JPH0531686A - ユニツト型ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は手首部や駆動部等を相互に交換自在
として、これらを自由に組合わせ得るようにすることを
目的とする。 【構成】 本発明のユニット型ロボットは、相互に着脱
自在となった本体ユニット、駆動ユニット、及び手首ユ
ニットにより構成されている。したがって、他のユニッ
トをそのままの形態として、少なくとも１つのユニット
のみを交換することができ、ロボットの作業内容に応じ
て駆動ユニットのみ、あるいはこれに取付けられたモー
タのみを交換することによりモータの容量を変更するこ
とができると共に、手首ユニットの軸構成のみをも、他
のユニットをそのままとして変更することができる。 【効果】 手首ユニットと駆動ユニットを連結する本体
ユニットは、手首軸を収容する筒体を有しているので、
本体ユニットの剛性が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の軸数機能を有する
手首部がロボット本体に設けられ、このロボット本体が
長手方向に直線往復動するタイプのユニット型ロボット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットを使用してワークの位置決め作
業等を行なう場合には、ワークを把持するフィンガー等
が取付けられる手首部を、ワークに対して進退移動させ
るために直線方向に往復移動させると共に、手首部自体
をそこから離れた位置を揺動中心として揺動運動させる
ことが必要となる場合がある。そして、手首部自体には
回転運動等の複数の軸数機能を通常持たせている。これ
まで使用されている揺動型ロボットは、例えば３軸程度
の軸数機能を有する手首アームに対して、更に前記直線
移動の機能を付加するために、手首アームをロボット本
体に直線方向移動自在に取付け、このロボット本体を揺
動させることにより、所望の機能を有するロボットを構
成するようにしている。このような従来のロボットにお
いては、手首の駆動は、手首アーム内に設けられた動力
伝達装置を介して、アームの後端部側から先端の手首に
まで伝達するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のロボット構成では、手首アームとロボット本
体とが完全に分離されているために、ロボット全体のコ
ンパクト化を達成し難いという問題点がある。また、ロ
ボット本体の直線移動による移動ストロークを変更した
い場合には、手首アーム自体を交換する必要があり、多
種類の加工に対応させることができず、汎用化すること
が困難であった。本発明は、ロボットを構成する手首部
等を各々の機能に応じてユニット化ないしモジュール化
することにより、それぞれのユニットを交換し得るよう
にし、角ユニットを他のユニットに対して交換し得るよ
うにすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、両端に連結部を有し長手方向に往復動自在
となった本体ユニットに手首軸を収容する筒体を複数本
備える共に、それぞれの手首軸の一端に駆動側歯車を固
着し、他端に従動側歯車を固着し、前記駆動側歯車と噛
合うモータ側歯車を有する駆動ユニットを前記本体ユニ
ットの一端に着脱自在に装着し、前記従動側歯車と噛合
う手首側歯車を有する手首ユニットを前記本体ユニット
の他端に着脱自在に装着し、前記本体ユニット、前記駆
動ユニット及び前記手首ユニットが相互に交換自在とな
るようにしたことを特徴とするユニット型ロボットであ
る。

【０００５】

【作用】上記構成のユニット型ロボットは、相互に着脱
自在となった本体ユニット、駆動ユニット、及び手首ユ
ニットにより構成されているので、他のユニットをその
ままの形態として、少なくとも１つのユニットのみを交
換することができる。したがって、ロボットの作業内容
に応じて駆動ユニットのみ、あるいはこれに取付けられ
たモータのみを交換することによりモータの容量を変更
することができると共に、手首ユニットの軸構成のみを
も、他のユニットをそのままとして変更することができ
る。

