JPS58114877A - 複数軸を有するロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ｌｊ！飲軸を有するロボットに関するっ近年
、工場の生産性向上と無人化計画を改めていくために、
ロボットは益々使用される！吹回にある。従来では、工
場の成る作業を行なうにあたっては既存のいわば汎用ロ
ボットを導入して使用している。在米の汎用ロボットは
、一般［５軸〜６軸を有し、高性能かつ高価である。ロ
ボットで行なうべき作業がロボットの性能に比べて単純
である場合！／ｃば、たとえば使用されない軸が生じた
り、たとえ使用されても単純な動作のみを行なう軸が生
じる。したがってロボットの性能が充分に発揮されず、
無駄な結果になった。

本発明の目的は、このような間匝を解決し、作業を峻少
の軸を用いて遠吠し、これによってロボットの各軸の性
能を睦犬に発揮しローコスト化を促進することである。

第１図は本発明の一実施例の斜視図であり、第２図はそ
の正面図であり、第３図はその側面図であり、第４図は
その平面図である。このロボットは基本的には、第１単
軸駆動装置ｉ１１と、ｖＪ２単軸艙紡装置２と、第３単
軸駆妨装置３とを含む。第１ＩＩＬ袖駆＃装置１に設け
られた移初体４は、第２図の左右方向すなわちＸ軸方向
に移動する。′ｑＰ！１２車軸駆動装置２には、第１単
軸駆蛸装置１１が装着されており、この第２単軸駆＃装
置！ｔ２は第１単一駆動装置１を第３図の上下方向すな
わちｙ軸方向に昇降駆動する。＠３単軸駆妨装置３には
、第２車軸駆動装置２が装着されている。この第３単軸
躯幼装Ｗｔ３は、第２単軸魅妨装置２を第４図の上下方
向すなわち２軸方向に変位する。移動体４の端部には、
把持作業をするための作業手段５が着脱自在に装着さね
、る。この把持作業をする作業手段５に代えて、ドリル
などの作業手段が装着されてもよい。

第５図は第１単軸躯幼装置１の縦断面図であり、＠６図
はその水平断面図であり、第７図（ま第６図の切断面線
■−■から見た断面図であり、第８図は第６図の切断面
線種−ＩＩから見た断面図である。

第１車軸駆動装置１は、基本的にはＡｉｌ述の移動体４
と、本体としてのケース６とから成る。ケース６Ｆ′ｉ
、４つの側壁７，８，９．１０と、２つの端壁１１，１
２とから成る。端壁１１には、直流サーボモータ１３が
装着されている。この直流サーボモータ１３には、その
出力＠１４の速度を検出する検出器が備えられる。＄動
体４はその軸直角断面が正方形または矩形に形成され、
大きな断面係数を有する。この移動体４はねじ送り機構
１５によって移動体４））長手方向に沿ってケース６内
に進退変位献納される。

ねじ送り機構１５において、ねじ棒１７は移１体４の長
手方向に平行な軸線を有し、軸受１８゜１９によってケ
ース６に支持される。このねじ棒１７は軸継手２０によ
って直流サーボモータ１３の出力軸１４Ｖｃ連結される
。ねじ捧１７の雌端部は、軸継手２１によってエンコー
ダ２２に連結すれる。ねじ棒１７には移動片２３１に固
定されたナラ）２４．２５が螺合する。このようなねじ
俸１７およびナツト２４．２５は、ボールねじてあって
もよい。移動片２３１はねじ棒１７に平行に延びる一対
のレール２６．２７によって案内される。

移動体４の筒体２８の端部に固定された取付板２９には
、ｉｒＩ述の作業手段５が着脱自在に装着される。作業
手段５に回転力を伝達するためにケース６内にはねじ棒
１７に平行な′軸線を有する一対の回転筒３１．３２が
備えられる。この回転筒３１．３２ば、端壁１１側の支
持板３３において軸受３４および軸受３５によって支持
される。回転筒３１．３２の端部は、軸継手３６．３７
ＶＣよってエンコーダ３８．３９が連結される。

