JPS6384882A - 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 この発明は、主に高温の作業環境で使用する円筒座標型
ロボットに関するものである。

従来の技術 高温の作業環境で使用するロボットとしては、例えばワ
ークを浸炭処理等を行なう熱処理炉内に搬入し、また熱
処理炉内から取出して次工程へ搬送する作業を行なうロ
ボットがある。

第５図は従来のこの種のロボットを示すもので、円筒座
標型のロボット１は、昇降可能かつ旋回可能に配設され
た旋回部２と、該旋回部２に設けられた軸受はユニット
３と、該軸受はユニット３に直動を案内されるとともに
回転駆動可能に支持ざれ、かつ前記旋回部２の軸受孔２
ａにスライド可能に嵌挿支持された棒状のアーム４と、
前記旋回部２にアーム４と平行に固設されたエアシリン
ダ５とを有し、前記旋回部２の前方側（第５図において
右側）に配設された前記アーム４の先端にはワーク保持
用のフォーク４ａを備え、また前記旋回部２を挟んで反
対側の基端には、前記エアシリンダ５から後方へ延出す
るシリンダシャフト５ａの端部とを連結する連結板４ｂ
がアーム４の回転を許容するように取付けられ、また前
記アーム４は、熱処理炉内の奥まった場所からワークを
取出すため極めて長い一本ものとして形成されている。

そして、ロボット１は、エアシリンダ５のシリンダシャ
フト５ａを短縮させて連結板４ｂを介してアーム４を前
方へ伸長させ、ワーク（図示せず）を保持したフォーク
４ａおよびアーム４の先端側を、熱処理炉（図示せず）
の高温の炉内に小ざな開口から差し入れ、ワークを炉内
に残して熱処理を行なうとともに、熱処理を完了した際
には、エアシリンダ５によりアーム４を伸長ざぜて先端
側を熱処理炉内に差し入れるとともに旋回部２を昇降操
作して、フォーク４ａによりワークを掬い上げて保持し
た後、前記シリンダシャフト５ａを伸長させてアーム４
を短縮させ、浸炭処理等の熱処理を施したワークを炉外
へ取り出し、次にアーム４を旋回させてワークを次工程
に搬送するようになっている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前記した従来のロボット１の場合には、旋回部
２から前方側へ突出する伸長状態のアーム４をエアシリ
ンダ５の操作により短縮させると、前記旋回部２から後
方側へのアーム４の突出量が多くなり、そのためロボッ
ト１の旋回用後方スペースが広く必要とされるという問
題点があった。

また、アーム４が旋回部２の軸受孔２ａにスライド可能
に嵌挿支持されるとともに、軸受はユニット３ａにより
直動を案内されるようになっているため、アーム４が高
温に加熱されて熱変形を起すと該アーム４をスライド可
能に嵌挿支持する旋回部２の軸受孔２ａ内のアーム４の
スライドが困難となるという問題点があった。また、ア
ーム４の前進後退作動により該アーム４の支持点が移動
するためアーム４のたわみ量が変化するとともに、加熱
されることによってもアーム４のたわみ量が変化し、そ
のためアーム４のたわみ母が変化すると該アーム４の直
動を案内する軸受はユニット３および軸受孔が損傷を受
けやすくなり、該軸受はユニット３等の信頼性が低下す
るという問題点があり、また前記軸受はユニット３の損
傷を防止するためには熱変形したアーム４の挿通を許容
するためのガイドローラ等の逃げ構造が必要だが、この
逃げ構造が複雑となる等の問題点があった。

また前記アーム４は、直線運動である前進後退作動のほ
かにラックアンドピニオン機構等のフォーク回転機構（
図示せず）により回転駆動されるため該アーム４を支持
する前記旋回部２および軸受はユニット３は、アーム４
の直動を案内するガイドローラ機構とともに該アーム４
を回転自在に支持する機構、例えば、ラジアルベアリン
グの内レースにスラスト方向移動を案内するガイドロー
ラを設ける等の複雑な構造の軸受装置を用いる必要があ
り、ざらにアーム４には外周面に前記軸受装置のガイド
ローラに当接する案内面を外周に形成する必要があるこ
とから、既製の鋼管材等が使用できない等の問題点があ
った。

