JPH0839461A - 産業用ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転時にワーククランプ部材を動作させるた
めの駆動手段とワークとの間の干渉を防止することがで
きる簡素でコンパクトな構造の産業用ロボット装置を提
供する。 【構成】 産業用ロボット装置においては、外筒部材２
５の中空部に内筒部材２９が配置され、さらに内筒部材
２９の中空部に軸部材３５が配置され、ワークアーム１
４が非常に簡素でコンパクトなものとなっている。そし
て、軸部材３５を上下移動させるための、すなわちワー
ククランプ部材の爪部材を開閉させるためのアクチュエ
ータ３７が、取付部材３６を介して内筒部材２９の上端
部に取り付けられ、ワーククランプ部材の近くには配置
されないので、運転時にアクチュエータ３７がワークと
干渉し合うおそれがなく、このため産業用ロボット装置
の制御ロジックが簡素化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボット装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機械装置(例えば、自動車)の生
産・組立ライン等においては、作業を自動化するために
各種の産業用ロボット装置が用いられる。具体的には、
例えば所定のワーク(例えば、シリンダブロック)を自動
的に所定の位置に移載するワーク移載用の産業用ロボッ
ト装置等が用いられる。そして、例えばワーク移載用の
産業用ロボット装置においては、所定の置き場所に置か
れたワークを、ワーククランプ部材(開閉爪)を備えたワ
ークアームでクランプして所定の位置まで運んだ後、該
クランプを解除して上記ワークを生産・組立ラインに載
せるなどといった作業を行うようになっている。

【０００３】この場合、移載すべきワークは通常パレッ
トの上に載せられているが、かかるパレット上のワーク
の位置・姿勢は一定ではない。したがって、かかるワー
ク移載用の産業用ロボット装置においては、該ワークの
位置・姿勢を検出した上で、該ワークをクランプしうる
位置にワークアーム(ワーククランプ部材)を移動させ、
かつワークアームにワークをクランプしうる姿勢をとら
せる必要がある。

【０００４】このように、ワークをクランプしうる位置
にワークアームを移動させ、かつワークアーム(ワーク
クランプ部材)にワークをクランプしうる姿勢をとらせ
るには、普通、ワークアームをワークアーム軸線方向
(例えば、上下方向)と、該軸線方向と直交する方向(例
えば、水平方向)とに移動させることができるワークア
ーム移動手段と、ワークアームをワークアーム軸線回り
に回動させることができるワークアーム回動手段とが必
要とされる。さらに、ワーククランプ部材にワークをク
ランプさせ又は該クランプを解除させるクランプ駆動機
構とが必要とされる。

【０００５】したがって、かかる産業用ロボット装置に
おいては、ワークアームあるいはワーククランプ部材を
駆動して複雑な動作を行わせるために、ワークアームま
わりに多数の部材あるいは駆動手段を設けなければなら
ないので、ワークアームないしは産業用ロボット装置が
大型化・複雑化するといった問題がある。そこで、ワー
クアーム軸線方向あるいはこれと直交する方向に移動可
能な筒状のアーム部の中空部内に、ワーククランプ部材
(手首部、手先部)をワークアーム軸線回りに回動させる
回動軸部材と、ワーククランプ部材に所定のクランプ動
作を行わせる揺動軸とを配置して、アーム部等の簡素化
ないしはコンパクト化を図った産業用ロボット装置が提
案されている(例えば、特開平４−１５２０９０号公報
参照)。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開平４−１５２０９０号公報に開示されているような
従来の産業用ロボット装置においては、ワーククランプ
部材に所定のクランプ動作を行わせる揺動軸を駆動する
ための駆動手段がワーククランプ部材の近くに配置され
ているので、ワークを取り扱う際に該駆動手段がワーク
と干渉する場合がある。このため、かかる従来の産業用
ロボット装置においては、該駆動手段とワークとが干渉
し合わないように運転しなければならないので、その制
御ロジックが複雑化するといった問題がある。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、運転時にワーククランプ部
材を動作させるための駆動手段とワークとの間の干渉を
防止することができる簡素でコンパクトな構造の産業用
ロボット装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、自身の軸線方向に往復移動可能に配
置された、中空部を有する外筒部材と、該外筒部材を、
外筒部材軸線方向に往復移動させることができる第１駆
動手段と、外筒部材の中空部内に外筒部材軸線回りに回
動可能に配置された、中空部を有する内筒部材と、外筒
部材の後端部に取り付けられ、内筒部材を外筒部材軸線
回りに回動させることができる第２駆動手段と、内筒部
材の先端部に取り付けられ、所定の動作によってワーク
と係合することができる開閉爪と、内筒部材の中空部内
に配置されるとともに自身の先端部が開閉爪に連結さ
れ、所定の動作方向への往復移動によって開閉爪に上記
所定の動作を行わせる軸部材と、内筒部材の後端部に取
り付けられ、軸部材を上記所定の動作方向に往復移動さ
せることができる第３駆動手段とが設けられていること
を特徴とする産業用ロボット装置を提供する。なお、こ
こで軸部材が往復移動する所定の動作方向とは、例えば
外筒部材軸線方向、該軸部材周方向等である。

