JPH0276689A - 産業用ロボット - Google Patents

産業用ロボット

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JPH0276689A
JPH0276689A JP63226157A JP22615788A JPH0276689A JP H0276689 A JPH0276689 A JP H0276689A JP 63226157 A JP63226157 A JP 63226157A JP 22615788 A JP22615788 A JP 22615788A JP H0276689 A JPH0276689 A JP H0276689A
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shaft
axis
upper arm
link
arm
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Akikazu Sonoda
薗田 顕和
Shinji Fujita
晋二 藤田
Masahiro Takigawa
滝川 雅弘
Katsunori Fukuda
福田 勝憲
Hisanori Nakamura
尚範 中村
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Toyota Motor Corp
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
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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、産業用ロボットに関し、もつと詳しくは、自
動車の車体などをスポット溶接するためなどに有利に実
施することができる産業用ロボットに関する。
従来の技術 自動車の車体の軽量化と高剛性化を両立させるために、
生産工程では、薄板鋼板を多点溶接する設計がとられる
傾向にある。そのためスポット溶接ラインの増灯工程で
は、溶接点の間隔がますます短くなってきており、打点
数は大幅に増加し、たとえば5000箇所にも達しよう
としている。
したがってスポット溶接ラインの長大化が避けられず、
工場用地利用の観点から問題が顕在化してきている。し
たがってスポット溶接ラインの短縮化を図ることが望ま
れている。
典型的な先行技術は、第10図および第11図に示され
ている。いわゆる垂直多関節ロボットは、小さなボディ
で大きな動作範囲を確保することができるので、従来か
ら広く採用されている。このロボットは、基台1上に移
動体2を有し、この移動体2は、最下部の第1軸である
鉛直の旋回軸3のまわりに角変位可能である。移動体2
に設けられている駆動源4によって、下部アーム5が水
平な第2軸6のまわりに前後に角度θ2で示すように角
変位可能である。下部アーム5の上端部には、水平な第
3軸7によって上部アーム8が、その手首9の上下変位
が可能となるように設けられる。
上部アーム8は、移動体2に設けられた駆動源10およ
びリンク11によって駆動される。リンク11は、上部
アーム8の手首9とは反対側の端部12にビン結合され
る。上部アーム8の上下の角変位量は、参照符θ3で示
されている。こうして第2軸6および第3軸7の角変位
によって、手首9は作業箱[13内で変位してスポット
溶接などの作業を行うことができる。
このような第10図および第11図に示される垂直多関
節ロボットでは、たとえば上部アーム8が後退姿勢14
をとったときには、その上部アーム8の端部12が旋回
軸3から距離R1だけ大きく後方(第1・0図の右方)
に張り出す。したがってこのような状態で、移動体2が
旋回軸3のまわりに旋回したときには、周辺装置および
太閤との干渉を生じるおそれがあり、大きな占有空間を
設けなければならなくなる。すなわち第12図に示され
るように自動車の車体1をスポット溶接するために、そ
の車体1が静止した状態で、複数台の第10図および第
11図に示される垂直多関節ロボット16を用いてスポ
ット溶接を行う際には1台1台のロボットの作業空間を
狭くして作業能率を向上させる要求がある。その際には
、それらのロボット16相互の干渉を生じてしまい、生
産工程の1ステージ毎に設置可能なロボット16の台数
が小さくなる。したがって生産工程におけるステージ数
が増大する結果となり、スポット溶接ラインの長大化が
避けられない結果になる。
