JPS61214984A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、多様な製品の変化に対応できるフレキシヒリ
キイーの付与を目的とした産業用ロボットに関するもの
である。

（従来の技術） 従来、ロボットとしては、直交座標形、極座標形、円筒
座標形、垂直関節形、水平関節形、或いは直線軌道に沿
って移動する支体に、回動する腕部を備えたものなどが
有る（例えば、特開昭５５−１１２７８９号公報、特開
昭５９−５３１７４号公報）が、これらロボットは、そ
の動作軸の駆動モータは各々の動作軸毎に専用に設けら
れていることと、動作軸の駆動モータの全てを動作部分
に搭載するか、或いは１台を除き動作部分に搭載する必
要があり、動作部の慣性が大きいため、ロボットの動作
速度および加速度を大きくする事ができないという問題
があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題を解決するために、ロボットの動
作部の駆動モータを、動作部に搭載することなく、更に
主たる２つの動作部の駆動源が協調して駆動力を発揮で
きる様に、外部に配設して、その駆動力をロープ等の動
力伝達部材によって伝達することで、動作部を低慣性と
し、高速動作ができるロボットを提供することを目的と
するものである。

一方、本願出願人によって、上記と同一の目的を達成す
るために先願技術（特願昭５９−２７６７１４）があり
、基本原理及び実施例が開示されている。本願発明は、
上記先願の技術に基づいて、更に技術的改良を加えたも
ので、協調する２つの駆動源によって動作部を２自由度
の直線駆動にするとともに、動作部を低慣性として高速
動作ができるロボットに関するものである。

（問題点を解決するための手段） しかして、その構成はフレームに支持された直線状のガ
イド上に摺動自在に設けられるシャトルと、該シャトル
に設けられて回転自在な従動プーリ及びアイドルプーリ
と、該シャトルに支持された直線状の副ガイド上に摺動
自在に設けられるスライダと、前記従動ブーりに係合し
て回転する副駆動プーリと、該副駆動プ＝すの回転を前
記スライダに伝達して前記副ガイド上で前記スライダを
直線駆動する副動力伝達部材と、前記フレームに回転自
在に設けられる２つの駆動プーリと、前記フレームに回
転自在に設けられる２つのテンションプーリと、前記駆
動プーリ、テンションプーリ及び前記シャトルに設けら
れる前記従動プーリ、アイドルプーリ、副駆動プーリを
全て連動して回転するように接続する動力伝達部材とを
具備し、前記従動プーリは前記動力伝達部材を介して上
記駆動プーリによって回転駆動され、かつ前記シャトル
は前記駆動プーリから駆動力を前記動力伝達部材を介し
て前記従動プーリもしくは前記アイドルプーリで受ける
ことによって直線駆動されることを特徴とする。

（実施例） 次に、本発明を第１図から第８図に表わされた一実施例
に基づいて説明する。

１．２は直線運動（以下便宜上Ｘ方向と称す）をさせる
ためのガイドであり、このガイド１，２にはステンレス
製のワイヤロープ３．７．８により摺動自在なシャトル
４が設けられ、該シャトル４にはシャトル４に対してス
ライダ６１を直角方向（以下便宜上Ｙ方向と称す）に摺
動自在にするための副ガイド６２．６３が取付けられる
ための基部４ａが設けである。６は前記シャトル４に取
付けられ、副駆動プーリ６４と一体に回転する従動プー
リである。

従動ブーＩ７６の下方の軸部には、第３図に示す様に回
転自在に取り付けたアイドルブーＩＪ５１が設けられて
おり、更に従動プーリ６の軸部６ａには副駆動プーリ６
４がはめられている。６５は副ガイド６２．６３の端部
に取付けたブラケットであり、このブラ沃ット６５には
副テンションプーリ６６が軸受６７．６Ｂによって回転
自在に支持されている。６９はワイヤロープで、このワ
イヤロー１６９の途中は、スライダ６１に止めねじ７０
で固定されていて、副駆動プーリ６４．副テンジョンプ
ーリ６６及びスライダ６１はワイヤロープ６９で連動す
るように連結されている。

