JPH09295295A

JPH09295295A - 極座標型ロボット

Info

Publication number: JPH09295295A
Application number: JP8135695A
Authority: JP
Inventors: Teruki Ito; 輝樹伊東; Nobutaka Miyama; 信孝深山; Kiyoshi Kanitani; 清蟹谷
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】伸縮軸を有する極座標型ロボットにおいて、
旋回動作および上下動作を行うアクチュエータの小型化
を実現し、これにより軽量な極座標型ロボットの提供を
可能にする。【解決手段】ロボット基台１とは２自由度を有するジ
ョイントにて接続されるとともに、ロボット基台上に旋
回可能にされた旋回軸可動部３の上部に揺動可能に支持
された上下軸本体部４とは２または３自由度を有するジ
ョイントにて接続されるようにし、ロボット基台１と上
下軸本体部４とを伸縮可能に接続するようにされた２つ
の上下旋回用直動アクチュエータ14を設け、この２つの
上下旋回用直動アクチュエータ14の協調動作により上下
軸本体部４に対して旋回動作及び上下動作を行わせると
ともに、上下軸本体部４に伸縮可能に嵌挿された前後ス
ライドロッド８に対して前後動作を行わせ、これにより
前後スライドロッド８の先端の手首軸12に把持された工
具に対して旋回・上下・前後の３方向動作を行わせるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は伸縮軸を有する極座
標型ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に極座標型ロボットとしては、日本
ロボット学会編「ロボット工学ハンドブック」（１８８
〜１８９頁、１９９０年１０月２０日、コロナ社発行）
に記載されている開ループ機構のものがよく知られてい
る。これに記載されている極座標型ロボットは、ロボッ
ト基台上の旋回軸の上に上下軸、上下軸の上に前後伸縮
軸を有する、直列構造の軸構成及び独立したアクチュエ
ータの構成となっている。このため、ロボット基台に対
して旋回動作を行う旋回軸可動部は、その上部に配置さ
れた他の軸すなわち上下軸及び前後伸縮軸の駆動部およ
び構造体を負荷とするため、負荷、慣性モーメントとも
に大きなものとなっていた。このため、旋回軸可動部に
は大きな駆動力とアクチュエータが必要となっていた。
また、上下軸を揺動させるための上下用アクチュエータ
についても、上下軸本体部の重力方向のモーメント荷重
を受けるため、旋回軸可動部と同様の問題が生じてい
た。そしてこの問題が、極座標型ロボットの小型化にと
って大きな障害となっていた。

【０００３】一方、前述の開ループ機構に対し、閉ルー
プ機構を採用したものも従来技術として存在しており、
D.Steward 著「A PLATFORM WITH SIX DEGREES OF FREED
OM」［Proc Instn Mech Engrs, Vol.180 ,Pt 1 ,No.15
(1965-66）, 371 頁〜386 頁のFig.17］に記載されてい
る空間６自由度のものや、R Clavel著「DELTA,a fastro
bot with parallel geometry 」［ Proc. Int. Symposi
um on Industrial Robots（April 1988）, 91頁〜100
頁のFig.１］に記載されている空間４自由度のものがよ
く知られている。しかし、これらの従来技術では、旋
回、上下、前後の３方向動作を行うことに対しては冗長
な自由度を有することになり、無駄な自由度の分だけ駆
動機構が増加するため、構成が複雑になり、重量も重く
なるという問題を生じていた。

【０００４】また、空間３自由度の機構を有するもの
は、特開昭６１−２６０９９４号公報および特開平８−
１１０８０号公報に開示されている。しかし、特開昭６
１−２６０９９４号においては、アクチュエータを持つ
３つの連結要素のみで機構を構成しているので、その出
力部材の自由度は６自由度となり、これを拘束するため
の機構を別に設けるようにしている。このため、前述の
３文献に記載されたものと同様に、構成が複雑となり、
重量も重くなるという問題があった。一方、特開平８−
１１０８０号においては、連結要素の自由度数を減らす
ことによりリンク機構の自由度を３自由度に拘束するよ
うにしているが、その動作形態は、ロボット座標系のＸ
軸まわりおよびＹ軸まわりの各回転とＺ方向の直進運動
となっており、すなわちこれをロボットの自由度構成で
表すと、直動、旋回、回転動作となり、極座標型ロボッ
トにこの動作形態を適用することはできないという問題
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に述べ
た従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
る。すなわち、旋回軸の上に上下軸、上下軸の上に前後
伸縮軸を有する、直列構造の軸構成および独立したアク
チュエータの構成となっている従来の開ループ機構の極
座標型ロボットは、ロボット基台に対して旋回動作をす
る旋回軸可動部についてはその上部に配置された他の軸
すなわち上下軸及び前後伸縮軸の駆動部及び構造体を負
荷とするため、また上下軸を揺動させるための上下用ア
クチュエータについては上下軸本体部の重力方向のモー
メント荷重を受けるため、ともに大きな駆動力とアクチ
ュエータが必要となり、その結果軽量な極座標型ロボッ
トの実現が困難なものとなっていた。

