JP3882814B2 - robot - Google Patents
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Description
本発明は、可動部を軽量化し、高速にしかも高精度に移動可能なロボットに係わり、特別には、三次元的に位置決め可能で且つ先端部の回転の自由度を有する、四次の自由度を有するロボットに係わり、より特別には、自動車の生産設備用であって比較的小型の構成要素を取り扱うロボットに関する。 The present invention relates to a robot capable of moving a moving part at a light weight and moving at high speed and with high accuracy, and in particular, a four-dimensional degree of freedom which can be positioned three-dimensionally and has a degree of freedom of rotation of a tip part. More particularly, the present invention relates to a robot that is used for automobile production equipment and handles relatively small components.
現在、様々な分野においてロボットが使用されている。種々の製造分野においても、様々なロボットが使用されており、製品の生産速度はロボットの動作速度に一般的に依存する。この様にロボットの性能の重要な項目の1つは動作速度であり、より速い動作速度が多くのロボットの分野で要求されている。その一方で動作速度が速くなると、慣性力が増大し、位置決め精度を保持することは難しくなる。ロボットの動作速度に、直接的に関係する要素として、ロボットの質量を挙げることが出来る。ロボットの質量が増大すると、同じ速度で動かすためにはより大きなエネルギが必要となり、そのための駆動装置は一般的に、より大きく、重く且つ高価になる。従って、少なくとも前記の点において、ロボットの軽量化に対する必要性が存在する。 Currently, robots are used in various fields. Various robots are used in various manufacturing fields, and the production speed of products generally depends on the operation speed of the robot. As described above, one of the important items of the performance of the robot is the operation speed, and a higher operation speed is required in many robot fields. On the other hand, when the operation speed increases, the inertial force increases, and it becomes difficult to maintain the positioning accuracy. The mass of the robot can be cited as an element directly related to the robot operating speed. As the mass of the robot increases, more energy is required to move at the same speed, and the drive for it is generally larger, heavier and more expensive. Therefore, there is a need for weight reduction of the robot at least in the above points.
また、製造分野においては、様々な装置、機器等が配置されること、更には工場のスペースには限りがあることから、どの様な装置、機器に関してもコンパクトであることは一般的にメリットがあり、コンパクトな機器、装置に関しては、配置設計上、操作・保守上、安全性において利点を有する。このことは、ロボットに関しても同様であり、ロボットのコンパクト化に関しても必要性が存在する。 In addition, in the manufacturing field, various devices and equipment are arranged, and since the factory space is limited, it is generally advantageous to be compact with respect to any equipment and equipment. There are advantages in terms of layout design, operation / maintenance, and safety with respect to compact equipment and devices. The same applies to the robot, and there is a need for making the robot compact.
従来のロボットの例について図4に示す。図4の従来技術の実施例のロボット100は、三次元(X、Y、Z軸)で移動可能で且つ位置決め可能であって、更に工具チャック等の末端部において回転の自由度を有する、合計4自由度のロボットであり、この様なロボット100は良く知られたものである。この様な4自由度のロボットは、種々の製造現場において使用される最も一般的で且つ基本的な形態である。ロボット100は、動作エリアであるX−Y平面において自由に移動可能であり、更にX−Y平面に垂直なZ軸方向においても自由に移動可能である。ロボット100は、全体を支える構造であるベース101を有しており、ベース101は例えば、図示されない支柱に支持された直線的形状の構造を有する。ベース101はX軸110を形成しており、このベース101上の移動はX軸上の移動である。
An example of a conventional robot is shown in FIG. The
ロボット100は更に、X軸に直交するY軸120をなすY軸構造121と、Z軸をなすZ軸構造131と、Z軸構造131の先端に取り付けられたT軸構造141と、を具備しており、T軸構造141には工具を保持するチャックユニット60が取り付けられる。T軸構造141は、Z軸の周りで回転可能であってロボット100の第4の自由度である、T軸140を形成する。
