JPH06320448A - 関節型産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの作動領域を後方側に大きく拡大さ
せる。 【構成】 ベース１１上の固定リンク１１ａと、固定リ
ンク１１ａに回転可能に連結されたロアアーム１２と、
このロアアーム１２に回転可能に連結されたアッパーリ
ンク１５と、固定リンク１１ａとアッパーリンク１５と
を相互に連結するロアリンク１４とで四節平行リンク機
構１９を構成する。ロアアーム１２とアッパーリンク１
５とを連結している軸と共通する単一の軸Ｐ₁₂を介し
て、アッパーアーム１３をアッパーリンク１５に回転可
能に連結する。ロアアーム１２の回転駆動とアッパーア
ーム１３の回転駆動は、駆動モータ１６と駆動モータ１
７とにより個別に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、四節平行リンク機構を
応用した関節型の産業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の関節型の産業用ロボットとして
例えば図５および図６に示す構造のものが知られてい
る。

【０００３】図５および図６に示すように、旋回ベース
１上のブラケット１ａに支持されたロアアーム２は軸Ｐ
₁を中心として矢印Ａ方向に回転可能であり、またアッ
パーアーム３はロアアーム２に対し軸Ｐ₂により支持さ
れていて矢印Ｂ方向に回転可能である。アッパーアーム
３の先端にはリスト部８が設けられている。

【０００４】ロアアーム２の下端部には該ロアアーム２
と軸Ｐ₁を同じくするリンク４があり、他方、アッパー
アーム３の端部にも軸Ｐ₄を介してリンク５が連結され
ている。これらリンク４，５同士を軸Ｐ₃を介して連結
することにより、ロアアーム２およびアッパーアーム３
を含めて四節平行リンク機構を構成している。

【０００５】そして、ロアアーム２は駆動モータ６のは
たらきにより図示外の減速機構を介して矢印Ａ方向に回
転する。この時、平行リンク機構の特性としてアッパー
アーム３とリンク４とは常に平行であるから、アッパー
アーム３はロアアーム駆動前と駆動後とでは平行状態を
維持する。

【０００６】また、アッパーアーム３については、駆動
モータ７のはたらきにより軸Ｐ₁を中心としてリンク４
を回転させることにより、そのリンク４の回転変位がリ
ンク５を介してアッパーアーム３に伝達される。その結
果としてアッパーアーム３が軸Ｐ₂を中心として矢印Ｂ
方向に回転することになる。

【０００７】ここで、駆動モータ６は、平行リンク機構
があるがためにアッパーアーム３の回転モーメントを直
接的には負担せず、したがって駆動モータ６が負担する
トルクとしては一般に平行リンク機構のない産業用ロボ
ットに比べ小さいものとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の関
節型産業用ロボットにあっては、ロアアーム２とアッパ
ーアーム３とのなす角度θが１８０度または０度に近付
くとそれぞれ上死点または下死点として限界となり、そ
れ以上の回転が不能となる。したがって実用上の作動領
域としては、θの値で３０度〜１２０度程度の範囲に制
限されてしまうことになる。

【０００９】すなわち、図７は従来の産業用ロボットの
作動領域を示したもので、同図に斜線で示す領域Ｑがリ
スト部８の中心Ｐ₀の作動領域である。

【００１０】軸Ｐ₁を通る鉛直線をＹとすると、鉛直線
Ｙとロアアーム２とのなす角度α₁は、旋回ベース１と
ロアアーム２との干渉により制限され、図７では鉛直線
Ｙから反時計回り方向（マイナス方向）に６０度程度で
時計回り方向（プラス方向）に４５度程度の範囲とな
る。

【００１１】また、ロアアーム２とアッパーアーム３と
のなす角θは、アーム２，３同士の干渉およびロアアー
ム２とリンク５との干渉により制限される。図７では理
論上４５〜１３５度程度の範囲となる。

【００１２】同様に、鉛直線Ｙとリンク４とのなす角度
α₂については、リンク４と旋回ベース１との干渉、お
よびリンク４とロアアーム２との干渉により制限され、
図７では鉛直線Ｙから反時計回り方向（マイナス方向）
に１５度程度で時計回り方向（プラス方向）に１２０度
程度の範囲となる。