さらに他の先行技術は、特開昭57−189781およ
び実開昭58−99400に開示されている。これらの
先行技術においてもまた、前述の第11図〜第12図に
示される先行技術と同様に、大きな占有空間が必要であ
るという問題を有している。
発明が解決すべき課題 本発明の目的は、占有空間が小さくてすむ産業用ロボッ
トを提供することである。
課題を解決するための手段 本発明は、前後に角変位する軸と、上下に角変位する軸
と、左右に角変位する旋回軸とを、順次的に連結し、こ
れらの3つの軸のうち、旋回軸を下から第3番目の軸と
したことを特徴とする産業用ロボットである。
作  用 本発明に従えば、旋回軸を下から第3番目の軸としたの
で、前後および上下に大きく角変位した状態で旋回を行
っても、その旋回時に占める空間は比較的小さくてすむ
、そのため前述の第9図〜第11図に示される先行技術
において、最も下の軸を旋回軸とした先行技術に比べて
、本発明では、占有空間を小さくすることが可能となる
。これによってたとえば生産工程のラインにおいてロボ
ットを相互に近接してかつ干渉を生じることなく配置す
ることが可能になり、したがって生産ラインの短縮化を
図ることなどが可能になる。
左右方向の占有空間は上部アームの長さによって一義的
に決定されるが、上下方向の占有空間は従来と変わらず
、後退前進等の機能はそこなわれない。
実施例 第1図は本発明の一実施例の側面図であり、第2図はそ
の平面図である。この産業用ロボットは、基本的には、
基台20に水平な第1軸21まわりに下部アーム22が
角度θ11にわたって前後に角変位可能とされる。その
下部アーム22の上部には水平な第2軸23まわりに上
下に角度θ12にわたって角変位可能な上部アーム24
が設けられる。上部アーム24は、駆動源であるモータ
25によって第1および第2軸21,23に垂直な第3
軸である旋回軸26まわりに左右に角度θ13にわたっ
て角変位可能である。上部アーム24の先端部には、手
首55が設けられる。
第3図は第1図の切断面線A−B−C−Dから見た断面
図であり、第4図はその正面側から見た一部を切欠いた
断面図である。これらの図面を参照して、上部アーム2
4の上下の駆動のために、基台20にはモータ27が固
着される。このモータ27の出力軸28には、歯車2つ
が固着され、歯車29は、歯車30に噛合する。この歯
車3゜と一体的な回転軸31には、歯車32が固着され
ており、歯車32には歯車33が噛合する。歯車33は
回転軸34に固着されており、この回転軸34に設けら
れた歯車35は、歯車36に噛合する。歯車36の回転
軸37には、基台20から後方(第1図および第2図の
右方)に突出したリンク38が固着される。このリンク
38には、上下に延びるリンク39が、水平軸線を有す
るビン40によって結合される。リンク39の上端部は
、水平な軸線を有するビン41によって、上部アーム2
4に関連して設けられている取付は部材42に、結合さ
れる。ビン40.41の軸線は、リンク38が固定され
ている回転軸37の回転軸線である第1軸21に平行で
あり、またビン23の軸線に平行である。第1軸21と
、第2軸23と、ビン40.41の軸線とは、平行四辺
形リンクを構成する。
基台20には、もう1つのモータ39が取付けられてお
り、このモータ39からの動力は、モータ27に関連す
る構成と同様にして、歯車42に伝達される。この歯車
42には、歯車43が噛合する。歯車43には、下部ア
ーム22の下端部が固定される。
第5図は第2軸23付近の側面から見た一部を切欠いた
状態を示す断面図であり、第6図はその第2軸23付近
の正面から見た簡略化した断面図である。これらの図面
を参照して、取付は部材42に固定されているモータ2
5の出力軸には9プーリ46が固定されており、このプ
ーリ46には無端状の歯付きベルト47が巻き掛けられ
る。取付は部材42には、プーリ48.49が一体的に
回転自在に設けられており、ベルト47はプーリ48に
巻き掛けられる。プーリ49に巻き掛けられている無端
状の歯付きベルト50は、プーリ51に巻き掛けられる
。プーリ46,48.49の軸線は旋回軸26に平行で
ある。プーリ51の軸線は旋回軸26の軸線上にある。
プーリ51からの回転動力は減速機53によって減速さ
れ、この減速機53によって、上部アーム24の基端部
54が旋回軸26まわりに左右に旋回駆動される。
下部アーム22を、第1図に示されるように鉛直状態か
ら、モータ39を駆動して、第1軸21のまわりに第1
図の反時計方向に角変位することによって、第7図の姿