回転筒３１の雌端部付近は第９図に拡大して示される。

回転筒３１内には回転軸４０が挿通する。

この回転軸４０け、ケース６の端壁１２に形成された挿
通孔４１を挿入−ンる。この回転軸４０の端部は軸受４
２によって取付板２９に支持される。

この軸受４２は、回転軸４０のラジアル力およびスラス
ト力を受ける。回転軸４０の遊端部４３には作業手段５
に連結され回転力が伝達される。

回転軸４０に、はスプラインの凹凸が形成されており、
この回転軸４０には、回転筒３１の端部に固定された筒
部４４が挿通する。

＄１０図から明らかなように、回転軸４０と筒部４４し
たがって回転筒３１とは、スプライン結合しており、相
互に軸線方向に変位ｉ■能であるけれども、周方向には
一体的に回転する。筒部４４にはかさ歯車４５が固定さ
れる。このかさ歯車４５には、回転ｄ４０の軸線に直角
な軸線を有するかさ歯１ｉＬ４６が噛み合う。かさ歯車
４６に連結された回転軸５０ば、ラジアル軸受４８およ
びスラスト軸受４９によって支持される。ケース４７け
、プラケット２５１によってケース６の側壁９に固定さ
れる。回転軸５０は、軸継手５１を介して側壁９の外部
に固定された直流サーボモータ５２に連結される。ケー
ス４７に投けられた軸受５３゜５４は筒部４４を支持す
る。もう１つの回転筒３２に関連しても回転筒３２と同
様な構１にとされ、回転筒３２には回転軸５５が挿通さ
れ、その端部５６は作業手段５に回転力を伝達する。回
転軸５５は直流サーボモータ５７によって駆動されるこ
とは、回転軸４０に関連する溝我と同様である。

第１１図は第２単軸躯幼装置２の正向から見た縦断面図
であり、第１２図はその第２車軸駆ゼ１装置ｔ　２の側
面から見た縦断面図であり、第１３図は第１１図の切断
面線Ｘ１ｌｌ−■から見た水平断面図である。第２単一
駆動装置２のケース６０は、４つの側壁６１，６２，６
３．６４と２つの端壁６５゜６６とから成る。このケー
ス６０内には、上下に延びるねじ棒６７が軸受６８，６
９ＶＣよって支持される。軸受６８は、ねじ俸６７のラ
ジアルカ全受け、軸受６９はねじ棒６７のラジアル力お
よびスラスト力を受ける。軸受６８け端壁６５に設けら
１．ており、軸受６９はブラケット７０を介して端壁６
６に取り付けられる。側壁６３．６４ＫＦｉ軸直角断面
がＣ字状に形成された補強体７１．７２がその側壁６３
．６４に固着される。この補強体７２にけねじ棒６７の
両側でそのねじ棒６７の軸線に平行に延びふ一対のレー
ル７３．７４が固定される。レール７３．７４は、移動
体７５の脚部７６．７７が案内される。移動体７５には
ねじ棒６７に螺合するナツト７９が固定される。ねじ欅
６７の上方の一端部は、軸継手８０によって直流サーボ
そ一夕８１に連結される。ねじ部６７の上方の雌端部は
軸継手８２によってエンコーダ８３に連結される。直流
サーボモータ８１にはねじ欅６７の回転速度を検出する
検出器が備えられる。

移動体７５には、補助不動手段９０が設けられる。＄動
体７５ｖｃは＄動片７８が固着されており、この移動片
７８１Ｃｌｄツイヤロープなどの索条９１の両端が連結
され、このようにして無端状のループが形成される。索
条９１は、ケース６０に固定されたプーリ９２．９３に
巻き掛けられる。ブー！Ｊ９２，９３は、ねじ捧６７の
軸線に垂直な軸線を有し、移動片７８のモｇ！＃可能な
範囲よりもさらに上方および下方にそれぞれ配置αされ
る。索条９１には複動シリンダ９４のピストン９５が固
着される。

第１４図は、補助不動手段９０の簡略化した図である。

複動シリング９４のピストン９５ｖｃよって仕切られた
２つのピストン室９６．９７の’５Ｃ）、一方のピスト
ン室９６は、大気に開放されており、もう１つのピスト
ン室９７は管路９８によって空気圧源９９に連通される
。この管路９８にけリリーフ弁１００が連結されている
。移動体７５は第１単軸駆動装置ｌの１１４１１壁７に
収り付けられた収り付は座１０２が固定される。

空気圧源９９の至気圧は、移動片７８および第１単軸駆
ｗＪ装置１などの自重による反力を受けることができる
値に選ばれる。こｒＬＶｃよってねじ棒６７したが−）
で＄ｌ単軸駆動装ｆｔ　１が静止している状態において
は、ナツト７９には下向きの力が作用しない。ＩＪ　Ｉ
Ｊ−フ弁１００の圧力は空気圧源９９の空気圧よりもわ
ずかに大きく選ばれる。第１車軸駆動装置ｌが上昇され
るためにねじ捧６−１７がサーボモータ８１によって駆
動されると、ナツト７９は第１１図、第１２図および第
１４図の下方に変位する。これによってピストン室９７
の圧力が上昇し、リリーフ弁１００が開弁状態となる。

