JPH08216072A

JPH08216072A - 工業用ロボット

Info

Publication number: JPH08216072A
Application number: JP3115395A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Takahashi; 真義高橋
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】第１アームに水平旋回自在に支持された第２
アームの旋回動作の角度が、第１アームのモータカバー
により制限されることがなく、該第２アームを広範囲に
わたって旋回させることができる工業用ロボットを提供
する。【構成】第１アーム５の側方に突出してモータカバー
３６を配置し、第２アーム６を駆動するモータ３２およ
び先端部を駆動するモータ３３の少なくともいずれか一
方をモータカバー３６内に水平方向に軸線を配置して内
蔵することにより、第２アーム６のモータカバー３６へ
の干渉を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークに対して上方よ
り動作する天吊り型または壁掛け型の工業用ロボットに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平面上に設置されたワークに対して例え
ば塗装等の作業を行うにあたり、ワークに対して上方よ
り動作する天吊り型または壁掛け型の工業用ロボットを
使用する場合がある。

【０００３】このような工業用ロボットについて、本出
願人は、図８および図９に示すように、天井または壁面
等（図の場合は天井）に固定される固定ベース１００
と、該固定ベース１００に移動機構１０１を介して上下
移動可能に支持された運動ベース１０２と、該運動ベー
ス１０２に一端側が水平旋回可能に支持された第１アー
ム１０３と、該第１アーム１０３の他端下側に一端側が
水平旋回自在に支持された第２アーム１０４と、該第２
アーム１０４の他端側に回転自在に支持されたリスト１
０５と、該リスト１０５に回転自在に支持された先端部
１０６とを有する構成のものを提案している（特願平６
−９８９６７号）。ここで、この工業用ロボットは、第
１アーム１０３の下面に下方に突出してモータカバー１
０７が配置され、該モータカバー１０７内に鉛直方向に
軸線を配置して第２アーム１０４および先端部１０６を
駆動するモータ（図示せず）が内蔵されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、第１アーム１０３の下面に下方に突出してモータカ
バー１０７が配置されているため、上記工業用ロボット
では、第２アーム１０４が旋回位置によってはモータカ
バー１０７に干渉し、よって、第２アーム１０４の旋回
動作の角度αが制限されてしまうことがあり、この点で
さらなる改善の余地があった。したがって、本発明の目
的は、第２アームの旋回動作の角度がモータカバーによ
り制限されることがなく該第２アームを広範囲にわたっ
て旋回させることができる工業用ロボットを提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、固定ベースと、該固定ベースに移動機構
を介して上下移動可能に支持された運動ベースと、一端
側が水平旋回可能に前記運動ベースに支持された第１ア
ームと、一端側が水平旋回自在に前記第１アームの他端
側に支持された第２アームと、該第２アームの他端側に
回動自在に支持されたリストと、該リストに回転自在に
支持された先端部とを有する工業用ロボットにおいて、
前記第１アームの側方に突出してモータカバーを配置
し、前記第２アームを駆動するモータおよび前記先端部
を駆動するモータの少なくともいずれか一方を前記モー
タカバー内に水平方向に軸線を配置して内蔵してなるこ
とを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明に係る工業用ロボットによれば、第１ア
ームの側方に突出してモータカバーを配置し、第２アー
ムを駆動するモータおよび先端部を駆動するモータの少
なくともいずれか一方を前記モータカバー内に水平方向
に軸線を配置して内蔵してなるため、第２アームは第１
アームに設けられたモータカバーに干渉することがな
い。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１の（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１実施
例に係る工業用ロボットの外観を示すものである。符号
１は固定ベースで、この固定ベース１は、天井または壁
に取り付けられる。また、固定ベース１には、第１リン
クアーム２の基端部が水平方向に沿うＡ軸回りに回転可
能に取り付けられている。

【０００８】第１リンクアーム２の先端部には、運動ベ
ース３が、Ａ軸と平行な軸（図示せず）回りに回転自在
に取り付けられており、かつ固定ベース１と運動ベース
３には、第１リンクアーム２に沿って設けられた第２リ
ンクアーム４の両端がそれぞれ回転可能に取り付けられ
ている。

