JPH0435883A - 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、特に機械小物部品や電
子部品などの組立作業に用いられる産業用ロボットに関
する。

（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、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ε５の産業用ロボットに共通した特徴
は、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−っである。

一方１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。

（発明が解決しようとする課題） ところが、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、即ち、水
平多関節形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に、剛性を高めて高精度の位置決め
を可能とするためには、ワークの重量に比べてアームが
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要り、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、これまた高速化に限界がある。

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。

しかも設置面積を減らすことのできる産業用ロボットを
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各辺間に設けられ両端を前
記各辺と平行な軸回りに揺動自在に支持され前記各辺を
含む面内に動作する二連の平行四辺形リンクと、前記固
定部に設けられ前記平行四辺形リンクを前記各辺と平行
な軸回りに揺動する駆動手段とからなる産業用ロボット
である。

（作用） このように構成された産業用ロボットにおいては、三つ
の駆動手段が各々駆動されることにより、各々の二連平
行リンクの移動する平面と、固定プレートの面とのなす
角度は変化し、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、作動領域の中で三次元的に任意
に移動され、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っ
て説明する。

第１図は本発明の産業用ロボットを示す斜視図、第２図
は第１図の横断面図、第３図は第１図の側面図である。

第１図において、作業領域の上空には、図示しない架台
に支持されて略正三角形の固定プレート１が設けられて
おり、この固定プレート１の３辺に設けられた支持ブロ
ックｌａ、　ｌｂ、　ｌｃには、各辺に平行な軸２ａ、
　２ｂ、　２ｃが両端の軸受け３ａ、　３ｂ、　３ｃで
それぞれ揺動自在に支持され、これら各軸２ａ。

２ｂ、２ｃの中間部には、各軸と直交する軸４ａ、　４
ｂ。

４ｃと軸５ａ、　５ｂ、　５ｃが固着されている。また
、軸２ａ。

２ｂ、２ｃの一端は、減速機６ａ、　６ｂ、　６ｃを介
して各々固定プレート１の各頂点近傍に固定された駆動
モータ７ａ、　７ｂ、　７ｃに接続されている。

一方、軸４ａ、　４ｂ、　４ｃには、略Ｈ形の上部リン
ク９ａ、　９ｂ、　９ｃの上端が軸受け８ａ、　８ｂ、
　８ｃで揺動自在に支持され、同じく軸５ａ、　５ｂ、
　５ｃには、略Ｈ形の上部補助リンク１０ａ、　１０ｂ
、　１０ｃの上端が軸受け１１ａ。

１１ｂ、　ｌｌｃで揺動自在に支持されている。一方、
これらの上部リンク９ａ、　９ｂ、　９ｃと上部補助リ
ンク１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃの下端間には、連結リ
ンク１２ａ。

１２ｂ、　１２ｃが図示しない軸受けで揺動自在に支持
され、この結果、上部リンク９と上部補助リンク１０と
は、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
けられた前述の平行四辺形リンクの下端の支点には、各
々下部リンク１３ａ、　１３ｂ、　１３ｃと下部補助リ
ンク１４ａ。

１４ｂ、　１４ｃの上端が各々図示しない軸受けで揺動
自在に支持されていて、これらの下部リンク１３ａ。

１３ｂ、　１３ｃと下部補助リンク１４ａ、　１４ｂ、
　１４ｃの下端は、固定プレート１と相似で小形の三角
形の可動プレート１５の各辺に設けられたＵ字状の支持
ブロック１５ａ、　１５ｂ、　１５ｃに、第３図で示す
各々軸受け１６ａ、　１６ｂ、１６ｃで各辺と平行な軸
回りに揺動自在に支持された軸１７ａ、　１７ｂ、　１
７ｃに設けられた軸１８ａ。

１８ｂ、　１８ｃ及び１９ａ、　１９ｂ、　１９ｃに対
して、図示しない軸受けを介して揺動自在に連結されて
おり、各々平行四辺形リンクを構成している。

一方、可動プレート１５には、モータ２０と減速機２１
が設けられており、可動プレート１５と直交する減速機
１の図示しない出力軸には、ハンド２２が固着されてい
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図で説明する。

まず、固定プレート１に固着された各駆動モータ７ａ、
　７ｂ、　７ｃを各々駆動すると、減速機６ａ、　６ｂ
。

６ｃを介して軸２ａ、　２ｂ、　２ｃが各々固定プレー
ト１の各辺と平行な軸回りに揺動し、軸２ａ、　２ｂ、
　２ｃに固着された軸４ａ、　５ａ、　４ｂ、　５ｂ、
　４ｃ、　５ｃも主軸と共に揺動する。従って、第４図
で示すように、上部リンク９ａ、　９ｂ、　９ｃと上部
補助リンク１０ａ、　ｔｏｂ、　１０ｃ及び連結リンク
１２ａ、　１．２ｂ、　１２ｃで各々構成される各平行
四辺形リンクの作る面と、固定プレート１の面とでなす
角φ８．φｂ、φ。が変化する。また。

