JPH05301181A

JPH05301181A - 移送ロボット

Info

Publication number: JPH05301181A
Application number: JP10514892A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kigami; 博之木上; Takeo Tanida; 武雄谷田; Katsumi Ishihara; 勝己石原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】直線的な移送が可能でありながら、小型で低コ
ストの移送ロボットを提供する。【構成】基台１２と、第１の腕１４と、回転ブロック２
６と、第１のリンク部材３８と、第２のリンク部材４０
と、第３のリンク部材４２と、回転部材４４と、第１の
腕１４を回転駆動する第１の駆動機構１６と、回転ブロ
ックを回転駆動する第２の駆動機構２８と、第１のリン
ク部材を回転駆動する第３の駆動機構４８と、第１のプ
ーリ１１２と、第２のプーリ８２と、第３のプーリ７６
と、第４のプーリ８８と、第１のプーリ１１２と第２の
プーリ８２の間に掛け渡された第１のベルト１１４と、
第３のプーリ７６と第４のプーリ８８の間に掛け渡され
た第２のベルト９０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移送対象物を直線的に移
動させるための移送ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば部品を本体に対して位
置決めして取り付ける場合、図１０に示した様に本体に
設けられた位置決めピンに対して、部品に形成された位
置決め穴を嵌合させて位置決めする様な方法がしばしば
用いられる。このような場合、本体に対して部品を取り
付けるためのロボットには、位置決めピンを部品に形成
された位置決め穴に滑らかに挿入するために、部品を位
置決めピンの長さ方向に沿って直線的に移動させる様な
動作が要求される。

【０００３】このような直線的な動作を行わせるための
ロボット装置としては、例えば特開平１−１４８２８６
号公報に開示されている様なものが知られている。この
装置は、回転駆動されるアームの先端部に、シャフト状
の部材が設けられ、この部材がアームに対して上下方向
（シャフトの軸線に沿う方向）にスライドすることによ
り、上下方向の直線移動動作が実現されている。

【０００４】また、他の例としては、実開昭６３−１６
９２９２号公報に開示されている様なものが知られてい
る。この装置においては、アームの根本部分がスライド
して上下方向に移動する様にされている。また、さらに
他の例としては、特開昭６３−３０６８８８号公報に開
示されている様なものが知られている。この装置におい
ては、中間部に設けられたリンク部材が上下方向に移動
することにより、上下方向の直線移動動作が実現されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例の内、第１番目の例においては、アームの先端部
に近い位置に、シャフトを上下動させるためのボールネ
ジ、ガイド、モータ等の重量物が集中しているため、移
送対象物を高速で移動させようとした場合、第１腕及び
第２腕を駆動するためのモータとして高出力のモータを
使用する必要があった。また、高速で動く重量物の反力
に耐えるために、各部の強度を高める必要があった。そ
のため、装置が大型化すると共に、コスト的にも高いも
のとなるという問題点があった。

【０００６】また、第２番目の例においては、アームの
根本部分が移動する様にされているため、先端部がシン
プルになって軽くなっている分だけ先端部の移動速度を
高めることが可能であった。しかしながら、アーム全体
を上下動させているために、上下動機構が大規模にな
り、やはり装置が大型化し、コストが高くなるという問
題点があった。

【０００７】また、第１番目及び第２番目の例において
は、直線的にスライドする部分があるため、クリーンな
環境で使用する場合に、シールが難しいという問題点も
あった。さらに第３番目の例においては、先端部に上下
動機構がないため、第２番目の例と同様に先端部が軽く
なって、アームを高速に移動させることは可能であっ
た。しかしながら、移送対象物を上下方向に移動させる
ために、中間部に設けられたリンクを回転させると、移
送対象物の水平面内での位置が変化するため、この水平
面内の位置をアームの旋回量を刻々変化させることによ
り補正しながら移送対象物の上下動作を行わせる必要が
あった。そのため、この補正のための演算時間等がかか
るため、移送対象物を高速で移動させることができない
という問題点があった。

【０００８】また、アームを高速で旋回させた場合、先
端部に作用する遠心力により外方に力が作用する。この
ときリンクが水平状態にない場合には、この遠心力によ
り、リンクが水平状態に戻ろうとするため、モータにこ
の水平状態に戻ろうとするトルクに対応するトルクが負
荷としてかかることになる。そのため、モータのエネル
ギーの消費量が多くなり、それに伴ってモータを大型化
する必要があるという問題点があった。

【０００９】さらには、この第３の番目の例の構造にお
いては、移送対象物の上下動の速度はモータの回転速度
に比例しないので、移送対象物を定速度で移動させよう
とした場合には、この装置に使用している４つのモータ
を同時に、しかも非線形に速度制御しなければならなか
った。そのため、この回転制御のための電気回路が必要
となりコスト高になると共に、制御のための演算時間等
がかかり、高速で移送対象物を移動させることができな
いという問題点があった。

