JPH03502306A - 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】 工業用ロボット 技術分野 本発明は機械工業に関し、さらに詳細には工業ロボットに関する。

本発明は、ガス及び電気溶接のためにまたさらに装置を製造する働きをするため 、例えば被加工物を金属切削工作機械の上に置くために構成されたロボットを製 造するのに最も有利に用いることができる。

さらに、本発明は重い被加工物を持ち上げまた処理するようになっている手で操 作されるマニプレータに用いることができる。

発明の背景 ロボットの開発において２つの傾向が顕著であるということができるが、それは 入れ予成アームを有するロボットと折りたたみアームを有するロボットである。

入れ子穴アームロボットは球面（極）座標系で作動するが、例えばユナイテッド ステートロボット（ＵＳＡ）会社によって製造されたロボットがそれである。

このロボットの入れ予成アームは２つのリンクからなり、その一方（内側）のリ ンクは第２（外側）のリンクの中に入る作動体が取付けられている。

球面座標系で作動するロボットは、作動体の直線運動が単一の装置の助けにより 行われるので簡単な制御である点で、また改造を要せずあるいは改造を必要とし て手動制御操作ができる点で、特徴づけられるものである。しかし、これらのロ ボットは、アームの延長がアームリンクの長さによって制限される（作動体の行 程がアームの延長された長さの５０％を超えることができない）ので、小さな到 達領域であることを特徴としている。

さらに、アームの直線運動は、ロボットと目的物との間に障害物がある場合に後 方から目的物に作動体が接近するのを妨げる。

折りたたみアームロボットは回転（角度）座標系で作動する。

ＡＳＥＡロボットモデルＪＲＢ　Ｂ６　（スエーデン）は折りたたみアームロボ ットの典型的な代表例であり、旋回台座とこの台座に回動自在に取付けられかつ 作動体が設けられた機械的アームとを具備し、このアームは２つのリンクからな り、この２つのリンクの１つが平行四辺形を構成しまた縦方向のロッドと横方向 のロッドとからなっている。第２のリンクは本質的に前記平行四辺形の横方向の ロッドの１つの延長部である。

このような構造により、全アームの剛性はこの平行四辺形の外形によって決まる 。アームの最高の剛性は縦方向のロッドと横方向のロッドとの間の角度が９０° の時（アームの半分の曲げ位置）に保証される。この角度が零に近づいた時（ア ームが十分に延ばされた位置）にその剛性は著しく減少される。

折すたたみアームロボットは、アームが十分に延びた位置では縦方向のロッドと 横方向のロッドとの間の角度が零に接近するので、この十分に延びた位置ではア ームの剛性が低く、いかなる駆動手段の独立した作用（変更することなしの）も 作動体を円周や直線とは異なった複雑な軌道に沿って動かすため、手で制御され るマニプレータとしてロボットを用いることができず、軸線のうちの１つに沿う 運動が全座標の変化を生じさせそのため若干の検算を必要とする複雑な計算の必 要を要するものとなる、という点で特徴づけられるものである。

発明の要約 本発明の目的は、旋回台座と、これに回動自在に連結されかつ作動体が設けられ またその一方が平行四辺形であり縦方向のロッドを有している機械的アームとを 具備する工業ロボットにおいて、本発明により、前記アームの第２のリンクもま た縦方向のロッドを有する平行四辺形であり中間リンクを介して第１のリンクに 接合され、この中間リンクはその隅部に位置する回転可能な接合部を有する四辺 形の形式に作られこの中間リンクをアームの第１のリンクと第２のリンクの縦方 向のロッドに連結し、これら両リンクの長手方向のロッドを結合する２つの近接 した回転自在の接合部には、これら回転自在の接合部と同軸に取付けられかつ両 リンクの前記縦方向のロッドに堅く固定された歯付き車が取付けられている工業 ロボットによって、達成される。

