(57)【要約】【課題】複雑な輪郭形状のプーリを要することなく、アームの回動角と駆動源の駆動負荷との関係を反映したカウンタトルクを発生可能なロボットアーム装置を提供する。【解決手段】第２アーム７は、基台２上の第１アーム４の回動中心から離隔した位置に回動中心を有し、第１アーム４と第２アーム７とは同一平面上で回動する。引張ばね９は、第１アーム４と第２アーム７との間に配置され、ステッピングモータ３の負荷を軽減する方向の付勢力を第１アーム４に作用させる。連結リンク８は、第１アーム４における回動中心から第１距離の位置に一端を連結し、第２アーム７における回動中心から第１距離よりも大きい第２距離の位置に他端を連結されている。【選択図】図１
2017013168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
工具を有し、前記基台に回動自在に設けられた第１アームと、
前記第１アームを駆動して回動させる駆動源と、
前記基台に回動自在に設けられた第２アームと、
前記第１アームの水平方向からの傾き角度が大きくなるほどその歪方向と鉛直方向とのなす角度が大きくなるように前記第１アームと前記第２アームとの間に設けられた弾性体と、
前記第１アームの水平方向からの傾き角度が大きくなるほど前記弾性体の歪量が小さくなるように前記第１アームと前記第２アームとを連動させる連動機構と、を備えることを特徴とするロボットアーム装置。
【請求項２】
前記第２アームは、前記第１アームの回動中心から前記工具の反対側へ離隔した回動中心において前記基台に対して回動自在であることを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム装置。
【請求項３】
前記連動機構は、前記第１アームの回動に伴う前記第２アームの回動量が前記第１アームの回動量よりも小さくなるように前記第１アームと前記第２アームとを連動させる機構であることを特徴とする請求項２に記載のロボットアーム装置。
【請求項４】
前記連動機構は、前記第１アームにおける回動中心から第１距離の位置に一端を連結し、前記第２アームにおける回動中心から前記第１距離よりも大きい第２距離の位置に他端を連結したリンク部材であることを特徴とする請求項３に記載のロボットアーム装置。
【請求項５】
前記連動機構は、前記第１アームと一体に回動する第１回転体と、前記第２アームと一体に回動する前記第１回転体よりも直径が大きい第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間で回転を伝達して同一方向に回転させる伝達部材と、を有することを特徴とする請求項３に記載のロボットアーム装置。
【請求項６】
前記第１回転体は第１の歯車であって、前記第２回転体は第２の歯車であって、前記伝達部材は前記第１の歯車と前記第２の歯車とに噛み合う第３の歯車であることを特徴とする請求項５に記載のロボットアーム装置。
【請求項７】
前記伝達部材は、前記第１回転体と前記第２回転体とに巻き掛けられて前記第１回転体と前記第２回転体との間でトルクを伝達する巻き掛け部材であることを特徴とする請求項５に記載のロボットアーム装置。
【請求項８】
前記巻き掛け部材は、無端状の歯付きベルトであることを特徴とする請求項７に記載のロボットアーム装置。
【請求項９】
前記第１アームと前記第２アームとは同一平面上で回動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のロボットアーム装置。
【請求項１０】
前記弾性体は、前記第１アームに一端を連結して、前記第２アームに他端を連結した引張ばねであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のロボットアーム装置。
【請求項１１】
前記弾性体は、前記第１アームにおける前記工具に近接した位置と前記第２アームの回動端との間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のロボットアーム装置。
