JP3263147B2

JP3263147B2 - 搬送装置

Info

Publication number: JP3263147B2
Application number: JP27322592A
Authority: JP
Inventors: 浩川嶋; 秀信神谷
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH0671577A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レールに沿って走行さ
れる搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工場の組立ラインにおいては、
搬送装置によって部品を所定の場所へ自動的に搬送する
ことが行なわれている。即ち、レールに沿って自走する
搬送装置本体（搬送電車）には、部品を移載する移載装
置や部品を昇降動させる昇降機構が設けられ、部品を支
持した搬送装置が所定の場所に移動すると、部品は昇降
機構によって降ろされ、移載装置によって他の装置等に
移載される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、搬送装置に
部品の搬送以外の作業を行なわせるためには、そのため
の専用の装置を取り付ける必要があるが、その装置は小
型である上に大きな作業範囲が確保され、搬送装置の移
動に支障を来さないように小さく折り畳めることが望ま
れる。

【０００４】従って、本発明の目的とする処は、小型で
大きな作業範囲を確保することができる搬送装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、レールに沿って走行する装置であって、水平面
内を回動する基準アームと、この基準アームの先端部に
水平軸を介して連結されて、この水平軸回りに基準アー
ムの下方域で回動可能な垂直面内回動アームと、この垂
直面内回動アームに支持されたツールと、上記垂直面内
回動アームを回動させることにより上記ツールを昇降さ
せる昇降用駆動機構とを備え、この昇降用駆動機構は、
上記基準アームの長手方向に配置されたボールねじと、
このボールねじに螺合してボールねじの回転に伴い移動
するスライダと、両端がこのスライダと上記垂直面内回
動アームの中間部とに枢着された駆動バーと、上記ボー
ルねじを回転駆動する駆動モータとを有することを特徴
とする。

【０００６】この発明において、基準アームの先端部に
第１の水平軸を介して連結された第１の垂直面内回動ア
ームの先端部に、第２の水平軸を介し、この水平軸回り
に第１のアームの下方域で回動可能となるように第２の
垂直面内回動アームが連結され、この第２の垂直面内回
動アームの先端にツールが連結されるとともに、第１の
垂直面内回動アームの回動を第２の垂直面内回動アーム
に伝達する伝動機構が設けられていることが好ましい。

【０００７】

【作用】本発明によれば、基準アームを水平面内で回動
させれば、これに連結された垂直面内回動アームの作業
範囲が拡大する。

【０００８】また、基準アームに対して垂直面内回動ア
ームを折り畳むようにすれば全体を小さく折り畳んだ状
態で移動(搬送装置の走行)を行なうことができる。

【０００９】また、搬送装置の走行中において基準アー
ムを搬送装置の走行方向に一致させれば、走行空間を小
さく抑えることができる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１１】図１は本発明にかかる搬送装置の側面図、
図２は同搬送装置に設けられるロボットアームの作用説
明図、図３はロボットアームの平面内での作業範囲を示
す図、図４および図５はロボットアームを折り畳んだ状
態を示す搬送装置の正面図である。

【００１２】図１に示す搬送装置１は、モノレール２に
沿って自走する本体（搬送電車）３にロボットアーム１
０を取り付けて構成されている。

【００１３】上記ロボットアーム１０は水平面内を回動
する基準アームを有し、この基準アームはＸ軸アーム１
１とＹ軸アーム１２とで構成されている。すなわち、上
記ロボットアーム１０は、Ｙ軸で互いに連結されて水平
面内を回動するＸ軸アーム１１とＹ軸アーム１２を有し
ており、Ｘ軸アーム１１はＸ軸モータ１３によって駆動
されて図示のＸ軸を中心として水平面内を図３に示すよ
うに２１０°の角度範囲で回動する。又、Ｙ軸アーム１
２はＹ軸モータ１４によって駆動されて図示のＹ軸を中
心として水平面内を図３に示すように２７０°の角度範
囲で回動する。

【００１４】一方、図１において１５，１６はピボット
軸（第２の水平軸）１７にて互いに連結されて垂直面内
を回動する第１，第２アーム（第１の垂直面内回動アー
ム及び第２の垂直面内回動アーム）であって、図示のよ
うに第１アーム１５の端部はピボット軸（第１の水平
軸）１８にて前記Ｙ軸アーム１２の先端部に回動自在に
連結されている。又、第２アーム１６の自由端にはツー
ルプレート１９がピボット軸２０にて回動自在に連結さ
れており、該ツールプレート１９には所定の加工作業を
行なうツール２１が取り付けられている。なお、前記ピ
ボット軸１７は第２アーム１６とともに回動し、ピボッ
ト軸１８は第１アーム１５とともに回動し、ピボット軸
２０はツールプレート１９およびツール２１とともに回
動する。

