JPH08374B2 - Industrial robot - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットに関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、生産工程においてロボットの導入
による組立作業の自動化が急速に進んでいる。こうした
目的で使用されている従来の産業用ロボットの１例を図
１に示す。 【０００３】このロボットは第１腕１と第２腕２との二
関節水平構造となっている。第１腕１の根本に直流サー
ボモータ３を設けて第１腕１を直接駆動し、第１腕の先
端に軸支された第２腕２の根本に直流モータ３′を設け
て第２腕２を直接駆動する構成となっている。第２腕２
の先端にはエアシリンダ４が具備され、そのピストンロ
ッドの先端に上下軸５が取付けられ、上下軸５の下端に
はハンド６が軸支されている。したがって、エアシリン
ダ４の伸縮によりハンド６は上下動せしめられる。さら
にベース７に固定されたステッピングモータ８よりタイ
ミングベルト９，９′，９″及びプーリ１０，１０′，
１０″１０′′′を介してハンド６に回転力を伝動して
ひねり動作を行わせる。 【０００４】上述のロボット（図１）は、第１腕１と第
２腕２とによる水平面内での２自由度と、上下方向の１
自由度と、手先（ハンド）のひねりの１自由度との計４
自由度を有しており、上方向から部品を組付ける作業に
用いられている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の産
業用ロボットには、以下に示す課題を有していた。 【０００６】従来の横型の産業用ロボットにおいて、手
先（ハンド）の上下動をエアシリンダ駆動としているた
め、手先を上下方向について任意の位置決めができない
課題を有していた。すなわち、エアシリンダ駆動におい
て機械的ストッパを設けることによって、手先の上下動
のストロークエンド（停止位置）を正確に設定できる
が、停止位置を変更しようとするとストッパ位置を修正
しなければならないので、動作パターンの模様替えに即
応できないという課題を有していた。 【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、模型の産業用ロボットにおいて、手先（手首
機構）の上下動と回動（ひねり）との２自由度の各々を
駆動モータからの回転駆動力によって高い精度で位置決
め制御できるようにした産業用ロボットを提供すること
にある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ベースと、該ベース上の第１の垂直軸心
の回りに揺動できるように支持された第１の腕と、該第
１の腕の揺動端に設けられた第２の垂直軸心回りに揺動
できるように支持された第２の腕と、該第２の腕の揺動
端に備えられ、上下と回転との２自由度の運動をする手
先機構とを備えた産業用ロボットにおいて、前記手先機
構は、前記第２の腕の揺動端に設けられた第３の垂直軸
を軸心として回転自在に支持されたスプライン軸受と、
該スプライン軸受の回転運動により前記第３の垂直軸を
軸心として回転を受け、前記スプライン軸受に上下に摺
動自在に遊嵌されるスプライン軸部を有し、下端に工具
と取り付ける工具保持軸と、前記第２の腕の揺動端に、
前記スプライン軸部の前記第３の垂直軸に対する振れ防
止のために設けられた案内手段によって前記第３の垂直
軸と平行な第４の垂直軸に沿って案内して上下方向に直
線運動する直線運動部材と、該直線運動部材の直線運動
を前記スプライン軸部に、該スプライン軸部を前記第３
の垂直軸を軸心にして回転自在にして伝達させる連結部
材と、前記第２の腕に設けられ、前記工具保持軸を上下
させる上下用駆動モータの回転出力を前記直線運動部材
の上下方向の直線運動に変換する変換機構と、前記スプ
ライン軸受を回転させるように前記工具保持軸を回転さ
せる前記回転用駆動モータの回転駆動力を前記スプライ
ン軸受に伝達する巻掛伝動手段とを備えて構成したこと
を特徴とする産業用ロボットである。 【０００９】 【作用】上記構成により、ベースと、該ベース上の第１
の垂直軸心の回りに揺動できるように支持された第１の
腕と、該第１の腕の揺動端に設けられた第２の垂直軸心
の回りに揺動できるように支持された第２の腕と、該第
２の腕の揺動端に備えられ、上下と回転との２自由度の
運動をする手先機構とを備えた横型の産業用ロボットに
おいて、工具保持治具（スプライン軸部）の前記第３の
垂直軸に対する振れ防止して手先（手先機構）の上下動
と回動（ひねり）との２自由度の各々を駆動モータから
の回転駆動力によって高い精度で位置決め制御を実現す
ることができる。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図２乃至図７によ
り説明する。 【００１１】図２は本発明による産業用ロボットの一実
施例の側面図、図３及び図４は同じく中央で切断した側
面図である。 【００１２】本ロボットは第１腕１１と第２腕１２とか
ら成る二関節構造と第２腕１２の先端において上下に移
動する手先機構の３自由度構成であり、手先（ハンド）
１３の回転は制御せず、手先１３の姿勢（対地角度）を
一定に保つ機構を有している。なお、手先１３の回転を
も制御する４自由度構成のものについては後で説明す
る。 【００１３】第１腕１１は二分割構造となっており、第
１腕下１１′はその枢支軸と同軸上のベース２０上に設
置した直流サーボモータ２１により減速機３１を介して
直接駆動し、第１腕上１１′はその枢支軸回りに回動自
在に軸支され、第１腕下１１′及び第１腕１１″は、該
先端の間に第１腕１１に対し回動自在に軸支された第２
腕１２をはさみ込み、軸１５により連結してある。 【００１４】第２腕１２は第１腕１１の枢支軸と同軸上
のベース２０に設置した直流サーボモータ２２の出力を
減速機３２を介してダブルクランク４２に伝えるように