【請求項１２】
前記駆動源は、ディテントトルクを有して、その出力軸を第１アームの回動軸としたステッピングモータであって、
前記弾性体が前記出力軸に作用するトルクから前記第１アームの重量が前記出力軸に作用する負荷トルクを差し引いたトルク値を差分トルクとするとき、
前記第１アームの可動範囲における前記差分トルクの最大値は、前記ディテントトルクよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のロボットアーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種のロボットに搭載されるロボットアーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基台に回動自在に設けられたアームを駆動源により駆動して回動させるロボットアーム装置は、各種のロボットにおいて広く用いられている。ロボットアーム装置では、一般的に、アームの回動角度が水平に近付くほどアームの重量を保持するためのトルクが大きくなって駆動源の駆動負荷が増大する。このため、ばね力を用いて、アームの回動角度が水平に近付くほど大きなカウンタトルク（補償トルク）をアームに作用させて駆動源の負荷を軽減させる各種のバランサが提案されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献３には、アームと一体に回転する特殊な輪郭形状のプーリを設け、プーリに巻き掛けたロープを引張ばねで付勢してアームを持ち上げる方向のカウンタトルクをアームに作用させるバランサが提案されている。ここでは、特殊な輪郭形状のプーリが回転してばね力が作用する付勢位置から回動中心までの半径が変化することで、特許文献１、２よりもアームの回動角と駆動源の駆動負荷との関係を正確に反映したカウンタトルクを発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７０７８０号公報
【特許文献２】特開平８−４７８８５号公報
【特許文献３】特開２００９−２９１８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に示されるバランサは、アームの回動角と駆動源の駆動負荷との関係に基づいて設計された輪郭形状のプーリを要するため、製造コストが高くなる。後述するようにアームと一体に回動するプーリに引張ばねを取り付けると、アームの回動中心まわりの構造が大型化する等の不利がある。
【０００６】
本発明は、複雑な輪郭形状のプーリを要することなく、アームの回動角と駆動源の駆動負荷との関係を反映したカウンタトルクを発生可能なロボットアーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のロボットアーム装置は、基台と、工具を有し、前記基台に回動自在に設けられた第１アームと、前記第１アームを駆動して回動させる駆動源と、前記基台に回動自在に設けられた第２アームと、前記第１アームの水平方向からの傾き角度が大きくなるほどその歪方向と鉛直方向とのなす角度が大きくなるように前記第１アームと前記第２アームとの間に設けられた弾性体と、前記第１アームの水平方向からの傾き角度が大きくなるほど前記弾性体の歪量が小さくなるように前記第１アームと前記第２アームとを連動させる連動機構と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のロボットアーム装置では、第１アームの水平方向からの傾き角度が大きくなるほど弾性体の歪量が減ることに加えて鉛直方向に対する弾性体の歪方向のなす角度が大きくなる。このため、第２アーム及び弾性体の配置と連動機構とを調整して、第１アームの回動角と弾性体による第１アームの付勢量（カウンタトルク）との関係を比較的自由に設定可能である。このため、複雑な輪郭形状のプーリを要することなく、アームの回動角と駆動源の駆動負荷との関係を反映したカウンタトルクを発生可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１のロボットアーム装置の構成の説明図である。
