JP6688204B2

JP6688204B2 - Link type articulated robot

Info

Publication number: JP6688204B2
Application number: JP2016209230A
Authority: JP
Inventors: 青木　卓也; 卓也青木; 藤田　志朗; 志朗藤田; 正杉森
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: JP2018069354A

Description

本発明は、リンク式多関節ロボットに関する。 The present invention relates to a link type articulated robot.

生産現場における装置間のワーク搬送は自動化が進み、多くの産業用ロボットが使われている。一方で、生産現場のスペースをできる限り有効活用するため、装置間の間隔は操作や保守に必要な最小限にレイアウトされる。 Work transfer between devices at the production site is becoming more automated, and many industrial robots are used. On the other hand, in order to utilize the space of the production site as effectively as possible, the layout between the devices is laid out to the minimum necessary for operation and maintenance.

従来、コンパクト化を図るため、スコットラッセル機構を採用した産業用ロボットが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された産業用ロボットは、主アームが曲げられたブーメラン状の形状をなしているため、主アームの先端部を副アームの直近となる手元まで寄せることができる。 Conventionally, there is known an industrial robot that employs a Scott-Russell mechanism in order to make it compact (for example, Patent Document 1). Since the industrial robot described in Patent Document 1 has a boomerang-like shape in which the main arm is bent, the tip end of the main arm can be brought close to the immediate vicinity of the sub arm.

特許第５４７６５０７号公報（請求項１、明細書の段落００２７、図１〜図４）Japanese Patent No. 5476507 (claim 1, paragraph 0027 in the description, FIGS. 1 to 4)

しかしながら、特許文献１に記載された産業用ロボットは、旋回軸を直動機構によって上下に移動させているので、旋回可動範囲が制限されるという問題があった。産業用ロボットは、装置や作業者との干渉を回避しながら、可動範囲を広くする必要がある。 However, the industrial robot described in Patent Document 1 has a problem that the movable range of the swing is limited because the swing shaft is moved up and down by the linear motion mechanism. The industrial robot needs to have a wide movable range while avoiding interference with the device and workers.

そこで、本発明は、前記した問題点を解決すべく、狭小スペースでも旋回可動範囲を広くすることができるリンク式多関節ロボットを提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a link type articulated robot capable of widening a turning movable range even in a narrow space in order to solve the above-mentioned problems.

前記課題を解決するため、本発明は、主アームと、この主アームの先端部に連結されたハンド部と、を有し、前記ハンド部に取り付けた対象物を操作するリンク式多関節ロボットであって、前記主アームの胴部に対して一端部が回動自在に連結された副アームと、前記主アームおよび前記副アームを支持する本体塔と、制御装置と、を備え、前記本体塔は、ベース部と、このベース部に対して回転自在に支持された本体支柱と、この本体支柱を回転駆動させる支柱回転装置と、前記主アームの基端部が回動自在に連結され当該基端部を前記本体支柱に沿って移動させる第１の直動装置と、前記副アームの他端部が回動自在に連結され当該他端部を前記本体支柱に沿って移動させる第２の直動装置と、を備え、前記本体支柱は、断面四角形であり、前記本体支柱の対向する２つの壁の外面に一対のガイドレールがそれぞれ配設されており、前記第１の直動装置は、直線ガイド機構と、駆動機構と、を備え、前記第１の直動装置の直線ガイド機構は、一対の前記ガイドレールに沿ってそれぞれ移動する一対の第１ガイドブロックと、一対の前記第１ガイドブロックにそれぞれ配設されるとともに前記主アームの基端部にそれぞれ連結された一対の第１ガイドプレートと、を有し、前記第２の直動装置は、直線ガイド機構と、駆動機構と、を備え、
前記第２の直動装置の直線ガイド機構は、一対の前記ガイドレールに沿ってそれぞれ移動する一対の第２ガイドブロックと、一対の前記第２ガイドブロックにそれぞれ配設されるとともに前記副アームの他端部にそれぞれ連結された一対の第２ガイドプレートと、を有すること、を特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a link-type articulated robot that has a main arm and a hand unit connected to a tip end of the main arm, and that operates an object attached to the hand unit. A main body tower that supports the main arm and the sub arm; and a control device. Is a base part, a main body support rotatably supported with respect to the base part, a support rotating device for rotationally driving the main support, and a base end of the main arm rotatably connected to the base. A first linear motion device that moves an end portion along the main body column, and a second linear movement device that rotatably connects the other end portion of the sub arm to move the other end portion along the main body column. comprising a braking system, wherein the body posts, square section der A pair of guide rails are respectively arranged on the outer surfaces of the two opposing walls of the main body column, and the first linear motion device includes a linear guide mechanism and a drive mechanism. The linear guide mechanism of the linear motion device includes a pair of first guide blocks that move along a pair of the guide rails, and a pair of first guide blocks, and a base end portion of the main arm. A pair of first guide plates connected to each other, and the second linear motion device includes a linear guide mechanism and a drive mechanism,
The linear guide mechanism of the second linear motion device is arranged in each of the pair of second guide blocks that moves along the pair of guide rails, and the pair of second guide blocks, and the sub-arm of the sub arm. A pair of second guide plates respectively connected to the other end portions .

本発明に係るリンク式多関節ロボットは、狭小スペースでも旋回可動範囲を広くすることができる。 The link type articulated robot according to the present invention can widen the turning movable range even in a small space.

