(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リストユニットを備えた産業用ロボットにおいて、
アームに回転可能に連結されたリストベースと、
前記リストベースに前記リストユニットを屈曲させる揺動軸を介して連結されたフランジと、
一端が前記フランジに回転自在に備えられたリングに接続される一方、他端が前記リストベースに接続されるバランサと
を備え、
前記バランサは、前記リストユニットが前記リストベースの回転軸と前記フランジの中心軸とが同軸となる姿勢をとった場合に、前記リングと前記リストベースとの接続部が、前記リストベースの回転軸、前記フランジの中心軸および前記揺動軸を含む平面の一方側と他方側とに位置するように取り付けられることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
前記バランサは、前記フランジの中心軸に対して対称に配置されたことを特徴とする請求項1記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記リストユニットは、アーム先端に備えられ、第１の減速機と、前記第1の減速機に直交するように配置された第２の減速機と、前記第１の減速機と同軸で回転する第３の減速機を備え、前記第１の減速機に備えられたリストベースと前記第３の減速機に備えられたフランジを両端として配置されたバランサから構成されたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項４】
前記リストユニットに前記バランサを備えるとともに、下腕アームにも第２のバランサを備えたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項５】
前記バランサは、２系統の供給口を有するエアシリンダからなり、搬送物を把持する際の前記エアシリンダの配置角度に応じて圧力を調整することを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項６】
前記バランサは、バネバランサ等から構成される能動型バランサから構成されることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大形重量物を搬送する産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボット（以下単に「ロボット」と言う。）における重量物のハンドリング作業において、ロボットを使用し車体ボディ等の大形重量物を横から把持し、上下階のフロア間を搬送させたたいとう市場要求がある。
しかしながら、大形重量物を横から把持する場合、ロボット手首軸の取り付けフランジから把持部および搬送物の重心位置が長くなるため、手首軸に過大な負荷が作用する。そのため、手首軸の減速機、モータが従来のロボットの手首を支える基本軸程度の大きさが必要となり、基本軸はさらに大きな減速機、モータが必要になってくるためロボット自体が巨大化するという技術課題がある。
この一般的な技術課題を解決するために、従来の産業用ロボットでは、各軸の駆動速度を落とし手首軸部への負荷を軽減させるようにするか、大形の減速機やモータを使用し手首軸にかかる高負荷に耐える構造にしている。また、第２アーム２内にバランサ機構を内蔵しているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７９２号公報（第２−３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のロボット機構では、重量物の高負荷に耐えることのできる構造にするには、手首軸に大形の減速機、モータを用いなければならないため、それを支える基本軸の減速機、モータも大形化するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、手首３軸中の第２軸と第３軸の動きを規制することなく、第２軸減速機の回転方向のモーメント負荷と第３軸減速機の回転方向と垂直方向のモーメント負荷の両方を低減すると伴に、手首第１軸と第２軸手首軸の角度に応じてバランス力を調整し、常に最適なバランス力に保つことで減速機の小型化が可能な構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、リストユニットを備えた産業用ロボットにおいて、アームに回転可能に連結されたリストベースと、前記リストベースに前記リストユニットを屈曲させる揺動軸を介して連結されたフランジと、一端が前記フランジに回転自在に備えられたリングに接続される一方、他端が前記リストベースに接続されるバランサとを備え、前記バランサは、前記リストユニットが前記リストベースの回転軸と前記フランジの中心軸とが同軸となる姿勢をとった場合に、前記リングと前記リストベースとの接続部が、前記リストベースの回転軸、前記フランジの中心軸および前記揺動軸を含む平面の一方側と他方側とに位置するように取り付けられるものである。
請求項２に記載の発明は、前記バランサが、前記フランジの中心軸に対して対称に配置されたものである。
請求項３に記載の発明は、前記リストユニットが、アーム先端に備えられ、第１の減速機と、前記第1の減速機に直交するように配置された第２の減速機と、前記第１の減速機と同軸で回転する第３の減速機を備え、前記第１の減速機に備えられたリストベースと前記第３の減速機に備えられたフランジを両端として配置されたバランサから構成されたものである。
請求項４に記載の発明は、前記リストユニットに前記バランサを備えるとともに、下腕アームにも第２のバランサを備えたものである。
