JP5269344B2 - スカラ型ロボット構造と対応ロボット - Google Patents

Description

この発明は、スカラ型ロボット構造とそのような構造を備えたスカラ型ロボットとに関する。

従来の方法では、スカラ、即ち「選択的追従組立体ロボットアーム」型のロボットは、すべての最初には例えばベンチに配置され得る固定ベース構造から成る。そのロボットは、固定ベース構造に関して特に縦軸線を中心に回転によって移動できるアームを備えている。

最終的に、このロボットは、工具、例えばグリッパー或いは研削工具を受けることができるフランジのような部材を備えている。この工具受け部材は前記アームに関して移動できる。それ故に、その工具受け部材はすべての最初には回転の可能性によりこのアームに直接に据付けられ得る。

代用物として、工具受け部材は、第一アームに関して回転するのが自由である補助アームに据付けられ得る。後者の例では、工具受け部材は固定され得るか、或いは交替に補助アームに関して移動できる。最終的に、工具受け部材は通常には縦軸線に沿ってベース構造に関して並進によって移動できるように設計されている。

速度によって反復性と精度を良く実行するスカラロボットは荷積みや荷卸しのような多くの工業的作用或いは代用的に成分組立てに使用され得る。この型のロボットは、それ自体で学習作用を与える点で他の技術において有益である。そのような作用は、手でロボットの工具受け部材を所望位置に導き、次に、この構成をプログラムするよりむしろメモリーに記憶することである。

このマニュプレータを容易且つ安全となすためには、最初にこの学習作用を実施する観点により、工具受け部材の並進運動を阻止するのに対し、同時に第一アームの運動を許容し、補助アームが回転するアームであると仮定することが必要である。次に、工具受け部材は並進運動を阻止されなく、この工具を適当な位置に配置でき、記入される。

欧州特許出願公開第１５２５９５７号明細書（特許文献１）は、ベース構造と、回転によってのみこのベース構造に関して移動できる第一アームと、前記第一アームに据え付けられ且つこの第一アームに関して回転によってのみ自由である第二アームとから成るスカラ型ロボットを開示する。最終的に、第二アームに据え付けられた工具受け部材として作動する軸である。この軸はこの第二アームに包囲された二つのモータの作動の下で回転と並進の両方によってこのアームに関して回転できる。

しかしながら、この公知の解決策は、特にそのかなりの容積と関連したある不利益を有する。それ故に、一方を他方の上に置かれる第二アーム内の二つのモータの存在は、この第二アームが縦軸線に沿って極めて嵩張っていることを意味する。さらに、この第二アームに据え付けられた工具受け部材は、この同じ軸線に沿って第二アームに関して必然的に突き出す。最終的に、この縦方向におけるこの軸の移行を考慮することが必要である。

これら種々の理由は、特許文献１に記載されたロボットが、縦方向において少なくとも工具を支持する第二アームによって適切な嵩張りをもつことを意味する。これは、このスカラロボットが例えばプレス下で、それ故にそのようなロボットの多機能性を著しく減少させる入口が緊密である作業地域へ統合されることを防ぐ限り、不利益である。

さらに、特許文献１に記載された配列において、電気式及び空圧式に工具とアームに位置したモータとに動力供給するワイアの収集はベース構造から第二アームへ延びて、第二アームを囲むカバーの外側にある。それ故に、配線ハーネスとして知られているこのワイア収集はロボットの種々の運動中に十分なねじれを受けて、このねじれは前記電気部材を著しく弱化させる。

外装によってのみ保護されるこの配線ハーネスは、ロボットが移動するときに引張りで早期の磨耗を受ける限り、すぐに損傷され、そしてロボットが攻撃的作業環境、例えば腐食的或いは塵堆積環境に位置されるときに劣化を潜在する。さらに、カバーの外側に配線ハーネスを有することは嵩張りによって不利益である、というのは、ハーネスの位置がロボットの運動によって変化し、このロボット運動はロボットの全嵩がランダムに変化できることを意味する。

最終的に、第二アームは関係した駆動ラインと一緒に、三つのモータを備えていることが注目される。これは、大きな容積を有する必要性と、幾らかの慣性が性能によって不利益である慣性とを有することを意味する。

他の要因、米国特許第６１９９４４４号明細書（特許文献２）は、ベース構造と、このベース構造に関して並進によってのみ移動できるように据え付けられるポストとから成るスカラ型ロボットを開示する。このために、この構造はねじナットシステムを備えてそのような並進運動を提供させる。

さらに、第一アームはこのポストに関して回転によって移動できるよう据え付けられ、この第一アームに関して回転で移動できる第二アームはあり、この第二アーム自体は回転できるよう据え付けられた工具受け部材を備えている。

ある範囲に対するこの代用的解決策は、特許文献１の教示と関連した嵩張りの問題を解決する。特に工具の並進運動が移動可能なポストにより設けられることを与えると、この工具とその受け部材が軸方向において小量の空間のみを占拠し、特許文献１の装置において固有であるより本当に著しく僅かな空間である。

