JPH04354682A

JPH04354682A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JPH04354682A
Application number: JP12809691A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Munakata; 正宗像
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1992-12-09

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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットに関し、
特に機械小物部品や電子部品を対象とした、組立作業に
用いられる産業用ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械小物部品や電子部品を対象とした組
立作業は、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、或は直角座標形ロボ
ットが広く使われている。これらのロボットの共通した
特徴は、水平面内の位置を移動する際に、鉛直方向に対
して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於て極
めて有効な特徴の一つである。一方、組立作業に限らず
、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。

【０００３】

【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のが実状である。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くし高精度の位置決めを可能と
するために、ハンドリングする対象物の重量に比較して
必要以上にアームが重くなり、結果として高速化に限界
があると言う欠点があった。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
、設置スペースが大きく、また駆動機構に一般的に用い
られるボールネジの危険速度に制約されて、高速化にも
限界があると言う欠点があった。

【０００４】そこで、本発明は、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、産業用ロボットを提供することを目
的としている。［発明の構成］

【０００５】

【課題を解決するための手段】作業エリア上方に支持さ
れた固定プレートと、ツール昇降機構を持つ可動プレー
トの間に、一端が固定プレートに三角形を成すように配
置された３台の駆動手段の出力軸に固着され、他端が三
角形の可動プレートの各頂点に設けられた支点に接合さ
れ、同一平面内で動作する３個の２節リンク機構を設け
る。可動プレートに、ツールが連結された出力軸が鉛直
方向に移動する駆動力手段を設ける。

【０００６】

【作用】以上のように構成した産業用ロボットにおいて
、３台の駆動手段を各々駆動することにより、各々の２
節リンクの、第１リンクの先端位置が変化し、両端が各
々第１リンク及び可動プレートに揺動自在に接続された
３本の第２リンクを介して、可動プレートの水平面内の
位置及び鉛直軸回りの回転角を変化させることが出来る
。更に、固定プレートに設けられた第４の駆動手段を駆
動することによりツールを鉛直方向に移動させ、結果と
してツールを、鉛直軸回りの回転を除いては姿勢を一定
に保ちつつ、作動領域の中を三次元的に任意に移動させ
、位置決めすることができ、しかも鉛直軸回りの姿勢も
任意に取ることが出来る。

【０００７】

【実施例】以下本発明の１実施例を図面に基づき説明す
る。

【０００８】図１，図２において、水平に支持された固
定プレート１には、３組の減速機付きモータ２ａ，２ｂ
，２ｃが３角形を構成する位置に取付けられており、固
定プレート下面に突出した出力軸には、それぞれ第１リ
ンク３ａ，３ｂ，３ｃが固着されている。また、これら
の第１リンクの先端には、軸受け４ａ，４ｂ，４ｃを介
して第２リンク５ａ，５ｂ，５ｃ揺動自在に連結されて
いる。更に、これら第２リンク５ａ，５ｂ，５ｃの先端
は、軸受け６ａ，６ｂ，６ｃを介して、三角形の可動プ
レート７の各頂点に揺動自在に連結されている。この可
動プレート７の中央には可動プレート７の面に、その軸
心が直交するようにスクリュウスプライン８のナット８
ａが固着されている。ここに言うスクリュウスプライン
８とは、図３に示すように、円筒の同一軌道面にスクリ
ュウ溝８ａａとスプライン溝８ｂｂを交差させて加工し
たものであり、回転伝動と、直動案内の二つの機能を複
合させた機械要素である。

【０００９】また、可動プレート７の下面には、ラジア
ル、スラスト及びモーメント負荷に耐え得る軸受け９が
設けられ、スプライン軸受け８ｂが固着され側面に操作
レバー１０ａが突出したハウジング１０がスクリュウス
プラインの軸心回りに回動自在に支持されている。一方
、第４の減速機付きモータ１１はブラケット１２を介し
て固定プレート１に取付けられており、出力軸にはリン
ク１３が固着されており、その先端には、軸受け１４を
介して、連結リンク１５が揺動自在に支持されている。更に、連結リンク１５の先端は、軸受け１６を介して操
作レバー１０ａに接続されている。また、ワークを輸送
するための吸着パットなどのツール１７がスクリュウス
プライン８の下端に設けられている。次に本発明の実施
例の作用について説明する。

【００１０】減速機付きモータ２ａ，２ｂ，２ｃを駆動
すると、第１リンク３ａ，３ｂ，３ｃの先端の位置が変
化し、可動プレート７と、その各頂点に連結された第２
リンクにより、可動プレート７の位置と鉛直軸回りの姿
勢が一義的に決まる。この動作に関して図４及び図５を
用いて更に詳しく説明する。

