JP2802024B2 - ロボットアームおよびそれを用いたローダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも２つの回転
関節によって複数のリンクとエンドエフェクタとが連結
された多関節のロボットアームおよびそれを用いたロー
ダに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のロボットアームとして、例えば
図５に示すような機構原理のものが知られている。この
ロボットアームは、ベース１０１上に肩関節１０２（旋
回関節）を中心に上下方向に旋回可能に設けられたリン
ク１０３と、このリンク１０３に直交して連結され且つ
直動関節１０４を中心に直動自在に設けられたリンク１
０５と、このリンク１０５にひじ関節１０６（第１の回
転関節）を介して連結されひじ関節１０６の回転軸１０
７に直交するように形成されたリンク１０８と、更にこ
のリンク１０８に手首１０９（第２の回転関節）を介し
て連結されたエンドエフェクタ１１０Ａ，１１０Ｂとか
ら構成されている。ここで、ひじ関節１０６の回転軸１
０７と手首１０９の回転軸１１１とは互いに直交して設
定されている。

【０００３】この機構を備えたロボットとして、例えば
図６〜図１０に示すようなローダがある。このローダ
は、肩関節の旋回軸１０２Ａを中心に９０゜上下方向に
旋回（起立・倒伏）自在に且つ直動自在に設けられた上
腕１０５と、この上腕１０５に回転軸１０７を中心に旋
回可能に設けられた前腕１０８と、この前腕１０８の先
端に回転軸１１１を中心に回転自在に設けられた１対の
グリッパ１１０Ａ，１１０Ｂとから構成されている。

【０００４】そして、上腕１０５を水平にした状態で、
グリッパ１１０Ａに加工後ワークＷを把持する。つい
で、上腕１０５を旋回軸１０２Ａを中心に起立させ加工
後ワークＷをマガジンコンベア１１２に置いた後、手首
１０９を１８０゜回転させてグリッパ１１Ａで加工前ワ
ークＷを把持する。そして、手首１０９でグリッパ１１
０Ａ，１１０Ｂを１８０゜回転させながら、肩関節１０
２を中心に旋回させ再び水平に倒伏させる。

【０００５】次に、回転軸１０７を中心に前腕１０８を
加工機１１３に向けて回転させ、加工後ワークＷを取り
出し、手首１０９でグリッパ１１０Ａ，１１０Ｂを１８
０゜回転させ、加工前ワークＷを供給し、回転軸１０７
を中心に加工機１１３の反対側に回転させる。この一連
の動作を繰り返す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のロボットアームによると、ひじ関節の回転軸１０７
と、手首１０９の回転軸１１１とが直交しているので、
図１０および図９に示すように、回転軸１０７を中心に
旋回する前腕１０８の先端部に設けたグリッパは円弧状
の線軌跡１１４，１１５に沿って動作する。この円弧状
の線軌跡１１４，１１５から外れた位置に加工機１１３
のワーク保持位置１１３Ａまたはマガジンコンベア１１
２のワーク載置位置１１２Ａがあると、ワークの受渡し
が不可能となる。したがって、従来では、大重量のマガ
ジンコンベア１１２や加工機１１３を動かして位置出し
しなければならず、非常に労力の要する問題があった。

【０００７】本発明は、ロボットがその周辺の機械など
との関係で所定の動作を可能とするために、周辺機械を
動かして位置出しする必要のないロボットアームおよび
それを用いたローダを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、少なくとも２つの回転関節によって複
数のリンクとエンドエフェクタとが連結されたロボット
アームにおいて、回転関節のそれぞれの回転軸が互いに
平行に配置され、かつエンドエフェクタが回転関節の回
転軸から等距離だけ離れて平行に配置されている。

【０００９】また、第１の回転関節に連結され第１の回
転関節の回転軸に直交して形成された前腕と、前腕の先
端部に第２の回転関節を介して連結されかつ第２の回転
関節の回転軸から等距離だけ離れて平行に配置された１
対のグリッパとを備え少なくとも２点間でワークの受け
渡しを行うローダにおいて、第１の回転関節の回転軸と
第２の回転関節の回転軸とが互いに平行に配置されてい
る。

