JPH0630380Y2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） この考案は産業用ロボットに係り、ワーキングエリアの
自由な設定、バックスペースの縮小化を可能とさせる産
業用ロボットに関する。

（従来の技術） 産業用ロボットは、機械加工のワーク着脱、各種機械の
ワーク着脱、溶接作業、シーリング作業、塗装作業、ガ
ス切断、組立作業、ハンドリング作業、重量物の搬送作
業、成形品取出し、洗浄、防錆剤吹付け作業等の各種の
機械加工処理に利用されている。

こうした産業用ロボットによるワーキングエリアは、ア
ーム先端の手であるハンドリング治具の最大可動範囲の
設定によって定められる。その手の位置決め制御方法に
よった位置決め方法での分類では、前後、左右、上下の
ように直交する３本の軸方向の動きを組み合わせて作業
をする手の位置を決定する直角座標ロボットと、水平面
内の回転運動と上下方向の昇降運動、半径方向の伸縮運
動を組み合わせて作業をする手の位置を決定する円筒座
標ロボットと、水平面内の回転運動と俯仰運動、半径方
向の伸縮運動を組み合わせて作業をする手の位置を決定
する極座標ロボットと、相対的に回転運動（円運動）し
得る関節を多数持った多関節ロボット等に分けられてい
る。

（考案が解決しようとする課題） ただ、直角座標ロボットは比較的簡単な作業を行なうの
に適しても、複雑な三次元的動作は困難であり、円筒座
標ロボットは構造上からアームが下降し得る限界点が比
較的高く、低いところでの作業が困難であり、極座標ロ
ボットはワーキングエリアが比較的広い半面、人間の直
感からやや外れたものであるからティーチングが困難で
あり、多関節ロボットはワーキングエリアが広く、動作
が高速にできるが、各関節部分の誤差が累積して精度が
悪くなる欠点がある。

特に、直角座標ロボットは他のロボットに比較して安価
であるが、ワーキングエリアが比較的狭く、しかも、そ
の設定されたワーキングエリアが固定的で変更が困難で
あり、また、アームが前後に進退するときでのバックス
ペースが必要であった。多関節ロボットは単一動作をさ
せるためとしても、複合的に作動する各関節での動きを
制御するプログラムの作成が面倒であり、しかも、自由
度が多くなることで全体として複雑な構成となり、その
ため高価なものとなる。

そこで、この考案は、上述したような従来存した諸事情
に鑑み案出されたもので、基本的には直角座標ロボット
形式を採用するも、ワーキングエリアの初期設定の自由
度を増加してワーキングエリアを実質的に拡大し、しか
も、ハンドリング作業用の第２アームの前後方向への進
退に伴ない必要とするバックスペースを小さくでき、ま
た、安価にして現場ニーズに対応可能な産業用ロボット
の提供を目的とする。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 上述した目的を達成するため、この考案にあっては、ベ
ース上に立脚されている第１アームと、第１アームに交
差連繋されていて、第１アームに沿って昇降自在で、第
１アームに対して交差方向で進退自在にした第２アーム
と、第２アーム先端に取り付けられているハンドリング
治具とを備えて成る産業用ロボットにおいて、第２アー
ムを第１アームに支持させるアームベースを連繋アーム
を介してベースに連繋して、ベース、第１アーム、アー
ムベース、連繋アームによって四節リンク機構を形成
し、また、第１アームを前方へ傾かせる俯角調整手段を
付設したことを特徴とする。

（作用） この考案に係る産業用ロボットにおいて、俯角調整手段
が伸長調整されると四節リンク機構が変形することで第
１アームは前方へ傾き、これに伴なって第２アーム先端
でのハンドリング治具は前方へ前進し、下方に下降して
初期設定位置に位置される。

第２アームがアームベースを介して第１アームに沿って
昇降されるとき、第１アームに沿って下方に移動する
と、アームベース自体が連繋アームとの連繋部位を支点
として揺動することで第２アーム全体が下方へ揺動し、
これに伴ないハンドリング治具は下方位置に移行してそ
の位置で待機する。

