JPS6347086A - ロボツトのマニプレ−タ - 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】 （ａ）技術分野 この発明は、塗装ガンなどの作業装置を先端に固定する
とともに、所定の空間内の任意の位置に移動させるロボ
ットのマニプレータに関し、特に、互いに直交する方向
に揺動自在に構成された中間部材と先端部材とを備えた
ロボットのマニプレータに関する。

（ｂ１発明の概要 この発明に係るロボットのマニプレータは要約すれば、
基体と中間部材との間に構成された第一リンク機構およ
び中間部材と先端部材との間に構成された第二リンク機
構を互いに交差して設けられた三木一組の連結棒と、中
間部材および先端部材の揺動角度が０のときに両連結捧
の中央部に位置するレバー体とから構成するとともに、
基体に設けた駆動装置の回転力を中点で回転可能にされ
たリンクおよびケーブルを介してレバー体に伝達するこ
とにより、リンク機構を簡略化して基体に作用する慣性
モーメントを小さくするとともに、中間部材および先端
部材の揺動角度の変化がレノ＼一体の回転角度中間位置
の左右対称に変化するようにして先端部材の位置制御を
容易にできるようにしたものである。

（Ｃ１従来技術とその欠点 産業ロポｙ　ｌ〜のマニプレータは、先端に取り伺けた
作業装置を二次元方向に揺動させる。この揺動動作を円
滑かつ正確に行わせるためには、マニプレータを出来る
だけ軽重に構成する必要がある。

このため、本出願人は先に実願昭５９−１８５５９８号
に記したように、第一リンク機構および第二リンク機構
の一部を構成するリンクに一体に連結したリンク枢支軸
に揺動用モータを直結して設け、複数の押引ロッドの必
要をなくし、基体を小型軽量化するとともに、製造工程
の簡略化およびコストダウンを目的とした産業ロボット
の手首装置を考案した。これによって、基体に連動機構
を備える必要を排除でき、構造の簡略化を達成したしか
しながら、上記産業ロボットの手首装置ではリンク機構
を構成するモータの重量がマユブレークの先端荷重を増
加させ、慣性モーメントが増大化し、作業装置を揺動動
作させるために大きな駆動力を必要とする欠点があった
。

また、上記考案の実施例では二本のリンクを交差させて
配し、中継部材（中間部材に同じ。）および先端部材の
揺動角度がモータの回転角度よりも大きくなるようにし
でいた。

しかしながら、モータの回転力は一方のリンクを介し、
て中継部材および先端部材に伝達されるため、揺動角度
はモータの回転角度に対し一次元的に変化しない。この
ため、作業装置の位置制御が繁雑になる欠点があった。

＋ｄ）発明の目的 この発明のＬ１的は上記従来の欠点に鑑み、リンク機構
からモータを排除することによって構造を簡略化すると
ともに、マニプレータの先端荷重を減少し、慣性モーメ
ントを小さくして揺動動作を円滑に行うことができ、ま
た中間部材および先端部材の揺動角度が駆動装置の動作
量に一次元的に変化するようにし、作業装置の位置制御
を容易に行うことができるロボットのマニプレータを提
供することにある。

（ｅ１発明の構成および効果 この発明のロボットのマニプレータは、基体に第一　リ
ンク機構を介して揺動自在に連結した中間部材と、中間
部材に第二リンク機構を介して中間部材の揺動方向に直
交する方向に揺動自在に連結した先端部材とを備えてな
るロボットのマニプレータにおいて、第一リンク機構を
、互いに交差するとともに、両端を中間部材の揺動方向
に回転可能に枢支した二本一組の連結棒と連結棒の枢支
位置の中点の基体側に一端を枢支し、中間部材側に他端
を回転自在かつ摺動自在に係合したレバー体とから構成
し、第二リンク機構を、互いに交差するとともに、両端
を先端部材の揺動方向に回転可能に枢支した二本一組の
連結棒と連結棒の枢支位置の中点の中間部材側に一端を
枢支し、先端部材側に他端を回転自在かつ摺動自在に係
合したレバー体とから構成し、基体に備えられ、第一リ
ンク機構と第二リンク機構とが有するレバー体のそれぞ
れに回転力を伝達する二対のケーブルおよび二個の駆動
装置と、一対ごとのケーブルのそれぞれを両端に固定す
るともに、一端に駆動装置を連結し、中点で回転可能に
したリンクとを備えたことを特徴とする。

以上の構成によりこの発明によれば、駆動装置を基体側
に設け、この駆動装置の動作をリンクおよびケーブルを
介してレバー体に伝達する。このレバー体は中点に回転
自在に設けられているため、レバー体の回転動作を中間
部材及び先端部材の揺動動作とすることができる。