【０００６】よって本発明は、伸縮軸を有する極座標型
ロボットにおいて、旋回動作および上下動作を行うアク
チュエータの小型化を実現し、これにより軽量な極座標
型ロボットの提供を可能にすることを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では次の２つの発明を提供した。まず第１
の発明では、旋回及び上下の２方向動作を同時に行うこ
とが可能な上下旋回用の直動アクチュエータを２つ設け
ることにより、旋回及び上下の２方向動作を２つの直動
アクチュエータによって協調して行わせるようにした。
この構成における協調動作される２つの上下旋回用直動
アクチュエータの個々に必要な駆動力は、従来技術にお
ける個々に独立したアクチュエータすなわち旋回用アク
チュエータ及び上下用アクチュエータのそれぞれに必要
な駆動力よりも小さいものとなる。なお、本発明におい
て示されるアクチュエータの協調動作とは、旋回及び上
下の２方向動作、あるいはこれに前後動作を加えた３方
向動作に関して、これら複数方向の動作を同時に行う場
合に加え、各動作を単独に行う場合についても、複数の
アクチュエータのそれぞれに分散して駆動指令を与える
ことをいう。

【０００８】すなわち第１の発明の極座標型ロボットで
は、ロボット基台上に設けられこのロボット基台の据え
付け面に対して垂直な旋回軸に関して旋回動作を行うよ
うにされた旋回軸可動部と、旋回軸可動部の上部に設け
られた上下軸揺動支点にて支持されるとともにこの上下
軸揺動支点を中心にして上下に揺動可能にされた上下軸
本体部と、上下軸本体部に伸縮可能に嵌挿され前後用直
動アクチュエータにより上下軸本体部に対して前後動作
するようにされた前後スライドロッドと、ロボット基台
とは２自由度を有する基台側ジョイントにて接続される
とともに上下軸本体部とは２または３自由度を有する上
腕側ジョイントにて接続されるようにしロボット基台と
上下軸本体部とを伸縮可能に接続するようにされた２つ
の上下旋回用直動アクチュエータと、を有し、２つの上
下旋回用直動アクチュエータの協調動作により上下軸本
体部に対して旋回動作及び上下動作を行わせるととも
に、前後用直動アクチュエータにより前後スライドロッ
ドに対して上下軸本体部に関して前後動作を行わせ、こ
れにより前後スライドロッドの先端の手首軸に把持され
た工具に対して旋回・上下・前後の３方向動作を行わせ
るようにした（請求項１）。

【０００９】上記の構成としたことにより、極座標型ロ
ボットの前後伸縮軸を有する上下軸本体部の動作、すな
わちロボット基台上に設けられこのロボット基台の据え
付け面に対して垂直な旋回軸に関して旋回動作を行うよ
うにされた旋回軸可動部の上部に設けられた上下軸揺動
支点にて支持されるとともに、この上下軸揺動支点を中
心にして上下に揺動可能にされた上下軸本体部における
旋回及び上下の２つの動作は、上下旋回用の２つの直動
アクチュエータにより協調して行われるようになるの
で、個々の直動アクチュエータのそれぞれには大きな駆
動力はかからないようになる。

【００１０】なお、ロボット基台と上下軸本体部とを伸
縮可能に接続するようにされた２つの上下旋回用直動ア
クチュエータは、上下軸揺動支点からみて上下軸本体部
の前方側すなわち手首軸側に接続されるようにしてもよ
いし（請求項２）、上下軸揺動支点からみて上下軸本体
部の後方側すなわち反手首軸側に接続されるようにして
もよい（請求項３）。ただし、ロボット基台の前方側す
なわち手首側の近辺に障害物が存在するような場所にお
いて使用する場合は、２つの上下旋回用直動アクチュエ
ータは、上下軸揺動支点からみて上下軸本体部の後方側
すなわち反手首軸側に接続されるようにしたほうがよ
い。

