JPH0482680A - 高密度設置形ロボット - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボットにおける機体構造に関し、特
に、作業対象に対して複数台のロボットが相互に干渉な
く同時作業を遂行して、所望のロボット作業を高能率の
下に達成可能にする高密度設置形ロボットの可動機体の
構造に関する。

〔従来技術〕

近年、産業用ロボットは例えば、自動車の組立製造ライ
ン等において作業自動化の推進のために益々利用増大の
傾向にある。このような作業の自動化ライン等では、作
業対象である例えば、１台の自動車に対して複数台の産
業用ロボットを互いに並べて設置し、夫々のロボットに
所望の作業領分を分担負荷させることによって能率良く
、作業を進捗させるようにする高密度設置方式をとる場
合がある。すなわち、自動車４体の多数点にスポット溶
接を施す場合に、多数の溶接点を複数の領域に分割して
、複数台のロボットの各々が各領域のスポット溶接を分
担して単位時間当たりのスポット溶接点数を可及的に多
くするものである。このような高密度設置方式のロボッ
ト作業に従来から用いられた夫々の産業用ロボットは、
第５Ａ図に図示のように、第１のロボット腕を１つの関
節２の軸心回りに旋回可能に設け、また、この第１０ボ
ツト腕ｌの関節２を他の関節３の水平回転軸心回りに回
転可能にする第２０ボツト腕４を設け、かつ、該第２の
ロボット腕４を関節５において水平軸心回りに回転可能
にするロボット胴６を設け、該ロボット胴６の下端を設
置面に固定する方式が取られ、２つの関節３．５の水平
回転軸心回りの回転によって第１０ボツト腕１の先端に
装着される作業用エンドエフェクタ７を三次元空間内の
所望の点位置へ位置決めし得るようにした構成が取られ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しなから、従来の高密度形産業用ロボットでは、関節
３．５による水平軸心回りの回転動作を利用して最先端
のエンドエフェクタを点位置から他の点位置へ移動させ
る構成のため、空間内における移動領域は球形包絡面で
覆われた球状領域になる。つまり、第５Ａ図の側面図及
び第５Ｂ図の平面図で円弧実線Ａ、Ｂで囲まれたロボッ
ト腕前方に膨らみを有して広がる立体空間領域の内部が
エンドエフェクタ７の移動領域になる。然るに、高密度
設置の産業用ロボットの作業対象となるワーク、例えば
自動車４体等は、一般に直方体と球体との間の凸形体を
有した形状が多く、外部空間側から見て凹面部分を有し
たワークは少ない。従って、このような一般的形状に対
してロボットのエンドエフェクタ側が上述のように凸球
面領域であると、両者の間に相補性が無いために、ロボ
ットのエンドエフェクタの動作領域部分に無駄部分が多
量に発生する。つまり、第５Ａ図、第５Ｂ図の斜線を施
した空間動作領域だけが、−船釣な凸形体の対象ワーク
に対してロボットにより作業遂行が可能な範囲であるに
も係わらず、上述のようにロボット腕前方への膨らみ空
間を有した動作領域を有したロボット可動機体の構造で
は無駄領域が多いばかりでなく、必要な動作領域規模（
上記斜線領域）も比較的小容積領域に止まり、大きな実
用動作領域を確保できないと言う問題がある。

依って、本発明の目的は、上述の問題点を解消すること
が可能な高密度形ロボットを提供することにある。

本発明の他の目的は、高密度設置形ロボットとして用い
たときに、無駄な動作領域が少なく、かつ、複数台のロ
ボットを高密度に並設して各ロボットに均一な立体空間
的動作領域を分担させたときにも、互いの干渉領域を極
力、低減させることが可能な可動機体構造を有した高密
度形ロボットを提供せんとするものである。

本発明の更に他の目的は、地面設置と天吊り設置とによ
り、上下に対象に２台を配置したとき、両者が上下方向
に均一な立体空間的動作領域を確保可能にする高密度形
ロボットを提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述の発明目的に鑑みて、ロボット手首に３
つの回転動作軸を具備させ、そのロボット手首を先端に
有したロボット腕に１つの回転動作軸を付与し、かつ、
該ロボット腕を保持するブラケット形保持手段を直交す
る２軸線方向に直線移動可能に設けた構造をとることに
より、大きな直方体形の立体空間的動作領域を確保し、
無駄動作領域を排するようにしたものである。

すなわち、本発明によれば、作業対象に対して相互に並
設されて同時作業可能にして設置される高密度設置形ロ
ボットであって、設置用基台と、該基台上で水平直線動
作可能なロボット可動機体とを具備し、該ロボット可動
機体は、 第１〜第３の３つの独立な軸心回りに回転可能なロボッ
ト手首と、 前記第１〜第３の軸心と異なる第４の縦軸心回りに旋回
可能なロボット腕と、 前記ロボット腕と前記ロボット手首とを接続して該ロボ
ット腕側から該ロボット手首へ前記第１〜第３の軸心回
りの回転動力を独立に伝動可能な手首伝動機構と、 前記ロボット手首、前記ロボッ）！及び前記手首伝動機
構とを一体に上下直線動作可能に保持するブラケット手
段と、 を具備して構成される高密度設置形ロボットが提供され
るのである。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基
づいて更に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明の実施例による高密度形ロボットの構
成を示す側面図、第２図は同ロボットの平面図、第３Ａ
図と第３Ｂ図は同ロボットの立体空間的動作領域を説明
図示する機構図と平面図、第４図は、他の実施例のロボ
ットと設置構成を示した機構図である。