【００１０】

【作用】２つの回転関節のそれぞれの回転軸が互いに平
行に配置され、かつエンドエフェクタが回転関節の回転
軸から等距離だけ離れて平行に配置されているので、第
１の回転関節の回転軸を中心して第２の回転関節が線軌
跡を描いて回転し、この線軌跡上の各点において第２の
回転関節の回転軸を中心として回転するエンドエフェク
タは、平面領域で動作する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１２】図２に本発明のロボットアームの機構原理
の一例を示す。このロボットアームは、ベース１上に肩
関節２（旋回関節）を中心に上下方向に旋回可能に設け
られたリンク３と、このリンク３に直交して連結され且
つ直動関節４を中心に直動自在に設けられたリンク５
と、このリンク５にひじ関節６（第１の回転関節）に連
結されひじ関節６の回転軸７に直交するように形成され
たリンク８と、更にリンク８に回転軸７と平行な回転軸
１０を持つ手首９（第２の回転関節）を介して連結され
たエンドエフェクタ１１Ａ，１１Ｂとから構成されてい
る。

【００１３】ここで、ひじ関節６の回転軸７と手首９の
回転軸１０とが平行に配置され、かつエンドエフェクタ
１１Ａ，１１Ｂが回転軸１０から等距離に離れて平行に
配置されていることが本発明の特徴である。これによっ
て、ひじ関節６の回転軸７を中心してリンク８が旋回し
て、手首９を円弧状の線軌跡を描いて回転させ、更にこ
の線軌跡上の各点において手首９の回転軸１０を中心と
して回転するエンドエフェクタ１１Ａ，１１Ｂは平面領
域で動作する。

【００１４】図２の機構を備えたローダ（旋盤ローダ）
は、例えば図１、図３および図４に示すように、ベース
１と、このベース１に肩関節２を中心にリンク３を介し
て上下方向に旋回（倒伏・起立）可能に設けられ且つ直
動可能に設けられた上腕５と、この上腕５の一端に設け
られひじ関節６の回転軸７を中心に旋回可能な前腕８
と、この前腕８の先端部に回転軸７と平行な回転軸１０
を持つ手首９を介して３６０度で回転可能な１対のグリ
ッパ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。

【００１５】ここで、上腕５は図２のリンク５、前腕８
は同じくリンク８、グリッパ１１Ａ，１１Ｂはエンドエ
フェクタ１１Ａ，１１Ｂに相当する部材である。

【００１６】また、グリッパ１１Ａ、１１Ｂは、図１に
示すように、把持方向が１８０度逆向きに配置されてい
る。グリッパ１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ固定把持片１
３と、この固定把持片１３に近接・離間可能に設けられ
た可動把持片１４とからなり、固定把持片１４と可動把
持片１４との間にワークＷを挟むように構成されてい
る。

【００１７】上述のように構成されたローダは、次のよ
うに上腕５、前腕８およびグリッパ１１Ａ，１１Ｂを作
動させる。

【００１８】上腕５が水平にある状態で、回転軸７を中
心に前腕８が旋回するのに伴って、前腕８の先端部に設
けられたグリッパ１１Ａ、１１Ｂは円弧状の線軌跡を描
いて回転される。加えて、前腕８は、グリッパ１１Ａ，
１１Ｂが円弧状の線軌跡の各点において手首９によって
回転軸１０を中心に３６０度回転するので、図１に示す
ようにグリッパ１１Ａ，１１Ｂは垂直面上の円弧状の平
面領域１５内を任意に移動できる。同様に、図３に示す
ように、上腕５が起立された状態において、グリッパ１
１Ａ、１１Ｂは水平面上の円弧状の平面領域１６内を任
意に移動できる。

【００１９】作業を始める前に、ローダに対して、マガ
ジンコンベア（図示省略）のワーク載置位置および加工
機（図示省略）のワーク保持位置の間で所定の経路でグ
リッパ１１Ａ，１１Ｂが移動するようにティーチングす
る。このとき、グリッパ１１Ａ，１１Ｂは平面領域１
５，１６で任意に移動可能に設けられているので、大重
量のマガジンコンベアや加工機を動かさずともティーチ
ングできる。