【００１５】ところで、前記Ｙ軸アーム１２内には昇降
用駆動機構であるボールねじ機構３０が内蔵されてお
り、該ボールねじ機構３０は、Ｙ軸アーム１２の長さ方
向に回転自在に配されたボールねじ３１と、該ボールね
じ３１に進退自在に螺合するスライダ３２と、ボールね
じ３１を回転駆動する駆動モータ３３を含んで構成され
ている。

【００１６】上記ボールねじ機構３０のスライダ３２に
は駆動バー３４の一端が軸３５にて回動自在に枢着され
ており、該駆動バー３４の他端は前記第１アーム１５の
中間部に軸３６にて回動自在に枢着されている。

【００１７】また、前記第１，第２アーム１５，１６に
は、第１アーム１５の回動を第２アーム１６に伝達する
伝動機構４０と、前記ツールプレート１９およびツール
２１の姿勢を常時垂直状態に保持するための姿勢保持機
構５０が設けられている。

【００１８】ここで、上記伝動機構４０の構成を説明す
ると、該伝動機構４０は、図２にも示すように、第１ア
ーム１５の第２アーム１６側端部に回転自在に支承され
た大小異径のギヤ４１，４２と、前記ピボット軸１７に
結着された小径のギヤ４３を有している。なお、ギヤ４
１，４２，４３は互いに噛合しており、大径のギヤ４１
と小径のギヤ４２，４３とのギヤ比は２：１に設定され
ている。

【００１９】また、前記ピボット軸１８を支持する部分
および前記ギヤ４１にはアーム４４，４５が結着されて
おり、両アーム４４，４５はリンクバー４６によって連
結されている。

【００２０】次に、前記姿勢保持機構５０の構成を説明
する。

【００２１】該姿勢保持機構５０において、４４’は前
記ピボット軸１８を支持する部分に突設されたアーム、
５１は前記ピボット軸１７に回動自在に取り付けられた
Ｌ字形のアーム、５２は前記ピボット軸２０に結着され
たアームであり、アーム４４’とアーム５１とは第１姿
勢リンク５３によって連結され、アーム５１とアーム５
２とは第２姿勢リンク５４によって連結されている。

【００２２】ここで、第１，第２アーム１５，１６の作
用、つまり作業部であるツール２１の垂直面内での移動
について図２を参照しながら説明する。

【００２３】第１，第２アーム１５，１６が図２の実線
位置にある状態において、前記ボールねじ機構３０の駆
動モータ３３を駆動してボールねじ３１を所定の方向に
回転させ、該ボールねじ３１に螺合するスライダ３２を
図示矢印ａ方向に移動させれば、第１アーム１５はピボ
ット軸１８を中心として実線位置から鎖線位置まで角度
θ１だけ回動する。すると、この第１アーム１５の回動
は伝動機構４０によって第２アーム１６に伝達される。
即ち、第１アーム１５の角度θ１だけの回動はリンクバ
ー４６およびアーム４５を経てギヤ４１に伝達され、該
ギヤ４１も同じ方向に同量だけ回動し、このギヤ４１の
回動はギヤ４２を経てギヤ４３に伝達され、該ギヤ４３
に結着された第２アーム１６がピボット軸１７を中心と
して角度θ２だけ反時計方向に鎖線位置まで回動する。
このとき、ギヤ４１とギヤ４２，４３とのギヤ比は前述
のように２：１に設定されているため、第１アーム１５
の回動量は２倍に増幅されて第２アーム１６に伝達さ
れ、両アーム１５，１６の回動角θ１，θ２の間には常
にθ２＝２×θ１の関係が成立し、従って、第２アーム
１６の端部に取り付けられたツール２１は図示の作業ラ
インＬ上を実線位置Ａから鎖線位置Ｂまで下降せしめら
れる。なお、このときのツール２１の姿勢は姿勢保持機
構５０によって常に垂直に保たれている。

