JPH02180572A - 工業用ロボット - 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］ この発明は、例えば工場現場の組立工程における組立て
ユニットとして使用される工業用ロボットに関する。 ［従来の技術］ 組立て川のロボットとしては、例えば１つの水平面に対
応した旋回運動および伸縮運動と共に、垂直方向に運動
する機能を有する。このような３次元的な運動は、例え
ば１つの多節のアームによって構成できるものであるが
、これでは作業ヘッド部の水平および垂直方向での位置
精度を」二げることが困難であり、また構造的に複雑化
して高価格のものとなる。このため、構造的に部品なも
のとすると共に、作業が高精度に行なえるようにしたロ
ボットの開発が望まれているもので、例えば４本の連結
アームを組合わせて可動部分を構成するようにしたロボ
ットが考えられている。 すなわち、４本の連結アームを４個の回転節で順次結合
して４辺形が形成されるようにし、その１つの回転節に
サーボモータを設定して、この回転６節を挟むように設
定された２本の連結アームの相対角度位置が設定される
ようにする。そして、この回転節の対角位置にある他の
回転節部に垂直方向に移動位置設定されるようにしたチ
ャック等の作業治具を取付け、この作業治具が上記サー
ボモータによって任意の位置に移動設定され、例えばそ
の位置で組立作業等が行われるようにするものである。 このように構成されるロボットにおいて、４個の連結ア
ームの形態によって作業治具部の・１１而方向の剛性が
異なり、特に作業治具が設定される回転節が、サーボモ
ータの設定された駆動部の回転節より最も遠い位置にあ
る形態にあっては、この駆動部の回転節を中心とする回
転方向の剛性が最も小さくなる。 したがって、このようなロボットを使用して組立て作業
等を行ない、この治具部で保持された部品等の位置を決
定し、組立て作業を行なわせる場合、上記のように回転
方向の剛性が低いものであるため、この治具部を停止し
ようとした状態で、この作業治具部が振動して、目標停
止精度内に収束するまでの減衰時間が長くなる。したが
って、組立て作業時間の短縮化に大きな障害となり、ま
た組立て精度を向上させることも困難となる。 また、このような構成のロボットを横置きの状態で使用
する場合、４個の連結アームで垂直面内の運動をする。 この場合作業治具部の重量が大きな問題となるものであ
り、例えばこの作業治具がチャックであり、このチャッ
クで大きな重量の部品を保持したような場合、駆動回転
節部に大きな重量負荷が作用するようになり、連結アー
ムそれぞれに垂直面内で位置が変化する変位が生ずる。 すなわち、チャック部の重量の変化に対応して、回転節
に微小回転変位が生じ、チャック部が目標停止位置から
ずれて、その位置に誤差が生ずる不具合もあった。

【発明が解決しようとする課題】

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
４個の連結アームを組合わせ使用する場合、１つの面に
おける旋回および伸縮動作に際してその面内における剛
性が充分に向４−されると共に、速やかに位置決め動作
が実行でき、１つその位置決め誤差が効果的に低・減さ
れるにした工業用ロボットを提供しようとするものであ
る。 Ｃ課題を解決するための手段］ この発明に係る１−業用ロボットにあっては、第１およ
び第２の連結アームの一端部を同軸的な位置に設定し、
それぞれ第１および第２の回転節を形成するもので、こ
の第１および第２の回転節には、それぞれブレーキ付き
サーボモータを設定し、駆動回転節を形成する。そして
、第１および第２の連結アームそれぞれの先端部にそれ
ぞれ第３および第４の回転節を設定して第３および第４
の連結アームを連設し、この第３および第４の連結アー
ムの先端部に第５の回転節を形成して作業治具を設ける
。そして１．に記第３および第４の回転節部分にブレー
キ機構が設定されるようにする。 ［作用］ すなわち、上記のような７１−業用ロボットにあっては