The
Y軸構造121は、ベース101上をX軸110に沿って移動可能であるが、これは図4においてベース101の右端に設けられた第1のモータ112により、例えばネジ付き回転軸を回転し、該回転軸に移動可能に取り付けられたナット状部を移動させ、該ナット状部がY軸構造121に固定されることにより、Y軸構造121は第1のモータ112により直線動駆動される。Y軸構造121はまた、直線状の構造であり、Y軸120を形成しており、Y軸構造121上をY軸120に沿ってZ軸構造131が移動可能である。
The Y-
Y軸構造121の端部には、第2のモータ122が図4に示すように、設置されており、上記の第1のモータ112によるX軸110上のY軸構造121の移動方式と同様に、第2のモータ122は、ネジ付き回転軸、ナット状部等を介してZ軸構造131を直線動駆動する。Z軸構造131は、垂直軸133を移動可能に支持しており、更に第3のモータ132を具備しており、第3のモータ132は、ピニオン(図示されない)を回転駆動し、該ピニオンは垂直軸133に固定されたラックと噛み合っており、ピニオンの回転動はラックを駆動し、垂直軸133のZ軸130に沿う垂直動に変換される。
As shown in FIG. 4, a
垂直軸133の先端には図4に示されるように、T軸構造141を介してチャックユニット60が搭載されており、T軸構造141及びチャックユニット60は、第4のモータ142により駆動されて回転動を行う。ロボット100はこの様に、第4の自由度の運動を実施可能に構成される。
この様な構成の場合、ロボット100は、第2のモータ122がX軸110上を直線動することから、第2のモータ122への電力供給ケーブル及びそれからの回転信号ケーブル等の電線移動させる第2のケーブルベア114と、第3のモータ132がY軸120上を直線動することから、第3のモータ132への電力供給ケーブル及びそれからの回転信号ケーブル等の電線移動させる第3のケーブルベア124とを具備する。更に同様に、第4のモータ142のためのケーブルベア等のケーブル移動装置(図示されない)も必要である。
As shown in FIG. 4, a
In the case of such a configuration, since the
この様なロボット100の変形形態において、第1のモータ112がY軸構造121に搭載されてベース101にラックが取り付けられ、更に第2のモータ122がZ軸構造131に搭載されてY軸構造121にラックが取り付けられる、ラックアンドピニオン方式の構成も可能であるが、この様な場合も、Y軸構造121やケーブルベア等の付属品は同様に必要である。
In such a modified form of the
上述したように、従来のロボットでは、各自由度毎に設けられる各可動部にその可動部上で移動可能に設けた可動体の駆動部を搭載している。しかし、このようなロボットでは、自由度の数が増えると、その自由度に対応する移動軸を構成する構造やケーブルベア等の付属装置が必要になり、それらの数も比例的に増える。このため、この様なロボットでは、可動部の重量が重くなり、そのため慣性力が大きくなることから、高速移動や高精度位置決めが難しいという問題があった。また移動軸を構成する構造や付属装置の数が多いと寸法的にも大きくなる。更に、駆動力が増大することから駆動装置の容量が増大すること、部品点数も増大することから製造コストも増大する。 As described above, in a conventional robot, a movable body drive unit provided so as to be movable on the movable unit is mounted on each movable unit provided for each degree of freedom. However, in such a robot, when the number of degrees of freedom increases, an auxiliary device such as a structure or a cable bearer that constitutes a moving axis corresponding to the degree of freedom is required, and the number thereof increases proportionally. For this reason, such a robot has a problem that it is difficult to perform high-speed movement and high-accuracy positioning because the weight of the movable part becomes heavy and the inertial force increases. In addition, when the number of structures and attachment devices constituting the moving shaft is large, the dimension is increased. Furthermore, since the driving force increases, the capacity of the driving device increases, and the number of parts also increases, resulting in an increase in manufacturing cost.
本発明は、上記のごとき状況を鑑みて、可動部を軽量化し、高速移動と高精度位置決めが可能なロボットを提供するものである。
更に本発明のその他の目的は、コンパクト化すると共に、ケーブルベア等の付属品を削減可能なロボットを提供することを目的としている。
In view of the above situation, the present invention provides a robot capable of reducing the weight of a movable part and performing high-speed movement and high-precision positioning.
Another object of the present invention is to provide a robot that can be made compact and can reduce accessories such as cable bearers.
