JPH0790475B2 - 関節型産業用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、四節平行リンク機構を
応用した関節型の産業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の関節型の産業用ロボットとして
例えば図８および図９に示す構造のものが知られてい
る。

【０００３】図８および図９に示すように、旋回ベース
１上のブラケット１ａに支持されたロアアーム２は軸Ｐ
₁を中心として矢印Ａ方向に回転可能であり、またアッ
パーアーム３はロアアーム２に対し軸Ｐ₂により支持さ
れていて矢印Ｂ方向に回転可能である。アッパーアーム
３の先端にはリスト部８が設けられている。

【０００４】ロアアーム２の下端部には該ロアアーム２
と軸Ｐ₁を同じくするリンク４があり、他方、アッパー
アーム３の端部にも軸Ｐ₄を介してリンク５が連結され
ている。これらリンク４，５同士を軸Ｐ₃を介して連結
することにより、ロアアーム２およびアッパーアーム３
を含めて四節平行リンク機構を構成している。

【０００５】そして、ロアアーム２は駆動モータ６のは
たらきにより図示外の減速機構を介して矢印Ａ方向に回
転する。この時、平行リンク機構の特性としてアッパー
アーム３とリンク４とは常に平行であるから、アッパー
アーム３はロアアーム駆動前と駆動後とでは平行状態を
維持する。

【０００６】また、アッパーアーム３については、駆動
モータ７のはたらきにより軸Ｐ₁を中心としてリンク４
を回転させることにより、そのリンク４の回転変位がリ
ンク５を介してアッパーアーム３に伝達される。その結
果としてアッパーアーム３が軸Ｐ₂を中心として矢印Ｂ
方向に回転することになる。

【０００７】ここで、駆動モータ６は、平行リンク機構
があるがためにアッパーアーム３の回転モーメントを直
接的には負担せず、したがって駆動モータ６が負担する
トルクとしては一般に平行リンク機構のない産業用ロボ
ットに比べ小さいものとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の関
節型産業用ロボットにあっては、ロアアーム２とアッパ
ーアーム３とのなす角度θが１８０度または０度に近付
くとそれぞれ上死点または下死点として限界となり、そ
れ以上の回転が不能となる。したがって実用上の作動領
域としては、θの値で３０度〜１２０度程度の範囲に制
限されてしまうことになる。

【０００９】すなわち、図１０は従来の産業用ロボット
の作動領域を示したもので、同図に斜線で示す領域Ｑが
リスト部８の中心Ｐ₀の作動領域である。

【００１０】軸Ｐ₁を通る鉛直線をＹとすると、鉛直線
Ｙとロアアーム２とのなす角度α₁は、旋回ベース１と
ロアアーム２との干渉により制限され、図１０では鉛直
線Ｙから反時計回り方向（マイナス方向）に６０度程度
で時計回り方向（プラス方向）に４５度程度の範囲とな
る。

【００１１】また、ロアアーム２とアッパーアーム３と
のなす角θは、アーム２，３同士の干渉およびロアアー
ム２とリンク５との干渉により制限される。図１０では
理論上４５〜１３５度程度の範囲となる。

【００１２】同様に、鉛直線Ｙとリンク４とのなす角度
α₂については、リンク４と旋回ベース１との干渉、お
よびリンク４とロアアーム２との干渉により制限され、
図１０では鉛直線Ｙから反時計回り方向（マイナス方
向）に１５度程度で時計回り方向（プラス方向）に１２
０度程度の範囲となる。

【００１３】以上のような制限のため図１０では、旋回
ベース１を旋回動作させないかぎり鉛直線Ｙより左半分
だけの作動領域Ｑに限定されてしまうことになる。すな
わち、従来の産業用ロボットの構造では、図１０に実線
で示したアッパーアーム３を旋回ベース１の真上を通過
させて後方側に回転させることが不可能であることか
ら、例えば図１０の作動領域Ｑ内にあるワークを把持し
た上で鉛直線Ｙをはさんで作動領域Ｑと反対側の後方領
域にハンドリングしようとする場合には、ワークを把持
した後にロボット全体を旋回ベース１ごと旋回動作させ
る必要がある。その結果、ロボットとその周辺機器との
干渉を防止するためにロボットの周囲に充分な旋回用ス
ペースを確保しなければならず、特に複数のロボットを
並設したロボット作業ラインではスペース効率の面で著
しく不利になる。

