JP3924525B2 - Industrial robot - Google Patents

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JP3924525B2
JP3924525B2 JP2002319390A JP2002319390A JP3924525B2 JP 3924525 B2 JP3924525 B2 JP 3924525B2 JP 2002319390 A JP2002319390 A JP 2002319390A JP 2002319390 A JP2002319390 A JP 2002319390A JP 3924525 B2 JP3924525 B2 JP 3924525B2
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隆之 矢澤
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットに関する。更に詳述すると、本発明は産業用ロボットの昇降機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のロボットとしては、例えば半導体ウェハや液晶パネル等のワークを載置する昇降可能なハンドを有するアーム駆動装置がある。このようなハンドの昇降機構としては、図6に示すように同心状で昇降可能な例えば上中下3段の筒状のフレーム101〜103と、中段のフレーム102の端部を直接昇降させる1つのボールねじ駆動手段104と、中段のフレーム102の上部に設けられた動滑車105および該動滑車105に巻き回されて下段のフレーム103と上段のフレーム101とを連結するベルト106から成る1つの動滑車駆動手段107とを備えている(特許2983501号参照)。上段フレーム101の上部にはハンドが設けられている。各フレーム101〜103はリニアガイドにより昇降可能に支持されている。
【0003】
この昇降機構では、ボールねじ駆動手段104が作動することにより中段のフレーム102を昇降させる。このとき、動滑車105がベルト106を昇降させるので、これに伴って上段のフレーム101が昇降される。これにより、ハンドの高さを変更することができる。
【0004】
【特許文献1】
特許第2983501号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した産業用ロボットでは、ボールねじ駆動手段104と動滑車駆動手段107のいずれもフレーム101〜103の端部1箇所のみに設けられているので、各フレーム101〜103を下から押し上げる荷重ポイントと上から掛かる荷重ポイントとがずれてしまい、各フレーム101〜103でのモーメントが大きくなって円滑な昇降が阻害されることがある。特に、近年ではワークの大型化に伴い昇降幅を大きくすることが望まれる一方、ワークの重量化により昇降機構へのモーメントが更に大きくなってきている。円滑な昇降を図るためにはリニアガイドの定格荷重を上げるか、あるいはガイドスパンを大きくすることが考えられるが、これでは全高が高くなってしまう。
【0006】
また、フレーム101〜103のモーメントを抑えるようにボールねじ駆動手段104をフレーム101〜103の中央部に取り付けることが考えられるが、これでは配線などのスペースが無くなってしまい他の部位の制御ができなくなったり、あるいはメンテナンスが非常に困難になってしまう。
【0007】
さらに、この産業用ロボットでは、動滑車駆動手段107を1つしか使用していないので、万一ベルト106が切れた場合は上段フレーム101が容易に落下する恐れがある。
【0008】
そこで本発明は、全高を低く抑えながらも昇降する各フレームでのモーメントの発生を抑制できると共に、フレームの落下を防止できる産業用ロボットを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項1記載の発明は、下端から上端まで複数段に分割されると共に昇降ガイド軸に沿って昇降するフレームから構成されて、尚かつフレームの各々に昇降手段が設けられ、フレームが昇降ガイド軸方向に連続的に連なって下端に対して上端が上方に伸びた伸張状態と、フレームが昇降ガイド軸方向に重なって上端が下方に縮んで下端に近づいた収縮状態との間で全体的に伸縮可能な産業用ロボットにおいて、昇降手段はフレームの重心を通る昇降方向の中心線を対称軸とする対称な位置に設けられた2つの昇降手段から構成されるようにしている。ここで、本明細書中で「対称な位置」とは厳密な対称のみならず、それに近い状態をも含む概念としている。
【0010】
したがって、2つの昇降手段がフレームの中心線を対称軸として配置されているので、フレームが重心に対して対称に支持され左右のバランス良く昇降される。これにより、フレームにモーメントが生ずることを抑制できるので、昇降を円滑に行うことができるようになる。このため、フレームを支持するリニアガイドの負荷が減り、リニアガイドの小型化およびガイドスパンの短縮化を図ることができるので、全高を小さくすることができる。
【0011】
また、昇降手段が2つ設けられているので、一方の昇降手段が仮に故障したとしても他方の昇降手段が作動する。このため、昇降手段が1つのみの場合に比べて、昇降手段の故障によりフレームが落下する確率を半減することができる。
【0012】
