JPS5924977A - ロボツト装置 - 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】 本発明はロボット装置＆／、特に複数の動作自由度を備
えたロボット装置に関するものである。

本発明のロボット装置は単一の動作方向の動作軸を備え
た駆動ユニットの複数個を用い、一方の駆動ユニットの
出力側に他方の駆動ユニットの基台側を取シ付け、複数
の動作自由度を備えるようにしたものである。

以下図面に従い従来より実施されている複数の自由度を
備えたロボット装置と本発明ロボット装置の実施例につ
いて説明する。

第１図（、）は従来の円筒座標系ロボット装置の斜視図
で、１はロボット全体を支持する基台、２はこの基台１
の上に設けたカラム、３はこのカラム２を横方向に貫通
して設けたアーム、４はこのアーム３の先端に設けた／
％ンドである。

第１図に示す装置の基台１にはカラム２を水平面内に回
転自在に支承する軸受部とカラム２を回転させる電動機
及び位置信号を制御装置に送る位置センサーが設けられ
、カラム２の内部にはアーム３を支持しアーム全体を上
下に移動せしめるキャリッジと、このキャリッジを上下
に駆動する電動機と、位置センサーが設けられ、更にア
ーム３をキャリッジにｌｌ５Ｖ、けた軸受で支承して水
平面内に直線運動をする構成となっておシその駆動用電
動機と位置センーリー−とを備えている。アーム３の先
端に設けられ九ノ・ンド４はその指の開閉によってワー
クをつかみ又は開放するように動作する。

第１Ｍ示すロボット装置のノ１ンド４の動き得る範囲は
第１図（ｂ）に示すようにアーム３が最大ストロークＲ
だけ延びた位置で描く外径ｄ、と最小ストロークの位置
で描く内径ｄ２を有しカラム２の旋回角θの範囲の中空
円環状端面を含みキャリッジによるアーム３の上下動範
囲２の高置は仕様、例えば第１図（ｂ）に示す動作範囲
や、搬送可能なワークの重量、搬送速度等力玉決定され
るとその仕様に合致する構造、強度、駆動用電動機等の
部品を決定し、夫々専用に設置１゛シ製造されるのが通
常である。従って要求仕様毎に新たに設計する結果、装
置としては仕様に良くフォローして満足させる利点があ
る反面、多くの設計工数に要する費用を小数の機械で負
担する結果コストの上昇を招くという欠点があった。

又、ロボット装置を導入二ノる製造工程や製品自体が変
更となった場合、♀ましい仕様に合致させるには作動シ
ーケンスの命令変更だけで応することができれば良いが
、動作範囲の変更を要する場合には新しく装置を設置１
゛シ製造しなければならない。

本発明は上記のような従来のロボット装置の欠点を除き
、仕様変更に対し対応し易いユニット構成のロボット装
置を提供するものである。

本発明に於てはロボット装置を第２図（ａ）に示すよう
な直線運動ユニット１０と、第２図（ｂ）に示すような
回転形の旋回ユニット２０と、第２図（ｃ）に示すよう
な上下動をする垂直動ユニット３０とによって構成せし
める。

第２図（、）に於て、１１は位置センサー、減速歯車等
を備えた電動機、１２け電動機１１の回転を直線運動に
変換する機構部、１３は機構部１２より突出した直動桿
、１４は直動桿１３に設けたラック歯、１５は直動桿１
３の一端に固着した負荷取付板である。第２図（ｂ）に
於て２１は位置センサー、減速歯車尋を備えた電動機、
２２は電動機２１の回転軸の向きを直角方向に変換する
機構部、２５は機構部２２の出力軸の一端に固着した負
荷取付板である。第２図（ｃ）に於て、３１は位置セン
サー、減速歯車等を備えた電動機、３２は電動機３１の
回転を直線運動に変換する機構部、３３は機構部３２よ
シ突出した直動桿、３４は直動桿３３に設けたラック歯
、４１は機構部３２を垂直に支持する基台、４２は基台
４１の側板に設けた軸受、４３はラック歯３４と噛合す
るピニオン、４４は渦巻バネを内装した香箱、４５は香
箱４４の外周に設けた歯車、４６は歯車４５と噛合する
ウオームである。尚、第２図（ｄ）に示すように各ユニ
ツ（・機構部の基台と負荷取伺板の取Ｕ面に設けた取付
ネジ穴りのピッチＰとＱは各ユニット機ＪＩ＆について
全て同一とする。

