JPH07115312B2 - 多関節形産業用ロボツトのア−ム駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多関節形産業用ロボットのアーム駆動装置に関
し、特にボールねじ軸とボールナットとを用いたアーム
駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は多関節形産業用ロボットの１例としての６軸形
産業用ロボットの斜視図である。ベース40上には垂直軸
線（図示せず）周りに旋回可能な旋回台42が設けられて
いる。この旋回台42上にはアーム支持台44が載設されて
おり、該アーム支持台44に支持されて、水平な軸線Ｗ周
りに回転可能なＷ軸アーム46が取り付けられている。Ｗ
軸アーム46の先端には、水平な軸線Ｕ周りに回転可能な
Ｕ軸アーム48が取り付けられ、そのＵ軸アーム48の先端
にはロボット手首部50が設けられている。

更に、アーム支持台44にはコの字形形状を有したブラケ
ット部材54が固定されており、該ブラケット部材54には
水平な軸60周りに回転可能な継手ハウジング58を介し
て、サーボモータ56と後述のボールナット64に螺合した
ボールねじ軸62とがＷ軸アーム46と平行に取り付けら
れ、Ｗ軸アーム46のＷ軸線まわりの旋回機構を形成して
いる。Ｗ軸アーム46とボールねじ軸62とは互いに干渉し
ないように適切に離隔させて設けてある。なおサーボモ
ータ56の駆動軸とボールねじ軸62とは、継手ハウジング
58内において適宜の継手、例えばオルダム継手を介して
連結されている。一方、Ｗ軸アーム46の下部背面側、つ
まりボールねじ軸62が設けられている一側には突出形状
をした支持アーム部52が設けられており、該支持アーム
部52に回転可能に支持された連結棒66が取り付けられて
いる。前述のボールねじ軸62と螺合したボールナット64
はこの連結棒66に保持されている。

以上のＷ軸アーム旋回機構を具備した構成の産業用ロボ
ットにおいて、サーボモータ56を作動させると第３図に
略示した如くＷ軸アーム46が軸線Ｗ周りに旋回する。つ
まり、サーボモータ56の駆動によりボールねじ軸62を回
転駆動すると、螺合構造に基づいてボールハット64が上
昇（或いは下降）動作する。ボールナット64は連結棒66
を介して支持アーム部52と連結されているので、Ｗ軸ア
ーム46は実線図示位置と想像線図示位置との間でＷ軸線
を中心にして回転する。この時ボールナット64は支持ア
ーム部52に対して連結棒66と共に回転しており、またサ
ーボモータ56は軸60を回転軸として回転変位している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ボールねじ軸62が回転してボールナット62を上昇移動さ
せる時の状態を説明するため、ボールナット62周りを産
業用ロボットの後方から見た断面図である第４図を参照
する。ボールナット64と連結棒66の一端とはボール等を
介して完全に固定されており、連結棒66の他端は軸受68
を介して支持アーム部52に支持されている。ボールナッ
ト６が上昇しようとすると、支持アーム部52は慣性のた
め瞬時には動かず連結体66の他端側は拘束され、またボ
ールナット64と支持アーム部52とは干渉を避けるため距
離Ｌだけのオフセット量があるため、想像線でやや誇張
して明示するようにボールナット64が傾斜するようにモ
ーメントＭが作用する。この様にボールナット64が傾く
とボールナット64のボールねじ軸62に沿う移動には円滑
性を欠くことになる。従って、サーボモータ56に掛る負
荷変動から起動トルクが変動すると共に、両ねじ部の摩
耗が起こり、正確にＷ軸アーム46（第２図）を回転位置
決めさせることが困難となり、延いては手首部50（第２
図）先端の位置決め精度の劣化を招く結果となる。

依って、本発明は斯る問題点の解決を図るべく、ボール
ねじ軸６とボールナットとを用いたアーム駆動装置にお
いて、ボールナットに不都合なモーメントが作用しない
様改善した構造を提供し、延いてはロボットの位置決め
精度の向上を図ると共に、部品の長寿命化を図らんとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述した発明目的に鑑みて、多関節形産業用
ロボットのロボットアームから離隔し、軸径方向軸線周
りに回転可能に支持され、軸長方向軸線周りに回転可能
に保持されると共に回転駆動源に結合されたボールねじ
軸と、該ボールねじ軸と螺合したボールナットと、該ボ
ールナットと結合して前記ロボットアームから突出させ
た支持アーム部と回転可能に連結した連結桿とを有した
ロボットアーム駆動装置において、前記ボールナットと
前記連結桿との間に、該連結桿と前記ボールねじ軸との
両者に略垂直な軸線周りと回転自在なピン結合による枢
着構造部を設けたことを特徴とする多関節形産業用ロボ
ットのアーム駆動装置を提供する。