また、ガイド１，２の両端部においてガイド１゜２を支
持するフレーム１２及び３６には、各々駆動プーリ９．
１５及びテンションプーリ１６，１７が設けられていて
、各プーリはワイヤロープ３゜７．８で連動するように
連結されている。そして、アイドルプーリ５１はワイヤ
ロープ３．テンションプーリ１６．１７、駆動プーリ９
，１５を介して、一方従動ブーリ６はワイヤロープ７．
８、駆動プーリ９．１５、減速機１０．１４を介し、フ
レーム１２に固定したモータ１１，１３の駆動力を受け
ることによってシャトル４をガイド１．２に沿ってＸ方
向に直線駆動するとともに、スライダ６１を副ガイド６
２□　６３に沿ってＹ方向に直線駆動する。

なお、第２図に示す様にシャトル４は、軸受２２〜２５
によってガイド１．ｚ上をＸ方向に摺動自在に支持され
、テンションプーリ１６．１７は第６図に示す様に、軸
受１８〜２１によってフレーム３６上に回転自在に支持
され、アイドルプーリ５１は第３図に示す様に、軸受５
２によってシャトル４上に回転自在に支持されている。

また、第３図及び第４図に示す様にスライダ６１は、軸
受７１．７２によって副ガイド６２，６３．ｈをＹ方向
に摺動自在に支持されている。

ここで、ワイヤロープ３，７．８の取り付けについて第
１図、第３図、第５図、第６図、第８図で詳細に説明す
る。

ワイヤロー１７は、第１図、第５図に示す様に、その一
端７ａを駆動プーリ１５の下部にクランパ２６によって
固定されており、そこから駆動プーリ１５の外周に設け
たねじ状の溝に沿って複数回巻き付け、次に第１図、第
３図に示す様に、従動プーリ６の外周に設けたねじ状の
溝に複数回巻き付けて、その他端７ｂは従動プーリ６の
上部にクランパ２６によって固定されている。

ワイヤロープ８の一端８ａは、第１図、第５図に示す様
に、駆動プーリ９の上部にクランパ２６によって固定さ
れており、そこから前述のロープ７と同様に駆動プーリ
９の外周に設けた溝に沿って複数回巻き付け、次に第１
図、第３図に示す様に、従動プーリ６の外周に設けたね
じ状の溝に沿って前述のロー１７と対向する様に巻き付
け、その他＠８ｂば従動プーリ６の下部にクランパ２６
によって固定されている。

ワイヤロー１３の一端３ａは、第１図、第５図に示す様
に、駆動プーリ９の下部にクランパ２６によって固定さ
れており、そこから前述のロープ８と対向する様に（逆
向きとなる様に）駆動ブーＵ　９の外周に設けた溝に沿
って複数回巻き付け、次に（第１図、第６図参照）フレ
ーム３６に支持されたテンションプーリ１６に半回転巻
き付けた後、シャトル４に設けられる（第３図参照）ア
イドルプーリ５１に半回転巻き付け、更に（第１図。

第６図参照）テンションプーリ１７に半回転巻き付けた
後、第５図に示す様に、駆動プーリ１５の外周に設けた
溝に沿って前述のロープ７と対向する様に（逆向きとな
る様に）駆動プーリ１５に複数回巻き付け、その他端３
ｂは駆動プーリ１５の上部にクランパ２６によって固定
されている。

駆動プーリ９．１５および従動プーリ６ヘワイヤロープ
３，７．８が複数回巻き付けられる、その巻き付は回数
は、各々のブーりの回転量よりも多くする。即ち駆動プ
ーリ９，１５が、作業に必要な回転数同一方向に回転し
たときにおいても、ワイヤロープ３，７．８は同一方向
に送り出されるもしくは巻き取られる様になっている。

第８図に示す様に、ワイヤロープ７．８の一端７ａ、８
ａがそれぞれ駆動プーリ９．１５に固定され、その他端
７ｂ、８ｂがそれぞれ従動プーリ６に固定され、又ワイ
ヤロープ３の一端３ａは駆動プーリ９に、その他端３ｂ
は駆動プーリ１５に固定されているため、各々プーリが
高速で回転した場合においても、プーリとロープ間での
ズレが生じる問題がなく、駆動プーリ９．１５によって
確実かつ精度良（回転される。このため、第１図に示す
様にモータ１１．１３の回転量を制御することによって
、従動プーリ６、シャトル４の矢印Ｘ方向の移動量を高
精度に制御することが可能となる。

