JPS61244475A - 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、特に組立用ロボットの
構成に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

産業用ロボット（以下ロボットという）Ｃ二は、直交座
標形・垂直多関節形・円筒座標形等があり各々得失があ
る。

このうち、組立作業には従来率７図Ｃ二示すほぼ球状の
広い動作範囲を持つ垂直多関節形が使われるが、例えば
ロボット前方のコンベアで組立体が供給され、周囲に部
品供給装置が配置されたときＣ二は、はぼ第７図の二点
鎖線の限られた領域だけが使われる。これは組立作業の
大部分を占めるロボットの腕の動作時間、即ち、供給装
置からの部品の取りあげから組付位置への搬送時間を縮
めるために距離を短かくするためであるが、ロボット本
体の直下Ｃ二は、組立体や部品供給装置は置けないので
、動作範囲の大部分はむだなうえ１部品数の多い組立体
には対応しに＜＜、更に組立体の同う側、（即ちロボッ
トから遠い側）からの組付は手首央部に限定されてむつ
かしい。

これに対し、近年第３図に示す懸垂形振座標ロボットが
提案された（１９８４．第１４回１際ロボツトシンポジ
ユーム）。これによると、腕１の直下這二組立体を１周
囲に部品供給装置等を置けば、動作範囲Ｓを有効に使え
、組立体へも全方向からほぼ均等に接近できる。しかし
上下動作を腕１の伸縮で行なうので、作業領域上方にむ
だな空間が要る。

更に部品の組付方向を決める手首２の自由度に着目する
と、腕ｌの回転α・腕１と直交する軸心回りの揺動β・
手先の回転ｒで構成したこのロボットでは、第９図に示
すように部品３→組立体１部品ｂ→組立体、部品Ｃ→組
立体、・・・・・・・・・、部品ｆ→組立体と続く一連
の動作の最後で、α軸の動作限を超えないようにｇに示
すα軸の反転動作が要り、各々の部品の組付もα軸の動
作限を避けるため最小の動作角度で央部変更ができず、
動作時間が長くなる。

一方、ロボットの高速化のためには、勿論、腕を軽くし
て重量による不平衝モーメントや慣性モーメントを抑え
なければならない。

〔発明の目的〕

本発明はむだな動作領域が少なく、小形・軽量でバラン
スがよく、複雑な組立作業を迅速Ｃ二できる産業用ロボ
ットを得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、支柱から前に突き出たサポートに一辺を支持
された６辺形リンクで構成される腕と。

リンクの連結軸と平行な軸回りに揺動する手首路１Ｊ＆
り軸、これと直交する手首路２徹り軸、これら両者と直
交する手首回転軸で６軸を構成し、サポートに支持され
たリンク両端とサポート上にこれらの６軸中５軸の駆動
モータを配置することにより、軽量で手首・腕とも水平
面内での位置・姿勢をエンドレスに変えることができ、
複雑な組立作業を迅速にできる産業用ロボットである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明産業用ロボットの一実施例を図面を参照し
て説明する。

第１図は本発明の産業用ロボットの前面斜視図、第２図
は第１図の正面図、第３図は第１図の右側面図、第４図
は第２図のＸ−Ｘ断面図である。第１図から第４図にお
いて、支柱３の上端から前方に突き出たサポート４の前
端円筒部４ａの左右にはレバー５ｍ、６ｂが上シ；突き
出た丁字形のブラケット５人・５Ｂの一端が軸４ｂを介
して回動自在に取付られ、レバー５ａ・５ｂには後にモ
ータ６が直結されサポート４上面のクレビス４ｂに揺動
自在に支持されたポールスクリュユニット７のナラ）７
ａ力ピン結合している。

そして、ブラケット５人の他端内には軸９人が前後に貫
通固定され１前後端（二は上部リンクｌｏ人の上端が揺
動自在Ｃ二連績され、この上部リンク１ｏ入の連結部前
面には、出力軸にクエープジエネレータ１２ａが取付い
たモータ１１人が固定され、上部リンクＩＯＡ内に固定
されたサーキュラスプライン１２ｂ。

