JPH08118267A - 搬送ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの可搬重量を増大でき、且つ手首部
の簡素化に与する新規な搬送ロボットを提供することを
目的とする。 【構成】 第一アーム１２の基部１２Ａに回転不能な第
一輪体１６を備えるほか第一アームの自由端１２Ｂにも
該アームと一体に第三輪体１７を設け、上記第一アーム
１２の自由端側の輪体１７と関節する第二アーム１３の
枢支部１３Ａに該第二アームと一体の第二輪体１８を備
え，更に上記第二アームの自由端１３Ｂに関節する第三
アーム１４の枢支部１４Ａに該第三アームと一体の第四
輪体２０を備え、上記第一アームの基部側輪体１６と第
二アーム間の輪体１８及び第二アームと第三アーム間の
輪体１７，２０を各々確動帯にて掛け、第一アームの基
部に備えた旋回モータＭにて各アームを適宜旋回角θに
て揺動させ、第三アーム先端を直線移動する搬送ロボッ
ト１００である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種小物の加工物を加
工機等へ搬入し、且つ加工後に搬出するための搬送ロボ
ットに関し、特に加工機とワークマガジン間の加工物の
搬出・搬入を、シンプルで且つ合理的に構成した新規な
搬送ロボットで行なうようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数の同一ワークを連続加工する
には、ワークマガジンに未加工ワークを多数貯蔵し、順
次未加工ワークを搬送ローダー又は搬送ロボットにより
加工機へ送り込み、加工後の加工済みワークを加工機か
ら取り出し、ワークマガジンに加工済みワークとして搬
出する無人加工方法が採用されている。この加工方法
は、加工機とワークマガジン間若しくは、多数台並んだ
加工機間のワーク受け渡しを、直動する搬送ローダー又
は多関節型搬送ロボットにより、人手に変えて実行して
くれるから、省力，省人化に貢献している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、従来方
式の搬送ローダー又は搬送ロボットにおいて、各種の問
題点がある。先ず、搬送ローダーでは、直線移動する１
軸又は２軸の移動レールを敷設し、この移動レール上を
首振り運動も可能なワーク把持器を備えた搬送体が移動
する一直線又は直交構成をなしている。従って、工作機
械のテーブル上のワーク治具と、ワークマガジン間とを
直線レールで連絡したり、ワークマガジンの先端位置と
後端位置とを直線レールで連絡する等、レールを敷設す
るための空間を占有するから、工作機械のワーク加工に
利用できる空間が必然的に制限され狭くなる。即ち、そ
のローダの移動量以上の長さの機械長になり、設置スペ
ースの確保に苦労する。又、その一端を工作機械内に敷
設した場合に、切削油の流出防止が非常に難しい。更
に、一旦敷設されたレールは、この工作機械とワークマ
ガジン関係において専用になり、レイアウト変更等にも
柔軟に対応出来ず、一回限りの使い捨てになり、レイア
ウト変更毎に、再度新規なレール敷設を余儀無くされて
いる。

【０００４】又、搬送ロボットにおいては、一般的に、
５〜６軸の垂直多関節ロボツトや水平スカラー・ロボツ
トとこれを制御する多軸の数値制御装置とを使用するこ
とになる。上記何れのタイプのロボットにおいても、各
アーム関節部にサーボモータを取付けた５軸乃至６軸制
御のロボットを構成している。これは、ロボット・アー
ムの先端手首部を三次元空間内で立体的に姿勢及び位置
制御するために、必要とする制御軸数である。従って、
アームの先端手首部を三次元空間内で立体的に姿勢及び
位置制御できることから、極めて汎用性のある移動軌跡
を自由にティーチングし、これをプレイバックさせられ
る利点がある。

