JP2006239794A - Arm structure of industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低い搬送高さで水平方向及び垂直方向に動作できる広い動作範囲を持つ産業ロボットのアーム構造に関する。 The present invention relates to an arm structure of an industrial robot having a wide operation range capable of moving in a horizontal direction and a vertical direction with a low conveyance height.
一般的な垂直多間接ロボットは、例えば特許文献1に開示する、図4に示すような6軸からなり、各アームを動作させる構造になっている。そのため、ロボットの第1軸芯上を通る平面を前後方向に直線動作する場合、ロボット付近では構造上直線動作することができず、一度上方向に動作してロボット後方に移動した上で再び直線動作をすることになるだけでなく、結果として搬送高さが高くなってしまうといった課題があった。
これを避けるため、図4に示すロボットを使用して、図5に示すように、第1軸芯からオフセットした平面を前後方向に動作させれば、ロボットの前方から後方まで直線動作可能である。しかし、この場合、ロボットの手首に取り付ける作業工具が大きい場合などは、ロボットと作業工具の干渉を避けるため、第1軸芯と直線動作させる平面との距離を大きくする必要があり、結果として搬送ラインから飛び出した所に大きなロボット設置スペースが必要であり、また、第1軸・第2軸・第3軸のモータ、減速機が大きくなるといった課題があった。また、例えば特許文献2に開示する、図6に示すガラス基板搬送などに使用されるロボットは、第1軸と第2軸により上下動作を行い、第2軸の上に配置された第4軸・第5軸・第6軸により前後動作を行う構造になっている。このため、前後ストロークを拡大する場合、上腕1と上腕2の長さを長くする必要があり、長くすると上腕1・上腕2を畳んだ時のロボット干渉寸法が大きくなるといった問題があった。また、上下軸の上に前後軸が取り付いているため、上下軸は前後軸の重さを保持する必要があり、モータや減速機などの機械要素が大きくなってしまうといった課題があった。 To avoid this, if the robot shown in FIG. 4 is used and the plane offset from the first axis is moved in the front-rear direction as shown in FIG. 5, the robot can move linearly from the front to the rear. . However, in this case, when the work tool attached to the wrist of the robot is large, it is necessary to increase the distance between the first axis and the plane to be linearly operated in order to avoid interference between the robot and the work tool. There is a problem that a large robot installation space is required at the place protruding from the line, and the motors and reduction gears of the first axis, the second axis, and the third axis are increased. Further, for example, the robot disclosed in Patent Document 2 and used for conveying the glass substrate shown in FIG. 6 moves up and down with the first axis and the second axis, and the fourth axis is arranged on the second axis. -It is structured to move back and forth with the fifth and sixth axes. For this reason, when expanding the front-rear stroke, it is necessary to lengthen the lengths of the upper arm 1 and the upper arm 2, and there is a problem that the robot interference dimension when the upper arm 1 and the upper arm 2 are folded increases. Further, since the front and rear shafts are mounted on the vertical shaft, the vertical shaft needs to hold the weight of the front and rear shafts, and there is a problem that mechanical elements such as a motor and a speed reducer become large.
このように従来の産業ロボットにおいて、低い搬送高さを直線的に長いストローク動作させる場合、ロボットの設置スペースおよび干渉寸法が大きくなる、あるいは、モータ、減速機などの機械要素が大きくなるといった課題があった。
本発明の課題は、かかる従来の課題を解決した、低い搬送高さで直線的に動作できる広い動作範囲を持ったコンパクトで低コストな産業ロボットのアーム構造を提供することにある。本発明の別の課題は、前後方向に低くかつ広い動作範囲を、作業工具を取り付けるフランジを常に上に向けたまま作業工具がロボットに干渉することなく直線的に動作することを可能にしたコンパクトな産業ロボットのアーム構造を提供することにある。
As described above, in a conventional industrial robot, when a linearly long stroke operation is performed at a low conveyance height, there is a problem that the installation space of the robot and the interference dimension become large, or mechanical elements such as a motor and a reducer become large. there were.
