JPH0333469B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多様な製品の変化に対応できるフレ
キシビリテイーの付与を目的とした産業用ロボツ
トに関するものである。

（従来の技術） 従来、ロボツトとしては、直交座標形、極座標
形、円筒座標形、垂直関節形、水平関節形、或い
は直線軌道に沿つて移動する支体に、回動する腕
部を備えたものなどが有る（例えば、特開昭55−
112789号公報、特開昭59−53174号公報）が、こ
れらロボツトは、その動作軸の駆動モータは各々
の動作軸毎に専用に設けられていることと、動作
軸の駆動モータの全てを動作部分に搭載するか、
或いは１台を除き動作部分に搭載す必要があり、
動作部の慣性が大きいため、ロボツトの動作速度
および加速度を大きくする事ができないという問
題があつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題を解決するために、ロボ
ツトの動作部の駆動モータを、動作部に搭載する
ことなく、更に主たる２つの動作部の駆動源が協
調して駆動力を発揮できる様に、外部に配設し
て、その駆動力をロープ等の動力伝達部材によつ
て伝達することで、動作部を低慣性とし、高速動
作ができるロボツトを提供することを目的とする
ものである。

（問題点を解決するための手段） しかして、その構成はフレームに両端部が支持
された直線状のガイド上に、摺動自在に設けられ
るシヤトルと、該シヤトルに回転自在に設けられ
る従動プーリ及びアイドルプーリと、該シヤトル
に回動自在に設けられて前記従動プーリによつて
回動駆動される被回転部材と、前記フレームに回
転自在に設けられる２つの駆動プーリと、前記フ
レームに回転自在に設けられる２つのテンシヨン
プーリとを具備し、上記駆動プーリ、テンシヨン
プーリ、及び上記シヤトルに設けられる従動プー
リ、アイドルプーリが全て連動して回転するよう
に、動力伝達部材によつて接続するとともに、上
記従動プーリは前記動力伝達部材を介して上記駆
動プーリによつて回転駆動され、かつ上記シヤト
ルは上記駆動プーリから駆動力を前記動力伝達部
材を介して前記従動プーリもしくは前記アイドル
プーリで受けることによつて直線駆動されること
を特徴とする。

（実施例） 次に、本発明を第１図から第８図に表わされた
一実施例に基づいて説明する。

１，２は直線運動をさせるためのガイドであ
り、このガイド１，２にはステンレス製のワイヤ
ロープ３，７，８により摺動自在なシヤトル４が
設けられ、該シヤトル４にはシヤトル４に対して
回動自在な被回転部材であるアーム５を取付ける
ための基部４ａが設けてある。６は前記シヤトル
４に取付けられアーム５と係合する従動プーリで
ある。

従動プーリ６の下方の軸部には、第３図に示す
様に回転自在に取り付けたアイドルプーリ５１が
設けられている。また、ガイド１，２の両端部に
おいてガイド１，２を支持するフレーム１２及び
３６には、各々駆動プーリ９，１５及びテンシヨ
ンプーリ１６，１７が設けられていて、各プーリ
はワイヤロープ３，７，８で連動するように連結
されている。そして、アイドルプーリ５１はワイ
ヤロープ３、テンシヨンプーリ１６，１７、駆動
プーリ９，１５を介して、一方従動プーリ６はワ
イヤロープ７，８、駆動プーリ９，１５、減速機
１０，１４を介し、フレーム１２に固定したモー
タ１１，１３の駆動力を受けることによつてシヤ
トル４をガイド１，２に沿つて直線駆動するとと
もに、アーム５を回動駆動する。

なお、第２図に示す様にシヤトル４は、軸受２
２〜２５によつてガイド１，２上を摺動自在に支
持され、テンシヨンプーリ１６，１７は第５図に
示す様に、軸受１８〜２１によつてフレーム３６
上に回転自在に支持され、アイドルプーリ５１は
第３図に示す様に、軸受５２によつてシヤトル４
上に回転自在に支持されている。

ここで、ワイヤロープ３，７，８の取り付けに
ついて第１図、第３図〜第６図、第８図で詳細に
説明する。

ワイヤロープ７は、第１図、第４図に示す様
に、その一端７ａを駆動プーリ１５の下部にクラ
ンパ２６によつて固定されており、そこから駆動
プーリ１５の外周に設けたねじ状の溝に沿つて複
数回巻き付け、次に第１図、第３図に示す様に、
従動プーリ６の外周に設けたねじ状の溝に複数回
巻き付けて、その他端７ｂは従動プーリ６の上部
にクランパ２６によつて固定されている。