【０００９】運動ベース３には、第１アーム５の基端部
が鉛直方向に沿うＢ軸回りに水平回転自在に取り付けら
れ、第１アーム５の先端部には、第２アーム６の基端部
がＢ軸に平行なＣ軸回りに水平回転自在に取り付けられ
ている。第２アーム６の先端部にはリスト７がＢ軸、Ｃ
軸と平行なＤ軸回りに水平回転自在に取り付けられてい
る。さらに、リスト７には、Ｄ軸と直交するＥ軸回りに
回転可能な先端軸（先端部）８が取り付けられている。

【００１０】ここで、リスト７は、第１アーム５および
第２アーム６内に設けられた後述する巻掛機構により、
第１アーム５および第２アーム６がどのような姿勢のと
きでも常に一定方向を向き該方向に先端軸８を向けるよ
うになっている。この一定方向とは固定ベース１を中心
としてＡ軸の延びる各方向のいずれかである。ここで、
先端軸８の向く方向に応じて、図１（ａ）に示すように
第２アーム６が第１アーム５に対し所定の１８０゜の範
囲Ｆで旋回するよう右勝手ロボットとして使用され、あ
るいは図１（ｂ）に示すように第２アーム６が第１アー
ム５に対し所定の１８０゜の範囲Ｇで旋回する左勝手ロ
ボットとして使用される。

【００１１】以下は、前記右勝手ロボットの場合を例に
とり詳細に説明する。固定ベース１から運動ベース３の
構造を図２に示す。固定ベース１は底板１ａ，１ｂ、側
板１ｃ，１ｄ、内板１ｅを有しており、側板１ｃには、
Ａ軸回りに回転するモータ９およびその出力軸の軸受
（図示せず）を内蔵した減速機１０が取り付けられてい
る。モータ９はカバー１１で覆われ、減速機１０の出力
軸には、第１リンクアーム２の基端部が固定されてい
る。

【００１２】第１リンクアーム２の基端部には、減速機
１０との固定部の逆側にＡ軸と同軸をなす軸１２が回転
可能に取り付けられており、該軸１２は側板１ｄに固定
されている。また、第１リンクアーム２の先端部には、
運動ベース３が、運動ベース３に固定されたＡ軸と平行
な軸１５および軸受１４を介して回転自在に取り付けら
れている。

【００１３】固定ベース１の側板１ｄには軸１７が取り
付けられており、この軸１７には、軸受１８を介して、
第２リンクアーム４の一端が回転可能に取り付けられて
いる。一方、運動ベース３上には突起部３ｆを介して軸
１９が取り付けられ、この軸１９には、軸受２０を介し
て、第２リンクアーム４の他端が回転可能に取り付けら
れている。そして、固定ベース１、第１リンクアーム
２、運動ベース３、および第２リンクアーム４が、図３
に示すように平行リンク機構（移動機構）を構成してい
る。なお、図２に示すように、モータ９を囲っている中
空部１１ｆは、カバー１１と固定ベース１の側板１ｃに
取り付けられたシール部材１３と継手１６とにより内圧
ケースとして使用可能となっている。

【００１４】さらに、図４を用いて、運動ベース３、第
１アーム５、第２アーム６、およびリスト７の構造を詳
細に説明する。運動ベース３は、上箱３ａ，３ｂ、下箱
３ｃ、上箱３ａ，３ｂを仕切る中板３ｄ，下箱３ｃを仕
切る中板３ｅおよび突起部３ｆで構成され、突起部３ｆ
には、軸１９が取り付けられる。

【００１５】中板３ｅには、減速機２１を取り付けたブ
ラケット２２が固定され、ブラケット２２には、モータ
２３が取り付けられ、上箱３ａには、モータ２３を覆う
ようにカバー２４が取り付けられている。また、減速機
２１の出力軸２５はＢ軸と平行とされ、かつ出力軸２５
には、円盤状のプーリ２６が同軸をなすよう固定されて
いる。運動ベース３の下箱３ｃの下面には、軸受２７が
取り付けられており、該軸受２７には、第１アーム５の
基端部が固定された円筒状のプーリ２８がＢ軸回りに回
転自在に支持され、かつプーリ２６とプーリ２８の間に
は、タイミングベルト２９が巻掛けられている。

【００１６】一方、運動ベース３の中板３ｅには、Ｂ軸
と同軸をなす円筒状のパイプ部材３０の一端が固定さ
れ、パイプ部材３０の他端には、円盤状のプーリ３１が
同軸をなすよう固定されている。また、第１アーム５
は、上板５ａと下板５ｂと長さ方向に沿う両側板５ｃ，
５ｄと幅方向に沿う側板５ｆとで概略構成されている。