そのためサーボモータ８１の容量が小さくても、ねじ欅
６７を容易に回転駆動して第１単軸駆１装［１を上昇す
ることができる。ピストン９５が下降する際にピストン
室９６には大気が尋人される。

第１単軸駆動装置１を下降するために、ねじ捧６７をサ
ーボモータ８１によって１妨して、ナツト７９を下降す
る。このＭｖｃは、ピストン９５は上昇し、これによっ
てピストン室９７内にハ、空気圧＃９９がら空気が供給
され、ピストン室９６からは大気が外部に放出される。

このときリリーフ弁１００は閉じたままである。ピスト
ン室９７の空気圧によって、第１単軸駆幼装置１などの
自重が受けられるので、第１単軸躯妨装置＆　１が色原
ｔＶで下降した場合においても、サーボモータ８１の小
さな容量で正確なＬ下の位置決めを行なうことができる
。

側壁６２に形成された＄−Ｊ体７５のゆ納を許容するた
めの擾孔１１１ｒｊは、移動体７５の往復移仙方回の両
側に１・ぜ縮自在のカバー１１２，１１３が配置される
。このカバー１１２．１１３１ｄ、側壁６２Ｖｃ固定さ
れたカバー休２１３によって覆われる。

第１５図は＠３単軸躯１装瞳３の水平断面図であり、第
１６図はその縦断面図であり、第１７図は第１５図のＬ
ＩＪ断向＊ｘ橿−Ｘマ′鉱から見た断面図である。本体
１２０は山形鋼から成る側壁１２１，１２２と、端壁１
２３，１２４．１！−１溝形鋼から収る補強体１２５と
を含む。補強体１２５，１２６に収付けられた軸受１２
７，１２８によって２軸方向に延びるねじ棒１２９が回
転目在に支持される。

軸受１２７はラジアル力とスラスト力を支持し、軸受１
２８はラジアル力を支持する。ねじ棒１２９の一４都は
軸継手１３０を介して直流サーボモータ１３１に連結さ
れる。ねじ欅１２９の龍端部は、軸継手１３０を介して
エンコーダ１３３に連結される。サーボモータ１３１に
はねじ＄１２９の回転速度を検出する速度検出器が含ま
れる。ね１、棒１２９に螺合するナツト１３４は移動体
１３５に固定される。側壁１２１，１２２以上にはねじ
棒１２９の軸線に平行に延びるレール１３６゜１３７が
固定される。このレール１３６ｖｃよって＄１体１３５
の脚部１３８，１３９が支持される。

横１、体１３５上部には、取付片１４０を介して第２単
紬駆動装酋２の４壁６６が画定される。移動体１３５に
＃／′ｉ、電気接続器１４１が接続されており、この電
気接続器１４１からは可撓線によって第１単軸献紡装置
１および第２単軸駆動装置２に接続される。電気接続器
１４１には−Ｔ４’ｊｕ線１４２を介して電気信号の送
受信が行なわれる。移１体１３５の往復移動方向の両側
には、防塵のだめの伸縮自在なカバー１４３．１４４が
設けられており、これらのカバー１４３，１４４Ｖｉ埠
り壁１２１゜れる。

第１８図は、第１図〜第１７図に示されたロボットの制
御装置を示すブロック図である。第１車軸駆幼装置１、
第２車軸駆動装置２および第３単軸駆蛸装置３け、接続
端子１５０を介して、アナログコンピュータなどによっ
て構成される共通処理回路１５１に接続される。この共
通処理回路１５１には、接続端子１５０を介してティー
チング装置１５２が接続される。共通匙理回ｗ！１１５
１には、接続端子１５３を介して、第１単輔駆鰐装置１
のための１１に別処理回路１５４、第２単−躯納装置２
のための個別処理回＠１５５およびｖＪ３単軸駆＠装置
３のための個）ＪＩＪ勤理回路１５６が接続される。第
１車軸躯りＪ装置１の作業１作の手順はティーチング装
ｒｔ　１５２の操作によって行なわれ、その第１単軸駆
！１ｌｌｌＪ装置１の作業手順は個別処理回路１５４に
ストアされる。第１単軸＊動装置１の再生作業動作は個
’、ＩＩＪ処理回路１５４のストア内容に従い、共通匙
理回１＠１５１を介して信号が導出される。これによっ
て第１車軸駆動装置１が再生作業動作を行なう。第２単
軸駆幼装置２および第３単軸駆動装置３も同様に、共通
処理回路１５１を介して、個別処理回路１５５，１５６
と協動動作を行なう。第１単軸駆動装置１〜第３単軸駆
動装置３の動作の順序的な関連制御は、共通処理回路１
５１における動作に従う。