【００１３】以上のような制限のため図７では、旋回ベ
ース１を旋回動作させないかぎり鉛直線Ｙより左半分だ
けの作動領域Ｑに限定されてしまうことになる。すなわ
ち、従来の産業用ロボットの構造では、図７に実線で示
したアッパーアーム３を旋回ベース１の真上を通過させ
て後方側に回転させることが不可能であることから、例
えば図７の作動領域Ｑ内にあるワークを把持した上で鉛
直線Ｙをはさんで作動領域Ｑと反対側の後方領域にハン
ドリングしようとする場合には、ワークを把持した後に
ロボット全体を旋回ベース１ごと旋回動作させる必要が
ある。その結果、ロボットとその周辺機器との干渉を防
止するためにロボットの周囲に充分な旋回用スペースを
確保しなければならず、特に複数のロボットを並設した
ロボット作業ラインではスペース効率の面で著しく不利
になる。

【００１４】本発明は、従来の四節平行リンク機構タイ
プのロボットのもつ利点を生かしつつ作動領域の拡大化
を図るとともに、構造のコンパクト化を図りながら可搬
重量を大きくできる関節型産業用ロボットを提供しよう
とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の関節型産業用ロ
ボットは、ベース上に設けられた固定リンクと、この固
定リンクの一端側に回転可能に連結されたロアアーム
と、このロアアームの上端部にその一端部が回転可能に
連結されたアッパーリンクと、前記固定リンクの他端部
とアッパーリンクの他端部とを相互に連結するロアリン
クとで四節平行リンク機構を構成し、前記ロアアームと
アッパーリンクとを連結している軸もしくは前記アッパ
ーリンクとロアリンクとを連結している軸と共通する単
一の軸を介して、アッパーアームをアッパーリンクに回
転可能に連結するとともに、前記ロアアームを回転させ
るロア側の駆動手段と、前記アッパーアームを回転させ
るアッパー側の駆動手段とをそれぞれ個別に設けたこと
を特徴としている。

【００１６】

【作用】本発明によれば、アッパーアームが四節平行リ
ンク機構に拘束されることなく自由に回転することがで
きてその回転自由度が大きいことから、実施例の図４か
ら明らかなようにロアアームとアッパーアームとなす角
度について４５〜３１５度程度というきわめて大きな値
を確保することができ、また図７に示したα₂によると
ころの制限がない。そのため、図４に斜線で示すような
きわめて大きな作動領域を確保することができる。

【００１７】さらに、アッパーリンクの両端の軸のうち
のいずれか一方とアッパーアームの回転中心とを一致さ
せることにより、アッパーリンクの両端の軸のどちらか
と同一軸線上にアッパーアームを駆動させるための駆動
モータを設けることができるから、例えばアッパーリン
クのうち軸以外の部分に別個にアッパーアームの回転中
心を設定した場合のように部品点数の増加や構造の複雑
化を招くことがなく、駆動モータとして大容量のモータ
を採用することができるようになって構造のコンパクト
化を図りながら可搬重量を大きくすることができる。

【００１８】言い換えれば、例えばアッパーリンクのう
ちいずれかの軸以外の部分に別個にアッパーアームの回
転中心を設定すると、その回転中心と同一軸線上に駆動
モータを配置することになって、必要とする軸および軸
受の数が増加するとともに、アッパーリンクの長さを大
きくして前記駆動モータの設置スペースを確保する必要
がある（特に大容量の径の大きいモータの場合に顕著）
が、本発明の場合にはそのような不具合を伴わないで済
むことになる。

【００１９】加えて、上記のようにアッパーリンクの両
端の軸のうちのいずれか一方とアッパーアームの回転中
心とを一致させることにより、ロアアームとアッパーア
ームとを共に伸ばしきった時の最大の腕の長さを大きく
確保でき、作動領域のさらなる拡大化も併せて図れる。

【００２０】

【実施例】図１および図２は本発明のより具体的な一実
施例を示す図で、さらに図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線
断面に相当する関節部の詳細について示している。

