JPH0512112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボツト等に適用するに好適
なタレツト駆動装置に関する。

(b) 従来の技術 最近の産業用ロボツトに於ては、要求される作
業が徐々に高度なものになつてくる傾向にある。
こうした要望に答えるために、タレツト上に複数
のハンドを配置して、作業内容に応じてハンドを
選択使用する方式が用いられつつある。

(c) 発明が解決しようとする問題点 従来、こうした方式を採る場合において、タレ
ツト上に設けられたハンドを所定の作業位置に位
置決めするには、位置決め専用のサーボモータを
タレツトに設けていた。しかし、これでは、ハン
ド取り付け装置の重量が増大して大型化する欠点
があるばかりか、ロボツトのアームから先の重量
が増大することにより、ロボツトの全体構造に、
より強固なものが求められるようになる不都合が
ある。

また、サーボモータにより位置決めする場合に
は、サーボモータの駆動制御系が新たに必要とな
るので、ロボツトの駆動制御系を根本的に変える
必要が生じ、在来ロボツトの改造に多くの手間と
費用が掛かる欠点があつた。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、軽量かつ
小型で、サーボモータ等の特別の位置決め駆動手
段もタレツト上に設ける必要が無く、従つて、サ
ーボモータ用の新たな駆動制御系を設ける必要の
無い、在来ロボツトにも容易に適用することが出
来るタレツト駆動装置を提供することを目的とす
るものである。

(d) 問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、ベースを有し、前記ベースに
主駆動軸を任意の回転角度位置に回転割り出し駆
動自在に設け、前記主駆動軸にタレツト本体を該
主駆動軸を中心に相対的に回転自在に設け、前記
タレツト本体に、前記主駆動軸の回転を前記タレ
ツト本体に伝えるか、前記タレツト本体を前記ベ
ースに対して固定するかを選別する第１のクラツ
チ手段を設け、前記タレツト本体にタレツト旋回
部材を旋回駆動軸を中心に前記タレツト本体に対
して旋回自在に支持し、前記旋回駆動軸と前記主
駆動軸との間に前記主駆動軸の回転を前記旋回駆
動軸に伝達するか否かを選択する第２のクラツチ
手段を設け、前記第１のクラツチ手段により前記
主駆動軸の回転を前記タレツト本体に伝達するこ
とにより前記主駆動軸により前記タレツト本体を
前記タレツト旋回部材と共に前記主駆動軸を中心
に回転させ、前記第２のクラツチ手段により前記
主駆動軸の回転を前記旋回駆動軸に伝達すること
により前記主駆動軸により前記タレツト旋回部材
を前記タレツト本体に対して旋回させ得るように
して構成される。

(e) 作用 タレツト本体を回転させる場合には第１のクラ
ツチ手段により主駆動軸とタレツト本体を接続
し、旋回部材をタレツト本体に対して旋回させる
場合には、第２のクラツチにより主駆動軸と旋回
駆動軸を接続するように作用する。

(f) 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明によるタレツト駆動装置の一実
施例を示す正断面図、第２図は第１図のタレツト
駆動装置が装着された産業用ロボツトを示す正面
図、第３図は第２図における産業用ロボツトの空
圧回路図である。

産業用ロボツト１は、第２図に示すように、本
体２を有しており、本体２にはメインアーム３が
矢印Ａ，Ｂ方向に移動駆動自在、かつ矢印Ｉ，Ｊ
方向に旋回自在に設けられている。メインアーム
３にはサブアーム５が水平面内で軸５ａを中心に
回転自在に設けられており、サブアーム５の先端
には手首軸５ｂが任意の回転角度位置に回転割り
出し駆動自在に設けられている。手首軸５ｂに
は、第１図に示すように、タレツト式ハンド取り
付け装置６が、本体９にベアリング１０等により
回転自在に支持された取り付け軸７を固着接続さ
せた形で装着されており、取り付け軸７にはキー
１１を介してクラツチリング１２が嵌合してい
る。クラツチリング１２にはピン１２ａが植設さ
れており、更に取り付け軸７の図中下部にはかさ
歯車１３が取り付け軸７に対して回転自在に係合
している。かさ歯車１３にはキー１５を介してス
ライドリング１６が取り付け軸７の軸心方向、即
ち矢印Ｃ，Ｄ方向にのみ摺動自在に設けられてお
り、スライドリング１６にはピン１２ａと係合し
得る溝１６ａが穿設形成されている。また、スラ
イドリング１６の外周部には溝１６ｂが円環状に
形成されており、溝１６ｂには本体９に固着され
たエアシリンダ１７のピストンロツド１７ａに装
着されたレバ１７ｂの先端が嵌入係合している。
ピストンロツド１７ａは矢印Ｃ，Ｄ方向に突出駆
動自在に設けられており、更に、本体９にはエア
シリンダ１９がピストンロツド１９ａを矢印Ｃ，
Ｄ方向に突出駆動自在にした形で設けられてい
る。エアシリンダ１９のピストンロツド１９ａの
先端、即ち第１図上端にはキー１９ｂが固着され
ており、またサブアーム５のピストンロツド１９
ａと対向し得る位置にはロツド穴５ｃが形成され
ている。

