JP2001038656A - 多関節型マニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】第１および第２アームを同一のモータで駆動す
るともに、第２アームの姿勢に制限のない多関節型マニ
ピュレータを提供する。 【解決手段】固定ベース（１）と、固定ベース（１）に
固定された第１の減速機（９）と、モータ（１０）と、
第１の減速機（９）の出力部に結合された第１アーム
（２）と、第１アーム（２）の先端に回転支持される第
１補助リンク（７）と、第１補助リンク（７）に固定さ
れた第２の減速機（１７）と、モータ（１０）の出力軸
（１１）と第２の減速機（１７）の入力部をつなぐ動力
伝達手段）と、第２の減速機（１７）の出力部に結合さ
れた第２アーム（３）と、第１補助リンク（７）の先端
にその一端を回転自在に支持され他端を固定ベース
（１）に回転自在に支持された第２補助リンク（８）を
備え、第１アーム（２）と第１補助リンク（７）と第２
補助リンク（８）と固定アーム（１）によって平行四辺
形リンク機構を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節型マニピュ
レータ、特に２点間を直線移動して物品を搬送する水平
多関節型マニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置、プレス機械あるいは樹
脂成形機などに対して素材や製品を出し入れするため
に、２点間を直線移動して物品を搬送する水平多関節型
マニピュレータが各種提案されている。図４は、従来の
水平多関節型マニピュレータの一例を示す平面図であ
る。図において、１は固定ベースであり、２は第１アー
ムであり、固定ベース１に内蔵された図示しない第１の
モータによって水平面内で旋回駆動される。３は第２ア
ームであり、第１アーム２の先端に水平面内で回転自在
に支持され、その先端に先端フランジ４を備えている。
先端フランジ４は搬送対象の物品を把持するメカニカル
ハンド等を取り付ける部分である。第２アーム３の先端
フランジ４と反対側の端部には第１補助リンク５の一端
が回転自在に支持され、第１補助リンク５の他端は、第
２補助リンク６の一端に回転自在に支持されている。第
２補助リンク６の他端は第１アーム２と同軸に固定ベー
ス１に取付けられ、固定ベース１に内蔵された図示しな
い第２のモータによって水平面内で旋回駆動される。つ
まり、第１アーム２と第２アーム３と第１補助リンク５
と第２補助リンク６によって平行四辺形リンク機構を構
成し、第２アーム３を前記平行四辺形リンク機構を介し
て、前記第２のモータで駆動しているのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
水平多関節型マニピュレータには、次のような問題があ
った。２点間を直線移動するマニピュレータ、つまり１
自由度のマニピュレータであるにもかかわらず、モータ
が２個必要であり、制御の複雑化とコスト上昇の要因と
なっていた。また、第１アーム２と第２アーム３がとも
に、平行四辺形リンク機構の構成要素であり、第１アー
ム２と第２アーム３が直線に並ぶような姿勢（先端フラ
ンジ４の動作ストロークを最大にするためにこのような
姿勢が必要である）をとると、平行四辺形リンク機構が
死点に来るので、このような姿勢をとれないという問題
もあった。そこで、本発明は、第１および第２アームを
同一のモータで駆動するとともに、第２アームの姿勢に
制限がなく、広い動作範囲をとれる多関節型マニピュレ
ータを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、請求項１の発明は、固定ベースと、前記固定ベー
スに固定された第１の減速機と、出力軸を前記第１の減
速機の入力部に結合したモータと、前記第１の減速機の
出力部に結合されて旋回駆動される第１アームと、前記
第１アームの先端に回転自在に支持される第１補助リン
クと、前記第１補助リンクに固定された第２の減速機
と、前記モータの出力軸と前記第２の減速機の入力部を
つなぐ動力伝達手段と、前記第２の減速機の出力部に結
合されて旋回駆動される第２アームと、前記第１補助リ
ンクの先端にその一端を回転自在に支持され他端を前記
固定ベースに回転自在に支持された第２補助リンクを備
え、前記第１アームと前記第１補助リンクと前記第２補
助リンクと前記固定ベースによって平行四辺形リンク機
構を構成するものである。また請求項２の発明は、前記
第２アームの先端に旋回自在に取り付けられた第３アー
ムと、一端を前記第３アームに他端を前記第１補助リン
クにそれぞれ回転自在支持される第３補助リンクを備
え、前記第２アームと前記第３アームと前記第３補助ア
ームと前記第１補助リンクによって第２の平行四辺形リ
ンク機構を構成するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例を示
す水平多関節型マニピュレータの平面図であり、図１を
参照しながら、この水平関節型マニピュレータの外形的
な特徴を説明する。図において、１は固定ベースであ
り、固定ベース１には第１アーム２が水平面内で旋回駆
動されるように取付けられている。７は第１補助リンク
であり、第１アーム２の先端に水平面内で回転自在に取
り付けられている。８は第２補助リンクであり、一端を
第１補助リンク７に、他端を固定ベース１にそれぞれ回
転自在に取り付けられている。第２アーム３は第１補助
リンク７に対して旋回駆動されるように取り付けられて
いる。このようにして、第１アーム２と第１補助リンク
７と第２補助リンク８と固定ベース１によって平行四辺
形リンク機構が構成されるので、第１アーム２が固定ベ
ース１に対してどのように旋回しても、第１補助リンク
７は固定ベース１に対して一定の姿勢を保つ。