【００２４】また、第１，第２アーム１５，１６が図２
の実線位置にある状態において、ボールねじ３１を逆転
させてスライダ３２を図示矢印ｂ方向に移動させれば、
第１アーム１５はピボット軸１８を中心として反時計方
向に破線位置まで回動し、この第１アーム１５の回動は
前述と同様に伝動機構４０によって２倍に増幅されて第
２アーム１６に伝達され、第２アーム１６がピボット軸
１７を中心として時計方向に破線位置まで回動し、この
結果、ツール２１は作業ラインＬ上を実線位置Ａから破
線位置Ｃまで上昇する。なお、この時にもツール２１の
姿勢は姿勢保持機構５０によって垂直に保たれる。

【００２５】このように、ボールねじ機構３０によって
駆動バー３４の一端をＹ軸アーム１２に沿って移動させ
ることによって第１，第２アーム１５，１６が垂直面内
を回動せしめられ、第２アーム１６の自由端に取り付け
られたツール２１が作業ラインＬ上を昇降動する。

【００２６】なお、本実施例では駆動バー３４の一端を
Ｙ軸アーム１２に沿って移動させる構成を採用したが、
第１アーム１５側にボールねじ機構３０を設け、駆動バ
ー３４の第１アーム１５側端部を第１アーム１５に沿っ
て移動させる構成を採用しても良い。

【００２７】一方、前述のように図１においてＸ軸モー
タ１３を駆動すればＸ軸アーム１１がＸ軸を中心として
図３に示す角度範囲で回動し、Ｙ軸モータ１４を駆動す
ればＹ軸アーム１２がＹ軸を中心として図３に示す角度
範囲で回動するため、Ｙ軸アーム１２の先部（即ち、作
業ラインＬ上を昇降動するツール２１）は平面内では図
３に示す斜線部分の範囲内で移動し得ることとなる。

【００２８】従って、Ｘ軸，Ｙ軸アーム１１，１２およ
び第１，第２アーム１５，１６を同時に駆動すれば、作
業部であるツール２１は３次元空間を任意に移動して所
要の作業を行なうことができる。

【００２９】而して、ツール２１の水平面内での移動範
囲はＸ軸，Ｙ軸アームの移動範囲を合成したもの（図３
の斜線領域）となり、垂直面内での移動範囲は第１，第
２アームの移動範囲を合成したものとなるため、該ツー
ル２１には３次元空間で大きな移動範囲が確保される。

【００３０】また、第１アーム１５の回動は、ボールね
じ機構３０によって駆動バー３４の一端を移動させるこ
とによってなされるため、該第１アーム１５をモータト
ルクにて直接回動させる場合に比して小さな動力で回動
させることができ、駆動モータ３３の小型化を図ること
ができる。

【００３１】さらに、搬送装置１がモノレール２に沿っ
て移動する際には、図４に示すように、第１アーム１５
をＹ軸アーム１２内に折り畳んで収納し、第２アーム１
６を第１アーム１５の外側に折り畳むことができるた
め、搬送装置１はロボットアーム全体を小さく折り畳ん
だ状態で移動し得ることとなり、該搬送装置１の移動に
支障を来すことがなく、Ｙ軸アーム１２の下方に大きな
空きスペースを確保することができるので、下方に大き
な障害物があっても干渉することなく搬送装置を移動す
ることができる。

【００３２】あるいは、図５に示すように、Ｙ軸アーム
１２をこれがＸ軸アーム１１に重なる方向に折り畳め
ば、ツール２１の重心と搬送装置本体３の重心が一致す
るため、搬送装置１に偏荷重が作用せず、該搬送装置１
の傾きや変形が防がれるとともに、走行空間を小さく抑
えることができる。

【００３３】さらに好ましい移動時の状態として、図６
のように、折り畳んだ各アーム１１，１２，１５，１６
の方向を搬送装置１の走行方向（レール２の方向）に合
致させれば、走行方向と直交する方向に場所をとらず、
走行空間を小さく抑えることができる。

【００３４】図７乃至図９は、上記実施例の構造に加
え、前記ボールねじ機構３０等の昇降用駆動機構に加わ
る荷重を軽減するめために、ツール支持部分に引上げ方
向の力を付与する荷重軽減機構６０が設けられた実施例
を示している。上記荷重軽減機構６０は、ドラム６２か
ら導出された板巻きバネ６１の復元力により、ツールプ
レート１９に巻上げ力を作用させるものであり、次のよ
うな構造となっている。

