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技術 関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式

出願人 池見慎一
発明者 池見慎一
出願日 1997年3月9日 (23年3ヶ月経過) 出願番号 1997-111984
公開日 1998年9月22日 (21年9ヶ月経過) 公開番号 1998-249778
状態 未査定
技術分野 マニプレータ・ロボット マニプレータ マニプレータの構造
主要キーワード 機械組立 他アーム 回転体軸 軸回転軸 駆動傘歯車 直接伝動 アーム支持軸 アーム駆動用モータ
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重要な関連分野

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図面 (12)

課題

アーム駆動用モータロボット旋回台に設置してもモータ動力を各アーム軸伝動し、かつ、第3アームひねり軸とアーム軸の相互干渉せず、ロボットの正常な動作を得る。

解決手段

各アーム軸毎に軸支持軸、軸駆動回転体中継回転体を設け、連結リンク中継連結リンク経由でモータ動力を各軸に伝動し、かつ、ひねり軸とアーム軸を分離するためにアーム軸固定軸を設け、アーム軸回転軸ボールねじナットを設け、ナットの直線駆動がひねり軸の干渉を受けないために、アーム軸固定軸にナット支持軸を設け、かつ、ひねり軸の回転を吸収するために、ナットに円環リンクを設ける。

概要

背景

従来の産業用ロボットは各アーム用のモータ旋回台に設置した場合はモータとアーム間タイミングベルトまたはチェーンで等で連結するか、アーム上にモータを設置した場合は、モータとギアをアームに直結して駆動していた。

概要

アーム駆動用モータロボットの旋回台に設置してもモータ動力を各アーム軸伝動し、かつ、第3アームのひねり軸とアーム軸の相互干渉せず、ロボットの正常な動作を得る。

各アーム軸毎に軸支持軸、軸駆動回転体中継回転体を設け、連結リンク中継連結リンク経由でモータ動力を各軸に伝動し、かつ、ひねり軸とアーム軸を分離するためにアーム軸固定軸を設け、アーム軸回転軸ボールねじナットを設け、ナットの直線駆動がひねり軸の干渉を受けないために、アーム軸固定軸にナット支持軸を設け、かつ、ひねり軸の回転を吸収するために、ナットに円環リンクを設ける。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

(1)ロボット旋回台に設置された第1アーム軸駆動用ギアモータ(以下1軸モータと略す)(10)は1軸モータ軸に固着された回転体(11)と連結した連結リンク(30)にモータ動力伝動する。(2)連結リンク(30)は第1アーム軸(1)の支持軸(以下1軸支持軸と略す)(50)に嵌着されている第1アーム軸駆動回転体(以下1軸駆動回転体と略す)(20)と連結する。(3)連結リンク(30)の長さは1軸モータ(10)と1軸駆動回転体(20)軸の中心間の距離に等しく、連結リンク(30)の両端をモータ側の回転体(11)および1軸駆動回転体(20)のそれぞれの軸中心位置からの同一半径位置ネジ等で固着する。(4)1軸駆動回転体(20)は1軸支持軸(50)に嵌着され、第1アーム軸(1)および1軸支持軸(50)に固着する。(5)1軸駆動回転体(20)は1軸支持軸(50)に固着され、連結リンク(30)が正逆に回転すると第1アーム軸(1)が同期して回転する。(6)第2アーム軸(2)以降にモータ動力を伝達する軸数分の中継回転体(21、22、23)は1軸支持軸(50)に嵌着され、各軸モータ(12、14、16)と中継回転体(21、22、23)間は上記(3)項と同一方式で連結する。(7)各々の中継回転体(21、22、23)は個別に1軸支持軸(50)に嵌着し、各々の中継回転体(21、22、23)が左右に振れることなく、かつ、中継回転体(21、22、23)が回転しても、1軸支持軸(50)が回転しないように上記回転体の両側に振れ防止金具を1軸支持軸(50)に固着する。(8)中継回転体(21)の片面に連結リンク(31)を固着し、中継回転体(21)の連結リンク(31)の固着面の反対側に中継連結リンク(41)を固着する。1軸モータ(10)が回転すると、連結リンク(30)経由で1軸駆動回転体(20)が回転すると第1アーム軸(1)が正逆に回転し、他アーム軸駆動モータも第1アーム軸(1)への伝動方式と同一で、中継回転体(21、22、23)に伝動して第2アーム側へモータ動力を伝動し、かつ、各軸のモータをロボットの旋回台に設置したことを特徴とする関節型産業用ロボット軸動力伝動方式