この提案された構造は、中間リンクがアームの全長をより長くすることによりロ ボット作動体の到達距離を延長することを可能にし、またアームを十分に伸ばし 又は縦方向のロッドと横方向のロッドとの間の十分に広い角度をもってアームを 折りたたみ、それにより構造の剛性をもたらすことができるようにする。

提案された運動を伴うこのロボットは、単一の駆動手段（第１のリンクの縦方向 のロッドと横方向のロッドとの間の角度を変えるようになっている）によってさ えも、作動体の直線運動が作動の過程においてその方向性を保持できるようにす る。

四辺形が、その短い方の平行側辺がロボットの基部に対面する台形の形式に作ら れるのが有利である。

この場合には、任意の位置にある作動体により、縦方向のロッドと横方向のロッ ドとの間の最小の角度が、台形の長い方の平行側辺がロボットの基部に対面する 場合よりも狭くなる。したがって、この最小角度の形式は伸ばされた位置にある アームの剛性をさらに大きくすることを保証する。

図面の簡単な記載 本発明をより明瞭に理解できるようにするため、その実施態様が添付図面を参照 して以下にさらに十分に記載される。

ここで 第１図は本発明の工業ロボットの縦断面の全体図を示し、第２図は機械的アーム が十分に伸ばされた同上ロボットを示すものである。

発明を実施する最良の様式 ここに請求される工業ロボットは基礎３上の転動軸受２の助けにより取付けられ た水平に旋回する台座１を含んでおり、この台座は電気モータ４と減速歯車５と により垂直軸線０−０に対して回転される。台座１には回転接合部６を介して、 グリッパ形状の作動体７を担持する機械的アームが接合されている。この機械的 アームは２つのリンク８と９とからなっている。リンク８は平行四辺形からなり 縦方向のロッド１０及び１１と横方向のロッド１２とを有している。

本発明によれば、第２のリンク９は第１のリンク８と同様に、平行四辺形からな り縦方向のロッド１３と１４を含んでいる。

第２のリンク９は四辺形の形状に作られた中間リンク１５を介して第１のリンク ８に結合される。

四辺形の頂点には回転自在の接合部１６　、１７　、１８及び１９が取付けられ 、これら接合部は中間リンク１５を両リンク８と９の各縦方向のロッド１０　、 １１と１３　、１４とに連結する。リンク８と９の縦方向のロッド１１と１３を 連結する２つの近接する回転自在接合部１７と１８には歯付き車２０と２１が取 付けられ、これら歯付き車は同じ数の歯を有しまた回転自在接合部１７と１８と 同軸に取付けられている。これら歯付き車は相互に噛み合い前記縦方向のロッド １１と１３に堅く固定されている。

したがって、第１のリンク８の平行四辺形は縦方向のロッド１０及び１１と横方 向のロッド１２と中間リンク１５とにより形成され、一方、第２のリンク９の平 行四辺形は縦方向のロッド１３及び１４と横方向のロッド（この実施態様では作 動体７で示されている）と中間リンク１５とによって形成される。

リンク８の縦方向のロフト１０と１１は回転自在接合部２２と２３により横方向 のロッド１２に連結され、またリンク９の縦方向のロッド１３と１４は回転自在 接合部２４と２５により横方向のロッド（この実施態様では作動体７）に連結さ れる。ロッド１２はねじの対を介して、これに結合された駆動装置２６により回 転自在接合部６に対し回転するようにされ、ねじ２７は駆動装置２６の出力シャ フト（図示しない）に連結されまたナツト２８はロッド１２上に取付けられてい る。駆動装置２６は接合部２９の助けにより台座１上に取付けられている。

中間リンク１５の回転自在の接合部１６　、１７　、１８及び１９により形成さ れた四辺形は、短い方の平行側辺（すなわち接合部１７と１８によって限定され た直線Ａ−Ｂの部分）がロボット台座ｌの方に向いている台形からなるものであ る。