【００３５】即ち、前記Ｙ軸アーム１２の先端部には一
対のブラケット６３，６３’が固着され、このブラケッ
ト６３，６３’間に取り付けられたシャフト６４に、上
記ドラム６２が回転自在に支持されている。このドラム
６２に板巻きバネ６１が巻きつけられるとともに、板巻
きバネ６１の先端側がドラム６２から導出されて下方へ
延び、上記ツールプレート１９に固着されている取付け
片６７に板巻きバネ６１の先端が接続されている。な
お、６５は上記シャフト６４をブラケット６３，６３’
に取り付ける止めねじ、６６はシャフト６４外周部両端
に配置したカラーである。

【００３６】このような荷重軽減機構６０が設けられて
いると、板巻きバネ６１がドラム６２に巻き付こうとす
る復元力により、図７および図９に矢印で示す巻き上げ
力が作用する。そして、もし上記荷重軽減機構６０がな
ければ、上記昇降用駆動機構には、アーム１５，１６お
よびツール２１による荷重やさらにツール２１に保持さ
れるワークの荷重が加わるが、上記板巻きバネ６１の巻
き上げ力により、上記荷重が打ち消され、もしくは軽減
される。従って、駆動モータ３３の負荷が大幅に軽減さ
れ、駆動モータ３３の小型化および消費電力節減等に有
利となる。

【００３７】ちなみに、上記アーム１５，１６およびツ
ール２１による荷重が２kg程度とすると、上記板巻バネ
６１による巻き上げ力は５kg程度が適当である。

【００３８】なお、以上の実施例では、搬送装置本体３
に、水平面内を回動する基準アームとしてＸ軸アーム１
１とＹ軸アーム１２を設け、Ｙ軸アーム１２に垂直面内
回動アーム(第１アーム)を連結する構成としたが、Ｘ軸
アーム１１だけを設け、該Ｘ軸アーム１１に垂直面内回
動アームを連結する構成としても、実施例と同様の効果
が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
ると、基準アームを水平面内で回動させれば、これに連
結された垂直面内回動アームの作業範囲を拡大すること
ができる。

【００４０】また、基準アームに対して垂直面内回動ア
ームを折り畳むようにすればアーム及び昇降用駆動機構
等を含む全体を小さく折り畳んだ状態とすることができ
る。

【００４１】また、搬送装置の走行中においてＸ軸アー
ムを搬送装置の走行方向に一致させれば、走行空間を小
さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる搬送装置の側面図である。

【図２】本発明にかかる搬送装置に設けられたロボット
アームの作用説明図である。

【図３】ロボットアームの平面内での作業範囲を示す図
である。

【図４】ロボットアームを折り畳んだ状態を示す搬送装
置の正面図である。

【図５】Ｙ軸アームを折り畳んだ状態を示す搬送装置の
正面図である。

【図６】搬送装置移動時の状態のとくに好ましい例を示
す図である。

【図７】別の実施例を示す搬送装置の側面図である。

【図８】荷重軽減機構の板巻きバネ巻取り部分の拡大縦
断面図である。

【図９】ドラムおよび板巻きバネの中央部断面図であ
る。

【符号の説明】

１搬送装置２モノレール（レール）１０ロボットアーム１１Ｘ軸アーム１２Ｙ軸アーム１５第１アーム１６第２アーム３０ボールねじ機構３４駆動レバー４０伝動機構

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−15586（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−46188（ＪＰ，Ｕ) 実開昭48−13979（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−84282（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 9/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レールに沿って走行する装置であって、
水平面内を回動する基準アームと、この基準アームの先
端部に水平軸を介して連結されて、この水平軸回りに基
準アームの下方域で回動可能な垂直面内回動アームと、
この垂直面内回動アームに支持されたツールと、上記垂
直面内回動アームを回動させることにより上記ツールを
昇降させる昇降用駆動機構とを備え、この昇降用駆動機
構は、上記基準アーム及び垂直面内回動アームのうちの
一方の長手方向に配置されたボールねじと、このボール
ねじに螺合してボールねじの回転に伴い移動するスライ
ダと、一端がこのスライダ枢着されるとともに他端が上
記基準アーム及び垂直面内回動アームのうちの他方の中
間部に枢着された駆動バーと、上記ボールねじを回転駆
動する駆動モータとを有することを特徴とする搬送装
置。
【請求項２】基準アームの先端部に第１の水平軸を介
して連結された第１の垂直面内回動アームの先端部に、
第２の水平軸を介し、この水平軸回りに第１のアームの
下方域で回動可能となるように第２の垂直面内回動アー
ムが連結され、この第２の垂直面内回動アームの先端に
ツールが連結されるとともに、第１の垂直面内回動アー
ムの回動を第２の垂直面内回動アームに伝達する伝動機
構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の搬
送装置。