【００１０】従って、本発明は上述の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、直線的な
移送が可能でありながら、小型で低コストの移送ロボッ
トを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の移送ロボットは、基台
と、該基台に、第１の点を支点として第１の平面内で回
転可能に支持された第１の腕と、該第１の腕に、前記第
１の点と第１の所定距離を離間した第２の点を通り前記
第１の平面と直交する第１の回転軸回りに回転可能に支
持された回転ブロックと、該回転ブロックに、第３の点
を支点として前記第１の平面と直交する第２の平面内で
回転可能にされた第１のリンク部材と、前記回転ブロッ
クに、前記第３の点から第２の所定距離を離間した第４
の点を支点として前記第２の平面と平行な第３の平面内
で回転可能にされた第２のリンク部材と、前記第１のリ
ンク部材に、前記第３の点から第３の所定距離を離間し
た第５の点を支点として前記第２の平面と平行な第４の
平面内で回転可能に支持され、且つ前記第２のリンク部
材に、前記第４の点から第４の所定距離を離間すると共
に前記第５の点から第５の所定距離を離間した第６の点
を支点として、前記第４の平面内で回転可能に支持され
た第３のリンク部材と、該第３のリンク部材に、前記第
６の点から第６の所定距離を離間した第７の点を通り前
記第２の平面と直交する第２の回転軸回りに回転可能に
された回転部材と、前記第１の腕を前記第１の平面内で
回転駆動するための第１の駆動手段と、前記回転ブロッ
クを前記第１の回転軸回りに回転駆動するための第２の
駆動手段と、前記第１のリンク部材を、前記第３の点を
支点として前記第２の平面内で回転駆動するための第３
の駆動手段と、前記回転ブロックに、前記第４の点を通
り前記第３の平面に直交する軸線を中心として固定され
た第１のプーリと、前記第２のリンク部材と前記第３の
リンク部材に対して、前記第６の点を通り前記第３の平
面に直交する軸線回りに一体的に回転可能にされた第２
のプーリと第３のプーリと、前記第３のリンク部材に、
前記第７の点を通り前記第４の平面に直交する軸線回り
に前記回転部材と一体的に回転可能に支持された第４の
プーリと、前記第１のプーリと前記第２のプーリの間に
掛け渡された第１のベルトと、前記第３のプーリと前記
第４のプーリの間に掛け渡された第２のベルトとを具備
することを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる移送ロボットにお
いて、各関節の回転部分には、シール部材が設けられて
いることを特徴としている。また、この発明に係わる移
送ロボットにおいて、前記第２の所定距離と前記第３の
所定距離と前記第４の所定距離と前記第５の所定距離と
前記第６の所定距離との長さの比率が、２：１：２．
５：２．５：２．５であることを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わる移送ロボットにお
いて、前記第１のリンク部材の回転角度の範囲を１２０
°としたことを特徴としている。また、本発明の移送ロ
ボットは、基台と、該基台に、第１の点を支点として第
１の平面内で回転可能に支持された第１の腕と、該第１
の腕に、前記第１の点と第１の所定距離を離間した第２
の点を通り前記第１の平面と直交する第１の回転軸回り
に回転可能に支持された回転ブロックと、該回転ブロッ
クに、第３の点を支点として前記第１の平面と直交する
第２の平面内で回転可能にされた第１のリンク部材と、
前記回転ブロックに、前記第３の点から第２の所定距離
を離間した第４の点を支点として前記第２の平面と平行
な第３の平面内で回転可能にされた第２のリンク部材
と、前記第１のリンク部材に、前記第３の点から第３の
所定距離を離間した第５の点を支点として前記第２の平
面と平行な第４の平面内で回転可能に支持され、且つ前
記第２のリンク部材に、前記第４の点から第４の所定距
離を離間すると共に前記第５の点から第５の所定距離を
離間した第６の点を支点として、前記第４の平面内で回
転可能に支持された第３のリンク部材と、該第３のリン
ク部材に、前記第６の点から第６の所定距離を離間した
第７の点を通り前記第２の平面と直交する第２の回転軸
回りに回転可能にされた回転部材と、前記第１の腕を前
記第１の平面内で回転駆動するための第１の駆動手段
と、前記回転ブロックを前記第１の回転軸回りに回転駆
動するための第２の駆動手段と、前記第１のリンク部材
を、前記第３の点を支点として前記第２の平面内で回転
駆動するための第３の駆動手段と、前記回転部材を第２
の回転軸回りに回転駆動するための第４の駆動手段とを
具備することを特徴としている。