請求項５に記載の発明は、前記バランサが、２系統の供給口を有するエアシリンダからなり、搬送物を把持する際の前記エアシリンダの配置角度に応じて圧力を調整するものである。
請求項６に記載の発明は、前記バランサが、バネバランサ等から構成される能動型バランサから構成されるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、リストユニットの減速機の負荷を軽減できるため、手首軸の減速機、モータを小型、軽量化して、比較的小型で重量物の搬送が可能な産業用ロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１を示すロボットの側面図
【図２】本発明の実施例１を示すロボットのリストユニット側面図
【図３】本発明の実施例１を示すロボットのリストユニット上面図
【図４】本発明の実施例１を示すバランサ断面図
【図５】本発明の実施例１の動作図
【図６】本発明の実施例１の動作図
【図７】本発明の実施例１の動作図
【図８】本発明の実施例２のバランサ断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の適用対象としたロボットの側面図である。図２はリストユニット部側面図である。図３はリストユニット上面図である。
まず、図１を用いて産業用ロボットについて説明する。ロボット１は固定ベース２に対して垂直軸Ａ１に回転可能に連結された旋回ヘッド３を有し、旋回ヘッド３は固定ベース２の固定面に平行かつ軸Ａ１に垂直な回転軸Ａ２に対して回転可能に連結されたアーム４を有し、アーム４は軸Ａ２と平行にオフセットした軸Ａ３に回転可能に連結されたアーム２を有し、アーム２の多端にはリストユニット６が配置されている。また、アーム２にはリストユニット６とは反対側で軸Ａ３に平行な軸Ａ７に回転可能に連結されたリンク７を有し、リンク７は軸Ａ７と平行な軸Ａ８に回転可能に連結されたリンク８を有し、リンク８の他端は軸Ａ２で回転可能に旋回ヘッド３に連結されており、カウンタウェイトを備えている。また、アーム４の両側面または一側面には、負荷を軽減するエアシリンダ１８からなるバランサを備え、アーム４をＡ２軸中心に回転駆動するモータを低容量化している。
次にリストユニット６の構造について説明する。
リストユニット６はアーム５の先端に減速機９を有し、減速機９を介して軸Ａ３と直角な軸Ａ４に回転可能に連結されたリストベース１０を有し、リストベース１０は減速機１１を有し、減速機１１を介して軸Ａ４と直角な軸Ａ５に回転可能に連結されたリスト１２を有し、リスト１２は減速機１３を有し、減速機１３を介して軸Ａ５に直角な軸Ａ６に回転可能に連結されたフランジ１４を有する。
さらに、フランジ１４には軸Ａ６と回転自由に連結されたリング１５を有し、リング１５は軸Ａ６と直角な軸Ａ９に回転可能に連結されたエアシリンダ１６が軸Ａ６を挟んで対称に配置され、エアシリンダ１６の他端は軸Ａ９と平行な軸Ａ１０に対して回転可能にリストベース１０に連結される。
次に、図４はエアシリンダ１６断面図である。図５、６、７は動作説明図である。
まず、ワーク１７をフランジ１４で把持し、エアシリンダ１６の連結軸Ａ９が軸Ａ４よりも上側に位置する場合を初期状態図５とし、エアシリンダ１６の空気槽１８に圧縮エアを供給し、荷重Ｆ１の方向にリング１５を引っ張る。次に軸Ａ４回りに１８０°回転した図６の場合は、エアシリンダ１６の空気槽１８のエアを抜き、空気槽１９にエアを供給して荷重Ｆ２の方向にリング１５を押す。さらに、初期状態から１８０°までの回転角に応じて、空気槽１８と空気槽１９のエア圧を制御することで、減速機１１、１３に作用するバランス力を最適に保つことが可能である。
同様に初期状態からＡ５軸回りに９０°回転した図７の場合は、エア槽１８とエア槽１９のエア圧を均一にすることで減速機１１、１３に作用するバランス力を最適に保つことができる。
また、初期状態からＡ６軸回りにフランジ１４が回転してもリング１５はフランジ１４に回転自由に連結されているため、減速機１３には常に荷重Ｆ１の方向に作用するためバランス力を保つことが可能となる。
本実施の形態が従来技術と異なる部分は、減速機１１への負荷を低減させるためのバランサを減速機１３を介したフランジ１４のリング１５に取り付けたことで、Ａ５軸とＡ６軸の動作の動作制限無しに、減速機１１の回転方向のモーメント荷重軽減と減速機１３の回転方向と垂直面方向のモーメント荷重を軽減できるとともに、バランス機構にエアシリンダ１６を使用し、Ａ４軸とＡ５軸の回転角に応じて、エアシリンダ１６内の空気槽１８と空気槽１９のエア圧を制御することでバランス力を最適に保つことが可能となる。
【実施例２】
【００１０】
次に本発明と類似の別形態を図８に示す。基本形態は実施例１と同様のため異なる部分のみを説明する。
リストユニット２０は実施例１のエアシリンダ１６をバネバランサ２１に変更したものである。バネバランサとした場合、荷重の方向が常に荷重Ｆ１の方向に作用するため、Ａ４軸の動作範囲は初期状態から±９０度未満の範囲であれば、減速機１１、１３の負荷を軽減する方向に荷重が作用するし、Ａ４軸を固定にすれば、バネ力を調整することで減速機１１、１３への負荷軽減力が調整でき高負荷にも対応可能である。
【符号の説明】
【００１１】
１  ロボット
２  固定ベース
３  旋回ヘッド
４  アーム１
５  アーム２
６  リストユニット
７  リンク１
８  リンク２
９、１１、１３  減速機
１０  リストベース
１２  リスト
１４  フランジ
１５  リング
１６  エアシリンダ
１７  ワーク
１８  エアシリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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