JPS6025673A

JPS6025673A - ロボツト

Info

Publication number: JPS6025673A
Application number: JP13421483A
Authority: JP
Inventors: 幸夫西浜; 東海林　邦汎; 宮副　雅彰; 均岡; 沢田　裕造
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1985-02-08
Also published as: JPH0438553B2

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】（産業上の利用分野）この発明はロボット、特に機械加工７組立作業。

重作業等を行なうために用いれば好適なロボットに関す
る。

（従来技術）近年、ロボットはワークのローディング、アンローディ
ングのみならず、機械加工白木や組立作業をも行なうよ
うになってぎだ。

ところで、この種の機械加工等を行なうロボットでは、
高い位置決め精度が要求される」二に、加工作業中等に
発生する大きな反力と動的負荷（変動荷重）にアームが
耐えることが要求される。そのため、従来のは械加工等
を行なうロボッｌではアームを太（して、その剛性を高
めることによって、位置決め精度を撞：保すると共に、
火とな反力および動的負荷に耐えるようにしていた。

しかしながら、このようにロボットのア一）、を太くし
て、その剛性を高めた場合には、ロボット自体の重量が
大きくなるため、ロボットの運動性か悪くなって、迅速
に作業ができないという欠点がある。

（発明の目的）そこで、この発明のｌ］的は、ロボットの運動性を損な
うことなく、ロボットが高い位置決め精度を確保し得、
かつ、大きな反力および大きな動的負荷に耐え得るよう
にすることにある。

（発明の構成および作用）上記目的を達成するため、この発明のロボットの構成は
、エンドエフェクターを有する先端をアクチュエータで
移動させて位置決め可能なメインアームの先端または先
端近傍に、上記メインアームの先端の移動を許容するサ
ブアームの一端を取付ける一方、上記サブアームの他端
を位置決め用基準部に取（＝１けた点に特徴を有する。

そして、この発明のロボットの作用は、一端かメインア
ームの先端または先端近傍に取付けられ、他端が位置決
め用基準部に取（１１けられ、上記メインアームの先端
の移動を許容するサブアームが、反力および動的負荷を
分担し、°まだ、位置決め用基準部からサブアームによ
ってメインアーム３の先端の位置決めを精度を高くし得
る点に特徴を有する。

（実施例）以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は第１実施例を示し、ベース１に回転自在に塔載
した回転台２にメインアーム３を旋回自在に取付けてい
る。上記メインアーム３は、一連の第１アーム５．第２
アーム６、第３アームＴｉｐらなる。上記第１アーム５
の基部は回転台２に回転継手１１で旋回自在に取イ」け
、さらに第１７−ム５の先端に第２アーム６の基部を回
転継手１２で旋回自在に連結し、さらに第２アーム６の
先端に第３アーム７の基部を回転紺１手１３で旋回＋）
＋　ａニに連結する。上記ｉ１１’ｓ３アーム７の先端
にはエンドエフェクターの一例としてのグラインダ１５
を固定する。

上記第１アーム５は、回転継手１１に設けた油圧モータ
１６により旋回し得、また第２アーム６は、第１アーム
５の先端に設けた油圧モータ１７により旋回し得、また
１３アーｌ、７は、第２アーム６の先端に設けた油圧モ
ータ１８により旋回し得る。

また、上記第１アーム５．第２アーム６および第３アー
ム７の旋回角は、夫々回転継手１１，１２゜１３の回転
軸の回転角を検出するセンサとしての各エンコーグ２１
．２２．２３によって検出する。

上記回転台２の回転角も図示しないエンコーグによって
検出する。

一方、上記メインアーム３の第：）アーム７の先端近傍
には、サブアーム２５の一端を回（継手２６および連結
部祠２°７，２８を介して取付ける一力、上記サブアー
ム２５の１曳端を、ワーク２９上に定めた位置決め用基
準部３旧こ回転継手３４を介１゜て旋回自在に取付けて
いる。上記回転継手３４の回転軸３４ａはグラインダ１
５の作業すべぎワーク２９の作業対象平面２９ａに直交
するように配置している。上記サブアーム２５は、一連
の第１部材３１．第２部月３２．第３部材３３からなる
。