第１単軸駆ｗＪ装置１〜第３車軸駆動装置３け、接続端
子１５０に個別的に着脱自在である。個別処理回路１５
４〜１５６もまた、接続端子１５３ＶＣＳ択的に着脱自
在である。このような構成によれば、第１単軸駆動装置
１〜第３単軸駆＃装置３の１またはＪＪ敗個が用いられ
る場合に、それらに対応した個別処理回路１５４〜１５
６がそれぞれの端子１５３に収り付けられて用いられる
ことになるので、使用しない第１単軸駆納装置１〜第３
単軸駆紡装置ｉ３に対応する個別処理回路１５４〜１５
６１−１装着されず、したがって構成が簡略化され、無
駄がなくなる。

第１９図は第１単軸駆蛸装置１が設けられた工場の一部
の平面図である。プレス装置１６０ｖｃよって鍛造加工
された製品１６２１ｄ、払い出し装置１６３によってコ
ンベア１６４に載せられて運ばれる。このコンベア１６
４によって運ばれた製品１６２は、真空吸着装置１６５
によって吸引上昇される。このぽ空汲着装置１６５け、
第１単軸駆動装置１の移動体４に装着される。コンベア
１６４　ＶｃＨ平行にもう１つのコンベア１６６が配置
される。第１単軸嘔＃Ｊ装置１１はコンベア１６４，１
６６の上方に跨架された支持体１６７に固定される。真
空吸着装：Ｗ　１６５は、第１単軸嘔ＷＩ装置１のｊ＄
動体４に固定される。真空吸着装置１６５によって吸着
されて上昇された製品１６２ば、第１車軸躯妨装置１の
働きによってコンベア１６６に来り移らされて押し出し
装置１６８によって２ンベア１６６上を掻送される。こ
のような第１９図の工場においては、第１単軸嘔助装置
１に関連して第１８図に示される個別処理回路１５４が
用いられ、残余の第２単！ｌ［Ｉ駆動装置２および第３
単軸躯幼装置３ならびに個別熾理回路１５５，１５６は
不要であって用いられない。したがって制御装置が簡略
化される。

第２０図は、第１単軸Ｗ、４１７装置１と第２単軸駆動
装置２とを用いた工場の一部の簡略化した正面図である
。コンベア１７０ｖｃよって搬送されてくる製品１７１
は、コンベア１７２ｋに乗載される。

このコンベア１７２は、シリンダ１７３の躯助力によっ
て仮想線１７４で示されるように傾動する。

これに伴って製品１７１がコンベア１７２上で傾動され
る。この傾動された製品１７１を第１単軸駆幼装置１お
よび第２単軸駆動装置２を用いて第２０図の紙面に垂直
方向に間隔をあけて走行するハンガコンベア１７５に吊
り下げられる。コンベア１７２が参照符１７４で示され
るように傾動した状態にある製品をハンガコンベア１７
５のノ〜ンガ１７６に吊るすために、第１単軸駆幼装置
１の移動体４に取り付けらｉた引掛は具１７８は、第２
１図に示される動作を行なう。単軸駆１装置によって＄
動される引掛は具１７８は移動経路ａ。

ｂ、Ｃ，ｄを辿り、第２単軸駆納装置２によって移−Ｊ
経路ｅ＊ｆｅｇを辿る。引掛は具１７８が経路ａの方向
にｉｔＪ　、＆　ｉ５納することによって、引掛は具１
７８は製品１７１に形成されている引掛は穴に挿入する
。そこで引掛は具１７８が経路ｅのように上方に移動し
、そこで経路すのように前進１７゜動する。そこで引掛
は共１７８が経路ｆのように下降することによって、製
品１７１の引掛は穴にハンガ１７６が引掛かる。そこで
引掛は具１７８が経路Ｃのように後退することによって
、引掛は具１７８と製品１７１の引掛は穴との引掛かり
状態が解除される。そこで引項は具１７８は経路Ｃを辿
り、そこで経路ｇのように下降し、経路ｄのように再び
後退してもとの位置に民る。このような工場では、第１
８図に示される制御装置において！ｇ３単軸駆蛸装置３
および個°別匙理回路１５６が省略される。