【００２１】図１および図２に示すように、ロアアーム
１２は旋回ベース１１上に固定された固定リンクとして
のブラケット１１ａに対して軸Ｐ₁₁を介して連結されて
おり、この軸Ｐ₁₁上と同一軸線上に設けた駆動モータ１
６のはたらきにより図示外の減速機構を介してロアアー
ム１２が矢印Ａ方向に回転する。これら駆動モータ１６
と減速機構とでロアアーム１２を回転させるロア側の駆
動手段を構成している。旋回ベース１１には軸Ｐ₁₁と平
行で且つ同一水平面上に位置する別の軸Ｐ₁₃があり、こ
の軸Ｐ₁₃を介してロアリンク１４がブラケット１１ａに
回転可能に連結されている。

【００２２】また、ロアアーム１２の上端には図３に示
すように軸Ｐ₁₂が設けられており、この軸Ｐ₁₂を介して
ロアアーム１２にアッパーアーム１３とアッパーリンク
１５とがそれぞれに回転可能に連結され、さらに軸Ｐ₁₂
と同一軸線上にアッパーアーム１３を回転させるための
駆動モータ１７が設けられている。

【００２３】そして、ロアリンク１４とアッパーリンク
１５とは軸Ｐ₁₄を介して相互に連結されており、これら
のロアリンク１４とアッパーリンク１５にブラケット１
１ａとロアアーム１２とを加えて四節平行リンク機構１
９を構成している。この場合、支点となる二つの軸
Ｐ₁₁，Ｐ₁₃をもつブラケット１１ａが固定リンクとして
機能する。

【００２４】また、アッパーアーム１３と、四節平行リ
ンク機構１９を構成しているロアアーム１２とは、図２
に示すように軸Ｐ₁₂の軸心方向にオフセットしており、
アッパーアーム１３の回転平面と四節平行リンク機構１
９の回転平面とを互いに異ならせることによって、アッ
パーアーム１３が回転しても四節平行リンク機構１９と
干渉しないようになっているとともに、アッパーアーム
１３の先端のいわゆる片持ちタイプのリスト部１８のハ
ンド側先端１８ａとロアアーム１２の軸心とがそれぞれ
旋回ベース１１の旋回中心Ｏと同一の平面上に位置する
ようになっている。

【００２５】駆動モータ１７は図３に示すようにハウジ
ング２０を介してアッパーアーム１３に固定されてお
り、その出力軸２１は減速機構２２の入力部に連結され
ている。これら駆動モータ１７と減速機構２２とでアッ
パーアーム１３を回転させるためのアッパー側の駆動手
段を構成している。

【００２６】減速機構２２（市販商品名：ハーモニック
ドライブ）は、楕円状のカムの外周にボールベアリング
を配した入力部としてのジェネレータ２３と、外周にス
プラインを形成した弾性変形可能なカップ状のリングギ
ヤ２４と、内周にスプラインを形成したリングギヤ２５
とから構成される。本実施例ではリングギヤ２４が軸Ｐ
₁₂に固定され、もう一方のリングギヤ２５がハウジング
２０に固定されており、リングギヤ２５の歯数はリング
ギヤ２４のそれよりも２枚多く設定されている。したが
って、ジェネレータ２３が１回転したときに歯数差２枚
分だけリングギヤ２５つまりアッパーアーム１３が回転
することになる。

【００２７】尚、ハウジング２０はアッパーアーム１３
に、軸Ｐ₁₂はアッパーリンク１５にそれぞれ固定されて
おり、ハウジング２０と軸Ｐ₁₂の間、およびロアアーム
１２と軸Ｐ₁₂の間にはそれぞれにベアリング２６，２７
が介装されている。また、上記減速機構２２の構造は、
先に述べた駆動モータ１６側の減速機構についても同様
である。

【００２８】以上のように構成された産業用ロボットに
あっては、駆動モータ１６のはたらきによりロアアーム
１２が図１の矢印Ａ方向に回転する。この時、アッパー
リンク１５は、軸Ｐ₁₁と軸Ｐ₁₃とを結ぶ線と平行な状態
つまり水平状態を常に維持する。

【００２９】また、アッパーアーム１３は駆動モータ１
７のはたらきにより矢印Ｂ方向に回転する。詳しくは、
図３において駆動モータ１７が起動すると、減速機構２
２のジェネレータ２３を介してリングギヤ２４が軸Ｐ₁₂
とともに回転しようとする。ところが、リングギヤ２４
が固定されている軸Ｐ₁₂はアッパーリンク１５とも固定
されているため、四節平行リンク機構１９の拘束により
回転不能である。

