JPS59196181A - 産業用ロボツト - 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】 本発明は工作機械のワーク搬送用装置として好適な産業
用ロボットに関する。

工作機械に設置するワーク搬送用のロボットは、ワーク
フィーダ（ターンテーブル等がある）と工作機械のチャ
ックとの間を三次元的に移動してワークを搬送しなけれ
ばならなく、狭いスペース内で円滑１機敏に動くこと−
が要求されるが、その場合、高さ方向の運動と、ハンド
の姿勢変更とが必要となるものであって、か＼る三次元
運動を行なうものとして、特開昭５６−１２６５９３号
公報、同５６−１０７８９２号公報に開示しそなる例が
公知である。

このロボットは第５図（イ）（ロ）に概要示するように
、基軸となる水平軸（Ｓ、）を中心として旋回する機枠
（Ｆ）に旋回軸（Ｓ２）、該旋回ｌｌｌ１ｌＩ（Ｓ２）
をその軸方同番こ直線移動させる駆動装置ＣＭ、）、同
じくその軸まわりに回転させる駆動装置（Ｍ２）を夫々
設け、さらＯこ旋回軸（Ｓ２）の先端にアーム（Ａ）を
直交させて取り付けると共に、該アーム（Ａ）先端ｉ（
、）ｓンド（Ｈ）を設けた構造を成していて、ワークフ
ィーダに対するワーク取り出し、取り置きのだめの上下
方向の運動は機枠（Ｆ）を旋回させることにより行なっ
てし）るが、その際、機枠（Ｆ）、旋回軸（ｓ２）　、
各駆動装置ＣＭ、）、　（Ｍ２）の全てを上下動させな
ければならなくて、高重量の全機構を上下動するために
太き（、Ｔｈ推力を有する上下駆動装置が不可欠となる
。

従って装置が大形化すると共に、慣性の影響で正価な位
置決めを行なうには複雑な機構を一層するし、また、上
下方向の運動を行なわせるのに加速。

減速を伴った運動性能が劣る問題もあり、さらにハンド
（社）の姿勢変更を行なわせるだめの駆動装置（Ｍ３）
がアーム伍）側に設けられてし）るので、その分重量が
犬となると共に、これに接続する配線、配管が輻祷する
欠点も有していた。

このように従来のこの種装置が多くの欠陥を備えている
実状に着目して本発明はなされたものであって、重力の
影響を受ける上−ド方向の動き番こ対して軽力かつ円滑
な作動を行なわせ得る如くなすと共に、各駆動装置を上
下方向の動きに対し負荷とならないように配設すること
によって、ロボ゛ント全体のコンパクト化、位置決め制
御性能の向上ならびに作動領域の縮少化を果させる点を
主要な目的とする。

そのために本発明は、自軸方向の直線運動及び該自軸ま
わりの回転が可能な第１軸、該第１軸の先端部における
支持点を原点として第１軸方向番こ駆動側の直線運動か
、これと直交する方向に従動側の直線運動が夫々行なわ
れる如く設けたスコットラッセル機構からなる第２軸、
この第２軸及び前記第１軸を包含する平面に直交させて
第２軸の先端に自軸まわりの回転可能となし設けた第３
軸、この第３軸の先端にワークの授受可能に取着したハ
ンド、出力軸を前記オｌ軸内に同心配置し、かつ前記第
２軸に連結して駆動側の直線運動を第２軸に与える°第
２軸用組動装置、出力軸を前記オｌ軸内に同心配置した
第３軸回転用駆動装置、この第３軸回転用駆動装置の前
記出力軸に取着した太陽歯車と、該太陽歯車に噛合し自
転及び公転が可能な如く前記第１軸に配設した遊星歯車
からなる遊星歯車装置、前記第２軸を形成するスコット
ラッセル機構における前記支持点及びリンク部材相互を
連結するための関節部に夫々設けた伝動車を有し、前記
遊星歯車の回転を前記第３軸に伝達する動力伝達機構を
備えしめた構成としたものであり、上下方向の変位のだ
めの運′励ハリンク部材を要素とした軽量のスコットラ
ッセル機構からなる第２軸と、第３軸とを旋回し、かつ
第２軸の直線運動を行なわせればよいので怪力かつ円滑
なものであり、しかもこの運動を行なう際に聞・２軸に
直線運動を付与する駆動装置は旋回中心の第１軸側に配
設しているので、上下運動に対する負荷をより軽くする
ことが可能であり、さらにハンドの姿勢変更のための第
３軸駆動装置は第１軸側に設けているので負荷を一層軽
くすることが可能であると共に、第２軸の旋回に連動し
てノ１ンドカミ姿勢変更を行なうので制−系の簡素化か
果されることとなり、かくして所期の目的は十分に達成
される番こ至ったのである。

