JPS6133879A - 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】 この発明は産業用ロボットに関するものであって、一層
詳細には、アームの両端部にハンドを設け、このアーム
を例えば水平旋回および軸方向に進退し得るように構成
して、特定の用途において各種物品のハンドリングを能
率良く達成するようにした産業用ロボットに関するもの
である。

溶接、塗装、プレスその他物流等の各種用途に応じて、
マニュピレータ形の産業用ロボットが現在多数提案され
ているが、ロボットの外観形態から考察するとその殆ん
どが１本の腕、すなわちシングルアーム式のものであっ
て、２本のアーム乃至ハンドを備える産業用ロボットは
余り多くは見受けられない。前記２本のアームを備える
ロボットの数少ない例としては、プレスラインに組込ま
れるワーク移載用の２本腕旋回形ロボットが挙げられる
。これは２本のアームを９０°の位相角をもって開いた
状態で構成し、前記２本のアームに共通の回転軸を中心
として９０°の角度で水平に旋回するよう配設したもの
であるが、作業領域が極めて狭いため、その使用範囲は
限定されたものとなっている。

また一般にダブルハンド式と称して、共通の基台上に独
立したマニュピレータを複数基配設して、各アームを夫
々単独に制御する組立用ロボットもあるが、これは複数
のロボットを併設したものに過ぎず、設置スペースが増
大すると共に製作コストが嵩み、更に制御系が複雑化す
る等の難点がある。

本発明は、このような産業用ロボットの現状に鑑み案出
されたものであって、アームの両端に夫々独立的に制御
可能なハンドを配設すると共に、このアームを自由旋回
並びに軸線方向に進退移動し得るよう構成することによ
って、作業領域の拡大を図り、併せて小さな設置スペー
スで単位時間当りの稼動効率を増大させることを目的と
する。

次に本発明に係る産業用ロボットにつき、好適な実施例
を挙げて、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する
。第１図において参照符号１０はロボット本体を支承す
る支持体を示し、この支持体１０は本実施例では、固定
基台１２に旋回自在に軸支される直立支柱となっている
。前記支持体１０の頂部にはスリーブ１４が水平に配設
され、このスリーブ１４の中空部に１本の真直なアーム
１６が水平摺動自在に挿通軸支されている。そして該ス
リーブ１４の外周に配設したステッピングモータ１８に
より、前記アーム１６を例えば水平方向に前進駆動およ
び後退駆動するように構成されている。このアーム１６
を駆動する方式としては、ラック・ピニオン機構とした
り、流体圧シリンダ等のリニアアクチュエータを使用し
たりすることができるが、精度を向上させるため前記ス
テッピングモータ１８を使用し、その回転を適宜のタイ
ミングベルトその信書車列等の機構を介してアーム１６
に所要の摺動運動を付与する型式が推奨される。

このアーム１６の各先端部に、グリッパやフィンガその
他バキュームカップ等の如きハンド２０が夫々装着され
る。このハンド２０は、図示しない制御系によって独立
的に制御し得るようになっており、第１図〜第３図に示
す実差例では、このハンド２０の自由度を一層向上させ
るために、リスト（手首）の回転等の各種運動機能およ
びハンド２０の昇降機構等が追加的に設けである。すな
わち、アーム１６の各先端部には夫々リスト２２゜２２
が旋回自在に取付けられ、このリスト２２゜２２の頂部
に対応的に配設したＤＣサーボモータ２４．２４により
各リストには水平方向の旋回が与えられる。この旋回は
、一方向への回転および所定中心角での往復回動の何れ
であってもよい。またリストの曲げ動作および振り動作
を付与するようにしてもよい。前記ＤＣサーボモータ２
４は、タコジェネレータおよびパルスエンコーダを一体
的に組込んだ型式のものであって、タコジェネレータか
らの信号は図示しない制御部中に設けたモータドライバ
ーに、またパルスエンコーダからの信号はエンコーダユ
ニットに夫々フィードバックされて、前記ＤＣサーボモ
ータ２４の適正な回転数をデジタルサーボ制御するよう
構成されている。

