JPH1080892A - 滑動案内制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 滑動案内制御装置において、ロボットアーム
の作業範囲を制限して、ロボットの現時点において設定
されている作業範囲を明確に認識できるようにするとと
もに、この装置を変更することによって作業範囲を簡単
かつ低コストで変更できる滑動案内制御装置を提供す
る。 【解決手段】 複数の部分を有するロボットアーム
（６）の作業範囲を制限する滑動案内制御装置を二次元
の第１制御開口（３）を少なくとも一つ形成したプレー
ト状制御滑動案内部材（２）によって構成する。制御突
出部（５）を制御開口（３）内で運動可能にするととも
に、制御開口（３）の縁部によってその可能な運動を制
限する。ロボットアームの各部分にこれらと一体運動で
きるように制御突出部（５）を結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットアームの作
業範囲を制限する滑動案内制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットアームは、典型的には、複数の
アーム部分、例えば上アーム部分と下アーム部分を有す
る。ロボットアームの機能部分は相互に運動可能であ
る。例えば、上下のアーム部分を相互に垂直に配置する
一方、これら両部分のそれぞれを長手方向に伸縮自在に
しておくことができる。

【０００３】別の構造のロボットアームも多用されてい
るが、ロボットハウジングの主取り付け部に対して回動
自在に上アーム部分を取り付け、上アーム部分の自由端
部に対して回動自在に下アーム部分を固定する。この構
成の場合、上下のロボットアームは同一面内で、あるい
は相互に平行な面内で、ロボットアームの作業面になる
面内で回動可能である。さらに、例えば、ロボットアー
ムの下アーム部分の自由端部に設けた機能部分はロボッ
トアームの作業面に対して横断方向においても運動可能
である。この場合、これら機能部分は複数の部分からな
る形に相互接続した個々の部分で構成する。

【０００４】ロボットアームを備えたこの種のロボット
は多数の異なる状態で使用することができ、例えば包装
工場などでは、包装ラインの範囲内で、包装ラインにそ
って連続的に、あるいは複数の場所に配置することがで
きる。また、包装ライン上のある場所に、包装ラインの
動作方向に平行併置関係で複数のロボットを配置するこ
ともできる。

【０００５】このような状態では、作業面内において理
論的に可能なロボットアームの作業範囲を特定の作業範
囲、即ちロボットアーム作業面内の所定ウインドウに制
限することによって、ロボットアームが周辺機器、特に
このアームに隣接して、あるいはこのアーム付近に配置
されている他のロボットアームに衝突することを防止す
る必要がたびたび生じる。

【０００６】使用するロボットは大量生産装置であるた
め、個々の状態に応じて実際に望まれる実際の作業範囲
は特定の設置状態、即ち機器周辺に対してロボットを配
置する正確な位置に応じて、予め決定されるものであ
る。

【０００７】例えば、ロボットアームの各機能部分、即
ち上アーム部分、下アーム部分、およびロボットアーム
の作業面に対して横断方向に運動可能な他の機能部分の
運動範囲をその運動についてプログラミングすることに
よって制限すると、ロボットアームの各機能部分に関し
て可能な運動を与えることによって、所望作業範囲を設
定できる。

【０００８】ところが、特にオペレーターや、このよう
なロボットの設置場所からみて、既存のプログラムを使
用して、ロボットアームの実際に設定された作業範囲を
確認することが難しい場合が多い。従って、周辺機器部
分にロボットアームが衝突しないようにロボットを設置
することが難しくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、滑動
案内制御装置において、ロボットアームの作業範囲を制
限して、ロボットの現時点において設定されている作業
範囲を明確に認識できるようにするとともに、この装置
を変更することによって作業範囲を簡単かつ低コストで
変更できる滑動案内制御装置を提供することにある。

【００１０】本発明の別な課題は、構造が簡単で、動作
信頼性も高く、しかも多様な用途で使用できる制御装置
を提供することにある。

【００１１】本発明のさらに別な課題は、ロボットアー
ムの運動を制御して、複雑な作業手順に頼らなくても、
ロボットアームの運動に関する設定範囲を広くできる制
御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題やそ
の他の課題を解決するために、本発明はプレート状制御
滑動案内手段を備え、かつ二次元の第１制御開口を少な
くとも一つ有するロボットアームの作業範囲を制限する
滑動案内制御装置を提供するものである。一体運動でき
るようにロボットアームの部品に接続した制御突出部を
制御開口内で運動可能にし、制御開口の縁部によって制
御開口内において可能な運動に関して、形を固定したま
ま制限する。