構成する。ここでダブルクランク４２の出力軸１８は、
第１腕上１１′に対して回動自在に軸支してある。上記
のダブルクランク４２は、図６に示すように出力軸１８
に対して同径上９０°の位相差を有する２個のクランク
ピン４２ａ，４２ｂを設けてある。これに対応して第２
腕１２の根本部にも該腕を枢支している第２軸１５に対
して同径上９０°の位相差をもつ２個のクランクピン１
２ａ，１２ｂを設ける。そして前クランクピン４２ａと
同１２ａとを連結杆５２ａで連結するとともにクランク
ピン４２ｂと同１２ｂとを連結杆５２ｂで連結しダブル
リンク機構を構成する。 【００１５】手首機構は、ベース６４ａ，６４ｂ，ラッ
ク６２からなる上下動部材と、回転ブラケット７４ａ，
７４ｂ，スプライン軸６５からなる回転部材と、手先１
３とにより構成され、その概要は、上下一対のベース６
４ａ，６４ｂをラック６２を介して連結し、上記一対の
ベース６４ａ，６４ｂによってスプライン軸６５を次記
のようにして回転自在に支承し、その下端に手先１３を
取付けて工具保持軸を構成する。 【００１６】上下１対のベース６４ａ，６４ｂにはそれ
ぞれ回転ブラケット７４ａ，７４ｂを回転自在に軸支
し、スプライン軸６５の上端、下端をそれぞれ上記の回
転ブラケット７４ａ，７４ｂに固着する。これにより、
スプライン軸６５は第３軸（第４の垂直軸）ＡＡの回り
にスプライン軸受６６とともに回転自在に支承される。
更に第２腕１２の先端部に、スプライン軸６５の摺動案
内のためのスプライン軸受６６を第３軸ＡＡ回りに回転
自在に支承するよう軸受ホルダ６７を固着してある。上
記スプライン軸受６６にはスプライン軸６５を貫挿する
スプロケット４５が固着してある。これにより、手先１
３を支承する手先機構が第２腕１２の先端に回転自在に
支承され、次に詳述する如く、手先１３は第４の垂直軸
上に設けられたラック６２を介して上下動せしめられる
ように構成する。ラック６２及びスプライン軸６５は防
塵のためジャバラ６８でおおった。 【００１７】第２腕１２の根本部に直流サーボモータ２
３を設置し、その回転出力をシャフト５３、カップリン
グ５４を介して傘歯車６０ａに伝え、傘歯車６０ａの回
転は傘歯車６０ｂにより回転方向を９０°変換され、平
歯車６１ａ，ピニオン６１ｂに順次に伝えられ、ラック
６２を上下駆動するように構成する。ラック６２の上下
動案内は、スプライン軸６５のスプライン軸受６６への
摺動自在な遊嵌によってなされ、更にローラ（第４の垂
直軸に沿って設けられた案内手段）６３ａは、ラック６
２を介してスプライン軸６５の第３軸ＡＡ回りの回転防
止（第３軸ＡＡの振れ防止）とし、更にローラ（第４軸
の垂直軸に沿って設けられた案内手段）６３ｂはピニオ
ン６１ｂとの噛み合わせに対するラック６２の摺動支持
（案内支持）として構成している。これにより、ラック
６２が振れないようにローラ６３ａ，６３ｂにより案内
されて上下動せしめられ、このラック６２に固着された
上下のベース６４ａ，６４ｂに回転自在に支持された工
具保持軸であるスプライン軸６５もスプライン軸６６へ
の摺動自在な遊嵌と併せて同様に振られないように上下
動せしめられて、手先１３が上下に駆動される。手先１
３４の上下動はラック６２とピニオン６１ｂとを介して
直流サーボモータ２３によって駆動されるので、自在に
上下動せしめられ、かつ任意の位置に正確に停止させる
ことができる。上記の回転運動を直線運動に変換する手
段として、例えば第４の垂直軸上に設けられた送りネジ
とそれに組み合わされるナット等の任意の手段を用い得
る。 【００１８】次に手先１３の回転機構について説明す
る。ベース２０に固定され、第１軸１６に対して回転自
在に設けられたスプロケット４５″からチェーン５４″
を介して第２軸１７と同軸の軸１５に対して回転自在に
設けられたスプロケット４５′に、さらにスプロケット
４５′からチェーン５４′を介してスプロケット４５に
連結される。スプロケット４５はスプライン軸受６６に
固定されているため、スプロケット４５を回転すること
により、スプライン軸６５を介して手先１３を回転する
ことができる。ここでは、スプロケット４５″がベース
２０に固定してあるため、手先１３の回転は制御できな
いが、第１腕１１，第２腕１２の回動にかかわらず、ベ
ース２０に対し、常に一定の角度を保つ機構となってい
る。 【００１９】組立部品が方向性のないものであれば、上
記のような３自由度ロボットで充分であるが、手先１３
も制御する必要を生じた場合には、次に説明するよう簡
単に４自由度ロボットに構成できることができる。 【００２０】図７に示すように、ベース２０に直流サー
ボモータ２４（回転駆動モータ）を設置し、その回転を
減速機３４で減速し、スプロケット４４およびチェーン
５４′を介して今までベース２０に対して固定されてい
たスプロケット４５″を自由にし、該スプロケット４
５″にスプロケット４４′を追加し、回転できるように
して手先のひねり動作を行わせる。このひねり動作の動
力伝達要素としてチェーンを用いているのは、保守の容
易性を考慮している。つまり歯付ベルトのようにエンド
レスの部材は、組立取はずしの際、軸部分を分解する必
要が生じる。しかし、チェーンであれば、エンドレスで
ないため、軸部分をそのままにして、チェーンの組付，
取はずしができる。 【００２１】最後に、リンク機構の特長について説明す
る。 【００２２】図６において、直流サーボモータ２２によ
り回動されたダブルクランク４２は、相互に９０°の位
相差を設けた二系統の伝導経路、即ちクランクピン４２
ａ，連結杆５２ａ，クランクピン１２ａ及びクランクピ
ン４２ｂ，連結杆５２ｂ，クランクピン１２ｂを介して
第２腕１２を駆動する。このためシングルクランクにお
けるような思案点を生じることなく広い範囲にわたって
第２腕１２を回動駆動することができる。本実施例では
約３００°の回動駆動が可能である。 【００２３】その上、上記ダブルリンク機構は、クラン
クピン４２ａ，４２ｂ，１２ｂ，１２ａが常に平行四辺