【００１４】本発明は、従来の四節平行リンク機構タイ
プのロボットのもつ利点を生かしつつ作動領域の拡大化
を図るとともに、ロボットの前方側と後方側の作業領域
を互いに同等なものとすることができる関節型産業用ロ
ボットを提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の関節型産業用ロ
ボットは、ベース上に設けられた固定リンクと、この固
定リンクの一端側に回転可能に連結されたロアアーム
と、このロアアームの上端部にその一端部が回転可能に
連結されたアッパーリンクと、前記固定リンクの他端部
とアッパーリンクの他端部とを相互に連結するロアリン
クとで四節平行リンク機構を構成し、前記アッパーリン
クの長手方向の中間部に、該アッパーリンクとロアアー
ムおよびロアリンクとをそれぞれに連結している軸とは
別の単一の軸を介して、アッパーアームを回転可能に連
結するとともに、前記ロアアームを回転させるロア側の
駆動手段と、前記アッパーアームを回転させるアッパー
側の駆動手段とをそれぞれ個別に設けたことをことを特
徴としている。

【００１６】

【作用】本発明によれば、アッパーアームが四節平行リ
ンク機構に拘束されることなく自由に回転することがで
きてその回転自由度が大きいことから、実施例の図４か
ら明らかなようにロアアームとアッパーアームとなす角
度について４５〜３１５度程度というきわめて大きな値
を確保することができ、また図１０に示したα₂による
ところの制限がない。そのため、図４に斜線で示すよう
なきわめて大きな作動領域を確保することができる。

【００１７】さらに、アッパーアームの回転中心である
軸がアッパーリンクの長手方向の中間部に設定されてい
るため、ロボットの前方側と後方側の作動領域を互いに
同等のものとして実質的に左右対称（紙面上において）
のものとすることができる。したがって、ロボットの動
きに制約がなく、ロボットと周辺設備とのレイアウト上
の自由度が増すほか、前方側と後方側とで同じ作業を行
う場合、一方側での作業についてティーチングを行えば
そのティーチングデータを反転させることによって他方
側のプリティーチング（プリティーチングとは、既存の
ティーチングデータを流用する等して大まかなティーチ
ングを行い、このティーチングデータを細かく修正して
真のティーチングデータを得る方法をいう）に利用で
き、ティーチング作業が容易になる。

【００１８】

【実施例】図１および図２は本発明のより具体的な第１
の実施例を示す図で、さらに図３は図１のＶＩＩ−ＶＩ
Ｉ線断面に相当する関節部の詳細について示している。

【００１９】図１および図２に示すように、ロアアーム
１２は旋回ベース１１上に固定された固定リンクとして
のブラケット１１ａに対して軸Ｐ₁₁を介して連結されて
おり、この軸Ｐ₁₁上と同一軸線上に設けた駆動モータ１
６のはたらきにより図示外の減速機構を介してロアアー
ム１２が矢印Ａ方向に回転する。これら駆動モータ１６
と減速機構とでロアアーム１２を回転させるロア側の駆
動手段を構成している。旋回ベース１１には軸Ｐ₁₁と平
行で且つ同一水平面上に位置する別の軸Ｐ₁₃があり、こ
の軸Ｐ₁₃を介してロアリンク１４がブラケット１１ａに
回転可能に連結されている。

