JPS597573A - 産業用ロボツト - 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】 この発明は産業用ロボットに関するものであって、一層
詳細には複数本のアームを備え、が“っこれらのアーム
が交互又は同時に作動すると共に相互に交差可能となっ
ている産業用ロボットに関するものである。

溶接、塗装その他物流等のハンドリングの用途に応じて
、マニュピレータ形の産業用ロボットが現在多数提案さ
れているが、ロボットの外観形態から考察するとその殆
んどが１本の腕、すなわちシングルアーム式のものであ
って、２本のアームを備える産業用ロボットは余り多く
は見受けられない。前記２本のアームを備えるロボット
としては１例えば第１図に示すように、クランクプレス
ラインに組込まれる２本腕旋回形ロボットが挙げられる
が、これは２本のアーム１０．１２を９０゜の位相角を
もって開いた状態で構成し、前記２本のアームに共通の
回転軸１４を中心として９０゜の角度で水平に旋回する
よう配設したものである。

そして９０°の位相角でワーク受台１６．第１クランク
プレス１８及び第２クランクプレス２０を順次配設し、
２本のアームｔｏ、１２を間欠的に９０°往復回動させ
ることによって、アーム１０はワーク受台１６上のワー
クを第１クランクプレス１８にローディングし、またア
ーム１２は第１クランクブレス１８上のワークを第２ク
ランクプレス２０にローディングするよう作業を行う。

しかし、この型式のロボッ１−では夫々のアームは相互
に自由度を有しないから、各アームによる作業は常に同
時的に遂行され、従って例えば、一方のアームが特定の
作業をしている間に他方のアームが当該作業のための準
備行動に移行するという別動作はなし得なかった。

また、一般にダブルハンド式と称して、共通の基台上に
独立したマニュピレータを複数基配設して、各アームを
夫々単独に制御する組立用ロボットもあるが、これは複
数のロボットを併設したものに過ぎず、設置スペースが
増大すると共に製作コストが嵩み、更に制御系が複雑化
する等の難点がある。なお、２本のアームをもったマニ
ュピレータとしては、他に人間の手操作に忠実に追従動
作するマジックハンドやスレイブハンド等があるが、こ
れはシーケンス制御やプレイバック制御その他数値制御
等により操作可能な所謂産業用ロボットの概念に含ませ
ることが困難である。

本発明は、このような産業用ロボットの現状に鑑み案出
されたものであって、複数本のアームを備えると共にこ
れらのアームが独立して交互に又は同時的に作動し、更
に相互に交差も可能とすることによって、作業領域の拡
大を図り単位時間当りの稼動効率を増大させ、併せて設
置スペースを小さく設定することを目的とする。

この目的を達成するため本発明に係る産業用ロボットは
、支持体に対し上下の関係で複数本のアームを夫々独立
して自由旋回並びに前進後退し得るよう配設し、これら
のアームが交互又は同時に作動すると共に相互に交差可
能となるよう構成したことを特徴とする。

次に、本発明に係る産業用ロボットにつき好適な実施例
を挙げて、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する
。第２図は本発明の産業用ロボットの１実施例の側面図
であり、第３図は第２図に示すロボットを物流用の搬送
ラインに設置した状態での斜視図である。図示の産業用
ロボットは、直立支柱の如き支持体に複数本のアームが
所定の高低段差をもって配設され、かつこれらの複数本
のアームが夫々水平旋回及び水平伸縮自在に構成される
ことを要旨とするので、先ずこの基本構成について説明
する。なお、本実施例では、アーム数が２本の場合を例
示している。

図面において参照符号２２はロボット本体の基部をなす
支持体を示し、この支持体２２は本実施例では固定基台
２４に取付、けられた円柱状の直立支柱となっているが
、該ロボット据付環境に応じて直立壁部であったり、門
形脚柱であったりしてもよい。前記支持体２２には、上
下の関係で所定の高低段差をもって２つのスリーブ２６
．２８が配設され、これらのスリーブ２６．２８に対応
的に設けたショルダ３０及び３２にブラケット３３゜３
５が旋回自在に軸支されている。そしてショルダ３０．
３２に夫々配設したＤＣサーボモータ３４．３６により
、前記ブラケット３３及び３５はショルダ３０及び３２
に対して水平旋回運動が付与される。このＤＣサーボモ
ータ３４．３６は、何れもタコジェネレータ及びパルス
エンコーダを一体的に組込んだ型式のものであって、タ
コジェネレータからの信号は制御部中に設けたモータド
ライバーに、またパルスエンコーダからの信号はエンコ
ーダユニットに夫々フィードバックされて、前記ＤＣサ
ーボモータの適正な回転数をデジタルサーボ制御するよ
う構成されている。なお、ＤＣサーボモータ３４．３６
からの回転動力は、適宜のタイミングベルトその他歯車
列等の機械構成を介して前記ブラケット３３．３５に夫
々伝達されて、該ブラケット３３．３５を後述するアー
ム４２．４４と共に支持体２２に対し所要の回転角度で
水平旋回させるものである。