上記第１部月３１の一端は回転継手３４の端部に固定し
、第１部月３１の旧端に第２部月３２の一端を回転継手
３５で旋回自在に連結腰１：ｉＳ２部相３２の他端に第
３部月３３の一端を回転継手３６で旋回自在に連結し、
第３部材３３の他端に、前述の回転継手２６をその回転
軸２Ｇａと第３部材３３の長手方向とが一致するように
固定している。

上記回転継手３４，３５．：Ｉの回転軸３４ａ。

３５ａ、３６ａは互いに平行に配置し、つまり作業対象
平面２９ａに直交するように配置して、第３部材３３の
先端の軌跡が作業対象平面２９ａと平行な平面」二に拘
束されるようにする。つまり、第作業対象平面２９ａ　
と平行となるよう１こし′ζいる。

なお、連結部材２７＋２．８は、この第１実施例で゛は
互いに直交するように配置されるようにされており、相
互に、かつ回転継手２６と第３７−ノ、７には対して、
相月移動不ｉｒｆに固定している。

」１記構成のロボットは次のように動１１．する。

いま、メインアーム３を駆動する油圧モータ１６゜ＩＬ
１８および回転台２を駆動する油圧モータを、エンコー
ダ２１，２２．２３からの出力か人力される図示しない
制御装置によって制御して、メインアーム３の先端３ａ
のグラインダ１５をワーク２９の作業対象平面２９ａに
所定の力で押しくＪけなが呟」二記作業対象乎面２！□
Ｊａに沿って移動させて、研硝作業を行なっているとす
る。

このとき、メインアーム３の先端；３ａの移動につれて
、サブアーム２５は回転継手３４．３５゜３６の部分で
屈曲して、その先端のつまり第３部材３３の先端３３ａ
を作業対象平面２！〕ａと・＋ｉ行な動作平面上に移動
させて、メインアーム３の先端３ａの移動を許容する。

また、このと終メインアーム３の先端３ａにはワーク２
９からグラインダ１５を介して、反力および動的負荷が
かかる。しｈ化、この反力および動的負荷の一部は連結
１部材２８．２７および回ｌ１ｉＡ継手２Ｇを介して、
゛リブアーム２５に伝えられ、サブアーム２５かこれを
分担することになるので、メインアーム３の連結部月２
８よりも基部側にがかる反力および動的負荷は実際に生
じるものよりも小さくなる。したがって、メインアーム
３の変形、歪が小さくなって、高い位置決め精度か確保
で終る。また、このようにメインアーム３か゛負担する
反力および動的負荷は、実際に発生する反力および動的
負荷の一部となるので、このロボットは大トな反力およ
び動的負荷にも耐えることかできる。特に、このように
大きな動的負荷に耐え得るということは、ロボットの本
質的弱点を解消することになり、大きな利点となる。ま
た、メインアーム３が重作業を行なうにしても、サブア
ーム２５に反力等の一部が分担されるので、メインアー
ム３等の剛性を特別に高める必要がなくなって、その重
量、悟性が小さくなり、したがって、ロボットの運動性
が良好になる。

また、上記サブアーム２５の回転継トドｌ、：（５゜３
６の回転軸ニジ４ａ、３５ａ、３６ａが作業対象・１１
面２１〕ａと直交して、サブアーム２５の先端、”３　
：（ａが作業Ｊ＝Ｊ象乎面２１〕ａと平行な動作’Ｆ　
１ｆｉｉ、Ｉ：に拘束されるための、」二記→ノブアー
ム２５は作業対象平面２９ａと直交する方向、つまり、
反力の方向に高い剛性を持ち、したがって、このロボッ
トは入ぎな反力および動的負荷に耐えることがでｂ、が
っ、高い位置決め精度を確保できる。