そして、請求項2記載の発明は、請求項1記載の産業用ロボットにおいて、昇降ガイド軸はフレームの中心線に対して対称な位置に設けられるようにしている。したがって、フレームの左右のバランスがより良くなる。
【0013】
さらに、請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の産業用ロボットにおいて、最下部のフレームに設けられた2つの昇降手段はボールねじを用いたボールねじ駆動手段とピストンシリンダ機構を用いたピストン駆動手段とから成るようにしている。
【0014】
したがって、2つのボールねじ駆動手段を用いる場合のように両ねじを同期させてタイミングを合わせる必要が無いので、初期設定時の調整作業を容易に行うことが出来る。また、ピストンシリンダ機構はボールねじ駆動手段よりも部品コストが安価であると共にピストンシリンダ機構は停止時には消費電力が0に近くボールねじ駆動手段よりもランニングコストも安価であるため、2つのボールねじ駆動手段を用いる場合よりも低コスト化を図ることができる。
【0015】
また、請求項4記載の発明は、請求項1から3までのいずれか記載の産業用ロボットにおいて、最下部のフレームを除くフレームに設けられた昇降手段は動滑車を用いた動滑車昇降手段から成るようにしている。したがって、昇降の原動力としては最下部のフレームに設けられた昇降手段のみを利用して全てのフレームを昇降することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【0017】
図1〜図5に、本発明の産業用ロボット1の実施形態の一例を示す。この産業用ロボット1は、下端から上端まで複数段に分割されると共に昇降ガイド軸2に沿って昇降するフレーム3,4,5から構成されて、尚かつフレーム3,4,5の各々に昇降手段6,7,8が設けられている。また、産業用ロボット1は、フレーム3,4,5が昇降ガイド軸2の方向に連続的に連なって下端に対して上端が上方に伸びた伸張状態(図4中、二点鎖線で示す)と、フレーム3,4,5が昇降ガイド軸2の方向に重なって上端が下方に縮んで下端に近づいた収縮状態(図4中、実線で示す)との間で全体的に伸縮可能なものである。このような産業用ロボット1において、昇降手段6,7,8はフレーム3,4,5の中心線を対称軸とする対称な位置に設けられた2つの昇降手段から構成されるようにしている。このため、2つの昇降手段がフレーム3,4,5の中心線を対称軸として配置されているので、フレーム3,4,5が左右のバランス良く昇降される。よって、フレーム3,4,5にモーメントが生ずることを抑制できるので、昇降を円滑に行うことができるようになる。また、昇降手段が2つ設けられていることから、一方の昇降手段が仮に故障したとしても他方の昇降手段が作動するので、昇降手段の故障によりフレーム3,4,5が落下する確率を極力下げることができる。
【0018】
この産業用ロボット1は例えばワーク13をカセットから製造装置に搬送するアーム駆動装置としている。すなわち、この産業用ロボット1は、上述したフレーム3,4,5および昇降手段6,7,8を有する昇降機構10の他に、該昇降機構10に支持されるアーム11と、該アーム11の先端に取り付けられたハンド12とを備えている。フレーム3,4,5は、基台14と下フレーム3と中フレーム4と上フレーム5とから成る。下フレーム3は基台14に対して、中フレーム4は下フレーム3に対して、上フレーム5は中フレーム4に対して、それぞれ昇降ガイド軸2により昇降可能に支持されている。また、アーム11は上フレーム5と共に昇降する。なお、図中符号15は各フレーム3,4,5を側方から隠すカバーである。また、図4および図5中符号26は産業用ロボット1を移動させるためのレールである。
【0019】
各昇降ガイド軸2はフレーム3,4,5の中心線に対して対称な位置に設けられるようにしている。このため、フレーム3,4,5の左右のバランスが良くなる。昇降ガイド軸2は、フレーム3,4,5の上下方向に沿って設けられたガイドレール16と、ガイドレール16に対して摺動可能に設けられたスライダ17とを備えている。そして、相対移動する2つのフレームの一方にはガイドレール16が、他方にはスライダ17がそれぞれ取り付けられている。
【0020】
昇降手段6,7,8は、基台14に対して下フレーム3を昇降する下昇降手段6と、下フレーム3に対して中フレーム4を昇降する中昇降手段7と、中フレーム4に対して上フレーム5を昇降する上昇降手段8とを備えている。
【0021】
下昇降手段6は、ボールねじを用いたボールねじ駆動手段18とピストンシリンダ機構を用いたピストン駆動手段19とから成るようにしている。このため、2つのボールねじ駆動手段を用いる場合のように両ねじを同期させてタイミングを合わせる必要が無いので、初期設定時の調整作業を容易に行うことが出来る。ボールねじ駆動手段18およびピストン駆動手段19は下フレーム3より上側の荷重を1/2ずつ支持するものとしている。
【0022】
ここで、ボールねじ駆動手段18とピストン駆動手段19とは下フレーム3の左右の両端にユニットとして配置されているので、中央部に配置される場合に比べて故障時の交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。
【0023】