ワイヤロープ８の一端８ａは、第１図、第４図
に示す様に、駆動プーリ９の上部にクランパ２６
によつて固定されており、そこから前述のロープ
７と同様に駆動プーリ９の外周に設けた溝に沿つ
て複数回巻き付け、次に第１図、第３図に示す様
に、従動プーリ６の外周に設けたねじ状の溝に沿
つて前述のロープ７と対向する様に巻き付け、そ
の他端８ｂは従動プーリ６の下部にクランパ２６
によつて固定されている。

ワイヤロープ３の一端３ａは、第１図、第４図
に示す様に、駆動プーリ９の下部にクランパ２６
によつて固定されており、そこから前述のロープ
８と対向する様に（逆向きとなる様に）駆動プー
リ９の外周に設けた溝に沿つて複数回巻き付け、
次に（第１図、第５図参照）フレーム３６に支持
されたテンシヨンプーリ１６に半回転巻き付けた
後、シヤトル４に設けられる（第３図参照）アイ
ドルプーリ５１に半回転巻き付け、更に（第１
図、第５図参照）テンシヨンプーリ１７に半回転
巻き付けた後、第４図に示す様に、駆動プーリ１
５の外周に設けた溝に沿つて前述のロープ７と対
向する様に（逆向きとなる様に）駆動プーリ１５
に複数回巻き付け、その他端３ｂは駆動プーリ１
５の上部にクランパ２６によつて固定されてい
る。

駆動プーリ９，１５および従動プーリ６へワイ
ヤロープ３，７，８が複数回巻き付けられる、そ
の巻き付け回数は、各々のプーリの回転量よりも
多くする。即ち駆動プーリ９，１５が、作業に必
要な回転数同一方向に回転したときにおいても、
ワイヤロープ３，７，８は同一方向に送り出され
るもしくは巻き取られる様になつている。

第８図に示す様に、ワイヤロープ７，８の一端
７ａ，８ａがそれぞれ駆動プーリ９，１５に固定
され、その他端７ｂ，８ｂがそれぞれ従動プーリ
６に固定され、又ワイヤロープ３の一端３ａは駆
動プーリ９に、その他端３ｂは駆動プーリ１５に
固定されているため、各々プーリが高速で回転し
た場合においても、プーリとロープ間でのズレが
生じる問題がなく、駆動プーリ９，１５によつて
確実かつ精度良く回転される。このため、モータ
１１，１３の回転量を制御することによつて、従
動プーリ６およびアーム５の回転量、およびシヤ
トル４の移動量を高精度に制御することが可能と
なる。

これらのワイヤロープ３，７，８はステンレス
製、鋼製、樹脂製のものが良いが、他の動力伝達
部材、例えばベルト、チエーン等であつてもよ
い。駆動源であるモータ１１およびモータ１３
は、パルスモータ、DCモータ、その他のモータ
を使用しても良いことはいうまでもなく、モータ
の種類によつては、減速機１０，１４の一方また
は双方を省く場合もある。

２７は（第３図参照）工具保持軸であり、アー
ム５の先端部に該アーム５の回動面に対して垂直
に摺動自在、かつ回動自在に設置されており、摺
動はエアーシリンダ２８により、回動はモータ２
９により、傘歯車３０、傘歯車３１を介して行な
うようにしてある。３２〜３４は軸受である。３
５は作業工具（実施例においては、二本爪ジヨー
を示しているが、その他に、例えば吸盤チヤツ
ク、ドライバビツト、溶接用トーチなどでもよ
く、この種類に限定されない）であり、この作業
工具は３５工具保持軸２７の先端部に設置されて
いる。然して、作業工具３５は、アーム５内に組
込まれたモータ２９あるいはエアーシリンダ２８
の駆動によつて、第１図に示す様にそれぞれ矢印
αの方向に回動駆動されると共に、矢印Ｚの方向
に昇降駆動される（作業の種類によつては、回動
駆動および昇降駆動は省略または変更されるもの
である。）３６はフレームであり、もう一つのフ
レーム１２とともにガイド１，２を保持する。３
７，３８は支持柱であり、フレーム１２，３６を
それぞれ保持するように構成されている。

次に作用について説明する。

上記ロボツトによれば、モータ１１，１３の駆
動によつてワイヤロープ３，７，８を介してシヤ
トル４が直線状のガイド１，２上を摺動し、或い
は従動プーリ６およびアーム５が回動する。こう
して２自由度のロボツトが構成される。