次に各ユニットの機１ｔｉＪｆ部を詳述すると、第２図
（＆）の直線運動ユニツ）１０の機構部１２では電動機
１１の減速機出力軸にピニオンを固着し２、該ピニオン
と直動桿１３に設けたラック歯１４とを噛合させ、電動
機の回転を直動桿１３の面線運動に変換する構成となっ
てｋ）る。第２図（ｂ）のユニット２０の機構部２２で
は％、ｍＮｔ！＋　２１　ｔＤ減速機出力軸に傘形歯車
又はウオーノ、及びウオームギヤによυ出力軸の方向を
直角に変換する構成となっている。第２図（Ｃ）の垂直
動ユニット３０の機構部３２では出力軸となる直動桿３
３が垂直方向となるように機構部３２を基台４１に固着
し、基台４１の側板に設けた軸受４２により支承した軸
にピニオン４３を固着し、該ピニオン４３を上記の直動
桿３３に設けたラック歯３４と噛合させ、上記ピニオン
４３を固着した軸の他方の端を渦巻バネを内装した香箱
４４の内側に突出して渦巻バネの内側端な該軸に固着し
、該渦巻バネの外側端を固着した香箱４４を上記軸受４
２に対し回転可能に支持し、香箱４４の外周に設けた歯
車４５と基台４１の側板に設けたウオーム４６とを噛合
させる構成となっている。尚、４７は直動枠３３の倒れ
を防ぐ為の補助直動ガイドである。

第２図（ｅ）の垂直動ユニット３０ではピニオンとラッ
ク歯との噛合を採用しているので直動枠３３には直動枠
自体と取付板と負荷装置の全体の重量が常に作用し直動
枠３３を上又は下に駆動する時に要する駆動力に大きな
差があり、制御を円滑に行うことができないので、第２
図（Ｃ）の垂直動ユニツ）３０は上記のように基台４１
の側板に設けた香箱４４に内装した渦巻バネの内側端を
固着した軸にピニオン４３を固着し、該ピニオン４３と
直動枠３３に設けたラック歯３４と噛合させることで、
直動枠３３の上下動をラック歯３４とピニオン４３を介
して渦巻ノ（、ネに伝え、との渦巻）（ネの弾撥力と直
Ｉｂ＋早３３に作用する自重と負荷重量を平衡させるよ
うに構成する。然しながら直動枠３３にｆＦ用する重量
は負荷装置によって変ること７！ｌ（あるので、香箱４
４の外周を、その外側に設けた歯車４５に噛合させたウ
オーム４６によって１回転させ、香箱に内装した渦巻〕
くネの外側端の位置を変えて直動枠に作用する重量と平
衡させること、ｌ＞ｌできるようにする。

而して上記第２図（ａ）　＋　（ｂ）　＋　（ｃ）に示
した各ユニットは夫々単独でも夫々の機能を発揮できる
ことは当然であるが、各ユニットを組み合せｉｔば複数
の自由度を有するロボット装置を構成できる。このため
本発明では各ユニットの基台但１ｊの取付穴ピッチと出
力軸側の負荷取付板のＪ＆（寸ピッチを全て同一にし、
複数のユニットの組合せ及びその組合せ順序も自由に選
択できるようにする。又、基台側の取付面は第２図（、
）の直線運動ユニット１０では面１２−１と面１２−２
及・　びその反対側の面と都合３面とすることができる
。又第２図（ｂ）の旋回ユニット２０に於ても同様に面
２２−１．面２２−２及びその反対側の面と都合３面と
することができる。第２図（ｃ）の垂直動ユニット３０
に於ても基台４１の面４１−１以外に面３２−１等に設
けることができる。