また、実開昭５９−１３２７８８号公報には、１台のモ
ータでアームを半径方向および円周方向に駆動可能とし
た装置について記載されているが、この装置においても
両端を連結板にて平行に連結した一対のアームを、旋回
部に形成した軸受孔内に前進後退駆動可能にそれぞれ挿
通させており、そのため、アーム後退時の後方への突出
量が多く、旋回用後方スペースが広く必要とされるとと
もに、アームが熱変形等を起した際には、アームの前記
軸受孔内の移動が阻害されて前進後退駆動が困難となる
という問題点があった。

更に、特開昭５８−９４９８１号公報には、スライドユ
ニットにアームを取付けた円筒座標型ロボットについて
記載されている。このロボットは、基台上に昇降可能か
つ旋回可能に設けられた平行な２本のパイプ状のガイド
レールと、このガイドレールに下部を支持させて前後方
向スライド可能に配設されたスライドユニットと、該ス
ライドユニットに形成された軸受孔に前進後退自在に嵌
挿支持されたアームと、前記スライドユニットに固設さ
れて前記アームを前進後退駆動させるシリンダとを有す
るもので、パイプ状のガイドレール上を前後方向に移動
するスライドユニットにアームを前進後退可能に支持し
ているため、アーム後退時の後方へのアームの突出量は
少なくなり、必要とされる旋回用後方スペースも狭くで
きるが、アームがスライドユニットの軸受孔に移動可能
に嵌挿支持されているため、アームの熱変形等により前
進後退駆動が困難となる恐れがあるという問題点があっ
た。

この発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、ロボッ
トの後方に必要とされる旋回用後方スペースを狭くでき
るとともに、アームが高温に加熱されて熱変形を起した
りたわみ量が変化しても円滑な作動が確保でき、またア
ームの交換が容易な円筒座標型ロボットの提供を目的と
している。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための手段としてこの発明におい
ては、基台上に昇降可能で旋回可能かつ旋回中心より前
方側へ張り出すようにほぼ水平に設けられたガイドレー
ルと、該ガイドレール上に前後方向スライド可能に設け
られたスライドユニットと、該スライドユニットを前進
後退させる駆動機構と、先端にワーク保持部を備えかつ
そのワーク保持部がガイドレールの前方側に位置するよ
うに基端を前記スライドユニットに支持させたアームと
を有することを特徴としている。

作　　　　用 上記のように構成することにより、アームの前進後退作
動ヤ直動を案内するガイドレールにスライドユニットを
介して取付けられているため、アームが高温に加熱され
て熱変形等を起しても、アームの円滑なスライドや直動
が確保されるとともに、アーム後退時の後方側へのアー
ムの突出量が少なく、狭い後方スペース内での旋回が可
能となる。

実施例 以下この発明を浸炭処理工程に配置され、熱処理炉への
ワークの出入れを行なうロボットに適用した実施例を図
面に基づき説明する。

第１図ないし第３図は第１実施例に係るロボットを示す
もので、円筒座標型のロボット１１は、基台１２上に昇
降可能に設けられた旋回軸１３と、該旋回軸１３の上部
にほぼ水平に設けられた剛性を有するフレーム１４と、
該フレーム１４に設けられたガイドレール１４ａと、こ
のガイドレール１４ａに沿い前記フレーム１４上に前後
方向（第１図において左右方向）スライド自在に取付け
られたスライドユニット１５と、該スライドユニット１
５の前方側（第１図において左側）に基端側を回転可能
に支持されたアーム１６と、前記フレーム１４の後方側
（第１図において右側）に一端を、前記スライドユニッ
ト１５の側面に他端をそれぞれ連結して右側方（第２図
において上方）へ張り出して水平に配設された２節リン
ク１７とを有している。

前記旋回軸１３は、基台１２上に設けられた昇降ユニッ
ト１８に支持されとともに昇降駆動用モータ１９により
垂直方向に昇降駆動され、また前記ガイドレール１４は
、旋回中心から前方側への張り出し量が多くなるように
旋回軸１３に支持されるとともに、旋回軸１３の昇降駆
動により高さ調節され、また該フレーム１４の下面側に
旋回ユニット２０を介して設けた旋回駆動用モータ２１
により水平に旋回駆動される。