【図２】バランサの動作の説明図である。
【図３】重力による負荷トルクとバランサが発生するカウンタトルクの線図である。
【図４】実施の形態２のロボットアーム装置の構成の説明図である。
【図５】実施の形態３のロボットアーム装置の構成の説明図である。
【図６】比較例３のマニュピレータのバランサの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
（ロボットアーム装置）
図１は実施の形態１のロボットアーム装置の構成の説明図である。図１に示すように、ロボットアーム装置１は、設置面Ｇに固定された基台２を有している。
【００１２】
基台２には、第１アーム４のアクチュエータであるステッピングモータ３が固定されている。駆動源の一例であるステッピングモータ３の駆動軸３ａには、第１アーム４の固定端４ｅが固定されて関節部Ｊ１を構成している。
【００１３】
アームの一例である第１アーム４の先端（回動端）には、工具もしくはエフェクタの一例である開閉自在なチャック５が吊り下げ状態で連結されている。動作部の一例であるチャック５は、第１アーム４の回動端に設けられて必要な動作又は処理を実行する。チャック５は閉じてワーク６を把持し、開いてワーク６を解放する。
【００１４】
ロボットアーム装置１は、第１アーム４を水平位置まで下降した状態でワーク６を把持し、第１アーム４を回動させてワーク６を上昇させた位置でワーク６を解放する。これにより、不図示のワーク搬送装置から不図示のワーク加工装置へワーク６を受け渡す。
【００１５】
ロボットアーム装置１は、第１アーム４及びチャック５を垂直面内で回動させてワーク６を搬送する。このため、ステッピングモータ３の駆動軸３ａには、第１アーム４及びチャック５の自重にワーク重量を含めた重力による大きなモーメントが作用する。
【００１６】
そのため、第１アーム４を重力の作用方向とは反対の方向に回転駆動するためには大きなトルクが必要になり、大出力のステッピングモータを備えなければならない。
【００１７】
そこで、実施の形態１では、バランサ１Ｂを搭載して、ステッピングモータ３の駆動軸３ａに作用する重力によるモーメントを相殺して、第１アーム４を駆動するステッピングモータ３に加わる負荷を軽減している。
【００１８】
（バランサ）
図１に示すように、バランサ１Ｂは、第２アーム７と連結リンク８と引張ばね９とで構成される。バランサ１Ｂは、引張ばね９を介して第１アーム４を吊り上げることにより、第１アーム４の重量等による負荷トルクとは反対方向に作用するカウンタトルク（補償トルク）を発生させてステッピングモータ３の駆動軸３ａに作用させる。
【００１９】
第２アーム７は、第１アーム４の回動中心からチャック５の反対側へ離隔した位置に回動中心を有し、第１アーム４と第２アーム７とは同一平面上で回動する。基台２の関節部Ｊ２に第２アーム７の固定端７ｅが回動自在に設けられている。関節部Ｊ２は、基台２上の関節部Ｊ１から離隔した位置に設けられ、第２アーム７を第１アーム４と同一平面上で回動させる。
【００２０】
連結リンク８は、第１アーム４と第２アーム７とを連結するリンク部材である。第１アーム４には関節部Ｊ３が設けられ、第２アーム７上には関節部Ｊ４が設けられている。連結リンク８の一端部８ａは、関節部Ｊ３に回動自在に取り付けられ、連結リンク８の他端部８ｂは関節部Ｊ４に回動自在に取り付けられている。
【００２１】
このため、第１アーム４が関節部Ｊ１を中心に回動すると、連結リンク８を介して第２アーム７が関節部Ｊ２を中心に連動して回動する。そして、第１アーム４の回動角度（入力角）に対する第２アーム７の回動角度（出力角）は、関節部Ｊ１と関節部Ｊ２を固定関節とする四節リンク機構モデルから算出することができる。
【００２２】