縦方向のロッド１０は回転自在の接合部２２と同軸に横方向のロッド１２上に取 付けられた駆動装置３０によって横方向のロッド１２に対し回転するよう作動さ れ、駆動装置３０の出力シャフト（図示しない）は縦方向ロッド１０に堅く連結 されている。

この工業ロボットは次のように作動する。

最初に機械的アームが第１図に示すように中間位置（半分曲げた位置）にあると 仮定する。電気的駆動装置３０にスイッチが入れられた後、縦方向ロッド１０は 接合部２２に対し回転する。この場合、両方とも第１のリンク８の平行四辺形に 属している縦方向ロッド１０と横方向ロッド１２との間の角４はプログラムによ り予め設定された値Δ４だけ変化する。

縦方向ロッド１１と中間リンク１５とは第１のリンク８の同一平行四辺形に属し ているので、これらの間の角度もまた値Δ４だけ変化する。

縦方向ロッド１１の回転は歯付き車２０を中間リンク１５に対し回転自在の接合 部１７の周りに回転させる。歯付き車２０と噛み合う歯付き車２１は角度Δ４だ け回転しそして歯付き車２１に堅く固定された中間ロッド１３を同じ角度だけ回 転させる。

中間リンク１５と縦方向ロッド１３とは第２のリンク９の平行四辺形に属してい るので、作動体７と縦方向ロッド１４との間の角度は同じ値Δ４だけ変化するこ とになる。

このようにして、作動体は直線Ａ−Ｂに平行な直線に沿って動きまた同時にその 最初の方向を保持する。

最大の角度によりアームはこれが第２図に示されるように十分に伸ばされた位置 にある。

この状態が生じるにしたがって、縦方向のロッド１１と１３は接合部２３と２４ を通過する１つの直線上に位置する。

アームを上昇（下降）させるため、駆動装置２６はスイッチがオンされ、駆動装 置はねじ２７とナツト２８とを介して横方向のロッド１２を回転しまた同様にア ーム全体を接合部６に対しアームの外形を変えることなく回転させる。これは横 方向のロッド１２と台座１の上面との間に角度θの変化をもたらすことになる。

ロボットの回転は駆動装置４のスイッチをオンすることによって行われ、駆動装 置４は台座１を垂直軸線Ｏ−０の周りに回転させる。

産業上の適用性 本発明はガス及び電気的溶接のために、またさらに製造装置に使用するために、 例えば被加工物を金属切削工具の上に置くために意図されたロボットを製造する のに、最も有利に用いることができる。

さらに、本発明は重い被加工物を持ち上げまた処理するようになっている手で制 御されるマニプレータにその用途を見出すことができる。

ｌＮ２ｆ）２ス　１５　１１ 国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．旋回台座（１）と、この台座に回転自在に連結されかつ作動体（７）が設け られまたその一方のリンク（８）が平行四辺形であり縦方向のロッド（１０，１ １）を有する２つのリンク（８，９）からなっている機械的アーム、とを具備す る工業ロボットにおいて、前記アームの第２のリンク（９）もまた平行四辺形で あり、該平行四辺形は縦方向のロッド（１３，１４）を具備し、またその頂点に 位置する回転自在の接合部（１６，１７，１８，１９）を有する四辺形の形状に 作られた中間リンク（１５）を介して第１のリンク（８）に接合され、中間リン ク（１５）をアームの第１のリンク（８）と第２のリンク（９）の縦方向のロッ ド（１０，１１，１３，１４）に連結し、両リンク（８，９）の縦方向のロッド （１１，１３）を結合する２つの近接した回転自在の接合部（１７，１８）には 、回転自在の接合部（１７，１８）と同軸に取付けられかつ相互に噛み合いまた 両リンク（８，９）の前記縦方向のロッド（１１，１３）に堅く固定された歯付 き車（２０，２１）が設けられていることを特徴とする工業ロボット。
2. ２．四辺形が台形からなり、該台形の短い方の平行側辺がロボットの台座（１） の方に面していることを特徴とする請求項１に記載の工業ロボット。