JPS59146771A - 工業用ロボツト - 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】 この発明は工業用ロボットに関するものであり、別して
は負荷フィードバックの容易な教示再生型の工業用ロボ
ットであってアーム系の先端にワークを把握して例えば
ハフ研磨作業などに用いられるも０）である。

以下の記載においては、ロボット本体に対するワークの
前後動を「゛Ｘ移動」と言い、ロボット本体に対するワ
ークの上下動を「Ｚ移動」と言い、ロボット本体０）中
心軸についてワークσ）旋回を「θ（シータ−）移動」
と言う。

またワークＵ）「状態設定」とは、ワークの三次元空間
中における「位置設定」と、設定された位置にお゛いて
のワークの工作具に対する「方向設定」との組合わされ
たものである。

前記しへようにこの発明のロボットはバフ研磨作業など
ζこ応用されるものであるが、従来このような作業を目
的とした教示再生型のロボットは見汎用のロボット本体
例えばパフ研磨作業に応用した場合、ワークの取扱いを
行なえる程の可動範囲を持ったものだと、アームの剛性
が不足するため作業中に振動してしまい不都合である。

また多関節型のロボツ１−だと、工作具例えばパフの負
荷トルクをワークの位置にフィードバックしようとする
と、２軸以上の複数軸で行わねばならないため、複雑な
計算を必要とし、現実的でない。

円筒座標型のロポ′ントを用いることも考えられる。即
ち旋回可能（θ移動）な基板上に立設したポールにブラ
ケットを上下に摺動可能（Ｚ移動）に嵌挿し、このブラ
ケットに前後に摺動可能（Ｘ移動）にアームを嵌挿し、
このアームの先端にワークの把握子を上下揺動可能に連
結したものである。しかしこの場合には２方向に対する
アームの強度が充分でない力）ら工作具に対するワーク
の押圧が不光分となる。更にアームをＸ方間について後
退させた場合本体後方にアームの尾部が突出するから、
この状態で全体がθ移動すると周囲に危険がおよぶこと
がある。

この発明の目的は、ワークと工作具の種々の条件に応じ
てきめの細いワークの状態設定を行うことができ、工作
具の負荷トルクのフィードパ７りが行い易く、しかも省
スペースタイプの工業用ロボットを提供することにある
。

史にこの発明の目的は、ワークの取扱機能を有し、なお
かつ工作具に対するワークの押圧方向および工作具の回
転方向に対するアームの剛性が充分に高いような工業用
ロボットを提供することにある。

即ちこの発明の工業用ロボットは主副のアームを有した
位置設定部と主アーム先端に支持されてかつワークの把
握子を有した方向設定部とを組合せて構成されるもので
ある。

位置設定ｉｂの構成は、本出願人による先願である特願
昭５７−　’２５６２４号に開示された工業用ロボット
と実質的に同一である。ｆ７１Ｊちθ移動用制御モータ
ーによって旋回される基体を挿通してＸ移動用モーター
により駆動されるスプライン軸と゛Ｚ移動用モーターに
より駆動されるネジ軸とを立設し、前者には第１ナツト
を後者には第２と第３ナツｌ−Ｐ嵌挿し、第１と第２ナ
ツトを歯車にて連結し１．筆２と第３ナツＩｎこ主副の
アームを二等辺リンク状に連結し、主了−へ〇）先端に
方向設定部を支持させた構造である。

方向設定部にあっては、王アーム先端に保持された主軸
がα動用側で卸モーターに駆動されることによって方向
設定部全体が上下方向の中心軸について旋回しく主軸主
側に設けられたギアケースがβ動用制御モーターに駆動
されることによってギアケース下側ζこ支持されたワー
ク把握子が＾１１後方向υ）中心軸について回転し、把
握子がγ動用制御モーターによって駆動されることによ
ってそれ自材θ）中心軸について回転する。

以上θ）ように３通りの位置設定と３通りの方向設定と
をワークと工作具の条件に応じて適宜組合わせることに
より、この発明のロポ゛ントはワークの状態設定を行う
のである。

以下図面に示を実施態様Ｏこよって史に詳細にこの発明
について説明する。

既に１ｌｔＥ　’＼たようにこの発１す１の教示再生型
ロホ゛・′１・は位６′設定部１００とフｉ向設定部２
００とＵ）組合せからなるも０）であるが、こθ）内位
１岸設定部１、００の（黄或は前記した先願発明の工業
Ｍ」ｔ：：＋ポ゛）１−Ｕ）それと実質的Ｑこ同一であ
るので、以下にその概略を述・＼るにとどめる。

