JPS61100382A - 産業用ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、下腕部に平行四辺形リンク機構を有する産業
用ロボットに係り、特に動作範囲を大幅に拡大すること
ができる産業用ロボットに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

下腕部に平行四辺形リンク機構を有する従来の産業用ロ
ボットでは、モータの回転力をボールスクリューに゛よ
り直線運動に変換し、これによりロボットハンドを有す
る上腕を上下および眞後に動かすようにしたものが多い
。

この種の産業用ロボットは、ボールスクリューが品精度
で剛性も比較的高いという利点はあるが、ボールスクリ
ューの長さが有限で、しかもボールスクリューの直線運
動をリンクにより回転運動にする構成となっているため
、その可能な回転角度には限度があり、一般には±４５
度、すなわち９０度程度の動作角が限界である。

これに対して、モータの回転を直接減速機を介して上腕
を１）η後動および上下動させる産業用ロボットも一部
で提案されているが、この種の産業用ロボットも前記ボ
ールスクリューを用いたものと同様、その動作範囲が狭
いという問題がある。これは、従来の産業用ロボットが
、床上に配置して前方の作業を行なう目的で創案された
ものであることによる。

ところが、産業用ロボットに対するニーズの多様化は年
々増えており、例えば床置きの産業用ロボットで床下、
天井を作業したり、あるいは天地逆に置いて下側を作業
したり、さらには前方から後方まで連続的に動作させる
等多くの要求がある。

このため、これらニーズの多様化に対し、広い範囲を合
理的に可能とする機構が要求される。

本来、平行四辺形リンク機構を有するロボッ１〜は、モ
ータ、ボールスクリューまたは減速機が、床置きロボッ
トの下腕の下側にあるため、これらが前後動、上下動の
際に負荷とならないという利点があり好ましいが、従来
のこの種のロボットは、萌述のように広い範囲が得られ
ず、各種ニーズに対応できないという問題がある。

そこで一部では、各関節に駆動源を有する産業用ロボッ
トが提案されており、その動作範囲は、一般に前記平行
四辺形リンク機構を有するものに比較して広く、ある程
度多様なニーズに応えることができ好ましい。

ところがこの種のロボットは、モータ、減速機等が前後
動、上下動の際に負荷となり、モータの容Φを大きくし
なければならないため不経済である。

・〔発明の目的〕 本発明はこのような点を考慮してなされたもので、モー
タ等の重量が前後動あるいは上下動の際に負荷とならず
、しかも広い範囲を確保することができる産業用ロボッ
トを提供することを目的とする。

〔発明の慨要〕

本発明は、モータ等の重量が前後動あるいは上下動の際
の負荷とならないようにする手段として、平行四辺形リ
ンク機構を用い、また広い作業範囲を確保する手段とし
て、下腕の下端部および駆動リンクの一端部が第１回転
軸を介して旋回ベースにｌされる取付片の立上り寸法を
、駆動リンクよりも長く設定し、駆動リンクが取付片位
置を通過して揺動できるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照して
説明する。

第１図において符号は床上に設置された固定ベースであ
り、この固定ベース１上には、第１図に矢印θで示すよ
うに鉛直軸線層りに旋回可能に可動へ一部２が取付けら
れている。

この可動ベース２の上面には、第１図の表裏方向に所定
間隔で一対の取付片２ａが立設されており、この取付片
２ａの上端部には、水平方向に配した第１回転軸３を介
して下腕４の下端部および駆動リンク５の一端部がそれ
ぞれ枢着され、下腕４は第１図に示す矢印α方向に、ま
た駆動リンク５は第１図に示す矢印β方向にそれぞれ１
工勅可能となっている。

前記下腕４の上端部は、第１図に示すように先端にロボ
ットハンド６を有する上腕７の先端側下面に第２回転軸
８を介して枢着されており、また上腕７の後端側下面に
は、連結リンク９の上端部が第１ピン１０を介して枢着
され、前記第２回転軸８および第１ピンは、前記第１回
転軸３と平行をなしている。

また前記連結リンク９の下端部は、第１図に示すように
前記両回転軸３，８およびピン１０と平行な第２ピン１
１を介して駆動リンク５の他端に連結され、両腕４．７
および両リンク５．９により平行四辺形リンク機構を構
成している。

