JPS60259391A - 産業用ロボツトのア−ム支持装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、多関節型の産業用ロボットのアーム駆動装置
に関する。　− （従来技術） 平行リンク機構をなす４本の連杆、すなわち、第１アー
ム、第２アーム及び１対のリンクがら構成された多関節
型のアーム装置は、よく知られており、例え）ｆ特開昭
５８−　ｔ　ｏ９２９１号公報に開示されている。

このような産業用ロボットのアーム装置においては、前
記第１アームの基端部を上下方向に、またリンクの連結
部を水平方向に、それぞれ移動させ′ることによって、
第２アームの先端に設けたハンド装置を、Ｘ−、Ｙ軸方
向に、迅速かつ精度よく移動しうるものであり、その駆
動手段としては、油圧シリンダが使用されている。

このような構造のものでは、アーム駆動手段としての油
圧シリンダの駆動力が大きいため、アー・ム装置の重心
の移動に伴う負荷の変動を無視することができる。

しかし、駆動手段として、小型の電動モータを使用した
場合には、このアーム装置自体の動きによる重心の変動
によって、アームの駆動力に及ぼす負荷の形動が無視で
きないため、平衡手段を設けて補正する必要がある。

（ｌ明の目的） 本発明は、平行リンク機構からなるアーム装置をもった
多関節型の産業用ロボットにおいて、アーム重心の変動
に対応して、これを補正しうるような平衡手段を備えた
。産業用ロボットのアーム駆動装置を提供しようとする
ものである。

（発明の構成） 本発明により産業用ロボットのアーム支持装置は、水平
をなす第１軸に基端部が枢着されて、起立する第１アー
ムと、後端部が、前記第１アームの上端部に、第２軸を
もって枢着された第２７−ムと、該第２アームの中間部
に上端部が枢着され、かつ第１アームと平行をなす第１
リンクと、前記第２リンクの中間部に上端部が枢着され
、かつ第２アームと平行をなす第２リンクと、前記第１
及び第２リンクの双方の上端部同士を同軸上に枢着する
連結軸と、該連結軸を前後方向に移動させる駆動手段と
、前記第１軸を上下方向に移動しうる駆動手段とを有す
る平行リンク機構からなるアーム支持装置において、 は後方へ向かって連結軸に付勢力を付勢しうる平衡手段
と、前記連結軸の中立位置に対応する第１軸の中立位置
からの上下の移動を検知する検知手段とを備えてなるも
のである。

（実施例） 以下、本発明を、図示の一実施例に基づいて、詳細に説
明する。

（１）は、はぼ有底円筒状を・なす本体で、基板（２）
上に載置され、その上面中央部には、垂直軸回りに回転
自在な中空円筒状の回転台（３）が支承され、かつその
内部には、回転台（３）の駆動手段（図示略）が収納さ
れている。

（４）は、上面が開口する箱状のアーム取付枠で、その
下面が、前記回転台（３）の上面を閉塞するようにして
、回転台（３）に取付けられている。

アーム取付枠（４）内において、底板（４ａ）の後部に
は、支柱（５）が立設されている。

（６）は、水平をなす後部支持台で、その中間部は、前
記支柱（５）に上下動自在に嵌挿されている。

後部支持台（６）の後部におけるナツト部（６ａ）には
、上下を向く螺杵（７）が螺挿され、この螺杵（７）の
下端部は、底板（４ａ）の下面に装着された駆動手段、
すなわちモータ（８）に連結されている。

後部支持台（６）の前部下面には、底板（４ａ）の下面
に取付けられた上下を向く平衡手段、すなわち、エアシ
リンダー（９）のピストンロッド（９ａ）の遊端部が連
結されている。

後部支持台（６）の前部上面には、左右を向く水平の第
１軸（１０）を枢支する軸受（ｎ）が取付けられている
。

（１２）は、水平をなす前部支持台で、第２図に示すよ
うに、前後方向を向く左右１対のレール（１３）（１３
）に、摺動自在に載置され、かつその右側下面には、ナ
ツト部（１２ａ）−が止着されている。