【００２０】また、ロアアーム１２の上端部には軸Ｐ₁₂
を介してアッパーリンク１５が回転可能に連結されてい
て、ロアリンク１４とアッパーリンク１５とは軸Ｐ₁₄を
介して相互に回転回転に連結されている。そして、これ
らのロアリンク１４とアッパーリンク１５にブラケット
１１ａとロアアーム１２とを加えて四節平行リンク機構
１９を構成している。この場合、支点となる二つの軸Ｐ
₁₁，Ｐ₁₃をもつブラケット１１ａが固定リンクとして機
能する。

【００２１】前記アッパーリンク１５の長手方向の中間
部としての真ん中の位置には軸３０が設けられており、
この軸３０を介してアッパーリンク１５にアッパーアー
ム１３が回転可能に連結され、さらに軸３０と同一軸線
上にアッパーアーム１３を回転させるための駆動モータ
１７が設けられている。

【００２２】そして、前記アッパーアーム１３と、四節
平行リンク機構１９を構成しているロアアーム１２と
は、図２に示すように軸３０の軸心方向にオフセットし
ており、アッパーアーム１３の回転平面と四節平行リン
ク機構１９の回転平面とを互いに異ならせることによっ
て、アッパーアーム１３が回転しても四節平行リンク機
構１９と干渉しないようになっているとともに、アッパ
ーアーム１３の先端のいわゆる片持ちタイプのリスト部
１８の先端１８ａとロアアーム１２の軸心とがそれぞれ
旋回ベース１１の旋回中心Ｏと同一の平面上に位置する
ようになっている。

【００２３】前記駆動モータ１７は図３に示すようにア
ッパーリンク１５に固定されているとともに、軸３０は
アッパーアーム１３に一体に固定されていて、この軸３
０とベアリング３１を介してアッパーアーム１３がアッ
パーリンク１５に回転可能に支持されている。さらに、
駆動モータ１７の出力軸２１は減速機構２２の入力部に
連結されていて、これら駆動モータ１７と減速機構２２
とでアッパーアーム１３を回転させるためのアッパー側
の駆動手段を構成している。

【００２４】減速機構２２（市販商品名：ハーモニック
ドライブ）は、楕円状のカムの外周にボールベアリング
を配した入力部としてのジェネレータ２３と、外周にス
プラインを形成した弾性変形可能なカップ状のリングギ
ヤ２４と、内周にスプラインを形成したリングギヤ２５
とから構成される。本実施例ではリングギヤ２４が軸３
０に固定され、もう一方のリングギヤ２５がアッパーリ
ンク１５に固定されており、リングギヤ２５の歯数はリ
ングギヤ２４のそれよりも２枚多く設定されている。し
たがって、ジェネレータ２３が１回転したときに歯数差
２枚分だけリングギヤ２４つまりアッパーアーム１３が
回転することになる。

【００２５】尚、上記減速機構２２の構造は、先に述べ
た駆動モータ１６側の減速機構についても同様である。

【００２６】以上のように構成された産業用ロボットに
あっては、駆動モータ１６のはたらきによりロアアーム
１２が図１の矢印Ａ方向に回転する。この時、アッパー
リンク１５は、軸Ｐ₁₁と軸Ｐ₁₃とを結ぶ線と平行な状態
つまり水平状態を常に維持する。

【００２７】また、アッパーアーム１３は駆動モータ１
７のはたらきにより矢印Ｂ方向に回転する。詳しくは、
図３において駆動モータ１７が起動すると、減速機構２
２のジェネレータ２３を介してリングギヤ２４が軸３０
とともに回転し、結果的にアッパーアーム１３が図１の
矢印Ｂ方向のいずれかに回転することになる。つまり、
アッパーアーム１３は四節平行リンク機構１９の動きを
伴わずに単独で回転する。 そして、本実施例では、図
４に示すようにリスト部１８の中心点Ｐ₀での作動領域
は斜線で示す領域Ｑとなり、図９と比べ作動領域Ｑが特
にロボットの後方側に著しく拡大されることになる。