【０００９】第２の発明は、第１の発明にかかる産業用
ロボット装置において、外筒部材が、外筒部材軸線と直
交する方向に移動することができる移動体に支持されて
いることを特徴とする産業用ロボット装置を提供する。

【００１０】第３の発明は、第１又は第２の発明にかか
る産業用ロボット装置において、軸部材が、第３駆動手
段によって外筒部材軸線方向に往復移動させられて開閉
爪を動作させるようになっていることを特徴とする産業
用ロボット装置を提供する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１〜図５に示すように、ワーク移載用の産業用ロボッ
ト装置ＷＡは、ベースパレット１の上面又は中間パレッ
ト２の上面に載せられたワーク３を自動的に搬送コンベ
ア４に移載するとともに、空になったベースパレット１
又は中間パレット２を自動的に台車５の上に移載するよ
うになっている。なお、搬送コンベア４に移載されたワ
ーク３は、矢印Ｃで示す方向に搬送される。

【００１２】ワーク３(トランスミッションケース)は、
１つのベースパレット１と複数の中間パレット２とを用
いて、フォークリフト(図示せず)等により産業用ロボッ
ト装置ＷＡ内の所定の位置に矢印Ａ₁〜Ａ₃方向に搬入さ
れるようになっている。ここで、各ワーク３は、両パレ
ット１,２に次のような状態で積載されている。すなわ
ち、ベースパレット１の上に複数のワーク３が載せら
れ、これらのワーク３の上に１枚の中間パレット２が載
せられ、この中間パレット２の上に複数のワーク３が載
せられている。そして、かかる中間パレット２の上にワ
ーク３が載せられたものがさらに複数積み重ねられてい
る。

【００１３】ベースパレット１の下面には該ベースパレ
ット１の下側にフォークリフトのフォークを差し込める
ように、複数の脚部１fが取り付けられている。他方、
中間パレット２はその下側にフォークを差し込むことは
ないので平板状とされている。ここで、ワーク３がすべ
て払い出されて空になったベースパレット１又は中間パ
レット２は順次自動的に台車５の上に移載され、これら
のベースパレット１又は中間パレット２が所定の枚数ま
でたまったときに、台車５を矢印Ｂ方向に動かすことに
よって外部へ搬出される。

【００１４】産業用ロボット装置ＷＡには、夫々上下方
向に延びる複数の支柱６によって支持され産業用ロボッ
ト装置ＷＡの幅方向(以下、この方向を横方向という)に
延びる第１,第２横フレーム７a、７bと、支柱６及び第
１,第２横フレーム７a,７bによって支持され産業用ロボ
ット装置ＷＡの長手方向(以下、この方向を縦方向とい
う)に延びる第１縦フレーム８aと、第１,第２横フレー
ム７a,７bのみによって支持され縦方向に延びる第２縦
フレーム８bとが設けられている。

【００１５】第１,第２縦フレーム８a,８bの上端面には
夫々、縦方向に延びる第１,第２レール９a,９bが配設さ
れている。そして、両縦フレーム８a,８bにまたがって
横方向に延びる可動フレーム１０が設けられ、この可動
フレーム１０は第１,第２レール９a,９bと係合して、該
第１,第２レール９a,９bに沿って縦方向に移動できるよ
うになっている。そして、可動フレーム１０を駆動する
可動フレーム駆動機構１１が設けられ、この可動フレー
ム駆動機構１１は、第１,第２チェン１２a,１２bを介し
て可動フレーム１０を縦方向に自在に往復移動させるこ
とができるようになっている。

【００１６】可動フレーム１０の第１横フレーム側(図
２、図３では左側)の側部には、上下方向に延びるパレ
ットアーム１３がパレットアーム連結部１３aを介して
取り付けられ、このパレットアーム１３の下端部にはベ
ースパレット１又は中間パレット２をクランプ(把持)す
ることができるパレットクランプ部材１９が取り付けら
れている。ここで、パレットアーム連結部１３aは可動
フレーム１０に固定されている。そして、パレットアー
ム連結部１３aには、パレットアーム１３を上下方向に
自在に往復移動させることができるパレットアーム昇降
機構１７が設けられている。

