JPH01183384A - 水平多関節型ロボットのロボット腕構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水平関節型ロボットのロボット腕構造に関し
、特に、゛水平関節型ロボットを床面と天井面との何れ
の設置面に取付けてもロボット腕の最先端に設けたエン
ドエフヱクタによるロボット作業を自在に遂行可能にす
ると共にロボット腕の動作機能を高精度に維持可能とす
る水平関節型口ポットにおけるロボット腕構造の改良に
関する。

〔従来技術〕

水平関節型ロボットを床面と天井面との何れに設置して
も自在に使用できるようにするために、ロボット腕の一
部を反転取付構造にする基本的思想は、既に本出願人に
よる例えば、特願昭６１−９０９６号等その他により提
案されている。これら、従来の反転取付構造は、主に、
第１のロボット腕と第２のロボット腕とが設けられ、そ
の第２のロボット腕の先端に手首機構を介してエンドエ
フェクタを具備した構造における当該筒１のロボット腕
を何れかの位置で三部分に分離可能とし、その分離部分
に、例えば、切口を相互に衝合または嵌合させる反転結
合構造を形成して、床面設置又は天吊り設置の両者の何
れかに応じて該反転結合構造部で第１のロボット腕の一
部を反転させ、以てエンドエフェクタを作業対象に対面
する向きに設定するもので、その結果、１つのロボット
装置で床面設置と天吊り設置の両設置形態に対し、ロボ
ット制御装置は、自在にロボットの動作を制御できるよ
うにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しなから、上述した従来の反転結合構造によると、単
一の要素である第１のロボット腕を２つの部品に分離、
製造しなければならない煩瑣があり、しかも、反転結合
部の切り口ではその加工精度の高低に応じて、結合時に
捩れ、倒れ等の誤差により、充分な結合精度が得られな
いことがあり、故にロボット制御部に記憶されたロボッ
ト腕の構造上の規格寸法と実際の寸法との間に誤差が発
生することを避けえない。この結果、ロボット制御装置
に対して、ロボット操作時にオフライン・ティーチング
を行ったり、ロボット制御装置が一１上記規格寸法に基
づいて、座標変換法で直線或いは円弧経路制御を行うと
、寸法誤差により、ロボット動作の間に目標動作に対し
て誤差を生じてしまう結果と成る場合が有り不利である
。従って、一つの部品を分離形にすることから発生する
製造、組み立て上の不利を回避すると共に上述のような
ロボットの性能面で生ずる不利をも解消することが要請
される。

依って、本発明の主たる目的は、このような要請に応え
ることのできる構造を有した水平関節型産業用ロボット
を提供せんとするものである。

また、本発明は、上述の不利を克服し得る構造を有した
ロボット腕の改良構造を提供せんとするものである。

〔課題の解決手段と作用〕

本発明は上述の目的を達成すべく、第１ロボット腕の先
端に第２ロボット腕の後端を枢着、具備した水平関節型
ロボットのロボット腕構造において、前記第２ロボット
腕の後端部に該第２ロボット腕の旋回駆動機構を設ける
と共に該旋回駆動機構の静止外筐体を前記第１ロボット
腕先端の上下２面に設けられた上取付面又は下取付面に
着脱自在に取付は可能にし、以て水平関節型ロボットを
床面設置または天吊り設置の何れにも使用可能にした水
平多関節型ロボットのロボット腕構造を提供し、第２の
ロボット腕の旋回駆動機構の静止外筐体と第１のロボッ
ト腕の先端の２つの取付平面との反転結合構造により、
高精度の結合を得てＩ戻れや倒れ等の寸法的誤差を極力
、防止し、がっ、１つの腕を三部品に分離することで、
設置面変更に対処する場合の煩瑣を解消したものである
。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づき、更に
詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る水平多関節型ロボットのロボッ
ト腕構造の要部を示した部分断面図、第２図は床面設置
の場合に第２のロボット腕を第１のロボット腕に取付け
る状態を示した分解斜視図、第３図は天井面にロボット
を設置する天吊り設置の場合に第２のロボット腕を第１
のロボット腕に取付ける状態を示した分解斜視図、第４
図は、床置き状態の水平多関節型ロボットの斜視図、第
５図は同ロボットの内部の伝動機構を示した略示断面図
、第６図（Ａ）、（Ｂ）は、ロボットの床置きと天吊り
との２状態を対比図示した水平多関節型ロボットの本体
部略示図である。