請求項2

(9)1軸支持軸(50)に嵌着している中継回転体(21)と第2アーム軸(2)の支持軸(以下2軸支持軸と略す)(100)に嵌着している2軸駆動回転体(110)をコ字型の中継連結リンク(40)で連結する。(10)中継連結リンク(40)は長軸と2本の同一長さの短軸で構成され、長軸は第1アーム軸(1)の軸長に等しく、短軸は1軸および2軸支持軸の回転体の半径以上とし、長軸と短軸の結合部は長軸が自由に運動できるように蝶着する。(11)中継連結リンク(40)の短軸は1軸支持軸(50)と2軸支持軸(100)の軸中心を結ぶ線上の中継回転体(21、111)の位置にねじ等で固着する。(12)第3アーム軸(3)へモータ動力を伝動する中継連結リンク(120)も上記(9)、(10)、(11)と同一方式で第2アームから第3アーム軸(3)の支持軸(以下3軸支持軸と略す)(130)にある中継回転体傘歯車(140)に伝動する。各アーム毎の中継回転体(21、22、23)がモータ動力により正逆に回転すると同時に中継連結リンク(40、41、42)が回転することにより、第2、3アーム側にモータ動力を伝動することを特徴とする関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式

請求項3

(13)2軸支持軸(100)に2軸駆動回転体(110)を嵌着し、第2アーム軸(2)と2軸支持軸(100)にねじ等で固着する。(14)2軸支持軸(100)に第3アーム軸のひねり軸(230)への中継回転体(112)を嵌着する(15)中継連結リンク(121)は2軸支持軸(100)側の中継回転体(112)と3軸支持軸(130)側の中継回転体傘歯車(141)を連結する。(16)「請求項2」と同一方式にて中継連結リンク(121)を構成する。(17)第3アームのアーム軸(3)へのモータ動力の伝動方式は上記ひねり軸(230)の方式と同一とする。第2アーム側からモータ動力を伝動する中継連結リンク(120、121)によりアーム軸(3)およびひねり軸(230)への中継回転体傘歯車(140、141)にモータ動力を伝達することを特徴とする関節型産業用ロボットの軸駆動伝動方式

請求項4

(18)第3アームのアーム軸回転軸(200)の外周上にパイプ形状のアーム軸駆動傘歯車(201)を嵌着し、3軸支持軸(130)の中継回転体傘歯車(140)とアーム軸駆動傘歯車(201)を歯合する。(19)アーム軸回転軸(200)の第3アーム軸(3)側の先端部をボールねじにし、ボールねじ部にナット(240)を嵌着する。(20)ナット(240)はパイプ形状で、ナット(240)の外周上にひねり軸(230)の干渉を防ぐために円環リンク(243)を嵌着し、円環リンク(243)にラック(246)をねじ等で固着する。(21)3軸支持軸(130)に嵌入し、かつ、ねじ等で固着されたパイプ形状のアーム軸固定軸(220)を設けて、アーム軸固定軸(220)の第3アーム軸側にナット(240)を支えるナット支持軸(241)を設ける。(22)第3アーム軸(3)の軸中心位置にピニオン(244)を固着する。アーム軸駆動傘歯車(201)に伝動されたモータ動力により、アーム軸回転軸(200)が回転することにより、アーム軸回転軸(200)の先端部のボールねじが回転し、ボールねじの回転でナット(240)が直線駆動し、同時にナット(240)に嵌着されている円環リンク(243)と円環リンク(243)に固定されているラック(246)も同期して直線駆動し、ラック(246)と同期してピニオン(244)が回転し、また、ひねり軸(230)が回転するとナット(240)は回転せず、円環リンク(243)のみが回転することにより、ひねり軸(230)とアーム軸(3)の干渉を防ぎ、かつ、モータ動力をアーム軸に伝動することを特徴とする関節型産業ロボットの軸動力伝動方式

請求項5

(23)ひねり軸回転軸(210)の外周上にパイプ形状のひねり軸駆動傘歯車(211)を嵌着し、固着する。(24)3軸支持軸(130)に嵌着されている中継回転体傘歯車(141)とひねり軸駆動傘歯車(211)を歯合する。ひねり軸回転軸(210)が中継回転体傘歯車(141)経由で伝動されたモータ動力をひねり軸駆動傘歯車(211)で受動して、ひねり軸回転軸(200)を回転させることによりひねり軸(230)が回転することを特徴とする関節型産業ロボットの軸動力伝動方式

