JP5098562B2 - ワーク搬送ロボットおよび搬送方法 - Google Patents
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Description
第1のワーク搬送ロボットは、従来の汎用ロボットの手首に設けられた第1アームと、第1アームを、第1アームの基端部を回転中心として回転駆動する駆動源と、其端部が、第1アームの先端部に回転可能に連結され、第1アームの回転に連動して回転し、先端側に保持手段が設けられる第2アームを有し、ロボット手首を水平に一方側から他方側に直線移動させながら、第1アームをその基端部を中心として第1の回転方向に回転させ、これに連動して第2アームをその基端部を中心として第1の回転方向とは反対方向の第2の回転方向に回転させ、保持手段によって保持された被搬送物を直線状に搬送していた。
また、第2のワーク搬送ロボットは、ワーク搬送方向と平行かつ水平に回動可能で、また、搬送方向中心に対し対象に配置された2つの第1アームと、第1アームのそれぞれの他端に回転支持され、ワーク搬送方向と平行かつ水平に回動可能な2つの第2アームを持つ水平多関節型のタンデムプレス専用ロボットである。
これに対して従来の第1のワーク搬送ロボットでは、リンク機構の第1アームと第2アームを駆動源1個で連動して動作させるため、ワークの大型化、高速化に伴い、駆動源が大型化となり、それを保持するロボット自体も大型化するといった問題があり、ワーク搬送ロボットのフットプリントを小さくできないといった問題が生じていた。仮にワーク搬送ロボットを大きくしないとワークサイズの制限が加えられるとともに、高速搬送でないという問題が生じていた。
また、従来の第2のワーク搬送ロボットでは、水平第1アームの動作角θに比べ水平第2アームの動作角が2θと倍になるため、ワークの大型化、高速搬送化をするために駆動モータおよび減速機が大型化する必要があるが、減速機は大型化する程に許容最高回転数が低くなるので、水平第2アームの回転数が問題となり高速搬送することができないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ワーク搬送ロボットを大型化することなく、高速搬送を可能とするハンドリングロボットを提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、水平に回転可能な第1アームと、前記第1アームの先端に前記第1アームの回転軸と平行な軸に回転支持された回転可能な第2アームと、少なくとも2つの駆動源と、前記第2アームの先端部に前記第2アームの回転軸と平行な軸に回転可能なフランジと、前記フランジにワーク把持部とを備え、前記第1アームの回転軸と前記平行な軸に第1の減速機と第2の減速機を備え、前記第一の減速機と前記第二の減速機がそれぞれ駆動源と連結し、第一駆動源により第一の減速機が動作し、第二駆動源により第二の減速機が動作し、かつ、前記第1の減速機に従動して第2の減速機が動作することを特徴とするワーク搬送ロボットである。
また、請求項2に記載の発明は、記ハウジング回転軸に平行な軸に回転可能なリンクを有し、前記リンク他端に前記ハウジング回転軸に前記平行な軸に回転可能に取り付けられ、前記フランジを有することで、前記ハウジングの回転で前記フランジを回転可能なことを特徴とするワーク搬送ロボットである。
また、請求項3に記載の発明は、前記第1アームの基端にワーク搬送方向と直角かつ垂直方向に移動可能な機構を備えたことを特徴とするワーク搬送ロボットである。
また、請求項4に記載の発明は、前記フランジ回転軸に直角な軸に回転可能な前記ワーク把持部を持つことで、搬送ワークを傾斜させることを特徴とするワーク搬送ロボットである。
また、請求項5に記載の発明は、水平に回転可能な第1アームと、前記第1アームの先端に前記第1アームの回転軸と平行な減速機構を備えた軸に回転支持された回転可能な第2アームと、少なくとも2つの駆動源と、前記第2アームの先端部に前記第2アームの回転軸と平行な軸に回転可能なフランジと、前記フランジにワーク把持部とを備え、前記減速機構は、第1減速機と第2減速機から構成され、前記第一の減速機と前記第二の減速機がそれぞれ駆動源と連結し、第一駆動源により第一の減速機が動作し、第二駆動源により第二の減速機が動作し、かつ、第1減速機の出力が第2減速機に伝達され前記第1の減速機に従動して第2の減速機が動作することを特徴とするワーク搬送ロボットワーク搬送ロボットである。
また、請求項6に記載の発明は、前記第1減速機および前記第2減速機を駆動する電動機が前記第1アーム上面に備えられたことを特徴とするワーク搬送ロボットワーク搬送ロボットである。