【００１３】

【作用および効果】本発明の好適な実施例の以下の詳細
な説明から明らかになるように、本発明の構造によれ
ば、極めて簡単な構成、即ち二次元構成の制御滑動案内
手段を実現できる。特に、この案内手段に形成した制御
開口が面になり、これとともにプレート状制御滑動案内
手段それ自体になる。従って、制御システムのプログラ
ミングに精通していない作業員によっても制御滑動案内
手段を交換することができる。また、制御開口の位置を
移動し、その大きさを加減することによって制御滑動案
内手段を変位させることができる。さらに、制御開口の
縁部をフライス切削によって加工した形状の異なる制御
滑動案内手段を取り付けるかわりに、金属ストリップな
どの部材を取り付けることによって、制御滑動案内手
段、特にその制御開口を暫定的に個々に変位させること
によって、ロボットアームの作業範囲を変更することも
可能である。また、ロボットアームの作業中に、制御滑
動案内手段を手動変位させると、制御開口の変位位置
の、ロボットアームの作業範囲変更に対する効果を直接
チェックできる。

【００１４】

【具体的構成】共通作業面におけるロボットアームの運
動を与えるロボットアーム部分間などの運動が制御突出
部の運動に変換され、制御突出部の運動がロボットアー
ムの、一定の尺度に応じて縮小された運動になる場合
に、本発明装置を使用するのが特に有利である。この結
果、制御滑動案内手段における制御開口の縮尺形状が、
例え鏡像関係であっても、ロボットアームの作業範囲の
形状になる。このように、制御滑動案内手段における制
御開口の変化と、この変化によって生じるロボットの作
業範囲の変化との間にある関係を確実に視覚化できるた
め、装置オペレーターは作業手順を確実にモニターでき
る。

【００１５】この点で重要なことは、ロボットアームの
各機能部分の運動が制御突出部の平行運動にならないよ
うにし、この結果として、制御突出部の二次元運動に、
また歪曲された、あるいは歪んだ一次元運動にならない
ようにすることである。

【００１６】本発明の特に簡単な実施例では、制御突出
部を運動させる機能要素に直接、場合によっては一体的
にロボットアームの各部分を結合する。制御滑動案内手
段とロボットアームが相互に離間している場合、機械
的、空気圧的及び／又は電気的補助手段を利用して、上
記以外の任意の運動結合効果を得ることが可能である。

【００１７】プレート状制御滑動案内手段に対する制御
突出部の動作からみて特に簡単な機械的構造では、制御
突出部を平行四辺形レバーの角部に設けるが、このレバ
ーは装置ハウジング内において上記角部に対向する角部
で回動自在ではあるが、ハウジングに対しては静止関係
で取り付けるものである。この平行四辺形レバーは、こ
こでは伝達辺と呼ぶことにする第１辺および第２辺を有
し、これら伝達辺は、平行四辺形レバーを装置ハウジン
グに取り付ける固定回動軸から延設する。また、ロボッ
トアームの上下アーム部分にこれらと一体運動できるよ
うに、伝達辺を結合する。

【００１８】ロボットアームの運動面に対して横断方向
に運動可能にさらに別な運動要素をロボットアームの端
部に設け、その運動を本発明装置によって制限する場
合、これは、ロボットアームの運動面に対して横断方向
の運動を第２制御突出部の運動に変換し、上記の第１制
御滑動案内手段面内における制御滑動案内手段に対して
この第２制御突出部を運動させれば実現できる。例えば
この運動としては、第２制御突出部を受け取る第２制御
開口に第２制御突出部を係合する回動運動であればよ
い。第２制御開口としては、幅が第２制御突出部の幅に
対応する弧状スロットを使用できる。好ましい特徴によ
れば、第１制御突出部を作動させる平行四辺形レバーの
上記固定回動軸を第２制御突出部の回動点とすることが
できる。

【００１９】このように、相互に運動可能な上下アーム
部分を有し、また上下アーム部分の面に対して横断方向
に変位可能な把握ないし把持部分を有するロボットアー
ムの場合、制御装置の領域内で上記固定回動軸を中心に
して相互に同心円関係で三つの伝達辺を取り付け、相互
に独立して回動自在にし、またこれらに対応するロボッ
トアーム部分にこれらと一体運動できるように単に結合
すればよい。

【００２０】さらに、本発明の別な特徴によれば、ロボ
ットが作業する外周部に対してロボット全体を変位さ
せ、例えば、これによってロボットが把握すべき製品を
搬送する幅広のコンベヤベルトに対してロボットの作業
範囲を変更することができる。

