JPS58192775A

JPS58192775A - 工業用ロボツト

Info

Publication number: JPS58192775A
Application number: JP58017573A
Authority: JP
Inventors: エツケハルト・シユルツ
Original assignee: Hartmann and Lammle GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo H and L Hydraulic GmbH and Co KG
Priority date: 1982-02-06
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1983-11-10
Also published as: GB2115779B; FR2521056B1; IT8319440A0; FR2521056A1; DE3204180A1; GB8303274D0; IT1161876B; GB2115779A

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】〔発明の技術分野１本発明は、特許請求の範囲第１項に記載の類規定の特徴
を有する工業用ロボットに関する３、このロボットは、
上記特徴にもとづ叡、旋回駆動装置、自在継手および上
記継手によって作動結合したアーム要素の数および配置
ならびに運動自由度に関して人間の腕に十分に類似した
少くとも１つの枢動アームを有する。

〔従来技術〕

この種の公知のロボットとしては、例えば、ＥＬＡＣ社
から型、式名称ＩＲ−Ｄ　１２６０として市販されてお
り、旋回自由度が６以下の枢動アームを有する単腕ロボ
ットがある。

各継手または旋回軸に関連する駆動ユニットは、サーボ
弁および回転角測定システムを備えた回転ピストン形油
圧ンリンダを含む旋回駆動装置として構成しである。

アニムの自由端にグリフパを設ければ、上記ロボットは
、継手の最大旋回角によって決まるほぼ球殻状スペース
内の任意の位置に工作物を設置でへる定置装置として使
用できる３、この公知の工業用ロボットの本質的欠点は、各軸に関連
する旋回駆動装置の出力は、調節時間を妥当な範囲で短
縮できるよう、比較的大きく設計しなければならないと
云う点にある。即ち、慣性モーメントが最大の軸のまわ
りの回転によって工作物を定置しなければならない場合
、更には、工作物が比較的軽量である場合、著しく大き
い慣性力が現れるが、この慣性力は、ロボットの継手ま
たは旋回駆動装置によって吸収し力ければならず、且つ
また、定置すべ画工作物の目標位置を越える“過振動”
を確実に防止するため、定置運動の制動時には特に、大
きな力を加えてなければならない。公知のロボットの場
合、アームのねじり剛性を十分に大傘くなし、迅速且つ
正確な位置決めに必要な正負の加速度を得るため、設備
費が著しく高くなる。更に、特定の負荷に合わせて設計
した公知のロボットの枢動アームの固有重量は、工作物
重量の数倍である。

〔発明の目的および構成〕従って、本発明の目的は、公知のロボットと同等の有効
負荷を目標として設計した場合に、旋回駆動装置の駆動
出力が明らかに小さくてよく、本質的に構成し易い、冒
頭に述べた種類のロボットを創生することにある。。

この目的は、特許請求の範囲第１項の特徴記載部分に挙
げた特徴によって簡単に達成される。

本発明に係るロボットは、上記特徴に本とづき、双腕に
構成する。定置装置として構成する場合は、人間の腕関
節に対応する旋回一回転自由度を有する３軸継手によっ
て当該の枢動アームの下部アーム要素にそれぞれグリツ
パを結合する。更に、双方の枢動アームの少くとも１つ
は、同じく３軸の“肩関節゛′を介して、垂直軸線のま
わりに回転自在なロボット胴部に連結し、一方、別の枢
動アームは、水平軸線のまわりに旋回自在なよう上記胴
部（支柱）に枢着する。

例えば、長尺であるが故、工作物縦軸線に対して直角に
延びる軸線のまわりの慣性モーメントの大へい工作物は
、本発明に係るロボットによって、相互に比較的太きく
離れた２つの個所を把持して、例えば、垂直の出発位置
から、はぼ球殻状の広いスペース内の任意の運動径路に
沿って、加工機に送ることができる。この場合、本発明
に係るロボットによって達成可能な工作物の運動は、４
節回転機構の長さ可変の２つのリンク、即ち、垂直軸線
のまわりに回転自在な支持部材に単軸旋回継手によって
枢着した１つのリンクおよび上記支持部材に玉継手によ
って枢着した別のリンクに玉継手を介して連結した自由
リンクの運動に対応する。

本発明に係るロボットの本質的利点は、グリフパが工作
物を把持する間隔を適切に選択することによって、工作
物の回転時に現れ・る慣性モーメントを、公知のロボッ
トにおけるよりも本質的に小さくできると云う点にめる
。例を挙げれば、質量ｍ、長さｔの長い丸棒は、公知の
ロボットでは重心の範囲を把持し、本発明に係るロボッ
トでは重心から１７４の点を把持する。即ち、公知のロ
ボットによってこの工作物を・操作する場合、上記工作
物が工作物の縦軸線に直角な軸線のまわりに回転した際
に現れる慣性モーメントはｍＺ２である。一方、本発明
に係るロボットで上記工作物を操作した際に現れる慣性
モーメントは、平行なグリッパ回転軸線に関する丸棒半
部の慣性モーメントの和に等しく、ｄ２／２にすぎない
。