【０００５】しかし、各種小物の加工物を加工機へ搬入
し、且つ加工後に搬出するための搬送ロボットは、ワー
クの搬出・搬入は直線的に行なえば良いから、上記５軸
乃至６軸制御のロボットでは過剰性能な面があり、その
機能が十分に使われない。寧ろ、搬送ロボットが行なう
仕事の割りに、ロボットの機能が過剰過ぎて、単純な直
線移動にも係わらず過剰な多軸制御を余儀無くされてい
る。しかも、３軸以上の補間制御となる為、演算速度の
限界から高速動作は出来ない。また、ロボットの価格が
多軸サーボモータとその数値制御装置の採用で高価とな
り、多数のモータで可搬重量を小さくするほか、各種ケ
ーブルの案内ダクトがアームに振り回されて破損する
等、採算性と生産性の悪い設備にならざるを得ないとい
う問題点がある。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、搬送ロボットの機構及び構成とその制御系をシン
プルにまとめ、しかも高速性に特徴ある搬送ロボットを
提供することを第一の目的とする。更に、小物部品の搬
送を合理的に行うに当り、ロボットの可搬重量を増大で
き、且つ手首部の簡素化に与する新規な搬送ロボットを
提供することを第二の目的とする。そして、本発明の第
三の目的は、手首部に備える各種アクチュエータへの配
線配管を合理的にした新規な搬送ロボットを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべく請求項１は、各アームの関節を接合したロボット
において、第一アームの基部に回転不能な第一輪体を備
えるほか第一アームの自由端には第二アームの基端に固
定した第二輪体を枢支し、上記第一アームの自由端に固
定した第三輪体と関節する第二アームの自由端に関節す
る第三アームにはその基端に固定した第四輪体を備え、
上記第一アームの第一輪体と第二アームの第二輪体間及
び第一アームの第三輪体と第三アームの第四輪体間を各
々確動帯にて掛け、第一アームの基部に備えた旋回モー
タにて各アームを適宜旋回角にて揺動させ、第三アーム
先端を直線移動することを特徴とする搬送ロボットであ
る。

【０００８】又、本発明は上記目的を達成すべく請求項
２は、各アームの関節を接合したロボットにおいて、第
一アームの基部に回転不能な第一輪体を備えるほか、第
一アームの自由端には該アームに取付けた手首旋回モー
タと一体に第二輪体を設けると共に、第三輪体を固定し
た第二アームの基端を関節し、上記第二アームの自由端
側に関節する第三アームの基端に固定した第四輪体を備
え、上記第一アームの第一輪体と第二アームの第二輪体
間と、上記第一アームの第三輪体と第三アームの第四輪
体間とを各々確動帯にて掛け、第一アームの基部に備え
た旋回モータにて各アームを適宜旋回角で揺動して第三
アーム先端を水平方向に直線移動する他、上記第一アー
ムの自由端の手首旋回モータにて第三アームを単独旋回
させることを特徴とする搬送ロボットである。

【０００９】そして、請求項３は、請求項１及び２にお
いて、第二アーム先端に第三アームを枢支した軸部に回
転支持部材を介して各種配線配管類を被覆する案内ダク
トの先端を接続し、第三アームの先端部に備える把持器
のアクチュエータ等に各種配線配管類を接続することを
特徴とす搬送ロボットである。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１によると、第一アームの基部
側輪体と第二アーム間の輪体及び第一アームと第三アー
ム間の輪体は各々確動帯にて掛けられており、第一アー
ムの基部に備えた旋回モータにて第一アームを旋回する
と、各アームは各輪体と各確動帯にて適宜旋回角にて揺
動される。しかして、第三アーム先端は、水平方向に直
線移動するように、各アームの各輪体の直径等により設
定されているから、例えばワーク・マガジンから工作機
械のワーク取付け治具へのワーク供給及び排除用に当該
ロボットを使用するとき、理想的な搬送軌跡を描くと共
に、搬送ロボットの重量や機構及び構成とその制御系を
シンプルにする。

【００１１】本発明の請求項２によると、第一アームの
基部側輪体と第二アーム間の輪体及び第一アームと第三
アーム間の輪体は各々確動帯にて掛けられており、第一
アームの基部に備えた旋回モータにて第一アームを旋回
すると、各アームは各輪体と各確動帯にて適宜旋回角に
て揺動されて第三アーム先端は、水平方向に直線移動す
る。更に、第一アームの自由端に設けた手首旋回モータ
にて第三アームを単独に旋回作用させられるから、搬送
ワークの方向を自在に制御できるほか、第三アームが軽
量化されてこの分だけ可搬重量を大きくすることが出来
る。しかして、小物部品の搬送能力を増大でき、且つま
た施設，設備費の削減並びに高生産性にも寄与する。