一方、基端をスライドユニット１５に片持ち状態で回転
可能に支持された前記アーム１６は、ワーク保持用のフ
ォーク１６ａを備えた先端側（第１図において左側）が
前記ガイドレール１４ａと平行に上方を前方側に延在す
るように配設され、また該アーム１６は、基端を支持し
た前記スライドユニット１５の左側面（第２図において
下方）に設けられたフォーク回転用のアクチュエータ２
２の回転をギヤあるいは歯付きベルト等の伝動手段によ
り前記アーム１６の軸受は支持された基端側に連続する
回転駆動部に伝達されて該アーム１６の軸心を中心とし
て回転駆動できるようになっている。

そして、前記２節リンク１７は、主動節１７ａの基端を
前記フレーム１４の後方側（第２図において右方）に、
該２節リンク１７の作動面内方向である水平方向に回転
駆動可能に取付けられたヨーク１７ｂに連結され、また
従動節１７ｃは、先端をスライドユニット１５の右側面
（第２図において上側）に水平方向に回動自在にピン１
７ｄにより連結されている。また、前記主動節１７ａの
基端を連結したヨーク１７ｂの回動中心上には、リンク
駆動用モータ２３および減速器２３ａがヨーク１７ｂを
回転駆動するように設けられている。

そして、前記アーム１６が待機している後退位置（第２
図の状態）からのアーム１６の前進駆動は、前記リンク
駆動用モータ２３および減速器２３ａによりヨーク１７
ｂを第２図において反時計回りに回転させることにより
行なわれ、該ヨーク１７ｂに連結された２節リンク１７
の前記主動節１７ａが反時計回り（第２図において矢印
六方向）に回転する。その結果、主動節１７ａの先端に
一方の端部を連結した従動節１７Ｇは他方の端部を連結
した前記スライドユニット１５を前方へ押動するように
作動し、２節リンク１７に前方へ押動されたスライドユ
ニット１５は、ガイドレール１４ａに案内されて該ガイ
ドレール１４ａの前方側へ直線的にスライドし、前記主
動節１７ａが反時計回りに約６０’回転した時点で前進
限に達し、該スライドユニット１５に支持されたアーム
１６の先端のフォーク１６ａも最遠到達点に達する（第
３図参照）。また、アーム１６の前進位置（第３図の状
態）からのアーム１６の後退駆動は、前記リンク駆動用
モータ２３によりヨーク１７ｂを介して２節リンク１７
の前記主動節１７ａを時計回り（第３図において矢印Ｂ
方向）に回転させて行ない、主動節１７ａの回転に伴い
従動節１７Ｃがスライドユニット１５を後方へ引寄せる
ように作動し、２節リンク１７に後方へ引寄せられたス
ライドユニット１５は、ガイドレール１４ａに案内され
て後退して後退限（第２図の状態）に戻る。

なお、図示していないがスライドユニット１５の側面に
設けたフォーク回転用のアクチュエータ２２への電気配
線は、フレーム１４の後方側に設けられたヨーク１７ｂ
から、２節リンク１７の円滑な作動を阻害しないように
主動節１７ａおよび従動節１７ｃにそれぞれ沿わせ、ス
ライドユニット１５を経由してアクチユエータ２２に配
線しであるため、配線作業が容易となるとともに、配線
が邪魔になったり、アーム１６の旋回作動時やスライド
ユニット１５の前進後退作動時等に配線が引掛ることに
より生じる作動阻害や断線事故等の発生を防止すること
ができる。

また、この実施例のロボット１１においては、アーム１
６を前進後退駆動する機構として２節リンクを使用した
ので、簡単な構造でモータにより迅速に作動させること
ができるとともにロボット設置スペースの省スペース化
が図れる。

またフォークの回転をスライドユニットの側面に取付け
たアクチュエータによりアームを介して行なうようにし
たので、該フォークの回転機構の簡素化が図れる。

また、第４図はこの発明の他の実施例を示し、前記実施
例のロボットにわいて水平に設けられた２節リンクを垂
直方向に取付けたもので、前記実施例のロボットと同一
の構成部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省
略する。