【００１１】また第２の発明では、旋回及び上下の２方
向動作を同時に行うことが可能な上下旋回用の直動アク
チュエータを２つ設けることにより、旋回及び上下の２
方向動作を２つの直動アクチュエータによって協調して
行わせるようにするとともに、前後動作を行うことが可
能な前後用直動アクチュエータについても２つの上下旋
回用直動アクチュエータと協調動作を行わせるようにす
ることにより、旋回、上下、及び前後の３向動作をこれ
ら３つの直動アクチュエータによって協調して行わせる
ようにした。この構成における協調動作される２つの上
下旋回用直動アクチュエータ及び前後用直動アクチュエ
ータの個々に必要な駆動力は、従来技術における個々に
独立したアクチュエータすなわち旋回用アクチュエー
タ、上下用アクチュエータ、及び前後用アクチュエータ
のそれぞれに必要な駆動力よりも小さいものとなる。

【００１２】すなわち第１の発明の極座標型ロボットで
は、ロボット基台上に設けられこのロボット基台の据え
付け面に対して垂直な旋回軸に関して旋回動作を行うよ
うにされた旋回軸可動部と、旋回軸可動部の上部に設け
られた上下軸揺動支点にて支持されるとともにこの上下
軸揺動支点を中心にして上下に揺動可能にされた上下軸
本体部と、上下軸本体部に伸縮可能に嵌挿され前後用直
動アクチュエータにより上下軸本体部に対して前後動作
するようにされた前後スライドロッドと、ロボット基台
とは２自由度を有する基台側ジョイントにて接続される
とともに前後スライドロッドとは２または３自由度を有
する上腕側ジョイントにて接続されるようにしロボット
基台と前後スライドロッドとを伸縮可能に接続するよう
にされた２つの上下旋回用直動アクチュエータと、を有
し、２つの上下旋回用直動アクチュエータ及び前後用直
動アクチュエータの協調動作により前後スライドロッド
に対して旋回動作、上下動作、及び前後動作を行わせ、
これにより前後スライドロッドの先端の手首軸に把持さ
れた工具に対して旋回・上下・前後の３方向動作を行わ
せるようにした（請求項４）。

【００１３】上記の構成としたことにより、極座標型ロ
ボットの上下軸本体部に対して伸縮可能に嵌挿された前
後スライドロッドの動作、すなわちロボット基台上に設
けられこのロボット基台の据え付け面に対して垂直な旋
回軸に関して旋回動作を行うようにされた旋回軸可動部
の上部に設けられた上下軸揺動支点にて支持されるとと
もに、この上下軸揺動支点を中心にして上下に揺動可能
にされた上下軸本体部に対して伸縮可能に嵌挿された前
後スライドロッドにおける旋回、上下、及び前後の３つ
の動作は、上下旋回用の２つの直動アクチュエータ及び
前後用直動アクチュエータすなわち３つのアクチュエー
タにより協調して行われるようになる。したがって、個
々の直動アクチュエータのそれぞれにかかる駆動力は、
第１の発明のものよりさらに小さくなる。

【００１４】なお、ロボット基台と前後スライドロッド
とを伸縮可能に接続するようにされた２つの上下旋回用
直動アクチュエータは、上下軸揺動支点からみて前後ス
ライドロッドの前方側すなわち手首軸側に接続されるよ
うにしてもよいし（請求項５）、上下軸揺動支点からみ
て前後スライドロッドの後方側すなわち反手首軸側に接
続されるようにしてもよい（請求項６）。ただし、ロボ
ット基台の前方側すなわち手首側の近辺に障害物が存在
するような場所において使用する場合は、２つの上下旋
回用直動アクチュエータは、上下軸揺動支点からみて前
後スライドロッドの後方側すなわち反手首軸側に接続さ
れるようにしたほうがよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図１は本発明の極座標型
ロボットの第１の実施形態における全体構成を示す側断
面図、図２はこの第１の実施形態における上下軸揺動支
点１３、及び前後用直動アクチュエータ６と前後スライ
ドロッド８とを含む前後伸縮軸の構成を示す水平断面
図、図３は上下旋回用直動アクチュエータ１４の構成を
示す手首側から見た断面図を示したものである。また、
図４乃至図６は、後述する本発明の第２及び第３の実施
形態も含めた本発明の各実施形態共通の図であり、図４
は上下軸本体部４と上下旋回用直動アクチュエータ可動
部１４との接続部の具体的な構成を示す断面図、図５は
ロボット基台１と上下旋回用直動アクチュエータ１４と
の接続部の具体的な構成を示す断面図、図６は上下旋回
用直動アクチュエータ１４の構成及び各ジョイントの自
由度を示す斜視図をそれぞれ示している。