【００２８】また、図４に示す作動領域Ｑ内においてア
ッパーアーム１３が旋回ベース１１の真上を通過しなが
ら前方（図４に示す作動領域Ｑのうち、旋回ベース１１
の旋回中心Ｏを通る鉛直線Ｙよりも左方）から上方，後
方（図４に示す作動領域Ｑのうち鉛直線Ｙよりも右方）
に大きく回転することができるため、図示外のハンドが
把持したワークを前方から後方に搬送する場合にも従来
のようにロボット全体を旋回ベース１１ごと旋回させる
必要がなくなり、アッパーアーム１３を旋回ベース１１
の真上を通過させることによってコンベア等の周辺設備
と最も干渉しにくい軌跡をとることができるようになっ
て、ロボットと周辺設備との干渉を回避するために余分
なスペースを必要としない。

【００２９】次に、従来の構造と本実施例の構造とを比
較したときに、アッパーアームの重量によりロアアーム
駆動用モータが負担すべきモーメントが変化するかどう
かについて検討してみる。

【００３０】従来の構造を摸式的に示したのが図１１で
あり、アッパーアーム３（図１０参照）の重量により駆
動モータ６が負担すべきモーメントをＭ_Aとし、Ｍ_A＝Ｆ
_M×Ｓとする。モーメントのつり合いにより下記のよう
にＦ_Mを求める。

【００３１】・重量Ｗによる回転を止めるためにはＦ₁
の力が必要となる。

【００３２】 Ｗ×Ｓ₁＝Ｆ₁×Ｓ₂ Ｆ₁＝Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂ ・Ｆ₁を分解するとＦ_1a，Ｆ_1bとなる。

【００３３】 Ｆ_1a＝Ｆ₁ｃｏｓθ₁＋Ｆ₁ｓｉｎθ₁ｔａｎ（θ₁−θ₂） Ｆ_1b＝Ｆ₁ｓｉｎθ・｛１／ｃｏｓ（θ₁−θ₂）｝ ・支点Ｐ₂にはＷとＦ₁とを支えるためにＦ₂＝Ｗ＋Ｆ₁の
力が必要となる。これをＦ_2aとＦ_2bとに分解する。

【００３４】 Ｆ_2a＝Ｆ₂ｃｏｓθ₁ Ｆ_2b＝Ｆ₂ｓｉｎθ₁ ・Ｆ_1bをさらにＦ_1baとＦ_1bbとに分解する。

【００３５】Ｆ_1ba＝Ｆ_1bｓｉｎ（θ₁−θ₂） Ｆ
_1bb＝Ｆ_1bｃｏｓ（θ₁−θ₂） ・ここでＦ_2bとＦ_1bbは逆方向の力であるためにその差
をＦ_Mとして求める。

【００３６】 Ｆ_M＝Ｆ_2b−Ｆ_1bb ＝Ｆ₂ｓｉｎθ₁−Ｆ_1bｃｏｓ（θ₁−θ₂） ＝（Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂＋Ｗ）ｓｉｎθ₁−（Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂）・ ｃｏｓ（θ₁−θ₂）ｓｉｎθ₁・｛１／ｃｏｓ（θ₁−θ₂）｝ ＝Ｗ・ｓｉｎθ₁ 同様に本実施例構造についても図１２をもとにＦ_Mを求
める。

【００３７】・重量Ｗによる回転を止めるためにはＦ₁
の力が必要となる。

【００３８】Ｗ×Ｓ₁ｃｏｓθ₂＝Ｆ₁・Ｓ₂ Ｆ₁＝
Ｗ×（Ｓ₁／Ｓ₂）ｃｏｓθ₂ ・Ｆ₁をＦ_1aとＦ_1bとに分解する。

【００３９】Ｆ_1a＝Ｆ₁・（１／ｃｏｓθ₁） Ｆ_1b
＝Ｆ₁ｔａｎθ₁ ・支点となる軸３０にはＷとＦ₁とを支えるためにＦ₂＝
Ｗ＋Ｆ₁の力が必要となり、これをＦ_2aとＦ_2bとに分解
する。