【００２１】この場合、ロボットハウジングに滑動案内
制御装置を設け、ロボット全体を運動させるさいに、ハ
ウジングと一体的に変位するようにすると、ロボットの
作業範囲を特に簡単に粗調節でき、また微調整する場合
には、本発明の制御装置で制御すればよい。

【００２２】本発明の別な好ましい特徴によれば、プレ
ート状制御滑動案内手段を回動により、制御動作を行な
う制御位置からロボットアームが全運動範囲で運動可能
な解除位置に移動させることができる。この解除位置で
は、プレート状制御滑動案内手段を交換することができ
る。

【００２３】また、制御滑動案内手段は、ロボットのハ
ウジングに対してその面の両方向において変位可能かつ
調節可能である。

【００２４】本発明の上記以外の目的、特徴および作用
・効果は、発明の好ましい実施例に関する以下の説明か
ら理解できるはずである。

【００２５】

【実施例】本発明による制御装置とともに使用する、複
数の部分を有するロボットアームを示す概略平面図であ
る図１について説明すると、参照符号２０は、複数の部
分を有するロボットアーム６の作業範囲を制限する滑動
案内制御装置１を設けたロボット全体を示す。ロボット
アーム６は固定軸１１を中心にして回動する上アーム部
分７と、この上アーム部分７に対して回動自在に取り付
けた下アーム部分８を有する。

【００２６】上アーム部分７と下アーム部分８の一次元
運動が、例えば、ロボットアームが把持すべき製品を搬
送するコンベヤベルトに対して平行で、かつその上に位
置するロボットアームの作業面を与える。下に搬送され
てくる製品を取り上げることができるように、下アーム
部分８の自由端部にテレスコピックに伸縮自在な部材９
を設ける。この部材はロボットアーム６の作業面に対し
て横切って繰り出し可能であり、その端部に各製品を取
り上げる取り上げ機（図示省略）を設ける。

【００２７】上アーム部分７は、適当な駆動手段（図示
省略）によってロボットアーム６の取り付け支持体の平
行四辺形軸１１に対して回動し、下アーム部分８は、復
動空気圧シリンダー装置１８などの適当なアクチュエー
ターによって上アーム部分７に対して回動する。伸縮自
在な部材９を対象とするアクチュエーターや駆動システ
ムの図示は省略する。

【００２８】既に述べた理由により、伸縮自在な部材９
によって表されるロボットアーム６の自由端部について
は、四つの角部符号Ａ〜Ｄによって表される所定の作業
領域、即ち作業範囲１９を単にカバーできればよい。こ
のために、平行四辺形レバー１０をロボットアーム６に
これと一体運動できるように結合する。この平行四辺形
レバー１０の面から図の紙面に対して垂直方向に、例え
ば図において上向き方向に第１制御突出部５が突出す
る。

【００２９】参照符号２は、破線で示され、そして平行
四辺形レバー１０の上方において平行四辺形レバー１０
に対して平行に設けられた破線の全体がプレート状の制
御滑動案内手段２を示す。このプレート状制御滑動案内
手段２は、以下詳細に説明するように、依然として制御
突出部５との共同作業が可能なレベルに設ける。プレー
ト状制御滑動案内手段２は、図面の上縁部である制御滑
動案内手段２の後縁部を中心にして、この案内手段が平
行四辺形レバー１０に対して平行になる面から図示のよ
うに回動すると、解除状態になる。

【００３０】なお、制御滑動案内手段２は単に破線で示
してあるが、制御突出部５の突出する方向に応じて、制
御突出部５と共同作業するように、平行四辺形レバー１
０の上方に設けるのが一般的である。

【００３１】制御滑動案内手段２には第１制御開口３お
よび第２制御開口４を形成するが、これら制御開口は、
以下詳しく説明するように、上記制御突出部５および別
な制御突出部５′と共同作業できるものである。

【００３２】平行四辺形レバー１０は、図面の紙面から
実質的に垂直方向に直立し、しかもロボット２０に対す
る位置が不変である固定平行四辺形軸１１を中心にして
回動自在に取り付ける。平行四辺形レバー１０は、平行
四辺形１１から離れるように延長し、しかも軸１１を中
心にして独立して回動自在な第１辺１２および第２辺１
３を有している。以下、これら第１辺１２および第２辺
１３を伝達辺と呼ぶことにする。

【００３３】第１伝達辺１２および第２伝達辺１３の端
部に第１受動辺１６および第２受動辺１７を回動自在に
設けるが、これら受動辺については、端部を回動自在に
結合して、平行四辺形軸１１に対向するこれらの相互結
合点で、上向きに突出する制御突出部５を支持する。

