JPS64198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、動作部の慣性を小さくする事で高速
動作ができるロボツトに関するものである。

従来、ロボツトとしては、直交座標形、極座標
形、円筒座標形、垂直関節形、水平関節形などの
ものが知られていたが、これらのロボツトは、そ
の主たる動作部の駆動モータのうち１台を除き他
のモータは、動作部分に搭載する必要があり、動
作部の慣性が大きいため、ロボツトの動作速度お
よび加速度を大きくする事ができないという問題
があつた。（１例として直交座標形ロボツトの第
１軸では最大速度0.6ｍ／秒、最大加速度0.6G程
度のものが利用されている。例えば、直交座形ロ
ボツトでみてみると、第１軸の駆動モータは固定
部分に設置できるが、第２軸の駆動モータは、第
１軸によつて駆動されている動作部に搭載する必
要があり、第１軸の駆動モータに加わる慣性負荷
に、第２軸の駆動モータが加算され大きな慣性負
荷となるため高速動作ができなかつたという問題
があつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題を解決するために、ロボ
ツトの主たる動作部の駆動モータを、動作部に搭
載することなく、フレームに配設し、その駆動力
をロープによつて伝達することで、動作部を低慣
性とし、高速動作ができるロボツトを提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして、その構成は、直線状のガイドに摺動
自在にシヤトルを設け、該シヤトルに回動自在に
保持された被回転部材と該被回転部部材とするプ
ーリを取付け、該プーリを外部に設けた駆動源に
より、ロープを介して駆動した点に主眼があり、
この構成によつてロボツトの作業域を長円形に
し、かつ、高速動作を可能にしたものである。次
に、本発明を第１図から第８図に表わされた一実
施例について説明する。

１，２は直線運動をさせるためのガイドであ
り、このガイド１，２はステンレス製のワイヤロ
ープ３により摺動自在なシヤトル４と、該シヤト
ル４に対して回動自在な被回転部材であるアーム
の基部４ａが取付けてある。６は前記シヤトル４
に取付けられアーム５と係合する従動プーリであ
り、この従動プーリ６は第２ロープであるワイヤ
ロープ７、第１ロープであるワイヤロープ８（第
１ロープと第２ロープは一体であつても別体であ
つても良い。）、駆動プーリ９、減速機１０を介
し、フレーム１２に固定した第２駆動源であるモ
ータ１１の回転動力をアーム５に伝達する。フレ
ーム１２に設置した第１駆動源であるモータ１３
の動力は減速機１４、駆動プーリ１５、およびワ
イヤロープ３を介してシヤトル４に伝達されて、
シヤトル４をガイド１，２に沿つて直線駆動す
る。１６，１７は軸受け１８〜２１に回転自在に
保持されたテンシヨンプーリ、２２〜２５はシヤ
トル４をガイド１，２に対して摺動自在に軸支す
る軸受である。

ここで、ワイヤロープ７，８の取り付けについ
て説明する。

ワイヤロープ７は、第４図、第６図、第８図に
示す様に、その一方側の端部７ａを駆動プーリ９
の下部にクランパ２６によつて固定されており、
そこから駆動プーリ９の外周に設けたねじ状の溝
に沿つて複数回巻き付け、次に従動プーリ外周に
設けたねじ状の溝に複数回巻き付けて、その他方
側の端部７ｂは従動プーリ６の上部にクランパ２
６によつて固定されている。

ワイヤロープ８の一端８ａは、駆動プーリ９の
上部にクランパ２６によつて固定されており、そ
こから前述のロープ７と対向する様に駆動プーリ
９の外周に設けた溝に沿つて複数回巻き付け、次
にフレーム３６に支持されたテンシヨンプーリ１
６に半回転巻き付けた後、従動プーリ６の外周に
設けたねじ状の溝に沿つて前述のロープ７と対向
する様に巻き付け、その他方側の端部８ｂは従動
プーリ６の下部にクランパ２６によつて固定され
ている。

駆動プーリ９および従動プーリ６へワイヤロー
プ７，８が複数回巻き付けられるその巻き付け回
数は、各々のプーリの回転量よりも多くする。即
ち駆動プーリ９が、作業に必要な回転数同一方向
に回転したときにおいても、ワイヤロープ７，８
は同一方向に送り出されるもしくは巻き取られる
様になつている。

