JPH0790474B2 - 関節型産業用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、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。

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第11図お
よび第12図に示す構造のものが知られている。

第11図および第12図に示すように、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P₁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。

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。

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。

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。

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。

発明が解決しようとする問題点 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。

すなわち、第13図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。

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α_１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、第13図では鉛直線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。

また、ロアアーム２とアッパーアーム３とのなす角度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。第13図では理論上45〜13
5度程度の範囲となる。

同様に、鉛直線Ｙとリンク４とのなす角度α_２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、第13図では鉛
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。

以上のような制限のため第13図では、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、第13図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、例えば第13
図の作動領域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。

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った関節
型産業用ロボットを提供しようとするものである。

問題点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、旋回ベース上に設け
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、前記アッパーリンクに対し先端にリスト部を
備えたアッパーアームを単一軸を介して回転可能に連結
する。そして、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、さらに、前記リス
ト部と旋回ベースの旋回中心とがアッパーアームをの回
転平面と平行な同一の平面上に位置するように、前記ア
ッパーアーム四節平行リンク機構に対して前記単一の軸
の軸心方向にオフセットさせたことを特徴としている。

作用 本発明によれば、四節平行リンク機構とアッパーアーム
とが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することがなく、しかも
アッパーアームは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、実施例の第４図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
第13図に示したα_２によるところの制限がない。そのた
め、第４図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。

実施例 第１図および第２図は本発明のより具体的な第１の実施
例を示す図で、さらに第３図は第１図の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。

第１図および第２図に示すように、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16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。

また、ロアアーム12の上端には第３図に示すように軸P
₁₂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。

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11aとロアアーム12とを
加えて四節平行リンク機構19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。

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、第２図に示すように軸P
₁₂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19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。そして、この平面
はアッパーアーム13の回転平面と平行な面である。

駆動モータ17は第３図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。

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P₁₂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。

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。

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が第１図の矢
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。

また、アッパーアーム13は駆動モータ17のはたらきによ
り矢印Ｂ方向に回転する。詳しくは、第３図において駆
動モータ17が起動すると、減速機構22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。

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が第１図の矢
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。

ここで、本実施例においては第４図に示すように鉛直線
Ｙとロアアーム12とのなす角度α_１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P₀での作動領域は斜線で示す領
域Ｑとなる。したがって、第13図と比べ作動領域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。

また、第４図に示す作動領域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（第４図
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（第４図に示す作動領域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コンベア等の周辺設備と
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回避のために余分なス
ペースを必要としない。

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。

従来の構造を模式的に示したのが第14図であり、アッパ
ーアーム３（第11図参照）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。

・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。

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

F_1a＝F₁cosθ_１＋F₁sinθ_１tan（θ_１−θ_２） F_1b＝F₁sinθ・｛1/cos（θ_１−θ_２）｝ ・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に分解する。

F_2a＝F₂cosθ_１ F_2b＝F₂sinθ_１ ・F_1bをさらにF_1baとF_1bbとに分解する。

F_1ba＝F_1bsin（θ_１−θ_２） F_1bb＝F_1bcos（θ_１
−θ_２） ・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。

F_M＝F_2b−F_1bb ＝F₂sinθ_１−F_1bcos（θ_１−θ_２） ＝（Ｗ×S₁／S₂＋Ｗ）sinθ_１−（Ｗ×S₁／S₂）・cos
（θ_１−θ_２）sinθ_１・｛1/cos（θ_１−θ_２）｝ ＝Ｗ・sinθ_１ 同様にこの実施例構造についても第15図をもとにF_Mを求
める。

・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。

Ｗ×S₁cosθ_２＝F₁・S₂ F₁＝Ｗ×（S₁／S₂）cos
θ_２ ・F₁をF_1aとに分解する。

F_1a＝F₁・（1/cosθ_１） F_1b＝F₁tanθ_１ ・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に分解する。

