JPH025558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は狭い場所で使用するのに好適な産業用
ロボツトに関するものである。

ロボツトを小型化すれば狭い場所でも使える
が、反面ロボツトの動作領域も狭くなり、ロボツ
トを使用するメリツトが少なくなる。このため、
小型な割には動作領域の広いものが望まれる。

一般に産業用ロボツトは、幾つかの旋回型アー
ムや伸縮型アームを連接して作られるが、従来の
ロボツトの構造では、作業場所の狭さ故に、動作
領域が実質的に制限される結果となり、狭い場所
での作業には向かない場合が多い。

本発明は箱状ワークの中に設置され、ワーク内
面に作業を施すと言つた用途に向いた小型の産業
用ロボツトを提案するものである。

本発明の他の目的は、特異点を持たない構造の
産業用ロボツトを提案するものである。

本発明ロボツトは可動部材がそれを保持する保
持部材に対して直線的、且つ伸縮自在に動く直線
可動形の作動動機構と、可動部材の上端に基部が
軸支された第１旋回アームと、この第１旋回アー
ムの先端に基部が軸支されており、先端には工具
を備えた第２旋回アームとを備え、可動部材の可
動方向と第１旋回アームにおける旋回軸の中心線
と第２旋回アームにおける旋回軸の中心線とが互
いに平行を成すものにおいて、第２旋回アームの
第１旋回アームに対する軸支点から先端までの寸
法を第１旋回アームの可動部材に対する軸支点か
ら第２旋回アームの軸支点までの寸法よりも長く
したことを特徴とするものである。

以下第１図に示す本発明の実施例について説明
する。ロボツトの取付座１００に伸縮型の作動機
構１０が配置してある。この作動機構１０は、取
付座１００に固定した保持部材１１と、この保持
部材に保持されて直線的に動く可動部材１３とを
有している。この可動部材１３は、保持部材１１
のほぼ一端から他端まで動くように構成してあ
る。１２は可動部材１３を上下動させるためのス
クリユー軸であり、１９はその回転駆動源であ
る。

第１旋回アーム２１の基部が、可動部材１３に
軸支してあり、これは回転駆動源２２で軸支部を
中心にして回転駆動するように構成してある。第
２旋回アーム３１は、第１旋回アーム２１の先端
にその基部が軸支されており、これは回転駆動源
３２で軸支部を中心にして回転駆動するように構
成してある。

可動部材１３の可動方向と、第１旋回アーム２
１における旋回軸の中心線と、第２旋回アーム３
１における旋回軸の中心線とは互いに平行を成し
ている。

第２旋回アーム３１の第１旋回アーム２１に対
する軸支点から先端までの寸法は、第１旋回アー
ム２１の可動部材１３に対する軸支点から第２旋
回アーム３１の軸支点までの寸法よりも長く構成
してある。

第１旋回アーム２１の旋回平面と第２旋回アー
ム３１の旋回平面との関係は、これらの旋回軸線
方向にずらして構成してあり、且つ、第２旋回ア
ーム３１の旋回平面内には、作動機構１０は入ら
ないように構成してある。

第２旋回アーム３１の先端には溶接トーチのよ
うな工具５０が手首４０を介して取り付けてあ
る。手首４０は互いに直交する２つの回転軸４
１，４２を備えている。４３は回転軸４１の駆動
源であつて、その動力は第２旋回アーム３１内の
図には現われていないチエーンを介して伝達され
るように成つている。４４は回転４２の為の駆動
源である。

以上のように構成したものに於いて、工具５０
の高さ方向位置を制御する場合には回転駆動源１
９を制御してスクリユー軸を回し、可動部材１３
を上下動させる。

また、工具５０の水平面上の位置を制御する場
合には、回転駆動源２２と、３２との何れか一方
又は両方を制御して、第１旋回アーム２１と、第
２旋回アーム３１との何れか一方又は両方を駆動
する。

さて、本発明では第２旋回アーム３１を第１旋
回アーム２１よりも長く構成してあるが、この作
用効果につき、説明する。

ＡはワークＢの作業面であり、そこに溶接作業
あるいは塗装作業を施す場合について考えてみ
る。

ロボツト設置位置は第１旋回アーム２１の旋回
中心位置Ｃと略一致するが、そこが障害物Ｄで阻
まれた狭い場所であるために、作業面Ａに至近し
た所に設置される。設置位置の回りには作動機構
１０を立設するためのスペースを必要とするの
で、旋回中心位置Ｃを障害物Ｄのすぐそばに寄せ
ることはできない。

いずれにしても、第１、第２旋回アーム２１，
３１を作動させ、作業面Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ
４，Ａ５のように順に工具５０をトレースしなが
ら作業を進める運びとなる。実線はこのときの第
１、第２旋回アーム２１，３１の動きを示したも
のである。単に、Ａ１〜Ａ５の各点に位置決めす
るというのであれば、第１、第２旋回アームの長
さを本発明とは逆の関係にし、第１旋回アーム
を、第２旋回アームよりも長くしても同効である
ように思われる。波線は第１旋回アームを、第２
旋回アームよりも長くしたときの様子を示したも
のであつて、この場合の第１、第２旋回アーム２
１０，３１０の長さは、それぞれ第２、第１旋回
アーム３１，２１の長さと一致する。実線のもの
では前記したように第２旋回アームの方が長寸で
あるが、波線ではその関係が逆転し、第１旋回ア
ーム２１０の方が長くなる。波線で示す第１、第
２旋回アーム２１０，３１０を採用した場合であ
つても、点Ａ１に位置決めすることは可能であ
る。しかし、その他の点Ａ２〜Ａ５に位置決めし
ようとすると、第１旋回アーム２１０の先端が作
業面Ａに突きあたつてしまい、その部分の作業は
できない。第１旋回アーム２１０をＣ点の図面上
で見て右側に移動させれば点Ａ２〜Ａ５について
も作業が可能であるが、右側に移動させること
は、障害物Ｄが邪魔になつてできない。つまり波
線の構成では、Ａ１〜Ａ５の全範囲に渡つて作業
を行なうことはできない。それに対して実線、つ
まり本発明によればＣ点の右側に第１旋回アーム
２１の先端が位置している状態で、Ａ１〜Ａ５の
全範囲に渡つて作業を行なうことができる。