ボールねじ駆動手段18は、モータ20と、上下方向を長手方向とするボールねじ21と、ボールねじ21に羅合して昇降すると共に下フレーム3の下部に固定されたスライダ22と、モータ20の回転をボールねじ21に伝達するベルト23およびプーリ24とを備えている。モータ20の回転はベルト23およびプーリ24を介してボールねじ21に伝達される。ボールねじ21の回転によりスライダ22が昇降して下フレーム3を昇降させる。ピストン駆動手段19は、バランサシリンダと呼ばれるもので、エアシリンダ25とピストンとを備えている。ピストンのロッド27の先端は下フレーム3の上部に固定されている。そして、エアシリンダ25に外部から圧縮空気を出し入れすることによってピストンが昇降する。
【0024】
中昇降手段7および上昇降手段8は、動滑車を用いた動滑車昇降手段から成るようにしている。このため、昇降の原動力としては下フレーム3に設けられた昇降手段6のみを利用して全てのフレーム3,4,5を昇降することができる。
【0025】
中昇降手段7は、下フレーム3の上部および下部に取り付けられたプーリ28と、両プーリ28に掛け渡されたタイミングベルト29と、下フレーム3が最下位置にあるときにベルト29の上部と基台14とを連結する第1連結部材30と、下フレーム3が最下位置にあるときに第1連結部材30とは反対側のベルト29の下部と中フレーム4とを連結する第2連結部材31とを備えている。中昇降手段7は左右に1つずつ設けられているので、一方のタイミングベルト29が万一切れたとしても他方のタイミングベルト29により中フレーム4が支持されて落下は防止される。
【0026】
上昇降手段8は、中フレーム4の上部および下部に取り付けられたプーリ32と、両プーリ32に掛け渡されたタイミングベルト33と、中フレーム4が最下位置にあるときにベルト33の上部と下フレーム3とを連結する第3連結部材34と、中フレーム4が最下位置にあるときに第3連結部材34とは反対側のベルト33の下部と上フレーム5とを連結する第4連結部材35とを備えている。上昇降手段8は左右に1つずつ設けられているので、一方のタイミングベルト33が万一切れたとしても他方のタイミングベルト33により上フレーム5が支持されて落下は防止される。
【0027】
上述した産業用ロボット1の動作を以下に説明する。
【0028】
昇降機構10が最も収縮した状態でボールねじ駆動手段18のモータ20の駆動とピストン駆動手段19への圧縮空気の送り込みとが行われると、下フレーム3が上昇される。これにより中昇降手段7の両プーリ28が上昇する。第1連結部材30によりベルト29の上部と基台14とが連結されているので、下フレーム3および両プーリ28の上昇により部材31が上昇する。
【0029】
このとき、第2連結部材31を介して中フレーム4が下フレーム3に対して上昇される。これにより上昇降手段8の両プーリ32が上昇する。第3連結部材34によりベルト33の上部と下フレーム3とが連結されているので、中フレーム4および両プーリ32の上昇により部材35が上昇する。
【0030】
このとき、第4連結部材35を介して上フレーム5が中フレーム4に対して上昇される。こうして、上フレーム5に設けられたアーム11およびハンド12が所定高さまで上昇される。
【0031】
また、アーム11およびハンド12の高さを下げるときは、ボールねじ駆動手段18のモータ20を逆回転させると共に、ピストン駆動手段19から圧縮空気を排出する。この時、エアシリンダ25の空気圧が一定になるよう、図示しないレギュレータにより圧力が管理されている。これにより下フレーム3が下降され、中昇降手段7の両プーリ28が下降する。第1連結部材30によりベルト29と基台14とが連結されているので、下フレーム3および両プーリ28の下降により部材31が下降する。
【0032】
このとき、第2連結部材31を介して中フレーム4が下フレーム3に対して下降される。これにより上昇降手段8の両プーリ32が下降する。第3連結部材34によりベルト33と下フレーム3とが連結されているので、中フレーム4および両プーリ32の下降により部材35が下降する。
【0033】
このとき、第4連結部材35を介して上フレーム5が中フレーム4に対して下降される。こうして、上フレーム5に設けられたアーム11およびハンド12が所定高さまで下降される。
【0034】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では下フレーム3に設けられた昇降手段6はボールねじ駆動手段18とピストン駆動手段19とから成るものにしているが、これには限られず2つともボールねじ駆動手段18から成るようにしても良い。この場合もフレーム3にモーメントが生ずることを抑制できるので、昇降を円滑に行うことができるようになる。
【0035】
また、本実施形態では動滑車昇降手段のベルト29,33としてタイミングベルトを使用しているが、これには限られずスチールベルトやチェーンを利用しても良い。あるいは、本実施形態ではプーリ28,32とベルト29,33を使用しているが、これには限られずラックとピニオンの組合せとしても良い。
【0036】
さらに、本実施形態ではピストン駆動手段19として圧縮空気により作動するシリンダピストン機構を使用しているが、これには限られず油圧を利用するものでも良い。
【0037】
そして、本実施形態では産業用ロボット1をアーム駆動装置にしているが、これには限られず例えば加工機のような他の装置であっても良い。
