JPH0567394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ロボツトに関するものである。

〔従来の技術〕

最近、生産工程においてロボツトの導入による
組立作業の自動化が急速に進んでいる。こうした
目的で使用されている従来の産業用ロボツトの一
例を第１図に示す。

このロボツトは第１腕１と第２腕２との二関節
水平構造となつている。第１腕１の根本に直流サ
ーボモータ３を設けて第１腕１を直接駆動し、第
１腕１の先端に軸支された第１腕１の先端に直流
サーボモータ３′を設けて第２腕２を直接駆動す
る構成となつている。第２腕２の先端にはエアシ
リンダ４が具備され、そのピストンロツドの先端
に上下軸５が取付けられ、上下軸５の下端にはハ
ンド６が軸支されている。したがつて、エアシリ
ンダ４の伸縮によりハンド６は上下動せしめられ
る。さらに、ベース７に固定されたステツピング
モータ８によりタイミングベルト９，９′，９″及
びプーリ１０，１０′，１０″，１０″を介してハ
ンド６に回転力を伝動してひねり動作を行わせ
る。

上述のロボツトは第１腕１と第２腕２とによる
水平面内での２自由度と、上下方向の１自由度
と、手先（ハンド）６の回転の自由度との計４自
由度を有しており、上方向から部品を組付ける作
業に用いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上方向から組付作業を行うロボツトは、一般に
組立部品の取出しと組立とでは、それぞれ異なつ
た場所で行われるため、ハンド６は、ロボツト取
付け位置より離れた地点からロボツト取付け位置
までの広い範囲において位置決めする必要があ
る。

従来のロボツトでは、ロボツト取付け位置から
離れた地点でロボツトハンドを移動させることは
できるものの、腕を折りたたみロボツトハンドを
ロボツト取付け位置の付近へ移動させようとして
も、第２腕２が第１腕１と干渉してしまい、第１
腕１に対する第２腕２の回転角が制限され、十分
な可能範囲を得ることができず、第２腕の先端に
設けられたハンド６をロボツトの設置場所である
ベース７の付近まで移動させることができなかつ
た。このため、ロボツトの取付け位置の付近での
組付作業を行うことができないという欠点があつ
た。

また、第２図に示す如く連結杆９５が第１腕９
１及び第２腕９２の外側に配されてあるため、ベ
ース９７の上下寸法が大きくなり、ロボツトの高
さＨを高くし、ロボツトの占有空間を拡大すると
いう欠点がある。

本発明の目的は、以上説明した従来ロボツトの
欠点をなくし、第１腕に対する第２腕の回転角を
広げ、ロボツト取打け位置から遠い地点での作業
ができるという水平多関節ロボツトの利点を損う
ことなく、ロボツト取付け位置付近の作業を可能
とする作業用ロボツトを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明では、第１軸
によつて回動自在なように固定部材に軸支された
第１腕と、前記第１軸と平行の第２軸により回動
自在なように第１腕の先端に軸支された第２腕
と、前記第２腕の先端に手先機構を備えて成る産
業用ロボツトにおいて、前記第１腕は第１軸回り
に回動自在で一定の間〓をもつて互いに平行に設
けられた第１部材と第２部材により構成され、前
記第２腕は前記第１部材及び第２部材により挟持
されており、これによつて前記第２腕の折曲げ時
には前記第２腕の一部が前記第１腕の第１部材と
第２部材とにより形成される空間に入り込むよう
にしたものである。

また、第１軸に回動自在に軸支された第１のク
ランクと、前記第２軸に回動自在に軸支された第
２のクランクと、前記第１腕と前記第１及び第２
のクランクとで平行四辺形を構成するよう、その
一端を前記第１のクランクの揺動端で軸支され、
他端を前記第２のクランクの揺動端で軸支された
連結杆とを有し、これにより、前記第１及び第２
のクランクと連結杆により構成される平行四辺形
リンク機構により前記第２腕を第１腕の先端で揺
動可能とし、前記第２のクランクは、第２腕が第
１腕に対して折れ曲がり第２腕の一部が第１腕の
第１部材と第２部材の間に入り込む際には、前記
平行四辺形リクが第１腕の第１部材と第２部材に
より形成される空間の外側に位置するよう第２腕
に対して所定の角度で設置するようにしたもので
ある。