本発明の実施形態に係るリンク式多関節ロボットの外観を示す斜視図である。It is a perspective view showing appearance of a link type articulated robot concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る図１の主アームの構成を示し、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。The structure of the main arm of FIG. 1 which concerns on embodiment of this invention is shown, (a) is a plane sectional drawing, (b) is a side sectional view. 本発明の実施形態に係る図１のハンド部の構成を示す平面断面図である。It is a plane sectional view showing composition of a hand part of Drawing 1 concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るリンク式多関節ロボットにおける主アームと副アームの支持構造を模式的に示す側面図であり、本体支柱に対して主アームを平行にした状態を示す。FIG. 3 is a side view schematically showing the support structure of the main arm and the sub arm in the link type articulated robot according to the embodiment of the present invention, showing the state in which the main arm is parallel to the main body column. 主アームと副アームの支持構造を模式的に示す図４の断面図であり、（ａ）はＸ−Ｘ断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。It is sectional drawing of FIG. 4 which shows the support structure of a main arm and a subarm typically, (a) is an XX sectional view, (b) is an YY sectional view. 本発明の実施形態に係る本体塔の主要な構成を示す正面断面図である。It is a front sectional view showing the main composition of the main part tower concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るリンク式多関節ロボットを工作機械ラインへ適用した実施例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example which applied a link type articulated robot concerning an embodiment of the present invention to a machine tool line.

本発明の実施形態に係るリンク式多関節ロボット１について適宜図１から図５を参照しながら詳細に説明する。
〈全体構成の概要〉
リンク式多関節ロボット１は、図１に示すように、主アーム２と、主アーム２の先端部に連結されたハンド部３と、副アーム４と、本体塔５と、制御装置１０と、を備えている。 A link type articulated robot 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5 as appropriate.
<Overview of overall configuration>
As shown in FIG. 1, the link type articulated robot 1 includes a main arm 2, a hand unit 3 connected to a tip of the main arm 2, a sub arm 4, a main body tower 5, a control device 10, Is equipped with.

ハンド部３は、対象物を取り付ける被取付部３１と、被取付部３１を回転自在に支持する被取付部支持部３２と、を備えている。
リンク式多関節ロボット１は、ハンド部３に取り付けた対象物である工具、治具、クランプ装置等を操作するロボットである。例えば、図７に示すように、エアクランプやマグネット等で把持するクランプ装置Ｔをハンド部３に取り付けてワークＷをマシニングセンタ等の工作機械Ｍ１，Ｍ２に搬入搬出する用途に好適である。 The hand portion 3 includes an attached portion 31 to which an object is attached, and an attached portion support portion 32 that rotatably supports the attached portion 31.
The link-type articulated robot 1 is a robot that operates tools, jigs, clamp devices, and the like that are objects attached to the hand unit 3. For example, as shown in FIG. 7, it is suitable for an application in which a clamp device T which is gripped by an air clamp, a magnet, or the like is attached to the hand unit 3 to carry the work W in and out of the machine tools M1, M2 such as a machining center.

本体塔５は、図６に示すように、ベース部５１と、本体支柱５２と、支柱回転装置５３と、主アーム２の基端部（第１の連結部２３）を移動させる第１の直動装置５４と、副アーム４の他端部４２を移動させる第２の直動装置５５と、外側を覆うカバー部材５６（図１参照）と、可動部を覆うスライドガード５７（図１参照）と、を備えている。 As shown in FIG. 6, the main body tower 5 includes a base portion 51, a main body column 52, a column rotation device 53, and a first linear member for moving the base end portion (first connecting portion 23) of the main arm 2. The moving device 54, the second linear moving device 55 that moves the other end 42 of the sub arm 4, the cover member 56 that covers the outside (see FIG. 1), and the slide guard 57 that covers the movable portion (see FIG. 1). And are equipped with.

〈主アーム〉
主アーム２の構成について、図２と図３を参照しながら説明する。図２は、主アームの全体構成を示し、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。図３は、主アームの先端部分の構成を示す平面断面図である。 <Main arm>
The configuration of the main arm 2 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2A and 2B show the overall configuration of the main arm, wherein FIG. 2A is a plan sectional view and FIG. 2B is a side sectional view. FIG. 3 is a plan sectional view showing the configuration of the tip portion of the main arm.

主アーム２は、図２（ａ）に示すように、ハンド部支持部２１と、主アームベース部２２と、主アーム２の基端部に配設された第１の連結部２３と、ハンド部揺動駆動装置６と、ハンド部支持部駆動装置７（図２（ｂ）参照）と、対象物回転駆動装置８と、を備えている。 As shown in FIG. 2A, the main arm 2 includes a hand portion support portion 21, a main arm base portion 22, a first connecting portion 23 provided at a base end portion of the main arm 2, and a hand. The unit swing drive device 6, the hand part support part drive device 7 (see FIG. 2B), and the object rotation drive device 8 are provided.

主アーム２は、主アームベース部２２からハンド部支持部２１までが直線の主アーム軸２ａ上に配置されている。
かかる構成により、ハンド部揺動駆動装置６、ハンド部支持部駆動装置７（図２（ｂ）参照）、対象物回転駆動装置８は、主アーム２の基端側にモータ等の駆動源を配置して、先端側のハンド部３まで、動力伝達系を構成する伝達シャフト（６３，７３，８３）を主アーム軸２ａに沿って直線上に配置することができる。これにより、動力伝達系を簡素化するとともに、先端側の剛性を高めることができる。 The main arm 2 is arranged on a straight main arm shaft 2a from the main arm base portion 22 to the hand portion support portion 21.
With this configuration, the hand swing drive device 6, the hand support drive device 7 (see FIG. 2B), and the object rotation drive device 8 have a drive source such as a motor on the base end side of the main arm 2. By arranging, the transmission shafts (63, 73, 83) forming the power transmission system can be linearly arranged along the main arm shaft 2a up to the hand portion 3 on the distal end side. As a result, the power transmission system can be simplified and the rigidity on the tip side can be increased.

ハンド部支持部２１は、ハンド部３を支持する部位であり、主アーム２の先端側（手先部分）に配設されている。ハンド部支持部２１は、基体となるケーシング２１ａと、先端部にコ字状をなした貫通凹部２１ｂと、カバー２１ｃと、を備えている。貫通凹部２１ｂには、ハンド部３が支持されている。ハンド部支持部２１は、主アーム軸２ａに直交する方向に設定されたハンド部揺動軸２ｂの回りに、ハンド部３を回転自在に支持する。 The hand portion support portion 21 is a portion that supports the hand portion 3, and is arranged on the tip side (hand end portion) of the main arm 2. The hand portion support portion 21 includes a casing 21a serving as a base body, a penetrating concave portion 21b having a U-shaped end portion, and a cover 21c. The hand portion 3 is supported by the through recess 21b. The hand part support part 21 rotatably supports the hand part 3 around a hand part swing shaft 2b set in a direction orthogonal to the main arm shaft 2a.