、′Ａ１図においてロボット本体０）底部に設けられた
円盤状０）基板１１１ばその周面に１も車１１２含有し
ており、この歯車１１２はθ移動用制御モーター１１３
０）出力軸に固定された歯車１１４が噛合係合している
。

基板１．１１１こｄ、互に平イゴてかつ鉛直力向に１１
〔在」−るスプラインφ山＋２１とネソｉ１１１２２が
回転凸丁能に支承されており、スプライン４Ｉｌｔ＋　
ｔ　２１θ）−上端はＸ移動用制イ卸モーター１１５に
、また不ン呵１１’２２０）上端ばＺ移−力用制世巾モ
ーター１１．６に、それぞれ作動連結されてい／：）。

スプライン軸１２１　（／Ｊ上部には歯車１２４　’３
Ｚ伴った第１ナツｌ−１２３が摺動自在に嵌合している
。

また不）軸１２２の上部には歯車１２４と噛合う歯車１
２７を伴った第２ナツト１２５とそのＦ’　＋ｔｉｌの
第３す／　ｈ　Ｉ　２　Ｇと力１、それぞれ螺合してい
る。

第１．第２ナノｌ−１２３，１，”２５は、πｌ−ノラ
ケ゛ノ１−　］、　２８により連結されており、小：３
十′ノｌ−１２６は第２ブラケツｌ−１２９を支承して
いる。

止子−１，１３１はその上端が軸承点Ｐを介して第１ブ
ラゲツ１−１２８に連結さイ１４、前方下刃に延在して
そ０）上端に方向設定部２００のためのホｊＬダー１３
１ａｐｉしている。副子−１１１，う２ｉ／ｌ′ｊ−そ
の下端が軸承点Ｑを介して第２ブラ′１゛ソｌ−１２！
１に連結さイ９５、前方り方に延在してそＵ）１一端が
軸承点Ｒを介して王アーム１３１＋／）Ｊ辛子７ｉ向中
央に連結されている。従って軸承点Ｐ、Ｑ、Ｒ，は二等
辺三角形０）各ｍ点にある。

位ｔｉ設定作業にづいて説明Ｉ−る。０移動用制愼１モ
ーター１１３を駆動すると歯車１１４，１１２を弁して
基板１１１か中心１ＮＩＩ　Ｉについて回転する。

従ってアーム１３１．１：３２ｊこよって支、１寺され
ている方向設定ｆ８５１ｓ　２００　、ひいてはそれに
よって把握されているワークが中心軸Ｉ　Ｑ、）回りを
θ移動、即ち旋回する。

Ｘ移動用側脚モーター１１５を駆動するとスプライン軸
１２１および第１ナツト１２３が回転し、この回転は歯
車１２４，１２７を介して第２ナツト１２５に伝達され
る。こ０）ときネジ軸１２２は回転しないので、第２す
７１−１２５は第１ブラケツｌ−１２８ｒ、、−伴って
ネジ軸１２２に沿って昇降する。両アーム１．３］、１
３２は軸承点Ｐ、Ｑ、Ｒで連結されているから、第Ｊブ
ラケット１２８０）昇降に伴って方向設定部２００．ひ
いてはそれによって把握されているワークがＸ移動、即
ち前後動する。もつともこのときワークｄ完全な水平面
に沿っている訳ではなく、厳密には軸承点Ｐを中心とし
て前後方向に延在する円弧面に沿って移動する。しかし
移動距離との兼合いで主アーム１３１０）長さを大きく
とっておけば、ワークはほぼ水平面に沿って移動するも
のと見做しても実務上は問題ない。

Ｘ移動用制御モーター１１６を駆動するとネジ軸１２２
が回゛転し、第２および第３ナツｌ−１２５。

１２６は相互の間隔を保ったままフラノ１ツｌ−１２８
゜１２９を伴ってネジ軸１２２に沿って昇降する。

このため軸承点Ｐ、Ｑ、、Ｒをつなぐニー等辺五角形は
原形を保つから、方向設定部２０　＋）、　Ｑ＝いては
それによって把握されているワークがＸ移動、ＩＮＩＩ
ち上下動する。

以上の始くして教示再生により、ワークθ）三次元空間
における「位置」が設定さイする。も一つとも実際θ）
教示再生に当っては作業速度をＬげるため３組のモータ
ー１１３，１１５，１１６（／ｉ同時に駆動さ第１．る
ことか多いから、ワークはθ、Ｘ、Ｚ移動の組合わされ
た複合路ｉａヲ行−って＋−９ｉ定の１位置」に設定さ
れる。