この上部リンク９．上部補助リンク１０．連結リンク１
２．下部リンク１３と下部補助リンク１４で構成される
二連の平行四辺形リンクの働きで、可動プレート１５の
各辺と平行な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、この各上部リンク９の軸４
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を駆動する
ことで、固定プレート１と平行を保った状態で三次元的
に移動することとなる。

これを更に詳しく、第４図で説明する。簡単のために、
固定プレート１を表すΔＡＢＣと可動プレート１５を表
すΔａｂｃを各々正三角形とする。

ここで、２連の平行四辺形リンクの先端は、平面Ｓａ＋
　Ｓｂ−ｓｃ上をリンク長と各接合部の揺動角で決まる
動作範囲の中で自由に移動する。一方、各平面Ｓａｓ　
Ｓｂ＋　Ｓｃは、△ＡＢＣの各辺を軸に。

駆動モータ７ａ、　７ｂ、　７ｃで位置決めされる。即
ち、図中に示すように、角度φａ、φｂ、φＣの与え方
によって、底面をΔＡＢＣとする様々な五角錐が得られ
、各々の五角錐において、Δａｂｃ：ΔＡＢＣの相似比
率で高さを分割した位置に、可動プレートが一義的に存
在することになる。

一方、可動プレート１５の重心位置０が、固定プレート
１の重心位置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、各駆動軸の角度φ３．φｂ、φ。を
求めることができる。

今、ΔＡＢＣ，Δａｂｃにおいて、各々重心０゜０から
各辺に対する垂線をＯＤ、ＯＥ、ＯＦおよびｏｄ、ｏｅ
、ｏｆとし、２連の平行四辺リンクのうち上部リンクお
よび下部リンクの状態を、Ｄ　Ｋ　ｄ　、　Ｅ　Ｌ　ｅ
　、　Ｆ　Ｍ　ｆと表わし、尚上部リンク長Ｑｕｗ下部
リンク長Ｑ、とし、 ０Ｄ＝ＯＥ＝ＯＦ＝Ｈ ｏｄ＝ｏｅ＝ｏｆ＝ｈ ０Ｄ方向の単位ベクトルを ＯＥ力方向単位ベクトルを ＯＦ力方向単位ベクトルを 与えられた可動プレートΔａ δ＝Ｈ−ｈ　　とし、 ａ ｂ Ｕｏ　とすれば、 ｂｃの位置ベクトル Ｐを用いて、２連子行リンク各々の固定プレート１の面
に対する角度９’ａｔ　’Ｐｂｔ　９７゜を表わすと。

第４図において、 したがって、このときの連子行リンクの角度は、各々、 つまり、固定プレート１の各辺と平行な軸２の三つの駆
動モータは、固定プレート１の重心位置から可動プレー
ト１５の重心位置へと引かれたベクトルの方向及び長さ
を決定する。更に、可動プレート１５に設けられたモー
タ２０を駆動すると、減速機２１を介してハンド２２が
可動プレート１と直交する軸回りに回動する。

この結果１．：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じであり、しかも、ハンドの回
転を除く全ての駆動を固定プレート１に支持された駆動
モータで行うので、可動部を軽量化することができる。

又、同一の３系統の並列機構で構成されているので１機
構は簡単で、しかも、可動部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、閉ループ機構のため、高
い剛性を備えている。更に、作業領域の上方に固定プレ
ートを支持する架台を設けるだけで、極めて小さな設置
面積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１と可動プ
レート１５は、ともに正三角形の例で説明したが、二等
辺三角形でも三辺不同の三角形でもよい、 〔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相似の三角形の各辺間に設け
られ両端を前記各辺と平行な軸回りに揺動自在に支持さ
れ前記各辺を含む面内に動作する二連の平行四辺形リン
クと、前記固定部に設けられ前記平行四辺形リンクを前
記各辺と平行な軸回りに揺動する駆動手段を設けたので
、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、設置面積を減らすことのできる産業用ロボ
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図の横断面図、第３図は第１図の側面
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 ７・・・駆動モータ 】０・・・上部補助リンク １３・・・下部リンク １５・・・可動プレート

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各辺間に設けられ両端を前記各辺と
   平行な軸回りに揺動自在に支持され前記各辺を含む面内
   に動作する二連の平行四辺形リンクと、前記固定部に設
   けられ前記平行四辺形リンクを前記各辺と平行な軸回り
   に揺動する駆動手段とからなる産業用ロボット。