An object of the present invention is to provide a compact and low-cost industrial robot arm structure having a wide operation range capable of linearly operating at a low conveyance height, which solves the conventional problems. Another object of the present invention is a compact that allows the work tool to move linearly without interfering with the robot, with a low and wide operating range in the front-rear direction and with the flange to which the work tool is attached always facing up. It is to provide a simple industrial robot arm structure.
このため本発明は、固定ベース上に第1の垂直軸の回りに回転自在に支持された第1水平アームと、前記第1水平アームの先端に第2の垂直軸の回りに回転自在に支持された第2水平アームと、前記第2水平アームの先端に第4の垂直軸の回りに回転自在に支持された回転基台と、からなる水平方向移動部と、
それぞれアーム長が短い、前記回転基台上に第1の水平軸の回りに回転自在に支持された第1垂直アームと、前記第1垂直アームの先端に第2の水平軸の回りに回転自在に支持された第2垂直アームと、前記第2垂直アームの先端に第3の水平軸の回りに回転自在に支持された第3垂直アームと、前記第3垂直アーム先端に作業工具を取り付けるためのフランジを有する水平方向及び垂直方向移動部と、を有することを特徴とする産業ロボットのアーム構造を提供することにより上記課題を解決した。
For this reason, the present invention supports a first horizontal arm rotatably supported on a fixed base around a first vertical axis, and a tip of the first horizontal arm supported rotatably about a second vertical axis. A horizontal movement unit comprising: a second horizontal arm, and a rotation base that is rotatably supported around a fourth vertical axis at a tip of the second horizontal arm;
A first vertical arm, which has a short arm length and is supported on the rotary base so as to be rotatable about a first horizontal axis, and is rotatable about a second horizontal axis at the tip of the first vertical arm. A second vertical arm supported by the second vertical arm; a third vertical arm supported rotatably at a tip of the second vertical arm around a third horizontal axis; and a work tool attached to the tip of the third vertical arm. The above-mentioned problems have been solved by providing an arm structure for an industrial robot characterized by having a horizontal direction and vertical direction moving part having a flange.
本発明では、固定ベース上に低い搬送高さで直線的に長いストローク動作させる水平方向移動部を設け、水平方向移動部の端部にそれぞれアーム長が短い水平方向及び垂直方向移動部を設けたことにより、産業ロボットの設置スペースおよび周辺装置との干渉寸法を大きくすることなく、前後方向に広い動作範囲を確保し、かつ低い搬送高さにおいて作業工具を取り付けるフランジを直線的に動作することが可能になり、かつロボットの自重を支える下腕を水平アームを有する水平方向移動部とし、水平方向移動部の先端側に、重力の影響を受けるそれぞれアーム長が短い水平方向及び垂直方向移動部を配置し、重力によるモータや減速機への負荷を低減することができ、モータや減速機容量を小さくすることが可能なコンパクトで低コストな産業ロボットのアーム構造を提供するものとなった。 In the present invention, a horizontal direction moving part for linearly long stroke operation at a low conveyance height is provided on a fixed base, and a horizontal direction and a vertical direction moving part with short arm lengths are provided at the ends of the horizontal direction moving part, respectively. As a result, it is possible to ensure a wide range of operation in the front-rear direction and increase the linearity of the flange for attaching the work tool at a low transfer height without increasing the size of interference with the installation space of the industrial robot and peripheral devices. The lower arm supporting the robot's own weight is made a horizontal moving part having a horizontal arm, and a horizontal moving part and a vertical moving part having a short arm length that are affected by gravity are provided on the tip side of the horizontal moving part. Compact and low-cost, which can reduce the load on the motor and reducer due to gravity and reduce the capacity of the motor and reducer It was intended to provide an arm structure of industrial robots.