F_2a＝F₂cosθ_１ F_2b＝F₂sinθ_１ ・F_1bをさらにF_1baとF_1bbとに分解する。

F_1ba＝F_1bsinθ_１ F_1bb＝F_1bcosθ_１ ・F_2bとF_1bbとの差をF_Mとして求める。

F_M＝F_2b−F_1bb ＝｛Ｗ＋Ｗ×（S₁／S₂）・cosθ_２｝sinθ_１− ＝Ｗ×（S₁／S₂）cosθ_２・tanθ_１・cosθ_１ ＝Ｗ・sinθ_１＋（Ｗ×S₁／S₂）・ cosθ_２（sinθ_１−sinθ_１） ＝Ｗ・sinθ_１ 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。

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。

また、本実施例では、第２図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なる。

このように本実施例によれば、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ため、ロ
ボットの座標変換式が簡素化されているのに伴い、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。

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。

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12月５日 技報
堂出版株式会社発行のP89、P90の4.5.3座標交換の項に
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。

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。

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。

ここで、この実施例では、リスト部18のハンド側先端18
a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。

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:84年12月５日
技報堂出版株式会社発行のP85〜P91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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に回転可能に連結してい
るが、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。

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13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。

言い換えれば、例えばアッパーリンク15のうち軸P₁₂，P
₁₄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（特に大容量の径の大きいモータの場合に顕著）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。

加えて、上記のようにアッパーリンク15の両端の軸
P₁₂，P₁₄のうちいずれか一方とアッパーアーム13の回転
中心とを一致させることにより、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。

第５図〜第７図は本発明の第２の実施例について示して
おり、第７図は第５図のVII−VII線断面について示して
いる。本実施例においては、アッパーアーム13とその駆
動機構をアッパーリンク15の中間部に設けた点が第１実
施例と異なる。

第７図に示すようにアッパーアーム13には軸30が一体に
固定されており、この軸30とベアリング31とを介してア
ッパーアーム13がアッパーリンク15に回転可能に支持さ
れている。軸30と同一軸線上には、アッパーリンク15に
固定された駆動モータ17と、減速機構22とが配設されて
いて、これらの駆動モータ17と減速機構22とにより、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
段が構成されている。

そして、減速機構22のリングギヤ25はアッパーリンク15
に固定されており、他方のリングギヤ24は軸30に一体に
連結されている。

したがって本実施例の場合には、駆動モータ17の起動に
よる減速機構22の減速出力を受けて、アッパーアーム13
が第５図のＢ方向に回転することになる。

尚、第７図のP₁₂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、P₁₄は同様にロアリンク14とアッパ
ーリンク15とを連結している軸である。

本実施例構造によれば、第１の実施例と同様に作動領域
の拡大化が図れることはもちろんのこと、第１の実施例
と同じであるため詳細な説明は省略するが、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、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するという作
用効果を奏することができる。

しかも、アッパーアーム13の回転中心である軸30がアッ
パーリンク15の長手方向の中間部に設定されているた
め、ロボットの前方側と後方側の作動領域を互いに同等
のものとして実質的に左右対称（紙面上において）のも
のとすることができる。したがって、ロボットの動きに
制約がなく、ロボットと周辺機器とのレイアウト上の自
由度が増すほか、前方側と後方側とで同等の作業を行う
場合、一方側での作業についてティーチングを行えばそ
のティーチングデータを反転させることによって他方側
のプリティーチング（プリティーチングとは、既存のテ
ィーチングデータを流用する等して大まかなティーチン
グを行い、このティーチングデータを細かく修正して真
のティーチングデータとする手法をいう）に利用してで
き、ティーチング作業が容易になる利点がある。

第８図〜第10図は本発明の第３の実施例を示す図であ
り、第10図は第８図のＸ−Ｘ断面について示している。
本実施例の場合、アッパーアーム13の配置は第２実施例
と同様であるが、その駆動モータ17を旋回ベース11側に
配置した点が異なる。

第８図〜第10図において、第２実施例と異なる部分につ
いてのみ説明すると、駆動モータ17は旋回ベース11側の
ブラケット11aに固定されており、他方、アッパーリン
ク15側に設けた減速機構22内には第10図に示すように回
転軸34が配設されている。

この回転軸34はベアリング35により回転可能に支持され
るとともに、減速機構22のジェネレータ23に固定され、
さらにその一端にはプーリ36が固定されている。そし
て、このプーリ36と駆動モータ17側のプーリ37との間に
ベルト38が巻き掛けられており、ベルト伝達により回転
軸34が回転駆動される。以上のように、駆動モータ17と
減速機構22のほかに、回転軸34とプーリ36,37およびベ
ルト38を含めてアッパーアーム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。