【００３４】伝達辺１２および１３は、ロボットアーム
６の上アーム部分７および下アーム部分８にこれらと一
体運動できるように結合する。

【００３５】図示の構造では、第１伝達辺１２と一体化
した上アーム部分７が、上記したように、同時にロボッ
ト２０のハウジングに対するロボットアーム６の取り付
け支持体になる平行四辺形軸１１を中心にして回動でき
るにようになっている。なお、上アーム部分７と第１伝
達辺１２を一体化しないで、適当な方法でこれらを結合
する手段を使用して、運動を伝達するようにしてもよ
い。

【００３６】上アーム部分７に対する下アーム部分８の
相対運動が第２伝達辺１３に作用するように、第２伝達
辺１３を下アーム部分８に制御可能に結合する。

【００３７】より詳しく説明すると、空気圧シリンダー
装置１８によって下アーム部分８を上アーム部分７に対
して回動する。下アーム部分８を作動するピストンロッ
ド（図示省略）を適当な結合辺部分を介して第２伝達辺
１３に結合するか、あるいは下アーム部分８を第２伝達
辺１３に直接結合することによって、伝達辺１３が回動
すると、下アーム部分８とともに回動する。

【００３８】プレート状制御滑動案内手段２に、制御突
出部５が上向きに突出する開口面をもつほぼ矩形の第１
制御開口３を形成することによって、ロボットアーム６
の作業領域、即ち作業範囲１９を設定する。従って、制
御突出部５が第１制御開口３の領域の外部に突出するこ
とがなくなるため、ロボットアーム６の自由端部、即ち
伸縮自在な部材９も、第１制御開口３に対応する作業範
囲１９の外部に繰り出すことがなくなる。

【００３９】さらに、伸縮自在な部材９の行程高さにつ
いても制限する。このために、第１制御開口３の領域外
に延長し、しかも端部で第２制御突出部５′を支持する
さらに別な、独立して回動可能な第３の伝達辺１４を平
行四辺形軸１１に設ける。適当な運動結合手段（図示省
略）によって第３伝達辺１４を伸縮自在な部材９の運動
に結合する。制御突出部５と同様に、制御突出部５′
も、制御滑動案内手段２の面内を上向きに突出するもの
である。制御突出部５′の回動を許すために、制御滑動
案内手段２には、平行四辺形軸１１周囲に弧状スロッ
ト、即ち第３伝達辺１４の回動点として第２制御開口
４′を形成する。弧状の第２制御開口４′が形成する角
度のあるセグメントの大きさによって、図の紙面に垂直
な方向における伸縮自在な部材９の運動範囲が定まる。

【００４０】制御装置全体を制御動作から解除するさい
には、制御滑動案内手段２を上向きに回動し、制御突出
部５および５′との係合を外せば容易に解除できる。こ
の場合、ロボットアーム６は再び作業範囲が最大の大き
さになるが、これはその寸法決定およびその機械制御に
よって可能である。

【００４１】以上の説明から、ロボットアーム６の個々
の部分の運動が制御突出部５において、完全には平行に
ならない制御開口３内運動を発生するように、ロボット
アーム６の全部分、例えば共通作業面内においてロボッ
トアーム６の自由端部の運動を引き起こす上下アーム部
分７および８と一体に運動するように、これらに制御突
出部５を結合することを理解できるはずである。また、
制御滑動案内手段２を着脱自在にロボットに設けること
ができるだけでなく、その作業位置から回動させること
によって、制御突出部５および５′との係合を解除でき
ることも理解できるはずである。さらに、平行四辺形軸
１１およびロボットアーム６の上アーム部分７の回動軸
は、ロボット２０のハウジング内において空間的に離し
て設けることも可能である。

【００４２】発明の原理を例示することのみを目的とし
て本発明による上記装置を説明してきたが、発明の精神
および範囲から逸脱することなく、各種の変更や改変が
可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複数の部品を有するロボットアームを
示す概略平面図である。

【符号の説明】

１・・・滑動案内制御装置 ２・・・制御滑動案内手段 ３・・・第１制御開口 ４・・・第２制御開口 ４′・・・第２制御開口 ５・・・制御突出部 ５′・・・第２制御突出部 ６・・・ロボットアーム ７・・・上アーム部分 ８・・・下アーム部分 ９・・・伸縮自在な部材 １０・・・平行四辺形レバー １１・・・固定軸 １２・・・第１伝達辺 １３・・・第２伝達辺 １４・・・第３伝達辺 １６・・・第１受動辺 １７・・・第２受動辺 １８・・・空気圧シリンダー装置 ２０・・・ロボット

