JPH10296676A

JPH10296676A - 工業用ロボット

Info

Publication number: JPH10296676A
Application number: JP10765897A
Authority: JP
Inventors: Seiji Matsumoto; 誠司松本; Masayoshi Takahashi; 真義高橋; Noriyuki Uchiumi; 典之内海
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】多種のワークが流れる場合に、干渉を生じる
ことなくワークの形状に応じて適正な作業ができる工業
用ロボットを提供する。【解決手段】アーム２２の先端に取り付けられた第１
部材６５のアーム２２に対する取付角度を変更可能とす
るとともに、制御部１３は、アーム２２と交差する方向
に回転軸が配置されて第１部材６５に回転自在に支持さ
れる第２部材７０，７２、該第２部材７０，７２の回転
軸と交差する方向に回転軸が配置されて該第２部材７
０，７２に回転自在に支持される第３部材８７，８９お
よび該第３部材８７，８９の回転軸と交差する方向に回
転軸が配置されて該第３部材８７，８９に回転自在に支
持される出力軸９９の回転を制御するための所定の演算
式を前記取付角度に応じて変更する変更手段を具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装用等に用いて
好適な工業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗装用等に用いられる工業用ロボ
ットには、アームの先端に取り付けられる第１部材と、
アームと交差する方向に回転軸が配置されて第１部材に
回転自在に支持される第２部材と、該第２部材の第１部
材に対する回転軸と交差する方向に回転軸が配置されて
該第２部材に回転自在に支持される第３部材と、該第３
部材の第２部材に対する回転軸と交差する方向に回転軸
が配置されて該第３部材に回転自在に支持される出力軸
と、第２部材、第３部材および出力軸の回転を所定の演
算式に基づいて制御する制御部とを具備するものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような工業用ロボ
ットにおいては、アームに対する第１部材の取付角度す
なわち第２部材の回転軸の方向は一定であるため、例え
ば自動車の製造ライン等において、多種のワークが流れ
る場合に、ワークの形状によっては適正な作業ができ
ず、それどころか干渉を生じてしまうという問題があっ
た。したがって、本発明の目的は、多種のワークが流れ
る場合に、干渉を生じることなくワークの形状に応じて
適正な作業ができる工業用ロボットを提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の工業用ロボットは、アームの先端に取り付
けられる第１部材と、アームと交差する方向に回転軸が
配置されて前記第１部材に回転自在に支持される第２部
材と、該第２部材の前記第１部材に対する回転軸と交差
する方向に回転軸が配置されて該第２部材に回転自在に
支持される第３部材と、該第３部材の前記第２部材に対
する回転軸と交差する方向に回転軸が配置されて該第３
部材に回転自在に支持される出力軸と、前記第２部材、
第３部材および出力軸の回転を所定の演算式に基づいて
制御する制御部と、を具備するものであって、第１部材
のアームに対する取付角度を変更可能とするとともに、
前記制御部は、前記取付角度に応じて前記演算式を変更
する変更手段を具備することを特徴としている。これに
より、第１部材のアームに対する取付角度を変更可能と
しているため、各ワークに応じた適正な取付角度に第１
部材を取り付けることにより、多種のワークが流れる場
合にも、干渉を生じることなくワークの形状に応じて適
正な作業を行うことができる。しかも、第１部材のアー
ムに対する取付角度を、別途の検知手段で検知させて入
力させ、または手入力で入力させると、該取付角度に応
じて制御部の演算式を変更手段が変更することになるた
め、取付角度の変更に伴う演算式の変更を簡単に行うこ
とができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の工業用ロボットの一の実
施の形態を図面を参照して以下に説明する。この工業用
ロボット１０は、図１に示すように、マニピュレータ１
１と、該マニピュレータ１１にケーブル１２を介して接
続されて該マニピュレータ１１の作動を制御するコント
ローラ１３と、該コントローラ１３にケーブル１４を介
して接続され該コントローラ１３への指示をオペレータ
により入力させるためのティーチングペンダント１５と
から構成されている。

