JPH0832402B2 - 産業用ロボツト - Google Patents
産業用ロボツトInfo
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- JPH0832402B2 JPH0832402B2 JP1344385A JP34438589A JPH0832402B2 JP H0832402 B2 JPH0832402 B2 JP H0832402B2 JP 1344385 A JP1344385 A JP 1344385A JP 34438589 A JP34438589 A JP 34438589A JP H0832402 B2 JPH0832402 B2 JP H0832402B2
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- arm
- horizontal axis
- upper arm
- lower arm
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/046—Revolute coordinate type
- B25J9/047—Revolute coordinate type the pivoting axis of the first arm being offset to the vertical axis
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
- B25J9/1035—Pinion and fixed rack drivers, e.g. for rotating an upper arm support on the robot base
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
- B25J9/1065—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S414/00—Material or article handling
- Y10S414/13—Handlers utilizing parallel links
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/20—Control lever and linkage systems
- Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
- Y10T74/20305—Robotic arm
- Y10T74/20317—Robotic arm including electric motor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、産業用ロボットに係り、詳しくは動作領
域の拡大と可搬重量の増大を図った多関節のリンク型産
業用ロボットに関する。
域の拡大と可搬重量の増大を図った多関節のリンク型産
業用ロボットに関する。
（従来技術とその課題） この種の多関節型の産業用ロボットには、関節部の自
由度が主として水平方向に構成された水平多関節型のも
のと、関節部の自由度が主として垂直方向に構成された
垂直多関節型のものがある。
由度が主として水平方向に構成された水平多関節型のも
のと、関節部の自由度が主として垂直方向に構成された
垂直多関節型のものがある。
垂直多関節型ロボットには、駆動リンク部材の干渉に
より動作範囲が限定されるものもあるが、第７図に図示
するロボットの場合には、先端に手首部20を有する上部
アーム部21を大きく後退動作させたり上方へ大きく回動
させることができ、その分動作範囲が拡大されている。
つまり、この種の垂直多関節型ロボットは、回動自在に
構成された各関節部Ja、Jb（ベース部24とロータトラン
ク部23、下部アーム部22と上部アーム部21等の支持部材
と被支持部材の接続部）において支持部材と被支持部材
間が回動に際して干渉することがないため、動作範囲が
拡大されるものである。
より動作範囲が限定されるものもあるが、第７図に図示
するロボットの場合には、先端に手首部20を有する上部
アーム部21を大きく後退動作させたり上方へ大きく回動
させることができ、その分動作範囲が拡大されている。
つまり、この種の垂直多関節型ロボットは、回動自在に