即ち、多くの用例について、本発明に係るロボットの双
方の枢動アームを駆動するのに必要な総駆動出力は、公
知のロボットに必要な駆動出力の約１／′２にすぎない
。、枢動アームの十分な静的安定性を得るために必要な
設備費も対応して低くなる。

従って、本発明に係るロボットにおける有効負荷／固有
型１比は、公知のロボットにおけるよりも本質的に太き
い。

特許請求の範囲第２項に記載の本発明に係るロボットの
構成によって、工作物または加工ユニット（例えば、穿
孔ユニット、フライスユニット）を任意に操作で外る空
間範囲が拡大される。このために必要な経費は、最大で
も２つの旋回駆動装置を附加するだけでよいので、僅少
であるｃ＋特許請求の範囲第３項にもとづ＾枢動アーム
の手関節および肩関節を３軸に構成したことによって、
運動学的因子が簡単化され、場合によっては設ける数値
制御装置（例えば、球座標における数値制御装置）のプ
ログラミングが簡単化される。

特許請求の範囲第４項に記載の、油圧旋回駆動装置と回
転自在の羽根またはハウジングとの組合せによって、枢
動軸線が１点で交差するよう、枢カアームの３軸の手関
節または肩関節を構成することができる。この場合、全
体として玉継手の性質を示すこの種の一連の継手をコン
パクトに構成でき、しかも、各軸線のまわりの旋回角度
を大金くできると云う利点が得られる。

特許請求の範囲第５項に、小寸法であり、旋回角度を極
めて正確に調節でき、上述の目的に適した簡単な構造の
油圧旋回駆動装置を示した。

更に、特許請求の範囲第６項にもとづ自、ロポ′１″枢
１７−”ｏｏｅａ節を・５該″１部゛″　　　　　　　
　即。

りのフォークの脚の間に配置した回転自在の・・９　　
　　　１　′ジンクを有する回転油圧、モータ′として
構成すれば、有利である１゜特許請求の範囲第７〜９項に、工作物または加工ユニッ
トを案内する運動径路を多様化でへる旋回駆動装置の構
成を示した。

上述の目的には、加工ユニットを支持するプリンジによ
ってアームを相互に結合した形式の、特許請求の範囲第
１０項記載のロボットが特に好適である。

本発明に係るロボットの出力は比較的小さいので、特許
請求の範囲第１１項および第１２項にもとづき、ロボッ
トの電気−油圧供給系（特に、油圧ポンプおよびその駆
動に必要な電動機）およびロボットの運動制御に必要な
、コンピュータで監視する、固定プログラミング可能な
または可変プログラミング可能なＣＮＣ制御ユニットを
ロボット胴部に組込むことがでへる。かくして、ロボッ
トは、全体としてコン・（クトとなり、用途の多様性が
増大する。

本発明を、実施例を示す図面を参照して以下に説明する
・・〔実施例）本発明に係る双腕形工業用ロポント１０の第１図および
第２図に示した特殊な実施例では、ロボットの枢動アー
ム１１．１２は、工作物１６（例えば、長いシャフト）
の相互に比較的離れた個所を把持できるグリッパ１３．
１４を備えている。

第１図および第２図に示した構造のロボットは、限定さ
れる訳ではないが、加工装置（例えば、フライス盤、研
削盤）において工作物１６を位置決めするのに特に適し
ている。この場合、工作物１６は、例えば、送り装置に
よってロボット１０によって供給され、上記ロボットに
よって加工装置の所定の目標位置に設置される。１これ
らの補助装置は、簡略化のため図示してない。

ロボット１０は、双方の枢動アーム１１，１２およびグ
リッパ１３．１４の構成、配置および自由度の数に関し
て、人間の運動器管に機能的に対応するよう構成してあ
り、従って、ロボット１００以下の説明では、判り易い
よう、上記器管に慣用の解剖学的名称を使用する。

ロボット１０の胴部は、垂直方向へ延び、安定なフレー
ム構造体として作製し、土台１８に回転自在に軸支した
駆動可能な脚１９に載せてあって垂直軸線２０のまわり
に回転自在なキャビネット１７を形成する。これに関連
して設けた油圧式または電気式回転駆動装置は、全体と
して２１で示しである。この回転駆動装置２１け、例え
ば、ロボット胴部１γの下部に取付は駆動電動機を含ん
でおり、上記電動機の駆動シャフトには、土台１８のリ
ングギヤと噛合うピニオンが設けである。

双方の枢動アームｌＬ１２が、３軸肩関節２３゜２４に
よって、ロボットの縦軸線２０と交差する共通の水平軸
線２６のまわりに旋回自在なよう枢着しである箱状の肩
関節ホルダ２２は、ロボット胴部１７の上部を形成する
。

