JP2839265B2 - 水平関節形ロボット - Google Patents

水平関節形ロボット

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    • Y10T74/20317Robotic arm including electric motor

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は主としてハンドリング・重量物の搬送作業
などに使用する水平関節形ロボットに関する。
従来技術 ハンドリング・重量物の搬送作業などに使用する産業
用ロボットのうち、円筒座標形のものは第4図、第5図
に示すように、ベース(a)の上にコラムを垂直に、か
つ、回動可能に取付け、このコラム(b)に水平方向の
腕(c)が上下移動可能に取付けられている。
そして、ベース(a)はコラム(b)と腕(c)の重
量および搬送物の重量のすべてを支持するので鋳造品で
頑丈に作られ、また、コラム(b)を回動するための駆
動機構(θ軸旋回駆動機構)を内蔵するので縦・横・高
さともに大きな寸法となっている。
さらに、腕(c)を上下移動するための送りねじ
(d)は下端部でベース(a)に軸支されるとともに、
該ベース(a)内に直接組みつけられた駆動機構(Z軸
上下駆動機構)に連結されている。
この種ロボットは、構造が比較的簡素で頑丈に作れ、
しかも、繰返し動作が正確であるなどの勝れた点を備え
ているが、反面、重量、高さ共に大きく運搬費用がかさ
む、ベース(a)の大きな底面積により設置場所が制限
される、ベース(a)の高さ寸法が大きいために腕
(c)を床面近くまで移動させることが困難、z軸上下
駆動機構の組みつけに手間を要し作業能率が悪い、ある
いはベースの製造、加工費が高価であるなどの難点を有
する。
発明が解決しようとする課題 この発明は、円筒座標形ロボットと同等の機能を発揮
でき、従来のベースを必要としない産業用ロボットの提
供を課題とする。
課題を解決するための手段 ベースとなる鋼板の下板に鋼材の垂直部材を平行に立
設しコラムを形成し、各垂直部材の上端に鋼板の上板を
固着する。
各垂直部材に滑走ガイドを固定し、両側の滑走ガイド
にスライダを上下移動のみ可能に取り付けると共に該ス
ライダに水平関節を有する腕の基部を固定する。
下板と上板との間に駆動ユニットで駆動されスライダ
と螺合する送りねじを設ける。
また、下板は平板で形成し、駆動ユニットは下板に設
けられている。
作 用 駆動ユニットで送りねじを駆動すると、該送りねじに
螺合するスライダは滑走ガイドにガイドされて上下方向
に移動する。スライダに設けられた腕を駆動することに
よって腕の先端は水平方向に移動する。その結果、腕先
端位置を上下方向のZ軸位置、水平方向のX,Y軸位置に
位置決めすることができる。
実施例 第2図においてロボット1はコラム2、腕3、送りね
じ4および駆動ユニット5を備える。コラム2の正面に
はスライダ6が上下移動のみ可能に取付けられ、該スラ
イダ6に腕3の基部が取付けられるとともに送りねじ4
が垂直に螺合されている。
コラム2は第1図に示すように、垂直部材7,7を平行
に並置し、上端に上板8を下端に下板9を溶接などによ
り固着してある。垂直部材7は市販されている断面溝形
の型鋼材(溝型鋼)を適宜長さに切断したものであり、
上板8、下板9は通常の鋼板である。ただし、下板9は
ロボット1全体を支えて床面に固定される部材であるの
で、上板より厚手のものを用いている。
なお、型鋼材は溝型に限らない。
腕3は第2図のように、3個所の水平関節にそれぞれ
サーボモータ10を備えた多関節の水平関節腕である。
送りねじ4はボールねじユニットを使用しており、ボ
ールナット11がスライダ6に固定されるとともにこれに
ボールねじ12が垂直に螺合している。ボールねじ12は上
端で上板8に吊持されており、下端は駆動ユニット5に
連結されて回転駆動力を受けるようになっている。
また、コラム2の正面両側には前記の垂直部材7,7の
側面に沿って滑走ガイド(LMガイド)13が固定されてお
り、これにスライダ6が前記のように上下移動のみ可能
に装着されている。
駆動ユニット5はあらかじめ減速ギアなどを組みこん
だギアボックス14にZ軸サーボモータ15を組みつけたも
のであって、下板9の上面でコラムの内部に位置決めさ
れ、下板9の下面から装着したセットボルト上に固定さ
れている。
符号16はケーブル保護具で、腕3におけるサーボモー
タ10への電力や制御指令を送ったり、あるいは腕3から
のフィードバック信号などを制御部に送るためのもので
ある。
第3図は、コラム2における各部の水平配置を示した
もので、ギアボックス14、Z軸サーボモータ15、ケーブ
ル保護具16など主たる部材はすべて垂直部材7,7間、す
なわち、コラム2の内部に納まっている。符号17は後ろ
カバー、同18は正面カバーでスライド6とともに上下伸