さらに、手先機構を駆動する駆動用モータを、
前記第２腕が第１腕と同一直線上になるとき前記
第１部材と第２部材により形成される空間の内部
に入り込むように第２腕上に配設するようにした
ものである。

〔作用〕

本発明では、前記第１腕は第１軸回りに回動自
在で一定の間隔をもつて、互いに平行に設けられ
た第１の部材と第２の部材により構成し、これに
よつて前記第２腕の折曲げ時には前記第１腕の第
１部材と第２部材の間に第２腕を収納できるよう
に構成したので、ロボツトベースから離れた地点
はもちろんのこと、第２腕を折り曲げ時にも第１
腕と第２腕とが干渉することなくベース付近の作
業も行うことができる。また、上記ロボツトの腕
の慣性モーメントを低減するために第１軸上に設
けた第２腕駆動用の直流サーボモータ２２の駆動
力を第２腕まで伝達するリンク機構が、第２腕１
２の一部が第１腕１１を構成する第１部材と第２
部材が形成する空間に入り込んだ際に第１腕１１
の外側に位置するように、リンク機構のクランク
を第２腕に対して所定角度で設置したので、第２
腕の折り曲げ時にリンク機構と第２腕とが干渉す
ることなく、上記作用と相俟つて更にロボツトの
作業範囲を広げることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図乃至第７図に
より説明する。

第３図は本発明による産業用ロボツトの一実施
例の側面図、第４図及び第５図は同じく中央で切
断した側面図である。

本ロボツトは第３図に示すように、第１腕１１
と第２腕１２とから成る二関節構造の３自由度構
成であり、手先（ハンド）１３の回転は制御せ
ず、手先１３の姿勢（対地角度）を一定に保つ機
構を有している。なお、手先１３の回転も制御す
る４自由度構成に対しては、ベース２０後方に駆
動モータ２４を設置し、３自由度構成時には固定
してあるスプロケツト４５″を回転自在とし、該
スプロケツト４５″とモータ２４をチエーン（図
示せず）にて連結する。

第１腕１１は第４図に示すように上下二分割構
造とし、第１部材１１′はその枢支軸と同軸上の
ベース２０上に設置した直流サーボモータ２１に
より減速機３１を介して直接駆動する。第１部材
１１′はその枢支軸回りに回動自在に軸支され、
第１部材１１′及び第２部材１１″は、該先端部に
第１腕１１に対し回動自在に軸支された第２腕１
２を挟持し、第２軸１５により１本の腕として連
結してある。そして、第２腕１２は第１腕１１の
枢支軸と同軸上のベース２０に設置した直流サー
ボモータ２２の回転を減速機３２を介してダブル
クランク４２に伝えるように構成する。ここでダ
ブルクランク４２の出力軸１８は、第２部材１
１″に対して回動自在に軸支してある。上記ダブ
ルクランク４２は、第７図に示すように出力軸１
８に対して同径上90°の位相差を有する２個のク
ランクピン４２ａ，４２ｂを設けてあり、これに
対応して第２腕１２の根本部にも該腕を枢支して
いる第２軸１５に対して同径上90°の位相差をも
つ２個のクランクピン１２ａ，１２ｂを設ける。
そして、前記クランクピン４２ａと同１２ａとを
連結杆５２ａで連結すると共にクランクピン４２
ｂと同１２ｂとを連結杆５２ｂで連結し、ダブル
リンク（連結杆）機構を構成する。ダブルクラン
ク機構は第７図からも明らかなように、第２腕１
２が第１腕１１の第１部材１１′と第２部材１
１″の間に入り込む際には、第１腕１１から離れ
たところに位置するように、第２軸１５に設けら
れたクランクを第２腕１２に対して所定の角度で
設置している。これにより、第２腕の折り曲げ時
にリンク機構と第２腕とが干渉することがなく、
第２腕の第１腕に対する揺動角度を広げることが
できる。

