JPS6299088A - ロボツト装置 - 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〉 本発明はロボット装置に関し、特に縦長のパネル面を有
するような各種装置の組立、調整及び種々の組立ライン
に用いて有用なものである。

〈従来の技術〉 従来用いられている産業用ロボット装置には種々の座標
形の機構構成がある。対象とする作業エリアが比較的広
く一方向に長い直方体となるような場合、直交座標形や
円筒座標形のロボット装置が有利であるが、一般には直
交座標形のロボット装置が良く用いられている。

第４図は従来技術に係る直交座標形のロボット装置を概
念的に示す構成図である。同図において、１は左右移動
機構も兼ねる基台、２は上下移動機構、３は前後移動機
構、４は把持機構である。

かかるロボット装置において、基台（左右移動機構）１
は上下移ｒｆ！ｈ機構２を前後移動機構３及び把持機構
４とともに図中のＸ軸方向に移動せしめる。上下移動機
構２は前後移動機構３を把持機構４とともに図中のＹ軸
方向に移動せしめる。前後移動機構３は把持機構４を図
中のＹ軸方向に移動せしめる。かくて把持機構４による
作業エリアは図中にＡの符号を付し一点鎖線で示すよう
な直方体となる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上述の如きロボット装置は、把持機構４の位置ｐ　（ｘ
、’ｙ、ｚ）を最小の３自由度で位置決めでき、構成が
単純であり、精度も得られ易いという利点があるが、各
移動機構１゜２．３の移動方向の長さよりも大きな作業
エリアＡは得ることができない。したがって、作業エリ
アを、特に上下方向（Ｙ軸方向）に大きくしたいような
場合、上下移動機構２を大きくしなければならず、これ
に伴ない基台１も剛性をもたせるために頑強にし、且つ
駆動用動力を大きくする必要がある。この結果、ロボッ
ト装置の寸法、重量及び消費電力が大きくなる。また、
この種の従来技術に係るロボット装置で（よ床面近くの
位置への把持機構４の位置決めが困難になる。

本発明は、上記従来技術に鑑み、所定の位置へ位置決め
するための必要最小の自由度で且つ寸法、重量及び消費
電力を極力小さくすることが可能な機構構成のロボット
装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、基台に設けられ上
下方向に直進移動する移動部を有する上下移動機構と、
前記移動部とともに上下移動する水平な回転軸に基端部
が固着されて回転軸の回りに回動し得るようになってい
るアームを有する回転アーム機構と、前記アームの先端
部に取り付けられ前記回転軸と平行に形成された回転軸
である回転腕部を有する回転腕機構と、回転腕部にこの
軸回りに回動可能に取り付けられ物を把持する把持機構
とを有することを特徴とする。

く実　施　例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図である。同
図に示すように、本実施例は基台１、上下移動機構５、
前後移動機構６、回転アーム機構７及び把持機構４を有
する。

上下移動機構５（ま、支持プレー）５ａ、５ｂ。

直進案内部材５ｃ、５ｄ、送りネジ５ｅ、駆動モーフ５
ｆ及び移動部５ｇを有しており、基台１に対し回転可能
に垂直に支持されている送りネジ５ｅを駆動モーフ５ｆ
で回転することにより、送りネジ５ｅに螺合されている
移動部５ｇが、直進案内部材５ｃ、５ｄに案内されて上
下方向（図中Ｙ軸方向）に移動するようになっている。

前後移動機構６は、アレームロａ、直進案内部材６ｂ、
送りネジ６ｃ、駆動モータ６ｄ及び移動部６ｅを有して
おり、送りネジ６Ｃを駆動モータ６ｄで回転することに
より、送りネジ６Ｃに螺合されている移動部６ｅが直進
案内部材６ｂに案内されて水平方向（図中Ｚ方向）に移
動するようになっている。このときフレーム６ａは移動
部５ｇに固着されている。

回転アーム機構７は、アーム７ａ、回転軸受部７ｂ、回
転軸７ｃ、駆動モータ７ｄを有しており、回転軸受部７
ｂに支承された回転軸７Ｃを駆動モータ７ｄで回動する
ことによりアーム７ａを回転軸７Ｃの回りに回動するよ
うになっている。このとき回転軸受部７ｂ及び駆動モー
タ７ｄは移動部６ｅに固着されている。