双方の枢動アーム１１．１２が下方へ伸びた状態を取る
ロボットの休止位置（第１図）では、ロボット１０は、
縦軸線２０を含み水平旋回軸線２６に直角に延びる縦中
心面に関して対称をなす。

双方の枢動アーム１１．１２は、それぞれ、単軸肘関節
３１．３２によって相互に結合した上部アーム要素２７
．２８および下部アーム要素２９．３０を含む。上記肘
関節の枢動軸線３３．３４は、ロボット１０の図示の休
止位置では、相互に同列をなす。

グリツパ１４．１３は、肩関節２４．２３の構造に対応
する構造を有する３軸手関節３６．３７によって、双方
の枢動アーム１２．１１の下部アーム要素３０．２９に
連結されている。

まず、第１図の右側の枢動アーム１２を例として、肩関
節２３　、２６、肘関節３２．３３および手関節３６．
３７の基本的構造を以下に説明する。

肩関節３６は、上部アーム要素２Ｂおよび枢動アーム１
２を、第１油圧モータ３８の水平旋回軸線２６、上記軸
線２６に直角に延びる第２油圧モータ３９の旋回軸線４
２（第２図）および上記軸線４２に直角に延び且つ上部
アーム要素２Ｂの縦軸線と一致する第３油圧モータ４１
の旋回軸線４３のまわりに旋回せしめ得る第１．第２．
第３油圧式旋回駆動装置３Ｂ、３９．４１を含んでいる
。上記旋回駆動装置３Ｂ、３９．４′１の構成および配
置は、それずれの旋回軸線２６，４２．４６が唯一つの
点４４で交差するよう、選択しである。かくして、肩関
節２６は、限られた立体角範囲において、玉継手の性質
を示し、その限りにおいて、枢動アーム１２の運動学的
条件は好適で簡単となる。

第１旋回駆動装置３８は、第３図から明らかな如く、特
殊構造を有する回転羽根形油圧モータとして構成しであ
る。この第１旋回駆動装置３８のハウジング４６は、肩
関節ホルダ２２に固定してあり、回転羽根４Ｔに結合し
た駆動シャフト４８の軸線は、水平旋回軸線２６と一致
する。肩関節ホルダ２２から側方へ出る第１旋回駆動装
置３８の駆動シャフト４８には、Ｕ字状受はホーク５１
のヨーク４９が空転しないよう結合しである。上記ホー
クの平行なジョー５２．５３には、ｆｉｆＪ２旋回駆動
装置３９を構成する油圧モータが軸支しである。上記油
圧モータの基本的構造は、１８４図に示しである。この
油圧モータ３９では、第３図の油圧モータ３８とは異な
υ、羽根５４は、ジョー５２゜５３に関して固定であり
、その代わり、ハウジング５６が回転自在に構成しであ
る。上記／・ウジングの回転軸線は、水平旋回軸線２６
に直角に延びる軸線４２と一致する。。

肩関節２６のフレームには、第３旋回駆動装置４１とし
て第３図のタイプの回転羽根形油圧モータが設けである
。上記装置４１のハウジングは、その回転羽根４Ｔの回
転軸線４３が、第２旋回油圧モータ３９のハウジング５
６の回転軸線４２と直角に交差し且つ上記旋回軸線４２
と水平旋回軸線２６との交点４４を通るよう、ノ・ワジ
ング５６に結合しである。

第１油圧モータ３Ｂにおいて、回転羽根４７の受け５７
．５８の負荷を軽減するため、駆動シャフト４８に空転
しないよう結合した受はホーク５１は、油圧モータ３８
のハウジング４６を部分的に囲む円筒形管片５９によっ
て、肩関節ホルダ２２の、ラジアルころ軸受として構成
した２つの固定軸受６１．６２に回転自在に軸支する。

枢動アーム１２の上部アーム要素２８は、肘関節３１の
範囲に拡張し端板６３によって第３旋回［動装置４１の
駆動シャフトに空転しガいよう結合したＵ字部材として
構成しである。肘関節３２は、肩関節２６の第２旋回駆
動装置３９に対応する構造の旋回油圧モータとして構成
してろ９、そのハウジング６４は、第１図から明らかな
如く、上部アーム要素２８の拡張せるＵ字部分の平行な
脚６５．７０に軸線３４のまわりに回転自在かよう軸支
しである。

枢動アーム１２の下部アーム要素３０は、肘関節油圧モ
ータ３２のハウジング６４から半径方向へ突出する安定
なパイプとして構成してあり、このパイプの外径は、上
部アーム要素をなすＵ字部材の平行な脚の内法間隔より
も幾分小さいので、下部アームの屈曲時、パイプ３０は
、関節近傍の範囲においてＵ字状上部アーム要素２８内
に入ることかで西る。