しかしながら、特許文献２は動力供給配線ハーネスの存在に関する任意の解決策を提供しない。本当には、その書類の教示において、この配線ハーネスは保護カバーの外側においてベース構造と第一アームとの間に延びている。

さらに、この米国特許に記載されたロボットは、大きな作業領域をカバーできない。これは、移動可能なポストの存在は、第一アームの回転がすぐにベース構造の存在により限定されないこと意味するからであり、このベース構造はロボットが大きな振幅運動を受けないことを意味する。

最後に、例えば日本特開昭６１−２９３６９１号公報（特許文献３）、欧州特許出願公開第１６４６４５５号明細書（特許文献４）と米国特許出願公開第２００５−１９３８５４号明細書（特許文献５）に記載されたスカラ型ロボットは知られている。これらロボットは中空部材を要求され、その中空部材を通して前記配線ハーネスが延びている。

それ故に、これら書類の教示は、ある範囲に対して、動力供給配線ハーネスと関連した問題を解決することを可能とする。対照的に、これらが記載する解決策はロボットアームを運動に設定するのに必要な多数の機械的成分と連動された不利益を表し、これは運動の高慣性と実質的嵩張りを伴う。
欧州特許出願公開第１５２５９５７号明細書 米国特許第６１９９４４４号明細書 日本特開昭６１−２９３６９１号公報 欧州特許出願公開第１６４６４５５号明細書 米国特許出願公開第２００５−１９３８５４号明細書

これが述べられたが、この発明は先行技術の種々の前記不利益を取り除くことを企図する。

このために、この発明の一主題は、ベース構造と、運動軸線に沿う並進とこの同じ軸線を中心とする回転の両方によってこのベース構造に関して移動できる少なくとも一つの第一アームと、ベース構造に関してこの第一アームを移動させる移動手段と、工具、特にグリッパ或いは研削工具を受ける受け部材、特にフランジ或いはスピンドルであって、この工具受け部材が第一アームに関して移動できるものと、ロボット構造の補助要素に動力供給する特に電気式及び空圧式又はそれらのいずれか一方の動力供給組立体であって、前記動力供給組立体の一端が工具受け部材の近くに置かれているものとから成るスカラタイプロボット構造において、移動手段はベース構造或いは第一アームのいずれか一方に関して前記運動軸線に沿う並進によって移動でき且つベース構造或いは第一アームのいずれか他方に独立して並進運動できない中空移動部材から成り、この中空移動部材はベース構造或いは第一アームのいずれか一方に関して運動軸線を中心とする回転によって移動でき、その間に同時にベース構造或いは第一アームのいずれか他方に独立して回転運動できない、そして動力供給組立体はベース構造から第一アームへ前記中空移動部材を介して延びていることを特徴とするスカラ型ロボット構造である。

この発明の他の主題は、この明細書に記載の構造と、工具受け部材に取り外し可能に取り付けられ得る少なくとも一つの工具とから成るスカラ型ロボットである。

この発明はより良く理解され、その他の利点はこの発明の原理によるスカラ型ロボット構造の二つの実施態様を推定する記述によって更に明白に明らかになり、この記述は単に限定しない例として且つ添付図面を参考して与えられる：

特に図１に例示されたスカラ型ロボット構造はすべての最初に、作業支持体、この例ではベンチ４に位置され得る全体として参照２により示されたベース構造から成り、そのベンチの天面が例示された例において水平である。このベース構造２は保護カバーを備えており、そのカバー内に脚８があり、その脚の台１０が前記ベンチ４に直接に静止する。

この脚８は、すべての最初に、それ自体公知のタイプのボルト１４と協働できる縦軸線を中心に揺動できる回転軸１２₁ を有する第一モータ１２を支持する。ボルトはリング歯車１６を駆動でき、対応逓降比はモータ１２とこのリング歯車１６から出力間の歯比に依存している。

このリング歯車１６はスライドとして知られたブッシュ１８に固定され、そのブッシュの内面は大きく詳細に記載される軸の主軸線Ｚを参照して軸方向に配列される描かれないボールを備えている。この例では、この軸線Ｚは縦に、即ちベンチ４の平面に垂直である。このブッシュスライド１８は回転によって案内され、同時に並進によって抑止され、従来構造である転がり接触玉軸受の軸受２０である。

第一モータ１２の上には、脚が縦軸線を中心として揺動できる回転軸２２₁ を有する第二モータ２２を支持する。このモータ２２は第二リング歯車２６を駆動できる第二ベルト２４と協働する。この第二リング歯車はボールナットタイプの第二ボールブッシュ２８に固定されており、そのブッシュの内面が前記軸線Ｚを中心に螺旋に配列されるボールを備えている。脚８に固定される例えば転がり接触玉軸受タイプの第二軸受３０は回転による案内や、このナットブッシュ２８の軸線Ｚを沿う抑止を提供する。

以下において見られる如く移動部材を形成する中空軸３２はベース構造２の内部容積に包囲される。サービスにおいて縦に位置されるこの軸３２はベース構造２からカバー６の頂壁に形成された開口３４を介して外へ延びている。