なお、本実施形態においては、主アーム軸２ａに直交する方向にハンド部揺動軸２ｂを設定したが、これに限定されるものではなく、作業環境等を考慮して主アーム軸２ａに交差する方向に設定することもできる。 In addition, in the present embodiment, the hand swing shaft 2b is set in the direction orthogonal to the main arm shaft 2a, but the present invention is not limited to this, and the hand arm swing shaft 2b is intersected with the main arm shaft 2a in consideration of the work environment and the like. You can also set the direction.

主アームベース部２２は、ハンド部支持部２１を支持する部位であり、主アーム２の基端側に配設されている。主アームベース部２２は、ハンド部支持部２１を主アーム軸２ａの回りに回転自在に支持する。 The main arm base portion 22 is a portion that supports the hand portion support portion 21, and is arranged on the base end side of the main arm 2. The main arm base portion 22 rotatably supports the hand portion support portion 21 around the main arm shaft 2a.

第１の連結部２３は、図４に示すように、第１の直動装置５４に連結される部位であり、主アーム２の基端部に配設されている。リンク式多関節ロボット１は、第１の直動装置５４によって、第１の連結部２３を本体支柱５２（図６参照）に沿って上下方向に往復移動（図１の符号Ｓ１を参照）させる。 As shown in FIG. 4, the first connecting portion 23 is a portion connected to the first linear motion device 54, and is arranged at the base end portion of the main arm 2. In the link-type articulated robot 1, the first linear motion device 54 causes the first connecting portion 23 to reciprocate in the vertical direction along the main body column 52 (see FIG. 6) (see symbol S1 in FIG. 1). .

ハンド部揺動駆動装置６は、図２（ａ）に示すように、ハンド部３をハンド部揺動軸２ｂの回りに回転駆動させる装置である。ハンド部揺動駆動装置６は、駆動モータ６１と、駆動モータ６１から歯車６２と減速機Ｇ１を介してハンド部３へ駆動力を伝達する伝達シャフト６３と、図３に示すように、伝達シャフト６３から、はすば歯車６４とベルト伝達機構６５、および減速機Ｇ２を介してハンド部３を回転駆動させるハンド部揺動駆動伝達機構（６４，６５）と、を備えている。伝達シャフト６３は、中空のシャフトで構成されている。 As shown in FIG. 2A, the hand portion swing drive device 6 is a device that drives the hand portion 3 to rotate about the hand portion swing shaft 2b. The hand portion swing drive device 6 includes a drive motor 61, a transmission shaft 63 for transmitting a drive force from the drive motor 61 to the hand portion 3 via the gear 62 and the reduction gear G1, and a transmission shaft as shown in FIG. 63, a helical gear 64, a belt transmission mechanism 65, and a hand portion swing drive transmission mechanism (64, 65) for rotationally driving the hand portion 3 via the speed reducer G2. The transmission shaft 63 is a hollow shaft.

かかる構成により、リンク式多関節ロボット１は、ハンド部揺動駆動装置６によって、ハンド部揺動軸２ｂの回りに少なくとも９０度の可動範囲θ６（図１参照）で、ハンド部３を往復揺動回転または連続回転させることができる。
また、ハンド部３に伝達される減速機Ｇ１および減速機Ｇ２の減速速度を適宜調整することで、ハンド部３の回転速度を適宜設定することができる。 With such a configuration, the link type articulated robot 1 causes the hand swinging drive device 6 to swing the hand 3 back and forth within a movable range θ6 (see FIG. 1) of at least 90 degrees around the swing shaft 2b. It can be rotated dynamically or continuously.
Further, by appropriately adjusting the deceleration speeds of the speed reducer G1 and the speed reducer G2 transmitted to the hand unit 3, the rotation speed of the hand unit 3 can be appropriately set.

ハンド部支持部駆動装置７は、図２（ｂ）に示すように、主アーム２の基端部に配設された駆動モータ７１と、駆動モータ７１から歯車７２と減速機Ｇ１を介してハンド部支持部２１へ駆動力を伝達する伝達シャフト７３と、伝達シャフト７３とハンド部支持部２１のケーシング２１ａとを連結する連結継手７４と、を備えている。伝達シャフト７３は、中空のシャフトで構成されている。伝達シャフト７３の内側に伝達シャフト６３が内設されている。 As shown in FIG. 2B, the hand unit support unit drive device 7 includes a drive motor 71 arranged at the base end of the main arm 2 and a hand from the drive motor 71 via a gear 72 and a speed reducer G1. A transmission shaft 73 that transmits a driving force to the part support 21 and a coupling joint 74 that connects the transmission shaft 73 and the casing 21 a of the hand support 21 are provided. The transmission shaft 73 is a hollow shaft. The transmission shaft 63 is provided inside the transmission shaft 73.

かかる構成により、リンク式多関節ロボット１は、ハンド部支持部駆動装置７によって、主アーム軸２ａの回りに少なくとも１８０度の可動範囲θ７（図１参照）で、ハンド部支持部２１を往復揺動回転または連続回転させることができる。
また、ハンド部支持部２１に伝達される減速機Ｇ１の減速速度を適宜調整することで、ハンド部支持部２１の回転速度を適宜設定することができる。 With such a configuration, the link-type articulated robot 1 reciprocates the hand part support part 21 within the movable range θ7 (see FIG. 1) of at least 180 degrees around the main arm shaft 2a by the hand part support part drive device 7. It can be rotated dynamically or continuously.
Further, by appropriately adjusting the deceleration speed of the speed reducer G1 transmitted to the hand part support part 21, the rotation speed of the hand part support part 21 can be appropriately set.

