WO2016103302A1 - 双腕ロボット - Google Patents

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WO2016103302A1
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link
arm
axis
shaft
robot
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PCT/JP2014/006493
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康彦 橋本
隆浩 稲田
賢二 坂東
田中　良明
潤一 村上
聡 日比野
友希男 岩▲崎▼
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • B25J9/0087—Dual arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041—Cylindrical coordinate type
    • B25J9/042—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
    • B25J9/043—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm double selective compliance articulated robot arms [SCARA]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126—Rotary actuators

Definitions

  • the present invention relates to a double-arm robot provided with two robot arms.
  • a double-arm robot (also referred to as a double-arm robot or a dual-arm robot) having two robot arms for one support is known.
  • a double-arm robot also referred to as a double-arm robot or a dual-arm robot
  • FIG. 2 of Patent Document 1 a plurality of robot arms are arranged with a predetermined height difference in a vertical relationship on a support column erected on a fixed base, and each of the plurality of robot arms is independent.
  • an industrial robot configured to be horizontally swiveled and horizontally extendable is shown.
  • the left and right robot arms can work independently or work together.
  • an end effector corresponding to the work is attached to the tip of each robot arm.
  • As one of the cooperative operations of the two robot arms for example, there is a conveyance operation in which a plate-like workpiece is held and lifted by two end effectors at two points and moved. In this transporting operation, for example, by aligning the height positions of the action points of the two end effectors with respect to the plate-shaped workpiece, the plate-shaped workpiece is transported while maintaining a horizontal posture.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to at least alleviate one or more of the problems of the prior art.
  • a dual-arm robot according to one aspect of the present invention is provided.
  • a first arm and a second arm each having a first link rotatable about a first axis, and a second link rotatably connected to the first link and having an end effector mounting portion defined therein
  • the first link of the first arm and the first link of the second arm are disposed apart from each other in the extending direction of the first axis
  • the second link of the first arm and the second link of the second arm extend the first axis of the first link of the first arm and the first link of the second arm.
  • the end effector mounting portions are disposed so that the positions of the end effector mounting portions in the extending direction of the first axis are substantially the same.
  • the heights of the end effector attachment portions of the first arm and the second arm are equal. Accordingly, end effectors having the same configuration can be attached to the end effector attachment portions of the first arm and the second arm.
  • FIG. 1 is a front view showing an overall schematic configuration of a dual-arm robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the double-arm robot shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, showing a schematic configuration of power transmission of the double-arm robot.
  • a double-arm robot according to an embodiment of the present invention is provided in an assembly line for electric / electronic parts, etc., and transfers, assembly / rearrangement of parts, rearrangement, etc. to a workpiece flowing along the line. For performing at least one of the operations.
  • the end effector attached to the robot arm is replaced according to work.
  • FIG. 1 is a front view showing an overall configuration of a double-arm robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the double-arm robot shown in FIG.
  • a double-arm robot 1 according to an embodiment of the present invention includes a carriage 7, two robot arms 3 and 4 supported by the carriage 7, and two robot arms 3. , 4 is provided with a controller 6 for controlling the operation.
  • An end effector 5 is detachably attached to the tip of each robot arm 3, 4. The operation of these end effectors 5 is also controlled by the controller 6.
  • each component of the double-arm robot 1 will be described in detail.
  • the carriage 7 includes a rectangular parallelepiped housing 71, a plurality of wheels 72 provided on the lower surface of the housing 71, and a handle 73 provided on the back surface of the housing 71.
  • the casing 71 is hollow, and the controller 6 and an air pressure supply device (not shown) are disposed inside the casing 71.
  • Each of the two robot arms 3 and 4 includes a first link 21 that rotates about the first axis L ⁇ b> 1 and a second link 22 that is connected to the tip of the first link 21.
  • the first axis L1 of the first link 21 of the two robot arms 3 and 4 is the same, and the first link 21 of one robot arm 3 and the first link 21 of the other robot arm 4 are vertically different. Is arranged.
  • one of the two robot arms 3 and 4 where the first link 21 is positioned below is referred to as a first arm 3, and the other is referred to as a second arm 4.
  • the first arm 3 is connected to the first link 21 around the second axis L2 defined at the tip of the first link 21 and the first link 21 connected to the carriage 7 so as to be rotatable around the first axis L1.
  • the second link 22 is rotatably connected to the second link 22.
  • the first axis L1 and the second axis L2 are parallel, and the first axis L1 and the second axis L2 according to the present embodiment extend vertically.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the first link 21 is configured such that the link member 30, the first shaft 31 through which the first axis L ⁇ b> 1 passes through the axis, and the link member 30 can rotate with respect to the first shaft 31.
  • a bearing 32 to be connected and a first drive device 33 for rotating the link member 30 relative to the first shaft 31 around the first axis L1 are provided.
  • the link member 30 can rotate 360 ° around the first axis L1.
  • the link member 30 is a hollow box that is long in the horizontal direction.
  • the upper end of the first shaft 31 is inserted into the base end of the link member 30 from the lower surface, and the link member 30 is rotatably supported by the first shaft 31 via a bearing 32.
  • a gear 313 is fitted and fixed to the upper portion of the first shaft 31 inside the link member 30.
  • the first shaft 31 has a hollow shaft shape as a whole, and a bush 315 is inserted into the hollow portion.
  • the inner peripheral side of the bush 315 is used as a wiring / piping space.
