JP2003220590A - 産業用ロボット - Google Patents

産業用ロボット

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JP2003220590A
JP2003220590A JP2002021807A JP2002021807A JP2003220590A JP 2003220590 A JP2003220590 A JP 2003220590A JP 2002021807 A JP2002021807 A JP 2002021807A JP 2002021807 A JP2002021807 A JP 2002021807A JP 2003220590 A JP2003220590 A JP 2003220590A
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Atsushi Etsuno
越野  敦
Minoru Nada
名田  稔
Kiyoshi Kanitani
清 蟹谷
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Nachi Fujikoshi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多関節型の産業用ロボットの手首部の、ロボ
ット設置面に対する傾き角を機構的に制限する方法を提
供する。 【解決手段】 フレーム2に揺動自在に軸支された第1
腕3と、第1腕3の他端に揺動自在に軸支された第2腕
4と、第2腕4の他端に揺動自在に軸支された第3腕5
とを持ち、その第3腕5を駆動する駆動機構18は、フレ
ーム2に支持され、駆動機構18に揺動自在に軸支された
原動リンク部材15と、原動リンク部材15の他端に揺動自
在に軸支された、第1腕3と平行四辺形を形成するよう
に配列されたリンク部材14と、リンク部材14に揺動自在
に軸支された副リンク部材13と、副リンク部材13の他端
に揺動自在に軸支された、第2腕4と平行四辺形を形成
するように配列されたリンク部材12とから構成され、リ
ンク部材12の他端に第3腕5が軸支され、第3腕5に取
り付けられた駆動機構に回転可能に軸支され、該駆動機
構により駆動されるテーブル6を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、多関節型産業用
ロボットの手首部のロボット設置面に対する傾きを制限
する機構に関する。さらに、詳しくは、多関節型産業用
ロボットで、ワークを搬送・移載する際に、ワークを、
ロボット設置面に対して一定角以上傾けてはならない場
合にも適用可能とする技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、多関節型の産業用ロボットを用い
てワークを搬送・移載する場合、ワークの傾きについて
自由に許容するのが一般的であった。しかし、ロボット
の手首部に取り付けた平板状ハンドにワークを載せ、ハ
ンドとワークとの間の接触面での摩擦力のみで保持して
搬送・移載する場合、あるいは溶鉱炉から溶けた材料を
柄杓ですくって運ぶ場合、ロボットを設置した地面に対
して一定角以上傾けた場合、ハンド上のワークを落とし
たり、溶けた材料をこぼしたりして危険である。この場
合、制御的に規制する方法もあるが、制御に異常が発生
した場合にまで確実に保証するものではないという問題
があった。
【0003】こうした、ロボット設置面に対する傾き角
を機構的に制限するものには、出願人が先に出願した、
実開平4−70491号公報に開示されている技術があ
る。この方法は、ロボット手首部がロボットアームの動
作角によらず、常に下向きの一定方向を向くことを機構
的に保証している。しかし、実際の適用では、ワークを
取り出す位置と置く位置とでは、それぞれの置き台の設
計によりワークの傾き角がいくらか異なるのが通例であ
る。ロボットの設置面も、ワーク置き台設置に対してい
くらか傾いているのが通例である。こうした場合に、上
記の方法では、常に一定の向きであり、対応することが
出来なかった。同じく出願人が先に出願した、特開平7
−266265号公報に開示されている技術では、実開
平4−70491号公報に開示されている技術の上で、
ロボットの手首部を動作可能とした。しかし、傾きは1
方向のみであり、また、その傾き角も、ロボット設置面