また、このロボットは、サブアーム２５の先端３３ａの
回転継手２６を麦焦とし、第：（アーム７の先端３ａを
力点とし、第３Ｆｉ′−ｉ、ｉの基部を作用点として、
第３アーム７の基部に第２７−１．６で力を作用させて
、てこ作用で第３アーム゛７の先端３ａの力を増力で゛
きるので、泪す了；モータ１６゜１７．１８等の能力以
上の大きな（１，久方なりライング１５を介してワーク
２９に作用さぜることができる。

なお、この第１実施例のサブアーム２５の回転継手３４
，３５．３６はアクチュエータやセンサを備えず、また
自在に回転する構造のものであるか、必要に応して、回
転継手３４，３５．３６の回転軸３４ａ、　３５ａ、　
３６ａを図示しないクランプ装置によってクランプして
、第１．第２．第３アーム３１，３２．３３を旋回不可
に固定し得る構造であってもよい。

第２図は第２実施例を示す。この第２実施例については
、第１実施例と異なる構成および機能のみについて説明
し、第１実施例と同−Ｊｆｉ能を有する部分については
それと同一・符号をにｊして説明を省略する。

第２実施例は、第１実施例のメインアーム３の第２アー
ム６からアクチュエータ１８およびエンコーダ２３を取
り除り一方、メインアーム３の先端３ａｌこ回転継手３
４の回転軸と平行な回転軸を有する回転継手４１を介し
てグラインダ１５を取トｊけると共１こ、上記回転継手
４１の回転軸４１ａを回転させて、グラインダ１５を（
ｌｊ斜させる→Ｊ−ボモータ４３と災施例回転軸・４１
ａの回転角を検出するエンコーダ７１４を・備える。

一方、第２図に示すように、す゛ジアーム２５は、第１
部材３１を旋回さぜる油圧モータ４６と、第２部月３２
を旋回させる油圧モータ４７と、第３部月３３を旋回さ
せる油圧モータ４　ｊ＋とを備え、さらに回転継手２６
の回転軸２６ａを回転させて連結部材２７を旋回させる
油圧モータ４１〕を４ｉｉｉえる。また、上記回転継手
４　Ｇ　、　４７　、４８　、４　’：）の回転軸の回
転角を夫々検出するエンコーダ５１゜５２、Ｓ３．５４
を備えている。

したがって、このロボントは図示しない制φＶ装置によ
って、エンコーダ５１，５２．Ｓ３．５４の出力を基礎
として、サブアーム２５の油）王モータ４　Ｇ　、４７
．４　Ｂ　、　４９の駆動を制御して、→ノブアーム２
５の先端の連結部材２８を位置決めすることによって、
メインアーム３の先端の位置決めをすることがで終る。

この位置決めは、県へに１部３０を原点として、サブ７
〜ム２５の短い第１，２゜３部材３１，３２．３３およ
び連結部拐２７を旋回させて行ない、」１記すファーム
２５全体が短かく、上記部材３１，３２，３３．３４の
変形、歪が少ないので正確なものである。また、メイン
アーム３の先端３ａの号−ボモータ４３とエンコーダ４
４とによって、回転継手４１をその回転角を検出しなが
ら回転させて、グラインダ１５を作業対象平面２９ａに
常に垂直に当てるように制御でトる。

なお、この第２実施例は、第１実施例と同様の作用、効
果も奏することかでとるのは勿論である。

第３図に示す第３実施例は、サブアーム２５の一４ｊ３
３ａに設けた回転継手２Ｇにメインアーム３の先端近傍
を直接強固に固定して、回転継手２６を第３アーム７に
対する支点として、てこ作用で大きな力をメインアーム
３の先端に作用させ得ると共に、サブアーム２５の曲端
を、ワーク２９を塔載した作業ステーション５１の暴準
部３０に回転継手３１′＃を介して回転自在に取り付け
たものである。