軸９人端に固定されたフレクスプライン１２ｃとでハー
モニック減速機１２人を構成している。一方、上部リン
クＩＯＡの連結部後面には、モータ１３人が取付けられ
、このモータ１３人の軸には歯付ベルト１４ムと噛合う
プーリ１５が固定され、ベル）　１４Ａの下端は上部リ
ンクＩＯＡ下端と下部リンク１６Ａ上端を揺動自在に結
合したピンＣ：取付られたプーリ１７Ａに巻付いている
。

次にこれと対称にプラタン）　５Ｂにも軸９Ｂが貫逼し
上部リンクＩＯＢの上端が連結し、この連結部Ｉ：はモ
ータＩＩＢ・１３Ｂ・サーキュラスプライン１２ｂ・フ
レクスプライン１２ｃで構成するノーーモニツク減速機
１２Ｂと、歯付ペル）１４Ｂ・プーリ１５があり。

歯付ペル）１４Ｂの下端は上部リンクＩＯＢと下部リン
ク１６Ｂ間のゼンに固定されたブー９１７Ｂに巻付ｂＹ
′ｃいる。更に下部リンク１６人・１６Ｂの各下端は手
首ベース２０の側面にピン接合し、ブラケット５人・５
Ｂ。

上部リンク１４Ａ・１４Ｂ、下部リンク１６人・１６Ｂ
で５辺形リンクの腕を構成している。そして下部リンク
１６人と手首ベース２０間の連結ピンに取付られたブー
！Ｊ２２Ａとブー！Ｊ１７Ａ間には歯付ペル）１６ａが
、同じく下部リンク１６Ｂと手首ベース２０間の連結ピ
ンに取付られたブー９２２Ｂとブー９１７Ｂ間には歯付
ペル）　１６ｂが巻付いている。

次に第２図・第３図に示すように手首ベース加の上端の
クレビス２０！には、上端が上部リンクＩＯＨの支点２
１ｍに連結した連結棒２１の下端がピン結合している。

一方、手首ベース２０の下端はコの字形になっていてそ
の水平断面図の第５図のように中空の十字部材ｎの前後
面な回動自在に支持し、十字部材器の左右面は７ランジ
２４ａのある減速機付モータ２４ｂが取付られた手首ケ
ーシングＵの上端が前後シ；揺動自在に連結している。

そしてブー９２２人には歯付ベルト５人の上端が巻付き
下端は十字部材お後端に固定されたフレクスプライン２
５Ｃ９手首ベース２０下端に固定されたサーキュラスプ
ライン２５ｂとともにノ・−モニツク減速機四を構成す
る。クエープジエネレータ５暑と軸２５ｄを介して回動
自在に支持された歯付ブー９２６Ａに巻付られ、同じく
ブー９２２Ｂにも歯付ペル）２５Ｂの上端が、十字部材
器に取付部材２３麿を介して回動自在に支持された傘歯
車２６の軸に固定された歯付プーリ２６Ｂに下端が巻付
いている。ｌ！ｃ傘歯車％は十字部材ｎの中央で１手首
ケーシングｎに取付部材２７ｄを介し固定されたフレク
スプライン２７ｃと十字部材器の内周に固定されたサー
キュラスプライン２７ｂ等とともにハーモニック減速機
２７を構成するクエープジエネレータ２７ｍを他端に持
ち十字部材ｎに回動自在Ｃ：支持された傘歯車路と噛合
う。