【００４０】 Ｆ_2a＝Ｆ₂ｃｏｓθ₁ Ｆ_2b＝Ｆ₂ｓｉｎθ₁ ・Ｆ_1bをさらにＦ_1baとＦ_1bbとに分解する。

【００４１】 Ｆ_1ba＝Ｆ_1bｓｉｎθ₁ Ｆ_1bb＝Ｆ_1bｃｏｓθ₁ ・Ｆ_2bとＦ_1bbとの差をＦ_Mとして求める。

【００４２】 Ｆ_M＝Ｆ_2b−Ｆ_1bb ＝｛Ｗ＋Ｗ×（Ｓ₁／Ｓ₂）・ｃｏｓθ₂｝ｓｉｎθ₁− Ｗ×（Ｓ₁／Ｓ₂）ｃｏｓθ₂・ｔａｎθ₁・ｃｏｓθ₁ ＝Ｗ・ｓｉｎθ₁＋（Ｗ×Ｓ₁／Ｓ₂）・ ｃｏｓθ₂（ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₁） ＝Ｗ・ｓｉｎθ₁ 以上のように、アッパーアームの重量によって支点
Ｐ₁，Ｐ₁₁に発生するモーメントは、Ｗ，Ｓ₁，Ｓ₂等の
条件が同一であれば双方ともに同一となる。

【００４３】したがって、上記実施例の場合にも、駆動
モータ１６が負担するトルクが小さくて済むという従来
の平行リンク機構タイプのロボットがもつ利点はそのま
ま活かされることになる。

【００４４】また、本実施例では、図２に示すようにい
わゆる片持ちタイプのリスト部１８を採用しているが、
旋回ベース１１の旋回中心Ｏからリスト部１８のハンド
側先端１８ａまでのオフセット量が零にしてある。

【００４５】このように本実施例構造によれば、作動領
域の大幅な拡大化が図れることはもちろんのこと、アッ
パーアーム１３の回転中心である軸３０がアッパーリン
ク１５の長手方向の中間部に設定されているため、ロボ
ットの前方側と後方側の作動領域を互いに同等のものと
して実質的に左右対称（紙面上において）のものとする
ことができる。したがって、ロボットの動きに制約がな
く、ロボットと周辺設備とのレイアウト上の自由度が増
すほか、前方側と後方側とで同じ作業を行う場合、一方
側での作業についてティーチングを行えばそのティーチ
ングデータを反転させることによって他方側のプリティ
ーチングデータに利用でき、ティーチング作業が容易に
なるという利点がある。

【００４６】そのうえ、本実施例によれば、リスト部１
８のハンド側先端１８ａと旋回ベース１１の旋回中心Ｏ
とがアッパーアーム１３の回転平面と平行な同一の平面
上に位置していてそのオフセット量が零となるように設
定されているため、ロボットの座標変換式が簡素化され
るのに伴い、経路制御に際してその経路精度が向上し、
ロボットが狙い通りに極めて正確な作業を行うことがで
きるという作用効果を奏する。以下、その点について詳
しく説明する。

【００４７】即ち、経路制御とはロボットをある点から
ある点まで移動させるにあたって、その経路を目標通り
にするために行う制御であり、目標とする経路と実際の
経路の差が小さいほど経路精度が高いことになる。

【００４８】日本機械学会編「メカトロニクス」シリー
ズIV基礎編（３）産業用ロボットとその応用：８４年１
２月５日 技報堂出版株式会社発行のＰ８９、Ｐ９０の
４．５．３座標変換の項に記載されているように、一般
的に、ロボットを制御する際に位置，角度を求めるとき
にはロボット固有の座標変換式による演算が用いられ、
この座標変換式から導かれる方程式に基づいて、ロボッ
トの各動作軸（アーム）の角度からリスト部の位置を算
出する方法や、逆にリスト部の位置から各動作軸の角度
を算出する方法が採られている。