【００１７】また、可動フレーム１０の第２横フレーム
側(図２、図３では右側)の側部には、可動フレーム１０
に沿って横方向に移動することができるガイド部材２３
(図９参照)が設けられ、このガイド部材２３には上下方
向に延びるワークアーム１４が取り付けられている。そ
して、このワークアーム１４の下端部にはワーク３をク
ランプ(把持)することができるワーククランプ部材２０
が取り付けられている。また、ワークアーム１４の上下
方向中間部には画像処理用カメラ２２が取り付けられて
いる。なお、ワーククランプ部材２０とガイド部材２３
とは、夫々、特許請求の範囲に記載された「開閉爪」と
「移動体」とに相当する。

【００１８】そして、可動フレーム１０にはガイド部材
２３を駆動するガイド部材駆動機構１５が設けられ、こ
のガイド部材駆動機構１５は、駆動チェン１６を介して
ガイド部材２３(ワークアーム１４)を横方向に自在に往
復移動させることができるようになっている。また、ガ
イド部材２３には、ワークアーム１４を上下方向に自在
に往復移動させることができるワークアーム昇降機構１
８が設けられている。さらに、ワークアーム１４の上端
部には、後で説明するように該ワークアーム１４をその
軸線まわりに回動させることができる旋回駆動機構２１
が設けられている。なお、ワークアーム昇降機構１８と
旋回駆動機構２１とは、夫々、特許請求の範囲に記載さ
れた「第１駆動手段」と「第２駆動手段」とに相当する。

【００１９】図６〜図１０に示すように、ワークアーム
１４には、上下方向すなわちワークアーム軸線方向に移
動できるようにしてガイド部材２３に支持された、矩形
の横断面を有する中空部を備えた筒状の外筒部材２５が
設けられている。ここで、外筒部材２５は、ワークアー
ム昇降機構１８によって、該ワークアーム昇降機構１８
に設けられたピニオン２４と外筒部材２５(ガイド部材
２３)に設けられたラック２６とを介して上下方向に移
動させられるようになっている。そして、外筒部材２５
の上端部(後端部)と下端部(先端部)とには、夫々、上側
連結部材２７と下側連結部材２８とが固定的に取り付け
られている。

【００２０】外筒部材２５の中空部内には、円形の横断
面を有する中空部を備えた筒状の内筒部材２９が配置さ
れ、この内筒部材２９は上側連結部材２７と下側連結部
材２８とによって外筒部材軸線回りに回動可能に支持さ
れている。そして、内筒部材２９は、上側連結部材２７
に固定された基台部３１に取り付けられた旋回駆動機構
２１によって外筒軸線回りに回動させられるようになっ
ている。より詳しくは、基台部３１に固定されたモータ
３２の回転軸には駆動側ギヤ３３が取り付けられる一
方、内筒部材２９の外周部には上記駆動側ギヤ３３と噛
み合う被駆動側ギヤ３４が取り付けられ、モータ３２の
回転力が駆動側ギヤ３３と被駆動側ギヤ３４とを介して
内筒部材２９に伝えられ、これによって内筒部材２９が
回動させられるようになっている。また、内筒部材２９
の下端部には、後で説明するように所定の動作によって
ワーク３をクランプし又は該クランプを解除するワーク
クランプ部材２０が取り付けられている。

【００２１】内筒部材２９の中空部内には軸部材３５が
設けられ、この軸部材３５の上端部はリンク部材３８を
介してアクチュエータ３７(モータ)に連結されている。
ここで、アクチュエータ３７は、内筒部材２９の上端部
に固定された取付部材３６に固定的に取り付けられ、軸
部材３５を外筒部材軸線方向すなわち上下方向に往復移
動させることができるようになっている。なお、アクチ
ュエータ３７は、特許請求の範囲に記載された「第３駆
動手段」に相当する。

【００２２】そして、軸部材３５の下端部には連動部材
４１が設けられている。他方、ワーククランプ部材２０
にはワーク３(トランスミッションケース)と係合するこ
とができる複数(４つ)の爪部材４２が設けられ、これら
の爪部材４２は夫々ワーククランプ部材２０の本体部４
３に取り付けられたピボット軸４４によって該ピボット
軸回りに回動可能に支持されている。ここで、連動部材
４１は各爪部材４２の内側端部と係合し、このため軸部
材３５がＰ₁方向(下向き)に直線的に移動したときに
は、各爪部材４２をＱ₁方向に回動させるようになって
いる。このとき、各爪部材４２はワーク３と係合し、よ
り詳しくはワーク上面壁下面に当接し、ワーククランプ
部材２０はワーク３をクランプする。逆に、軸部材３５
がＰ₂方向(上向き)に直線的に移動したときには、各爪
部材４２をＱ₂方向に回動させるようになっている。こ
のとき、各爪部材４２のワーク３との係合が解除され、
ワーククランプ部材２０によるワーク３のクランプが解
除される。