３つの油圧式旋回駆動装置６６．６７．６８から成る手
関節３６の構造は、肩関節２６の構造に類似している。

下部アームｇ１素３０に取付けた第１旋回駆動装置６６
は、第３図に示したタイプの回転羽根形油圧モータとし
て構成してあり、その回転羽根４７の回転軸線は、下部
アーム要素３０の縦軸１ｉＩ６９に一致する。第２旋回
駆動装置６７は、第４図に示したタイプであり、固定の
羽根５４および回転自在のハウジング５６を有する。こ
の場合、ハウジング５６は、第１回転羽根形油圧モータ
６６の駆動シャフト４８に空転しないようヨーク７４を
結合したＵ字状受はホークの平行なジョー７１．７２の
間に軸支しである。第２油圧モータ６７の回転軸線７６
は、第１油圧モータ６６の旋回軸線６９に直角に延び、
点Ｔ７において上記軸線６９と交差する。

手関節３６の第３旋回駆動装置６Ｂは、第３図に示した
タイプであり、そのノ・ウジ／グア８は、第２旋回駆動
装置６了の回転自在のハウジング５６に固定してあり、
その回転軸線７Ｂは、第２旋回駆動装置の回転軸線７６
に直角に延び、同じく、第１旋回駆動装置６６の旋回軸
線６９と上記軸線　　　　　、　町７８との交点７７を
通る。

グリッパ１４は、手関節の第３旋回駆動装置６８の駆動
シャフト４８に空転しないよう結合しである、。

肩関節２３．２６および手関節３６．３７のフレームに
挿入した回転羽根形油圧モータ３８，４１，６６゜６８
は、モータ３８について説明した第３図の構造を有する
。上記モータのハクラング４８内では、横断面が扇形の
回転羽根４Ｔおよび同じく横断面が扇形の半径方向隔肇
８１によって２つの高圧チャンバが相互に区画されてお
り、上記高圧チャンバを油圧供給系（図示してない）の
圧力（Ｐ）出力またはタンク（Ｔ）に交互に接続するこ
とによって、回転羽根を両回転方向へ交互に駆動で色る
。油圧モータ３８のハウジング４６から突出する駆動シ
ャフト４８と一体の回転羽根４７のシャフトは、当該の
肩関節２３．２４の旋回軸線２６．４３または当該の手
関節３６．３７の旋回軸１６９．６８と一致するシリン
ダハウジング縦軸線のまわりに旋回自在なようシリンダ
ハウジング４６の端面プレート８２．８３に軸支しであ
る。駆動シャフト４Ｂに作用する負荷によって回転羽根
４７を所定の旋回位置に設置、保持で色るよう、回転羽
根４７または回転羽根に結合したアーム要素あるいはグ
リッパ１３．１４の所望の旋回位置の目標値を設定し、
油圧モータ３８の高圧チャンバの圧力を適切に調節して
上記旋回位置を安定化する調節装置８４が設けである。

この調節装置８４の機能的に重要な構成部分は、特に４
／／３弁として構成したサーボ弁８６である。

このサーボ弁の各種の作動位置を＠５ａ〜５Ｃ図に示し
た。

１で示したこのサーボ弁８６の第１流通位置では、回転
羽根形油圧モータ３８の１つの高圧チャンバ８Ｂは、上
記サーボ弁の流路８Ｔを介してポンプの高圧側に接続さ
れ、油圧モータ３８の別の高圧チャンバ９１は、サーボ
弁８６の流路８９を介して油圧供給系のタンクに接続さ
れる。この場合、油圧モータ３Ｂの回転羽根４Ｔは、矢
印９２の方向へ回転される。

＠５ｂ図にＯで示したサーボ弁８６の作動位置では、油
圧モータ３８の双方の高圧チャンバ８８゜９１は、ポン
プまたは油圧供給系のタンクに対して遮断され、回転羽
根４７は、作動油漏れ損失が排除されるか無視できる限
りは、上記羽根が取った旋回位置にとどまる。

第５Ｃ図に１１で示したサーボ弁８６の第２流通位置で
は、油圧モータ３８の高圧チャンバ９１は、上記弁８６
の流路９２を介してポンプに接続され、油圧モータ３８
の別の高圧チャンバ８８は、サーボ弁８６の流路９３を
介して油圧供給系のタンクに接続される。この場合、回
転羽根４７は、矢印９４の方向へ回転される。

サーボ弁８６の上述の機能を実現するため、第３図から
明らかな如く、合計４つのシート弁９６゜９７．９８．
ｔ、；が共通のハウジング１０１に設けである。

上記弁９６〜９９は、それぞれ、本質的に円すい台形の
弁体１０２と、ハウジングに固定した円環状弁座１０３
とを有する。上記弁体１０２は、予圧された状態の圧縮
コイルバネ１０４によって、弁９６〜９９の阻止位置に
押される。弁９６〜９９は、当該の油圧モータ３８の中
心軸ｌＩｉ！２６，４３．６９．７８に直角に延びる、
サーボ弁８６のハウジング１０１の横方向中心面１０６
に関して対称に配置しである。上記中心面１０６に関し
て相互に対向する弁９６．９９および９７．９８は、そ
れぞれ、旋回駆動装置３Ｂの縦軸線に平行に延びる軸線
１０７　、１０８に沿って変位自在に案内されている。

