JPH079367A

JPH079367A - スカラ型ロボットのヘッド構造

Info

Publication number: JPH079367A
Application number: JP15389593A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Manome; 俊文馬目
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JP3320840B2

Abstract

(57)【要約】【目的】スカラ型ロボットのヘッド部分の多軸化によ
り作業性を高め、しかも比較的比較的簡単な構造でヘッ
ド部分の多軸化を達成し、軸の増設等の変更も容易に可
能となるようにする。【構成】複数の作業用軸３６を回転可能に保持したプ
レート３５を、スカラロボットのアームの先端に装備さ
れたＺ軸方向移動および回転が可能な作動軸１６の下端
部に、該作動軸１６と一緒に上下動するように取付け、
かつ該プレート３５を上記アームに対して回り止めする
ためのシャフト４２を、作動軸１６の内部を貫通させて
設け、上記各作業軸３６を回転伝動手段を介して上記作
動軸１６に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スカラ型（水平関節
型）ロボットにおけるアームの先端のヘッド部分の構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、アームが水平関節型の機構と
なったスカラ型ロボットは一般に知られている。このス
カラ型ロボットは、垂直な関節軸を介して連結された複
数部分からなるアームと、その先端部に連結された作動
軸とを備え、例えば、本体に垂直軸を介して連結された
第１アームとこの第１アームの先端に垂直軸を介して連
結された第２アームとで水平関節型のアームが構成され
るとともに、上記第２アームの先端に作動軸が設けられ
ている。この作動軸は、アームに対し、Ｚ軸方向（上下
方向）の移動および回転が可能とされ、モータ等からな
るＺ軸方向駆動手段および回転駆動手段により駆動され
るようになっている。そして、この作動軸に、チャック
等の作業用部材を具備するヘッド部分が取り付けられる
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなスカラ型ロ
ボットにおいて、アームの先端に装備されるヘッド部分
を、複数の軸に各種の作業用部材をそれぞれ設けた多軸
構造とすると、例えば作業対象となるワークの種類等に
応じ、上記ヘッド部分に設けられている各種の作業用部
材を選択的に使用し、あるいは各作業用部材を順次使用
していくことなどにより、作業能率の向上が期待でき
る。

【０００４】ところが、このようにヘッド部分を多軸構
造として、これらの軸を上記Ｚ軸方向駆動手段および回
転駆動状態を用いて作動させるためには、これらの軸と
上記作動軸との位置関係を一定に保ちつつ、ヘッド部分
が作動軸とともに上下動し、かつ作動軸の回転がヘッド
部分の各軸に伝達されるようにする必要がある。従って
ヘッド部分の多軸化を図る場合に、要求される機能を満
足させようとすると構造の複雑化、大型化を招き易く、
また、ヘッド部分の軸の増設のためにはアーム側におい
ても大幅な構造の変更を要する等の問題が残されてい
た。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑み、比較的簡単
な構造でヘッド部分の多軸化を達成し、軸の増設等の変
更も容易に可能なスカラ型ロボットのヘッド構造を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、本体に軸を介して連結された水平関節型
のアームの先端部に、Ｚ軸方向駆動手段および回転駆動
手段により駆動されてＺ軸方向の移動および回転を行う
作動軸が設けられたスカラ型ロボットにおいて、複数の
作業用軸を回転可能に保持したプレートを、上記作動軸
の先端に、該作動軸に対して相対回転可能な状態で該作
動軸と一緒に上下動するように取付け、かつ該プレート
を回り止め手段により上記アームに対して回り止めする
とともに、上記各作業軸を回転伝動手段を介して上記作
動軸に接続したものである。

【０００７】この構成において、上記回り止め手段とし
て、上記作動軸の内部を貫通するシャフトを設け、この
シャフトの上端部を上記Ｚ軸方向駆動手段のＺ軸方向可
動部分に連結する一方、このシャフトの下端部に上記プ
レートを連結した構造とすることが望ましい。

【０００８】

【作用】上記構成によると、上記プレートに保持された
複数の作業用軸の中から処理対象となるワークの形状等
に応じて作業用軸を選択的に使用することができる。ま
た、上記各作業用軸を用いて処理対象物を順次処理して
いくこともできる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例に係るヘッド構造を具備したス
カラ型ロボットの全体を概略的に示している。この図に
示すスカラ型ロボットは、本体１と、水平関節型のアー
ム２と、このアーム２の先端部に装着されるヘッドアセ
ンブリ３とを備えている。上記アーム２は、図示の例で
は第１アーム２ａと第２アーム２ｂとからなり、第１ア
ーム２ａの基端部が垂直な回動軸４を介して本体１に回
動自在に連結されるとともに、この第１アーム２ａの先
端部に第２アーム２ｂの基端部が垂直な回動軸５（図２
参照）を介して回動自在に連結されている。上記本体１
の内部には第１アーム駆動用モータ６が装備され、この
モータ６によって回動軸４が回動され、この回動軸４に
第１アーム２ａが結合されている。