【００４９】そして、前者の方法では方程式における各
動作軸の角度θが与えられることでリスト部の位置ｘ，
ｙ，ｚが算出され、後者の方法では方程式におけるリス
ト部の位置ｘ，ｙ，ｚが与えられることで各動作軸の角
度θを算出するようになっている。

【００５０】そして、これら方程式は、加減乗除、種々
の三角関数、平方根等の演算要素から構成され、ロボッ
ト制御装置はこれら個々の演算要素について順次演算し
て上記の算出を行う。従って、算出に必要な演算時間は
方程式の中の演算要素の数が少ないほど短いことにな
り、いわんや方程式の演算の数に影響を及ぼす座標変換
式の中の定数の数は少ないほど演算時間が短い。

【００５１】ここで、この実施例では、リスト部１８の
ハンド側先端１８ａと旋回ベース１１の旋回中心Ｏとが
アッパーアーム１３の回転平面と平行な同一の平面上に
位置していてそのオフセット量が零となるように設定さ
れているため、座標変換式の中の定数の数が少なく、結
果的に演算時間が短くなる。

【００５２】また、日本機械学会編「メカトロニクス」
シリーズIV基礎編（３）産業用ロボットとその応用：８
４年１２月５日 技報堂出版株式会社発行のＰ８５〜Ｐ
９１の４．５ プレイバックロボットの項に記載されて
いるように、ロボットの経路制御に際しては、予め定め
られた２点間の経路を生成する目的で補間演算が行われ
ることが知られている。この補間演算は、２点間の経路
をいくつかに分割した直線（直線補間）もしくは円弧
（円弧補間）等で繋いで生成し、目標とする経路に近似
させる手法であり、この分割の数が多いほど目標とする
経路と実際の経路の差が小さく経路精度が高いことにな
る。

【００５３】そして、この補間演算には前述したロボッ
ト固有の座標変換式が用いられ、分割する位置の演算は
この座標変換式から導かれる方程式により行われる。

【００５４】ここで、経路精度とロボットの動作速度と
の関係について説明する。

【００５５】まずロボットをある点からある点まで移動
させる時の移動時間は動作速度によって決まる。仮に、
動作速度を低くすれば移動時間が長くなり、逆に動作速
度を高くすれば移動時間が短くなる。前者の場合、移動
時間内に方程式を演算できる回数は多く、逆に後者の場
合、移動時間内に方程式を演算できる回数は少ない。

【００５６】ところで、先に分割の数が多いほど経路精
度が高いことを説明したが、このように動作速度を低く
すれば、方程式を演算できる回数が多く、分割の数が多
くなり結果として経路精度が高くなる。

【００５７】しかしながら、動作速度は作業内容に応じ
た最適の値で設定されるため、動作速度により経路精度
が一義的に決まってしまう。

【００５８】ところが、先にリスト部１８のハンド側先
端と旋回ベース１１の旋回中心Ｏとがアッパーアーム１
３の回転平面と平行な同一の平面上に位置していてその
オフセット量が零となるように設定されていると、座標
変換式の中の定数の数が少なく、演算時間が短くなるこ
とを説明したとおり、当然演算時間が短くできれば同一
の移動時間内に方程式を演算できる回数を多くすること
ができ、分割の数が多くなって経路精度も向上すること
ができる。

【００５９】かかる構造の本実施例のロボットによる
と、演算時間が短くなるため、同一の動作速度の条件下
において経路制御における分割の数を増やすことがで
き、経路精度を高めることができる。

【００６０】従って、本実施例のロボットによれば、同
一の動作速度の条件下において目標通りの経路に極めて
近い経路で作業を行うことができ、ロボットが狙い通り
に極めて正確な作業を行うことができるものである。

【００６１】図５図〜図７は本発明の第２の実施例を示
す図であり、図７は図５のＸ−Ｘ線断面について示して
いる。本実施例の場合、アッパーアーム１３の配置は第
１実施例と同様であるが、その駆動モータ１７を旋回ベ
ース１１側に配置した点が異なる。