一方、本体９には全体円盤状のタレツト２０
が、本体９の周囲に円環状に形成されたレール９
ａを介して中心軸CLを中心に回転自在に設けら
れており、タレツト２０には回転軸２０ａが中心
軸CLにその軸心を一致させた形で、ベアリング
２１等により本体９に対して回転自在に設けられ
ている。回転軸２０ａにはキー２３を介してかさ
歯車２２が、かさ歯車１３と噛合した形で設けら
ており、更に回転軸２０ａにはその中心部に空圧
回路を構成する穴２０ｂが軸心に沿つた形で穿設
されている。穴２０ｂの外側には、同様に空圧回
路を構成する穴２０ｃが穿設形成されており、穴
２０ｂ及び２０ｃは回転軸２０ａ中に円環状に形
成された空気分配溝２０ｄ等を介して、各ハンド
への空気の供給を選択制御する後述の選択切り替
え弁２５へ接続されている。なお、穴２０ｂ及び
２０ｃには空気供給管２６，２６が接続してい
る。

また、タレツト２０の外周面２０ｅには、複数
のハンド２７が所定の間隔で装着されており、各
ハンド２７にはハンド２７を駆動するためのピス
トンやモータ等のアクチエータ２９が設けられて
いる。各アクチユエータ２９には、第１図及び第
３図に示すように、タレツト２０上に固定的に所
定の間隔で装着された選択切り替え弁２５が接続
されており、各選択切り替え弁２５はロボツト本
体２側に設けられた制御バルブ３０に前述の穴２
０ｂ，２０ｃ、空気供給管２６等を介して接続さ
れており、更に本体２にはエアシリンダ１７，１
９駆動用の制御バルブ３１，３２がそれらエアシ
リンダ１７，１９に接続された形で設けられてい
る。なお、各制御バルブ３０，３１，３２には減
圧弁３３等を介して図示しない空気圧縮機等の空
気供給手段が接続されている。また、本体９の所
定位置には、第１図に示すように、ブロツク３５
が選択切り替え弁２５の切り替えロツド２５ａと
選択的に当接係合自在に設けられている。

一方、タレツト２０の、各ハンド２７が装着さ
れた位置に対応する位置には、第１図に示すよう
に、位置決め穴２０ｆが設けられており、位置決
め穴２０ｆには、エアシリンダ１７のピストンロ
ツド１７ａの先端が選択的に嵌入係合することが
出来る。

産業用ロボツト１は以上のような構成を有する
ので、第１図下方の所定の作業位置Ｘに位置決め
されたハンド２７を交換して別の作業を行う場合
には、まず、サブアーム５の手首軸５ｂを適宜な
角度矢印Ｅ，Ｆ方向に回転させて、サブアーム５
に設けられたロツク穴５ｃとエアシリンダ１９の
ピストンロツド１９ａ先端を対向させる。この状
態で制御バルブ３２を切り替えてエアシリンダ１
９のピストンロツド１９ａをＤ方向に突出させる
と、ピストンロツド１９ａ先端が、それまでのキ
ー１９ｂが取付け軸７のキー溝７ａに嵌入係合し
た状態から、キー溝７ａとの係合状態が解除され
てロツク穴５ｃに嵌入係合し、本体９はエアシリ
ンダ１９を介してサブアーム５に対して固定され
る。次に制御バルブ３１を切り替えて、エアシリ
ンダ１７のピストンロツド１７ａを同様にＤ方向
に後退させる。すると、ピストンロツド１７ａの
先端はそれまで嵌入係合していたタレツト２０の
位置決め穴２０ｆから外れ、タレツト２０は本体
９に対して回転軸２０ａを中心に矢印Ｇ、Ｈ方向
にレール９ａを介して自由に回転することが出来
るようになる。