【0038】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1記載の産業用ロボットによれば、2つの昇降手段がフレームの中心線を対称軸として配置されているので、フレームが重心に対して対称に支持され左右のバランス良く昇降される。これにより、フレームにモーメントが生ずることを抑制できるので、昇降を円滑に行うことができるようになる。このため、フレームを支持するリニアガイドの小型化およびガイドスパンの短縮化を図ることができるので、全高を小さくすることができる。しかも、構造を小型化できることから産業用ロボットの軽量化を図ることができる。
【0039】
また、昇降手段が2つ設けられているので、一方の昇降手段が仮に故障したとしても他方の昇降手段が作動する。このため、昇降手段が1つのみの場合に比べて、昇降手段の故障によりフレームが落下する確率を半減することができる。
【0040】
さらに、昇降手段がフレームの左右の両端に配置されるので、中央部に配置される場合に比べて交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。
【0041】
そして、請求項2記載の産業用ロボットによれば、昇降ガイド軸はフレームの中心線に対して対称な位置に設けられているので、フレームの左右のバランスがより良くなる。
【0042】
さらに、請求項3記載の産業用ロボットによれば、最下部のフレームに設けられた昇降手段はボールねじ駆動手段とピストン駆動手段とから成るので、2つのボールねじ駆動手段を用いる場合のように両ねじを同期させてタイミングを合わせる必要が無く、初期設定時の調整作業を容易に行うことが出来る。また、ピストンシリンダ機構はボールねじ駆動手段よりも部品コストが安価であると共にピストンシリンダ機構は停止時には消費電力が0に近くボールねじ駆動手段よりもランニングコストも安価であるため、2つのボールねじ駆動手段を用いる場合よりも低コスト化を図ることができる。
【0043】
また、請求項4記載の産業用ロボットによれば、最下部のフレームを除くフレームに設けられた昇降手段は動滑車を用いた動滑車昇降手段から成るので、昇降の原動力としては最下部のフレームに設けられた昇降手段のみを利用して全てのフレームを昇降することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の産業用ロボットの昇降機構を示す平面図である。
【図2】産業用ロボットの昇降機構の下昇降手段を示す正面図である。
【図3】産業用ロボットの昇降機構の中昇降手段および上昇降手段を示す正面図である。
【図4】産業用ロボットを示す正面図である。
【図5】産業用ロボットを示す平面図である。
【図6】従来の産業用ロボットの昇降機構を示す縦段面正面図である。
【符号の説明】
1 産業用ロボット
2 昇降ガイド軸
3 下フレーム(最下部のフレーム)
4 中フレーム(フレーム)
5 上フレーム(フレーム)
6 下昇降手段(昇降手段)
7 中昇降手段(昇降手段)
8 上昇降手段(昇降手段)
18 ボールねじ駆動手段
19 ピストン駆動手段
21 ボールねじ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an industrial robot. More specifically, the present invention relates to a lifting mechanism for an industrial robot.
[0002]
[Prior art]
As this type of robot, for example, there is an arm drive device having a hand that can be moved up and down to place a workpiece such as a semiconductor wafer or a liquid crystal panel. As the lifting mechanism of such a hand, as shown in FIG. 6, for example, three upper and lower cylindrical frames 101 to 103 that can be raised and lowered in a concentric manner, and an end portion 1 of the middle frame 102 are directly moved up and down. One ball screw driving means 104, a moving pulley 105 provided on the upper part of the middle frame 102, and a belt 106 wound around the moving pulley 105 to connect the lower frame 103 and the upper frame 101 to each other. And a movable pulley drive means 107 (see Japanese Patent No. 2998501). A hand is provided on the upper frame 101. Each of the frames 101 to 103 is supported by a linear guide so as to be movable up and down.
