JPS58155185A - 工業用ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は工業用ロボットに関するものであり、別して
はアーム系の先端に設けたホルダーによって対象物を把
持して運搬する工業用ロボットの改良に関するものであ
る。

以下の記載において、ロボット本体に対してホルダーが
旋回する水平方向の動きをθ（シータ＝）移動と呼ぶ。

またロボット本体に対してホルダーが水平経路に沿って
直線的に接近（後退）あるいは離間（前進）する動きを
Ｘ（エックス）移動と呼ぶ。またこのＸ移動と直交方向
の水平経路に沿ってのホルダーの直線的な動きをｙ（ワ
イ）移動と呼ぶ。更にロボット本体に対してホルダーが
垂直経路に沿って直線的に上下する動きを２（ゼット）
移動と呼ぶ。

工業用ロボットには種々の性能が要求されるが、その生
なものを挙げると、水平方向にあまりスペースをとらな
いこと、作業員にとっての危険度が少いこと、動作中の
姿勢が安定していること、動作の制御をいかに適確にす
るかの設計が容易であること、および軽量頑丈でしかも
高速で動作し得ることなどである。

従来からも種々の形式の工業用ロボットが開発されかつ
実用にも供されて来たが、上記したような性能を全て兼
ねそなえたものは皆無であった。

かかる実情に鑑み、本発明者°等は既に、上記した諸性
能を併せ持った工業用ロボットを提案した。

この提案のロボットは制御系とアーム系とから構成され
、制御系はＸおよび２移動用更に好ましくはθ移動用制
御モーターを有して一括して基盤ケース内に収容され、
駆動系はＸおよび２移動用モーターにそれぞれ作動連結
された２本の軸とこれらに嵌合するナツトを有して一括
して基盤ケース上に立設された直立ケース内に収容され
、アーム系は上記のナツトに連結された２本のアームか
らなる二等辺三角形構造を有している。Ｘ移動用制御モ
ーターに駆動されて上記の二等辺三角形が変態してホル
ダーがＸ移動し、２移動用制御モーターに駆動されて上
記の二等辺三角形が上下に平行移動してホルダーが２移
動し、θ移動用制御モーターに駆動されて上記の二等辺
三角形が旋回してホルダーがθ移動する。

この工業用ロボットは前記した諸性能を全てそなえた非
常にバランスのとれたものであるが、そのＸ移動におい
て更に改良すべき点が見出された。

部ちホルダーのＸ方向位置に応じて動作の精度が変ると
いう点がそれである。

上記したように該提案のロボットにあっては、Ｘ移動用
制御モーターを基盤ケース内に収容し、この制御モータ
ーを駆動系を介してアーム系に伝達し、前記二等辺三角
形を変態させてホルダーをＸ移動させるという構造をと
っている。このためロボットに近い区域においてはホル
ダーの移動速９度が大きく、ホルダーが前進するに従っ
てその移動速度が漸減してゆく。即ち制御モーターの回
転角を規準にすると、同一回転角について、ロボットに
近い区域ではホルダーの移動距離が大きく、遠い区域で
はホルダーの移動距離が小さくなる。

ところでロボットなどの所謂数値制御においては制御モ
ーターの単位回転数（回転角に相当する）を最小の設定
基準としている。従って上記したような事態は、この最
小設定基準としている。従って上記したような事態は、
この最小設定基準の倍率がＸ方向位置に応じて変ってく
ることを意味し、このことはロボットの動作精度が変動
することにつながり、精度管理上非常に不°都合である
。

この発明の目的は、上記した二等辺三角形型のアーム系
を有した工業用ロボットにおいて、そのＸ移動の動作精
度を均一化することにある。

即ちこの発明のロボットは制御系と駆動系とアーム系と
から構′成され、制御系は２移動用更に好ましくはθ移
動用制御モーターを基盤ケース内に一括収容して有する
とともにＸ移動用制御モーターを駆動系とアーム系との
連結部に有し、駆動系は２移動用制御モーターに作動連
結した１本のネジ軸と、このネジ軸の上下に支持体とナ
ラトラそれぞれ離間し、遊嵌および螺合して配し、基盤
ケース上に立設された直立ケース内に収容され、アーム
系は上記のナツトと支持体に連結された２本のアームか
らなる二等辺三角形構造を有して℃・る。