第２図は第１図の第１回転軸３部分の詳細を示すもので
、図中符号２０は可動ベース２の一方の取付片２ａ外面
に取付けられたモータである。このモータ２０の出力軸
にはベベルギヤ２１が取付られ、このベベルギヤ２１は
、減速機を介して前記下腕４を揺動駆動するようになっ
ている。

この減速機としては、第２図に示すようにウェーブジェ
ネレータ２２、フレックスブライン２３およびサーキュ
ラスプライン２４を有するハーモニック減速は（株式会
社ハーモニック　ドライブシステムズの登録商標）が用
いられ、前記ベベルギヤ２１は、ウェーブジェネレータ
２２と一体のベベルギヤ２５に噛合している。またハー
モニック減速機の出力軸としてのフレックスブライン２
３の第２図における右端は、前記下腕４に固着されて下
腕４を減速駆動するようになっている。

一方、前記可動ベース２の他方の取付片２ａ外面には、
第２図に示すように出力軸にベベルギヤ７を有するモー
タ２６が取付けられており、このモータ２６は減速機を
介して前記駆動リンク５を揺動駆動するようになってい
る。そしてこの際、取付片２ａの立上がり寸法、すなわ
ち可動ベース２２上面から第１図に示す第１回転軸３ま
での長さ寸法は、第１回転軸３から駆動リンク５のピン
１１側の端部までの艮ざ寸法よりも長く設定されており
、これにより駆動リンク５は、第１図に破線Ａで示すよ
うに取付片２ａ位置を通過して反対側へも揺動できるよ
うになっている。

前記モータ２６用の減速機としては、第２図に示すよう
にモータ２０用の減速機と同様ウェーブジェネレータ２
８、フレックスブライン２９およびサーキュラブライン
３０を有するハーモニック減速機が用いられ、前記ベベ
ルギヤ２７は、つ工−ブジエネレータ２８と一体のベベ
ルギヤ３１と噛合している。またこのハーモニック減速
機の出力軸としてのフレックスブライン２９の第２図に
おける左端は、前記駆動リンク５に固着されて駆動リン
ク５を減速駆動するようになっている。またサーキュラ
スプライン３０は、可動ベース２の　　　　　１取付片
２ａに固定されている。

次に本実施例の作用について説明する。

第２図に示すモータ２０を起動すると、その回転力は両
ベベルギヤ２１．２５を介してハーモニック減速成に伝
えられ、ここで減速された回転力は、フレックスブライ
ン２３を介して下腕４に伝えられる。そしてこれにより
、下腕４は第１図に示す矢印α方向に揺動する。

一方、第２図に示すモータ２０を起動すると、その回転
力は両ベベルギヤ２７．３１を介してハーモニック減速
機に伝えられ、ここで減速された回転力は、フレックス
ブライン２９を介して駆動リンク５に伝えられる。そし
てこれにより、駆動リンク５は第１図に矢印β方向に揺
動する。

以上のように本実施例では、駆動リンク５が揺動する際
に可動ベース２と干渉しないようにしているので、駆動
リンク５を取付片２ａ位置を通過して反対側へも揺動さ
せることができ、これにより広い動作範囲が確保される
。

また、下腕４および連結リンク９の上端を上腕７の下面
に枢着しているので、より広い動作範囲が１７られる。

すなわち、例えば下腕４および連結リンク９の各上端を
上腕７の中央部に枢着した場合には、第１図において上
腕５が上下動する際に下腕４と干渉し、充分広い動作範
囲が得られないことになるが、上腕７の下面に枢着する
ことにより、下腕４に対して上腕７が揺動する際に、両
腕４，７の干渉をなくすことが可能となる。

しかして、第３図に示すような広い動作範［１１］Ｂが
得られ、従来の平行リンク様構を有するロボットでは不
可能であった天井部の動作が可能となり、また従来旋回
によって行なっていたロボッ１〜背部の動作が旋回なし
で可能となる。