更にリスト２４．２４には、リニアアクチュエータとし
て空気圧シリンダ２６．２６が夫々対応的に垂直に取付
けられ、これらのシリンダのピストンロッド２８，２８
先端には、ハンド２０の一種としてバキュームカップ３
０，３０が夫々配設されている。またハンド３０として
は、このバキュームカップに限らず、把持爪式のグリッ
パや多肢指式のフィンガ等各種のものが使用用途に応じ
て各種使い分けられることは前述した通りである。

次に前記支持体１０は、固定基台１２に対し旋回自在で
かつ昇降自在に配設されているので、その機構について
説明する。固定基台１２に取付けた軸受３２には、長尺
のねじ軸３４の下端部が直立的に挿通軸支され、このね
じ軸３４は前記支持体１０に軸方向に穿設した貫通孔内
壁に螺切したねじ孔にねじ込まれている。また該ねじ軸
３４の下端部にスプロケット３６が固定され、このスプ
ロケット３６と図示のハンドル軸３Ｂに設けたスプロケ
ット４０との間にチェノ４２が張架されている。すなわ
ちハンドル軸３８に取付けたハンドル４４を手動操作に
より正逆回転させれば、チェノ４２を介して前記ねじ軸
３４が所定方向に回転し、図示のケーシング４６の頂部
に設けたガイド筒４８に挿通されている前記支持体１０
を昇降作動させるものである。

またケーシング４６内には、別のＤＣサーボモータ５０
が倒立配置され、該モータの回転軸に固着したピニオン
５２と平歯車５４が噛合すると共に、前記平歯車５４に
同軸固着した長尺のピニオン５６と支持体】０の外周に
固着した平歯車５８とが噛合するようになっている。そ
して前記ＤＣサーボモータ５０を回転制御することによ
り、支持体ＩＯに水平旋回運動が付与されるようになっ
ている。この場合、前記ピニオン５６は、軸方向に充分
の長さが付与されているので、前記ハンドル４４を回動
させて支持体１０およびこれに支承したアーム１６を昇
降駆動しても、平歯車５８とピニオン５６との噛合状態
は良好に保持される。

従ってハンドル４４によるアーム１６の高さ調節を、当
該アーム１６の旋回駆動機能に影響を与えることなく、
独立して相互に実施することが可能である。

第２図に示す本願の産業用ロボットは、アーム１６の旋
回中心を、支持体１０の中心軸に対し若干偏倚させるよ
う構成したものである。例えば、支持体１０から側方に
張出すように配設したショルダ６０に前記スリーブ１４
が水平に固定され、このスリーブ１４を適宜の旋回機構
により駆動するようにして、前記ショルダ６０に対し水
平旋回が付与されるようになっている。なお図示の実施
例では、ＤＣサーボモータ６２によりアーム１６に旋回
運動が与えられるが、前記支持体１０がその旋回軌道内
に位置しているので、該アーム１６の旋回エリアは支持
体１０に遮ぎられない範囲に限定される。

また第３図に示す産業用ロボットは、前記支持体１０を
アーム１６の旋回中心とする以外に、リスト２２も独立
的に水平旋回し得るようにして、第２の旋回中心を持た
せるよう構成したものである。例えばリスト２２は、ア
ーム１ｏの一方の先端に水平旋回自在に取付けられ、Ｄ
Ｃサーボモータ６４により駆動されるようになっている
。この場合、アーム１６の他方の端部に取付けられるリ
スト２２は、先と同じく水平旋回自在な構造としてもよ
いし、図示の如き単純な機端としてもよい。