本発明の請求項1の形態では、ロボットは上述した目的を達成するために、基礎となるベースと、前記ベースに移動可能に支持される第1の移動体と、前記第1の移動体を移動させる第1の駆動体と、前記第1の駆動体の動きを伝達して前記第1の移動体を移動させる第1の伝達体と、前記第1の移動体に移動可能に支持される第2の移動体と、前記第2の移動体を移動させる第2の駆動体と、前記第2の駆動体の動きを伝達して前記第2の移動体を移動させる第2の伝達体と、前記第2の移動体に回転可能に支持される第3の移動体と、前記第3の移動体を回転させる第3の駆動体と、前記第3の駆動体の動きを伝達して前記第3の移動体を回転させる第3の伝達体と、前記第3の移動体に移動可能に支持される第4の移動体と、前記第4の移動体を移動させる第4の駆動体と、前記第4の駆動体の動きを伝達して前記第4の移動体を移動させる第4の伝達体と、を少なくとも具備する。該ロボットにおいて、前記第1の駆動体、前記第2の駆動体、前記第3の駆動体及び前記第4の駆動体を前記ベースに固定する。第1の移動体の運動と第3の駆動体による第3の移動体の回転運動とを組み合わせることにより、X−Y平面における運動が提供されており、第2の移動体の第2の駆動体による移動運動は、X−Y平面に垂直な方向の運動である。第1の駆動体(4)と第1の伝達体(5)は、第1の移動体(3)をX軸に沿って移動させる。第2の移動体(14)は、それぞれZ軸方向に延びる第1の垂直軸(31)、第2の垂直軸(41)、第3の垂直軸(51)が第2の移動体に固定連結されて形成される。第2の伝達体(10)は、X軸に沿って延びるボールスプライン機構である。第2の伝達体のボールスプライン機構と係合し且つ第1の移動体のX軸方向の移動と同調して移動可能なピニオンと、該ピニオンと噛み合っていて且つ第1の垂直軸に固定されたラックとを備え、ピニオンの回転により、第2の移動体はZ軸方向に直線移動可能である。第3の移動体(7)は第2の垂直軸に固定されたアーム(42)を具備する。第3の伝達体(8)は、X軸に沿って延びるボールスプライン機構である。第3の伝達体のボールスプライン機構と係合し且つ第1の移動体のX軸方向の移動と同調して移動可能な第1の歯車(43)が備えられる。第1の歯車(43)は、第2の垂直軸に固定連結された第2の歯車(44)と噛み合っている。第4の移動体(11)は、Z軸方向に延びる第4の垂直軸(61)を軸線として、アーム(42)の先端部に回転可能に支持される。第4の伝達体(13)は、ボールスプライン機構である。第4の伝達体のボールスプライン機構と係合し、第1の移動体のX軸方向の移動と同調して移動可能な第3の歯車(52)が備えられる。第3の歯車(52)は、第3の垂直軸に固定連結された第4の歯車(53)と噛み合っている。第4の歯車(53)の回転により、プーリを介して第4の移動体が第4の垂直軸(61)の周りで回転動する。 According to a first aspect of the present invention, in order to achieve the above-described object, the robot includes a base serving as a base, a first moving body supported movably on the base, and the first moving body. A first driving body to be moved, a first transmission body for transmitting the movement of the first driving body to move the first moving body, and a movable body supported by the first moving body. A second moving body, a second driving body that moves the second moving body, a second transmission body that transmits the movement of the second driving body and moves the second moving body; A third moving body rotatably supported by the second moving body, a third driving body for rotating the third moving body, and a movement of the third driving body for transmitting the third driving body. A third transmission body for rotating the third moving body; a fourth moving body supported by the third moving body so as to be movable; and the fourth moving body. A fourth driving member for moving a moving body, and a fourth transmission member to move the fourth the fourth to transmit the movement of the driver of the moving body, characterized by at least. In the robot, the first driving body, the second driving body, the third driving body, and the fourth driving body are fixed to the base. By combining the movement of the first moving body and the rotational movement of the third moving body by the third driving body, the movement in the XY plane is provided, and the second driving of the second moving body is performed. The movement movement by the body is a movement in a direction perpendicular to the XY plane. The first driving body (4) and the first transmission body (5) move the first moving body (3) along the X axis. The second movable body (14) has a first vertical axis (31), a second vertical axis (41), and a third vertical axis (51) extending in the Z-axis direction fixed to the second movable body. Connected to form. The second transmission body (10) is a ball spline mechanism that extends along the X axis. A pinion that engages with the ball spline mechanism of the second transmission body and is movable in synchronization with the movement of the first moving body in the X-axis direction, and meshes with the pinion and is fixed to the first vertical axis. The second moving body is linearly movable in the Z-axis direction by the rotation of the pinion. The third moving body (7) includes an arm (42) fixed to the second vertical axis. The third transmission body (8) is a ball spline mechanism extending along the X axis. A first gear (43) that engages with the ball spline mechanism of the third transmission body and is movable in synchronization with the movement of the first moving body in the X-axis direction is provided. The first gear (43) meshes with the second gear (44) fixedly connected to the second vertical shaft. The fourth movable body (11) is rotatably supported at the tip of the arm (42) with the fourth vertical axis (61) extending in the Z-axis direction as an axis. The fourth transmission body (13) is a ball spline mechanism. A third gear (52) that engages with the ball spline mechanism of the fourth transmission body and is movable in synchronization with the movement of the first moving body in the X-axis direction is provided. The third gear (52) meshes with the fourth gear (53) fixedly connected to the third vertical shaft. Due to the rotation of the fourth gear (53), the fourth moving body rotates around the fourth vertical axis (61) via the pulley.