【００２３】このように、外筒部材２５の中空部に内筒
部材２９が配置され、さらに内筒部材２９の中空部に軸
部材３５が配置されているので、ワークアーム１４が非
常に簡素でコンパクトなものとなる。また、軸部材３５
の下端部に設けられた連動部材４１と爪部材４２の内側
端部とを係合させるだけの簡素な構造で、軸部材３５を
上下に移動させるだけでワーク３をクランプ又はアンク
ランプ(クランプの解除)することができるので、爪部材
まわりの構造が簡素なものとなる。

【００２４】また、軸部材３５を上下移動させるため
の、すなわち爪部材４２を開閉させるためのアクチュエ
ータ３７が、取付部材３６を介して内筒部材２９の上端
部に取り付けられ、ワーククランプ部材２０ないしは爪
部材４２の近くには配置されないので、運転時にアクチ
ュエータ３７がワーク３と干渉し合うおそれはない。こ
のため、例えば特開平４−１５２０９０号公報に開示さ
れているような従来の産業用ロボット装置に比べて、制
御ロジックが簡素化される。

【００２５】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、外筒部材の
中空部に内筒部材が配置され、さらに内筒部材の中空部
に軸部材が配置されるので、産業用ロボット装置が非常
に簡素でコンパクトなものとなる。また、軸部材を所定
の方向に往復移動させるだけで、開閉爪とワークの係合
をオン／オフすることができるので、開閉爪まわりの構
造が非常に簡素なものとなる。さらに、軸部材(開閉爪)
を駆動するための第３駆動手段が、内筒部材の上端部に
取り付けられ、開閉爪の近くには配置されないので、運
転時に第３駆動手段がワークと干渉し合うおそれがな
い。このため、産業用ロボット装置の制御ロジックが簡
素化される。

【００２６】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、外筒部材が
外筒部材軸線方向と直交する方向に移動することができ
る移動体に支持されるので、簡素な構造で外筒部材ひい
ては開閉爪を所望の位置に移動させることができる。

【００２７】第３の発明によれば、基本的には第１又は
第２の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、軸
部材を外筒部材軸線方向に移動させるだけで開閉爪を動
作させることができるので、産業用ロボット装置の構造
が一層簡素なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる産業用ロボット装置の斜視図
である。

【図２】 図１に示す産業用ロボット装置の平面説明図
である。

【図３】 図１に示す産業用ロボット装置の側面説明図
である。

【図４】 図２に示す産業用ロボット装置のＸ−Ｘ線断
面立面説明図である。

【図５】 図２に示す産業用ロボット装置のＹ−Ｙ線断
面立面説明図である。

【図６】 ワークアームの上半部の一部断面立面説明図
である。

【図７】 ワークアームの下半部の一部断面立面説明図
である。

【図８】 図６のＪ−Ｊ線断面説明図である。

【図９】 図７のＫ−Ｋ線断面説明図である。

【図１０】 図７のＬ−Ｌ線断面説明図である。

【符号の説明】

ＷＡ…産業用ロボット装置 ３…ワーク １４…ワークアーム １８…ワークアーム昇降機構 ２０…ワーククランプ部材 ２１…旋回駆動機構 ２３…ガイド部材 ２５…外筒部材 ２９…内筒部材 ３５…軸部材 ３７…アクチュエータ ４２…爪部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自身の軸線方向に往復移動可能に配置さ
   れた、中空部を有する外筒部材と、 該外筒部材を、外筒部材軸線方向に往復移動させること
   ができる第１駆動手段と、 外筒部材の中空部内に外筒部材軸線回りに回動可能に配
   置された、中空部を有する内筒部材と、 外筒部材の後端部に取り付けられ、内筒部材を外筒部材
   軸線回りに回動させることができる第２駆動手段と、 内筒部材の先端部に取り付けられ、所定の動作によって
   ワークと係合することができる開閉爪と、 内筒部材の中空部内に配置されるとともに自身の先端部
   が開閉爪に連結され、所定の動作方向への往復移動によ
   って開閉爪に上記所定の動作を行わせる軸部材と、 内筒部材の後端部に取り付けられ、軸部材を上記所定の
   動作方向に往復移動させることができる第３駆動手段と
   が設けられていることを特徴とする産業用ロボット装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された産業用ロボット装
   置において、 外筒部材が、外筒部材軸線と直交する方向に移動するこ
   とができる移動体に支持されていることを特徴とする産
   業用ロボット装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載された産業
   用ロボット装置において、 軸部材が、第３駆動手段によって外筒部材軸線方向に往
   復移動させられて開閉爪を動作させるようになっている
   ことを特徴とする産業用ロボット装置。