JPS61109679A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は産業用ロボットに係り、特に棚置き型のものに
おいて、そのバランサとしてエアシリンダを用いる産業
用ロボットに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の産業用ロボットは、旋回胴上に平行四辺形リンク
機構を介して上腕およびこれと一体のロボットハンドを
水平方向に配置し、前方の作業を行なうようにした正方
形の多関節ロボットがそのほとんどであったが、近年は
、多関節ロボットを棚上に設置してロボットハンドを工
作物の上方から接近させて作業を行なうことができるよ
うにした棚置き形の多関節ロボットが多用されるように
なってきている。

第７図は従来のこの種のＩｎ置き形多関節ロボットを示
すもので、旋回胴２を有するベース１は棚３上に設置さ
れ、旋回胴２の上端部には、前部後腕４、レバー５、後
部後腕６および上腕７で構成される平行四辺形リンク機
構が支点ピン８を介して枢着されている。また上腕７の
下端には、回転軸９および手首１０が設けられてロボッ
トハンドを構成しており、工作物１１にその上方からロ
ボットハンドを接近させて作業を行なうことができるよ
うになっている。

また前記前部後腕４の後端部には、第７図に示すように
アーム１２が一体に突設されており、このアーム１２に
取付けられたポールナツト１３は、前記旋回胴２に設け
たモータ１４で駆動されるボールスクリュー１５に螺装
されている。そして前記平行四辺形リンク機構は、モー
タ１４の起動に伴なうポールナツト１３のボールスクリ
ュー１５に沿った螺進移動により駆動されるようになっ
ている。

以上の構成を有する従来の棚置形多関節ロボットにおい
ては、雨後腕４，６および上腕７等の自重によりトルク
が常に作用し、正方形多関節ロボットに比較して旋回胴
２周りの重力トルクが極めて大きくなり、駆動用のモー
タ１４の容量を大きくする必要がある。。

そこで従来は、第７図に示すように旋回胴２と平行四辺
形リンク機構との間にエアシリンダ１６を設けるととも
に、このエアシリンダ１６とエアシリンダ１７とをエア
ホース１８で接続してバランサ１つを構成し、このバラ
ンサ１９で前記重力トルクを補償してモータ１４の容量
を小さくしても駆動できるようにしている。

ところで、バランサ１９にエアシリンダ１６を用いた場
合には、一般的な金属ばねを用いる場合に比較してコン
パクトで軽いバランサ１９を構成できるという利点があ
る。ところが、エアシリンダ１６への空気供給系統に事
故が発生してエアシリンダ１６への供給空気圧が低下し
た場合には、モータ１４の発生トルクよりもアーム自重
によるトルクの方が大きくなり、モータ１４だけでは支
えきれずにロボットアームが落下するおそれがある。そ
してこの場合には、ライン上の工作物１１や周辺装置を
破壊したり、最悪の場合には、作業員に危害を与えるお
それもある。

（発明の目的〕 本発明はこのような点を考慮してなされたもので、万一
エアシリンダへの空気供給系統に不具合が発生してエア
シリンダへの供給空気圧が低下した場合にも、ロボット
アームの落下を有効に防止し、信頼性を向上させること
ができる産業用ロボットを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、鉛直軸廻りに回動する旋回胴に支点ピンを介
し一端が枢着されて前方に突出する前部後腕と、前記支
点ピンに下端が枢着されて上方に突出するレバーと、レ
バーの上端に一端が枢着されて前方に突出する後部後腕
と、前記雨後腕の先端間を上下に連結し雨後腕およびレ
バーとともに平行四辺形リンク機構を構成する上腕と、
この上腕に設けられたロボットハンドと、前記平行四辺
形リンク機構を駆動するブレーキ付きのモータと、一端
が前記旋回胴に枢着されるとともに他端が平行四辺形リ
ンクに枢着されてバランサを構成するエアシリンダとを
具備した産業用ロボットであって、前記エアシリンダに
、エアシリンダへの供給空気圧の低下により作動しエア
シリンダをロックする空気圧低下作動型ロック機構が設
けられていることを特徴としている。

