JP5766235B2 - ロボットアーム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに関し、詳しくはロボットアームに関するものである。

ロボット技術の進歩に伴って工場無人化の実現は遥かな夢ではなくなる。ロボット技術、特にロボットアームはすでに工場自動化に応用されている。例えば特許文献１には、液晶パネル工場においてガラス基板を搬送するロボットアームを提示した。ロボットアームは昇降、スウィングおよび左右反転などの動きによってガラス基板を掴める。複雑な動きを取るには複数のサーボモータを使用することが必要であるため、ロボットアームの製作コストを大幅に高めることが事実であり、工場にロボットアームを大量使用することが難しい。一方、移動またはスウィング、例えば加工機の加工対象を搬入または搬出する作業のみを行うために上述したロボットアームを使用することは、工場にとって非常に不経済だけでなく、コストが高すぎるという問題が生じる。

単純な作業に従来のロボットアームを使用することに伴ってコストアップになるという問題を解決するために、サーボモータを減らし、ロボットアームを改善することによって移動およびスウィングさえできればよいロボットアームの需要を満たすことが必要である。

特開平１１−７７５６６号公報

本発明は、上述した問題を鑑み、サーボモータを減らし、製造コストを削減し、移動およびスウィングの運動効果を果たすことが可能なロボットアームを提供することを主な目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明によるロボットアームは、アーム、固定ユニット、スライドユニット、ストッパ、連結ユニット、腕部および駆動装置を備える。アームは第一接続部を有する。固定ユニットはアームの一端に連結される。スライドユニットは上下方向に移動できるように固定ユニットに装着される。ストッパはスライドユニットに連結され、スライドユニットが固定ユニットから逸脱することを抑制する。連結ユニットはスライドユニットに連結される。腕部は第二接続部および第三接続部を有し、第二接続部はスライドユニットに接続される。駆動装置は本体および外力を受けて本体に対して上下方向に移動可能な突出部位を有し、本体は第一接続部に接続され、突出部位は腕部の第三接続部に接続される。第二接続部および第三接続部は、回転可能な接続部であり、回転軸の軸方向が、互いに平行であり、スライドユニットの移動方向と直交し、突出部位が腕部を持続的に降下移動させ、ストッパがアームに当接する際、突出部位が腕部の持続的な降下移動を停止させるとき、相互に距離を置き、腕部をスウィングさせる。

駆動装置の駆動力によって本体と突出部位とを相対的に移動させれば、腕部をアームに向かって移動およびスウィングさせ、サーボモータのロボットアームの需要を低減することができる。

本発明の一実施形態によるロボットアームを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームの一部分を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームの一部分を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームの作動状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームの作動状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームの作動状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームの一部分を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態によるロボットアームを図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の一実施形態によるロボットアームは、アーム１１、固定ユニット１２、スライドユニット１３、ストッパ１４、連結ユニット１５、腕部１６および駆動装置１７を備える。

本実施形態によるロボットアームの動作を明確にするために、本実施形態では例として可動アーム８１に装着される。可動アーム８１は相互に連結された第一部位８１１および第二部位８１２を有する。第一部位８１１は加工機９１に連結され、加工機９１に向かってスウィングできる。本実施形態では可動アーム８１に装着されるとは限らず、直接作業ベンチまたは物体に装着されてもよい。

アーム１１は、第二部位８１２に連結され、物体との接続に用いる第一接続部１１１を有する。本実施形態は第一サーボモータ８２によって第一部位８１１と第二部位８１２を相対的にスウィングさせ、第二サーボモータ８３によって第二部位８１２とアーム１１を相対的に回転させる。

固定ユニット１２は、アーム１１の一端に連結され、ガイド溝１２１を有する。

スライドユニット１３は、移動できるように固定ユニット１２のガイド溝１２１内に装着され、ガイド溝１２１の制限によって固定ユニット１２に向かって移動する。

ストッパ１４は、スライドユニット１３に連結され、かつ固定ユニット１２に向かってスライドするスライドユニット１３の行程を抑制する。本実施形態において、ストッパ１４はスライドユニット１３の先端に装着されるため、スライドユニット１３は固定ユニット１２に向かって降下移動し、そののちストッパ１４の妨害を受けて持続的な降下移動を停止する。本実施形態はさらに調整ボルト１８を備える。調整ボルト１８はストッパ１４に装着される。調整ボルト１８を回せ、調整ボルト１８とストッパ１４の相対的位置を変更することによってスライドユニット１３の固定ユニット１２に向かって降下移動する距離を調整することができる。

