JPS632679A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、作業対象物を平面上で精密に移載しまた組立
てを行う直列アームを有する水平多関節型の産業用ロボ
ットに関するものである。

従来の技術 元来産業用ロボットは直列アームを有する水平多関節型
のものが大半であった。この型式では直列に連結された
アームと、各アームおよび先端ハンド部の各回動中心部
に設けられた原動機との重量のため自己慣性トルクが大
きくなることやまた各アームが直列に連結されているこ
とにより相互に干渉し影響を及ぼす相互干渉トルクが発
生すると云ったことのために、ロボットの制御性や位置
決め精度が悪化し、高速化にも限界がある。

ところが従来は直列アームを存する水平多関節型の産業
用ロボットで前記問題点を解消し得す、そのような問題
点のない別の水平多関節型の産業用ロボットとして、第
５図に示すような平行リンク式のものを先に提案してい
る（特願昭６０−１５５４３０号）。

このものは、ベースａ上に設置された第１原動機すと、
第１原動機すと共通の軸心を持って単独駆動可能に設け
られた第２原動機Ｃと、第１、第２各原動機す、ｃをそ
れらの共通の軸心上で支持する支柱ｒとを備え、第２原
動機Ｃの出力軸に第１アームｄの基部を、第１原動機す
の出力軸に第４アームｇの基部をそれぞれ結合し、第１
アームｄの先端に回動軸により連結した第２アームｉの
先端と、第４アームｇの先端に°回動軸により途中部分
を連結した第３アームにの一端とをピンで連結すること
により平行リンクを形成し、第３アームにの他端に上下
軸および回動軸を有するハンド部ｐを設け、第２アーム
ｉと第３アームにとの連結点または第３アームに上の前
記連結点との近傍に前記上下軸を駆動する第３原動機ｍ
と、第３原動機ｍから上下軸に伝動する手段ｎと、前記
ベースａ上に固定して設置された第４原動機０と、第４
原動機０から前記第１、第２各原動機す、ｃの回動中心
および第３アームにの第４アームｇ上での回動中心を経
由して前記ハンド部ｐの回転軸に伝動する手段りとを持
ったものになっている。

これによると、第１、第２及び第４原動機ｂ、Ｃ１０を
ベースａ上に設置することによりアームの負荷重量を軽
減し、第３原動機ｍと第２アームｉと第４アームｇの回
動中心に関してハンド部ｐと反対側の第３アームに上に
配設することによって、各アームのアーム長（第１、第
２、第３、第４各アーム長を各々ｊ２．％β２、ｅ、、
１４とする）、アーム質量（第１、第２、第３、第４各
アームの質量をｌＴ１＋　、ｍｔ　、ｍ！　、ｍ＝とす
る）及び重心位置（第１、第２、第３、第４各アームの
各々重心位置を各々の結合点よりの距離であられしたも
のをり、　、ｈ２、ｈ、　、ｈ４とする。をｍｔ　　ｌ
、ｈｚ　＝ｍ、Ａ２！、の条件を満たすように設定する
ことで、第１アームｄと第４アームｇ間に生ずる相互干
渉トルクを低減する作用が生じ、原動機の制御性が向上
し、小型の負荷容量をもつ原動機で高速、高精度な制御
が達成できる。又支柱ｒを第１原動機すと第２原動機Ｃ
の回転中心と一致させ且つこれらを保持する構成により
各アームの回動範囲が拡大する。更に第４原動機Ｏをベ
ースａ上に固定設置し、第１及び第２原動機す、　ｃの
回転中心及び第３アームにと第４アームｇの回動中心を
経由して、ハンド部ｐの回動軸に回転運動をタイミング
ベルト等で伝達することにより、第４原動機０の回転を
定位置に固定すると第１アームｄ及び第４アームｇが移
動してもハンド部ｐ先端の回転位置は定位置に固定され
る。この結果上記構成の産業用ロボットにおいても定位
置制御が容易になる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、平行リンク式アームはそれ自体の占める平面ス
ペースが大きく、ロボットの周辺に構造物等があるとそ
れが障害となって作動領域が制限される。またアーム構
造およびその駆動系が複雑なため高価につく。

問題点を解決するための手段 本発明は前記のような問題点を解決するために、ベース
上に設置された第１原動機と、第１原動機と共通の軸心
を持って単独駆動可能に設けられた第２原動機と、第１
、第２各原動機の出力軸を縦通して上側の原動機をベー
ス上に支持する支柱と、第１原動機の出力軸と結合され
た第１アームと、第１アームの先端に回動軸を持ちかつ
その回動軸が第２原動機の出力軸と連結された第２アー
ムと、第２アームの先端に上下軸および回動軸を持った
ハンド部と、第２アームの回動中心から先端部とは反対
側に延びた尾端部に設けられてハンド部の上下軸および
回動軸を駆動する第３、第４各原動機とを備えたことを
特徴とするものである。