引張ばね９は、第１アーム４を第２アーム７側へ常に付勢している。引張ばね９の一端部９ａは、第１アーム４の先端（自由端）付近に設けられた固定点４ａに係合し、引張ばね９の他端部９ｂは、第２アーム７の先端（自由端）付近に設けられた固定点７ａに係合している。
【００２３】
図１に示すように、第１アーム４の関節部Ｊ１から関節部Ｊ３までの距離をＬ１とし、第２アーム７の関節部Ｊ２から関節部Ｊ４までの距離をＬ２とする。このとき、連結リンク８の関節部Ｊ３と関節部Ｊ４の位置に関して、Ｌ１＜Ｌ２  となるように設定されている。
【００２４】
このため、連結リンク８を介して第１アーム４と第２アーム７とが同一方向に連動して回動する際に、第２アーム７の回動角度が第１アーム４の回動角度よりも小さくなる。その結果、第１アーム４の回動角度が水平位置に近付くほど、引張ばね９が大きな付勢力を第１アーム４に作用させることができる。
【００２５】
以上説明したように、弾性体の一例である引張ばね９は、第１アーム４の水平方向からの傾き角度が大きくなるほど歪を増大させて第１アーム４を付勢することにより第１アーム４の重量によるステッピングモータ３の負荷を軽減する。引張ばね９は、第１アーム４に一端を連結して、第２アーム７に他端を連結されている。
【００２６】
引張ばね９は、第１アーム４の水平方向からの傾き角度が大きくなるほど引張ばね９の歪方向と鉛直方向とのなす角度が大きくなるように第１アーム４と第２アーム７との間に配置されている。
【００２７】
連動機構の一例である連結リンク８は、第１アーム４の回動に伴う第２アーム７の回動量がそのときの第１アーム４の回動量よりも小さくなるように第１アーム４と第２アーム７とを同一方向に連動させる。連結リンク８は、第１アーム４における回動中心から第１距離の位置に一端を連結し、第２アーム７における回動中心から第１距離よりも大きい第２距離の位置に他端を連結されている。
【００２８】
（バランサの動作）
図２はバランサの動作の説明図である。図３は重力による負荷トルクとバランサが発生するカウンタトルクの線図である。図２中、（ａ）は第１アームが上方へ回動した状態である。（ｂ）は第１アームが水平位置へ回動した状態である。図３中、曲線（Ａ）は、第１アーム４の姿勢（回動角度）に応じてステッピングモータ３の駆動軸３ａに作用する負荷トルクである。曲線（Ｂ）は、引張ばね９によって、第１アームに発生させるカウンタトルクである。
【００２９】
図３は、負荷トルクＡとカウンタトルクの関係の一例を示している。図３の横軸は第１アーム４が水平面と成す角度（回動角度）θ（ｄｅｇ）、縦軸はトルクＴ（Ｎｍ）である。
【００３０】
図２の（ａ）に示すように、ステッピングモータ３の駆動軸３ａに作用する負荷トルクＡは、第１アーム４の重量によるトルクである。負荷トルクＡは、第１アーム４が水平面と成す角度をθとするとき、図３に示すように、ｃｏｓθの関数となる。負荷トルクＡは、第１アーム４の姿勢（回動角度）によって異なるｃｏｓθの関数となる。
【００３１】
このため、図３に示すように、０°≦θ≦９０°の範囲において、図２の（ｂ）に示すθ＝０°即ち、第１アーム４が水平位置となったときに最大となり、図２の（ａ）に示すように、θが大きくなるに従って小さくなる。
【００３２】
図２の（ａ）に示すように、第１アーム４と第２アーム７を連結する引張ばね９は、第１アーム４に作用する負荷トルクＡを第１アーム４の回動角度θに応じて補償する。バランサ１Ｂは、第１アーム４と第２アーム７の連動による回動角度の違いにより、第１アーム４の回動角度に応じて、引張ばね９の伸び量を変化させる。
【００３３】
図２の（ｂ）に示すように、θ＝０°即ち、第１アーム４が水平のときには、引張ばね９の伸び量が大きいため、第１アーム４に対して大きな引張力が作用する。このため、図３に示すように、角度θが小さい範囲では、大きなカウンタトルクＢが発生する。
【００３４】
図２の（ａ）に示すように、第１アーム４の回動角度θが大きくなるに従って、引張ばね９の伸び量は小さくなり、引張ばね９による引張力が低下する。このため、図３に示すように、角度θが９０度に近付く範囲では、第１アーム４に発生するカウンタトルクＢが小さくなる。