このナツト部（１２ａ）に、前後をなす螺杵（１４）の
中間部が螺合され、かつ、この螺杵（１４）の後端は、
アーム取付枠（４）に設けられた駆動手段、すなわちモ
ータ（１５）に連結されている。

前部支持台（１２）の左側下面には、当て板（１２ｂ）
が垂下され、この当て板（１２ｂ）には、前後向く平衡
手段、すなわち、アーム取付枠（４）に設けられたエア
シリンダー（１６）のピストンロッド（１，６ａ）の前
端部が固着されている。

第１図に示すように、前部支持台（１２）の上面中央に
は、軸受（１７）が取付けられ、この軸受（１７）には
、左右を向く連結軸（１８）が支承されている。

（１９）は、平行リンク機構からなるアーム装置４躬で
、次に、これについて説明する・（２０）は、上下方向
を向く第１アームであり、その上下の端部は、それぞれ
二叉状の枢軸部（２０ａ）（２０ｂ）となっており、下
方の枢軸部（２０ｂ）（２０ｂ）は、前記第１軸（１０
）に枢着され、上方の枢軸部（２０ａ）（２０ａ）間に
は、円筒状をなす第２のアーム（２１）の後部部が、第
２軸（２２）をもって枢着されている。

（２３）は、上下方向を向く第１リンクで、その上下の
端部は、それぞれ二叉状の枢軸部（２３ａ）　（２３ｂ
）となっており、上方の枢軸部（２３ａ）　（２３ａ）
間には、前記第２アーム（２１）の中間部外周が、軸（
２４）をもって枢着され、かつ下方の枢軸部（２３ｂ）
　（２３ｂ）は、前記連結軸（１８）に枢着されている
。

（２５）は、前後方向を向く第２リンクで、その前端は
、前記連結軸（１８）に枢着され、かっ後端は、前記第
１アーム（２０）の中間部に、軸（２６）をもって枢着
されている。

かくして、第１アーム（２０）、第２アーム（２１）、
第１リンク（２３）及び第２リンク（２５）の４本によ
って、４節連鎖機構の平行リンクが形成されている。

第２アーム（２１）の前端部には、第２アーム（２１）
の軸線（Ｑｌ）回りに、矢印（ａ）に示す如くに、回転
自在なローリングケース（２７）が枢着されている。

このローリングケース（２７）内には、軸線（Ｑｌ）と
直交する軸線（Ｑ２）回りに、矢印（ｂ）の如くに、回
転自在として、ホルダーケース（２８）４を枢着されて
いる。

第２アーム（２１）の後端面には、モータ取付台（３０
）が固着され、このモータ取付台（３０）には、３個の
駆動手段、すなわち、前後を向くモータ（３１）及び左
右を向く１対のモータ（３２）　（３３）が装着されて
いる。

第３図に概略構成を示すように、第２アーム（２１）内
には、同心的に配設された直径の異なる３本の円筒軸（
３４）　（３５）　（３６）が１回転自在に支承されて
いる。

外側の円筒軸（３４）の前端部は、前記ローリングケー
ス（２７）に一体的に連結され、同じく後端部は、歯車
列（３７）を介して、前記モータ（３１）に連係されて
いる。

中間の円筒軸（３５）は、その前端部に取付けられた傘
歯車列（３８）を介して、前記ホルダーケース（２８）
に連係され、かつ後端部に取付けられた傘歯車列（３９
）を介して、前記モータ（３２）に連係されている。

中心の円筒軸（３６）は、その前端部に取付けられた傘
歯車列（４０）を介して、前記ホルダー（２９）に、ま
た後端部に取付けられた傘歯車列（４１）を介して、前
記モータ（３３）に連係されている。

第４図に示す（４２）は、アーム装置（１９）の重心の
移動を検知する検知手段で、前記後部支持台（６）後部
上面に立設されたＬ字形のブラケッ１−（４３）の遊端
部に上下方向に向けて取付けられた板カム（４４）と、
この板カム（４４）の作動跡軌内に突出しうる操作片（
４５ａ）　（４６ａ）をそれぞれ備える上下１組のエア
バルブ（４５）　（４６）とから構成されている。