作用 第１、第２各原動機は直接ないし支柱を介してベース上
に支持されるので、それらの自重をアームに負荷するこ
となくアームを駆動することができる。第１アームを第
１原動機の支柱が縦通している出力軸によって支柱に邪
魔されることなく３６０’範囲で旋回駆動することがで
きる、第２アーム先端のハンド上下軸および回動軸を第
２アームの回動軸から先端とは逆向きに突出する尾端上
の第３、第４各原動機によって駆動するから、第２アー
ムの回動中心を境とした先端側および尾端側の重量バラ
ンスをとることによって第１アームと第２アームとの相
互干渉トルクを低減することができる。

実施例 第１図から第４図に示す本発明の一実施例について説明
すれば、ベース１上に第１モータ（第１原動機）２が設
置され、その上に共通の軸心を持って第２モータ（第２
原動機）３を設けである。第２モータ３は第３図に示す
ように、ベース１に立設した中空の支柱４によって第１
、第２各モータ２．３の出力軸２ａ、３ａを縦通ずる形
で支持されている。第１モータ２の出力軸２ａに第１ア
ーム５の基部が結合され、第１アーム５の先端に回動軸
６を持った第２アーム７が連結されている。回動軸６は
第２アーム７の尾端７ｂ寄り部分に位置し、回動軸６上
のタイミングプーリ８と第２モータ３の出力軸３ａ上の
タイミングプーリ９との間に張設したタイミングベル目
０を介して第２モータ３により旋回駆動されるようにな
っている（第２図、第３図）。

第２アーム７はその尾端７ｂ側に寄った位置に前記回動
軸６が位置し、第４図に示すように先端７８部に゛上下
軸１）と回動軸１２とを持ったハンド部１３が設けられ
、尾端部７ｂ部に上下軸１）および回動軸１２を駆動す
る第３、第４各モータ１４．１５が設けられている。

ハンド部１３は第２アームの先端部に設けたカバー１６
内に位置する固定ホルダー１７に、上下軸１）を直接、
回動軸１２上下軸１）および上下ホルダー２１を介して
保持している。上下軸１）はボール螺子軸とされ、その
下端部に設けたタイミングプーリ１８と第３モータ１４
の出力軸１４ａに取付けたタイミングプーリ１９との間
に張設したタイミングベルト２０を介して第３モータ１
４により回転馬区動するようにしである。

上下ホルダー２１は上下軸１）にボール螺子用ナフト２
１ａ部で螺合して保持され、これに、固定ホルダー１７
に上下動および回動自在に挿通した回動軸１２を回動自
在に連結して上下ホルダー２１と同体的に上下動できる
ようにしである。回動軸１２は固定ホルダー１７の下面
に回転自在に保持されたタイミングプーリ２２とスプラ
イン部で嵌合し、上下ホルダー２１と同体的に上下動し
ながらタイミングプーリ２２の回転を受けられるように
なっている。

タイミングプーリ２２には、第４モータ１５の出力軸１
５ａに取付けたタイミングプーリ２３との間に第２アー
ム７の回動軸６上のタイミングプーリ２６を介し張設さ
れたタイミングベルト２４．２７によって第４モータ１
５による回転駆動を受けるようにしである。２５は支柱
４内に設けられる各部への内部配線と外部とのコネクタ
である。

以上によって、第１モータ２が作動すると、第１アーム
５が第２アーム７を伴って支柱４のまわりに旋回駆動さ
れ、第２モータ３が作動すると第２アーム７が第１アー
ム５上の回動軸６と共にその軸心まわりに回動させられ
、第１アーム５に対し屈伸させられる。この第１、第２
各モータ２．３の適時動作で、第１、第２各アーム５．
７による最大アーム長を半径とする支柱４まわりの円形
領域内のどの位置にもハンド部１３の回動軸１２を移動
させることができる。

また、第３、第４各モータ１４．１５を作動させるとハ
ンド部１３の回動軸１２を前記移動させられる各位置で
上下動させたり、自身の軸線まわりに回動させたりする
ことができる。