【０００６】図２は図１に示した水平多関節型マニピュ
レータの内部構造を説明するための側断面図である。図
２を参照しながら、この水平多関節型マニピュレータの
内部構造を説明する。図において、９は第１の減速機で
ある。第１の減速機９は例えば、サイクロイド減速機あ
るいはハーモニック減速機などの公知の減速機であり、
回転中心に入力軸が貫通する中空穴を備えている。図が
煩雑になるのを避けるために図示を省略するが、図の上
側が第１の減速機９の出力部であり、下側が固定部であ
り、入力部は前記中空穴の内部にある。第１の減速機９
は固定部を固定ベース１に固定されて取り付けられ、前
記固定部にはモータ１０が固定されている。モータ１０
の出力軸１１は第１の減速機９の前記中空穴を通って、
第１の減速機９の上に突き出している。出力軸１１の中
間には入力歯車１２が取付けられ、前記中空穴の内部で
第１の減速機９の入力部の図示しない歯車と噛み合い、
モータ１０の動力を第１の減速機９に伝えている。第１
の減速機９の前記出力部には第１アーム２が結合され、
第１の減速機９を介してモータ１０によって旋回駆動さ
れる。１３は駆動プーリであり、モータ１０の出力軸１
１に取付けられている。１４は従動軸１５に取付けられ
た従動プーリである。従動軸１５は、第１補助リンク７
の第１アーム２に対する回転軸と同軸になるように取付
けられ、第１補助リンク７に対して自由に回転する。駆
動プーリ１３と従動プーリ１４の間にはタイミングベル
ト１６が巻き掛けられ、駆動プーリ１３の回転を従動プ
ーリ１４に伝えている。タイミングベルト１６は第１ア
ーム２の内部を通っているので外部からは見えない。１
７は第２の減速機であり、第１の減速機９と同様の特徴
を備えている。第２の減速機１７はその固定部を第１補
助リンク７に固定され、出力部に第２アーム３を結合し
ている。従動軸１５の先端に取付けられた入力歯車１８
が第２の減速機１７の入力部の図示しない歯車と噛み合
っている。このようにして、駆動プーリ１３とタイミン
グベルト１６と従動プーリ１４と従動軸１５と入力歯車
１８が、モータ１０の出力軸１１と第２の減速機１７の
入力部をつなぐ動力伝達機構を構成している。前述した
ように、第１補助リンク７は第１アーム２の旋回に関わ
らず、固定ベース１に対して一定の姿勢を保つので、第
１の減速機９、第２の減速機１７および前記動力伝達機
構の減速比を適切に選べば、モータ１０の回転によっ
て、先端フランジ４は直線上を移動する。例えば、第１
アーム２と第２アーム３の長さが等しい時は、第１アー
ム２と第２アーム３の回転速度が等しくなるように、減
速比を設定すれば、先端フランジ４は直線上を移動す
る。