第５ｂ図のゼロ位置に対応するサーボ弁８６の図示の阻
止位置では、すべてのシート弁９６〜９９は閉じ、弁体
１０２は、それぞれ、ピン１０９を介して、・・９ジン
グ１０１内に縦軸線の方向へ往復運動自在に設けた半径
方向フランジ状の作動部材１１１に支持される。作動部
材１１１は、サーボ弁８６のハウジングブロック１（Ｈ
の中央ボア内に中心軸線の方向へ往復運動自在なよう案
内した管状スリーブ１１２に固定しである。このスリー
ブ１１２には、長い管状のスピンドルナツト１１４が回
転自在に軸支しである。上記スピンドルナツトのネジ溝
１１６は、転動ボール１１７を介して、スピンドル１１
９のネジ山１１８と係合する。′図示の実施例では、上
記スピンドルは、油圧モータ３８の回転羽根４７のシャ
フト４８に固定してあり、上記シャフトの軸線方向延長
部分を形成する。作動部材１１１を支持するスリーブ１
１２は、第３図に示した如く外レース１２６．１２７を
変位・回転しないようスピンドルナツト１１４に取付け
たスラストころがり軸受１２３゜１２４の内レース１２
１．１２２の間に延びている。従って、スリーブ１１２
および作動部材１１１は、スピンドルナツト１１４また
はスピンドルの回転から結果する上記スピンドルナンド
の軸線方向変位運動に追従スるが、スピンドルナンド１
１４の回転自体には追従しない。スピンドルナツト１１
４は、直接にまたは適切な伝動機構を介してステップモ
ータ１２９の駆動シャフトに形状結合しであるので、上
記モータを適切に電気的にトリガすれば、所定の角度量
だけ回転させることがで西る。。

スピンドルナンド１１４を矢印１３１の方向へ、即ち、
時計方向へ所定角度９式だけ回転すれば、まず、作動部
材１１１が矢印１３２で示した軸線方向へ変位し、その
結果、弁）・ワジング１０１の左半部に設けたシート弁
９８．９９（第３図）が聞合、一方弁ハウジング１０１
の右半部に設けたシート弁９８゜９９は閉鎖状態にとど
まる３、この場合、サーボ弁８６は、第５＆図に示した
第１流通位置ｌにあり、従って、回転羽根形油圧モータ
３Ｂの１つの高圧チャンバ８８は、開放状態の流路８７
を介してポンプの圧力出力に接続され、回転羽根形油圧
モータ３８の別の高圧チャンバ９１は、油圧供給系のタ
ンクに接続される。この場合、油圧モータ３Ｂの回転羽
根４７は、矢印９２の方向へ、即ち、時計方向へ回転し
く第５ａ図）、回転羽根４Ｔの回転角度が、ステップモ
ータ１２９のトリガによってスピンドルナツト１１４が
回転さ°れた角度ψＲに合致すると、スピンドル駆動機
構１１６．１１９の機械的フィードバック作用によって
、作動部材１１１は、再び、第３図に示した中立位置を
取る。

即ち、ステップモータの制御によってスピンドルナンド
１１４の特定の回転角度を定めれば、当該の旋回駆動装
置３８の旋回角度の目標値が与えられる。回転羽根４Ｔ
が、サーボ弁８６の中立位置（第５ｂ図）に関連する目
標回転位置に達した後、例えば、駆動シャフト４Ｂに作
用する負荷の影響によって、回転羽根４７が時計方向へ
再び回転されると、作動部材１１１は、スピンドル駆動
機構１１４．１１９によって回転羽根４７に機械的に結
合されているので、矢印１３３の方向へ変位し、従って
、シート弁９８．９９は、開放位置に達し、サーボ弁８
６は、第５Ｃ図に示した作動位置を取り、回転羽根４７
は、矢印９４の方向へ、即ち、逆方向へ回転される。回
転羽根４γの上記の逆回転は、サーボ弁８６の作動部材
１１１が、再び第３図または第５ｂ図に示した中立位置
に達すると直ちに、終了する３゜即ち、サーボ弁８６は、目標位置に対する回転羽根４７
０回転位置の偏差の原因をなす妨害量か如何なる種類で
あっても上記妨害量の影響を排除する機械−油圧式アナ
ログ調節器として働く。この場合、上記アナログ調節器
の調節周波数ｆｒは、スピンドル駆動機構１１４．１１
９が羽根の位置を作動部材１１１の位置に機械的にフィ
ートノ（ツクするので、十分に高く°、典型的な事例で
は、５００ｍ　　であり、好適々事例では更に高くなる
。

このことは、ハウジング５６を回転自在に構成し、枢動
アーム１２の肩関節２６、肘関節３２および手関節３６
に使用した、第４図に示した基本構造を有する旋回駆動
装置についても云える。