そこで、第２アーム自体を進退させることで、ハンドリ
ング治具は第２アームに沿って移動しながらの作業を行
なう。このとき、アームベースを第１アームに沿って昇
降させることで、側面から見て扇形の範囲でのワーキン
グエリアを形成する。

すなわち、第１アームが傾斜しない直立状で、単に直交
座標型のものによる場合であると、それによるワーキン
グエリアは側面から見て矩形状のものとなるが、前述の
ようにして形成されたワーキングエリアは、基本的には
矩形状のワーキングエリア全体を下方へ移行し、しか
も、扇形状のものにしているのである。

したがって、俯角調整手段の調整変更によって、扇形状
のワーキングエリアを下方に初期設定でき、その設定後
でのアームベースの昇降及び第２アーム自体の進退の駆
動調整に伴ないワーキングエリア内で所定の作業を行な
うことができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの考案の一実施例を説明する。

図において示される符号１は、所定の設置面に固定され
るベースであり、このベース１上には、内蔵された旋回
モータ２によって旋回可能に構成された旋回台３を設け
てある。

そして、この旋回台３上には、下方に揺動するよう俯動
自在に軸支した第１アーム１０を立脚状にして設け、こ
の第１アーム１０には、第１アーム１０に対して交差連
繋され、第１アーム１０に沿って昇降自在で、交差方向
に進退自在になっている第２アーム２０を設ける。

第１アーム１０は、その下端において旋回台３上面前部
位置に軸支されており、俯角調整手段１５によって下方
に揺動されるようになっている。その俯角調整手段１５
は、例えば、第１アーム１０背面に後方へ突設した俯角
アーム１６端と、旋回台３上面後部位置との長さを伸縮
自在にするもので、図示のようなターンバックル構造に
したり、図示を省略したがモータ駆動によるネジ送り構
造にする。この俯角調整手段１５の操作によって、俯角
アーム１６端と旋回台３上面との長さを伸縮自在にすれ
ばよく、伸長することで第１アーム１０を下方へ傾斜で
きる。なお、ターンバックルによる手動操作とするか、
モータ駆動による機械操作とするかは、現場ニーズによ
って任意に選択でき、モータ駆動によるものとするとき
は、後述する昇降モータ１１、進退モータ２４の駆動と
ともに同一のプログラムによって全体の制御を可能とす
る。

第１アーム１０に対し昇降自在になっている第２アーム
２０は、第１アーム１０上端に配置した昇降モータ１１
の駆動によるネジ送り作用で第１アーム１０の長さ方向
に沿って移動するようになっている。すなわち、第１
図、第２図に示すように、昇降モータ１１のモータ軸に
連結した送りネジ１２に、第１アーム１０側面に案内さ
れてスライドするスライドベース１３を噛み合わせ、こ
のスライドベース１３に第２アーム２０を連繋支持して
ある。そして、昇降モータ１１の駆動による送りネジ１
２の回転に伴ないスライドベース１３を介して第２アー
ム２０を上下動させることができる。

一方、第２アーム２０は、揺動自在にしてスライドベー
ス１３に支持されており、前端に所定のハンドリング治
具５が取り付けられる第２アーム２０本体であるハンド
アーム２１が、第１アーム１０との交差方向である前後
方向に進退自在になるように構成されている。すなわ
ち、図示例のように、ハンドアーム２１を進退自在に支
持させているアームベース２２裏面に突設した軸部をス
ライドベース１３に軸受２３を介して揺動自在に嵌め込
んである。そして、ハンドアーム２１は、その後端に配
置した進退モータ２４の駆動によるネジ送り作用で自身
の長さ方向に沿って移動するようになっており、そのた
め、ハンドアーム２１自体は、進退モータ２４のモータ
軸に連結した送りネジ２５に、アームベース２１側面に
案内されてスライドするように噛み合わせてある。