〔発明の作用〕

以上のよう６：構成された腕の作用について説明する。

第１図・第５図（；おいて、モータ６を駆動するとポー
ルスクリュユニット７でブラケット５人・５Ｂが揺動し
、上部リンク１０人・ＩＯＢ　、下部リンク１６人・Ｌ
６Ｂで構成する５辺形リンクの腕が軸４ｂを軸として第
１図矢印■方回に揺動する。次（ニモータ１１Ａ・ＩＩ
Ｂを駆動すると、ハーモニック減速機１２人・１２Ｂで
減速されて上部リンク１０人・ＩＯＢが各々独立に第１
図矢印Ｉ、１方向に揺動し、手首部は第５図の斜線で示
す領域Ｓを任意に動く。即ち、上部リンク１０人を反時
計方向の動作成人まで動かし、上部リンクＩＯＢを同じ
く反時計方向に動作限一杯にＢ＋Ｂ′へと動かすと、下
部リンク１６Ａ・１６Ｂの先端即ち手首部２との連結部
はＣ−＋Ｃ′へと移動し、動作範囲Ｓの上限の円弧の軌
跡となる。また、上部リンク１０人・ＩＯＢを同時Ｃ二
内側へ反対方向に等速で駆動すると、＠えば下部リンク
１６人・１６Ｂ先端の初期位置Ｃ４Ｃ’へと直線的に移
動する。また。

この５辺形リンクの腕の動きにつれて下部リンク１６人
・１６Ｂの接合点にピン接合された手首ベース２０は連
結棒２１で上部リンクｌＯＢと連結しているので、常に
上部リンクｌＯＢと一定の関連をもった姿勢をとる。

次に手首部の動作は、モータ１３Ａを駆動すると歯付ベ
ルト１４人・１６ａ・２５Ａを介してハーモニック減速
機２４１：ｌ−人力され減速されて、手首ベース２０に
対し十字部材ｎを第１図矢印■方回に揺動する。

また、モータ１３Ｂを駆動すると、同様に歯付ベルト１
４Ｂ・１６ｂ−２５Ｂ、傘歯車２６・詔を介してハーモ
ニック減速機２７に入力され減速されて十字部材ｎに対
し手首ケーシング２４を第１図矢印Ｖ方回に揺動する。

最後に減速機付モータ２４ｂを駆動すると先端フランジ
２４ａは手首ケーシング２４に対し第１図矢印Ｍ方回に
回動する。

以上のように構成した腕りの機構及び手首部の機構では
、駆動用モータ６・ＩＩＡ・ＩＩＢ・１３ｋ・１３Ｂが
全て腕１のｌ−１−■の３自由度の各々回転中心かその
近くに取り付けられており、駆動軸回りの慣性モーメン
トが小さくしかも負荷トルクが等しく従って同一のモー
タ及び減速機を１−１・■・Ｖ軸に用いているため、ア
ンバランス重量が小さく抑えられ、更に、腕１の動作範
囲を組立に有効な直方体１：限定したので小容量のモー
タですみ、また手首２の■・Ｖ・■の３軸の９ち■・Ｖ
軸の伝動を腕白の歯付ベルトで高速段にて行ない伝動系
を小形・嘔臘化できるので、ロボットを小形軽量化する
ことができる。また、手首礼の自由度構成を手首ベース
２０・十字部材器・手首ケーシングＵからなるカルダン
継手状の構成とし、第１の振り■・第２の振りＶ・回転
■の３自由度を具備したので１組立作業を行なう水平面
内で手先の方図をエンドレスに連続的に変えることがで
き、従来のロボットでは不可欠であったα軸の反転動作
が要らなくなり、迅速な組立作業ができる。また、腕ｌ
の上下動作を上部リンク１０１・１０　Ｂ下部リッツ１
６人・１６Ｂの屈曲で行うので、動作領域上方のむだな
空間を減らすことができる。