軸３２の外面は長手方向スロットを有し、このスロットは例えば三つであり、この軸の軸方向寸法の大半にわたり延びている。この外部面はナットブッシュ２８と協働するために軸３２の少なくとも上部分に延びる螺旋状スロットを有する。これらスロットは、図に描かれていないそれぞれに長手方向スロットと螺旋状スロットは、例えば特許文献１に例示された軸の実施態様によるそれ自体公知の方法で形成されている。

最後に、この軸の底部分の近くには、軸線Ｚを沿う並進運動に関してこの軸をブレーキする軸ブレーキ手段であり、この手段は推定されるものにかなり詳細に記載される。

軸３２の上端は推定されるものにかなり詳細に見られる如くベース構造に関して移動できる第一アーム４０の本体４２に固定される。このアーム４０は保護カバー４４を備えており、その間に伸張収縮できるゲートル４６は、特にブッシュ１８と２８の作用を損ない得る外部塵に対してこの第一アーム４０とベース構造２の間にシールを提供する。このゲートル４６は、ロボットが全体として使用される安全性を改良できる。このゲートルは高程度の密封を保証するシステムと交換され得て、クリーンルームに適合できる。

アーム４０は、ベルト５０を介して追加的軸５２を駆動する縦軸線を中心に揺動するように据え付けられた回転軸４８₁ を有するモータ４８を備えている。軸５２は３２の軸線Ｚと平行であるが、その軸線Ｚから片寄る主軸線Ｚ’を有する。

追加的軸５２は保護カバー６４を設けた第二アーム６０の物体６２に固定される。このアーム６０は、縦軸線を中心に揺動できる回転軸６６₁ を有するモータ６６を備えており、このモータはベルト６８を介して工具７２を受ける工具受け部材７０を駆動し、この発明によるロボットが工具受け部材を備えている。従来のタイプのこの受け部材７０は例示された例においてフランジであり、工具７２は例えばグリッパ或いは研削工具である。モータ６６のおかげで、受け部材７０は軸５２の軸線Ｚ’と平行であるが、この軸線から片寄る軸線Ｚ”を中心に揺動できる。

この発明によるロボットは、それ自体公知として特に電気式及び空圧式タイプのケーブルから構成される配線ハーネスを組み込む。ロボットの種々の補助要素に、即ち特に工具と組み込むモータに動力を供給するこれらケーブルは、保護外装によって囲まれている。

その下端には、配線ハーネス８０は脚８の台１０に固定されたガイド８２に包囲されている。描かれていない態様では、配線ハーネス８０が縦軸線Ｚに沿うアーム４０の運動を補償するためにガイド８２を介して摺動できることに注目される。配線ハーネスに属する配線の逆転を形成する準備が等しく行われ得て、この逆転は例えば繰り出しタイプの機械的装置によってベース構造の下部分に供給される。この配線ハーネスにおけるケーブルは、従来のタイプの制御器のような描かれていない手段によって、ベース構造２の外側から動力供給され得る。

配線ハーネス８０はガイド８２から中空軸３２の内側に延びて第一アーム４０の内部容積に入る。このとき、この配線ハーネスはおよそ１８０°のループを形成し、追加的軸５２の内側に包囲されることがわかり、この軸は第二アーム６０の内部容積に入る。配線ハーネス８０の幾つかの動力供給ケーブルは描かれていないが、それ自体知られている方法でモータ４８と６６に接続されている。

さらに、工具に特定する動力供給ケーブルは、概略的に描かれ、工具受けフランジ７０に形成された開口８３を介して工具に連結されている。工具受けフランジが±３６０°にわたり回転できることを与えられると、ケーブルは捲線８４を形成し、およそ二旋回に延びて前記開口に入る。この寸法は従来の寸法であり、これらケーブルに課された応力を減少できる。

工具受けフランジ７０は保護カバー６４によって形成されている第二アーム６０の内部容積に包囲されていることが注目される。動力供給ケーブルを工具６０へ通過できる開口８３はこの内部容積に組み込まれ、その幾らかは外部攻撃からこれら種々のケーブルを保護することによって有益である。

サービスでは、第一アーム４０は軸線Ｚに沿う並進とこの同じ軸線を中心とする回転の両方によってベース構造２に関して移動できる。これをするために、モータ１２と２２の一方及び他方又はそれらのいずれか一方が選択的に作動される必要であってブッシュ１８と２８の一方及び他方又はそれらのいずれか一方を回転させる。それ故に、これらモータ１２と２２は軸３２と係合するので、その軸をベース構造２に関して回転及び並進運動又はそれらのいずれか一方に設定する。

さらに、特に軸が純粋な並進運動を与えられるならば、上モータ２２が作動されなければならなく、他方のモータ１２が適切な位置に抑止されてナットブッシュ２８を回転する。このブッシュ２８の回転運動は、要求されるように、軸線Ｚに沿う並進運動によって抑止され、それ故に、この軸線Ｚに沿って軸３２の並進運動をさせる。さらに、軸３２が純粋な回転運動を与えられるならば、両ブッシュ１８と２８は同じ回転速度で同じ回転方向に駆動される必要がある。