形の頂点に位置するように運動する。このため、ダブル
クランク４２を静止したままで第１腕１１を回動させる
とき第２腕１２は支承中心軸である第２腕１７に従って
平行移動する。 【００２４】以上のように第２腕１２が平行移動するこ
と、及び駆動モータをベース２０に設置したことによ
り、本ロボットの回動部分の慣性モーメントは従来のロ
ボットに比して著しく小さい。次にその原理を図８，図
９を用いて説明する。 【００２５】図８は図１に示した従来形ロボットの第１
腕１が角θだけ回転する場合を模式的に表わしたもの
で、２は第２腕、ａ₁は第１腕１の集中質量、ａ₂は第１
腕駆動モータ２３の質量、ａ₃は第２腕２の集中質量、
ａ₄は手先機構の集中質量である。第１腕１及び第２腕
２の長さはともに２ａとする。 【００２６】第１腕１を角θだけ回転させると第２腕２
も角θだけ回転する。従って、第１腕１の慣性モーメン
トＪはＪ＝ａ₁ｒ₁ ²＋ａ₂ｒ₂ ²＋ａ₃ｒ₃ ²＋ａ₄ｒ₄ ²とな
る。ただし、ｒ₁はａ₁の回転半径、ｒ₂はａ₂の回転半
径、ｒ₃はａ₃の回転半径、ｒ₄はａ₄の回転半径である。 【００２７】図９は前記実施例の第１腕１１が角θだけ
回転する場合を模式的に示した図である。 【００２８】図６において説明したように、本発明に係
る組立ロボットは、第１腕が角θだけ回転したとき第２
腕は第２軸に沿って平行移動する。従って、第２腕の回
転半径は第１腕の長さを加えたものにならない。このた
め、第１腕１１の慣性モーメントＪ′はＪ′＝（ｍ₁＋
ｍ₅）ｒ₁ ²＋ｍ₃ｒ′₃ ²＋ｍ₄ｒ′₄ ²となる。ｍ₅はリンク
１０の質量である。 【００２９】ここで第１腕，第２腕の長さをともに２ａ
として図８，図９における慣性モーメントを比較してみ
ると、 Ｊ＝ｍ₁ａ²ｍ₂（２ａ）²＋ｍ₃（３ａ）²＋ｍ₄（４ａ）² ＝（ｍ₁＋４ｍ₂＋９ｍ₃＋１６ｍ₄）ａ² Ｊ′＝（ｍ₁＋ｍ₅）ａ²＋ｍ₃（２ａ）²＋ｍ₄（２ａ）² ＝（ｍ₁＋４ｍ₃＋４ｍ₄＋ｍ₅）ａ² 設計常識的にｍ₂＞ｍ₅と考えられるので、明らかに、Ｊ
＞＞Ｊ′となる。 【００３０】例えば、ｍ₁＝５Ｋｇ，ｍ₂＝３Ｋｇ，ｍ₃
＝４Ｋｇ，ｍ₄＝３Ｋｇ，ｍ₅＝１Ｋｇ，２ａ＝０．４ｍ
として試算してみると、Ｊ＝４．０４Ｋｇｍ²，Ｊ′＝
１．３６Ｋｇｍ²となり、本発明の適用によって第１腕
の慣性モーメントは従来のロボットに比して約1/3とな
る。 【００３１】これにより、本発明を適用した場合、従来
と同程度の動作速度であれば第１腕の駆動モータを著し
く小容量のものとすることができる。また第１腕の駆動
モータを従来と同程度にすれば動作速度が格段に速くな
る。 【００３２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベースと、該ベース上の第１軸の垂直軸心の回りに揺動
できるように支持された第１の腕と、該第１の腕の揺動
端に設けられた第２の垂直軸心の回りに揺動できるよう
に支持された第２の腕と、該第２の腕の揺動端に備えら
れ、上下と回転との２自由度の運動をする手先機構とを
備えた横型の産業用ロボットにおいて、工具保持軸（ス
プライン軸部）の前記第３の垂直軸に対する振れ防止し
て手先（手先機構）の上下動と回動（ひねり）との２自
由度の各々を駆動モータからの回転駆動力によって高い
精度で位置決め制御を実現することができ、組立作業に
最も適する産業用ロボットが得られる優れた実用的な効
果を奏する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot. 2. Description of the Related Art In recent years, automation of assembly work has been rapidly progressing by introducing a robot in a production process. An example of a conventional industrial robot used for such a purpose is shown in FIG. This robot has a two-joint horizontal structure of a first arm 1 and a second arm 2. The DC servomotor 3 is provided at the base of the first arm 1 to directly drive the first arm 1, and the DC motor 3'is provided at the base of the second arm 2 pivotally supported at the tip of the first arm to provide the second arm. 2 is directly driven. Second arm 2
An air cylinder 4 is provided at the tip of the vertical axis 5, and a vertical shaft 5 is attached to the tip of the piston rod, and a hand 6 is pivotally supported at the lower end of the vertical axis 5. Therefore, the hand 6 is moved up and down by the expansion and contraction of the air cylinder 4. Further, the timing belts 9, 9 ', 9 "and the pulleys 10, 10' are fixed by the stepping motor 8 fixed to the base 7.