ｔＩＳ４−図に示す第４実施例はメインアーム３の先端
３ａに回転継手４１を介してエンドエフェクターの一例
としてのエンドミル５８を収（＝Ｉけている。

この回転継手４１は、図示しない固定手段で回転角を適
宜に固定でべろようになっている。　）Ｊ、ワーク５７
は、その側面Ｓ７ａを作業ステーションの一例としての
Ｌ字形ベッド５１の肩部５］ａに当接させて、固定する
。サブアーム２５は円板６０から下方に向けて設けた３
本の脚６１．．６２゜６３と円板６（）の中心に−に方
に向けて仏説した部材６６とを有し、−１〕記２本の脚
６１．ｉｉ２の下面をワーク５７の」二端面に摺動自在
に当接させると共に、他の脚６３の下部に設けたローラ
〔３１１をベンド５１の肩部５］ａの側面に接触さＷて
いる。したがって、上記サブアーム２５は脚Ｇｌ、Ｇ２
をワーク５７の」１端に摺接させ、脚６３の口〜う６４
を肩部５１ａの側面に沿って回転させて、一定の姿勢を
保持しながら一直線に沿って移動し１ｌｉ）るようにな
っている。上記サブアーム２５の円板６０の中心に立設
された部月６６の先端には、連結部材２’？＋　２８を
介して、サブ７−ム２５の先端近傍を取付けている。」
１記連結部材２８に対してメインアーム３の第３アーム
７は回転自在になっている。

上記構成のロボットによれば、メインアーム３の先端３
ａの回転継手４１の回軒角を固定し、第３アームを一定
の姿勢で移動させると、メインアーム３はサブアーム２
５によって位置決めされ、かつ支持されて移動し、エン
ドミル５８はワーク５７の溝加工を行なうことになる。

このと外、サブアーム２５に対する基準部はワーク５７
の上端部およびベッド５１の肩部５１ａの側面となり、
サブアーム２５は基準部に沿って移動することになる。

第５図に示す第５実施例はサブアーム２５が円筒座標系
を構成し、位置決めおよび反力の分担を円筒座標で行な
うようにしたものである。

上記サブアーム２５は、ワーク２９上の基準部３０に固
定した回転台７１と、回転台７１に立設した縦アーム７
２と、縦アーム７２に摺動自在にに固定したリング７４
と、そのリング７４に摺動自在に嵌合した横アーム゛ｉ
５とがらなり、横アーム７５の先端に連結部材２Ｚ２８
を介してメインアーム３の先端近傍を連結している。」
１記連結部材２７は、両端部の各々を中心として旋回自
在になっている。

第６図〜第１０図は他の実施例を示し、エンドエフェク
ターとして溶接機８１を用いたものである。

第６図に示す実施例は、サブアーム２５が−・本の部材
で、ユニバーサルジ゛ヨイント８２でメインアーム３と
サブアーム２５を連結したもとである。

第７図に示す実施例はサブアーム２５が多関節構造のも
のである。

第８図に示す実施例はサブアーム２５が円筒座標系を構
成するものである。

第９図に示す実施例はサブアーム２５が極座標系を構成
するものである。

第１０図に示す実施例は多関節のサブアーム２５て、サ
ブアーム２５の先端の軌跡が平面上に拘束されるもので
ある。

第１１図に示す実施例は、グラインダー、バフ。

メタルソー、ワイヤブラシ等のエンドエフェクター１５
の回転軸が作業対象平面２９ａに平行で、サブアーム２
５の中間部の回転継手８５．８５が作業対象平面２９ａ
に垂直で、サブアーム２５が作業対象平面２９ａと平行
な適当な平面内の任意の点に位置決め可能な自由度を持
ち、一方、メインアーム３の中間部の回転継手８６，８
６．８６が作業対象平面２９ａに平行な回転軸の回りに
回転可能になっているものである。

この実施例は、メインアーム３の動作平面とサブアーム
２５の動作平面とが直交するため、反力および動的負荷
に対する抵抗力が大きいという利点を有する。

第１２．１３図に夫々示す各実施例のメインアーム３と
サブアーム２５は第１１図に示すものと同様の構成をも
ち、第１２図の実施例はドリル。

タップ、サンダー、セートル等のエンドエフェクター９
１の回転軸が作業対象平面２９ａと直交するものであり
、第３図に示す実施例はエンドエフェクターとして、ス
ポット溶接機１〕２を用いて、スポット溶接機９２の往
復運動方向に力を加え得るようにしたものである。

