JPH0825257A - ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット同士の干渉が生じ難く、しかも揺動
アームの旋回面が傾斜しないロボット構造を実現する。 【構成】 固定ベース７０と可動ベース間を１対の平行
リンクバー７４ａ，７４ｂで連結する。可動ベース７２
に旋回軸７６を旋回可能に連結し、旋回軸７６に揺動ア
ーム７８を揺動可能に連結する。 【作用】 平行リンク機構や可動ベース７２は旋回せ
ず、ロボット同士の干渉は生じ難い。また可動ベース７
２は常時水平に保たれ、揺動アーム７８は同一の重力ポ
テンシャルを保った状態で旋回する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットに関し、特にロ
ボット同士の干渉を避けるために必要なロボット間距離
を短くすることのできるロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車のボデー製造ラインの両側
には溶接ロボットが多数配置され、数千点にも及ぶ箇所
にスポット溶接をしている。この場合、ライン長を短く
することが求められ、その解決法の一つとしてロボット
間距離を短くして同一距離内に多数のロボットを配置す
る試みが提案されている。ロボットを複数配置する場合
にはロボット同士の干渉を避ける必要があり、ロボット
を高密度で配置しようとすると、もともと干渉の生じ難
いロボットを用いる必要がある。

【０００３】ロボット同士の干渉が生じ難いロボットの
一例が特開平２−７６６８９号公報に開示されており、
これを図９を参照して説明する。このロボットは、固定
ベース８０に対して前後揺動アーム８１が揺動可能に連
結される。前後揺動アーム８１の後方に、第１リンクバ
ー８２、第２リンクバー８３、第３リンクバー８４から
なる平行リンク機構が形成され、第３リンクバー８４に
旋回軸８５が連結されている。そして旋回軸８５に対し
て揺動アーム８６が固定的に連結されている。

【０００４】この構造のロボットは、前後揺動アーム８
１が矢印８１ａのように前後方向に揺動することで揺動
アーム８６が前後方向に揺動し、第１リンクバー８２が
前後揺動アーム８１に対して矢印８２ａのように角度を
変えることで第３リンクバー８４、旋回軸８５ならびに
揺動アーム８６が上下方向に揺動し、そして旋回軸８５
が旋回することで揺動アーム８６が旋回する。

【０００５】この構造によると、揺動アーム８６を旋回
させても第１リンクバー８２、第２リンクバー８３、第
３リンクバー８４は旋回しないために、ロボットの後方
において干渉が生じ難く、ロボットを高密度に配置し得
る。なおロボットの前方、すなわち揺動アーム８６同士
の干渉はロボットの動作プログラムのティーチングによ
って干渉しないようにできるが、ロボットの後方での干
渉も避けられるように配慮した動作プログラムを作成す
ることは複雑すぎて実際的でないことから、ロボットの
後方では旋回しないようにすることによって、実際的に
は始めてロボットを高密度で配置することが可能とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のロボットは高密
度配置に適したものであるものの、図９からも明らか
に、揺動アーム８６の上下方向の揺動角を変えるために
第１リンクバー８２の角度を変えると、旋回軸８５も傾
いてしまう。すなわち旋回軸８５は揺動アーム８６を水
平面から傾斜した面内で旋回させることになる。揺動ア
ーム８６を水平面から傾斜した面内で旋回させる場合、
当然のことながら、揺動アーム８６は重力の影響によっ
て最下点に旋回しようとする傾向があり、旋回角を正確
に制御することが難しい。また旋回モータには、旋回面
が最大に傾いたときに揺動アーム８６を重力に抗して上
方へ旋回させることのできるトルクが必要となり、大型
モータが必要となる。これに加えて、このような大型モ
ータが第３リンクバー８４の揺動に合わせて揺動するこ
とになるため、ロボットの動作が不安定になる。さらに
旋回面が傾斜していると、オペレータにとって旋回角と
実際の位置関係がわかり難く、ロボットのティーチング
が困難となる。本発明は、図９に示した従来のロボット
の利点を失わず、しかも旋回軸８５が傾くことに起因し
て生じる前述の問題点を発生させない、新たなロボット
を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わるロボ
ットは、図８に模式的に示されているように、ロボット
の固定ベース７０と可動ベース７２間が１対の平行リン
クバー７４ａ，７４ｂで連結され、前記可動ベース７２
に旋回軸７６が旋回可能に連結されるとともに前記可動
ベース７２に前記旋回軸７６を旋回させる旋回モータが
配置され、前記旋回軸７６に揺動アーム７８が揺動可能
に連結されている。第２の発明に係わるロボットは、前
記平行リンクバー７４ａ，７４ｂを揺動させるモータが
前記固定ベース７０に固定され、前記揺動アーム７８を
揺動させるモータが前記旋回軸７６に固定されている。
第３の発明に係わるロボットは、前記旋回軸７６を旋回
させる前記旋回モータが減速機を介して前記旋回軸７６
に連結され、前記旋回モータと前記減速機が前記旋回軸
７６と同軸位置で前記可動ベース７２に固定されてい
る。

