JPS58114879A - 複数軸を有するロボット - 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、ロボットなどにおいて用いられる単軸駆動お
よび位置決め制御装置に関する。

一般にロボットでは、正側な＄制置を達成する丸めに直
流サーボモータが用いられている。この直流サーボモー
タは、尚性能であるという利点がある次回、６董が比較
的小さい七いう問題かめる。

したがって従来からの１４ＬＮ！駆動および位置決め制
御装置では、大きな負荷を駆動するために大形の直流サ
ーボモータを必要とする場合、動画となっている。

本発明の目的は、小形の直流サーボモータを用いて大き
な負荷を躯鯛することができる単ＩＩＩ［ｌ］駆前およ
び位置決め制＃装置μを提供することである。

第１図は本発明の一夫施例の斜視図でおり、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＋面図である。このロボットは基本的には、第１車
軸駆動装置１と、第２早軸駆＃Ｊ装置２と、第３ｆ＄軸
駆Ｗノ装置３とを含む。第１車軸駆動装置１に設けられ
た移動体４は、第２図の左右方向すなわちＸＩｐ１４１
方向に多動する。第２単軸駆１装置２には、第１早軸駆
動表直１が装置されており、この第２４１軸Ｉ！！１納
装置２は第１車軸駆動装置１を第３図の一ヒ下方回すな
わちｙ軸方向に昇降駆動する。弔３単１１８３駆助表直
３には、第２単軸駆削装皿２が装置されている。この第
３率１咄駆前鋏ｗｔ３は、第２琳帽駆蛎襞直２を第４図
の上下方向すなわち２軸方回に変位する。多鯛俸４の端
部には、把持作業をするための作業手段５が誉脱自在に
装着される。この把持作条をする作業手段５に代えて、
ドリルなどの作業手段が説看されてもよい。

第５図、は第１単軸駆薊装置ｌの縦断面図であり第６図
はその水平１１１面図であり、ｆ１７図は第６図の９１
Ｊ＃ｆｒ面線糟−■から見た前面図であり、第８図は第
６図の切断面線Ｖ履−ｖ１から見たｌｒｒ面図であるＩ
Ｊ１４Ｌ軸駆動装置ｌは、基本的には前述の移動体４と
、本体としてのケース６とから成る。ケース６Ｉ／′ｉ
、４つの側壁７，８．９．１０と、２つの端壁１１．１
２とから成る。ｔ＠壁１１１Ｃは、直流サーボモータ１
３が装置されている。この直流サーボモータ１３には、
その出力軸１４の速１丈を検出する検出器が備えられる
。多副体４はその軸直角断面が正方形または矩形に形成
され、大きな断面係数を何する。この移動体４は、ねじ
送り引１５によって移動体４０民手方同に沿ってケース
６内に進退菱位躯鰐される。

ねじ送り機構１５において、ねじ捧１７はφ１休４の艮
手方向に半行なｌｌ１ｌ！蝋を有し、ｌｌｌｌｆｌ党１
８゜１９によってケース６に支持される。このねじ俸１
７は軸継手２０によって直流サーボモータ１３の出力軸
１４に連結される。ねじ捧１７の他一部、　　は、軸継
手２１によってエンコーダ２２に連結される。ねじ捧１
７には移動片２３１に固定されたナツト２４．２５が蝶
合する。このようなねじ俸ｌ。　　７およびナラ）２４
．２５は、ボールねじてあってもよい。移刷片２３１は
ねじ４ｉ１１７に平行に廷ひル一対ル−ル２６．２７に
よって東回される。

移動体４の筒体２８の端部に固定された取付板２９には
、前述の作業手段５が有呪自在に装置される。作業手段
５に回転力を伝達するためにケース６内にはねじ捧１７
に半行な軸線を何する一対の回転＠３１．３２が備えら
れる。この回転向３１．３２は、喘肇１１側の支持板３
３において軸受３４および軸受３５によって支持さｎる
。ｌ！！ｊ転筒３１．３２の咽部は、ｍ継手３６．３７
によってエンコーダ３８．３９が連結さｎ６゜回＠５局
３１のｕｆ＠部付近は第９図に拡大して示される。回転
ａ３１内には回転軸４０が挿通する。