本発明によれば、エアシリンダへの供給空気圧が低下し
た場合には、ロック機構が作動し、エアシリンダがロッ
クされ、ロボットアームの自重による落下が防止される
。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において符号１は旋回胴２のベースであり、この
べ、−ス１は棚３上に設置され、旋回胴２は鉛直軸廻り
に旋回可能に構成されている。

前記旋回胴２の上端部には、旋回胴２から前方に突出す
る前部後腕４の基端部および旋回胴２ｈ１ら上方に突出
するレバー５の下端部が支点ピン８を介して枢着されて
おり、またレバー５の上端部には、前部後腕４と平行な
後部後腕６の基端部が枢着され、さらに前記両後腕４．
６の突出先端には、前記両後腕４．６およびレバー５と
ともに平行四辺形リンク機構を構成する上腕７が枢着さ
れている。この上腕７の下端には、回転軸９および手首
１０が突設されてロボットハンドを構成しており、ライ
ン上の工作物１１にその上方からロボットハンドを接近
させて作業ができるようになっている。

一方、前記前部後腕４の基端部には、第１図に示すよう
にアーム１２が一体的に突設されており、このアーム１
２に取付けられたポールナツト１３は、旋回胴２に取付
けたモータ１４で駆動されるボールスクリュー１５に螺
装されている。そしてモータ１４の起動に伴なうポール
ナツト１３のボールスクリュー１５に沿った螺進運動に
より、前記平行四辺形リンク機構が駆動されるようにな
っている。

またこの平行四辺形リンク機構と前記旋回胴２との間に
は、第１図に示すようにロック機構２０を有するエアシ
リンダ１６が設置されており、このロック機構２０およ
びエアシリンダ１６は、第１図ないし第３図に示すよう
に前記旋回胴２上に設置されたエアタンク１７にエアホ
ース１８゜２１を介しそれぞれ接続されてバランサ２２
を構成している。

すなわちこのバランサ２２は、第２図および第３図に示
すようにエアシリンダ１６とこれと一体のロック機構２
０とを備えており、エアシリンダ１６内に摺動自在に配
したピストン２３と−・体をなすピストンロッド２４は
、前記ロック機構２０に貫通配首されている。このロッ
ク機構２０の内部には、前記ピストンロッド２４に遊嵌
された円板状のロック板２５およびこのロック板２５を
第２図中左方に押圧付勢する圧縮ばね２６が組込まれて
おり、またロック８１ｉ？Ｌ２０の反圧縮バネ２６側の
内面には、ロック板２５の周方向−筒所を支持してロッ
ク板２５をピストンロッド２４の軸線に対して非直角状
態に傾斜させるピボット２７が取付けられている。そし
て圧縮ばね２６に押圧されたロック板２５がピボット２
７に当接して傾斜することにより、ロック板２５の中心
孔が実質的に小径となってピストンロッド２４に食い込
みピストン２３の作動をロックするとともに、ロック機
構２０に設けたエアポー１−２８を介しエアホース２１
から圧縮空気を供給することにより、ロック板２５がピ
ストンロッド２４の軸線に対して直角となりピストン２
３のロックが解除されるようになっている。なお第２図
において符号２つは、ロック板２５の作動和囲を規制す
るストッパ、３０は前記エアポート２８に組込まれたオ
リフィス、３１は前記エアシリンダ１６にエアホース１
８を介してエアタンク１７がらの圧縮空気を供給するエ
アポートである。

前記エアホース２１の途中には、第３図に示すように切
換によりロック機構２０内を大気開放してロック作動さ
せる電磁弁３２が組付けられており、この電磁弁３２は
エアタンク１７に設けた圧力スイッチ３３の作動により
切換えられるようになっている。

またこのエアタンク１７には、第３図に示すように前記
圧力スイッチ３３よりも応答値が品圧に設定された圧力
スイッチ３４が設けられており、この圧力スイッチ３４
の作動により前記モータ１４に組込まれたブレーキ（図
示せず）が作動するようになっている。