本実施例の場合、回転軸34の回転に応じた減速機構22の
減速出力によりアッパーアーム13が第８図のＢ方向に回
転することになる。

この第３の実施例の場合にも、第２の実施例と同様の作
用効果が得られるほか、第１の実施例と同様に、特にリ
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、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する
という作用効果を奏することができる。さらに、駆動モ
ータ17が旋回ベース11側に設けられるために、その駆動
モータ17の分だけ四節平行リンク機構19の負荷重量を軽
減できる利点がある。

発明の効果 本発明によれば、旋回ベース上の固定リンクと、この固
定リンクの一端側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連結されたアッパーリン
クと、前記固定リンクとアッパーリンクとを相互に連結
するロアリンクとで四節平行リンク機構を構成し、前記
アッパーリンクに対し先端にリスト部を備えたアッパー
アームを単一の軸を介して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、さらに、前記リスト部と旋回
ベースの旋回中心とがアッパーアームの回転平面と平行
な同一の平面上に位置するように、前記アッパーアーム
を四節平行リンク機構に対して前記単一の軸の軸心方向
にオフセットさせた構造としたものである。

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。

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コンベア等の周辺設備と最も
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。

その上、上記のようにリスト部と旋回ベースの旋回中心
とがアッパーアームの回転平面と平行な同一の平面上に
位置してその両者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
のに伴ってロボット制御装置の演算時間が短くなって、
経路制御に際してその経路精度が向上する。従って、本
願発明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、狙い通りに極めて正確な作業を行うことがで
きる。

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伴って
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。

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た場合には、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利点がある。

さらにまた、アッパーアームの回転中心となる単一の軸
をアッパーリンクの長手方向の中間部に設定した場合に
は、ロボットの前方側と後方側の作動領域を互いに同等
のものとして実質的に左右対称（紙面上において）のも
のとすることができる。したがって、前方側と後方側で
同等の作業を行わせることができ、生産設備やコンベヤ
等の周辺設備に対するレイアウト上の自由度が増すほ
か、一方側での作業についてティーチングを行えばその
ティーチングデータを反転させてプリティーチングデー
タとして流用しこれに修正を加えることで他方側のティ
ーチングデータを得ることができるため、ティーチング
作業の工数の削減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図の右側面図、第３図は第１図のIII−III線に沿う断面
図、第４図は第１図に示すロボットの作動領域を示す説
明図、第５図は本発明の第２の実施例を示す正面図、第
６図は第５図の右側面図、第７図は第５図のVII−VII線
に沿う断面図、第８図は本発明の第３の実施例を示す正
面図、第９図は第８図の右側面図、第10図は第８図のＸ
−Ｘ線に沿う断面図、第11図は従来の関節型産業用ロボ
ットの正面図、第12図は第11図の右側面図、第13図は第
11図に示すロボットの作動領域を示す説明図、第14図お
よび第15図はアームモーメントの説明図である。 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、30
…軸、36,37…プーリ、38…ベルト、Ｏ…旋回中心、
P₁₁，P₁₂，P₁₃，P₁₄…軸。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】旋回ベース（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（11a）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、 前記アッパーリンク（15）に対し先端にリスト部（18）
   を備えたアッパーアーム（13）を単一の軸（P₁₂）を介
   して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、 さらに、前記リスト部（18）と旋回ベース（11）の旋回
   中心とがアッパーアーム（13）の回転平面と平行な同一
   の平面上に位置するように、前記アッパーアーム（13）
   を四節平行リンク機構（19）に対して前記単一の軸（P
   ₁₂）の軸心方向にオフセットさせ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。
3. 【請求項３】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（P₁₂）
   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。
4. 【請求項４】前記アッパーリンク（15）の長手方向の中
   間部に、該アッパーリンク（15）とロアアーム（12）お
   よびロアリンク（14）とをそれぞれに連結している軸
   （P₁₂，P₁₄）とは別の単一の軸（30）を介して、アッパ
   ーアーム（13）を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。