に対して機構的に制限する手段を与えるものではなかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
した問題点に鑑みて、多関節型の産業用ロボットの手首
部の、ロボット設置面に対する傾き角を機構的に制限す
る方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、請求項1に記載の発明においては、フレーム2
に揺動自在にその基端が軸支された第1腕3と、第1腕
3の他端に揺動自在にその基端が軸支された第2腕4
と、第2腕4の他端に揺動自在にその基端が軸支された
第3腕5とを持ち、その第3腕5を駆動する駆動機構1
8は、フレーム2に支持され、駆動機構18に揺動自在
にその基端が軸支された原動リンク部材15と、原動リ
ンク部材15の他端に揺動自在にその基端が軸支され
た、第1腕3と平行四辺形を形成するように配列された
リンク部材14と、リンク部材14に揺動自在にその基
端が軸支された副リンク部材13と、副リンク部材13
の他端に揺動自在にその基端が軸支された、第2腕4と
平行四辺形を形成するように配列されたリンク部材12
とから構成され、リンク部材12の他端に第3腕5が軸
支されている産業用ロボットにおいて、第3腕5に取り
付けられた駆動機構に回転可能に軸支され、該駆動機構
により駆動されるテーブル6を設けた。
【0006】ワークを水平面内で回転させたい場合に
は、上記の機構で、テーブル6の回転中心軸線とは交差
する回転中心軸線を有し、テーブル6に取り付けられた
駆動機構に回転可能に軸支され、該駆動機構により駆動
されるテーブル8を有する、請求項2の機構になる。
【0007】さらに、請求項1の発明に、手首部の揺動
回転角を規制するために、フレーム2に、原動リンク部
材15を挟むように配置したストッパー部材24、25
を有し、原動リンク部材15は、ストッパー部材24と
25とで挟まれた範囲でのみ揺動可能とすることで、原
動リンク部材15の揺動回転可能角を規制する請求項3
の機構により、第3腕のロボット設置面に対する傾斜可
能角を規制することが可能となる。
【0008】さらに、請求項1の発明に、手首部の揺動
回転角を規制するために、テーブル6が有する突起部を
挟むように配置したストッパー部材26、27を有し、
テーブル6の突起部は、ストッパー部材26と27とで
挟まれた範囲でのみ揺動可能とすることで、テーブル6
の揺動回転可能角を規制する請求項4の機構により、請
求項3により、テーブル6を軸支する第3腕5がロボッ
ト設置面に対する傾斜可能角が一定に規制されることを
通じて、テーブル6のロボット設置面に対する傾斜可能
角を規制することが可能となる。
【0009】加えて、請求項2の機構においても、同じ
ように、第3腕及びテーブル6のロボット設置面に対す
る傾斜可能角を規制することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を、図
面に基づいて説明する。各図面において、図1は本発明
の一実施形態に係る産業用ロボットの側面図、図2は図
1の反対側から見た側面図、図3は、第3腕の動作角を
規制する機構の部分説明図、図4は、テーブル6の動作
角を規制する機構の部分説明図、図5は、別の実施例を
示す側面図である。
【0011】図1の基台部1上に、図示しない駆動部に
より軸支されたフレーム2が取り付けられている。これ
により、ロボット設置面に鉛直な線のまわりに回転可能
となっている。この動作軸は、3次元空間内での動作の
場合に必要ではあるが、2次元平面内で動作する場合に
は、必ずしも必要とするわけではない。フレーム2に、
図2のモータ16で示す駆動機構を介して、第1腕3が
軸支されている。この第1腕により前後方向の動作が可
能となる。第1腕3の他端に第2腕4が軸支されてい
る。フレーム2に取り付けられたモータ17で示す駆動
機構を介して、原動リンク10が軸支され、原動リンク
10とリンク部材9、第2腕4後端部、第1腕3で構成
される平行四辺形リンクにより、第2腕4は駆動され
る。第2腕4の他端に第3腕5が軸支されている。第3
腕5の駆動は、フレーム2に取り付けられたモータ18
で示す駆動機構を介して、原動リンク15が軸支され、
原動リンク15とリンク部材14、副リンク部材13、
第1腕3で構成される第1平行四辺形リンク、及び副リ
ンク部材13とリンク部材12、副リンク部材11、第