縮するじゃばら部分19を備えている。なお、第3図では
細かな点を省略している。
このロボット1は、コラム2の下板9に駆動ユニット
5を固定し、ケーブル保護具16をスライダ6に接続して
滑走ガイド13に装着し、ついでボールねじユニットを準
備してそのボールナット11をスライダ6に固定し、ボー
ルねじ12の上端を上板8に取付け、下端を駆動ユニット
5のギアボックス14に接続して、組みたてる。この場
合、上板8とスライダ6に対するボールねじ12の取付け
は、該ねじ12が貫通する孔から側方に切欠き20,20′が
設けられていて、ボールねじ12を上方から差込んだり、
抜き出したりせずに、側方から装着できるようになって
いる。
ロボット1はNC制御装置(図示していない)にコント
ロールされて作動し、Z軸モータ15の駆動でボールねじ
12、ボールナット11を介して腕3が上下移動し、また、
腕3における各関節のサーボモータ10が駆動されて、腕
先端の手首位置を定める。
手首の動作領域は、旋回方向が腕3の水平関節の回転
によるので若干狭いが、この手首はその範囲において円
筒座標形ロボットの場合と同じ位置に到達することがで
き、同じ機能を発揮する。
また、腕3の重量および搬送物の重量による上下モー
メントや旋回時のモーメントは、滑走ガイド13を介して
コラム2ですべて支持され、これらの重量自体もボール
ねじ12を介してこれを吊持している上板8に伝達され、
やはりコラム2で支持される。したがって、駆動ユニッ
ト5にはボールねじ12を回動する際の摩擦による反力以
外の格別な力は作用せず、ギアボックス14をこのような
反力とサーボモータ15の取付けに耐えるだけの軽量、小
形な薄板構造のものとできる。
発明の効果 コラム自体を回転させる軸(θ軸)がないから、大き
なベースを必要とせず、ハンドリング、重量物搬送用ロ
ボットにおいて重量の軽減、上下寸法の縮小、設置面積
の縮小および腕(手首)の下方限界位置の拡大が達成さ
れる。
鋼材の垂直部材を平行に立設してコラムを形成してい
るから、2つの垂直部材間のスパンを大きくとることが
でき、スライダに設けられた腕が水平方向に動作したと
きの反力をこの大きなスパンで受けることができ、腕の
水平方向の動作に対する剛性を高くすることができロボ
ットの位置決め精度が向上する。
ベース、コラム、上板を鋼材で形成するから鋳物のよ
うに型を必要とせず設計を完了してから短時間で量産を
開始することができ、製造が容易である。さらに、溶接
等によって組み立てることができるから加工費用の削
減、軽量・縮小化が図れる。また、計量、縮小化が図れ
るから運搬費用の減少となり、この種のロボットのコス
トダウンを図れる。
大きなベースがないから、ロボットの設置個所の条件
が緩和される。また鋼材でコラム等が形成されているこ
とから、ロボットの腕等がコラム等に当たる等の外部か
らの衝撃が与えられても、延性の高い鋼材で吸収されロ
ボットの寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は斜視図、第2図は斜視図、第3図は第1図のA
−A線における断面透視図、第4図、第5図は従来例の
斜視図である。 1……ロボット、2……コラム、3……腕、4……送り
ねじ、5……駆動ユニット、6……スライダ、7……垂
直部材、8……上板、9……下板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 進 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 羽村 雅之 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 田中 彰 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭62−213979(JP,A) 特開 昭62−15088(JP,A) 特開 昭61−203281(JP,A) 実開 昭57−170987(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースとなる鋼板の下板に型鋼材の垂直部
    材を平行に立設しコラムを形成し、その上端に鋼板の上
    板を固着し、各垂直部材に滑走ガイドを固定し、両側の
    滑走ガイドにスライダを上下移動のみ可能に取り付ける
    と共にスライダに水平関節を有する腕の基部を固定し、
    下板と上板との間に駆動ユニットで駆動されスライダと
    螺合する送りねじを設けたことを特徴とする水平関節形
    ロボット。
  2. 【請求項2】前記下板は平板で形成され、前記駆動ユニ
    ットは下板に設けられている請求項1記載の水平関節形
    ロボット。
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