第３図（ＩＬ）　Ｆ　（ｂ）、第４図（ａ）　ｌ　（ｂ
）、第５図（ａ）　ｒ　（ｂ）は各ユニットの組合せの
実施例を示す。

第３図（、）は第２図（ｂ）に示す旋回ユニット２０の
出力端に直線運動ユニット１０を取付けた２軸構成の装
置の側面図を示し、直線運動ユニット１０の負荷取付板
１５にハンド１６を取付ける。第３図（、）を矢印人か
ら見た場合のこの装置のハンド１６の動作範囲は、第３
図（ｂ）に示すように直線運動ユニットの最大と最小の
ストロークの間のストロークＲを持つ同心円で機構部１
２の旋回角θの範囲内である。

第４図（、）は第２図（、）に示す垂直動ユニット３０
の出力端に直線運動ユニッ）１０を取付けた２軸構成を
示し、第２図（ｃ）に示す垂直動ユニットを左へ９０度
回転させて、その負荷取付板３５に直線運動ユニット１
０を取付ける。

この構成のノ＼ンド１６の動作範囲は第４図（ｂ）に示
すように垂直方向にも２の高さで水平方向にストローク
Ｒの辺を持つ矩形の中である。

第５図（轟）は第２図（Ｃ）に示す垂直動ユニット　　
′３０の出力端に第２図（ｂ）の旋回ユニット２０を取
り付け、旋回ユニット２０の出力端に第２図（＆）の直
線運動ユニット１０を取付けて構成し７’ｊ３軸構成を
示し、直線運動ユニット１０の出力端に取付けたノーン
ド１６の動作範囲は第５図（ｂ）。

（ｃ）に示すように直線運動コーニットの最大と最小の
ストロークの間のストロークＲを持つ同心円で旋回ユニ
ットの旋回角がθで、垂直動ユニットの上下動範囲２の
中に入る円筒座標内にある。

本発明に於ては上記の組合せの他に各種の組合せ方が可
能であシ、本発明によれば工程の変更や、対象製品の変
更等に因るロボット装置の仕様変更に対し、各ユニット
の組合せ変更に依り迅速に対応することができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来のロボット装置の斜視図、第１図（
ｂ）はハンドの動作範囲説明図、第２図（＆）〜（Ｃ）
は夫々本発明装置の各ユニットの１（す面図、第２図（
ｄ）は取付穴の説明図、第３図（ａ）　、　（ｂ）、第
４図（ａ）　、　（ｂ）、第５図（ａ）〜（ｃ）は夫々
上記各ユニットの組合せ例を示す説明図である。 １．４１・・・基台、２・・・カラム、３・・・アーム
、４．１６・・・ハンド、１０・・・直＆ｌ運動ユニッ
ト、１１．２１．３１・・・電動機、１２．２２．３２
・・・機構部、１２−１．１２−２＋２２−１．２２−
２．３２−１゜４　ｉ−ｉ・・・面、１３．３３・・・
直動桿、１４．３４・・・ラック歯、１５，２５，３５
・・・負荷取付板、２０・・・旋回ユニット、３０・・
・垂直動ユニット、４２・・・軸受、４３・・・ビニオ
ン、４４・・・香箱、４５・・・歯車、４６・・・ウオ
ーム、４７・・・補助直動ガイド、Ｒ・・・ストローク
、ｄｌ・・・外径、ｄｔ・・・内径、θ・・・旋回角、
２・・・上下動範囲、ｈ・・・取付ネジ穴、＋１０（０
） ＋Ｉ　Ｉｎ　（ｂ） ＋３０（ＣＩ） ↓ ＋５０（０） ＋５０（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　電動機と該電動機の回転を直線運動に変換す
   る機構とを備えた直線運動ユニットと、電動機と該電動
   機の回転軸の向きを直角方向に変換する機構とを備えた
   旋回ユニットと、電動機と該電動機の回転を略垂直方向
   の直線運動に変換する機構とを備えた垂直動ユニットと
   より成シ、各ユニットを単独で、若しくは任意の複数を
   用い、一方のユニットの出力端に他方のユニットの基台
   を固着して複数の動作範囲を具備させるようにしたこと
   を特徴とするロボット装置。 （２）上記各ユニットの基台側と出力端に設けた結合用
   ネジ穴の大きさとピッチを全て同じとしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のロボット装置。 （８）　　上記垂直動ユニットはその直動枠に作用する
   負荷の重量を平衡させる装置を備えることを特徴とする
   特許請求の範ν１１第１項記載のロボット装置。