(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの手首に取付けられ、被搬送物を着脱自在に保持する保持手段を有し、第1位置と第２位置との間で往復動作するロボットのアームに同期し、保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復動作させて被搬送物を直線の搬送経路に沿って前記第１位置から前記第２位置に搬送する搬送装置において、
第１リンクの基端部が、ロボットに手首に取付けられ、第１リンクの先端部に回転可能に第２リンクの基端部が連結されるリンク機構と、
前記第２リンクを回転させるリンク回転手段とを有し、
搬送時に、ロボットの手首が前記第１位置および前記第２位置間の搬送経路に沿って直線状に移動するように前記アームを移動させながら、ロボットの手首軸によって、第１リンクを第１の回転方向に回転させるとともに、前記リンク回転手段によって、第２リンクを前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させ、
前記ロボットの手首による第１リンクの第１の回転方向への回転は、前記第１位置および前記第２位置間の中央から前記第２位置までの前記アームの揺動角度をαとしたとき、（９０°−α）／α倍に設定され、
前記リンク回転手段は、ロボットのアームの動作角度をθとし、アームに対する第１リンクの回転角度をθ１とし、第１リンクに対する第２リンクの回転角度をθ２としたとき、第２リンクをθ２＝２（θ＋θ１）となるように回転させ、
前記保持手段は、第２リンクの先端部に回転自在に設けられ、
リンク回転手段の回転を伝達し、保持手段を回転させる保持手段用回転伝達手段を有し、保持手段の回転角度が、第１リンクに対する第２リンクの回転角度θ２の１／２倍となるように、保持手段用回転伝達手段が設定され、搬送中の被搬送物の向きを一定とすることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
ロボットの手首に取付けられ、被搬送物を着脱自在に保持する保持手段を有し、第１位置と第２位置との間で往復動作するロボットのアームに同期し、保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復動させて被搬送物を直線の搬送経路に沿って前記第１位置から前記第２位置に搬送する搬送装置において、
第１リンクの基端部が、ロボットの手首に取付けられ、第１リンクの先端部に回転可能に第２リンクの基端部が連結されるリンク機構と、
前記第１リンク機構を回転させるリンク回転手段とを有し、
搬送時に、ロボットの手首が前記第１位置および前記第２位置間の搬送経路に沿って直線状に移動するように前記アームを移動させながら、前記リンク回転手段によって、第１リンクを第１の回転方向に回転させるとともに、前記ロボットの手首軸によって、第２リンクを前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させ、
前記ロボットの手首による第１リンクの第１の回転方向への回転は、前記第１位置および前記第２位置間の中央から前記第２位置までの前記アームの揺動角度をαとしたとき、（９０°−α）／α倍に設定され、
前記リンク回転手段は、ロボットのアームの動作角度をθとし、アームに対する第１リンクの回転角度をθ１とし、第１リンクに対する第２リンクの回転角度をθ２としたとき、前記手首軸は、θ２＝２（θ＋θ１）となるように回転させ、
前記保持手段は、第２リンクの先端部に回転可能に設けられ、
手首軸の回転を伝達し、保持手段を回転させる保持手段用回転伝達手段を有し、保持手段の回転角度が、第１リンクに対する第２リンクの回転角度θ２の１／２倍となるように、保持手段用回転伝達手段が設定され、搬送中の被搬送物の向きを一定とすることを特徴とする搬送装置。
【請求項３】
ロボットの手首に取付けられ、被搬送物を着脱自在に保持する保持手段を有し、第１位置と第２位置との間で往復動作するロボットのアームに同期し、保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復動作させて被搬送物を前記第１位置から前記第２位置に搬送する搬送装置において、
第１リンクと第２リンクとを有し、第１リンクの先端部に回転可能に第２リンクの基端部が連結されるリンク機構と、
第１リンクの基端部が、ベース部を介してロボットの手首に取付けられ、ベース部に対して第１リンクを第１の回転方向に回転させるとともに、ベース部に対する第１リンクの回転を第２リンクに伝達して第２リンクを前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させるリンク回転手段とを有し、
搬送時に、ロボットの手首が前記第１位置および前記第２位置間の搬送経路に沿って直線状に移動するように前記アームを移動させながら、ロボットの手首の手首軸によって、アームの回転方向とは逆方向にベース部を回転させてリンク回転手段のベース部を回転させるとともに、ロボットの設置面に対して一定の角度を保持するようにベース部を移動させることを特徴とする搬送装置。
【請求項４】
前記リンク機構は、３個以上のリンクが直列に連結されるリンク機構か、またはダブルリンクを有するリンク機構か、またはひし形リンクを有するリンク機構であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の搬送装置。
【請求項５】