以下、本発明の１実施例につし１て添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図乃至第３図におも）で、（１）は水平面を有する
基台上に配置した摺動要素であって、駆動装置（２）例
えば油圧シリンダによって左右の直線運動力（可能とな
っており、この摺動要素を水平基軸（１）番こ形成して
いる。

上記水平基軸（１）には、これと平行させて第１軸（３
）を配置していて、該第１軸（３）をベルト車（Ｐ、）
。

タイミングベルト（Ｂ、）　、ベルト車ＣＰ２）及びモ
ータ（Ｍρからなる駆動装置（４）によって自軸ま゛わ
いこ回転可能と成している。

従って、第１軸（３）は自軸方向の直線運動及び該自軸
まわりの回転とが個別あるいは同時に行なわれるのであ
って、該第１軸（３）は基部側を丸筒体となし、この九
筒体と後述する油圧シリンダ（８）と第２軸（５）の原
点としての支持点（１６）とを同軸の一体に備えている
。

上記第１軸（３）の先端部には、スコットラッセル機構
からなり第１軸（３）と直交する方向に該オｌ軸（３）
を基準として伸縮＠可能となした第２軸（５）を設け、
さらにこの第２軸（５）の先端に、オｌ軸（３）及び第
２軸（５）を包含するｍｌに直交させて第３軸（６）を
自軸まわりの回転可能に設けると共に、該第３軸（６）
の先端にハンド（７）を取着して、三次元運動が成され
るロボットを構成している。

前記第２軸（５）を形成するスコットラッセル機構は公
知の厳正直線連動リンク機構であって、２ｔの長さを有
するオニリンク０４１１　このオニリンク圓の中点に先
端を連結し該中点を中心に回動可能となしたｔの長さを
有する第２リンク（１９、この第２リンクｉ５）の基端
を前記第１軸（３）の先端部において回動ｉ］能に支持
する回転軸（１６）からなっており、第１リンク０４）
の駆動側基端（１４ａ）を前記オｌ軸（３）に沿わせて
直線移動すると、オｌ　ＩＪンク（１４１の自由側（従
動側）先端（１４ｂ）は、第１°軸（３）に直交し、！
かつ支持点としての回転軸＋１６１を原点として延びる
線上を直線移動するようになって、双方の移動量は相等
しくなることは言うまでもなく、従って第１リンク■の
基端（１：４ａ　）を第１軸（３）方向に直線運動させ
る駆動側端部となし、かつ先端（１４ｂ）をオｌ軸（３
）に直交する方向に直線運動させる従動側端部となす作
動軸が形成されるものであって、第１軸（３）上でこれ
と直交する第２軸（５）を作動させることが可能である
。

ソコで、図示例は第２軸（５）をｒｅ　＃Ｊさせるだめ
の駆動装置（８）として例えば頁動アクチュエークであ
る油圧シリンダを使用し、これを第１軸（３）の浦体邪
に対し同軸に配置して実質的にオ■軸（３）内に油圧シ
リンダを同心配置した状態となして、この油圧シリンダ
のロッド端を前記第１リンク■の基端（１４ａ）に連結
せしめて第２軸用駆動装置（８）を構成している。

一万、前記第３軸（６）はその爪端部を第１リンク圓の
先端（１４ｂ）に自軸まわりの回転口］能に軸支させて
第１軸（３）及び第２軸（５）を包含する平面に直交す
る方向に延長せしめている。

そしてこの第３軸（６）の先端にハンド（７）を同軸直
結せしめ、該第３軸（６）を後述する第３軸回転用駆動
装置（９）、遊星歯車装置（１２）及び動力伝達機＠１
３）を介して、９０°、１８０°等の所定回転角度に回
転することによって、ハンド（７）の把持軸の姿勢を変
更することが可能となっている。

前述の第３軸回転用駆動装置（９）は、第１軸（３）の
筒体部内に回転可能な同心・に配設した出力軸（１７）
、該出力軸（１７）の一端に固着したベルト車（Ｂ３）
、ベルト車ＣＰ４）を軸端に有し水平基軸（１）に固定
したモータ（１向）、ベルト車（Ｂ３）、Ｃ２０）間に
張架したタイミングベルト（Ｂ２）からなっていて第１
軸（３）の回転に影響されることなく出力軸（１７）を
第１軸（３）と同心に回転し得るようになっている。

一万、遊星歯車％＊ａＯ＋ば、オｌ軸（３）の筒体邪に
同軸的に固着した箱体内に太陽歯車圓と遊星歯車；１２
）とを収設していて、太陽歯車けＤは前記出力軸（ｌη
の先端部に固着し、遊星歯車（１２）は太陽歯車圓に噛
合せしめ、かつ、前記箱体に軸受を介し回転可能に貫設
した軸（１８）に固着せしめている。