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の部分を有するロボットアーム
   （６）の作業範囲を制限する滑動案内制御装置におい
   て、 プレート状制御滑動案内手段（２）に二次元の第１制御
   開口（３）を少なくとも一つ形成し、そして制御開口
   （３）の縁部によって、制御開口（３）内で運動可能な
   制御突出部（５）をその可能な運動形状を制限するとと
   もに、ロボットアーム（６）の各部分にこれらと一体運
   動するように制御突出部（５）を結合したことを特徴と
   する滑動案内制御装置。
2. 【請求項２】 共通作業面内においてロボットアームの
   自由端部の運動を引き起こすロボットアーム（６）の全
   部分（７、８）に、これらと一体運動するように制御突
   出部（５）を結合し、ロボットアーム（６）の各部分
   （７、８）の運動が完全には平行にならないように、こ
   の各部分（７、８）の運動が制御突出部（５）におい
   て、制御開口（３）内の運動を発生するようにしたこと
   を特徴とする滑動案内制御装置。
3. 【請求項３】 ロボットアーム（６）の各部分に制御突
   出部（５）を制御可能に結合して、制御突出部（５）の
   運動がロボットアーム（６）の作業面内（１９）にある
   自由端部が、縮小された運動をするようにした請求項１
   または２の滑動案内制御装置。
4. 【請求項４】 制御滑動案内手段（２）、および第１制
   御開口（３）が平坦である請求項１〜３のいずれかの滑
   動案内制御装置。
5. 【請求項５】 制御滑動案内手段（２）、および制御開
   口（３）をロボットアーム（６）の作業面（１９）面内
   に配置した請求項１〜４のいずれかの滑動案内制御装
   置。
6. 【請求項６】 平行四辺形レバー（１０）の角点からこ
   の平行四辺形レバー（１０）の面に対して横断方向に制
   御突出部（５）を立ち上げ、上記角点に対向するヒンジ
   角点を固定点に取り付けられた平行四辺形軸（１１）と
   し、平行四辺形軸（１１）から延長する上記平行四辺形
   レバーにおける二つの伝達辺である第１および第２伝達
   辺（１２、１３）をロボットアーム（６）の上記複数の
   部分のうちの二つの部分のそれぞれにこれらと一体運動
   するように結合した請求項１〜５のいずれかの滑動案内
   制御装置。
7. 【請求項７】 上アーム部分（７）を第１伝達辺（１
   ２）と一体化するとともに、下アーム部分（８）を第２
   伝達辺（１３）に対して平行関係で回動する請求項６の
   滑動案内制御装置。
8. 【請求項８】 第３伝達辺（１４）を平行四辺形軸（１
   １）を中心にして回動可能にするとともに、ロボットア
   ーム（６）の第３部分にこれと一体運動するように結合
   し、この第３アーム部分をロボットアーム（６）の作業
   面（１９）を横断する方向に運動可能にした請求項１〜
   ７のいずれかの滑動案内制御装置。
9. 【請求項９】 第３伝達辺（１４）の自由端部におい
   て、制御滑動案内手段（２）の作業面に対して横断方向
   に第２制御突出部（５′）を設け、平行四辺形軸（１
   １）に対する制御突出部（５′）の可能な弧状運動に対
   応する弧状の第２制御開口（４′）を制御滑動案内手段
   （２）に設け、制御突出部（５′）の可能な運動を上記
   第２制御開口により制限する請求項８の滑動案内制御装
   置。
10. 【請求項１０】 制御滑動案内手段（２）を回動により
    その作業面から引き離すことを可能にした請求項１〜９
    のいずれかの滑動案内制御装置。
11. 【請求項１１】 制御滑動案内手段（２）を着脱自在に
    ロボットに設けた請求項１〜１０のいずれかの滑動案内
    制御装置。
12. 【請求項１２】 平行四辺形軸（１１）、およびロボッ
    トアーム（６）の上アーム部分（７）の回動軸をロボッ
    ト（２０）のハウジング内において空間的に離して設け
    た請求項６〜１１のいずれかの滑動案内制御装置。
13. 【請求項１３】 ロボットアーム部分の運動を、平行四
    辺形軸（１１）においてロボット（２０）のハウジング
    の取り付け支持体に対し、機械的に伝達する請求項１２
    の滑動案内制御装置。
14. 【請求項１４】 ロボット（２０）全体を滑動案内制御
    装置（１）と一緒に運動可能にするとともに、特にその
    作業面（１５）の少なくとも１方向に滑動可能にした請
    求項１〜１３のいずれかの滑動案内制御装置。