回転腕機構８は、把持機構４が固着されている回転腕部
８ａ及びアーム７ａの先端部に固着された駆動モータ８
ｂを有しており、回転腕部８ａを駆動モータ８ｂで回動
することにより把持機構４を回転腕部８ａの軸回りに回
動するようになっている。このとき回転腕部８ａはＺ軸
に平行、即ち回転軸７Ｃに平行に形成されている。かく
て、把持機構４は、把持中心軸である回転腕部８ａをＺ
軸に平行に保った状態で上下方向（Ｙ軸方向）、前後方
向（Ｚ軸方向）への直線移動及びアーム７ａのアーム長
を半径としたＸ−Ｙ平面内での旋回運動を行なうととも
に、回転腕機構８により把持中心軸である回転腕部８ａ
を中心に回動することができる。

次に第１図、第２図を用いて本実施例の作用を説明する
。第２図は本実施例の機構の動作を説明する図である。

同図において、０．。

Ｏは夫々上下移動機構５の移動の下限位置、上限位置、
０は回動アーム機構７の回動中心、０□は把持機構４の
回動中心、Ｂは把持機構４の回動中心０□が取り得るＸ
−Ｙ平面内での動作エリアであり、把持機構４の把持中
心は回動中心０□に一致している。

第３図中に示すように、アーム７ａおよび把持機構４の
Ｙ軸とのなす角度を夫々ψ、θとし、また把持機構４の
回動角度をθ′とする。ただし直線０２−ｍは把持機構
４の把持開閉軸の直角方向を示す。

そこで、アーム７ａのアーム長をｒ、Ｙ軸方向への直進
移動量をＵ、、Ｚ方向への直進移動量Ｕ２（第３図中に
は表示していない）とすると、動作エリアＢ内での把持
機構４の回動中心０２の位置および姿勢は次の（１）式
で表わされる。

Ｘ　＝　凡−ｒｏｂｎψ Ｚ＝Ｚｏ＋Ｕ２ θ＝ψ＋θ′ ここに、人、ＹＯ２Ｚｏは（Ｕ、、Ｕ２．ψ）＝（０，
０，０）の時の基準座標での把持機構４の位置である。

従ってＸ、Ｙの座標値はアーム７ａの回動量と上下移動
機構（Ｙ軸方向）５の移動量Ｕｖで定められ、Ｚ軸方向
は前後移動機構６の移動ｆｉ　Ｕ２そのものであり、複
雑な座標変換を必要としない。

本実施例のロボット装置の動作エリアＢは、第２図に示
すごとく、ｘ軸方向にアーム７ａのアーム長ｒの２倍の
２ｒ、Ｙ軸方向に上下移動機構５の移動ストローク長し
で表わされろ長方形に加丸、上限位置Ｏｏよりも上方に
半径ｒの半円分のエリア、同様に下限位置Ｏ，よりも下
方に半径ｒの半円分のエリアとなる。

第３図は本発明に係るロボット装置の第２の実施例の一
部を抽出して示す斜視図である。

本実施例が第１の実施例と異なる点は、前後移動機ｙｔ
９を回転アーム機構７のアーム７ａの回転端部に設けた
点である。即ち、本実施例に係る前後移動機構９は、支
持フレーム９ａ。

前後移動アーム９ｂ、直線案内レール９ｃ、直線案内ガ
イド９ｄ、ラック９ｅ、ピニオン９ｆ及び駆動モータ９
ｇを有する。このとき支持フレーム９ａはアーム７ａの
先端に回転軸７ｃと平行になるよう一体的に形成しであ
る。直線案内ガイド９ｄ及び駆動モータ９ｇは支持フレ
ーム９ａに夫々固着され、直線案内レール９Ｃ及びラッ
ク９ｅは直線移動アーム９ｂに夫々固着されている。ま
たピニオン９ｆｔよ駆動モーフ９ｇの回転軸（図示せず
）に固着されろとともにラック９ｅと噛合している。

かかる本実施例において、駆動モータ９ｇの回転力はピ
ニオン９ｆ及びラック９ｅを介し直線運動に変換されて
前後移動アーム９ｂに伝達される。この結果、前後移動
アーム９ｂは直線案内レール９ｃと直線案内ガイド９ｄ
の作用により前後方向（Ｚ方向）に直進案内される。

