JPH03264280A - 産業用ロボット - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は産業用ロボットに係り、特に機械部品や電子部
品などを対象とした組立作業などに用いられる産業用ロ
ボットに関する。

（従来の技術） 機械部品や電子部品などを対象とした組立作業は、産業
用ロボットによる自動化が最も進んだ分野の一つであり
、水平多関節形ロボットや直角座標形ロボットが広く使
われている。これらの産業用ロボットの共通した特徴は
１位置を移動するときに、ツールの姿勢が変化しないこ
とであり、これは上方からの一方向組付けを基本とした
これらの作業において極めて有効な特徴の一つである。

一方、組立作業に限らず、産業用ロボットに対する一般
的要求として、高速化、高精度化がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これら従来の産業用ロボットにおいては
、高速化、高精度化の要求は必ずしも叶えられていない
。即ち、水平多関節ロボットにおいては、アームが基本
的に片持ち梁構造であるため、剛性を高めて高精度の位
置決めを可能とするために、ワークの重量に比べて必要
以上にアームが重くなり、結果として高速化に限界があ
る。

また、直角座標形ロボットにおいては、剛性が高く高精
度の位置決めは可能であるが、所要設置面積が広く必要
で、また、駆動機構に一般的に用いられるボールねじの
危険速度に制約されて、高速化にも限界がある。

そこで、本発明の目的は、可動部が小形・軽量で、剛性
が高く、高速、高精度の動作が可能で、しかも設置スペ
ースが小さい、産業用ロボットを得ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、固定部及び可動部と、この固定部及び可動部
の相対応する相似の三角形の頂点間に設けられ、両端を
前記頂点を通る中線及びこれに直交する軸回りに揺動自
在に支持され、中線を含む面内に動作する二連の平行四
辺形リンクと、これら各平行リンクを駆動する駆動部と
からなる産業用ロボットである。

（作用） このように構成した産業用ロボットにおいては、３台の
駆動手段を各々駆動することにより、各々の平行リンク
は各々の面内の形状が変化し、結果として可動プレート
は固定プレートに対し平行が保たれて、作動領域の中を
二次元的に任意に移動されて位置決めされることになる
。

（実施例） 以下、本発明の産業用ロボットの一実施例を図面に従い
説明する。

第１図は、本発明の産業用ロボットの要部を示す斜視図
、第２図は第１図の部分横断面図である。

第１〜２図において１作業領域の上部には図示しない架
台に支持された正三角形の固定プレートエが設けられ、
この固定プレートｌの各頂点下面に設けられた支持ブロ
ックｌａ、　ｌｂ、　ｌｃには、各々の頂点を通る三角
形の中線回りに角柱状のボス部が突き出た軸２ａ、　２
ｂ、　２ｃが軸受３ａ、　３ｂ、　３ｃで揺動自在に支
持されている。また、２ａ、　２ｂ、　２ｃのボス部に
は、各々これと直交する軸４ａ、　４ｂ、　４ｃと軸５
ａ。

５ｂ、　５ｃが固定されている。

また、これらの軸のうち、軸４ａ、　４ｂ、　４ｃには
。

各々モータ６ａ、　６ｂ、　６ｃと減速機７ａ、　７ｂ
、　７ｃが固定され、この減速機７ａ、　７ｂ、　７ｃ
の出力軸には、軸４ａ。

４ｂ、　４ａ回りに軸受８ａ、　８ｂ、　８ｃで上端を
揺動自在に支持され第１図とその部分側面詳細図を示す
第３図のように略Ｈ形の上部リンク９ａ、　９ｂ、　９
ｃが連結されている。一方、軸５ａ、　５ｂ、　５ｃに
は、同じく略Ｈ形の上部補助リンク１０ａ、　１０ｂ、
　ｌＯｃが軸受１１ａ。