【００１０】上記第２アーム２ｂには、第２アーム駆動
用モータ７と、Ｚ軸方向駆動手段としてのＺ軸モータ８
と、回転駆動手段としてのＲ軸モータ９とが装備されて
いる。また、第２アーム２ｂの先端部には、後に詳述す
るような内部機構を収容するハウジング１０が一体的に
設けられている。

【００１１】図２は第２アーム２ｂの内部機構およびヘ
ッドアセンブリ３の具体的構造を示している。この図に
おいて、第２アーム２ｂの基端部の内部には、第２アー
ム駆動用モータ７によって回動される回動軸５がベアリ
ング１１を介して回転可能に設けられ、この回動軸５が
第１アーム２ａにボルトで固着されている。

【００１２】上記第２アーム２ｂの先端のハウジング１
０内には、ボールスプライン１５のスプライン軸により
構成された作動軸１６がＺ軸方向（上下方向）に配置さ
れ、ボールスプライン１５の外筒部分１７がハウジング
１０の下部にベアリング１８を介して支持されることに
より、上記作動軸１６が第２アーム２ｂに対してＺ軸方
向に移動自在で、かつ回転自在となっている。この作動
軸１６は中空状に形成されており、作動軸１６の下端部
はハウジング１０の下方に突出している。

【００１３】また、ハウジング１０内において上記作動
軸１６の側方には、Ｚ軸方向に配置されてハウジングに
回転自在に支持されたボールネジ軸２１と、このボール
ネジ軸２１に螺合するナット部材２２とからなるボール
ネジ機構２０が設けられ、上記ナット部材２２に作動軸
ホルダー２３が連結され、この作動軸ホルダー２３に上
記作動軸１６がベアリング２４を介して回転自在に保持
されている。

【００１４】上記ボールネジ軸２１は、その下端部に取
付けられたプーリ２５と、Ｚ軸モータ８に連結されたプ
ーリ２６と、これらに掛け渡されたタイミングベルト２
７とを介し、Ｚ軸モータ８で回転駆動されるようになっ
ている。そして、Ｚ軸モータ８で駆動されてボールネジ
軸２１が回転すると、ナット部材２２が上下動し、それ
に伴って上記作動軸１６が上下動するようになってい
る。また、上記作動軸１６の中間部には、上記外筒部分
１５の上端に設けられたプーリ３０がスプライン結合さ
れ、このプーリ３０とＲ軸モータ７に減速器３１を介し
て連結されたプーリ３２とにタイミングベルト３３が掛
け渡されることにより、Ｒ軸モータ９で作動軸１６が回
転駆動されるようになっている。

【００１５】また、ヘッドアセンブリ３は、図２中およ
び図３に示すように、上記作動軸の下端部に取付けられ
るヘッドプレート３５と、このヘッドプレート３５に保
持された複数の作業用軸３６とを備えている。図示の例
では、６本の作業用軸３６を備え、平面視で略六角形の
ヘッドプレート３５の周辺部に各作業用軸３６が配設さ
れている。

【００１６】上記ヘッドプレート３５の中心部には、上
記作動軸１５に対する連結用の筒状部材３７が、ベアリ
ングを介して相対回転自在に結合されている。この筒状
部材３７と、上記各作業用軸３６の上端部とにはそれぞ
れプーリ３８，３９が固定され、これらのプーリ３８，
３９に両面歯付きのタイミングベルト４０が掛け渡され
ている。

【００１７】上記筒状部材３７は上記作動軸１６の下端
部に、外嵌状態で固定ピン４１によって固定され、これ
により、ヘッドプレート３５がベアリングおよび筒状部
材３７を介して作動軸に相対回転可能に、かつ作動軸と
一緒に上下動するように保持されている。そして、上記
各作業用軸３６は、上記プーリ３８，３９およびタイミ
ングベルト４０により、作動軸１６に連動して回転する
ようになっている。