【００１２】本発明の請求項３によると、第三アームを
枢支した軸部に回転支持部材を介して各種配線配管類を
被覆する案内ダクトの先端が接続され、第三アームの先
端部に備える把持器のアクチュエータ等に各種配線配管
類を接続できる。しかして、第二アーム等が大きく旋回
（１８０度回転）しても、案内ダクトの先端の姿勢は変
化せず、これがために、案内ダクトの破損や第三アーム
の先端部に備える把持器への配線の断線や配管の破断事
故を防止できる。しかして、手首部に備える各種アクチ
ュエータへの配線配管を合理的にした搬送ロボットを構
成する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の各請求項に記載する技術を含
んだ実施例で説明する。図１，２は、工作機械１の旋回
テーブル２上の各治具３，４に未加工ワークＷ１を供給
し、加工済みワークＷ２を受取りワークマガジンＷＭに
戻すように両者の中間位置に配置した本発明搬送ロボッ
ト１００の実施例を示す。上記搬送ロボット１００に要
求される構成機能は、ワークＷ１，Ｗ２を掴む一対の把
持器（チャック）１０，１１と、例えば３つのアーム１
２，１３，１４からなり、第１アーム１２を支持する基
台１５をベースＢ上に載置する。そして、上記ロボット
１００はＺ軸方向となる上下に昇降する部材をベースＢ
上に備えている。

【００１４】しかして、上記第３アームの先端に備える
把持器（チャック）１１，１０は、治具３，４の位置
（ｓ）とワークマガジンＷＭの受渡し位置（ａ）間をＸ
軸方向である水平な直線軌跡Ｋで移動させるのが望まし
い。更に、搬送ロボット１００の第１アーム１２の基端
部に備えたモータＭにより第１アームを揺動すると、こ
れに関節する第２アーム１３を相反する方向へ揺動し、
第３アーム１４に備える把持器（チャック）１１，１０
を水平姿勢で治具３，４の位置（ｓ）に対面させ、ここ
での把持器（チャック）１１，１０のθ軸旋回によりワ
ーク交換を行なう。また、ワークマガジンＷＭの受渡し
位置（ａ）では、垂直姿勢に把持器（チャック）１１，
１０のθ軸旋回とロボット全体のＺ軸昇降動により行な
う。

【００１５】上記のように作用する本発明に係わる搬送
ロボット１００の各アーム１２，１３，１４の各関節構
成は、図５〜１０のようになっている。まず図５，６の
第一実施例について説明する。基台１５には第一アーム
１２の基部１２Ａが支持されており、また、第一アーム
１２の基部１２Ａに回転不能な第一輪体１６を備えるほ
か第一アーム１２の自由端１２Ｂにも該アームと一体に
支軸１２Ｃを介して第三輪体１７が固設されている。上
記第一アームの自由端１２Ｂ側の第三輪体１７の支軸１
２Ｃと関節する第二アーム１３の枢支部１３Ａに該第二
アーム１３と一体の第二輪体１８を備えている。更に、
上記第二アームの自由端１３Ｂの支軸１９に関節する第
三アーム１４の枢支部１４Ａに該第三アーム１４と一体
の第四輪体２０を備えている。

【００１６】そして、上記第一アーム１２の基部１２Ａ
側の第一輪体１６と第二アーム１３の第二輪体１８間に
確動帯２１が巻き掛けられている。更に、第一アーム１
２の自由端側の第三輪体１７と第三アーム１４の第四輪
体２０間に確動帯２２が巻き掛けられている。上記各輪
体１６，１７，１８，２０はスプロケット又はタイミン
グプーリであり、確動帯２１，２２はチエン又はタイミ
ングベルトである。そして、上記各輪体１６，１７，１
８，２０は、歯数比が２：１（１６と１８）及び１：２
（１７と２０）に選定されている。