構成された各関節部Ja、Jb（ベース部24とロータトラン
ク部23、下部アーム部22と上部アーム部21等の支持部材
と被支持部材の接続部）において支持部材と被支持部材
間が回動に際して干渉することがないため、動作範囲が
拡大されるものである。
しかしながら、第７図に示す垂直多関節型ロボットの
場合には、下部アーム22を回転させるとき上部アーム21
も一体となって回動するため、この下部アーム22を回転
させる駆動モータ25の負荷トルクが非常に大きくなる。
特に、重負荷用ロボット（重量物を扱うことができるロ
ボットをいう）になると、上記下部アーム22が水平に近
い状態になったとき、該下部アーム部22を回動させる駆
動モータ25の負荷トルクが非常に大きくなる。この点を
第８図にて示すと、上部アーム21（腕長さl2、回動角θ
２とする）の先端にWkgfの負荷がかかった場合、下部ア
ーム22（腕長さl1、回動角θ１とする）の回転駆動部に
かかるモーメントＭは、 Ｍ＝Ｗ×（l1sinθ１＋l2sinθ２） ＝Ｗ×ｌ となり、回転駆動部と負荷Ｗの作用線までの水平距離ｌ
がそのまま関係し、負荷トルクが非常に大きくなる。こ
のため、重負荷用ロボットにはこのような構造を採用す
ることは実用的ではない。
場合には、下部アーム22を回転させるとき上部アーム21
も一体となって回動するため、この下部アーム22を回転
させる駆動モータ25の負荷トルクが非常に大きくなる。
特に、重負荷用ロボット（重量物を扱うことができるロ
ボットをいう）になると、上記下部アーム22が水平に近
い状態になったとき、該下部アーム部22を回動させる駆
動モータ25の負荷トルクが非常に大きくなる。この点を
第８図にて示すと、上部アーム21（腕長さl2、回動角θ
２とする）の先端にWkgfの負荷がかかった場合、下部ア
ーム22（腕長さl1、回動角θ１とする）の回転駆動部に
かかるモーメントＭは、 Ｍ＝Ｗ×（l1sinθ１＋l2sinθ２） ＝Ｗ×ｌ となり、回転駆動部と負荷Ｗの作用線までの水平距離ｌ
がそのまま関係し、負荷トルクが非常に大きくなる。こ
のため、重負荷用ロボットにはこのような構造を採用す
ることは実用的ではない。
また一方、垂直多関節型ロボットには、動作範囲の拡
大を狙いとして各アームを直接駆動モータで駆動する直
動型のものと、アームをその基端側のアーム側からリン
ク機構により駆動して、駆動力を軽減した平行リンク型
のものがある。
大を狙いとして各アームを直接駆動モータで駆動する直
動型のものと、アームをその基端側のアーム側からリン
ク機構により駆動して、駆動力を軽減した平行リンク型
のものがある。
従来の平行リンク型のロボットは、リンク間の干渉
や、平行リンクが死点を生じるという欠点があり、動作
角を拡大することが困難であった。これを改良しようと
する案としては、例えば特開昭62−228385号に開示され
ているものがある。このロボットの概略構成は、第９図
（ａ）（ｂ）に図示するように、先端のアーム（上部ア
ーム）26を下部アーム27により枢支するとともに、上記
枢支している中心軸01上に被駆動用の回動板28を同軸状
配設するとともに、上記下部アーム27とそれを支持する
ロータトランク部32との枢支部の中心軸02上に駆動用の
回動板29を同軸状に配設し、且つ上記回動板28と回動板
29とを二本のリンク30、31で連結し、上記駆動用の回動
板29を駆動モータ33で回転させることにより、二本のリ
ンク30、31を介して、上部アーム26を中心軸01を中心に
回転（揺動）させるよう構成されている。また、上記下
部アーム27は、別の駆動用モータ34で駆動され、中心軸
02を中心に回転（傾動）するよう構成されている。
や、平行リンクが死点を生じるという欠点があり、動作
角を拡大することが困難であった。これを改良しようと
する案としては、例えば特開昭62−228385号に開示され
ているものがある。このロボットの概略構成は、第９図
（ａ）（ｂ）に図示するように、先端のアーム（上部ア
ーム）26を下部アーム27により枢支するとともに、上記
枢支している中心軸01上に被駆動用の回動板28を同軸状
配設するとともに、上記下部アーム27とそれを支持する
ロータトランク部32との枢支部の中心軸02上に駆動用の
回動板29を同軸状に配設し、且つ上記回動板28と回動板
29とを二本のリンク30、31で連結し、上記駆動用の回動
板29を駆動モータ33で回転させることにより、二本のリ
ンク30、31を介して、上部アーム26を中心軸01を中心に