【００３０】したがって、逆にその回転反力を受けて駆
動モータ１７およびハウジング２０を含むアッパーアー
ム１３が図１の矢印Ｂ方向のいずれかに回転することに
なる。つまり、アッパーアーム１３は四節平行リンク機
構１９の動きを伴わずに単独で回転する。

【００３１】ここで、本実施例においては図４に示すよ
うに鉛直線Ｙとロアアーム１２とのなす角度α₁を反時
計回り方向（マイナス方向）に６０度で時計回り方向
（プラス方向）４５度の範囲とし、ロアアーム１２とア
ッパーアーム１３とのなす角度θを４５〜３１５度の範
囲に設定している。その結果、リスト部１８の中心点Ｐ
₀での作動領域は斜線で示す領域Ｑとなる。したがっ
て、図７と比べ作動領域Ｑが特にロボットの後方側に著
しく拡大されることになる。

【００３２】その上、ロアアーム１２とアッパーアーム
１３とを共に伸ばしきった時の最大の腕の長さを大きく
確保でき、旋回ベース１１の旋回機能を併用した場合の
平面視での作動領域の拡大化も併せて図れる。

【００３３】また、図４に示す作動領域Ｑ内においてア
ッパーアーム１３が旋回ベース１１の真上を通過しなが
ら前方（図４に示す作動領域Ｑのうちの鉛直線Ｙよりも
左方）から後方（図４に示す作動領域Ｑのうち鉛直線Ｙ
よりも右方）に大きく回転することができるため、図示
外のハンドが把持したワークを前方から後方に搬送する
場合にも従来のようにロボット全体を旋回ベース１１ご
と旋回させる必要がなくなり、アッパーアーム１３を旋
回ベース１１の真上を通過させることによってハンドは
周辺機器と最も干渉しにくい軌跡をとることができるよ
うになって、ロボットと周辺機器との干渉回避のために
余分なスペースを必要としない。

【００３４】次に、従来の構造と本実施例の構造とを比
較したときに、アッパーアームの重量によりロアアーム
駆動用モータが負担すべきモーメントが変化するかどう
かについて検討してみる。

【００３５】従来の構造を摸式的に示したのが図８であ
り、アッパーアーム３（図５参照）の重量により駆動モ
ータ６が負担すべきモーメントをＭ_Aとし、Ｍ_A＝Ｆ_M×
Ｓとする。モーメントのつり合いにより下記のようにＦ
_Mを求める。

【００３６】・重量Ｗによる回転を止めるためにはＦ₁
の力が必要となる。

【００３７】 Ｗ×Ｓ₁＝Ｆ₁×Ｓ₂ Ｆ₁＝Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂ ・Ｆ₁を分解するとＦ_1a，Ｆ_1bとなる。

【００３８】 Ｆ_1a＝Ｆ₁ｃｏｓθ₁＋Ｆ₁ｓｉｎθ₁ｔａｎ（θ₁−θ₂） Ｆ_1b＝Ｆ₁ｓｉｎθ・｛１／ｃｏｓ（θ₁−θ₂）｝ ・支点Ｐ₂にはＷとＦ₁とを支えるためにＦ₂＝Ｗ＋Ｆ₁の
力が必要となる。これをＦ_2aとＦ_2bとに分解する。

【００３９】 Ｆ_2a＝Ｆ₂ｃｏｓθ₁ Ｆ_2b＝Ｆ₂ｓｉｎθ₁ ・Ｆ_1bをさらにＦ_1baとＦ_1bbとに分解する。

【００４０】Ｆ_1ba＝Ｆ_1bｓｉｎ（θ₁−θ₂） Ｆ
_1bb＝Ｆ_1bｃｏｓ（θ₁−θ₂） ・ここでＦ_2bとＦ_1bbは逆方向の力であるためにその差
をＦ_Mとして求める。

【００４１】 Ｆ_M＝Ｆ_2b−Ｆ_1bb ＝Ｆ₂ｓｉｎθ₁−Ｆ_1bｃｏｓ（θ₁−θ₂） ＝（Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂＋Ｗ）ｓｉｎθ₁−（Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂）・ ｃｏｓ（θ₁−θ₂）ｓｉｎθ₁・｛１／ｃｏｓ（θ₁−θ₂）｝ ＝Ｗ・ｓｉｎθ₁ 同様に本実施例構造についても図９をもとにＦ_Mを求め
る。