図２（ａ）に示すように、対象物回転駆動装置８は、被取付部３１を中心軸２ｃのまわりに回転駆動させる装置である。対象物回転駆動装置８は、駆動モータ８１と、駆動モータ８１から歯車８２と減速機Ｇ１を介してハンド部３へ駆動力を伝達する伝達シャフト８３と、図３に示すように、伝達シャフト８３から、はすば歯車８４とベルト伝達機構８５を介して被取付部３１を回転駆動させる被取付部駆動伝達機構（８３〜８７）と、を備えている。伝達シャフト８３は、中空のシャフトで構成され、伝達シャフト６３の内側に内設されている。 As shown in FIG. 2A, the object rotation drive device 8 is a device that rotationally drives the attached portion 31 around the central axis 2c. The object rotation drive device 8 includes a drive motor 81, a transmission shaft 83 that transmits a drive force from the drive motor 81 to the hand unit 3 via the gear 82 and the speed reducer G1, and as shown in FIG. From the helical gear 84 and the belt transmission mechanism 85, the attached portion drive transmission mechanism (83 to 87) that rotationally drives the attached portion 31. The transmission shaft 83 is a hollow shaft and is internally provided inside the transmission shaft 63.

被取付部駆動伝達機構は、はすば歯車８４とベルト伝達機構８５の他、ベルト伝達機構８５で駆動されるはすば歯車８６と、はすば歯車８６に噛合され被取付部３１に連結されたはすば歯車８７と、を備えている。 The attached portion drive transmission mechanism includes a helical gear 84 and a belt transmission mechanism 85, a helical gear 86 driven by the belt transmission mechanism 85, and a helical gear 86 that meshes with the attached portion 31 and is connected to the attached portion 31. And a helical gear 87 which is formed.

駆動モータ６１、駆動モータ７１、および駆動モータ８１は、主アーム２の基端部に配設されている。これにより、主アーム２の慣性モーメントを低減して、迅速で高精度な動作を行わせることができる。また、先端側のハンド部３の周辺は、作業環境によってクーラント等が飛散して汚染されるが、モータ等の駆動源を基端部に配設することで、耐環境性を向上させることができる。 The drive motor 61, the drive motor 71, and the drive motor 81 are arranged at the base end of the main arm 2. As a result, the moment of inertia of the main arm 2 can be reduced, and quick and highly accurate operation can be performed. Further, the periphery of the hand portion 3 on the tip side is contaminated by the scattering of coolant or the like depending on the work environment. However, by disposing a drive source such as a motor at the base end portion, the environment resistance can be improved. it can.

かかる構成により、リンク式多関節ロボット１は、対象物回転駆動装置８によって、主アーム軸２ａの回りに少なくとも３６０度の可動範囲θ８（図１参照）で、被取付部３１を往復揺動回転または連続回転させることができる。 With this configuration, the link type articulated robot 1 reciprocally swings and rotates the attached portion 31 within the movable range θ8 (see FIG. 1) of at least 360 degrees around the main arm shaft 2a by the object rotation drive device 8. Alternatively, it can be continuously rotated.

〈ハンド部〉
被取付部３１は、先端部に減速機Ｇ３が配設されている。
被取付部支持部３２は、図２（ｂ）に示すように、円板形状をなした部材であり、被取付部３１を中心軸２ｃのまわりに回転自在に支持する部位である。被取付部支持部３２は、ハンド部支持部２１の先端部に形成された貫通凹部２１ｂに配設され、ハンド部揺動軸２ｂの回りに回転自在に支持されている。 <Hand part>
The attached portion 31 has a speed reducer G3 arranged at the tip thereof.
As shown in FIG. 2B, the attached portion support portion 32 is a disk-shaped member, and is a portion that supports the attached portion 31 rotatably around the central axis 2c. The attached portion support portion 32 is disposed in a through recess 21b formed at the tip of the hand portion support portion 21 and is rotatably supported around the hand portion swing shaft 2b.

かかる構成により、減速機Ｇ３の減速速度を適宜調整することで、被取付部３１の回転速度を適宜設定することができる。 With such a configuration, the rotation speed of the mounted portion 31 can be appropriately set by appropriately adjusting the deceleration speed of the speed reducer G3.

〈副アーム〉
副アーム４は、図４に示すように、両端（４１，４２）が回転自在に連結されたリンク部材であり、一端部である関節部４１が主アーム２の胴部である主アームベース部２２に連結され、他端部の関節部である第２の連結部４２が第２の直動装置５５に連結されている。副アーム４は、内部空間４ａ（図１参照）を有する筒状をなし、内部空間４ａにハンド部３へ制御媒体を供給するケーブルＫ１，Ｋ２，およびＫ３のうち少なくとも１つが配設されている。 <Sub arm>
As shown in FIG. 4, the sub arm 4 is a link member whose both ends (41, 42) are rotatably connected, and the joint part 41 which is one end is the main arm base part which is the body part of the main arm 2. The second connecting portion 42, which is connected to 22 and is a joint portion at the other end, is connected to the second linear motion device 55. The sub arm 4 has a tubular shape having an internal space 4a (see FIG. 1), and at least one of cables K1, K2, and K3 for supplying a control medium to the hand portion 3 is arranged in the internal space 4a. .

例えば、図１に示すように、ケーブルＫ１は、副アーム４の内部中空４ａから外に出してハンド部３に接続するケーブルである。ケーブルＫ２は、副アーム４の内部中空４ａから主アーム２の内部を通してハンド部３に接続するケーブルである。ケーブルＫ３は、副アーム４の内部中空４ａから主アーム２の内部を通った後、再度主アーム２の外部に出してハンド部３に接続するケーブルである。なお、エア配管には、図示しないエア源から圧縮エアが供給される。 For example, as shown in FIG. 1, the cable K1 is a cable that goes out from the inner hollow 4a of the sub arm 4 and is connected to the hand unit 3. The cable K2 is a cable that connects from the hollow 4a of the sub arm 4 to the hand portion 3 through the inside of the main arm 2. The cable K3 is a cable that passes through the inside hollow 4a of the sub arm 4 through the inside of the main arm 2 and then is brought out of the main arm 2 again to be connected to the hand unit 3. Compressed air is supplied to the air pipe from an air source (not shown).