〔作用〕

本発明による上記装置によれば、ボールねじ軸を回転さ
せてボールナットを移動させ、連結桿を介してロボット
アームを回転させる場合に、ボールナットが枢着構造部
で無理なく逃げ動作できるから、連結桿からモーメント
を受けることが無く、従ってボールナットとボールねじ
軸との相対的傾斜が生ずることがない為、ボールねじ軸
の回転駆動源に対する負荷軽減をもたらし、かつ両ねじ
部の摩耗が起こらない。

〔実施例〕

第１図は第２図に示した産業用ロボットのＷ軸アーム46
を回転駆動するための本発明によるボールねじ・ナット
機構部を拡大した斜視図である。第２図に図示したＷ軸
アーム46の背部下方に、後方に向かって突設された支持
アーム部52が存在する。一方Ｗ軸アーム46（第２図）は
水平軸線Ｗ（第２図）の周りに回転可能となっている。
このＷ軸アーム46の回転平面に対し垂直方向に連結棒12
が配設され、その一端は支持アーム部52の先端部に回転
可能に支持され、他端にはコの字形ブラケット部材14の
背面部16の外面側に固定されている。該コの字形ブラケ
ット部材14の背面部16の外面側に固定されている。該コ
の字形ブラケット部材14の２つの側面部18の間にボール
ねじ軸62と螺合しているボールナットとは該ナット64の
長手方向中央に立設された左右２本の軸20を（１本は見
えない）を介してピン結合されている。ボールねじ軸62
は前述のＷ軸アーム46の回転平面に対し平行に配設され
ており、軸20はボールねじ軸62と連結棒12とに互いに直
交する方向に設けられている。本実施例では軸20の夫々
の一端はボールナット64に固定されており、夫々の他端
は側面部18内に軸受（図示せず）を介して回転可能に支
持されている。

本実施例では本発明によるアーム駆動装置をＷ軸アーム
（第１アーム）に適用したが、Ｕ軸アーム（第２アー
ム）に適用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、支持
アーム部とボールナットとを連結する連結棒がボールナ
ットとピン結合されているので、ロボットアーム駆動時
にボールナットがモーメントを受けることが無く、従っ
てボールねじ軸との相対的傾斜が起こらないためボール
ナットはボールねじ軸に沿って滑らかに移動可能とな
り、更に両ねじ部の摩耗は起こらない。このため長期に
亘りロボットアームを正確に回転位置決めさせることが
でき、延いてはロボットの手首部先端の位置決めが長期
に亘り正確に行なえることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多関節形産業用ロボットのアームを回転駆動す
る本発明によるアーム駆動装置の斜視図、第２図は６軸
形産業用ロボットの略示斜視図、第３図は第２図に示し
たロボットのアーム駆動時の様子を側部から見た模式
図、第４図は従来形のアーム駆動装置の断面図。 12……連結棒、14……ブラケット部材、20……軸、46…
…Ｗ軸アーム、48……Ｕ軸アーム、50……手首部、52…
…支持アーム部、54……他のブラケット部材、56……サ
ーボモータ、60……他の軸、62……ボールねじ軸、64…
…ボールナット、66……連結棒。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多関節形産業用ロボットのロボットアーム
   から離隔し、軸径方向軸線周りに回転可能に支持され、
   軸長方向軸線周りに回転可能に保持されると共に回転駆
   動源に結合されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸と螺
   合したボールナットと、該ボールナットと結合して前記
   ロボットアームから突出させた支持アーム部と回転可能
   に連結した連結桿とを有したロボットアーム駆動装置に
   おいて、前記ボールナットと前記連結桿との間に該連結
   桿と前記ボールねじ軸との両者に略垂直な軸線周りに回
   転自在なピン結合による枢着構造部を設けたことを特徴
   とする多関節形産業用ロボットのアーム駆動装置。
2. 【請求項２】前記枢着構造部がコの字形ブラケット部材
   を具備し、前記連結桿は該コの字形ブラケット部材の背
   面部に一端が固定され、コの字形ブラケット部材の２つ
   の側面部に垂直な軸線周りに回転可能に軸受された２つ
   の軸を前記ボールナットの中央部に立設固定してなる特
   許請求の範囲第１項に記載の多関節形産業用ロボットの
   アーム駆動装置。