JP2007118144A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】平行リンク機構の平行度の調整を簡易迅速に行え、ロボットの運用を容易に行えるようにする。
【解決手段】固定ベース２３に回動自在に支持された第１のレグ２４と、第１レグ２４に回動自在に支持された第２レグ２５と、第２レグ２５の先端部に回動自在取り付けられ、ロボットのアーム機構２２を支持するアームベース２６と、第１レグ２４、第２レグ２５にそれぞれ平行で、かつ、第１レグ２４、第２レグ２５、アームベース２６とともに平行リンク機構を構成する第１および第２リンク部材２７、２８と、第１レグ２４と平行な第１リンク部材２７を固定ベース２３に回動自在に連結する第１リンク連結部３０と、第２レグ２５と平行な第２リンク部材２８をアームベース２６に回動自在に連結する第２リンク連結部３１と、を備え、第１リンク連結部３０の取付位置を可動に構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットに係り、特に、液晶パネル用ガラス基盤等の搬送物を搬送するための産業用ロボットに関する。

工場では物品搬送用に産業用ロボットの導入が進んでいる。この種の産業用ロボットには、さまざまな形式のロボットがあるが、搬送物を直線移動させるロボットでは、平行リンク機構を利用してアームベースを支持し、このアームベースに多関節アームを取り付けている（特許文献１）。

この産業用ロボットでは、アーム機構は、第１アームと第２アームとからなる多関節アームで、それぞれ水平面上を回動するように構成されている。アームベースと第１アームは減速機などで連結され、駆動モータで第１アームが回動すると、第１アームに連動して第２アームが倍速で回動し、第２アームの先端が直線上を動くように構成されている。
特開２０００−２４９６６号公報

上述した従来の平行リンクを利用する産業用ロボットでは、アームベースの水平な姿勢は、平行リンク機構の機械的な精度にもっぱら依存している。このため、組み付け時には、ある基準となる姿勢で平行リンクの平行度を調整することになるが、実際の稼働中は、アームが伸縮したり、搬送物の重量も異なるので、ロボットの重心位置が変化する。これに伴い、各部の変形など想定外の誤差が積み重なると平行リンク機構の平行度が狂ってしまい、アームベースに必要な水平な姿勢が得られず制御が困難となる。しかも平行度が狂った場合には、その場で簡易に調整できる方法がないのが現状である。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、アームベースの水平な姿勢を保持する平行リンク機構をもったロボットにおいて、平行リンク機構の平行度の調整を簡易迅速に行え、ロボットの運用を容易に行えるようにした産業用ロボットを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、固定ベースに回動自在に支持された第１のレグと、前記第１レグに回動自在に支持された第２レグと、前記第２レグの先端部に回動自在取り付けられ、ロボットのアーム機構を支持するアームベースと、前記第１レグ、第２レグにそれぞれ平行で、かつ、前記第１レグ、第２レグ、アームベースとともに平行リンク機構を構成する第１および第２リンク部材と、前記第１レグと平行な第１リンク部材を前記固定ベースに回動自在に連結する第１リンク連結部と、前記第２レグと平行な第２リンク部材を前記アームベースに回動自在に連結する第２リンク連結部と、を備え、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付位置を可動に構成したことを特徴とするものである。

さらに、本発明は、固定ベースに回動自在に支持された第１のレグと、前記第１レグに回動自在に支持された第２レグと、前記第２レグの先端部に回動自在取り付けられ、ロボットのアーム機構を支持するアームベースと、前記第１レグ、第２レグにそれぞれ平行で、かつ、前記第１レグ、第２レグ、アームベースとともに平行リンク機構を構成する第１および第２リンク部材と、前記第１レグと平行な第１リンク部材を前記固定ベースに回動自在に連結する第１リンク連結部と、前記第２レグと平行な第２リンク部材を前記アームベースに回動自在に連結する第２リンク連結部と、前記アームベースの姿勢を監視する姿勢監視手段と、を備え、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付位置を可動に構成するとともに、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付位置を微調整する調整機構と、前記姿勢監視手段により監視しながら、前記調整機構の作動を制御し前記アームベースの姿勢を自動修正する姿勢制御手段と、を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ねじ機構などを利用した調整機構によって、第１リンク連結部の取付位置を微調整することができるので、アームベースを支持する平行リンク機構の平行度の調整をその場で簡単に行うことができる。