ケーブルＫ１，Ｋ２，およびＫ３は、圧縮エア配管や油圧配管、電線等であり、制御媒体は、ハンド部３に取り付けた対象物であるクランプ装置Ｔ（図７参照）を制御するための圧縮エアや圧油、電力等である。 The cables K1, K2, and K3 are compressed air pipes, hydraulic pipes, electric wires, and the like, and the control medium is compressed air for controlling the clamp device T (see FIG. 7) that is an object attached to the hand unit 3. And pressure oil, electric power, etc.

〈本体塔〉
本体塔５について、主として図５と図６を参照しながら説明する。図５は、主アームと副アームの支持構造を模式的に示す図４の断面図であり、（ａ）はＸ−Ｘ断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。図６は、本体塔の主要な構成を示す正面断面図であり、本体塔を裏側から見た背面図であり、主アームと副アームを省略する。 <Main tower>
The main body tower 5 will be described mainly with reference to FIGS. 5 and 6. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 schematically showing the support structure of the main arm and the sub-arm, (a) is a XX cross-sectional view, and (b) is a YY cross-sectional view. FIG. 6 is a front sectional view showing the main configuration of the main body tower, which is a rear view of the main body tower as seen from the back side, and the main arm and the sub arm are omitted.

図６に示すように、本体塔５は、基体となるベース部５１を備えている。ベース部５１は、工場の床等に固定される。
本体支柱５２は、ベース部５１から立設するように配設された部材であり、ベース部５１に対して回転自在に支持されている。本体支柱５２は、軸受で支持された軸支部分（不図示）と、ベース部５１から立設する断面が正方形のパイプ部材（図５参照）と、を備えている。 As shown in FIG. 6, the main body tower 5 includes a base portion 51 serving as a base. The base 51 is fixed to the floor of the factory.
The main body column 52 is a member arranged so as to stand upright from the base portion 51, and is rotatably supported by the base portion 51. The main body column 52 includes a shaft support portion (not shown) supported by bearings, and a pipe member (see FIG. 5) having a square cross section that stands upright from the base portion 51.

支柱回転装置５３は、ベース部５１に対して、本体支柱５２を回転駆動させる装置であり、サーボモータ５３ａと減速装置５３ｂとを備えている。リンク式多関節ロボット１は、支柱回転装置５３によって、回転軸５２ａの回りに少なくとも３６０度の可動範囲θ５で、本体支柱５２を往復揺動回転または連続回転させる。これにより、リンク式多関節ロボット１は、主アーム２、副アーム４、並びに第１の直動装置５４および第２の直動装置５５を本体支柱５２とともに３６０度で全周回転させることができる。 The strut rotating device 53 is a device that rotationally drives the main body strut 52 with respect to the base portion 51, and includes a servo motor 53a and a speed reducer 53b. The link type articulated robot 1 reciprocally swings or continuously rotates the main body support column 52 by the support column rotation device 53 within a movable range θ5 of at least 360 degrees around the rotation axis 52a. As a result, the link type articulated robot 1 can rotate the main arm 2, the sub arm 4, and the first linear motion device 54 and the second linear motion device 55 together with the main body column 52 at 360 degrees. .

かかる構成により、減速装置５３ｂの減速速度を適宜調整することで、本体支柱５２の回転速度を適宜設定することができる。 With such a configuration, the rotation speed of the main body column 52 can be appropriately set by appropriately adjusting the deceleration speed of the speed reducer 53b.

第１の直動装置５４は、主アーム２の基端部である第１の連結部２３を本体支柱５２に沿って移動させる装置である。第１の直動装置５４は、直線ガイド機構と、駆動機構とを備えている。 The first linear motion device 54 is a device that moves the first connecting portion 23, which is the base end portion of the main arm 2, along the main body column 52. The first linear motion device 54 includes a linear guide mechanism and a drive mechanism.

直線ガイド機構は、図５（ａ）に示すように、本体支柱５２の対向面に図の左右それぞれ配設されたガイドレール５４ａ，５４ａと、ガイドレール５４ａ，５４ａに沿って移動するガイドブロック５４ｂと、左右それぞれのガイドレール５４ａ，５４ａのガイドブロック５４ｂに配設されたガイドプレート５４ｃ，５４ｃと、を備えている。 As shown in FIG. 5A, the linear guide mechanism includes guide rails 54a and 54a arranged on the opposite surfaces of the main body column 52 on the left and right sides of the figure, and a guide block 54b that moves along the guide rails 54a and 54a. And guide plates 54c and 54c arranged on the guide blocks 54b of the left and right guide rails 54a and 54a, respectively.

第１の直動装置５４の駆動機構は、サーボモータ５４ｄと、サーボモータ５４ｄで回転駆動されるボールねじ５４ｅと、ボールねじ５４ｅに螺合されたボールナット５４ｆと、を備えている。ボールナット５４ｆは、ボールねじ５４ｅが設けられたガイドプレート５４ｃに固定されている。第１の連結部２３は、図の左右それぞれに配設されたガイドプレート５４ｃ，５４ｃにまたがって図の左右方向における中央部に連結されている。 The drive mechanism of the first linear motion device 54 includes a servo motor 54d, a ball screw 54e that is rotationally driven by the servo motor 54d, and a ball nut 54f that is screwed into the ball screw 54e. The ball nut 54f is fixed to a guide plate 54c provided with a ball screw 54e. The first connecting portion 23 is connected to the central portion in the left-right direction of the drawing across the guide plates 54c, 54c arranged on the left and right sides of the drawing.

ガイドブロック５４ｂは、図６に示すように、ボールねじ５４ｅが設けられるガイドプレート５４ｃには、２個が配設され、ボールねじ５４ｅが設けられないガイドプレート５４ｃには、１個が配設されている。 As shown in FIG. 6, two guide blocks 54b are provided on a guide plate 54c provided with a ball screw 54e, and one guide block 54b is provided on a guide plate 54c not provided with a ball screw 54e. ing.

