JP2007276025A - 多関節ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】動作経路上に障害物があってもワークを把持するように経路変更でき、狭所空間で作業ができる多関節ロボットを提供する。
【解決手段】アーム１の長手方向に対して垂直な回動軸１４のまわりに回転する手首部２と、前記部手首部２に取り付けられ、前記回動軸１４に対して垂直な回動軸１５のまわりに回転する回転部３と、前記回転部３に取り付けられた第２手首リンク１０と、前記第２手首リンク１０の他端が取り付けられた第４手首リンク１２と、前記第４手首リンク１２の他端が取り付けられた第３手首リンク１１と、前記第３手首リンク１１の他端が取り付けられた第１手首リンク９と、前記第１リンク９の他端が前記手首部２に取り付けられて平行四辺形を形成するリンク機構と、前記第３手首リンク１１に取り付けられたワーク把持装置１３とからなり、前記ワーク把持装置１３を前記回動軸１５を中心に旋回させる回動部が前記手首部２に備えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを搬送するための多関節ロボットに関する。

従来の多関節ロボットは、垂直多関節型で手首部にアーム１の延長線上に固定されたリンク式手首機構を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図７および８に示すように、ベース２１、基部２２、第１アーム２３、第２アーム２４および第３アーム２５を備え、第２アーム２４に設けたＢ軸駆動モータ２６１により第３アーム２５の長手方向に対して垂直な回動軸（Ｂ軸）の回りに旋回し得る手首部２６を設け、手首部２６には第２アーム２４に設けたＴ軸駆動モータ２７１によりＢ軸に垂直な回動軸（Ｔ軸）の回りに回動し得る回転部７を設けて、回転部２７にワークＷを把持するワーク把持装置２８が取り付けられている。回転部２７の外径に、第２アーム２４の延長線上に伸びる第１手首リンク２６３を剛に固定し、手首部６に設けた回転部２７の出力軸２７３（減速機の出力軸）に、第２手首リンク２６４を固定し連結部の剛性を高めてある。第１手首リンク２６３の先端には回動し得るようにピン連結した第３手首リンク２６５を設け、第２手首リンク２６４と第３手首リンク２６５の先端には、第１手首リンク２６３に平行な第４手首リンク２６６の両端をそれぞれピン連結して平行四辺形リンク機構を形成してある。第２手首リンク２６４は、回転部２７の出力軸２７３により回動するようにしてある。第３手首リンク２６５の先端には、第３手首リンク２６５の回動により回転するフランジにワークＷを把持するワーク把持部２８１を固定してある。
ワーク把持装置２８に把持したワークＷは、移動方向に対してワークＷの姿勢を常に一定の方向に向くように維持した状態で移動される。
特許番号：第２８６７７０３号（第３−４頁、図１、２）