勢となり、上部アーム24の先端部に設けられている手
首55は第1図および第2図の作業範囲56に達する。
上述の実施例では、第1軸21および第2軸23の上方
で、上部アーム24が旋回軸26のまわりに角変位する
ように構成されるので、この旋回軸26が第1軸21お
よび第2軸23よりも下方にある構成とした前述の先行
技術に比べて、本発明では、上部アーム24の旋回時に
おける本件産業用ローポットの占有空間を小さくするこ
とが可能である。
モータ25によってアーム24を旋回させるとき、その
モータ25が取付けられている取付は部材42は第2図
および第7図に示されるように旋回することはない。し
たがって下部アーム22が第1図の参照符58で示すよ
うに後方に変位した状態では、取付は部材42は第2図
の参照符42aで示される位置となったままであり、こ
の状態でモータ25を駆動するとき、その取付は部材4
2の位置42aは旋回軸26の位置26aのまわりには
角変位することがなく、アーム24のみが旋回軸26の
位!26aまわりに角変位するだけである。したがって
アーム24の旋回時において第2図の斜線を施して示す
領域59.6d、すな・わち第10図〜第12図の先行
技術において、旋回軸3のまわりに回転させたとき、第
10図の距IRIによって生じる占有領域には、モータ
25および取付は部材42が移動することはない、この
ことによって本件産業用ロボットの作業時における占有
空間をさらに小さくすることが可能である。
第8図は、自動車の車体60を、第1図〜第7図で示さ
れる産業用ロボット61を用いてスポット溶接する状態
を示すWJ#!化した平面図である。
車体60が停止した状態で、複数台の産業用ロボット6
1を用いて、スポット溶接を行う。この場合、各産業用
ロボット61の占有空間は上述のように小さくてすむの
で、比較的わずかの空間に複数台の産業用ロボツ1−6
1を配置し、相互に干渉することなく作業を行うことが
できる。したがって生産ラインの短縮化を行うことが可
能になる。
本発明の他の実施例として、旋回軸26は、第1軸21
および第2軸23の少なくともいずれが1つの上方にあ
ることによって、作業時における占有空間を小さくする
ことが可能である0本発明の考え方に従えば、複数軸の
うち、旋回軸を最下部に位置せずに、下から2番目以上
に旋回軸を設けることが重要である。
第9図は1本発明の他の実施例の簡略化した断面図であ
る。基体63には、水平軸線を有する第1軸64によっ
て第1アーム65が前後に角変位可能に取付けられ、こ
の第1アーム65には、第1軸64の軸線を第2軸であ
る旋回軸として、第2アーム67が旋回駆動手段66に
よって旋回可能の取付けられる。この第2アーム67に
は、そのアーム67の軸線に垂直な第3軸71によって
第3アーム68が上下に角変位可能に設けられる。
第3アーム68には、旋回駆動手段6つを介してアーム
70が取付けられる。このような第9図に示される実施
例では、旋回駆動手段66によるアーム67の旋回軸は
、第1軸64の上、すなわち下から2番目に配置されて
いる。このような第9図に示される実施例もまた、本発
明の精神に含まれる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、前後に角変位する軸と、
上下に角変位する軸と、旋回軸との各軸のうち、旋回軸
を下から3′#−目に設けるようにしたので、作業時に
おける占有空間を小さくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1(!Iは本発明の一実施例の側面図、第2図は第1
図に示される実施例の平面図、第3図は第1図の切断面
線A−B−C−Dから見た断面図、第4図はその正面側
から見た一部を切欠いた断面図、第5図は第2軸23付
近の側面から見た一部を切欠いた状態を示す断面図、第
6図は第2軸23付近の正面から見た簡略化した断面図
、第7図は上部アーム24および手首55を前方に移動
した状態を示す平面図、第8図は自動車の車体60を第
1図〜第7図で示される産業用ロボット61を用いてス
ポット溶接する状態を示す簡略化した平面図、第9図は
本発明の他の実施例の簡略化した断面図、第10図は先
行技術の側面図、第11図は第10図に示される先行技
術の斜視図、第12図は第10図および第11図に示さ
れる先行技術のロボット16を配置した状態を示す平面
図である。 20・・・基台、21・・・第1軸、22・・・下部ア
ーム、23・・・第2軸、24・・・上部アーム、25
,27゜39・・:モータ、26・・・旋回軸、38.