この様に構成することにより、上記手段を採用したことにより、即ち特に、第1の駆動体、第2の駆動体、第3の駆動体及び第4の駆動体を前記ベースに固定したことにより、可動部には伝達体は設けられたものの駆動体が無くなって軽量化され且つコンパクト化される。前記の従来例において必要であった、動力及びモータ回転数等のセンサケーブルのためのケーブルベアを廃止して軽量化すると共に、ケーブルベアの据え付け、保守等の工数が削減できる。更に、可動部を軽量化し、高速移動と高精度位置決めが可能なロボットを提供できる。 By configuring in this way, by adopting the above means, that is, in particular, by fixing the first driving body, the second driving body, the third driving body and the fourth driving body to the base. Although the movable body is provided with the transmission body, the driving body is eliminated, thereby reducing the weight and the size. It is possible to reduce the weight of the cable bear for the sensor cable such as the power and the motor rotation number, which is necessary in the conventional example, and to reduce the man-hours for installation and maintenance of the cable bear. Furthermore, a robot capable of reducing the weight of the movable part and performing high-speed movement and high-precision positioning can be provided.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態のロボットを詳細に説明する。図1は、本発明に係るロボットの1つの実施の形態の全体的な図解的立体図を示す。まず図1を参照すると、本発明のロボット1は、二本の脚柱に支持されていて基礎となるベース2と、チャックユニット60が先端に取り付けられる第1の移動体3とを具備しており、第1の移動体3はX−Y平面において、自由に移動可能で且つ位置決め可能である。X−Y平面はロボット1の動作エリアを形成する。
Hereinafter, a robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall schematic three-dimensional view of one embodiment of a robot according to the present invention. First, referring to FIG. 1, a
ベース2の長手方向が本実施の形態におけるX軸として規定される。ロボット1は、X軸に沿って第1の移動体3を移動させるための第1の駆動体4と、第1の伝達体5とを更に具備する。第1の伝達体5の移動部分は第1の移動体3に連結されるので、第1の駆動体4の回転運動により、第1の移動体3は直線運動する。本実施の形態において、第1の駆動体4はACサーボモータであり、第1の伝達体5はボールネジ機構であることが好ましい。第1の駆動体4がサーボモータであることにより、第1の移動体3の位置決めは高精度に実施可能で、容易になる。第1の移動体3は、ベース2に吊り下げるように支持されるので、その重量はベース2が保持し、第1の伝達体5には実質的に第1の移動体3を移動させるのに必要な力が作用する。ここで、第1の駆動体4はベース2に固定するように設置され、第1の伝達体5は、ベース2に例えばベアリング等により回転可能に支持される。
The longitudinal direction of the
ロボット1はY軸方向の移動を実施するために、第3の駆動体7と、第3の伝達体8と、第3の移動体6とを具備する。第3の移動体6は、後で詳述する第2の移動体14に支持されている。第3の移動体6は図1に示すように、Z字状のアーム42を具備しており、第2の垂直軸41に固定されるように連結されており、第2の垂直軸41の軸線Z1の周りで回転可能である。第3の移動体6の駆動について図2を参照して説明する。図2はロボット1の側面図の一部分(図1のA矢視)である。図1においてベース2の左側に第1の駆動体4と同様に設置された、第3の駆動体7は、第3の伝達体8を回転駆動し、その回転動は、図2に示す第3の伝達体8に回転可能に係合する、歯車43を回転し、更に歯車43に噛み合う歯車44を回転する。図2において、歯車44は第2の垂直軸41に固定連結されるので、第2の垂直軸41が回転し、更に第2の垂直軸41に固定されたアーム42が回転される。
The
アーム42の先端部には、垂直軸61が図2に示すように、Z軸方向に伸びるようで且つアーム42に対して回転可能に支持されており、垂直軸61の先端には工具等を保持するためのチャックユニット60が取り付け可能である。この様に構成されることにより、チャックユニット60、即ち工具はX−Y平面の動作エリアにおいて自由に移動及び位置決め可能である。本実施の形態において、第3の駆動体7はACサーボモータであり、第3の伝達体8はボールスプライン機構であり、歯車43,44はねじ歯車であることが好ましい。第3の駆動体7がサーボモータであることにより、第3の移動体6の位置決めは高精度に実施可能で、容易になる。第3の伝達体8と歯車43はボールスプライン機構で係合するので、歯車43は第3の伝達体8の軸方向(X軸)にスムーズに移動可能であると共に、歯車43は第3の伝達体8の軸方向(X軸)の周りで第3の伝達体8に対する相対回転不能に支持される。従って、歯車43は、第1、第2及び第3の移動体3,14,6のX軸方向の移動と同調してX軸上で移動可能である。本実施の形態において、第3の移動体6は、第2の移動体14に支持されるので、その重量は第2の移動体14が保持し、第3の伝達体8及び歯車43,44には実質的に第3の移動体6を移動させるのに必要な力が作用する。第3の伝達体8はベース2に、例えばベアリング等により回転可能に保持される。