次にスライダ６１をＹ方向に駆動するワイヤロー１６９
について第１図、第３図、第１３図で詳細に説明する。

ワイヤロープ６９の一端６９ａは第３図に示す様に副駆
動ブーＩＪ　６４の下部にクランパ２６により固定され
ており、そこから副駆動プーリ６４の外周に設けたねじ
状の溝に沿って複数回巻き付け、次に副テンションプー
リ６６に半回転巻き付け、ワイヤロー１６９の途中をス
ライダ６１に固定した後、再び副駆動プーリ６４に複数
回巻き付け、残る一端６９ｂを副駆動プーリ６４の上部
にクランパ２６により固定する。

ワイヤロー１６９の副駆動プーリ６４へ複数回巻き付け
られる、その巻き付は回数は前記ワイヤロー１３．７．
８と同様に副駆動プーリ６４の回転量より多くする事は
いうまでもない。

このようにして設けられたワイヤロープ６９は、第１図
に示す様にモータ１１，１３によって回転する前述の従
動プーリ６と一体に回転する副駆動プーリ６４によって
送り出されるもしくは巻き取られて、スライダ６１の矢
印Ｙ方向の移動量を高精度に制御する。

これらのワイヤロープ３，７．８．６９はステンレス製
、鋼製、樹脂製のものが良いが、他の動力伝達部材、例
えばベルトチェーン等であってもよい。駆動源であるモ
ータ１１およびモータ１３は、パルスモータ、ＤＣモー
タ、その他のモータを使用しても良いことはいうまでも
なく、モータの種類によっては、減速機１０．１４の一
方または双方を省く場合もある。

２７は（第４図参照）工具保持軸であり、スライダ６１
の先端部に上下方向に摺動自在（以下便宜上Ｚ方向と称
す）、かつ回動自在に設置されており、摺動はエアーシ
リンダ２Ｂにより、回動はモータ２９により、傘歯車３
０、傘歯車３１を介して行なうようにしである。３２〜
３４は軸受である。３５は作業工具（第１図の実施例に
おいては、二本爪ジョーを示しているが、そのほか、例
えば吸盤チャック、ドライバビット、溶接用トーチなど
でもよく、この種類に限定されない）であり、この作業
工具３５．工具保持軸２７の先端部に設置されている。

然して、作業工具３５は、アーム５内に組込まれたモー
タ２９あるいはエアーシリンダ２８の駆動によって、第
１図に示す様にツレツレ矢印αの方向に回動駆動される
と共に、矢印Ｚの方向に昇降駆動される（作業の種類に
よっては、回転駆動および昇降駆動は省略または変更さ
れるものである。）３６はフレームであり、もう一つの
フレーム１２とともにガイド１，２を保持スル。３７．
３８は支持柱であり、フレーム１２．３６をそれぞれ保
持する。

作用について説明する。

上記ロボットによれば、モータ１１，１３の駆動によっ
てワイヤロープ３，７．８を介してシャトル４が直線状
のガイド１．　２上を矢印Ｘ方向へ摺動し、或いは従動
プーリ６及び副駆動プーリ６４の回転によりスライダ６
１が副ガイド６２，６３上を矢印Ｙ方向へ摺動する。こ
うして２自由度の直線駆動のロボットが構成される。

第１図においてシャトル４を摺動量ＸＩだけ摺動させる
には、その摺動ＩＸ１とそれぞれ等しいワイヤロープ７
．８を駆動プーリ９，１５の回転によって従動プーリ６
側へ送り出す、もしくは従動プーリ６側から巻き取ると
ともにワイヤロープ３を前述と同様に駆動ブーＩ７９．
１５の回転にってアイドルプーリ５１側から巻き取る、
もしくはアイドルプーリ５１側へ送り出すことによって
従動プーリ６及びアイドルプーリ５１は回転することな
くシャトル４を摺動できる。このとき従動ブー’Ｊ６．
副駆動プーリ６４は回転しないので、スライダ６１は副
ガイド６２．６３上で移動することなくそのＹ方向の位
置を保ったまま、シャトル４を摺動することができる。