【０００６】マニピュレータ１１は、図２に示すよう
に、床面等に設置固定される固定ベース１７と、この固
定ベース１７上に鉛直軸回りに図示せぬサーボモータの
駆動で回転するように（この回転角を関節角θ₁とす
る）設けられた旋回ベース１８と、該旋回ベース１８に
一端側が水平軸回りに回転自在に支持されるとともに
（この回転角を関節角θ₂とする）旋回ベース１８に設
けられた図示せぬサーボモータの駆動で回転する第１ア
ーム２０と、該第１アーム２０の他端側に一端側が水平
軸回りに回転自在に支持されるとともに（この回転角を
関節角θ₃とする）第１アーム２０の他端側に設けられ
た図示せぬサーボモータの駆動で回転する第２アーム
（アーム）２２とを有しており、第２アーム２２の他端
側には、手首機構２３と、図１に示すように連結部材２
４を介して塗装ガン２５が設けられている。なお、第２
アーム２２の一端側には、図３に示すように、手首機構
２３を駆動するための複数のサーボモータ２７，２８，
２９が内蔵されたモータケース２６が取り付けられてい
る。

【０００７】図４および図５に示すように、第２アーム
２２の他端側には、ベアリング３１を介して円筒部材３
２が、第２アーム２２の延在方向にその軸線を沿わされ
た状態でその軸線方向における略中央位置において回転
自在に支持されており、該円筒部材３２の第２アーム２
２の内となる位置には、外径側に平歯車３３が同軸に固
定されていて、該円筒部材３２の第２アーム２２の外と
なる位置には、外径側に傘歯車３４が同軸に固定されて
いる。

【０００８】また、円筒部材３２の内側には、その軸線
方向における両端部にそれぞれベアリング３６，３７が
配置されており、これらベアリング３６，３７を介して
円筒部材３８が同軸かつ回転自在に支持されている。該
円筒部材３８のベアリング３６より外側に突出する位置
には、第２アーム２２の内側において、外径側に平歯車
３９が同軸に固定されていて、該円筒部材３８のベアリ
ング３７より外側に突出する位置には、第２アーム２２
の外側において、外径側に傘歯車４０が同軸に固定され
ている。

【０００９】さらに、円筒部材３８の内側には、その軸
線方向における両端部にそれぞれベアリング４２，４３
が配置されており、これらベアリング４２，４３を介し
て軸部材４４が同軸かつ回転自在に支持されている。該
軸部材４４のベアリング４２から外側に突出する位置に
は、第２アーム２２の内側において、外径側に平歯車４
５が同軸に固定されていて、該軸部材４４のベアリング
４３から外側に突出する位置には、第２アーム２２の外
側において、外径側に傘歯車４６が同軸に固定されてい
る。

【００１０】平歯車３３には、平歯車４８が噛み合わさ
れており、該平歯車４８は、第２アーム２２に内挿され
たロッド４９を介してモータケース２６内のサーボモー
タ２７に連結されている。これにより、サーボモータ２
７の回転で円筒部材３２すなわち傘歯車３４が回転す
る。平歯車３９には、平歯車５１が噛み合わされてお
り、該平歯車５１は、第２アーム２２に内挿されたロッ
ドを５２を介してモータケース２６内のサーボモータ２
８に連結されている。これにより、サーボモータ２８の
回転で円筒部材３８すなわち傘歯車４０が回転する。平
歯車４５には、平歯車５４が噛み合わされており、該平
歯車５４は、第２アーム２２に内挿されたロッド５５を
介してモータケース２６内のさらに他のサーボモータ２
９に連結されている。これにより、サーボモータ２９の
回転で軸部材４４すなわち傘歯車４６が回転する。

【００１１】第２アーム２２の他端側には、軸線方向に
突出する円筒状の凸部５７が、円筒部材３２等と同軸を
なすように形成されており、凸部５７の外側には軸線方
向に直交して広がる面部５８が形成されている。第２ア
ーム２２の面部５８には、リーマボルト５９を螺合させ
または取付ボルト６０を螺合させるためのネジ穴６１と
該ネジ穴６１と同軸をなしてリーマボルト５９の円柱状
の嵌合部５９ａを嵌合させまたは取付ボルト６０を挿通
させるリーマ穴６２とを有する穴部６３が複数、円筒部
材３２等と同軸をなすピッチ円上に配置された状態で円
筒部材３２等の軸線と平行に穿設されている。

【００１２】この第２アーム２２の他端側には、湾曲形
状のケース（第１部材）６５がその一端開口部側におい
て取り付けられている。このケース６５の一端開口部側
の外側には円環状のフランジ部６６が形成されており、
該フランジ部６６には、リーマボルト５９の嵌合部５９
ａが嵌合されまたは取付ボルト６０が挿通されるリーマ
穴６７が複数、該フランジ部６６の軸線と同軸をなすピ
ッチ円上に配置された状態で該フランジ部６６の軸線と
平行に貫通形成されている。