As shown in FIG. 2, a
次に、Z軸方向の移動機構及び第2の移動体14の駆動について図3(図1のB矢視)を参照して説明する。ロボット1はZ軸方向の移動を実施するために、第2の駆動体9と、第2の伝達体10と、第2の移動体14とを具備する。図3はロボット1の正面図の一部分である。図1においてベース2の左側に第1の駆動体4と同様に設置された、第2の駆動体9は、第2の伝達体10を回転駆動し、その回転動は、図3に示す第2の伝達体10に対して相対回転可能に係合する、ピニオン32を回転する。ピニオン32は、第1の垂直軸31に固定設置されたラック33に噛み合うので、ピニオン32の回転により、ラック33、即ち第1の垂直軸31はZ軸方向に直線動する。ここで第1の垂直軸31と第2の垂直軸41と第3の垂直軸51は、固定連結されて、第2の移動体14を形成しており、共に移動する。これに伴い、第2の垂直軸41の下部には前述のように、アーム42が固定されているので、第3の移動体6及びチャックユニット60もZ軸方向において移動可能である。この様に構成されることにより、チャックユニット60、即ち工具はZ軸方向においても自由に移動及び位置決め可能である。本実施の形態において、第2の駆動体9はACサーボモータであり、第2の伝達体10はボールスプライン機構あることが好ましい。第2の駆動体9がサーボモータであることにより、第2の移動体14の位置決めは高精度に実施可能で、容易になる。第2の伝達体10とピニオン32はボールスプライン機構で係合するので、ピニオン32は第2の伝達体10の軸方向(X軸)にスムーズに移動可能である。従って、ピニオン32は、第1の移動体3のX軸方向の移動と同調してX軸上で移動可能である。本実施の形態において、ピニオン32は第1の移動体3に回転可能に、ベアリング等を介して支持されており、第2の移動体14は、ピニオン32に支持されるので、第1の垂直軸31及びそれに作用する荷重は最終的に、第1の移動体3が保持する。第2の伝達体10はベース2に、例えばベアリング等により回転可能に保持される。
Next, driving of the moving mechanism in the Z-axis direction and the second moving
次に、チャックユニット60の保持する工具の回転方向である、T軸方向の移動機構及び第4の移動体11の駆動について図2を参照して説明する。本実施の形態において、T軸方向の移動は、Z軸及びZ1軸に平行なZ2軸周りの回転動である。Z2軸は一般的に、垂直軸61の軸線に一致する。ロボット1はT軸方向の移動を実施するために、第4の駆動体12と、第4の伝達体13と、第4の移動体11とを具備する。図1においてベース2の左側に第1の駆動体4と同様に設置された第4の駆動体12は、第4の伝達体13を回転駆動し、その回転動は、図2に示す第4の伝達体13に回転可能に係合された、歯車52を回転し、更に歯車52と噛み合う歯車53を回転する。歯車53は第3の垂直軸51に対して、垂直線51の軸線に沿って相対移動可能に係合しており、歯車53の回転に伴い第3垂直軸51は回転する。ここで前述の如く、第3の垂直軸51は第2の垂直軸41に、垂直方向で連動して移動するように連結されている。図2に示すように、第3の垂直軸51の下部には別の歯車55が係合するように取り付けられており、第3の垂直軸51の回転に伴って回転する。歯車55は、第2の垂直軸41の下部先端に回転可能に設置された歯車54に噛み合うので、歯車52の回転は歯車55を介して歯車54を回転させる。本実施の形態において、歯車54にはプーリー56が固定連結されており、プーリー56はベルト57(図1参照)を介して、垂直軸61に固定されたプーリー62に接続する。従って、歯車54の回転により、プーリー56,62を介して、垂直軸61、即ちチャックユニット60及び工具はZ2軸の周りで回転動する。この様に構成されることにより、チャックユニット60、即ち工具はT軸方向において(Z2軸の周りで)自由に移動及び位置決め可能である。本実施の形態において、第4の駆動体12はACサーボモータであり、第4の伝達体13はボールスプライン機構であり、歯車52,53はねじ歯車であり、歯車55,54は平歯車であることが好ましい。またプーリー56,62とベルト57の伝達機構も配置上等において好適な形態である。第4の駆動体12がACサーボモータであることにより、第4の移動体11の位置決めは高精度に実施可能で、容易になる。第4の伝達体13と歯車52はボールスプライン機構で係合するので、歯車52は第4の伝達体13の軸方向(X軸)にスムーズに移動可能であると共に、歯車52は第4の伝達体13の軸線(X軸)の周りで第4の伝達体13に対して相対回転不能に支持される。従って、歯車52は、第1の移動体3のX軸方向の移動と同調してX軸方向に移動可能である。本実施の形態において、第4の移動体11及びチャックユニット60は、第3の移動体6に支持されるので、その重量は第3の移動体6が保持し、第4の伝達体13及び歯車52,53,54,55には実質的に第4の移動体11等を移動させるのに必要な力が作用する。第4の伝達体13はベース2に、例えばベアリング等により回転可能に保持される。
Next, the movement mechanism in the T-axis direction which is the rotation direction of the tool held by the
上記の実施の形態において、第1、第2及び第3の垂直軸31,41,51は、図2に示すように構造35等により固定連結されて、第2の移動体14を構成する。本実施の形態において、第2の垂直軸41、第3の垂直軸51等の回転部分及び移動部分は、ベアリング等により適切に支持されているが、当業者にとっては既知な構成であるので、詳細な説明は省略し、図面においても説明の便宜上図示しない。
In the above embodiment, the first, second, and third