回転（揺動）させるよう構成されている。また、上記下
部アーム27は、別の駆動用モータ34で駆動され、中心軸
02を中心に回転（傾動）するよう構成されている。
しかしながら、こ平行リンク型のロボットの場合、リ
ンクが下部アーム27を含めて３本必要で構造が複雑とな
る上に、これでもなおリンク間の干渉が生じ、後方への
動作が制限される。つまり、上記回動板28、29がある角
度以上回転すると二本のリンク30、31相互が干渉し、そ
の結果、上部アーム26の動作が制限される。具体的に
は、上部アーム26が後方へ完全に回動することは不可能
で、従って、この場合、前方の領域で作業をおこなって
いる状態から、後方の領域での作業を行う場合には、ロ
ータトランク部32を図示しないベース部に対して旋回さ
せなければならない場合が生じる。ところが、後方部位
での作業をおこなうために上述のようにロータトランク
部32を旋回させると、その旋回中心軸03から離れている
下部アーム27、上部アーム26及びリンク30、31等が該旋
回の際に描く軌跡内（半径内）は旋回用のスペースとし
て必要になり、この場合、一台のロボットを配置するの
に周囲に旋回用の大きな空間が必要となる。従って、自
動車組立ラインのように多数のロボットが列状に配置さ
れるところでは、膨大なスペースが必要となってしまう
ことになる。
ンクが下部アーム27を含めて３本必要で構造が複雑とな
る上に、これでもなおリンク間の干渉が生じ、後方への
動作が制限される。つまり、上記回動板28、29がある角
度以上回転すると二本のリンク30、31相互が干渉し、そ
の結果、上部アーム26の動作が制限される。具体的に
は、上部アーム26が後方へ完全に回動することは不可能
で、従って、この場合、前方の領域で作業をおこなって
いる状態から、後方の領域での作業を行う場合には、ロ
ータトランク部32を図示しないベース部に対して旋回さ
せなければならない場合が生じる。ところが、後方部位
での作業をおこなうために上述のようにロータトランク
部32を旋回させると、その旋回中心軸03から離れている
下部アーム27、上部アーム26及びリンク30、31等が該旋
回の際に描く軌跡内（半径内）は旋回用のスペースとし
て必要になり、この場合、一台のロボットを配置するの
に周囲に旋回用の大きな空間が必要となる。従って、自
動車組立ラインのように多数のロボットが列状に配置さ
れるところでは、膨大なスペースが必要となってしまう
ことになる。
本発明は、上述のような従来技術の課題に鑑みなされ
たもので、動作領域の拡大と可搬重量の増大を同時に実
現した産業用ロボットを提供することを目的とする。
たもので、動作領域の拡大と可搬重量の増大を同時に実
現した産業用ロボットを提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明にかかる産業用ロボッ
ト（符号は第１図、第２図に付したものを参照）は、固
定ベース１上にほぼ収まる駆動源４により旋回自在に構
成された下部基台２と、前記垂直軸線J1からオフセット
して前記下部基台２にその下端が水平軸線J2aおよびJ2b
回りにそれぞれ回動自在に枢着されて並設される第１下
腕６および第２下腕７と、この第１下腕６および第２下
腕７の上端に水平軸J2cおよび水平軸J2dを介して枢着さ
れ、前記下部基台２と前記第１下腕６および第２下腕７
とともに四辺形リンクを形成する上部基台10と、この四
辺形リンクを傾動せしめる固定ベース１上にほぼ収まる
駆動源８と、前記上部基台10の側部に前記四辺形リンク
に干渉しないよう水平軸線J3回りに回動自在に枢着され
別の駆動源12で駆動される上腕11とを具備し、しかも、
該上部基台10上の前記水平軸線J3が少なくとも前記水平
軸J2cと水平軸J2dを結ぶ線上にくるようにし、前記水平
軸線J3回りの上腕11の回動面内に前記下部基台２の垂直
軸線J1を含むように該上腕11を配置し、かつ、該上腕11
をその基部11aを含んで略Ｌ形に形成し、そのＬ形短辺
となる基部11aの先端部に該上腕11の回動中心となる前
記水平軸線J3を配置して該水平軸線J3を前記上腕11の中
心軸線11bからオフセットさせ、更に、上腕11の中心軸
線11bと手首基部の旋回軸線J4が一致するように上腕11
の先端部に該手首14を装着したことを特徴とする。
ト（符号は第１図、第２図に付したものを参照）は、固
定ベース１上にほぼ収まる駆動源４により旋回自在に構