【００１４】また、本発明の移送ロボットは、基台と、
該基台に、第１の点を支点として第１の平面内で回転可
能に支持された第１の腕と、該第１の腕に、前記第１の
点と第１の所定距離を離間した第２の点を通り前記第１
の平面と直交する第１の回転軸回りに回転可能に支持さ
れた回転ブロックと、該回転ブロックに、第３の点を支
点として前記第１の平面と直交する第２の平面内で回転
可能にされた第１のリンク部材と、前記回転ブロック
に、前記第３の点から第２の所定距離を離間した第４の
点を支点として前記第２の平面と平行な第３の平面内で
回転可能にされた第２のリンク部材と、前記第１のリン
ク部材に、前記第３の点から第３の所定距離を離間した
第５の点を支点として前記第２の平面と平行な第４の平
面内で回転可能に支持され、且つ前記第２のリンク部材
に、前記第４の点から第４の所定距離を離間すると共に
前記第５の点から第５の所定距離を離間した第６の点を
支点として、前記第４の平面内で回転可能に支持された
第３のリンク部材と、該第３のリンク部材に、前記第６
の点から第６の所定距離を離間した第７の点を通り前記
第２の平面と直交する第２の回転軸回りに回転可能にさ
れた回転部材と、前記第１の腕を前記第１の平面内で回
転駆動するための第１の駆動手段と、前記回転ブロック
を前記第１の回転軸回りに回転駆動するための第２の駆
動手段と、前記第２のリンク部材を、前記第４の点を支
点として前記第３の平面内で回転駆動するための第３の
駆動手段と、前記回転ブロックに、前記第４の点を通り
前記第３の平面に直交する軸線を中心として固定された
第１のプーリと、前記第２のリンク部材と前記第３のリ
ンク部材に対して、前記第６の点を通り前記第３の平面
に直交する軸線回りに一体的に回転可能にされた第２の
プーリと第３のプーリと、前記第３のリンク部材に、前
記第７の点を通り前記第４の平面に直交する軸線回りに
前記回転部材と一体的に回転可能に支持された第４のプ
ーリと、前記第１のプーリと前記第２のプーリの間に掛
け渡された第１のベルトと、前記第３のプーリと前記第
４のプーリの間に掛け渡された第２のベルトとを具備す
ることを特徴としている。

【００１５】

【作用】以上の様に、この発明に係わる移送ロボットは
構成されているので、先端部に重量物がないことにより
駆動力が大きくならず、駆動手段の小型化を図ることが
できるので、結果としてロボットの小型化を図ることが
できる。また、１つのリンクの回転動作のみで略一定速
度の直線動作を行うことができるので、複雑な制御装置
が必要なくなり、ロボットの低コスト化を図ることがで
きる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について、添
付図面を参照して詳細に説明する。まず、一実施例の移
送ロボットの側面図である図１に基づいて、移送ロボッ
ト１０の構成について説明する。

【００１７】図１において、略円筒状の基台１２は、工
場等の床面に固定されている。この円筒状の基台１２の
上部には、水平方向に延出する第１の腕１４が、垂直方
向に伸びる中心軸Ａの回りに水平面内で回転可能に支持
されている。また、基台１２の上部には、第１の回転駆
動機構１６が固定されており、この第１の回転駆動機構
１６の出力軸１８は、基台１２の上部に突出している。
そして、この出力軸１８は第１の腕１４の回転中心軸Ａ
と同軸であり、この出力軸１８には第１の腕１４の一端
部が固定されている。従って、第１の腕１４は、第１の
駆動機構１６の出力軸１８を中心に水平面内で回転駆動
される。

【００１８】ここで、第１の回転駆動機構１６は、駆動
源であるモータ２０と、このモータ２０の上部に接続さ
れた減速機構２２と、モータ２０の下部に接続された回
転検出器２４とから概略構成されている。そして、減速
機構２２からは上方に向けて出力軸１８が突出してお
り、この出力軸１８が前述した様に第１の腕１４に接続
されている。

【００１９】第１の腕１４の水平方向の先端部には、下
方に向かって延出する回転ブロック２６が、垂直方向
（Ｚ軸方向）に伸びる中心軸Ｂの回りに回転可能に支持
されている（以下、上下方向をＺ軸方向、左右方向をＸ
軸方向と表現する）。また、第１の腕１４の先端部の上
面には、出力軸３０の中心を中心軸Ｂと一致させた状態
で、第２の回転駆動機構２８が固定されている。そし
て、第２の回転駆動機構２８の出力軸３０には、回転ブ
ロック２６が固定されており、この回転ブロック２６
は、第２の回転駆動機構２８により、第１の腕１４に対
して出力軸３０の回りに回転駆動される。

【００２０】なお、第２の回転駆動機構２８は、第１の
回転駆動機構１６と全く同様にモータ３２と、このモー
タ３２の下部に接続された減速機構３４と、モータ３２
の上部に接続された回転検出器３６とから概略構成され
ている。そして、減速機構３４からは下方に向けて出力
軸３０が突出しており、この出力軸３０が前述した様に
回転ブロック２６に接続されている。

【００２１】回転ブロック２６の下方に向かって延出し
た部位には、第１のリンク部材３８の一端部が、水平方
向に伸びる回転軸Ｃの回りに回転可能に支持されてい
る。また、回転ブロック２６の回転軸Ｃのさらに下方の
位置には、第２のリンク部材４０の一端部が回転軸Ｃと
平行で、且つ回転軸Ｃの鉛直下方に位置する回転軸Ｄの
回りに回転可能に支持されている。

【００２２】一方、第１のリンク部材３８の他端部に
は、第３のリンク部材４２の一端部が回転軸Ｃと平行な
回転軸Ｅの回りに回転可能に支持されている。また、第
２のリンク部材４０の他端部には、第３のリンク部材４
２の略中央部の部位が回転軸Ｄと平行な回転軸Ｆの回り
に回転可能に支持されている。すなわち第１のリンク部
材３８、第２のリンク部材４０及び第３のリンク部材４
２は、回転軸Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆをそれぞれ節とする４節リ
ンク機構を構成していることとなる。