第２の直動装置５５は、副アーム４の他端部である第２の連結部４２を本体支柱５２に沿って移動させる装置である。第２の直動装置５５は、直線ガイド機構と、駆動機構とを備えている。 The second linear motion device 55 is a device that moves the second connecting portion 42, which is the other end portion of the sub arm 4, along the main body column 52. The second linear motion device 55 includes a linear guide mechanism and a drive mechanism.

直線ガイド機構は、前記した第１の直動装置５４のガイドレール５４ａ，５４ａを共用化して使用し、ガイドレール５４ａ，５４ａに沿って移動するガイドブロック５５ｂと、左右それぞれのガイドレール５４ａ，５４ａのガイドブロック５５ｂに配設されたガイドプレート５５ｃ，５５ｃと、を備えている（図５（ｂ）参照）。ガイドブロック５５ｂの構成は、第１の直動装置５４と同様である。 The linear guide mechanism uses the above-described guide rails 54a and 54a of the first linear motion device 54 in common, and uses a guide block 55b that moves along the guide rails 54a and 54a and left and right guide rails 54a and 54a. Guide plates 55c and 55c arranged on the guide block 55b (see FIG. 5B). The structure of the guide block 55b is the same as that of the first linear motion device 54.

第２の直動装置５５における駆動機構は、サーボモータ５５ｄと、サーボモータ５５ｄで回転駆動されるボールねじ５５ｅと、ボールねじ５５ｅに螺合されたボールナット５５ｆと、を備えている。ボールナット５５ｆは、ボールねじ５５ｅが設けられたガイドプレート５５ｃに固定されている。図５（ｂ）に示すように、第２の連結部４２は、図の左右それぞれに配設されたガイドプレート５５ｃ，５５ｃにまたがって図の左右方向における中央部に連結されている。 The drive mechanism in the second linear motion device 55 includes a servo motor 55d, a ball screw 55e that is rotationally driven by the servo motor 55d, and a ball nut 55f screwed to the ball screw 55e. The ball nut 55f is fixed to a guide plate 55c provided with a ball screw 55e. As shown in FIG. 5B, the second connecting portion 42 is connected to the central portion in the left-right direction of the drawing across the guide plates 55c, 55c arranged on the left and right sides of the drawing, respectively.

制御装置１０（図１参照）は、ハンド部揺動駆動装置６、ハンド部支持部駆動装置７、対象物回転駆動装置８、支柱回転装置５３、および第１の直動装置５４と第２の直動装置５５、その他の付属装置等の動作を制御する。 The control device 10 (see FIG. 1) includes a hand swinging drive device 6, a hand portion support drive device 7, an object rotation drive device 8, a column rotation device 53, a first linear motion device 54, and a second linear motion device 54. It controls the operation of the linear motion device 55 and other accessory devices.

以上のように構成された本発明の実施形態に係るリンク式多関節ロボット１の動作について、主として図１と図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、本発明の実施形態に係るリンク式多関節ロボット１は、第１の直動装置５４によって、本体支柱５２に沿って所定の可動範囲Ｓ１で、主アーム２の第１の連結部２３を直線往復移動させることができる。また、第２の直動装置５５によって、本体支柱５２に沿って所定の可動範囲Ｓ２で、副アーム４の第２の連結部４２を直線往復移動させることができる。 The operation of the link type articulated robot 1 according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described mainly with reference to FIGS. 1 and 6.
As shown in FIG. 6, in the link type articulated robot 1 according to the embodiment of the present invention, the first linear motion device 54 causes the first arm of the main arm 2 to move within a predetermined movable range S1 along the main body column 52. The connecting portion 23 of can be linearly reciprocated. Further, the second linear motion device 55 can linearly reciprocate the second connecting portion 42 of the sub arm 4 within the predetermined movable range S2 along the main body column 52.

リンク式多関節ロボット１は、第１の直動装置５４、および第２の直動装置５５からなるガイドレール５４ａ，５４ａを共用化した直線移動ガイド方式を採用することで、コンパクトに構成するとともに、かつ、高度な剛性および軌道精度を確保することができる。 The link type articulated robot 1 is configured compactly by adopting a linear movement guide system in which guide rails 54a, 54a composed of a first linear motion device 54 and a second linear motion device 55 are commonly used. In addition, it is possible to secure high rigidity and trajectory accuracy.

そして、リンク式多関節ロボット１は、第１の連結部２３と第２の連結部４２とを一緒に上下に移動させることで、本体支柱５２の回転軸５２ａに対する角度θ２（図１参照）を維持したままで、移動させることができる。 Then, the link-type articulated robot 1 moves the first connecting portion 23 and the second connecting portion 42 together up and down, thereby setting the angle θ2 (see FIG. 1) of the main body column 52 with respect to the rotation axis 52a. You can move it while maintaining it.

リンク式多関節ロボット１は、第１の連結部２３と第２の連結部４２とが相互に離隔する方向に移動させることで、本体支柱５２の回転軸５２ａに対する角度θ２（図１参照）を減少する方向に移動させることができる。そして、角度θ２が０度になるまで移動させると、図４に示すように、回転軸５２ａに対して主アーム軸２ａが平行となる。このようにして、主アーム２をコンパクトに折り畳んだ状態で、本体支柱５２を回転駆動させることができる。これにより、主アーム２の手元まで作業範囲を拡大させることで、狭小スペースでも作動可動範囲を広く確保することができる。 In the link-type articulated robot 1, the angle θ2 (see FIG. 1) of the main body column 52 with respect to the rotation axis 52a is moved by moving the first connecting portion 23 and the second connecting portion 42 in a direction in which they are separated from each other. It can be moved in a decreasing direction. Then, when it is moved until the angle θ2 becomes 0 degree, the main arm shaft 2a becomes parallel to the rotation shaft 52a as shown in FIG. In this way, the main body column 52 can be driven to rotate while the main arm 2 is compactly folded. As a result, by expanding the working range up to the hand of the main arm 2, it is possible to secure a wide working movable range even in a small space.