【００４２】・重量Ｗによる回転を止めるためにはＦ₁
の力が必要となる。

【００４３】Ｗ×Ｓ₁ｃｏｓθ₂＝Ｆ₁・Ｓ₂ Ｆ₁＝
Ｗ×（Ｓ₁／Ｓ₂）ｃｏｓθ₂ ・Ｆ₁をＦ_1aとＦ_1bとに分解する。

【００４４】Ｆ_1a＝Ｆ₁・（１／ｃｏｓθ₁） Ｆ_1b
＝Ｆ₁ｔａｎθ₁ ・支点Ｐ₁₂にはＷとＦ₁とを支えるためにＦ₂＝Ｗ＋Ｆ₁
の力が必要となり、これをＦ_2aとＦ_2bとに分解する。

【００４５】 Ｆ_2a＝Ｆ₂ｃｏｓθ₁ Ｆ_2b＝Ｆ₂ｓｉｎθ₁ ・Ｆ_1bをさらにＦ_1baとＦ_1bbとに分解する。

【００４６】 Ｆ_1ba＝Ｆ_1bｓｉｎθ₁ Ｆ_1bb＝Ｆ_1bｃｏｓθ₁ ・Ｆ_2bとＦ_1bbとの差をＦ_Mとして求める。

【００４７】 Ｆ_M＝Ｆ_2b−Ｆ_1bb ＝｛Ｗ＋Ｗ×（Ｓ₁／Ｓ₂）・ｃｏｓθ₂｝ｓｉｎθ₁− Ｗ×（Ｓ₁／Ｓ₂）ｃｏｓθ₂・ｔａｎθ₁・ｃｏｓθ₁ ＝Ｗ・ｓｉｎθ₁＋（Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂）・ ｃｏｓθ₂（ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₁） ＝Ｗ・ｓｉｎθ₁ 以上のように、アッパーアームの重量によって支点
Ｐ₁，Ｐ₁₁に発生するモーメントは、Ｗ，Ｓ₁，Ｓ₂等の
条件が同一であれば双方ともに同一となる。

【００４８】したがって、上記実施例の場合にも、駆動
モータ１６が負担するトルクが小さくて済むという従来
の平行リンク機構タイプのロボットがもつ利点はそのま
ま活かされることになる。

【００４９】また、本実施例によれば、図２から明らか
なように二つのモータ１６，１７を片側にそろえて配置
することができるので全幅が小さくなる。さらに、同図
に示すようにいわゆる片持ちタイプのリスト部１８を採
用しているが、旋回ベース１１の旋回中心Ｏからリスト
部１８のハンド側先端１８ａまでのオフセット量が零に
してある。

【００５０】ここで、本実施例では、ロアアーム１２と
アッパーリンク１５とを連結している軸と共通する軸Ｐ
₁₂を介してアッパーアーム１３をアッパーリンク１５に
回転可能に連結している。これにより、旋回ベース１１
が旋回してアッパーアーム１３が捩り回されるとロアア
ーム１２に捩りモーメントが作用するが、ロアアーム１
２は駆動モータ１６の駆動力を四節平行リンク機構１９
に伝えるため高剛性に製作されているので、特別な補強
をすることなく、前記捩りモーメントに耐えるのに適し
た構造となっている。ただし、これに代えて前記アッパ
ーリンク１５とロアリンク１４とを連結している軸と共
通する軸Ｐ₁₄を介してアッパーアーム１３をアッパーリ
ンク１５に連結するようにしてもよい。

【００５１】このように、アッパーリンク１５の両端の
軸Ｐ₁₂，Ｐ₁₄のうちのいずれか一方とアッパーアーム１
３の回転中心とを一致させることにより、軸Ｐ₁₂または
軸Ｐ₁₄と同一軸線上にアッパーアーム１３を駆動させる
ための駆動モータ１７を設けることができるから、例え
ばアッパーリンク１５のうち軸Ｐ₁₂，Ｐ₁₄以外の部分に
別個にアッパーアーム１３の回転中心を設定した場合の
ように部品点数の増加や構造の複雑化を招くことがな
く、駆動モータ１７として大容量のモータを採用するこ
とができるようになって構造のコンパクト化を図りなが
ら可搬重量を大きくすることができる。