【００１１】図４に於いてＡ，Ｂ，Ｃは３本の第１リン
ク３ａ，３ｂ，３ｃの回転中心を、Ｐ，Ｑ，Ｒは同じく
第１リンク３ａ，３ｂ，３ｃ先端の第２リンク５ａ，５
ｂ，５ｃとの連結軸を軸心を、更にＵ，Ｖ，Ｗは可動プ
レート７と第２リンク５ａ，５ｂ，５ｃとの連結軸の軸
心を示す。

【００１２】今、簡単のために可動プレート７、固定プ
レート１をともに正三角形とすると、可動プレート７の
重心位置が０にある初期状態から鉛直軸回りに角度θ回
転し、重心位置が０′の状態へ移動させる場合には、そ
れぞれの２節リンクが図４中ＡＰＵ，ＢＱＶ，ＣＲＷか
らＡＰ′Ｕ′，ＢＱ′Ｖ′，ＣＲ′Ｗ′へと変化する。このとき駆動される第１リンク３ａ，３ｂ，３ｃの揺動
角が求まれば、所定の位置及び姿勢にツールを導くこと
が出来る。この各軸の揺動角は以下の通りにして求める
ことが出来る。 α　　；Ａ軸の揺動角Ｌ１　；第１リンク長Ｌ２　；第２リンク長　　　　　　　　　　　　　　と
するとまず重心位置０′の座標値及び回転角θが判って
いるため、各頂点の座標値も計算でもとまる。この座標
値をもとに図中の距離ＡＵ及び角度ＵＡＣを求める。α
＝ＣＯＳ−１｛（Ｌ１　２　＋ＡＵ２　−Ｌ２　２　）
／２Ｌ１　Ｌ２　｝＋ＵＡＣ他の第１リンク３ｂ，３ｃ
に関しても同様に揺動角がもとまる。

【００１３】次に第４の減速機付きモータ１１を駆動す
ると、図５に示すように３対の２節リンクによって位置
決めされた可動プレートに対して、リンク１３、連結リ
ンク１５、操作レバー１０ａは、図中ＢＳＴからＢＳ′
Ｔ′へと変化し結果としてスクリュウスプラインのナッ
トがθ２　回転し、下端にツールを持つスクリュウスプ
ライン８が上下に動作する。

【００１４】以上のように、固定プレート１に設けられ
た４台の減速機付きモータを駆動することにより可動プ
レート７を平面上任意の位置へ動作させ、鉛直軸回りの
姿勢も自由に選べ、更に可動プレートに対してツールを
上下させることが出来る。即ちツールを三次元的に任意
の位置及び、鉛直軸回りの任意の姿勢へ動作させること
が出来る。しかも動作する部分は動力伝達機構等を持た
ないリンク部材で構成されているため軽量で剛性も高い
し、機構が同一の水平面内で動作する３組の２節リンク
機構でおもに構成されているため、占有するスペースも
小さい。本実施例では各々のリンクの駆動を減速機付き
モータにより行なっているが、低速高トルクモータによ
り直接駆動によっても同様の効果が得られる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定プレートと可動プレートの間に、固定プレートに設
けられた駆動手段によってそれぞれ駆動され、同一面内
で動作する３対の２節リンクを設け、可動プレートに設
けられたツールが連結された出力軸を昇降することによ
り、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
ボットを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例を示す産業用ロボットの斜
視図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の縦断面図である。

【図４】本発明による実施例を示す産業用ロボットの動
作説明図である。

【図５】本発明による実施例を示す産業用ロボットの動
作説明図である。

【符号の説明】

１…固定プレート、２ａ，２ｂ，２ｃ，１１…減速機付
きモータ、３ａ，３ｂ，３ｃ…第１リンク、５ａ，５ｂ
，５ｃ…第２リンク、７…可動プレート、８…スクリュ
ウスプライン、１０…ハウジング。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　支持された固定プレートと、この固定
プレートに対しそれぞれが直交し、固定プレートに三角
形に配置された出力軸を有する３台の駆動手段と、この
３台の駆動手段の各出力軸に基端が固着された３対の２
節リンク機構と、この３対の２節リンク機構の先端が３
角形状に連結配置された可動プレートと、この可動プレ
ートに設けられた、可動プレートに対して鉛直方向にそ
の出力軸を昇降する駆動手段と、この駆動手段の出力軸
に設けられたツールとを有する産業用ロボット。