多関節型ロボットは、複数台は位置され、狭所空間で作業することが多くなってきており、ハンドリングする経路に障害物が存在するケースが増えてきている。このために多関節ロボットには、障害物が存在していても経路変更ができるようにワーク把持機構にも関節が付加されることが望まれている。従来技術のワーク把持機構では、ワークを所定の向きに向けておくことはできるが、障害物に対する経路変更するための関節を有していないために障害物を回避できないという問題があった。
また、障害物を無くすような作業空間にするために、ロボットの配置や作業位置を変える等を行うが、作業するための空間を広げる必要があり、作業スペースに増大化に伴う工場コストの増加になるという問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットの動作経路上に障害物があってもワークを把持するように経路変更でき、狭所空間で作業できる多関節ロボットを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、アームの長手方向に対して垂直な回動軸のまわりに回転する手首部と、前記部手首部に取り付けられ、前記回動軸に対して垂直な回動軸のまわりに回転する回転部と、前記回転部に取り付けられた第２手首リンクと、前記第２手首リンクの他端が取り付けられた第４手首リンクと、前記第４手首リンクの他端が取り付けられた第３手首リンクと、前記第３手首リンクの他端が取り付けられた第１手首リンクと、前記第１リンクの他端が前記手首部に取り付けられて平行四辺形を形成するリンク機構と、前記第３手首リンクに取り付けられたワーク把持装置とからなる多関節ロボットにおいて、前記ワーク把持装置を前記回動軸に対して垂直な前記回動軸を中心に旋回させる回動部が前記手首部に備えられたものである。
請求項２に記載の発明は、前記回動軸に対して垂直な前記回動軸の半径方向に関して前記手首部に配置されたブラケットに、前記ワーク把持装置を回動する駆動機構が備えられたものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記駆動機構が、前記ブラケットに配置されたモータと、前記モータと前記手首部間で前記モータの回転角度を変換する伝達機構からなるものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記回動軸に対して垂直な前記回動軸が、前記第１手首リンクの旋回軸と同軸であるものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記ブラケットに配置されたモータ軸と前記回動軸に対して垂直な前記回動軸が、旋回軸線上に配置されたものである。
また、請求項６に記載の発明は、アームの長手方向に対して垂直な回動軸のまわりに回転する手首部と、前記回動軸に対して垂直な回動軸のまわりに回転する回転部と、前記回転部に取り付けられた第２手首リンクと、前記第２手首リンクの他端が取り付けられた第４手首リンクと、前記第４手首リンクの他端が取り付けられた第３手首リンクと、前記第３手首リンクの他端が取り付けられた第１手首リンクと、前記第１リンクの他端が前記手首部に取り付けられて平行四辺形を形成するリンク機構と、前記第３手首リンクに取り付けられたワーク把持装置とからなる多関節ロボットにおいて、前記回動軸に対して垂直な前記回動軸と前記ワーク把持装置を旋回させる駆動機構の回転軸が同軸であるものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記駆動機構が、前記手首部に内包されたものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記駆動機構と前記第２リンクの回転軸が旋回軸線上に配置されたものである。

請求項１から８に記載の発明によると、ワーク把持装置を回動軸（Ｔ軸）中心に旋回することで、ワークを把持するための動作経路上に障害物が存在しても回避しながらワークを保持することができるとともに、第３手首リンクを回転部の回転をリンク機構により伝達することで回転する構成としたことで、所定の向きにワークを向けることができる。また、動作経路上の障害物を回避することができることから、障害物があってもロボットの配置や作業位置を変更することがなく、狭所空間にロボットを配置して作業することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の手首機構の側面図、図２はその平面図である。手首機構以外の部分については、従来例と同じであるので説明を省略する。１はアーム、２は手首部、３は回転部、４はブラケット、５はモータ、６は小ギヤ、７は大ギヤ、８はベアリング、９は第１手首リンク、１０は第２手首リンク、１１は第３手首リンク、１２は第４手首リンク、１３はワーク把持装置、１４はB軸１４、１５はＴ軸、１６は旋回軸線である。本発明が特許文献１と異なる部分は、第１手首リンクを旋回させるモータが先端固定部に取り付けられたブラケットに配設され、ギヤを介してモータの回転角度が第１手首リンクの旋回角度に変換されている点である。
次に本実施例の詳細な構造について説明する。アーム１の長手方向に対して垂直な回動軸（Ｂ軸）１５のまわりに回転する手首部２が前記アーム１の先端に回転自在に取り付けられている。手首部２にはB軸１４に垂直な回動軸（Ｔ軸）１５のまわりに回動する回転部３がＴ軸１５に軸中心が一致するように設けられ、回転部３には第２手首リンク１０の一端がＴ軸１５に軸中心が一致するように取り付けられている。第２手首リンク１０の他端には回転自在に第４手首リンク１２の一端が取り付けられている。第４手首リンク１２の他端は回転自在に支持された第３手首リンク１１の一端に取り付けられている。第３手首リンク１１の他端には回転自在に支持された第１手首リンク９の一端が取り付けられ、第３手首リンク１１の他端にはワーク把持装置１３が設けられている。第１手首リンク９の他端は前記手首部２に取り付けられたベアリング８によりＴ軸１５に軸中心が一致するように回転自在に支持されている。また、前記手首部２にはＴ軸１５から半径方向にブラケット４が固定されており、ブラケット４に取り付けられたモータ５はモータ５軸とＴ軸１５が旋回軸線１６上にあるように配置され、モータ５の先端には、第１手首リンク９に取り付けられた大ギヤ７と噛み合う小ギヤ６が固定されている。また、回動部１８は、手首部２に設置されたＴ軸１５を軸中心とするように回転部３、第２手首リンク１０と第1手首リンク９とブラケット４に配置されたモータ５から構成される。

