 2 7 は、 前腕 1 6 の後端部 1 7内にベア リ ング 3 0 を 介して回転可能に支持された第 1 スプロケ ッ ト 2 9を備えてい る。 この第 1 スプロケ ッ ト 2 9を回転させ-るための駆動モータ と してのサーボモータ 3 1 は前腕 1 6 の後嬙部 1 7 に設けられ ている。 モータ 3 1 の出力軸は减速機構 3 2を介して第 1 スプ ロケ ッ ト 2 9 に連結さ.れている。 前腕 1 6 の前嬙部 1 8 の支持 部 2 3内には第 2 スプロケ ッ ト 3 3が配置されている。 この第 2 スプロケ ッ ト 3 3 は手首装置 2 0 のケ— シング 2 1 の軸 2 5 に固定されている。 第 1 スプロケ ッ ト 2 9 と第 2 スプロケ ッ ト 3 3 は回転運動を伝達するための巻掛け伝動節 3 4 によって連 結されている。
    [0028] 手首先端部 2 2 のための手首駆動装置 2 8 は、 同様に、 前腕 1 6 の後孅部 1 7内にベア リ ング 3 5を介して回耘可能に支持 された第 1 スプロケ ッ ト 3 6を備えている。 この第 1 スプロケ ッ ト 3 6を回転させるための駆動モータとしてのサーボモータ 3 7 は前腕 1 6 の後端部 1 7 に設けられている。 モータ 3 7 の 出力軸は減速機構 3 8を介して第 1 スプ αケ ッ ト 3 6 に連結さ れている。 前腕 1 6 の前嫋部 1 8 の支持部 2 4内には第 2スプ ロケッ ト 3 9が配置されている。 この第 2 スプロケ ッ ト 3 9 は 雜 4 0に固定されている。 軸 4 0 は軸線 X 4 に沿って延びてお - り、 且つ、 ベアリ ング 4 1を介して支持部 2 4 13耘可能に支 ' 持されている。 ケーシング 2 1 はベアリ ング 4 2を介して鲱 4 0 に回転可能に支持されている。 ケ—シング 2 1 內において、 雜 4 0に固定されたべベルギア 4 3 と軸 2 6に固定されたべべ ルギア 4 4 とが嚙み合っている。 第 1 スプロケッ ト 3 6 と第 2 スプロケッ ト 3 9は回転運動を伝達するための巻掛け伝動節 4 5によつて連結されている。
    [0029] 2つの卷掛け伝動節 3 4 , 4 5 の構造は実質的に同一である ので、 一方の巻掛け伝動節 4 5の構造のみ以下に説明し、 他方 の巻掛け伝動節 3 4の対応する構成部品には同一の参照符号を 付すこ ととする。
    [0030] 第 2図及び第 3図を参照すると、 巻掛け-伝動節 4 5 は、 第 1 スプロケッ ト 3 6に嚙み合う第 1 チェン 4 6 と、 第 2 スプロケ ッ ト 3 9 に嚙み合う第 2チヱン 4 7 と、 第 1 チヱ ン 4 6 の両端 と第 2チヱン 4 7 の両端とをそれぞれ連結する一対のロ ッ ド 4 8 , 4 9 とを備えている。 ロ ッ ド 4 8 , 4 9 は金属のような剐 体で作られている。 前腕 1 6には各口 ッ ド 4 8 , 4 9を ¾手方 向に摺動可能に支持するためのガイ ド部材 5 0 , 5 1が設けら れている ガイ ド部材 5 0 , 5 1 の内面にはロ ッ ド 4 8 , 4 9 を一層滑らかにガイ ドするためのブッ シュ （図示せず） を設け てもよい。
    [0031] 巻掛け伝動節 4 5 は、 さらに、 第 1 チ ン 4 6及び第 2 チェ ン 4 7の伸びを吸収するための手段を備えている。 この手段は ロ ッ ド 4 8 , 4 9 と第 2チヱン 4 7 との間に介装された 2つの テンショ ナ一 5 2からなつている。 テンショ ナ一 5 2 は常にチ ヱン 4 6 , 4 7 に引張力を与えている。 第 4図にに示すように、 テンショナ一 5 2はロ ッ ドに接続されるシリ ンダ部材 5 3 チ Ί
    [0032] ヱ ンに接続されるロ ッ ド部材 5 4 とを備えている。 ロ ッ ド部材