リンク式多関節ロボット１は、第１の直動装置５４、および第２の直動装置５５によって、それぞれ第１の連結部２３、および第２の連結部４２の２か所の位置を制御すればよいので、一般的な多関節ロボットのような複雑な同期制御を不要とすることができるため、制御系を簡素化してコスト低減を図ることができる。 The link-type articulated robot 1 controls the two positions of the first connecting portion 23 and the second connecting portion 42 by the first linear moving device 54 and the second linear moving device 55, respectively. Since it suffices, complicated synchronous control as in a general articulated robot can be dispensed with, so that the control system can be simplified and the cost can be reduced.

リンク式多関節ロボット１は、第１の直動装置５４、および第２の直動装置５５によって、それぞれ主アーム２、および副アーム４を制御することで、一般的な多関節ロボットのように、稼働中にアームが背面側に飛び出すことがないため、狭小な作業スペースに設置しても、他の装置等との干渉を防止することが容易である。 The link-type articulated robot 1 controls the main arm 2 and the sub arm 4 by the first linear motion device 54 and the second linear motion device 55, respectively. Since the arm does not jump out to the back side during operation, it is easy to prevent interference with other devices even if the arm is installed in a narrow work space.

また、リンク式多関節ロボット１は、作業目的や工場のレイアウト等に応じて、減速装置５３ｂ、減速機Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の減速速度を適宜調整して組み合わせることで、本体支柱５２、ハンド部３、ハンド部支持部２１、被取付部３１の回転速度を適宜設定することができる。 In addition, the link type articulated robot 1 is appropriately adjusted and combined with the deceleration speed of the speed reducer 53b and the speed reducers G1, G2, G3 according to the work purpose, the layout of the factory, etc. 3, the rotation speeds of the hand portion support portion 21 and the attached portion 31 can be appropriately set.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されず、適宜変形して実施することが可能である。例えば、本実施形態においては、本体塔５を鉛直方向に設置したが、これに限定されるものではなく、本体塔５を水平方向に設置したり、傾けて設置したりすることもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified and implemented as appropriate. For example, in the present embodiment, the main body tower 5 is installed in the vertical direction, but the present invention is not limited to this, and the main body tower 5 may be installed in the horizontal direction or may be installed at an inclination.

また、本実施形態においては、本体塔５を工場の床等に固定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、種々の移動装置に搭載してリンク式多関節ロボット１を移動させながらワーク（不図示）をライン搬送することもできる。 Further, although the case where the main body tower 5 is fixed to the floor of the factory or the like has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the link type articulated robot 1 is moved by being mounted on various moving devices. The work (not shown) can be conveyed on the line while the work is performed.

例えば、図７に示すように、マシニングセンタ等の工作機械Ｍ１，Ｍ２を並べた工作機ライン１００において、送り方向に沿って工作機械Ｍ１，Ｍ２の前に移動装置１０１を設置して、リンク式多関節ロボット１を各工作機械Ｍ１，Ｍ２への搬入搬出装置として適用することができる。 For example, as shown in FIG. 7, in a machine tool line 100 in which machine tools M1 and M2 such as a machining center are arranged side by side, a moving device 101 is installed in front of the machine tools M1 and M2 along the feed direction, and a link type multi-machine is installed. The joint robot 1 can be applied as a loading / unloading device for the machine tools M1 and M2.

なお、図７において、工作機械Ｍ１，Ｍ２は、特に限定されるものではなく、工作ライン１００の目的に応じて、横形のマシニングセンタ、立形のマシニングセンタ、ウォータージェット式洗浄装置等から適宜構成することができる。 Note that, in FIG. 7, the machine tools M1 and M2 are not particularly limited, and may be appropriately configured by a horizontal machining center, a vertical machining center, a water jet type cleaning device, etc. according to the purpose of the machining line 100. You can

工作機械ライン１００は、複数の工程を実行する工作機械Ｍ１，Ｍ２の前に配設された移動装置１０１と、移動装置１０１に載置されたリンク式多関節ロボット１と、移動装置１０１とリンク式多関節ロボット１の制御装置１０とを接続するケーブル１０１ａと、搬入ワーク載置台１０２と、搬出ワーク載置台１０３と、を備えている。 The machine tool line 100 includes a moving device 101 arranged in front of the machine tools M1 and M2 for executing a plurality of processes, a link type articulated robot 1 mounted on the moving device 101, and a link with the moving device 101. A cable 101a for connecting to the control device 10 of the articulated robot 1, a loading work placement table 102, and an unloading work placement table 103 are provided.

工作機械ライン１００は、図示しないコンベア等のワーク供給装置によって、ワークＷを搬入ワーク載置台１０２の所定の供給位置まで供給する。 The machine tool line 100 supplies the work W to a predetermined supply position of the carry-in work placement table 102 by a work supply device such as a conveyor (not shown).

リンク式多関節ロボット１は、搬入ワーク載置台１０２に対する所定の基準位置まで移動装置１０１によって接近する。リンク式多関節ロボット１は、支柱回転装置５３、ハンド部揺動駆動装置６、ハンド部支持部駆動装置７、対象物回転駆動装置８、第１の直動装置５４および第２の直動装置５５（図６参照）によって主アーム２と副アーム４、およびハンド部３を操作して、ハンド部３に取り付けたエアクランプ等のクランプ装置Ｔを所定のワーク把持位置まで移動させる。 The link-type articulated robot 1 is approached by the moving device 101 to a predetermined reference position with respect to the loading work placement table 102. The link type articulated robot 1 includes a column rotation device 53, a hand swinging drive device 6, a hand support device drive device 7, an object rotation drive device 8, a first linear motion device 54 and a second linear motion device. The main arm 2, the sub arm 4, and the hand part 3 are operated by 55 (see FIG. 6) to move the clamp device T such as an air clamp attached to the hand part 3 to a predetermined work gripping position.

