JPS6213158B2 - - Google Patents

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ツトのアーム
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対のリンクから構
成された多関節型のアーム装置は、よく知られて
おり、例えば特開昭58―109291号公報に開示され
ている。

このような産業用ロボツ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
せることによつて、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つて、アームの駆動力に及ぼ
す負荷の影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。

（発明の目的） 本発明は、平行リンク機構からなるアーム装置
をもつた多関節型の産業用ロボツトにおいて、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、産業用ロボツトのアーム
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ツ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上方
を向いている第１アームと、 第１アームの上端部に、水平をなす第２軸をも
つて後端部が枢着されている第２アームと、 第２アームの中間部に上端部が枢着され、かつ
前記第１アームと平行をなす第１リンクと、 第１アームの中間部に上端部が枢着され、かつ
前記第２アームと平行をなす第２リンクと、 第１及び第２リンクの下端部同士を同軸上に枢
着する連結軸と、 連結軸を前後に移動させる駆動手段と、 第１軸を上下に移動させる駆動手段とを有する
平行リンク機構からなる産業用ロボツトのアーム
支持装置において、 エアシリンダの前室及び後室を、バルブを介し
てそれぞれ、圧力源に接続し、かつピストンロツ
ドの遊端部を前記連結軸に連結してなる平衡手段
と、 前記第１軸の上下方向の移動を検知して前記連
結軸の平衡点からのずれを検知する検知手段と、 該検知手段からの信号をもつて、前記バルブを
開閉させて、前記平衡手段におけるエアシリンダ
の前室あるいは後室のいずれか一方に圧力を加え
ることにより、前記連結軸に対する付勢方向を切
換えるようになつている制御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、ほ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、前記支注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、上下を向く螺杆７が螺挿され、この螺杆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９のピストンロツド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１１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１
３，１３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、前後をなす螺杆１４の
中間部が螺合され、かつ、この螺杆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１６のピストンロツド１６ａ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
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２０
ａ，２０ｂとなつており、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をもつて枢着
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，２
３ｂとなつており、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をもつて枢着され、かつ下方の枢軸部２３
ｂ，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、かつ後端は、
前記第１アーム２０の中間部に、軸２６をもつて
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本によつ
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l₁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l₁と直交する
軸線I₂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が枢着されている。

第２アーム２１の後端面には、モータ取付台３
０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２
１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、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２
８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字形のブラケツト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及ぴエ
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１
６ｃ側に接続されている。

前述したように、エアバルブ４５，４６は、第
１軸１０の移動を検知する検知手段であり、かつ
付勢手段としてのエアシリンダ１６の付勢方向を
切換える制御手段ともなつている。

なお、上述した各モータ８，１５，３１，３
２，３３，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ユータ制御で操作され
る。従つて、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、テイ
ーチングによつて、摸範動作を記憶装置等に記憶
させ、かつ命令によつて、アームの作動を、反復
して行えるようになつている。

（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（図示略）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つて、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，ｃで示すように、３軸方向にそれぞれ
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つてい
る。

アーム装置１９の水平方向の力は、アーム装置
１９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２
８が、中立位置、すなわち、高さＮにあり、第１
軸１０が高さｎの位置にある場合は、アーム装置
１９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Ｕとなり、第１軸１０の高さｕとなつ
た第２アーム２１の上昇時には、アーム１９の重
心０_１は、前記重心０よりも後方に移る。従つ
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の下降に伴つて、板カム
４４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Ｐの力に対する矢印Ｑの力を等しくさせる
ことによつて、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、高さＤで示す位置に下
降した場合には、第１軸１０は高さ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１
６の前室１６ｂに供給される空圧によつて発生す
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の作動に伴つて、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
量によつて、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
切換えることによつて、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１
９をｘ―ｙ方向に移動させるためのモータ８，１
５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、産業用ロボツトを小形化でき
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、板カ
ム４４及び操作片４５ａ，４６ａを有するバルブ
４５，４６からなる機構をもつて検知手段４２と
したが、電気的構成、すなわち、後部支持台６の
移動を、直接スイツチで検知し、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
使用しうることは勿論である。

【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ツトを
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）、１６…エ
アシリンダ（平衡手段）、１７…軸受、１８…連
結軸、１９…アーム装置、２０…第１アーム、２
１…第２アーム、２２…第２軸、２３…第１リン
ク、２５…第２リンク、２７…ローリングケー
ス、２８…ホルダーケース、２９…ホルダー、３
１，３２，３３…モータ（駆動手段）、３４，３
５，３６…円筒軸、４２…検知手段、４４…板カ
ム、４５，４６…エアバルブ、４７…エア供給
源、４８，４９，５０，５１…配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平をなす第１軸１０に基端部が枢着されて
   上方を向いている第１アーム２０と、 第１アーム２０の上端部に、水平をなす第２軸
   ２２をもつて後端部が枢着されている第２アーム
   ２１と、 第２アーム２１の中間部に上端部が枢着され、
   かつ前記第１アーム２０と平行をなす第１リンク
   ２３と、 第１アーム２０の中間部に上端部が枢着され、
   かつ前記第２アーム２１と平行をなす第２リンク
   ２５と、 第１及び第２リンク２３，２５の下端部同士を
   同軸上に枢着する連結軸１８と、 連結軸１８を前後に移動させる駆動手段と、 第１軸１０を上下に移動させる駆動手段８とを
   有する平行リンク機構からなる産業用ロボツトの
   アーム支持装置において、 エアシリンダ１６の前室１６ｂ及び後室１６ｃ
   を、バルブ４５，４６を介してそれぞれ、圧力源
   ４７に接続し、かつピストンロツド１６ａの遊端
   部を前記連結軸１８に連結してなる平衡手段と、 前記第１軸１０の上下方向の移動を検知して前
   記連結軸の平衡点からのずれを検知する検知手段
   ４２と、 該検知手段４２からの信号をもつて、前記バル
   ブ４５，４６を開閉させて、前記平衡手段におけ
   るエアシリンダ１６の前室１６ｂあるいは後室１
   ６ｃのいずれか一方に圧力を加えることにより、
   前記連結軸１８に対する付勢方向を切換えるよう
   になつている制御手段とを備えることを特徴とす
   る産業用ロボツトのアーム支持装置。 ２ 検知手段が、第１軸１０の後部支持台６に設
   けられた板カム４４と、該板カム４４によつて操
   作され、かつ前記平衡手段の付勢方向を切換える
   バルブ４５，４６とからなる特許請求の範囲第１
   項に記載の産業用ロボツトのアーム支持装置。 ３ 第１軸１０が、圧力源４７に接続されたエア
   シリンダ９をもつて上下方向に支持されてなる特
   許請求の範囲第１項、又は第２項に記載の産業用
   ロボツトのアーム支持装置。