  • the inner diameter of the bush 315 according to this embodiment is constant, but the bush 315 is a hollow shaft-like body having an inner diameter that expands upward in a trumpet shape, such that the upper inner diameter gradually increases upward. May be. As a result, friction between the wiring and piping and the bush 315 is reduced, and damage to the wiring and piping can be prevented.
  • the first drive device 33 is provided inside the link member 30.
  • the first drive device 33 transmits the motor output of the servo motor 81 to the gear 313 of the first shaft 31 via the servo motor 81 as a drive source and the output gear 82 meshing with the gear 313 of the first shaft 31.
  • a power transmission mechanism 83 is provided.
  • the output gear 82 is fixed to an output shaft 84 that is rotatably supported by the link member 30 or is formed integrally with the output shaft 84.
  • the power transmission mechanism 83 is composed of a plurality of gears, and also has a function as a speed reducer that reduces the rotational speed of the motor output and outputs it to the output gear 82.
  • the operation of the first drive device 33 is controlled by the controller 6, and the cables connecting the first drive device 33 and the controller 6 are provided inside the link member 30 and the bush 315 of the first shaft 31. Has been passed.
  • the first link 21 includes a second shaft 41 through which the second axis L2 passes the axis, a bearing 42 that rotatably connects the second shaft 41 to the link member 30, and a second shaft 41 that connects the link member 30. And a second driving device 43 that rotates about the second axis L2.
  • the lower part of the second shaft 41 is inserted into the upper surface of the tip of the link member 30, and the second shaft 41 is rotatably supported by the link member 30 via a bearing 42.
  • the second shaft 41 can rotate 360 ° around the second axis L ⁇ b> 2 with respect to the link member 30.
  • the second shaft 41 is formed integrally or is configured to be splittable. In the present embodiment, a portion 411 that appears outside the link member 30 and a portion 412 that is inserted into the link member 30 are connected in series in the direction in which the axis of the second shaft 41 extends. A gear 413 is fitted and fixed to a portion 412 of the second shaft 41 inserted into the link member 30.
  • the second shaft 41 has a hollow shaft shape as a whole, and a bush 415 is inserted into the hollow portion. The inner peripheral side of the bush 415 is used as a wiring / piping space.
  • the base end of the second link 22 is fixed to a portion 411 that appears outside the link member 30 of the second shaft 41.
  • the second link 22 behaves integrally with the second shaft 41 and is rotationally driven around the second axis L ⁇ b> 2 by the second driving device 43.
  • the second link 22 is a plate-like member that is long in the horizontal direction, and an end effector mounting portion 222 for detachably mounting the end effector 5 is defined on the upper surface of the tip of the second link 22.
  • the end effector mounting portion 222 according to this embodiment is provided with a fastening hole (not shown) for fastening a bracket 51 described later.
  • the second driving device 43 is provided inside the link member 30.
  • the second drive device 43 has substantially the same configuration as that of the first drive device 33, and members having functions common to the first drive device 33 and the second drive device 43 are denoted by the same reference numerals.
  • the second driving device 43 transmits the motor output of the servo motor 81 to the gear 413 of the second shaft 41 via the servo motor 81 as a driving source and the output gear 82 meshing with the gear 413 of the second shaft 41.
  • a power transmission mechanism 83 is provided.
  • the first link 21, the inside, and the inside of the carriage 7 are communicated with each other by an opening provided on the upper surface of the carriage 7 and a bush 315 of the first shaft 31 standing on the opening.
  • the first link 21 is communicated with the inside and the outside by a bush 415 of the second shaft 41.
  • the second link 22 is provided with a wiring base 25 for bundling wiring and piping drawn from the tip of the first link 21 to the outside through the inside of the first link 21 from the carriage 7.
  • the second arm 4 is connected to the first link 21 that rotates about the first axis L1 and to the first link 21 so as to be rotatable about the second axis L2 ′ defined at the tip of the first link 21.
  • the second link 22 is provided.
  • the second shaft 41 of the first link 21 protrudes upward from the link member 30, whereas in the second arm 4, the second shaft 41 of the first link 21 protrudes downward from the link member 30.
  • the second arm 4 is different from the first arm 3. Except for this difference, the second arm 4 and the first arm 3 have substantially the same structure. Therefore, regarding the structure of the second arm 4, the same reference numerals as those of the constituent elements already described for the first arm 3 are attached, and further detailed description is omitted.
  • the first shaft 31 of the first link 21 of the second arm 4 having the above-described configuration is disposed so as to coincide with the first axis L1 of the first arm 3, and the base end of the first link 21 of the first arm 3 is arranged. It is fixed on the top surface.
  • the lower part 311 of the first shaft 31 of the first link 21 of the second arm 4 functions as a support member that supports the link member 30 of the second arm 4, and the first link 21 and the second arm of the first arm 3. And a function as a spacer for separating the four first links 21 in the extending direction of the first axis L1.
  • the end effector 5 has an appropriate structure according to the work performed by the double-arm robot 1. Therefore, here, an example of the end effector 5 will be briefly described.
  • the end effector 5 according to the present embodiment is generally composed of a wrist portion 5A and a tool portion 5B provided at the tip of the wrist portion 5A.
  • the wrist portion 5A has an elevating function for moving the tool portion 5B in the vertical direction along the vertical axis, and a rotating function for rotating the tool portion 5B about the vertical axis.