、第１および第２の回転節部に設定されたサーボモータ
によって第１および第２の連結アームが回動駆動され、
第３および第４の連結アームの先端部に設定された作業
治具部が１つの面内で旋回運動されるようになる。そし
て、停止する場合は第１および第２の回転節部での回転
動作を、サーボモータを停止させ且つブレーキを作用さ
せることにより行なう。この停止動作に際しては、さら
に第３および第４の回転節部に設定したブレーキ機構も
作動させられるもので、各回転節部分における回転動作
が同時に拘束されるもので、この動作によって、特に停
止動作時において、連結アーム部の平面内における剛性
が充分に設定され、また特に減衰時間が設定されること
なく作業治具部が停止１−制御される。 ［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。 第１図および第２図はその構成を示しているもので、こ
のロボットは例えば箱型にしたベース１！を備え、この
ベース１！上にはコラム１２が一体的に取付けられてい
る。このコラム１２は、上記ベース１１の水平状にした
上面に対向する支持部材＋２１をａするもので、この支
持部材１２１部には、上記ベース１１の方向に向けて垂
直状態にした第１の回転軸１３が設けられている。また
ベース１１には上記回転軸１３の下端に先端が対向され
るようにして第２の回転軸１４が設定されるものであり
、この第１および第２の回転軸１３および１４によって
、第１および第２の回転節１５およびｔｅが形成される
ようにする。そして、この第１および第２の回転節１５
および１Ｂには、それぞれ第１および第２の連結アーム
１７および１８の一端部が結合されるもので、この第１
および第２の連結アーム！７およびＩ８は縦ノｉ向に重
なる状態で配置設定されるようになる。 ここで、上記第１および第２の回転軸１３および１４に
は、それぞれ同軸的にしてサーボモータ１９および２０
と、減速ｇ　１９２および２０２が設けられており、こ
のモータ１９および２０はそれぞれブレーキ機構１９１
および２０１を備えている。そして、１−記第２の回転
軸１４の先端部に受け穴１．４１を形成すると共に、第
１の回転軸１３の先端部１ｇ＋を］二紀受け穴１４１内
に嵌め込み、互いに回転自在な状態で同軸的に保持設定
されるようにする。 すなわち、第１および第２の連結アーム！７および１８
は、それぞれ第１および第２の回転節１５および１６に
結合され、サーボモータ１９および２０によってそれぞ
れ水平面内で回動運動されるように支持される。 第１および第２の連結アーム１７および１８のそれぞれ
回動する自由端となる先端部には、それぞれ垂直状態に
設定される回転軸により第３および第４の回転節２１お
よび２２が形成され、この回転節２１および２２に対し
て、第３および第４の連結アーム２３および２４が回動
自在に連結される。そして、この第３および第４の連結
アーム２３および２４のそれぞれ先端部は、第５の回転
節２５によって回転自在に結合される。そして、この第
５の回転節２５部からさらに延びる第４の連結アーム２
４の先端部に、作業用治具となるチャック機構２Ｂが取
付は設定される。 この作業用治具となるチャック部２Ｇは、垂直状態に設
定保持されたスクリュウ２８１１およびこのスクリュウ
２０１を回転駆動するサーボモータ２６２を備え、上記
スクリュウ２８１には上下スライダ２６３が螺合設定さ
れる。そして、このスライダ２６３には、この図では示
していないが、適宜チャックが取付けられるもので、サ
ーボモータ２（ｉ２によりスクリュウ２６１を回転させ
ることによって、スライダ２６３が上下方向に移動され
、チャックが−ｌニド方向に移動位置碌定されるように
する。 第３図は第１の連結アーム１７と、第３の連結アーム２
３とが連結される第３の回転節２１部分の構成を取出し
て示すもので、第１の連結アーム１７の先端部に回転軸
２１１が垂直状態で取付けられており、この軸２１１は
止めねじ２１２．２１Ｂによりｍｌの連結アーム１７に