Rotational force is transmitted to the hand 6 via 10 "10""to perform a twisting motion. The above-described robot (FIG. 1) is in a horizontal plane formed by the first arm 1 and the second arm 2. 2 degrees of freedom and 1 in the vertical direction
4 degrees of freedom and 1 degree of freedom of twisting of the hand
It has a degree of freedom and is used in the work of assembling parts from above. The conventional industrial robot described above has the following problems. In the conventional horizontal industrial robot, since the vertical movement of the hand is driven by the air cylinder, there is a problem that the hand cannot be arbitrarily positioned in the vertical direction. That is, by providing a mechanical stopper in the air cylinder drive, the stroke end (stop position) of the vertical movement of the hand can be accurately set, but if the stop position is changed, the stopper position must be corrected. There was a problem that it was not possible to respond immediately to pattern changes. In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a model industrial robot with drive motors each having two degrees of freedom, that is, vertical movement and rotation (twist) of a hand (wrist mechanism). It is an object of the present invention to provide an industrial robot that can perform positioning control with high accuracy by the rotational driving force from the. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a base and a first swingably supported first vertical axis on the base. Arm, a second arm provided on the swing end of the first arm and supported to swing about a second vertical axis, and a swing end of the second arm. In the industrial robot provided with a hand mechanism that moves up and down and rotates in two degrees of freedom, the hand mechanism has a third vertical axis provided at a swing end of the second arm. A spline bearing that is rotatably supported as a core,
A tool holding shaft that has a spline shaft portion that is rotated by the rotational movement of the spline bearing about the third vertical shaft as an axis and is slidably fitted in the spline bearing in a vertically slidable manner, and has a tool attached to a tool at a lower end thereof. And at the swing end of the second arm,
A straight line that guides along a fourth vertical axis parallel to the third vertical axis by a guide means provided for preventing the runout of the spline shaft portion with respect to the third vertical axis and makes a linear motion in the vertical direction. A moving member, and a linear movement of the linear moving member on the spline shaft portion, and the spline shaft portion on the third side.