成された下部基台２と、前記垂直軸線J1からオフセット
して前記下部基台２にその下端が水平軸線J2aおよびJ2b
回りにそれぞれ回動自在に枢着されて並設される第１下
腕６および第２下腕７と、この第１下腕６および第２下
腕７の上端に水平軸J2cおよび水平軸J2dを介して枢着さ
れ、前記下部基台２と前記第１下腕６および第２下腕７
とともに四辺形リンクを形成する上部基台10と、この四
辺形リンクを傾動せしめる固定ベース１上にほぼ収まる
駆動源８と、前記上部基台10の側部に前記四辺形リンク
に干渉しないよう水平軸線J3回りに回動自在に枢着され
別の駆動源12で駆動される上腕11とを具備し、しかも、
該上部基台10上の前記水平軸線J3が少なくとも前記水平
軸J2cと水平軸J2dを結ぶ線上にくるようにし、前記水平
軸線J3回りの上腕11の回動面内に前記下部基台２の垂直
軸線J1を含むように該上腕11を配置し、かつ、該上腕11
をその基部11aを含んで略Ｌ形に形成し、そのＬ形短辺
となる基部11aの先端部に該上腕11の回動中心となる前
記水平軸線J3を配置して該水平軸線J3を前記上腕11の中
心軸線11bからオフセットさせ、更に、上腕11の中心軸
線11bと手首基部の旋回軸線J4が一致するように上腕11
の先端部に該手首14を装着したことを特徴とする。
（作用） 上記構成によれば、四辺形リンクの傾動により上部基
台も並進運動をする。そして上腕の回動は基台側部にて
行われるので、従来のように上腕を駆動する駆動リンク
部材相互の干渉による動作角の制限を受けることがな
く、前方のみならず上方、後方への動作が可能となる。
台も並進運動をする。そして上腕の回動は基台側部にて
行われるので、従来のように上腕を駆動する駆動リンク
部材相互の干渉による動作角の制限を受けることがな
く、前方のみならず上方、後方への動作が可能となる。
また、重量物を手首に負荷した場合にも、上腕にかか
るモーメントは下腕を回転させる回転モーメントとして
は伝達されず、下腕先端への重力負荷となって作用する
だけであるから下腕にかかるモーメントが著しく軽減さ
れる。
るモーメントは下腕を回転させる回転モーメントとして
は伝達されず、下腕先端への重力負荷となって作用する
だけであるから下腕にかかるモーメントが著しく軽減さ
れる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら具体的に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の実施例にかかる産業用ロボットの概
略構成を示す右側面図、第２図は同正面図である。
略構成を示す右側面図、第２図は同正面図である。
第１図、第２図において、固定ベース１上に旋回台
（下部基台）２が軸受３によって垂直軸線J1のまわりに
回動自在に支持されており、旋回台２上に設けたアクチ
ュエータたる駆動モータ４および減速機構５によって駆
動されるようになっている。この減速機構５は、例えば
図示するような駆動モータ４の軸4aに装着した小歯車4b
とこれに噛合する固定ベース１に装着した大歯車4cとか
らなる。
（下部基台）２が軸受３によって垂直軸線J1のまわりに
回動自在に支持されており、旋回台２上に設けたアクチ
ュエータたる駆動モータ４および減速機構５によって駆
動されるようになっている。この減速機構５は、例えば
図示するような駆動モータ４の軸4aに装着した小歯車4b
とこれに噛合する固定ベース１に装着した大歯車4cとか
らなる。
上記旋回台（下部基台）２には平行に並設された第１
下腕（下部アーム）６および第２下腕（下部アーム）７
が枢着されている。すなわち、第１下腕６および第２下
腕７の下端がそれぞれ水平軸J2aおよび水平軸J2bのまわ
りに回動自在に枢支されており、第１下腕６は旋回台２
上に設けたアクチュエータたる駆動モータ８および減速
機構９によって軸受9aに支持されながら回転駆動される
ようになっている。そして、第１下腕６および第２下腕
７の上端はそれぞれ水平軸J2c、水平軸J2dの回りに回動
自在に断面コの字形の上部基台10に包持（枢着）されて
いる。
下腕（下部アーム）６および第２下腕（下部アーム）７
が枢着されている。すなわち、第１下腕６および第２下
腕７の下端がそれぞれ水平軸J2aおよび水平軸J2bのまわ
りに回動自在に枢支されており、第１下腕６は旋回台２
上に設けたアクチュエータたる駆動モータ８および減速