本発明の実施例として、巾約250mmで高さ約400mmの寸法のロボットが実現可能である。この様なロボットにより、最大質量約5kgまでで、最大平面積寸法約50mm角までの工具又は部品等を取り扱い可能である。この様なロボットは自動車の製造、組み立て等の設備において好適に使用されて、効果を発揮する。 As an embodiment of the present invention, a robot having a width of about 250 mm and a height of about 400 mm can be realized. With such a robot, it is possible to handle tools or parts with a maximum mass of about 5 kg and a maximum plane area of about 50 mm square. Such a robot is suitably used in facilities such as automobile manufacturing and assembly, and exhibits its effect.
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の上記の実施の形態のロボットにより以下の効果が期待できる。
・上記手段を採用したことにより、即ち特に、第1の駆動体、第2の駆動体、第3の駆動体、第4の駆動体を前記ベースに固定したことにより、可動部には伝達体は設けられたものの駆動体が無くなって軽量化され且つコンパクト化される。
・前記の従来例において必要であった、動力及びモータ回転数等のセンサケーブルのためのケーブルベアを廃止して軽量化すると共に、ケーブルベアの据え付け、保守等の工数が削減できる。
・また、第4の移動体は第3の移動体を介して第2の移動体に回転可能に支持されていることにより、簡単な構造で駆動体の動きを効率良く可動体に伝達し移動させることができる。
・また、第2の伝達体には、回転するシャフトとラックアンドピニオンが設けられ、第2の移動体を直線移動させることにより、第1の伝達体、第2の伝達体、第3の伝達体、第4の伝達体を狭い領域に集中させて配置することができるようになり、可動部の軽量化に効果がある。
・また、第4の伝達体は、回転シャフトと歯車とベルトアンドプーリーを設けたことにより、回転角の校正を容易にできるようになる。
・また、第2の移動体の移動軸と第3の移動体の回転軸が同一であることにより、構成要素を削減できる。
・上記作用が功奏し、即ち、第1の駆動体、第2の駆動体、第3の駆動体、第4の駆動体を前記ベースに固定したこと、第4の移動体は第2の移動体に回転可能に支持されていること、第2の伝達体には、回転するシャフトとラックアンドピニオンが設けられ、第2の移動体を直線移動させること、第4の伝達体は、回転シャフトと歯車とベルトアンドプーリーを設けたこと、移動体2の移動軸と回転軸が同一であることにより、可動部を軽量化し、高速移動と高精度位置決めが可能なロボットを提供できる。
Next, effects and operations of the above embodiment will be described.
The following effects can be expected from the robot according to the embodiment of the present invention.
-By adopting the above means, that is, in particular, the first drive body, the second drive body, the third drive body, and the fourth drive body are fixed to the base, so that the movable body has a transmission body. Although provided, the driving body is eliminated and the weight is reduced and the size is reduced.
-It is possible to reduce the weight of the cable bear for the sensor cable such as the power and the motor rotation speed, which is necessary in the conventional example, and to reduce the man-hours for installation and maintenance of the cable bear.
In addition, the fourth moving body is rotatably supported by the second moving body via the third moving body, so that the movement of the driving body is efficiently transmitted to the movable body with a simple structure and moved. Can be made.
In addition, the second transmission body is provided with a rotating shaft and a rack and pinion, and the first transmission body, the second transmission body, and the third transmission are moved by linearly moving the second movement body. The body and the fourth transmission body can be concentrated and arranged in a narrow area, which is effective in reducing the weight of the movable part.