And a connecting member for rotatably transmitting about the vertical axis as an axis and a vertical drive motor for vertically moving the tool holding shaft for moving the tool holding shaft up and down in the vertical direction of the linear motion member. A conversion mechanism for converting into a linear motion, and a winding transmission means for transmitting the rotational driving force of the rotation drive motor for rotating the tool holding shaft so as to rotate the spline bearing to the spline bearing. It is an industrial robot characterized by the following. With the above structure, the base and the first base on the base are provided.
A first arm that is swingably supported about a vertical axis of the first arm, and a second arm that is swingably supported about a second vertical axis provided at a swing end of the first arm. In a horizontal industrial robot having a second arm and a hand mechanism that is provided at a swinging end of the second arm and has two degrees of freedom of up and down and rotation, a tool holding jig ( The spline shaft portion) is prevented from swinging with respect to the third vertical axis, and each of the two degrees of freedom of vertical movement and rotation (twist) of the hand (hand mechanism) is positioned with high accuracy by the rotational drive force from the drive motor. Control can be realized. An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 7. FIG. 2 is a side view of an embodiment of the industrial robot according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are side views similarly cut at the center. This robot has a three-degree-of-freedom structure of a two-joint structure consisting of a first arm 11 and a second arm 12 and a hand mechanism that moves up and down at the tip of the second arm 12.
It does not control the rotation of 13 and has a mechanism for keeping the posture (ground angle) of the hand 13 constant. The four-degree-of-freedom structure that also controls the rotation of the hand 13 will be described later. The first arm 11 has a two-divided structure, and the lower arm 11 'is directly driven by a DC servo motor 21 installed on a base 20 coaxial with the pivot shaft of the first arm 11 through a speed reducer 31. Then, the first upper arm 11 'is rotatably supported around its pivot axis, and the first lower arm 11' and the first arm 11 "rotate relative to the first arm 11 between the tips thereof. Second freely supported
The arm 12 is sandwiched and connected by a shaft 15. The second arm 12 is configured to transmit the output of the DC servomotor 22 installed on the base 20 coaxial with the pivot shaft of the first arm 11 to the double crank 42 via the speed reducer 32. Here, the output shaft 18 of the double crank 42 is
It is rotatably supported on the upper arm 11 '. As shown in FIG. 6, the double crank 42 is used for the output shaft 18
There are provided two crank pins 42a and 42b having a phase difference of 90 ° on the same diameter. Corresponding to this, the second
Two crankpins 1 having the same diameter but a phase difference of 90 ° with respect to the second shaft 15 pivotally supporting the arm 12 at the base of the arm 12 as well.
2a and 12b are provided. Then, the front crank pin 42a and the same 12a are connected by a connecting rod 52a, and the crank pin 42b and the same 12b are connected by a connecting rod 52b to form a double link mechanism. The wrist mechanism comprises a vertical movement member including bases 64a and 64b and a rack 62, a rotary bracket 74a,
74b, a rotary member composed of a spline shaft 65, and a hand 1
3 and its outline is a pair of upper and lower bases 6.
4a and 64b are connected via a rack 62, a spline shaft 65 is rotatably supported by the pair of bases 64a and 64b as described below, and a hand 13 is attached to the lower end thereof to form a tool holding shaft. . Rotating brackets 74a and 74b are rotatably supported on the pair of upper and lower bases 64a and 64b, and the upper and lower ends of the spline shaft 65 are fixed to the rotating brackets 74a and 74b, respectively. This allows
The spline shaft 65 is rotatably supported together with a spline bearing 66 around a third shaft (fourth vertical shaft) AA.