請求項6

(25)ひねり軸回転軸(210)の中空部にアーム軸固定軸(220)を嵌入する。(26)アーム軸固定軸(220)の中空部にアーム軸回転軸(200)を嵌入する。(27)ひねり軸回転軸(210)のひねり軸駆動傘歯車(211)とアーム軸回転軸(200)のアーム軸駆動傘歯車(201)の中間位置に3軸支持軸(130)を設け、3軸支持軸(130)にアーム軸固定軸(220)を固着する。(28)3軸支持軸(130)において、アーム軸固定軸(220)とアーム軸回転軸(200)を嵌入する部分はパイプ形状とし、パイプ形状のアーム固定軸(220)と円筒形状のアーム軸回転軸(200)を3軸支持軸(130)に嵌着し、アーム軸固定軸(220)を3軸支持軸(130)に固着する。(29)3軸支持軸(130)は第2アーム軸(2)に固定する。ひねり軸(230)の回転と第3アーム軸(3)の駆動の干渉を防ぐためにアーム固定軸(220)を設けたことを特徴とする関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式

技術分野

0001

本発明は各アーム軸駆動用モータ旋回台に設置し、連結リンク中継回転体および中継連結リンク経由で第1アームから第3アームにモータ動力伝動し、かつ、第3アーム軸にアーム固定軸を設けて、第3ひねり軸及びアーム軸の相互干渉を防ぐことができる関節型産業用ロボット軸動力伝動に関するものである。

背景技術

0002

従来の産業用ロボットは各アーム用のモータを旋回台に設置した場合はモータとアーム間タイミングベルトまたはチェーンで等で連結するか、アーム上にモータを設置した場合は、モータとギアをアームに直結して駆動していた。

発明が解決しようとする課題

0003

従来の産業用ロボットは第3アームの軸およびひねり軸の相互干渉を防ぐ方法として特公昭58−35863号公報に示す方法があるが、機械構造としては複雑にならざるを得ず、または、軸およびひねり動力用のモータをアーム上に設置しなければならなかった。また、旋回台に第1アーム、第2アームのモータを設置した場合、アーム軸に動力を伝動するにはタイミングベルトまたはチェーン等で連結するために、経年変化等によりタイミングベルト、チェーンの劣化、弛み等が発生する。このために、ロボット位置精度保証されず、また、アーム上にモータを設置した場合はアーム重量の増大及びアーム移動時の振動により高速化、軽量化及び低価格化ができない欠点があった。

0004

本発明は各アーム軸駆動用モータを旋回台に設置し、連結リンクと中継回転体および中継連結リンク経由で第1アームから第3アームにモータ動力を伝動し、かつ、第3アームひねり軸と第3アームのアーム軸駆動の相互干渉を防ぐために、3軸支持軸パイプ形状のアーム軸固定軸を固着し、円筒形状のアーム軸回転軸の先端部にボールねじを設け、ボールねじ上を直線駆動するナットに円環リンクを設けてひねり軸とアーム軸の干渉を防ぎ、ナットの回転を防ぐためにアーム軸固定軸に固定しているナット支持軸を設けたことにより、各アーム軸駆動用モータをロボットの旋回台に設置することを目的としている。

0005

上記目的を達成するために、本発明の関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式においては、各アーム軸駆動用モータに回転体を取り付け、1軸支持軸に1軸駆動回転体および中継回転体を設け、各々の回転体を連結リンクにて連結し、この連結リンクの長さは各々の回転体軸中心間距離に等しくする。

0006

モータ側の回転体が正逆に回転すると連結リンクも同期して回転して、第1アーム側の回転体に各々のモータ動力が伝動され、1軸駆動回転体は第1アーム軸(3)を駆動し、他の中継回転体は第2アーム側へモータ動力を伝動する中継連結リンクへモータ動力を伝動する。

0007

中継連結リンクはコ字型の軸で構成され、中継回転体が回転しても1軸、2軸支持軸の外周上を回転することにより、1軸支持軸、2軸支持軸に衝突することなく、モータ動力を第2アーム側へ伝動する。

0008

2軸支持軸の2軸駆動回転体および中継回転体は1軸支持軸の1軸駆動回転体および中継回転体と同一方式で第2アームおよび第3アーム側へモータ動力を伝動する。

0009

2軸支持軸の中継回転体から3軸支持軸の中継回転体傘歯車にモータ動力を伝動する。2軸支持軸の中継回転体が回転すると、中継回転体に連結している中継連結リンクが回転し、中継回転体傘歯車が回転して、第3アームのひねり軸およびアーム軸へモータ動力を伝動する。