機構９によって軸受9aに支持されながら回転駆動される
ようになっている。そして、第１下腕６および第２下腕
７の上端はそれぞれ水平軸J2c、水平軸J2dの回りに回動
自在に断面コの字形の上部基台10に包持（枢着）されて
いる。
かくして上記旋回台（下部基台）２、第１下腕６、第
２下腕７および上部基台10とによって四辺形リンク（こ
の実施例では平行四辺形リンク）Ｌが形成される。これ
によって、旋回台２上の駆動モータ８および減速機構９
によって第１下腕６は水平軸J2aを中心として回転駆動
され、平行四辺形リンクＬは傾動しながら上部基台10は
前方または後方へ並進運動するようになっている。（第
４図の動作図参照）。なお、この場合、第１下腕６を駆
動する代わりに第２下腕７の方を駆動するようにしても
同じ動作が得られる。また、１又は２つのアクチュエー
タ（駆動源）で第１下腕６、第２下腕７を同時に同期さ
せつつ駆動するようにしてもよい。
２下腕７および上部基台10とによって四辺形リンク（こ
の実施例では平行四辺形リンク）Ｌが形成される。これ
によって、旋回台２上の駆動モータ８および減速機構９
によって第１下腕６は水平軸J2aを中心として回転駆動
され、平行四辺形リンクＬは傾動しながら上部基台10は
前方または後方へ並進運動するようになっている。（第
４図の動作図参照）。なお、この場合、第１下腕６を駆
動する代わりに第２下腕７の方を駆動するようにしても
同じ動作が得られる。また、１又は２つのアクチュエー
タ（駆動源）で第１下腕６、第２下腕７を同時に同期さ
せつつ駆動するようにしてもよい。
一方、第２図、第３図（第１図のＡ−Ａ矢視）に示す
ように、上記上部基台10の側部には上腕（上部アーム）
11の基部11aが水平軸線J3まわりに軸受14によって回動
自在に枢支されている。従って、上腕11は上記平行四辺
形リンクＬの回動（傾動）面とは異なった回動面を有
し、上腕11を回動しても第１下腕６および第２下腕７に
は干渉しないようになっている。つまり、図２に示す如
く、下部基台３の垂直軸線J1からオフセットして第１下
腕６および第２下腕７の水平軸線J2aおよびJ2dが配さ
れ、これにより、水平軸線J3まわりに回動する上腕11の
回動面内に下部基台３の垂直軸線J1が含まれるような位
置関係になっている。11aは上腕11の中心軸線である。
ように、上記上部基台10の側部には上腕（上部アーム）
11の基部11aが水平軸線J3まわりに軸受14によって回動
自在に枢支されている。従って、上腕11は上記平行四辺
形リンクＬの回動（傾動）面とは異なった回動面を有
し、上腕11を回動しても第１下腕６および第２下腕７に
は干渉しないようになっている。つまり、図２に示す如
く、下部基台３の垂直軸線J1からオフセットして第１下
腕６および第２下腕７の水平軸線J2aおよびJ2dが配さ
れ、これにより、水平軸線J3まわりに回動する上腕11の
回動面内に下部基台３の垂直軸線J1が含まれるような位
置関係になっている。11aは上腕11の中心軸線である。
上腕11は、いわゆる直動型のアームであって、その基
部11aに設けたアクチュエータ（駆動源）たる駆動モー
タ12および減速機構13によって上部基台10に対し直接回
転駆動されるようなっている。前記駆動源は上部基台10
上に設けてもよい。また、上腕11の先端には手首14が設
けられている。図２に示す如く、手首14は上腕11の中心
軸線11aと手首基部の旋回軸線J4が一致している。上腕1
1の先端部に該手首14を装着した。15は基部11aに設けた
手首軸駆動用のモータを示す。J5は手首11の水平軸線、
J6は手首先端部の垂直軸線を示す。
部11aに設けたアクチュエータ（駆動源）たる駆動モー
タ12および減速機構13によって上部基台10に対し直接回
転駆動されるようなっている。前記駆動源は上部基台10
上に設けてもよい。また、上腕11の先端には手首14が設
けられている。図２に示す如く、手首14は上腕11の中心
軸線11aと手首基部の旋回軸線J4が一致している。上腕1
1の先端部に該手首14を装着した。15は基部11aに設けた
手首軸駆動用のモータを示す。J5は手首11の水平軸線、
J6は手首先端部の垂直軸線を示す。
なお、上記実施例では上腕11の上部基台10上の回動中
心である水平軸線J3を上記第１下腕６の上部基台10上の
回動中心である水平軸J2cは少し偏位して配置されてい
るが、両者を一致させても差し支えない。
心である水平軸線J3を上記第１下腕６の上部基台10上の