何れの場合も、これによりアーム１６のワーキングエリ
アの拡大が図られる。

次に、本発明に係る産業用ロボットの制御例について説
明する。このアーム１６の動作パターンをプログラムす
る方法としては、各種の制御方法がある。本実施例では
、所要の作業をロボットに記憶させ、その作業の順序、
位置およびその他の情報を読出すことにより当該作業を
繰り返し実行させるティーチング／プレイバック方式が
好適に使用される。例えば、ティーチング作業により入
力されたデータは、制御部（図示せず）におけるマイク
ロコンピュータ内の主記憶装置（ＣＰＵ）に記憶され、
記憶されたデータはマイクロコンピュータにより演算処
理し、デジタルサーボユニットに与えられる。そして各
軸に対応するデジタルサーボユニット、モータドライバ
ー、ＤＣサーボモータおよびタコジェネレター、パルス
エンコーダからなる制御ユニットにより前記ＤＣサーボ
モータのデジタルＤＣサーボ制御を行うものである。

本発明に係る産業用ロボットを物流ラインに組込んだ場
合の動作例について、第４図〜第６図を参照して説明す
る。第４図に平面図で示す物流ラインには、平行に２つ
のベルトコンベヤ６６．６８が配設されており、夫々の
ベルトコンベヤの内側の所定位置に、例えば被包装物品
７０（ワーク）が多量に到来集積されるワークステーシ
ョン７２が対応的に設けである。この場合、２つのワー
クステーション７２．７２間の直線距離は、本願に係る
産業用ロボッ１へのアーム】６の両端部に設けた２つの
ハンド２０．２０間の長さに合致するよう、予め寸法設
定がしである。そしてＤＣサーボモータ５０が回転し、
一連の歯車列を介してアーム１６を水平旋回させること
により、各ハンド２０を対応的に各ステーション７２の
上方に到来させる（第４図に想像線で示す）。次いで各
ハンド２０により、ステーション７２上に集積されたワ
ーク７０を一個宛てずつ吸着保持した後、アーム１６を
所要中心角だけ水平旋回させて、前記ハンド２０．２０
を夫々２つのベルトコンベヤ６６．６８の側方近傍に到
来位置させる。ここで前記ステッピングモータ１８が駆
動され、アーム１６はスリーブ１４に対して水平軸方向
に摺動して、各ハンド２０およびこれにより吸着保持し
たワーク７０を各ベルトコンベヤの上方に移動させると
共にバキュームカップ３０の真空を解除する。これによ
りワーク７０はハンド２０から解放され、ベルトコンベ
ヤ上に落下してワーク移載が完了し、当該ワーク７０は
そのままコンベヤ上を載置搬送される。

第５図は、第２図に示す実施例に係るアーム１６の作動
エリアを平面状態で表わし、第６図は第３図に示す実施
例に係るアーム１６の作動エリアを同じく平面状態で表
わしたものであって、何れの場合もアーム１６やハンド
２０の自由度が増大されているので、例えば産業用ロボ
ットの配設位置にスペース上の限界のあるような場所に
設置されて、ワーキングエリアの良好な拡大が図られる
。

このように本発明に係る産業用ロボットによれば、アー
ムの両端に夫々独立的に制御可能なハンドを配設すると
共に、このアームを自由旋回並びに軸線方向に進退移動
し得るよう構成したことによって、例えば平行な２つの
ベルトコンベヤ上に別々のワーク集積ステーションに載
置したワークを一挙に同時移載することが可能であり、
限られた設置スペース内で作業領域の拡大を図ると共に
、併せて単位時間当りの稼動効率を増大させ得る等、多
くの有益な効果を奏する。また本発明のロボットは、物
流ラインにおけるワーク移載作業の外、プレスへのワー
クのローディングやアンローディング、その他各種組立
作業にも好適に使用することができ、汎用性にも富むも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係る産業用ロボットの好適な
実施例を示す側面図、第４図は本発明に係る産業用ロボ
ットを、２つのベルトコンベヤからなる物流ラインに配
設した状態を示す平面図であって、夫々のベルトコンベ
ヤの内側の所定位置に、ワークステーションが対応的に
設けてあり、第５図および第６図は、第２図および第３
図に示す実施例に係るアームの作動エリアを示す概略平
面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真直なアームの両端部に夫々独立的に操作されるハンド
   を配設し、前記アームを自由旋回および軸線方向に移動
   し得るよう構成したことを特徴とする産業用ロボット。