図示の実施例において、垂直上方に位置するショルダ３
０及び垂直下方な位置するショルダ３２に夫々水平旋回
自在に軸支した前記ブラケット３３．３５にホルダ３８
，４０が取付けられ、これらのホルダ３８及び４０に夫
々第１アーム４２及び第２アーム４４が進退自在に配設
されている。

すなわち、各アームは前記ホルダに、例えば直線運動用
軸受（リニアウェイ）を介して摺動自在に水平方向に前
進及び後退し得るようになっており、これらアームの進
退運動は、前記ホルダ３８゜４０に夫々取付けたＤＣサ
ーボモータ４６．４８により付与される。ＤＣサーボモ
ータ４６．４８は前記のサーボモータ３４．３６と同様
にタコジェネレータ及びパルスエンコーダを内蔵し、制
御部からのデジタルサーボ制御指令により適正な回転数
に設定され、またアーム４２．４４の進退駆動は、ボー
ルねじやラック・ピニオンのような直線移動機構の使用
により達成される。

このように構成した産業用ロボットの第１アーム４２及
び第２アーム４４の各先端部にグリッパ乃至フィンガの
如きハンド部が装着されるが、本実施例ではこのハンド
部の自由度を一層向上させるために、リスト（手首）の
回転等の各種運動機能及びハンドの昇降機能を追加的に
設けである。

すなわち、アーム４２．４４の各先端部には夫々リスト
５０．５２が水平旋回自在に取付けられ、このリスト頂
部に対応的に配設したＤＣサーボモータ５４．５６によ
り各リストは水平方向の旋回が与えられる。この旋回は
、一方向への回転及び所定中心角での往復回動の何れで
あってもよい。

またリストの曲げ動作及び振り動作を付与するようにし
てもよい。更にリスト５０．５２には、リニアアクチュ
エータとして空気圧シリンダ５８゜６０が夫々対応的に
垂直に取付けられ、これらのシリンダ５８．６０のピス
トンロッド６２，６４先端には、ハンド部としてバキュ
ームカップ６６゜６８が夫々配設されている。この場合
、前記シリンダ５８．６’Ｏの長さは、ブラケット２６
．２８に高低段差がついている関係上、シリンダ６０の
方がシリンダ５８よりも短い寸法に設定されているが、
各対応のバキュームカップ６６、．６８は何れもその最
大下降限界が等しくなるよう設計される。また、ハンド
部としては、このバキュームカップに限らず、把持爪式
のグリッパや多肢指式のフィンガ等各種のものが使用用
途に応じて各種使い分けられること勿論である。

このように、本発明に係る産業用ロボットでは各アーム
は水平旋回及び進退移動の２つの自由度を基本的に備え
、また両アームが夫々独自に旋回し得る機能に伴い、相
互に交差も可能となっている。また、相互交差機能を具
備するために、両アームはその動作中に接触乃至干渉す
ることのないよう上下に段差が付与され、更に後述する
如く各ハンド部は別々の軌跡を描いて移動するようにな
っている。なお、本実施例では前述のように、付加的に
リストの回転等の動作及びハンド部の昇降の２つの自由
度が更に与えられている。また図示しないが、前記スリ
ーブ２６．２８を支持体２２に対し手動又は自動操作に
より昇降させるようにしたり、更に支持体２２自体をロ
ータリーアクチュエータ等に接続して回転自在に構成す
ることは、設計上極めて容易であり、これによって自由
度及びワーキングエリアが一層拡張される。