さて、第１図、第２図を参照すると、本発明の実施例に
よる高密度形ロボットは、設置基台２０を有し、この設
置基台２０上にコラム２２が、矢印ＦＲで示した水平直
線方向の直線移動（前後移動）が可能に搭載されている
。このコラム２２は前面側を案内面２２ａとして具備す
る柱状体で、このコラム２２０案内面２２ａに沿ってブ
ラケット状の保持部２４が矢印Ｖで示す上下方向に移動
可能に設けられている。保持部２４は前方に突出した水
平保持面２４ａを有し、この水平保持面２４ａ上にロボ
ット腕２６がの下端２６ａが縦軸心（θ軸）回りに回転
可能に載置されている。ロボット腕２６の上記回転動作
は、保持部２４に取付けられた駆動モータＭθにより駆
動される。また、ロボット腕２６の先端２６ｂは手首伝
動機構２８の保持端として設けられ、同先端２６ｂの背
部には手首駆動源を成す複数の手首駆動モータＭα、Ｍ
ｒ、Ｍｒ等が取付けられている。

上記手首駆動モータＭα、Ｍｒ、Ｍｒによる手首の回転
駆動力は手首伝動機構２８内に設けられた同軸３軸構造
の回転駆動軸（図示なし）を経由して手首伝動機構２７
の先端に設けられたロボット手首組立体３０に伝達され
る。手首組立体３０は第１関節部３２と、第２関節部３
４、第３関節部３６を具備して構成され、この後者の第
３関節部３６の前端がロボットハンド等のエンドエフェ
クタを装着する装着面を成している。なお、第１関節部
３２は手首伝動機構２７から伝達される回転駆動力によ
り第１の軸心（Ｔ軸）の回りに回転可能に設けられ、同
第関節部３２に対して前記第１の回転軸心と直交する第
２の軸心（β軸）回りに第２関節部３４が回転可能に設
けられ、又、該第２関節部３４に対して前記第１の回転
軸心と同軸の第３の軸心（α軸）回りに回転可能な手首
先端３６とを有している。つまり、ロボット可動機体を
形成するロボット手首組立体３０、ロボット腕２６、伝
動機構２７、ブラケット状保持部２４等は基台２０に対
して４つの回転軸心と２つの直線動作軸とを有した６動
作自由度を有している。

第２図に示した破線表示は、ロボット腕２６のθ軸回り
の回転により、手首伝動機構２７、ロボット手首組立体
３０が一体に水平面内で回転する状態を示したものであ
る。

第３Ａ図と第３Ｂ図は、上述の構成から成る口ポット可
動機体を有した高密度形ロボットの動作領域を示した図
である。

さて、本発明によるロボットは、コラム２２の案内面２
２Ｈに沿っての上下方向Ｖの直線移動と基台２０上にお
ける前後方向ＦＲの直線移動とが可能であり、また、ロ
ボット腕２６が関節２６ａにより、θ軸心回りの水平面
内における回転動作が可能であることから、ロボット手
首組立体３０の先端は、第３Ａ図と第３Ｂ図から明らか
なように、高さＨｌ、横幅Ｗ１、奥行きＬＬの斜線表示
された直方体形状の立体空間的な動作領域の境界面上及
びその内部の任意の点に移動可能であり、かつ、これら
の直方体形動作領域を確保することにより、直方体形状
と球形形状を有する多くの作業対象ワークに対してワー
ク表面或いは内部のあらゆる点にアプローチして所望の
作業を施すことができるのである。しかも、この斜線表
示の領域を移動する間には隣接配置のロボット腕２６、
手首伝動機構２７、ロボット手首組立体３０と相互に干
渉を起こすことが無いように接近配置できるので、密度
の高い設置が可能となる。

つまり、既述した第５Ａ図の従来の動作領域における縦
方向に含まれていた無駄領域（斜線表示の無い部分）が
大幅に低減され、僅かに、前方部と側面側とにＰ１〜Ｐ
３で示した斜線表示の無い領域で示された空間領域が無
駄動作領域になるに過ぎないから、作業対象のワークに
対して所望の作業の実施に利用する動作領域がロボット
の全動作領域に対して極めて高い割合を有することにな
る。しかも、上記の前方領域Ｐ１は隣接して設置された
ロボット同志が同作業を実施しているときにも相互に干
渉を起こすかとが無い領域であり、かつ、対象ワークの
形状が凹所形状を有するときには、効果的に利用するこ
とも可能になる利点を有している。