前記リンク回転手段は、前記第１位置および前記第２位置近傍では、リンクの回転速度を遅くし、中央ではリンクの回転速度を速くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを搬送する搬送装置に関し、特にロボットの手首に取付けられて使用する搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばプレス機間でワークを搬送する場合、プレス機間にロボットを設置し、ロボットでワークを搬送する。このとき、プレス機間の間隔が大きい場合には、ロボットの手首に搬送装置を取り付け、搬送装置とロボットのアームの動きとでワークを搬送する。このような搬送装置の従来技術の一例が実開平４−４２３９０号公報「物品搬送装置」に開示される。
【０００３】
この従来技術の搬送装置は、スライダーと、ワークを吸着して保持し、スライダーに沿って走行する保持手段とを有する。ワークを搬送するには、まず、ロボットで搬送装置を一方のプレス機側に移動させ、スライダーの一方側端部配置される保持手段で一方のプレス機のワークを吸着保持しする。次に、ワークを保持した保持手段をスライダーの他方側端部までスライドさせるとともに、ロボットで搬送装置を他方のプレス機側に移動させる。そして、ワークが他方側のプレス機に達すると、保持手段による吸着保持を解除する。
このようにして、搬送距離が長い場合でもワークを搬送することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の搬送装置では、スクリューねじを用いて保持手段をスライドさせて搬送させるので、搬送速度が遅いといった問題を有する。
【０００５】
本発明の目的は、搬送距離および搬送速度が速い搬送装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、ロボットの手首に取付けられ、被搬送物を着脱自在に保持する保持手段を有し、第1位置と第２位置との間で往復動作するロボットのアームに同期し、保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復動作させて被搬送物を直線の搬送経路に沿って前記第１位置から前記第２位置に搬送する搬送装置において、
第１リンクの基端部が、ロボットに手首に取付けられ、第１リンクの先端部に回転可能に第２リンクの基端部が連結されるリンク機構と、
前記第２リンクを回転させるリンク回転手段とを有し、
搬送時に、ロボットの手首が前記第１位置および前記第２位置間の搬送経路に沿って直線状に移動するように前記アームを移動させながら、ロボットの手首軸によって、第１リンクを第１の回転方向に回転させるとともに、前記リンク回転手段によって、第２リンクを前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させ、
前記ロボットの手首による第１リンクの第１の回転方向への回転は、前記第１位置および前記第２位置間の中央から前記第２位置までの前記アームの揺動角度をαとしたとき、（９０°−α）／α倍に設定され、
前記リンク回転手段は、ロボットのアームの動作角度をθとし、アームに対する第１リンクの回転角度をθ１とし、第１リンクに対する第２リンクの回転角度をθ２としたとき、第２リンクをθ２＝２（θ＋θ１）となるように回転させ、
前記保持手段は、第２リンクの先端部に回転自在に設けられ、
リンク回転手段の回転を伝達し、保持手段を回転させる保持手段用回転伝達手段を有し、保持手段の回転角度が、第１リンクに対する第２リンクの回転角度θ２の１／２倍となるように、保持手段用回転伝達手段が設定され、搬送中の被搬送物の向きを一定とすることを特徴とする搬送装置である。
請求項２記載の本発明は、ロボットの手首に取付けられ、被搬送物を着脱自在に保持する保持手段を有し、第１位置と第２位置との間で往復動作するロボットのアームに同期し、保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復動させて被搬送物を直線の搬送経路に沿って前記第１位置から前記第２位置に搬送する搬送装置において、
第１リンクの基端部が、ロボットの手首に取付けられ、第１リンクの先端部に回転可能に第２リンクの基端部が連結されるリンク機構と、
前記第１リンク機構を回転させるリンク回転手段とを有し、
搬送時に、ロボットの手首が前記第１位置および前記第２位置間の搬送経路に沿って直線状に移動するように前記アームを移動させながら、前記リンク回転手段によって、第１リンクを第１の回転方向に回転させるとともに、前記ロボットの手首軸によって、第２リンクを前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させ、
前記ロボットの手首による第１リンクの第１の回転方向への回転は、前記第１位置および前記第２位置間の中央から前記第２位置までの前記アームの揺動角度をαとしたとき、（９０°−α）／α倍に設定され、
前記リンク回転手段は、ロボットのアームの動作角度をθとし、アームに対する第１リンクの回転角度をθ１とし、第１リンクに対する第２リンクの回転角度をθ２としたとき、前記手首軸は、θ２＝２（θ＋θ１）となるように回転させ、
前記保持手段は、第２リンクの先端部に回転可能に設けられ、
手首軸の回転を伝達し、保持手段を回転させる保持手段用回転伝達手段を有し、保持手段の回転角度が、第１リンクに対する第２リンクの回転角度θ２の１／２倍となるように、保持手段用回転伝達手段が設定され、搬送中の被搬送物の向きを一定とすることを特徴とする搬送装置である。
【００１０】