【０００６】

【実施例】以下、図示する本発明の実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。本発明の揺動型ロボット１０
は、図１及び図２に示されるように、ロボット本体ユニ
ット１１と、これの一端部に分割部Ａの部分で着脱自在
に取付けられた手首ユニット１２と、他端部に分化粒Ｂ
の部分で着脱自在に取付けられた駆動ユニット１３とか
ら構成されている。本体ユニット１１には、枠体１４が
揺動軸１５により取付けられており、本体ユニット１１
は枠体１４に対して、図１において揺動角度θ1 の範囲
内で揺動自在となっている。枠体１４と本体ユニット１
１との間には、揺動装置１６が取付けられており、この
揺動装置１６によって本体ユニット１１は枠体に対して
揺動する。この枠体１４にはガイド部材１７が取付けら
れており、図示しないガイドレールに沿ってガイド部材
１７が摺動することにより、ロボット１０は図２に示さ
れるように、Ｙ軸方向に往復動する。

【０００７】本体ユニット１１は、図３に示されるよう
に、それぞれ断面が四辺形の３つの角パイプ２１〜２３
を有しており、これらの角パイプ２１〜２３の両端部に
は、連結部２４、２５が固定されている。これらの角パ
イプ２１〜２３に代えて丸パイプ等の種々の断面形状の
パイプを使用することも可能である。２本の角パイプ２
１、２２にはガイドレール２６が固着され、これらのガ
イドレール２６は前記枠体１４に取付けられるようにな
ったガイド部材２７に対して、Ｚ軸方向に摺動自在に設
けられている。このＺ軸方向に本体ユニット１１を往復
移動させるために、図４に示されるように、駆動ユニッ
ト１３のユニット基板２８に取付けられたモータ３１の
主軸がカップリング３２を介してＺ軸ボールねじ３３に
連結されており、このボールねじ３３にねじ結合された
ナット部３４が前記ガイド部材２７に取付けられるよう
になっている。ボールねじ３３の先端部は連結部材２５
に固着された保持部材３５に回転自在に保持されてい
る。

【０００８】本体ユニット１１に設けられた３つの角パ
イプ２１〜２３の中には、図３に示されるように、それ
ぞれ手首軸３６〜３８が回転自在に装着されており、そ
れぞれの両端部は連結部２４、２５の部分で回転自在に
支持されている。このように、本体ユニット１１を構成
するパイプ２１〜２１の中に手首軸３６〜３８が収容さ
れているので、それぞれの手首軸の収容スペースを有効
に確保することができると共に、パイプ２１〜２３の使
用により本体ユニット１１の剛性が高くなる。それぞれ
の手首軸３６〜３８は、図５に示されるように、駆動ユ
ニット１３のユニット基板２８に取付けられた３つの手
首モータ４１〜４３にそれぞれ連結されている。角パイ
プ２２内に組込まれた手首軸３７と手首モータ４２との
連結機構について、図５に基づいて説明する。手首モー
タ４２の主軸に取付けられた平歯車４４は、連結部２４
に回転自在に取付けられた平歯車４５を介して、手首軸
３７の端部に固定された平歯車４６に噛合っている。し
たがって、手首モータ４２を駆動すると、これらの歯車
４４〜４６を介して手首軸３７は回転駆動される。角パ
イプ２１、２３内に組込まれた手首軸３６、３８の回転
駆動も、上述した平歯車を有する連結機構と同様の連結
機構により、手首モータ４１、４３によって駆動され
る。このように、駆動ユニット１３側の手首モータ４１
〜４３により駆動される歯車と、本体ユニット１１の連
結部２４に取付けられた歯車とがそれぞれ平歯車となっ
ていることから、駆動ユニット１３を本体ユニット１１
にボルト等を用いて、分割部Ａの部分で連結する際に
は、容易に歯車同志を噛合わせることが可能となり、モ
ータの容量を負荷に応じて簡単に変更することができ
る。