  • the wrist 5 ⁇ / b> A is attached to an end effector mounting portion 222 of the second link 22 detachably attached by a fastener or the like, a linear guide 52 fixed to the bracket 51, and a slider 521 of the linear guide 52.
  • the stay 55 includes a fixed stay 55, a servo motor 53 supported by the stay 55, and a speed reducer 54 connected to the output shaft of the servo motor 53.
  • work is attached to the output shaft of the reduction gear 54.
  • the double-arm robot 1 includes two robot arms, the first arm 3 and the second arm 4.
  • the first arm 3 and the second arm 4 are connected to the first link 21 that can rotate about the first axis L1, the first link 21, and the end effector mounting portion 222.
  • Each has a second link 22.
  • the first arm 3 and the second arm 4 since the first axis L1 of the first link 21 is on the same axis, compared to the case where the first axes L1 of the first link 21 are on different axes. Thus, the installation space for the double-arm robot 1 can be reduced.
  • the first link 21 of the first arm 3 and the first link 21 of the second arm 4 are the lower part of the first shaft 31 of the second arm 4 that functions as a spacer. 311 is spaced apart in the extending direction of the first axis L1. And the 2nd link 22 of the 1st arm 3 protrudes in the direction which goes to the 1st link 21 of the 2nd arm 4 from the 1st link 21 of the 1st arm 3 seeing from the direction orthogonal to the 1st axis L1. It is supported by the second shaft 41 (first projecting member).
  • the second link 22 of the second arm 4 protrudes in the direction from the first link 21 of the second arm 4 toward the first link 21 of the first arm 3 when viewed from the direction orthogonal to the first axis L1. Supported by the second shaft 41 (second projecting member).
  • the second link 22 of the first arm 3 and the second link 22 of the second arm 4 are the first link 21 of the first arm 3 and the first link 21 of the second arm 4. It is located between the extending directions of the axis L1 and is disposed so that the positions of the end effector mounting portions 222 in the extending direction of the first axis L1 are substantially the same.
  • the distance in the extending direction of the first axis L1 from the height reference for example, the upper surface of the casing 71 of the carriage 7) to the end effector mounting portion 222 of the first arm 3, and the second arm 4 from the height reference.
  • the distance in the extending direction of the first axis L1 to the end effector mounting portion 222 is substantially equal.
  • the second link 22 and the second link of the first arm 3 are defined.
  • the second link 22 of the arm 4 is disposed so that the position in the extending direction of the first axis L1 is substantially the same. In other words, the distance in the extending direction of the first axis L1 from the height reference to the upper surface of the second link 22 of the first arm 3, and the distance from the height reference to the upper surface of the second link 22 of the second arm 4 The distance in the extending direction of the first axis L1 is substantially equal.
  • the components of the robot arms 3 and 4 have substantially the same shape. Then, the shape of the link member 30 and the lower part 311 functioning as the spacer of the first shaft 31 so that the height positions of the end effector mounting portions 222 of the robot arms 3 and 4 are substantially equal from the height reference.
  • the length in the direction of the first axis L1, the amount of protrusion of the second shaft 41 in the direction of the first axis L1, and the like are determined.
  • each component of each robot arm 3 and 4 has a manufacturing shape / size error.
  • a shim plate or the like provided at least at one place, such as between the second shaft 41 and the second link 22, between the link member 30 of the first arm 3 and the first shaft 31 of the second arm 4, or the like.
  • the height adjusting members are adjusted so that the positions in the extending direction of the first axis L1 between the end effector mounting portions 222 of the robot arms 3 and 4 are substantially equal.
  • the end effector 5 attached to the robot arms 3 and 4 is The structure can be substantially the same. That is, the first link 21 of each robot arm 3, 4 has a difference in the position in the extending direction of the first axis L 1, but this difference may not be absorbed by the two end effectors 5. .
  • substantially the same structure means that the shape and function of the components of the end effector 5 are the same.
  • the end effector 5 such as a left-right symmetric structure or a left-right inverted structure included.
  • the two end effectors 5 have substantially the same structure, an increase in the types of components can be suppressed, maintenance such as component replacement and adjustment can be facilitated, and costs can be reduced. This is advantageous, for example, when the end effector 5 is customized according to the user's request.
  • the two end effectors 5 have substantially the same structure, the amount of deflection of the two robot arms 3 and 4 due to their own weight and the weight of the end effector 5 is substantially equal. Therefore, the adjustment for aligning the height positions of the two end effectors 5 becomes easy during maintenance and replacement. Further, when the two robot arms 3 and 4 perform the collaborative work, it is possible to simplify the control of the robot arms 3 and 4 and the end effector 5 for aligning the height positions reached by the two end effectors 5. it can.
  • the double-arm robot 1 of the present embodiment is capable of rotating about the first axis 31 (support member) on the first link 21 of each robot arm 3, 4 and about the first axis L 1 on the first axis 31.
  • a supported link member 30 and a first drive device 33 provided on the link member 30 and rotating the link member 30 about the first axis L1 with respect to the first shaft 31 are provided.
  • the first link 21 of each robot arm 3, 4 is linked to a second shaft 41 (shaft member) supported by the link member 30 so as to be rotatable about a second axis L 2 parallel to the first axis L 1.
  • a second driving device 43 provided on the member 30 and rotating the second shaft 41 around the second axis L2 with respect to the link member 30 is provided.