一方、スライダ６１のみをＹ方向に摺動量Ｙ。

だけ摺動させる時には、その摺動量Ｙ１に相当する分だ
けワイヤロープ７を駆動プーリ１５の回転によって従動
プーリ６へ送り出す、もしくは従動プーリ６から巻き取
るとともに、ワイヤロー１８を前述と同様に駆動プーリ
９の回転によって従動プーリ６から巻き取る、もしくは
従動プーリ６へ送り出す。すると、シャトル４を移動さ
せることなく同一のＸ方向の位置を保ったままで、従動
ブーｌＪ６及び副駆動プーリ６４のみを回転させること
ができ、それによってスライダ６１をＹ方向に移動させ
ることができる。このとき、ワイヤローブ３は駆動プー
リ９からアイドルプーリ５１を介して駆動プーリ１５に
巻き取られる、もしくは逆に駆動プーリ１５から駆動プ
ーリ９へ巻き取られる。

更に、前述のシャトル４の直線移動と、スライダ６１の
直線移動をその必要量に応じて、ワイヤロープ３．７．
８を駆動プーリ９，１５の回転によって送り出す、もし
くは巻き取ることで同時に行なうこともできる。

すなわち、モータ１１．１３は互いに協調しながらシャ
トル４をＸ方向に直線駆動し、かつスライダ６１もＹ方
向に直線駆動できるわけである。

なお、工具保持軸２７の先端部に設けられた作業工具３
５の先端は、第１図および第１４図に示されるような矩
形の作業域３９を得ることができる。

しかして、モータ１１および１３の回転角を既知の手段
により制御することによって、最大作業域３９内の任意
の位置に作業工具３５の先端を位置決めすることが可能
である。

上述の実施例においては、従動プーリ６を３本のロープ
３．７．８によって駆動したが、駆動プーリ９に固定さ
れたロープ３の端３ａ及びロープ８の端８ａを駆動プー
リ９の内側を通して結線し、更に従動プーリ６に固定さ
れたロープ７の端７ｂおよびロープ８の端８ｂを従動プ
ーリ６の内側を通して結線することによって一本のロー
プとすることも可能である。（第９図参照）この時、ロ
ープは従動プーリ６の内側を通すことで結線した部分が
従動プーリ６に固定されるので確実に連動する。

あるいは、前記と同様にロープ３，７．８の一端３ａお
よび８ａを結線し、一端７ｂおよび８ｂを結線して従動
プーリ６に巻き付け、従動プーリ６にはロープが固定さ
れていない状態にすることも可能である。（第１０図参
照） また、この一本のロープの両端を各々プーリの内側を通
して結線することによりロープは各々のプーリに固定さ
れ、かつ、一連のロープとして、各々のプーリへ巻き付
けることも可能である。

（第１１図参照）このように一本のロープで従動プーリ
６を駆動することも可能であるが、その際・駆動プーリ
９，１５．駆動プーリ６は各ブーりの回転量以上の巻き
付は回数でロープが巻き付けられることが必要であるこ
とはいうまでもない。また、このように各ブーりに複数
回ワイヤローブを巻き付けることによって、各プーリは
確実に連動する。

但し、上述ローブに替わって表裏両面に歯を付けたいわ
ゆるタイミングペクト、或いはチェーン等の、駆動力を
十分伝達することが可能な動力伝達部材を使用すれば、
各プーリへの動力伝達部材の巻き付は量は半回転程度で
充分各プーリを確実に連動させることができる。（第１
２図参照）上述の実施例においては、駆動プーリ９，１
５を２個のモータ１１．１３で駆動したが、テンション
プーリ１６，１７のうち１個又は２個のテンシロンプー
リに、更に１個又は２個のモータを連結して、合計で３
個又は４個のモータで、シャトル４と、スライダ６１を
駆動することもできる。

また、プーリ１５．１７の少なくとも一方を駆動プーリ
とし、且つプーリ９．１６の少なくとも一方を駆動ブー
リドして組み合わせることによって駆動しても上述と同
様に駆動できることはいうまでもない。

更に本実施例では従動ブー’Ｊ　６の下側に副駆動プー
リ６４を配設したが、この副駆動プーリ６４を従動プー
リ６の上側、あるいは従動プーリ６と一体、あいは歯車
等駆動力伝達要素を介して配設しても同様に駆動できる
。

更に、Ｘ方向とＹ方向は必ずしも直角方向でなくても良
く、作業性に応じて適宜変更可能なことも言うまでもな
いし、実施例中のガイド１，２を中心に（Ｘ方向を軸と
して）適宜回転させて固定することによって作業性に応
じて変更も可能である。