【００１６】ロボット基台１の上にこのロボット基台の
据え付け面１ａに対して垂直な旋回軸に関して旋回動作
（Ａ）が可能にされた旋回軸可動部３を支持軸受２によ
り支持し、この旋回軸可動部３の上部には上下軸揺動支
点１３を中心に上下動作（Ｂ）が可能にされたに上下軸
本体部４が設けられている。この上下軸本体部４の上下
軸揺動支点１３からみて前方側すなわち手首軸１２側に
は、この上下軸本体部４とロボット基台１とを伸縮可能
に接続する２つの上下旋回用直動アクチュエータ１４が
設けられている。この２つの上下旋回用直動アクチュエ
ータ１４は、図３に示すように、極座標型ロボットの正
面側からみてそれぞれ左右対称に配置されている。そし
て２つの上下旋回用直動アクチュエータ１４を協調動作
させることにより、ロボット基台１に対する上下軸本体
部４の旋回及び上下の動作を可能にさせている。

【００１７】また、上下軸本体部４には、上下軸揺動支
点１３の中心軸線に対し直角方向前方に、この上下軸本
体部４に対して前後用直動アクチュエータ６により伸縮
可能に嵌挿された前後スライドロッド８が設けられてい
る。図２に示すように、前後用直動アクチュエータ６
は、上下軸本体部４に支持された前後用直動アクチュエ
ータ本体６ａと、接続部材９により前後スライドロッド
８と接続された前後用直動アクチュエータ可動部６ｂか
らなり、前後用直動アクチュエータ可動部６ｂが前後用
直動アクチュエータ本体６ａに対して伸縮可能に接続さ
れることにより、前後スライドロッド８は上下軸本体部
４に対して相対的に可動可能になる。なお、図２に示す
ように、前後用直動アクチュエータ６の前後スライドロ
ッド８に関する対称位置では、前記の接続部材９に接続
されたガイドバー１１が上下軸本体部４に支持されたガ
イドスライドケース７に対して摺接可能に支持されてい
る。さらに、前後スライドロッド８の先端にはこの極座
標型ロボットにて所定の作業を行わせるための図示しな
い工具を取り付け可能にされた手首軸１２が設けられて
いる。なお、上下旋回用直動アクチュエータ１４及び前
後用直動アクチュエータ６は、空圧または油圧シリンダ
で構成するようにしている。また、図３に示す１７は上
下軸本体部４を覆うようにされた保護カバーである。

【００１８】ここで上下旋回用直動アクチュエータ１４
について詳述すると、上下旋回用直動アクチュエータ１
４は、互いに伸縮可能に接続された上下旋回用直動アク
チュエータ本体１４ａと上下旋回用直動アクチュエータ
可動部１４ｂからなり、上下旋回用直動アクチュエータ
本体１４ａは基台側ジョイントを介してロボット基台１
と接続され、また上下旋回用直動アクチュエータ可動部
１４ｂは上腕側ジョイントを介して上下軸本体部４と接
続されている。上腕側ジョイントは、図４に示すよう
に、上下旋回用直動アクチュエータ可動部１４ｂと上下
軸本体部４のそれぞれに取り付けられた金具２２、２４
が、軸受内輪２３を介して接続するようにされた３自由
度のボールジョイントとなっている。一方、基台側ジョ
イントは、図５に示すように、支持軸受２０、２１、及
び中間部材１９を用いて接続するようにされた２自由度
のユニバーサルジョイントとなっている。これらのジョ
イント機構により、上下軸本体部４はロボット基台１に
対して旋回動作及び上下動作が可能にされている。図６
は、この上下旋回動作用直動アクチュエータ部の構成、
及び各ジョイントの自由度を示す斜視図を示したもので
あり、２３は上下旋回用直動アクチュエータ可動部１４
ｂと上下軸本体部４とを接続する軸受内輪である。

