(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に関節部を介して第１のアームの一端側を回動可能に連結する一方、前記第１のアームの他端側に第２のアームを回動可能に連結し、前記第１のアームと第２のアームにより伸縮動作をさせて前記第２のアーム先端を所定の経路を移動するようにした多関節ロボットにおいて、前記第２のアーム先端の移動する前記所定の経路に対して前記第１のアームの前記基台への関節部を前記移動方向とは直交する方向であって、前記第１のアームと前記第２のアームとを連結する連結部が突出する向きとは逆側の向きへと偏らせて配置したことを特徴とする多関節ロボット。
【請求項２】
前記第２のアーム先端にハンド部を取り付けるとともに前記ハンド部を前記第２のアーム先端に取り付ける関節部を前記移動方向とは直交する方向に偏らせて配置したことを特徴とする請求項１記載の多関節ロボット。
【請求項３】
前記基台を回動可能に設けたことを特徴とする請求項１または２記載の多関節ロボット。
【請求項４】
前記ハンド部をその対称軸が前記基台の回動中心を通る位置に配置したことを特徴とする請求項３記載の多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多関節ロボットに関する。更に詳述すると、本発明は、ワークを搬送するため伸縮するように設けられるアームおよびハンド部の構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークなどを搬送するために用いられる多関節ロボット１０１として、例えば図４に示すように、伸縮運動するアーム１０２，１０３の先端１１０の移動軌跡を第１アーム１０２の回動中心１０４に一致させワーク１０５を所定の搬送路上で移動させるようにしたものがある。この場合、両端の関節部間の長さが互いに等しい第１アーム１０２と第２アーム１０３とは連結部１０６において回動可能に接続され、また第２アーム１０３の先端にはハンド部１０７が設けられ、ワーク１０５を保持したまま移動できるようになっている。
【０００３】
このように設けられる多関節ロボット１０１では、ワーク１０５をハンド部１０７で保持したまま図４中仮想線で示すような折りたたまれた状態となるまでアーム１０２，１０３を回動させ、さらに基台１０８上の回動部１０９ごとそのまま回動させて全体の向きを変えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような多関節ロボット１０１では、アーム１０２，１０３を折りたたんだ状態のまま回転する際に基台１０８から突出している領域が大きくなっていることがあるという問題がある。このように連結部１０６が突出していると多関節ロボット１０１の回動中心１０４からこの連結部１０６までの距離が長くなってしまうので、この場合には多関節ロボット１０１の周囲に十分なスペースを設けて当該突出部分がぶつからないようにする必要がある。このことは他の部材の配置にも影響を与えるので、多関節ロボット１０１の周囲における自由なレイアウトが制限されてしまう場合もある。
【０００５】
またこのような多関節ロボット１０１では、回動部１０９の上部中央にアーム１０２，１０３そしてハンド部１０７が順に側方へ向かって延長するように設けられているので、これら各部材の長さを長くしようとすればロボット１０１全体としてのバランスが悪くなるおそれがある。これらアーム１０２，１０３やハンド部１０７の剛性を必要以上とせずとも動作精度を維持しあるいは向上させるためには、重量バランスができるだけ偏らないようにされていることが望ましい。
【０００６】
そこで本発明は、アームの回動領域を小さくしてロボット周囲に要するスペースを少なくすることができ、さらにはアームやハンド部などの重量バランスを改善して動作精度を高めることもできる多関節ロボットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明では、基台に関節部を介して第１のアームの一端側を回動可能に連結する一方、第１のアームの他端側に第２のアームを回動可能に連結し、第１のアームと第２のアームにより伸縮動作をさせて第２のアーム先端を所定の経路を移動するようにした多関節ロボットにおいて、第２のアーム先端の移動する所定の経路に対して第１のアームの基台への関節部を移動方向とは直交する方向であって、第１のアームと第２のアームとを連結する連結部が突出する向きとは逆側の向きへと偏らせて配置している。
【０００８】
この場合、関節部は、移動方向と直交する方向である左右への２つの向きのうち、第１アームと第２アームとを連結する連結部が突出している向きとは逆側の向きへ偏った配置とされているので、連結部などといった基台から突出している部分の長さが短くなり、各アームが回動する際に必要とする基台の周囲の領域が少なくなる。また各アームが伸びている向きとは反対側へ後退するように配置されることにもなるから、多関節ロボット全体としてのハンド部までの重量バランスが改善される。
【０００９】
請求項２記載の発明の多関節ロボットにおいては、第２のアーム先端にハンド部を取り付けるとともにハンド部を第２のアーム先端に取り付ける関節部を移動方向とは直交する方向に偏らせて配置している。したがってハンド部の軌跡を上述した所定の経路に一致させることができるし、あるいはこの所定の経路と平行を保ちながら離れさせることもできる。また、このようにハンド部を偏らせて配置することにより、ロボット全体のバランスをさらに改善することもできる。