なお第３図において符号３５は圧力源であり、この圧力
源３５は、圧力調整弁３６および逆止弁３７を介して前
記エアタンク１７に接続されている。

次に本実施例の作用について説明する。

ロボットの作動に際しては、まず圧力源３５から圧力ｉ
ｔ整弁３６および逆止弁３７を介してエアタンク１７内
に圧縮空気を供給する。すると、エアタンク１７内の圧
力は第４図に示すように次第に上昇し、やがて定められ
た一定圧に維持される。

ところで、エアタンク１７内の圧力が次第に上昇すると
、第４図に示すようにまず圧力スイッチ２２がこれを検
出してＯＮとなり、第３図の状態となっている？２ｉ１
弁３２が切換わる。これにより、エアタンク１７内の圧
縮空気はエアホース２１およびエアポート２８を介して
ロック機構２ｏ内に供給され、ロック板２５を圧縮ばね
２６の付勢力に抗して第２図に示す矢印方向に押圧し、
ロックを解除する。この際、エアポート２８内にはオリ
フィス３０が組込まれているので、第４図に示すように
圧力スイッチ３３がＯＮとなっても直ちにロック機構２
０は解とはならず、梢遅れて解となる。

エアタンク１７内の圧力がさらに上界すると、第４図に
示すようにやがて圧力スイッチ３４がＯＮとなり、これ
と同時にモータ１４のブレーキ（図示せず）が解となっ
てモータ１４が起動可能な状態となる。そしてその後、
エアタンク１７内の圧力はさらに上昇し、定められた一
定圧力となって以後この圧力に維持される。このエアタ
ンク１７内の圧縮空気は、第２図および第３図に示すよ
うにエアホース２１を介してエアシリンダ１６内に供給
され、アームの自重トルクはバランサ２２によって補償
される。この際、予めエアタンク１７の容１を適当に設
定することにより、最適な空気ばねのばね定数が得られ
、ロボットの動きに対し良好な重力補償特性が得られる
。

このようにした後、モータ１４を起動してボールスクリ
ュー１５を回転駆動する。すると、これ　　　′に伴な
ってポールナツト１３がボールスクリュー１５にそって
螺進移動し、平行四辺形リンク機構が駆動される。

何等かの理由により例えばエアタンク１７内のエアが系
外に多辺に漏洩した場合には、エアタンク１７内の圧力
を圧力調整弁３６で設定した値に維持することができな
くなり、エアタンク１７内の圧力は次第に降下すること
になる。すると、第４図に、示すようにまず圧力スイッ
チ３４がこれを検知してＯＦＦとなり、モ、−夕１４の
ブレーキが作動してモータ１４が急停止される。

その後さらにエアタンク１７内の圧力が低下すると、第
４図に示すように圧力スイッチ３３がＯＦＦとなって第
３図に示すように電磁弁３２が切換わってロック［２０
内が大気開放される。

すると、第２図に示すようにロック板２５が圧縮ばね２
６により押圧されるとともに、ロック板２５がピボット
２７に当接して傾斜し、ピストン２３がロックされる。

この際、エアポート２８内にはオリフィス３０が組込ま
れているので、電磁弁３２が切換っても直ちに１コック
機構２０がロック作動することはなく、第４図に示すよ
うに圧力スイッチ３３のＯＦＦ、すなわち電磁弁３２の
切換から積遅れて作動することになる。

ところでこの際、オリフィス３０を設けない場合には、
第５図に示すように圧力スイッチ３３のＯＦＦと同時に
ロック機構２０がロック作動し、モータ１４のブレーキ
作動との間に時間差がほとんどなくなる。このため、ロ
ボットにはほぼ同時に大きな制動力が加わることになり
、急停止時に大きな衝撃力が加わる。

これに対してオリフィス３０を設けた場合には、モータ
１４のブレーキが作動した後、梢遅れてロック機構２０
がロック作動することになる。このため、ロボットには
２段階で制動力が働くことになり、したがって円滑な停
止が可能となる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、前記実施例
におけるエアタンク１７を省略しエアシリンダ１６およ
びロックｔｉｉ　ｖＡ２０を直接圧力源３５に接続した
ものである。