回動中心である水平軸J2cは少し偏位して配置されてい
るが、両者を一致させても差し支えない。
第４図は上記構成を有するロボットの動作範囲を示
す。この図は便宜上水平軸線J3と水平軸J2cが一致した
場合のものを示しており、旋回台（下部基台）２は旋回
せずに固定されている場合である。図において、外側の
曲線S1と内側の曲線S2とに囲まれた範囲が垂直面内にお
ける動作可能領域であり、従来のリンク型のものより動
作可能領域は上方から後方へと拡大されることがわか
る。従って、旋回台（下部基台）２を旋回せずとも後方
における作業領域を確保できる。
す。この図は便宜上水平軸線J3と水平軸J2cが一致した
場合のものを示しており、旋回台（下部基台）２は旋回
せずに固定されている場合である。図において、外側の
曲線S1と内側の曲線S2とに囲まれた範囲が垂直面内にお
ける動作可能領域であり、従来のリンク型のものより動
作可能領域は上方から後方へと拡大されることがわか
る。従って、旋回台（下部基台）２を旋回せずとも後方
における作業領域を確保できる。
本発明のロボットの場合、重負荷用に好適であること
が次の計算によって示される。
が次の計算によって示される。
今、例えば第５図のスケルトン図に示すように、第１
下腕６の長さl1、上腕11の長さをl2とし、上腕11先端の
手首14に重量物Wkgfの負荷がかかった状態で四辺形リン
クＬを構成する下腕６が垂直軸線よりθだけ回動した場
合、下腕６の水平軸J2aにかかるモーメントＭを計算し
てみる。
下腕６の長さl1、上腕11の長さをl2とし、上腕11先端の
手首14に重量物Wkgfの負荷がかかった状態で四辺形リン
クＬを構成する下腕６が垂直軸線よりθだけ回動した場
合、下腕６の水平軸J2aにかかるモーメントＭを計算し
てみる。
第６図（ａ）に示すように、このときの上腕11と上部
基台10の部材を取り出して考える。上部基台10における
水平軸J2c，J2dに作用する力の水平成分をそれぞれ
F2X，F1X、垂直成分をF2Y，F1Yとすると、力の釣り合い
から F2X＝F1X ……（１） F2Y＝F1Y＋Ｗ ……（２） F1X＝F1Y×tan θ ……（３） 次に、第６図（ｂ）に示すように第１下腕６の部材を取
り出して考えると、下腕６の下端の水平軸J2aに作用す
るモーメントＭは、 Ｍ＝F2Y×l1×sin θ−F2X×l1×cos θ……（４）
この（４）式に上記（１）〜（３）式を代入すると、 Ｍ＝〔（F1Y＋Ｗ）×sin θ−F1Y×tan θ×cos θ〕×
l1＝Ｗ×l1×sin θ となる。
基台10の部材を取り出して考える。上部基台10における
水平軸J2c，J2dに作用する力の水平成分をそれぞれ
F2X，F1X、垂直成分をF2Y，F1Yとすると、力の釣り合い
から F2X＝F1X ……（１） F2Y＝F1Y＋Ｗ ……（２） F1X＝F1Y×tan θ ……（３） 次に、第６図（ｂ）に示すように第１下腕６の部材を取
り出して考えると、下腕６の下端の水平軸J2aに作用す
るモーメントＭは、 Ｍ＝F2Y×l1×sin θ−F2X×l1×cos θ……（４）
この（４）式に上記（１）〜（３）式を代入すると、 Ｍ＝〔（F1Y＋Ｗ）×sin θ−F1Y×tan θ×cos θ〕×
l1＝Ｗ×l1×sin θ となる。
よって、本発明のロボットの場合は、上腕11先端の負
荷Ｗにより下腕６の下端の回動駆動部である水平軸J2a
にかかるモーメントＭは、上腕11の長さl2及び回動角度
に何ら関係しないことがわかる。つまり、上腕11にかか
るモーメントは下腕６（７）を回転させる回転モーメン
トとしては伝達されず、下腕６（７）先端への重力負荷
となるだけである。これは前述した公知の垂直多関節型
ロボットの場合には、上部アームの荷重作用点と下部ア
ーム下端の回動駆動部たる水平軸までの水平距離（上部
アームと下部アームの長さに関係）がそのまま回動駆動
部にかかるモーメントのレバーとして効いてくるのと対
照的である。これは平行リンク機構のもつ効果のひとつ
であって、これによって駆動モータのトルクが大幅に軽
減されることから重負荷用のロボットに最適であること
がわかる。
荷Ｗにより下腕６の下端の回動駆動部である水平軸J2a
にかかるモーメントＭは、上腕11の長さl2及び回動角度
に何ら関係しないことがわかる。つまり、上腕11にかか
るモーメントは下腕６（７）を回転させる回転モーメン