また、ベース２０上に第２腕１２を駆動する直
流サーボモータ２２を設置したので、第１図に示
した従来のロボツトのように第１腕１の揺動端に
第２腕２の駆動用モータ３′を設置した場合と比
較し、ロボツトの腕の慣性モーメントを低減する
ことができる。

上記第１腕を第１部材１１′と第２部材１１″に
より構成し、第２腕を第１部材１１′と第２部材
１１″で挟持しているので、第２腕が第１腕と直
接干渉することがなく、第１腕に対し第２腕の回
転角を広げることができる。第８図はロボツトの
稼働範囲を示し、併せて第２腕の一部が第１腕の
第１部材と第２部材の間に入り込んだ状態を示
す。領域Ａで示された範囲は第２腕の折り曲げ時
に第２腕と第１腕とが干渉する従来のロボツトの
稼働範囲を示し、領域Ｂは従来のロボツトでは達
成できなかつた本発明によるロボツト特有の稼働
範囲を示す。このように、本発明のロボツトによ
れば第２腕の折り曲げ時に、第１腕と第２腕とが
干渉しないため広い範囲を稼働することができ、
ロボツトのベース２０付近の作業を行うことがで
きる。この作用効果は、ロボツトの一方の腕が他
方の腕を構成する部材の間に入り込むような構成
を有していれば、水平多関節形ロボツトに限定さ
れるものではない。

また、上記ダブルリンク機構を第１腕下１１′
と同上１１″との間に配設することにより、第２
図に示すような従来ロボツトにおいて、連結杆９
５が第１腕９１及び第２腕９２の外側に設けてあ
るためにベース９７の他に必要となつていた第１
腕９１の枢支軸受９８が不要となる。そのため、
ベース２０の寸法を小さくすることができ、ひい
てはロボツトの高さを低くし、占有空間を小さく
することができる。

リンク機構部には前述したようにダブルリンク
機構を用い、第２腕１２の回転角を、第１腕１１
の長手方向、即ち第１腕と第２腕が同一直線上に
なる位置を基準として180°近くまでとれるように
した。

手先機構の概要は、上下一対のベース６４ａ，
６４ｂをラツク６２を介して連結し、上記一対の
ベース６４ａ，６４ｂによつてスプライン軸６５
を次記のように回転自在に支承し、その下端に手
先１３を取付けて工具保持軸を構成する。

上下一対のベース６４ａ，６４ｂにはそれぞれ
回転ブラケツト７４ａ，７４ｂを回転自在に軸支
し、スプライン軸６５の上端、下端をそれぞれ上
記回転ブラケツト７４ａ，７４ｂに固着する。こ
れにより、スプライン軸６５は第３軸AAの回り
に回転自在に支承される。さらに、第２腕１２の
先端部にスプライン軸６５の直線摺動案内のため
のスプライン軸受６６を第３軸AA回りに回転自
在に支承する軸受ホルダを固着してある。上記ス
プライン軸受６６にはスプロケツト４５が固定し
てあり、チエーン５５，５５′およびスプロケツ
ト４５′，４５″とにより連結されている。これに
より、手先１３を支承する手先機構が第２腕１２
の先端に支承され、スプロケツト４５″がベース
２０に対して固定してあるため、手先１３の回転
は制御できないが、第１腕１１及び第２腕１２の
回動にかかわらす、ベース２０に対して（対地的
に）常に一定の角度を保つ機構となつている。