好ましくは、第1水平アームと第2水平アームの長さを等しくし、及び又は、前記第1垂直アームと前記第2垂直アームの長さを等しくすることにより、作業工具を取り付けるフランジを常に上に向けたまま動作することが可能になった。
さらに好ましくは、第1水平アームを角度θ動作させ、第2水平アームを角度−2θ動作させ、及び又は、第1垂直アームを角度α動作させ、第2垂直アームを角度−2α動作させ、るようにそれぞれ駆動系を配置することにより、作業工具を取り付けるフランジを常に直線的に動作することが可能になった。
Preferably, the length of the first horizontal arm and the second horizontal arm are made equal and / or the lengths of the first vertical arm and the second vertical arm are made equal so that the flange for mounting the work tool is always raised. It is now possible to operate while facing
More preferably, the first horizontal arm is operated at an angle θ, the second horizontal arm is operated at an angle −2θ, and / or the first vertical arm is operated at an angle α, and the second vertical arm is operated at an angle −2α. By arranging the drive systems in this way, it becomes possible to always move the flange for attaching the work tool linearly.
本発明を実施するための最良の形態を図1乃至図3を参照して説明する。図1(a)は本発明の実施の形態の産業ロボットのアーム構造の平面図で(b)のY矢視図を示し、(b)は(a)の側面図を示し、図2は図1の産業ロボットのアーム構造の斜視図を示す。図3(a)は図1(a)の、本発明の実施の形態の産業ロボットのアーム構造の平面図でみた参考動作範囲図で(b)のZ矢視図を示し、(b)は(a)の側面図でみた参考動作範囲図を示す。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a plan view of an arm structure of an industrial robot according to an embodiment of the present invention, showing a view taken along the arrow Y in FIG. 1B, FIG. 1B showing a side view of FIG. The perspective view of the arm structure of 1 industrial robot is shown. FIG. 3A is a reference operation range diagram viewed from the plan view of the arm structure of the industrial robot according to the embodiment of the present invention in FIG. The reference operation | movement range figure seen with the side view of (a) is shown.
本発明の実施形態の産業ロボットは、
固定ベース1上に第1垂直軸aの回りに回転自在に支持された第1水平アーム2と、第1水平アーム2の先端に第2垂直軸bの回りに第1水平アーム2と相対するように回転自在に支持された第2水平アーム3と、第2水平アーム3の先端に第4垂直軸dの回りに回転自在に支持された回転基台4と、回転基台4を回転させるために前記回転基台4と平行に前記第2水平アーム上に第3垂直軸cの回りに回転自在に支持されたヒンジ5と、一端を前記ヒンジ5の先端に第5垂直軸eの回りに回転自在に支持され他端を前記回転基台4に第6垂直軸fの回りに回転自在に支持され、かつ第2水平アーム3に平行に取り付けられたリンク6と、からなる水平方向移動部と、
それぞれアーム長が短い、回転基台4の上に第1水平軸gの回りに回転自在に支持された第1垂直アーム7を有し、前記第1垂直アーム7の先端に第2水平軸hの回りに第1垂直アーム7と相対するように回転自在に支持された第2垂直アーム8と、第2垂直アーム8の先端に第3水平軸iの回りに回転自在に支持された第3垂直アーム9と、第3垂直アーム9の先端に作業工具を取り付けるためのフランジ10を有する水平方向及び垂直方向移動部と、を有する。
The industrial robot of the embodiment of the present invention is
The first horizontal arm 2 is rotatably supported on the fixed base 1 around the first vertical axis a, and is opposed to the first horizontal arm 2 around the second vertical axis b at the tip of the first horizontal arm 2. The second
The first vertical arm 7 is supported on the rotary base 4 so as to be rotatable about the first horizontal axis g, and the second horizontal axis h is provided at the tip of the first vertical arm 7. A second
第1水平アーム2の上には、第1水平アーム2を駆動するための第1軸モータ11が取り付けられ、第1軸モータ11が回転すると、図示しないギヤ、減速機を介して第1水平アーム2が回転する。第2水平アーム3の上には第2水平アーム3及びヒンジ5を同時に駆動するための第2・3軸モータ12が取り付けられ、かつ第2水平アーム3の減速比1Rに対して、前記ヒンジ5の減速比が−2Rになるように図示しないギヤ、減速機が取り付けられている。第2・3軸モータ12が回転すると、第2水平アーム3及びヒンジ5は、それぞれ2θ:−1θの割合で回転する。また、第1水平アーム2と第2水平アーム3の動作角度θを、−1θ:2θになるように動作させれば、回転基台4は、地面に対して姿勢を変えることなく水平に直線運動を行う。