Further, a bearing holder 67 is fixed to the tip of the second arm 12 so as to rotatably support a spline bearing 66 for guiding sliding of the spline shaft 65 around the third axis AA. A sprocket 45 through which the spline shaft 65 is inserted is fixed to the spline bearing 66. This allows Minions 1
A hand mechanism for supporting 3 is rotatably supported on the tip of the second arm 12, so that the hand 13 can be moved up and down via a rack 62 provided on a fourth vertical axis, as described in detail below. To configure. The rack 62 and the spline shaft 65 are covered with a bellows 68 to prevent dust. The DC servomotor 2 is provided at the base of the second arm 12.
3 is installed, the rotation output is transmitted to the bevel gear 60a via the shaft 53 and the coupling 54, and the rotation of the bevel gear 60a is converted by the bevel gear 60b in the rotation direction by 90 °, and the spur gear 61a and the pinion 61b are sequentially rotated. The rack 62 is configured to be driven up and down. The vertical movement guide of the rack 62 is performed by slidable loose fitting of the spline shaft 65 to the spline bearing 66, and further, the roller (guide means provided along the fourth vertical axis) 63a is provided on the rack 6
To prevent rotation of the spline shaft 65 around the third axis AA (prevention of runout of the third axis AA), and the roller (guide means provided along the vertical axis of the fourth axis) 63b to be the pinion 61b. It is configured as a sliding support (guide support) of the rack 62 with respect to the meshing of. Accordingly, the rack 62 is guided by the rollers 63a and 63b so as not to swing, and is moved up and down, and the spline shaft which is a tool holding shaft rotatably supported by the upper and lower bases 64a and 64b fixed to the rack 62. Similarly, 65 is also slidably fitted on the spline shaft 66, and is likewise vertically moved so as not to be shaken, and the hand 13 is driven up and down. Minions 1
Since the vertical movement of 34 is driven by the DC servo motor 23 via the rack 62 and the pinion 61b, it can be freely moved up and down and can be accurately stopped at an arbitrary position. As a means for converting the above rotary motion into a linear motion, for example, any means such as a feed screw provided on the fourth vertical shaft and a nut combined therewith can be used. Next, the rotating mechanism of the hand 13 will be described. A sprocket 45 ″ to a chain 54 ″ fixed to the base 20 and rotatably provided with respect to the first shaft 16.
Is connected to a sprocket 45 'that is rotatably provided on the shaft 15 that is coaxial with the second shaft 17, and is also connected to the sprocket 45 from the sprocket 45' via a chain 54 '. Since the sprocket 45 is fixed to the spline bearing 66, the hand 13 can be rotated via the spline shaft 65 by rotating the sprocket 45. Here, since the sprocket 45 ″ is fixed to the base 20, the rotation of the hand 13 cannot be controlled, but regardless of the rotation of the first arm 11 and the second arm 12, a constant angle with respect to the base 20 is always maintained. If the assembly parts have no directivity, the robot with 3 degrees of freedom as described above is sufficient, but the hand 13
If it is necessary to control the robot as well, the robot can be simply configured as a four-degree-of-freedom robot as described below. As shown in FIG. 7, a DC servo motor 24 (rotational drive motor) is installed on the base 20, the rotation of the DC servo motor 24 is reduced by a speed reducer 34, and the base 20 is provided on the base 20 until now via a sprocket 44 and a chain 54 '. The sprocket 45 ″ fixed to the sprocket 4 is released,
A sprocket 44 'is added to the 5 "so that it can be rotated to perform a twisting motion of the hand. The chain is used as a power transmission element for this twisting motion in consideration of ease of maintenance. For an endless member such as a toothed belt, it is necessary to disassemble the shaft portion when assembling and disassembling.However, if it is a chain, it is not endless, so leave the shaft portion as it is and assemble the chain,
It can be removed. Finally, the features of the link mechanism will be described. In FIG. 6, the double crank 42 rotated by the DC servo motor 22 has two transmission paths, that is, the crank pin 42, having a mutual phase difference of 90 °.
The second arm 12 is driven via a, the connecting rod 52a, the crank pin 12a and the crank pin 42b, the connecting rod 52b, and the crank pin 12b. For this reason, the second arm 12 can be rotationally driven over a wide range without causing a consideration as in a single crank. In this embodiment, it is possible to drive the rotation of about 300 °. Moreover, the double link mechanism moves so that the crank pins 42a, 42b, 12b, 12a are always located at the vertices of the parallelogram. Therefore, when the first arm 11 is rotated while the double crank 42 remains stationary, the second arm 12 moves in parallel along the second arm 17, which is the bearing central axis. As described above, since the second arm 12 moves in parallel and the drive motor is installed on the base 20, the moment of inertia of the rotating portion of this robot is significantly smaller than that of the conventional robot. Next, the principle will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows the first conventional robot shown in FIG.