また、請求項7に記載の発明は、水平に回転可能な第1アームと、前記第1アームの先端に前記第1アームの回転軸と平行な軸に回転支持された回転可能な第2アームと、少なくとも2つの駆動源と、前記第2アームの先端部に前記第2アームの回転軸と平行な軸に回転可能なフランジと、前記フランジにワーク把持部とを備え、前記減速機構は、第1減速機と第2減速機から構成され、前記第一の減速機と前記第二の減速機がそれぞれ駆動源と連結し、第一駆動源により第一の減速機が動作し、第二駆動源により第二の減速機が動作し、かつ、第1減速機の出力が第2減速機に伝達され前記第1の減速機に従動して第2の減速機が動作することにより、前記第2減速機構の入力シャフトの回転数は前記従動回転に相当する回転速度を加算されたものであることを特徴とするワーク搬送ロボットの搬送方法である。
また請求項8に記載の発明は、前記第2アームの回転角度は、前記第1減速機の回転角度と前記第2減速機の回転角度を加算した値であることを特徴とするワーク搬送ロボットの搬送方法である。
また、高速化するために高トルク化する必要があったが、減速機1個あたりの回転角を半減できるので高速化が容易となり、駆動源を2つ使用して各々の減速機を駆動するようにしているので、減速機構自体は大きくする必要がなく、ロボットの大型化を抑制することができる。
図2はワーク搬送ロボット1の(a)正面断面図、(b)側断面図、(c)底面図である。図2において、ベース6は梁4に固定され、ベース6には垂直方向に設置されたモータ7とモータを介して駆動するボールネジ8を有し、記ボールネジ8の駆動によって垂直方向に移動可能な旋回ベース9を有する。旋回ベース9には、ワーク搬送方向と平行かつ水平に回転可能な第1アーム10を有し、第1アーム10には、第1モータ14および第2モータ18が第1アーム上面に出力軸を第1アーム10内に差し込むように取り付けられている。また、第1アーム10の先端には、第1減速機16および第2減速機20を介して、第2アーム17が取り付けられている。第2アーム17の先端には、ワーク搬送方向と平行かつ水平に回転可能なフランジ21を有し、ハウジング13とフランジ21は、ハウジング13の回転軸と平行で距離Lだけ離れた回転軸22と、フランジ21の回転軸と平行で距離Lだけ離れた回転軸23で回転可能なリンク24によって連結されている。フランジ21は、ワーク把持部25を有し、ワークを把持する。
図3を用いて第1減速機16および第2減速機20の構成について説明する。第1モータ14に取り付けられたプーリと第1のベアリング31で回転自在に支持された第1シャフト32に取り付けられた第1プーリ33が第1ベルト15で連結され、第1シャフト32に備えられた歯車は第1減速機16の第1入力歯車34と噛み合い、第1シャフト32の回転速度は第1減速機16で減速され、第1ハウジング13aより出力される。第1ハウジング13aは不図示の連結部材39に取り付けられるとともに、第2減速機20に取り付けられている。つまり、第2減速機20は第1減速機16の回転により従動回転するものである。
また、第2モータ18に取り付けられたプーリと第2ベアリング35で回転自在に支持された第2シャフト36に取り付けられた第2プーリ37が第2ベルト19で連結され、第2シャフト36に備えられた歯車は、第2減速機20の第2入力歯車38と噛み合い、第2シャフト36の回転速度は第2減速機20で減速され、第2ハウジング13bより出力される。第2ハウジング13bは第2アーム17が取り付けられている。
また、第1シャフト32は、第2プーリ37の内径に設けられた軸受41で回転自在に支持され、第1シャフト32と第2シャフト36は独立して回転することが可能である。
第1減速機および第2減速機の構成については詳細な説明をしていないが、具体的には差動減速機の出力軸を入力軸として用い、ハウジングを出力とするように形成している。ここで、減速機に差動減速機を例に用いたが、平歯車の多段減速機や遊星減速機構や他の減速機構でも良く限定されるものではない。
次に、第1モータ14の回転は、第1ベルト15を介して第1プーリ33を回転させ、第1プーリ33が取り付けられている第1シャフト32が回転し、第1シャフト32先端に備えられた歯車から第1減速機16の第1入力歯車34に伝達され、第1減速機16で減速され、ハウジング13aから連結部材39および第2減速機20へ伝達される。第2減速機20は第1減速機16の回転により従動回転する。また、連結部材39は第2ハウジング13bの回転により回転し、回転軸22に伝達する。回転軸22の回転はリンク24に伝達され、回転軸23が回転し、連結部材40を介してフランジ21に伝達される。
また、第2モータ18の回転は、第2ベルト19を介して第2プーリ37を回転させ、第2プーリ37が取り付けられている第2シャフト36が回転し、第1シャフト36先端に備えられた歯車から第1減速機20の第1入力歯車38に伝達され、第1減速機20で減速され、ハウジング13bから第2アーム17へ伝達される。
