JPH1086089A - ロボットにおける駆動ベルトの張力付与調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの各アームを旋回駆動する確動帯の
張力調整を偏心支軸に嵌まるテンションローラの偏心位
置の変位により、高張力を付与でき、且つ高精度に張力
管理できる張力付与調整装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 第一アーム１２の基端部１２Ａに備えた
モータＭにより第一アーム１２を揺動させ、上記第一ア
ームに関節する第二アーム１３を相反する方向へ確動帯
２１により揺動し、上記第二アームの自由端１３Ｂに備
える把持器Ｈを確動帯２２により水平に直線軌跡Ｋで移
動するロボット１００において、上記確動帯２１，２２
の張力付与及びその調整は、アーム１２，１３内の中腹
付近に両持ちした偏心支軸３０に嵌まるテンションロー
ラＲの偏心位置Ｇの変位により確動帯２１，２２への押
当力を加減調整して行う確動帯２１，２２である駆動ベ
ルトの張力付与調整装置である。これにより、ロボット
の各アームを旋回駆動する確動帯の張力調整を偏心支軸
に嵌まるテンションローラの偏心位置の変位により、高
張力を付与でき、且つ高精度に張力管理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上記第一アームに
関節する第二アームを相反する方向へ確動帯により揺動
し、上記第二アームの自由端に備える把持器を確動帯に
より水平に直線軌跡で移動するロボットに係り、各アー
ム間に巻き掛けた駆動ベルトとなる確動帯の張力付与調
整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平６ー１４３１８３号公報
の図１に見るように、第１アームの基端部に備えたモー
タにより第１アームを揺動させ、上記第１アームに関節
する第２アームを相反する方向へ揺動し、第３アームに
備える把持器を水平に直線軌跡で移動するロボットが提
供されている。

【０００３】上記ロボットの各アームの関節構成は、第
１アームの基端部に回転不能な第１輪体を備えるほか、
第１アームの自由端にも該アームと一体に支軸を介して
第３輪体が固設されている。上記第１アームの自由端側
の第３輪体の支軸と関節する第２アームの枢支部に該第
２アームと一体の第２輪体を備えている。更に、上記第
２アームの自由端の支軸に関節する第３アームの枢支部
に該第３アームと一体の第４輪体を備えている。

【０００４】そして、上記第１アームの基端部側の第１
輪体と、第２アームの第２輪体間に、確動帯が巻き掛け
られている。更に、第１アームの自由端側の第３輪体
と、第３アームの第４輪体間に、確動帯が巻き掛けられ
ている。上記各輪体は、スプロケット又はタイミングプ
ーリであり、確動帯はチェン又はタイミングベルトであ
る。そして、上記各輪体は、歯数比が２：１及び１：２
に選定されている。

【０００５】上記各輪体は、歯数比が２：１及び１：２
の関係のもとに、第１アームの基端部に備えた旋回用の
モータにて第１アームを旋回すると、第２アームは２倍
の旋回角度で逆方向へ旋回し、第３アームは、第１アー
ムと同じ旋回角で同じ絶対方向へ旋回するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ロボットにおい
て、各アームを旋回駆動する駆動系は、各輪体間に巻き
掛けられたチェン又はタイミングベルトであるから、こ
の張力管理がアーム先端の動き及び位置決め精度を大き
く左右する。即ち、チェン又はタイミングベルトの張力
が弱いと、各アームの動きを不安定に悪くし、且つアー
ム先端部（手首部）の位置決め精度を著しく低下させ
る。また、タイミングベルトの張力が強すぎと、各輪体
やタイミングベルト及びアームを過度に引張り、これら
の部材を変形したり撓ませてその損耗を早めるばかり
か、動力伝達効率をも低下させてしまう。

【０００７】そこで、上記ロボットにおいては、例え
ば、特開平４ー３２２９９２号公報に見るように、各ア
ームに内蔵するチェン又はタイミングベルトの張力付与
調整手段であるテンションローラを備えている。その代
表的な構成として、タイミングベルトの中間部に張力付
与調整用のテンションローラを配置し、このローラ位置
をアームに設けた長孔に片側支持する支持軸の位置を微
調節して行うものが提供されている。上記ローラを片側
支持する支持軸の位置を長孔で微調節する手段による
と、可搬重量の小さなロボットにおいては、比較的容易
に且つ精度良く、張力調整できる。