一方、前後移動アーム９ｂの先端には回転腕機構８が固
定されている。即ち、把持機構４を先端に固着している
回転腕部８ａを回動する駆動モータ８ｂが前後移動アー
ム９ｂの先端に固着されている。したがって前後移動機
構９により把持機構４の前後方向（Ｚ方向）の位置決め
を行なうことができる。

本実施例における把持機構４の位置および回動角度と各
機構部の動作量との関係は前記第１の実施例で説明した
場合と同様に（１）式で表わされるが、本実施例は第１
の実施例に比べ、前後に移動する部分の質量が回動アー
ム機構７を含まない分だけ小さくなっているため、高速
で、かつ正確な位置決めを行なうことができる。したが
って、第１の実施例よりもさらに精密な組立、調整用の
ロボット装置として有用なものとなる。

なお、前後移動機構９に関し、その構造は本実施例に示
したものに限るものではなく、送りねじとボールスライ
ドを用いる構造、または単純な位置決めでは空圧シリン
ダを用いる構造など種々考えられる。また、第１及び第
２の実施例において把持機構４と回転腕機構８の間に、
Ｘ軸およびＹ軸を回動軸とし回動する手首機構を付加し
ても良く、この場合には把持機構４の操作の自由度を高
めることも可能である。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よれば最小の自由度で把持機構を把持中心軸を平行に保
ったまま３次元的に位置決めでき、かつ上下方向の直進
移動ストローク範囲よりもさらに広い範囲のエリアを操
作できるため、上下方向に長い作業エリアに対してロボ
ット装置の大きさ重量および消費電力を小さくすること
が可能である。また、ロボット装置の全高を低くでき、
回動アーム機構の構造が単純であるので装置の重量を軽
減することができるばかりでな〈従来直交座標形ロボッ
トでは困難であった床面近くの水平把持動作も同時に容
易に行うことができる。

更に回動アーム機構により、把持機構４の移動速度を速
くすることができる。この効果は、特に比較的長い距離
を移動する時に著しく、従来の直交座標型のロボット装
置に比べ動作時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図は
その動作エリアを示す説明図、第３図は本発明の第２の
実施例の一部を抽出して示す斜視図、第４図は従来技術
を概念的に示す構成図である。 図　　面　　中、 １は基台、 ４は把持機構、 ５は上下移動機構、 ６．９は前後移動機構、 ７は回転アーム＋Ｍｔ構、 ８は回転腕機構である。 特　　許　　出　　願　　人 日本電信電話株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台に設けられ上下方向に直進移動する移動部を
   有する上下移動機構と、前記移動部とともに上下移動す
   る水平な回転軸に基端部が固着されて回転軸の回りに回
   動し得るようになっているアームを有する回転アーム機
   構と、前記アームの先端部に取り付けられ前記回転軸と
   平行に形成された回転軸である回転腕部を有する回転腕
   機構と、回転腕部にこの軸回りに回動可能に取り付けら
   れ物を把持する把持機構とを有することを特徴とするロ
   ボット装置。
2. （２）基台に設けられ上下方向に直進移動する移動部を
   有する上下移動機構と、前記移動部に取り付けられ水平
   方向に直進移動する移動部を有する前後移動機構と、前
   記水平方向に直進移動する移動部に水平に取り付けられ
   た回転軸に基端部が固着されて回転軸の回りに回動し得
   るようになっているアームを有する回転アーム機構と、
   前記アームの先端部に取り付けられ前記回転軸と平行に
   形成された回転軸である回転腕部を有する回転腕機構と
   、回転腕部にこの軸回りに回動可能に取り付けられ物を
   把持する把持機構とを有することを特徴とするロボット
   装置。
3. （３）基台に設けられ上下方向に直進移動する移動部を
   有する上下移動機構と、前記移動部とともに上下移動す
   る水平な回転軸に基端部が固着されて回転軸の回りに回
   動し得るようになっているアームを有する回転アーム機
   構と、前記アームの先端部に取り付けられ前記回転軸と
   平行に形成されて水平方向に直進移動する前後移動アー
   ムを有する前後移動機構と、前後移動アームの先端部に
   取り付けられ前記回転軸と平行に形成された回転腕部を
   有する回転腕機構と、回転腕部にこの軸回りに回動可能
   に取り付けられ物を把持する把持機構とを有することを
   特徴とするロボット装置。