JPH04348895A - ワーク搬送用多関節型ロボット - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレスラインにおいて
、プレス対象であるワークを搬送する水平多関節ロボッ
トを改良したワーク搬送用多関節ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板等のワークを製造するラ
インに使用されるロボットとしては、水平多関節型ロボ
ットがある。図５は、水平多関節型ロボットの一例であ
り、架台２に支持されて水平回動を行う支柱３に、第１
アーム４が上下動を行うように組付けられ、さらに第１
アーム４の先端に、水平回動を行う第２アーム５が支承
されており、この第２アーム５の先端に、水平回動を行
うリスト６が支承され、このリスト６にワークＷを保持
する着脱交換可能なハンド７が取着された構造となって
いる。

【０００３】即ち、支柱３に対する第１アーム４の上下
動が、ワークＷの鉛直方向の位置決めを行い、架台２に
対する支柱３の回動および第１アーム４に対する第２ア
ーム５の回動が、ワークＷの水平面内の位置決めを行っ
ている。また、第２アーム５に対するリスト６の回動は
、ワークＷを水平面内で回転させることができる。また
、前記した水平多関節型ロボットは、水平回動および昇
降の動作だけでワークの搬送を行うように構成されてい
るので、関節を剪断する方向に加わる負荷がなく、剛性
が高いという利点がある。

【０００４】

【発明の解決しようとする課題】しかし、前記した水平
多関節型ロボットは、ワークを水平面に対して任意の方
向に任意の角度で傾斜させる作業はできない。このため
、例えば各々異なった傾斜角度のワーク載置面とされて
いるような複数のプレスからなるプレスラインには、適
用できないという問題があった。

【０００５】本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的は、ワークを高速度で水平垂直方
向へ移動させることができ、高剛性であるという水平多
関節型ロボット特有の利点を有し、なおかつワークを水
平面に対して任意の方向に任意の角度で傾斜させること
ができ、プレス間でのワーク搬送作業に最適な多関節型
ロボットを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係るワーク搬送用多関節型ロボットにお
いては、基端部が支承されて上下動および水平回動を行
う第１アームと、この第１アーム先端部に基端部が支承
されて水平回動を行う第２アームと、この第２アーム先
端部に支承されて水平回動を行うリストと、このリスト
に取着された着脱可能なワーク保持部材であるハンドと
、を備えたワーク搬送用多関節型ロボットにおいて、前
記リストには、ハンドを水平軸回りおよびこの水平軸と
垂直な軸回りに回動させる２軸回動機構が設けられ、プ
レスラインを構成する隣接プレス間に設置されて、プレ
ス間でワークを搬送するようにした。

【０００７】また、請求項２では、前記第２アームは第
１アームに対して交差揺動可能とされて、前記ハンドに
保持されたワークが第１アーム基端部の略真上を通過し
て搬送可能とされ、第１アームおよび第２アームは水平
に対して傾斜する直線状に配設され、第１アーム先端部
は第１アーム基端部より上方に位置し、第２アーム先端
部は第１アーム先端部より上方に位置するようにした。

【０００８】

【作用】第１アームが上下動および水平回動し、この第
１アームに対して第２アームが水平回動し、この第２ア
ームに対してリストが水平回動するので、このリストに
取着されたハンドに保持されるワークを、水平および垂
直方向に移動することができる。また、第２アームに対
して水平回動するリストには、ハンドを水平軸回りおよ
び水平軸と垂直な軸回りに回動させる２軸回動機構が設
けられているので、ワークを水平面に対して任意の方向
に任意の角度で傾斜させることができる。

【０００９】請求項２では、第２アームが第１アームに
対して交差揺動可能とされて、ハンドに保持されたワー
クが第１アーム基端部の略真上を通過して搬送可能とさ
れている。このため、第１アーム基端部を挾んだ両側間
におけるワークの搬送作業では、略直線状の最短経路に
沿ってワークを搬送することができるので、搬送動作は
必要最小限ですみ、第１アーム基端部に加わる曲げモー
メントが最小となる経路に沿ってワークの搬送が行われ
る。