回転基台4の上には、第1垂直アーム7を駆動するための第4軸モータ13が取り付けられ、第4軸モータ13が回転すると、図示しないギヤ、減速機を介して第1垂直アーム7が回転する。第1垂直アーム7の上には、第2垂直アーム8を駆動するための第5軸モータ14が取り付けられ、第5軸モータ14が回転すると、図示しないギヤ、減速機を介して第2垂直アーム8が回転する。第2垂直アーム8の上には、第3垂直アーム9を駆動するための第6軸モータ15が取り付けられ、第6軸モータ15が回転すると、図示しないギヤ、減速機を介して第3垂直アーム9が回転する。第1垂直アーム7と第2垂直アーム8および第3垂直アーム9の動作角度αを、−1α:2α:−1αになるように動作させれば、第3垂直アーム9の先端のフランジ10は姿勢を変えることなく地面に対して平行に直線運動を行う。また、第1垂直アーム7と第2垂直アーム8および第3垂直アーム9の動作角度の組み合わせにより垂直方向の上下動作も可能である。
A first shaft motor 11 for driving the first horizontal arm 2 is mounted on the first horizontal arm 2, and when the first shaft motor 11 rotates, the first horizontal arm is connected via a gear and a speed reducer (not shown). The arm 2 rotates. A second and 3-
A
以上、本発明の実施形態について説明した。以上述べた実施形態によれば、第2水平アーム3とヒンジ5を1つの第2・3軸モータで駆動しているが、それぞれ別のモータで駆動してもよい。また、回転基台4をヒンジ5、リンク6を介して動作させているが、回転基台4あるいは第2水平アーム先端部に回転基台4を駆動するためのモータ、ギヤ、減速機などを配置することにより、ヒンジ5およびリンク6を廃止してもよい。さらに第2垂直軸bおよび第3垂直軸cは同軸上に配置されているが、オフセットしていても問題ない。また、ベース1と第1水平アーム2の間に水平回転軸を1軸追加して、ロボット左右方向の自由度を増やしてもよい。
The embodiment of the present invention has been described above. According to the embodiment described above, the second
本発明の実施例では、固定ベース上に低い搬送高さで直線的に長いストローク動作させる水平方向移動部を設け、水平方向移動部の端部にそれぞれアーム長が短い水平方向及び垂直方向移動部を設けたことにより、産業ロボットの設置スペースおよび周辺装置との干渉寸法を大きくすることなく、前後方向に広い動作範囲を確保し、かつ低い搬送高さにおいて作業工具を取り付けるフランジを直線的に動作することが可能になり、かつロボットの自重を支える下腕を水平アームを有する水平方向移動部とし、水平方向移動部の先端側に、重力の影響を受けるそれぞれアーム長が短い水平方向及び垂直方向移動部を配置し、重力によるモータや減速機への負荷を低減することができ、モータや減速機容量を小さくすることが可能なコンパクトで低コストな産業ロボットのアーム構造を提供するものとなった。即ち、第1水平アーム、第2水平アーム、第1垂直アームおよび第2垂直アームの4軸でロボットの前後方向の動作を行うため、固定ベース上に低い水平方向移動部を配置し、低いが広い水平方向動作範囲を提供し、それぞれのアーム長が短い水平方向及び垂直方向移動部のため、周辺装置との干渉域が小さくなるだけでなく、搬送高さを低く抑えることが可能になり、かつ各軸のモータ、減速機に働く負荷を軽減することができ、モータ、減速機の容量を小さくすることが可能になった。 In an embodiment of the present invention, a horizontal direction moving unit is provided on a fixed base for linearly long stroke operation at a low conveyance height, and the horizontal direction and vertical direction moving unit each have a short arm length at the end of the horizontal direction moving unit. With this, a wide operating range is ensured in the front-rear direction without increasing the size of interference with the industrial robot installation space and peripheral devices, and the flange for mounting the work tool is linearly operated at a low transfer height. The lower arm that supports the robot's own weight is a horizontal moving part having a horizontal arm, and the horizontal direction and the vertical direction with short arm lengths are affected by gravity on the tip side of the horizontal moving part. It is a compact unit that can reduce the load on the motor and reducer due to gravity by reducing the capacity of the motor and reducer by arranging a moving part. It was intended to provide the arm structure of the cost of industrial robots. That is, since the robot moves in the front-rear direction on the four axes of the first horizontal arm, the second horizontal arm, the first vertical arm, and the second vertical arm, a low horizontal movement unit is disposed on the fixed base, Providing a wide horizontal operation range, and each horizontal and vertical moving part with a short arm length, not only reduces the interference area with the peripheral device, it is also possible to keep the transport height low, In addition, the load acting on the motor and reducer of each axis can be reduced, and the capacity of the motor and reducer can be reduced.