これらの動作で、回動軸１２の下端に取付けた作業具２
８によって種々の物品を平面上で移載し、また組立てを
行うことができる。

前記動作において、第２アーム７は、その先端７ａ側と
尾端７ｂ側とは、アームの長さと第１、第２モータ１４
．１５の設置とによって回動軸６を中心とした重量バラ
ンスがとられているし、自身が保持している第３、第４
モータ１４．１５によってハンド部１３の上下駆動およ
び回動駆動を行うのであるから、第２アーム自身の回動
がハンド部１３の駆動の影響なくスムーズになされるし
、第１アーム５上の回動軸６に重心を持っていることに
よって第１アーム５に第２アーム７０回動およびハンド
部１３の上下、回動の影響を大幅に軽減することができ
る。

これによって、ハンド部１３の位置制御を高速でしかも
精度よく行うことができ、前記作業を高精度で能率よく
行える。

また、タイミングプーリ９が第１、第２モータ２．３の
軸心と共通であることによって第１アーム５の旋回中、
第２、第４各モータ３．１５を停止しておけば、第２ア
ーム７およびその先端のハンド部１３の作業具２８の向
きを常に一定に保っておけるし、タイミングブーＩＪ２
６が第２アーム７の回動軸６の軸心と共通であることに
よって、第２アーム７の第１アーム５上での回動中は、
第４モータ１５を停止させておけば、ハンド部１３の作
業具２８の向きを常に一定に保っておくことができる。

これによって作業具２８の向き制御が容易になる。

発明の効果 本発明によれば、前記構成および作用を有するので、ア
ームの自己慣性トルクおよび相互干渉トルクが小さくま
た支柱まわりの作業域に制限のない水平多関節型産業用
ロボットを直列アーム式のもので実現することができ、
平行リンク弐のもののようにアーム自体が大きな平面ス
ペースをとってロボットの周辺に構造物等があるとそれ
が障害となり作業領域が大きく制限されると云うような
ことが解消する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同平
面図、第３図は同実施例の第１アーム部の一部を断面し
て見た側面図、第４図は同実施例の第２アーム部を一部
を断面して見た側面図、第５図は従来例を示す平面図で
ある。 １−−−−−−−−−−−−−−−−−・−・−−−−
−−−−・・−ベース２・−・−−一−〜〜−・−・・
−−−−−−−−−−・−・・・−第１原動機３−−−
−−−−・−−−−−−・〜・−・−・−・−・−第２
原動機２ａ、３ａ・−一一一一−−−−−−・−−−−
−−−−−−−・−出力軸４−−−−−−−−−・−−
−−−−−一一一・−一−−−−−−−−−−−−−−
支柱５−−−−−−−−−一・−・−−−−一−−−−
−−−−−−・・−・−・第１アーム６．１２−・−−
−−−−−−・−・−一−−−−−−・−回動軸７−一
一一一・−一一−−−−−−−−−−−−−−−−−−
一−−−−−−−第２アーム８、ｉ　ｏ−−−−−−−
−−・・−・・−・−・−・−一一一一タイミングベル
ト１ｔ−−−−−−−−−−−一・・・−・−−−−−
−−一−−〜−−−−・上下軸１３・−・−−一−−−
−−−・−−−−−・−・−＝−・−−−−−−・ハン
ド部１４・−・−−−−−−−〜−−−−−−−−−−
−−−−−・−−−一−−・・第３モータ１５−−一−
−・・・・−・−−−ｍ−・−一−−−−・・−・−一
−−−第４モータ。 代理人　弁理士　中圧　敏男　はが−名第３区 ２ａ　、　３ａ−−−−−一出力軸 ４−−−−−−−−−一支荘 ５−−一−−−−−−−−第１アーム ６　、　＋２−−−−−一口動軸 ７−−−−−−−−−一第２アーム ８．１０−−−一タイミングベルト １）−−〜−一−−一−−−上下軸 １３−−−−−−−−−ハンド部 ？４−−−−−−−−−−第３モーク ＋５−−−−−−−−一第４モータ １−−−−−−−−−ベース ２−−−−−−−一第１Ｍ＠機 ３−−−−−−−一第２原動機 第１区 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース上に設置された第１原動機と、第１原動機
   と共通の軸心を持って単独駆動可能に設けられた第２原
   動機と、第１、第２各原動機の出力軸を縦通して上側の
   原動機をベース上に支持する支柱と、第１原動機の出力
   軸と結合された第１アームと、第１アームの先端に回動
   軸を持ちかつその回動軸が第２原動機の出力軸と連結さ
   れた第２アームと、第２アームの先端に上下軸および回
   動軸を持ったハンド部と、第２アームの回動中心から先
   端部とは反対側に延びた尾端部に設けられてハンド部の
   上下軸および回動軸を駆動する第３、第４各原動機とを
   備えたことを特徴とする産業用ロボット。