JPH065886U - マニピュレータにおけるヘッドの駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニピュレータ先端の重量負荷を軽減し、コ
ンパクトなマニピュレータの駆動機構を得ること。 【構成】 基端を固定したガイドビームから軸線方向に
進出する移動ビームの先端にヘッドを備え、移動ビーム
を進退動作させるシフトシリンダとヘッドを旋回動作さ
せる回転用シリンダの両方をガイドビーム側に設ける。
また、シフトシリンダ及び回転用シリンダのそれぞれ
に、シリンダロッドを制動及びロックする制動機構を備
え、回転用シリンダのシリンダロッドとヘッドとの間の
連接部材の旋回動作をロックするロック機構を移動ビー
ムに備える。移動ビームが進出してもその先端のヘッド
及びこれに装着するロボットアーム等の負荷がかかるだ
けで、旋回動作のための駆動機構による重量が削減され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば自動工具交換装置等に設けるマニピュレータに係り、とく に先端に備えるアームの回転・伸縮動作のための機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

各種の機械加工やその他の分野で利用されているロボットの一つの形態として 、ワークや加工のための工具を保持するマニピュレータが一般に利用されている 。このマニピュレータは、その動きに多様性を持たせるために、マニピュレータ の先端に設けるヘッドが軸線方向に移動でき、しかも姿勢も回転できるようにす ることが通常である。

【０００３】 このようなマニピュレータの動作を可能とするためには、ヘッドを進退動作さ せる移動部材とヘッドを旋回させる回転駆動機構とを備えることが必要である。 この中で、回転駆動機構は、たとえば油圧や空気圧を利用したシリンダを駆動源 としたものであって、移動部材の動きに連動してヘッドの姿勢を変える機能を持 つ。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、ヘッドはマニピュレータの全体から見ればその先端部に位置し、マ ニピュレータ自身は片持ち支持でその基端部が固定側に連接されているので、移 動部材に回転駆動機構が集中して配置されていると、移動部材が進出するにつれ て先端側の重量負荷が大きくなる。このため、マニピュレータの撓みや変形等の 発生の恐れがあり、加工の精度等に影響を及ぼす。

【０００５】 また、回転機構の各種のシリンダについては、作動流体の配管や制御のための ケーブル等を接続することが必要である。このため、各種の配管や配線が複雑に なる傾向にあり、組立てや保守点検の際に障害が少なくない。

【０００６】 本考案において解決すべき課題は、マニピュレータ先端の重量負荷を軽減し、 コンパクトなマニピュレータの駆動機構を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、基端を固定したガイドビームに対して軸線方向に移動可能に連接し た移動ビームと、該移動ビームの先端に旋回動作可能に設けられてロボットアー ム等を装着可能なヘッドとを備え、前記移動ビームをその軸線方向に駆動するシ フトシリンダと、前記ヘッドに回転力を与える回転用シリンダとを、それぞれ前 記ガイドビーム側に備えたことを特徴とする。

【０００８】 また、シフトシリンダ及び回転用シリンダのそれぞれに、シリンダロッドを制 動及びロックする制動機構を備えることもできる。

【０００９】 更に、回転用シリンダのシリンダロッドとヘッドとの間の連接部材の旋回動作 をロックするロック機構を移動ビームに備えてもよい。

【００１０】

【作用】

移動ビームを駆動するためのシフトシリンダに加えて、移動ビームの先端のヘ ッドを旋回動作させるための回転用シリンダもガイドビーム側に備えたことによ って、移動ビームが進出してもこれ自身はヘッドの旋回駆動機構を装備しないの で、マニピュレータが片持ち支持であっても移動荷重による撓みの発生を抑える ことが可能となる。

【００１１】 また、シフトシリンダ及び回転用シリンダのそれぞれに制動機構を備えると、 ヘッドを設定位置に安定保持することができ、ロボットアーム等の安定作動が可 能となる。

【００１２】 更に、回転用シリンダとヘッドとの間の連接部材を移動ビームに備えたロック 機構によってロックすれば、ヘッドに外力が作用してもその旋回姿勢が崩れるこ とを防止できる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案のマニピュレータの正面図、図２は平面図である。また、図３は 図１のＡ−Ａ線矢視による縦断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線矢視に よる縦断面図である。