第４図に示した油圧式旋回駆動装置の場合も、第３図の
旋回駆動装置３８の場合と同様、旋回角度目標値の設定
およびハクラング５６０回転位置に影響を与える妨害量
の排除は、構造および機能が第３図の装置と同一の調節
装置８４によって正確に行われる。従って、その態様に
ついては説明しない。第３図および第４図において、調
節装置８４およびサーボ弁８６の相互に対応する要素に
け同一参照数字を附した。

サーボ弁８６を適切に活用するため、第４図の旋回駆動
装置３９の場合、その回転自在なハウジング５６は、サ
ーボ弁８６のスピンドル１１９に空、ｒ・転しないよう結合しである。このハウジングは、第４図
では、縦断面がＵ字状の安定な受はホー２５１に、軸線
４２のまわシに回転自在なよう軸８支しである。この受
はホー２５１の１つの受はジョー５３（第４図において
左側のジョー）は、サーボ弁８６０ノ・ウジング１０１
に固定しである。旋回駆動装＠３９の羽根５４は、受は
ホー２５１の外側ジョー（第４図において右側のジョー
）に一体に結合した安定なシャフト１３４に取付けであ
る１、回転自在なノ・ウジング５６は、ノ・ウジング端
壁１３７オよび上記端壁をスピンドル１１４に結合する
カップ状受はスリーブ１３８によって、上記シャフト１
３４に軸支してあり、スラストころがり軸受１４２を介
してジョー５２の内面に支持した外側のハウジング端壁
１４１によって、ジョー５２に隣接する外側部分１３９
に軸支しである。ノ・ウジング５６は、更に、第２スラ
ストころがり軸受１４３および受はスリーブ１３８を介
してサーボ弁８６のノ・ウジング１０１にも支持してめ
る。油圧モータ３９の高圧チャンバをポンプまたはタン
クに交互（Ｃ接続するために設けた高圧管路１４４，１
４６は、第４図から明らかな如く、受はホー２５１のヨ
ーク４９および外側ジョー５２ならびに上記ホー２に固
定したシャフト１３４を貫通し、油圧モータ３９の羽根
５４の半径方向に対向する面に開口している。

ロボットの枢動アーム１１．１２の関節の作成のため、
回転自在のまたは固定の羽根４７．５４を備えた油圧モ
ータ３８．３９の代わ゛りに、直径方向に相互に対向す
る２つの回転自在のまたは固定の羽根を備えた油圧モー
タを使用することもでちる。

この場合、最大旋回角度は約１２０〜１４０に減少する
が、少くとも肩関節２３．２４の油圧モータ５９および
上記モータに結合した大出力の油圧モータ３９について
は、この減少は許容で精る。肘関節に使用する旋回駆動
装置３１．３２についても同様である。これに反して、
手関節３６．３７に使用する油圧モータ６６．６７．６
８は、旋回角度ができる限り大きくなるよう設計するの
が合目的であり、従って、羽根が１つの油圧モ＝りとし
て構成すべきである。、かくして得られる手関節３６．
３７の大作なフレキシビリティは、例えば、ロボット１
０によって搬送すべき工作物が、グリンノ＜　１３　、
１４によって対称的に把持で轡ないような形状を有する
場合、有利である。

グリッパ１３．１４によって工作物１６の相互に比較的
離れた個所を把持で色るよう、本発明にもとづき、工業
用ロボット１０を双腕に構成したことによって、慣性モ
ーメントが最大の軸線のまわりの工作物の回転運動の始
動および制動について、唯一つの旋回継手によって上記
始動および制動を行わなければなら々い単腕ロボットに
比して邊かに好適なてこ比が得られる１、従って、ロボ
ットの枢動アーム１１．１２の手関節３６．３７の旋回
駆動装置６６．６７．６８は、比較的小出力に設計すれ
ばよく、対応して軽量に構成で件る。昇降能力が与えら
れた場合、双腕ロボット１０の所要出力は、同等の単腕
ロボットの出力よりも小さく、従って、全体をより軽量
に構成できる。設計出力は、油圧供給系の油圧ポンプの
運転するために設けた電動機の電力によって決まり、下
記の如く計算できる６、この場合、双方の枢動アーム１
１．１２は、肩関節の旋回駆動装＃５９によって、伸張
状態７５）ら上方へ９０’旋回でへ、枢動アーム１１．
１２で支持する工作物１６の最大重量は２　、０００　
Ｎであり、枢動アーム１１．１２の重量は、それぞれ、
１，０ＯＯＮであり、旋回軸線２６と工作物の縦軸線と
の間で測定したアーム長さく　２ｍと仮定する）にわた
って均一に分布していると仮定する。更に、双方の回転
駆動装置５９は、羽根面積がそれぞれ５０ｃｒｎ２であ
り、羽根面の幾何学的重心と旋回軸線２６との間の距離
がそれぞれ４ｃｔｎである２枚羽根形油圧モータと仮定
する。この場合、９０の回転角度における双方の旋回駆
動装置５９の吸込容積は、合計１．２５６Ｃｒｎ８であ
る。更に、旋回運動の周速は２ｍ　ｓ−１とする１、こ
の場合、作動油所要量θは４８ｔＡｎｉｎである。、供
給圧が１ＱＱｂａｒの場合、下式が成立つ。