連結ユニット１５は、スライドユニット１３に連結され、固定ユニット１２とともにスライドユニット１３の降下移動を妨害することを抑制する。

腕部１６は、第二接続部１６１および第三接続部１６２を有し、第二接続部１６１は連結ユニット１５に接続されるため、腕部１６は連結ユニット１５に向かってスウィングできる。

本実施形態は、連結ユニット１５を配置するが、これに限らず、連結ユニット１５を配置することなく、腕部１６の第二接続部１６１とスライドユニット１３とを連結することができる。

駆動装置１７は、例としてリニアアクチュエーター（linear actuator）を使用し、かつ外力を受けて相対的に移動する本体１７１および突出部位１７２を有する。本体１７１は第一接続部１１１に接続され、突出部位１７２は腕部１６の第三接続部１６２に接続される。本体１７１と突起部位１７２とが相互に遠く離れる際、腕部１６はアーム１１から離れ、降下移動する。

本実施形態において、アーム１１はさらにカバー１９を有する。第一接続部１１１はカバー１９の内側に形成される。カバー１９は駆動装置１７、固定ユニット１２およびスライドユニット１３に被さり、埃や異物の落下を防止する。

腕部１６を連結ユニット１５に向かって上にスウィングさせる駆動装置１７の負担を軽減する際、連結ユニット１５と腕部１６との間にねじりスプリング２１を増設すればよい。ねじりスプリング２１は第一端２１１および第二端２１２を有する。第一端２１１は跳ね上がって連結ユニット１５に当接する。第二端２１２は跳ね上がって腕部１６に当接する。ねじりスプリング２１はねじり弾性を有するため、腕部１６を補助し、上にスウィングさせ、駆動装置１７の負担を軽減することができる。

以上は、一実施形態の構造および特徴についての説明である。続いて、実施形態の作動状態について説明を進める。図４から図６に示すように、操作を詳細に説明するために、本実施形態によるロボットアームの腕部の下方に把持装置９２を配置する。

図４に示すように、可動アーム８１は加工機９１、第一サーボモータ８２および第二サーボモータ８３によって本実施形態によるロボットアームを加工機９１の前端の上方へ移動させ、加工機９１のチャック９１１を本実施形態によるロボットアームの下方に位置させる。続いて駆動装置１７の本体１７１と突出部位１７２とを相対的に移動させる。このとき突出部位１７２は第三接続部１６２によって腕部１６を降下移動させる。

図５に示すように、突出部位１７２は腕部１６を持続的に降下移動させる。調整ボルト１８がアーム１１に当接する際（調整ボルト１８が付いていなかった場合、即ちストッパ１４がアーム１１に当接する際）、突出部位１７２は腕部１６に持続的な降下移動を停止させる。このとき第二接続部１６１と第三接続部１６２とは相互に距離を置き、腕部１６を連結ユニット１５に向かってスウィングさせるため、把持装置９２によって加工機９１のチャック９１１上の加工対象（図中未表示）を取ることができる。

図６に示すように、把持装置９２が加工対象を取った後、駆動装置１７の突出部位１７２を上昇移動させ、再び腕部１６をスウィングさせる。続いて加工機９１および第一サーボモータ８２によって可動アーム８１を駆動し、本実施形態によるロボットアームを移動させ、そののち把持装置９２上の加工対象を決めた位置に置く。

上述した説明により、本実施形態によるロボットアームは固定ユニット１２、スライドユニット１３、ストッパ１４、連結ユニット１５、腕部１６および駆動装置１７によって移動およびスウィングの運動効果を果たすため、複数のサーボモータを使用することに伴って製作コストがアップになるという従来のロボットアームの問題を確実に解決することができる。