この回転＠４０は、ケース６の端壁１２に形成され九挿
通孔４１を挿入する。この回転ｌｌ１ｌｉ１４０の端部
は軸受４２によって取付板２９に支持される。

この軸受４２＃：ｔ、回転軸４０のラジアル力およびス
ラスト力を受ける。回転＠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の端部に同定された筒部
４４が挿通ずる。

第１θ図から明らかなように、回訟軸４ｏと筒部４４し
たがって回転８Ｉ３１とは、スプライン結合しており、
相互にｌ１ｉｆＩ線方向に変位ｃ１１−庵であるけれど
も、同方向には一体的に回転する。筒部４４にはかさ歯
車４５が同定される。このかさ歯車４５には、回転４１
４Ｉ］４０の！ｌＩ８］＃に直角な軸線を有するかさ歯
車４６が噛み合う。かさ歯車４６に連結された回転軸５
０は、ラジアル軸受４８およびスラストｍ９４９によっ
て支持される。ケース４７は、プラグッ）２５１によっ
てケース６の側壁９に一定される。回転軸５ｏ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に設けられた軸受５
３゜５４は面部４４を　支持する。も、う１つの回転向
３２に関連しても回−向３２と同様なｍ成とされ、ｉ！
！Ｉｇ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
に関連する構成と同様である。

＠１１図は第２車軸駆妨装置２の１囲から兄た縦断面図
であり、第１２図はその第２単軸駆納鋏館２の側面から
見た縦断面図であり、第１３図は第１１図の切断血縁」
−■から見た水平断面図である。第２単１ｌＩＩ＃ｌ駆
ＩＩ！ｌＪ表直２のケース６０＃−ｔ、４つの側壁６１
，６２，６３．６４と２つの吻垂６５゜６６とから成る
。このケース６ｏ内には、上下に延びるねじ棒６７がｌ
ｌｌ１ＩＩ受６８．６９によって文持される。＠交６８
は、ねじ棒６７のラジアル力を受け、帽ｉ６９はねじ棒
６７のラジアル力およびスラスト力を受ける。ｍ交６８
は喘肇６５Ｋｅ、けられており、＠麦６９はプラケット
７０を弁して＠９６６に収り付けられる。創Ｑ６３．６
４には軸直角断面がＣ竿状に形成されたＭ部体７１，７
２がその側壁６３．６４に固着される。この４部体７２
にはねじ俸６７の両側でそのねじ捧６７の軸線に平行に
延びる一対のレール７３．７４が固定される。レール７
３．７４は、移動体７５の脚部７６．７７が寮内される
。移動体７５にはねじ捧６７に螺合するナツト７９が固
定される。ねじ棒６７の下方の一端部は、＠継手８０に
よって直流サーボモータ８１に連結される。ねじ棒６７
の上方の他端Ｓは軸継手８２によってエンコーダ８３に
連結される。直流す〜ボモータ８１にはねじ棒６７の回
転速度を検出する検出器が儂えられる。

憂耐体７５には、補助１妨手段９０が設けられる。移１
体７５には移動片７８が固着されており、この移動片７
８にはワイヤローズなどの木筆９１の両端が連結され、
このようにしてｍ＝状のループが形成される。索禾９１
は、ブース６０に固定されたプーリ９２，９３に４き掛
けられる。グーＩＪ　９２　、９３は、ねじ俸６７の１
Ｍ線に半直な一一を竹し、移動片７８の移前口ｆ剛な組
曲よりもさらに上方および下方にそれぞれ配置される。

系兼９１には板前シリンダ９４のピストン９５が固着さ
れる。

５４１４図は、補助駆蛎手段９０の闇路化した図である
。複動シリンダ９４のピストン９５によって仕切られた
２つのピストン室９６．９７のうち、−力のピストン室
９６は、大気ｔこ開放されており、もう１ろのピストン
゛￥９７は管路９８によって空気圧源９９に連面される
。この管路９８にはＩＪ　ＩＪ−フ弁１００が連結され
ている。移動体７５は第ｌ単軸駆前表置１の側壁７に駅
り付けられた収り付は座１０２が固定される。