次にワークの方向設定部２　Ｑ　Ｏｉこついて、Ｗ、２
図によって説明する。但し図中では発明の構成に不可欠
な部分のみを示し、各部の軸受、）Ｊイドおよび補強部
材の類はこれを省略する。

この方向設定部２００力全体は十アーノ・先端のホルタ
−１３１ａ＆こより支持されている。即らホルタ−］、
　３１　ａ　！？ｃよって回転ｒＴＪ能に支持された主
軸２０２は鉛１ぴ方向に延在し、その上端においてα動
用制御モーター２０１に作動連結されるとともに、下端
において基板２０３を固定支持している。こメでα動と
は主軸２″０２（１））下方向に延在する中上・軸ｎｌ
こついての方向設定部全体０）回転を言う。

基板２０３の下１μｍ１には前後方向に延在する中心軸
■について回転ｏＪ能にギアケース２０７が設けられて
いる。一方基板２０３上主軸２０２の後方にはβ動用制
御モーター２０４が設けられており、その下方に延在す
る出力軸には傘歯車２０５が固定されており、これと噛
合係合する傘歯車２０６の軸は中心軸■上においてギア
ケース２０７０＞後面に固定されている。こ５でβｔａ
とは上記中心ｆｌａｌｌ狙についてのギアケース２０７
０）回転をＭう。

基板２０３上王軸２０２θ）前方にはγ動用制御１ＴＩ
ｌモーター２０８が設けられており、その下方に延在す
る出力軸には傘歯車２１０の軸２１１がギアケース２０
７の前面を回転可能に貫゛通延在し、内部において傘歯
車２１２を固定支持している。こアケース２０７の底面
を回転可能に貫通して下方に延在し、下端において把握
子２１５を固定支持している。この把握子２１５は人間
０）手に当るもθ）であって、その指によりワークＷを
支持して、工作具Ｔ例えばパフなどに対向させている。

但しその指の開閉機構については公知のもθ）を用いる
θ）で、その表示説明は省略する。こ＼でγ動とは２１
４θ）軸心を辿って長手方向に延在する中心軸ＩＶ　ｉ
こついての把握子２１５の回転を言う。これは人間の手
で言えは手錠のひねりに相当するものである。

次に第３図（Ａ）〜（Ｄ）によって、方向設定部２００
　におけるα７β、γ動について説明する。

第３図（Ａ）はいずれの制御モーターも駆動されてない
。いわば中立θ〕状態である。

まずα動について説明する。第３図（Ａ）θ）状態にお
いてα動用制御卸モーター２０１が駆動されろと王＠２
０２が中心軸Ｈについて回転し、これに伴い基板２０３
．ギアケース２０７および把握子２１５が同方向に同一
角度回転し、全体か例えは゛第３図（＋３）に示す状態
に変化する。

次にβ動について説明する。第３図（Ａ）の状態におい
てβ動用制御モーター２０４が駆動されると傘歯車２０
５．２０’６を介してギアケース２０７が中心軸Ｉｆこ
ついて回転し、これに伴い把握子２１５が同方向に同一
角度回転し、全体が例えは第３図（Ｃ）４こ示す状態と
なる。この例では把握子２１５が紙面からみて若干手前
に振れている。

次にγ動について説明する。第３図（Ａ、　）の状態に
おいてン・動用制御′ｌ１１１モーター２　（１８が駆
動されると、傘歯車２０９　、２１０　、２１２　、２
１３および軸２１１　、２　］、　４　ｆ、３−介して
把握子２１５が中心軸■について回転し、全体が例えば
第３図ＣＤ）に示す状態となる。

以北σ）如くして教示再生により、ワークの工具に対す
る「方向」が設定される。もっとも実際の教示再生に当
っては作４速度を上げるため３組のモーター２０１．．
２０４，２０８は同時に駆動されることが多いから、ワ
７りはα、β、γ動の組合わされた複合動を行って所定
の「方向」に設定される。

以上から明ら力１なように、この発明のロボ゛ノｈによ
るワークの状態設定に当っては、 （１１ロボット本体に対する前後動、ＮｌｌちＸ移動と
、（２）ロボット本体に対する上下動、ｒｏｌｌちＹ移
動と、（３）中心軸ｌについての旋回、即ち０移動と、
（４）中心軸１１についての回転、即ちα動と、（５）
　　中心ｍ■についての回転、ＩＪＩＩちβ動き、（６
）中心軸■についての回転、即ちγ動とが複合される。