【００２３】一方、第３のリンク部材４２の他端部に
は、回転部材４４が、回転軸Ｆと平行な回転軸Ｇの回り
に回転可能に支持されている。そして、この回転部材４
４の下端部には、工具取付部材４６が垂直な回転軸Ｈの
回りに回転可能に支持されている。一実施例の移送ロボ
ット１０は、この工具取付部材４６の先端部の点Ｉを垂
直方向に直線的に移動させるためのものである。

【００２４】なお、以下の説明では、第１のリンク部材
３８の長さ（回転軸Ｃと回転軸Ｅとの間隔）をＬ１、回
転軸Ｃと回転軸Ｄとの間隔をＬ２、第２のリンク部材４
０の長さ（回転軸Ｄと回転軸Ｆの間隔）をＬ３、第３の
リンク部材４２の長さ（回転軸Ｅと回転軸Ｆとの間隔）
をＬ４、回転軸Ｆと回転軸Ｇとの間隔をＬ５と表すこと
にする。

【００２５】次に、図２及び図３を参照して、移送ロボ
ット１０の内部構造についてさらに詳しく説明する。図
２は、図１のＭ−Ｍ断面図である。図２において、回転
ブロック２６内には、回転軸Ｃに沿って延出する第３の
回転駆動機構４８が固定されている。第３の回転駆動機
構４８は、モータ５０と、このモータ５０の先端部に接
続された減速機構５２と、モータ５０の他端部に接続さ
れた回転検出器５４と、電源がＯＦＦされた時にモータ
５０にブレーキをかけるためのブレーキ機構５６とから
概略構成されている。この第３の回転駆動機構４８の出
力軸５８（減速機構５２の出力軸）は、第１のリンク部
材３８の回転軸Ｃと同軸上にあり、第１のリンク部材３
８の一端部は、この出力軸５８にキー５９により固定さ
れている。従って、第１のリンク部材３８は、第３の回
転駆動機構４８により回転軸Ｃの回りに回転駆動され
る。

【００２６】なお、第３の回転駆動機構４８の出力軸５
８の周囲にはシール部材６０（例えば磁性流体シール）
が設けられており、回転ブロック２６と出力軸５８の間
を封止して、埃やオイル等が外部に出ない様にされてい
る。一方、第１のリンク部材３８の他端部には軸受け６
２により、回転軸Ｅと同軸の回転シャフト６４が回転可
能に支持されている。この回転シャフト６４の他端部に
は、第３のリンク部材４２の一端部が固定されているの
で、第３のリンク部材４２は、第１のリンク部材３８に
対して回転軸Ｅの回りに回転可能に支持されている。こ
の回転シャフト６４の周囲もシール部材６６により封止
状態にされている。

【００２７】次に、第３のリンク部材４２の略中央部に
は、回転軸Ｆを中心軸とする円筒状の突出部４２ａが形
成されている。そして、この円筒状の突出部４２ａは、
第２のリンク部材４０の他端部に配置された軸受け６８
により、第２のリンク部材４０に対して回転自在に支持
されている。この円筒状の突出部４２ａの周囲と第２の
リンク部材４０の間もシール部材７０により封止状態に
されている。

【００２８】円筒状の突出部４２ａの中央には、回転シ
ャフト７２が軸受け７４を介して、回転軸Ｆを中心に回
転可能に支持されており、回転シャフト７２は、第２の
リンク部材４０及び第３のリンク部材４２の夫々に対し
て相対的に回転することができる。回転シャフト７２の
第３のリンク部材４２内に伸びる側の端部には、第３の
プーリ７６がキー７８により固定されている。また、回
転シャフト７２の第２のリンク４０内に伸びる側の端部
には、摩擦クラッチ８０を介して第２のプーリ８２が取
り付けられている。

【００２９】一方、回転部材４４は、上下方向に延出し
た略円筒状の形状をしており、その下端部には、回転軸
Ｇを中心軸とする円筒状の突出部４４ａが形成されてい
る。そして、この円筒状の突出部４４ａは、第３のリン
ク部材４２の他端部に配置された軸受け８４により、第
３のリンク部材４２に対して回転自在に支持されてい
る。この円筒状の突出部４４ａの周囲と第３のリンク部
材４２の間もシール部材８６により封止状態にされてい
る。

【００３０】円筒状の突出部４４ａの第３のリンク部材
内に進入している先端部には、第４のプーリ８８が固定
されており、この第４のプーリ８８と円筒状の突出部４
４ａは、第３のリンク部材４２に対して、回転軸Ｇの回
りに回転可能にされている。すなわち、回転部材４４は
第４のプーリ８８と一体的に、第３のリンク部材４２に
対して、回転軸Ｇの回りに回転可能にされている。