【００１３】そして、ケース６５はフランジ部６６側の
内周面において凸部５７に嵌合させられるようになって
おり、フランジ部６６を面部５８に全面的に当接させる
まで嵌合させられた状態で、リーマボルト５９をリーマ
穴６７に嵌合させつつ第２アーム２２の穴部６３のリー
マ穴６２に嵌合させてネジ穴６１に螺合させることによ
り、ケース６５は第２アーム２２に対し位置決めされた
状態とされる。さらに、この状態で取付ボルト６０を他
のリーマ穴６７に挿通させてネジ穴６１に螺合させるこ
とにより、ケース６５は第２アーム２２に堅固に固定さ
れる。ここで、ケース６５の第２アーム２２に対する取
付角度（円筒部材３２等の軸線を中心とした回転方向に
おける取付角度、以下手首取付角と称す）が変更可能と
なるように穴部６３およびリーマ穴６７の数および位置
が設定されている。例えば、ケース６５は第２アーム２
２に対し、その湾曲方向を上下左右に向けるよう９０度
ピッチで手首取付角が変更可能となっており、これらの
角度位置で位置決めした状態でそれぞれ取り付けが可能
となる位置にリーマ穴６７および穴部６３が配置されて
いる。

【００１４】ケース６５のフランジ部６６に対し反対側
には、ベアリング６９を介して円筒部材（第２部材）７
０がその軸線を第２アーム２２の長さ方向に対し直交さ
せた状態で、軸線方向における略中央位置において回転
自在に支持されており（この回転角を関節角θ₄とす
る）、該円筒部材７０のケース６５の内となる位置に
は、外径側に傘歯車７１が同軸に固定されていて、該円
筒部材７０のケース６５の外となる位置には、外径側に
湾曲形状のケース（第２部材）７２が固定されている。

【００１５】また、円筒部材７０の内側には、その軸線
方向における両端部にそれぞれベアリング７４，７５が
配置されており、これらベアリング７４，７５を介して
円筒部材７６が同軸かつ回転自在に支持されている。該
円筒部材７６のベアリング７４から外側に突出する位置
には、ケース６５の内側において、外径側に傘歯車７７
が同軸に固定されていて、該円筒部材７６のベアリング
７５から外側に突出する位置には、ケース６５の外側に
おいて、外径側に傘歯車７８が同軸に固定されている。

【００１６】さらに、円筒部材７６の内側には、その軸
線方向における両端部にそれぞれベアリング８０，８１
が配置されており、これらベアリング８０，８１を介し
て軸部材８２が同軸かつ回転自在に支持されている。該
軸部材８２のベアリング８０から突出する位置には、ケ
ース６５の内側において、外径側に傘歯車８３が同軸に
固定されていて、該軸部材８２のベアリング８１から突
出する位置には、ケース６５の外側において、外径側に
傘歯車８４が同軸に固定されている。

【００１７】傘歯車７１には、傘歯車３４が噛み合わさ
れており、これにより、サーボモータ２７の回転で円筒
部材７０すなわちケース７２が回転する。傘歯車７７に
は、傘歯車４０が噛み合わされており、これにより、サ
ーボモータ２８の回転で円筒部材７６すなわち傘歯車７
８が回転する。傘歯車８３には、傘歯車４６が噛み合わ
されており、これにより、サーボモータ２９の回転で軸
部材８２すなわち傘歯車８４が回転する。ここで、ケー
ス７２が円筒部材３２等の軸線回りの手首取付角を変更
しても、傘歯車７１は傘歯車３４に、傘歯車７７は傘歯
車４０に、傘歯車８３は傘歯車４６に、それぞれ噛み合
うようになっている。

【００１８】ケース７２の円筒部材７０に対し反対側に
は、ベアリング８６を介して円筒部材（第３部材）８７
がその軸線を円筒部材７０の軸線に対し直交させた状態
で、軸線方向における中間位置において回転自在に支持
されており（この回転角を関節角θ₅とする）、該円筒
部材８７のケース７２の内となる位置には、外径側に傘
歯車８８が同軸に固定されていて、該円筒部材８７のケ
ース７２の外となる位置には、外側に湾曲形状のケース
（第３部材）８９が固定されている。