The case where the arm 1 rotates by an angle θ is schematically shown. 2 is the second arm, a ₁ is the concentrated mass of the first arm 1, and a ₂ is the first mass.
The mass of the arm drive motor 23, a ₃ is the concentrated mass of the second arm 2,
a ₄ is the concentrated mass of the hand mechanism. The lengths of the first arm 1 and the second arm 2 are both 2a. When the first arm 1 is rotated by an angle θ, the second arm 2
Also rotates by the angle θ. Therefore, the moment of inertia J of the first arm 1 is J = a ₁ r ₁ ² + a ₂ r ₂ ² + a ₃ r ₃ ² + a ₄ r ₄ ² . However, r ₁ is the radius of rotation of a ₁ , r ₂ is the radius of rotation of a ₂ , r ₃ is the radius of rotation of a ₃ , and r ₄ is the radius of rotation of a ₄ . FIG. 9 is a diagram schematically showing a case where the first arm 11 of the above embodiment rotates by an angle θ. As described with reference to FIG. 6, the assembly robot according to the present invention has the second arm when the first arm rotates by the angle θ.
The arm translates along the second axis. Therefore, the radius of gyration of the second arm does not add to the length of the first arm. Therefore, the moment of inertia J ′ of the first arm 11 is J ′ = (m ₁ +
m ₅ ) r ₁ ² + m ₃ r ′ ₃ ² + m ₄ r ′ ₄ ² . m ₅ is the mass of the link 10. Here, the lengths of the first arm and the second arm are both 2a.
Then, comparing the moments of inertia in FIGS. 8 and 9, J = m ₁ a ² m ₂ (2a) ² + m ₃ (3a) ² + m ₄ (4a) ² = (m ₁ + 4m ₂ + 9m ₃ + 16m ₄ ) A ² J '= (m ₁ + m ₅ ) a ² + m ₃ (2a) ² + m ₄ (2a) ² = (m ₁ + 4m ₃ + 4m ₄ + m ₅ ) a ² Design Commonly thought that m ₂ > m ₅ So obviously J
>> J '. For example, m ₁ = 5 Kg, m ₂ = 3 Kg, m ₃
= ₄ Kg, m ₄ = 3 Kg, m ₅ = 1 Kg, 2 a = 0.4 m
As a result of trial calculation, J = 4.04 Kgm ² , J ′ =
It becomes 1.36 Kgm ² , and by applying the present invention, the moment of inertia of the first arm becomes about 1/3 of that of the conventional robot. As a result, when the present invention is applied, the drive motor of the first arm can be remarkably small in capacity at the same operating speed as the conventional one. Further, if the drive motor of the first arm is made to have the same degree as that of the conventional one, the operation speed becomes remarkably faster. As described above, according to the present invention,
A base, a first arm supported so as to be swingable around a vertical axis of a first axis on the base, and a second vertical axis provided at a swing end of the first arm Of a horizontal type having a second arm supported so as to be capable of swinging about the second arm, and a hand mechanism provided at a swinging end of the second arm and having two degrees of freedom movement of up and down and rotation. In an industrial robot, the tool holding shaft (spline shaft portion) is prevented from swinging with respect to the third vertical axis, and each of two degrees of freedom of vertical movement and rotation (twist) of a hand (hand mechanism) is driven by a drive motor. The positioning control can be realized with high accuracy by the rotational driving force of the above, and the excellent practical effect that the industrial robot most suitable for the assembly work can be obtained is obtained.