尚、本実施例では手首旦の■軸の駆動を手首ケーシング
ａ内に設けたモータ２４ｂで行なったが。

このモータ２４ｂも他の手首＆の自由度■・Ｖ軸と同様
に上部リンクに設は高速段の伝動系を用いて駆動しても
よい。また、手首ベース２０を連結禅２１を介し、上部
リンクＩＯＢと連動させたが、下部リンク１６Ａ・１６
Ｂの各々に支点を持クツくンタグラフ機構およびスライ
ド機構で下部リンク１６Ａ　−１６Ｂと連動させ、常に
下部リンク１６Ａ　−１６Ｂのなす角の２等分線方向を
向くように構成してもよい。更にＩ乃至■軸の駆動にノ
・−モニツク減速機を用いたが、これは遊星歯車減速機
等と置き換えてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の産業用ロボットによれば、支
柱上部のサポート（ニー辺を支持された５辺形リンクで
椀を構成し、リンク機構全体の揺動と支持された一辺に
連結する各２辺を夫々独立（；駆動し、更にリンク連接
軸と平行な軸回りに揺動する第１振り軸、これと直行す
る軸回１月：揺動する第２振り軸、これら両者と直交す
る軸回りに回動する回転軸の３自由度で手首を構成し、
腕の駆動と手首の少なくとも２軸の駆動モータを上部で
支持されるリンクの両端に集中的に配置したので、むだ
が動作領域少なく、小形・軽量でバランスがよく、高速
動作か可能で、しかも組立作業を行なう水平面内では手
首の央部がエンドレスに連続して変災でき複雑な組立作
業を迅速に行なうことができ良に作業時の占有空間も小
さい産業用ロボットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す産業用ロボットの前面
斜視図、第２図は第１図の正面図、第３図は第１図の右
側面図、第４図は第２図のＸ−Ｘ断面図、第５図は第２
図のＹ−Ｙ断面図、第５因は本発明の一実施例を示す産
業用ロボットの作用を示す説明図、第７図・第８図・第
９図は従来の産業用ロボットの動作説明図である。 Ｌ・・・椀 旦・・・手首 ３・・・支柱 ４・・・サポート ５Ａ・５Ｂ・・・ブラケット ６．１１人、　ＩＩＢ　、　１３Ａ　、　１３Ｂ・・・
駆動モータ１０Ａ　、　１０Ｂ・・・上部リンク １６Ａ　、　１６Ｂ・・・下部リンク ２０・・・手首ベース ２１・・・連結佛 ｎ・・・十字部材 ２４・・・手首ケーシング ２４ｂ・・・減速機付モータ （７３１７）代理人　弁理士　則　近　廠　佑　（ほか
１名）正面 第２図 Ｃ゛′ 動仔４１１１］ 浴り来　イｔリ　−２ 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一辺を回動自在に固定側に取付られた５辺形リンクで腕
   を構成する産業用ロボットにおいて、前記固定側と前記
   ５辺形リンクの一辺間に設けられ前記５辺形リンクを前
   記一辺のリンクを軸として揺動する第１のモータと、 前記一辺のリンクの両端の一側に設けられ前記一辺のリ
   ンク両端に一端が連結して上部リンクを揺動する第２・
   第３のモータと、 前記両上部リンクの他端に連結された下部リンク先端が
   結合する連結部に前記両下部リンク対向方向に揺動自在
   に設けられ前記５辺形リンク内側に突き出た第１のクレ
   ビス部と外側に突き出た第２のクレビス部を有する手首
   ベースと、 前記第１のクレビス部と前記下部リンクの一側の支点間
   に前記一側の下部リンクに平行にピン結合された連結棒
   と、 前記第２のクレビス部に一両側面が揺動自在に連結され
   た中空の十字部材と、 この十字部材の他の一両側面に揺動自在に連結され先端
   のフランジを回転するモータが内蔵された手首ケーシン
   グと、 前記両上部リンク上端の他の一側に設けられ出力軸にプ
   ーリが取付られた第４・第５の手首駆動モータと、 前記十字部材と前記手首ベース及び前記手首ケーシング
   間に設けられた減速機と前記手首駆動用モータのプーリ
   間に前記各連結部に設けられたプーリを介して配設され
   、前記手首駆動用モータの回転を伝達して前記手首ケー
   シングを前記５辺形リンクの面方向と直交方向に揺動さ
   せるベルトとよりなることを特徴とする産業用ロボット
   。