また、本発明によれば、アームベースの現在の姿勢について監視しながら、、所望の姿勢になるように、調整機構の作動を制御し、アームベースの姿勢をロボットの姿勢によらずに自動修正することができる。

以下、本発明による産業用ロボットの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態による産業用ロボットを示す側面図である。図１において、参照番号２０は、本発明の第１実施形態による産業用ロボットの全体を示す。
この産業用ロボット２０は、脚部２１とアーム部２２とからなる。脚部２１は、固定ベース２３と、第１レグ２４、第２レグ２５とを有している。第１レグ２４の一端部は、固定ベース２３にＡ軸を中心に回動自在に取り付けられており、この第１レグ２４の他端部には、第２レグ２５の一端部が回動自在に支持されている。第２レグ２５の他端部には、アームベース２６がＢ軸を中心に回動自在に支持され、このアームベース２６にはアーム部２２が支持されている。アーム部２２は、第１アーム２２ａ、第２アーム２２ｂからなる多関節アームである。

この産業用ロボット２０では、第１レグ２４と平行に第１リンク部材２７が取り付けられ、第２レグ２５と平行に第２リンク部材２８が取り付けられている。第１レグ２４と第２レグ２５の関節部には同軸上で回動自在にリンクブラケット２９が取り付けられている。そして、固定ベース２３には、第１リンク部材２７の一端部が連結される第１リンク連結部３０が設けられている。第１リンク部材２７の他端部はリンクブラケット２９に回動自在に連結されている。同様に、アームベース２６には、第２リンク連結部３１が取り付けられており、第２リンク部材２８の一端はリンクブラケット２９に連結され、他端は第２リンク連結部３１に回動自在に連結されている。

以上のように構成されるロボットの脚部２１では、第１レグ２４と第１リンク部材２７は平行であって、かつリンク長さＬ1で等しくなっており、同様に第２レグ２５と第２リンク部材２８は平行でリンク長さＬ2で等しく、しかも支点間距離Ｌ3〜Ｌ6は同一であって、第１レグ２４、第２レグ２５、アームベース２６、第１リンク部材２７、第２リンク部材２８により、アームベース２６を固定ベース２３に対して平行に保つ平行リンク機構が構成されている。実施形態では、第１レグ２４と第２レグ２５は、固定ベース２３と第１レグ２４の関節部に設けられたＡ軸を駆動するモータ３２により駆動され、鉛直面上を回動して、膝折れ形の動作をして、アームベース２６を常に水平面と平行に保持できるようになっている。

図１において、この実施形態では、第１リンク連結部３０は、取付位置を調整できるように固定ベース２３に対して矢印方向に可動に取り付けられている。参照番号３４は、第１リンク連結部３０の取付位置を微調整することにより、平行リンク機構を調整する調整機構を示す。この実施形態は、ねじ機構を利用した調整機構である。

第１リンク連結部３０の本体部３５は、固定ベース２３の上面を矢印方向にガイドを介して移動自在に取り付けられている。本体部３５には、ねじ穴が形成された雌ねじ部３６が形成されており、この雌ねじ部３６のねじ穴に螺合する調整ボルト３７は固定ベース２３に固定されたボルト支持部３８によって支持されている。一方、固定ベース２３の端部には、調整方向に長い長孔が形成されており、この長孔に通すようにして固定用ボルト３９が取り付けられている。したがって、調整ボルト３７を回すことにより、第１リンク連結部３０の本体部３５を押し引きして位置を微調整して、ナット４０で締め付けることによりその位置に固定することができる。

本実施形態は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
本実施形態の産業用ロボットでは、設置場所や搬送対象のワークなどの種々の事情により、固定ベース２３に対するアームベース２６の平行度に誤差が生じることがある。この場合、ロボットの脚部２１を構成する平行リンク機構の調整をその場で実施する必要がある。

ロボットの脚部２１において平行リンク機構の平行度が保たれていれば、第１レグ２４と第１リンク部材２７が平行であり、支点間距離Ｌ3とＬ4は同一であるはずである。ところが、なんらかの原因によって、平行リンク機構に誤差がでると、第１レグ２４と第１リンク部材２７の支点間距離Ｌ3とＬ4の距離にずれが生じてくる。

そこで、本実施形態では、ねじ機構を利用した調整機構３４によって、以下のように第１リンク連結部３０の取付位置を微調整することにより、平行リンク機構の平行度の調整をその場で簡単に行うことができる。

