JP3115497U - 搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 一本のアームを直線移動体上に乗せてアーム数を極限まで減少させることでアーム荷重の低減・軽量化・ローコストを図って高剛性・高精度な受け渡しを可能とした搬送ロボットを提供するものである。
【解決手段】 上記直動駆動体２の水平移動部２Ａに搭載させた支持体３と、上記支持体に付設させた駆動モータＤＭと、上記駆動モータの回転軸に連結した減速ユニットＧＵと、上記減速ユニットＧＵと連結し支持体に基部を枢支したアーム５と、上記アームの先端部に搬送物の把持器等を取り付けるべく枢支した取付具６と、上記取付具の確動輪Ｈ２とアーム基部５Ａに回転不動に取り付けた確動輪Ｈ１とを捲き掛け連結する確動帯Ｂと、を備えた搬送ロボット１００である。
【選択図】 図１

Description

本考案は、各種搬送物を搬送させる搬送ロボットに係るもので、特に、直線移動体上にアームを単一アーム（シングルアーム）とすることで、製造コストと操作性及びメンテナンス性を向上させた搬送ロボットを提供するものに関する。

従来、ロボットのアーム本数と駆動モータ数を減じて安価な制御系の基に、搬送物を直線的に移動させて搬送させる各種のロボットが提供されている。

その代表的な基本構成は、例えば特開平６−１４３１８３号公報に見られるように、一つの駆動モータと主従二本の旋回アームを使って、従動アームの傾動端に装備した把持器を介して搬送物を直線移動するものが識られている。

そして、上記した搬送ロボットを適用した具体例として、本願考案者の出願に係る大物平板用の搬送ロボットが特開平１０−６２５９公報に提案されている。その構成は、基台に第一アームの基端を枢設し、この第一アームの自由端に第二アームの基端を回動自在に枢支し、この第二アームの自由端に回転自在な搬送具を設置すると共に、各アーム内に輪体と各輪体間を捲き掛けした確動帯を適宜設け、且つ上記搬送具を機台及び基台よりも上部に配設し、上記搬送具が把持する搬送物を水平方向に一直線に移送させることで、大物平板等を干渉の恐れなく安定した搬送を可能にしている。

上述した搬送ロボットによると、何れも一つの駆動モータと二本の旋回アームとにより形成された搬送ロボットで、多関節ロボットに比し機構の簡素化やコスト面で有利であるけれども、搬送物の移動はＡ地点からＢ地点へ一直線に搬送する場合に限定されていることと、構造的にもダブルアームでは搬送物の重量に加え第２アームの重量分も第１アーム内のベルトやチェーン等の確動帯で支えている為、負荷による確動帯の伸びの影響が有り、高精度な受け渡しが不可能で、ラフな物品搬送と受け渡しにしか適用できないという問題がある。

又、従来周知の他の搬送手段として、レール上の移動体に搬送物を載せ、該移動体をチェーン駆動により直線移動させる直動ユニットがある。しかし、この方式では直動ユニットの全長は、倍速機構を採用したとしても半分にはできない。このため、主装置エリアから移動体が退出できないといった不具合がある。更に駆動チェーンとスプロケットの間に切粉が絡むとチェーンの伸びを助長し、その結果、伸び調整を頻繁に行う必要が生じるばかりでなく短期間でチェーン交換をせざるを得ない運転上の問題が有る。

特開平６−１４３１８３号公報 特開平１０−６２５９号公報

考案が解決しようとする課題

本考案は、上記ダブルアーム式の搬送ロボットが持つ問題点ならびに直動ユニット方式の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一本のアームをスライドユニット即ち直線移動体上に乗せてアーム数を極限まで減少させることでアーム荷重の低減・軽量化およびローコストを図って高剛性・高精度な搬送物の受け渡しを可能とした搬送ロボットを提供するものである。

課題を解決するための手段

上記目的を達成するべく本考案の請求項１による搬送ロボットは、基台に載せた直動駆動体と、上記直動駆動体の水平移動部に搭載させた支持体と、上記支持体に付設させた駆動モータと、上記駆動モータの回転軸に連結した減速ユニットと、上記減速ユニットと連結し支持体に基部を枢支したアームと、上記アームの先端部に搬送物の把持器等を取り付けるべく回動可能に枢支した取付具と、上記取付具の確動輪とアーム基部に回転不動に取り付けた確動輪とを捲き掛け連結する確動帯と、を具備したことを特徴とするものである。