【００１８】また、中空状の上記作動軸１６の内部を回
り止め用のシャフト４２が貫通しており、このシャフト
４２の下端が、結合用部材４３を介して上記ヘッドプレ
ート３５に結合されるとともに、シャフト４２の上端
が、上記作動軸ホルダー２３に結合されている。そし
て、上記作動軸ホルダー２３は、第２アーム２ｂに対し
て上下動は可能であるが回転不能であり、この作動軸ホ
ルダー２３にシャフト４２を介してヘッドプレート３５
が連結されることにより、第２アーム２ｂに対してヘッ
ドプレート３５が回り止めされている。

【００１９】上記各作業用軸３６には、それぞれ、作業
用軸３６の下方にこれと同軸上に配置されたエアー駆動
式のリニアアクチュエータ４５がステー４４を介して連
結されている。このリニアアクチュエータ４５は、エア
シリンダ４６と、その内部に組み込んだピストン上昇用
およびピストン下降用の各エアパイプと、ピストンの回
り止め手段と、ピストン上昇位置および下降位置を係止
するセンサ４７等を具備している。このリニアアクチュ
エータのピストンロッド４８の先端には、ワークを保持
するためのエア作動式のチャック（作業用部材）４９が
取り付けられている。各作業用軸３６に具備されるチャ
ック４９は、それぞれ異なる種類のワークを把持できる
ようになっている。

【００２０】上記リニアアクチュエータ４５にはエアチ
ューブ５１および電気配線用チューブ５２が接続され、
これらのチューブ５１，５２は、作業用軸３６の内部の
通路を経て、上方に延びている。また、上記チャック４
９には、チャック作動用エア給排用のエアチューブ５３
と、チャックの作動を検出するセンサ（図示せず）に対
する電気配線用チューブ５４（図１参照）とが接続され
ている。上記各エアチューブ５１，５３はハウジング１
０に取付けられたプレート５５に設けられたジョイント
５６およびスピードコントローラ５７等を介し、図外の
電磁弁に接続されている。また、各電気配線用チューブ
５２，５４は、上記プレート５５に設けられたジョイン
ト５８を介して図外の電気制御部に接続されている。こ
れらのエア給排系統および電気配線系統は、各作業用軸
３６に対してそれぞれ設けられている。なお、上記各チ
ューブ５１，５２，５３，５４の途中には、伸縮を許容
するカール部分が形成されている。

【００２１】以上のようなヘッド構造を有するスカラ型
ロボットの動作を、次に説明する。

【００２２】図外のパレットからワークを掴み上げて所
定位置に装着するような作業を行う場合に、先ず第１ア
ーム駆動用および第２アーム駆動用のモータ６，７によ
って第１，第２アーム２ａ，２ｂが作動されることによ
り、第２アーム２ｂの先端のヘッド部分がパレット上方
に移動する。そして、ヘッドアセンブリ３に配備されて
いる複数の作業用軸３６の中から、ワークに適合するチ
ャック４９を備えた作業用軸３６が選択され、この作業
用軸３６がワークの真上に位置するように水平方向位置
が調整される。

【００２３】また、選択された作業用軸３６のチャック
４９のみがリニアクチュエータ４５により作動されて下
降する。このようにしているのは、選択されたチャック
４９でワークを掴む際や所定位置へ装着する際に、各チ
ャックが同じ高さ位置であると、選択されたチャック以
外のチャックが周辺と干渉するおそれがあるからであ
る。

【００２４】さらにＺ軸モータ８の駆動により、チャッ
ク４９がワークに対応する高さとなるようにＺ軸方向の
位置が調整される。そしてこの状態で、チャック４９に
対して作動用エアが供給されることによりチャック４９
がワークを把持する。それから、Ｚ軸モータ８の駆動に
よって作動軸３６およびヘッドアセンブリ３が他の部材
等と干渉しない高さまで上昇してから、モータ６，７で
アーム２が駆動されてヘッド部が所定の装着位置へ移動
する。それから、Ｚ軸モータ８の駆動によるＺ軸方向の
位置調整、およびＲ軸モータ９の駆動よるＲ軸まわりの
回転などにより所定の装着が行われ、かつ、チャック４
９に対する作動用のエアが排出されることによりワーク
の把持が解除される。