  • the mechanism to make it collect is collected. Therefore, since the second link 22 of each robot arm 3, 4 can be formed by a simple link member having a flat plate shape, for example, the position of the end effector mounting portion 222 of each robot arm 3, 4 is adjusted. It becomes easy.
  • the first shaft 31 of the first link 21 of the second arm 4 is fixed to the link member 30 of the first link 21 of the first arm 3, and this second The first link 31 of the first arm 3 and the first link 21 of the second arm 4 are separated in the extending direction of the first axis L1 by the first shaft 31 of the arm 4.
  • the relative positioning in the extending direction of the first axis L1 of the first link 21 of the second arm 4 with respect to the first link 21 of the first arm 3 is the lower portion 311 of the first shaft 31 of the second arm 4. Therefore, the distance between the first links 21 can be adjusted at the first shaft 31 or the connecting portion between the first shaft 31 and the link member 30. Thereby, it becomes easy to adjust the position of the end effector mounting portion 222 of each robot arm 3, 4.
  • Double-arm robot 3 Robot arm (first arm) 4: Robot arm (second arm) 5: End effector 6: Controller 7: Cart 21: First link 22: Second link 25: Wiring board 30: Link member 31: First shaft (support member) 32: Bearing 33: First drive device 41: Second shaft (shaft member) 42: bearing 43: second driving device 51: bracket 52: linear guide 53: servo motor 54: speed reducer 55: stay 71: housing 72: wheel 73: handle 81: servo motor 82: output gear 83: power transmission mechanism 84: output shaft 222: end effector mounting portion 313: gear 315: bush 413: gear 415: bush L1: first axis L2, L2 ′: second axis

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Abstract

双腕ロボットは、第１軸線まわりに回動可能な第１リンクと、前記第１リンクに回動可能に連結されるとともにエンドエフェクタ取付部が規定された第２リンクとを各々に有する第１アーム及び第２アームを備えている。そして、前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとが、前記第１軸線の延在方向に離間して配設されている。更に、前記第１アームの前記第２リンクと前記第２アームの前記第２リンクとが、前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとの前記第１軸線の延在方向の間に位置し、且つ、前記エンドエフェクタ取付部どうしの前記第１軸線の延在方向の位置が実質的に同一となるように配設されている。

Description

双腕ロボット
　本発明は、２本のロボットアームを備えた双腕ロボットに関する。
　従来から、１つの支持体に対し２本のロボットアームを備えた双腕ロボット（ダブルアームロボット、デュアルアームロボットとも呼ばれる）が知られている。例えば、特許文献１の図２には、固定基台に立設された支柱に複数本のロボットアームが上下の関係で所定の高低段差をもって配設され、これら複数本のロボットアームの各々が独立して水平旋回及び水平伸縮自在に構成された産業用ロボットが示されている。
特開昭５９－７５７３号公報
　上記のような双腕ロボットでは、左右２本のロボットアームが、独立して作業をしたり、協働して作業をしたりすることができる。作業の際には、各ロボットアームの先端には作業に対応したエンドエフェクタが取り付けられる。２本のロボットアームの協働作業の一つとして、例えば、２つのエンドエフェクタによって板状ワークを２点で保持して持ち上げ、この板状ワークを移動させる搬送作業がある。この搬送作業において、例えば、２つのエンドエフェクタの板状ワークに対する作用点の高さ位置を揃えることによって、板状ワークが水平な姿勢を維持したまま搬送される。