【００３１】この第４のプーリ８８と回転軸Ｆの回りに
回転可能にされている第３のプーリ７６の間には、歯付
きのタイミングベルト９０が張り渡されており、第３の
プーリ７６の回転が滑りのない状態で第４のプーリ８８
に伝達される様になされている。なお、第３のプーリ７
６と第４のプーリ８８の間には第３のリンク部材４２に
回転可能に支持されたテンションプーリ９２が配置され
ており、このテンションプーリ９２により、タイミング
ベルト９０の弛みが取られる様にされている。

【００３２】回転部材４４の下端部には、移送対象物を
把持するハンド等を取り付けるための工具取付部材４６
が、軸受け９４を介して垂直方向に伸びる回転軸Ｈの回
りに回転可能に支持されている。この工具取付部材４６
の周囲と回転部材４４の間もシール部材９６により封止
状態にされている。そして、回転部材４４の内部には、
第４の回転駆動機構９８が回転軸Ｈに沿う方向に延出し
た状態で固定されており、この第４の回転駆動機構９８
の出力軸１００が工具取付部材４６の上端部に接続され
ている。従って、工具取付部材４６は、第４の回転駆動
機構９８により、回転軸Ｈの回りに回転駆動されるもの
である。

【００３３】なお、第４の回転駆動機構９８は、モータ
１０２と、このモータ１０２の先端部に接続された減速
機構１０４と、モータ１０２の後端部に接続された回転
検出器１０６とから概略構成されており、減速機構１０
４の出力軸が、この第４の回転駆動機構９８の出力軸１
００と一致している。次に、図３は、図１のＮ−Ｎ断面
図である。図３に基づいて、回転ブロック２６に対する
第２のリンク部材４０の連結部及び第２のリンク部材４
０と第３のリンク部材４２の連結部の構造について説明
する。

【００３４】まず、回転ブロック２６の下端部には回転
軸Ｄを中心軸とする円筒状の突出部２６ａが形成されて
いる。そして、この円筒状の突出部２６ａは、第２のリ
ンク部材４０の一端部に配置された軸受け１０８によ
り、第２のリンク部材４０に対して回転自在に支持され
ている。この円筒状の突出部２６ａの周囲と第２のリン
ク部材４０の間もシール部材１１０により封止状態にさ
れている。

【００３５】円筒状の突出部２６ａの第２のリンク部材
４０内に進入している先端部には、回転軸Ｄを中心軸と
する第１のプーリ１１２が固定されている。従って、第
２のリンク部材４０は、回転ブロック２６の円筒状の突
出部２６ａ及び第１のプーリ１１２の回りに回転可能に
されている。この第１のプーリ１１２と回転軸Ｆの回り
に回転可能にされている第２のプーリ８２の間には、歯
付きのタイミングベルト１１４が張り渡されており、第
１のプーリプーリ１１２の回転が滑りのない状態で第２
のプーリ８２に伝達される様になされている。なお、第
１のプーリ１１２と第２のプーリ８２の間には第２のリ
ンク部材４０に回転可能に支持されたテンションプーリ
１１６が配置されており、このテンションプーリ１１６
により、タイミングベルト１１４の弛みが取られる様に
されている。

【００３６】次に、図４を参照して上述の様に構成され
た移送ロボットの動作について概略説明する。まず、第
１の回転駆動機構１６により第１の腕１４を水平面内で
回転させると共に、第２の回転駆動機構２８により回転
ブロック２６を回転軸Ｂの回りに回転させることによ
り、工具取付部材４６の下端部である点Ｉを平面内の任
意の位置に移動させる。

【００３７】次に、一実施例の移送ロボットの特徴的な
動作として、点Ｉを直線的にＺ軸方向に移動させる動作
を行わせる。そのために、まず第３の回転駆動機構４８
により、第１のリンク部材３８を回転軸Ｃの回りに矢印
Ａ１方向に回転させる。第１のリンク部材３８が矢印Ａ
１方向に回転すると第１のリンク部材３８と第２のリン
ク部材４０と第３のリンク部材４２とは前述した様に４
節リンク機構を構成しているので、第２のリンク部材４
０は、矢印Ａ２方向に回転すると共に、第３のリンク部
材４２は、矢印Ａ３方向に回転する。そして、結果とし
て点Ｉは、図示した様にＺ軸方向に直線的な経路を通っ
て点Ｉ′の位置に移動する。このとき第１のリンク部材
３８の回転速度が一定であれば、点ＩのＺ軸方向の移動
速度は略一定となり、第３の回転駆動機構４８の複雑な
回転速度制御を必要とすることなく点Ｉを略一定の速度
で、Ｚ軸方向に直線的に移動させることが可能となる。