【０００８】しかし、可搬重量の大きなロボットにおい
ては、タイミングベルトの張りが大きいために、テンシ
ョンローラを片側支持する支持軸やこれを保持するアー
ム壁面が撓み、所定の張力付与が不可能になる。更に、
所定の張力値かどうかの管理が不可能であるばかりかそ
の微調節が困難な上に、アームに設けた長孔からアーム
内にゴミや埃が侵入し、このゴミや埃によりタイミング
ベルトやテンションローラの軸受の寿命を短くするとい
う数々の問題がある。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、ロボットの各アームを旋回駆動する確動帯の張力
調整を偏心支軸に嵌まるテンションローラの偏心位置の
変位により、高張力を付与でき、且つ高精度に張力管理
できる駆動ベルトの張力付与調整装置を提供することを
主な目的とする。更に、本発明は、張力付与調整装置を
備えたアームの取付部から、アーム内にゴミや塵等が侵
入しないようにした駆動ベルトの張力付与調整装置を提
供することを副次的な目的とする。

【００１０】

【課題を解決する手段】本発明の請求項１は、上記目的
を達成するために、第一アームの基端部に備えたモータ
により第一アームを揺動させ、上記第一アームに関節す
る第二アームを相反する方向へ確動帯により揺動し、上
記第二アームの自由端に備える把持器を確動帯により水
平に直線軌跡で移動するロボットにおいて、上記確動帯
の張力付与及びその調整は、アーム内の中腹付近に両持
ちした偏心支軸に嵌まるテンションローラの偏心位置の
変位により確動帯への押当力を加減調整して行うことを
特徴とするロボットにおける駆動ベルトの張力付与調整
装置としたものである

【００１１】本発明の請求項１によると、軽可搬重量か
ら大可搬重量のロボットにおいて、アーム旋回駆動用の
確動帯である駆動ベルトの張力は、アームや偏心支軸を
撓ませることなく高張力に付与して確実に張ることがで
きる。従って、アームの手首部の移動及び位置決め精度
が高められる。更に、その張力の微調整も、偏心支軸の
回動位置の微調節により正確に行われる。

【００１２】本発明の請求項２は、上記目的を達成する
ために、請求項１記載のロボットにおける駆動ベルトの
張力付与調整装置において、上記偏心支軸に嵌合するテ
ンシヨンローラの偏心位置を示す目印又は表示部を偏心
支軸上に備え、上記偏心位置の偏心角を示す表示部又は
目印をアーム側面に付設したことを特徴とするロボット
における駆動ベルトの張力付与調整装置としたものであ
る。

【００１３】本発明の請求項２によると、偏心支軸に嵌
合するテンシヨンローラの偏心位置が目印と目盛板とに
より表示され、これを読み取ることができるから、駆動
ベルトの張力値が直読でき、且つその張力管理も確実に
実行できる。従って、駆動ベルトを最適張力値に調節・
維持させられる。

【００１４】本発明の請求項３は、上記副次的目的を達
成するために、請求項１，２記載のロボットにおける駆
動ベルトの張力付与調整装置において、上記偏心支軸を
回動可能に支持するアーム両側壁との軸受部の嵌合面に
シール材を介在させたことを特徴とするロボットにおけ
る駆動ベルトの張力付与調整装置としたものである。

【００１５】本発明の請求項３によると、駆動ベルトの
張力付与調整装置からゴミや塵の侵入がなくなり、駆動
ベルトやテンシヨンローラの軸受の寿命を長くすること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各請求項に記載す
る技術を含んだ図面に示す実施形態で説明する。図１〜
３は、本発明のロボット１００の外観図とその旋回駆動
系の原理図とを示している。上記ロボット１００は、例
えば、基台１５を、平面的に旋回する腰旋回軸１上に備
え、この腰旋回軸１は、Ｚ軸方向に上下動する。そし
て、第一アーム１２の基部１２Ａは基台１５に枢支さ
れ、その自由端１２Ｂは、第二アーム１３の基部１３Ａ
と枢支され、上記第二アーム１３の自由端１２Ｂは、基
台１５に備えるモータＭによりＲＡ軸（Ｘ軸）上を一直
線の軌跡Ｋで左右に移動するものである。上記上記第二
アーム１３の自由端１３Ｂには、図２，３に示す第三ア
ーム１４が支軸１９によって取付けられて手首軸とな
り、把持器Ｈを旋回位置決めする。

