JPH0265981A - 産業用ロボット - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、産業用ロボットに係り、とくに垂直多関節ロ
ボットのアームの構成とその駆動機構に関する。

（従来の技術） 第６図（ａ）は平行四辺形リンクを使った従来の垂直多
関節ロボットの側面図、　（ｂ）は正面図で、設置ベー
ス６の上に旋回自在に取付られたフレーム７には、第一
リンク１．第二リンク２、第三リンク３、第四リンク４
が平行四辺形状に回転関節３ａ、−４ａ、　４ｂで連結
されている。この構成の産業用ロボットでは、平行四辺
形リンクがつぶれた形になればなるほど動作範囲は広く
なる。しかし、それも第７図（ａ）のようにリンク同士
の干渉で制限される。

そこで、第７図（ｂ）の下部のように一方のリンクの干
渉部を切欠いたり、上部のように凹ましているものがあ
る。　また、第７図（ｃ）のように隣接リンク同士の揺
動面を横にずらすことも考えられるが、駆動機構の幅（
第６図のＷ）が広くなると、旋回で周辺設備に当たるの
で、ボールスクリューとリンクをフレーム内に取付たり
、軸方向に長いモータの出力軸をかぎ歯車で向きを変え
て横幅Ｗを挟くしている。

（発明が解決しようとする課題） このようにリンク間の干渉を防ぐと、リンクの形状が複
雑となるだけでなく、もし動作領域を広げると強度が落
ちる。

そのため、水平多関節ロボットでは、近年使われている
リンク揺動面のオフセット機構（図７（Ｃ））がある。

　しかし、垂直多関節では、機構部分の幅Ｗが広くなる
この図は採用できない。

そこで５本発明の目的は、簡単な構成で強度を上げ動作
範囲を広げることのできる平行四辺形リンクの垂直多関
節の産業用ロボットを得ることである。

〔発明の構成〕

（１１題を解決するための手段と作用）本発明は、ベー
ス上で旋回するフレーム上部の駆動機構に第一リンクと
第二リンクの基端が取付られ、この第二リンクの先端に
基端が連結された第一リンクと平行な第三リンクの先端
に第四リンクの一端が連結され、この第四リンクの中間
が第一リンクの先端に連結されて平行四辺形リンクを構
成し、第四リンクの他の一端に手首が設けられた垂直多
関節の産業用ロボットにおいて、駆動機構として一対の
偏芯差動方式の減速機を用い、平行四辺形を構成するリ
ンクのうち対向するリンクを同じ側にして隣接リンクの
横にずらし、手首の揺動軸を第四リンクの第一リンク側
に設けることで簡単な構成で強度が高く動作範囲を広げ
た垂直多関節の産業用ロボットである。

（実施例） 以下、本発明の産業用ロボットの一実施例を図面で説明
する。

第１図において、ベース６の上には、上端のクレビス部
１０ａ、　１０ｂに詳細を第２図で後述する駆動機構９
が取付られたフレーム１０がベース６のほぼ中心に駆動
軸のある図示しない駆動装置で旋回自在に取付られてい
る。

そして、このクレビス部１０ａ、　１０ｂには、支点１
０ｃを軸として上部が前後に揺動する第一リンク１１が
縦に取付られ、同じく左部が上下に揺動する第二リンク
１２が第１図（ｂ）のように第一リンク１１の左側にず
らして取付られている。更に、第二リンク１２の後端に
は、関節８を軸として上部が前後に揺動し下端に錘１３
ａが取付られた第三リンク１３が第一リンク１１と平行
に縦に取付られ、この第三リンク１３の上端と第一リン
ク１１の上端左側には、第三リンク１３と関節１７で第
一リンク１１と関節１６で連結された第四リンク１４が
横に取付られて、これら第一リンクから第四リンクで平
行四辺形リンク１８を構成し、第四リンク１４の先端に
は、右側に上下に揺動する手首１５が、左側にクランク
２０の下端が回転軸１５ａに固定されている。

又、関節１６の左側には、三角板３２の下端が揺動自在
に取付られ、この三角板３２の左上端の左側とクレビス
部１０ａの左側にはロッド３３が第一リンク１１と平行
に連結され、三角板３２の右上端の右側とクランク２０
の先端右側にはロッド３１が第四リンク１４と平行に連
結されている。