【００３８】一方、第１のリンク部材３８の回転に伴っ
て第２のリンク部材４０が矢印Ａ２方向に回転すると、
第１のプーリ１１２は回転ブロック２６に固定されてい
るとともに第１のプーリ１１２と第２のプーリ８２はタ
イミングベルト１１４で連結されているので、第２のプ
ーリ８２は第２のリンク部材４０の回転に伴って矢印Ｂ
１方向に回転する。この第２のプーリ８２は、第３のプ
ーリ７６と同一の回転シャフト７２に固定されているの
で、第２のプーリ８２が回転すると、第３のプーリ７６
が、この第２のプーリ８２と同一の回転角度だけ回転す
る。この第３のプーリ７６の回転に伴って、この第３の
プーリ７６とタイミングベルト９０で連結された第４の
プーリ８８が矢印Ｂ２方向に回転する。そして、第４の
プーリ８８に固定された回転部材４４が矢印Ｂ１方向に
回転し、結果として、工具取付部材４６が矢印Ｂ１方向
に回転することとなる。すなわち、第３のリンク部材４
２が矢印Ａ３方向に回転すると、この回転方向とは逆の
方向に、回転部材４４及び工具取付部材４６が回転す
る。これにより、工具取付部材４６の下端の点Ｉが上方
に移動する時に、回転部材４４及び工具取付部材４６
は、その姿勢を保ったままで移動することが可能とな
る。

【００３９】以上の様に一実施例の移送ロボットによれ
ば、移送対象物を、その姿勢を保ったまま、直線的に、
しかも一定の速度で移動させることができる。ただし、
上述した様に点Ｉが直線的に一定の速度で移動するため
には、第１のリンク部材３８の長さＬ１と第２のリンク
部材４０の長さＬ３と第３のリンク部材４２の長さＬ４
とが、ある一定の比率にされている必要がある。また、
同様に、回転部材４４が姿勢を変化されずに移動するた
めには、第１のプーリ１１２の直径Ｄ１と第２のプーリ
８２の直径Ｄ２と第３のプーリ７６の直径Ｄ３と第４の
プーリ８８の直径Ｄ４とが、ある一定の比率にされてい
る必要がある。

【００４０】以下、これらのリンク部材の長さの比率
と、プーリの直径の比率について説明する。まず、リン
ク部材の長さの比率について説明すると、一実施例にお
いては、第１のリンク部材３８の長さＬ１と回転軸Ｃと
回転軸Ｄの間の距離Ｌ２と、第２のリンク部材４０の長
さＬ３と、第３のリンク部材４２の長さＬ４と回転軸Ｆ
と回転軸Ｇの間の距離Ｌ５との比率を、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３：Ｌ４：Ｌ５＝１：２：２．５：２．
５：２．５としている。

【００４１】上記の様に各長さを決めることにより、点
Ｉから点Ｉ′への移動軌跡の直線性は非常によくなる。
具体的には、例えばＬ１＝３５ｍｍとした場合、第１の
リンク部材３８が、図１に示した位置から反時計回転方
向に１８０°回転したとすると、点Ｉの上下方向（Ｚ軸
方向）の移動量は１４０ｍｍとなり、そのときの点Ｉの
移動軌跡は、図５に示した様になる。

【００４２】図５によれば、点ＩがＺ軸方向に１４０ｍ
ｍ移動する間に、点Ｉは最大で０．３ｍｍ水平方向（Ｘ
軸方向）に移動することが分かる。しかしながら、実際
の組立作業においては、Ｚ軸方向の移動距離は、せいぜ
い５ｍｍ程度しか必要とされないので、そのときのＸ軸
方向の移動量は、０．０２ｍｍとなり、実用上十分の精
度に納まることとなる。

【００４３】また、第１のリンク部材３８を一定速度
（１ｒｐｓ）で回転した場合の点ＩのＺ軸方向の移動速
度の変化を示したものが図６である。点ＩのＺ軸方向の
移動距離が２１ｍｍから１１９ｍｍの範囲においては、
移動速度は略一定（２９３ｍｍ／ｓｅｃ）であることが
分かる。このことは、一定の速度で上下方向に移送対象
物を移動させなければならない作業（例えば塗布作業）
の場合に、モータ５０を一定速度で回転させるという非
常に簡単な制御で対応することができることを示してい
る。

【００４４】次に、各プーリの直径の比率について説明
すると、一実施例においては、第１のプーリ１１２の直
径Ｄ１と、第２のプーリ８２の直径Ｄ２と、第３のプー
リ７６の直径Ｄ３と、第４のプーリ８８の直径Ｄ４の比
率を、Ｄ２／Ｄ１＝Ｄ３／Ｄ４となる様に設定している。

【００４５】上記の様に各プーリの直径の値を設定する
ことにより回転部材４４は、リンク部材の回転に無関係
に常に同じ方向を向く様になる。このことは、組立作業
を行う場合に、非常に重要なことである。次に、第１の
腕１４及び回転ブロック２６が回転した時に、工具取付
部材４６に取り付けた工具またはハンドの重量により生
ずる遠心力の影響について説明する。

【００４６】図７，図８は、各リンク部材の位置関係を
模式的に示した図である。そして、図７は、各リンク部
材の位置関係が図１で示した状態の時に、工具取付部材
４６に重量Ｗの工具を取り付けたときの各部に生ずる力
のバランスを示したものである。また、図８は、図７と
同じ状態において、第１の腕１４及び回転ブロック２６
の回転により工具取付部材４６に工具の遠心力がかかっ
た場合を示したものである。