2腕4前部で構成する第2平行四辺形リンクの直列構造
により駆動される。尚、副リンク部材と第3腕5とは枢
着された一体部品であるが、平行リンクの形成を見やす
くするために、副リンク部材11と、独立の番号付けを
したものである。この機構により、第3腕5のロボット
設置面に対する傾きは、第1腕3や第2腕4の動作角に
依存せず、原動リンク15の傾きのみで決定することと
なる。各々の軸支する方法については、同じ出願人が先
に出願した特開平7−266265号公報に詳細に開示
されている。第3腕5には、図示しない駆動機構が組み
込まれ、第3腕に垂直な線を軸芯として、テーブル6が
回転可能となっている。
【0012】図3は、フレーム2に取り付けられたスト
ッパー部材24及び25により原動リンク15の動作範
囲を規制し、これにより第3腕の傾きを、例えばロボッ
ト設置面に対して±10゜の傾斜角に制限することが可
能となる。ストッパー部材24、25の取り付け位置を
調整可能とすることで制限角度範囲を調整できる。図4
は、テーブル6に設けた突起部6′を挟んでストッパー
部材26、27を第3腕5に取り付けることにより、テ
ーブル6の傾きをロボット設置面に対して規制すること
が可能となる。こうして、ロボット設置面に対して機構
的に傾斜可能角を規制することにより、モータやモータ
の制御部が故障しても、定められた傾き以上にはならな
いという機構上の保証が得られる。
【0013】テーブル6に取り付けられた、テーブル6
の回転中心軸線とは直交する向きに回転可能にする、モ
ータ23が取り付けられた駆動機構7に軸支されたテー
ブル8により、ワークの向きを回転動作させることがで
きる。これは、ロボット設置面にほぼ水平な平面内で、
ワークの向き変更を行えるようにするものである。こう
した追加動作軸があっても、ロボット設置面に対して機
構的に傾斜可能角を規制することにより、モータやモー
タの制御部が故障しても、定められた傾き以上にはなら
ないという機構上の保証が得られることは同じである。
図1及び図2に示すバランススプリング部材19、20
は、第1腕3が前後動作する際、重力の影響で第1腕3
の駆動機構に加わる負荷を軽減するためのものであり、
カウンタウェイト部材21は、第2腕4が上下動作する
際、重力の影響で第2腕4の駆動機構に加わる負荷を軽
減するためのものである。産業用ロボットの可搬重量
は、現在500kgが上限であるが、これらの重力負荷
軽減手段により、500kgを越える可搬重量が実現で
きることとなった。こうした重量物の搬送では、搬送中
の落下は、重大な事故を招くこととなり、本願発明の重
要性のよってくるところである。図5には、別の実施形
態を示す。フレーム2の一端にリンク部材9を軸支し、
リンク部材9の他端に副リンク部材28を軸支し、副リ
ンク部材28に取り付けたモータ17で示す駆動機構に
より第2腕4を駆動する。フレーム2とリンク部材9、
副リンク部材28、第1腕3で平行リンクを構成する。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
多関節型の産業用ロボットの手首部の、ロボット設置面
に対する傾き角を機構的に制限する方法を提供すること
が可能となり、ロボットの手首部に取り付けた平板状ハ
ンドにワークを載せ、ハンドとワークとの間の接触面で
の摩擦力のみで保持して搬送・移載する場合、あるいは
溶鉱炉から溶けた材料を柄杓ですくって運ぶ場合、ロボ
ットを設置した地面に対して一定角以上傾けた場合、ハ
ンド上のワークを落としたり、溶けた材料をこぼしたり
して危険な用途において、機構的にこうした異常事態を
回避し、安心して使用できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの側
面図である。
【図2】図1の反対側から見た側面図である。
【図3】第3腕の動作角を規制する機構の部分説明図で
ある。
【図4】テーブル6の動作角を規制する機構の部分説明
図である。
【図5】別の実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