【００５２】言い換えれば、例えばアッパーリンク１５
のうち軸Ｐ₁₂，Ｐ₁₄以外の部分に別個にアッパーアーム
１３の回転中心を設定すると、その回転中心と同一軸線
上に駆動モータ１７を配置することになって、必要とす
る軸および軸受の数が増加するとともに、アッパーリン
ク１５の長さを大きくして前記駆動モータ１７の設置ス
ペースを確保する必要があるが、上記実施例の場合には
そのような不具合を伴わないで済むことになる。

【００５３】そのうえ、本実施例によれば、リスト部１
８のハンド側先端１８ａと旋回ベース１１の旋回中心Ｏ
とがアッパーアーム１３の回転平面と平行な同一の平面
上に位置していてそのオフセット量が零となるように設
定されているため、ロボットの座標変換式が簡素化され
るのに伴い、経路制御に際してその経路精度が向上し、
ロボットが狙い通りに極めて正確な作業を行うことがで
きるという作用効果を奏する。以下、その点について詳
しく説明する。

【００５４】即ち、経路制御とはロボットをある点から
ある点まで移動させるにあたって、その経路を目標通り
にするために行う制御であり、目標とする経路と実際の
経路の差が小さいほど経路精度が高いことになる。

【００５５】日本機械学会編「メカトロニクス」シリー
ズIV基礎編（３）産業用ロボットとその応用：８４年１
２月５日 技報堂出版株式会社発行のＰ８９、Ｐ９０の
４．５．３座標変換の項に記載されているように、一般
的に、ロボットを制御する際に位置，角度を求めるとき
にはロボット固有の座標変換式による演算が用いられ、
この座標変換式から導かれる方程式に基づいて、ロボッ
トの各動作軸（アーム）の角度からリスト部の位置を算
出する方法や、逆にリスト部の位置から各動作軸の角度
を算出する方法が採られている。

【００５６】そして、前者の方法では方程式における各
動作軸の角度θが与えられることでリスト部の位置ｘ，
ｙ，ｚが算出され、後者の方法では方程式におけるリス
ト部の位置ｘ，ｙ，ｚが与えられることで各動作軸の角
度θを算出するようになっている。

【００５７】そして、これら方程式は、加減乗除、種々
の三角関数、平方根等の演算要素から構成され、ロボッ
ト制御装置はこれら個々の演算要素について順次演算し
て上記の算出を行う。従って、算出に必要な演算時間は
方程式の中の演算要素の数が少ないほど短いことにな
り、いわんや方程式の演算の数に影響を及ぼす座標変換
式の中の定数の数は少ないほど演算時間が短い。

【００５８】ここで、この実施例では、リスト部１８の
ハンド側先端１８ａと旋回ベース１１の旋回中心Ｏとが
アッパーアーム１３の回転平面と平行な同一の平面上に
位置していてそのオフセット量が零となるように設定さ
れているため、座標変換式の中の定数の数が少なく、結
果的に演算時間が短くなる。

【００５９】また、日本機械学会編「メカトロニクス」
シリーズIV基礎編（３）産業用ロボットとその応用：８
４年１２月５日 技報堂出版株式会社発行のＰ８５〜Ｐ
９１の４．５ プレイバックロボットの項に記載されて
いるように、ロボットの経路制御に際しては、予め定め
られた２点間の経路を生成する目的で補間演算が行われ
ることが知られている。この補間演算は、２点間の経路
をいくつかに分割した直線（直線補間）もしくは円弧
（円弧補間）等で繋いで生成し、目標とする経路に近似
させる手法であり、この分割の数が多いほど目標とする
経路と実際の経路の差が小さく経路精度が高いことにな
る。

【００６０】そして、この補間演算には前述したロボッ
ト固有の座標変換式が用いられ、分割する位置の演算は
この座標変換式から導かれる方程式により行われる。

【００６１】ここで、経路精度とロボットの動作速度と
の関係について説明する。

【００６２】まずロボットをある点からある点まで移動
させる時の移動時間は動作速度によって決まる。仮に、
動作速度を低くすれば移動時間が長くなり、逆に動作速
度を高くすれば移動時間が短くなる。前者の場合、移動
時間内に方程式を演算できる回数は多く、逆に後者の場
合、移動時間内に方程式を演算できる回数は少ない。