空気圧源９９０室気圧は、＃１６薊片７Ｂおよび弔ｌ単
１ＩＩＩ］駆助装置ｍ　ｌなどの１取による反力金堂け
ることができる１直に選ばれる。これによって才コじ俸
６７したがって第ｌ半ｌｌｌ１駆動表置ｌが静止してい
る状恵においては、ナツト７９には下向きの力が作用し
ない。リリーフ弁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単軸駆蛎鋏直１が
上昇されるためにねじ俸６７がサーボモータ８１によっ
てＩｆｉＡｄＪされると、ナット７９＃ｉ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￥９７の圧力が上昇し、リリーフ弁１００が開
弁状鳥となる。

そのためサーボモータ８１の谷皺が小さくても、ねじ棒
６７を゛容易に回転駆動して第１牢軸駆動装ｖｔ１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１４１＠駆動装置ｌを下降するために、ねじ捧６７を
サーボモータ８１によってｌ［ｌＩして、ナツト７９を
下降する。この際には、ピストン９５は上昇し、これに
よってピストン蔓９７内にハ、空気圧源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は閉じた一！まである。

−□゛ピストン至９７の′！！！気圧によって、第１４
Ｌ軸躯−）表１１などの回虫が父けられるので、第１率
剖畝薊装置ｌが急速反で下降した場合においても、サー
ボモータ８１の小さな６皺で１雌な上下の位置決めを行
なうことができる。

側壁６２に形成されたφ切体７５のφ前を、ｆＦ谷する
ための艮孔１１１には、φ切体７５の在後移蛎方向の両
側に伸植目社のカバー１１２，１１３が配置される。こ
のカバー１１２．１１３Ｈ１１＋１１１壁６２に１ｄ定
されたカバ一体２１３によって漬ゎれる。

第１５図は第３車輔駆納装置３の水平断面図であり、第
１６図はその縦断聞図であり、第１７図は第１５図の切
断面綴沿１−脂から見た断面図である。本体１２０は山
形鋼から成る側１１２１．１２２と、端壁１２３，１２
４と、構杉鋼からなる補強体１２５とを含む。補強体１
２５．１２６に収付けられた軸受１２７．１２８によっ
て２・咄方向へ延びるねじ俸１２９が回転自在に支持さ
れる。

４１８１９１２７はラジアル力とスラスト力に−ｆ持し
、軸受１２８ｔ／′ｉラジアルカを支持する。ねじ棒１
２９の一禰部は軸継手１３０を介して直流プーボモータ
１３１に連結される。ねじ棒１２９の他端部は、軸継手
−１３２を介してエンコーダ１３３に連結される。サー
ボモータ１３１にはねじ捧１２９の回転速度を検出する
速度検出器が含まれる。ねじ俸１２９に螺合するナツト
１３４は移動体１３５に固定される。哨璧１２１，１２
２以上にはねじ棒１２９の軸＃に平行に延びるレール１
３６゜１３７が同定される。このレール１３６によって
移動体１３５の脚部１３８．１３９が支持される。

移動体１３５上部には、収付片１４０を介して第２単軸
駆＃１′Ｊ装置２の端壁６６が固定される。移紡体１３
５には、電気接続器１４１が接続されており、この電気
接続器１４１からはイ撓緘によって第１車軸駆納装置ｌ
および第２隼軸駆−Ｊ装置２に接続される。電気接続器
１４１にはＩ−ＩＪ′恍猟１４２を介して屯気偽号の送
交信が行なわれる。移動体１３５の往復＄１方向の両側
には、防塵のた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１４３．１４４は側Ｑ
１２１゜１２２に画定されたカバー休１４５によって漬
われる。

５４１８図は、弔１図〜５８１７図に示されたロボット
の制ｍ装−をボアブロック図である。第１里軸駆動装置
１、第２牢−駆動装置２および第３率ｍ駆！１！ＩＪ装
置３ｒよ、接続−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趨処理回ｗ１１１５１に
接続される。この共通処理回路１５１には、接続−子１
５０を介してティーチング装置１５２が接続される。共
通処理回４１５１には、接続端子１５３を介して、第１
車軸駆納装置ｌのだめの個別処理回路１５４、第２単Ｉ
ＩＩＩｉＩ駆納鋏匝２のための個別処理−ｆｉｌ！１５
５および＄３率軸躯ＩＪＪ装置３のための個別処理回路
１５６が接続される。第１単軸駆切装置１の作業制作の
手順はティーチング装置１５２の操作によって行なわれ
、その第１車軸駆動表直ｌの作業手順は、個別処理回路
１５４にストアされる。第１４１輔躯納装置ｌの再生作
業制作は個υり処理回路１５４のストア内容に従い、共
通処理回路１５１を介して信号が辱出される。これによ
って第１＄剖躯薊表ｔｉａｔｌが再生作柴ｖＪ作を行な
う。第２率輔駆副表直２および第３４１１［ＩＡ薊装置
３も同様に、共通処理回路１５１を介して、個別処理−
＠１５５，１５６と一蛎納作を行りう。第１早１ＩｉＩ
駆１表直１〜第３早帽駆切装［３の前作の順次的な圓連
制＃は、共通処理回路１５１における動作に従う。