θｐ６１２η ここで、ηは総括効率を表わし、設計出力ｐが９．８　
ＫＷの場合、０．８と仮定する。

各旋回駆動装置５９は、上記の条件において、４．００
ＯＮ’ｍの駆動モーメントを与え、枢動アーム１１．１
２の質量分布および支持負荷成分から生ずる。水平旋回
軸線２６に関する慣性モーメントは、それぞれ、６ＯＯ
Ｎｍｓ２である。この場合、供給圧ｐ”　１００ｂａｒ
の場合に生ずる角加速度は６．６７　ｓ−”であり、こ
の数値はアーム長さ２ｍの場合の周速加速度ａ＝１３°
３ｍ５−２に対応する。

設計出力が小さいので、必要な電気的、油圧的ユニット
は、ロボット胴部１Ｔの肩関節ホルダ２２に隣接する上
部に問題なく取付けることかでき、ロボット胴部の下部
には、枢動アーム１１．１２の運動制御用の電子制御装
置を取付けるのに十分なスペースが得られる。

定置装置としての使用を参照して以上に説明したロボッ
ト１０は、加工装置として使用で診るよう簡単に改造で
きる１、この場合、手関節１３．１４の旋回駆動装置６
８の駆動シャフトは、１つまたは複数の加工ユニット（
例えば、スポット溶接機または穿孔ユニットおよびまた
はフライスユニット）を支持するブリフジによって相互
に剛に結合する。この場合、上記加工ユニットによって
、異なる加工を順次に、場合によっては、同時に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る工業用ロボットの略正面図、＠２
図は枢動アームを折曲げた状態の第１図のロボットの側
面図、第３図および第４図は、第１．２図のロボットに
適した油圧式旋回駆動装置の略縦断面図、第５ａ〜５Ｃ
図は、第３図の旋回駆動装置の機能を説明するだめの、
上記装置の各種状態を示す略図である。１０・・　・　・工業用ロボット、１１．１２・　・・
・枢動アーム、１３．１４・・・・クリツノ＜、１６・
・・・工作物、１７・・・・ロボット胴部、２０・・・
・垂直軸線、２２・・・・肩関節ホルダ、２３．２４・
・・・肩関節、２６・・・・水平軸線、２７．２８・・
・・上部アーム要素、’２９．３０・・・・下部アーム
要素、３１．３２・・・・肘関節、３６．３７・・・・
手関節。特許比ｓ人　　　ハルトマン・ワンド・レムレ・ゲーエ
ｔベーハー・ワンド・コ／ノヒ・カー外代理人　山川政
樹（＃’！ｆｉ−１名）手続補正書（太め１．事件の表示昭和５Ｓ年特　　許願第１’ｌンｔ１３号２・登叫鞄名
称工”！ｋＦＦｔＯホ′・／ト３、補正をする者