また、アームベース２１は、その後端を前記旋回台３上
面に連繋アーム２６を介して連繋させてあり、第３図乃
至第５図に示すように、旋回台３（ベース１）、第１ア
ーム１０、アームベース２２、連繋アーム２６によって
四節リンク機構を形成するようになっている。

なお、連繋アーム２６は、俯角調整手段１５と同様に伸
縮自在に構成してあってもよく、その場合は第１アーム
１０の下方への傾きによらずにワーキングエリアの変更
調整をも可能にする。

今、ここで、旋回台３、第１アーム１０、アームベース
２２、連繋アーム２６によって形成された四節リンク機
構の動きを第３図乃至第５図を参照して説明する。な
お、点Ａは第１アーム１０下端の旋回台３との軸支部
位、点Ｂは連繋アーム２６下端の旋回台３との軸支部
位、点Ｃは連繋アーム２６とハンドアーム２１との軸支
部位、点Ｄは第１アーム１０と第２アーム２０（アーム
ベース２２）との連結部位、点Ｅは俯角調整手段１５下
端の旋回台３との軸支部位、点Ｆは俯角調整手段１５と
俯角アーム１６との軸支部位、点Ｇはハンドアーム２１
先端のハンドリング治具５における作業部位夫々を示
す。

すなわち、俯角調整手段１５であるＥＦが伸長される
と、第１アーム１０はその軸支部位であるＡを支点とし
て前方へ傾き、リンクＡＢＣＤはリンクＡＢＣ′Ｄ′と
なるよう変形し、これに伴なってＧ位置はＧ′位置とな
る（第４図参照）。

そして、第１アーム１０上端に配置された昇降モータ１
１の駆動によってアームベース２２が第１アーム１０に
沿って下方に移動すると、Ｄ′位置はＤ″位置になる。
このとき、アームベース２２であるＣＤが一定長さであ
り、しかも、アームベース２２と連繋アーム２６との連
繋部位を支点としてアームベース２２自体が揺動するか
らＣ′位置はＣ″位置になる。これに伴なって第２アー
ム２０全体が下方に揺動してＧ′位置はＧ″位置にな
り、その結果、当初の作業部位であるＧ位置が下方の
Ｇ″位置に変更される（第５図参照）。

そこで、第２アーム２０におけるハンドアーム２１後端
に配置された進退モータ２４の駆動によってハンドアー
ム２１自体を進退させることで、作業部位Ｇ″はＧ″
Ｄ″に沿って移動しながらの作業を行なう。このとき、
昇降モータ１１の駆動によってアームベース２２を第１
アーム１０に沿って昇降させることで、側面から見て扇
形状の範囲でのワーキングエリアを形成する。

こうして形成されるワーキングエリアは、第１アーム１
０が傾斜しない直立状で、単に直交座標型のものによる
場合のそれを実質的に拡大したものとなる。すなわち、
直交座標型のものによると、それによるワーキングエリ
アは側面から見て矩形状のものとなるが、前述のように
して形成されたワーキングエリアは、基本的には矩形状
のワーキングエリア全体を下方へ移行し、しかも、扇形
状のものにしているからである。

したがって、俯角調整手段１５の調整変更によって、作
業内容に対応したワーキングエリアを通常位置、下方位
置のいずれかに初期設定でき、その設定後での昇降モー
タ１１及び進退モータ２４の駆動制御によってアームベ
ース２２の昇降及びハンドアーム２１自体の進退の調整
に伴ないワーキングエリア内で所定の作業を行なうこと
ができる。

［考案の効果］ この考案は以上のように構成されており、そのため、ワ
ーキングエリアの初期設定の自由度を増加してワーキン
グエリアを実質的に拡大し、しかも、ハンドリング作業
用のハンドリング治具５の前後方向への進退に伴ない必
要とするバックスペースを小さくできるものである。