[0003]
In this elevating mechanism, the middle frame 102 is raised and lowered by the operation of the ball screw driving means 104. At this time, the movable pulley 105 raises and lowers the belt 106, and accordingly, the upper frame 101 is raised and lowered. Thereby, the height of the hand can be changed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2998501 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the industrial robot described above, since both the ball screw driving means 104 and the moving pulley driving means 107 are provided only at one end portion of the frames 101 to 103, the load for pushing up the frames 101 to 103 from below. A point and the load point applied from the top will shift | deviate, the moment in each frame 101-103 may become large, and smooth raising / lowering may be inhibited. In particular, in recent years, it has been desired to increase the lifting width with an increase in the size of the workpiece. On the other hand, the moment to the lifting mechanism has further increased due to the weight of the workpiece. In order to smoothly move up and down, it is conceivable to increase the rated load of the linear guide or increase the guide span, but this increases the overall height.
[0006]
In addition, it is conceivable to attach the ball screw driving means 104 to the center of the frames 101 to 103 so as to suppress the moment of the frames 101 to 103, but this eliminates the space for wiring and the like, so that other parts can be controlled. It will disappear or become very difficult to maintain.
[0007]
Further, since this industrial robot uses only one moving pulley drive means 107, the upper frame 101 may easily fall if the belt 106 is cut.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an industrial robot that can suppress the generation of moments in each frame that moves up and down while keeping the overall height low, and can prevent the frame from falling.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention described in claim 1 is composed of a frame that is divided into a plurality of stages from the lower end to the upper end and moves up and down along the lifting guide shaft, and each frame has a lifting means. An extended state in which the frame is continuously connected in the lifting guide axis direction and the upper end extends upward with respect to the lower end; and a contracted state in which the frame overlaps with the lifting guide axis direction and the upper end is contracted downward and approaches the lower end. In the industrial robot that can extend and contract as a whole, the lifting means is composed of two lifting means provided at symmetrical positions with the center line in the lifting direction passing through the center of gravity of the frame as the axis of symmetry. Yes. Here, in this specification, the “symmetrical position” is a concept including not only exact symmetry but also a state close thereto.
[0010]
Accordingly, since the two lifting means are arranged with the center line of the frame as the axis of symmetry, the frame is supported symmetrically with respect to the center of gravity and is lifted up and down with a good balance between the left and right. As a result, it is possible to suppress the moment from being generated in the frame, and it is possible to smoothly move up and down. For this reason, the load of the linear guide that supports the frame is reduced, and the linear guide can be reduced in size and the guide span can be shortened. Therefore, the overall height can be reduced.
[0011]
In addition, since two lifting means are provided, even if one lifting means fails, the other lifting means operates. Therefore, as compared with the case the lifting means there is only one, it is possible to halve the probability of frame dropping due to the failure of the lifting means.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the industrial robot according to the first aspect, the elevating guide shaft is provided at a position symmetrical to the center line of the frame. Therefore, the left / right balance of the frame is improved.
[0013]
Furthermore, the invention according to claim 3 is the industrial robot according to claim 1 or 2, wherein the two lifting means provided on the lowermost frame use a ball screw driving means using a ball screw and a piston cylinder mechanism. Piston drive means.
[0014]
Therefore, there is no need to synchronize both screws and adjust the timing as in the case of using two ball screw driving means, so that the adjustment work at the initial setting can be easily performed. The piston cylinder mechanism is less expensive than the ball screw driving means, and the piston cylinder mechanism consumes almost no power when stopped, so the running cost is lower than the ball screw driving means. The cost can be reduced as compared with the case of using the means.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the industrial robot according to any one of the first to third aspects, the lifting means provided on the frame excluding the lowermost frame is a moving pulley lifting / lowering means using a moving pulley. It is made to become. Therefore, as a driving force for lifting, all the frames can be lifted / lowered using only the lifting / lowering means provided in the lowermost frame.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
[0017]
1 to 5 show an example of an embodiment of the industrial robot 1 of the present invention. This industrial robot 1 is composed of frames 3, 4 and 5 which are divided into a plurality of stages from the lower end to the upper end and which are moved up and down along the lifting guide shaft 2, and are moved up and down in each of the frames 3, 4 and 5. Means 6, 7 and 8 are provided. Further, the industrial robot 1 is in an extended state in which the frames 3, 4 and 5 are continuously connected in the direction of the lifting guide shaft 2 and the upper end extends upward with respect to the lower end (indicated by a two-dot chain line in FIG. 4). And a frame 3, 4, 5 that overlaps in the direction of the lifting guide shaft 2, and can be expanded and contracted as a whole (shown by a solid line in FIG. 4). It is. In such an industrial robot 1, the lifting means 6, 7, 8 are configured by two lifting means provided at symmetrical positions with the center line of the frames 3, 4, 5 as the symmetry axis. . For this reason, since the two elevating means are arranged with the center line of the frames 3, 4, 5 as the axis of symmetry, the frames 3, 4, 5 are raised / lowered with a good balance between left and right. Therefore, it is possible to suppress the moments from being generated in the frames 3, 4, 5, so that the ascending and descending can be performed smoothly. In addition, since two lifting means are provided, even if one lifting means fails, the other lifting means operates. Therefore, the probability that the frames 3, 4 and 5 are dropped due to the lifting means failure is minimized. Can be lowered.