【００１７】続いて、上記ロボット１００の各アーム１
２，１３，１４の各関節構成の詳細を図２，３で説明す
る。まず、基台１５には第一アーム１２の基端部１２Ａ
が支持されており、また、第一アーム１２の基端部１２
Ａに回転不能な第一輪体１６を備えるほか、第一アーム
１２の自由端１２Ｂにも該アームと一体に支軸１２Ｃを
介して第三輪体１７が固設されている。上記第一アーム
１２の自由端１２Ｂ側の第三輪体１７の支軸１２Ｃと関
節する第二アーム１３の枢支部１３Ａに該第二アーム１
３と一体の第二輪体１８を備えている。更に、上記第二
アームの自由端１３Ｂの支軸１９に関節する第三アーム
１４の枢支部１４Ａに該第三アーム１４と一体の第四輪
体２０を備えている。

【００１８】そして、上記第一アーム１２の基端部１２
Ａ側の第一輪体１６と、第二アーム１３の第二輪体１８
間に、確動帯２１が巻き掛けられている。更に、第一ア
ーム１２の自由端側１２Ｂの第三輪体１７と、第三アー
ム１４の第四輪体２０間に、確動帯２２が巻き掛けられ
ている。上記各輪体１６，１７，１８，２０は、スプロ
ケット又はタイミングプーリであり、確動帯２１，２２
はチェン又はタイミングベルトである。そして、上記各
輪体１６，１７，１８，２０は、歯数比が２：１（１６
と１８）及び１：２（１７と２０）に選定されている。

【００１９】上記各輪体１６，１７，１８，２０は、歯
数比が２：１（１６と１８）及び１：２（１７と２０）
の関係のもとに、第一アーム１２の基端部１２Ａに備え
た旋回用のモータＭにて第一アーム１２を旋回すると、
第二アーム１３は２倍の旋回角度で逆方向へ旋回し、第
三アーム１４は、第一アーム１２と同じ旋回角で同じ方
向へ旋回する。しかして、図３に示すように、各アーム
１２，１３の旋回角θは同じ関係で増減し、把持器Ｈを
備えた第三アーム１４の先端１４ＢをＸ軸方向である水
平な直線軌跡Ｋで左右に移動する。これにより、上記第
三アーム１４の先端に備える把持器Ｈは、始点位置
（ｓ）と終点位置（ａ）間をＸ軸方向である水平な直線
軌跡Ｋで左右に移動し、ワークＷの搬送を行なう。

【００２０】本発明である駆動ベルトの張力付与調整装
置２００は、上記ロボットの各アーム１３，１４を旋回
駆動する確動帯２１，２２であるチエン又はタイミング
ベルトの張力Ｆを、その中腹部の経路をテンションロー
ラＲで押し付けて変位させ、微調整するものである。以
下、図４，５，６で、その詳細構成を説明する。

【００２１】まず、第二アーム１３を旋回駆動する確動
帯２１の張力付与調整装置２００は図４，５に示すよう
に、第一アーム１２の中腹部の基端部１２Ａ寄りの両側
壁１２Ｃ，１２Ｄにあけられた軸受孔１２Ｃ´，１２Ｄ
´に、偏心支軸３０を両持ちにする円板３０Ａと大径円
板３１とをシール材ＣＬを介在して気密に嵌合されてい
る。上記偏心支軸３０は、その中心線Ｏ１に対して偏心
量Ｇだけはなれた位置Ｏ２を回転中心とする円板３０Ａ
が片端に付設されている。また、偏心支軸３０の他端３
０Ｂは、大径円板３１の回転中心Ｏ２から偏心量Ｇだけ
はなれた偏心位置Ｏ１に係合穴３１Ａが凹設され、これ
にボルト３３で連結している。

【００２２】しかして、上記偏心支軸３０は、回転中心
となる中心線Ｏ２を軸にして軸受孔１２Ｃ´，１２Ｄ´
に嵌合し、偏心量Ｇを偏心半径とする偏心位置Ｏ１が偏
心支軸３０の中心線となっている。上記偏心支軸３０に
は、２つの軸受３４，３５を介在させたテンションロー
ラＲが回転自在に嵌合し、このテンションローラＲが確
動帯２１に押し当てられている。この押当量の大小は、
偏心支軸３０の偏心量Ｇの方向を確動帯２１側へ押し進
める回動角βの位置を変位させることで、微調整され
る。