（４７）は、圧力調節機構を備えるエア供給源で、配管
（４８）　（４９）を介して、エアシリンダ（９）及び
エアバルブとそれぞれ接続されている。

エアバルブ（４５）のエア供給口は、配管（５０）を介
して、前記エアシリンダ（１６）の前室（１６ｂ）側に
接続され、またエアバルブ（４６）のエア供給口は、配
管（５１）を介して、前記エアシリンダ（１６）の後室
（１６ｃ）側に接続さ九ている。

なお、上述した各モータ（８）　（１５）　（３１）　
（３２）　（３３）は、図示しない制御機器に接続され
、記憶装置を備えるコンピュータ制御で操作される。従
って、前記ホルダー（２９）には、各種の公知のハンド
装置を装着した場合に、人間に代わるハンドリング動作
を、自動化できるとともに、ティーチングによって、模
範動作を記憶装置等に記憶させ、かつ命令によって、ア
ームの作動を、反復して行え、るようになっている。

（実施例の作用及び効果） 第１図に示すように、ホルダー（２９）にハンド装置（
図示路）を取付けた場合には、このハンド装置を矢印（
Ｚ）で示す垂直軸回りと、モータ（８）（１５）を駆動
することによって、矢印（ｘ）で示す前後方向、並びに
矢印（ｙ）で示す上下方向に移動させうるとともに、第
２アーム（２１）の先端部において、矢印（ａ）　（ｂ
）　（・）で示すように、３軸方向にそ武−ぞれ回転さ
せることができる。

第４図に示すように、アーム装置（１９）の垂直方向の
自重は、前部支持台（１２）では、レール（１３）で支
えられ、また、後部支持台（６）に掛かる荷重は、後部
支持台（６）を支えるエアシリンダ（９）により、負荷
の変動に応じて平衡が保たれるようになっている。

アーム装置（１９）の水平方向の力は、アーム装置（１
９）の位置に応じて変動する。

第４図の実線で示すように、ホルダーケース（２８）が
、中立位置、すなわち、高さくＮ）にあり、第１軸（１
０）が高さくｎ）の位置にある場合は、アーム装置（１
９）の重心（０）の垂線は、連結軸（１８）を通るため
、前部支持台（１２）に前後方向の力は掛からず、また
、バルブ（４５）　（４６）は、不作動状態にある。

第４図の想像線で示すように、ホルダーケース（２８）
が高さくＵ）となり、第１軸（ｌＯ）の高さく、）とな
った第２アーム（２１）の上昇時には、アーム（１９）
の重心（０１）は、前記重心（０）よりも後方に移る。

従って、連結軸（１８）には、矢印（Ｐ）で示す後方に
向う負荷が掛かる。

同時に、後部支持台（６）の下降に伴って、板カム（４
４）が操作片（４６ａ）を押圧し、バルブ（４６）を作
動させるため、エアシリンダ（１６）の後室（１６ｃ）
に空圧が掛かり、矢印（Ｑ）で示す前方への力が発生す
る。

矢印（Ｑ）の力に対する矢印（Ｑ）の力を平衡させるこ
とによって、前記支持台（１２）は、常に平衡が保たれ
る。

ホルダーケース（２８）が、高ｐ　（Ｄ）で示す位置に
下降した場合には、第１軸（１０）は高さくｄ）となり
、板カム（４４）が操作片（４５ａ）を押圧して、バル
ブ（４５）を作動させるため、重心（０）から重心（０
２）への移動に伴なう前方への負荷矢印（Ｑ）は、エア
シリンダ（１６）の前室（１６ｂ）に供給される空圧に
よって発生する矢印（Ｐ）とバランスする。