かく構成してなる遊星歯車装置（ＩＵ）はオｌ軸（３）
を固定した状態で出力軸（１７）が回転すると、太陽歯
車０Ｄと遊星歯車（１２）の歯数比によって決まる回転
比で、前記軸（１８）を定位置において回転（自転）さ
せ、−万、出力軸ｕ７１を同定した状態でオｌ軸（３）
が回転すると、遊星歯車（１２）は自転しながら太陽歯
車（１１）の周りに公転する結果、前記軸１１８ｉを前
記歯数比によって決まる回転比で公転１回につき夫々回
転させるようになることは明らかである。

次に動力伝達機構（１３）は前記支持点（［６）として
の回転軸（１６）の両端部に夫々固着した伝動車例えば
ベルト車＋２０１　、飢、第１リンク■の中点と第２リ
ンク（１５）の先端とを回転可能に支持する回転軸（２
（イ）の両端部に夫々固着した伝動車例えばベルト車（
ｚ２）、（７！３）、前記遊星歯車０２）が固着された
前記軸１１８）の端部に固着したベルト車（１９）と前
記ベルト車（２０）との簡に張架したタイミングベルト
（Ｂ３）、ベルト車ｆ２１）　、　（２２１間に張架し
たタイミングベルトＣＢ４）、ベルト車（霧と第３軸（
６）の基端部に固着したベルト車（２５）との間に張架
したタイミンクベルト（Ｂ、）からなっており、前記遊
星歯車（１２）の回転を第３軸（６）にノンスリップで
伝達し得るようになっている。

この動力伝達機構（１３）は、第２軸（５）がスフット
ラッセル戦構からなっていること、このスコットラツセ
イレ機構のリンクｔＬ４］　、　（１５）における支持
点及び連結点を形成する回転軸（１６）及び（２（１）
に関連して伝動車（２０）〜（２３ｊを配設しているこ
とにより、第２軸（５）の作動には伺等影ぜされるこ′
となくタイミングベルト（Ｂ３）〜（Ｂ５）の緊張状態
を保持して、円滑かつ正常な回転伝達を行なわせること
ができる。

叙上の構成になるロボットは進退及び回転が成される第
１軸（３）をベースにして、該第１軸（３）の先端を中
心とする軸直角方向の直線運動を行なう第２軸（５）、
該第２軸（５）の先端に第１軸（３）、第２軸（５）そ
れぞれに直角となって延びる第３軸（６１の軸配列とな
っているので、第１軸（３）を回転させる際には重量負
荷となるものは第２軸（５）、第３軸（６）およびハン
ド（７）であり、第２軸（５）用の駆動装置（８）は第
２′軸（５）内に存しているので、慣性モーメント、静
モーメントを小さくする°ことか可能である。

このロボットを使用してワークフィーダと工作機械のチ
ャック部との間でワークの授受を行なわせる作動の１例
を次（こ第４図により説明すると、一般的に工作機械の
チャック伍）はワークフィーダ［Ｂ）よりも可成り扁い
位置にあるので、チャックの前にハンド（７）を移動す
るために第３軸（６）を振り込むときは、第１軸（３）
を駆動装置（４（で回転させ第２軸（５）以降を重力方
向に移動する。

カくシてハンド（７）で把持したワークをチャックと同
軸位置に持って行くことが司１他であり、靜モーメント
及び慣性モーメントを小さくシ得る。

−万、チャック（支）から受は取ったワークｔＣ＋をワ
ークフィーダ（Ｂ）に移送するには第１軸（３）を逆方
向に回転させると＃に、油圧シリンダ（８）をロッド前
進側に作動させて、第３軸（６）、ハンド（７）を下は
ワーク［０）の言説を行なう。

このワーク授受作動に際して、第２軸（５）の直線運動
は２つの軽量なリンクｔｔｏ＋　、　ｔｉＤを動かせば
、ｌｌ：Ｇ）ので、軸負荷が小さくなり、油圧シリンダ
（８）としては小容量、小形のものですむ。

さらにハンド（７）開閉作動用の駆動装置（図示せず）
への配線、配管は、第１軸（３）、リンクｆ１５）　、
　ｆｉ４）に沿わせることにより、ロボットの動きに影
響されなく所定長さのものをたるませたりしないで配設
することかできる。

しかして、上記ロボットは第１□ＰＩＩ］（３１を回転
させた場合、出力ｉｉ！ＩＩ］　＋１７＋が回転を拘束
されていても、前記遊星歯車装置（１０）の作動によっ
て、第３軸（６）及びハンド（７）は回転する。