In addition, since the fourth transmission body is provided with the rotation shaft, the gear, and the belt and pulley, the rotation angle can be easily calibrated.
In addition, since the movement axis of the second moving body and the rotation axis of the third moving body are the same, the number of components can be reduced.
-The above-mentioned action is effective, that is, the first driving body, the second driving body, the third driving body, and the fourth driving body are fixed to the base, and the fourth moving body is the second moving body. The second transmission body is provided with a rotating shaft and a rack and pinion, and the second transmission body is moved linearly, and the fourth transmission body is a rotation shaft. Since the gear and the belt and pulley are provided, and the moving shaft and the rotating shaft of the moving
上記の説明において、第1の伝達体5はボールネジ機構が好適であると説明されたが、本発明の第1の伝達体はこれに限定されず、回転運動を直線運動に変換するこれ以外の機構であっても良い。
また上記の説明において、第3の伝達体8、第2の伝達体10及び第4の伝達体13等はボールスプライン機構が好適であると説明されたが、本発明の第3の伝達体はこれに限定されず、例えばキー形状の係合機構等のこれ以外の機構であっても良い。
また上記の説明において、第1、第2、第3及び第4の駆動体4,7,9,12はACサーボモータが好適であると説明されたが、本発明の第1、第2、第3及び第4の駆動体はこれに限定されず、例えば単なる電動モータ等のこれ以外の駆動装置であっても良い。
また上記の説明において、第2の移動体14の移動はラック−ピニオン機構により実施されるとして説明されたが、本発明の前記の機構はこれに限定されず、回転運動を直線運動に変換するこれ以外の動力伝達機構であっても良い。
また上記の説明において、第2の伝達体10から第2の垂直軸41への動力の伝達、及び第4の伝達体13から第3の垂直軸51への動力の伝達はねじ歯車機構により実施されるとして説明されたが、本発明のこの機構はこれに限定されず、回転運動を異なる方向(好適には直交する方向)の回転運動に変換するこれ以外の動力伝達機構であっても良い。
また上記の説明において、第4の伝達体等における、平歯車及びプーリーとベルトの動力伝達機構についても、上記実施の形態に限定されず、これ以外の既知な機構であっても良い。
In the above description, it is described that the
In the above description, the
In the above description, the first, second, third, and
In the above description, the movement of the second moving
In the above description, power transmission from the second transmission body 10 to the second
In the above description, the power transmission mechanism of the spur gear and the pulley and the belt in the fourth transmission body is not limited to the above-described embodiment, and other known mechanisms may be used.
本発明の装置は自動車用の生産設備に使用されるロボットとして主に記載されたが、該ロボットがこれ以外の用途に使用されるロボットであっても良い。
また、上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、ロボットは4次の自由度を有するロボットとして説明されたが、本発明はこれに限定されず、4次以外の複数の自由度を有するロボットであって良い。
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
Although the apparatus of the present invention has been mainly described as a robot used in automobile production facilities, the robot may be a robot used for other purposes.
Further, in the embodiment described above or shown in the accompanying drawings, the robot has been described as a robot having a fourth degree of freedom. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of freedoms other than the fourth order are provided. It may be a robot having a degree.
The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited by the embodiment, and is defined only by matters described in the claims, and other embodiments are also possible. It can be implemented.