Ｘ移動用制御モーターに駆動されて上記の二等辺三角形
が変態してホルダーがＸ移動し、２移動用制御モーター
に駆動されて上記の二等辺三角形が上下に平行移動し、
更に好ましくはθ移動用制御モーターに駆動されて上記
の二等辺三角形が旋回してホルダーがθ移動する。

以下添付の図面によって更に詳細にこの発明に。

ついて説明する。

第１図に示すのはこの発明の工業用ロボットの一実施態
様の外観である。概説すると該ロボットは制御系１と駆
動系２とアーム系６の６部から構成されている。制御系
１は一部を除いてロボットの基部に設けられた千円筒状
の基盤ケース４内に集中して収容されており、駆動系２
は基盤ケース４上に載設された長円筒状の直立°ケース
６内に一括して収容されており、アーム系３は直立ケー
ス乙の前面に形成された伸縮性蛇腹板７から前方に突出
する複数本のアームから構成され、かつその前端に対象
物を把持するホルダーＨを具えている。

上記のような概略構成を有した工業用ロボットの内部構
造の詳細を第２図に示す。尚図中アーム系３については
一部を省略表示しである。

駆動系２は前記したように直立ケース６内に一括して収
容されており、垂直方向に延在するネジ軸２１を有して
おり、このネジ軸２１は頂部において軸受２１ａにより
回転自在に支持されている。

このネジ軸２１には支持体２２とナツト２３とが上下に
離間してそれぞれ遊嵌および螺合した状態、となってい
る。

上方の支持体２２は前方に突出するアーム支持片２２ａ
を一体に有しており、しかも、この支持体は基板１２か
ら垂直方向に延在するガイド棒１５．１５に支持されて
上下動が案内される。ナツト２３の前端にも同様にアー
ム支持片２３ａが形成されている。アーム系３は第６図
（Ａ）にも示すように、第１アーム３１、第２アーム３
２および副アーム３３を有しており、この内削アーム３
３は直接この発明には関係ない。第１アーム３１は上端
において上方の支持片２２ａに軸承（Ｐ）されるととも
に、斜め下方に延在して、その下端にホルダーＨを有し
ている。第２アーム３２は第１アーム３１の半分の長さ
を有しており、下端において下方の支持片２６ａに軸承
（Ｑ）されるとともに、上端において第１アーム６１の
長手方向中央の部位に軸承（Ｒ）されている。

従って力学の観点から言うと該アーム系３は、いずれも
軸承点Ｒを頂点とする二等辺三角形ＲＰＡおよびＲＱＨ
から構成されていることになる。そしてＨに下向きの負
荷が掛った場合に、上記のような二等辺三角形構造が最
も頑丈であることは、当業者周知の事実である。

制御系１の内、Ｘ移動用制御モーター１１はナツトの支
持片２６２Ｌに架設されており、その出力軸は図示しな
い適宜な減速歯車を介して第２アーム３２の下端に作動
連結されている。この制御モーター１１は可逆モーター
であって、その回転に伴って第２アーム３２が軸承点Ｑ
を中心として上下に揺動する。制御系１の他の部分は前
記したように基盤ケース４内に一括して収容されている
。

即ちネジ軸２１には基板１２が嵌合しており、基板１２
０円周上には歯車１６が形成されている。

−万〇移動用制御モーター１４の出力軸には歯車１６が
連結されており、この歯車１６は基板上の歯車１３と噛
合保合している。更に基板１２の下側には２移動用モー
ター１７が設けられており、その出力軸（図示せず）は
ネジ軸に連結されている。

アーム系３の動作説明に入る前に以上述べたような構成
を有した制御系１と駆動系２０組合せについて説明する
。

制御モーター１７が回転すると、これと下方のナツト２
３との螺合関係によりナツト２３が垂直方向に移動する
。従って後述するようにホルダーＨは２移動をする。

制御モーター１１が回転すると第２アーム５２が揺動し
、後述するようにアーム系３が変態しホルダーＨはＸ移
動する。

制御モーター１４が回転すると基板１２およびネジ軸２
１更にはアーム系３が旋回し、ホルダーＨはθ移動する
。

次に第３図（Ａ）〜（Ｃ）によりホルダーＨの各移動を
説明する。第３図（Ａ）に示す状態を出発点とする。

まず第３図（Ｂ）により２移動を、ホルダーＨが下降す
る場合を例にとって説明する。第３図（Ａ）の状態にお
いて制御モーター１７がいずれかの方向に回転すると、
ネジ軸２１が回転し、これに伴いナツト２６が下降する
。このとき、支持体２２０位。