【００３５】
カウンタトルクＢは、第１アーム４の回動角度θに応じて、引張ばね９の伸び量と引張方向（鉛直方向と引張ばね９との成す角度）が変化することから、図３に示すような曲線（Ｂ）となる。
【００３６】
カウンタトルクＢの曲線（Ｂ）は、引張ばね９の弾性係数、長さ、第１アーム４上の取付位置（Ｌ１）、第２アーム７上の取付位置（Ｌ２）を変更して曲線（Ａ）に近付けることができる。第１アーム４の自重によるトルク曲線に近付けるのみならず、チャック５、ワーク６を含めた重量によるトルク曲線に近付けることも可能である。
【００３７】
カウンタトルクＢは、第１アーム４の回動角度θによる関数として、計算により算出することが可能である。したがって、曲線（Ａ）と曲線（Ｂ）とが一致するように、第２アーム７や連結リンク８の位置、引張ばね９のばね定数や取付位置等を適正に設定することにより、第１アーム４の関節部Ｊ１まわりのトルクバランスを保つことが可能となる。
【００３８】
なお、実施の形態１において、第１アーム４と第２アーム７を連結する引張ばね９は、それぞれの関節部から離れた第１アーム４と第２アーム７の先端（自由端）付近に設けるのが好ましい。小さなばね定数で大きなカウンタトルクＢを効率的に得ることができるからである。
【００３９】
また、実施の形態１において、第２アーム７の関節部Ｊ２の位置は、図１の位置に限らず、設計上の自由度を考慮して決定することが可能である。
【００４０】
また、実施の形態１では、図３に示すように、角度θの９０度に近い範囲で曲線（Ａ）に対して曲線（Ｂ）を乖離させているが、これは、引張ばね９の中央部分が垂れ下がるのを防ぐために張力状態を保つ必要があったからである。必要であれば、引張ばね９及び取付位置を変更して、角度θが９０度に近い範囲でも曲線（Ｂ）をさらに曲線（Ａ）に近付けることが可能である。
【００４１】
（ステッピングモータのディテントトルクとの関係）
ところで、実施の形態１では、第１アーム４は、ステッピングモータ３の駆動軸に連結されているので、ステッピングモータ３の励磁状態では、第１アーム４にはステッピングモータ３のホールディング（保持）トルクが作用する。
【００４２】
このため、図３における負荷トルクＡとカウンタトルクＢの曲線が厳密に一致しなくても、両者の差がステッピングモータ３のホールディングトルク値の範囲内に収まっていれば、動的なバランサとしての機能を維持できる。
【００４３】
さらに、ステッピングモータ３の非励磁状態では、第１アーム４にはステッピングモータ３の磁極の残留磁化によるディテントトルクが作用する。
【００４４】
このため、図３における負荷トルクＡとカウンタトルクＢの曲線が厳密に一致しなくても、両者の差がステッピングモータ３のディテントトルクの範囲内に収まっていれば、停止状態でのバランサとしての機能も維持できる。
【００４５】
すなわち、いずれの回動角度θにおいても、第１アーム４に発生するカウンタトルクＢとモータのディテントトルクの和を、負荷トルクＡに等しいか、または、これよりも大きく設定する。これにより、電源停止時や緊急停止時に、ステッピングモータ３への電源が断たれ、アームの保持力が解除された場合でも、第１アーム４の降下を防止することができる。
【００４６】
これにより、電磁ブレーキ等の高価な部品を使用せずに、アーム４の降下を防止することが可能となり、ワーク６やロボットアーム装置１の損傷を防止することができる。
【００４７】
以上説明したように、ステッピングモータ３は、ディテントトルクを有して、出力軸の一例である駆動軸３ａを第１アーム４の回動軸としている。引張ばね９が駆動軸３ａに作用するカウンタトルクから第１アーム４の重量が駆動軸３ａに作用する負荷トルクを差し引いたトルク値を差分トルクとする。このとき、第１アーム４の可動範囲における差分トルクの最大値は、ディテントトルク未満である。
【００４８】
（比較例１）
比較例１のロボットアーム装置は、特許文献１（特開平６−１７０７８０号公報）に示されるバランサを備えている。基台に第１アームが回動自在に設けられ、基台に設けたモータによって第１アームが駆動される。そして、第１アームと基台との間を単純に引張ばねで接続している。