すなわち、圧力源３５は、低圧側圧力調整弁３６ａ、逆
止弁３７．およびリリーフタイプの高圧側圧力調整弁３
６ｂを介してエアシリンダ１６およびロック改構２０に
直接接続されでいる。

このように構成することにより、エアシリンダ１６内の
圧力Ｐｃは、常に低圧側圧力調整弁３６ａの設定値ＰＬ
と高圧側圧力ｍ！ｌ弁３６ｂの設定（ａＰＨとの中間の
値となり、両膜定値ＰＬ。

ＰＩ（を近付けて設定しておけば、エアシリンダ１６内
の圧力ＰＣはほぼ一定となり、ピストンロッド２４の位
置に関係なくシリンダ押し出し力を一定に維持すること
が可能となる。

しかして、本実施例の場合には前記実施例に比較して重
力補償特性は若干劣るが、バランサ２２の取付は位置お
よびシリンダ押し出し力を適当な値に選定することによ
り、実用上充分な特性にすることができる。また本実施
例では大きなタンクが不要となるため、安価でコンパク
トなロボットが得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、バランサ用のエアシリン
ダに、エアシリンダへの供給空気圧の低下を検出してエ
アシリンダの作動をロックするロック機構を設けている
ので、万一エアシリンダへの空気供給系統に不具合が発
生してエアシリンダへの供給空気圧が低下した場合でも
、ロボットアームの落下を有効に防止し信頼性を大幅に
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
バランサを構成するエアシリンダおよびロック機構の詳
細を示す断面図、第３図はバランサの全体構成を示す系
統図、第４図はバランサの動作シーケンス図、第５図は
オリフィスを省略した場合のバランサの動作シーケンス
図、第６図は本発明の他の実施例を示すバランサの系統
図、第７図は従来例を示す全体構成図である。 ２・・・旋回胴、３・・・棚、４・・・前部後腕、５・
・・レバー、６・・・後部後腕、７・・・上腕、８・・
・支点ピン、９・・・回転軸、１０・・・手首、１１・
・・工作物、１４・・・モータ、１５・・・ボールスク
リュー、１６・・・エアシリンダ、１７・・・エアタン
ク、２０・・・ロック機構、２２・・−バランサ、２５
・・・ロック板、２６・・・圧縮ばね、２７・・・ピボ
ット、２つ・・・ストッパ、３０・・・オリフィス、３
２・・・電磁弁、３３．３４・・・圧力スイッチ、３５
・・・圧力源。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第　１　図 第２図 第３図 第４図 １５図 第６図 第７図 １角

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉛直軸廻りに回動する旋回胴に支点ピンを介し一端
   が枢着されて前方に突出する前部後腕と、前記支点ピン
   に下端が枢着されて上方に突出するレバーと、レバーの
   上端に一端が枢着されて前方に突出する後部後腕と、前
   記両後腕の先端間を上下に連結し両後腕およびレバーと
   ともに平行四辺形リンク機構を構成する上腕と、この上
   腕に設けられたロボットハンドと、前記平行四辺形リン
   ク機構を駆動するブレーキ付きのモータと、一端が前記
   旋回胴に枢着されるとともに他端が平行四辺形リンクに
   枢着されてバランサを構成するエアシリンダとを具備し
   た産業用ロボットにおいて、前記エアシリンダには、エ
   アシリンダへの供給空気圧の低下により作動しエアシリ
   ンダをロックする空気圧低下作動型ロック機構が設けら
   れていることを特徴とする産業用ロボット。 ２、ロック機構は、エアシリンダ内の一端に設けられ、
   エアシリンダ内に摺動自在に配設されたピストンロッド
   に遊嵌された円板状のロック板と、前記ロック板を一方
   向に押圧する圧縮ばねと、前記圧縮ばねと反対側に配置
   されロック板の周方向一箇所を支持してロック板をピス
   トンロッドの軸線に対し非直角状態に傾斜させるピボッ
   トと、前記ピボットの配置された側に圧縮空気を供給す
   るためのエアポートとを具備していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボット。 ３、エアポートはオリフィス形状をしていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の産業用ロボット。