【０００９】本体ユニット１１の連結部２５を示すと、
図６の通りであり、この連結部２５に着脱自在となった
手首ユニット１２を示すと、図７の通りである。それぞ
れの手首軸３６〜３８の端部には、連結部２５の外部に
露呈させて平歯車５１〜５３が取付けられている。連結
部２５には、平歯車５１〜５３を覆うようにして、基部
ホルダー５４が着脱自在にボルト等により取付けられる
ようになっており、この基部ホルダー５４に対しては第
１回転ホルダー５５が、図１、図２において符号θ2 で
示す方向に回転自在に装着されている。更にこの第１回
転ホルダー５５に対しては、図７に示されるように、前
記回転方向θ2 に対して９０度位相がずれた方向θ3 に
回転自在に第２回転ホルダー５６が取付けられている。
また、この第２回転ホルダー５６に対しては、これに対
して９０度位相がずれた方向θ4 の方向に回転自在に第
３回転ホルダー５７が取付けられている。この第３回転
ホルダー５７には、図示しないワーク位置決め用のハン
ド等が取付けられることになり、結果として、この手首
ユニット１２自体は、θ2 〜θ4 軸の３つの軸数機能を
有している。

【００１０】第１回転ホルダー５５は手首軸３８により
駆動され、第２回転ホルダー５６は手首軸３６により駆
動され、第３回転ホルダー５７は手首軸３７により駆動
されようになっている。第１回転ホルダー５５を前記θ
2 方向に回転駆動するために、基部ホルダー５４に回転
自在に取付けられた中空駆動軸６１は、減速機構６２を
介して第１回転ホルダー５５に連結されており、基部ホ
ルダー５４内に位置させて前記中空駆動軸６１に固着さ
れた平歯車６０には、基部ホルダー５４内に回転自在に
取付けられた図示しない歯車を介して、手首軸３８の端
部に取付けられた平歯車５３が噛合っている。したがっ
て、手首モータ４３によって、手首軸３８を介して第１
回転ホルダー５５はθ2 方向に駆動される。

【００１１】第２回転ホルダー５６を前記θ3 方向に回
転駆動するために、前記中空駆動軸６１及び第１回転ホ
ルダー５５内に回転自在となった中空駆動軸６４の一端
には、傘歯車６５が固着され、この傘歯車６５に噛合う
他の傘歯車６６の回転が減速機構６７を介して、第２回
転ホルダー５６に伝達されるようになっている。そし
て、中空駆動軸６１の他端に固着された平歯車６８に
は、連結部２５に回転自在に取付けられた平歯車６９を
介して、前記手首軸３６の平歯車５１に噛合っている。
したがって、手首モータ４１によって、手首軸３６を介
して第２回転ホルダー５６はθ3 方向に回転する。

【００１２】第３回転ホルダー５７を前記θ4 方向に回
転駆動するために、前記中空駆動軸６４内に回転自在と
なった駆動軸７１の一端には、傘歯車７２が固着され、
この傘歯車７２は、第２回転ホルダー５６に回転自在に
取付けられたシャフト７３の傘歯車７４が噛合ってい
る。また、このシャフト７３に固着された歯車７５に
は、図示しない平歯車を介して、第２回転ホルダー５６
に回転自在に装着されたシャフト７６の平歯車７７が噛
合い、シャフト７６の固着された傘歯車７８には、第３
回転ホルダー５７に対して減速機構７８を介して連結さ
れたシャフト７９の傘歯車８０が噛合っている。一方、
駆動軸７１の他端には、平歯車８１が固着され、この平
歯車８１は連結部２５に取付けられた平歯車８２を介し
て、手首軸３７の平歯車５２に噛合っている。したがっ
て、したがって、手首モータ４２によって、手首軸３７
を介して第３回転ホルダー５７はθ4 方向に回転する。

【００１３】本体ユニット１１の連結部２５に位置する
３つの手首軸３６〜３８の端部には、それぞれ平歯車が
取付けられ、これらの平歯車は本体ユニット１１に対し
て分割部Ｂの部分で着脱自在となった手首ユニット１２
における平歯車に噛合うようになっているので、同一構
造の本体ユニット１１に対して複数の種類の手首ユニッ
ト１２を装着することができる。したがって、上述した
実施例では、同軸タイプの手首ユニット１２が本体ユニ
ット１１に取付けられている場合を示しているが、図８
に示されるように、オフセットタイプの手首ユニット１
２ａを、同一構造の本体ユニット１１の連結部２５に連
結することも可能である。