次に、第１図のＡ−Ａ断面を示す第２図において、右側
のクレビス部１０ｂには、断面略凹字状で右からみて円
板状のフランジ２２ｃが支点１０ｃと同軸に固定され、
このフランジ２２ｃの左端外周には軸受１１ｂが挿入さ
れ、同じく、左側のクレビス部１０ａにも右端外周に軸
受１１ａが挿入されたフランジ２３ｃが固定されている
。

又、クレビス部１０ａ、　１０ｂ間には、断面略工形で
右からみて円筒状の第一出力部Ｉ９が左右端内周に軸受
１１ａ、　ｌｌｂが挿着されて設けられ、この第一出力
部１９の外周上面には第一リンク１１の下端が固定され
ている。

又、この第一出力部１９の中央部には、断面略凹字状の
第二出力部２５がクレビス部１０ａ、　１０ｂの中間の
後述する力の作用線り近傍の軸受１１ｃを介して取付ら
れ、この第二出力部２５の左側外縁には、切欠き穴１９
を貫通した第二リンク１２の基端が固定され、この第二
リンク１２の先端には右端に突き出た軸８ｃに後述する
力の作用線りを挟んで挿着された軸受８ａ、　８ｂに第
三リンク１３の下端が連結されて関節８を形成している
。

更に、フランジ２２ｃの左側面と第一出力部１９の内部
右側面間には、出力側となるケースを左側にして偏芯差
動方式の減速機（例えば帝人製機株式会社ＲＶ減速機、
以下、減速機という）２２ｂが固定され、　この減速機
２２ｂの右側（入力側）はフランジ２２ｃの右側面に取
付られ、サーボモータ２２ａの出力軸が挿入されて第一
駆動装置２２を構成している。同じく、フランジ２３ｃ
の右側面と第二出力部２５の左側面内側間には、出力側
（即ち右側）が第二出力部２５に固定され、　フランジ
２３ｃの左側面に取付られたサーボモータ２３ａの出力
軸が入力側に挿入された減速機が連結されて第二駆動装
置２３を構成している。

更に第１図のＢ−Ｂ断面を示す第３図において。

第四リンク１４の中間部の関節１６では、第四リンク１
４の右側に突き出た軸１６ｃの基端と先端に、第四リン
ク１４と平行な手首１５の手先加工器取付面の中心Ｇを
通る線（以下、力の作用線という）Ｌを挟んで第一リン
ク１１の上端左右に軸受１６ａ、　１６ｂが取けられ、
同じく第四リンク後端の関節１７では、第四リンク１４
の右側に突き出た軸１７ｃの基端と先端に力の作用線り
を挟んで取付られた軸受１７ａ、　１７ｂを介して第三
リンク１３の上端が連結されている。

この結果、力の作用線りは、第１〜３図において、ベー
ス６とフレーム１０間の図示しない駆動軸と、駆動機４
ｉ！！９の軸受１１ｃと、手首１５の中心Ｇを結ぶ線上
にあり、駆動機構９の軸受１１ａとｌｌｂ、関節８の軸
受８ａと８ｂ、関節１６の軸受１６ａと１６ｂ及び関節
１７の軸受１７ａと１７ｂはそれぞれ作用線りを挟んで
取付られている。

次に、このように構成された産業用ロボットの作用を説
明する。

まず、第１図（ａ）において、第一駆動機ａ２２と第二
駆動機構２３を時計方向に回すと、第−出力部１９と第
二出力部１５は高トルク低速で時計方向に揺動して、第
一リンク１１と第二リンク１２も時計方向に支点１０ｃ
を軸に揺動する。すると、平行四辺形リンク１８は第４
図の一点鎖線で示すようにつぶれて菱形となるが、ここ
で隣接リンク間の干渉はなく、平行に相対するリンクの
内側が接触するまでつぶれ、動作範囲が拡がる。

又、手首１５の旋回軸の中心と各関節の支点及びフレー
ム１０の旋回転の軸心を結ぶ線が一直線上にあるので、
各関節の軸受にかがるモーメント荷重が減り、各関節で
の軸受の力命が延び全体の強度を上げた産業用ロボット
となる。