【０００８】

【作用】第１の発明に係わるロボットによると、可動ベ
ース７２は平行リンクバー７４ａ，７４ｂの前後揺動に
抗して常時一定の角度に保たれ、旋回軸７６が傾斜する
ことがない。このため揺動アーム７８の旋回面は常時水
平であり、重力による影響を受けることがない。また、
旋回モータも常に同じ姿勢であるため、安定した動作が
行える。さらに平行リンクバー７４ａ，７４ｂ及び可動
ベース７２は旋回しないために、干渉領域も小さくて済
み、ロボットを高密度で配置できる。

【０００９】第２の発明に係わるロボットによると、平
行リンクバー７４ａ，７４ｂを揺動させるモータ（いず
れか一方を移動させれば他方は追従して揺動するから、
どちらを揺動させてもよい）は固定ベース７０に固定さ
れ、揺動アーム７８を揺動させるモータは旋回軸７６に
固定されている。すなわち両モータは離れた位置に配置
されている。これに対して図９に示した従来のロボット
では、前後揺動アーム８１を揺動させるモータと、前後
揺動アーム８１に対して第１リンクバー８２を揺動させ
るモータとが同一位置に配置される必要があり、これに
よってロボットの小型化が制約される。第２の発明に係
わるロボットでは２つのモータを離れた位置に配置でき
ることから、従来の不具合が解消され、ロボットが小型
化できる。第３の発明に係わるロボットによると、旋回
軸−減速機−モータが同軸上で直結されることになり、
構造が単純化され、メインテナンスが容易化される。

【００１０】

【実施例】

（第１実施例）図１〜図３によって、本発明を具現化し
た第１実施例について説明する。図１において、参照番
号１０はロボットの固定ベースを示している。この固定
ベース１０に対して第１平行リンクバー１４ａが軸線３
２のまわりに前後前方に揺動可能に連結されている。そ
の後方において第２平行リンクバー１４ｂが固定ベース
１０に対して軸線３０のまわりに揺動可能に連結されて
いる。第１平行リンクバー１４ａと第２平行リンクバー
１４ｂの上端は可動ベース１２に連結されている。第１
平行リンクバー１４ａは可動ベース１２に対して軸線３
４のまわりに揺動可能であり、第２平行リンクバー１４
ｂは可動ベース１２に対して軸線３６のまわりに揺動可
能である。軸線３０と３２間距離は軸線３６と３４間距
離に等しく、可動ベース１２と第１平行リンクバー１４
ａと第２平行リンクバー１４ｂと固定ベース１０とで平
行リンクが構成されている。この平行リンクは従来の平
行リンクと異なり、軸線３０と３２が固定した位置に維
持されている。またこの実施例では軸線３０と３２が水
平位置におかれている。このため可動ベース１２は常時
水平に保たれる。可動ベース１２には旋回軸１６ａが回
転可能に連結されている。旋回軸１６ａの回転軸３８は
常時鉛直に保たれる。

【００１１】旋回軸１６ａのフランジ１６ｂに対して揺
動アーム１８が水平軸線４０のまわりに上下方向に揺動
可能に連結されている。揺動アーム１８の先端には手首
部１９が連結されている。

【００１２】固定ベース１０に対して第２平行リンクバ
ー１４ｂを旋回させる第１モータ２４が固定されてい
る。可動ベース１２に旋回軸１６ａを旋回させる旋回モ
ータ２６が固定されている。旋回軸のフランジ１６ｂに
揺動アーム１８を揺動させる第３モータ２８が固定され
ている。第１モータ２４は減速機４４を介して第２平行
リンクバー１４ｂに連結されていて第２平行リンクバー
１４ｂを揺動させる。旋回モータ２６は減速機４６を介
して旋回軸１６ａに連結されていて旋回軸１６ａを旋回
させる。第３モータ２８は減速機４８を介して揺動アー
ム１８に連結されていて揺動アーム１８を揺動させる。
第１モータ２４と減速機４４は第２平行リンクバー１４
ｂの旋回軸３０と同軸に配置されており、旋回モータ２
６と減速機４６は旋回軸１６ａの回転軸３８と同軸に配
置されており、第３モータ２８と減速機４８は揺動アー
ム１８の揺動軸４０と同軸に配置されている。なお図１
中２９ａ，２９ｂ，２９ｃは手首部１９用のモータであ
る。また１１はバランサー用のエアシリンダである。