リンク式多関節ロボット１は、クランプ装置Ｔによって、ワークＷを把持して、第１の直動装置５４および第２の直動装置５５（図６参照）によって主アーム２と副アーム４とを移動させて、ワークＷを所定の持ち上げ高さまで上昇させる。そして、リンク式多関節ロボット１は、支柱回転装置５３（図６参照）等によって主アーム２を旋回させながら、工作機械Ｍ１の所定の基準位置までワークＷを搬入する。リンク式多関節ロボット１は、ワークＷを工作機械Ｍ１の所定の基準位置でクランプ装置Ｔを開放する。 The link type articulated robot 1 grips the work W by the clamp device T, and connects the main arm 2 and the sub arm 4 with the first linear motion device 54 and the second linear motion device 55 (see FIG. 6). The workpiece W is moved and raised to a predetermined lifting height. Then, the link type articulated robot 1 carries in the work W to a predetermined reference position of the machine tool M1 while rotating the main arm 2 by means of the column rotation device 53 (see FIG. 6) or the like. The link-type articulated robot 1 opens the clamp device T for the work W at a predetermined reference position of the machine tool M1.

工作機械Ｍ１で加工が完了すると、リンク式多関節ロボット１は、ワークＷを工作機械Ｍ１から工作機械Ｍ２へ搬入する。このようにして、工作機械Ｍ２で加工が完了すると、リンク式多関節ロボット１は、ワークＷを搬出ワーク載置台１０３の所定の排出位置まで移動させる。 When the machining is completed by the machine tool M1, the link type articulated robot 1 carries the work W from the machine tool M1 to the machine tool M2. In this way, when the machining is completed by the machine tool M2, the link type articulated robot 1 moves the work W to a predetermined discharge position of the carry-out work placement table 103.

１リンク式多関節ロボット
２主アーム
２ａ主アーム軸
２ｂハンド部揺動軸
２ｃ中心軸
３ハンド部
４副アーム
４ａ内部空間
５本体塔
６ハンド部揺動駆動装置
７ハンド部支持部駆動装置
８対象物回転駆動装置
１０制御装置
２１ハンド部支持部
２２主アームベース部
２３第１の連結部（基端部）
４１関節部
４２第２の連結部（他端部）
５１ベース部
５２本体支柱
５２ａ回転軸
５３支柱回転装置
５４第１の直動装置
５５第２の直動装置
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３ケーブル
Ｔクランプ装置（対象物） 1 Link type articulated robot 2 Main arm 2a Main arm shaft 2b Hand part swinging shaft 2c Center shaft 3 Hand part 4 Sub arm 4a Internal space 5 Main tower 6 Hand part swinging drive device 7 Hand part supporting part drive device 8 Target Object rotation drive device 10 Control device 21 Hand part support part 22 Main arm base part 23 First connection part (base end part)
41 joint part 42 second connection part (other end part)
Reference Signs List 51 base portion 52 main body support 52a rotating shaft 53 support support rotating device 54 first linear motion device 55 second linear motion device K1, K2, K3 cable T clamp device (object)

Claims

A link-type articulated robot having a main arm and a hand unit connected to a tip end of the main arm, for operating an object attached to the hand unit,
A sub arm whose one end is rotatably connected to the body of the main arm,
A main body tower supporting the main arm and the sub arm,
And a control device,
The main body tower includes a base portion,
A main body support rotatably supported with respect to this base portion,
A strut rotating device for rotating and driving this main strut,
A first linear motion device in which a base end portion of the main arm is rotatably connected to move the base end portion along the main body column;
A second linear motion device in which the other end of the sub-arm is rotatably connected to move the other end along the main body column ,
The main body column has a rectangular cross section,
A pair of guide rails are respectively arranged on the outer surfaces of the two walls of the main body column that face each other,
The first linear motion device includes a linear guide mechanism and a drive mechanism,
The linear guide mechanism of the first linear motion device,
A pair of first guide blocks that respectively move along the pair of guide rails;
A pair of first guide plates that are respectively disposed on the pair of first guide blocks and that are respectively coupled to the base end portions of the main arms,
The second linear motion device includes a linear guide mechanism and a drive mechanism,
The linear guide mechanism of the second linear motion device is
A pair of second guide blocks that respectively move along the pair of guide rails;
A pair of second guide plates respectively disposed on the pair of second guide blocks and connected to the other end of the sub arm, respectively .
Link type articulated robot characterized by.

  The drive mechanism of the first linear motion device,
  A first ball nut fixed to the first guide plate arranged on the first guide block that moves along one of the guide rails;
  A first ball screw screwed into the first ball nut;
  A first motor that rotationally drives the first ball screw,
  The drive mechanism of the second linear motion device,
  A second ball nut fixed to the second guide plate arranged on the second guide block that moves along the other guide rail;
  A second ball screw screwed into the second ball nut;
  A second motor for rotationally driving the second ball screw,
  The link type articulated robot according to claim 1.

The main body column is a hollow member having a square cross section,
The link type articulated robot according to claim 1 or 2.

The hand part is an attached part to which the object is attached,
An attached portion supporting portion that rotatably supports the attached portion,
Equipped with
The link type articulated robot according to any one of claims 1 to 3 .

The main arm includes an object rotation drive device that rotationally drives the attached portion,
The link type articulated robot according to claim 4 .

The main arm includes a hand portion support portion that supports the hand portion rotatably around a hand portion swing axis that intersects the axis of the main arm,
A hand part swing drive device for rotating the hand part around the hand part swing axis.
The link type articulated robot according to claim 4 or 5 .

The main arm includes a main arm base portion that supports the hand portion support portion rotatably around an axis of the main arm,
A hand part supporting part driving device for driving the hand part supporting part to rotate about the axis of the main arm,
The link type articulated robot according to claim 6 .

The control device rotationally drives the main body column in a state in which the axis of the main arm is parallel to the rotation axis of the main body column.
The link type articulated robot according to any one of claims 1 to 7 .

9. The sub arm has a tubular shape having an internal space, and a cable for supplying a control medium to the hand portion is arranged in the internal space, and the sub arm is arranged in any one of claims 1 to 8. Link type articulated robot.