ワイヤロープ７，８の一端７ａ，８ａがそれぞ
れ駆動プーリ９に固定され、その他方側の端部７
ｂ，８ｂがそれぞれ従動プーリ６に固定されてい
るため、各々プーリが高速で回転した場合におい
ても、プーリとロープ間でのズレが生じる問題が
なく、従動プーリ６は駆動プーリ９によつて確実
かつ精度良く回転される。このため、モータ１１
の回転量を制御することによつて、従動プーリ６
およびアーム５の回転を高精度に制御することが
可能となる。

ワイヤロープ３の取り付けは、ワイヤロープ７
と同様にその一端３ａを駆動プーリ１５に固定し
て巻き始め、テンシヨンプーリ１７を半回転させ
た後、再び駆動プーリ１５巻き付け、その他方側
の端部３ｂを駆動プーリ１５に固定する。また、
このロープ３の途中は、シヤトル４に固定されて
いる。ワイヤロープ３の駆動プーリ１５への巻き
付け回数は先と同様に駆動プーリの回転量より多
くする。

これらのワイヤロープ３，７，８はステンレス
製、鋼製、樹脂製のものが良いが、他の材質であ
つてもよい。モータ１１およびモータ１３は、パ
ルスモータ、DCモータ、その他のモータを使用
し、モータの種類によつては、減速機１０，１４
の一方または双方を省く場合もある。

２７は工具保持軸であり、アーム５の先端部に
該アーム５の回動面に対して垂直に、かつ摺動自
在、および回動自在に設置されており、摺動はエ
アーシリンダ２８により、回動はモータ２９によ
り、傘歯車３０、傘歯車３１を介して行なうよう
にしてある。３２〜３４は軸受である。３５は作
業工具（実施例においては、二本爪ジヨーを示し
ているが、その他に、例えば吸盤チヤツク、ドラ
イバビツト、溶接用トーチなどでもよく、この種
類に限定されない）であり、この作業工具は工具
保持軸２７の先端部に設置されている。然して、
作業工具３５は、アーム５内に組込まれたモータ
２９或いはエアーシリンダ２８の駆動によつて、
それぞれ矢印αの方向に回動駆動されると共に、
矢印Ｚの方向に昇降駆動される（作業の種類によ
つては、回動駆動および昇降駆動は省略または変
更されるものである。）３６はフレームであり、
もう一つのフレーム１２とともにガイド１，２を
保持する。３７，３８は支持柱であり、フレーム
１２，３６をそれぞれ保持するように構成されて
いる。

次に作用について説明する。

上記ロボツトによれば、モータ１３の駆動によ
つてワイヤロープを介してシヤトル４がガイド
１，２上を摺動し、モータ１１の駆動によつてワ
イヤロープ７，８を介して従動プーリ６およびア
ーム５が回動する。こうして２自由度のロボツト
が構成される。

第１図においてシヤトル４が摺動量X₁だけ摺
動したとき、その摺動量X₁と等しいワイヤロー
プ７，８を駆動プーリ９の回転によつて送り出す
もしくは巻き取ることによつて、アーム５を回動
させることなく同一の姿勢に保つたままシヤトル
４を移動することができる。

工具保持軸２７の先端部に設けられた作業工具
３５の先端は、第１図および第７図に示されるよ
うな長円形の作業域３９を得ることができます。
すなわち、シヤトル４の摺動量Ｘの両端を中心と
し、アーム５の回動中心から作業工具３５の先端
までの長さＲの半円によつて結ばれたところの、
長円形の面積をカバーする最大作業域３９をえる
（ここで、摺動量Ｘは長さＲ以上とする）。しかし
て、モータ１１および１３の回転角を既知の手段
により制御することによつて、最大作業域３９内
の任意の位置に作業工具３５の先端を位置決めす
ることが可能である。例えば、第１図図示の左側
の小円Ｃの中心に、アーム５の回動中心を設定し
て作業が始められた場合には、シヤトル４をガイ
ド１，２に沿つて第１図の右方に摺動させながら
アーム５を回動すれば、シヤトル４が摺動量Ｘを
摺動し終わつたとき、アーム５の先端部に設けら
れた作業工具３５の先端が、長円形の作業域３９
の面積のすべての点を通ることになるのである。

上述の実施例においては、従動プーリ６を２本
のロープ７，８によつて駆動したが、従動プーリ
６に固定されたロープ７の他方側の端部７ｂおよ
びロープ８の端８ｂを従動プーリ６の内側を通し
て結線することによつて一本のロープとすること
も可能である。（第９図参照）この時、ロープは
従動プーリ６の内側を通すことで結線した部分が
従動プーリ６に固定されるので確実に連動する。