以上述べたように、本発明になるロボットは上記の構成
を有するから、次のような効果がある。

第１には、第１図に示されたごとく、本発明のロボット
は、シャトル４にモータ１１．１３を搭載することなく
、ワイヤロープ３，７，８．６９を介してシャトル４及
びスライダ６１を駆動させることができるので、摺動々
作部すなわちシャトル４の重量は、非常に軽量となり駆
動モータ１１゜１３に加わる慣性負荷が小さくなり、加
えて２つの駆動モータ１１，１３が互いに協調しながら
シャトル４およびスライダ６１を駆動することができ、
各動作部（シャトル４．スライダ６１）を各々専用に設
けたモータで駆動する場合と比べ２倍（モータ１．１．
１３が同一出力の時）の駆動力で駆動できるため、高速
動作（高加速度、高速度動作）ができるので、ロボット
にさせる作業をハイサイクルで行わせることができる。

第２には、本発明によるロボットは動作部が軽量である
ため高速動作ができ、かつ動力伝達部材にボールねしあ
るいはランク・アンド・ピニオン等その運転上・製作上
の理由により長さがかなり短い寸法に制限されるものを
使用する必要がないため、第１４図に表されたごとく、
その作業域３９が矩形でその各辺の長さを任意に決めら
れることより、多数の被加工部品を直線的に配置するこ
とができ、従来の水平関節形によるロボットにおける略
半円形の作業域４０と比較して、床面積およびロボット
の作業域が効率的に利用でき、それに付随して被加工部
品の配置が行ないやすい。

（従来のロボットの略半円形の作業域４０のうち斜線部
４１だけが被加工部品を直線的に配置することができる
部分である。） 第３には、本発明になるロボットは高速動作ができ、そ
の作業域３９が矩形で、その各辺の長さを任意に決めら
れるから、ロボットの必要数を節約することができ、か
つロボットの数が少ないから保守が容易である。

さらに、第４には、ロボットの構成が何ら複雑な構造を
要しないから、きわめて安価であり、かつ高い位置決め
精度が得られる、などの数々の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボットを表す鳥敞図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図
、第４図は第１図のＦ−Ｆ断面図、第５図は第１図のＣ
−Ｃ断面図、第６図は第１図Ｄ−Ｄ断面図、第７図は第
５図のＥ視図、第８図〜第１３図は回動動作部の回転駆
動力を伝えるワイヤもしくはベルトの巻き方を表す鳥鰍
図、第１４図は本発明によるロボットと従来の水平関節
形ロボットの作業域を表す平面図である。 １．２・・・ガイド、３，７．８．６９・・・ワイヤロ
ープ、４・・・シャトル、６・・・従動プーリ、１１．
１３・・・モータ、９．１５・・・駆動プーリ、１６．
１７・・・テンションプーリ、１２．３６・・・フレー
ム、５１・・・アイドルプーリ、６１・・・スライダ、
６２．６３・・・副ガイド、６４・・・副駆動プーリ、
６６・・・副テンションプーリ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第２図 第４図 ■」 第５図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フレームに支持された直線状のガイド上に摺動自
   在に設けられるシャトルと、該シャトルに設けられて回
   転自在な従動プーリ及びアイドルプーリと、該シャトル
   に支持された直線状の副ガイド上に摺動自在に設けられ
   るスライダと、前記従動プーリに係合して回転する副駆
   動プーリと、該副駆動プーリの回転を前記スライダに伝
   達して前記副ガイド上で前記スライダを直線駆動する副
   動力伝達部材と、前記フレームに回転自在に設けられる
   ２つの駆動プーリと、前記フレームに回転自在に設けら
   れる２つのテンションプーリと、前記駆動プーリ、テン
   ションプーリ及び前記シャトルに設けられる前記従動プ
   ーリ、アイドルプーリ、副駆動プーリを全て連動して回
   転するように接続する動力伝達部材とを具備し、前記従
   動プーリは前記動力伝達部材を介して上記駆動プーリに
   よって回転駆動され、かつ前記シャトルは前記駆動プー
   リから駆動力を前記動力伝達部材を介して前記従動プー
   リもしくは前記アイドルプーリで受けることによって直
   線駆動されることを特徴とする産業用ロボット。
2. （２）上記駆動プーリは、上記フレームに固定される駆
   動源によって回転駆動される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。
3. （３）上記テンションプーリは、上記フレームに固定さ
   れる駆動源によって回転駆動される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。