【００１７】上記各輪体１６，１７，１８，２０は、歯
数比が上記２：１（１６と１８）及び１：２（１７と２
０）の関係の元に、第一アーム１２の基部１２Ａに備え
た旋回モータＭにて第一アーム１２を旋回すると、第二
アーム１３は２倍の旋回角で逆方向へ旋回し、第三アー
ム１４は、第一アーム１２と同じ旋回角で同じ方向へ旋
回する。しかして、図６に示すように、各アーム１２，
１３の旋回角θは同じ関係で増減し、把持器Ｈを備えた
第三アーム１４の先端１４ＢをＸ軸方向である水平な直
線軌跡Ｋで左右に移動する。これにより、上記第３アー
ムの先端に備える把持器（チャック）Ｈは、治具３，４
の位置（ｓ）とワークマガジンＷＭの受渡し位置（ａ）
間をＸ軸方向である水平な直線軌跡Ｋで移動し、ワーク
Ｗの搬送を行なう。

【００１８】上記各アーム１２，１３の旋回姿勢の変化
を図３に示し、アーム先端１４Ｂが左右位置（ｓ），
（ａ）間を移動する時のアーム先端の移動速度Ｖと上下
位置関係等は図４に示している。図示から、左右位置
（ｓ），（ａ）で速度が減速停止し、中央部（ｊ）で最
大速度に上昇する理想的なＳＩＮ（サインカーブ）を描
いている。従って、ワークＷに搬送時のショックを与え
ることなく、円滑に且つスピィーディに搬送可能であ
る。

【００１９】本発明の請求項１によると、第一アーム１
２の基部側第一輪体１６と第二アーム１３間の第二輪体
１８及び第二アーム１３と第三アーム１４間の第三，四
輪体１７，２０は各々確動帯２１，２２にて掛けられて
おり、第一アーム１２の基部に備えた旋回モータＭにて
第一アーム１２を旋回すると、各アームは各輪体と各確
動帯にて適宜旋回角（２等分角度）θの関係を保って揺
動される。これにより、第三アーム１４先端は、水平方
向に直線軌跡Ｋで移動する。しかして、例えばワーク・
マガジンＷＭから工作機械１のワーク取付け治具３，４
へのワーク供給及び排除用に当該ロボット１００を使用
すると、理想的な搬送軌跡を描いて作用する。又、ロボ
ットの重量や機構及び構成とその制御系をシンプルにす
る作用効果がある。

【００２０】続いて、図７，８は本発明の第二実施例を
示し、上記第一実施例のロボット１００において、第一
アーム１２の自由端１２Ｂにの手首旋回モータＨＭを付
設し、この手首旋回モータＨＭにて第三アーム１４を単
独旋回させるようにしたものである。その他の構成は上
記第一実施例のロボット１００と同一であり、同一符号
を付して説明を省略する。又、図９，１０は本発明の第
三実施例を示し、両端に一対の把持器（チャック）Ｈ，
Ｈを備えたもので、その他は、上記第一実施例のロボッ
ト１００と同一である。

【００２１】即ち、上記第一アーム１２の自由端１２Ｂ
側の第三輪体１７の支軸１２Ｃに対して、第一アーム１
２の自由端に付設した手首旋回モータＨＭにて単独旋回
出来るようになし、この第二輪体１７に確動帯２２で巻
き掛けた第三アームの第四輪体２０を旋回させること
で、第三アーム１４を自由な姿勢に旋回する構成として
いる。