また、この一本のロープの両端を各々プーリの
内側を通して結線することによりロープは各々の
プーリに固定され、かつ、一連のロープとして、
各々のプーリへ巻き付けることも可能である。
（第１０図参照）このように一本のロープで従動
プーリ６を駆動することも可能であるが、その際
駆動プーリ９、従動プーリ６は各プーリの回転量
以上の巻き付け回数でロープが巻き付けられるこ
とが必要であることはいうまでもない。また、こ
のように各プーリに複数回ワイヤロープを巻き付
けることによつて、各プーリは確実に連動する。

以上述べたように、本発明になるロボツトは上
記の構成を有するから、次のような効果がある。
第１には、第１図に示されたごとく、本発明のロ
ボツトは、シヤトル４にモータ１１を搭載するこ
となく、ワイヤロープ７，８を介してアーム５を
回動させることができるので、摺動々作部の重量
は、非常に軽量となりシヤトル４の駆動モータ１
３に加わる慣性負荷が小さくなるため、高速動作
（高加減速、高速度動作）ができるので、ロボツ
トにさせる作業をハイサイクルで行なわせること
ができる。なお、前記一実施例ではシヤトル４の
最大速度２ｍ／秒、最大加速度2Gで駆動するこ
とができた。

第２には、第７図に表されたごとく、本発明に
よるロボツトは動作部が軽量であるため高速動作
ができ、その作業域３９が長円形でその長径を任
意に決められることにより、多数の被加工部品を
直線的に配置することができ、従来の水平関節形
によるロボツトにおける略半円形の作業域４０と
比較して、床面積およびロボツトの作業域が効率
的に利用でき、それに付随して被加工部品の配置
が行ないやすい（従来のロボツトの略半円形の作
業域４０のうち斜線部４１だけが被加工部品を直
線的に配置することができる部分である。） 第３には、本発明になるロボツトは高速動作が
でき、その作業域３９が長円形であるから、ロボ
ツトの必要数が節減することができ、かつロボツ
トの数が少ないから保守が容易である。さらに、
第４には、ロボツトの構成が何ら複雑な構造を要
しないから、きわめて安価であり、かつ高い位置
決め精度が得られる、などの数々の優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボツトを表わす鳥瞰
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第
１図のＢ−Ｂ断面図、第４図は第１図のＣ−Ｃ断
面図、第５図は第１図のＤ−Ｄ断面図、第６図は
第４図のＥ視図、第７図は本発明によるロボツト
と従来の水平関節形ロボツトの作業域を表わす平
面図、第８〜１０図は回動動作部の回転駆動力を
伝えるワイヤの巻き方を表わす鳥瞰図である。 １，２……ガイド、３，７，８……ワイヤロー
プ、４……シヤト、５……アーム、１１，１３…
…モータ、２７……工具保持軸、３５……作業工
具、１２，３６……フレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フレームに支持された直線上のガイドと、 このガイドに摺動自在に設けられたシヤトル
   と、 このシヤトルをガイドに沿つて摺動させる第１
   駆動源と、 前記フレームの一端に設けられ、前記第１駆動
   源とは異なる第２駆動源によつて回転する駆動プ
   ーリと、 前記フレームの他端に設けられ、回転自在に支
   持されるテンシヨンプーリと、 前記シヤトルに回転自在に保持され、作業工具
   を有する被回転部材と、 この被回転部材と係合し、回転自在に設けられ
   た従動プーリと、 この従動プーリを前記駆動プーリと前記テンシ
   ヨンプーリとの間で連動させて駆動させるロープ
   とを備え、 前記ロープは第１ロープ及び第２ロープよりな
   り、 前記第１ロープの一方側は前記駆動プーリに複
   数回巻付けられると共に、その一方側の端部が前
   記駆動プーリに固定され、前記第１ロープの他方
   側は前記テンシヨンプーリに巻回された後、前記
   一方側の巻回し方向とは逆方向に前記従動プーリ
   に複数回巻付けられると共に、その他方側の端部
   が前記従動プーリに固定され、 前記第２ロープの一方側は前記第１ロープの一
   方側の巻回し方向とは逆方向に前記駆動プーリに
   複数回巻付けられると共に、その一方側の端部が
   前記駆動プーリに固定され、前記第２ロープの他
   方側は前記第１ロープの他方側の巻回し方向とは
   逆方向に前記従動プーリに複数回巻付けられると
   共に、その他方側の端部が前記従動プーリに固定
   されていることを特徴とするロープ駆動のロボツ
   ト。