    [0033] 5 4はシリ ンダ部材 5 3 に設けられた口 ッ ドガイ ド 5 5 を貫通 してシリ ンダ部材 5 3 の内部に延びている。 シリ ンダ部材 5 3 の内部において、 口 ッ ド部材 5 4の先端にはフラ ンジ若し く は ナ ツ ト 5 6が設けられており、 このナ ツ ト 5 6 とロ ッ ドガイ ド
    [0034] 5 5 との簡においてロ ッ ド部材 5 4に複数の皿ばね 5 7が軸方 向に圧縮伏態で嵌合されている。 皿ばね 5 7 は常時チェンに引 張力を与える。 チヱ ンの摩耗に伴うチヱ ンの延びは皿ばね 5 7 の復元力により吸収される。
    [0035] 上述したように、 巻掛け伝動節 3 は巻掛け伝動節 4 5 と同 様の構成をなしている。
    [0036] モータ 3 1 による第 1 スプロケ ッ ト 2 9 の回転は巻掛け伝動 節 3 4を介して第 2 スプロケ ッ ト 3 3 に伝達される。 これによ り、 手首装置 2 0 のケ— シング 2 1 が軸線- X 4 の画り に回転運 動を行なう。 モータ 3 7 による第 1 スプ αケ ッ ト 3 6 の回転は 巻掛け伝動節 4 5を介して第 2 スプロケ ッ ト 3 9 に伝達される。
    [0037] 第 2 スプロケ ッ ト 3 9 の回転はべベルギア 4 3 , 4 4を介して 手首装置 2 0 の手首先端部 1 2 に伝達される。 これにより、 手 首先端部 2 2が軸線 X 5 の回りに回転運動を行なう。
    [0038] ケ - シング 2 1及び手首先嫱部 2 2 の回転運動は一回転以下 の一定のス ト ロークの範囲内に規定される。 チヱン 4 6 , 4 7 はできる限り短く することが望ま しいので、 ケ— シング 2 1及 び手首先端部 2 2 の回転ス ト ロークに必要な最小县さに設定す ることが好ま しい。
    [0039] スプロケ ッ ト とチヱンとを用いて回転運動の伝達を行なうた め、 チヱ ン 4 6 , 4 7には脈動とスプロケ ッ 卜の半径方向にお ける髙さ変動が絶えず生じる。 しかし、 上記構成の巻掛け伝動 節 3 4 , 4 5 においては、 ロ ッ ド 4 8 , 4 9がガイ ド部材 5 1 によつて摺動可能に支待されているので、 巻掛け伝動節 3—4 ,
    [0040] MSI
    [0041] ίΑΤΙΟ] a
    [0042] 4 5 の振れは最小限度に抑えられる。
    [0043] 2つの手首駆動系 2 7 , 2 8 のモータ 3 1 , 3 7 は上腕 1 6
    [0044] に設けられているので、 モータ 3 1 , 3 7から手首装置 2 0 の
    [0045] 運動要素 2 1 , 2 2への動力の伝達を最小値数のスプロケッ ト
    [0046] と卷掛け伝動節とにより達成できる。 巻掛け伝動節 3 4 , 5
    [0047] の一部が口 ッ ド 4 8 , 4 9により構成されているため、 巻掛け
    [0048] 伝動節 3 4 , 4 5 の伸びが低減され、 手首装置に加わる荷重に
    [0049] 対する駆動系の剛性が高まる。 すなわち、 手首装置の剮性が高
    [0050] まる。 巻掛け伝勤節 3 4 , 4 5におけるチェ ン 4 6 , 4 7 の伸
    [0051] びはテンショナ一 5 2によって常に吸収されるため、 手首装置
    [0052] 2 0 の運動要素 2 1 , 2 2 のの位置精度の低下が防止される。
    [0053] 2つの手首駆動系 2 7 , 2 8 のモータ 3 1 , 3 7 の位置は上
    [0054] 腕 1 3に対する前腕 1 6の枢着位置より も後方であるため、 前
    [0055] 腕 1 6 の抠着部に作用する Θ耘モーメ ン トは最小限度に抑えら
    [0056] れる。
    [0057] 以上、 一実施例につき説明したが、 本癸明ば上記実施例の態
    [0058] 様のみに限定されるものではなく、 請求の範囲に記載した発明
    [0059] の範囲を逸脫することなく発明の構成要素にさらに種々の変更
    [0060] を加えることができる。 例えば、 手首装置は 3軸回りの運動が