【００１９】また、円筒部材８７の内側には、その軸線
方向における両端部にそれぞれベアリング９１，９２が
配置されており、これらベアリング９１，９２を介して
軸部材９３が同軸かつ回転自在に支持されている。該軸
部材９３のベアリング９１から突出する位置には、ケー
ス７２の内側において、傘歯車９４が同軸に固定されて
いて、該軸部材９３のベアリング９２から突出する位置
には、ケース７２の外側において、傘歯車９５が同軸に
固定されている。傘歯車８８には、傘歯車７８が噛み合
わされており、これにより、サーボモータ２８の回転で
円筒部材８７すなわちケース８９が回転する。傘歯車９
４には、傘歯車８４が噛み合わされており、これによ
り、サーボモータ２９の回転で軸部材９３すなわち傘歯
車９５が回転する。

【００２０】ケース８９の円筒部材８７に対し反対側に
は、減速機９７がその同軸配置された入力軸９８および
出力軸９９の共通軸線を円筒部材８７の軸線に対し直交
させた状態で、軸線方向における略中央位置において支
持されており、該減速機９７のケース８９の内となる入
力軸９８には、傘歯車１００が同軸に固定されていて、
該減速機９７の出力軸９９はケース８９の外に突出され
ている。傘歯車１００には、傘歯車９５が噛み合わせら
れており、これにより、サーボモータ２９の回転で減速
機９７の出力軸９９が回転する（この回転角を関節角θ
6とする）。この出力軸９９に、連結部材２４が固定さ
れており、該連結部材２４に塗装ガン２５がその図示せ
ぬ塗料噴出孔を出力軸９９と同軸に配置した状態で固定
されている。

【００２１】以上により、サーボモータ２７が、ロッド
４９から平歯車４８，３３、円筒部材３２、傘歯車３
４，７１および円筒部材７０を介してケース７２を回転
させる。また、サーボモータ２８が、ロッド５２から平
歯車５１，３９、円筒部材３８、傘歯車４０，７７、円
筒部材７６、傘歯車７８，８８および円筒部材８７を介
してケース８９を回転させる。さらに、サーボモータ２
９が、ロッド５５から平歯車５４，４５、軸部材４４、
傘歯車４６，８３、軸部材８２、傘歯車８４，９４、軸
部材９３および傘歯車９５，１００を介して減速機９７
の入力軸９８を回転させ、該減速機９７で減速の後に出
力軸９９を回転させる。なお、以上において、ケース６
５と、ベアリング６９、円筒部材７０、傘歯車７１およ
びケース７２と、ベアリング７４，７５、円筒部材７６
および傘歯車７７，７８と、ベアリング８０，８１、軸
部材８２および傘歯車８３，８４と、ベアリング８６、
円筒部材８７、傘歯車８８およびケース８９と、ベアリ
ング９１，９２、軸部材９３および傘歯車９４，９５
と、減速機９７および傘歯車１００とで、手首機構２３
が構成されている。

【００２２】手首取付角を変更する場合は、リーマボル
ト５９および取付ボルト６０を取り外した後、ケース６
５を第２アーム２２の凸部５７に嵌合させかつ面部５８
に当接させた状態のまま、必要な角度だけ回転させて、
リーマ穴６７および穴部６３の所定のもの同士を位置を
合わせ、少なくとも一つのリーマボルト５９をその嵌合
部５９ａをリーマ穴６７および穴部６３のリーマ穴６２
に嵌合させつつネジ穴６１に螺合させるとともに、他の
リーマ穴６７および穴部６３の位置の合うもの同士に取
付ボルト６０を挿通させ螺合させる。

【００２３】ここで、手首取付角すなわちケース６５の
第２アーム２２に対する取付角は、所定の状態を基準と
し該基準に対する角度αで表わされる。この場合は、図
６に示す状態がα＝０の基準状態である。そして、作業
空間に固定した座標系をΣ₀、手先に固定した座標系を
Σ_Hとし、Σ₀から見たΣ_Hの変位をＰ_H、姿勢をＲ_Hとす
ると、Ｐ_Hは３×１のベクトルとなり、Ｒ_Hは３×３の回
転マトリクスとなり、しかも、Ｐ_H，Ｒ_Hは、関節角θ₁
〜θ6の関数となる。これに加えて、手首取付角αは、
上記のように変更可能なパラメータとされている。これ
により、θ₁〜θ₆からＰ_HおよびＲ_Hを求める順運動学関
数は、Ｐ_H＝ｆ_P（θ₁〜θ₆，α）Ｒ_H＝ｆ_R（θ₁〜θ₆，α）となり、これが後述する順運動学変換演算器１０７に内
蔵されている。また、その逆運動学関数は、

