JPH05337851A - アーム旋回式ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重量負荷の小さなアーム旋回式ロボットを提
供する。 【構成】 第１軸ガイド手段１０と、第１軸ガイド手段
１０に沿って第１軸方向へ移動可能な可動基台部１４
と、可動基台部１４を第１軸ガイド手段１０に沿って第
１軸方向へ移動させるための第１軸駆動手段１６と、可
動基台部１４に設けられ、平面と直角な第２軸方向へ配
された第２軸ガイド手段１８と、第２軸ガイド手段１８
に沿って第２軸方向へ移動可能であると共に、第２軸ガ
イド手段１８の周囲を回動可能な回転移動体２６と、回
転移動体２６を、第２軸ガイド手段１８に沿って第２軸
方向へ移動させるための第２軸駆動手段４２と、回転移
動体２６を第２軸ガイド手段１８の周囲を回動させるた
めの回転駆動手段４２、４４と、回転移動体２６に設け
られたアーム４６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアーム旋回式ロボットに
関し、一層詳細には旋回可能なロボットアームの位置を
平面内で移動させると共に、当該平面に対して直角な方
向へ移動させるアーム旋回式ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無人工場等において各種作業にア
ーム旋回式ロボットが採用されている。従来のアーム旋
回式ロボットは、次の構成を備えている。工場の床に固
定された基台と、基台から延設され、基台に設けられた
第１モータにより基台の軸線を中心に回動可能な第１ア
ームと、第１アームの先端に軸着され、第１アームの旋
回面内において回動可能な第２アームと、第１アームと
第２アームの軸着部分に設けられ、第２アームを回動さ
せるための第２モータと、第２アームの先端に設けら
れ、第１アームおよび第２アームの旋回面に対して直角
な方向へ移動可能なロボットヘッドと、ロボットヘッド
を前記旋回面に対して直角な方向へ移動させるアクチュ
エータから成る。上記のアーム旋回式ロボットでは第１
アームと第２アームを、第１モータおよび第２モータを
介して旋回させることにより、ロボットヘッドの旋回面
内での平面位置の位置決めが可能となる。さらに、アク
チュエータでロボットヘッドを上下動させることが可能
となるので、ロボットヘッドを任意の３次元位置に移動
させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のアーム旋回式ロボットには次のような課題があ
る。第１アームの先端より先方には第２アーム、第２モ
ータ、ロボットヘッド、アクチュエータが設けられ、重
量が大きくなるため高速度での運用が行えないという課
題がある。また、第１アームの先端より先方の重量が大
きいため、第１アームに作用する曲げモーメントが大き
くなり第１アームの損傷が著しいと共に、この損傷を防
止するために第１アームの基台への取付構造をより頑丈
にせねばならないという課題もある。従って、本発明は
重量負荷の小さなアーム旋回式ロボットを提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、平面内の第
１軸方向へ配された第１軸ガイド手段と、該第１軸ガイ
ド手段に沿って前記第１軸方向へ移動可能な可動基台部
と、該可動基台部を前記第１軸ガイド手段に沿って第１
軸方向へ移動させるための第１軸駆動手段と、前記可動
基台部に設けられ、前記平面と直角な第２軸方向へ配さ
れた第２軸ガイド手段と、該第２軸ガイド手段に沿って
前記第２軸方向へ移動可能であると共に、第２軸ガイド
手段の周囲を回動可能な回転移動体と、該回転移動体
を、前記第２軸ガイド手段に沿って第２軸方向へ移動さ
せるための第２軸駆動手段と、前記回転移動体を前記第
２軸ガイド手段の周囲を回動させるための回転駆動手段
と、前記回転移動体に設けられたアームとを具備するこ
とを特徴とする。