なお、前記実施例では特に説明しなかったが、ロボット
の動作範囲をその安全上制限したい場合には、駆動リン
ク５または下腕４の回転角をリミットスイッチ、機械的
ストッパ等を用いて制限したり、あるいは制御装買内部
で制限することにより、容易に実現できる。

また、前記実施例では床置きのロボットについて説明し
たが、ロボットを棚上に置ぎ、固定べ一ス１の下側の作
業を行なうようにすることも可能である。そしてこれに
より、例え′ばロボットの上腕７を***作物の上方から
近付けて作業を行なうことが可能となる。また同様に、
ロボットを天地逆に取付（プることも可能であり、同様
の効果が期待できる。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、モータ２６
用のハーモニック減速別のサーキュラスプライン３０を
、可動ベース２の取付片２ａに固定するのではなく、下
腕４に固定するようにしたものであり、その他の点につ
いては前記実施例と全く同一である。

しかして、サーキュラスプライン３０を下腕４に固定す
ることにより、下腕４の揺動に対して上腕７も同様に揺
動させ、両腕４，７の相対位置関係を一定にしたままで
動作させることができる（たイし、モータ２６が取付片
２ａに固定されているため、両１１１４．７の相対位置
関係を完全に一定にさせることはできず、幾分変化する
が、高速側であるためその影響は極めて少ない）。この
ため、上腕７を駆動する際にその動作角度は下腕４に対
しての角度だけでよく、９０ないし１２０度程程度動作
角度をもつことで対応できる。ずなわち、各関節に駆動
源をもつ産業用ロボットと同様の動きが得られる。

なお第４図に示す実施例では、モータ２６を可動ベース
２の取付片２ａに取付（プたものについて説明したが、
下腕４に固定するようにしてもよい。

このようにすれば、各関節を完全に独立して動作さゼる
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、平行四辺形リンク機構を
用い、これをモータで直接駆動するようにしているので
、モータ等の重量が前後動あるいは上下動の際の負荷と
なることがなく、モータ容量を小型化できる。

また、可動ベースから立上がる取付片の立上がりす法を
駆動リンクよりも長く設定し、駆動リン　　　ｊりが取
付片位置を通過して揺動できるようにしているので、広
い動作範囲を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１図のｎ−ＩＩ線拡大断面図、第３図は本発明に係る
産業用ロボットの動作範囲の一例を、示す説明図、第４
図は本発明の他の実施例を示す第２図相当図である。 １・・・固定ベース、２・・・可動ベース、２ａ・・・
取付片、３・・・第１回転軸、４・・・下腕、５・・・
駆動リンク、６・・・ロボットハンド、７・・・上腕、
８・・・第２回転軸、９・・・連結リンク、１０・・・
第１ピン、１１・・・第２ピン、２０．２６・・・モー
タ、２２．２８・・・ウェーブジェネレータ、２３．２
９・・・フレックスブライン、２４．３０・・・サーキ
ュラスプライン。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 亭　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、旋回ベース上に立設された取付片の上端に、旋回ベ
   ースの旋回軸線と直交する第１回転軸を介して下端が枢
   着された下腕と；先端にロボットハンドを有する上腕の
   先端側と前記下腕とを枢着し、前記第１回転軸と平行に
   配設された第２回転軸と；上腕の基端側に、前記両回転
   軸と平行な第１ピンを介して上端が連結された連結リン
   クと；一端が前記第１回転軸に枢着されるとともに他端
   が前記連結リンクの下端に第１ピンと平行な第２ピンを
   介して連結され、下腕、上腕および連結リンクとともに
   平行四辺形リンク機構を構成する駆動リンクと；前記旋
   回ベースに取付けられ下腕を第１回転軸廻りに揺動駆動
   する下腕用駆動機構と；前記旋回ベースまたは下腕に取
   付けられ駆動リンクを第１回転軸廻りに揺動駆動する駆
   動リンク用駆動機構と；を備え、前記取付片の立上り寸
   法を駆動リンクよりも長く設定し駆動リンクが取付片位
   置を通過して揺動できるようにしたことを特徴とする産
   業用ロボット。 ２、下腕の上端および連結リンクの上端を、上腕の下面
   に枢着したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の産業用ロボット。