第2アーム17の回転角度は、第1モータ14および第2モータ18の回転角度を第1減速機16および第2減速機20で減速された回転角度を足し合わせた値で求められる。また、第2シャフト36の回転速度は、第2減速機20が第1減速機16の回転により従動回転するために、第1減速機16の出力回転速度を足し合わせた速度となる。
また、ベース9が下降することでワーク吸着点まで、ワーク把持部25が移動し、ワーク5を吸着し、ベース9が上昇することでワーク5を持ち上げる。
持ち上げられたワーク5は、第1アーム10の回転軸に平行でワーク搬送方向に垂直な面に対して対象運動することで、下流プレス3の開放位置にワークを投入する。
また、第1ハウジング13aはリンク24を介して、フランジ21を回転可能であるため、ワーク5をワーク垂直軸回りに回転可能であり、従来、フランジ13を回転させるのに必要となる駆動源および減速機を廃することが可能となり、プレス金型内に進入する先端部をスリム化することが可能となる。
フランジ21に、フランジ21の回転軸と直角軸に回転可能なワーク把持部27を有し、ワーク把持部27は、第2アーム17に設置されたモータ28を駆動源とし、ベルト29と減速機30を介し、駆動させる。
このように、ワーク把持部27が、フランジ21の回転軸と直角方向に回転可能であるため、必要に応じてワーク5を傾斜させることが可能となる。
2,3 プレス
4 梁
5 ワーク
6,9 ベース
7,11,14,18,28 モータ
12,16,20,30 減速機
10,17 アーム
13 ハウジング
21 フランジ
Claims (8)
- 水平に回転可能な第1アームと、前記第1アームの先端に前記第1アームの回転軸と平行
な軸に回転支持された回転可能な第2アームと、少なくとも2つの駆動源と、前記第2アームの先端部に前記第2アームの回転軸と平行な軸に回転可能なフランジと、前記フランジにワーク把持部とを備え、前記第1アームの回転軸と前記平行な軸に第1の減速機と第2の減速機を備え、
前記第一の減速機と前記第二の減速機がそれぞれ駆動源と連結し、
第一駆動源により第一の減速機が動作し、
第二駆動源により第二の減速機が動作し、かつ、前記第1の減速機に従動して第2の減速機が動作することを特徴とするワーク搬送ロボット。 - 前記ハウジング回転軸に平行な軸に回転可能なリンクを有し、前記リンク他端に前記ハウジング回転軸に前記平行な軸に回転可能に取り付けられ、前記フランジを有することで、前記ハウジングの回転で前記フランジを回転可能なことを特徴とする請求項1記載のワーク搬送ロボット。
- 前記第1アームの基端にワーク搬送方向と直角かつ垂直方向に移動可能な機構を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のワーク搬送ロボット。
- 前記フランジ回転軸に直角な軸に回転可能な前記ワーク把持部を持つことで、搬送ワークを傾斜させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のワーク搬送ロボット。
- 水平に回転可能な第1アームと、前記第1アームの先端に前記第1アームの回転軸と平行
な減速機構を備えた軸に回転支持された回転可能な第2アームと、少なくとも2つの駆動源と、前記第2アームの先端部に前記第2アームの回転軸と平行な軸に回転可能なフランジと、前記フランジにワーク把持部とを備え、前記減速機構は、第1減速機と第2減速機から構成され、
前記第一の減速機と前記第二の減速機がそれぞれ駆動源と連結し、
第一駆動源により第一の減速機が動作し、
第二駆動源により第二の減速機が動作し、かつ、第1減速機の出力が第2減速機に伝達され前記第1の減速機に従動して第2の減速機が動作することを特徴とするワーク搬送ロボット。 - 前記第1減速機および前記第2減速機を駆動する電動機が前記第1アーム上面に備えられたことを特徴とする請求項5記載のワーク搬送ロボット。
- 水平に回転可能な第1アームと、前記第1アームの先端に前記第1アームの回転軸と平行
な軸に回転支持された回転可能な第2アームと、少なくとも2つの駆動源と、前記第2アームの先端部に前記第2アームの回転軸と平行な軸に回転可能なフランジと、前記フランジにワーク把持部とを備え、前記減速機構は、第1減速機と第2減速機から構成され、
前記第一の減速機と前記第二の減速機がそれぞれ駆動源と連結し、
第一駆動源により第一の減速機が動作し、
第二駆動源により第二の減速機が動作し、かつ、第1減速機の出力が第2減速機に伝達され前記第1の減速機に従動して第2の減速機が動作することにより、前記第2減速機構の入力シャフトの回転数は前記従動回転に相当する回転速度を加算されたものであることを特徴とするワーク搬送ロボットの搬送方法。 - 前記第2アームの回転角度は、前記第1減速機の回転角度と前記第2減速機の回転角度を加算した値であることを特徴とする請求項7記載のワーク搬送ロボットの搬送方法。
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