第４図は本発明の他の実施例による高密度ロボットの構
成と動作領域とを示しており、本実施例が前述の実施例
と異なる点は、ロボット腕２６からロボット手首組立体
３０に向けて延長した伝動機構！２７ａが腕の縦軸心（
θ軸）に対して直交する水平軸心から上向きに傾いた構
造で設けられている。即ち、ロボット手首組立体３０は
、ロボット腕２６０回転関節２６ａより高位置に配置さ
れている。このような構造によれば、第４図に図示の如
く、−台のロボットを地表面に設置し、同形の他の１台
を天吊面に設置した上下に対象の配置で設置すれば、縦
方向に大きな動作領域を有し、かつ、両者のロボット腕
２６．２６や手首伝動機構部２７．２７ａが相互に干渉
を起こすことなく、ロボット作業を遂行することが可能
となるのである。第４図における斜線が交叉した動作領
域は上下のロボットの手首組立体３０が共に到達できる
領域を示しており、このような重複動作領域を有すれば
、上下何れのロボットでも作業が遂行できない、所謂、
デッドゾーンが解消でき、しかも、これらの重複動作領
域内の点位置で両手首組立体３０が干渉を起こさないよ
うに制御することは、同一点位置に両手首組立体３０が
同時に到達しないように制御すれば良いに過ぎないから
、比較的簡単に制御を達成できるのである。

以上の説明から、本発明によれば、１台のロボットにお
ける可動機体の全可動動作領域に対し、作業対象ワーク
に所望の作業を実施するために必要とする立体空間的動
作領域の占有率が極めて高く、しかも、単一作業領域で
複数台のロボットを相互に隣接させて高密度に設置する
ことにより、同一時期に作業を遂行する場合にも、干渉
の発生が低減されたロボット可動機体の構造を得ること
が可能となったことが理解できよう。

〔発明の効果〕

即ち、本発明による高密度設置形ロボットによれば、作
業対象のワークに対して複数台のロボットを近接して高
密度に設置し、各々のロボットが同時期に所望の作業を
分担して干渉を起こすことなく、遂行することができる
から、ワークに対して必要な全作業を遂行するために要
する時間を大幅に短縮させることができるのである。し
かも、各ロボットはワークに対して所要の作業を遂行す
る動作領域として無駄な動作領域が少ないので、ロボッ
ト動作におけるエネルギーロスを極力、抑制することが
できるのである。また、隣接して左右に配置するに止ま
らず、上下に対象な配置で設置することにより、更に設
置密度を高給、ワークに対する作業能率を一層、向上さ
せることも可能になるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による高密度形ロボットの構
成を示す側面図、第２図は同ロボットの平面図、第３Ａ
ｌｆｆｌと第３Ｂ図は同ロボットの立体空間的動作領域
を説明図示する機構図と平面図、第４図は、他の実施例
のロボットと設置構成を示した機構図、第５Ａ図と第５
Ｂ図は従来の高密度形ロボットとして採用された産業用
ロボットの機構と動作領域とを示した略示機構図と平面
図。 ２０・・・基台、　　　　　２２・・・コラム、２４・
・・ブラケット形保持部、 ２６・・・ロボット腕、　　２７・・・手首伝動機構、
３０・・・ロボット手首。 纂 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作業対象に対して相互に並設されて同時作業可能に
   して設置される高密度設置形ロボットであって、設置用
   基台と、該基台上で水平直線動作可能なロボット可動機
   体とを具備し、該ロボット可動機体は、 第１〜第３の３つの独立な軸心回りに回転可能なロボッ
   ト手首と、 前記第１〜第３の軸心と異なる第４の縦軸心回りに旋回
   可能なロボット腕と、 前記ロボット腕と前記ロボット手首とを接続して該ロボ
   ット腕側から該ロボット手首へ前記第１〜第３の軸心回
   りの回転動力を独立に伝動可能な手首伝動機構と、 前記ロボット手首、前記ロボット腕及び前記手首伝動機
   構とを一体に上下直線動作可能に保持するブラケット手
   段と、 を具備して構成されることを特徴とする高密度設置形ロ
   ボット。 ２、前記ロボット可動機体の前記ブラケット手段は、縦
   コラムの前方空間領域に前記ロボット手首、前記ロボッ
   ト腕及び前記手首伝動機構を保持すると共に該縦コラム
   と共に前後方向に水平直線動作可能に設けられている請
   求項１に記載の高密度設置形ロボット。 ３、前記ロボット手首は、前記第１の回転軸心回りに回
   転する第１関節部と、該第１関節部に対して前記第１の
   回転軸心と直交する第２の軸心回りに回転可能な第２関
   節部と、該第２関節部に対して前記第１の回転軸心と同
   軸の第３の軸心回りに回転可能な手首先端とを備えて構
   成されている請求項１又は２に記載の高密度設置形ロボ
   ット。 ４、前記ロボット可動機体における前記ロボット手首の
   第１の回転軸心は前記ロボット腕の前記第４の縦軸心に
   直交する水平軸心に対して傾斜配置で設けられることを
   特徴とする請求項３に高密度設置形ロボット。