【００１９】ここで、この第１の実施形態における上下
軸本体部４が２自由度であることを示すとともに、２つ
の直動アクチュエータに対して冗長な自由度を有してい
ないことを説明する。空間リンク機構の自由度をＦ、空
間での出力部材の自由度をｄ、空間リンクにおけるリン
クの総数をＥ、自由度Ｆのジョイントの総数をＰ_fとす
ると、空間リンク機構の自由度Ｆは、式（１）により求
められることが一般に知られている。

【００２０】

【数１】

【００２１】前後伸縮軸である前後スライドロッド８を
有する上下軸本体部４、上下旋回用直動アクチュエータ
１４、及び第１の実施形態における極座標型ロボットの
機構を示す斜視図である図７より、式（１）から空間リ
ンク機構の自由度Ｆを算出するために必要な、空間での
出力部材の自由度ｄ、リンクの空間リンクにおけるリン
クの総数Ｅ、自由度Ｆのジョイントの総数Ｐ_fをそれぞ
れ求める。第１の実施形態における出力部材は上下軸本
体部４であり、この上下軸本体部４は従来の極座標型ロ
ボットと同様にこれ自身の軸方向回りの回転要素を持た
ないため、空間での出力部材の自由度ｄは５となる。ま
た、ロボット基台１を含め、空間リンクにおけるリンク
総数Ｅは７、１自由度のジョイント総数Ｐ₁は４、２自
由度のジョイント総数Ｐ₂は２、３自由度のジョイント
総数Ｐ₃は２となる。これらの値より、式（１）から算
出される第１の実施形態における空間リンク機構の自由
度Ｆは４と算出される。

【００２２】次に、出力部材である上下軸本体部４の自
由度を求める。式（１）の値はリンク機構の自由度であ
り、連結要素に出力部材の位置や姿勢に影響しない無駄
な自由度も含んでいるので、出力部材の自由度を求める
ためには、この無駄な自由度をリンク機構の自由度から
除かなくてはならない。この無駄な自由度は、内山他著
「A new Design ofa 6-DOF Parallel Robot」［J. of R
obotics and Mechatronics Vol.2,No.4, PP.308〜315
(1990)］によれば、内部自由度と呼ばれており、この内
部自由度をＦ_iとすると、出力部材の自由度Ｆ_eは、式
（２）により求められるとしている。

【００２３】

【数２】

【００２４】第１の実施形態のリンク機構においては、
出力部材である上下軸本体部４の空間の自由度は５であ
るため、６自由度以上を有する連結要素は内部自由度を
持つことになる。第１の実施形態では６自由度の連結要
素を２つ用いていることから内部自由度Ｆ_iは２であ
り、また式（１）より空間リンク機構の自由度Ｆは４と
算出されているから、式（２）により出力部材の自由度
Ｆ_eは２と求められる。したがって、出力部材である上
下軸本体部４は、２つの自由度を有しているとともに、
２つの直動アクチュエータに対して冗長な自由度を有し
ていないことになる。

【００２５】なお、第１の実施形態においては、簡素化
のため、上下旋回用直動アクチュエータ可動部１５と上
下軸本体部４とを３自由度のボールジョイントにより接
続しているが、これを２自由度のユニバーサルジョイン
トにより接続しても、連結要素は５自由度となるため問
題はない。また、図７は、この上下軸本体部４が２つの
上下旋回用直動アクチュエータ１４にて上下動作および
旋回動作し、上下軸本体部４の上下軸揺動支点の中心線
に対して直角方向前方に伸縮動作する極座標型ロボット
であることを示す斜視図でもある。

【００２６】図８は本発明の極座標型ロボットの第２の
実施形態における全体構成を示す側断面図であり、上下
旋回用直動アクチュエータ可動部１５の接続位置が第１
の実施形態とは相違している。すなわち、上下旋回用直
動アクチュエータ可動部１５は、第１の実施形態では上
下軸本体部４に接続されていたが、この第２の実施形態
では上下軸本体部４に対して伸縮可能に嵌挿された前後
スライドロッド８に接続されている。これにより第２の
実施形態では前後スライドロッド８がリンク機構の出力
部材となっている。また、２つの上下旋回用直動アクチ
ュエータ１５は前後スライドロッド８を伸縮動作させる
前後用直動アクチュエータ６と協調して動作するように
されている。なお、第１の実施形態の全体構成を示す図
１と共通する構成については説明を省略する。

