JPH0788785A - 荷重支持用補助アーム機構付き産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造コストが僅かに高くなるだけにもかかわ
らず、大きな荷重の移動対象物を精密に保持して移動す
る。 【構成】 荷重支持用補助アーム機構付き産業用ロボッ
トは、移動対象物を保持して移動する保持部を三次元的
に精密に移動することが可能なロボットアームと、そし
て、移動対象物の荷重の少なくとも２０％以上を支える
能力を有すると共に移動対象物又はロボットアームの保
持部付近を支持する支持部が該保持部の移動範囲と重な
るようになされた荷重支持用補助アーム機構とを含む。
ロボットアームの動きを邪魔することなく、移動対象物
の荷重の一部を負担するから、ロボットアームに掛る移
動対象物の荷重が実質的に減少し、たとえ重たい移動対
象物であっても、ロボットアームを許容荷重の大きなも
のに交換する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットに係
り、特に、製造コストが僅かに高くなるだけにもかかわ
らず、大きな荷重の移動対象物を精密に保持して移動で
きる産業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットは、移動対象物を保持し
て移動する保持部を有しており、この保持部の移動は三
次元的に精密に制御されている。

【０００３】ここで移動対象物とは、自動車産業で使用
されている塗装ロボットの場合は塗料の噴射ノズルであ
り、溶接ロボットの場合は溶接ガンである。また、電動
モータの組立てロボットの場合は電動モータの各部品で
あり、移動作業ロボットの場合は移動すべきワークその
他の品物である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、産業用ロボッ
トは、許容荷重が増えると、その価格が大きく増大し、
かつ重荷重（３００ｋｇ）を越える構造のロボットを製
作しようとすると、ロボット本体の体積及び設置面積が
膨大な構造となるため、経済面から及び構造面から実用
的でないというのが現状であった。

【０００５】例えば、マシニングセンタに隣接して設置
されるワークの着脱作業ロボットは、許容荷重が１００
ｋｇ程度であるが、ワークを固定する治具ごと交換しな
ければならない場合は、３００ｋｇを越えることも珍し
くない。従って、そのような場合には、上述したワーク
の着脱作業ロボットを使用することができず極めて不便
であった。

【０００６】また、工作機械に加工すべきワーク又はパ
レットを供給／排出するパレットチェンジャは、通常、
許容荷重が１０ｋｇ程度の小さい値となっている。しか
るに、近年における工作機械の高度化により、種々の種
類のワークや大きなワークも同様な工作機械で加工でき
るようになってきた。より重いワークを扱うために、既
存の設備を廃棄することは不経済であり、これらパレッ
トチェンジャを有効利用できる発明の誕生が要望されて
いた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
技術の欠点を解決したもので、製造コストが僅かに高く
なるだけにもかかわらず、大きな荷重の移動対象物を精
密に保持して移動できる荷重支持用補助アーム機構付き
産業用ロボットを提供することを目的とする。

【０００８】本発明に係る荷重支持用補助アーム機構付
き産業用ロボットは、移動対象物を保持して移動する保
持部を三次元的に精密に移動することが可能なロボット
アームと、そして、ロボットアームに隣接して設置さ
れ、移動対象物の荷重の少なくとも２０％以上を支える
能力を有すると共に移動対象物又はロボットアームの保
持部付近を支持する支持部が該ロボットアームの保持部
の移動範囲と一致する移動範囲を少なくとも有するよう
になされた荷重支持用補助アーム機構とを含むことを特
徴とする。

【０００９】本発明の好ましい実施例によれば、荷重支
持用補助アーム機構が、移動対象物上方の天井にロボッ
トアームと独立して設置されている。

【００１０】本発明の他の好ましい実施例によれば、荷
重支持用補助アーム機構が、ロボットアームの基台又は
フレームの一部に固定して設置されている。

【００１１】

【作用】荷重支持用補助アーム機構は、ロボットアーム
に隣接して設置され、移動対象物の荷重の少なくとも２
０％以上を支える能力を有すると共に移動対象物又はロ
ボットアームの保持部付近を支持する支持部が該保持部
の移動範囲と一致する移動範囲を少なくとも有する。従
って、ロボットアームの動きを邪魔することなく、移動
対象物の荷重の一部を負担する。これにより、ロボット
アームに掛る移動対象物の荷重が実質的に減少し、たと
え重たい移動対象物であっても、ロボットアームを許容
荷重の大きなものに交換する必要はない。