本発明の他の実施例として、単軸駆動装置は屁回、揺動
、作業手段５のための手首・の振りなどの角変位ｊａ能
を有してもよく、このような角変位を行なう単軸駆動装
置を組合せてロボットを構成することかできる。

以上のように零発５ＡＫよれば、単軸駆動装置およびそ
の位置決め装置が複数組合わされてロボットが構成され
、これによって作業手段が予め定めた必要最短の経路を
辿るようにしたので、行なうべき作業手順を簡略化した
後に、必要々箇所に必要な複数軸のロボットを配置する
ことが可能である。したがって作業を最少の軸数のロボ
ットで達成することができ、ロボットの各軸の性能を最
大に発揮することができる。こうしてローコスト化が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

！１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図はそのロボ
ットの正面図、第３図はそのロボットの側面図、第４図
はそのロボットの平面図、第５図は第１単軸躯蛸装置１
の縦断面図、第６図は第１単軸駆幼装置１の水平断面図
、第７図は第６図の切断面線〜ｌ−■から見た断面図、
第８図は第６図の切断面線■−シ門から見た断面図、第
９図は回転筒３１に関連する回転軸４０を駆動するため
の構成を示す拡大断面図、第１０図は第９図の切断面線
Ｘ−Ｘから見た断面図、第１１図は第２屯軸駆励装置２
の正向から見た断面図、第１２図は第２単軸駆動装置２
の側面から見た断面図、第１３図は第１２図の切断面線
Ｘｉ■−剃から見た断面図、第１４図は第２単軸躯蛸装
置２の動作を説明するだめの簡略化した図、第１５図は
第３単軸駆幼装置３の水平断面図、第１６図は第３単軸
駆幼装置３の縦断面図、第１７図は第１６図の切断面線
ＸＶｌ　−ｘｖｉから見た断面図、第１８図は嶋１図〜
第１７図に示されたロボットの制御装置ｄを示すブロッ
ク図、第１９図は第１単１ｌＩｌｉｌ＃ＪＡ助装置１を
含む工場の一部の平面図、第２０図は第１単軸駆餐１装
置１および第２単軸駆切装置２を含む工場の簡略化した
正面図、第２１図は第２０図に示される工場における引
掛は具１７８の作業経過を示す図である。 １・Ｉ・第１単軸駆幼装置、２・・・第２単軸駆鰐装置
、３・・・第３単軸ｍｍＪ装置、４，７５，１３５・・
・移動体、５・・・作業手段、１３，５２，８１，１３
１・・・直流サーボモータ、１７，３１，３２，６７．
１２９・・・ねじ捧、２２，３８，３９，８３，１３３
・・・エンコーダ、９１・・・索条、９２．９３・・・
フーリ、９４・・・複重シリンダ、９９・・・空気圧源
、１００・・・リリーフ弁、１５０，１５３・・・接続
端子、１５１・・・共通処理回路、１５２・・・ティー
チング装置、１５４〜１５６・・・個別処理回路 代理人　　　弁理士　西教圭一部 第１３図 第１４図 第１９図 第２０図 手続補正書 昭和５７年５月７日 特許庁長官　殿 １１事件の表示 特願昭５６−２１０３００ ２、発明の名称 複数軸を有するロボット ３、補正をする者 事件との関係　　　出願人 住所　広島市中区へ丁ＪＭ６−１９ 名称　協立エンジニアリング体式会社 代表者　木　上　　進 ４、代理人 住所　大阪市西区西本町１丁目１３番３８号　新興産ビ
ル明細曹、図面および安住状 ７、補正の内容 ｆ＋）タイプ浄書した明細書（内容に震災なし）および
適正な図面（内容に変更なし）は別紙のとおり。 （２）安住状を別紙のとおり補充する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の単軸駆動装置およびその位置決め制御装置を相互
   に着脱自在に構成し、単軸駆動装置の少なくとも１つに
   把持または加工を行なう作業手段を取付け、作業手段が
   予め定めた必要最短の経路を辿るように単軸駆動装置お
   よびその位置決め制御装置を組合せることができるよう
   にし九ことを特徴とする複数軸を有するロボット。