次に、本発明に係る産業用ロボットの制御例について説
明する。先に述べたように本発明のロボットは複数本の
アームを備え、これらのアームが相互に交差自在に構成
されているから、アーム先端に設けたハンド部が作業中
に衝突干渉することのないよう動作軌跡を制御してやる
必要がある。このアームの動作パターンをプログラムし
、教示する方法としては、各種の制御方式があるが、本
実施例では所要の作業をロボットに記憶させ、その作業
の順序１位置及びその他の情報を読出すことにより当該
作業を繰り返し実行させるティーチング／プレイバック
方式が好適に使用される。例えば、ティーチング作業に
より入力されたデータは、制御部（図示せず）における
マイクロコンピュータ内の主記憶装［（ＣＰＵ）に記憶
され、記憶されたデータはマイクロコンピュータにより
演算処理し、デジタルサーボユニットに与えられる。そ
して各軸に対応するデジタルサーボユニット、モータド
ライバー、ＤＣサーボモータ及びタコジェネレータ、パ
ルスエンコーダからなる制御ユニットにより前記ＤＣサ
ーボモータのデジタルＤＣサーボ制御を行うものである
。

この場合、始点（Ｐ点）、原点、終点（Ｑ点）の３点を
ティーチングするだけで、これら３点より半径を計算し
て円弧の軌跡を求め、かつ周速が一定となるよう各軸の
速度成分を求めてアームに円弧運動を付与する円弧補間
機能を制御部に設けることにより、本発明に係るロボッ
トは円滑に制御される。例えば、第４図に示すように→
−り７０をワーク取出位置であるＰ点からワーク放出位
置であるＱ点に移送するべく、第１アーム４２及び第２
アーム４４を前記Ｐ点とＱ点との間を移動させる場合、
両アーム４２．４４が干渉することのないよう各アーム
に独自の原点を与えてやる。

すなわち、第４図（１）において図示の如く、第１アー
ム４２には原点αを与え、第２アーム４４には原点０２
船与え各アームについてＰ点→原点→Ｑ点の各点を順次
ティーチングしてやれば、第４図の（２）乃至（４）に
示す如く第１アーム４２は−Ｐ点）′ から原点αを経てＱ点に至る円弧運動を行う。また、第
２アーム４４は、逆にＱ点から原点αを経てＰ点に至る
円弧運動を行う。このように、第１アーム４２がワーク
７０をＰ点から取出してＱ点に移送する際（これを往路
とする）に、第２アーム４４は同時的にＱ点から空荷の
ままＰ点に向かい（これを復路とする）、しかも両アー
ムの円弧軌跡は原点を相違させであるため軌跡同志が交
差することはなく、従って両アーム４２．４４がその往
復動作中に干渉し合うことは絶対にない。

次に、本発明に係る産業用ロボットを物流ラインに組込
んだ場合の動作例について、第３図及び第５図を参照し
て説明する。第３図及び第５図に示す物流ラインは、ベ
ルトコンベヤ７２に担持されて順次連続搬送されて来る
角形の化粧かん７４（例えばサラダ油のかん容器）を、
このコンベヤ７２の搬送方向に対し直角に配設したベル
トコンベヤ７６上に位置決め載置した化粧箱７８中に整
列的に詰め合わせるためのものである。前記ベルトコン
ベヤ７６は、第３図に明瞭に示す如く、化粧箱供給用コ
ンベヤ８０と、化粧箱７８の位置決めを行うための中間
コンベヤ８２と、内容物の詰め合わせが終了した化粧箱
７８の搬出用コンベヤ８４との３つのブロックに分かた
れている。中間コンベヤ８４は、複数条のベルトコンベ
ヤを相互に所定間隔を保持するよう構成され、この間隔
中からＸ方向位置決めストッパ８６が昇降自在に突出し
、またＹ方向の位置決めストッパ８８も図示の方向に突
出している。更に、前記Ｙ方向の位置決めストッパ８８
に対向してＹ方向位置決めプッシャー９０が配設され、
このプッシャー９０には空気圧シリンダ９２のピストン
ロッド９４が接続されて、水平方向の進退運動が付与さ
れるようになっている。