【００４９】
比較例１のバランサは、引張ばねがカウンタトルクを発生可能な範囲が狭いため、第１アームが水平位置に近い範囲でのみカウンタトルクを発生させることになる。実施の形態１のように、第１アーム４の回動を追って回動する第２アームを有しないため、第１アームの回動に伴って引張ばねの歪量が急変するからである。このため、第１アームの起立位置から水平位置までの広い範囲では、第１アームの回動角度θに応じた負荷トルクを相殺可能なカウンタトルクを発生させることができない。
【００５０】
（比較例２）
比較例２のロボットアーム装置は、特許文献２（特開平８−４７８８５号公報）に示されるバランサを備えている。基台に第１アームが回動自在に設けられ、基台に設けたモータによって第１アームが駆動される。そして、第１アームと一体に回動する円形プーリに巻き掛けたワイヤの一端と基台との間を引張ばねで接続している。すなわち、図６において非円形プーリ１３０が円形の場合である。
【００５１】
比較例２のバランサは、第１アームと一体に回動する円形プーリを有するため、引張ばねを用いてカウンタトルクを発生できる範囲は比較例１よりも広くなっている。しかし、円形プーリでは、引張ばねの歪量は、円形プーリの回転角度に比例して変化するため、最適に設計しても、図３に示す直線（Ｃ）のようになる。このため、第１アームの回動角度θに応じた負荷トルク（Ａ）を相殺可能なカウンタトルクを発生させることができない。第１アームの起立位置から水平位置までの広い範囲の中の最初と最後の一部でしか、第１アームの回動角度θに応じた負荷トルク（Ａ）を十分に相殺できない。中間の角度で大きな差分δが発生する。
【００５２】
（比較例３）
図６は比較例３のロボットアームに搭載されたバランサの説明図である。比較例３のロボットアーム装置は、特許文献３（特開２００９−２９１８４３号公報）に示されるバランサを備えている。図６に示すように、比較例３のバランサは、第１アーム１２０と一体に回動する非円形プーリ１３０を備え、非円形プーリ１３０に巻き掛けたワイヤ１４０の一端と基台１１０との間を引張ばね１５０で接続している。すなわち、比較例２の円形プーリを非円形プーリ１３０に置き換えることで、比較例２のバランサにおける上述した課題を解決したものである。
【００５３】
すなわち、非円形プーリ１３０は、第１アームの起立位置から水平位置までの広い範囲において、第１アーム１２０の回動角度θに応じた負荷トルクの変化を反映した輪郭形状に形成されている。このため、比較例３のバランサは、非円形プーリ１３０の輪郭が適正なものである限り、第１アーム１２０の回動角度θに応じた適正なカウンタトルクを発生して、広い可動範囲に亘って第１アーム１２０の自重による負荷トルクを補償可能である。
【００５４】
しかし、非円形プーリ１３０を、第１アーム１２０の回動角度θに応じた適正な輪郭に形成することは、製造上コストアップの要因となる。
【００５５】
また、比較例１乃至３では、いずれも第１アームの回動軸に近い位置に引張ばねやワイヤが配置されるため、第１アームの重量による負荷トルクを相殺するカウンタトルクを発生するために、大きな弾性係数の引張ばねが必要となる。その結果、関節部へのラジアル負荷が第１アームの総重量の数倍にも達することがある。関節部への負荷が大きいと関節部が大型化して製造上コストアップの要因となる。
【００５６】
また、比較例３では、非円形プーリ１３０を介して第１アーム１２０と基台１１０を接続するワイヤ１４０および、引張ばね１５０の移動範囲が大きくなり、基台１１０と第１アーム１２０の関節部の周囲に大きなスペースを確保する必要がある。その結果、基台１１０周りの構造が大型化する要因となる。
【００５７】
（実施の形態１の効果）
図１に示すように、実施の形態１のバランサ１Ｂは、第１アーム４、チャック５、及びワーク６の自重によるステッピングモータ３の負荷トルクを、簡単で安価な構成で、第１アーム４の回動角度θの広い範囲に亘って相殺できる。