更に、第４図において、クランク２ｏの角度は、常に一
定であるので、もし手首１５の前後の揺動アクチエータ
がなくても、手首先端の手先効果器の取付面は常に一定
方向にある（例えば、下向にしたときは第四リンク１４
の仰角に無関係に常に下向きとなる。）ので、とくにバ
レッタイジンク作業では教示が容易となる。

更に第４図において、手首１５がどの位置に動いても、
支点１０ｃに対する錘１３ａとの距離の比は一定なので
、例えば同一重量のワークを搬送するときは、ベース６
にかかるモーメントの増加を減らすことができる。

又、第１〜２図において、駆動機構９の幅Ｗは、はぼ第
一駆動装置２２と第二駆動装置２３だけの幅となり、狭
くできるので、周辺設備への干渉を減らすことができる
。

第５図は本発明の産業用ロボットの他の実施例を示し、
第二リンクの第二出力部への取付部分は１８０°分板厚
が薄くなっていて、その面に対向するフランジ２３ｃの
面（第５図（ｂ）では右側面）の中央にストッパ２３ｄ
が取付られている。　この結果。

第四リンク１５の上下動作の動作限を容易に設けること
ができるとともに（下方動作時は第５図（ａ）でＡ面と
８面、上方動作時には０面と０面が当る）、ストッパ２
３ｄの幅や位置を変えることで動作限を任意に設定する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、ベース上に旋回軸を介して取付
られたフレームの上部に設けられた駆動機構に第一リン
クと第二リンクの基端が取付られ。

この第二リンクの先端に基端が連結された第三リンクが
第一リンクと平行に設けられ、この第三リンクの先端に
基端が連結された第四リンクの中間部に第一リンクの先
端が連結されて第一リンクから第四リンクで平行四辺形
を構成し、第四リンクの先端に手首が取付られた産業用
ロボットにおいて、上記駆動機構に一対の減速機を用い
、上記平行四辺形を構成する対向リンクを同じ側にして
隣接リンクの横にずらし、上記手首の揺動軸を上記第一
リンクと同じ側にしたので、簡単な構成で強度が高く動
作範囲の広い垂直多関節の産業用ロボットを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の垂直多関節の産業用ロボットの一実施
例を示す図で第１図（ａ）は側面図、第１図（ｂ）は正
面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面詳細図、第３図は第
１図のＢ−Ｂ断面詳細図、第４図は本発明の産業用ロボ
ットの作用を示す説明図、第５図は本発明の産業用ロボ
ットの他の実施例を示す要部詳細図、第６図は従来の垂
直多関節の産業用ロボットの構成を示す図で第６図（ａ
）は側面図、第６図（ｂ）は正面図、第７図は従来の垂
直多関節の産業用ロボットの作用を示す説明図である。 ６・・・ベース ９・・・駆動機構 １０・・・フレーム １１・・・第一リンク １２・・・第二リンク １３・・・第三リンク １４・・・第四リンク １５・・・手首 １８・・・平行リンク ２２ｂ、　２３ｂ・・・偏芯差動方式の減速機（８７３
３）代理人弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名）（α） （ｂ） 第１図 第　２　図　オは目Ａ−ＡＩＸケ品 つり作用点、 宿 図 オーロのＢ−ＢＩＪｊＴ面 （ｂ） 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベース上で旋回するフレーム上部に駆動機構が設けられ
   、この駆動機構に第一リンクと第二リンクの基端が取付
   られ、この第二リンクの先端に第一リンクと平行に設け
   られた第三リンクの基端が連結され、この第三リンクの
   先端に後端が連結され前記第一リンクの先端に中間部が
   連結された第四リンクが前記第二リンクと平行に設けら
   れて平行四辺形リンクを構成し、前記第四リンクの先端
   に手首が取付られた垂直多関節ロボットにおいて、前記
   フレーム上部のクレビス部に出力側が前記第一リンクと
   第二リンクの基端に取付られた一対の偏芯差動方式の減
   速機を設け、前記第一リンク及び第三リンクと前記第二
   リンク及び第四リンクを同じ側にして隣接リンクを横に
   ずらし、前記手首の揺動軸を前記第四リンクの前記第一
   リンク側の側面に設けたことを特徴とする産業用ロボッ
   ト。