置は、第２アーム５２の揚立状態で決定されるので、ナ
ツトと支持体の上下相対位置に変化がないからアーム系
３は第３図（Ａ）に示した二等辺三角形構造を保ったま
まで下降する。即ち一種の平行移動であるから、ホルダ
ーＨはそのＸ方向位置を保ったままで、元の位置りから
新しい真下の位置ｈＩに下降する。

同様に、制御モーター１７が逆方向に回転した場合には
、ホルダーＨはそのＸ方向位置を保ったままで元の位置
りから新しい真上の位置に上昇する。

次に第６図（Ｃ）によりＸ移動を、ホルダーＨが前進す
る場合を例にとって説明する。第３図（Ａ）の状態にお
いて制御モーター１１が所定方向に回転すると第２アー
ム６２が下方に揺動し、軸承点Ｒを下に引張る。従って
ネジ軸２１に遊嵌された上方の支持体２２が下方のナツ
ト２３に近ずくから第６図（Ａｌに示した二等辺三角形
構造は崩れ、前よりは偏平な二等辺三角形構造とな゛る
。即ちホルダーＨはその２方向位置を保ったままで元の
位置りから新しい外側の位置ｈ＃に前進する。

同様に制御モーター１１が逆方向に回転した場合には、
ホルダーＨはその２方向位置を保ったままで元の位置り
から新しい内側の位置に後退する。

以上においては説明の便宜上Ｘ移動と２移動とを分脱し
たが、実施に当っては両制御モーターの回転を重複させ
ることによりｘｚの二次元移動を行うＥとも可能であり
、更にこれに制御モーター１７０回転も重複させること
によりｘｚθの三次元移動を行うことも可能である。

これらの制御モーターとしては適宜市販の可逆モーター
を用い、適宜設定されたプログラムに沿って発生される
電気信号により相対的に関連づけて励動する。

以上から明らかなようにこの発明においては、アーム系
を２本のアームからなる二等辺三角形構造を採用し、し
かも一部を除いては制御系を基盤ケース内に収容してい
るので前記した提案のロボットの諸性能を併せ持ってい
るのみならず、Ｘ移動用制御モーターをアーム系に直結
したのでＸ移。

動の動作精度が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工業用ロボットの一実施態様の外観
を示す斜視図、 第２図はその内部構造を示す一部省略斜視図、第３図（
Ａ１−（０）はその動作を示す側面説明図である。 １・・・制御系　　　　　　２・・・駆動系６・・・ア
ーム系　　　　　Ｈ・・・ホルダー１４・・・θ移動用
モーター１１・・・Ｘ移動用モーター１７・・・２移動
用モーター　２１・・・ネジ軸２２．２３・・・ナツト
　　　　３１，３２・・・アーム特許出願人　　日本楽
器製造株式会社 特許出願代理人　弁理士　菅　原　−部１Ｆ＞／図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕　　垂直方向に延在するネジ軸（２１）が下端に
   おいてｉ移動用制御モーター（１７）に作動連結されて
   おり、 上記のネジ軸には支持体（２２）第２ナツト（２３）と
   が上下に離間してそれぞれ遊嵌および螺合しており、か
   つ、 第１のアーム（３１）が上端において上下揺動自在に第
   １ナツトに軸承されるとともに第２のアーム（３２〕が
   下端においてナツトに架設されたＸ移動用制御モーター
   （１１）に作動連結されるとともに上端において第１ア
   ームの長手方向中央に上下揺動自在（軸承されているこ
   とを特徴°とする工業用ロボット。 ｅ〕　前記のネジ軸（２１）に嵌合された基板（１２）
   がθ移動用制御モーター（１４〕に作動連結されている ことを特徴とする特許請求の範囲第〔１〕項に記載の工
   業用ロボット。