【数１】となり、これが後述する逆運動学変換演算器１０４に内
蔵されている。

【００２４】図７において、（ａ）は手首取付角α＝０
゜の場合を、（ｂ）は手首取付角α＝９０゜の場合を、
図８において、（ａ）は手首取付角α＝１８０゜の場合
を、（ｂ）は手首取付角α＝２７０゜の場合を、それぞ
れ示しており、これら各状態において、それぞれθ₄，
θ₅，θ₆を０゜とする。ここで、手先部材である出力軸
９９のひねり角をθ_a、上下角をθ_b、左右角をθ_cとす
ると、θ_a，θ_b，θ_cとθ₄，θ₅，θ₆の関係は手首取付
角αによって異なる。すなわち、

【数２】となる。ここで、上記の３×３のマトリクスをＡ（α）
と表す。

【００２５】図３は、このように手首取付角αが変更可
能な手首機構２３において、α＝９０゜、θ₄＝９０
゜、θ₅＝９０゜としたときの図である。手首機構２３
を駆動する三つのサーボモータ２７〜２９の出力軸の回
転数をθ_4m，θ_5m，θ_6mとすると、これらと手首関節角
θ₄，θ₅，θ₆との間には、

【数３】の関係がある。ここで、ｎ₄は手首関節角θ₄に関わる減
速比、ｎ₅は手首関節角θ₅に関わる減速比、ｎ₆は手首
関節角θ₆に関わる減速比である。上記した３×３のマ
トリクスをＢと表す。

【００２６】そして、手首機構２３の関節角θ₄，θ₅は
機構的には無限回転可能であるが、姿勢によっては手首
機構２３と第２アーム２２とが干渉し、動作範囲に制限
が生じる。図９（ａ）はα＝０゜、θ₅＝−９０゜で、
θ₄をマイナス方向に回転させた場合の第２アーム２２
と手首機構２３との関係を示しており、破線で示すよう
に、θ₄＝−９０゜付近で手首機構２３の出力軸９９
が、第２アーム２２に設けられた干渉部材１０１と干渉
することになる。干渉部材１０１は図９（ｂ）に示すよ
うに、第２アーム２２の中心から４方向の端までの距離
がそれぞれ異ならされており、これにより、手首取付角
α＝０゜，９０゜，１８０゜，２７０゜の場合で干渉す
るときのθ₄の角度が異なることになる。これを利用し
て手首取付角αを検知することになる（後述する）。

【００２７】図１０は、コントローラ１３の制御ブロッ
ク図である。図１０に示す、記憶装置１０２は、教示点
の情報を直交座標系Σ₀における位置Ｐ_H，姿勢Ｒ_Hのデ
ータとして記憶するものである。また、補間演算器１０
３は複数の教示点データを基に塗装ガン２５の軌道を生
成するものである。さらに、逆運動学演算器１０４は塗
装ガン２５の軌道を第１アーム２０、第２アーム２２お
よび手首機構２３の目標値〔θ_1d，θ_2d，θ_3d〕^T，
〔θ_ad，θ_bd，θ_cd〕^Tに変換するものである。アーム
サーボ制御器１０５および手首サーボ制御器１０６は、
上記の目標値に基づいて第１アーム２０および第２アー
ム２２駆動用の図示せぬサーボモータとサーボモータ２
７〜２９の回転角度〔θ_1m，θ_2m，θ_3m〕^T，〔θ_4m，
θ_5m，θ₆m〕^Tを制御するものである。ここで、教示の
ときは、第１アーム２０および第２アーム２２駆動用の
図示せぬサーボモータを制御するアームサーボ制御器１
０５からの関節角と、サーボモータ２７〜２９を制御す
る手首サーボ制御器１０６からの関節角の出力〔θ₁，
θ₂，θ₃〕^T，〔θ_a，θ_b，θ_c〕^Tを順運動学変換演算
器１０７が読み込み、直交座標系Σ₀に対する位置Ｐ_H，
姿勢Ｒ_Hに変換し、記憶装置１０２に出力して記憶させ
る。