【図面の簡単な説明】 【図１】従来一般に用いられている二関節形の産業用ロ
ボットの正面図、 【図２】本発明に係る産業用ロボットの正面図、 【図３】図２の産業用ロボットの中央断面図、 【図４】図２の産業用ロボットの中央断面図、 【図５】工具保持軸駆動部分の平面図、 【図６】ダブルリンク部分の平面図、 【図７】工具保持軸回転駆動モータ部の正面図、 【図８】従来の産業用ロボット機構を示す模式図、 【図９】本発明の一実施例に係る産業用ロボットのリン
ク機構を示す模式図。 【符号の説明】 １１…第１腕、 １２…第２腕、 ２０…ベース、 ２１，２２，２３，２４…駆動モータ、 ４２…ダブルクランク、 ５２ａ，５２ｂ…ダブルリンク機構の連結杆、 ５４，５４ｆ，５４″…チェーン、 ６０ａ，６０ｂ…傘歯車、 ６１ａ，６１ｂ…平歯車、 ６２…ラック、 ６５…スプライン軸、 ６６…スプライン軸受。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view of a commonly-used conventional two-joint type industrial robot; FIG. 2 is a front view of an industrial robot according to the present invention; FIG. 4 is a central sectional view of the industrial robot, FIG. 4 is a central sectional view of the industrial robot of FIG. 2, FIG. 5 is a plan view of a tool holding shaft driving portion, and FIG. 6 is a plan view of a double link portion. FIG. 8 is a front view of a tool holding shaft rotation drive motor section, FIG. 8 is a schematic view showing a conventional industrial robot mechanism, and FIG. 9 is a schematic view showing a link mechanism of an industrial robot according to an embodiment of the present invention. [Explanation of reference numerals] 11 ... First arm, 12 ... Second arm, 20 ... Base, 21, 22, 23, 24 ... Drive motor, 42 ... Double crank, 52a, 52b ... Double link mechanism connecting rod, 54, 54f, 54 "... Chain, 60a, 60b ... Bevel gear, 61a, 61b ... Spur gear, 62 ... Rack, 65 ... Spline shaft, 66 ... Spline bearing.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神力 建則 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株 式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 小泉 清秀 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−112789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−157489（ＪＰ，Ａ)   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shinriki Kennori             Chiba Prefecture Narashino City Higashi Narashino 7-1-1 share             Ceremony company Hitachi Ltd. Narashino factory (72) Inventor Kiyohide Koizumi             Stock, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Production Engineering Research Laboratory, Hitachi, Ltd.              (56) References JP-A-55-112789 (JP, A)               JP-A-55-157489 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】１．ベースと、該ベース上の第１の
垂直軸心の回りに揺動できるように支持された第１の腕
と、該第１の腕の揺動端に設けられた第２の垂直軸心回
りに揺動できるように支持された第２の腕と、該第２の
腕の揺動端に備えられ、上下と回転との２自由度の運動
をする手先機構とを備えた産業用ロボットにおいて、 前記手先機構は、前記第２の腕の揺動端に設けられた第
３の垂直軸を軸心として回転自在に支持されたスプライ
ン軸受と、該スプライン軸受の回転運動により前記第３
の垂直軸を軸心として回転を受け、前記スプライン軸受
に上下に摺動自在に遊嵌されるスプライン軸部を有し、
下端に工具と取り付ける工具保持軸と、前記第２の腕の
揺動端に、前記スプライン軸部の前記第３の垂直軸に対
する振れ防止のために設けられた案内手段によって前記
第３の垂直軸と平行な第４の垂直軸に沿って案内して上
下方向に直線運動する直線運動部材と、該直線運動部材
の直線運動を前記スプライン軸部に、該スプライン軸部
を前記第３の垂直軸を軸心にして回転自在にして伝達さ
せる連結部材と、前記第２の腕に設けられ、前記工具保
持軸を上下させる上下用駆動モータの回転出力を前記直
線運動部材の上下方向の直線運動に変換する変換機構
と、前記スプライン軸受を回転させるように前記工具保
持軸を回転させる前記回転用駆動モータの回転駆動力を
前記スプライン軸受に伝達する巻掛伝動手段とを備えて
構成したことを特徴とする産業用ロボット。[Claims] 1. A base, a first arm supported so as to be swingable around a first vertical axis on the base, and a second vertical axis provided on a swing end of the first arm. In an industrial robot comprising: a second arm supported so as to be capable of swinging in a vertical direction; and a hand mechanism that is provided at a swinging end of the second arm and has a two-degree-of-freedom motion of up and down and rotation. The hand mechanism includes a spline bearing rotatably supported about a third vertical shaft provided at a swing end of the second arm, and the third movement by the rotational movement of the spline bearing.
Has a spline shaft part that is rotated about the vertical axis of the
The tool holding shaft attached to the tool at the lower end, and the third vertical shaft by the guide means provided at the swinging end of the second arm for preventing the runout of the spline shaft portion with respect to the third vertical shaft. A linear motion member which is linearly moved in the up-and-down direction along a fourth vertical axis parallel to the spline shaft part, and the linear motion of the linear motion member is the spline shaft part, and the spline shaft part is the third vertical shaft. And a connecting member that rotatably transmits about the axis and a vertical drive motor that is provided on the second arm and moves the tool holding shaft up and down to make a linear motion in the vertical direction of the linear motion member. A conversion mechanism for converting and a winding transmission means for transmitting the rotational driving force of the rotation drive motor for rotating the tool holding shaft so as to rotate the spline bearing to the spline bearing. Industrial robots.