【０００５】

【作用】作用について説明する。第１軸駆動手段を駆動
することにより、可動基台部を第１軸方向へ移動させる
ことができる。また、回転駆動手段を駆動することによ
りアームを回転移動体と共に第２軸ガイド手段の周囲を
回動させることができるので、可動基台部の第１軸方向
への移動と、回転移動体の第２軸ガイド手段周囲の回動
によりアーム先端の位置をアーム旋回面内の任意の位置
に移動させることができる。また、第２軸ガイド手段、
回転移動体、第２軸駆動手段、回転駆動手段を可動基台
部に設けるため、アーム先端部に作用する重量負荷を軽
減可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。 （第１実施例）第１実施例について図１と共に説明す
る。１０は第１軸ガイド手段の一例であるボールネジで
あり、フレーム１２内において軸線を中心に回転可能に
配されている。ボールネジ１０は第１軸方向である矢印
Ａ方向に配されている。なお、フレーム１２は床等にボ
ルト等を介して固定されている。１４は可動基台部であ
り、ボールネジ１０に螺合されている。可動基台部１４
はフレーム１２内において、適宜な機構（例えば凸条と
凹溝）によりボールネジ１０を中心とした回動が防止さ
れている。可動基台部１４はボールネジ１０が軸線を中
心として回転した際には矢印Ａ方向へ移動する。

【０００７】１６は第１軸駆動手段の一例である第１の
サーボモータであり、フレーム１２端部に固定されてい
る。第１のサーボモータ１６はボールネジ１０を軸線を
中心に回転させる。１８は第２軸ガイド手段の一例であ
るボールネジ・スプライン軸（以下、ＢＳ軸と記す）で
あり、可動基台部１４の上面に固定されている。ＢＳ軸
１８は第２軸方向である上下方向（矢印Ｂ方向）へ配設
されると共に、軸線を中心とした回転は不能になってい
る。ＢＳ軸１８の外周面には雄ネジ２０が刻設されると
共に、軸線方向へ複数本のスプライン溝２２が刻設され
ている（図４参照）。ＢＳ軸１８は中空のパイプ状に形
成されている。２６は回転移動体であり、ＢＳ軸１８に
沿って矢印Ｂ方向へ移動可能であると共に、ＢＳ軸１８
の周囲を回動可能になっている。回転移動体２６の構造
について図４と共に説明する。

【０００８】図４において、２８はボールネジナットで
あり、ハウジング３０内において軸線を中心に回転可能
になっている。ボールネジナット２８とハウジング３０
内面との間には鋼球３４が介挿されており、ボールベア
リングが構成されている。ボールネジナット２８はＢＳ
軸１８の雄ネジ２０に螺合している。３２はスプライン
筒であり、ハウジング３０内において軸線を中心に回転
可能になっている。スプライン筒３２とハウジング３０
内面との間にも鋼球３６が介挿されており、ボールベア
リングが構成されている。スプライン筒３２は内周面に
突起が設けられており、ＢＳ軸１８のスプライン溝２２
に係合している。この構成により、ボールネジナット２
８が回転し、スプライン筒３２が回転しなければ、回転
移動体２６はＢＳ軸１８上を矢印Ｂ方向へ直線運動を行
う。ボールネジナット２８とスプライン筒３２が回転す
ると、回転移動体２６はＢＳ軸１８を中心に回動する。
さらに、スプライン筒３２が回転し、ボールネジナット
２８が回転しなければ、回転移動体２６はＢＳ軸１８上
を矢印Ｂ方向へ直線運動を行うと共に、ＢＳ軸１８を中
心とした回動、すなわちスパイラル運動を行う。

【０００９】３８ａはタイミングプーリであり、ハウジ
ング３０上面側においてボールネジナット２８の上端面
へ固定されている。ＢＳ軸１８はタイミングプーリ３８
ａを非接触に貫挿している。タイミングプーリ３８ａに
はタイミングベルト４０ａを介して回転力が伝達され
る。３８ｂはタイミングプーリであり、ハウジング３０
下面側においてスプライン筒３２の下端面へ固定されて
いる。ＢＳ軸１８はタイミングプーリ３８ｂを非接触に
貫挿している。タイミングプーリ３８ｂにはタイミング
ベルト４０ｂを介して回転力が伝達される。

【００１０】再び図１において、４２は第２のサーボモ
ータであり、回転移動体２６へ固定されている。第２の
サーボモータ４２の回転出力はタイミングベルト４０ａ
を介してボールネジナット２８へ伝達され、ボールネジ
ナット２８を回転させる。４４は第３のサーボモータで
あり、回転移動体２６へ固定されている。第３のサーボ
モータ４４の回転出力はタイミングベルト４０ｂを介し
てスプライン筒３２へ伝達され、スプライン筒３２を回
転させる。従って、第２のサーボモータ４２、タイミン
グベルト４０ａ、タイミングプーリ３８ａ、ボールネジ
ナット２８で回転移動体２６を、ＢＳ軸１８に沿って矢
印Ｂ方向へ移動させるための第２軸駆動手段が構成され
る。