最終的に、軸３２は組合せ並進及び回転運動を与えられるならば、このとき、二つのブッシュ１８と２８は異なる回転速度で駆動される必要がある。この内容では、これらモータが軸３２に課されるべき種類の運動に依存して、回転の両方向に駆動され得る。

上記に見られた如く、軸３２が第一アーム４０の本体４２に関して固定されることが与えられると、それ故に、この軸はその並進及び回転運動又はそれらのいずれか一方をこのアームに伝達する。それ故に、上記のスカラ型ロボットにおいて、工具７２ばかりではなく、二つのアーム４０と６０はベース構造２に関して軸線Ｚに沿う並進によって移動できる。

軸線Ｚに沿う並進運動に関して軸をブレーキする軸ブレーキ手段の第一実施態様は以下において記載される。図２、２Ａと２Ｂにより例示される如く、駆動リング歯車１６はその下端で例えば転がり接触玉軸受のようなそれ自体公知の固定軸受１０２と呼ばれる軸受に固定される。この固定軸受１０２は例えば金属から形成されたリング１０４を支持し、そのリングは軸線Ｚに沿う並進によって軸受１０２に関して固定されるが、しかしこの同じ軸線Ｚを中心にこの軸受に関して回転が自由である。このリング１０４は、底へ拡げる、即ちリング歯車１６から離れて拡がる傾斜内部半径方向面１０４’を有する。

さらに、軸３２の下端は脚に固定された本体１０６により囲まれている。この本体１０６はこの軸３２の周辺に直接に位置されたばね１０９を収容する半径方向内部第一ハウジングを形成する。この本体１０６はまた、それ自体公知のタイプの電磁コイル１１０を収容するように企図された半径方向外部第二ハウジングを形成する。

本体１０６の上端には、即ちリング歯車１６へ面する端には、この本体１０６に関して軸線Ｚに沿う並進によって移動され得る環状プレート１１２である。この並進運動は、以下において見られる如く、両方向に実行され得て、プレート１１２がばね１０９により或いはコイル１１０により運動に設定されるか否かに依存している。

本体１０６に対する両端には、このプレート１１２はより速く記載された軸受１０２と同様に第二軸受１１４を収容する。可動軸受と呼ばれるこの軸受１１４は記載されたリング１０４と同様に第二リング１１６に固定されている。このリング１１６は、上方に拡げる、即ちリング歯車１６へ拡げる傾斜半径方向面１０４’とは相違する傾斜面１１６’を有する。

最終的に、柔軟性の品質を与えるプラスチックから形成された中間リング１１８がある。このリング１１８は分割され、軸３２の周りに３６０°にわたり延びていない。任意の外部作用がないと、このリングは軸の自由な摺動に影響しないように摺動できるようこの軸に据え付けられる。長手方向断面において、このリング１１８は、リング１０４に属する傾斜面１０４’とリング１１６に属する傾斜面１１６’のそれぞれの結合である二つの傾斜面１１８’と１１８”を有する。換言すると、長手方向断面に見られるときに、これら二つの傾斜面１１８’と１１８”は山形袖章の外観を有する。

図２Ａは、軸線Ｚに沿う並進運動に関して軸をブレーキする必要ない通常サービス位置を大きな寸法で例示する。この例では、コイル１１０は、適切な材料から形成されたプレート１１２がこのコイル１１０にしっかりと保持され、二つのリング１０４と１１６は中間分割リング１１８からある距離に配置されるように作動される。これらの条件下では、ｊ₁ とｊ’₁ で示した隙間であり、軸方向タイプと半径方向タイプの両方はそれぞれに種々の傾斜面１０４’と１１８’及び１１８”と１１６’の間にある。結果として、種々のリング１０４、１１６と１１８の存在は、軸線Ｚに沿う軸３２の自由並進運動或いはこの軸線を中心とする自由回転運動を課し得ない。これら隙間ｊ₁ とｊ’₁ は理解の容易さのために図２Ａに誇張される。

この軸３２がブレーキされるならば、このとき、コイル１１０が非作動される必要があるので、ばね１０９がコイルから離れてプレート１１２、軸受１１４とリング１１６を押圧する。このときに、コイル１１０とプレート１１２の間にｊ₂ で示した隙間が存在する。これら条件下では、このリング１１６は固定リング１０４に接近して移動するので、この固定リング１０４に対して中間分割リング１１８を楔止めさせる。電気動力供給において期待されない中断があるならば、この中間リング１１８が楔止めされることが注目され、これは安全性にとって有益であり、というのは、主軸と構造の二つのアームは重力の影響の下で落下しないからである。

さらに、特に、リング１０４と１１６のそれぞれの傾斜面１０４’と１１６’は中間リング１１８の傾斜面１１８’と１１８”に軸方向力を働かす。それは内方に向いた、この内リング１１８に働いた半径方向応力の発生を生じる。結果として、このリングは閉鎖し、図２Ｂに例示される如く、付着力により軸３２に固定されて来る。

これらの条件下では、この軸は、ベース構造２に関して並進によって制限される種々のリング１０４、１１６と１１８により軸線Ｚに沿う並進運動によって抑止されることがわかる。対照的に、転がり接触軸受１０２と１０４の存在のため、軸３２はこの軸線Ｚを中心として揺動するのが自由であり、部品１６と１１２の形状が構成される形式のために、内部リングはそれぞれにリング歯車１６とプレート１１２と接触して据え付けられない。