ｖＪ１単軸躯削装置１〜第３単軸駆劃表直３は、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１５３に選択的に着脱自在
である。このような構成によれば、第１車軸駆動装置１
〜第３単軸駆励装置３の１または５６個が用いられる場
合に、それらに対応した個別処理−＠１５４〜１５６が
それぞれの端子１５３に収付けられて用いられることに
なるので、使用しない第１率軸駆！ｇＩＪ装百１〜第３
率軸駆＃装−３に対后する個υ１］処理回路１５４〜１
５６は装着されず、したがって構成が罰略化され、無駄
がなくなる。

ｆＪ１９凶は第１牢輔紀納装−１が設けられた工場の一
部の平凹図である。プレス表置１６０によって厭遣加工
された製品１６２は、払い田し表面１６３によってコン
ベア１６４に幀せられて運ばれる。このコンベア１６４
によって逓ばれた一品１６２は、真至１汲眉゛表直１６
５によって吸引上昇される。この真′！！！吸誉装置１
６５は、第１里軸駆動装置１１１の移４ノ体４に装着さ
れる。コンベア１６４には平行にもう１つのコンベア１
６６が配置される。第１単ｌｌｌ１ＩＩ駆請ｐｍｌｌは
コンベア１６４．１６６の上方罠跨架された支持体１６
７に固定される。具空吸書装置１１１６５は、第１単鴨
駆鰐表直１の移ｍＪｆ＋４に固定される。真２＋！！吸
着装置Ｊ　ｌ　６５によって吸材されて上注された製品
１６２は、ｆＪ１単１咄＝ｃＩＩ！ＩＪ装置ａｔｌの−
きによってコンベア１６６に栄り移らされて押し出し装
置１．．６８によってコンベア１６６上を搬送される。

このような第１９図の工場においては、第１４１軸躯納
装置ｌに関連して第１８図に示される個別処理回路１５
４が用いられ、伐宗の第２早軸駆助装置２および第３半
幅駆蛎装置３ならひに個別処理回路１５５．１５６は不
要でろって用いられない。したがって制御装置が簡略化
される。

第２０図は、第１率輔駆蛎表直ｌと第２半帖献納Ｓｋ直
２と金用いた工場の一部の（資）略化した正■図である
。コンベア１７０によって搬送されてくる製品１７１に
、コンベア１７２１に米戟される。

このコンベア１７２は、シリング１７３の駆前力によっ
て仮想、ｄ１７４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単軸駆助装置ｌお
よび第２早軸駆助装置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
りドげられる。コンベア１７２が参照符１７４で示され
るように傾製した状急にある製品をノ１ンガコンベア１
７５の／％レンガ７６に吊るすために、弔１単軸畝納責
−１の枝納俸４に収付けられた引掛は共１７８は、第２
１図に示される１作を行なう。琳軸駆Ｗ１装置によって
移動される引掛は共１７８はを納経路ａ　＋　１）　ｒ
ｃ、ｄを辿り、第２早１ＩＩ１１］駆鰐表＋Ｍ　２によ
って桜切経路ｅ、ｆ、ｇを辿る。引掛は共１７８が経路
ａの方向に前進伎制することによって、引掛は共１７ｇ
ｒｉｄ品１７１に形１メされている引掛は穴に挿入する
。そこで引掛Ｑｊ共１７８が経路ｅのように一ヒ方に移
動し、そこで経路すのように曲進修納する。そこで引掛
は具１７８が経Ｗ！Ｉｆのように下降することによって
、製品１７１の引掛は穴にノ１ンガ１７６が引掛かる。