１１ｂ、　ｌｌｃで揺動自在に支持されている。更に、
これら上部リンク９ａ、　９ｂ、　９ｃと上部補助リン
ク１０ａ。

１０ｂ、　１０ｃの下端には、連結リンク１２ａ、　１
２ｂ、　１２ｃが設けられ図示しない軸受で揺動自在に
支持されて、上部リンク９と上部補助リンクｌＯととも
に平行四辺形リンクを構成している。

次に、連結リンク１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃに設けら
れた支点には、内側端に各々略Ｈ形の下部リンク１３ａ
。

１３ｂ、　１３ｃと中間に同じく略Ｈ形の下部補助リン
ク１４ａ、　１４ｂ、　１４ｃの上端が各々図示しない
軸受で揺動自在に支持されている。更に、これらの下部
リンク１３ａ、　１３ｂ、　１３ｃと下部補助リンク１
４ａ、　１４ｂ。

１４ｃの先端は、第３図のように正三角形の可動プレー
ト１５の角頂点に設けられた支持ブロック１５ａ。

１５ｂ、　１５ｃに各々軸受１６ａ、　１６ｂ、　１６
ｃで各中線回りに揺動自在に支持された軸１７ａ、　１
７ｂ、　１７ｃのボス部に設けられた軸１８ａ、　１８
ｂ、　１８ｃと軸１９ａ、　１９ｂ。

１９ｃに対して、図示しない軸受を介して連結されて各
々平行四辺形リンクを構成しいてる。一方、可動プレー
ト１５には、モータ２０と減速機２１が設けられ、可動
プレート１５を貫通する図示しない減速機の出力軸には
、ハンド２２が固定されている。

次に、このように構成された産業用ロボットの作用を第
１図から第４図を用いて説明する。

まず、固定プレート１に揺動自在に支持されたモータ６
ａ、　６ｂ、　６ｃを各々駆動すると、減速機７ａ。

７ｂ、　７ｃを介して上部リンク９ａ、　９ｂ、　９ｃ
が揺動し、各々が軸２ａ、　２ｂ、　２ｃとなす角度φ
ａ、φｂ、φＣが変化する。このとき、上部リン９．上
部補助リンク１０．連結リンク１２．下部リンク１３．
下部補助リンク■４などで構成される二連の平行四辺形
リンクの働きによって、可動プレート１５の頂点を通る
３本の軸１７ａ、　１７ｂ、　１７ｃは、常に固定プレ
ート１の３本の軸２ａ、　２ｂ、　２ｃの各々と平行を
保つ。しかもこのとき、各上部リンク９の軸２回りの揺
動角及び上部リンク９と下部リンク１３とのなす角度は
、受動的に一意に定まる。即ち、可動プレート１５は。

３台のモータ６ａ、　６ｂ、　６ｃの駆動することによ
って、固定プレート１と平行を保ったまま三次元的に移
動することとなる。

これを、更に第４図を用いて詳説する。簡単のために、
固定プレート１を表わすΔＡＢＣと可動プレート１５を
表わすΔＡ’Ｂ’Ｃ’　　を合同とし、上部リンクを線
分ＡＤ、ＢＥ、ＣＦで表わし、下部リンクを線分ＤＡ’
、ＥＢ’、ＦＣ’で表わす。なお、各補助リンクは省略
されている。

いま、３台のモータ６ａ、　６ｂ、　６ｃによって固定
プレート１の三角形の中線ＯＡ、ＯＢ、ＱＣと各上部リ
ンクのなす角度φ８．φｂ、φＣが決められる。

この状態で、今、二連の平行リンクの一つであるＡＤＡ
’　に注目すると、上部リンクＡＤは中線ＯＡ回りに揺
動自在であり、下部リンクＡ’Ｄ　の下端Ａ′は、中線
ＯＡとＤ点を含む面内で、上部リンクＡＤの先端りを中
心とした円弧上を動き得る。