【００１０】また、第１アームおよび第２アームを水平
に対して傾斜する直線状に配設して、第１アーム先端部
が第１アーム基端部より上方に位置し、第２アーム先端
部が第１アーム先端部より上方に位置している。即ち、
第２アームおよび第１アームの長さを必要最小限とする
ことにより軽量化が行われているので、第１アーム基端
部および第２アームを支承する第１アーム先端部に加わ
る重力負荷が軽減されている。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図
１はプレスラインに設置されたワーク搬送用多関節型ロ
ボット（以下、単にロボットという）の正面図、図２は
同ロボットの動きを説明する平面図、図３は同ロボット
の動きを説明する右側面図、図４は同ロボットの要部で
あるリストの２軸回動機構の詳細構造を示す図である。

【００１２】これらの図において、符号１０がロボット
で、隣設されてプレスラインを構成するプレス９，９間
に配設されており、それぞれ異なった傾斜角度とされて
いるワーク載置面９ａ，９ａ間でワークＷの搬送作業を
行うようになっている。プレスラインの延びる方向、即
ち、ワークが主に搬送される方向をＸ軸とする。ロボッ
ト１０は次のように構成されている。即ち、プレス９，
９間の床面には、図１中、手前から奥手（Ｙ軸方向）に
向かって延びるベース２１が設置されており、このベー
ス２１の上には前後にスライド動作（Ｙ軸移動）するよ
うに架台２２が組付けられている。架台２２の前面（プ
レスの前面と同じ側）には、上下にスライド動作（Ｚ軸
移動）するように昇降台２３が組付けられ、この昇降台
２３の前面には、第１アーム３０が基端部３０ａを上下
方向から挾まれるようにして水平回動（α１軸回動）す
るように支承されている。基端部３０ａの反対側となる
第１アーム３０の先端部３０ｂには、第２アーム４０の
基端部４０ａが水平回動（α２軸回動）するように支承
されている。基端部４０ａの反対側となる第２アーム４
０の先端部４０ｂには、平箱形状のリスト５０が下面に
設けられた支承部５０ａで水平回動（α３軸回動）する
ように支承されている。リスト５０の先端部５０ｂ（プ
レスの前面に向き合う側）には、着脱交換可能なハンド
６０が取着されている。図に示されるハンド６０は、空
気圧制御される吸盤によりワークＷを吸着保持する吸盤
方式のハンドであるが、搬送するワークの種類により、
他の方式のハンドに交換される。例えば、回動等させた
い場合には、ワークを把持するクランプ方式のハンド等
とする。

【００１３】ロボット１０を全体的にみると、第１アー
ム３０よりも第２アーム４０は短くされ、第２アーム４
０よりもリスト５０は短くされている。また、両アーム
３０，４０は水平に対して傾斜する直線状に延び、第１
アーム３０の先端部３０ｂは基端部３０ａより上方に位
置し、第２アーム４０の先端部４０ｂは基端部４０ａよ
り上方に位置している。即ち、ハンド６０が取着される
リスト先端部５０ｂが第１アーム基端部３０ａの略真上
の昇降台２０から上方に距離ｈ（Ｚ軸方向）だけ離間し
た位置を通過するように、第２アーム４０が第１アーム
３０に対して交差揺動する構造となっている。このため
、リスト先端部５０ｂと昇降台２０との間の距離ｈ間を
ワークＷの搬送スペースとして利用でき、また、ハンド
６０は、リスト５０に設けられた２軸回動機構７０（後
述）によって水平軸回りおよびこの水平軸と垂直な軸回
りに回動するようになっているので、ハンド６０は、保
持したワークＷの姿勢を距離ｈ間において変えることが
できる。即ち、ワークＷの上下高さが大きい場合や、ワ
ークＷを反転させつつ搬送させたり、ワークＷを傾斜状
態として搬送することも可能である。