【００１７】そして、第１実施例において、第１アーム
５の下板５ｂには二つの軸受３７，３８が設けられてお
り、一方の軸受３７にはＢ軸と平行をなすよう軸３９が
一端を回転自在に支持されている。この軸３９の他端に
は傘歯車４２が固定されており、この軸３９の中間所定
位置には円盤状のプーリ４１が同軸をなすよう固定され
ている。また他方の軸受３８にもＢ軸と平行をなすよう
軸４０が一端を回転自在に支持されており、この軸４０
の他端にも傘歯車４４が固定されていて、この軸４０の
中間所定位置には円盤状のプーリ４３が同軸をなすよう
固定されている。

【００１８】第１アーム５の長さ方向に沿いかつ第２ア
ーム６の旋回動作範囲Ｆ（図１参照）に対し反対側とな
る側板５ｃには、その第２アーム取り付け側に対し反対
側の端部近傍に、モータ３２およびモータ３３が固定さ
れている。これらモータ３２，３３は、それぞれの出力
軸がいずれもＢ軸と直交しかつ第１アーム５の長さ方向
に直交するよう配置されており、側板５ｃから鉛直方向
に突出することなく水平側方にのみ延出する形状をなす
カバー（モータカバー）３６で覆われている。さらに、
モータ３２の出力軸は、側板５ｃを貫通して第１アーム
５内に突出しており、その先端に傘歯車４２に噛み合う
傘歯車３４が固定されている。また、モータ３３の出力
軸も、側板５ｃを貫通して第１アーム５内に突出してお
り、その先端に傘歯車４４に噛み合う傘歯車３５が同軸
をなして固定されている。

【００１９】第１アーム５の下板５ｂの先端部には、出
力部４５ｂがベアリング（図示せず）で支持された減速
機４５が取り付けられており、該減速機４５の入力部４
５ａには円盤状のプーリ４６が取り付けられている。そ
して、プーリ４３とプーリ４６との間には、タイミング
ベルト４７が巻掛られている。ここで、減速機４５の出
力部４５ｂに第２アーム６が固定されている。

【００２０】第２アーム６は、上板６ａと下板６ｂとを
有しており、第１アーム５の上板５ａの先端部および第
２アーム６の下板６ｂの基端部には、軸受４８，４９が
設けられている。これら軸受４８，４９間には、Ｃ軸と
同軸をなす軸５０が、減速機４５の内側を貫通して回転
自在に支持され、かつ軸５０には、上方から、プーリ５
１、軸受５２、軸受５４およびプーリ５３がそれぞれ同
軸をなすよう固定されている。軸受５２，５４には、円
筒状のパイプ部材５５が、Ｃ軸回りに回転自在に支持さ
れ、かつパイプ部材５５の一端および他端には、円盤状
のプーリ５６，５７がそれぞれ同軸をなすよう固定され
ている。さらに、プーリ３１とプーリ５１、プーリ４１
とプーリ５６との間にはそれぞれタイミングベルト５
８、５９が巻掛けられている。

【００２１】第２アーム６の下板６ｂの先端部には軸受
６０が取り付けられ、軸受６０には、円筒状のパイプ部
材６１がＤ軸回りに回転自在に支持されている。また、
パイプ部材６１の一端には円盤状のプーリ６２が同軸を
なすよう固定され、かつパイプ部材６１の他端には、リ
スト７が固定されている。

【００２２】一方、第２アーム６の上板６ａの先端部お
よびパイプ部材６１の内周面にはそれぞれ軸受６３，６
４が取り付けられ、これら軸受６３，６４により、Ｄ軸
と同軸をなす軸６５が、Ｄ軸回りに回転自在に支持され
ている。さらに、軸６５の一端および他端には、円盤状
のプーリ６６と傘歯車６７がそれぞれ同軸をなすよう固
定され、かつプーリ５３とプーリ６２、プーリ５７とプ
ーリ６６との間にはそれぞれタイミングベルト６８，６
９が巻掛けられている。