従って、もし、下部リンクＡ’Ｄ　の下端が可動プレー
ト１５に拘束されていない場合は、二連の平行リンクＡ
ＤＡ’の先端Ａ′は、中線ＯＡを軸としてＤ′　を中心
とする円弧を中心ＯＡを軸に回転して得られる曲面上を
動き得る。同様のことが、各々の二連平行リンクＢＥＢ
’、ＣＦＣ’に関しても言え、各々基端Ａ、Ｂ、Ｃを固
定プレートＡＢＣの重心０に平行移動した際に得られる
３曲面の交点が可動プレート１５の重心Ｏ′に相当し、
従って、上部リンクの角度φ８．φｂ、φ。に対して一
義的に定まるものである。一方、可動プレートＡ’Ｂ’
Ｃ′の重心位置○′が固定プレートＡＢＣの重心位！０
からの位置ベクトルＰで与えられた場合は、以下のよう
に各上部リンクの角度φ８．φｂ、φ。を求めることが
でき る。

今、Ｕａ；ＯＡ力方向単位ベクトル Ｕｂ；○Ｂ方向の単位ベクトル ｕｃ；ｏｃ方向の単位ベクトル 二連平行リンクの作用により、ＯＡ／１０７　Ａ　／○
Ｂ／１０’Ｂ’、ＱＣ／１０’Ｃ’ また、ΔＡＢＣミΔＡ’Ｂ’Ｃ’ よって、ＡＡ’＝ＢＢ’＝ＣＣ’＝Ｐ、上部リンと中線
ＯＡのなす角度よりＺＡ’ＡＤ　　を減じたものである
。即ち、 ここで余弦定理により、 Ｐ　ｌ＝　ｐ　ｅ　ＡＤ＝Ｑ１ｐ　ＤＡ’＝Ｑ２とする
と、同様に、φｂ、φ。も以下のように求まる。

以上述べたように、このように構成された産業用ロボッ
トによれば、３台のモータ６ａ、　６ｂ、　６ｃを駆動
することで、可動プレートを三次元的に任意の位置に移
動することができる。

これらの動きは、水平多関節形ロボットや直角座標形ロ
ボットと同等であり、しかもハンドの回転を除く全ての
駆動を固定プレートに支持された駆動モータで行い、可
動部を軽量化することができる。又、同一の３系統の並
列機構によって構成されていて機構は簡単で、しかも可
動プレートは水平多関節形ロボットのように片持ち梁構
造ではなく、閉ループ機構であるため高い剛性を備えて
いる。更に１作業領域上部に固定プレートを支持する架
台を設けるだけで、極めて小さなスペースで設置するこ
とができる。

なお、上記実施例においては、固定プレート上、可動プ
レート１５は正三角形のときで説明したが、二等辺形三
角形でも三辺不等の三角形でもよい。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、固定部及び可動部と、この固定
部及び可動部の相対応する三角形の頂点間に設けられ、
両端を頂点を通る中線及びこれに直交する軸回りに揺動
自在に支持され、中線を含む面内に動作する二連の平行
四辺形リンクと、これら各平行四辺形リンクを駆動する
駆動部を設けたので、可動部が軽量で、剛性が高く、高
速且つ高精度の動作ができ、機構が簡単で設置スペース
が小さい産業用ロボットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の産業用ロボットの一実施例を示す斜視
図、第２図は第１図の部分横断面図、第３図は第１図の
部分側面図、第４図は本発明の産業用ロボットの作用を
示す説明図である。 １・・・固定プレート ６．２０・・・モータ ９・・・上部リンク １２・・・連結リンク １３・・・下部リンク １５・・・可動プレート ２２・・・ハンド （８７３３）代理人弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名
）第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定部及び可動部と、この固定部及び可動部の相対応す
   る相似の三角形の頂点間に設けられ、両端を前記頂点を
   通る中線及びこれに直交する軸回りに揺動自在に支持さ
   れ、前記中線を含む面内に動作する二連の平行リンクと
   、この各平行リンクを駆動する駆動部とからなる産業用
   ロボット。