特に前記三つのリング１０４、１１６と１１８から成るこれらブレーキ手段は、それで軸線Ｚに沿う軸３２の並進運動を抑止されるのに対して、同時にこの軸をこの同じ軸線を中心に回転できる。これらの条件下では、この発明のロボット構造は、二つのアーム４０と６０がベース構造２に関して回転によって移動され得たことを与えた学習作用を受けることができる。

さらに、軸が並進運動によって抑止される事実は、特に操作者が軸３２或いは二つのアーム４０と６０を重力の作用に対して支持する必要がない限り、有益である。描かれていない態様として、前記ブレーキシステムのために形成された準備はベース構造の下部分へ組み込まれなく、しかし例えば二つのブッシュ１８と２８の間に位置した中間地帯に組み込まれる。

前記説明されたブレーキシステムの追加的態様は、図３、３Ａと３Ｂを参照して記載される。これら図では、図１の機械的要素と同様である機械的要素は２００によって増加された同じ参照数字が与えられる。

この態様では、私達は再びベース構造に固定された本体２０６を有し、このベース構造には電磁コイル２１０が包囲される。スライドブッシュ２１８とそのリング歯車２１６とその案内軸受２２０は、それらが軸線Ｚに沿う並進運動できることで図１に記載されたもの１６、１８と２０と相違する。そのような運動は数十ミリメータの程度の低い振幅をもつ。このために、案内軸受２２０は摺動取付けとして脚２０８に据え付けられ、前記運動をできるが、しかし第一アーム４０の揺動軸の案内を中断しなく、ロボット構造のアーム端精度に不利に影響しない。

図３Ａで拡大寸法に示される如く、通常サービスでは、コイル２１０は、前記ばね１０９と同様な方法で軸２３２の周りに据え付けられた圧縮ばね２０９の作用に逆らって適切な材料から形成された軸受２２０を引き込むように作動される。これらの条件下では、スライドブッシュ２１８はナットブッシュ２２８から軸方向に離れて隙間ｊ₃ を形成するので、これらが一緒に制限されない。それ故に、軸２３２の種々の運動は回転と並進の両方によって可能となる。

ブレーキ作用がこの軸２３２に働かされるならば、このときに、コイル２１０への動力供給が中断されることが必要であるので、ばね２０９は軸受２２０を押圧し、ブッシュ２１８を他のブッシュ２２８へ戻す。それで、コイル２１０と軸受２２０の間に形成された隙間はｊ₄ で示される。しかしながら、これは軸２３２の軸方向位置に任意の影響を有しない、このスライドブッシュ２１８はこの軸に関して並進運動によって自由である。

この運動の終りには、図３Ｂに例示される如く、スライドブッシュ２１８はナットブッシュ２２８と接触して来るので、それは発生された摩擦の結果として独立した回転はできない。これらの条件下では、これらブッシュ２１８と２２８とは同じ方向に且つ同じ角速度で合理的に駆動される必要性をもつ。上記に見られた如く、これは、軸２３２の可能な移動が軸線Ｚを中心とする回転であり、この同じ軸線に沿う任意の並進運動が阻止されることを意味する。

電力供給が無意識に遮断されるならば、二つのブッシュ２１８と２２８が互いに接触してきてそれらを一緒に限定させことが注目される。遮断の場合には、主軸と構造の二つのアームとは重力の影響の下で下降されないから、これは安全性によって有益である。

図４はこの発明の実施態様を例示する。この図には、図１の機械的要素と同様である機械的要素は３００により増加された同じ参照数字で示される。

この図４の実施態様は特にベース構造３０２が図１におけるモータ２２と同じ構造の一つのモータ３２２を設けていることで先行図の実施態様とは相違する。回転軸３２２₁ を有するこのモータ３２２はベルト３２４と、リング歯車３２６と、ナットブッシュ３２８と軸受３３０と連動されている。

この第二実施態様はさらに軸３３２が軸線Ｚに沿う並進運動によってのみ第一アーム３４０と独立して運動できないことで第一実施態様とは相違する。それ故に、この第一アーム３４０はこの軸線Ｚを中心とするこの軸３３２に関して揺動できる。

この目的のために、この第一アーム３４０は、図１のベース構造２が備えているモータ１２と同じ構造をもつモータ３１２を備えている。回転軸３１２₁ を有するこのモータ３１２は軸３３２に固定されたリング歯車３１６と係合できるベルト３１４と連動される。再びもう一度、この第一アーム３４０を備えて、回転できない軸３２２に関してこの第一アーム３４０の回転を案内する軸受３２０がある。

上開口３３４の付近には、ベース構造３０２は、このベース構造に固定されるそれ自体公知のタイプのボールスライドを設けていることが注目される。軸３３２が軸線Ｚを中心として回転することを阻止するよう企図されるこのボールスライドは描かれていないボールを備えており、ボールが軸３３２の各長手方向スロットに入ることができる。図２における長手方向スロット３６と同様なこれら長手方向スロットは、図４に描かれていなかった。