好ましくは、第1水平アームと第2水平アームの長さを等しくし、及び又は、前記第1垂直アームと前記第2垂直アームの長さを等しくすることにより、作業工具を取り付けるフランジを常に上に向けたまま動作することが可能になった。
さらに好ましくは、第1水平アームを角度θ動作させ、第2水平アームを角度−2θ動作させ、及び又は、第1垂直アームを角度α動作させ、第2垂直アームを角度−2α動作させ、るようにそれぞれ駆動系を配置することにより、作業工具を取り付けるフランジを常に直線的に動作することが可能になった。
Preferably, the length of the first horizontal arm and the second horizontal arm are made equal and / or the lengths of the first vertical arm and the second vertical arm are made equal so that the flange for mounting the work tool is always raised. It is now possible to operate while facing
More preferably, the first horizontal arm is operated at an angle θ, the second horizontal arm is operated at an angle −2θ, and / or the first vertical arm is operated at an angle α, and the second vertical arm is operated at an angle −2α. By arranging the drive systems in this way, it becomes possible to always move the flange for attaching the work tool linearly.
1:ベース 2:第1水平アーム 3:第2水平アーム
4:回転基台 7;第1垂直アーム 8:第2垂直アーム
9;第3垂直アーム 10:フランジ 11:第1軸モータ
12:第2・3軸モータ 13:第4軸モータ 14:第5軸モータ
15;第6軸モータ
a:第1垂直軸 b:第2垂直軸 c:第3垂直軸
d:第4垂直軸 e:第5垂直軸 f:第6垂直軸
g:第1水平軸 h:第2水平軸 i:第3水平軸
1: base 2: first horizontal arm 3: second horizontal arm 4: rotating base 7; first vertical arm 8: second vertical arm 9; third vertical arm 10: flange 11: first axis motor 12: first 2/3 axis motor 13: 4th axis motor 14:
Claims (4)
それぞれアーム長が短い、前記回転基台上に第1の水平軸の回りに回転自在に支持された第1垂直アームと、前記第1垂直アームの先端に第2の水平軸の回りに回転自在に支持された第2垂直アームと、前記第2垂直アームの先端に第3の水平軸の回りに回転自在に支持された第3垂直アームと、前記第3垂直アーム先端に作業工具を取り付けるためのフランジを有する水平方向及び垂直方向移動部と、を有することを特徴とする産業ロボットのアーム構造。 A first horizontal arm rotatably supported about a first vertical axis on a fixed base; and a second horizontal arm rotatably supported about a second vertical axis at a tip of the first horizontal arm. A horizontal base that includes a rotation base that is rotatably supported around the fourth vertical axis at the tip of the second horizontal arm, and
A first vertical arm, which has a short arm length and is supported on the rotary base so as to be rotatable about a first horizontal axis, and is rotatable about a second horizontal axis at the tip of the first vertical arm. A second vertical arm supported by the second vertical arm; a third vertical arm supported rotatably at a tip of the second vertical arm around a third horizontal axis; and a work tool attached to the tip of the third vertical arm. An industrial robot arm structure comprising: a horizontal direction movement unit and a vertical direction movement unit having a plurality of flanges.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016190293A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | セイコーエプソン株式会社 | robot |
JP2018103335A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社メディカロイド | Robot operating table and hybrid operating room |
-
2005
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US11083420B2 (en) | 2016-12-28 | 2021-08-10 | Medicaroid Corporation | Robotic operating table and hybrid operating system |
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