【００１４】 図において、中空の四角形断面を持つガイドブビーム１の右端にマウントプレ ート１ａを一体に備え、このマウントプレート１ａによってガイドビーム１はた とえば旋回可能なコラム（図示せず）に連結されている。ガイドビーム１はその 軸線をほぼ水平姿勢とし、先端側及びほぼ中間部分の上下の内壁にそれぞれガイ ドブロック１ｂを設けている。

【００１５】 中空のガイドビーム１の中には、同様に中空であって四角形断面を持つ移動ビ ーム２を同軸上に組み込む。この移動ビーム２の上下面には、ガイドビーム１の ガイドブロック１ｂに摺動自在に保持されるレール２ａを軸線方向のほぼ全長に 亘って設ける。

【００１６】 移動ビーム２の先端には、ヘッド４を旋回可能に保持するサポート３を備える 。このサポート３は、図１に示すように、ヘッド４を連接するためのブロック３ ａを軸線方向に突き出し、上方に向けてフランジ３ｂを立ち上げたものである。 また、ヘッド４は、ブロック３ａを上下に挟む縦断面形状を持ち、このブロック ３ａを貫通するピン４ａによって旋回可能にブロック３ａに連接されている。そ して、ヘッド４の下面には、ロボットアーム（図示せず）を接続するためのコネ クタ４ｂを備える。

【００１７】 ガイドビーム１の上面には、移動ビーム２，サポート３及びヘッド４を一体に して軸線方向に移動させるためのシフトシリンダ５を配置する。このシフトシリ ンダ５はその基端をマウントプレート１ａに連結すると共に、先端側をガイドビ ーム１の上面に固定したものであり、シリンダロッド５ａをフランジ３ｂに連接 している。

【００１８】 シフトシリンダ５の側方には、ヘッド４を回転させるための回転用シリンダ６ を設ける。この回転用シリンダ６は、ガイドビーム１に固定したブラケット１ｃ によってその軸線方向の中途部分を連接され、ほぼ鉛直姿勢の枢軸によって枢支 されている。また、回転用シリンダ６のシリンダロッド６ａの先端にはリンクロ ッド７の一端を連接し、このリンクロッド７の他端をヘッド４のピン４ｃに連接 する。

【００１９】 更に、シフトシリンダ５及び回転用シリンダ６は、それぞれのシリンダロッド ５ａ，６ａのストローク動作を制動してロックするための制動エレメント５ｂ， ６ｂを設ける。これらの制動エレメント５ｂ，６ｂは、いずれもシリンダロッド ５ａ，６ａの軸線方向の移動に抵抗を与えて制動可能としたものであり、たとえ ばシリンダロッド５ａ，６ａ周りをシューによって拘束し、摩擦抵抗によってシ リンダロッド５ａ，６ａをロック可能な機構を持つものであればよい。

【００２０】 リンクロッド７には、ヘッド４の旋回動作をロックするロック機構８を設ける 。図５にこのロック機構８部分の要部を示す平面図、図６に図５のＤ−Ｄ線矢視 方向に見た一部切欠図をそれぞれ示す。

【００２１】 ロック機構８は、サポート３のフランジ３ｂに固定したロックシリンダ８ａと 、リンクロッド７の上面に固定されロックシリンダ８ａのロッド８ｂが嵌まり込 むブロック８ｃとを備えたものである。ブロック８ｃにはロック孔８ｄを設け、 この中にロックシリンダ８ａのロッド８ｂが嵌まり込むことによって、リンクロ ッド７はその動作を拘束されて定位置にロックされる。

【００２２】 以上の構成において、図１及び図２の状態からシフトシリンダ５を作動させて そのシリンダロッド５ａを進出させると、図７の（ａ）の概略図に示すように、 ガイドビーム１から移動ビーム２が抜け出る向きに移動し、ヘッド４が前進する 。このとき、回転用シリンダ６はヘッド４の移動に追従し且つ進出したときにヘ ッド４が指定された姿勢となるようにロッド６ａを進出させる。