すなわち、スパナなどの工具を使って調整ボルト３７を回しながら第１リンク連結部３０の本体部３５を押し引きして位置を少しずつ微調整し、位置が決まったらナット４０で締め付けることにより本体部３５の取付位置を変えることができる。これにより、第１レグ２４と第１リンク部材２７の支点間距離Ｌ3を微調整することができるので、平行リンク機構の狂いをその場で簡単に調整して、アームベース２６の平行度を維持することできる。

以上は、平行リンク機構の調整機構３４を固定ベース２３側に設けた実施形態であるが、図２は、平行リンク機構の調整機構３４をアームベース２６側に設けた実施形態である。

第２リンク連結部３１の本体部４２は、アームベース２６の下面を矢印方向にガイドを介して移動自在に取り付けられており、この本体部４２には、ねじ穴が形成された雌ねじ部４３が形成されており、この雌ねじ部４３のねじ穴に螺合する調整ボルト４４はアームベース２６に固定されたボルト支持部４５によって支持されている。本体部４２は長孔に通された固定用ボルト４６にナット４７を締結することで固定できる。

以上のような調整機構３４では、調整ボルト４４を回しながら第２リンク連結部３１の本体部４２の位置を少しずつずらして微調整し、位置が決まったらナット４７で締め付けて固定すればよい。これにより、第１レグ２４と第２リンク部材の支点間距離Ｌ6を微調整することができるので、平行リンク機構の狂いをその場で簡単に調整して、アームベース２６の平行度を維持することできる。

次に、図３は、平行リンク機構を調整する手段として、ねじ機構に代えてシムを用いるようにした実施形態である。この実施形態では、第１リンク連結部３０の本体部３５の下面と固定ベース２３の間にシム５０を介装してボルト・ナットで固定している。平行リンク機構を調整する場合には、適当な厚さのシム５０に交換することにより、上下方向に位置を微調整して平行リンク機構の狂いを簡易に調整することができる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る産業用ロボットについて、図４を参照して説明する。
上述した第１実施形態は、ロボットの脚部２１を構成する平行リンク機構の調整をねじ機構やシムを利用して手動で調整する実施の形態であるが、この第２実施形態は、アームベース２６の姿勢を監視する姿勢監視手段を設け、平行リンク機構の調整を自動で行うようになっている。この第２実施形態のロボットの脚部２１自体の構成は、図１の第１実施形態と同様であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図４において、参照番号６０は、第１リンク部材２８の下端を固定ベース２３に連結する第１リンク連結部を示し、この第１リンク連結部６０は、リニアガイド６１を介して水平方向に可動に取り付けられている。これに対して、第２リンク部材２８の上端をアームベース２６に連結する第２リンク連結部３１はアームベース２６に固定されている。参照番号６２は、第１リンク連結部６０の取付位置を微調整する調整機構を構成するリニアアクチュエータを示している。このリニアアクチュエータ６２は、第１リンク連結部６０に連結されており、リニアガイド６１に沿って第１リンク連結部６０を任意の移動量だけ移動させることができる。

アームベース２６と第２レグ２５との関節部には、アームベース２６の姿勢を監視する姿勢監視手段を構成するエンコーダ６４が設けられている。このエンコーダ６４は、アームベース２６の回動角度に比例したパルスを発生し、このパルスを制御装置６５に導入して計測することにより、アームベース２６の姿勢を把握することができる。制御装置６５は、アームベース２６の現在の姿勢についてエンコーダ６４からフィードバックを取り、所望の姿勢になるように、リニアアクチュエータ６２の作動を制御し、アームベース２６の姿勢を自動修正するようになっている。

以上のように構成される第２実施形態によれば、ロボットの動作中は、アームベース２６の姿勢は、エンコーダ６４から出力されるパルスを制御装置６５で計測することにより、常に監視することができる。そして、アームベース２６の姿勢を、例えば、水平に保ちたい場合、リニアアクチュエータ６２が第１リンク連結部６０の取付位置を微調整するので、平行リンク機構の平行度が自動調整される。