39・・・リンク 代理人  弁理士 画数 圭一部 第8図 第9図 第10図 第12図 手続補正書 平成 1年10月27日 特願昭63 226157 2、発明の名称 産業用ロボット 3、補正をする者 事件と−の関係  出願人 住所 名称 (097)川崎重工業株式会社〈はが1名)代表
者 4、代理人 住 所 大阪市西区西本町1丁目13番38号 新興産
ビル国装置EX 0525−5985 1NTAPT’
 J国際FAX (06)538−0247(代表)7
、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄お
よび図面の簡単な説明の欄ならびに図面°8、補正の内
容 (1)特許請求の範囲は別紙のとおり。 (2)明細書第2頁第6行目ならびに第3頁第6行目お
よび第18行目において「第10図および第11図」と
あるを、「第9図および第10図」に訂正する。 (3)明細書第3頁第10行目において「第10図」と
あるを、「第9図」に訂正する。 (4)明細書第3頁第14行目において「第12図」と
あるを、「第11図Jに訂正する。 〈5)明細書第4頁第9行目において「第11図〜第1
2図」とあるを、「第9図〜第11図」に訂正する。 (6)明細書第4頁第16行目〜第5頁第16行目を下
記のとおりに訂正する。 記 本発明は、基台上に、前後方向に回転動作を行う第1の
回転軸を有し、回転軸の出力部と連結された下部アーム
の上端に、上下方向の回転動作を行う第2軸を有し、第
2の回転軸の出力部である取付は部材上に旋回動作を行
う第3軸を有し、第3軸の出力部に連結して上部アーム
を有し、前記第2軸の駆動のため、前記第1軸の回転軸
と同軸上に回転動作を行う横リンクを有し、横リンクの
他端に回転動作を行う縦リンクを回転可能なように連結
し、縦リンクの他端は、前記底けけ部材に回転可能に連
結され、かつ5下部アーム、取付は部材、横リンク、縦
リンクの相対回転を行う4つの回転軸が平行四辺形の各
頂点を構成することを特徴とする産業用ロボットである
。 また本発明は、第1軸の駆動モータと第2軸の駆動モー
タを基台上に設け、かつ駆動モータの後部長手方向を基
台の内側に向けて配置したことを特徴とする。 また本発明は、前記取付は部材上に第3軸の駆動モータ
を設け、かつ第3軸の駆動用の減速機を取付は部材上の
第3軸の旋回中心軸上に設け、駆動モータの回転を減速
機の入力軸へベルトで伝達することを特徴とする。 作  用 本発明に従えば、基台上に、前後方向に回転動fヤを行
う下部アームを設け、この下部アームの上端に上下方向
の回転動作を行う取けけ部材を設け、取付は部材上には
上部アームを旋回することができるように設け、このよ
うにして旋回軸を下から第3番目の軸にしたので、前後
および上下に大きく角変位した状態で旋回を行っても、
その旋回時にロボット後部に生ずる干渉空間は小さくて
すむ。 これによってたとえば生産工程のラインにおいてロボッ
トを相互に近接してかつ干渉を生じることなく配置する
ことが可能になり、したがって生産ラインの短縮化を図
ることが可能になる。 左右方向の占有空間は、上部アームの長さによって一義
的に決定されるが、上下方向の占有空間は従来と変わら
ず、後退前進等の機能は損なわれない。 さらにまた本発明に従えば、下部アーム、取付は部材、
横リンクおよび縦リンクは平行四辺形リンクを構成する
ようにしたので、下部アームにかかる外力モーメントを
軽減でき、第1軸駆動用の減速機を小形化できる。 さらにまた下部アームが前後方向に回転動作を行う第1
軸の駆動モータと、取付は部材が第2軸のまわりに上下
方向に回転動作を行わせるために横リンクを駆動する第
2軸の駆動モータとを基台上に設け、これらの駆動モー
タの後部長手方向を、基台の内側〈第3図の左右方向の
中央寄り)に向けて配置したので、構成が小形化される
。 さらに本発明に従えば、取付は部材上に、上部アーノ、
を旋回するための駆動モータを設け、この駆動モータの
回転動力をベルトで減速機の入力軸へ伝達し、減速機は
取付は部材上の第3軸の旋回中心軸上に設けるようにし
たので、上部アーム後部の旋回部分をコンパクトにする
ことができる。 また、取けけ部材42上の重量、すなわち上部アーム2
4と駆動モータ25の重量を第2軸23を支点として、
バランスよく支持することができ、しかも前記した平行
四辺形リンクにより、上部アーノ、42の作動時に生じ
る慣性力を緩和できるので、手首55の位置制御を精度
よく行うことができる。 すなわち本発明では、収f・1け部材42上に駆動モー
タ25を設置した構成を、リンク機構と関連づけており
、このような構成にすることによって、駆動・伝達系を