[0018]
The industrial robot 1 is, for example, an arm driving device that transports the workpiece 13 from a cassette to a manufacturing apparatus. That is, the industrial robot 1 includes an arm 11 supported by the lifting mechanism 10 in addition to the lifting mechanism 10 having the frames 3, 4, 5 and the lifting means 6, 7, 8. And a hand 12 attached to the tip. The frames 3, 4, and 5 include a base 14, a lower frame 3, a middle frame 4, and an upper frame 5. The lower frame 3 is supported with respect to the base 14, the middle frame 4 with respect to the lower frame 3, and the upper frame 5 with respect to the middle frame 4 so as to be lifted and lowered by the lifting guide shaft 2. The arm 11 moves up and down together with the upper frame 5. Reference numeral 15 in the figure denotes a cover that hides the frames 3, 4, and 5 from the side. 4 and 5, reference numeral 26 denotes a rail for moving the industrial robot 1.
[0019]
Each lifting guide shaft 2 is provided at a symmetrical position with respect to the center line of the frames 3, 4, 5. For this reason, the right and left balance of the frames 3, 4, 5 is improved. The elevating guide shaft 2 includes a guide rail 16 provided along the vertical direction of the frames 3, 4, and 5, and a slider 17 provided to be slidable with respect to the guide rail 16. A guide rail 16 is attached to one of the two relatively moving frames, and a slider 17 is attached to the other.
[0020]
The lifting means 6, 7, and 8 are a lower lifting means 6 that lifts and lowers the lower frame 3 relative to the base 14, a middle lifting and lowering means 7 that lifts and lowers the middle frame 4 relative to the lower frame 3, and the middle frame 4. And an upper elevating means 8 for elevating and lowering the upper frame 5.
[0021]
The lower elevating / lowering means 6 includes a ball screw driving means 18 using a ball screw and a piston driving means 19 using a piston cylinder mechanism. For this reason, there is no need to synchronize both screws and adjust the timing as in the case of using two ball screw driving means, so that the adjustment work at the initial setting can be easily performed. The ball screw driving means 18 and the piston driving means 19 support the load on the upper side of the lower frame 3 by half.
[0022]
Here, since the ball screw driving means 18 and the piston driving means 19 are arranged as units at the left and right ends of the lower frame 3, maintenance such as replacement at the time of failure is easier than in the case where they are arranged at the center. Can be done.
[0023]
The ball screw driving means 18 includes a motor 20, a ball screw 21 having a longitudinal direction as a longitudinal direction, a slider 22 fixed to the lower portion of the lower frame 3, and a slider 22 that moves up and down with the ball screw 21. A belt 23 and a pulley 24 that transmit the rotation to the ball screw 21 are provided. The rotation of the motor 20 is transmitted to the ball screw 21 via the belt 23 and the pulley 24. As the ball screw 21 rotates, the slider 22 moves up and down to raise and lower the lower frame 3. The piston driving means 19 is called a balancer cylinder and includes an air cylinder 25 and a piston. The tip of the piston rod 27 is fixed to the upper part of the lower frame 3. The piston moves up and down by taking compressed air into and out of the air cylinder 25 from the outside.
[0024]
The middle elevating / lowering means 7 and the upper elevating / lowering means 8 are constituted by a moving pulley elevating means using a moving pulley. For this reason, all the frames 3, 4, and 5 can be lifted / lowered using only the lifting / lowering means 6 provided in the lower frame 3 as a driving force for the lifting / lowering.