図７に示すように、本実施形態において、駆動装置１７の腕部１６を駆動する作動の段取りおよび効率を配慮するために、第一平面Ｐ１は第一接続部１１１および第三接続部１６２を通過し、第二平面Ｐ２は第二接続部１６１および第三接続部１６２を通過する。第一平面Ｐ１と第二平面Ｐ２との間の角度θは１３５度から９０度の間であり、特に１０５度が最も好ましい。

１１：アーム、
１１１：第一接続部、
１２：固定ユニット、
１２１：ガイド溝、
１３：スライドユニット、
１４：ストッパ、
１５：連結ユニット、
１６：腕部、
１６１：第二接続部、
１６２：第三接続部、
１７：駆動装置、
１７１：本体、
１７２：突出部位、
１８：調整ボルト、
１９：カバー、
２１：ねじりスプリング、
２１１：第一端、
２１２：第二端、
８１：可動アーム、
８１１：第一部位、
８１２：第二部位、
８２：第一サーボモータ、
８３：第二サーボモータ、
９１：加工機、
９１１：チャック、
９２：把持装置、
Ｐ１：第一平面、
Ｐ２：第二平面、
θ：角度。

Claims (5)

1. アーム、固定ユニット、スライドユニット、ストッパ、腕部、および、駆動装置を備え、
   前記アームは、第一接続部を有し、
   前記固定ユニットは、前記アームの一端に連結され、
   前記スライドユニットは、上下方向に移動可能に前記固定ユニットに装着され、
   前記ストッパは、前記スライドユニットに連結され、かつ前記固定ユニットに向かってスライドする前記スライドユニットの行程を抑制し、
   前記腕部は、第二接続部および第三接続部を有し、前記第二接続部が前記スライドユニットに接続され、
   前記駆動装置は、本体および外力を受けて前記本体に対して上下方向に移動可能な突出部位を有し、前記本体が前記アームの前記第一接続部に接続され、前記突出部位が前記腕部の前記第三接続部に接続されており、
   前記第二接続部および前記第三接続部は、回転可能な接続部であり、回転軸の軸方向が、互いに平行であり、前記スライドユニットの移動方向と直交し、前記突出部位が前記腕部を持続的に降下移動させ、前記ストッパが前記アームに当接する際、前記突出部位が前記腕部の持続的な降下移動を停止させるとき、相互に距離を置き、前記腕部をスウィングさせることを特徴とするロボットアーム。
2. アーム、固定ユニット、スライドユニット、ストッパ、連結ユニット、腕部、および、駆動装置を備え、
   前記アームは、第一接続部を有し、
   前記固定ユニットは、前記アームの一端に連結され、
   前記スライドユニットは、上下方向に移動可能に前記固定ユニットに装着され、
   前記ストッパは、前記スライドユニットに連結され、かつ前記固定ユニットに向かってスライドする前記スライドユニットの行程を抑制し、
   前記連結ユニットは、前記ストッパと所定間隔を有する位置で前記スライドユニットに固定され、
   前記腕部は、第二接続部および第三接続部を有し、前記第二接続部が前記連結ユニットに接続され、
   前記駆動装置は、本体および外力を受けて前記本体に対して上下方向に移動可能な突出部位を有し、前記本体は前記アームの前記第一接続部に接続され、前記突出部位が前記腕部の前記第三接続部に接続されており、
   前記第二接続部および前記第三接続部は、回転可能な接続部であり、回転軸の軸方向が、互いに平行であり、前記スライドユニットの移動方向と直交し、前記突出部位が前記腕部を持続的に降下移動させ、前記ストッパが前記アームに当接する際、前記突出部位が前記腕部の持続的な降下移動を停止させるとき、相互に距離を置き、前記腕部をスウィングさせることを特徴とするロボットアーム。
3. 前記アームは、さらにカバーを有し、
   前記第一接続部は、前記カバーの内側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム。
   
4. 前記第一接続部および前記第三接続部を通過する第一平面、および、前記第二接続部および前記第三接続部を通過する第二平面をさらに有し、
   前記第一平面と前記第二平面との間の角度は９０度から１３５度であることを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム。
5. 前記第一平面と前記第二平面との間の角度は１０５度であることを特徴とする請求項４に記載のロボットアーム。

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