固定設定されている。そして、上記回転軸２１１に第３
の連結アーム２３の端部が回転１１在に取付けられるも
ので、第１および第３の連結アーム１７および２３は、
相互に回動０在な状態で連結されるようになる。 −Ｊ二記回転軸２１１の先端部には、ブレーキ機構２７
が設定され、このブレーキ機構２７は第３の連結アーム
２３に一体的に結合されるステータ２７１と、回転軸２
１１と一体的に結合されるアーマチュアハブ２７２とを
備え、このアーマチュアハブ２７２部に増付けられたア
ーマチュア２７３が磁気吸引力によって、ステータ２７
１に選択的に結合されるように構成される。 すなわち、アーマチュア２７３がステータ２７１に結合
されることによって、回転軸軸２１１と第３の連結アー
ム２３とが一体的に結合されるようになり、第１の連結
アーム１７と第３の連結アーム２３との間の、回動動作
に対して制動力が作用するようになり、この連結アーム
１７と２３との角度位置関係が固定される。 第４図は上記ブレーキ機構２７の具体例を示すもので、
ステータ２７１は第３の連結アーム２３の上面に取付は
固定する鍔を有し、内部に磁気コイル２７４が設けられ
ている。そして、この磁気コイル２７４のアーマチュア
２７３に対向する部分には、ライニング２７５が固定設
定される。 アーマチュアハブ２７２は、回転軸２１１の先端部に嵌
め込まれる筒部を有し、このｎ部の内面には、回転軸２
１１との回転を阻止するためのキーを挿入するキー溝が
形成されている。そして、このアーマチュアハブ２７２
のステータ２７１に対向する部分に、例えばリング状に
した磁性材料からなるアーマチュア２７３が、ステータ
２７１の方向に移動自在にして取付けられている。 すなわち、外部に設定される電気回路から、磁気コイル
２７４に励磁電流が供給されると、アーマチュア２７３
がライニング２７５に吸引結合され、ステータ２７１と
アーマチュアハブ２７２とが一体的に結合され、第１の
連結アーム１７と第３の連結アーム２３との結合部であ
る第３の回転節２１部に制動力が作用するものである。 尚、特に図示していないが、第２の連結アーム１８と第
４の連結アーム２４とを結合する第４の回転ｆｆｊ２２
においても同様なブレーキ機構２８が設けられ。 ている。 すなわち、上記のように構成されるロボットにおいては
、第１および第２のブレーキ付きサーボモニタ１９およ
び２０を、それぞれ設定量回転させることにより、第１
および第２の連結アーム１７および１Ｂはそれぞれ所定
量回動され、水（１乏面内で揺動運動される。したがっ
て、この連結アーム１７および１８にそれぞれ連結され
た第３および第４の連結アーム２３および２４も同様に
揺動駆動される。そして、このようなサーボモータ１９
および２０による連結アーム！７．１８さらに２３．２
４の揺動動作により、チャック機構２Ｂが第２図で示す
領域Ａ内で任意移動制御されるようになる。 このような揺動動作を行なった後停止する際には、サー
ボモータ！９および２０による駆動力を遮断すればよい
ものであるが、同時にこのサーボモータ１９および２０
にそれぞれ設定されたブレーキ機構１９１および２０１
を作動させ、ベース１１およびコラム１２に対して第１
および第２の連結アーム１７および１８がそれぞれ拘束
されるようにする。 この場合、同時に第３および第４の回転節２１および２
２部にそれぞれ設定されたブレーキ機構２７および２８
も、外部回路機構から動作指令を与え、すなわち励磁コ
イル２７４に励磁電流を供給し、第１および第２の連結
アーム１７．１８それぞれに対する第３および第４の連
結アーム２３．２４の揺動運動が拘束されるようにする
。 すなわち、チャック機構２６でチャックされた部品等を
、所定の部位に位置決めし、部品の挿入等の動作を実行
しようとする場合には、第１および第２．のサーボモー
タ１９および２０によって第１および第２の連結アーム
１７および１８を回動させ、これらに連結された第３お
よび第４の連結アーム２３および２４を移動させて、チ
ャック機構２Ｂを上記位置決めしようとする位置まで移
動する。そして、チャック機構２６が上記所定の位置に