【００２８】手首取付角検知装置１０８は、手首サーボ
制御器１０６へ手首関節角の目標値〔θ_4d，θ_5d，
θ_6d〕^Tを出力するとともに、手首サーボ制御器１０６
から、手首関節角〔θ₄，θ₅，θ₆〕^Tを読み込む。ま
た、手首取付角検知装置１０８は、手首取付角αを出力
し、逆運動学変換演算器１０４、順運動学変換演算器１
０７および手首サーボ制御器１０６内にそれぞれ記憶さ
れている手首取付角αの値を変更する。これにより、ケ
ース７２、ケース８９および出力軸９９の回転を所定の
演算式に基づいて制御するための逆運動学変換演算器１
０４、順運動学変換演算器１０７および手首サーボ制御
器１０６内に記憶されている前記演算式が、それぞれの
内部に設けられた変更部（変更手段）１０４ａ，１０７
ａ，１０６ａにより手首取付角αの値に応じて変更され
ることになる。すなわち、αを変更することにより、逆
運動学変換演算器１０４における手首取付角αに関わる
上記した逆運動学関数、順運動学変換演算器１０７にお
ける手首取付角αに関わる上記した順運動学関数、手首
サーボ制御器１０６における手首取付角αに関わる上記
したマトリクスＡ（α）をそれぞれ変更するのである。

【００２９】ここで、手首サーボ制御器１０６の構成
は、図１１に示すようになる。図１１において符号１１
０は位置制御装置、符号１１１は速度制御装置をそれぞ
れ示している。この図１１に示すように、手首サーボ制
御器１０６は、逆運動学演算器１０４から手首機構２３
の目標値〔θ_ad，θ_bd，θ_cd〕^Tが入力されるととも
に、手首取付角検知装置１０８から手首関節角の目標値
〔θ_4d，θ_5d，θ_6d〕^Tが入力される。他方、入力され
た目標値〔θ_ad，θ_bd，θ_cd〕^T等からサーボモータ２
７〜２９の回転角度〔θ_4m，θ_5m，θ_6m〕^Tを演算し制
御する。さらに、サーボモータ２７〜２９の回転角度
〔θ_4m，θ_5m，θ_6m〕^Tから手首関節角〔θ₄，θ₅，
θ₆〕^Tを演算して手首取付角検知装置１０８に出力す
る。加えて、手首関節角〔θ₄，θ₅，θ₆〕^Tから
〔θ_a，θ_b，θ_c〕^Tを演算して順運動学変換演算器１０
７に出力させる。

【００３０】ここで、手首取付角検知装置１０８による
手首取付角αの検知方法について説明する。手首取付角
検知装置１０８は、まず、〔θ_4d，θ_5d，θ_6d〕^T＝〔０゜，−９０゜，０゜〕^T の目標値を出力する。次いで、θ_4dの値を徐々に減少さ
せて行き、手首サーボ制御器１０６からの出力〔θ₄，
θ₅，θ₆〕^Tを監視する。図９（ａ）に示すように、出
力軸９９が干渉部材１０１に接触すると、θ_4dを徐々に
減少させてもθ₄の値は一定になる。この時のθ₄を記憶
してθ_4dを０に戻す。すると、干渉するときのθ₄は、
手首取付角αの値によって異なっている。そして、各手
首取付角αの値に対応したθ₄の値がそれぞれテーブル
になっていて予め手首取付角検知装置１０８内に記憶さ
れており、このテーブルを用いて検知されたθ₄の値か
らそのときの手首取付角αを求める。そして、このよう
にして検知された手首取付角αの値を逆運動学変換演算
器１０４、順運動学変換演算器１０７および手首サーボ
制御器１０６に出力して、それぞれの内部に設けられた
変更部１０４ａ，１０７ａ，１０６ａにより、内部に記
憶させているαの値を更新させてそれぞれの演算式を変
更させる。

【００３１】以上に述べた工業用ロボット１０によれ
ば、ケース６５すなわち手首機構２３の第２アーム２２
に対する取付角を変更可能としているため、各ワークに
応じた適正な取付角度に手首機構２３を取り付けること
により、多種のワークが流れる場合にも、干渉を生じる
ことなくワークの形状に応じて適正な作業を行うことが
できるとともに、レイアウト上の自由度を高くすること
ができる。例えば、図１２に示すように、塗装ライン１
１３の両側に工業用ロボット１０，１０を配置する場合
に、それぞれについて手首機構２３のケース６５の方向
を左右逆に変更したり、図１３に示すように、手首機構
２３のケースの方向を上側にしたり、図１４に示すよう
に下側にしたりすることができる。また、このように手
首機構２３の取付角を変更することで、塗装チューブも
ワークに干渉させないように配置することができる。

