JPS6322284A

JPS6322284A - 三次元の空間で対象物を自動的に操作するための装置

Info

Publication number: JPS6322284A
Application number: JP12607787A
Authority: JP
Inventors: ゲルハルト・ボルト; ヨアヒム・ブツシユルテ
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1988-01-29
Also published as: DE3623350C2; DE3623350A1

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】本発明は、三次元の空間で対象物を自動的に操作するた
めの装置に関する。

物流技術の広い分野では、単に対象物の姿勢、配向また
は運動のみを変える場合であろうと、または自動的に加
工する場合であろうと、対象物を操作する多数の可能性
が与えられる。搬送道具については、単に例としてあげ
ると、原型搬送道具、連続コンベヤ、棚壁コンベヤまた
は単純な操作装置があり、その場合これらは多分工作機
械の装入のときに、その構造上の設計により付加的な役
目を引き受けることができる。

その場合に、産業ロボットは最大の使用可能性を有する
装置である。なぜなら、多数の運動軸が自由にプログラ
ム可能であり、従ってその都度の状況に適合できるから
である。それ故、そのような産業ロボットは、機械のロ
ーデングまたはアンローデングのときに、めっきすると
きに、溶接のときにまたは機械加工のときに、研磨のと
きにまたはラフ力を塗るときにまたは組立のときにも使
用される。産業ロボットの場合に不利なのは、特にその
畜い価格であり、それはこれらの装置が停止していると
きには、もはや正当に評価できない。

それ故、そのような高価な装置をいっそう充分に利用す
るために、それが頻繁に静止状態で用いられ、かつ多数
の作業場所で操作される。

他の最適な可能性は、メリーゴーランドの仕方で、静止
したロボットに、種々の作業を実施できる多数の作業場
所を順々に供給することにある。

本発明の課題は、特に、移送費用、従って投資費用が著
しく少なくなる、ロボット／作業場所システムの最適化
の進行を達成できる解決を創造することである。

冒頭に述べた種類の装置において、この課題を解決する
には、本発明により、装置が敷設された三次元のレール
システムの上を移動可能であり、かつ少なくとも一つの
付加的な作業自由度を備えた操作装置で操作を実施すれ
ばよい。

本発明は、そのような操作装置またはロボットが、例え
ばメリーゴーランドに取りつけられた作業場所より大抵
非常に小さくてかつ軽いという認識を利用している。従
って、ロボットは通例簡単に移送することができる。同
時に、ロボットが到着すべき作業場所を例えば部品群の
後に配置することができる等である。

基本的には、移動可能性を他の機械により行うことがで
きる。しかしながら、敷設された三次元のレールシステ
ムへ引き継ぐことには、全（著しい付加的な利点がある
。大抵、産業ロボットは、位置決めのための三つの運動
可能性を有し、ならびに操作すべき物体を配向するため
の三つまでの別のハンド軸を有する。しかしながら、本
発明により、空間に敷設されたレールによりロボットを
その都度の作業場所で、次ぎのように、すなわち場合に
よっては一つの運動軸しか必要とせず、すなわち二つの
別の軸が完全になくなるように位置決めできるので、構
造的に非常に簡単な解決が得られる。

本発明が、この構造のみに限定されないことは言うまで
もない。それ故、実施態様では、移動可能な三次元の操
作装置が二つの自己の作業自由度を有するようにするこ
とができる。

特に装置の捩じれも一緒に含む三次元のレールシステム
で、実際に空間の各点にロボットが所望のどんな姿勢で
も到着することができる。

上りと下り、左カーブと右カーブまたは捩じれ区間によ
り、ロボットは側方に回動され、下方に指向し、または
混合形式で位置決めすることができ、かつその都度の作
業場所で、特に好都合な作業位置でその機能を果たすこ
とができる。

本発明の装置は、自己の駆動部、搬送すべき荷重のため
の受け部および／または操作装置またはロボットを有す
る、レールと組み合わされた車両で形成されていること
により優れている。

荷重−／ロボント受け部と駆動ユニントを分離されたモ
ジュールとして形成し、これらのモジュールを、互いに
相対運動ができるように連結すれば、特に合目的である
ことが判明した。

このモジュール構造形式には、そのような構造形式で元
来存在する利点と並んで、柔軟性と適応力において種々
の使用範囲と使用目的で別の利点、すなわち駆動部／荷
重受け部の移行範囲を可動に形成することができ、これ
により例えば車両のモルレールガイドの場合に非常に狭
い曲率半径が可能になるという利点がある。