【００１１】さらに、前記第２のサーボモータ４２、タ
イミングベルト４０ａ、タイミングプーリ３８ａ、ボー
ルネジナット２８に加え、第３のサーボモータ４４、タ
イミングベルト４０ｂ、タイミングプーリ３８ｂ、スプ
ライン筒３２で回転移動体２６を、ＢＳ軸１８を中心に
矢印Ｃ方向へ回動させるための回転駆動手段が構成され
る。４６はアームであり、回転移動体２６のハウジング
３０外周面から水平方向外側へ延設されている。アーム
４６は中空のパイプ状に形成されている。４８はロボッ
トヘッドであり、アーム４６の先端に設けられている。
ロボットヘッド４８はエアシリンダ装置５０により開閉
動可能になっている。エアシリンダ装置５０駆動用の給
気チューブは回転移動体２６からアーム４６内部を経由
して接続されている。５２ａ、５２ｂ、５２ｃはガイド
チェーンであり、第２のサーボモータ４２および第３の
サーボモータ４４駆動用の電源コード、エアシリンダ装
置５０駆動用の給気チューブがガイドチェーン５２ｃ、
ガイドチェーン５２ｂ、ＢＳ軸１８内部、ガイドチェー
ン５２ａを経由して配線、配管されている。

【００１２】このように構成されたアーム旋回式ロボッ
トにおいて、第１のサーボモータ１６を駆動して可動基
台部１４を矢印Ａ方向へ移動させ、第２のサーボモータ
４２および第３のサーボモータ４４を駆動して回転移動
体２６を、ＢＳ軸１８を中心に矢印Ｃ方向へ回動させる
ことによりアーム４６先端のロボットヘッド４８の平面
位置を決めることができる。ロボットヘッド４８の平面
位置が決まったら第２のサーボモータ４２を駆動して回
転移動体２６を、ＢＳ軸１８に沿って矢印Ｂ方向へ移動
させることによりロボットヘッド４８の高さ位置を決め
ることができる。第１実施例のロボットでは、アーム４
６の旋回範囲内であっても、可動基台部１４がボールネ
ジ１０に沿って移動するのでロボットヘッド４８を当該
範囲内で作業させることが可能となる。また、アーム４
６の先端より先方にはロボットヘッド４８およびエアシ
リンダ装置５０だけが配設されるので、従来のアーム旋
回式ロボットと比べ格段に軽量化されている。従って、
ロボットヘッド４８の高速運動を容易に行えると共に、
構造の簡素化も図ることができる。

【００１３】（第２実施例）次に図２と共に第２実施例
について説明する。なお、第１実施例と同一の構成部材
については第１実施例と同一の符号を付し説明は省略す
る。第２実施例においては、１本のＢＳ軸１８へ複数
（本実施例では２個）の回転移動体２６ａ、２６ｂが配
設されている。なお、各回転移動体２６ａ、２６ｂの構
造は第１実施例の回転移動体２６と同一の構造であり、
説明は省略する。本実施例では回転移動体２６ａ、２６
ｂの動作は互いに独立して行うことができるので、図示
のように回転移動体２６ａのロボットヘッド４８ａが保
持している部品５４ａと、回転移動体２６ｂのロボット
ヘッド４８ｂが保持している部品５４ｂとを空中で組み
立てることが可能となる。

【００１４】（第３実施例）次に図３と共に第３実施例
について説明する。なお、先行実施例と同一の構成部材
については先行実施例と同一の符号を付し説明は省略す
る。第３実施例において、第１軸ガイド手段の一例であ
るボールネジ１０がフレーム１２内に軸線を中心とした
回転が不能に固定されている。固定されたボールネジ１
０に対して複数（本実施例では２個）の可動基台部１４
ａ、１４ｂがボールネジ１０に対して回動不能に螺合さ
れている。可動基台部１４ａの構造について図５と共に
説明する。図５において、１６ａは第１軸駆動手段の一
例である第１のサーボモータであり、可動基台部１４ａ
に固定されている。第１のサーボモータ１６ａの出力軸
６０にはタイミングプーリ６２ａが嵌着されている。