【００１２】荷重支持用補助アーム機構が移動対象物上
方の天井に設置される場合は、ロボットアームの動きの
邪魔になる可能性が小さくなると共に設置スペースの削
減ともなる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の荷重支持用補助
アーム機構付き産業用ロボットを詳細に説明する。

【００１４】図１を参照すると、本発明に係る荷重支持
用補助アーム機構付き産業用ロボットの一実施例が図示
されている。

【００１５】図示された産業用ロボットは、概略的に、
移動対象物Ｐを保持して移動する保持部を三次元的に精
密に移動することが可能なロボットアーム１０と、そし
て、ロボットアーム１０の上方の天井部分に吊された荷
重支持用補助アーム機構２０とを含んで構成されてい
る。この荷重支持用補助アーム機構２０は、移動対象物
Ｐの荷重の少なくとも２０％以上を支える能力を有する
と共に移動対象物Ｐを支持する支持部がロボットアーム
１０の保持部の移動範囲と一致する移動範囲を少なくと
も有することが必要である。

【００１６】ロボットアーム１０としては、従来周知の
種々のものを採用することができる。図示されたもの
は、実公平２−２４５９４号に記載されたものであり、
パレットを収納する複数個のパレットストッカ１ａ，１
ｂ，１ｃおよびパレット９に搭載するワークを着脱する
作業台及びストッカ１ｄがロボットアーム１０を中心と
して同心円上に且つ放射状に配置される。第１図及び第
３図に示す如くパレットストッカ１ａ，１ｂ，１ｃおよ
びストッカ１ｄは複数のパレット収納位置にパレットを
収納すべく多層状に形成される。すなわちパレット９等
は台２上に搭載されて収納される。パレットストッカ１
ａ，１ｂ，１ｃおよびストッカ１ｄの近傍にはロボット
アーム１０の回転テーブル３が配置される。回転テーブ
ル３上には支持台４が立設され、支持台４には移動台５
が図示の上下方向に移動可能に支持される。支持台４は
パレットストッカ１ａ，等とほぼ同一の高さに形成さ
れ、移動台５を収納中のパレットとほぼ対峙する位置ま
で移動可能にしている。

【００１７】移動台５にはその一端側をリンク結合する
第一のアーム６が取付けられ、第一のアーム６の他端側
には第二のアーム７の一端側がリンク結合される。また
第二のアーム７の他端側には支持アーム８の一端側がリ
ンク結合される。第一のアーム６、第二のアーム７及び
支持アーム８により、パレット９を支承するパレット支
承機構が構成される。支持アーム８はＬ型断面を有し、
パレット９を支持保持し得るように形成される。

【００１８】なお、パレットストッカ１ａ等および回転
テーブル３は全体として工作機械Ｍ、所謂マシニングセ
ンタの近傍に配置される。

【００１９】次に、ロボットアーム１０の作用を更に詳
しく説明する。前記パレットストッカ１ａ等内の所望パ
レット９を引出す場合に、まず図示しない数値制御手段
の指令により、回転テーブル３がその回転中心を中心と
して回動し、支持アーム８の開放側をそのパレットスト
ッカ１ａ等と対峙する位置に位置決めする。次に支持台
４に沿って上下方向に移動台５を移動し、支持アーム８
を所望パレット９と相対向する位置に位置決めする。

【００２０】更に、第一、第二のアーム６，７および支
持アーム８を揺動させながら支持アーム８を伸展位置ま
で伸ばしパレット９の下面に係合せしめる（第３図にお
いて矢印Ｂの状態）。

【００２１】以上の如くして、第一のアーム６、第二の
アーム７及び支持アーム８を適宜揺動させて、パレット
９下方に支持アーム８を水平に差し込み、移動台５をや
や上昇させて、パレット９を持ち上げ、次に第一のアー
ム６、第二のアーム７および支持アーム８を適宜揺動さ
せて各パレットストッカ１ａ，１ｂ，１ｃからパレット
９を引出し収縮位置まで縮める（第３図において矢印Ａ
の状態）。この場合、支持アーム８は、常時水平に保持
されることは勿論である。

【００２２】そして、回転テーブル３のテーブル台を割
出し回転し、支持アーム８を工作機械Ｍ側に向け、この
位置で第一、第二のアーム６，７および支持アーム８を
揺動しながらパレット９を工作機械Ｍ側に移設する。

【００２３】上記動作は各パレットストッカ１ａ，１
ｂ、１ｃのすべてに対し、かつすべてのパレット収納位
置におけるパレット９に対して行うことができる。逆
に、同様の手段により工作機械Ｍ側にある加工済みのパ
レット９を上記すべてのパレット収納位置に還元させる
ことができる。