上述の動作は、第２アーム（２１）の動きによるアーム
装置（１９）の作動に伴って、重心位置（０）が変動し
た場合にも、連結軸（１８）に対する前後方向への負荷
の切換わりを、第１軸（１０）の上下方向の移動量によ
って、検知手段（４２）で検知し、かつエアシリンダ（
１６）のピストンに対する空圧の供給方向を切換えるこ
とによって、平衡させることができる。

本発明は、以上詳細したように、アーム装置（１９）を
ｘ−ｙ方向に移動させるためのモータ（８）（１５）へ
の負荷が掛からないため、これらモータの出力は小さく
て済み、産業用ロボットを小形化できる利点がある。

（変形例） 上記実施例では、後部支持台（６）の移動を、仮カム（
４４）及び底作片（４５ａ）　（４６ａ）を有するバル
ブ（４５）　（４６）からなる機構をもって検知手段（
４２）としたが、電気的構成、すなわち、後部支持台（
６）の移動を、直接スイッチで検知し、エアバルブを作
動させるようにしてもよい。

平衡手段は、エアシリンダを使用する空圧装置の他に、
油圧等の液圧を使用したシリンダ装置も使用しうろこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した産業用ロボットを一部切欠
して示す右側面図、 第２図は、第１図の平面図、 第３図は、第１図の第２アームのみを示す概略構成図、 第４図は、第１図のアーム装置の支持機構を示す概略構
成図である。 （１）本体　（３）回転台 （６）後部支持台　（６ａ）ナツト部 （８）モータ（駆動手段）（９）エアシリンダ（平衡手
段）（１０）第１軸　（１１）軸受 （１２）前部支持台　（１２ａ）ナツト部（１３）レー
ル　（１５）モータ（駆動手段）（１Ｇ）エアシリンダ
（平衡手段）　（１７）軸受（］８）連結軸　（１９）
アーム装置 （２０）第１アーム　（２１）第２アーム（２２）第２
軸　（２３）第１リンク （２５）第２リンク　（２７）　Ｏ−リング（２８）ホ
ルダーケース　（２９）ホルダー（３１）　（３２）　
（３３）モータ（駆動手段＞　（３４）　（３５）　（
３６）円筒軸（４２）検知手段　（４４）板カム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平をなす第１軸に基端部が枢着されて、起立す
   る第１アームと、 後端部が、前記第１アームの上端部に、第２軸をもって
   枢着された第２アームと、 該第２アームの中間部に上端部が枢着され、かつ第１ア
   ームと平行をなす第１リンクと。 前記第２リンクの中間部に上教部が枢着され、かつ第２
   アームと平行をなす第２リンクと、前記第１及び第２リ
   ンクの双方の上端部同士を同軸上に枢着する連結軸と、 該連結軸を前後方向に移動させる駆動手段と、前記第１
   軸を上下方向に移動しうる駆動手段とを有する平行リン
   ク機構からなるアーム支持装置において、 該アーム装置の重心の垂線が、前記連結軸を通る中立位
   置を平衡的として、これより前方あるいは後方へ向かっ
   て連結軸に付勢力を付勢しうる平衡手段と、 前記連結軸の中立位置に対応する第１軸の中立位置から
   の上下の移動を検知する検知手段とを備え、 該検知手段からの信号をもって、前記付勢手段の付勢方
   向を前後に切換えることにより、前記連結軸に掛かるア
   ーム装置の負荷の変動を平衡させるようにしたことを特
   徴とする産業用ロボットのアーム支持装置。
2. （２）付勢手段が、シリンダ及びピストンロッドからな
   るシリンダ装置であり、かつピストンロッドの遊端部が
   、前記連結軸に取付けられている、特許請求の範囲第（
   １）項に記載の産業用ロボットのアーム支持装置。
3. （３）検知手段が、板カムと、該板カムによって操作さ
   れる１対のバルブとからなる、特許請求の範囲第（１）
   項に記載の産業用ロボットのアーム支持装置。
4. （４）第１軸が、平衡手段をもって上下方向に支持され
   てなる特許請求の範囲第（１）項に記載の産業用６ポツ
   トのアーム支持装置。