トとしては伝達されず、下腕６（７）先端への重力負荷
となるだけである。これは前述した公知の垂直多関節型
ロボットの場合には、上部アームの荷重作用点と下部ア
ーム下端の回動駆動部たる水平軸までの水平距離（上部
アームと下部アームの長さに関係）がそのまま回動駆動
部にかかるモーメントのレバーとして効いてくるのと対
照的である。これは平行リンク機構のもつ効果のひとつ
であって、これによって駆動モータのトルクが大幅に軽
減されることから重負荷用のロボットに最適であること
がわかる。
（発明の効果） 以上説明した本発明によれば、従来の平行リンク機構
により上腕および下腕を駆動するロボットがリンク相互
の干渉により上腕を上方から後方に充分大きく回転させ
ることが出来なかったのに対し、本発明によるロボット
は、上腕を前方、上方、後方へより大きく回動させるこ
とが可能で、第４図に示す如く広い動作範囲を得ること
ができる。従って、旋回台（下部基台）の旋回は必要最
小限の範囲でよいため、隣設するロボットとの空間を大
幅に減少させることができるとともに、同じ作業をさせ
る場合に、作業に必要なロボットの動作軌跡が大幅に短
縮でき、ロボットの作業性が著しく向上する。
により上腕および下腕を駆動するロボットがリンク相互
の干渉により上腕を上方から後方に充分大きく回転させ
ることが出来なかったのに対し、本発明によるロボット
は、上腕を前方、上方、後方へより大きく回動させるこ
とが可能で、第４図に示す如く広い動作範囲を得ること
ができる。従って、旋回台（下部基台）の旋回は必要最
小限の範囲でよいため、隣設するロボットとの空間を大
幅に減少させることができるとともに、同じ作業をさせ
る場合に、作業に必要なロボットの動作軌跡が大幅に短
縮でき、ロボットの作業性が著しく向上する。
また、重負荷を上腕先端の手首に把持させても下腕に
付加されるモーメントは、上腕の長さ、角度に関係せ
ず、すなわち上腕にかかるモーメントは下腕を回転させ
る回転モーメントとしては伝達されず、下腕先端への重
力負荷となるだけであるため、下腕駆動部の減速機の容
量およびモータトルクを著しく低減できる。
付加されるモーメントは、上腕の長さ、角度に関係せ
ず、すなわち上腕にかかるモーメントは下腕を回転させ
る回転モーメントとしては伝達されず、下腕先端への重
力負荷となるだけであるため、下腕駆動部の減速機の容
量およびモータトルクを著しく低減できる。
以上より本発明は、軽負荷のみならず重負荷を広い動
作範囲で把持、運動せしめる直動型およびリンク型ロボ
ットのメリットを併せ持った、技術的かつ経済的効果の
大なる産業用ロボットを実現可能とする。
作範囲で把持、運動せしめる直動型およびリンク型ロボ
ットのメリットを併せ持った、技術的かつ経済的効果の
大なる産業用ロボットを実現可能とする。
第１図は本発明の実施例にかかる産業用ロボットの概略
構成を示す右側面図、第２図は同正面図、第３図は第１
図のＡ−Ａ矢視図、第４図は本発明にかかる産業用ロボ
ットの動作図、第５図および第６図（ａ）（ｂ）は本発
明の上腕先端に負荷Ｗがかかった場合の力の作用図であ
る。 第７図は従来の垂直多関節型ロボットの概略正面図、第
８図は同ロボットにおける力の作用図、第９図（ａ）
（ｂ）は従来の平行リンク型ロボットの概略構成を示す
右側面図と一部断面した正面図である。 １……固定ベース、２……旋回台（下部基台）、４、
８、12……駆動モータ（駆動源）、５、９、13……減速
機構、６……第１下腕、７……第２下腕、10……上部基
台、11……上腕、J1……垂直軸線、J2a、J2b、J2c、
J2d、J3……垂平軸、Ｌ……（平行）四辺形リンク。
構成を示す右側面図、第２図は同正面図、第３図は第１
図のＡ−Ａ矢視図、第４図は本発明にかかる産業用ロボ
ットの動作図、第５図および第６図（ａ）（ｂ）は本発
明の上腕先端に負荷Ｗがかかった場合の力の作用図であ
る。 第７図は従来の垂直多関節型ロボットの概略正面図、第
８図は同ロボットにおける力の作用図、第９図（ａ）
（ｂ）は従来の平行リンク型ロボットの概略構成を示す
右側面図と一部断面した正面図である。 １……固定ベース、２……旋回台（下部基台）、４、
８、12……駆動モータ（駆動源）、５、９、13……減速
機構、６……第１下腕、７……第２下腕、10……上部基
台、11……上腕、J1……垂直軸線、J2a、J2b、J2c、
J2d、J3……垂平軸、Ｌ……（平行）四辺形リンク。
Claims (1)