次に、動作について説明する。手首部２に内包した図示しないモータにより回転部３が回転すると、第２手首リンク１０が回転し、前記第２手首リンク１０と第１手首リンク９と第３手首リンク１１と第４手首リンク１２で平行四辺形が形成され、ワーク把持装置１３が回転される。
また、モータ５が回転することにより前記モータ５に取り付けられた小ギヤ６が回転し、小ギヤ６の回転角度とギヤ比に応じた回転角度が大ギヤ７に伝達され。第１手首リンク９は所定の回転角度を回転し、ワーク把持装置１３は所定の位置に位置決めされる。図３に示すように、従来の多関節ロボット（図３（ａ））に対して本実施例（図３（ｂ））では、ロボットの配置間隔距離をＬ＋αからＬに短縮することができ、搬送時間の短縮および狭所空間にロボットを配置しての作業が可能である。また、従来の多関節ロボットは、ワーク把持装置を具備していないのでワークを把持する際に障害物に干渉するのに対して、本実施例ではワーク把持装置に関節を有しているので障害物を回避してワークを把持することが可能である。
尚、ブラケット上に配置されたモータはモータ軸とＴ軸が旋回軸線上にあるように配置された例で説明したが、モータ先端に取り付けられた小ギヤと第１手首リンクに取り付けられた大ギアとが噛み合うようにＴ軸から半径方向にブラケットが配置されて良く、多関節ロボットの動作に干渉が生じない場所に配置されれば良く、限定されるものではない。また、モータの先端に小ギヤを取り付け、第１手首リンクに大ギヤを取り付け、噛み合う減速機構を構成した例について説明したが、減速比が１またはそれ以下でも良いことは当然である。

次に第２実施例について説明する。図４は本発明の手首機構の側面図、図５はその平面図である。本発明が第１実施例と異なる部分は、手首部にモータを具備し、該モータによりワーク把持装置を旋回するようにしたことである。
次に、本発明の詳細な構造について説明する。アーム１の長手方向に対して垂直な回動軸（Ｂ軸）１４のまわりに旋回する手首部２がアーム１の先端に回転自在に取り付けられている。手首部２には図示しないモータが配置され、手首部２にはＢ軸１４に垂直な回転軸（Ｔ軸）１５のまわりに旋回する第１手首リンク９が取り付けられている。第１手首リンク９にはモータ１７が固定されている。モータ１７には第２手首リンク１０の一端が取り付けられ、第２手首リンク１０の他端には回転自在に第４手首リンク１２の一端が取り付けられている。第４手首リンク１２の他端には回転自在に第３手首リンク１１の一端が取り付けられ、第３手首リンク１１の他端には回転自在に第１手首リンク９の一端が取り付けられている。第１手首リンク９と第４手首リンク１２の両支持長さは同一で、第２の手首リンク１０と第３手首リンク１１の両支持長さは同一であるため平行四辺形の形状をなしている。第３手首リンク１１にはワーク把持装置１３が設けられ、Ｔ軸１５から旋回軸線１６上の位置に配置されている。

次に、動作について説明する。手首部２に内包した図示しないモータが回転することにより第１手首リンク９が回転しワーク把持装置１３を旋回させる。また、モータ１７が回転することにより第２手首リンク１０が回転し、互いに回転自在に支持された第２手首リンク１０と第１手首リンク９と第３手首リンク１１と第４手首リンク１２が平行四辺形を形成したまま、モータ１７と同一量、Ｔ軸と平行な旋回軸線１６上でワーク把持装置１３は回転する。図６に示すように、従来の多関節ロボット（図６（ａ））に対して本実施例（図６（ｂ））では、ロボットの配置間隔距離をＬ＋αからＬに短縮することができ、搬送時間の短縮および狭所空間にロボットを配置しての作業が可能である。このように実施例２も実施例１と同様の効果を有している。
尚、ワーク把持装置の回転駆動機構について、手首部に内包したモータおよびギヤ伝達で説明したが、ベルト伝達やギヤとシャフトの組み合せ等でも良く、ワーク把持装置を旋回できるものであれば良い。