手先の上下機構を説明する。第２腕１２の根本
部に直流サーボモータ２３を設け、その回転をシ
ヤフト５３、カツプリング５４を介して傘歯車６
０ａに伝え、傘歯車６０ａの回転は傘歯車６０ｂ
により90°回転方向変換され、平歯車６１ａ、ピ
ニオン６１ｂと順次に伝えられ、ラツク６２を上
下駆動するように構成する。ラツク６２の上下動
案内は、スプライン軸６５とスプライン軸受６６
によつてなされ、ローラ６３ａはラツク６２の第
３軸AAまわりの回転防止として、さらにローラ
６３ｂは、ピニオン６１ｂとのかみ合せに対する
ラツク６２の支持として構成してある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、第２腕駆
動モータを第１腕枢支軸と同軸上に設け、該駆動
軸と第２腕とをダブルリンク機構を介して連結す
ることにより、第１腕の旋回部分の慣性モーメン
トが小さくなり小容量の駆動モータで高速動作せ
しめることができ、さらに、第１腕に対して第２
腕を第２腕１２の回転角を、第１腕１１の長手方
向、即ち第１腕と第２腕が同一直線上になる位置
を基準として180°近い角度で旋回させることがで
きる。

そして、第１腕を二分割し、その間にリンク機
構部を配設することにより、第１腕に対し第２腕
の回転角を広げ、ロボツト全体の作業範囲を広げ
ることができるためにロボツトが設置された付近
での組立作業を可能とした。

また、第１腕を二分割したことで、ベース寸法
が小さくて、ひいてはロボツトの占有空間を小さ
くすることができ、さらに、第１腕が上下に分割
され組立用の空間が確保され、腕内部に設置した
機構部、例えば、リンク機構、チエーン等の組立
性がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来一般に用いられている
二関節形の産業用ロボツトの側面図、第３図乃至
第７図は本発明の一実施例に係る産業用ロボツト
を示し、第３図は側面図、第４図、第５図は第３
図の中央断面図、第６図は工具保持軸駆動部分の
平面図、第７図はダブルリンク機構部分の平面図
である。第８図はロボツトの稼働範囲を示す図で
ある。 １１′……第１部材、１１″……第２部材、１２
……第２腕、２０……ベース、２１，２２，２
３，２４……駆動モータ、４２……ダブルクラン
ク、５２ａ，５２ｂ……ダブルリンク機構の連結
杆、５５，５５′，５５″……チエーン、６０ａ，
６０ｂ……傘歯車、６１ａ，６１ｂ……平歯車、
６２……ラツク、６５……スプライン軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１軸によつて回動自在なように固定部材に
   軸支された第１腕と、前記第１軸と平行な第２軸
   により回動自在なように第１腕の先端に軸支され
   た第２腕と、前記第２軸の先端に手先機構を備え
   て成る産業用ロボツトにおいて、前記第１腕は第
   １軸回りに回動自在で一定の間〓をもつて互いに
   平行に設けられた第１部材と第２部材により構成
   され、前記第２腕は前記第１部材及び第２部材に
   より挟持されており、これによつて前記第２腕の
   折曲げ時には前記第２腕の一部が前記第１腕の第
   １部材と第２部材とにより形成される空間に入り
   込むようにしたことを特徴とする産業用ロボツ
   ト。 ２ 前記第１軸に回動自在に軸支された第１のク
   ランクと、前記第２軸に回動自在に軸支された第
   ２のクランクと、前記第１腕と前記第１及び第２
   のクランクとで平行四辺形を構成するよう、その
   一端を前記第１のクランクの揺動端で軸支され、
   他端を前記第２のクランクの揺動端で軸支された
   連結杆とを有し、これにより、前記第１及び第２
   のクランクと連結杆により構成される平行四辺形
   リンク機構により前記第２腕を第１腕の先端で揺
   動可能とし、前記第２のクランクは、第２腕が第
   １腕に対して折れ曲がり第２腕の一部が第１腕の
   第１部材と第２部材の間に入り込む際には、前記
   平行四辺形リンクが第１腕の第１部材と第２部材
   により形成される空間の外側に位置するよう第２
   腕に対して所定の角度で設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボ
   ツト。 ３ 前記手先機構を駆動する駆動用モータを、前
   記第２腕が第１腕と同一直線上になるとき前記第
   １部材と第２部材により形成される空間の内部に
   入り込むように第２腕上に配設したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の産業
   用ロボツト。