このように、基体と中間部材および中間部材と先端部材
との間に設けられた第一リンク機構および第一・リンク
機構のそれぞれが交差する三木一組のリンクとレバー体
のみから構成されているため、構造がきわめて簡略で、
先端荷重を軽減し揺動動作を円滑に行うことができる。

また、二本の連結棒を互いに交差するとともに、両端部
を枢支して設け、これらの中点位置にレバー体を回転自
在に設けたため、中間部材および先端部材の揺動角度ば
レバー体の回転角度の二倍になる。したがって、揺動角
度がレバー体の回転角度中間位置の左右対称に変化し、
揺動動作の位置制御をきわめて容易に行うことができる
。

ｉｆ）実施例 第２図（Δ）および（Ｂ）は、この発明の実施例である
マニプレータを備えた１１ボットのそれぞれ平面図およ
び側面図である。

ロボット３１は、本体２７とアー１．２１〜２３とによ
り構成されている。アーノ、２１は本体２７に対して矢
印■または、Ｊ方向に回転可能にされている。アーム２
２は支点２５を介してアーム２１に対して矢印Ｇまたは
Ｈ方向に回転可能にされている。

また、アーム２３は支点２６を介してアーム２２に対し
矢印ＥまたはＦ方向に回転可能にされている。このアー
ム２３の先端にはアーム２３を基体とするマニプレータ
１が取り付けられている。

このマユブレーク１の先端に設けられた取付部材２４に
より作業装置が取り付けられる。本体２７の内部には駆
動装置である油圧シリンダ２８ａ。

２８ｂがそれぞれリンク２９ａおよび２９ｂの−・端に
取り付けられζいる。このリンク２９　ａおよび２９ｂ
にはそれぞれ一対のケーブル３０および３１が両端に固
定されている。

第１図（Ａ）および（Ｉ３）は、に記マニプレークのそ
れぞれ平面図及び側面断面図である。

Ｗ体２３にば輔４ａおよび５ａを介して連結棒４および
５の−・端が枢支されている。これら連結棒４および５
の他端ば軸４　ｂおよび５ｂにより中間部材２に枢支さ
れているとともに、互いに交差している。これら二本を
一組とした連結棒４および５は基体２３と中間部＋１２
との間の下側にも同様の連結棒４′および５′か同様に
して設けられている。基体２３において軸４ａおよび５
ａの取付位置の中点には、レバー体６が軸６ａにより回
転自在に設けられている。このレバー体６はスライドロ
ンドアを備えている。スライドロンドアは中間部材２に
設げられたストロークベアリング８に摺動する。

また、このストロークヘアリング８ばヘアリング９によ
り中間部材２に回転自在にされている。

このレバー体６には図外の取付金具を介してケーブル３
０ａおよび３０ｂのそれぞれが輔６ａをはさんだ両端部
に取り付＆−１られている。

中間部材２と先端部材１２との間には、二４組の連結棒
１４．．１５およびＩｍ、１５′とレバー体Ｉ６により
第二リンク機構１３が構成されている。第二リンク機構
１３において連結棒Ｉ４，１５および１４’、１５’は
第一リンク機構３における連結棒４，５および４’、５
’と同様にして両端部を中間部材２および先端部材１２
に枢支されている。

また、レバー体１６は軸１６ａを介して中間部材２に回
転自在にされている。レバー体１６が有するスライドロ
ッド１７はスタイ１−１３ソド７と同様にして先端部材
１２に摺動自在かつ回転自在に保持されている。

さらに、レバー体１６には取付金具ＩＥｉｂ、１６Ｃを
介してケーブル３１ａ、３１ｂの端部が固定されている
。基体２３の端部と先端部材１２との間の外周部はフレ
キシブルチューブＩ９により被覆されている。以上の構
成により中間部材２は基体２３に対し水平方向（矢印Ａ
またばＢ方向）に揺動自在にされている。

また、先端部材１２は中間部材２に対し、矢印Ｃまたは
Ｄ方向に揺動自在にされている。ごの中間部材２のｔ１
動方向と先端部材１２の揺動方向は互いに直交している
。

第３図（Δ）および（Ｂ）は、」−記マニプレー夕の作
用を示すそれぞれ平面の略図、および側面の略図である
。

本体２７が有する一方の油圧シリンダ２８ａがロッド３
２ａを矢印に方向に動作させると、第３図（Ａ）に示す
ように、リンク２９ａは、矢印り方向に回転する。この
リンク２９ａの両端部に取り付けられたケーブル３０ａ
および３０ｂは、リンク２９ａの動作をレバー体６に伝
達する。これによってレバー体６は軸６ａを中心に同じ
く矢印り方向に回転する。このとき、レバー体６が有す
るスライドロッド７も中間部材２とともに矢印り方向に
回転する。

ところが、中間部材２は基体２３に連結棒４゜５により
連結されている。この連結棒４，５が互いに交差して設
けられているため中間部材２はスライドロッド７を保持
しているヘアリング９を中心にして矢印Ａ方向に揺動す
る。