【００２３】上記張力付与調整装置２００の構成におい
ては、確動帯２１の張力Ｆが所定値Ｆ１の張りとなるよ
うに、例えば、大径円板３１の外側面に係止させた工具
等により、偏心支軸３０をその偏心量Ｇ側を確動帯２１
側へ押し進め、この回動角βの位置に、クランプ部材Ｃ
により固定する。上記クランプ部材Ｃは、上記円板３０
Ａの鍔部３０Ａ´と、軸受孔１２Ｃ´の外壁１２Ｃに圧
接する締結円板３７とからなる。上記締結円板３７を円
板３０Ａのの外端面にボルト３８・・で締結すること
で、結円板３７が軸受孔１２Ｃ´を鍔部３０Ａ´とで強
力に挾圧固定し、これと一体の偏心支軸３０を所定の回
動角βの位置にクランプする。

【００２４】尚、上記偏心支軸３０の偏心量Ｇの方向
は、図５，６に示すように、偏心支軸３０と一体である
締結円板３７の外周部に付設した目印（イ）と、アーム
外側壁１２Ｃに付設した円弧状の目盛板である表示部
（ロ）との関係位置により、直読できるようになってい
る。即ち、テンションローラＲが確動帯２１に対して無
張力で軽く接する偏心支軸３０の回動角βの目印（イ）
の方向位置を、表示部（ロ）の「０」とし、この回動角
位置からテンションローラＲが確動帯２１側へＲ´の如
く、押し付ける回動角βの方向に表示部（ロ）の目盛
（ハ）を配置させておけば、確動帯２１の張力Ｆの増加
と、の目盛（ハ）とが比例関係になり、この目盛（ハ）
から確動帯２１の張力値をおおよそ直読できる。

【００２５】上記偏心支軸３０の回動角βと、テンショ
ンローラＲが確動帯２１に付与する張力増加の特性曲線
は、図７に示すようになる。即ち、確動帯２１に所定張
力Ｆ１´を付与するための微調整は、目印（イ）を付設
する偏心支軸３０を回動して表示部（ロ）が表示する所
定張力値Ｆ１に合わせることで、簡単に確動帯２１の張
力調整がＦ１´に合わせられる。

【００２６】本発明の張力付与調整装置２００は、上記
のように構成されており、この構成は第二アーム１３に
備えるが確動帯２２の張力付与調整装置２００について
も、図示しないが同一構成をなしているから、説明を省
略する。

【００２７】以上のように、本発明によるロボットの駆
動ベルトの張力付与調整装置２００によると、以下の作
用効果を奏する。先ず、上記確動帯の張力付与及びその
調整は、アーム内の中腹付近に両持ちした偏心支軸３０
に嵌まるテンションローラＲの偏心位置の変位により確
動帯２１，２２への押当力を加減調整して行うから、軽
可搬重量から大可搬重量のロボットにおいて、アーム旋
回駆動用の確動帯２１，２２である駆動ベルトの張力Ｆ
は、アーム１２，１３や偏心支軸３０を撓ませることな
く高張力に付与して確実に張ることができる。従って、
アームの手首部の移動及び位置決め精度が高められる。
更に、その張力の微調整も、偏心支軸３０の回動位置の
微調節により正確に行われる。

【００２８】そして、上記偏心支軸３０に嵌合するテン
シヨンローラＲの偏心位置を表示する目印を偏心支軸３
０上に備え、上記偏心位置の偏心角βを読み取る表示部
をアーム側面に付設したから、偏心支軸３０に嵌合する
テンシヨンローラＲの偏心位置が目印と表示部とにより
表示され、これを読み取ることができるから、駆動ベル
トの張力値Ｆ１´が直読でき、且つその張力管理も確実
に実行できる。従って、駆動ベルトを最適張力値Ｆ１´
に簡潔に調節・維持させられる。

【００２９】更に、上記偏心支軸３０を回動可能に支持
するアーム両側壁１２Ｃ，１２Ｄとの軸受部３７，３８
の嵌合面にシール材ＣＬを介在させたから、駆動ベルト
の張力付与調整装置２００からゴミや塵の侵入がなくな
り、駆動ベルトやテンシヨンローラの軸受の寿命を長く
することができる。