従って、コンベヤ８０により化粧箱７８は中間コンベヤ
８２に供給され、一時停止している中間コンベヤ８２上
の所定位置において、前記ストッパ８６．８８及びプッ
シャー９０により位置決めされる。次いで、第１アーム
４２はサーボモータ３４の回転作用下に時計方向に旋回
し、ベルトコンベヤ７２上の所定位置（これがＰ点とな
る）において停止し、次いで空気圧シリンダ５８が付勢
されてバキュームカップ６６を下降させて化粧かん７４
の真空吸引保持を行う。前記シリンダ５８の逆付勢によ
りバキュームカップ６６は化粧かん７４を保持したまま
若干上昇し、そのまま第１アーム４２は反時計方向に旋
回して中間コンベヤ８２上に位置決めされた化粧箱７８
の上方に向かい、ここで停止する。この反時計方向への
旋回過程において、ＤＣサーボモータ４６が駆動されて
第１アーム４２の前進運動を適宜行い、これによって第
１アーム４２の先端は第４図に示したように原点０□を
通過する円弧を描く。また、リスト５０に設けたＤＣサ
ーボモータ５４が回転してリスト５０に時計方向のひね
りを与え、化粧かん７４の供給姿勢の制御を行う。次い
で前記シリンダ５８が付勢されてバキュームカップ６６
が下降し、化粧箱７８中の所定位置に化粧かん７４を載
置した後、真空を解除して化粧かん７４を解放する（こ
の解放位置がＱ点となる）。

一方、第２アーム４４は、先の第１アーム４２の旋回開
始と同時に反時計方向への旋回を行い、ベルトコンベヤ
７２上の化粧かん７４を真空吸引保持したまま中間コン
ベヤ８２上の化粧箱上方に向かい、化粧かん７４を化粧
箱７８中に解放した後、時計方向への旋回シこ切替わる
。この場合も、第２アーム４４の先端は第４図に示した
ように原点αを通過する円弧を描き、従って、このよう
に第１アーム４２及び第２アーム４４が同時に反対方向
への旋回を行って相互に交差する場合でも、両アームが
干渉衝突することはない。

しかも、本発明による産業用ロボットによれば複数本の
アームが夫々与えられた所定のプレイバック制御指令に
よって独立に制御されるので、一方のアームで所定の作
業を行っている間に他方のアームはその作業に着手する
ための準備行動を消化することができ、作業能力が倍増
し稼動率の著しい向上が図られる。更に、複数本のアー
ムにおける個々のアームの旋回角度と同等にすることが
できるから設置スペースを小さくでき、また製造コスト
を低減させ得る等、多くの有益な効果を奏するものであ
る。また本発明のロボットは、プレス作業等におけるワ
ークのローディング及びアンローディング、その他各種
組立作業にも好適に使用し得る等、汎用性に富むもので
ある。

以上、本発明に係る産業用ロボットにつき、好適な実施
例を挙げて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく１発明
の精神の範囲内で多くの改良変更を施すことができる。

例えば、図示の実施例ではアームが２本の場合について
説明したが。

それ以上の複数本のアームを高低の段差をもって旋回自
在に配設するようにしてもよいこと勿論である。また駆
動源としては、ＤＣサーボモータ以外の電気・油圧・空
気圧駆動源を適宜使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る２本腕旋回形ロボットの概略を
示す平面図、第２図は本発明に係る産業用ロボットの１
実施例の側面図、第３図は第２図に示すロボットを物流
用の搬送ラインに設置した状態での斜視図、第４図は本
発明において２本のアームが同時旋回する際の円弧軌跡
を順次図示した説明図、第５図は第３図に示す状態での
概略的な平面図である。 ２２・・・・支持体　　　４２・・・・第１アーム４４
・・・・第２アーム 特許出願人　　　株式会社　富士機械製作所図面の浄書
（内容に変更なし） ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １．事件の表示 昭和５７年特許願第１１３３９１号 ２、発明の名称　産業用ロボット ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　名古屋市中村区亀島２丁目１４番１０号名称
　Ｅ会社富士機械製作所 代表者　土日武士 ４、代理人〒４６０ 住　所　名古屋市中区栄５丁目３番１１号６、補正の対
象　　（１）タイプ浄書明細書（２）正式図面 ７、補正の内容　（１）別紙添付（内容に変更なし）（
２）別紙添付（内容に変更なし）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支持体に対し上下の関係で複数本のアームを夫々独立し
   て自由旋回並びに前進後退し得るよう配設し、これらの
   アームが交互又は同時に作動すると共に相互に交差可能
   となるよう構成したことを特徴とする産業用ロボット。