また、ピストンロツド１７ａがＤ方向に移動す
ると、レバ１７ｂと溝１６ｂを介して係合してい
るスライドリング１６も、Ｄ方向にかさ歯車１３
上を移動する。すると、スライドリング１６の溝
１６ａがクラツチリング１２のピン１２ａに嵌入
係合する。この状態で、サブアーム５の手首軸５
ｂを所定角度Ｅ又はＦ方向に回転させると、取り
付け軸７、クラツチリング１２、スライドリング
１６、かさ歯車１３，２２を介して回転軸２０
ａ、即ちタレツト２０が本体９に対してＨ又はＧ
方向に所定角度回転し、それまで作業位置Ｘに位
置決めされていた使用済みのハンド２７を他の待
機位置にずらせると共に、目的のハンド２７を作
業位置Ｘに位置決めする。タレツト２０の回転角
度は、手首軸５ｂの回転角度量に依存するので、
交換すべきハンド２７の現在位置（タレツト２０
が回転する以前の状態における位置）と作業位置
Ｘ間におけるタレツト２０の所要回転角度に対応
した角度量だけ手首軸５ｂをＥ又はＦ方向に回転
させることにより、目的のハンド２７を容易に作
業位置Ｘに位置決めすることが出来る。なお、手
首軸５ｂが回転しても、本体９はピストンロツド
１９ａがサブアーム５のロツク穴５ｃと係合して
手首軸５ｂの回転に対して固定されているので、
本体９が手首軸５ｂと共につれ回りを生じること
はなく、ハンド２７の作業位置Ｘへの位置決め動
作は円滑に行われる。

目的のハンド２７を作業位置Ｘに位置決めした
ところで、制御バルブ３１を切り替えて、エアシ
リンダ１７のピストンロツド１７ａをＣ方向に突
出させる。すると、ピストンロツド１７ａの先端
がタレツト２０の位置決め穴２０ｆに嵌入係合
し、タレツト２０を本体９に対して固定する。こ
の位置決め穴２０ｆは、既に述べたように、タレ
ツト２０上の各ハンド２７に対応した位置に穿設
されているので、タレツト２０上のいずれかのハ
ンド２７を作業位置Ｘに位置決めすることによ
り、該位置決めされたハンド２７に対応する位置
決め穴２０ｆとピストンロツド１７ａが対向する
ことになる。なお、ピストンロツド１７ａの位置
決め穴２０ｆと係合する先端部１７ｃは、第１図
に示すように、テーパ状に形成されているので、
ピストンロツド１７ａが位置決め穴２０ｆに嵌入
係合することにより、ハンド２７は該テーパ部分
により正確に所定の作業位置Ｘに位置決め保持さ
れる。

また、ピストンロツド１７ａがＣ方向に突出す
ると、レバ１７ｂを介してスライドリング１６も
Ｃ方向に移動し、それまで係合状態にあつた溝１
６ａとクラツチリング１２のピン１２ａとの係合
が解除される。これにより、前述の位置決め穴２
０ｆに対するピストンロツド１７ａの嵌入係合に
よるタレツト２０の本体９に対する位置決めを、
より正確に行うことが可能となる。即ち、歯車１
３，２２等の累積バツクラツシが、ピストンロツ
ド１７ａが穴２０ｆに嵌入することによつて修正
する角度量よりも小さい場合には、ピストンロツ
ド１７ａの位置決め穴２０ｆへの嵌入によつてタ
レツト位置を正確に位置決めしようとしても、ロ
ツド１７ａによつて修正される角度量がバツクラ
ツシ分を上回り、クラツチリング１２と溝１６ａ
間の係合を解除しない限りタレツト２０の正確な
位置決めが不可能となる。また、歯車１３，２２
等の累積バツクラツシをピストンロツド１７ａの
修正角度量より大きくとると、手首軸５ｂによる
タレツト２０の回転位置決めに際して、ピストン
ロツド１７ａについて正確な位置決めが可能な範
囲にタレツト２０を位置決めする必要が生じ、従
つてバツクラツシを考慮した形で手首軸５ｂの回
転角度を決定する必要が生じて制御が煩雑にな
る。従つて、手首軸５ｂの制御を煩雑化させるこ
となく、正確なタレツト２０の位置決めを達成す
るには、ピストンロツド１７ａによつて修正され
る角度量に対して回転力伝達手段中の累積バツク
ラツシを小さくとり、かつタレツト２０の位置決
めに際しては、クラツチリング１２、スライドリ
ング１６等のクラツチ手段により手首軸５ｂとタ
レツト２０間の接続を断つことが望ましい。