【００３０】尚、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、発明の要旨内での設計変更が自由に出来ること勿論
である。例えば、上記ロボット１００に限らず、ベルト
駆動される直動ロボット（ローダー）のベルト張力の調
整にも適用される。更に、目印（イ）と表示部（ロ）と
の取付け関係を逆（入れ替え）にしても良いし、表示部
（ロ）を刻印にしても良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１によると、軽可搬重量
から大可搬重量のロボットにおいて、アーム旋回駆動用
の確動帯である駆動ベルトの張力は、アームや偏心支軸
を撓ませることなく高張力に付与して確実に張ることが
できる効果が発揮される。これにより、大重量物の搬送
時においても、アーム先端部の移動及び位置決め精度が
高められる。更に、その張力の微調整も、偏心支軸の回
動位置の微調節により正確に行われる効果が発揮され
る。

【００３２】本発明の請求項２によると、偏心支軸に嵌
合するテンションローラの偏心位置が目印と表示部とに
より表示され、これを読み取ることができるから、駆動
ベルトの張力値が直読でき、且つその張力管理も確実に
実行できる。従って、駆動ベルトを最適張力値に調節・
維持させられる効果が発揮される。

【００３３】本発明の請求項３によると、駆動ベルトの
張力付与調整装置からゴミや塵の侵入がなくなり、駆動
ベルトやテンションローラの軸受の寿命を長くすること
ができる効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットの外観を示す斜視図である。

【図２】本発明のロボットの原理を示す平断面である。

【図３】本発明のロボットの原理を示す正面図である。

【図４】本発明のロボットにおける駆動ベルトの張力付
与調整装置を示す一部切欠きの断面図である。

【図５】本発明のロボットにおける駆動ベルトの張力付
与調整装置を示す断面図である。

【図６】本発明のロボットにおける駆動ベルトの張力付
与調整装置を表示板側から見た側面図である。

【図７】本発明の駆動ベルトの張力付与調整装置の作用
を示す特性曲線図である。

【符号の説明】

１２〜１４ 第一アーム〜第
三アーム １２Ａ 基端部 １２Ｂ 自由端 １２Ｃ，１２Ｄ 側壁 １２Ｃ，１２Ｄ 軸受穴 １３Ａ 枢支部 １３Ｂ 自由端 １４Ａ 枢支部 １４Ｂ 先端 １６，１７，１８，２０ 第一輪体，第二
輪体，第三輪体， 第四輪体 １９ 支軸 ２１，２２ 確動帯 ３０ 偏心支軸 ３０Ａ 円板 ３０Ａ´ 鍔部 ３１ 大径円板 ３１Ａ 係合穴 ３３ ボルト ３４，３５ 軸受 ３７ 締結円板 ３８ ボルト Ｃ クランプ部材 ＣＬ シール材 （イ） 目印 （ロ） 表示部 （ハ） 目盛 Ｏ１ 偏心位置 Ｏ２ 中心線 Ｇ 偏心量 Ｆ，Ｆ１´ 張力 β 回動角 Ｋ 直線軌跡 Ｍ モータ １００ ロボット ２００ 駆動ベルトの張
力付与調整装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一アームの基端部に備えたモータによ
   り第一アームを揺動させ、上記第一アームに関節する第
   二アームを相反する方向へ確動帯により揺動し、上記第
   二アームの自由端に備える把持器を確動帯により水平に
   直線軌跡で移動するロボットにおいて、上記確動帯の張
   力付与及びその調整は、アーム内の中腹付近に両持ちし
   た偏心支軸に嵌まるテンションローラの偏心位置の変位
   により確動帯への押当力を加減調整して行うことを特徴
   とするロボットにおける駆動ベルトの張力付与調整装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロボットにおける駆動ベ
   ルトの張力付与調整装置において、上記偏心支軸に嵌合
   するテンシヨンローラの偏心位置を示す目印又は表示部
   を偏心支軸上に備え、上記偏心位置の偏心角を示す表示
   部又は目印をアーム側面に付設したことを特徴とするロ
   ボットにおける駆動ベルトの張力付与調整装置。
3. 【請求項３】 請求項１，２記載のロボットにおける駆
   動ベルトの張力付与調整装置において、上記偏心支軸を
   回動可能に支持するアーム両側壁との軸受部の嵌合面に
   シール材を介在させたことを特徴とするロボットにおけ
   る駆動ベルトの張力付与調整装置。