- 【請求項１】固定ベース１上にほぼ収まる駆動源４によ
り旋回自在に構成された下部基台２と、前記垂直軸線J1
からオフセットして前記下部基台２にその下端が水平軸
線J2aおよびJ2b回りにそれぞれ回動自在に枢着されて並
設される第１下腕６および第２下腕７と、この第１下腕
６および第２下腕７の上端に水平軸J2cおよび水平軸J2d
を介して枢着され、前記下部基台２と前記第１下腕６お
よび第２下腕７とともに四辺形リンクを形成する上部基
台10と、この四辺形リンクを傾動せしめる固定ベース１
上にほぼ収まる駆動源８と、前記上部基台10の側部に前
記四辺形リンクに干渉しないよう水平軸線J3回りに回動
自在に枢着され別の駆動源12で駆動される上腕11とを具
備し、しかも、該上部基台10上の前記水平軸線J3が少な
くとも前記水平軸J2cと水平軸J2dを結ぶ線上にくるよう
にし、前記水平軸線J3回りの上腕11の回動面内に前記下
部基台２の垂直軸線J1を含むように該上腕11を配置し、
かつ、該上腕11をその基部11aを含んで略Ｌ形に形成
し、そのＬ形短辺となる基部11aの先端部に該上腕11の
回動中心となる前記水平軸線J3を配置して該水平軸線J3
を前記上腕11の中心軸線11bからオフセットさせ、更
に、上腕11の中心軸線11bと手首基部の旋回軸線J4が一
致するように上腕11の先端部に該手首14を装着したこと
を特徴とする産業用ロボット。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344385A JPH0832402B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 産業用ロボツト |
| KR1019900021900A KR940007206B1 (ko) | 1989-12-28 | 1990-12-27 | 산업용 로보트 |
| CA002033283A CA2033283C (en) | 1989-12-28 | 1990-12-27 | Industrial robot |
| EP90125574A EP0435285B1 (en) | 1989-12-28 | 1990-12-27 | Industrial robot |
| DE69032064T DE69032064T2 (de) | 1989-12-28 | 1990-12-27 | Industrieroboter |
| US07/972,085 US5357824A (en) | 1989-12-28 | 1992-11-05 | Industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344385A JPH0832402B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 産業用ロボツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202288A JPH03202288A (ja) | 1991-09-04 |
| JPH0832402B2 true JPH0832402B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=18368841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1344385A Expired - Fee Related JPH0832402B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 産業用ロボツト |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5357824A (ja) |
| EP (1) | EP0435285B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0832402B2 (ja) |
| KR (1) | KR940007206B1 (ja) |
| CA (1) | CA2033283C (ja) |
| DE (1) | DE69032064T2 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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