また、請求項２による搬送ロボットは、請求項１記載の搬送ロボットにおいて、上記減速ユニットは、サイクロ減速機であることを特徴とするものである。

考案の効果

本考案の搬送ロボットは、駆動体の水平移動部に搭載させた支持体に基部を枢支するアームを備え、このアームは支持体に付設する駆動モータに連結した減速ユニットと連結されているから、駆動モータとアームとは減速ユニットを介して直結された形態となり、バックラッシュやトルク伝達系にガタツキ・緩みが無く、駆動モータの回転量が正確にアーム旋回角度として制御される。要するに、搬送物となる負荷をアーム自体で支持することになり、重い負荷に対しても高剛性・高精度な搬送物の受け渡しが可能となる。また、シングルアームとこれを駆動するモータとサイクロ減速機等の構成により、その構造がシンプルで軽量化・高精密化・耐久性がはかられると同時に、チェーン等の伸びや劣化に伴う調整作業や交換作業および交換部品を必要としないためメンテナンスコストが掛からず、機械への設置も容易等トータルコストダウンと納期の短縮が達成される。

更に、上記シングルアームは、その基部が駆動体の水平移動部に搭載する支持体に枢支され、シングルアームの先端部に取付具を回動可能に枢支し、該取付具の確動輪とアーム基部に回転不動に取り付けた確動輪とを確動帯で連結しているから、搬送物の姿勢を変えることなく且つシングルアームの旋回直径長よりも大きな移動ストローク（マシンピッチ）が得られ、大きく離れた受け取り部と受け渡し部の間に荷物が搬送される。

更に、本考案の搬送ロボットによると、まず、シングルアームは駆動モータに減速ユニットを介して直結されているから、バックラッシュやトルク伝達系にガタツキ・緩みが無く、駆動モータの回転量が正確にアーム旋回角度として制御できる。また、負荷をアーム自体で支持し、重い負荷に対しても高剛性・高精度な搬送物の受け渡しができる。特に、アームとモータとサイクロ減速機の構成としたから、軽量化・高精密化・耐久性が図られて、搬送ロボットのメンテナンスフリーとトータルコストダウンと納期の短縮が達成できる。

以下、本考案の実施の形態を図１乃至図６を参照して説明する。図１は本考案に係る搬送ロボットの斜視図であり、図２はその側断面図、図３はアームの正断面図、図４は減速ユニットの断面図、図５は減速ユニットの原理図、図６は搬送ロボットの動作を示す正面図、図７と図８は動作図、図９は動作サイクル図である。

以下、本考案に係る搬送ロボットの構成を詳細に説明する。まず、基台１には、一軸方向に移動する直動駆動体２が載せられている。この直動駆動体２は、本体部２Ａと移動する水平移動部２Ｂからなり、この水平移動部２Ｂ上に搭載された支持体３に、前後位置に二つの支持板３Ａ，３Ｂが直立されている。上記二つの支持板３Ａ，３Ｂ間には、一本のアーム（シングルアーム）５の基部５Ａが回動可能に枢支されている。この支持板３Ａ，３Ｂに対するアーム５の枢支構成は、支持体３の一方の支持板３Ａにアーム５の基部５Ａの片面が枢支され、支持体３の他方の支持板３Ｂに駆動モータＤＭと減速ユニットＧＵが取り付けられ、上記駆動モータの回転軸に減速ユニットＧＵの入力軸ＩＳが連結されている。そして、上記減速ユニットＧＵの出力回転体（出力側フランジ）ＯＳがアーム５の基部５Ａの他面側に連結され、全体としてアーム５の基部５Ａが支持体３に回動可能に枢支された形態をなしている。上記アーム５は、駆動モータＤＭの正転・逆転が減速ユニットＧＵの入力軸（偏心高速軸）ＩＳに入力され、この減速回転力が出力回転体ＯＳに出力してアーム５の基部５Ａを大きなトルクでゆっくり正転・逆転駆動する。