第１図においてシヤトル４を摺動量X₁だけ摺
動させるには、その摺動量X₁とそれぞれ等しい
ワイヤロープ７，８を駆動プーリ９，１５の回転
によつて従動プーリ６側へ送り出す、もしくは従
動プーリ６側から巻き取るとともに、ワイヤロー
プ３を前述と同様に駆動プーリ９，１５の回転に
よつてアイドルプーリ５１側から巻き取る、もし
くはアイドルプーリ５１側へ送り出すことによつ
て、アーム５を回動させることなく同一の姿勢を
保つたままシヤトル４を移動することができる。

アーム５を回動量θだけ回動させるには、その
回動量θに相当する分だけワイヤロープ７を駆動
プーリ１５の回転によつて従動プーリ６へ送り出
す、もしくは従動プーリ６から巻き取るととも
に、ワイヤロープ８を前述と同様に駆動プーリ９
の回転によつて従動プーリ６から巻き取る、もし
くは従動プーリ６へ送り出すことによつて、シヤ
トル４を移動させることなく同一の位置に保つた
ままアーム５を回動することができる。このと
き、ワイヤロープ３は駆動プーリ９からアイドル
プーリ５１を介して駆動プーリ１５に巻き取られ
る、もしくは逆に駆動プーリ１５から駆動プーリ
９へ巻き取られる。

更に、前述のシヤトル４の直線移動と、アーム
５の回動をその必要量に応じて、ワイヤロープ
３，７，８を駆動プーリ９，１５の回転によつて
送り出す、もしくは巻き取ることで同時に行なう
こともできる。

すなわち、モータ１１，１３は互いに協調しな
がらシヤトル４を直線駆動し、かつアーム５を回
転駆動できるわけである。

なお、工具保持軸２７の先端部に設けられた作
業工具３５の先端は、第１図および第７図に示さ
れるような長円形の作業域３９を得ることができ
る。すなわち、シヤトル４の摺動量Ｘの両端を中
心とし、アーム５の回動中心から作業工具３５の
先端までの長さＲの半円によつて結ばれるところ
の、長円形の面積をカバーする最大作業域３９を
得る（ここで、摺動量Ｘは長さＲ以上とする）。
しかして、モータ１１および１３の回転角を既知
の手段により制御することによつて、最大作業域
３９内の任意の位置に作業工具３５の先端を位置
決めすることが可能である。例えば、第１図図示
の左側の小円Ｃの中心に、アーム５の回動中心を
設定して作業が始められた場合には、シヤトル４
をガイド１，２に沿つて第１図の右方に摺動させ
ながらアーム５を回動すれば、シヤトル４が摺動
量Ｘだけ摺動し終わつたとき、アーム５の先端部
に設けられた作業工具３５の先端が、長円形の作
業域３９の面積のすべての点を通ることになるの
である。

上述の実施例においては、従動プーリ６を３本
のロープ３，７，８によつて駆動したが、駆動プ
ーリ９に固定されたロープ３の端３ａ及びロープ
８の端８ａを駆動プーリ９の内側を通して結線
し、更に従動プーリ６に固定されたロープ７の端
７ｂおよびロープ８の端８ｂを従動プーリ６の内
側を通して結線することによつて一本のロープと
することも可能である。（第９図参照）この時、
ロープは従動プーリ６の内側を通すことで結線し
た部分が従動プーリ６に固定されるので確実に連
動する。

あるいは、前記と同様にロープ３，７，８の一
端３ａおよび８ａを結線し、一端７ｂおよび８ｂ
を結線して従動プーリ６に巻き付け、従動プーリ
６にはロープが固定されていない状態にすること
も可能である。（第１０図参照） また、この一本のロープの両端を各々プーリの
内側を通して結線することによりロープは各々の
プーリに固定され、かつ、一連のロープとして、
各々のプーリへ巻き付けることも可能である。
（第１１図参照）このように一本のロープで従動
プーリ６を駆動することも可能であるが、その際
駆動プーリ９，１５、従動プーリ６は各プーリの
回転量以上の巻き付け回数でロープが巻き付けら
れることが必要であることはいうまでもない。ま
た、このように各プーリに複数回ワイヤロープを
巻き付けることによつて、各プーリは確実に連動
する。

但し、上述ロープに替わつて表裏両面に歯を付
けたいわゆるタイミングベルト、或いはチエーン
等の、駆動力を十分伝達することが可能な動力伝
達部材を使用すれば、各プーリへのベルト巻き付
け量は半回転程度で充分各プーリ確実に連動させ
ることができる。（第１２図参照） 上述の実施例においては、駆動プーリ９，１５
を２個のモータ１１，１３で駆動したが、テンシ
ヨンプーリ１６，１７のうち１個又は２個のテン
シヨンプーリに、更に１個又は２個のモータを連
結して、合計で３個又は４個のモータで、シヤト
ル４、アーム５を駆動することもできる。