【００４７】これらの図において、第１のリンク部材３
８を回転させようとするトルクＴは、Ｔ＝Ｌ１・Ｆ３で表される。ここで、図７，図８に示した様に、遠心力
が働かない場合でも、遠心力が働いた場合でもＦ３の大
きさは工具の重量Ｗに等しく、従って、トルクＴの大き
さはどちらの場合も等しい。すなわち、第１のリンク部
材３８を回転させるための第３の回転駆動機構４８に
は、遠心力の影響が全く働かないことが分かる。このこ
とは、各リンク部材の位置関係が図１に示した状態以外
の場合でも常に成り立つものである。そのため、遠心力
の影響によりモータ５０が無駄なエネルギーを消費する
ことがなくなり、モータの小型化を図ることができる。

【００４８】以上まとめると、一実施例の移送ロボット
においては、以下の様な利点がある。（１）先端部に重量物がないため、ロボット自体を大型
化することなく移動速度の高速化を図ることができる。（２）第１の腕及び回転ブロックの回転時に発生する遠
心力が、回転駆動機構の負荷とならないため、モータの
小型化を図ることができ、ロボットの小型化が可能とな
る。（３）１つのリンク部材を一定の回転速度で回転させる
だけで、一定速度の直線移動を行わせることができるの
で、制御のための複雑な演算処理が必要なくなり、高速
の移動動作が可能となる。（４）回転部分のみでロボットが構成されているので、
関節部分のシールが容易であり、クリーンな環境で使用
することが可能となる。

【００４９】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で上記実施例を修正または変形したものに適用可能で
ある。例えば、上記実施例では、第１〜第４のプーリに
より回転部材４４の姿勢を一定にする様に説明したが、
図９に示した様に第３のリンク部材４２に第５の回転駆
動機構１１８を設け、この回転駆動機構１１８により回
転部材４４の姿勢を補正する様にしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の移送ロボッ
トによれば、先端部に重量物がないことにより駆動力が
大きくならず、駆動手段の小型化を図ることができるの
で、結果としてロボットの小型化を図ることができる。
また、１つのリンクの回転動作のみで略一定速度の直線
動作を行うことができるので、複雑な制御装置が必要な
くなり、ロボットの低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の移送ロボットの構成を示す側面図で
ある。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図４】移送ロボットの動作を示した図である。