【００６３】ところで、先に分割の数が多いほど経路精
度が高いことを説明したが、このように動作速度を低く
すれば、方程式を演算できる回数が多く、分割の数が多
くなり結果として経路精度が高くなる。

【００６４】しかしながら、動作速度は作業内容に応じ
た最適の値で設定されるため、動作速度により経路精度
が一義的に決まってしまう。

【００６５】ところが、先にリスト部１８のハンド側先
端と旋回ベース１１の旋回中心Ｏとがアッパーアーム１
３の回転平面と平行な同一の平面上に位置していてその
オフセット量が零となるように設定されていると、座標
変換式の中の定数の数が少なく、演算時間が短くなるこ
とを説明したとおり、当然演算時間が短くできれば同一
の移動時間内に方程式を演算できる回数を多くすること
ができ、分割の数が多くなって経路精度も向上すること
ができる。

【００６６】かかる構造の本実施例のロボットによる
と、演算時間が短くなるため、同一の動作速度の条件下
において経路制御における分割の数を増やすことがで
き、経路精度を高めることができる。

【００６７】従って、本実施例のロボットによれば、同
一の動作速度の条件下において目標通りの経路に極めて
近い経路で作業を行うことができ、ロボットが狙い通り
に極めて正確な作業を行うことができるものである。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、ベース上に設けられた
固定リンクと、この固定リンクの一端側に回転可能に連
結されたロアアームと、このロアアームの上端部にその
一端部が回転可能に連結されたアッパーリンクと、前記
固定リンクの他端部とアッパーリンクの他端部とを相互
に連結するロアリンクとで四節平行リンク機構を構成
し、前記ロアアームとアッパーリンクとを連結している
軸もしくは前記アッパーリンクとロアリンクとを連結し
ている軸と共通する単一の軸を介して、アッパーアーム
をアッパーリンクに回転可能に連結するとともに、前記
ロアアームを回転させるロア側の駆動手段と、前記アッ
パーアームを回転させるアッパー側の駆動手段とをそれ
ぞれ個別に設けた構造としたものである。

【００６９】したがって、四節平行リンク機構とアッパ
ーアームとは互いに異なった回転平面を有していて、ア
ッパーアームが回転しても四節平行リンク機構を構成し
ているロアアームやロアリンク等と干渉しないため、ロ
アアーム用駆動モータの負荷トルクおよび形状を小さく
できるとする従来の四節平行リンク機構タイプのロボッ
トのもつ利点をそのまま活かすことができることはもち
ろんのこと、四節平行リンク機構がアッパーアームの回
転自由度に与える制限がきわめて少ないためにアッパー
アームの回転自由度が飛躍的に大きくなり、従来のもの
と比べて特にロボットの後方側に作動領域を拡大してロ
ボット全体の作動領域を著しく大きく確保することがで
きる。

【００７０】また、アッパーアームが旋回ベースの真上
を通過しながら前方から上方，後方に大きく回転するこ
とができるため、例えばハンドが把持したワークを前方
側から後方側に搬送する場合にも従来のようにロボット
全体を旋回ベースごと旋回させる必要がなくなり、アッ
パーアームを旋回ベースの真上を通過させることによっ
て周辺設備と最も干渉しにくい軌跡をとることができる
ようになって、ロボットと周辺設備との干渉を回避する
ために余分なスペースを必要とせず、スペース効率が著
しく向上する。したがって、特に複数台のロボットを並
設してロボット作業ラインを編成する場合にそのライン
編成の上でのスペース的な制約が大幅に緩和される。

【００７１】さらに、リスト部（手首）駆動用のアクチ
ュエータ等を例えばそのリスト部と反対側のアッパーア
ームの端部に設けた上で、アッパーアーム内に配置され
る伝達部材を介してリスト部を動かすことも可能である
ことから、可搬重量に占めるリスト部駆動用アクチュエ
ータ等の重量が少なくなって正味可搬重量についても大
きく確保できるようになって、上記の作動領域の拡大化
とも相俟ってロボットの基本性能の向上に大きく貢献で
きる効果がある。