　特許文献１に記載された従来の双腕ロボットでは、２本のロボットアームの基部が同一軸線上に配置されていることから、２本のロボットアームの第１リンクどうしの高さを一致させることができない。そして、一方のロボットアームと他方のロボットアームの先端どうしの間にも高低差が生じている。そのため、２つのエンドエフェクタの高さ位置の下降限界が等しくなるように、一方のエンドエフェクタのシリンダと他方のエンドエフェクタのシリンダとの間に長短の差異が設けられている。
　上記のように２本のロボットアームの先端どうしの高さ位置が相違する場合、２つのエンドエフェクタの構造が異なる。そのため、メンテナンスや交換の際に２つのエンドエフェクタの調整が煩雑となるという課題がある。また、２つのエンドエフェクタをユーザの要望に応じてカスタマイズするにあたり、異なる構造のエンドエフェクタを設計せねばならず、部品の種類が増えたりコストの削減が難しくなったりするという課題がある。
　本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、先行技術が有する課題の一つ以上を少なくとも軽減することである。
　本発明の一態様に係る双腕ロボットは、
第１軸線まわりに回動可能な第１リンクと、前記第１リンクに回動可能に連結されるとともにエンドエフェクタ取付部が規定された第２リンクとを各々に有する第１アーム及び第２アームを備え、
前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとが、前記第１軸線の延在方向に離間して配設され、
前記第１アームの前記第２リンクと前記第２アームの前記第２リンクとが、前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとの前記第１軸線の延在方向の間に位置し、且つ、前記エンドエフェクタ取付部どうしの前記第１軸線の延在方向の位置が実質的に同一となるように配設されていることを特徴としている。
　本発明に係る双腕ロボットによれば、第１アーム及び第２アームのエンドエフェクタ取付部どうしの高さが等しい。よって、第１アーム及び第２アームの各エンドエフェクタ取付部に同一構成のエンドエフェクタを取り付けることができる。
図１は本発明の一実施形態に係る双腕ロボットの全体的な概略構成を示す正面図である。 図２は図１に示す双腕ロボットの概略構成を示す平面図である。 図３は双腕ロボットの動力伝達の概略構成を示す図２のIII－III断面図である。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態に係る双腕ロボットは、電気・電子部品等の組立ラインに備え付けられ、ラインに沿って流れてくるワークに対して、移送、パーツの組み付けや配置換え、姿勢変換などの作業のうち少なくとも１つを行うためのものである。このような双腕ロボットでは、汎用性を高めるために、ロボットアームに取り付けられるエンドエフェクタが作業に応じて取り替えられる。
　図１は本発明の一実施形態に係る双腕ロボットの全体的な構成を示す正面図、図２は図１に示す双腕ロボットの平面図である。図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る双腕ロボット１は、台車７と、台車７に支持された２本のロボットアーム３，４と、２本のロボットアーム３，４の動作を制御するコントローラ６とを備えている。各ロボットアーム３，４の先端には、エンドエフェクタ５が着脱可能に取り付けられている。これらのエンドエフェクタ５の動作もコントローラ６によって制御されている。以下、双腕ロボット１の各構成要素について詳細に説明する。
　まず、台車７について説明する。台車７は、直方体形状の筐体７１と、筐体７１の下面に設けられた複数の車輪７２と、筐体７１の背面に設けられたハンドル７３とを備えている。筐体７１は中空状であって、筐体７１の内部にコントローラ６や図示されないエア圧供給装置などが配設されている。
　次に、２本のロボットアーム３，４について説明する。２本のロボットアーム３，４は、第１軸線Ｌ１まわりに回動する第１リンク２１と、第１リンク２１の先端に連結された第２リンク２２とを、各々に備えている。２本のロボットアーム３，４の第１リンク２１の第１軸線Ｌ１は一致しており、一方のロボットアーム３の第１リンク２１と他方のロボットアーム４の第１リンク２１は上下に高低差を設けて配置されている。以下では、２本のロボットアーム３，４のうち、第１リンク２１が下方に位置する一方を第１アーム３とし、他方を第２アーム４とする。
　先ず、第１アーム３について詳細に説明する。第１アーム３は、台車７に対し第１軸線Ｌ１まわりに回動可能に連結された第１リンク２１と、第１リンク２１の先端に規定された第２軸線Ｌ２まわりに第１リンク２１に対し回動可能に連結された第２リンク２２とを備えている。第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２は平行であり、本実施形態に係る第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２は垂直に延在している。
　図３は双腕ロボットの動力伝達の概略構成を示す図２のIII－III断面図である。図３にも示すように、第１リンク２１は、リンク部材３０と、第１軸線Ｌ１が軸心を通っている第１軸３１と、第１軸３１に対しリンク部材３０を回動可能に連結する軸受３２と、リンク部材３０を第１軸線Ｌ１まわりに第１軸３１と相対的に回動させる第１駆動装置３３とを備えている。望ましくは、リンク部材３０は、第１軸線Ｌ１まわりに３６０°回転可能である。