第二アーム３６０と工具受け部材３７０が第一実施態様を参照して記載された第二アームと工具受け部材と同様であることが注目される。同様に、私達は、再び第一アーム３４０に関してこの第二アーム３６０を回転させ且つこの第一アーム３６０に関して工具受け部材３７０を回転させる同じ機械的要素を有する。

軸線Ｚ’を中心とする回転によって第二アーム３６０を駆動するように企図されたモータ３４８がある。このモータ３４８と軸線Ｚを中心とする第一アーム３４０の回転運動を駆動するように企図されるモータ３１２とは軸３３２の各側面に位置されることが強調されるにちがいない。この寸法は、有益であり、第一アーム３４０の全構造がより良く均衡されることを与える。

図４を参照して記載されたロボット構造が作動する方法は次のようである。モータ３２２は、軸３３２に軸線Ｚに沿う並進運動を与えるような方法でブッシュ３２８を駆動できる。スライド３３５の存在のために、ベース構造３０２に関してこの軸３３２の任意の回転が阻止されることが要求される。

さらに、モータ３１２が作動されると、モータはベルト３１４を介してリング歯車３１６と協働する。リング歯車が軸３３２に固定されると、それ自体がベース構造に関して回転によって制限される、それ故に、モータ３１２は軸３３２に関して揺動するのを拘束され、従って、この第一アーム４０をこの軸３３２を中心として回転させる。最終的に、軸線Ｚに沿う並進運動によって軸のブレーキはモータ３２２の直接作用によって実行され、主としてこのモータを停止することにより実行される。

この発明は記載され且つ描かれた例に限定されない。

それ故に、例示された二つの実施態様では、軸線Ｚは重力の方向であることが考慮される。しかしながら、軸線Ｚは空間における幾つかの他の軸線であり、同様に他の軸線Ｚ’とＺ”であることは想像できる。同様に、モータの種々の回転軸は、例示された例の実施態様と似ていなく、縦方向ではない方向に延び得た。

第一実施態様では、二つのブッシュ１８と２８の位置は、この発明によるロボット構造の作動の原理を変更することなしに交換され得た。

二つの実施態様では、第一アーム４０或いは３４０は第二アーム６０或いは３６０上に配置されている。しかしながら、態様として、この第二アームはこの第一アーム上に配置され得る。

例示された例では、中空軸の溝は中央に延びている、即ち他の言葉では、この溝の主軸線は軸の軸線に一致する。しかしながら、この溝は片寄せられた、即ちこの軸の壁は自然にて非対称であった。

描かれていなかった追加的態様として、第一アームが中空軸に関して第一アームを移動させる両モータを備えられることが準備される。この場合には、中空軸は並進によって或いは回転によってベース構造に独立しては全く移動できない。それ故に、サービスでは、第一アームに固定された二つの前記モータは固定軸に関して並進によって且つ回転によって移動でき、この第一アームの移動をベース構造に関して与える。

更に特に、この第三実施態様では、第一アームは、第一実施態様のベース構造が備えたモータとブッシュと同様である前記二つのモータと二つのブッシュを備えている。サービスでは、第一アームが固定軸に関して純粋な並進運動で移動され、それ故に、ベース構造に関して移動されるならば、第一アームに関して並進運動を阻止されるナットブッシュと連動されたモータは駆動されることを必要とするのに対して、他のモータは適切な位置に抑止される。

対照的に、純粋な回転運動が与えられるならば、このとき、作動されたモータが、軸と摺動路との連結のために回転を阻止される、それ自体が回転を阻止されるスライドブッシュと連動されたモータである。結果として、このモータは、前記モータに固定された第一アームと同様に、このスライドブッシュの周りに回転するよう開始する。

この場合には、第一実施態様では、ナットブッシュと連動されたモータは作動されることを必要とするので、このナットブッシュは固定軸に対して回転しない。最終的に、第一実施態様と同様な方法では、ベース構造に関して第一アームの組合せ並進且つ回転運動を得る観点により両モータを作動することが必要である。

この第三実施態様は、主軸線に沿う並進によって中空軸をブレーキするブレーキ手段を組み込むことができることが注目される。この場合には、これらブレーキ手段は第一実施態様を参照して記載され且つ描かれたブレーキ手段と同様である。

描かれなかった追加的態様として、第二アームに関して工具受け部材を回転させるモータは第一アームに組み込まれ得た。この内容では、駆動ラインシステムが設けられ、第一アームから第二アームへ延びているのに対して、例えば二つのアームを連結する追加的中空軸を通過する。

種々の例では、この発明のロボット構造は、第二アームに関して移動できる二つのアームと工具受け部材を要する。しかしながら、態様として、単一アームを要し、或いは代用として第二アームに関して固定される工具を要することが準備される。

この発明は実施される前記目的を可能とする。

この発明は二重機能を有する中空部材を要する：即ち、一方では、その中空部材が動力供給配線ハーネスを保護し、他方では、その中空部材がベース構造に関して第一アームを移動させる。それ故に、これはロボットの全構造を簡略化するのに対して、同時にこの配線ハーネスに満足な保護を与える。