すなわち、上下方向での昇降、前後方向での進退によっ
て所定の作業を行なう第２アーム２０先端でのハンドリ
ング治具５を、第１アーム１０自体の前方への傾斜によ
って、その作業位置を前方に、しかも下方に初期設定で
きるのであり、これによってワーキングエリアの変更、
及びハンドアーム２１における進退範囲全体を前方に移
行させたことで、そのバックスペースを小さくするので
ある。

これは、この考案が、ベース１上に立脚されている第１
アーム１０と、第１アーム１０に交差連繋されていて、
第１アーム１０に沿って昇降自在で、第１アーム１０に
対して交差方向で進退自在にした第２アーム２０と、第
２アーム２０先端に取り付けられているハンドリング治
具５とを備えて成る産業用ロボットにおいて、第２アー
ム２０を第１アーム１０に支持させるアームベース２２
を連繋アーム２６を介してベース１に連繋して、ベース
１（旋回台３）、第１アーム１０、アームベース２２、
連繋アーム２６によって四節リンク機構を形成し、ま
た、第１アーム１０を前方へ傾かせる俯角調整手段１５
を付設したからであり、俯角調整手段１５の調整によっ
て第１アーム１０を前方へ傾かせることで、第２アーム
２０先端のハンドリング治具５によるワーキングエリア
を所定位置に初期設定できるからである。

しかも、第２アーム２０の昇降、進退によって得られる
ワーキングエリアが一定であっても、そのワーキングエ
リア全体を第１アーム１０の傾きによって移行させるこ
とで全体としてのワーキングエリアを実質的に拡大でき
るのである。すなわち、ハンドリング治具５が下降し得
る限界点を可能なかぎり低い位置に設定でき、低いとこ
ろでの作業を極めて容易にし、また、関節部分が少ない
からそれらが累積した結果での誤差が少なくてすみ、各
アーム１０，２０の動きを制御するプログラムの作成が
容易であることと相俟ち、精度が悪くなる欠点がない。

また、俯角調整手段１５の付設は、産業用ロボット自体
を大きく改良、変更することなく行なうことができるか
ら、全体として安価に構成できるばかりでなく、最小構
成で現場ニーズに対応可能である。

更に、俯角調整手段１５の伸縮作動をモータ駆動方式と
し、それとともに昇降モータ１１、進退モータ２４の駆
動を同一のプログラムの下に構成することもでき、こう
することによって全体の一連の制御をも可能とする。

以上説明したように、この考案に係る産業用ロボットに
よれば、ワーキングエリアの自由な設定、バックスペー
スの縮小化を可能とさせ、しかも、全体として安価に構
成でき、最小構成で現場ニーズに対応可能である等の優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の一実施例を示すもので、第１図は側面
図、第２図は第１アームと第２アームとの連繋部分を表
わす断面図、第３図乃至第５図は各アームの動きを説明
する概略図である。 １……ベース、２……旋回モータ、３……旋回台、５…
…ハンドリング治具、 １０……第１アーム、１１……昇降モータ、１２……送
りネジ、１３……スライドベース、１５……俯角調整手
段、１６……俯角アーム、 ２０……第２アーム、２１……ハンドアーム、２２……
アームベース、２３……軸受、２４……進退モータ、２
５……送りネジ、２６……連繋アーム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ベース上に立脚されている第１アームと、
   第１アームに交差連繋されていて、第１アームに沿って
   昇降自在で、第１アームに対して交差方向で進退自在に
   した第２アームと、第２アーム先端に取り付けられてい
   るハンドリング治具とを備えて成る産業用ロボットにお
   いて、第２アームを第１アームに支持させるアームベー
   スを連繋アームを介してベースに連繋して、ベース、第
   １アーム、アームベース、連繋アームによって四節リン
   ク機構を形成し、また、第１アームを前方へ傾かせる俯
   角調整手段を付設したことを特徴とする産業用ロボッ
   ト。