ロボット３１は、基台１２上に昇降可能に設けられた旋
回軸１３の上部にほぼ水平にフレーム１４と該フレーム
１４に取付けられたガイドレール１４ａとを設け、この
ガイドレール１４ａに沿ってスライドユニット３５を前
後方向スライド自在に取付けるとともに、該スライドユ
ニット３５の前方側にアーム１６を回転可能に支持させ
ており、前記アーム１６を前進後退駆動する２節リンク
３７は、主動節３７ａの基端を前記フレーム１４の後方
側（第４図において右方）に、該２節リンク１７の作動
面内方向である垂直方向に回転駆動可能に取付けられた
ヨーク３７ｂに連結し、また従動節３７Ｇは、先端をス
ライドユニット１５の上側（第４図において上側）に垂
直方向に回動自在にピン連結されている。また、前記主
動節３７ａの基端を連結したヨーク３７ｂの回動中心に
は、リンク駆動用モータ３３がヨーク３７ｂを回転駆動
可能に設けられており、該リンク駆動用モータ３３およ
び減速器３３ａにより２節リンク３７を介してスライド
ユニット３５を前接方向にスライドさせるようになって
おり、２節リンク３７が垂直方向に配設されているため
側方への張り出し寸法が少ない分だけ旋回用スペースを
より狭くすることができ、他、は前記実施例のロボット
と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記各実施例においては浸炭処理工程に配置され
、熱処理炉へのワークの出入れを行なうロボットについ
て説明したが、高温の作業環境以外の一般の作業環境で
も使用することができる。

発明の詳細 な説明したようにこの発明のロボットは、基台上に昇降
可能で旋回可能かつ旋回中心より前方側へ張り出すよう
にほぼ水平に設けられたフレームおよび該フレームに取
付けられたガイドレールと、該ガイドレール上に前後方
向スライド可能に設けられたスライドユニットと、該ス
ライドユニットを前進後退させる駆動機構と、先端にワ
ーク保持部を備えかつそのワーク保持部がガイドレール
の前方側に位置するように基端を前記スライドユニット
に支持させたアームとを有する構造としたので、アーム
後退時の後方への突出蟻が少なく、旋回用後方スペース
を狭くできるとともにロボット設置スペースも狭くする
ことができる。また従来のロボットで使用されていた軸
受装置、即ちアームを挿通しかつ回転可能に支持する軸
受装置が不要のため、構造が簡単で故障しにくいととも
に、アームが加熱されて変形しても、アームの前進後退
作動やフォークの回転作動に不具合が生ずることはなく
、常時円滑な作動を確保することができるとともに、ア
ームが熱により変形したり損傷した際のアームの交換が
容易となる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はこの発明に係るロボットの側面図、第２図は
同じく平面図、第３図は同じくアームを前進させた状態
を示す平面図、第４図はこの発明の他の実施例に係るロ
ボットを示す側面図、第５図は従来のこの種のロボット
の一例を示す斜視図でおる。 １１．３１・・・ロボット、　　１２・・・基台、　　
１３・・・旋回軸、　１４・・・フレーム、　１４ａ・
・・ガイドレール、　１５．３５・・・スライドユニッ
ト、１６・・・アーム、　１６ａ・・・フォーク、　１
７．３７・・・２節リンク、　１７ａ、３７ａ・・・主
動節、１７ｂ、３７ｂ・・・ヨーク、　１７Ｇ、３７Ｇ
・・・従動節、　１９・・・昇降駆動用モータ、　２１
・・・旋回駆動用モータ、　２２・・・フォーク回転用
のアクチュエータ、　　２３．３３・・・リンク駆動用
モータ、２３ａ、３３ａ・・・減速器。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台上に昇降可能で旋回可能かつ旋回中心より前
   方側へ張り出すようにほぼ水平に設けられたガイドレー
   ルと、該ガイドレール上に前後方向スライド可能に設け
   られたスライドユニットと、該スライドユニットを前進
   後退させる駆動機構と、先端にワーク保持部を備えかつ
   そのワーク保持部がガイドレールの前方側に位置するよ
   うに基端を前記スライドユニットに支持させたアームと
   を有することを特徴とするロボット。
2. （２）前記駆動機構は、２節リンクの主動節の基端を前
   記ガイドレールの後方側にリンク作動面内方向に回転駆
   動可能に連結し、従動節の先端をスライドユニットにリ
   ンク作動面内方向に回動自在に連結した構成とし、この
   ２節リンクの前記主動節を回転駆動することによりガイ
   ドレール上を前進後退させることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のロボット。
3. （３）前記アームをスライドユニットにそのアームの軸
   を中心として回転自在に支持させるとともに、該アーム
   を回転駆動するアクチュエータをスライドユニットに取
   付けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロ
   ボット。