【００２５】装着までの動作が終了すると、必要に応じ
て新たなワークの把持のためにロボットが再び作動され
る。そして、新たなワークが前回に処理したワークと異
なる種類である場合には、それに応じ、前回処理時とは
異なるチャック４９が選択された上で上記のような動作
が行われる。従って、多数種のワークの処理が可能とな
る。また、作業手順としては、上記のように１つの作業
用軸３６のチャック４９によるワークの把持、装着位置
への移動、装着の一連の作業を行ってから、次の作業用
軸３６のチャック４９による作業に移るというような処
理を繰り返してもよいが、先ず各作業用軸３６のチャッ
ク４９によるワークの把持を順次行い、こうして複数の
ワークを保持した状態で装着位置へ移動してから、装着
を順次行うというようにすることも可能であり、状況に
応じて能率のよい作業手順を採択すればよい。

【００２６】このように、ヘッド部分を多軸構造とする
ことにより、作業能率が向上される。しかも、上記ヘッ
ドプレート３５に各作業用軸３６、リニアアクチュエー
タ４５、チャック４９、筒状部材３７，プーリ３８，３
９およびタイミングベルト４０が一括に組付けられてヘ
ッドアセンブリ３が構成され、このヘッドアセンブリ３
が作動軸１６の下端部に取り付けられているため、この
部分の構造が比較的簡単で、かつ、製作時の組み付けも
容易となる。また、上記各作業用軸３６が作動軸１６の
まわりでずれ動くことのないように、ヘッドアセンブリ
３がまわり止めされる必要があるが、このまわり止め
を、作動軸１６の内部を通るシャフト４２によって行っ
ているので、例えば外部にまわり止め手段が設けられる
ような場合と比べ、ヘッドアセンブリ３がまわり止めの
ために余分なスペースをとられることがなくてコンパク
トになる。

【００２７】また、作業用軸３６の増設等、作業用軸数
の変更も容易に可能となる。つまり、上記ヘッドプレー
ト３５に各作業用軸等を組み付けたヘッドアセンブリ３
を、作業用軸数の異なる別のヘッドアセンブリ３に付け
代えるようにすればよい。

【００２８】なお、このスカラ型ロボットのヘッド構造
において、ヘッドアセンブリ３に配備される作業用軸３
６の軸数は適宜変更してもよい。また、スカラロボット
のアーム２の関節数も適宜変更してよい。その他の各部
の具体的構造も本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変
更して差し支えない。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、複数の作業用軸
を回転可能に保持したプレートを、スカラロボットのア
ームの先端に装備されたＺ軸方向移動および回転が可能
な作動軸の下端部に、該作動軸と一緒に上下動するよう
に取付け、かつ該プレートを上記アームに対して回り止
めするとともに、上記各作業軸を回転伝動手段を介して
上記作動軸に接続しているため、上記作業用軸を選択的
に用いて各種ワークの把持を可能にし、あるいは上記各
作業軸を順次使用して、能率よく作業を行うことができ
る。しかも、構造を比較的簡単にし、組み付け作業を容
易に行うことができる。

【００３０】また、上記回り止め手段として、上記作動
軸の内部を貫通するシャフトを設け、このシャフトの上
端部を上記Ｚ軸方向駆動手段のＺ軸方向可動部分に連結
する一方、このシャフトの下端部に上記プレートを連結
した構造とすると、各作業用軸がずれ動かないようにす
るための次上記プレートのまわり止めを、余分なスペー
スをとることなく達成できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるヘッド構造を有するス
カラロボットの全体構造を示す正面図である。

【図２】同スカラロボットの要部の縦断面正面図であ
る。

【図３】図２のIII−III線断面図である。

【符号の説明】

１スカラロボットの本体２アーム３ヘッドアセンブリ８Ｚ軸モータ９Ｒ軸モータ１６作動軸３５ヘッドプレート３６作業用軸４２シャフト４９チャック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体に軸を介して連結された水平関節型
のアームの先端部に、Ｚ軸方向駆動手段および回転駆動
手段により駆動されてＺ軸方向の移動および回転を行う
作動軸が設けられたスカラ型ロボットにおいて、複数の
作業用軸を回転可能に保持したプレートを、上記作動軸
の下端部に、該作動軸の対して相対回転可能な状態で該
作動軸と一緒に上下動するように取付け、かつ該プレー
トを回り止め手段により上記アームに対して回り止めす
るとともに、上記各作業用軸を回転伝動手段を介して上
記作動軸に接続したことを特徴とするスカラ型ロボット
のヘッド構造。
【請求項２】上記回り止め手段として、上記作動軸の
内部を貫通するシャフトを設け、このシャフトの上端部
を上記Ｚ軸方向駆動手段のＺ軸方向可動部分に連結する
一方、このシャフトの下端部に上記プレートを連結した
ことを特徴とするスカラ型ロボットのヘッド構造。