従ってワークの状態設定をこおいては６面りの自由度か
得られる。従ってワークおよび工作具の条件に応じて、
非常にきめの細い状態設定を行うことが可能である。

以上の如くして状態設定の終ったワークＷは鉛直方向下
側に工作具Ｔ１例えはパフの頭部に押ハニされ、所定の
工作を受りる。工作に伴いフラケツ１−１２８，１２９
は図示しないかカイトに導かれて直線上を２方向に昇降
するたけで弗る。従って簡単に剛性の高い摺動機構でカ
イ−１Ｊすることかで、′￥ろ。

また、工作具に対する１ノーク０）押圧力量（Ｘ方向）
に対しではネジ軸１２２によυ′）駆動し１工作具の回
転方向（Ｘ方向）１こ７４　Ｌではスプライン輔＋２１
８こより駆ｊｈｌｌｌ、ているため、非′１仝に剛性か
高く、４Ｈ’、、ｌ１ｌｌが発生し姉１．い構造とｊ、
Ｃつでいろ。

ψに王作具ζノ）負荷トルク０．）　、７１・−ドパツ
クは、７１７回の位−ｔこついてθ）み行オはよいかｄ
〕、非常に簡単となる。１Ｊｔｉ−１：、工作具、例え
はハフ０）負（ｉ’；Ｊをｌ−＋Ｌ／／セ′リーにより
検知し、そり）倹知値／７ｉ教示Ｑ）際に承された教示
値を滉つよ−）ｉ（＝、、ｚ）−１向Ｑ）位置を教示さ
れだ位１宥点に対し、て神１［仁するよ′）にフィー　
１−昌’ツクろ−かけてやれは。↓二（ハ。こイ］によ
り教示すイ）位置点が、工作具とり−クＵ）当り具合（
で気を・１史わずに顛単に教示できるはかりてなく、」
二作共か摩耗によって小さく　ｆ、ｉっていっても常に
最初Ｊご教示された負荷トルクを守るようにＺ方向にワ
′−りが３ＹＹ１Ａ、まイＴ、てゆ（０）である。