【００２０】また、前腕８を回転軸７を中心に適宜角度
旋回させることによって、２つの平面領域１５，１６に
おいて任意の位置でワークＷの受け渡し動作ができる。

【００２１】このロボットによるマガジンコンベアと旋
盤等の加工機との間のワークの受け渡しは例えば次のよ
うな動作により行われる。

【００２２】上腕５が水平の状態でグリッパ１１Ａに加
工後ワークＷを把持する。次いで、上腕５を肩関節２に
おけるを中心に旋回により起立させ加工後ワークＷをマ
ガジンコンベアに置いた後、手首９を１８０゜回転させ
てグリッパ１１Ｂで加工前ワークＷを把持する。そし
て、手首９でグリッパ１１Ａ，１１Ｂを１８０゜回転さ
せながら、肩関節２において旋回させ倒伏させ再び水平
にする。

【００２３】次に、回転軸７を中心に前腕８を加工機に
向けて回転させ、加工後ワークＷを取り出し、手首９で
グリッパ１１Ａ，１１Ｂを１８０゜回転させて加工前ワ
ークＷを供給し、前腕８を回転軸７を中心に加工機の反
対側に回転させる。この一連の動作を繰り返す。

【００２４】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、エンドエフェクタはとして上述した実施例
ではグリッパ１１Ａ，１１Ｂとしたが、これに限らず、
溶接ガン、塗装用スプレーガン等任意のものとしてよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のロボットアームおよびこれを用いたローダは、２つの
回転関節のそれぞれの回転軸が互いに平行に配置され、
かつエンドエフェクタが回転関節の回転軸から等距離だ
け離れて平行に配置されているので、第１の回転関節の
回転軸を中心して第２の回転関節が線軌跡を描いて回転
し、この線軌跡上の各点において第２の回転関節の回転
軸を中心として回転するエンドエフェクタは平面領域で
動作する。したがって、ロボットがその周辺の機械など
との関係で所定の動作を可能とするために周辺機械を動
かす位置出しを行う必要がない。更に、第２の回転関節
の回転軸を中心に回転させることによって、複数の平面
領域において任意の動作ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットアームを用いたローダの側面
図である。

【図２】図１のローダにおけるロボットアームの機構を
示す原理図である。

【図３】図１のローダの平面図である。

【図４】図１のローダの正面図である。

【図５】従来の多関節ロボットアームの機構を示す原理
図である。

【図６】図５の機構を備えた従来のローダの起立状態の
斜視図である。

【図７】図６の従来のローダの水平状態と起立状態を示
す作用状態図である。

【図８】図７の従来のローダの周囲にマガジンコンベア
と旋盤とを配置した状態を示す正面図である。

【図９】図８のローダとマガジンコンベアと旋盤との平
面図である。

【図１０】図８のローダとマガジンコンベアの側面図で
ある。

【符号の簡単な説明】

５ 上腕（リンク） ６ ひじ関節（第１の回転関節） ７ ひじ関節の回転軸 ８ 前腕（リンク） ９ 手首（第２の回転関節） １０ 手首の回転軸 １１Ａ，１１Ｂ グリッパ（エンドエフェクタ）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの回転関節によって複数
   のリンクとエンドエフェクタとが連結されたロボットア
   ームにおいて、前記回転関節のそれぞれの回転軸が互い
   に平行に配置され、かつ前記エンドエフェクタが回転関
   節の回転軸から等距離だけ離れて平行に配置されている
   ことを特徴とするロボットアーム。
2. 【請求項２】 第１の回転関節に連結され第１の回転関
   節の回転軸に直交して形成された前腕と、該前腕の先端
   部に第２の回転関節を介して連結されかつ前記第２の回
   転関節の回転軸から等距離だけ離れて平行に配置された
   １対のグリッパとを備え少なくとも２点間でワークの受
   け渡しを行うローダにおいて、前記第１の回転関節の回
   転軸と第２の回転関節の回転軸とが互いに平行に配置さ
   れていることを特徴とするローダ。