【００２４】また上記と同様の方法で第１図に示すスト
ッカ１ｄ内のパレット９をパレットストッカ１ａ等に移
送することもできる。

【００２５】上述した実公平２−２４５９４号に記載さ
れた移動対象物Ｐであるパレット９は、比較的重量の軽
いものであるが、時として、ロボットアーム１０の許容
荷重を越える移動対象物Ｐを工作機械Ｍに供給、また
は、排出しなければならない場合がある。

【００２６】荷重支持用補助アーム機構２０は、移動対
象物Ｐの重量の一部、具体的には、その２０％以上を支
えることにより、ロボットアーム１０に加わる荷重をそ
の許容限度内に抑える機能を有する。

【００２７】荷重支持用補助アーム機構としては、従来
周知の種々のものを採用することができる。図１に示さ
れたものは、特開昭５７−４１１８６号に記載されたも
のを天井設置としたものである。

【００２８】この荷重支持用補助アーム機構２０の動作
を、図４の原理図を用いて、以下、説明する。

【００２９】なお、図１に示された荷重支持用補助アー
ム機構２０は、天井に張り渡された一対のレール２２に
沿って移動可能なスライド部材２４に取り付けられてい
る。従って、荷重支持用補助アーム機構２０により、移
動対象物Ｐの重量の一部を支える必要のないような移動
対象物Ｐの場合には、ロボットアーム１０の上方から別
の場所に移動しておくことができる。

【００３０】このアーム機構２０は基端部をスライド部
材２４に固定した旋回機構２５により略々３６０°旋回
するようにしてある。図示では台座２５ａで天井に設置
できる構成になっているが、設置方法は任意で、例えば
台座に設置したり、車台で地上を走行する構成にするこ
とは可能である。

【００３１】荷重支持用補助アーム機構が移動対象物上
方の天井に設置される場合は、ロボットアームの動きの
邪魔になる可能性が小さくなると共に設置スペースの削
減ともなる。

【００３２】前記旋回機構２５は、そのロータリーサー
ボアクチェエータを一対の鋼板２０ａ，２０ｂに設けた
取付板２０ｃを介して取付けた構成にしてある。

【００３３】このアーム機構２０はいかなる操作位置に
於いても、バランスを保つように平行四辺形構成になっ
ている。

【００３４】つまり、水平に伸びている上下のアーム２
５，２６間に補助アーム２７を介在し、この上方アーム
２５と補助アーム８の基端部は、鋼板２０ａ，２０ｂ間
に於いて、垂直に結ぶリンク２８，２８に夫々支軸２
９，３０を介して枢支し、さらに上下のアーム２５，２
６の先端部は垂直に結んで下方に垂下している垂直アー
ム３１に夫々支軸３２，３３を介して枢支してある。３
４は垂直アーム３１に沿う垂直補助アームで、これに補
助アーム２７の先端部はその突出片３５が支軸３６を介
して枢支してあると共に垂直アーム３１に支軸３７を介
して枢支してあり、支軸３３、３７間には垂下片３８を
設けてある。

【００３５】このような構成のアーム機構は、一定範囲
（図４の矢印Ｘ及び矢印Ｙの範囲）規制された状態で、
前後及び上下方向に移動しうる構成になっている。

【００３６】前記補助アーム２７の基端部と下方アーム
２６とを垂直に結ぶリンク４３は支軸４４，４５を介し
て枢支している。４９は支軸４５に連結して、（図４の
矢印Ｘの）範囲内に於いて規制されるアーム機構２０の
上下方向の移動を行うよう構成した上下動機構である。
従来周知の種々な駆動用のサーボアクチュエータを使用
して、アーム機構２０の上下動を操作できる。同様に前
後動機構５０も種々の駆動用サーボアクチュエータを使
用することができる。

【００３７】また、上下動機構４９に取付けるサーボア
クチュエータにあっては、空気圧を利用しその発生する
推力は、作業時に於いて保持するワークの重量に対応し
て、アーム機構２０を無重力状態に保つために使用する
ものである。

【００３８】次に前記垂直アーム３１と第２垂直アーム
３４がアーム機構２０の操作により、いかなる位置に移
動してもバランスを保って良好な状態で作業できるよう
にバランス機構９６を構成してある。

【００３９】このシリンダ９９，９９はアーム機構２０
の前後動に伴なってリンク２８，２８に追随して、常に
垂直状態を保って前後方向（図４の矢印Ｚ）に移動する
ために、垂直アーム３１がいかなる位置に移動しても、
その推力は常に垂直方向に作用し、適確なバランスを保
つことができる。