そこで、アームベース２６の姿勢が水平なときのエンコーダ６４の計測値があらかじめ判っており、これを基準とする。ロボットの動作中は、ロボットの姿勢や搬送するワークの重量の違いなどにより重心が変化して、アームベース２６を支持するリンク機構の平行度に誤差が生じ、アームベース２６の姿勢が厳密には水平ではなくなってくる。この誤差がエンコーダ６４の出力パルスに基づいて制御装置６５に検知されると、制御装置６５は、リニアアクチュエータ６２を作動させ、平行度が回復する方向に第１リンク連結部３０の取り付け位置をわずかにずらす。そして、誤差がなくなるまでリニアアクチュエータ６２を作動させる。これにより、アームベース２６の姿勢が動作中のロボットの姿勢によらずに平行に保つことができるようになる。

以上説明した図４の実施形態では、固定ベース２３側の第１リンク連結部３０の取付位置を調整するようにしているが、アームベース２６側の第２リンク連結部３１の取付位置をリニアアクチュエータ６２により調整するようにしてもよい。また、この第２実施形態では、第１リンク連結部３０を水平方向に移動させてリンク機構の平行度を調整しているが、リニアガイド６１で第１リンク連結部３０を上下方向に案内するようにして、上下方向の移動で調整するようにしてもよい。リニアアクチュエータ６２に関しては、サーボモータを利用したもの、ガイドと駆動機構が一体となったリニアモータなどを利用することができる。

本発明による産業用ロボットの第１の実施形態を示す側面図。 同産業用ロボットの第１実施形態の他の構成例を示す側面図。 図１の産業用ロボットにおいて、調整機構をアームベース側に設けた構成例を示す側面図。 本発明による産業用ロボットの第２の実施形態を示す側面図。

符号の説明

２０ 産業用ロボット
２１ 脚部
２２ アーム部
２３ 固定ベース
２４ 第１レグ
２５ 第２レグ
２６ アームベース
２７ 第１リンク部材
２８ 第２リンク部材
２９ リンクブラケット
３０ 第１リンク連結部
３１ 第２リンク連結部
３４ 調整機構
３７ 調整ボルト
６０ 第１リンク連結部
６２ リニアアクチュエータ
６４ エンコーダ

Claims (7)

1. 固定ベースに回動自在に支持された第１のレグと、
   前記第１レグに回動自在に支持された第２レグと、
   前記第２レグの先端部に回動自在取り付けられ、ロボットのアーム機構を支持するアームベースと、
   前記第１レグ、第２レグにそれぞれ平行で、かつ、前記第１レグ、第２レグ、アームベースとともに平行リンク機構を構成する第１および第２リンク部材と、
   前記第１レグと平行な第１リンク部材を前記固定ベースに回動自在に連結する第１リンク連結部と、
   前記第２レグと平行な第２リンク部材を前記アームベースに回動自在に連結する第２リンク連結部と、を備え、
   前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付位置を可動に構成したことを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部には、その取付位置を微調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 前記調整機構は、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部をねじ要素による押し引きを利用したねじ機構からなることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
4. 前記調整機構は、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付部分に介装されるシムからことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
5. 固定ベースに回動自在に支持された第１のレグと、
   前記第１レグに回動自在に支持された第２レグと、
   前記第２レグの先端部に回動自在取り付けられ、ロボットのアーム機構を支持するアームベースと、
   前記第１レグ、第２レグにそれぞれ平行で、かつ、前記第１レグ、第２レグ、アームベースとともに平行リンク機構を構成する第１および第２リンク部材と、
   前記第１レグと平行な第１リンク部材を前記固定ベースに回動自在に連結する第１リンク連結部と、
   前記第２レグと平行な第２リンク部材を前記アームベースに回動自在に連結する第２リンク連結部と、
   前記アームベースの姿勢を監視する姿勢監視手段と、を備え、
   前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付位置を可動に構成するとともに、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部の取付位置を微調整する調整機構と、前記姿勢監視手段により監視しながら、前記調整機構の作動を制御し前記アームベースの姿勢を自動修正する姿勢制御手段と、を設けたことを特徴とする産業用ロボット。
6. 前記調整機構は、前記第１リンク連結部若しくは第２リンク連結部に螺合し、前記アームベースと平行な方向に移動させるねじ部材と、前記ねじ部材を回転駆動するアクチュエータからなることを特徴とする請求項５に記載の産業用ロボット。
7. 前記姿勢監視手段は、前記アームベースと前記第２レグとを連結する関節部に設けられ、傾き角度を検出するエンコーダからなることを特徴とする請求項５に記載の産業用ロボット。

Images