しかして、上記アーム５は、図６に見るように、直立した状態のアーム先端のＡ点から左右の水平状態のＢ点又はＤ点間を旋回動される。この時、支持体３は直動駆動体２の水平移動部２Ｂが図示の右側へ所定量移動（ストロークＳ）すると、垂直姿勢のＡ転からＦ点に移動し、左右の水平状態のＤ点又はＢ点がＥ点及びＣ点に移動する。従って、一本のアーム５の旋回直径長（半径長の２倍）よりも大きな移動ストローク（マシンピッチ）ＬＯが得られ、大きく離れた受け取り受け渡し間に、余裕をもって荷物が搬送される。尚、図１においてはアーム５が直立した実線状態と、図示の右側へ４５°に傾いた破線状態と、水平姿勢になった破線常態を示している。

上記減速ユニットＧＵは、図４と図５に示すように、例えばサイクロ減速機が採用される。その構成は、駆動モータＤＭの正転・逆転が減速ユニットＧＵの入力軸（偏心高速軸）ＩＳに入力される。上記入力軸ＩＳの偏心体（キャリア）１０には、高速軸支持軸受Ｂ１を介して曲線板１１が回転可能に支持され、この内孔に嵌合した内ピンＰ１及び波状外周面に係合した外ピンＰ２が枠体１３の内周に嵌着させた主軸受Ｂ２に支持された出力回転体（出力側フランジ）ＯＳに繋がれている。しかして、駆動モータＤＭの正転・逆転が減速ユニットＧＵの入力軸（偏心高速軸）ＩＳに入力され、各部材を介して減速回転力が出力回転体（出力側フランジ）ＯＳに出力される。これにより、バックラッシュやトルク伝達系にガタツキ・緩みが無く、駆動モータＤＭの回転量が正確にアーム旋回角度として制御できる。また、負荷をアーム自体で支持し、重い負荷に対しても高剛性・高精度な搬送物の受け渡しができる。

上記アーム５の先端に備える取付具６の駆動系の構成を図２と図３で説明する。この取付具６の駆動系は、上記アーム５の先端に搬送物の把持器等を取り付けるべく枢支し、上記取付具６の確動輪Ｈ２とアーム基部５Ａに回転不動に取り付けた確動輪Ｈ１とを捲き掛け連結する確動帯（ベルトやチェーン等）Ｂとを備えている。これにより、取付具６の姿勢を変えることなくアーム５が旋回駆動される。即ち、搬送物を掴む把持器等は、アーム旋回位置に関係なく一定の姿勢を維持する。

以上の構成を基に、本考案の搬送ロボットの搬出・入の作用を、図７から図９により説明する。まず、搬出動作は、図７に見るように、垂直姿勢位置にあるアーム５が、「アーム下降動作」をして図示の右側へ水平姿勢位置まで旋回する。続いて、「走行軸移動動作」により直動駆動体２上の水平移動部２Ｂが図示の右端位置まで移動する。次に、「アーム上昇動作」により、アーム５は右水平姿勢位置から垂直姿勢位置まで持ち上げられて旋回される。

続いて、搬送物の搬入動作は、図８に見るよう、垂直姿勢位置にあるアーム５が、「アーム下降動作」をして図示の左側へ水平姿勢位置まで旋回される。続いて、「走行軸移動動作」により直動駆動体２上の水平移動部２Ｂが図示の右端位置まで移動する。次に「アーム上昇動作」により、アーム５は左水平姿勢位置から垂直姿勢位置まで持ち上げられるように旋回される。

上記搬送ロボットの動作サイクルを図９に纏めて説明する。この図は、パレット搬出位置（イ）にあるパレットをパレット搬入位置（ロ）まで搬送するワークフローを示している。アーム５は、垂直姿勢位置（Ａ）から右水平位置（Ｂ）へ旋回する。続いて、アーム５は、パレット搬出位置（イ）側へ水平移動部２Ｂの右駆動で移動されて受け取り位置（Ｃ）に先端が到達され、図示しないが取付具６に備える把持器でパレットを掴む。次に、アーム５は右水平のパレット搬出位置（イ）から反時計方向へ旋回し、垂直姿勢のＦ点に上昇する。更に水平移動部２Ｂの左駆動でＡ点に移動する。そこから反時計方向に旋回されて、左水平姿勢となるパレット搬入位置（ロ）の受け渡し位置（Ｄ）に先端が到達され、図示しない取付具６に備える把持器でパレットを受け渡す。取付具６は、水平移動部２Ｂの右駆動によりアームの先端を（Ｄ）から（Ｅ）へ移動される。この後に、左水平姿勢のアーム５を時計方向へ旋回して垂直姿勢位置（Ｆ）に到達させて動作サイクルが終了する。次の動作サイクルは、アーム５の先端を（Ｆ）から（Ａ）へ移動させて再びスタートさせる。尚、上記動作サイクル時間は、例えば、６．３Ｓｅｃで行われる。