【００５８】
実施の形態１のバランサ１Ｂは、簡単な構成で、第１アーム４の回動角度θに依存せず、広い回動範囲において第１アーム４の自重補償が可能であるため、安価で小型のロボットアーム装置１を実現できる。
【００５９】
実施の形態１では、第１アーム４の関節部Ｊ１付近ではなく、第１アーム４の回動端近傍に引張ばね９を接続しているので、負荷トルクの相殺に必要なカウンタトルクを発生するための引張力を小さくすることができる。第１アーム４の関節部Ｊ１に近い位置に引張力を発生するコイルばねやワイヤが接続されていないため、第１アーム４の重量による負荷トルクを相殺するカウンタトルクを発生するために、大きな弾性係数の引張ばねや重いウエイトを必要としない。このため、関節部Ｊ１のラジアル負荷も比較例１〜３に比較して小さく抑えられ、引張ばね９を軽量、コンパクトに設計できる。
【００６０】
実施の形態１では、引張ばね９は、第１アーム４のチャック５に近接した位置と第２アーム７の回動端との間に配置される。このため、弾性係数が比較的小さくて長さの大きい引張ばね９を利用できる。
【００６１】
実施の形態１では、第１アーム４の関節部Ｊ１付近にバランサの部品を配置する必要が無いので、関節部Ｊ１に第１アーム４を回転駆動するためのアクチュエータ（ステッピングモータ３）を配置することができる。
【００６２】
実施の形態１では、ステッピングモータ３を第１アーム４の関節部Ｊ１に配置しているため、電源停止時や緊急停止時にステッピングモータ３のディテントトルクを使用して第１アーム４の降下を防ぐことが可能である。ステッピングモータ３への電源が断たれ、第１アーム４の保持力が解除された場合でも、電磁ブレーキ等の高価な部品に頼ることなく、ワーク６やロボットアーム装置１の損傷を回避できる。
【００６３】
＜実施の形態２＞
図４は実施の形態２のロボットアーム装置の構成の説明図である。実施の形態２は、第１アーム４と第２アーム７との間でトルク伝達を行う連動機構以外は実施の形態１と同一に構成される。このため、実施の形態１と共通する構成には図１と共通の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００６４】
図４に示すように、実施の形態２では、第１アーム４と第２アーム７の連動機構として、歯車機構（１０、１２、１３）を用いている。第１アーム４の関節部Ｊ１を構成するステッピングモータ３の駆動軸３ａには駆動ギア１０が連結されて、第１アーム４と一体に回動する。
【００６５】
基台２に設けられたギア軸１１には、駆動ギア１０と噛合うアイドラギア１２が回転自在に軸支されている。基台２上の関節部Ｊ２には、第２アーム７の固定端に固定された従動ギア１３が、アイドラギア１２と噛合うように設けられている。
【００６６】
第１アーム４が回動すると、駆動ギア１０がアイドラギア１２を介して、従動ギア１３を回転駆動し、第２アーム７が第１アーム４と同じ方向に回動する。そして、駆動ギア１０と従動ギア１３のギア比の設定により、駆動ギア１０から従動ギア１３への駆動を減速させて、第２アーム７の回動角度を第１アーム４の回動角度よりも小さくしている。
【００６７】
以上説明したように、実施の形態２では、第１回転体又は第１の歯車の一例である駆動ギア１０は、第１アーム４と一体に回動する。第２回転体又は第２の歯車の一例である従動ギア１３は、駆動ギア１０よりも直径が大きく第２アーム７と一体に回動する。伝達部材又は第３の歯車の一例であるアイドラギア１２は、駆動ギア１０と従動ギア１３との間で噛み合って回転を伝達して同一方向に回転させる。
【００６８】
これにより、第１アーム４と第２アーム７とが連動する際の回動角度差により、第１アーム４の回動角度に応じて、第１アーム４と第２アーム７を連結する引張ばね９の伸び量が制限される。これにより、実施の形態１と同様に、第１アーム４の回動角度の広い範囲で、第１アームの重量による負荷トルクを相殺できるカウンタトルクを発生させることができる。
【００６９】
＜実施の形態３＞