[0025]
The middle elevating means 7 includes a pulley 28 attached to the upper and lower portions of the lower frame 3, a timing belt 29 stretched over both pulleys 28, and an upper portion of the belt 29 when the lower frame 3 is at the lowest position. A first connection member 30 that connects the base 14 and a second connection that connects the lower part of the belt 29 opposite to the first connection member 30 and the middle frame 4 when the lower frame 3 is in the lowest position. Member 31. Since the middle elevating means 7 is provided on each of the left and right sides, even if one timing belt 29 is completely removed, the middle frame 4 is supported by the other timing belt 29 and the fall is prevented.
[0026]
The upper lifting / lowering means 8 includes a pulley 32 attached to the upper and lower portions of the middle frame 4, a timing belt 33 stretched over both pulleys 32, and an upper portion of the belt 33 when the middle frame 4 is at the lowest position. A third connection member 34 that connects the lower frame 3 and a fourth connection that connects the lower portion of the belt 33 opposite to the third connection member 34 and the upper frame 5 when the middle frame 4 is in the lowest position. And a member 35. Since the upper elevating means 8 is provided on each of the left and right sides, even if one timing belt 33 is completely removed, the upper frame 5 is supported by the other timing belt 33 and the fall is prevented.
[0027]
The operation of the industrial robot 1 described above will be described below.
[0028]
When the driving of the motor 20 of the ball screw driving means 18 and the feeding of compressed air to the piston driving means 19 are performed in the state where the elevating mechanism 10 is most contracted, the lower frame 3 is raised. As a result, both pulleys 28 of the middle elevating means 7 are raised. Since the upper part of the belt 29 and the base 14 are connected by the first connecting member 30, the member 31 is raised by the lower frame 3 and the pulleys 28 being raised.
[0029]
At this time, the middle frame 4 is raised with respect to the lower frame 3 via the second connecting member 31. Thereby, both the pulleys 32 of the upper raising / lowering means 8 raise. Since the upper part of the belt 33 and the lower frame 3 are connected by the third connecting member 34, the member 35 is raised by raising the middle frame 4 and both pulleys 32.
[0030]
At this time, the upper frame 5 is raised with respect to the middle frame 4 via the fourth connecting member 35. Thus, the arm 11 and the hand 12 provided on the upper frame 5 are raised to a predetermined height.
[0031]
Further, when the height of the arm 11 and the hand 12 is lowered, the motor 20 of the ball screw driving means 18 is rotated in the reverse direction and the compressed air is discharged from the piston driving means 19. At this time, the pressure is controlled by a regulator (not shown) so that the air pressure of the air cylinder 25 is constant. As a result, the lower frame 3 is lowered, and both pulleys 28 of the middle elevating means 7 are lowered. Since the belt 29 and the base 14 are connected by the first connecting member 30, the member 31 is lowered by the lower frame 3 and the pulleys 28 being lowered.
[0032]
At this time, the middle frame 4 is lowered with respect to the lower frame 3 via the second connecting member 31. Thereby, both the pulleys 32 of the upper raising / lowering means 8 descend | fall. Since the belt 33 and the lower frame 3 are connected by the third connecting member 34, the member 35 is lowered by the lowering of the middle frame 4 and both pulleys 32.
[0033]
At this time, the upper frame 5 is lowered with respect to the middle frame 4 via the fourth connecting member 35. Thus, the arm 11 and the hand 12 provided on the upper frame 5 are lowered to a predetermined height.
[0034]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the elevating means 6 provided on the lower frame 3 is composed of a ball screw driving means 18 and a piston driving means 19, but the invention is not limited to this, and both are composed of the ball screw driving means 18. You may do it. Also in this case, the moment can be prevented from being generated in the frame 3, so that the ascending and descending can be performed smoothly.
[0035]
In this embodiment, timing belts are used as the belts 29 and 33 of the movable pulley lifting / lowering means, but the present invention is not limited to this, and steel belts or chains may be used. Alternatively, in the present embodiment, the pulleys 28 and 32 and the belts 29 and 33 are used, but the present invention is not limited to this, and a combination of a rack and a pinion may be used.
[0036]
Furthermore, in this embodiment, a cylinder piston mechanism that is operated by compressed air is used as the piston driving means 19, but the present invention is not limited to this, and hydraulic pressure may be used.
[0037]
In this embodiment, the industrial robot 1 is an arm drive device, but is not limited to this, and may be another device such as a processing machine.
[0038]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the industrial robot of the first aspect, since the two lifting means are arranged with the center line of the frame as the axis of symmetry, the frame is supported symmetrically with respect to the center of gravity. It is lifted up and down with a good balance between left and right. As a result, it is possible to suppress the moment from being generated in the frame, and it is possible to smoothly move up and down. Therefore, the linear guide that supports the frame can be reduced in size and the guide span can be shortened, so that the overall height can be reduced. In addition, since the structure can be reduced in size, the weight of the industrial robot can be reduced.