　リンク部材３０は、水平方向に長尺な中空状の箱体である。リンク部材３０の基端にはその下面から第１軸３１の上部が挿入されており、リンク部材３０が軸受３２を介して第１軸３１に回動可能に支持されている。第１軸３１の上部には、リンク部材３０の内部において歯車３１３が外嵌固定されている。
　第１軸３１は全体として中空軸状であって、中空部にブッシュ３１５が挿入されている。ブッシュ３１５の内周側は配線・配管空間として利用される。本実施形態に係るブッシュ３１５の内径は一定であるが、ブッシュ３１５は上部の内径が上方へ向けて漸次拡大するような、いわゆる、上部がラッパ状に拡大する内径を有する中空軸状体であってもよい。これにより配線・配管とのブッシュ３１５との摩擦が軽減され、配線・配管の損傷を防ぐことができる。
　第１駆動装置３３は、リンク部材３０の内部に設けられている。第１駆動装置３３は、駆動源であるサーボモータ８１と、第１軸３１の歯車３１３と噛合している出力歯車８２を介してサーボモータ８１のモータ出力を第１軸３１の歯車３１３へ伝達する動力伝達機構８３とを概ね備えている。出力歯車８２は、リンク部材３０に回動可能に支持された出力軸８４に固定されている又は出力軸８４と一体的に形成されている。動力伝達機構８３は、複数の歯車から構成されており、モータ出力の回転速度を減じて出力歯車８２へ出力する減速機としての機能も併せ備えている。なお、第１駆動装置３３の動作はコントローラ６により制御されており、第１駆動装置３３とコントローラ６とを接続するケーブル類は、リンク部材３０の内部及び第１軸３１のブッシュ３１５の内部を通されている。
　第１リンク２１は、第２軸線Ｌ２が軸心を通っている第２軸４１と、リンク部材３０に第２軸４１を回動可能に連結する軸受４２と、第２軸４１をリンク部材３０に対して第２軸線Ｌ２まわりに回動させる第２駆動装置４３とを、更に備えている。
　第２軸４１の下部はリンク部材３０の先端の上面に挿入されており、第２軸４１はリンク部材３０に軸受４２を介して回動可能に支持されている。望ましくは、第２軸４１は、リンク部材３０に対し第２軸線Ｌ２まわりに３６０°回転可能である。
　第２軸４１は、一体的に形成されている、又は、分割可能に構成されている。本実施形態においては、リンク部材３０の外側に現れる部分４１１と、リンク部材３０に内挿される部分４１２とが、第２軸４１の軸心の延在方向に直列的に結合されて成る。第２軸４１のリンク部材３０に内挿される部分４１２には、歯車４１３が外嵌固定されている。第２軸４１は全体として中空軸状であって、中空部にブッシュ４１５が挿入されている。ブッシュ４１５の内周側は配線・配管空間として利用される。
　第２軸４１のリンク部材３０の外側に現れる部分４１１には、第２リンク２２の基端が固定されている。この第２リンク２２は、第２軸４１と一体的に挙動し、第２駆動装置４３によって第２軸線Ｌ２まわりに回転駆動される。第２リンク２２には水平方向に長尺な板状部材であって、第２リンク２２の先端の上面にはエンドエフェクタ５を着脱可能に取り付けるためのエンドエフェクタ取付部２２２が規定されている。本実施形態に係るエンドエフェクタ取付部２２２には、後述するブラケット５１を締結するための図示されない締結孔が設けられている。
　第２駆動装置４３は、リンク部材３０の内部に設けられている。第２駆動装置４３は第１駆動装置３３とほぼ同様の構成であって、第１駆動装置３３と第２駆動装置４３において共通する機能を有する部材には同一の参照符号が付されている。第２駆動装置４３は、駆動源であるサーボモータ８１と、第２軸４１の歯車４１３と噛合している出力歯車８２を介してサーボモータ８１のモータ出力を第２軸４１の歯車４１３へ伝達する動力伝達機構８３とを概ね備えている。
　第１リンク２１と内部と台車７の内部は、台車７の上面に設けられた開口と、この開口上に立設された第１軸３１のブッシュ３１５とによって連通されている。また、第１リンク２１と内部と外部とは、第２軸４１のブッシュ４１５によって連通されている。このように、台車７と第１リンク２１の内部空間は連通されており、この内部空間が配線・配管のために利用されている。第２リンク２２には、台車７から第１リンク２１内部を通されて、第１リンク２１の先端から外部へ引き出された配線や配管を束ねる配線台２５が設けられている。
　上記構成の第１アーム３において、第１駆動装置３３の出力歯車８２がサーボモータ８１から伝達された動力によって回転すると、出力歯車８２が歯車３１３の周囲を回転する。これによって、出力歯車８２を支持しているリンク部材３０は、第１軸線Ｌ１を中心として第１軸３１に対して回動する。また、上記構成の第１アーム３において、第２駆動装置４３の出力歯車８２がサーボモータ８１から伝達された動力によって回転すると、出力歯車８２と噛合している歯車４１３が回転する。これによって、歯車４１３と一体的に挙動する第２軸４１及びこれに固定された第２リンク２２は、第２軸線Ｌ２を中心としてリンク部材３０に対して回動する。
　次に、第２アーム４について詳細に説明する。第２アーム４は、第１軸線Ｌ１まわりに回動する第１リンク２１と、第１リンク２１の先端に規定された第２軸線Ｌ２’まわりに第１リンク２１に対して回動可能に連結された第２リンク２２とを備えている。第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２’は平行である。
　第１アーム３では第１リンク２１の第２軸４１がリンク部材３０から上方へ突出しているのに対し、第２アーム４では第１リンク２１の第２軸４１がリンク部材３０から下方に突出している点で、第２アーム４は第１アーム３と相違する。この相違点を除いて、第２アーム４と第１アーム３は実質的に同じ構造である。よって、第２アーム４の構造に関し、第１アーム３について既に説明した構成要素と共通の参照符号を付すことで、これ以上の詳細な説明を省略する。