さて、先ず、第２図と第３図とを参照すると、本発明に
係る水平多関節型ロボットにおける２つのロボット腕を
、ロボット設置面の違いに応じて反転結合する状態を示
されており、同ロボット本体１０は、第１のロボット腕
１２と第２のロボット腕４２とを有して構成されている
。ここで、第１のロボット腕１２はその後端側が筒状の
肩部１４と一体に形成され、この肩部１４は胴部１６に
対して上下Ｚ軸方向に変位可能に設けられている。この
第１のロボット腕１２の肩部１４の内部にはロボット手
首部分に対する駆動源となるモータ１８が装着され、こ
の手首駆動用モータ１８の出力軸の先端にはプーリ２０
が装着されている。

第１のロボット腕１２の内部は図示のように空洞部を成
し、故に、ブー１Ｊ２０から該第１のロボット腕１２の
先端まで伝動ベルト２２を装着すると回転伝動が可能に
なっている。第１のロボット腕１２の空洞部は、カバー
２４．２６に依って被覆されるように形成され、カバー
２６により被覆される先端部分に、後述の第２ロボット
腕４２の後端部が衝合、結合される一方の取付面２８ａ
が設けられている。そして、上記取付面２８ａとは上下
に反対の関係で他の取付面２８ｂ（第３図参照）が設け
られている。

他方、第２のロボット腕４２には、その後端部に該第２
のロボット腕４２を旋回駆動するための旋回駆動装置ｆ
４４が短い円筒体の形状に形成されて一体構造または適
宜の固定手段、例えば、結合ボルト等で固定した状態で
設けられている。又、同第２のロボット腕４２の先端に
はロボット手首の回転フランジ部４６が臨んでおり、こ
のロボット手首の回転フランジ部４６にはエンドエフェ
クタが装着され、そのエンドエフェクタに対して回転動
作を付与しえる構造に成っている。

上記の旋回駆動装置４４は、外被側の静止外筐体４８の
上面が、第２ロボット腕４２を第１ロボット腕１２に取
付けるときに上記取付面２８ａまたは２８ｂに衝合、結
合される取付面４８ａとして形成されており、結合時に
取付ボルト３０が第１のロボット腕１２の取付面２８ａ
または２８ｂのねじ挿通孔３２から挿入されると、ねじ
係合される雌ねじ孔５０が設けられ、このねじ係合によ
り第１１第２のロボット腕１２．４２の結合が達成され
るように成っている。

ここで、第１図を参照すると、第１のロボット腕１２の
先端の上下２つの取付面２８ａ、２８ｂと、その一方の
取付面に床面設置、天吊り設置の設置条件の違いに応じ
て衝合、結合される第２のロボット腕４２の後端の旋回
駆動機構４４の詳細構造が示されている。第１のロボッ
ト腕１２の上記取付面２８ａ、２８ｂは夫々、機械加工
により穿たれた適宜深さを有した孔部として形成され、
水平衡合部２９ａと垂直支持壁部２９ｂとが直角を成す
ことにより、第２ロボット腕４２側の旋回駆動部４４の
静止外筐体４８における取付面４８ａが衝合、結合され
るとき、高精度の衝合、結合が安定して得られる構造と
して形成されている。しかも、上記取付面２８ａ、２８
ｂの夫々の水平衝合部２９ａが、後述の理由で、第１ロ
ボット腕１２の中心軸線２９ｃから等距離に形成されて
いる。さて、第２のロボット腕４２の旋回駆動機構４４
は上記静止外筐体４８に第２のロボット腕４２の旋回駆
動用アクチュエータを成すモータの固定子５０を備え、
又、この固定子５ｏと協働する可動子５２が、第２ロボ
ット腕４２の後端に固着され、かつ、腕４２と共に旋回
し得るように軸受５４を介して保持されている。そして
、旋回駆動機構４４の中心部には旋回軸５６が軸受５８
ａ、５８ｂにより回転自在に保持され、この旋回軸５６
の両端には伝動車６ｏ、６２がが取付けられており、こ
れら旋回軸５６、伝動車６ｏ、６２により前述した第１
のロボット腕１２に具備された手首駆動用モータ１８が
らプーリ２ｏ、伝動ベルト２２を介して伝達される手首
回転力が伝動される構成となっている。即ち、第２のロ
ボ・２ト映４２を上述のよにうして、第１のロボット腕
１２の上下取付面２８ａ、２８ｂの何れが一方に取付け
、ベルト２２を伝動車６０に装着、巻回すると、旋回軸
５６の回転により、伝動車６２が回転し、この伝動車６
２から又、別のベルト（第１図に図示なし）を介して第
２ロボット腕４２の先端にある手首機構の回転フランジ
４６へ回転を伝動することができるのである。ここで、
第２０ボンド腕４２を第１ロボット腕１２に取付けたと
き、伝動車６０のベルト装着部が、第１ロボット腕１２
の中心軸Ｈａ　２９　ｃに常に略一致することにより、
無理なく手首回転力の伝動が成し得るように、既述のよ
うに、第１ロボット腕１２の上下取付面２８ａ、２８ｂ
の水平衝合部２９ａが、中心軸線から等距離に設けられ
ているのである。