【００１４】そして、架台２２を手前側にスライド移動
させると、昇降台２３がプレス９，９のワーク載置面９
ａ，９ａに隣接する位置をとり、第１アーム３０，第２
アーム４０，リスト５０の回動が可能になり、ワーク搬
送作業が可能となる。第２アーム４０の回動（α２軸回
動）の範囲は３６０°以上とされており、リスト５０の
回動軸（α３軸）の移動領域１０ａ（図２参照）は、両
側のワーク載置面９ａ，９ａの前半分を含むようにされ
ている。よって、リスト先端部５０ｂに取着されたハン
ド６０は、ワーク載置面９ａ，９ａを余裕をもってカバ
ーする。即ち、昇降台２３の上下スライド動作（Ｚ軸移
動）、第１アーム３０および第２アーム４０の回動（α
１軸，α２軸回動）により、ハンド６０に保持されたワ
ークＷを、水平方向（Ｘ，Ｙ軸方向）および垂直方向（
Ｚ軸方向）に移動（搬送）することができる。また、リ
スト５０の回動動作（α３軸回動）により、ワークＷを
移動とは無関係に任意の方向に水平回動させることがで
きる（すなわちＸ，Ｙ方向の搬送に伴って不要に生じる
ワークの水平回転を補正できる）。即ち、ロボット１０
は、水平回動および昇降の動作だけでワークＷの搬送を
行うように構成されているので、関節部分である３つの
水平回動軸（α１，α２，α３軸）には剪断する方向に
加わる負荷がなく、剛性が高い。また、リスト５０が第
１アーム基端部３０ａ側に位置するように第２アーム４
０を回動させて、第１アーム３０，第２アーム４０，リ
スト５０を縦方向の同一面内に納め（図１実線で示す位
置参照）、架台２２を奥手側にスライド移動させると、
ロボット１０は、プレス前方に一部を突出させるような
ことはなく、全体がプレス９，９の間に退避し、金型交
換等を行う際に、ロボット１０が作業の邪魔になること
はない。

【００１５】次に、ハンド６０を、水平軸回りおよびこ
の水平軸と垂直な軸回りに回動する２軸回動機構７０に
ついて説明する。即ち、リスト５０は、短辺側である前
端部の中央に凹部が形成された略縦長平箱形状のリスト
本体５１と、このリスト本体５１の凹部５１ａに合わせ
た直方体形状の第１サブリスト５２と、この第１サブリ
スト５２と同じ幅の径とされた円盤形状の第２サブリス
ト５３からなっている。そして、第１サブリスト５２は
、水平軸（β軸）回りに上下にそれぞれ略９０°の範囲
で回動するように、リスト本体凹部５１ａにおいて支承
されている。符号８８，８８は、リスト本体５１と第１
サブリスト５２間に介装されたベアリングである。一方
、第２サブリスト５３は、第１サブリスト５２の回動軸
（β軸）と直交する軸（γ軸）回りに３６０°回動する
ように、第１サブリスト５２の先端部５２ａに支承され
ている。なお、第２サブリスト５３の回動軸（γ軸）は
、リストの水平回動軸（α３）とも交わっている。また
、リスト支承部５０ａは、リスト本体５１の下面中央部
後方寄りに設けられており、第２サブリスト５３の前面
（すなわちリスト先端部５０ｂ）にはハンド６０が取着
されている。即ち、ハンド６０は、リスト５０の水平回
動（α３軸回動）を含めると、第１サブリスト５２の回
動（β軸回動）および第２サブリスト５３の回動（γ軸
回動）の合計３つの独立する軸回りに回動する。よって
、ハンド６０は、保持されるワークＷを水平面に対して
任意の方向に任意の角度で傾斜させることができ、各々
異なった傾斜角度とされているワーク載置面９ａに対し
てワーク搬送作業を行うことが可能である。