【００３２】しかも、リーマボルト５９および取付ボル
ト６０を取り外した後、ケース６５を第２アーム２２に
嵌合させた状態のまま、必要な角度だけ回転させて、リ
ーマ穴６７および穴部６３の位置を合わせ、リーマボル
ト５９をその嵌合部５９ａにおいてリーマ穴６７および
リーマ穴６２に嵌合させつつネジ穴６１に螺合させるこ
とで手首機構２３の取付角を変更ができるため、傘歯車
３４，７１間、傘歯車４０，７７間および傘歯車４６，
８３間の噛み合わせ位置が変化してしまうことを防止で
きる。加えて、手首機構２３の第２アーム２２に対する
取付角αを、別途の検知手段としての手首取付角検知装
置１０８で検知させて逆運動学変換演算器１０４、順運
動学変換演算器１０７および手首サーボ制御演算器１０
６に入力させ、該取付角αに応じて、逆運動学変換演算
器１０４、順運動学変換演算器１０７および手首サーボ
制御演算器１０６の演算式をそれぞれの変更部１０４
ａ，１０７ａ，１０６ａで変更することになるため、取
付角度の変更に伴う演算式の変更を簡単に行うことがで
きる。したがって、変更時の立ち上げまでの時間を短縮
することができる。

【００３３】なお、以上の実施の形態を以下のように変
更することも可能である。図１５〜図１８に示すよう
に、上記と同様ケース６５の第２アーム２２に対する取
付角を複数変更可能とするように、第２アーム２２の円
筒状の凸部５７の径方向における外側に、ネジ穴６１お
よびリーマ穴６２を有する穴部６３を円筒部材３２等の
軸線を中心とした放射状に配置して複数形成し、凸部５
７に嵌合するケース６５の一端開口部側に、該開口部の
軸線を中心とした放射状に配置して、リーマ穴６７を複
数形成する。この場合も、上記と同様、ケース６５がそ
の一端開口部側の端面部を全面的に当接させるまで第２
アーム２２の凸部５７を嵌合させた状態で、ケース６５
の第２アーム２２に対する取付角を調整し、少なくとも
一つのリーマボルト５９を所定のリーマ穴６７および穴
部６３のリーマ穴６２に嵌合させつつネジ穴６１に螺合
させて位置決めを行うとともに、残りのリーマ穴６７お
よび穴部６３で取付ボルト６０によりケース６５を第２
アーム２２に堅固に固定させる。

【００３４】また、図１５および図１７に示すように、
ケース６５のケース７２側に該ケース７２の外側を覆う
ように突出して円筒状の壁部１１４を設けるとともに、
該壁部１１４に、リーマボルト１１５の嵌合部１１５ａ
が嵌合されるリーマ穴１１６を一つ形成する。また、ケ
ース７２に、リーマボルト１１５を螺合させるためのネ
ジ穴１１７と該ネジ穴１１７と同軸をなしてリーマボル
ト１１５の円柱状の嵌合部１１５ａを嵌合させるリーマ
穴１１８とを有する穴部１１９を円筒部材７０等の軸線
を中心として１８０゜位置をずらして形成する。そし
て、例えば取付角αの検知時等において、リーマボルト
１１５をリーマ穴１１６に嵌合させつつ所定の穴部１１
９のリーマ穴１１８に嵌合させてネジ穴１１７に螺合さ
せることで、ケース７２をケース６５に対しあらかじめ
決められた姿勢に維持することができる。

【００３５】加えて、図１５および図１８に示すよう
に、ケース７２のケース８９側に該ケース８９の外側を
覆うように突出して円筒状の壁部１２１を設けるととも
に、該壁部１２１に、リーマボルト１２２の円柱状の嵌
合部１２２ａが嵌合されるリーマ穴１２３を一つ形成す
る。また、ケース８９に、リーマボルト１２２を螺合さ
せるためのネジ穴１２４と該ネジ穴１２４と同軸をなし
てリーマボルト１２２の嵌合部１２２ａを嵌合させるリ
ーマ穴１２５とを有する穴部１２６を円筒部材８７等の
軸線を中心として１８０゜位置をずらして形成する。