1 基台部 2 フレーム 3 第1腕 4 第2腕 5 第3腕 6 テーブル 7 駆動機構 8 テーブル 9 リンク部材 10 原動リンク部材 11 副リンク部材(第3腕に一体化して枢着) 12 リンク部材 13 副リンク部材 14 リンク部材 15 原動リンク部材 16、17、18 モータ 19、20 バランススプリング部材 21 カウンタウェイト部材 22 回転中心軸線 23 モータ 24、25、26、27 ストッパ部材 28 副リンク部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蟹谷 清 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 Fターム(参考) 3C007 AS01 BS11 BS22 BT05 BT11 CT05 CV08 CW08 MS11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フレーム2に揺動自在にその基端が軸支さ
    れた第1腕3と、第1腕3の他端に揺動自在にその基端
    が軸支された第2腕4と、第2腕4の他端に揺動自在に
    その基端が軸支された第3腕5とを有し、第3腕5を駆
    動する駆動機構18は、フレーム2に支持され、駆動機
    構18に揺動自在にその基端が軸支された原動リンク部
    材15と、原動リンク部材15の他端に揺動自在にその
    基端が軸支された、第1腕3と平行四辺形を形成するよ
    うに配列されたリンク部材14と、リンク部材14に揺
    動自在にその基端が軸支された副リンク部材13と、副
    リンク部材13の他端に揺動自在にその基端が軸支され
    た、第2腕4と平行四辺形を形成するように配列された
    リンク部材12とから構成され、リンク部材12の他端
    に第3腕5が軸支されている産業用ロボットにおいて、
    第3腕5に取り付けられた駆動機構に回転可能に軸支さ
    れ、該駆動機構により駆動されるテーブル6を有するこ
    とを特徴とする産業用ロボット。
  2. 【請求項2】テーブル6の回転中心軸線とは交差する回
    転中心軸線を有し、テーブル6に取り付けられた駆動機
    構に回転可能に軸支され、該駆動機構により駆動される
    テーブル8を有することを特徴とする、請求項1記載の
    産業用ロボット。
  3. 【請求項3】フレーム2に、原動リンク部材15を挟む
    ように配置したストッパー部材24、25を有し、原動
    リンク部材15は、ストッパー部材24と25とで挟ま
    れた範囲でのみ揺動可能とすることで、原動リンク部材
    15の揺動回転可能角を規制し、該規制により、第3腕
    のロボット設置面に対する傾斜可能角を規制することを
    特徴とする、請求項1記載の産業用ロボット。
  4. 【請求項4】テーブル6が有する突起部を挟むように配
    置したストッパー部材26、27を有し、テーブル6の
    突起部は、ストッパー部材26と27とで挟まれた範囲
    でのみ揺動可能とすることで、テーブル6の揺動回転可
    能角を規制し、該規制により、テーブル6を軸支する第
    3腕5がロボット設置面に対する傾斜可能角が一定に規
    制されることを通じて、テーブル6のロボット設置面に
    対する傾斜可能角を規制することを特徴とする、請求項
    1記載の産業用ロボット。
  5. 【請求項5】フレーム2に、原動リンク部材15を挟む
    ように配置したストッパー部材24、25を有し、原動
    リンク部材15は、ストッパー部材24と25とで挟ま
    れた範囲でのみ揺動可能とすることで、原動リンク部材
    15の揺動回転可能角を規制し、該規制により、第3腕
    のロボット設置面に対する傾斜可能角を規制することを
    特徴とする、請求項2記載の産業用ロボット。
  6. 【請求項6】テーブル6が有する突起部を挟むように配
    置したストッパー部材26、27を有し、テーブル6の
    突起部は、ストッパー部材26と27とで挟まれた範囲
    でのみ揺動可能とすることで、テーブル6の揺動回転可
    能角を規制し、該規制により、テーブル6を軸支する第
    3腕5がロボット設置面に対する傾斜可能角が一定に規
    制されることを通じて、テーブル6のロボット設置面に
    対する傾斜可能角を規制することを特徴とする、請求項
    2記載の産業用ロボット。
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