第１旋回アーム２１の長さを第２旋回アーム３
１の長さと異ならしめた場合には、その長さの差
を半径とし、第１旋回アームの旋回中心Ｃ点を中
心とする円で囲まれた部分に、到達不能領域が生
じる。それに対して両方のアーム２１，３１の長
さを等しくした場合には、そのような到達不能領
域は生じない。しかし、本発明ではこの到達不能
領域を有することが、ロボツトを制御する上で非
常に有利に成つている。以下このことについて第
４図を用いて説明する。

ロボツトに持たせた工具５０の先端（制御対象
点）をＰ１からＰ２へ、予め記憶させておいた指
令に依つて動かす場合は、Ｐ１，Ｐ２の座標位置
データの外に、座標Ｐ１点に於ける手首の姿勢デ
ータと、Ｐ２点に於ける手首の姿勢データとをテ
イーチングデータとして記憶しておく。

プレイバツク制御時は、それ等のデータを読み
出し、先ずＰ１点からＰ２へ移行するまでに求め
る補間回数（第４図の場合は４回）を求め、この
補間回数で均等に変化して、座標Ｐ１点に於ける
手首の姿勢から、Ｐ２点に於ける手首の姿勢へ移
行する為の手首制御指令を求める。

次にこの手首姿勢データから第２旋回アーム３
１の先端が、各補間時に移行しなければならない
位置座標pa，pb，pc，pd，peを求め、更にこれ
等の位置座標pa，pb，pc，pd，peを満足させる
ために、駆動源１９，２２，３２に与える指令を
座標変換して求める。これ等の演算工程について
は、多数の文献が有る。その例として、特開昭55
−118107公報や、特公昭61−2964号公報をあげる
ことができる。

第１旋回アーム２１、第２旋回アーム３１を位
置座標pa，pb，pc，pd，peへは、例えばpaを代
表させて示すように、２通りの姿勢で位置決めが
可能である。そこで一方の姿勢を採用し、片方の
姿勢は捨てるのであるが、採用する方は姿勢デー
タが前の補間の時との差の小さいほうを選択す
る。この様にして一般の位置には位置決めが可能
であるが、位置座標pa，pb，pc，pd，peの内の
何れか一点が第１旋回アーム２１の旋回中心Ｃと
一致する（図では一致してないが）と、その位置
に位置決めし得る姿勢は無数に存在し、そのため
制御上は位置決め不能になる。その様な位置を特
異点と呼んでいる。

この様に、第１旋回アーム２１と第２旋回アー
ム３１の長さが同じ場合は、特異点が生じるが、
本発明ではその特異点は到達不能領域内に入るの
で、特異点の問題を考慮する必要が無い。

更にこの到達不能領域は元来ロボツトの取付座
１００の中に入つてしまうので、その様な中で作
業を行なう必要は全くない。従つて第１旋回アー
ムの旋回中心を取り巻く到達不能領域が有つて
も、このことは、何等問題に成らない。

従つて第１旋回アーム２１と第２旋回アーム３
１の長さは同じにするよりも、本発明のように異
ならしめたほうが望ましいのである。更に第２旋
回アーム３１を第１旋回アーム２１よりも長く
し、その値を適当に設定することによつて、旋回
途中で工具５０が第１旋回アーム２１に衝突する
心配も少なくなる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば第２旋回アームの長さを第１旋回アームの長さ
よりも長く構成したので、ワークに対して、ロボ
ツトを、これの第１旋回アームの先端の旋回軌跡
迄近付けて設置することができ、しかも、制御に
当たつては特異点の問題を考慮する必要が無いな
どの効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る産業用ロボツトの実施例
を示す斜視図、第２図はその縮小時の様子を示す
斜視図、第３図はその動作説明図、第４図はロボ
ツトの動作説明図である。 １０は作動機構、１１は保持部材、１３は可動
部材、２１は第１旋回アーム、３１は第２旋回ア
ーム、５０は工具である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可動部材がそれを保持する保持部材に対して
   直線的、且つ伸縮自在に動く直線可動形の作動機
   構と、前記可動部材の上端に基部が軸支された第
   １旋回アームと、該第１旋回アームの先端に基部
   が軸支されており、先端には工具を備えた第２旋
   回アームとを備え、前記可動部材の可動方向と前
   記第１旋回アームにおける旋回軸の中心線と前記
   第２旋回アームにおける旋回軸の中心線とが互い
   に平行を成すものにおいて、前記第２旋回アーム
   の前記第１旋回アームに対する軸支点から先端ま
   での寸法を前記第１旋回アームの前記可動部材に
   対する軸支点から前記第２旋回アームの軸支点ま
   での寸法よりも長くしたことを特徴とする産業用
   ロボツト。