[0039]
In addition, since two lifting means are provided, even if one lifting means fails, the other lifting means operates. Therefore, as compared with the case the lifting means there is only one, it is possible to halve the probability of frame dropping due to the failure of the lifting means.
[0040]
Further, since the elevating means is disposed at both the left and right ends of the frame, maintenance such as replacement can be easily performed as compared with the case where it is disposed at the center.
[0041]
According to the industrial robot of the second aspect, since the lifting guide shaft is provided at a symmetrical position with respect to the center line of the frame, the left and right balance of the frame is improved.
[0042]
Further, according to the industrial robot of the third aspect, since the elevating means provided in the lowermost frame is composed of the ball screw driving means and the piston driving means, as in the case of using two ball screw driving means. There is no need to synchronize both screws and the timing can be adjusted, and adjustment work at the initial setting can be easily performed. The piston cylinder mechanism is less expensive than the ball screw driving means, and the piston cylinder mechanism consumes almost no power when stopped, so the running cost is lower than the ball screw driving means. The cost can be reduced as compared with the case of using the means.
[0043]
According to the industrial robot of claim 4, since the lifting means provided on the frame excluding the lowermost frame is composed of a moving pulley lifting means using a moving pulley, the lowermost frame is used as a driving force for lifting. All the frames can be lifted / lowered using only the lifting / lowering means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a lifting mechanism of an industrial robot according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a lower raising / lowering means of a lifting mechanism for an industrial robot.
FIG. 3 is a front view showing middle lifting means and upper lifting means for a lifting mechanism of an industrial robot.
FIG. 4 is a front view showing an industrial robot.
FIG. 5 is a plan view showing an industrial robot.
FIG. 6 is a vertical front view showing a lifting mechanism of a conventional industrial robot.
[Explanation of symbols]
1 Industrial robot 2 Lifting guide shaft 3 Lower frame (lowermost frame)
4 Middle frame
5 Upper frame (frame)
6 Lower elevating means (elevating means)
7 Middle lifting / lowering means (lifting / lowering means)
8 Lifting means (lifting means)
18 Ball screw drive means 19 Piston drive means 21 Ball screw

Claims (4)

下端から上端まで複数段に分割されると共に昇降ガイド軸に沿って昇降するフレームから構成されて、尚かつ前記フレームの各々に昇降手段が設けられ、前記フレームが前記昇降ガイド軸方向に連続的に連なって下端に対して上端が上方に伸びた伸張状態と、前記フレームが前記昇降ガイド軸方向に重なって上端が下方に縮んで下端に近づいた収縮状態との間で全体的に伸縮可能な産業用ロボットにおいて、前記昇降手段は前記フレームの重心を通る昇降方向の中心線を対称軸とする対称な位置に設けられた2つの昇降手段から構成されることを特徴とする産業用ロボット。The frame is divided into a plurality of stages from the lower end to the upper end and is moved up and down along the lifting guide shaft, and each of the frames is provided with lifting means, and the frame is continuously provided in the lifting guide shaft direction. An industry that can expand and contract as a whole between a stretched state in which the upper end extends upward relative to the lower end and a contracted state in which the frame overlaps the lifting guide shaft direction and the upper end contracts downward and approaches the lower end. The industrial robot according to claim 1, wherein the elevating means comprises two elevating means provided at symmetrical positions with a center line in the elevating direction passing through the center of gravity of the frame as an axis of symmetry. 前記昇降ガイド軸は前記フレームの前記中心線に対して対称な位置に設けられることを特徴とする請求項1記載の産業用ロボット。Industrial robot according to claim 1, wherein the elevating guide shaft, characterized in that provided in symmetrical positions with respect to the center line of the frame. 最下部の前記フレームに設けられた前記2つの昇降手段はボールねじを用いたボールねじ駆動手段とピストンシリンダ機構を用いたピストン駆動手段とから成ることを特徴とする請求項1または2記載の産業用ロボット。3. The industry according to claim 1, wherein the two lifting means provided on the lowermost frame are composed of a ball screw driving means using a ball screw and a piston driving means using a piston cylinder mechanism. Robot. 最下部の前記フレームを除く前記フレームに設けられた前記昇降手段は動滑車を用いた動滑車昇降手段から成ることを特徴とする請求項1から3までのいずれか記載の産業用ロボット。The industrial robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the lifting means provided on the frame excluding the lowermost frame comprises a moving pulley lifting means using a moving pulley.
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