　上記構成の第２アーム４の第１リンク２１の第１軸３１は、第１アーム３の第１軸線Ｌ１と一致するように配設され、第１アーム３の第１リンク２１の基端の上面に固定されている。第２アーム４の第１リンク２１の第１軸３１の下部３１１は、第２アーム４のリンク部材３０を支持する支持部材としての機能と、第１アーム３の第１リンク２１と第２アーム４の第１リンク２１とを第１軸線Ｌ１の延在方向に離間させるためのスペーサとしての機能とを併せ備えている。
　続いて、エンドエフェクタ５について説明する。エンドエフェクタ５は、双腕ロボット１が行う作業に応じて適切な構造のものが用いられる。そのため、ここでは、エンドエフェクタ５の一例について簡単に説明する。本実施形態に係るエンドエフェクタ５は、手首部５Ａと、手首部５Ａの先端に設けられたツール部５Ｂとにより概ね構成されている。手首部５Ａは、ツール部５Ｂを垂直軸に沿って上下方向に移動させる昇降機能と、ツール部５Ｂを垂直軸まわりに回動させる回動機能とを有している。
　手首部５Ａは、例えば、第２リンク２２のエンドエフェクタ取付部２２２に締結具等によって着脱可能に取り付けられたブラケット５１と、ブラケット５１に固定されたリニアガイド５２と、リニアガイド５２のスライダ５２１に固定されたステー５５と、ステー５５に支持されたサーボモータ５３と、サーボモータ５３の出力軸と連結された減速機５４とにより構成されている。そして、減速機５４の出力軸に、作業に応じたツール部５Ｂが取り付けられている。
　以上に説明したように、本実施形態に係る双腕ロボット１は、第１アーム３及び第２アーム４の２本のロボットアームを備えている。そして、第１アーム３及び第２アーム４は、第１軸線Ｌ１まわりに回動可能な第１リンク２１と、第１リンク２１に回動可能に連結されるとともにエンドエフェクタ取付部２２２が規定された第２リンク２２とを、各々に有する。この第１アーム３及び第２アーム４では、第１リンク２１の第１軸線Ｌ１が同一軸線上にあることから、第１リンク２１の第１軸線Ｌ１どうしが異なる軸線上にある場合と比較して双腕ロボット１の設置スペースを縮小することができる。
　更に、本実施形態に係る双腕ロボット１では、第１アーム３の第１リンク２１と第２アーム４の第１リンク２１とが、スペーサとして機能する第２アーム４の第１軸３１の下部３１１によって、第１軸線Ｌ１の延在方向に離間して配設されている。そして、第１アーム３の第２リンク２２が、第１軸線Ｌ１と直交する方向から見て、第１アーム３の第１リンク２１から第２アーム４の第１リンク２１へ向かう方向へ突出する第２軸４１（第１の突出部材）に支持されている。同様に、第２アーム４の第２リンク２２が、第１軸線Ｌ１と直交する方向から見て、第２アーム４の第１リンク２１から第１アーム３の第１リンク２１へ向かう方向へ突出する第２軸４１（第２の突出部材）に支持されている。このようにして、第１アーム３の第２リンク２２と第２アーム４の第２リンク２２とが、第１アーム３の第１リンク２１と第２アーム４の第１リンク２１との第１軸線Ｌ１の延在方向の間に位置し、且つ、エンドエフェクタ取付部２２２どうしの第１軸線Ｌ１の延在方向の位置が実質的に同一となるように配設されている。つまり、高さ基準（例えば、台車７の筐体７１の上面）から第１アーム３のエンドエフェクタ取付部２２２までの第１軸線Ｌ１の延在方向の距離と、高さ基準から第２アーム４のエンドエフェクタ取付部２２２までの第１軸線Ｌ１の延在方向の距離とが、実質的に等しい。
　本実施形態においては、第１アーム３と第２アーム４の双方において、エンドエフェクタ取付部２２２が第２リンク２２の上面に規定されているので、第１アーム３の第２リンク２２と第２アーム４の第２リンク２２とが、第１軸線Ｌ１の延在方向の位置が実質的に同一となるように配設されている。換言すれば、高さ基準から第１アーム３の第２リンク２２の上面までの第１軸線Ｌ１の延在方向の距離と、高さ基準から第２アーム４の第２リンク２２の上面までの第１軸線Ｌ１の延在方向の距離とが、実質的に等しい。
　本実施形態に係る双腕ロボット１では、各ロボットアーム３，４の各構成要素は実質的に同じ形状のものが用いられている。そして、高さ基準から各ロボットアーム３，４のエンドエフェクタ取付部２２２の高さ位置が実質的に等しくなるように、リンク部材３０の形状、第１軸３１のスペーサとして機能する下部３１１の第１軸線Ｌ１方向の長さ、第２軸４１の第１軸線Ｌ１方向の突出量などが決定されている。しかしながら、各ロボットアーム３，４の各構成要素には製造上の形状・寸法誤差がある。そこで、第２軸４１と第２リンク２２との間、第１アーム３のリンク部材３０と第２アーム４の第１軸３１の間、などの少なくとも１箇所に設けられたシム板などの高さ調整部材によって、各ロボットアーム３，４のエンドエフェクタ取付部２２２どうしの第１軸線Ｌ１の延在方向の位置が実質的に等しくなるように調整されている。
　このように、各ロボットアーム３，４のエンドエフェクタ取付部２２２どうしの第１軸線Ｌ１の延在方向の位置が実質的に同じであるので、各ロボットアーム３，４に取り付けられるエンドエフェクタ５を実質的に同じ構造とすることができる。つまり、各ロボットアーム３，４の第１リンク２１どうしには第１軸線Ｌ１の延在方向の位置に差異が設けられているが、この差異を２つのエンドエフェクタ５で吸収しなくてもよい。なお、「実質的に同じ構造」とは、エンドエフェクタ５の構成要素の形状及び機能が共通していることを意味し、同一構造の他、左右対称構造、左右反転構造などのエンドエフェクタ５も含まれる。２つのエンドエフェクタ５が実質的に同じ構造であれば、部品の種類の増加が抑えられ、部品交換や調整などのメンテナンスが容易となり、また、コストの削減を図ることができる。このことは、例えば、エンドエフェクタ５をユーザの要望に応じてカスタマイズする場合にも有利である。
　また、２つのエンドエフェクタ５が実質的に同じ構造であれば、２つのロボットアーム３，４の自重及びエンドエフェクタ５の重みによる撓み量はほぼ等しくなる。よって、メンテナンスや交換の際に、２つのエンドエフェクタ５の高さ位置を揃えるための調整が容易となる。更に、２つのロボットアーム３，４で協働作業を行う際に、２つのエンドエフェクタ５が到達する高さ位置を揃えるためのロボットアーム３，４及びエンドエフェクタ５の制御を単純化することができる。