0010

ひねり軸回転軸の中継回転体傘歯車へのモータ動力の伝動は3軸支持軸の中継回転体傘歯車からひねり軸駆動傘歯車直接伝動する。また、アーム軸へのモータ動力の伝動も上記方式と同一である。

0011

ひねり軸回転軸、アーム軸固定軸は共にパイプ形状でひねり軸回転軸の中空部にアーム軸固定軸を挿入し、アーム軸固定軸の中空部にアーム軸回転軸を挿入して、ひねり軸回転軸、アーム軸固定軸およびアーム軸回転軸を一体化させる。

0012

アーム軸固定軸は3軸支持軸にねじ等で固着されているので、ひねり軸回転軸が回転しても、アーム軸回転軸が同期して回転することがない。

0013

ひねり軸回転軸の外周上に嵌着されているひねり軸駆動傘歯車は中継回転体傘歯車が回転すると、同期して回転することにより、ひねり軸回転軸が回転し、ひねり軸回転軸にねじ等で固着されているひねり軸が回転する。

0014

アーム軸回転軸の外周上に嵌着されているアーム軸駆動傘歯車は中継回転体傘歯車が回転すると、同期して回転することにより、アーム軸回転軸が回転し、アーム軸回転軸の第3アーム側に切削されているボールねじが回転する。

0015

ボールねじ上に嵌着されているナットがボールねじの回転と同期して、直線駆動する。

0016

円環リンクはナットの外周上に嵌着され、かつ、ひねり軸と同期して回転し、円環リンクにねじ等で固着されているラックも同期して回転する。ラックは第3アーム軸のピニオン歯合しているので、第3アームのひねり軸と同期して第3アーム軸が回転する。

0017

ナットはアーム軸固定軸に固定されているナット支持軸上を駆動し、ボールねじが回転すると、ナットが直線駆動することにより、円環リンクもナットと同期して直線駆動し、円環リンクに固定されているラックが直線駆動することにより、ピニオンを回転させることにより第3アーム軸を駆動する。

発明を実施するための最良の形態

0018

発明の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。図1において、旋回台に設置されている1軸駆動モータ10と一体化されている回転体11は1軸支持軸(50)に嵌着されている1軸駆動回転体20は連結リンク30と連結される。

0019

連結リンク30は1軸モータ10と1軸駆動回転体20の軸中心間の長さに等しく、かつ、各々の回転体の11、20の同一半径上の位置に固定される。

0020

1駆動回転体20は1軸支持軸50に固定され、1軸モータ10が駆動すると、回転体11、連結リンク30経由で1軸駆動回転体20にモータ動力が伝動されて第1アーム軸1が駆動する。

0021

中継回転体21も1軸駆動回転体20と同一の方式で2軸モータ12から動力を伝動されて、中継回転体21が回転することにより中継連結リンク40経由で第2アーム側の2軸駆動回転体110にモータ動力を伝動する。同様に中継回転体22、23も中継回転体21と同一方式で第2アーム側の中継回転体111、112に各々のモータの動力を伝動する。

0022

図2において、中継連結リンク41は第1アーム側の中継回転体22と第2アーム側の中継回転体111を連結し、長軸中継回転軸間の長さに等しく、かつ、短軸は1軸支持軸50及び2軸支持軸100のいずれか大きい半径以上とする。

0023

中継連結リンク41を固定する回転体22、111での固定位置は1軸および2軸の支持軸50、100の軸中心線上の回転体22、111の半径内の位置に固定する。

0024

モータ動力が中継回転体22に伝動すると、中継回転体22は正逆に回転して中継連結リンク41を駆動することにより、中継回転体111を回転させて第3アーム側へモータ動力を伝動する。

0025

図3において、第1アームから第2アーム側へモータ動力を伝動する方式を示し、第1アーム側に中継回転体21、22、23にてモータ12、14、16から伝動されたモータ動力を図2に示した方式にて、第2アーム側の2軸駆動回転体110と中継回転体111、112に伝動する。第2アームの2軸駆動回転体110が回転すると同期して第2アーム軸2が駆動する。

0026

図4において、第2アーム側から第3アーム側へのモータ動力を伝動する方式を示す。図3に示したモータ動力伝動方式と同一で、中継回転体傘歯車140、141は傘歯車で、中継連結リンク120が駆動すると中継回転体傘歯車140が正逆に回転して、第3アーム側のアーム軸3へモータ動力を伝動する。また、中継連結リンク121、中継回転体141も上記と同一方式で第3アーム側のひねり軸230へモータ動力を伝動する。