【００２３】 このようなシフトシリンダ５と回転用シリンダ６の作動の合成により、図７の （ｂ）に示すようにヘッド４は進出位置に到達すると同時にその姿勢が設定され る。この後、制動エレメント５ｂ，６ｂによってシリンダロッド５ａ，６ａをそ れぞれロックする。これにより、ヘッド４は設定された進出位置で一定の姿勢に 保持され、コネクタ４ｂに接続するロボットハンド等を安定支持することができ る。

【００２４】 ここで、シフトシリンダ５の制動エレメント５ｂによってシリンダロッド５ａ をロックすれば、回転用シリンダ６によってヘッド４に回転のみの動作を与える ことができる。このため、シフトシリンダ５に対する空圧又は油圧回路を、ヘッ ド４の姿勢の変更の度に操作する必要はなくなり、制動エレメント５ｂのみを動 作させるだけでヘッド４の姿勢を設定できる。したがって、シフトシリンダ５及 び回転用シリンダ６の回路や配管が簡単になり、設備の簡略化が可能となる。

【００２５】 また、ヘッド４を回転動作させない間、リンクロッド７に設けた制動装置８に よってヘッド４の回転をロックすることができる。たとえば、ヘッド４が作動位 置にあるとき、外力を受けてもロックによってヘッド４の姿勢が変わることが抑 制される。このため、設定したヘッド４の姿勢が作業の途中で変化してしまうこ とがなく、安定した作業が可能となる。

【００２６】 なお、制動エレメント５ｂ，６ｂや制動装置８は必ずしも必要ではなく、これ らを除いたヘッド４へのシフトシリンダ５及び回転用シリンダ６のみの連接構造 としてもよい。

【００２７】

【考案の効果】

本考案では、ガイドビーム側にヘッドを進退動作させるシフトシリンダ及び回 転動作させるための回転用シリンダを備えているので、従来のようにヘッドに回 転駆動機構を設けるのに比べてマニピュレータの先端側に加わる重量が軽減され る。このため、マニピュレータの撓み変形等が防止され、各種の作業に高い精度 で対応できる。

【００２８】 また、ヘッドに駆動用のシリンダへの配管やケーブルを接続する必要もないの で、組立てや保守点検も簡単で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のマニピュレータの要部を示す一部切欠
正面図である。

【図２】図１に示したマニピュレータの平面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線矢視による
合成図である。

【図５】ヘッド部分の平面図であって制動装置の概要を
示す図である。

【図６】図５のＤ−Ｄ線矢視方向に見た制動装置の構造
を示す一部切欠図である。

【図７】シフトシリンダ及び回転用シリンダによるヘッ
ドの進出及び姿勢変更を示す概略図であって、同図の
（ａ）は進出時及び同図の（ｂ）は回転終了時を示す。

【符号の説明】

１ ガイドビーム ２ 移動ビーム ３ サポート ４ マニピュレータヘッド ５ シフトシリンダ ６ 回転用シリンダ ７ リンクロッド ８ 制動装置

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端を固定したガイドビームに対して軸
   線方向に移動可能に連接した移動ビームと、該移動ビー
   ムの先端に旋回動作可能に設けられてロボットアーム等
   を装着可能なヘッドとを備え、前記移動ビームをその軸
   線方向に駆動するシフトシリンダと、前記ヘッドに回転
   力を与える回転用シリンダとを、それぞれ前記ガイドビ
   ーム側に備えたことを特徴とするマニピュレータにおけ
   るヘッドの駆動機構。
2. 【請求項２】 前記シフトシリンダ及び回転用シリンダ
   のそれぞれに、シリンダロッドを制動及びロックする制
   動機構を備えていることを特徴とする請求項１記載のマ
   ニピュレータにおけるヘッドの駆動機構。
3. 【請求項３】 前記回転用シリンダのシリンダロッドと
   前記ヘッドとの間の連接部材の旋回動作をロックするロ
   ック機構を、前記移動ビームに備えていることを特徴と
   する請求項１又は２記載のマニピュレータにおけるヘッ
   ドの駆動機構。