これらの条件下では、この発明はすべての最初に比較的少ない数の搭載モータを有する限り有益である。ロボット構造の可動部品に固定されているこれらモータは実際に特に第二アームに固定されるときにこのロボットの性能を課しがちである。この有益な特徴は特に第一実施態様において注目に値する。

これら搭載モータ数の減少は、種々のアームが低い慣性を有するために特殊な利点を表す。慣性におけるこの減少は、より大きな加速度や、結果としてより速い運動を許容し、ロボット構造の全性能を改良する。

さらに、搭載モータの限定された数の存在は、可動ケーブルの数の減少を保証する。さらに、これは、配線ハーネスの外装の直径の減少を伴って、配線ハーネスをさらに緊密に屈曲できる。

さらに、この中空移動部材は、この配線ハーネスがロボット構造の全内部容積内に延びているので、外部攻撃から配線ハーネスを保護する。これらの条件下では、この発明は、特に特許文献１の教示に関して補助的利点である。

これは、このハーネスにより占拠された空間に関する制御を得ることができる、というのは、この空間要件がロボットの運動により変更しそうになく、その幾らかが先行技術の構造に関する利点をもつからである。この軸の中央溝にハーネスを通すことは、配線ハーネスがサービスにおいて受けられる応力を最小化する。

この発明のロボット構造は、特に特許文献２の教示と比較して、大きな作業領域を有する。特に、この発明の配列は、この作業領域の寸法を制限しがちな中間ポストの存在により分配できる。中空移動部材の寸法は第二アームを脚上に位置させることをできるときに、第一アームが３６０°にわたり揺動でき、それでこの作業領域をそれ以上に拡大できることが注目される。

この発明のスカラ型ロボット構造の長手方向断面図である。 図１のロボット構造に属する軸をブレーキするブレーキ手段を例示する長手方向断面図である。 異なる位置において軸ブレーキ手段を例示する図２と同様であるが、拡大表示です長手方向断面図である。 別の異なる位置において軸ブレーキ手段を例示する図２と同様であるが、拡大表示です長手方向断面図である。 軸ブレーキ手段の実施態様を例示する図２と同様である長手方向断面図である。 異なる位置において軸ブレーキ手段を例示する図３と同様であるが、拡大表示です長手方向断面図である。 別の異なる位置において軸ブレーキ手段を例示する図３と同様であるが、拡大表示です長手方向断面図である。 この発明のロボット構造の実施態様を例示する図１と同様である長手方向断面図である。

符号の説明

２．．．．ベース構造
４．．．．ベンチ
６．．．．カバー
８．．．．脚
１０．．．台
１２．．．モータ
１４．．．ボルト
１６．．．リング歯車
１８．．．第一ブッシュ
２０．．．軸受
２２．．．第二モータ
２８．．．第二ブッシュ
３２．．．中空移動部材
４０．．．第一アーム
４６．．．ゲートル
６０．．．第二アーム
６４．．．保護カバー
７０．．．工具受け部材
７２．．．工具
８０．．．動力供給組立体

Claims (16)