【００６２】図５〜図７において、第２実施例と異なる
部分についてのみ説明すると、駆動モータ１７は旋回ベ
ース１１側のブラケット１１ａに固定されており、他
方、アッパーリンク１５側に設けた減速機構２２内には
図７に示すように回転軸３４が配設されている。

【００６３】この回転軸３４はベアリング３５により回
転可能に支持されるとともに、減速機構２２のジェネレ
ータ２３に固定され、さらにその一端にはプーリ３６が
固定されている。そして、このプーリ３６と駆動モータ
１７側のプーリ３７との間にベルト３８が巻き掛けられ
ており、ベルト伝達により回転軸３４が回転駆動され
る。以上のように、駆動モータ１７と減速機構２２のほ
かに、回転軸３４とプーリ３６，３７およびベルト３８
を含めてアッパーアーム１３を回転させるためのアッパ
ー側の駆動手段を構成している。

【００６４】本実施例の場合、回転軸３４の回転に応じ
た減速機構２２の減速出力によりアッパーアーム１３が
図５の矢印Ｂ方向に回転することになる。

【００６５】この第２の実施例の場合にも、第１の実施
例と同様の作用効果が得られるほか、駆動モータ１７が
旋回ベース１１側に設けられるために、その駆動モータ
１７の分だけ四節平行リンク機構１９の負荷重量を軽減
できる利点がある。

【００６６】さらには、第１の実施例と同じであるため
詳細な説明は省略するが、リスト部１８のハンド側先端
１８ａと旋回ベース１１の旋回中心Ｏとがアッパーアー
ム１３の回転平面と平行な同一の平面上に位置していて
そのオフセット量が零となるように設定されているた
め、ロボットの座標変換式が簡素化されるのに伴い、経
路制御に際してその経路精度が向上するという作用効果
を奏することができる。

【００６７】なお、第１，第２両実施例では、アッパー
リンク１５の長手方向の中間として真ん中の位置に単一
の軸３０を介してアッパーアーム１３を回転可能に連結
する例をあげたが、本願発明ではこれらの実施例に限定
されるものではなく、アッパーリンク１５とロアアーム
１２およびロアリンク１４とをそれぞれ連結している軸
Ｐ₁₂と軸Ｐ₁₄との間においてこれらの軸Ｐ₁₂と軸Ｐ₁₄と
は別の単一の軸３０を介してアッパーアーム１３がアッ
パーリンク１５に連結しているものであれば、本願発明
の権利範囲に含まれるものである。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、ベース上の固定リンク
と、この固定リンクの一端側に連結されたロアアーム
と、このロアアームの上端部にその一端部がに連結され
たアッパーリンクと、前記固定リンクとアッパーリンク
とを相互に連結するロアリンクとで四節平行リンク機構
を構成し、前記アッパーリンクの長手方向の中間部に、
該アッパーリンクとロアアームおよびロアリンクとをそ
れぞれに連結している軸とは別の単一の軸を介して、ア
ッパーアームを回転可能に連結するとともに、前記ロア
アームを回転させるロア側の駆動手段と、前記アッパー
アームを回転させるアッパー側の駆動手段とをそれぞれ
個別に設けた構造としたものである。

【００６９】したがって、四節平行リンク機構とアッパ
ーアームとは互いに異なった回転平面を有していて、ア
ッパーアームが回転しても四節平行リンク機構を構成し
ているロアアームやロアリンク等と干渉しないため、ロ
アアーム用駆動モータの負荷トルクおよび形状を小さく
できるとする従来の四節平行リンク機構タイプのロボッ
トのもつ利点をそのまま活かすことができることはもち
ろんのこと、四節平行リンク機構がアッパーアームの回
転自由度に与える制限がきわめて少ないためにアッパー
アームの回転自由度が飛躍的に大きくなり、従来のもの
と比べて特にロボットの後方側に作動領域を拡大してロ
ボット全体の作動領域を著しく大きく確保することがで
きる。