【００１６】リスト５０内部の詳細構造は図４に示され
るようになっている。即ち、リスト本体５１内部におい
て、モータ８０が、プーリ８１，ベルト８２，プーリ８
３，減速機８４，を介してβ軸上に配設された回動軸５
２ｆを回動し、回動軸５２ｆに連結された第１サブリス
ト５２が回動されるようになっている。同様に、リスト
本体５１内部において、モータ９０が、プーリ９１，ベ
ルト９２，プーリ９３を介してβ軸上に配設された回動
軸５２ｇを回動し、第１サブリスト５３内部において、
回動軸５２ｇに連結された傘歯車９４が、傘歯車９５，
減速機９６，を介してγ軸上に配設された回動軸５３ｆ
を回動し、回動軸５３ｆに連結された第２サブリスト５
３が回動されるようになっている。

【００１７】以上、本実施例の機能にかかわる構造およ
び動作について主に説明したが、本実施例の随所には、
破損や劣化を少なくする構造がみられる。例えば、昇降
台２３は、第１アーム基端部３０ａを上側および下側か
ら支承し、リスト本体凹部５１ａは、第１サブリスト５
２を左右両側から支承している。即ち、両側支持構造と
されているので重量負荷が分散される。また、第１アー
ム基端部３０ａ，第２アーム基端部４０ａ，リスト支承
部５０ａはなるべく面積が広くされ、重力負荷が剪断方
向でなく圧縮方向に広い範囲に分散して加わり、破損お
よび摩耗が少ないようにされている。また、架台２２は
、昇降台２３を上下方向に延びる縦長領域で支承し、ベ
ース２０は、架台２２を手前から奥手方向に延びる縦長
領域で支承しており、重力負荷が剪断方向でなく圧縮お
よび引っ張り方向に分散して加わるようにされ、破損し
にくいようにされている。また、リスト５０内部におい
ては、モータ８０，９０等の駆動機材は、重量配分が考
慮されてコンパクトにまとめて収納されており、リスト
５０全体の重心がなるべく支承部５０ａに位置するよう
にされている。即ち、支承部５０ａには、なるべく均等
に荷重が加わるようにされ、荷重の集中による摩耗劣化
が生じにくいようにされている。

【００１８】なお、特に記述してはいないが、各軸（α
１，α２，α３軸）における水平回動および昇降台２３
の上下方向（Ｚ軸方向）のスライド動作は、ロボット１
０内部に配設された駆動装置（図示せず）によって行わ
れる。また、これらの駆動装置およびリスト本体５１内
部のモータ８０，９０を制御装置（図示せず）に接続し
て制御することにより、ロボット１０のワーク搬送作業
を制御することができる。なお、架台２２の前後方向（
Ｙ軸方向）のスライド動作は、特に駆動装置（図示せず
）を設けず手動で行うようにしてもよい。

【００１９】また、構造上、第１アーム４０の回動（α
１軸回動）および第１サブリスト５２の回動（β軸回動
）の範囲は、３６０°以下となっているが、第２アーム
４０の回動（α２軸回動）およびリスト５０の回動（α
３軸回動）の範囲は、第２サブリスト５３の回動（γ軸
回動）の範囲と同様に３６０°以上である。次に、他の
実施例についてであるが、リスト５０で２軸回動機構７
０を構成しているリスト本体５１，第１サブリスト５２
，第２サブリスト５３は、第２アーム４０の第１アーム
３０に対する交差揺動の邪魔にならない形状とされてい
ればよく、他の形状も考えられる。また、第１サブリス
ト５２の回動軸（β軸）と第２サブリストの回動軸（γ
軸）は、直交せずとも垂直に配置されていればよい。第
２サブリストの回動軸（γ軸）とリスト５０の水平回動
軸（α３）が交わっている必要もない。また、第１サブ
リスト５２の回動（β軸回動）の範囲は、３６０°以上
であってもよい。例えば、第１サブリストを、リスト本
体の側面に水平軸（β軸）回りに３６０°回動するよう
に支承するような構造でもよい。

【００２０】また、リスト５０内部の構造についても、
他の駆動方式および他のレイアウトが考えられる。例え
ば、リスト本体５１および第２サブリスト５２の形状を
変え、第２サブリスト内にモータ９０を配設して、β軸
を中心として摺動接点を設けてモータ９０に電気を送る
ようにしてもよい。また、傘歯車，プーリー，ベルト等
も他の方式のトルク伝達機構と置き換えが可能である。