【００１３】図２は第２平行リンクバー１４ｂが鉛直の
状態（１４ｂ１）と最大に前側に揺動した状態（１４ｂ
２）と最大に後側に揺動した状態（１４ｂ３）を示して
いる。また併せて揺動アーム１８が水平の状態（１８−
１）と最大に下側に揺動した状態（１８−２）と最大に
上側に揺動した状態（１８−３）とを示している。この
ロボットは充分に広い作動領域を有している。

【００１４】図３は、可動ベース１２の移動範囲を示し
ており、第２平行リンクバー１４ｂが鉛直の状態（１２
−１）、最大に前側に移動した状態（１２−２）、最大
に後側に移動した状態（１２−３）を示している。可動
ベース１２は図３において紙面左右方向に平行移動する
だけで旋回はしないために、隣接するロボットと干渉し
難くなっていることが確認される。

【００１５】（第２実施例）図４は第２実施例のロボッ
トを前方から見た図、図５は第２実施例のロボットを横
方向から見た図、図６は第２実施例のロボットを後方か
ら見た図を示している。図７は第２実施例のロボットを
上方から見た図を示している。図中第１実施例と均等な
構造に対して下２桁が共通の番号が用いられている。

【００１６】第２実施例のロボットは、旋回軸１１６ａ
までは第１実施例と同様の構造であるために、重複した
説明は省略する。次に第２実施例に固有の特徴を説明す
る。まず第１の特徴は図４によく示されているように、
旋回軸１１６ａのフランジ１１６ｂが旋回の回転軸１３
８からオフセットされている。ただし揺動アーム１１８
はオフセットされておらず、揺動アーム１１８を鉛直に
向けると揺動アーム１１８の軸心は旋回の回転軸１３８
に一致する。またフランジ１１６ｂの高さが第１実施例
に比べ高く確保されており、図４〜図６から明らかなよ
うに、揺動アーム１１８を前から鉛直状態を通過して後
に大きく揺動させたときに、手首用モータ１２９ａ，１
２９ｂ，１２９ｃが可動ベース１１２の上方をクリアラ
ンスをもって通り抜けられるようになっている。この結
果、図５に示されているように、手首部１１９は前側に
も後側にも大きく揺動できる。図５中、１１２−２は可
動ベース１１２が前方に最大に揺動した状態を示し、１
１９−２はそのときの手首部の旋回領域を示している。
１１２−３は可動ベース１１２が後方に最大に移動した
状態を示し、１１９−３はこのときの手首部の旋回領域
を示している。また１１９−１は、第２平行リンクバー
１１４ｂと揺動アーム１１８の動きを複合させることに
よって得られる手首部１１９の移動範囲を示している。
また図４、図６中、１１９−ａは可動ベース１１２を最
上位に位置させたときに、揺動アーム１１８の揺動に伴
って手首部１１９が旋回する範囲（ただしこの場合は旋
回軸によって揺動アーム１１８が紙面内で揺動できるよ
うに予め調整したものとする）を示し、１１９−ｂは可
動ベース１１２を最下位に位置させたときに、揺動アー
ム１１８の揺動に伴って手首部１１９が旋回する範囲を
示している。

【００１７】図７は第２平行リンクバー１１４ｂの揺動
によって旋回の回転軸１３８が動きうる範囲（１３８−
２〜１３８−３）と、そのとき揺動アーム１１８を水平
に向けて旋回させたときに、手首部１１９が旋回する範
囲（１１９−ｃ，１１９−ｄ）を示している。本発明の
ロボットは、傾かない可動ベース１１２に対して揺動ア
ーム１１８が水平に旋回できるため、側方の旋回範囲を
特に広く確保できる利点がある。

【００１８】本実施例のロボットによると、可動ベース
１１２が常時水平に保たれて旋回の回転軸１３８が傾く
ことがないために、揺動アーム１１８の重力ポテンシャ
ルが同一の状態で旋回させることができ、旋回モータ１
２６に必要なトルクは小さくてすみ小型のモータが利用
できる。また、旋回モータ１２６の姿勢も変化しないた
めに、ロボットの動作が安定する。また旋回軸１１６ａ
の旋回角と実際の揺動アーム１１８の旋回位置がよく対
応し、オペレータがロボットをティーチングし易い。さ
らに揺動アーム１１８の旋回位置が重力によって影響を
受けることがないために、旋回角の制御精度が高い。