　また、本実施形態の双腕ロボット１は、各ロボットアーム３，４の第１リンク２１に、第１軸３１（支持部材）と、第１軸３１に第１軸線Ｌ１まわりに回動可能に支持されたリンク部材３０と、リンク部材３０に設けられ当該リンク部材３０を第１軸３１に対して第１軸線Ｌ１まわりに回動させる第１駆動装置３３とが設けられている。更に、各ロボットアーム３，４の第１リンク２１に、リンク部材３０に第１軸線Ｌ１と平行な第２軸線Ｌ２まわりに回動可能に支持された第２軸４１（軸部材）と、リンク部材３０に設けられ第２軸４１をリンク部材３０に対して第２軸線Ｌ２まわりに回動させる第２駆動装置４３とが設けられている。
　このように、各ロボットアーム３，４の第１リンク２１に、第１リンク２１を第１軸線Ｌ１まわりに回動させるための機構、及び、第２リンク２２を第２軸線Ｌ２まわりに回動させるための機構が集約されている。よって、各ロボットアーム３，４の第２リンク２２を、例えば平板状の単純なリンク部材で形成することが可能となるので、各ロボットアーム３，４のエンドエフェクタ取付部２２２の位置を調整することが容易となる。
　更に、本実施形態の双腕ロボット１は、第１アーム３の第１リンク２１のリンク部材３０に、第２アーム４の第１リンク２１の第１軸３１が固定されており、この第２アーム４の第１軸３１によって第１アーム３の第１リンク２１と第２アーム４の第１リンク２１とが第１軸線Ｌ１の延在方向に離間されている。
　このように、第１アーム３の第１リンク２１に対する第２アーム４の第１リンク２１の第１軸線Ｌ１の延在方向の相対的な位置決めが第２アーム４の第１軸３１の下部３１１によってなされているので、第１リンク２１どうしの離間距離の調整をこの第１軸３１又は第１軸３１とリンク部材３０との連結部において行うことが可能である。これにより、各ロボットアーム３，４のエンドエフェクタ取付部２２２の位置を調整することが容易となる。
　以上の本発明の好適な実施の形態の説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
１　　　：双腕ロボット
３　　　：ロボットアーム（第１アーム）
４　　　：ロボットアーム（第２アーム）
５　　　：エンドエフェクタ
６　　　：コントローラ
７　　　：台車
２１　　：第１リンク
２２　　：第２リンク
２５　　：配線台
３０　　：リンク部材
３１　　：第１軸（支持部材）
３２　　：軸受
３３　　：第１駆動装置
４１　　：第２軸（軸部材）
４２　　：軸受
４３　　：第２駆動装置
５１　　：ブラケット
５２　　：リニアガイド
５３　　：サーボモータ
５４　　：減速機
５５　　：ステー
７１　　：筐体
７２　　：車輪
７３　　：ハンドル
８１　　：サーボモータ
８２　　：出力歯車
８３　　：動力伝達機構
８４　　：出力軸
２２２　：エンドエフェクタ取付部
３１３　：歯車
３１５　：ブッシュ
４１３　：歯車
４１５　：ブッシュ
Ｌ１　　：第１軸線
Ｌ２，Ｌ２'　　：第２軸線
 

Claims (6)

  1. 　第１軸線まわりに回動可能な第１リンクと、前記第１リンクに回動可能に連結されるとともにエンドエフェクタ取付部が規定された第２リンクとを各々に有する第１アーム及び第２アームを備え、
    　前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとが、前記第１軸線の延在方向に離間して配設され、
    　前記第１アームの前記第２リンクと前記第２アームの前記第２リンクとが、前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとの前記第１軸線の延在方向の間に位置し、且つ、前記エンドエフェクタ取付部どうしの前記第１軸線の延在方向の位置が実質的に同一となるように配設されている、
    　双腕ロボット。
  2. 　前記第１アームの前記第２リンクが、前記第１軸線と直交する方向から見て、前記第１アームの前記第１リンクから前記第２アームの前記第１リンクへ向かう方向に突出する第１の突出部材に支持されており、
    　前記第２アームの前記第２リンクが、前記第１軸線と直交する方向から見て、前記第２アームの前記第１リンクから前記第１アームの前記第１リンクへ向かう方向に突出する第２の突出部材に支持されている、
    請求項１に記載の双腕ロボット。
  3. 　前記第１アームの前記第２リンクと前記第２アームの前記第２リンクとが、前記第１軸線の延在方向の位置が実質的に同一となるように配設されている、
    請求項１に記載の双腕ロボット。
  4. 　前記第１リンクが、支持部材と、前記支持部材に前記第１軸線まわりに回動可能に支持されたリンク部材と、前記リンク部材に設けられ当該リンク部材を前記支持部材に対して前記第１軸線まわりに回動させる第１駆動装置とを有する、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の双腕ロボット。
  5. 　前記第１リンクが、前記リンク部材に前記第１軸線と平行な第２軸線まわりに回動可能に支持された軸部材と、前記リンク部材に設けられ前記軸部材を前記リンク部材に対して前記第２軸線まわりに回動させる第２駆動装置とを、更に有し、
    　前記第２リンクが前記軸部材に固定されている、請求項４に記載の双腕ロボット。
  6. 　前記第１アームの前記第１リンクの前記リンク部材に、前記第２アームの前記第１リンクの前記支持部材が固定されており、当該支持部材によって前記第１アームの前記第１リンクと前記第２アームの前記第１リンクとが前記第１軸線の延在方向に離間されている、請求項４に記載の双腕ロボット。
     
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