コンパクトかつ動作を簡便化する。 このような構成によって、上部アーム24とモータ25
との重量を、支点23(第2軸)にてバランスよく支持
できる。そのための重量支持を平行四辺形のリンク機構
で保持するとともに、上部アームの作動時に生じる慣性
力を緩和するようにした。それにより、位置制御の精度
を向上することができる。 (7)明細書第7頁第2行目において「突出したリン」
とあるを、「突出した横リン」に訂正する。 (8)明細書第7頁第4行目において「リンク39」と
あるを、「縦リンク39」に訂正する。 (9)明細書第7頁第12行目において[平行四辺形リ
ンク」とあるを、「平行四辺形リンクの各頂点」に訂正
する。 (10)明細書第7頁第14行目および第15行目なら
びに第8頁第18行目において「モータ39」とあるを
、「モータ39a」に訂正する。 (11)明細書第7頁第17行目において「歯車42」
とあるを、「歯車42b」に訂正する。 (12)明細書第11頁第8行目〜第12頁第3行目を
削除する。 (13)明細書第12頁第9行目に下記の文章を補充す
る。 記 また本発明によれば、下部アーム、収けけ部材、横リン
クおよび縦リンクによって平行四辺形リンクを構成する
ようにしたので、下部アーl、にかかる外力モーメント
を軽減でき、第1軸駆動用の減速機を小形化できる。 また本発明によれば、下部アームを駆動する第1軸の駆
動モータと、上部アームを横リンクの駆動によって角変
位させる駆動モータとを基台上に17、 ++、これら
の駆動モータの後部長手方向を基台の内側に向けて配置
したので、構成が小形化される。 さらに本発明によれば、取付は部材上に、上部アーノ、
を旋回するための第3軸の駆動モータを設け5その減速
機を収f寸は部材上の旋回中心軸上に設け、この駆動モ
ータの回転を減速機の入力軸l\ベルトで伝達するよう
にしたので、上部アーム後部の旋回部分をコンパクトに
することができる。 (14)明細書第13頁第2行目〜第6行目を下記のと
おりに訂正する。 記 図、第9図は先行技術の側面図、第101121は第9
図に示される先行技術の斜視図、第11図は第9図およ
び第10図に示される先行技術のロボット16を配置し
た状態を示す平面図である。 (15)明細書第13頁第9行目〜第10行目において
r3B、39・・・リンク」とあるを、r38,39a
・・・リンク」に訂正する。 (16)図面の第3図を別紙のとおりに訂正する。 (17)1121面の第9図を削除する。 <18)図面の第10図を第9I2Iに、第11121
を第10121に、および第12図を第11図に別紙の
とおりにそれぞれ訂正する。 以  上 特許請求の範囲 (1)基台上に、前後方向に回転動作を行う第1の回転
軸を有し、回転軸グ)出力部と連結された下部アーl−
の上端に、上下方向の回転動作を行う第2軸を有し、第
2の回転軸の出力部である取付は部材上に旋回動作を行
う第3軸を有し、第3軸の出力部に連結して上部アーム
を有し、前記第2軸の駆動のため、前記第1軸の回転軸
と同軸上に回転動作を行う槙リンクを有し、横リンクの
他端に回転動作を行う縦リンクを回転可能なように連結
し、縦リンクの他端は、前記取付は部材に回転可能に連
結され、かつ、下部アーム、取付は部材、横リンク、縦
リンクの相対回転を行う4つの回転軸が平行四辺形の各
頂点を構成することを特徴とする産業用ロボット。 <2)第1軸の駆動モータと第2軸の駆動モータを基台
上に設け、かつ駆動モータの後部長手方向を基台の内側
に向けて配置したことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の産業用ロボット。 〈3)前記取付は部材上に第3軸の駆動モータを設け、
かつ第3軸の駆動用の減速機を取付は部材上の第3軸の
旋回中心軸上に設け、駆動モータの回転を減速機の入力
軸へベルトで伝達することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の産業用ロボット。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 前後に角変位する軸と、上下に角変位する軸と、左右に
    角変位する旋回軸とを、順次的に連結し、これらの3つ
    の軸のうち、旋回軸を下から3番目の軸としたことを特
    徴とする産業用ロボット。
JP63226157A 1988-09-08 1988-09-08 産業用ロボット Expired - Lifetime JPH0832401B2 (ja)

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