Claims

【特許請求の範囲】

（１）旋回継手または回転継手および上記継手によって
相互に枢着したアーム要素または把持装置の数および配
置に関して人間の腕の構造に十分に対応する構造を有す
る少くとも１つの枢動アームを備えた工業用ロボットで
あって、上部アーム要素を形成する第１リンクが、肩関
節および垂直軸線のまわりに回転自在のスタンドに結合
してあり、且つまた、肘関節を介して下部アーム要素に
連結してあり、上記下部アーム要素の自由端には、手関
節の機能を果す一連の継手を介して、３つの直交軸線の
まわりに旋回自在１機能ユニット（即ち、把持装置また
は加工ユニット）が取付けてあり。上記機能ユニットは、回転継手または旋回継手をそれぞ
れ形成し且つ相互に結合したアーム要素および手関節要
素を旋回運動せしめる油圧式旋回駆動装置を適切にトリ
ガすることによって、限られた空間範囲内の任意の位置
に設置できるようになっている形式のものにおいて、ロ
ボット（１０）が、垂直軸線（２０）のまわりに回転自
在なロボット胴部（１７）の肩関節ホルダ（２２）に共
通な水平軸線（２６）のまわりに回転自在なよう配設し
た２つの枢動アーム（１１，１２）を有しており、１つ
の枢動アーム（１２）の肩関節（２４）が、３軸に構成
してあり゛、その旋回または回転軸線は、対をなして相
互に直角に延びており、別の枢動アーム（１１）が、肘
関節（３１）によって相互に結合した上下アーム要素（
２７，２９）を有し、第１枢動アーム（１２）の手関節
ユニソ）（３６）に機能的に対応し第２グリンパ（１３
）または第２加工ユニツトを下部アーム要素（２９）に
枢着する関節ユニット（３７）を備えており、上記＠２
枢動アーム（１１）にも、関節の運動自由度に関連し、
目標回転位置の達成のためにトリガで轡る油圧式旋回駆
動装置が設けであることを特徴とするロボット。
（２）第２枢動アームｒ１１）’の肩関節（２３）も、
多軸に（好ましくは、３軸に）構成しであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のロボット。
（３）双方の枢動アーム（１１，１２）の３軸の肩関節
および手関節（２３，２４ｉ３６，３７’）の枢動軸線
が、それぞれ共通の交点を通ることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載のロボット。
（４）特許請求の範囲第３項記載のロボットであって、
関節駆動装置が油圧旋回モータとして構成しである形式
のものにおいて、３軸の肩関節および手関節（２３，２
４ｉ３６，３７）のフレームには、それぞれ、同定の羽
根（５４）と、回転自在の羽根（４Ｔ）を有する旋回油
圧モータ（４１，６８）を支持する回転自在のハ９ジン
グ（５６）とを有する旋回油圧モータ（３９゜６γ）が
設けてあり、固定の羽根（５４）を有する油圧モータ（
３９，６７）の羽根枠が、回転自在の羽根（４Ｔ）と、
ロボット胴部（２１，２２）の回転自在な肩関節ホルダ
（’　２２　）または当該の枢動アーム（１１，１２）
の下部アーム要素（２９，３０）に空転しないよう結合
した・・ウジング（４６）とを有する旋回油圧モータ（
３８，６６）の駆動シャツ）　（４８）に結合してあり
、回転羽根形油圧モータ（３８，４１；６６．６８）の
駆動シャフト（４８）の軸線（２６，４３ｉ６９．γ８
）が、共通の面内にあり、固定の羽根（５４）を有する
油圧モータ（３９；６γ）の回転軸線（４２ｉ７６）と
交差することを特徴とするロボット。
（５）関節駆動装置として設けた旋回油圧モータが、測
定スピンドルによってフィードバックを行い且つステッ
プモータで制御して旋回角度の目標値を設定するサーボ
弁（８６）を備えておシ、サーボ弁（８６）の流路は、
シート弁（９６〜９９）によって解放、阻止され、上記
シート弁は、休止位置では閉しられ、スピンドルナラ）
　（１１４）に取付けた作動要素ｒ１１１）によって対
を々して交互に開放されるようになっており、弁（９６
，９７；９８，９９）が開放されると、旋回油圧モータ
の１つの高圧チャンバがポンプの高圧側に接続され、別
の高圧チャンバが油圧供給系のタンクに接続され、回転
自在のハウジング（５６）を有する旋回油圧モータ（３
９，６７）が、平行なジョーＣ５２，５３）を有する受
はホーン（５１）　　　　　　、　　４に設けてあり、
上記ジョ′−の間には、当該の油圧モータのハウジング
（５６）が回転自在に軸支してあり、上記油圧モータの
羽根（５７）から高圧チャンバに開口する作動油導管（
１４４，１４６’）が、受はホーン（５１）および調節
器（８６）に対向する上記ホーンのジョー（５２）を経
て油圧モータの羽根（５Ｔ）に達していることを特徴と
する特許請求の範囲第１〜４項の１つに記載のロボット
。
（６）肘関節（３２，３３）が、回転自在のハウジング
（５６）を有する旋回油圧モータとして構成しであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項の１つに記載
のロボット。
（７）枢動アーム（１１，１２）の肘関節（３１，３２
’）の旋回角度が、少くとも１２０　　であることを特
徴とする特許請求の範囲第１〜６項の１つに記載のロボ
ット。
（８）枢動アーム（１１，１２）の上部アーム要素（２
７，２８）の、共通の水平軸線（２６）のまわりの旋回
角度か、少くとも９０であることを特徴とする特許請求
の範囲第１〜７項の１つに記載のロボット。
（９）枢動アーム（１１，１２）の手関節ユニットＣ３
６，３７）を形成する旋回油圧モータの旋回角度が、少
くとも１８０であることを特徴とする特許請求の範囲第
１〜８項の１つに記載のロボット。
（１０）双方の枢動アームｒ′１１．１２）の手関節ユ
ニットの末端の旋回駆動装置（６８）の駆動シャツｈ　
（４８）が、ブリッジによって相互に剛に結合してあり
、上記ブリッジには、各種の加工のための工具または加
工装ｇｔ（例えば、穿孔ユニイト、ネジ切りユニット、
フライスユニット〕を相互に間隔を置いて取付は得るこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１〜９項の１つに記載
のロボット。
（１１）ロボットの電気−油圧供給系（即ち、油圧ポン
プおよび上記ポンプの駆動電動機）が、ロボット胴部（
好ましくは、胴部の肩関節ホルダ（２２）に隣接する上
部）に取付けであることを特徴とする特許請求の範囲第
１〜１０項の１つに記載のロボット。
（１２）ロボット（１０）の枢動アーム（１１，１２）
の運動制御用の電子制御ユニットが、ロボツ）　胴ｍ　
（１７’）の下半部に取付けであることを特徴とする特
許請求の範囲第１１項記載の′ロボット。