【００１０】
請求項３記載の発明の多関節ロボットにおいては基台を回動可能に設けるようにしているので、各アームおよびハンド部をある形態に保持したままこの基台ごと回動させることができる。
【００１１】
請求項４記載の発明の多関節ロボットにおいては、ハンド部をその対称軸が基台の回動中心を通る位置に配置している。したがって、多関節ロボットによる搬送の対象物たるワークなどを、その中心が回動中心と一致するように移動させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図３に、本発明の多関節ロボット１の一実施形態を示す。この多関節ロボット１は、基台２に関節部３を介して第１のアーム４の一端４１側を回動可能に連結する一方、第１のアーム４の他端４２側に第２のアーム５を回動可能に連結し、第１のアーム４と第２のアーム５に伸縮動作をさせることによって第２のアーム先端５１が所定の経路Ｌ１を移動するように構成されている。この場合、連結部７において連結される第１のアーム４および第２のアーム５は、その機構上第２のアーム先端５１が真っすぐに移動するように設けられているので、第２のアーム５の先端５１の軌跡である所定経路Ｌ１は直線状となっている。
【００１４】
また第２のアーム５の先端５１にはハンド部６が、当該ハンド部６でワーク８を保持したまま搬送できるように設けられている。したがって搬送されるワーク８は所定の経路Ｌ１上あるいはこれと平行な直線上を移動することとなり、そのときの方向がすなわち当該ワーク８あるいはハンド部６の移動方向となる。
【００１５】
本実施形態における多関節ロボット１では、図１および図２に示すように、第１のアーム４の基台２への関節部３を、第２のアーム先端５１の移動する所定の経路Ｌ１に対して移動方向とは直交する方向に偏らせて配置するようにしている。この場合、移動方向と直交する方向としては、基台２の中心２ｃから両側へ向かう２つの向きが考えられるが、ここでいう直交する方向とはそのいずれかの向きのことであって、その向きは、第１のアーム４と第２のアーム５とが伸縮したときに両アームの連結部７が突出する向きとは反対側とされる。このように関節部３を偏らせて配置することは、いいかえれば、所定の経路Ｌ１と平行でかつ基台２の中心２ｃを通る直線Ｌ０を考えた場合に、第１アーム４の他端４２が回動中にこの直線Ｌ０を横切るように当該第１アーム４の一端４１を配置するということになる。例えば図１に示す本実施形態では、連結部７は図中右側へ突出するように設けられているので直交する方向の向きは図中左側ということになり、よって本実施形態における第１アーム４の基台２への関節部３は基台２の中心２ｃよりも左側に位置するように設けられている。この連結部７の突出する方向が上述したのと逆であれば直交する方向もこれに従い逆になることはいうまでもない。
【００１６】
基台２は第１のアーム４からハンド部６までを関節部３を介して支える部材であり、当該第１のアーム４の一端４１を回動可能に支持している。また基台２はそれ自体が回動可能なものとされており、本実施形態では固定的な基台下部２２に対して基台上部２１が図３に示すように回動可能に設けられている。基台上部２１の裏側中心には図３に示すようにその回動中心２ｃを形成する回動軸２３が設けられており、基台上部２１はこの回動軸２３を介して基台下部２２に取り付けられている。したがって例えばワーク８が図１中において想像線で示すような基台２の真上の位置まで搬送されれば、基台上部２１はアーム４，５などをその状態に保ったままで回動させてプロセス装置などが位置する所望の方向を向かせることができる。なお本実施形態ではこのように基台２を２分しその上部のみを回動可能としているが、特にこれに限られず、基台２全体を回動可能としたものであっても勿論構わない。
【００１７】
さらに基台２においては、図３に示すように回動軸２３により基台上部２１が上下動可能とされ、基台下部２２に対して軸ごと上下動することができるように設けられている。したがって、当初ワーク８が載置されている位置とプロセス装置などワーク８の搬送先となる位置との高さが異なっているような場合であっても、基台上部２１より先の部分の高さ調整を行うことによって対応することが可能である。
【００１８】
ハンド部６は第２のアーム５の先端５１に常に所定の経路Ｌ１と平行な方向を向くような状態で回動可能に取り付けられるものであり、さらに本実施形態では図示するようにこのハンド部６の関節部６１が移動方向とは直交する方向に偏った状態で配置されている。この場合における直交する方向は上述した場合と同様連結部７の突出する向きと逆側とされ、本実施形態では図１に示すように右側に突出する連結部７に対し第１アーム４の一端４１側の連結部３が図中基台２の回動中心２ｃからみて左側に偏って配置されているので、ハンド部６の関節部６１もハンド部６の対称軸より左側に偏って配置されている。このように関節部６１を図中左側に偏らせた結果、ハンド部６は第２アームの先端５１において右側にずれて配置されることとなる。これらにより、上述のように関節部３，６１が偏って配置されていても第１のアーム４からハンド部６までは図２に示すように中央側に寄って配置されることとなり、多関節ロボット１全体としてのバランスがさらに良くなる。
【００１９】