ここで、再び、第２図、第３図を参照すると、第２図で
は、水平多関節型口ボッ１−１０を床面に設置する場合
に、第１ロボット腕１２の下取付面２８ｂに第２ロボッ
ト腕４２における旋回駆動機構４４の静止外筐体４８に
おける取付面４８ａを衝合、結合し、ボルト３０を下取
付面２８ａ側から挿入して固定することにより、第２ロ
ボット腕４２の先端ではエンドエフェクタが下方ｆ！４
域の作業対象に対して所望のロボット作業を遂行し得る
ことがわかる。このとき、カバー２４を取付ける前にベ
ルト２２を伝動車６０に装着し、次いで、カバー２４及
びカバー２６を被着すれば、第１ロボット腕１２の空洞
部は遮蔽されることになる。

他方、第３図では、水平多関節型ロボット１０を天井面
に設置する場合に、第１ロボット腕１２の下取付面２８
ａに第２ロボット腕４２における旋回駆動機構４４の静
止外筐体４８における取付面４８ａを衝合、結合し、ボ
ルト３０を下取付面２８ｂ側から挿入して固定すること
により、第２ロボット腕４２の先端ではエンドエフェク
タが下方領域の作業対象に対して所望のロボ−／　上作
業を遂行し得ることがわかる。このとき、床面設置時と
同様にカバー２４の取付前に、伝動ベルト２２を伝動車
６０に装着し、次いで、カバー２４及びカバー２６を被
着すれば、第１ロボット腕１２の空洞部は遮蔽されるこ
とになる。カバー２４．２６は床面設置でも天吊り設置
でも共通のカバー２４．２６が使用可能であることが理
解できる。

第４図は、このようにして第２のロボット腕４２が第１
のロボット腕１２に取付けられた状態における床面設置
における水平多関節型ロボット１０の組み立て状態を示
している。なお、第１のロボット腕１２の旋回駆動機構
（図示なし）は、胴部１６の下方に設けられた基台部ｌ
ｌ内に内蔵されている。第２のロボット腕４２の先端の
手首機構における旋回フランジ部４６にはエンドエフェ
クタの１例としてのワークグリッパ６４が装着されてい
ることが示されている。なお、第１のロボット腕１２の
旋回はｅ軸旋回であり、また、第２のロボット腕４２の
旋回はα軸旋回であり、更に手首機構からワークグリッ
パ６４に与えられる旋回がα軸旋回であることも示され
ている。

第５図は、手首機構への回転伝動機構を明示したもので
あり、既述した第２のロボット腕４２における旋回駆動
機構４４に設けられた伝動系の伝動車６２からベルト６
６を経て、手首機構のブー１Ｊ６８に回転伝達が行われ
、しかも、この伝動機構は、ロボット自体の床面設置、
天吊り設置の如何に全く関わりなく、常に一定の経路を
経て手首モータ１８から手首機構の回転フランジ４６に
装着されたエンドエフェクタ６４へ伝達されるものであ
る。

第６図（Ａ）、（Ｂ）の両図は、前者が床置き設置され
た状態の水平多関節型ロボット１０におけるロボット腕
１２．４２の結合状態とエンドエフェクタ６４が作業領
域に対面している状態を示し、又、後者は天吊り設置さ
れた水平多関節型ロボソ＋−１０におけるロボット腕１
２．４２の結合状態とエンドエフェクタ６４が、ロボッ
ト作業領域に対面している状態を示している。