本発明の第１実施例の手首機構の側面図 本発明の第１実施例の手首機構の平面図 本発明の第１実施例を使用した際の設備レイアウトの従来技術との比較例 本発明の第２実施例の手首機構の側面図 本発明の第２実施例の手首機構の平面図 本発明の第２実施例を使用した際の設備レイアウトの従来技術との比較例 従来の多関節ロボットの側面図 従来の多関節ロボットの平面図

符号の説明

１ アーム
２ 手首部
３ 回転部
４ ブラケット
５ モータ
６ 小ギヤ
７ 大ギヤ
８ ベアリング
９ 第１手首リンク
１０ 第２手首リンク
１１ 第３手首リンク
１２ 第４手首リンク
１３ ワーク把持装置
１４ Ｂ軸
１５ Ｔ軸
１６ 旋回軸線
１７ モータ
１８ 回動部
２１ ベース
２２ 基部
２３ 第１アーム
２４ 第２アーム
２５ 第３アーム
２６ 手首部
２６１ Ｂ軸駆動モータ
２６３ 第１手首リンク
２６４ 第２手首リンク
２６５ 第３手首リンク
２６６ 第４手首リンク
２７ 回転部
２７１ Ｔ軸駆動モータ
２７３ 出力軸
２８ ワーク把持装置
２８１ ワーク把持部

Claims (8)

1. アームの長手方向に対して垂直な回動軸のまわりに回転する手首部と、前記部手首部に取り付けられ、前記回動軸に対して垂直な回動軸のまわりに回転する回転部と、前記回転部に取り付けられた第２手首リンクと、前記第２手首リンクの他端が取り付けられた第４手首リンクと、前記第４手首リンクの他端が取り付けられた第３手首リンクと、前記第３手首リンクの他端が取り付けられた第１手首リンクと、前記第１リンクの他端が前記手首部に取り付けられて平行四辺形を形成するリンク機構と、前記第３手首リンクに取り付けられたワーク把持装置とからなる多関節ロボットにおいて、
   前記ワーク把持装置を前記回動軸に対して垂直な前記回動軸を中心に旋回させる回動部が前記手首部に備えられたことを特徴とする多関節ロボット。
2. 前記回動軸に対して垂直な前記回動軸の半径方向に関して前記手首部に配置されたブラケットに、前記ワーク把持装置を回動する駆動機構が備えられたことを特徴とする請求項１記載の多関節ロボット。
3. 前記駆動機構は、前記ブラケットに配置されたモータと、前記モータと前記手首部間で前記モータの回転角度を変換する伝達機構からなることを特徴とする請求項２記載の多関節ロボット。
4. 前記回動軸に対して垂直な前記回動軸は、前記第１手首リンクの旋回軸と同軸であることを特徴する請求項１に記載の多関節ロボット。
5. 前記ブラケットに配置されたモータ軸と前記回動軸に対して垂直な前記回動軸は、旋回軸線上に配置されたことを特徴とする請求項１記載の多関節ロボット。
6. アームの長手方向に対して垂直な回動軸のまわりに回転する手首部と、前記回動軸（に対して垂直な回動軸のまわりに回転する回転部と、前記回転部に取り付けられた第２手首リンクと、前記第２手首リンクの他端が取り付けられた第４手首リンクと、前記第４手首リンクの他端が取り付けられた第３手首リンクと、前記第３手首リンクの他端が取り付けられた第１手首リンクと、前記第１リンクの他端が前記手首部に取り付けられて平行四辺形を形成するリンク機構と、前記第３手首リンクに取り付けられたワーク把持装置とからなる多関節ロボットにおいて、
   前記回動軸に対して垂直な前記回動軸と前記ワーク把持装置を旋回させる駆動機構の回転軸が同軸であることを特徴とする多関節ロボット。
7. 前記駆動機構は、前記手首部に内包されたことを特徴とする請求項６記載の多関節ロボット。
8. 前記駆動機構と前記第２リンクの回転軸が旋回軸線上に配置されたことを特徴とする請求項６記載の多関節ロボット。

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