【００２２】上記の構成により、第二実施例のロボット
１００は、図８のように上記第３アーム１４の先端に備
える把持器（チャック）Ｈは、治具３，４の位置（ｓ）
とワークマガジンＷＭの受渡し位置（ａ）間をＸ軸方向
である水平な直線軌跡Ｋで移動してワークＷの搬送を行
なう一方、第一アーム１２の自由端に付設した手首旋回
モータＨＭにて把持器（チャック）Ｈを単独旋回させ、
ワークＷの姿勢を任意に変更してその受け渡しを円滑に
実行する。また、第三アーム１４に手首旋回モータＨＭ
を具備しないから、この第三アーム１４が手首旋回モー
タが省略された重量だけ軽量化され、この分だけ可搬重
量を大きくすることが出来る。又、第三実施例のロボッ
ト１００も同様に、図１０のように上記第３アーム１４
の先端に備える把持器（チャック）Ｈは、治具３，４の
位置（ｓ）とワークマガジンＷＭの受渡し位置（ａ）間
をＸ軸方向である水平な直線軌跡Ｋで移動してワークＷ
の搬送を行なう一方、第一アーム１２の自由端に付設し
た手首旋回モータＨＭにて把持器（チャック）Ｈを単独
旋回させ、ワークＷの姿勢を任意に変更しその受け渡し
を円滑に実行する。

【００２３】最後に、本発明の第四実施例を図１１，１
２で説明する。この構成の特徴は、第二アーム１３の先
端に第三アーム１４を枢支した軸部３０に回転支持部材
３１を介して各種配線配管類Ｐ，Ｌを被覆する案内ダク
ト３２の先端３２Ａを接続し、第三アーム１４の先端部
に備える把持器ＨのアクチュエータＡ，やセンサＳ等に
各種配線配管類を接続させた構成に係わる。

【００２４】しかして、本発明の第四実施例によると、
第三アーム１４の先端部に備える把持器Ｈのアクチュエ
ータＡ，やセンサＳ等に接続する各種配線配管類Ｐ，Ｌ
やこれを被覆する案内ダクト３２は、第三アーム１４の
左右移動や旋回移動に係わり無く、図示のように回転支
持部材３１を介して安定した姿勢を維持する。従って、
長期間にわたり各種配線配管類Ｐ，Ｌやこれを被覆する
案内ダクト３２の断線，破断事故や破損を起す事故を未
然に防止でき、安定したロボット作用とワーク搬送作用
を保証する。

【００２５】即ち、図１３に示すように、従来のケーブ
ル配線を吊る方法では、アーム移動によりケーブルが振
り回され、そのケーブル移動空間を余分に必要とするほ
か、ケーブルの破損、破断事故が多発していた。

【００２６】尚、本発明は、上記実施例に限定されるこ
となく発明の要旨内での設計変更が自由に出来ること勿
論である。

【００２７】

【効果】本発明の請求項１によると、第一アームの基部
側第一輪体と第二アーム間の第二輪体及び第二アームと
第三アーム間の第三，四輪体は各々確動帯にて掛けられ
ており、第一アームの基部に備えた旋回モータにて第一
アームを旋回すると、各アームは各輪体と各確動帯にて
適宜旋回角にて揺動され、第三アーム先端は、水平方向
に直線移動するように、各アームの各輪体の直径等によ
り設定されているから、例えばワーク・マガジンから工
作機械のワーク取付け治具へのワーク供給及び排除用に
当該ロボットを使用するとき、理想的な搬送軌跡を描く
と共に、搬送ロボットの重量や機構及び構成とその制御
系をシンプルにできる効果がある。

【００２８】本発明の請求項２によると、第一アームの
基部側第一輪体と第二アーム間の第二輪体及び第二アー
ムと第三アーム間の第三，四輪体は各々確動帯にて掛け
られており、第一アームの基部に備えた旋回モータにて
第一アームを旋回すると、各アームは各輪体と各確動帯
にて適宜旋回角にて揺動されて第三アーム先端は、水平
方向に直線移動し、更に、第一アームの自由端に設けた
手首旋回モータにて第三アームを単独に旋回作用させら
れるから、搬送ワークの方向を自在に制御できる効果が
あるほか、第三アームが軽量化されてこの分だけ可搬重
量を大きくすることが出来、小物部品の搬送能力を増大
でき、且つまた施設，設備費の削減並びに高生産性にも
寄与する効果がある。更に、ハンド操作周囲の体積を小
さく出来るため、治具との干渉が逃げやすくなった。