【００２７】ここで、第２の実施形態の極座標型ロボッ
トの機構を示す斜視図である図９を参照しながら、この
第２の実施形態におけるリンク機構の自由度を算出す
る。図９より、ロボット基台１を含め、空間リンクにお
けるリンク総数Ｅは８、１自由度のジョイントの総数Ｐ
₁は５、２自由度のジョイントの総数Ｐ₂は２、３自由
度のジョイントの総数Ｐ₃は２となる。これらの値よ
り、式（１）から算出された空間リンク機構の自由度Ｆ
は５、内部自由度は２となる。式（２）より、第２の実
施形態におけるリンク機構の自由度は３であり、旋回、
上下、前後の３動作に対して過不足のないことがわか
る。なお、第２の本実施形態においても前述の第１の実
施形態と同様に、３自由度のボールジョイントを２自由
度のユニバーサルジョイントに変更しても問題はない。

【００２８】図１０は本発明の極座標型ロボットの第３
の実施形態における全体構成を示す側断面図であり、上
下旋回用直動アクチュエータ可動部１５の接続位置が第
１の実施形態とは相違している。すなわち、上下旋回用
直動アクチュエータ可動部１５は、第１の実施形態では
上下軸本体部４の上下軸揺動支点１３からみて前方側す
なわち手首軸側に接続されていたが、この第３の実施形
態では上下軸本体部４の上下軸揺動支点１３からみて後
方側すなわち反手首側に接続されている。第１の実施形
態と同様に、２つの上下旋回用直動アクチュエータ１４
は協調して上下軸本体部４を旋回及び上下動作するよう
にされている。なお、第３の実施形態においても、図９
に示した第２の実施形態と同様に、２つの上下旋回用直
動アクチュエータ１４を反手首側に伸びる前後スライド
ロッド８と接続することにより、手首軸１２を旋回、上
下、前後動作させるようにすることも可能である。な
お、第１の実施形態の全体構成を示す図１と共通する構
成については説明を省略する。

【００２９】以上、本発明の極座標型ロボットにおいて
適用される３つの実施形態について説明した。これら第
１乃至第３の実施形態では、上下旋回用直動アクチュエ
ータ１４及び前後用直動アクチュエータ６は、空圧また
は油圧制御のシリンダで構成するようにしたが、直動す
るアクチュエータであれば、サーボモータ等の電動モー
タとボールネジとの組合せとした構成や、電動モータと
ラック＆ピニオンとの組合せとした構成としてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術の機構では旋
回・上下動作に大きな駆動力が必要なためアクチュエー
タを小型化できなかった極座標型ロボットの前後伸縮軸
を有す上下軸本体部を、上下旋回用の２つの直動アクチ
ュエータにより旋回及び上下の２つの動作を協調して行
わせるか、あるいはこの２つの直動アクチュエータに前
後用の直動アクチュエータを加えた３つのアクチュエー
タにより旋回、上下、及び前後の３つの動作を協調して
行わせるようにしたので、個々のアクチュエータのそれ
ぞれには大きな駆動力が必要ではなくなり、これにより
アクチュエータの小型化を実現した軽量な極座標型ロボ
ットを提供することが可能となった。

【００３１】また、本発明の極座標型ロボットをバリ取
り加工のような切削加工にて適用した場合、手首軸に取
りつけられた切削工具が被加工物から受ける切削反力
は、協調動作される２つないしは３つの直動アクチュエ
ータに分散されることになるので、個々のアクチュエー
タの剛性についても従来より小さなもので済むようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おける全体構成を示す側断面図である。

【図２】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おける上下軸揺動支点１３、及び前後用直動アクチュエ
ータ６と前後スライドロッド８とを含む前後伸縮軸の構
成を示す水平断面図である。

【図３】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おける上下旋回用直動アクチュエータ１４の構成を示す
手首側から見た断面図である。

【図４】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おける上下軸本体部４と上下旋回用直動アクチュエータ
可動部１５との接続部の具体的な構成を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おけるロボット基台１と上下旋回用直動アクチュエータ
１４との接続部の具体的な構成を示す断面図である。

【図６】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おける上下旋回用直動アクチュエータ１４の構成及び各
ジョイントの自由度を示す斜視図である。

【図７】本発明の極座標型ロボットの第１の実施形態に
おいて、上下軸本体部４が上下旋回用の２つの直動アク
チュエータ１４の協調動作にて上下動作および旋回動作
することを示す斜視図である。