図５は実施の形態３のロボットアーム装置の構成の説明図である。実施の形態３は、第１アーム４と第２アーム７との間でトルク伝達を行う連動機構以外は実施の形態１と同一に構成される。このため、実施の形態１と共通する構成には図１と共通の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００７０】
図５に示すように、実施の形態３では、第１アーム４と第２アーム７の連動機構として、歯付プーリ（１４、１５）と歯付きベルト（１６）を用いている。第１アーム４の関節部Ｊ１を構成するステッピングモータ３の駆動軸３ａには駆動プーリ１４が連結されて第１アーム４と一体に回転する。
【００７１】
基台２上の関節部Ｊ２には、第２アーム７の固定端に固定された従動プーリ１５が設けられる。駆動プーリ１４と従動プーリ１５との間に歯付きベルト１６が張架されている。
【００７２】
第１アーム４が回動すると、駆動プーリ１４が歯付きベルト１６を介して従動プーリ１５を回転駆動し、第２アーム７を第１アーム４と同じ方向に回動させる。そして、駆動プーリ１４と従動プーリ１５のプーリ比の設定により、駆動プーリ１４から従動プーリ１５への駆動を減速させて、第２アーム７の回動角度を第１アーム４の回動角度よりも小さくしている。
【００７３】
以上説明したように、実施の形態３では、無端状の巻き掛け部材の一例である歯付きベルト１６は、駆動プーリ１４と従動プーリ１５とに巻き掛けられて、駆動プーリ１４と従動プーリ１５との間でトルクを伝達する。
【００７４】
これにより、第１アーム４と第２アーム７とが連動する際の回動角度差により、第１アーム４の回動角度に応じて、第１アーム４と第２アーム７を連結する引張ばね９の伸び量が制限される。これにより、実施の形態１と同様に、第１アーム４の回動角度の広い範囲で、第１アームの重量による負荷トルクを相殺できるカウンタトルクを発生させることができる。
【００７５】
＜その他の実施の形態＞
実施の形態１では、関節数が１つのロボットアーム装置の実施形態を説明したが、本発明は、関節数が２以上の多関節ロボットアーム装置でも実施できる。
【００７６】
実施の形態１では、第１アーム４の先端にはチャック５を取り付けたが、手首を介してワークを把持するハンドや作業具等のエンドエフェクタが装着される場合もある。
【００７７】
実施の形態１では、連結リンク８の両端の関節部Ｊ３は第１アーム４の一定位置に固定され、関節部Ｊ４は、第２アーム７の一定位置に固定されている。しかし、関節部Ｊ３は、第１アーム４に沿って位置調整可能に設けられてもよい。関節部Ｊ４は第２アーム７に沿って位置調整可能に設けられてもよい。第２アーム７に沿って複数の関節部Ｊ４を予め配置しておき、負荷トルクの相殺に最も適したカウンタトルクを発生し得る１個の関節部Ｊ４を選択して利用してもよい。
【００７８】
実施の形態１では、ステッピングモータ３の駆動軸３ａで関節部Ｊ１を構成する実施形態を説明した。しかし、軸以外の回動機構で関節部Ｊ１を構成してもよく、軸以外の方法で第１アーム４を駆動して回動させてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１  ロボットアーム装置、１Ｂ  バランサ
２  基台、３  ステッピングモータ、３ａ  駆動軸
４  第１アーム、５  チャック、６  ワーク
７  第２アーム、８  連結リンク、９  引張ばね
１０  駆動ギア、１２  アイドラギア、１３  従動ギア
１４  駆動プーリ、１５  従動プーリ、１６  歯付きベルト
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４  関節部
【図１】
2017013168.tif 000003
【図２】
2017013168.tif 000004
【図３】
2017013168.tif 000005
【図４】
2017013168.tif 000006
【図５】
2017013168.tif 000007
【図６】
2017013168.tif 000008