第１４図の実施例は、サブアーム２５の動作東面がワー
ク２９の作業対象平面２９ａを直交し、メインアーム３
の先端に作業対象平面２９ａと直交する軸回りに回転可
能な回転継手８７を備える。

第１５図め実施例は、サブアーム２５がローラ９５を備
えて、ワーク２９の基準部２１〕ａを走行するものであ
る。

第１６図の実施例はメインアーム３が多関節形で、メイ
ンアーム３の先端近傍をサブアーム２５の先端に自在継
手で連結したものである。

第１７図の実施例はメインアーム：）が円筒座標系を構
成するものである。

第１８図の実施例はメインアーム３か極座標系λ を構成するものである。

なお、エンドエフェクターとは、組立作業等を行なうマ
ニュプレータも含む概念である。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、この発明のロボットは、
重連の如く構成しているので、運動性を損なうことなく
、大きな反力および動的負荷に耐えることかで外、かつ
高い位置決め精度を有する。

【図面の簡単な説明】

、第１．２，３，４．５図は、夫々この発明の各実施例
の斜視図、第６＋’Ｌ８＋９＋１（Ｌｉ　Ｌｌ、２＋］
、３＋１４．１５，１６．１７．１８図は夫々この発明
の池の各実施例の説明図である。３・・・メインアーム３．１１，１２．Ｊ３，２６，３
４゜３　Ｓ、３６．４１・・・回転継手、Ｉ　Ｓ、５８
．８１・・・エンドエフェクター、１Ｇ＋１７ｓ１８＋
４Ｌ４：Ｌ４６＋４７．４８．４９・・・アクチュエー
タ、２５・・・サブアーム、２つ・・・ワーク、３０・
・・基準部。特許出願人　ダイキン工業株式会社代　理　人　弁理士　前出　葆　ほか２名第８図第９図第１０図ｂ第　曾１　図第１３図第１４図第１６図３第１６図第１７　ｆｆｌ第１８０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンドエフェクターをイ１”契る先端をアクチュ
エータで移動させて位置決め可能なメインアームの先端
または先端近傍に、上記メインアームの先端の移動を許
容するサブアームの一端を取付ける一方、上記サブアー
ムの曲端を位置決め用４バ（部に取伺けてなることを特
徴とするロボ・ント。
（２）」−記特許請求の範囲第１項に記載のロボ・ント
において、上記サブアームは一連の複数アームを互いに
回転継手で連結してなる多関節ＪＩ９ｉこ構成してなる
ことを特徴とするロボ７）。
（３）上記特許請求の範囲第１項に記載のロボ・ノドに
おいて、」１記サブアームは、軸方向およびそれに直交
する一方向に移動自在でかつ旋回自在なアームを備えて
、円部座標系を構成するようにしｔここ、とを特徴とす
るロボット。
（４）上記特許請求の範囲第１項に記載のロボ、２トに
おいて、」１記サブアームは回転継手により旋回自在な
アームと、そのアームｔこ軸方向ｔこ移動自在に連結し
たアームとを備えて、極座標系を構成するようにしたこ
とを特徴とするロボット。
（５）上記特許請求の範囲第２項に記載のロボットにお
いて、一連の複数のアームを連結する各回転継手の回転
軸を互いに平行に配置Ｐｉ　して、−に記すブアームの
一端の軌跡か゛平面上に拘束されるようにしたことを特
徴とするロボット。
（６）上記特許請求の範囲第５項に記載のロボットにお
いて、」１記回転継手の回転軸を、−に記エンドエフェ
クターの作業すべぎ作業対象平面に直交するように配置
して、」１記サブアームの一端の軌跡である動作平面が
作業対象平面と平行となるようにしたことを特徴とする
ロボット。
（７）上記特許請求の範１１１１第５項に記載のロボッ
トにおいて、上記回転継手の回転軸を」二記エンドエフ
ェクターの作業対象平面に平行に配置して、上記サブア
ームの動作平面が作業対象平面と直交するようにしたこ
とを特徴とするロボット。
（８）上記特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか
に記載のロボットにおいて、上記サブアームの一端に、
上記メインアームの先端部または先端部近傍を回転継手
により取イマ１けて、上記サブアームにより支持された
回転継手をメインアームの支点とし、メインアームの先
端を力点として、エンドエフェクターにて二作用で力を
加えるようにしたことを特徴とするロボット。
（９）上記特許請求の範囲第５項乃至第７項のいずれか
に記載のロボットにおいて、上記サブアームの一端と、