1…ロボット
2…ベース
3…第1の移動体
4…第1の駆動体
5…第1の伝達体
6…第3の移動体
7…第3の駆動体
8…第3の伝達体
9…第2の駆動体
10…第2の伝達体
11…第4の移動体
12…第4の駆動体
13…第4の伝達体
14…第2の移動体
31…第1の垂直軸
41…第2の垂直軸
51…第3の垂直軸
60…チャックユニット
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ベースに移動可能に支持される第1の移動体と、
前記第1の移動体を移動させる第1の駆動体と、
前記第1の駆動体の動きを伝達して前記第1の移動体を移動させる第1の伝達体と、
前記第1の移動体に移動可能に支持される第2の移動体と、
前記第2の移動体を移動させる第2の駆動体と、
前記第2の駆動体の動きを伝達して前記第2の移動体を移動させる第2の伝達体と、
前記第2の移動体に回転可能に支持される第3の移動体と、
前記第3の移動体を回転させる第3の駆動体と、
前記第3の駆動体の動きを伝達して前記第3の移動体を回転させる第3の伝達体と、
前記第3の移動体に移動可能に支持される第4の移動体と、
前記第4の移動体を移動させる第4の駆動体と、
前記第4の駆動体の動きを伝達して前記第4の移動体を移動させる第4の伝達体と、
を少なくとも具備するロボットにおいて、
前記第1の駆動体、前記第2の駆動体、前記第3の駆動体及び前記第4の駆動体を前記ベースに固定しており、
前記第1の移動体の運動と前記第3の駆動体による前記第3の移動体の回転運動とを組み合わせることにより、X−Y平面における運動が提供されており、前記第2の移動体の前記第2の駆動体による移動運動は、前記X−Y平面に垂直な方向の運動であり、
前記第1の駆動体と前記第1の伝達体は、前記第1の移動体をX軸に沿って移動させており、
前記第2の移動体は、それぞれZ軸方向に延びる第1の垂直軸、第2の垂直軸、第3の垂直軸が前記第2の移動体に固定連結されて形成されており、
前記第2の伝達体は、前記X軸に沿って延びるボールスプライン機構であり、
前記第2の伝達体のボールスプライン機構と係合し且つ前記第1の移動体のX軸方向の移動と同調して移動可能なピニオンと、前記ピニオンと噛み合っていて且つ前記第1の垂直軸に固定されたラックとを備え、前記ピニオンの回転により、前記第2の移動体はZ軸方向に直線移動可能であり、
前記第3の移動体は前記第2の垂直軸に固定されたアームを具備しており、
前記第3の伝達体は、前記X軸に沿って延びるボールスプライン機構であり、
前記第3の伝達体の前記ボールスプライン機構と係合し且つ前記第1の移動体のX軸方向の移動と同調して移動可能な第1の歯車が備えられており、
前記第1の歯車は、前記第2の垂直軸に固定連結された第2の歯車と噛み合っており、
前記第4の移動体は、前記Z軸方向に延びる第4の垂直軸を軸として、前記アームの先端部に回転可能に支持されており、
前記第4の伝達体は、ボールスプライン機構であり、
前記第4の伝達体の前記ボールスプライン機構と係合し、前記第1の移動体のX軸方向の移動と同調して移動可能な第3の歯車が備えられており、
前記第3の歯車は、前記第3の垂直軸に固定連結された第4の歯車と噛み合っており、
前記第4の歯車の回転により、プーリを介して前記第4の移動体が前記第4の垂直軸の周りで回転動する、
ことを特徴とするロボット。 The basic base,
A first moving body supported movably on the base;
A first driver for moving the first movable body;
A first transmission body for transmitting the movement of the first driving body to move the first moving body;
A second moving body supported by the first moving body in a movable manner;
A second driving body for moving the second moving body;
A second transmission body for transmitting the movement of the second driving body to move the second moving body;
A third moving body rotatably supported by the second moving body;
A third driver for rotating the third movable body;
A third transmitter for transmitting the movement of the third driver to rotate the third movable body;
A fourth moving body supported movably by the third moving body;
A fourth driver for moving the fourth movable body;
A fourth transmission body for transmitting the movement of the fourth driving body and moving the fourth moving body;
In a robot having at least
Fixing the first driver, the second driver, the third driver and the fourth driver to the base ;
By combining the movement of the first moving body and the rotational movement of the third moving body by the third driving body, movement in the XY plane is provided, and the movement of the second moving body is provided. The moving movement by the second driving body is a movement in a direction perpendicular to the XY plane,
The first drive body and the first transmission body move the first moving body along the X-axis,
The second moving body is formed by fixedly connecting a first vertical axis, a second vertical axis, and a third vertical axis extending in the Z-axis direction to the second moving body,
The second transmission body is a ball spline mechanism extending along the X axis;
A pinion that engages with the ball spline mechanism of the second transmission body and is movable in synchronization with the movement of the first moving body in the X-axis direction; and the first vertical axis that is meshed with the pinion and that is engaged with the first vertical axis And the second movable body is linearly movable in the Z-axis direction by the rotation of the pinion,
The third movable body includes an arm fixed to the second vertical axis;
The third transmission body is a ball spline mechanism extending along the X axis;
A first gear that engages with the ball spline mechanism of the third transmission body and is movable in synchronization with the movement of the first moving body in the X-axis direction;
The first gear meshes with a second gear fixedly connected to the second vertical shaft;
The fourth moving body is rotatably supported at the tip of the arm around a fourth vertical axis extending in the Z-axis direction,
The fourth transmission body is a ball spline mechanism;
A third gear that engages with the ball spline mechanism of the fourth transmission body and is movable in synchronization with the movement of the first moving body in the X-axis direction;
The third gear meshes with a fourth gear fixedly connected to the third vertical shaft;
The fourth moving body rotates around the fourth vertical axis through a pulley by the rotation of the fourth gear .
A robot characterized by that.
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