クラツチリング１２と溝１６ａの係合が解除さ
れたところで、手首軸５ｂを、タレツト２０の位
置決めの際に、回転させた方向とは反対の方向
に、位置決め時に回転させた角度と等しい角度量
回転させ、元の位置、即ち、タレツト位置決め前
に手首軸５ｂが位置決めされていた位置に戻す。
そこで、制御バルブ３２が切り替えられ、エアシ
リンダ１９のピストンロツド１９ａがＣ方向に後
退し、ピストンロツド１９ａとロツク穴５ｃとの
係合が解除されると共に、キー１９ｂが取り付け
軸７に穿設形成されたキー溝７ａに嵌入係合す
る。この状態で、メインアーム３を第２図矢印
Ａ，Ｂ方向に適宜移動駆動し、更にサブアーム５
を軸５ａを中心に水平面内で回転させて、タレツ
ト式ハンド取り付け装置６の作業位置Ｘに位置決
めされたハンド２７により所定の作業を行う。

なお、作業位置Ｘのハンド２７を第２図に示す
矢印Ｅ，Ｆ方向に所定角度回転させる場合には、
手首軸５ｂを同様にＥ，Ｆ方向に所定角度回転さ
せる。すると、手首軸５ｂの回転はキー溝７ａ、
キー１９ｂ、ピストンロツド１９ａ、エアシリン
ダ１９を介して本体９に伝わり、本体９は手首軸
５ｂと一体となつた形で所定角度回転する。本体
９が所定角度回転すると、本体９に対してピスト
ンロツド１７ａ、位置決め穴２０ｆを介して固定
されたタレツト２０、従つて作業位置Ｘのハンド
２７も同様にＥ又はＦ方向に所定角度回転するの
で、手首軸５ｂを回転させることによりハンド２
７を任意の方向へ向かせることが出来る。この手
首軸５ｂの回転によるハンド２７の旋回動作は、
手首軸５ｂの位置が、タレツト２０の位置決め動
作を行う直前の時点に戻されている（即ち、本来
の手首軸５ｂとしての動作からタレツト２０の位
置決め動作に決換えられる直前の位置に戻されて
いる。）ので、その後、再度、本来の手首軸５ｂ
としての動作を行う際に、タレツト２０の位置決
め動作の際にどれだけ手首軸５ｂが回転したかを
考慮しなくても、本来の意図した角度位置にハン
ド２７を位置決めすることが出来る。