そこで引掛げ共１７８が経ｉｃ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
掛かり秋春が解除される。そこで引掛は共１７８は経路
Ｃを辿り、そこで経ｖＩｒｇのように下降し、経ｍｄ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１８図に示される制御装置において第３単軸駆
姻装置３および個別処理回路１５６が省略される。

本発明の他の夫施例として、早＠駆’１４ＪＪ鋏直は旋
　　。

回、揺前、作業手段５のための手首の散りなどの角質位
＋ｄ龜を何してもよく、このような用賀位全行なう単＄
Ｂ駆＃Ｊ装置を組合せてロボットを構成することができ
る。

以上のように本発明によれば、小形の直流サーボモータ
金柑いて大きな負何を駆動することができるようになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、４２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
はそのロボットの乎面図、第５図は第１単軸駆妨装置ｌ
の縦断面図、第６図は第１率軸躯納装ｖＩｔ１の水平断
面図、′Ｓ７図は第６図の切１ｆｌｉＤ線■−■から見
た断面図、第８図は第６図の切断面線■−Ｖ崖から見た
断面図、第９図は回転１１３１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１θ図は第９
図の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面図、第１１図は第２単
軸駆妨装置２の正面から見た断面図、第１２図は第２単
＠駆納装置１ｉ２の倒曲から見た断面図、第１３図は第
１２図のシＪ断面線■−足から見た断面図、第１４図は
％２４Ｌ＠駆ｗＪ＊直２の前作を説明するためのＷ！３
略化した図、果１５図は第３単輔駆蛎鋏直３の水半断■
図、第１６図は第３単軸駆蛎表匝３の縦断面図、第１７
図は第１６図の切Ｗ「回線Ｘ椙−ｘｖｍから見た断面図
、第１８図は第１図〜第１７図に示されたロボットのｉ
ＩＩ′１ＩＯ１ｌ装置を示すブロック図、第１９図は第
１半剖駆蛎装匝１を舌む工場の一部の＋面図、第２０図
は弔１４Ｌ＠駆切装置１および第２単ＩＩＩｌｔＩｍｗ
Ｊ装置２を舌む工場の簡略化した止凹図、第２１図は第
２０図に示される工場における引掛は具１７８０作朶経
過分示す図である。 １・・第１単輔駆納絞瞳、２・・・第２単帽駆−ノ装置
、３・・・第３単軸駆妨装置、４，７５，１３５・・・
移１体、５・・作業手段、１３．５２．８１．１３１・
直流サーボモータ、１７．３１，３２．６７．１２９・
・・ねじ棒、２２．３８，３９，８３，１３３・エンコ
ーグ、９１・・・索ｉ、９２．９３・・・７’　　ＩＪ
、９４・・・複動シリンダ、９９・・・空気圧椋、１０
（）・・リリーフ弁、１５０．１５３・・・接続咄子、
１５１−・共通処理回路、１５２・・・ティーチング装
置、１５４〜１５６・・・個別処理回路 手続補正書 昭和５７年５月７日 特許庁長官　殿 １、事件の表示・ 待顧紹５６−２１　＋１３　（１２ ２、発明の名称 単＠駆動および位置決め制（ロ）装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　出願人 住所　広島市中区へ丁堀（＋１９ 名称　協立エンジニアリング株式会社 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６、補正の対象 明ｌ１ｔＩＩＩ４、図面および安住状 ７、補正の自答 （１）タイプ浄書した明細書（内容に変更なし）および
適正な図面（内容に変更なし）は別蛾のとおシ。 （２）委任状を別紙のとよ−ク桶光する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流サーボモータを含むねじ送＃）機構によって移動体
   を昇降し、＄副体の夢ＩＩ′Ｊ軸囲の両端に一対のプー
   リが設けられ、移動体にはプーリによって張架された索
   条の直４１張架部分が固定されて無端状のループが形成
   され、その索条にはシリンダのピストンが連結され、移
   動体の自重を受けるシリングのピストン室には、反力を
   生じる流体圧が与えられ、このピストン室には反力を生
   じる流体圧以上の圧力になったとき大気に解放するリリ
   ーフ介が連結されることを特徴とする単＠駆動および位
   置決め制御装置０