【００２３】リスト７の前部には軸受７０が取り付けら
れ、この軸受７０には、軸７１がＥ軸回りに回転自在に
支持されている。また、軸７１の一端には、傘歯車６７
と噛み合う傘歯車７９が同軸をなすよう固定され、かつ
軸７１の他端には、リスト７の前方に固定された減速機
７２の入力軸（図示せず）が取り付けられている。この
減速機７２の出力部である先端軸８（図１参照）には、
ブラケット７３が取り付けられており、該ブラケット７
３に本実施例では作業部としての塗装ガン７４が取り付
けられている。ここで、各プーリ及び各傘歯車の回転比
は、いずれも１：１となっている。

【００２４】なお、図４に示すようにモータ２３を囲っ
ている中空部２４ｆは、カバー２４と運動ベース３の中
板３ｄに取り付けられたシール部材７５と継手７６によ
り、またモータ３２とモータ３３とを囲っている中空部
３６ｆは、カバー３６と第１アーム５の側板５ｃに取り
付けられたシール部材７７と継手７８とにより内圧ケー
スとして使用可能となっている。

【００２５】次に、上記構成を有する工業用ロボットの
動作を説明する。固定ベース１に固定されたモータ９の
出力は減速機１０で減速され第１リンクアーム２をＡ軸
回りに駆動する。第１リンクアーム２がＡ軸回りに運動
すると第１リンクアーム２の先端部に取り付けられた運
動ベース３は、第２リンクアーム４の作用により、固定
ベース１に対して、Ａ軸と平行な軸（水平軸）回りに常
時一定の姿勢を保ったまま上下移動する。

【００２６】一方、モータ２３の力は減速機２１で減速
され、プーリ２６、タイミングベルト２９、プーリ２８
を介して第１アーム５をＢ軸回りに駆動する。また、第
１アーム５に固定されたモータ３３の出力は傘歯車３
５，４４、軸４０、プーリ４３、タイミングベルト４
７、プーリ４６、減速機４５を介して第２アーム６をＣ
軸回りに駆動する。同様に、第１アーム５に固定された
モータ３２の出力は、傘歯車３４，４２、軸３９、プー
リ４１、タイミングベルト５９、プーリ５６、パイプ部
材５５、プーリ５７、タイミングベルト６９、プーリ６
６、軸６５、傘歯車６７，７９、軸７１を介してリスト
７に伝達され、さらにリスト７の先端部の減速機７２で
減速されて、塗装ガン７４を取り付けたブラケット７３
をＥ軸回りに駆動する。

【００２７】ここで、リスト７は、運動ベース３と一体
のパイプ部材３０に固定されたプーリ３１、タイミング
ベルト５８、プーリ５１、軸５０、プーリ５３、タイミ
ングベルト６８、プーリ６２、パイプ部材６１で構成さ
れる巻掛機構の作用により、固定ベース１に対して、常
時一定の方向を向く。即ち、ブラケット７３の回転軸Ｅ
は、第１アーム５、第２アーム６の位置によらず常に同
じ方向を向くことになる。これにより、第１アーム５、
第２アーム６の位置にかかわらず、塗装ガン７４を常に
同じ向きに向かせることができる。すなわち、この工業
用ロボットは、例えば図５に示すように作業を行うが、
楕円形の噴出パターンを持つ塗装ガン７４を使って直線
動作で塗装作業をする場合でもリスト７の補正動作が要
らず、作業に最低必要な３軸の制御軸（水平面上の作業
では、２軸の制御軸）だけで塗装作業が可能となる。ま
た、図５中Ｙ軸回りに傾いた面に対しては、Ｅ軸回りの
補正だけで対応できる。

【００２８】上記構成の工業用ロボットによれば、第１
アーム５の側板５ｃに側方に突出してモータカバー３６
を配置し、該モータカバー３６内に水平方向に軸線を配
置して第２アーム６および先端軸８を駆動するモータ３
２，３３を内蔵してなるため、第２アーム６は第１アー
ム５のモータカバー３６に干渉することがない。したが
って、第２アーム６の旋回動作の角度がモータカバー３
６により制限されることがなく、広範囲にわたって旋回
させることができる。

【００２９】ここで、図６は、第１アーム５および第２
アーム６の質量分布を示すもので、第２アーム６が第１
アーム５から直線状に伸びた場合の、第１アーム５およ
び第２アーム６の質量ｍ_Aの質量中心Ｊが第１アーム５
の支持中心であるＢ軸からＸ方向（第１アームの長さ方
向）にＨ₁の位置にあり、モータ３２およびモータ３３
の質量ｍ_Mの質量中心ＩがＢ軸からＸ方向の前記に対し
逆方向にＨ₂の位置にあって、Ｘ方向のバランスは、次
式で表されることになる。Ｈ₁ｍ_A＝Ｈ₂ｍ_M