【００７２】また、ロアアームとアッパーリンクとを連
結している軸と共通する軸、もしくはアッパーリンクと
ロアリンクとを連結している軸と共通する単一の軸を介
して、アッパーアームをアッパーリンクに回転可能に連
結して、アッパーリンクの両端の軸のうちのいずれか一
方とアッパーアームの回転中心とを一致させているの
で、その単一の軸と同一軸線上にアッパーアームを駆動
させるためのアッパー側の駆動手段を設けることができ
るから、例えばアッパーリンクのうち両端の軸以外の部
分に別個にアッパーアームの回転中心を設定した場合の
ように部品点数の増加や構造の複雑化を招くことがな
く、アッパー側の駆動手段として大容量のモータを採用
することができるようになって構造のコンパクト化を図
りながら可搬重量を大きくすることができる。

【００７３】さらに、アッパーリンクの両端の軸のうち
のいずれか一方とアッパーアームの回転中心とを一致さ
せることにより、アッパーリンクの両端の軸のどちらか
と同一軸線上にアッパーアームを駆動させるための駆動
モータを設けることができるから、例えばアッパーリン
クのうち軸以外の部分に別個にアッパーアームの回転中
心を設定した場合のように部品点数の増加や構造の複雑
化を招くことがなく、駆動モータとして大容量のモータ
を採用することができるようになって構造のコンパクト
化を図りながら可搬重量を大きくすることができる。

【００７４】言い換えれば、例えばアッパーリンクのう
ちいずれかの軸以外の部分に別個にアッパーアームの回
転中心を設定すると、その回転中心と同一軸線上に駆動
モータを配置することになって、必要とする軸および軸
受の数が増加するとともに、アッパーリンクの長さを大
きくして前記駆動モータの設置スペースを確保する必要
があるが、上記実施例の場合にはそのような不具合を伴
わないで済むことになる。

【００７５】加えて、上記のようにアッパーリンクの両
端の軸のうちのいずれか一方とアッパーアームの回転中
心とを一致させることにより、ロアアームとアッパーア
ームとを共に伸ばしきった時の最大の腕の長さを大きく
確保でき、作動領域のさらなる拡大化も併せて図れると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図。

【図２】図１の右側面図。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。

【図４】図１に示すロボットの作動領域を示す説明図。

【図５】従来の関節型産業用ロボットの正面図。

【図６】図１１の右側面図。

【図７】図１１に示すロボットの作動領域を示す説明
図。

【図８】図１１に示すロボットのアームモーメントの説
明図。

【図９】図１に示すロボットのアームモーメントの説明
図。

【符号の説明】

１１…旋回ベース １１ａ…固定リンクとしてのブラケット １２…ロアアーム １３…アッパーアーム １４…ロアリンク １５…アッパーリンク １６，１７…駆動モータ １８…リスト部 １９…四節平行リンク機構 ２２…減速機構 Ｏ…旋回中心 Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃，Ｐ₁₄…軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース（１１）上に設けられた固定リン
   ク（１１ａ）と、この固定リンク（１１ａ）の一端側に
   回転可能に連結されたロアアーム（１２）と、このロア
   アーム（１２）の上端部にその一端部が回転可能に連結
   されたアッパーリンク（１５）と、前記固定リンク（１
   １ａ）の他端部とアッパーリンク（１５）の他端部とを
   相互に連結するロアリンク（１４）とで四節平行リンク
   機構（１９）を構成し、 前記ロアアーム（１２）とアッパーリンク（１５）とを
   連結している軸もしくは前記アッパーリンク（１５）と
   ロアリンク（１４）とを連結している軸と共通する単一
   の軸（Ｐ₁₂もしくはＰ₁₄）を介して、アッパーアーム
   （１３）をアッパーリンク（１５）に回転可能に連結す
   るとともに、 前記ロアアーム（１２）を回転させるロア側の駆動手段
   （１６）と、前記アッパーアーム（１３）を回転させる
   アッパー側の駆動手段（１７）とをそれぞれ個別に設け
   たことを特徴とする関節型産業用ロボット。
2. 【請求項２】 前記ロアアーム（１２）とアッパーリン
   ク（１５）とを連結している軸と共通する単一の軸（Ｐ
   ₁₂）を介して前記アッパーアーム（１３）をアッパーリ
   ンク（１５）に回転可能に連結したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の関節型産業用ロボット。