上記メインアームの先端部または先端部近傍とを、上記
サブアームの一端の軌跡である動作平面と平行な回転軸
を有する回転継手により取付けたことを特徴とするロボ
ット。
（１０）上記特許請求の範囲第８項または第９項に記載
のロボットにおいて、上記メインアームの先端にエンド
エフェクターを、上記回転継手の回転軸と平行な回転軸
を有する回転継手を介して取付はたことを特徴とするロ
ボット。
（１１）上記特許請求の範囲第１０項に記載のロボット
において、上記メインアームとエンドエフェクターとを
連結する回転継手を中心として、エンドエフェクターを
旋回または回転させるアクチュエータを備えていること
を特徴とするロボット。
（１２）上記特許請求の範囲第１項乃至第１１項のいず
れかに記載のロボットにおいて、」６記基準部にサブア
ームの池端を着脱自在に取伺けるようにしたことを特徴
とするロボット。
（１３）上記特許請求の範囲第１項乃至第１２項のいず
れかに記載のロボットにおいて、−１二記基準部にサブ
アームの他端を旋回または回転自在に取イ」けたことを
特徴とするロボット。
（１４）上記特許請求の範囲第１項乃至第１３項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記基＋１（部に対し
てサブアームの他端を移動自在に取付けたことを特徴と
するロボット。
（１５）上記特許請求の範囲第１項乃至第１３項のいず
れかに記載のロボットにおいて、−１１記基ｉ（を部は
基準点であることを特徴とするロボット。
（１６）上記特許請求の範囲第１項乃至第１４項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記基準部は基準線で
あることを特徴とするロボット。
（１７）上記特許請求の範囲第１項乃至第１４項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記基準部は基準面で
あることを特徴とするロボット。
（１８）上記特許請求の範囲第１項乃至第１２項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記基準部はワークま
たは作業ステーションに設けたことを特徴とするロボッ
ト。
（１９）上記特許請求の範囲第１項乃至第１４項、第１
６ｔｌ’Ｌ１８項のいずれかに記載のロボットにおいて
、上記基準部に対してサブアームの池端をローラまたは
すべり接触によって移動させるようにしたことを特徴と
するロボット。
（２０）上記特許請求の範囲第１項乃至第１９項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記サブアームに基準
部を原点として上記サブアームの一端の位置を検出する
センサを設けたことを特徴とするロボッＦ０
（２１）上記特許請求の範囲第１項乃至第２０項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記サブアームに上記
サブアームの一端の姿勢を検出するセンサを設けたこと
を特徴とするロボット。
（２２）上記特許請求の範囲第２０項または第２１項に
記載のロボットにおいて、」二記→Ｊブアームの一端を
移動させて位置決め可能なアクチュエータを備えている
ことを特徴とするロボット。
（２３）上記特許請求の範囲第２２項に記載のロボット
において、上記サブアームの一端の姿勢を設定するだめ
のアクチュエータを備えていることを特徴とするロボッ
ト。
（２４）上記特許請求の範囲第１項乃至第２３項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記メインアームは一
連の複数のアームを互いに回転継手で連結してなる多関
節形に構成してなることを特徴とするロボット。
（２５）上記特許請求の範囲第１項乃至第２３項のいず
れかに記載のロボットにおいて、」１記メインアームは
軸方向およびそれに直行する一方向に移動自在でかつ旋
回自在なアームを備えて、円筒座操糸を構成するように
したことを特徴とするロボット。
（２６）上記特許請求の範囲第１項乃至第２３項のいず
れかに記載のロボットにおいて、上記メインアームは、
回転継手により旋回自在なアームとそのアームに軸方向
に移動自在に連結したアームとを備えて、極座標系を（
ＩＶ１成するようにしたことを特徴とするロボット。