【００１４】図示する揺動型ロボット１０は、本体ユニ
ット１１と手首ユニット１２と駆動ユニット１３とから
構成され、これらが相互に分割部Ａ、Ｂの部分で着脱自
在となっている。つまり、ロボット１０が３つのユニッ
ト化ないしモジュール化されて相互に連結自在となって
いる。したがって、他のユニットをそのままとして、本
体ユニット１１のみを変更させれば、Ｚ軸方向の移動ス
トロークが相違したロボットを得ることができ、このＺ
軸ストロークを自由に選択することができる。同様に、
駆動ユニット１３のみを他のタイプのものに交換すれ
ば、モータの容量を変更することができると共に、手首
ユニット１２のみを他のタイプに交換すれば、手首の軸
構成を図１に示されるタイプや、図８に示されるタイプ
等に自由に選択することができる。また、本体ユニット
１１は、それぞれ手首軸が収容された角パイプを有して
おり、本体ユニット１１のスペースを有効に活用しなが
ら、本体ユニット１１の剛性を増加させることができる
と共にロボットのコンパクト化が達成される。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
ように手首部と一体となった手首アーに沿って、そのア
ームを長手方向に移動させるためのＺ軸移動機構を配置
することなく、本体ユニット自体を手首軸を収容するパ
イプつまり筒体により構成したので、Ｚ軸移動を行なう
ための本体ユニットのコンパクト化と高剛性化が達成さ
れた。しかも、本発明のロボットは、本体ユニットと駆
動ユニットと手首ユニットとからなり、これらが相互に
着脱自在となっているので、１つのユニットのみを交換
することができ、作業すべき内容つまりワークの種類等
に応じて、多数の用途に変更することができる。つま
り、モータの容量を簡単に変更すること、手首の軸構成
を簡単に変更すること、本体ユニットのＺ軸移動ストロ
ークを変更すること等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の一実施例に係るユニット型ロボット
の正面図、

【図２】は図１における矢印２方向の右側面図、

【図３】は図１における３−３線に沿う断面図、

【図４】は図１における左側面から見たＺ軸方向の移動
機構を示す断面図、

【図５】は図１及び図２に示された駆動ユニットの正面
側から見た断面図、

【図６】は本体ユニットの連結部を示し、図７における
６−６線に沿う断面図、

【図７】は図１及び図２に示された手首ユニットの正面
側から見た断面図、

【図８】は他のタイプの手首ユニットの全体を示す正面
図である。

【符号の説明】

１０…ユニット型ロボット、１１…本体ユニット、１２
…手首ユニット、１２ａ…手首ユニット、１３…駆動ユ
ニット、１４…枠体、１５…揺動軸、２１〜２３…角パ
イプ（筒体）、２４、２５…連結部、３１…ボールねじ
用モータ、３３…Ｚ軸ボールねじ、３６〜３８…手首
軸、４１〜４３…手首モータ、４４…平歯車（モータ側
歯車）、４６…平歯車（駆動側歯車）、５１〜５３…平
歯車（従動側歯車）、５４…基部ホルダー、５５…第１
ホルダー、５６…第２ホルダー、５７…第３ホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 両端に連結部を有し長手方向に往復動自
   在となった本体ユニットに手首軸を収容する筒体を複数
   本備える共に、それぞれの手首軸の一端に駆動側歯車を
   固着し、他端に従動側歯車を固着し、 前記駆動側歯車と噛合うモータ側歯車を有する駆動ユニ
   ットを前記本体ユニットの一端に着脱自在に装着し、 前記従動側歯車と噛合う手首側歯車を有する手首ユニッ
   トを前記本体ユニットの他端に着脱自在に装着し、前記
   本体ユニット、前記駆動ユニット及び前記手首ユニット
   が相互に交換自在となるようにしたことを特徴とするユ
   ニット型ロボット。