【００１９】さらに、第１モータ１２４と減速機１４４
と揺動中心１３０が同軸であり、旋回モータ１２６と減
速機１４６と旋回の回転軸１３８が同軸であり、第３モ
ータ１２８と減速機１４８と揺動中心１４０とが同軸で
あり、駆動構造が著しく単純化されており、メインテナ
ンスも容易化されている。さらに減速機１４４，１４
６，１４８は高精度の一般部品を流用でき、制御精度も
向上する。

【００２０】また図６に良く示されているように、第２
平行リンクバー１１４ｂがロボットの中心線よりオフセ
ットされており、第２平行リンクバー１１４ｂと減速機
１４４と第１モータ１２４を直結しても、第１モータ１
２４の末端をほぼロボットの幅内に収めることができる
ため、図６中におけるロボットの幅を充分に狭くするこ
とができ、ロボットを高密度に配置した際にオペレータ
がロボット間の隙間にはいってメインテナンスする際の
作業性が充分に向上する。

【００２１】また上下に揺動させる第３モータ１２８が
前後に揺動させる第１モータ１２４と異なる位置に配置
できるために、モータと減速機と旋回軸とを同軸に配置
しても図６におけるロボットの幅を狭くすることができ
る。さらにこの実施例では、揺動アーム１１８が鉛直状
態を間に挟んで前方にも後方にも揺動できるようにした
ので、部品を後方で受取って前方の作業部位へ運んで作
業するといった動作が可能となっている。

【００２２】

【発明の効果】第１発明に係るロボットによると、可動
ベースが傾かず、しかも可動ベースは前後方向で往復す
るだけで旋回することがないために、アームの旋回に重
力が影響を及ぼすことがなく、旋回モータの姿勢が一定
であるため安定した動作が行える。しかもロボット同士
の干渉が発生し難くなっている。このためロボットを高
密度で配置することが可能となり、しかもその際に旋回
モータを小型化でき、旋回角の制御精度を向上させるこ
とができる。また旋回角と実際のアーム位置との関係が
オペレータにわかり易く、ロボットの動作プログラムの
作成が容易化される。また、傾かない可動ベースに対し
て揺動アームが水平に旋回するため、両側方の可動範囲
が広くなる。

【００２３】第２発明に係わるロボットではさらに、前
後揺動用のモータと上下揺動用のモータが別位置に配置
されるために、ロボットの幅を狭くした状態でモータを
収容できることになり、ロボットを高密度で配置した際
にもオペレータがロボット間のスペースにはいりこんで
メインテナンスすることが容易になし得る。

【００２４】第３発明に係るロボットでは、モータと減
速機が回転軸心上に直列上に配置されるために、構造が
簡単化されメインテナンスが容易化されるという優れた
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のロボットの斜視図

【図２】第１実施例の側面図

【図３】可動ベースの可動範囲を示す平面図

【図４】第２実施例のロボットを前方から見た図

【図５】第２実施例のロボットを側方から見た図

【図６】第２実施例のロボットを後方から見た図

【図７】第２実施例のロボットの旋回回転軸の移動範囲
を示す図

【図８】本発明のロボットのスケルトン図

【図９】従来のロボットのスケルトン図

【符号の説明】

７０ 固定ベース ７２ 可動ベース ７４ａ，７４ｂ 一対の平行リンクバー ７６ 旋回軸 ７８ 揺動アーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの固定ベースと可動ベース間が
   １対の平行リンクバーで連結され、前記可動ベースに旋
   回軸が旋回可能に連結されるとともに前記可動ベースに
   前記旋回軸を旋回させる旋回モータが配置され、前記旋
   回軸に揺動アームが揺動可能に連結されているロボッ
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１のロボットにおいて、前記平行
   リンクバーを揺動させるモータが前記固定ベースに固定
   され、前記揺動アームを揺動させるモータが前記旋回軸
   に固定されていることを特徴とするロボット。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のロボットにおいて、前
   記旋回軸を旋回させる前記旋回モータが減速機を介して
   前記旋回軸に連結され、前記旋回モータと前記減速機が
   前記旋回軸と同軸位置で前記可動ベースに固定されてい
   ることを特徴とするロボット。