    [0061] 可能なように 3つの運動要素を備えていてもよい。 この場合、
    [0062] 各運動要素のための 3つの駆 ¾系に上逮した構成を適用すれば
    [0063] よい。 また、 テンショ ナ一は巻掛け伝動節の途中の任意の個所
    [0064] に介在させることができる。
    [0065] 産業上の利用可能性
    [0066] 本発明による関節腕形工業用ロボッ トは、 例えばワークの組
    [0067] 立て作業、 溶接作業、 塗装作業等のような各種の作業のための
    [0068] 作業用口ボッ トとして利用することができる。
    [0069] o -
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1. ベース上に設けられた可動ロボッ ト基体と、 基端部及び 先端部を有し前記口ボッ ト基体に対し基嬙部で摇動可能に枢着 された上腕と、 後嬙部及び前端部を有し前記上腕の先端部に対 し前記後端部と前端部との間で揺動可能に枢着された前腕と、 前記前腕の前端部に対し少なく とも 1 つの軸線の画りに運動可 能に設けられている手首装置と、 前記手首装置を前記軸線周り に 11転駆動するための少な く とも 1 つの手首駆動装置とを備え. 前記手首駆動装置は、 前記前腕の後嬙部内に回転可能に配置さ れた第 1 スプロケ ッ ト と、 前記第 1 スプロケ ッ トを画耘させる ために前記前腕の後端部に設けられ且つ前記第 1 スプロケ ッ ト に連結された駆動モ -タと、 前記前腕の前端部内に配置され且 つ前記手首装置に作動的に連結された第 2 スブロケ ッ ト と、 前 記第 1 スプロケ ッ トの画耘を前記第 2 スプロケ ッ トに伝達する ための卷掛け伝動節とを備えてなる関節腕形工業用ロボッ ト。
    2. 前記 ¾掛け伝動節は、 前記第 1 スプロケ ッ トに嚙み合う 第 1 チヱ ンと、 前記第 2 スプロケ ッ トに嚙み合う第 2 チヱ ンと、 前記第 1 チェンの両端と前記第 2 チェ ンの両端とをそれぞれ連 結する一対のロ ッ ドとを備えていることを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載の工業用口ボッ ト。
    3. 前記巻掛け伝動節は、 さ らに、 前記第 i チュン及び第 2 チ ンの伸びを吸収するための手段を備えていることを特徴と する請求の範囲第 2項に記載の工業用ロボッ ト。
    4. 前記第 1 チヱ ン及び第 2 チュ ンの伸びを吸収するための 前記手段は前記口 ッ ドの少なく とも一方と前記チェ ンの少なく とも一方との間に介装されて常に該チヱ ンに引張力を与えるテ ンショ ナ一であることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の 工業用ロボッ ト。
    5. 前記前腕には前記各ロ ッ ドを县手方向に摺動可能に 持
    WIPO 丄 ϋ
    するための一対のガイ ド部材が設けられていることを特徵とす る請求の範囲第 2項に記載の工業用 πボッ ト。
    6. 前記上腕ば前記ロボッ ト基体に し第 1铀線の周りに揺 動可能に枢着されており、 前記前腕は前記上腕に对し前記第 1 軸線に平行な第 2雜繚の周りに揺動可能に枢着されており、 前 記手首装置は前記前腕の前端部に対し前記第 2軸線に平行な第 3轴線の周りに画動可能に設けられた第 1の運動要素と、 前記 第 1運動要素に対し前記第 3軸線に直交する第 4軸線の周りに 画動可能に設けられた第 2運動要素とを備えていることを特徽 とする請求の範囲第 1項に記載の工業用ロボッ ト。
    ΟΜΡΙ
    ,, WIPO
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    法律状态:
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    优先权:
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