【図８】本発明の極座標型ロボットの第２の実施形態に
おける全体構成を示す側断面図である。

【図９】本発明の極座標型ロボットの第２の実施形態に
おいて、前後スライドロッド８の先端部すなわち手首軸
１２が、上下軸本体部４を上下及び旋回動作させるため
の２つの直動アクチュエータ１４と、前後スライドロッ
ド８を伸縮動作させるための直動アクチュエータ６とに
よって、上下動作、旋回動作および前後動作することを
示す斜視図である。

【図１０】本発明の極座標型ロボットの第３の実施形態
における全体構成を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ロボット基台３旋回軸可動部４上下軸本体部６前後用直動アクチュエータ８前後スライドロッド１２手首軸１３上下軸揺動支点１４上下旋回用直動アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボット基台上に設けられ該ロボット基台
の据え付け面に対して垂直な旋回軸に関して旋回動作を
行うようにされた旋回軸可動部と、該旋回軸可動部の上
部に設けられた上下軸揺動支点にて支持されるとともに
該上下軸揺動支点を中心にして上下に揺動可能にされた
上下軸本体部と、該上下軸本体部に伸縮可能に嵌挿され
前後用直動アクチュエータにより上下軸本体部に対して
前後動作するようにされた前後スライドロッドと、前記
ロボット基台とは２自由度を有する基台側ジョイントに
て接続されるとともに前記上下軸本体部とは２または３
自由度を有する上腕側ジョイントにて接続されるように
しロボット基台と上下軸本体部とを伸縮可能に接続する
ようにされた２つの上下旋回用直動アクチュエータと、
を有し、前記２つの上下旋回用直動アクチュエータの協
調動作により前記上下軸本体部に対して旋回動作及び上
下動作を行わせるとともに、前記前後用直動アクチュエ
ータにより前記前後スライドロッドに対して上下軸本体
部に関して前後動作を行わせ、これにより前後スライド
ロッドの先端の手首軸に把持された工具に対して旋回・
上下・前後の３方向動作を行わせるようにしたことを特
徴とする極座標型ロボット。
【請求項２】請求項１記載の２つの上下旋回用直動アク
チュエータは、前記上下軸揺動支点からみて上下軸本体
部の前方側すなわち手首軸側に接続されるようにしたこ
とを特徴とする極座標型ロボット。
【請求項３】請求項１記載の２つの上下旋回用直動アク
チュエータは、前記上下軸揺動支点からみて上下軸本体
部の後方側すなわち反手首軸側に接続されるようにした
ことを特徴とする極座標型ロボット。
【請求項４】ロボット基台上に設けられ該ロボット基台
の据え付け面に対して垂直な旋回軸に関して旋回動作を
行うようにされた旋回軸可動部と、該旋回軸可動部の上
部に設けられた上下軸揺動支点にて支持されるとともに
該上下軸揺動支点を中心にして上下に揺動可能にされた
上下軸本体部と、該上下軸本体部に伸縮可能に嵌挿され
前後用直動アクチュエータにより上下軸本体部に対して
前後動作するようにされた前後スライドロッドと、前記
ロボット基台とは２自由度を有する基台側ジョイントに
て接続されるとともに前記前後スライドロッドとは２ま
たは３自由度を有する上腕側ジョイントにて接続される
ようにしロボット基台と前後スライドロッドとを伸縮可
能に接続するようにされた２つの上下旋回用直動アクチ
ュエータと、を有し、前記２つの上下旋回用直動アクチ
ュエータ及び前後用直動アクチュエータの協調動作によ
り前記前後スライドロッドに対して旋回動作、上下動
作、及び前後動作を行わせ、これにより前後スライドロ
ッドの先端の手首軸に把持された工具に対して旋回・上
下・前後の３方向動作を行わせるようにしたことを特徴
とする極座標型ロボット。
【請求項５】請求項４記載の２つの上下旋回用直動アク
チュエータは、前記上下軸揺動支点からみて前後スライ
ドロッドの前方側すなわち手首軸側に接続されるように
したことを特徴とする極座標型ロボット。
【請求項６】請求項４記載の２つの上下旋回用直動アク
チュエータは、前記上下軸揺動支点からみて前後スライ
ドロッドの後方側すなわち反手首軸側に接続されるよう
にしたことを特徴とする極座標型ロボット。