【０００７】図３は本発明の第２の実施例を示す水平多
関節型マニピュレータの平面図であり、図３を参照しな
がら、この水平関節型マニピュレータの特徴を説明す
る。固定ベース１から第２補助リンク８に至るまでの構
成と内部の駆動機構は前述の第１の実施例と全く同一で
あるので説明を省略する。２１は第３アームであり、第
２アーム３の先端フランジ４に水平面内で旋回自在に取
り付けられている。第３アームは略Ｌ形のアームであ
り、前記Ｌ字形の長辺と短辺の間で搬送対象のワークＷ
を把持する。その為の把持機構として前記Ｌ字形の長辺
に吸着チャック２２を備えている。なお前記把持機構は
吸着チャックに限られるものではなく、爪でワークＷを
挟持する機械式のハンド等であってもよい。２３は第３
補助リンクであり、その一端は第３アーム２１に、他端
は第２補助リンク７にそれぞれ水平面内で自由に回転支
持されている。このようにして第２アーム３と第３アー
ム２１と第３補助リンク２３と第１補助リンク７によっ
て第２の平行四辺形リンク機構が構成されている。つま
り、第３アーム２１は、第１アーム２と第１補助リンク
７と第２補助リンク８と固定ベース１からなる平行四辺
形リンク機構と、第２アーム３と第３アーム２１と第３
補助リンク２３と第１補助リンク７からなる第２の平行
四辺形リンクに結合されているので、第１アーム２およ
び第２アーム３の動きに関係なく、固定ベース１に対し
て一定の姿勢を保つ。従って、この第２の実施例の水平
多関節マニピュレータはワークＷの姿勢を一定に保って
直線上を移動させることができる。なお、本発明の多関
節型マニピュレータは、水平多関節型マニピュレータに
限られるものではなく、垂直多関節型マニピュレータに
適用することも可能である。また、本発明の多関節型マ
ニピュレータは、ハンドリング用途に限られるものでは
なく、吸着チャックを他の工具等に代えれば、塗装、研
磨、検査など多くの用途に応用できることは言うまでも
ない。

【０００８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、単
一のモータで第１および第２アームを駆動して、マニピ
ュレータの先端を直線上で移動させることができるの
で、２点間を直線移動して物品を搬送する多関節型マニ
ピュレータを安価に提供できる効果がある。また、第２
アームが平行四辺形リンク機構から独立しているので、
第２アームの旋回角を平行四辺形リンク機構の死点とは
無関係に選べる。したがって動作範囲の広い多関節型マ
ニピュレータを得られるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す水平多関節型マニ
ピュレータの平面図である。

【図２】図１における水平多関節型マニピュレータの側
断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す水平多関節型マニ
ピュレータの平面図である。

【図４】従来の水平多関節型マニピュレータの一例を示
す平面図である。

【符号の説明】

１：固定ベース ２：第１アーム ３：第２アーム
４：先端フランジ ５：第１補助リンク ６：第２補助リンク ７：第１補
助リンク ８：第２補助リンク ９：第１の減速機 １０：モータ １１：出力軸 １２：入力歯車 １３：駆動プーリ １
４：従動プーリ １５：従動軸 １６：タイミングベルト １７：第２の
減速機 １８：入力歯車 ２１：第３アーム ２２：吸着チャッ
ク ２３：第３補助リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 階戸 真一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 新井 裕之 京都府京都市伏見区久我本町11番地の260 号株式会社ユーシン精機内 Ｆターム(参考） 3F060 AA01 DA00 EA01 EB12 EC12 FA02 GA05 GA13 GB02 GB06 GB13 GB25 GB31 GC01 GC03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定ベースと、前記固定ベースに固定さ
   れた第１の減速機と、出力軸を前記第１の減速機の入力
   部に結合したモータと、前記第１の減速機の出力部に結
   合されて旋回駆動される第１アームと、前記第１アーム
   の先端に回転自在に支持される第１補助リンクと、前記
   第１補助リンクに固定された第２の減速機と、前記モー
   タの出力軸と前記第２の減速機の入力部をつなぐ動力伝
   達手段と、前記第２の減速機の出力部に結合されて旋回
   駆動される第２アームと、前記第１補助リンクの先端に
   その一端を回転自在に支持され他端を前記固定ベースに
   回転自在に支持された第２補助リンクを備え、前記第１
   アームと前記第１補助リンクと前記第２補助リンクと前
   記固定ベースによって平行四辺形リンク機構を構成して
   いることを特徴とする多関節型マニピュレータ。
2. 【請求項２】 前記第２アームの先端に旋回自在に取り
   付けられた第３アームと、一端を前記第３アームに他端
   を前記第１補助リンクにそれぞれ回転自在に支持される
   第３補助リンクを備え、前記第２アームと前記第３アー
   ムと前記第３補助リンクと前記第１補助リンクによって
   第２の平行四辺形リンク機構を構成していることを特徴
   とする請求項１に記載の多関節型マニピュレータ。