ところで、所望のハンド２７が作業位置Ｘに位
置決めされると、当該ハンド２７のアクチエータ
２９に駆動用空気を供給している空圧回路中に設
けられた、選択切り替え弁２５，２５の切り替え
ロツド２５ａが本体９に設けられたブロツク３５
に、第１図に示すように、当接係合し、タレツト
式ハンド取り付け装置６内の当該アクチエータ２
９に関する空圧回路を選択的に開く。すると、作
業位置Ｘに位置決めされたハンド２７と産業用ロ
ボツト１の本体２側に設けられたハンド制御用制
御バルブ３０が接続され、制御バルブ３０の切り
替えにより作業位置Ｘに位置決めされたハンド２
７のアクチエータ２９のみが制御バルブ３０によ
り駆動制御自在な状態となる。即ち、作業位置Ｘ
以外に待機した状態にあるハンド２７のアクチエ
ータ２９については、当該アクチエーラ２９に対
応した選択切り替え弁２５がブロツク３５と当接
することは無いので、制御バルブ３０との空圧回
路が選択切り替え弁２５により遮断された状態と
なり、制御バルブ３０の切り替え動作により駆動
されるのは作業位置Ｘにあるハンド２７のみとな
り、他の位置のハンド２７は何らの動作も行うこ
とは無い。従つて、制御バルブ３０の切り替えに
より、作業位置Ｘ以外のハンド２７が不用意に動
作することが無く、極めて安全である。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、サブ
アーム５などのベースを有し、前記ベースに手首
軸５ｂ、取り付け軸７などの主駆動軸を任意の回
転角度位置に回転割り出し駆動自在に設け、前記
主駆動軸に本体９などのタレツト本体を該主駆動
軸を中心に相対的に回転自在に設け、前記タレツ
ト本体に、前記主駆動軸の回転を前記タレツト本
体に伝えるか、前記タレツト本体を前記ベースに
対して固定するかを選択するエアシリンダ１９な
どの第１のクラツチ手段を設け、前記タレツト本
体にタレツト２０などのタレツト旋回部材を回転
軸２０ａなどの旋回駆動軸を中心に前記タレツト
本体に対して旋回自在に支持し、前記旋回駆動軸
と前記主駆動軸との間に前記主駆動軸の回転を前
記旋回駆動軸に伝達するか否かを選択するエアシ
リンダ１７、スライドリング１６、クラツチリン
グ１２などの第２のクラツチ手段を設け、前記第
１のクラツチ手段により前記主駆動軸の回転を前
記タレツト本体に伝達することにより前記主駆動
軸により前記タレツト本体を前記タレツト旋回部
材と共に前記主駆動軸を中心に回転させ、前記第
２のクラツチ手段により前記主駆動軸の回転を前
記旋回駆動軸に伝達することにより前記主駆動軸
により前記タレツト旋回部材を前記タレツト本体
に対して旋回させ得るようにして構成したので、
タレツト本体を回転させる場合には第１のクラツ
チ手段により主駆動軸とタレツト本体を接続して
主駆動軸を回転駆動させることにより回転させ、
旋回部材をタレツト本体に対して旋回させる場合
には、第２のクラツチにより主駆動軸と旋回駆動
軸を接続することにより、同様に主駆動軸を回転
駆動させることにより回転させることができる。
即ち、タレツト本体外の駆動源により駆動される
単一の駆動手段としての主駆動軸により、タレツ
ト本体及び旋回部材の主駆動軸を中心とした回転
と、外旋回部材の該タレツト本体に対する回転を
選択的に行うことが可能となり、わざわざ旋回部
材用のサーボモータをタレツト本体上に設ける必
要がなくなり、軽量で小型のタレツト駆動装置の
提供が可能となる。

また、旋回部材の旋回動作を、主駆動軸の回転
角度を選択することにより容易に行うことが出来
るので、タレツト本体上にサーボモータを設けて
旋回させる場合に比して、その制御が在来の主駆
動軸の制御系を利用すれば足り、特別の駆動制御
系を新たに設置する必要がないので、在来のロボ
ツトへの適用も経済的かつ容易に行うことが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタレツト駆動装置の一実
施例を示す正断面図、第２図は第１図のタレツト
駆動装置が装着された産業用ロボツトを示す正面
図、第３図は第２図における産業用ロボツトの空
圧回路図である。 １……産業用ロボツト、５ｂ……手首軸、６…
…タレツト式ハンド取り付け装置、９……タレツ
ト本体（本体）、１２……第２のクラツチ手段
（クラツチリング）、１６……第２のクラツチ手段
（スライドリング）、１７……第２のクラツチ手段
（エアシリンダ）、１９……第１のクラツチ手段
（エアシリンダ）、２０……旋回部材（タレツト）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベースを有し、 前記ベースに主駆動軸を任意の回転角度位置に
   回転割り出し駆動自在に設け、 前記主駆動軸にタレツト本体を該主駆動軸を中
   心に相対的に回転自在に設け、 前記タレツト本体に、前記主駆動軸の回転を前
   記タレツト本体に伝えるか、前記タレツト本体を
   前記ベースに対して固定するかを選択する第１の
   クラツチ手段を設け、 前記タレツト本体にタレツト旋回部材を旋回駆
   動軸を中心に前記タレツト本体に対して旋回自在
   に支持し、 前記旋回駆動軸と前記主駆動軸との間に前記主
   駆動軸の回転を前記回駆動軸に伝達するか否かを
   選択する第２のクラツチ手段を設け、 前記第１のクラツチ手段により前記主駆動軸の
   回転を前記タレツト本体に伝達することにより前
   記主駆動軸により前記タレツト本体を前記タレツ
   ト旋回部材と共に前記主駆動軸を中心に回転さ
   せ、前記第２のクラツチ手段により前記主駆動軸
   の回転を前記旋回駆動軸に伝達することにより前
   記主駆動軸により前記タレツト旋回部材を前記タ
   レツト本体に対して旋回させ得るようにして構成
   したタレツト駆動装置。