ハンド部６は図１に示すように左右対称となる形状に形成されているものであり、本実施形態ではその中心線である対称軸が基台２の回動中心２ｃを通るように第２アーム先端５１に対して偏って配置されている。よってワーク８を移動させる途中において、図１中想像線で示すようにワーク８の中心と基台２の回動中心２ｃとを一致させることが可能となり、この位置までワーク８を移動させた後に当該ワーク８を基台上部２１ごと回動させることができる。したがって、ワーク８の中心位置をずらすことなく一定に保持したまま回動させることが可能である。またこのようにすることによりハンド部６自体をその対称軸上の一点を中心として回動させることができるため、ハンド部６を回動させるために要する多関節ロボット１の周囲の余分なスペースを少なくすることもできる。
【００２０】
なお、図１中２点鎖線の円はワーク８の角部の軌跡を表すとともに、基台２を回動させる際にロボット１の周囲に必要となる最小限領域を示すものである。ここではワーク８の角部がこの領域を形成しているがこれは一例にすぎず、ワーク８が小さければハンド部６の一部や連結部７がこの領域を形成することとなるのはいうまでもなく、またワーク８などの大きさや位置によってもこの領域の大きさは変化する。
【００２１】
以上のように構成された多関節ロボット１によれば、第１アーム４の基台２への関節部３を偏らせて配置したことによって当該アーム４，５が基台２からはみ出す領域を図２に示すように少なくできる。すなわちこの場合には第１のアーム４から先の部分を後退させるように配置しているので、図１中想像線で示す基台２の真上の位置までワーク８を移動させるときのアーム４，５の突出量が少なく、加えてワーク８を図１中想像線で示す位置まで移動させてから基台上部２１ごと回動させるようにしているので、アーム４，５の突出量が少ない状態のまま回動させていることとなり、ロボット１の周囲に要するスペースが減少する。したがってこれまで必要としていた周囲スペースを他の用途のため有効に利用できるようにした省スペースレイアウトも可能となる。
【００２２】
また関節部３を上述のように偏らせて配置しているにもかかわらず、第１のアーム４からハンド部６までを中央寄りに設けてロボット１全体としての重量バランスの改善を図っているので、動作精度を向上させ、安定した動作を行わせることができる。
【００２３】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、第１のアーム４の基台２への関節部３を偏らせた配置とすることによりアーム４，５が伸縮動作する際に要する領域を小さくするようにしたけれども、このように領域を小さくする代わりとして、特に図示していないが第１のアーム４や第２のアーム５のアーム長を伸ばすようにすることもできる。このようにしてアームの伸縮ストロークを大きくすれば、当初ワーク８が載置されている位置あるいはワーク８の搬送先となる位置までの距離を大きくとることができるようになり、この場合にはワーク８の搬送可能領域を拡げるためにハンド部６を大型化する必要もなくなることから、アームにかかる負担を小さくすることも可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載の発明の多関節ロボットでは、第２のアーム先端の移動する所定の経路に対して第１のアームの基台への関節部を移動方向と直交する方向に偏らせて配置しているので、各アームが回動する際に必要とする基台の周囲の領域が少なくなることによって省スペースレイアウトが可能となる。しかも、関節部を、第１のアームと第２のアームとを連結する連結部が突出する向きとは逆側の向きへと偏らせて配置しているので、基台から突出している部分の長さが短くなり、各アームが回動する際に必要とする基台の周囲の領域が少なくなる。これに加え、多関節ロボット全体の重量バランスも改善できるので、ロボットの動作精度を向上させ得る。
【００２６】
また請求項２記載の発明の多関節ロボットでは、第２のアーム先端にハンド部を取り付けるとともにハンド部を第２のアーム先端に取り付ける関節部を移動方向とは直交する方向に偏らせて配置しているので、ハンド部の軌跡を自由に設定することができる。また、このようにハンド部を偏らせて配置することにより、ロボット全体のバランスをさらに改善して動作精度を向上させることができる。
【００２７】
さらに請求項３記載の発明の多関節ロボットでは、基台を回動可能に設けているので、各アームおよびハンド部をある形態に保持したまま基台ごと回動させることができる。
【００２８】
また請求項４記載の発明の多関節ロボットでは、ハンド部をその対称軸が基台の回動中心を通る位置に配置しているので、ワークをその中心が回動中心と一致するように移動させることができ、ロボット周囲の必要スペースを少なくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の多関節ロボットの一実施形態を示す平面図である。
【図２】  図１の正面図である。
【図３】  図１の側面図である。
【図４】  従来の多関節ロボットを示す平面図である。
【符号の説明】
１  多関節ロボット
２  基台
２ｃ  基台の中心
３  関節部
４  第１のアーム
５  第２のアーム
６  ハンド部
４１  第１のアームの一端
４２  第１のアームの他端
５１  第２のアームの先端
６１  ハンド部の関節部
７  連結部
Ｌ１  所定の経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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