ｆＳおこの発明０）ロホ゛ントは、ハフ研磨作業ζこ１
沢らず、−リンテインク作業やクラ・インティング作業
４１゛ズ１而０）↑預単な説明 第１１ツ１はこＱ〕゛竜明（））ロホ゛’、／　ｈ　（
）”Ｆ＋’＜　Ｉｊ’ｉ中ｆ〜７１市設定部０）概略を
フ］く−４−玲（断面１ｉ１１１而ｌン（、ｒ’Ｅ　２
　図ｉ１　ｒ　Ｏ）　発明ｏ）「７ポ゛’　ｌ　ｕ）　
ｉ”１ｔｌｊＪ１７中７ｉ向設定方向設定作ｌｌ−１，
−′）−説明する窄［視１ツ１で、１〜Ｉ　Ｚｌ　Ｏｌ
　ｊｌ　（＋　　位置設定部　　１１１・Ｊ（（根１　
　１　　３　　　　　θ　不多イ功　川　制ｆｉ’ｇｌ
　干−−−フ　　−１１５　Ｘ移小カ用制制モー　ター Ｉ　　　１　　（ｉ−Ｚ　　イｔ；Ｉ＋７１　用　割損
１ｊ　モ　−−−′Ｊ　　−１２１−・し、ソ°゛う・
イン軸　１２２　　不ソ（圃ｊ１３１　・１：：アーＡ
　　　　Ｉ　：（２副−ｊ′−１ｘ２Ｌ）　０　　ノ、
ｉ向設定部 ２０１　　（を動用制ｒ１１−１１七−夕一２０２　　
主　　４すＩＩ　　　　　　　　２　０　　：３　　　
古ｔ：　　　、、ｌ、Ｑ２０１　β市カ用制御目ｊ七−
ター ２（）７二ｌ−−＋＝ノアーース ２０８−−　ｒ　動用制ｊ＋ｌ］モー・ター２１１）・
杷握Ｔ　　　　ｗパノー　ノ′Ｆ・−工作具　　　　　
　　Ｉ〜■　・中心１ｉ＋１１１４（Ｖ　　　、％午　
　出　　請出　　　人　　　　　　［ｊ　イ’　　ｉ　
　ｇ？ｉ　　製　　造　イ朱　１丈　会　ｒ−１−！１
′、′Ｉ−的出１幀代理人　　す１理十　・肯　原　−
部ＩＩＩ　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ｊ１〕　　リ・−タの三次元空間内ｊ、こお６・−Ｊ
   ＜几Ｘ、Ｚ、θ位品設定７４［〜Ｃ１０ｏ　）と゛−ノ
   ーり０）工作１１に対するα。 β、ｒ７ノ向設定部（２（１０）とからなζパ）、位　
   間　設定　を律　（ｔ　　ｏ　　ｏ　　）　　ｉｔ二　
   を二１　θ　＋、ＪＩｔｊヵ月１　１ｌｊｌｌ　ｆＮ印
   　モ　・−〜　ター（１１：（）に駆動されてト下り向
   の中心軸（＋　、）について水゛Ｙムｊ筑回ｔ１　＼く
   ４−ノ°う１ン軛１（１２１）と不し゛′東１１（＋２
   ２）と／ハ設ｉ／′ｌＬヘイ１Ｃ−おＣ）、Ｚ移動用制
   飢七−ター（１１（’、　）によって回転される　老　
   ’　＃１１＋−ト（））２１固ｒノ）十　ノ　ｉ・　（
   １２５，１２６）どこはノ・副の−ｊ′−ム（１：３１
   ，１３２）が二等しηリンク仄に・１ｕ１１承連結さイ
   ９・１ スーツ゛−フィン軸はＸ移動１４４　ｔｔｌｌ　（ｉｌ
   ｌモー　ター（１１５）に、駆動さイ１．てネジ軸［−
   の−）５０）−Ｊ−”／ｈ苓回転させ、かつ、 ＋Ｆ、）“−１，（１：３１　）の先端に支持された方
   向設定部（２００）か、その全体を−にトノｉ向Ｕ）中
   心・軸（１１）につい−Ｃ水−４′旋回さぜるα動ｊｆ
   ｌ　ｆｔｉ’ｌ　１ｉ１１七・−ノー（２０１）と、゛
   ター　り把握子（２１，５）　ｆ　：Ｉｌ後−へ向の中
   心刺１（ｌｕ、）ｌこついて回転さ＋シるβ動用：Ｉｉ
   １．１５ｉ叩モー　ターＣ２Ｏ４）と、１１２１序子う
   −４れｎ−（））゛−ノータ釡指向４ろ中心ＩＭｌｉ　
   （ｌｌ’　）　７（一つい−こ回１１す、τ＼セろｒ匍
   １用ｆｌｉｌｌ　ｊ′１１１１千−η□−（２０ｓ　）
   と牟、Ｍ　Ｌ、　−Ｃイることヲ・ノ持１敗とする工業
   、中１−１ボ゛ノド１）じシ、１　前記Ｃ１）−ｆＨ向
   設定ＢＢ　（２Ｌｌ　ｏ　）　／、ｓ　ｃｉ　１ｉａｒ
   　ＪＥｌ　ｆｔｌｌｌ価ロー、ｊ７〜　（２０１、）の
   出力ｉ帥（こ連結されでかつβト；よひｒ　’ｘｉ甲制
   御卸モー、＜２−、　（２（１４、２０８）％、支承す
   る基（反（：：：　０３　）をイ）シーＣ−十ミリ、該
   基板下（ｉｌｌ　ｉｉ二Ｖま前後方向中心・１ＩＩｌｌ
   （ｍ　）ムニー）いて回転ｏ■ｆ止（こキアケーーーζ
   （２ｆ＋　７　）か支持きれて１、／バ一つ、＃：歯中
   列ゲ・ηしてβ面ｌ用ＦｌｉｌＪ　ｆ卸壬〜　々　−（
   ２０１）ｉこ作動１車ｆ詰さイ′Ｌ・亀がっ）該−ヤ）
   ′ノト−ス斗１１１１　（こｉｊ、それ自身の中心・軸
   （１〜′）に一ついで回ｌ匣用１１に１・こ゛７−タ１
   １す（屋子（２］５）か支持され−Ｃ、かつ、傘歯車列
   を一９′ｉ’　ｌｙで２−動用１Ｔｉｌｌ　（７ｉ１１
   　ｋ−ター（２０８）ζこ作動連結さＩｌ、ていること
   を特徴とする特許請求の範囲第〔１〕項記娠の工業用ロ
   ボット。