【００１５】６４はロータリナットであり、可動基台部
１４内に配設されると共に、ボールネジ１０へ回転可能
に螺合されている。ロータリナット６４の左端面にはタ
イミングプーリ６２ｂが固定され、タイミングプーリ６
２ａとの間にはタイミングベルト６６が架け渡されてい
る。その結果、第１のサーボモータ１６ａによりロータ
リナット６４を回転させることができる。ロータリナッ
ト６４が回転すると、可動基台部１４ａはボールネジ１
０に沿って直線運動を行う。なお、ボールネジ１０はタ
イミングプーリ６２ｂを非接触に挿通されている。可動
基台部１４ｂも、可動基台部１４ａと同一の構造であ
り、可動基台部１４ｂに搭載されている第１のサーボモ
ータ１６ｂを駆動することにより可動基台部１４ｂはボ
ールネジ１０に沿って直線運動を行う。

【００１６】第１のサーボモータ１６ａ、１６ｂがそれ
ぞれ可動基台部１４ａ、１４ｂに設けられているので可
動基台部１４ａ、１４ｂを互いに独立して直線運動させ
ることができる。各可動基台部１４ａ、１４ｂには第１
実施例と同一のＢＳ軸１８、回転移動体２６、アーム４
６、ロボットヘッド４８等が設けられており、ボールネ
ジ１０を共有する他は２台のロボットをそれぞれ独立し
て駆動させることができる。また、２台のロボットで組
立等、共同の作業を行わせることも可能である。

【００１７】上記の各実施例においては第１軸ガイド手
段としてボールネジを用いたが、ベルトやシリンダ機構
を用いて可動基台部を第１軸方向へ移動させるようにし
てもよい。第２軸ガイド手段としてもＢＳ軸ではなく、
ボールネジやシリンダ機構を用いてもよい。回転移動体
の構造についてはＢＳ軸へ螺合および係合するものでは
なく、第２軸方向への移動は前述の如くボールネジやシ
リンダ機構を用い、回動はキックシリンダ等で行うよう
な構造でもよい。以上、本発明の好適な実施例について
種々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定される
のではなく、例えば回転移動体２６に設けられている第
２のサーボモータ４２と第３のサーボモータ４４を、１
個のサーボモータと適宜なクラッチ機構（例えば特願平
２−３７８４６号参照）で代替する等、発明の精神を逸
脱しない範囲でさらに多くの改変を施し得るのはもちろ
んである。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係るアーム旋回式ロボットを用
いると、第２軸ガイド手段、回転移動体、第２軸駆動手
段、回転駆動手段を可動基台部に設けるため、アーム先
端より先方について、従来のアーム旋回式ロボットと比
べ格段に軽量化できる。従って、アーム先端部に作用す
る重量負荷を軽減可能となるので、高速運動が可能とな
ると共に、構造の簡素化も図ることができる等の著効を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアーム旋回式ロボットの第１実施
例を示した斜視図。

【図２】本発明に係るアーム旋回式ロボットの第２実施
例を示した斜視図。

【図３】本発明に係るアーム旋回式ロボットの第３実施
例を示した斜視図。

【図４】各実施例における回転移動体の構造を示した断
面図。

【図５】第３実施例の可動基台部の構造を示した断面
図。

【符号の説明】

１０ ボールネジ １４ 可動基台部 １６、１６ａ、１６ｂ 第１のサーボモータ １８ ＢＳ軸 ２６ 回転移動体 ４２ 第２のサーボモータ ４４ 第３のサーボモータ ４６ アーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面内の第１軸方向へ配された第１軸ガ
   イド手段と、 該第１軸ガイド手段に沿って前記第１軸方向へ移動可能
   な可動基台部と、 該可動基台部を前記第１軸ガイド手段に沿って第１軸方
   向へ移動させるための第１軸駆動手段と、 前記可動基台部に設けられ、前記平面と直角な第２軸方
   向へ配された第２軸ガイド手段と、 該第２軸ガイド手段に沿って前記第２軸方向へ移動可能
   であると共に、第２軸ガイド手段の周囲を回動可能な回
   転移動体と、 該回転移動体を、前記第２軸ガイド手段に沿って第２軸
   方向へ移動させるための第２軸駆動手段と、 前記回転移動体を前記第２軸ガイド手段の周囲を回動さ
   せるための回転駆動手段と、 前記回転移動体に設けられたアームとを具備することを
   特徴とするアーム旋回式ロボット。