以上、本考案によると次のような効果を奏することができる。まず、一本のアームは駆動モータＤＭに減速ユニットＧＵを介して直結されているから、バックラッシュやトルク伝達系にガタツキ・緩みが無く、駆動モータの回転量が正確にアーム旋回角度として制御できる。また、負荷をアーム自体で支持し、重い負荷に対しても高剛性・高精度な搬送物の受け渡しができる。特に、アーム５と駆動モータＤＭとサイクロ減速機ＧＵの構成としたから、軽量化・高精密化・高耐久性が図られて、搬送ロボットのメンテナンスフリーとトータルコストダウンと納期の短縮が達成できる。

更に、上記アーム５は、直動駆動体２の水平移動部２Ｂに搭載され且つアーム基部５Ａに回転不動に取り付けた確動輪Ｈ１とアーム先端の取付具６の確動輪Ｈ２とを確動帯Ｂで連結しているから、搬送物の姿勢を変えることなく一本のアームの旋回直径長よりも大きな移動ストローク（マシンピッチ）ＬＯが得られ、大きく離れた受け取り受け渡し間に、余裕をもって荷物が搬送できる。

尚、本考案は、上述した形態に限定されない。例えば、上記減速ユニットＧＵは、サイクロ減速機に限定されないし、他の同等の機能を持つ減速ユニットに変更可能である。また、直動駆動体２の駆動方式も、モータ式・油圧式・リニアモータ式等各種の型式が採用できる。これらの変更によっても、本考案の作用・効果は、同様に発揮される。

本考案は、搬送ロボットの実施形態で説明したが、それに限定されるものではなく、各種物品の搬送や加工用のロボットに適用可能である。

本考案の搬送ロボットの斜視図である。 本考案の搬送ロボットの側断面図である。 本考案のアームの正断面図である。 本考案の減速ユニットの断面図である。 本考案の減速ユニットの原理図である。 本考案の搬送ロボットの作用正面図である。 本考案の搬送ロボットの動作手順図である。 本考案の搬送ロボットの動作手順図である。 本考案の搬送ロボットのサイクル線図である。

符号の説明

１ 基台
２ 直動駆動体
２Ａ 本体部
２Ｂ 水平移動部
３ 支持体
３Ａ，３Ｂ 支持板
５ アーム（シングルアーム）
５Ａ アーム基部
６ 取付具
１０ 偏心体
１１ 曲線板
１３ 枠体
Ｂ 確動帯（ベルトやチェーン等）
Ｂ１ 高速軸支持軸受
Ｂ２ 軸受
ＬＯ 移動ストローク（マシンピッチ）
ＤＭ 駆動モータ
ＧＵ 減速ユニット
Ｈ１，Ｈ２ 確動輪
Ｓ 移動ストローク
ＩＳ 入力軸
ＯＳ 出力回転体
Ｐ１ 内ピン
Ｐ２ 外ピン
（イ） パレット搬出位置
（ロ） パレット搬入位置

Claims (2)

1. 基台に載せた直動駆動体と、上記直動駆動体の水平移動部に搭載させた支持体と、上記支持体に付設させた駆動モータと、上記駆動モータの回転軸に連結した減速ユニットと、上記減速ユニットと連結し支持体に基部を枢支したアームと、上記アームの先端部に搬送物の把持器等を取り付けるべく回動可能に枢支した取付具と、上記取付具の確動輪とアーム基部に回転不動に取り付けた確動輪とを捲き掛け連結する確動帯と、を具備した事を特徴とする搬送ロボット。
2. 上記減速ユニットは、サイクロ減速機であることを特徴とする請求項１記載の搬送ロボット。

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