0027

図5において、第2アーム側から第3アーム側へモータ動力を伝動する方式を示す。

0028

2軸支持軸100に嵌着されている中継回転体111から3軸支持軸130に装着されている中継回転体傘歯車140への伝動方式は図2に示した方式と同一であり、かつ、中継回転体112と中継回転体傘歯車141の連結も同一の方式である。

0029

図6において、アーム軸駆動モータ12より中継連結リンク32、41、120経由で伝動されたモータ動力により中継回転体傘歯車140が正逆に回転し、アーム軸回転軸200に嵌着されているアーム軸駆動傘歯車201が回転することによりアーム軸回転軸が正逆に回転する。

0030

ひねり軸モータにより各中継
連結リンク33、42、121経由で伝動されたモータ動力により、中継回転体傘歯車141が回転することによりひねり軸回転軸210が回転し、ひねり軸回転軸210に固定されているひねり軸230が回転して、第3アーム軸のひねり軸を駆動する。

0031

図7において、アーム軸回転軸200が回転することにより、アーム軸回転200の第3アーム側に切削されているボールねじが回転し、ナット240が直線駆動し、円環リンク243に固定されているラック246が直線駆動する。

0032

ラック246が直線駆動すると、図9のように第3アーム軸中心に固定されているピニオン244が回転して第3アーム軸3が駆動する。

0033

ひねり軸230が回転するとアーム軸回転軸220も同期して回転することを防ぐために図10のようにひねり軸固定軸220に固定されているナット支持軸241を直線駆動するナット240の外周上に円環リンク243を設ける。

0034

円環リンク243はひねり軸が回転すると同期して回転しても、アーム軸駆動のナット243は正逆に回転せず、円環リンク243の正逆の回転に同期して、ナット支持軸246がひねり軸210の回転と同期して回転する。

0035

円環リンク243と図11のようにひねり軸230が同期して回転するが、アーム軸回転軸200は回転することなく独立に駆動する。

0036

図8において、アーム軸固定軸220は3軸支持軸130に固定され、アーム軸回転軸200はアーム軸固定軸220の中空部に挿入する。アーム軸固定軸220はねじ等で3軸支持軸130に固定する。

発明の効果

0037

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

0038

各アーム軸駆動モータを旋回台に設置することにより、アーム軸強度を小さくすることができる。

0039

そして、アーム軸強度が小さくなることにより、従来型のアーム軸上にモータを設置した場合よりも各軸のアーム重量を大幅に低減することができる。

0040

ロボットアーム軸の移動時、モータがアーム軸上に設置されていないので、アーム軸の始動時および停止時の慣性モーメントが小さいので、モータの加減速時の振動を小さくすることができる。

0041

ロボット全体の慣性モーメントが小さいので、各アーム軸の移動速度を高速化ができる。

0042

モータを旋回台に設置したことにより、アーム軸の機械組立が容易になり、製造コストの低減ができる。

0043

そして、アーム軸にモータを格納する空間が必要ないので、ロボット本体を小型化できる。

図面の簡単な説明

0044

図1モータと第1アーム間の動力伝動方式
図2第3アームひねり軸モータとひねり軸間の
図3第1アームと第2アーム間のモータ動力伝動方式
図4第2アームと第3アーム間のモータ動力伝動方式
図52軸支持軸と3軸支持軸間の中継回転体と中継連結リンク間のモータ伝動方式
図6第3アーム支持軸とひねり回転軸およびアーム軸回転軸間のモータ動力伝動方式
図7アーム軸動力伝動方式
図8第3アーム支持軸における中継回転体傘歯車とアーム軸固定軸及びアーム軸回転軸の支持方法
図9図7において、V方向から見た正面図
図10図7において、A−A面における断面図
図11図7において、B−B面における断面図

--

0045

1 第1アーム軸
2 第2アーム軸
3 第3アーム軸
230 第3アームひねり軸
10 1軸モータ
12 2軸モータ
14 3軸アーム軸モータ
16 3軸ひねり軸モータ
11、13、15、17回転体
20 1軸駆動回転体
110 2軸駆動回転体
21、22、23、111、112中継回転体
30、31、32、33連結リンク
40、41、42、43、120、121中継連結リンク
50 第1アーム支持軸
110 第2アーム軸支持軸
130 第3アーム軸支持軸
51旋回台
140、141 中継回転体傘歯車
200 アーム軸回転軸
210 ひねり軸回転軸
211 ひねり軸駆動傘歯車
201 アーム軸駆動傘歯車
220 アーム軸固定軸
240ナット
241 ナット支持軸
243 円環リンク
244ピニオン
246 ラック

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