そこで、ワークフィーダと旋盤のチャックとの間にワー
ク授受を行なうのに必要な第１軸（３）の回転角が１８
００であり、−万、ハンド（７）はワークフィーダ側で
は把づ寺軸を垂直にし、チャック側では把持軸を水平に
することで９０’の回転角の操作か必要であるとすると
、ベルト車（１９１，第２０）、（２１）、第２２）、
１２３ｆ、１２５）の直径は相等しいことを前提とした
場合、前記遊星歯車装置（１０）を太陽歯車（１１）が
遊星歯車（１２）に比し半分の１東数になるようにして
おくことによって、第１軸（３）の１８０°回転中に第
３軸（６１及びハンド（７）を９０゜回転させることが
可能であり、これによりハンド（７）はチャック面と平
行にしておけば、第１軸（３）の回転によりワークフィ
ーダ面に対しても平゛行となり、従って第１軸（３）の
操作だけでハンド（７）の回転を連動させることができ
る。

勿論、か＼る１８０°と９０°との関係番こ限定されル
モのでなく第１軸１３）の回転角とハンド１７）の回転
角との間の比に合致させて遊星歯軍装＋ｔ　（ＬＯ＋の
歯数比を決定すれば何のような条件にも適応させること
が可能である。

本発明の効果を挙げると次の通りである。

（イ）　リンク要素としブヒスコットラッセル概楢によ
って、上下方間に移動するだめの第２軸（５）を構成し
たので、この第２軸（５）ハ軽砒かっコンパクトとなし
得るし駆動装置（８）を小型化するこ吉ができる。

（ロ）　　駆動装置（８１として、第３軸旋回用の第１
軸（３）方向に直線運動を行なう頁動アクチュ土−夕が
使用可能であって、第１軸（３）内１こ設けることがで
きるため、第１軸（３）を回転させる際の慣性モーメン
トを小さく成し得て、オー２軸（５１の軽量化と合わせ
て上下方向の運動に対する負荷を軽減できる。

（ハ）　ハンド（７）を備えた第３軸（６）にはアクチ
ュエータを取付ける必要がないのでより軽量化が可能で
ある。

に）遊星歯車装置（１０）と、第２軸（５）を介し動力
伝達を行なう動力伝達機構（１３）とによって、第１軸
（３）に出力軸を同心せしめた第３軸用ｊ駆動装置（９
）の動力をハンド（７）に伝えるよう（こしたので、第
１！由（３）をワーク授受のために回転せしめると、ハ
ンド（７）の姿勢をこの回転に連動して変えることか可
能となり、ハンド（７）の単独回転ができることと相俟
ってロボットの制御はより容易となると共に高速化に対
応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の１実施例の態様を概要示し
γζもので、オ上図は正面図、第２図は要部水平面図、
第３図は要部を示す右側面図、第４図は本発明の１実施
し１」に係る動作説明図である。 第５図（イ）（ロ）は従来のロボットの各吻の概要木構
造（３）・　・・・第１軸。 （５）　　・・第２軸。 （６）・・・・第３軸。 （７）・・・・　ハンド。 （８）　　・　第２軸用駆動装置。 （９）　　　　第３軸用駆動装置。 （１０１・・・　　遊星歯車装置。 （１１）　　・−太陽両軍。 （１２）・　遊星歯車。 （１３）・　・動力伝達機構。 （１Ｇ）　　　　支持点。 １２０）　、　＋２１）　　・伝動車。 特許出願人　　　ダイキンエ莱株式会社第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　自軸方向の直線運動及び該自軸まわりの回転が可
   能な第１軸（３）、該オｌ軸（３）の先端部における支
   持点（１６）を原点として第１軸（３）方向に駆動側の
   直線運動が、これと直交する方向に従動側の直線運動が
   夫々行なわれる如く設けたスコットラッセル機構からな
   る第２軸（５）、この第２軸（５）及び前記第１軸（３
   ）を包含する平面に直交させて第２軸（５）の先端（′
   −自軸まわりの一転可能となし設けた第３軸（６）・こ
   の第３軸（６）の先端にワークの授受可能に取着したハ
   ンド（７）、出力軸を前記第１軸（３）内に同心配置し
   、力・つ前記第２軸（５）に連結して駆動側の直線運動
   を第２軸（５）に与える第２軸用駆動装竺（８１、出力
   軸を前記第１軸（３）内に同心配置した第３軸回転用駆
   動装置（９）、この第３軸回転用駆動装置（９）の前記
   出力軸に取着した太陽歯車（１１）と、該太陽歯車（１
   ］）に噛合し自転及び公転が可能な如く前記第１軸（３
   ）に配設した遊星歯車（１２）からなる遊星歯車装置（
   ［０）、前記第２軸（５）を形成するスコットラッセル
   機構における前記支持点（１６）及６リンク部材相互を
   連結するための関節部に夫々設けた伝動車＋２０）　、
   　＋２１）・・・を有して前記遊星歯車ｕ２１の回転を
   前記第３軸（６）に伝達する動力伝達機構（１３）を備
   えてなることを特徴とする産業用ロボット。