【００７０】また、アッパーアームが旋回ベースの真上
を通過しながら前方から後方に大きく回転することがで
きるため、例えばハンドが把持したワークを前方側から
後方側に搬送する場合にも従来のようにロボット全体を
旋回ベースごと旋回させる必要がなくなり、アッパーア
ームを旋回ベースの真上を通過させることによってコン
ベア等の周辺設備と最も干渉しにくい軌跡をとることが
できるようになって、ロボットと周辺設備との干渉を回
避するために余分なスペースを必要とせず、スペース効
率が著しく向上する。したがって、特に複数台のロボッ
トを並設してロボット作業ラインを編成する場合にその
ライン編成の上でのスペース的な制約が大幅に緩和され
る。

【００７１】さらに、リスト部（手首）駆動用のアクチ
ュエータ等を例えばそのリスト部と反対側のアッパーア
ームの端部に設けた上で、アッパーアーム内に配置され
る伝達部材を介してリスト部を動かすことも可能である
ことから、可搬重量に占めるリスト部駆動用アクチュエ
ータ等の重量が少なくなって正味可搬重量についても大
きく確保できるようになって、上記の作動領域の拡大化
とも相俟ってロボットの基本性能の向上に大きく貢献で
きる効果がある。

【００７２】さらにまた、上記のようにアッパーアーム
の回転中心となる単一の軸をアッパーリンクの長手方向
の中間部に設定したため、ロボットの前方側と後方側の
作動領域を互いに同等のものとして実質的に左右対称
（紙面上において）のものとすることができる。したが
って、前方側と後方側で同等の軌跡の作業を行わせるこ
とができ、生産設備やコンベヤ等の周辺設備に対するレ
イアウト上の自由度が増すほか、一方側での作業につい
てティーチングを行えばそのティーチングデータを反転
させてプリティーチングデータとして流用しこれに修正
を加えることで他方側のティーチングデータを得ること
ができるため、ティーチング作業の工数の削減が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図。

【図２】図１の右側面図。

【図３】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。

【図４】図１に示すロボットの作動領域を示す説明図。

【図５】本発明の第２の実施例を示す正面図。

【図６】図５の右側面図。

【図７】図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【図８】従来の関節型産業用ロボットの正面図。

【図９】図８の右側面図。

【図１０】図８に示すロボットの作動領域を示す説明
図。

【図１１】図８に示すロボットのアームモーメントの説
明図。

【図１２】図１に示すロボットのアームモーメントの説
明図。

【符号の説明】

１１…旋回ベース １１ａ…固定リンクとしてのブラケット １２…ロアアーム １３…アッパーアーム １４…ロアリンク １５…アッパーリンク １６，１７…駆動モータ １８…リスト部 １９…四節平行リンク機構 ２２…減速機構 ３０…軸 ３６，３７…プーリ ３８…ベルト Ｏ…旋回中心 Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃，Ｐ₁₄…軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース（１１）上に設けられた固定リン
   ク（１１ａ）と、この固定リンク（１１ａ）の一端側に
   回転可能に連結されたロアアーム（１２）と、このロア
   アーム（１２）の上端部にその一端部が回転可能に連結
   されたアッパーリンク（１５）と、前記固定リンク（１
   １ａ）の他端部とアッパーリンク（１５）の他端部とを
   相互に連結するロアリンク（１４）とで四節平行リンク
   機構（１９）を構成し、 前記アッパーリンク（１５）の長手方向の中間部に、該
   アッパーリンク（１５）とロアアーム（１２）およびロ
   アリンク（１４）とをそれぞれに連結している軸
   （Ｐ₁₂，Ｐ₁₄）とは別の単一の軸（３０）を介して、ア
   ッパーアーム（１３）を回転可能に連結するとともに、 前記ロアアーム（１２）を回転させるロア側の駆動手段
   （１６）と、前記アッパーアーム（１３）を回転させる
   アッパー側の駆動手段（１７）とをそれぞれ個別に設け
   たことを特徴とする関節型産業用ロボット。