到達したならば、に記号−ボータ１９および２０を停止
させ、そのブレーキ機構１９１および２０１を作動させ
ると共に、第３および第４の回転ｆ７ｊ２１および２３
部のブレーキ機構２７および２８を作動させる。 このようにして制動動作が行われると、第１乃至第４の
連結アーム１７、！８．２３．２４の水平面方向の剛性
が高くなり、チャック機構２０部の振動減衰時間が短く
される。 上記実施例においては、連結アーム部が水平面で揺動運
動する縦置きの状態であったが、これを横置きに設定し
て、連結アームが垂直面で揺動運動されるようにすると
、チャツク機構２Ｇ部の重量が直接連結アームの揺動運
動の方向に作用し、位置決め粘麿を」二げることが困難
となる。しかし上記のように構成すると、ワーク部の小
量変化の影響、あるいはキＩＪ−面方向の負荷の影響に
よる位置ずれ誤差も、効果的に低減されるようになる。 ［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る、特に４個の連結アームを
組合わせ使用されるような工業用ロボットによれば、１
つの面内で揺動運動させる場合、そρ停止時において上
記面の方向の剛性が効果的に向−ヒされるものであり、
その停止動作時において、作業治具部分の停止特性が向
上される。したがって、位置合せ等が円滑に実行され、
このロボットによる組立て作業の効率化に大きな効果が
発揮されるものであり、同時に位置精度が容品に向−！
−され、組立てロボットしての機能が向上されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る：［業用ロボットを
説明するための側面から見た構成図、第２図は上記ロボ
ットの平面から見た図、第３図は同じく上記ロボットの
第３の回転節部を取出して示す断面図、第４図は上記回
転節部で使用されるブレーキ機構部の例を示す図である
。 １１・・・ベース、１２・・・コラム、１３．１４・・
・回転Ｍ、１５．１ト・・第１および第２の回転節、１
７．１８・・・第１および第２の連結アーム、１９．２
Ｇ・・・第１および第２のブレーキ付きサーボモータ、
２１．２２・・・第３および第４の回転節、２３．２４
・・・第３および第４の連結アーム、２５・・・第５の
回転節、２Ｇ・・・チャック機構、２７．２Ｂ・・・ブ
レーキ機構。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ同軸的位置に設定された第１および第２
   の回転節にそれぞれの一端が取付け設定され、１つの面
   に平行な状態で回動される第１および第２の連結アーム
   と、 この第１および第２の連結アームそれぞれの上記第１お
   よび第２の回転節部にそれぞれ回転軸が結合して構成さ
   れ、上記第１および第２の連結アームそれぞれを回動制
   御する第１および第２のブレーキ付き駆動源と、 上記第１および第２の連結アームのそれぞれ回動される
   自由端部に第３および第４の回転節を設定し、一端部が
   この第３および第４の回転節にそれぞれ回動自在に連結
   され、且つこのそれぞれの他端部が第５の回転節で回動
   自在に連結されるようにした第３および第４の連結アー
   ムとを具備し、 上記第３および第４の回転節部には、それぞれ回動動作
   を停止制御するブレーキ機構を設けるようにしたことを
   特徴とする工業用ロボット。
2. （２）上記第１および第２の連結アームを取付け設定す
   る第１および第２の回転節は、先端部が対向設定された
   回転軸によりそれぞれ構成され、この回転軸それぞれが
   上記ブレーキ付き駆動源によって回転制御されるように
   なるもので、この回転軸それぞれの対向する先端部は、
   その一方に受け穴を形成し、互いに回転自在に嵌め合わ
   される設定され、上記第１および第２の連結アームは上
   記１つの面に垂直な方向に重ねられるように配置設定さ
   れるようにした特許請求の範囲第１項記載の工業用ロボ
   ット。