1. ベース構造（２；３０２）と、運動軸線（Ｚ）に沿う並進とこの同じ運動軸線（Ｚ）を中心とする回転の両方によってこのベース構造に対して移動できる少なくとも一つの第一アーム（４０；３４０）と、ベース構造に対してこの第一アームを移動させる移動手段（１２、２２、３２；３１２、３２２、３３２）と、工具（７２）を受ける受け部材（７０；３７０）であって、この工具受け部材が第一アーム（４０；３４０）に対して移動できるものと、ロボット構造の補助要素（４８、６６、７２；３１２、３４８、３６６）に動力供給する動力供給組立体（８０；３８０）であって、前記動力供給組立体の一端が工具受け部材の近くに置かれているものとから成り、移動手段はベース構造（２；３０２）或いは第一アーム（４０；３４０）のいずれか一方に対して前記運動軸線（Ｚ）に沿う並進によって移動でき且つベース構造或いは第一アームのいずれか他方に独立して並進運動できない中空移動部材（３２；３３２）から成り、この中空移動部材（３２；３３２）はベース構造（２；３０２）或いは第一アーム（４０；３４０）のいずれか一方に対して運動軸線を中心とする回転によって移動でき、同時にベース構造或いは第一アームのいずれか他方に独立して回転運動できなく、そして動力供給組立体（８０；３８０）はベース構造から第一アームへ前記中空移動部材（３２；３３２）を介して延びているスカラタイプロボット構造において、移動手段（１２、２２、３２；３１２、３２２、３３２）はさらに中空移動部材（３２；３３２）を移動させるように中空移動部材（３２；３３２）と係合できる駆動手段（１２、２２；３１２、３２２）であって、ベース構造（２；３０２）及び第一アーム（４０；３４０）或いはいずれか一方に対して並進と回転をすることによって中空移動部材（３２；３３２）の前記移動を達成させる駆動手段（１２、２２；３１２、３２２）から成り、駆動手段は運動軸線（Ｚ）を中心にベース構造に対して回転によって移動できるが、並進によってベース構造に結合されるか、或いは同時に並進によってこの第一アームに結合される間に、運動軸線（Ｚ）を中心に第一アーム（４０；３４０）に対して回転によって移動できる第一ブッシュ（２８；２２８）と協働できる第一モータ（２２）から成り、この第一ブッシュが運動軸線（Ｚ）を中心とする螺旋に配列されていて中空移動部材（３２）に形成された少なくとも一つの螺旋状スロットと協働できる係合部材を備えていることを特徴とするスカラ型ロボット構造。
2. 駆動手段（１２、２２）は、中空移動部材（３２）をベース構造（２）に対して並進と回転の両方の運動をさせることを可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
3. 駆動手段はベース構造に固定された二つのモータ（１２、２２）から成ることを特徴とする請求項２に記載の構造。
4. この構造は、運動軸線（Ｚ）を中心とする回転によってベース構造（２）に対して移動できるが、しかし並進によってこのベース構造に結合されている第二ブッシュ（１８；２１８）と協働できる第二モータ（１２）とから成り、この第二ブッシュが中空移動部材（３２）の一部である少なくとも一つの長手方向スロットと協力できる軸方向に配列された係合部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載の構造。
5. この構造は中空移動部材（３２）をブレーキするブレーキ手段（２０９、２１０）から成り、これらブレーキ手段は運動軸線（Ｚ）に沿ってベース構造（２）に対してこの中空移動部材の並進運動を阻止できるが、しかしながら、この運動軸線を中心とするベース構造に対してこの中空移動部材の回転を阻止しないことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の構造。
6. この構造は中空移動部材（３２）をブレーキするブレーキ手段（２０９、２１０）から成り、これらブレーキ手段は運動軸線（Ｚ）に沿ってベース構造（２）に対してこの中空移動部材の並進運動を阻止できるが、しかしながら、ベース構造に対してこの運動軸線を中心とするこの中空移動部材の回転を阻止しなく、ブレーキ手段は第一と第二ブッシュ（２１８、２２８）を選択的に結合する手段（２０９、２１０）から成ることを特徴とする請求項４に記載の構造。
7. 第一と第二ブッシュを選択的に結合する手段は、これらを離脱するために、これらブッシュ（２１８、２２８）の他方から離れて前記ブッシュ（２１８、２２８）の一方を引き付けできる電磁部材（２１０）と、これら二つのブッシュを一緒に連結するために、前記電磁部材が作動しないときに他方のブッシュに対してこのブッシュを押圧できる戻しばね（２０９）とから成ることを特徴とする請求項６に記載の構造。
8. ブレーキ手段は中空移動部材（３２）を制止する制止部材（１１８）から成り、この制止部材は移動部材に結合されていない非制止位置と、中空移動部材（３２）を結合されていて、同時に運動軸線（Ｚ）を中心とするベース構造に対して回転するのは自由ではあるけれども、並進によって移動しなくされる制止位置とを有することを特徴とする請求項５に記載の構造。
9. 制止部材は中空移動部材（３２）の周りに延びるスリットリング（１１８）であり、このスリットリングは、中空移動部材（３２）の周りに半径方向にスリットリングを締め付けるためにその制止位置に軸方向にこのスリットリングを圧縮できる二つの補助リング（１０４、１１６）に属する傾斜面（１０４’、１１６’）と選択的に協働できる二つの傾斜面（１１８’、１１８”）を有することを特徴とする請求項８に記載の構造。
10. 中空移動部材（３２；３３２）は運動軸線である主軸線（Ｚ）を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の構造。
11. この構造は工具部材（７０；３７０）を支持する第二アーム（６０：３６０）から成り、この第二アームは第一アーム（４０：３４０）に対して回転によって移動でき、追加中空移動部材（５２；３５２）は第一アームと第二アームの間に連結されていて、この間に補助要素（４８、６６、７２；３１２、３４８、３６６）に動力を供給する動力供給組立体（８０；３８０）は第一アームから第二アームへ追加中空移動部材の内側に延びていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の構造。
12. ベース構造（２；３０２）と第一アーム（４０：３４０）はそれぞれに包囲した空間を形成するのに対して、中空移動部材（３２；３３２）はベース構造の内部容積へ開放する第一端と第一アームの内部容積へ開放する第二端とを有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の構造。
13. 第二アーム（６０：３６０）は別の包囲した空間を形成するのに対して、追加的中空移動部材（５２；３５２）は第一アームの内部容積へ開放する第一端と第二アームの内部容積へ開放する第二端とを有することを特徴とする請求項１２に記載の構造。
14. 工具（７２）を受ける工具受け部材（７０；３７０）は前記ロボット構造のアーム（６０；３６０）の内部容積に組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の構造。
15. 工具受け部材（７０；３７０）は工具（７２）と連動して動力供給組立体（８０；３８０）を配置できる通過開口（８３）を備えており、この通過開口はアーム（６０；３６０）の内部容積に組み込まれていることを特徴とする請求項１４に記載の構造。
16. 請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の構造から成り、そして少なくとも一つの工具（７２）が工具受け部材（７０；３７０）に取外し可能に取り付けられることを特徴とするスカラ型ロボット。

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