【００２９】本発明の請求項３によると、第三アームを
枢支した軸部に回転支持部材を介して各種配線配管類を
被覆する案内ダクトの先端が接続され、第三アームの先
端部に備える把持器のアクチュエータ等に各種配線配管
類を接続でき、第二，三アーム等が大きく旋回（１８０
度回転）しても、案内ダクトの先端の姿勢は変化せず、
これがために案内ダクトの破損や、第三アームの先端部
に備える把持器への配線の断線や配管の破断事故を防止
できる効果がある。しかして、手首部に備える各種アク
チュエータへの配線配管を合理的にした搬送ロボットを
提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明搬送ロボットを備えた工作機械とワーク
マガジンの関係を示す平面図である。

【図２】本発明搬送ロボットを備えた工作機械とワーク
マガジンの関係を示す正面図である。

【図３】本発明搬送ロボットアームの移動軌跡を示す作
用図である。

【図４】本発明搬送ロボットアームの移動速度等を示す
作用図である。

【図５】本発明第一実施例の搬送ロボットアームの関節
構成を示す断面図である。

【図６】本発明第一実施例の搬送ロボットアームの旋回
移動を示す正面図である。

【図７】本発明第二実施例の搬送ロボットアームの関節
構成を示す断面図である。

【図８】本発明第二実施例の搬送ロボットアームの旋回
移動を示す正面図である。

【図９】本発明第三実施例の搬送ロボットアームの関節
構成を示す断面図である。

【図１０】本発明第三実施例の搬送ロボットアームの旋
回移動を示す正面図である。

【図１１】本発明第四実施例の搬送ロボットアームの案
内ダクト構成を示す正面図である。

【図１２】本発明第四実施例の搬送ロボットアームの案
内ダクト構成を示す断面図である。

【図１３】従来例のロボットを示す正面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ＷＭ ワークマガジン Ｗ ワーク １０，Ｈ 把持器（チャック） １２〜１４ アーム １００ 搬送ロボット １６，１７，１８，２０ 第一，第二，第三，第
四輪体 ２１，２２ 確動帯 Ｍ 旋回モータ ＨＭ 手首旋回モータ ３０ 軸部 ３１ 回転支持部材 ３２ 案内ダクト Ｐ，Ｌ 各種配線配管類

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各アームの関節を接合したロボットにお
   いて、第一アームの基部に回転不能な第一輪体を備える
   ほか第一アームの自由端には第二アームの基端に固定し
   た第二輪体を枢支し、上記第一アームの自由端に固定し
   た第三輪体と関節する第二アームの自由端に関節する第
   三アームにはその基端に固定した第四輪体を備え、上記
   第一アームの第一輪体と第二アームの第二輪体間及び第
   一アームの第三輪体と第三アームの第四輪体間を各々確
   動帯にて掛け、第一アームの基部に備えた旋回モータに
   て各アームを適宜旋回角にて揺動させ、第三アーム先端
   を直線移動することを特徴とする搬送ロボット。
2. 【請求項２】 各アームの関節を接合したロボットにお
   いて、第一アームの基部に回転不能な第一輪体を備える
   ほか、第一アームの自由端には該アームに取付けた手首
   旋回モータと一体に第二輪体を設けると共に、第三輪体
   を固定した第二アームの基端を関節し、上記第二アーム
   の自由端側に関節する第三アームの基端に固定した第四
   輪体を備え、上記第一アームの第一輪体と第二アームの
   第二輪体間と、上記第一アームの第三輪体と第三アーム
   の第四輪体間とを各々確動帯にて掛け、第一アームの基
   部に備えた旋回モータにて各アームを適宜旋回角で揺動
   して第三アーム先端を水平方向に直線移動する他、上記
   第一アームの自由端の手首旋回モータにて第三アームを
   単独旋回させることを特徴とする搬送ロボット。
3. 【請求項３】 請求項１及び２において、第二アーム先
   端に第三アームを枢支した軸部に回転支持部材を介して
   各種配線配管類を被覆する案内ダクトの先端を接続し、
   第三アームの先端部に備える把持器のアクチュエータ等
   に各種配線配管類を接続することを特徴とす搬送ロボッ
   ト。