以上の説明から、本発明によれば、ロボットが床面設置
と天吊り設置との再設置の何れかで変換使用されるとき
、本発明に係るロボット腕構造を適用すれば、従来、１
つのロボット腕を分離して切り目部分を互いに衝合させ
て結合する分離形構造の場合と異なり、実質的に水平面
を成し、且つ高精度に機械加工で形成した取付面同志を
衝合、結合して１つのロボット腕を他のロボット腕に結
合することで、ロボットのエンドエフェクタを所望の作
業傾城に対面させ得るので、精度の高い反転結合が可能
となり、故に設置変換に伴う、従来のねじれ、倒れ等に
起因したロボット動作の誤差は解消できることが理解で
きよう。また、１つのロボット部品を三部分に分割する
と言う思想と異なり、各部品は夫々の形態を保持して構
成されるから、製造上において、特殊な設計や加工技術
を導入する必要は無く、故に、簡便なロボット腕の反転
結合構造が得られる、 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、水平
多関節型ロボットを床面設置と天吊り設置との両者間で
変換使用するとき、ロボット腕の付は替えのみで対処で
きると共に、その付は替えに当たり、精度の高いロボッ
ト腕反転結合が可能であり、従って、ロボット制御装置
を介して遂行されるロボット操作に当たり、動作精度は
常に高精度に維持され、目標動作に対して誤差が発生す
る危惧がない。また、反転結合に利用されるロボット腕
の構造として、部品点数の増加を回避でき、しかも煩瑣
な製造工程を極力省除してロボット腕の加工、製造がで
きると言う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る水平多関節型ロボットのロボッ
ト腕構造の要部を示した部分断面図、第２図は床面設置
の場合に第２のロボット腕を第１のロボット腕に取付け
る状態を示した分解斜視図、第３図は天井面にロボット
を設置する天吊り設；δの場合に第２のロボット腕を第
１のロボット腕に取付ける状態を示した分解斜視図、第
４図は、床置き状態の水平多関節型ロボットの斜視図、
第５図は同ロボットの内部の伝動機構を示した略示断面
図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は、ロボットの床置きと天吊
りとの２状態を対比図示した水平多関節型ロボットの略
示図。 １０・・・水平多関節型ロボット、 １２・・・第１のロボット腕、 ２８ａ、２８ｂ・−・取付面、 ２９ａ・・・水平衝合部、 ２９ｂ・・・垂直支持部、 ３０・・・ボルト、 ３２・・・ボルト孔、 ２４．２６・・・カバー、 ４２・・・第２のロボット腕、 ４４・・・旋回駆動機構、 ４８・・・静止外筐体、 ４８ａ・・・取付面、 ５０・・・固定子、 ５２・・・可動子、 ５６・・・旋回軸、 ６０．６２・・・伝動車。 俸１図 第２図 勿３図 第４図 ｓ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１ロボット腕の先端に第２ロボット腕の後端を枢
   着、具備した水平関節型ロボットのロボット腕構造にお
   いて、前記第２ロボット腕の後端部に該第２ロボット腕
   の旋回駆動機構を設けると共に該旋回駆動機構の静止外
   筐体を前記第１ロボット腕先端の上下２面に設けられた
   上取付面又は下取付面に着脱自在に取付け可能にし、以
   て水平関節型ロボットを床面設置または天吊り設置の何
   れにも使用可能にしたことを特徴とする水平多関節型ロ
   ボットのロボット腕構造。 ２、前記第２ロボット腕の旋回駆動機構は、中心部に、
   前記第２ロボット腕の先端に設けられたロボット手首機
   構への回転伝動旋回軸を有し、かつ、該旋回軸の両先端
   に前記第１ロボット腕中から前記手首機構へ旋回動作を
   伝達する伝動車を夫々具備して成る特許請求の範囲１、
   に記載の水平多関節型ロボットのロボット腕構造。 ３、前記第２ロボット腕の旋回駆動機構における前記旋
   回軸の先端に設けられて、前記第１のロボット腕内に突
   出する側の伝動車は、前記第１ロボット腕の前記上下取
   付面の中間位置に整合して突出するよう構成されている
   特許請求の範囲２、に記載の水平多関節型ロボットのロ
   ボット腕構造。 ４、前記第２腕の旋回駆動機構は、前記静止外筐体に該
   第２ロボット腕の駆動用固定子を有し、かつ前記旋回軸
   の回りに協働する駆動用可動子を有する構造を有した特
   許請求の範囲２、に記載の水平多関節型ロボットのロボ
   ット腕構造。