【図５】移送の直線性を示した図である。

【図６】移送速度の変化の様子を示した図である。

【図７】遠心力が作用しない場合の力のバランス状態を
示した図である。

【図８】遠心力が作用した場合の力のバランス状態を示
した図である。

【図９】変形例を示した図である。

【図１０】部品を位置決めして取り付ける状態を示した
図である。

【符号の説明】１０移送ロボット１２基台１４第１の腕１６第１の回転駆動機構１８出力軸２０モータ２２減速機構２４回転検出器２６回転ブロック２８第２の回転駆動機構３０出力軸３２モータ３４減速機構３６回転検出器３８第１のリンク部材４０第２のリンク部材４２第３のリンク部材４４回転部材４６工具取付部材４８第３の回転駆動機構５０モータ５２減速機構５４回転検出器５６ブレーキ機構５８出力軸５９キー６０シール部材６２軸受け６４回転シャフト６６シール部材６８軸受け７０シール部材７２回転シャフト７４軸受け７６第３のプーリ７８キー８０摩擦クラッチ８２プーリ８４軸受け８６シール部材８８第４のプーリ９０タイミングベルト９２テンションプーリ９４軸受け９６シール部材９８第４の回転駆動機構１００出力軸１０２モータ１０４減速機構１０６回転検出器１０８軸受け１１０シール部材１１２第１のプーリ１１４タイミングベルト１１６テンションプーリ１１８回転駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、該基台に、第１の点を支点として第１の平面内で回転可
能に支持された第１の腕と、該第１の腕に、前記第１の点と第１の所定距離を離間し
た第２の点を通り前記第１の平面と直交する第１の回転
軸回りに回転可能に支持された回転ブロックと、該回転ブロックに、第３の点を支点として前記第１の平
面と直交する第２の平面内で回転可能にされた第１のリ
ンク部材と、前記回転ブロックに、前記第３の点から第２の所定距離
を離間した第４の点を支点として前記第２の平面と平行
な第３の平面内で回転可能にされた第２のリンク部材
と、前記第１のリンク部材に、前記第３の点から第３の所定
距離を離間した第５の点を支点として前記第２の平面と
平行な第４の平面内で回転可能に支持され、且つ前記第
２のリンク部材に、前記第４の点から第４の所定距離を
離間すると共に前記第５の点から第５の所定距離を離間
した第６の点を支点として、前記第４の平面内で回転可
能に支持された第３のリンク部材と、該第３のリンク部材に、前記第６の点から第６の所定距
離を離間した第７の点を通り前記第２の平面と直交する
第２の回転軸回りに回転可能にされた回転部材と、前記第１の腕を前記第１の平面内で回転駆動するための
第１の駆動手段と、前記回転ブロックを前記第１の回転軸回りに回転駆動す
るための第２の駆動手段と、前記第１のリンク部材を、前記第３の点を支点として前
記第２の平面内で回転駆動するための第３の駆動手段
と、前記回転ブロックに、前記第４の点を通り前記第３の平
面に直交する軸線を中心として固定された第１のプーリ
と、前記第２のリンク部材と前記第３のリンク部材に対し
て、前記第６の点を通り前記第３の平面に直交する軸線
回りに一体的に回転可能にされた第２のプーリと第３の
プーリと、前記第３のリンク部材に、前記第７の点を通り前記第４
の平面に直交する軸線回りに前記回転部材と一体的に回
転可能に支持された第４のプーリと、前記第１のプーリと前記第２のプーリの間に掛け渡され
た第１のベルトと、前記第３のプーリと前記第４のプーリの間に掛け渡され
た第２のベルトとを具備することを特徴とする移送ロボ
ット。
【請求項２】各関節の回転部分には、シール部材が設
けられていることを特徴とする請求項１に記載の移送ロ
ボット。
【請求項３】前記第２の所定距離と前記第３の所定距
離と前記第４の所定距離と前記第５の所定距離と前記第
６の所定距離との長さの比率が、２：１：２．５：２．
５：２．５であることを特徴とする請求項１に記載の移
送ロボット。
【請求項４】前記第１のリンク部材の回転角度の範囲
を１２０°としたことを特徴とする請求項１に記載の移
送ロボット。
【請求項５】基台と、該基台に、第１の点を支点として第１の平面内で回転可
能に支持された第１の腕と、該第１の腕に、前記第１の点と第１の所定距離を離間し
た第２の点を通り前記第１の平面と直交する第１の回転
軸回りに回転可能に支持された回転ブロックと、該回転ブロックに、第３の点を支点として前記第１の平
面と直交する第２の平面内で回転可能にされた第１のリ
ンク部材と、前記回転ブロックに、前記第３の点から第２の所定距離
を離間した第４の点を支点として前記第２の平面と平行
な第３の平面内で回転可能にされた第２のリンク部材
と、前記第１のリンク部材に、前記第３の点から第３の所定
距離を離間した第５の点を支点として前記第２の平面と
平行な第４の平面内で回転可能に支持され、且つ前記第
２のリンク部材に、前記第４の点から第４の所定距離を
離間すると共に前記第５の点から第５の所定距離を離間
した第６の点を支点として、前記第４の平面内で回転可
能に支持された第３のリンク部材と、該第３のリンク部材に、前記第６の点から第６の所定距
離を離間した第７の点を通り前記第２の平面と直交する
第２の回転軸回りに回転可能にされた回転部材と、前記第１の腕を前記第１の平面内で回転駆動するための
第１の駆動手段と、前記回転ブロックを前記第１の回転軸回りに回転駆動す
るための第２の駆動手段と、前記第１のリンク部材を、前記第３の点を支点として前
記第２の平面内で回転駆動するための第３の駆動手段
と、前記回転部材を第２の回転軸回りに回転駆動するための
第４の駆動手段とを具備することを特徴とする移送ロボ
ット。
【請求項６】基台と、該基台に、第１の点を支点として第１の平面内で回転可
能に支持された第１の腕と、該第１の腕に、前記第１の点と第１の所定距離を離間し
た第２の点を通り前記第１の平面と直交する第１の回転
軸回りに回転可能に支持された回転ブロックと、該回転ブロックに、第３の点を支点として前記第１の平
面と直交する第２の平面内で回転可能にされた第１のリ
ンク部材と、前記回転ブロックに、前記第３の点から第２の所定距離
を離間した第４の点を支点として前記第２の平面と平行
な第３の平面内で回転可能にされた第２のリンク部材
と、前記第１のリンク部材に、前記第３の点から第３の所定
距離を離間した第５の点を支点として前記第２の平面と
平行な第４の平面内で回転可能に支持され、且つ前記第
２のリンク部材に、前記第４の点から第４の所定距離を
離間すると共に前記第５の点から第５の所定距離を離間
した第６の点を支点として、前記第４の平面内で回転可
能に支持された第３のリンク部材と、該第３のリンク部材に、前記第６の点から第６の所定距
離を離間した第７の点を通り前記第２の平面と直交する
第２の回転軸回りに回転可能にされた回転部材と、前記第１の腕を前記第１の平面内で回転駆動するための
第１の駆動手段と、前記回転ブロックを前記第１の回転軸回りに回転駆動す
るための第２の駆動手段と、前記第２のリンク部材を、前記第４の点を支点として前
記第３の平面内で回転駆動するための第３の駆動手段
と、前記回転ブロックに、前記第４の点を通り前記第３の平
面に直交する軸線を中心として固定された第１のプーリ
と、前記第２のリンク部材と前記第３のリンク部材に対し
て、前記第６の点を通り前記第３の平面に直交する軸線
回りに一体的に回転可能にされた第２のプーリと第３の
プーリと、前記第３のリンク部材に、前記第７の点を通り前記第４
の平面に直交する軸線回りに前記回転部材と一体的に回
転可能に支持された第４のプーリと、前記第１のプーリと前記第２のプーリの間に掛け渡され
た第１のベルトと、前記第３のプーリと前記第４のプーリの間に掛け渡され
た第２のベルトとを具備することを特徴とする移送ロボ
ット。