【００３６】そして、例えば取付角αの検知時等におい
て、リーマボルト１２２をリーマ穴１２３に嵌合させつ
つ所定の穴部１２６のリーマ穴１２５に嵌合させてネジ
穴１２４に螺合させることで、ケース８９をケース７２
に対しあらかじめ決められた姿勢に維持することができ
る。以上において、穴部１１９を１８０゜位置をずらし
て形成したのは、上記のように、塗装ライン１１３の両
側に工業用ロボット１０，１０を配置する場合に、それ
ぞれについて手首機構２３のケース６５の方向を左右逆
に変更した場合に対応するためである。また、穴部１２
６についても同様である。

【００３７】さらに、手首取付角αの検知時に第２アー
ム２２の干渉部材１０１に出力軸９９を接触させるので
はなく、干渉領域の近くに複数個のスイッチを設けると
ともに、手首取付角検知装置１０８に、ＯＮされたスイ
ッチと手首取付角αとの関係のテーブルを記憶してお
き、そして、ＯＮされたスイッチに対する手首取付角α
をテーブルから求めるようにすることも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の工業用ロ
ボットによれば、第１部材のアームに対する取付角度を
変更可能としているため、各ワークに応じた適正な取付
角度に第１部材を取り付けることにより、多種のワーク
が流れる場合にも、干渉を生じることなくワークの形状
に応じて適正な作業を行うことができるとともに、レイ
アウト上の自由度を高くすることができる。しかも、第
１部材のアームに対する取付角度を、別途の検知手段で
検知させて入力させ、または手入力で入力させると、該
取付角度に応じて制御部の演算式を変更手段が変更する
ことになるため、取付角度の変更に伴う演算式の変更を
簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態を
示す側面図である。

【図２】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
マニピュレータを示す斜視図である。

【図３】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
第２アームおよび手首機構を示す断面図である。

【図４】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
第２アームおよび手首機構を示す部分拡大断面図であ
る。

【図５】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
図４に示すＷ−Ｗ線に沿う断面図である。

【図６】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
角度関係等を示す図である。

【図７】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
手首機構の角度関係を示す図であって、（ａ）は手首取
付角α＝０゜の場合を、（ｂ）は手首取付角α＝９０゜
の場合を、それぞれ示すものである。

【図８】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
手首機構の角度関係を示す図であって、（ａ）は手首取
付角α＝１８０゜の場合を、（ｂ）は手首取付角α＝２
７０゜の場合を、それぞれ示すものである。

【図９】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態の
干渉部材等を示す図であって、（ａ）は出力軸の干渉部
材との干渉の関係を、（ｂ）は干渉部材と第２アームと
の関係を、それぞれ示すものである。

【図１０】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
のコントローラの構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の手首サーボ制御部の構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
を塗装ラインに配置した場合の手首取付角の変更状態の
一例を示す斜視図である。

【図１３】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の手首取付角の変更状態の別の例を示す斜視図である。

【図１４】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の手首取付角の変更状態のさらに別の例を示す斜視図で
ある。

【図１５】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の第２アームおよび手首機構の他の例を示す部分拡大断
面図である。

【図１６】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の図１５に示すＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図１７】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の図１５に示すＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図１８】本発明の工業用ロボットの一の実施の形態
の図１５に示すＺ−Ｚ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１３コントローラ（制御部）２２第２アーム（アーム）６５ケース（第１部材）７０円筒部材（第２部材）７２ケース（第２部材）８７円筒部材（第３部材）８９ケース（第３部材）９９出力軸１０４ａ，１０６ａ，１０７ａ変更部（変更手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アームの先端に取り付けられる第１部材
と、アームと交差する方向に回転軸が配置されて前記第
１部材に回転自在に支持される第２部材と、該第２部材
の前記第１部材に対する回転軸と交差する方向に回転軸
が配置されて該第２部材に回転自在に支持される第３部
材と、該第３部材の前記第２部材に対する回転軸と交差
する方向に回転軸が配置されて該第３部材に回転自在に
支持される出力軸と、前記第２部材、第３部材および出
力軸の回転を所定の演算式に基づいて制御する制御部
と、を具備する工業用ロボットであって、第１部材のアームに対する取付角度を変更可能とすると
ともに、前記制御部は、前記取付角度に応じて前記演算式を変更
する変更手段を具備することを特徴とする工業用ロボッ
ト。