また、第１２図に示した様にベルトあるいはチ
エーン等の動力伝達部材を用いる場合は、プーリ
１５，１７の少なくとも一方を駆動プーリとし、
且つプーリ９，１６の少なくとも一方を駆動プー
リとして組み合わせることによつて駆動しても上
述と同様に駆動できることはいうまでもない。

以上述べたように、本発明になるロボツトは上
記の構成を有するから、次のような効果がある。
第１には、第１図に示されたごとく、本発明のロ
ボツトは、シヤトル４にモータ１１，１３を搭載
することなく、ワイヤロープ３，７，８を介して
シヤトル４及びアーム５を駆動させることができ
るので、摺動々作部すなわちシヤトル４の重量
は、非常に軽量となり駆動モータ１１，１３に加
わる慣性負荷が小さくなり、加えて２つの駆動モ
ータ１１，１３が互いに協調しながらシヤトル４
及びアーム５を駆動することができ、各動作部
（シヤトル４、アーム５）を各々専用に設けたモ
ータで駆動する場合と比べ２倍（モータ１１，１
３が同一出力の時）の駆動力で駆動できるため、
高速動作（高加減速、高速度動作）ができるの
で、ロボツトにさせる作業をハイサイクルで行な
わせることができる。

第２には、本発明によるロボツトは動作部が軽
量であるため高速動作ができ、第７図に表された
ごとく、その作業域３９が長円形でその長径を任
意に決められることにより、多数の被加工部品を
直線的に配置することができ、従来の水平関節形
によるロボツトにおける略半円形の作業域４０と
比較して、床面積およびロボツトの作業域が効率
的に利用でき、それに付随して被加工部品の配置
が行ないやすい（従来のロボツトの略半円形の作
業域４０のうち斜線部４１だけが被加工部品を直
線的に配置することができる部分である。） 第３には、本発明になるロボツトは高速動作が
でき、その作業域３９が長円形であるから、ロボ
ツトの必要数が節減することができ、かつロボツ
トの数か少ないから保守が容易である。さらに、
第４には、ロボツトの構成が何ら複雑な構造を要
しないから、きわめて安価であり、かつ高い位置
決め精度が得られる、などの数々の優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボツトを表す鳥瞰図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図
のＢ−Ｂ断面図、第４図は第１図のＣ−Ｃ断面
図、第５図は第１図のＤ−Ｄ断面図、第６図は第
４図のＥ視図、第７図は本発明によるロボツトと
従来の水平関節形ロボツトの作業域を表す平面
図、第８図〜第１２図は回動動作部の回転駆動力
を伝えるワイヤもしくはベルトの巻き方を表す鳥
瞰図である。 １，２……ガイド、３，７，８……ワイヤロー
プ、４……シヤトル、５……アーム、６……従動
プーリ、１１，１３……モータ、９，１５……駆
動プーリ、１６，１７……テンシヨンプーリ、１
２，３６……フレーム、５１……アイドルプー
リ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フレームに両端部が支持された直線状のガイ
   ド上に、摺動自在に設けられるシヤトルと、該シ
   ヤトルに回転自在に設けられる従動プーリ及びア
   イドルプーリと、該シヤトルに回動自在に設けら
   れて前記従動プーリによつて回動駆動される被回
   転部材と、前記フレームに回転自在に設けられる
   ２つの駆動プーリと、前記フレームに回転自在に
   設けられる２つのテンシヨンプーリとを具備し、
   上記駆動プーリ、テンシヨンプーリ、及び上記シ
   ヤトルに設けられる従動プーリ、アイドルプーリ
   が全て連動して回転するように、動力伝達部材に
   よつて接続するとともに、上記従動プーリは前記
   動力伝達部材を介して上記駆動プーリによつて回
   転駆動され、かつ上記シヤトルは上記駆動プーリ
   から駆動力を前記動力伝達部材を介して前記従動
   プーリもしくは前記アイドルプーリで受けること
   によつて直線駆動されることを特徴とする産業用
   ロボツト。 ２ 上記駆動プーリは、上記フレーム固定される
   駆動源によつて回転駆動されることを特徴とする
   産業用ロボツト。 ３ 上記テンシヨンプーリは、上記フレームに固
   定される駆動源によつて回転駆動されることを特
   徴とする産業用ロボツト。