別の実施態様では、装置に、空間に敷設された三次元の
レールを介して運動を可能にする輪軸を設けることを提
案する。

例えば、遠心力、重力および加速力をできるだけモーメ
ントのないように、すなわちレール中央に導入すること
が重要である。このために、本発明は、装置に、互いに
相対的に捩じれを可能とする支承部を介して相対して互
いに連結されている二つの輪軸を設けることを提案する
。

別の実施態様で、本発明は、駆動モジュールを、駆動モ
ータと、そこに直接配置されていて駆動輪を有する第一
の輪軸とで形成することを提案する。

できるだけコンパクトな構造形式を保証するために、お
よび一方では駆動モジュールと他方では荷重受けモジュ
ールとの間の運動可能性を達成するために、駆動モジュ
ールに二重制御レバーを設けることを提案する。その場
合に、二重制御レバーを駆動モジュールにピッチ軸を中
心として回転可能に配置する。

この箇所で以下の記載に用いられる軸の表示を簡単に説
明する。ここでは、三次元空間における車両の回転運動
軸を次ぎのように使用する。

χ−軸は、車両に車両推進方向に向けて配置されていて
、「ロール軸」として定義され、それに対してＹ−軸は
同じ平面にあるが、ロール軸に対して垂直であると定義
され、かつ「ピッチ軸」と呼ばれ、一方Ｚ−軸は、これ
らの両方の軸に垂直に立っていて「片揺れ軸」と呼ばれ
る。

さらに続〈実施態様では、荷重受けモジュールを、駆動
モジュールの二重制御レバーに固定するようにする。そ
れによって、駆動モジュールと荷重受けモジュールの間
のピッチ軸を中心とする運動可能性が生ずる。さらに前
述したヒンジにより、ロール軸を中心とする運動が可能
になり、二重制御レバーと同様に片揺れ軸を中心とする
運動さえ可能になる。

本発明で同様に行われているように、荷重受けモジュー
ルの輪軸をそこで案内二又に支承するのが合目的である
。その場合に、前述した運動方式を可能とするために、
案内二又カミ片揺れ軸を中心として捩じれ可能に荷重受
けモジュールに固定され、および／または輪軸が案内二
又にピッチ軸を中心として回転可能に支承される。

ロボットの動作により生ずるモーメントを捕らえること
ができるようにするために、本発明は主要な実施態様に
おいて、駆動モジュールと荷重受けモジュールの間で輪
軸の互いの捩じれを可能とする連結支承部が、捩じれ可
能性を遮断するためのストッパーを備えるようにする。

以下、本発明を実施例について図面により詳細に説明す
る。

閉じられた中空形材として形成されたレールｌの上を、
全体的に２で示された本発明による装置が移動する。そ
の場合、装置２は、駆動部３と、位置制御部５を有する
荷重受け部４と、そこに暗示的に描写された操作物体６
と、ロボット７とからなる。

荷重受け部４には支持輪軸８が設けられ、かつ荷重受け
部４は、同様に支持輪軸９を自由に操作するモータ３と
少なくとも一つのヒンジ１０を介して連結されているが
、これについては後で詳細に述べる。

第１図には、モータモジュール３の輪軸９に三つの立体
軸が書き込まれており、Ｘでロール軸、Ｙでピッチ軸、
Ｚで片揺れ軸を示しである。

第３図にはシステム表示が描かれている。この場合、レ
ール１には水平線でカーブ部分１１、垂直線でカーブ部
分１２が、および例えば切り換え点１３が設けられたレ
ールシステムが示されている。それを以て、装置２が三
次元空間で実際にどんな姿勢でも取ることができること
が示されているにすぎない。第３図の装置が、処理すべ
き対象物６を把持した後、右下に描かれた位置から左上
に描かれた位置へ切り換え点１３および垂直なカーブ１
２を経て移動した場合に、すぐそばに下方に配置された
ロボットアーム１４が今や上側にロボットアーム１４′
として存在することが認められる。従って、ロボットア
ーム１４の付加的な運動を必要とせずに操作要素６が１
８０６だけ向きを変えることができる。

装置２の詳細は第４図〜第６図から明らかになるが、種
々のカーブ位置が示されている。

第４図は、水平カーブの装置２を示す。モータモジュー
ル３には、ピッチ軸Ｙを中心として回転可能に支承され
ている、全体的に１５で示された二重制御レバーがある
。平行稈１６には、単純化して描かれた荷重受け部４が
、ロール軸Ｘを中心として捩じれが可能であるようにヒ
ンシヒン１７を介して連結されている。

荷重受けモジュール４の全体的に８で示されり輪軸は、
二叉１日に支承されており、この二又は荷重受けモジュ
ール４に片揺れ軸Ｚを中心として回転可能に配置されて
いる。