【００２１】また、ロボットの搬送作業領域は、プレス
９，９のワーク積載面９ａ，９ａを最低限含む範囲であ
ればよい。即ち、例えば、第２アーム４０は、第１アー
ム３０に対して交差揺動可能であれば３６０°回動する
必要はなく、リスト５０も３６０°回動する必要はない
。また、第２サブリスト５３については、ハンド６０に
保持されるワークＷを３６０°回動させる必要がなけれ
ば、回動範囲は３６０°以下であってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るワーク搬送用多関節型ロボットによれば、ワーク
を水平および垂直方向に移動することができ、かつ水平
面に対して任意の方向に任意の角度で傾斜させることが
できるので、例えば各々異なった傾斜角度のワーク載置
面とされているような、複数のプレスからなるプレスラ
インでのワーク搬送作業に最適といえる。

【００２３】上下動および水平回動可能な第１アームと
、この第１アームに水平回動可能に支承された第２アー
ムと、この第２アームに水平回動可能に支承されたリス
トと、このリストに取着された着脱可能なハンドとを備
えた水平多関節型ロボット同様の基本構造をもっている
。このため、水平多関節型ロボット同様に、ワークの高
速水平搬送を可能とし、高剛性で劣化も少ない。

【００２４】第１アーム基端部を挾んだ両側間における
ワークの搬送作業では、第１アーム基端部の略真上を通
過する略直線状の最短経路に沿ってワークを搬送するこ
とができ、搬送動作は必要最小限ですむので、作業効率
がよく、第１アーム基端部に加わる曲げモーメントが最
小となる経路に沿ってワークが搬送されるので、第１ア
ーム基端部の劣化が少ない。

【００２５】第２アームおよび第１アームの長さは必要
最小限とすることにより軽量化が行われており、第１ア
ーム基端部および第２アームを支承している第１アーム
先端部は、加わる重力負荷が軽減されているので劣化が
少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】プレスラインに設置された多関節型ロボットの
正面図

【図２】同ロボットの動きを説明する平面図

【図３】同
ロボットの動きを説明する右側面図

【図４】同ロボット
の要部であるリストの２軸回動機構の詳細構造を示す図

【図５】本発明に一番近い従来技術である水平多関節型
ロボットの斜視図

【符号の説明】

Ｗ　　ワーク ９　　プレス １０　　ワーク搬送用多関節型ロボット３０　　第１ア
ーム ３０ａ　　第１アーム基端部 ３０ｂ　　第１アーム先端部 ４０　　第２アーム ４０ａ　　第２アーム基端部 ４０ｂ　　第２アーム先端部 ５０　　リスト ６０　　ハンド ７０　　２軸回動機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基端部が支承されて上下動および水平
   回動を行う第１アームと、この第１アーム先端部に基端
   部が支承されて水平回動を行う第２アームと、この第２
   アーム先端部に支承されて水平回動を行うリストと、こ
   のリストに取着された着脱可能なワーク保持部材である
   ハンドと、を備えたワーク搬送用多関節型ロボットにお
   いて、前記リストには、ハンドを水平軸回りおよびこの
   水平軸と垂直な軸回りに回動させる２軸回動機構が設け
   られ、プレスラインを構成する隣接プレス間に設置され
   て、プレス間でワークを搬送すること特徴とするワーク
   搬送用多関節型ロボット。
2. 【請求項２】　　前記第２アームは第１アームに対して
   交差揺動可能とされて、前記ハンドに保持されたワーク
   が第１アーム基端部の略真上を通過して搬送可能とされ
   、第１アームおよび第２アームは水平に対して傾斜する
   直線状に配設され、第１アーム先端部は第１アーム基端
   部より上方に位置し、第２アーム先端部は第１アーム先
   端部より上方に位置することを特徴とする請求項１記載
   のワーク搬送用多関節型ロボット。