また、このとき、スライドロッド７はストロークヘアリ
ング８に対し摺動し、その有効長を延長している。しか
も、レバー体６を支持している軸６ａおよびスライドロ
ッド７を保持しているベアリング９の取付位置は、連結
棒４，５の枢支位置の中点にあるため、中間部材２のベ
アリング９に対する揺動角度は、レバー体６の軸６ａに
対する回転角度に等しい。

このため、中間部材２の基体２３に対する揺動角度は、
レバー体６の回転角度の中間位置の左右対称になり揺動
動作の位置制御を容易に行うことができる。

本体２７が有する他方の油圧シリンダ２８ｂによりロッ
ド３２ｂを矢印に方向に移動させると第３図（Ｂ）に示
すように、リンク２９ｂは中心位置を支点として矢印Ｍ
方向に回転する。このリンク２９ｂの回転動作はケーブ
ル３１ａおよび３１ｂを介して第二リンク機構１３のレ
バー体１６に伝達される。

これによって、レバー体１６はスライドロッド１７とと
もに軸１６ａを中心として矢印Ｍ方向に回転する。この
とき、スライドロッド１７を保持した先端部材１２はベ
アリング１９を中心に矢印Ｃ方向に揺動する。

また、スライドロッド１７はストロークベアリング１８
に対し摺動し、その有効長を延長する。

第二リンク機構１３の構成は、第一リンク機構３の構成
に等しいため、先端部材１２のベアリング１９に対する
揺動角度は、レバー体１６の軸１６ａに対する回転角度
中間位置の上下対称になるために等しい。このため、先
端部材１２の中間部材２に対する矢印Ｃ方向の揺動角度
は、レバー体１６の回転角度の二倍に等しくなる。

しかも、この関係はレバー体１６の回転角度の大きさに
かかわらず一定であるため、先端部材１２の垂直方向の
揺動動作の位置制御を容易にすることができる。

なお、以上の動作は中間部材２の矢印Ｂ方向の動作およ
び先端部材１２の矢印り方向の動作についても同様であ
る。

以上のようにしてこの実施例によれば、二本一組の連結
棒を互いに交差させて枢支するとともに、回転動作を伝
達するレバー体を連結棒のそれぞれの枢支位置の中間点
に回転自在に設けることにより、レバー体の回転角度の
大きさにかかわらず中間部材および先端部材の揺動角度
を常にレバー体の回転角度の二倍とすることができ、揺
動動作の位置制御時において油圧シリンダによるアクチ
ュエータの移動量を容易に求めることができ、作業を簡
略化するとともに制御機構を簡潔に構成することができ
る。

また、リンク機構を簡潔な構造とすることができ、先端
荷重を軽減して円滑な動作を行うことができる。しかも
、アクチュエータの動作をリンクおよびケーブルの容易
な構造により伝達することができるため、アーム内にお
ける構造もさほど複雑化せず、装置の大型化や組立作業
の繁雑化を招来することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）はこの発明の実施例であるロ
ボットのマニプレータのそれぞれ平面図および側面断面
図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は同マニプレータを備え
たロボットのそれぞれ平面図および側面図、第３図（Ａ
）および（Ｂ）はともに同マニプレータの作用を示す図
である。 １−マニプレータ、２−中間部材、 ３−第一リンク機構、 ４．５．４′、５′一連結棒、 ６．１６−レハ一体、１２−先端部材、１３−第二リン
ク機構、 １４．１５．１４’、１５’一連結棒、２３−基体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体に第一リンク機構を介して揺動自在に連結し
   た中間部材と、中間部材に第二リンク機構を介して中間
   部材の揺動方向に直交する方向に揺動自在に連結した先
   端部材とを備えてなるロボットのマニプレータにおいて
   、 第一リンク機構を、互いに交差するとともに、両端を中
   間部材の揺動方向に回転可能に枢支した二本一組の連結
   棒と、連結棒の枢支位置の中点の基体側に一端を枢支し
   、中間部材側に他端を回転自在かつ摺動自在に係合した
   レバー体とから構成し、 第二リンク機構を、互いに交差するとともに、両端を先
   端部材の揺動方向に回転可能に枢支した二本一組の連結
   棒と、連結棒の枢支位置の中点の中間部材側に一端を枢
   支し、先端部材側に他端を回転自在かつ摺動自在に係合
   したレバー体とから構成し、 基体に備えられ、第一リンク機構と第二リンク機構とが
   有するレバー体のそれぞれの回転力を伝達する二対のケ
   ーブルおよび二個の駆動装置と、一対ごとのケーブルの
   それぞれを両端に固定するとともに一端に駆動装置を連
   結し、中点で回転可能にしたリンクと、 を備えてなるロボットのマニプレータ。