第５図は、走行レール１がそれ自体のうちに曲率を実現
する可能性を示しており、これをそこでは捩じれカーブ
で示しである。第４図に記載されたヒンジ１７により、
装置２はレール１のそのような経過に追従することがで
きる。

モジュール３と４を互いに対して特別に懸垂することに
より、装置１は第６図に示したように垂直なカーブを通
過することもできる。なぜなら、特に、輪軸８がピッチ
軸Ｙを中心として運動できるように二叉１８に固定され
ているが　４らである。同じ運動可能性を、すでに述べ
たように二重制御レバー１５がモータモジュール３に対
して有する。

最後に、第５図に関連してなお認められることは、輪軸
８または９が上方と下方の案内ロール１９または２０と
、側方のロール２１とがらなり、これらのロールは使用
される状況に応じて全て駆動機能を受け持つことができ
ることである。その場合、導入が駆動力によってもでき
るだけモーメントがない状態で行われるように配置する
のが特に好都合である。

もちろん、基本思想を捨てずに本発明の記載された実施
例を種々の点で変更することができる。それ故、例えば
走行駆動部に、二つの操作装置または操作すべき物品の
ための荷重受け手段および操作装置自体のための別の荷
重受け手段を設けることができる。また、本発明は特別
な駆動方式に限定されないし、または走行レールの特別
な横断面形状、その他に限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の原理を説明する側面図、第２図は装置を
単純化して示した正面図、第３図はレール案内のシステ
ムを示す図、第４図はカーブ走行の駆動部を有する台車
の実施例の平面図、第５図は捩じれたレールの範囲の装
置の正面図、第６図は垂直なカーブにおける装置の側面
図である。１・・・レールシステム２・・・車両３・・・駆動部４・・・荷重受け部６・・・搬送すべき荷重７・・・操作装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）三次元の空間で対象物を自動的に操作するための
装置において、前記装置が空間に敷設された三次元のレ
ールシステム（１）の上を移動可能であり、その際少な
くとも一つの付加的な作業自由度が与えられている操作
装置（７）を有することを特徴とする装置。
（２）三次元の移動可能な操作装置（７）が二つの自己
の作業自由度を有する、特許請求の範囲第１項に記載の
装置。
（３）自己の駆動部（３）、搬送すべき荷重（６）のた
めの受け部（４）および／または操作装置（ロボット）
（７）を有する、レールと組み合わされた車両（２）で
形成されている、特許請求の範囲第１項または第２項記
載の装置。
（４）荷重−／ロボット受け部（４）と駆動ユニット（
３）が、分離されたモジュールとして形成されており、
これらのモジュールは、互いに相対運動ができるように
相互に連結されている、特許請求の範囲第３項に記載の
装置。
（５）空間に敷設された三次元のレール（１）を介して
運動ができる輪軸（８、９）を備えている、特許請求の
範囲第３項または第４項記載の装置。
（６）互いに対して捩じれを可能とする支承部（１０）
を介して相互に連結されている二つの輪軸（８、９）を
備えている、特許請求の範囲第１項から第５項までのう
ちのいずれか一つに記載の装置。
（７）駆動モジュール（３）が、駆動モータと、これに
直接配置されていてかつ駆動輪を有する輪軸（９）で形
成されている、特許請求の範囲第１項から第６項までの
うちのいずれか一つに記載の装置。
（８）駆動モジュール（３）が二重制御レバー（１５）
を備えている、特許請求の範囲第１項から第７項までの
うちのいずれか一つに記載の装置。
（９）二重制御レバー（１５）が駆動モジュールにピッ
チ軸（Ｙ）を中心として回転可能に配置されている、特
許請求の範囲第８項に記載の装置。
（１０）荷重受けモジュール（４）が駆動モジュール（
３）の二重制御レバー（１５）に固定されている、特許
請求の範囲第１項から第９項までのうちのいずれか一つ
に記載の装置。
（１１）荷重受けモジュール（４）の輪軸（８）が案内
二又（１８）に支承されている、特許請求の範囲第１項
から第１０項までのうちのいずれか一つに記載の装置。
（１２）案内二又（１８）が片揺れ軸（Ｚ）を中心とし
て捩じれ可能に荷重受けモジュールに固定されている、
特許請求の範囲第１１項記載の装置。
（１３）輪軸（８）が案内二又（１８）にピッチ軸（Ｙ
）を中心として回転可能に支承されている、特許請求の
範囲第１２項に記載の装置。
（１４）輪軸（８、９）の互いの捩じれ（Ｘ）を可能と
する、駆動モジュール（３）と荷重受けモジュール（４
）の間の連結支承部（１７）が捩じれ可能性を遮断する
ためのストッパーを備えている、特許請求の範囲第６項
から第１３項までのうちのいずれか一つに記載の装置。