【００４０】以上の構成である本発明の産業用ロボット
に於いて、第５図示の作用説明図からも明らかなように
支軸４５が矢印Ｘの方向に上下動しても、△ＡＢＣと△
ＡＤＥは常に相似形を保つものであれば、アーム機構２
０はバランスを保持でき、負荷がある場合は前記のよう
にサーボアクチュエータの空気圧により大きな垂直方向
の推力により負荷バランスを適確に保つことができ、無
重力状態を作り作業できるものである。

【００４１】図示された実施例では、垂直アーム３１と
第２垂直アーム３４の下端に枢支されたリンクＬに取付
けられた真空パッド５７によってパレット９の荷重のほ
ぼ全部を支えるようになっているが、もちろん、荷重の
支持率を小さくしたり、従来周知の種々のハンド機構と
変換することができる。

【００４２】図６及び図７は、それぞれ、本発明に係る
荷重支持用補助アーム機構付き産業用ロボットの他の実
施例の斜視図である。

【００４３】図６の実施例においては、荷重支持用補助
アーム機構２０は、ロボットアーム１０の背後の位置に
おいて、ロボットアーム１０の基台１０ａに固定されて
設置される。また、図７の実施例においては、荷重支持
用補助アーム機構２０は、図１に示されたものと同型の
ロボットアーム１０の支持台４の頂部に固定されて設置
される。

【００４４】図６及び図７に示されたロボットアーム１
０及び荷重支持用補助アーム機構２０は、それぞれ、従
来周知の構造を有するものであるので、それらの構造の
詳しい説明は省略する。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る荷重支持用補助アーム機構
付き産業用ロボットでは、荷重支持用補助アーム機構
が、移動対象物の荷重の少なくとも２０％以上を支える
ため、移動対象物を保持して三次元的に精密に移動する
ことが可能なロボットアームの許容荷重以上の移動対象
物を同様の精密さで移動することができる。

【００４６】荷重支持用補助アーム機構は、一般にロボ
ットアームに比べて数分の一の価格であるため、実質的
に、安い価格で重量の重い移動対象物を精密に移動でき
る効果がある。

【００４７】また、産業用ロボットの小形化を達成する
ことができるため、従来作業員が行動していた作業範囲
内でロボットを設置できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る荷重支持用補助アーム機構付き
産業用ロボットの一実施例の斜視図である。

【図２】 図１に示されたロボットアームの付近の平面
図である。

【図３】 図１に示されたロボットアームの付近の正面
図である。

【図４】 図１に示された荷重支持用補助アーム機構の
原理図である。

【図５】 図４の荷重支持用補助アーム機構の作用説明
図である。

【図６】 本発明に係る荷重支持用補助アーム機構付き
産業用ロボットの他の実施例の斜視図である。

【図７】 本発明に係る荷重支持用補助アーム機構付き
産業用ロボットのさらに他の実施例の斜視図である。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ，１ｃ…パレットストッカ ２…台 ３…回転テーブル ４…支持台 ５…移動台 ６…第一のアーム ７…第二のアーム ８…支持アーム ９…パレット １０…ロボットアーム ２０…荷重支持用補助アーム機構 Ｍ…工作機械 Ｐ…移動対象物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動対象物を保持して移動する保持部を三
   次元的に精密に移動することが可能なロボットアーム
   と、そして、 前記ロボットアームに隣接して設置され、前記移動対象
   物の荷重の少なくとも２０％以上を支える能力を有する
   と共に、前記移動対象物又は前記ロボットアームの保持
   部付近を支持する支持部が該ロボットアームの保持部の
   移動範囲と一致する移動範囲を少なくとも有するように
   なされた荷重支持用補助アーム機構と、 を含むことを特徴とする荷重支持用補助アーム機構付き
   産業用ロボット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の荷重支持用補助アー
   ム機構付き産業用ロボットにおいて、 前記荷重支持用補助アーム機構が、前記移動対象物上方
   の天井に前記ロボットアームと独立して設置されている
   ことを特徴とする荷重支持用補助アーム機構付き産業用
   ロボット。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の荷重支持用補助アー
   ム機構付き産業用ロボットにおいて、 前記荷重支持用補助アーム機構が、前記ロボットアーム
   の基台又はフレームの一部に固定して設置されているこ
   とを特徴とする荷重支持用補助アーム機構付き産業用ロ
   ボット。