【００３０】また、第１アーム５と第２アーム６とが直
角をなす状態の質量ｍ_Aの質量中心Ｋは、第１アーム５
の支持中心であるＢ軸からＹ方向（第１アーム５の幅方
向）にｈ₁の位置にあり、モータ３２およびモータ３３
の質量ｍ_Mの質量中心ＩはＢ軸からＹ方向の前記に対し
逆方向にｈ₂の位置にあって、Ｙ方向のバランスは、次
式で表されることになる。ｈ₁ｍ_A＝ｈ₂ｍ_M

【００３１】そして、上記実施例においては、第１アー
ム５の、第２アーム６の旋回動作範囲Ｆに対し反対側に
モータ３２およびモータ３３が取り付けられているた
め、Ｙ方向のアンバランスモーメントが小さく、かつ、
第１アーム５の、第２アーム６の取り付け側に対し反対
側の端部近傍にモータ３２およびモータ３３が取り付け
られているため、Ｘ方向のアンバランスモーメントも小
さくできる。したがって、特に軸受２７の負荷を低減す
ることができる。

【００３２】なお、図７に示す第２実施例のように、第
１アーム５の幅方向に沿いかつ第２アーム６に対し反対
側となる側板５ｆに、モータ３２およびモータ３３を、
それぞれの出力軸がいずれも第１アーム５の長さ方向に
沿いかつ先端の傘歯車３４，３５が対応する傘歯車４
２，４４に噛み合うよう固定し、さらに、側板５ｆから
鉛直方向に突出することなく水平側方にのみ延出する形
状をなすカバー８０で覆ってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る工業用
ロボットによれば、第１アームの側方に突出してモータ
カバーを配置し、第２アームを駆動するモータおよび先
端部を駆動するモータの少なくともいずれか一方を前記
モータカバー内に水平方向に軸線を配置して内蔵してな
るため、第２アームは第１アームに設けられたモータカ
バーに干渉することがない。したがって、第２アームの
旋回動作の角度がモータカバーにより制限されることが
なく、該第２アームを広範囲にわたって旋回させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す工業用ロボットの外
観図であって、（ａ）は右勝手用、（ｂ）は左勝手用を
それぞれ示している。

【図２】本発明の第１実施例に係る工業用ロボットの固
定ベースから運動ベースまでの構造の例を示す断面図で
ある。

【図３】図２に示す部分の側面図である。

【図４】本発明の第１実施例に係る工業用ロボットを示
すもので、（ａ）は運動ベースからリストまでの断面
図、（ｂ）は（ａ）に示すＸ−Ｘ線に沿う断面図、
（ｃ）はリストの断面図、（ｄ）は第１アームの一部を
断面とした平面図である。

【図５】本発明の第１実施例に係る工業用ロボットの作
業状態を示す斜視図である。

【図６】本発明の第１実施例に係る工業用ロボットの第
１アームおよび第２アームの質量分布を示す平面図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例に係る工業用ロボットの運
動ベースからリストまでの構造の例を示す断面図であ
る。

【図８】工業用ロボットの一例を示す斜視図である。

【図９】工業用ロボットの一例を示す側面図である。

【符号の説明】

１固定ベース２第１リンクアーム（移動機構）３運動ベース４第２リンクアーム（移動機構）５第１アーム５ｃ側板６第２アーム７リスト８先端軸（先端部）９モータ（移動機構）３２モータ３３モータ３６カバー（モータカバー）８０カバー（モータカバー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定ベースと、該固定ベースに移動機構
を介して上下移動可能に支持された運動ベースと、一端
側が水平旋回可能に前記運動ベースに支持された第１ア
ームと、一端側が水平旋回自在に前記第１アームの他端
側に支持された第２アームと、該第２アームの他端側に
回動自在に支持されたリストと、該リストに回転自在に
支持された先端部とを有する工業用ロボットにおいて、前記第１アームの側方に突出してモータカバーを配置
し、前記第２アームを駆動するモータおよび前記先端部
を駆動するモータの少なくともいずれか一方を前記モー
タカバー内に水平方向に軸線を配置して内蔵してなるこ
とを特徴とする工業用ロボット。