図１を参照して、搬送装置の搬送動作について説明する。ロボットの設置面に、絶対座標系を設定し、この絶対座標系のｘ軸上に第１位置（図１の左方）と第２位置（図１の右方）が設定される。ロボットのアームは、第１位置と第２位置と間を往復動作し、搬送装置のリンク機構は、この往復動作に同期して動作し、アームが第１位置側にあるとき、リンク機構は第１位置側に伸び、第２位置側にあるとき、第２位置側に伸びるように伸縮動作する。
【００１１】
ロボットのアームが、第１位置と第２位置との中央の位置にあるとき、ロボットの手首は原点Ｏにあり、第２位置まで搬送したときのアームの角度をα（°）とする。リンク機構は、第１リンクと第２リンクとが重なるように折り畳まれ、中央位置Ｏでは、アームとリンク機構はｙ軸に沿って一直線に延びる。搬送時には、ロボットは手首がｘ軸に沿って直線状に移動するようにアームを揺動動作させる。このとき、ｘ軸が搬送経路となり、この搬送経路に沿って被搬送物を直線状に搬送するためには、第２リンク先端に設けられる保持手段をｘ軸に沿って移動させる必要がある。そのためには、まず、アームが０°からα°揺動する間に、第１リンクが、アームに対して（９０−α）度回転するように、手首の回転を制御する必要がある。つまり、第１リンクは、アームの揺動動作に対して、（９０−α）／α倍回転させる必要がある。
【００１２】
また、リンク機構は、図１からわかるように、絶対座標系において、ｙ軸に対する第２リンクの回転角が、常にｙ軸に対する第１リンクの回転角の２倍となるように制御する必要がある。
ここで、絶対座標系におけるｙ軸に対するアームの任意の位置の揺動角度をθ（°）とし、アームに対する第１リンクの回転角をθ１（°）とし、第１リンクに対する第２リンクの回転角をθ２（°）とした場合、ｙ軸に対する第１リンクの回転角は（θ＋θ１）となるので、
θ２  ＝  ２（θ＋θ１）                                  …（１）
となるように、リンク機構の回転を制御すると、θ２／（θ＋θ１）＝２となる。つまり、第２リンクの回転角が第１リンクの回転角の２倍となる。このように、上記（１）式の関係を満たすように、リンク回転手段を設定することによって、ｘ軸に沿って直線状に搬送することができる。
【００１３】
手首軸で第１リンクを回転させるだけでなく、たとえば歯車などを用いて、手首軸の回転を第２リンクに伝達して回転するようにリンク機構を制御した場合には、搬送距離が変更になった場合など、歯車なども変更しなければならないが、本発明では、リンク回転手段を設け、別途にリンクの回転を制御するので、搬送距離の変更などにも容易に対応することができる。
【００１５】
図１を参照して、保持手段の回転動作について説明する。第１リンクに対する第２リンクの回転は、保持手段用回転伝達手段によって保持手段に伝達され、保持手段もアームの揺動に同期して回転する。保持手段によって保持される被搬送物が、搬送中に向きを変えないためには、ロボットのアームが０°からα°回転し、第２リンクが、第１リンクに対して１８０°回転するとき、保持手段を第２リンクに対して９０°回転させる必要がある。つまり、保持手段は、第１リンクに対する第２リンクの回転角度の１／２倍回転する。
【００１６】
したがって、第１リンクに対する第２リンクの回転角度が１／２倍となるように保持手段用回転伝達手段を設定することによって、被搬送物の向きを変えず、非反転で搬送することができる。
【００１７】
請求項３記載の本発明は、ロボットの手首に取付けられ、被搬送物を着脱自在に保持する保持手段を有し、第１位置と第２位置との間で往復動作するロボットのアームに同期し、保持手段を前記第１位置と前記第２位置との間で往復動作させて被搬送物を前記第１位置から前記第２位置に搬送する搬送装置において、
第１リンクと第２リンクとを有し、第１リンクの先端部に回転可能に第２リンクの基端部が連結されるリンク機構と、
第１リンクの基端部が、ベース部を介してロボットの手首に取付けられ、ベース部に対して第１リンクを第１の回転方向に回転させるとともに、ベース部に対する第１リンクの回転を第２リンクに伝達して第２リンクを前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転させるリンク回転手段とを有し、
搬送時に、ロボットの手首が前記第１位置および前記第２位置間の搬送経路に沿って直線状に移動するように前記アームを移動させながら、ロボットの手首の手首軸によって、アームの回転方向とは逆方向にベース部を回転させてリンク回転手段のベース部を回転させるとともに、ロボットの設置面に対して一定の角度を保持するようにベース部を移動させることを特徴とする搬送装置である。
【００１９】
本発明に従えば、第１リンクは、ロボットの手首に固定されるベース部を介して取付けられ、リンク機構は、ベース部に対する第１リンクの回転を第２リンクに伝達して、第２リンクを回転させる。このベース部は、ロボットの設置面（絶対座標系）に対して一定の角度を保持するように手首軸によって回転駆動される。また、ベース部に対して第１リンクが回転することによって、保持手段が搬送経路に（ｘ軸）に沿って直線状に移動するようにリンク回転手段を設定する。これによって、アーム手首を、搬送経路に沿って移動させると、リンク機構によって、保持手段が搬送経路に沿って移動し、第１位置から第２位置にわたって直線状に搬送することができる。
【００２０】
請求項４記載の本発明の前記リンク機構は、３個以上のリンクが直列に連結されるリンク機構か、またはダブルリンクを有するリンク機構か、またはひし形リンクを有するリンク機構であることを特徴とする。
【００２１】
本発明のリンク機構は、図１２に示すようにＭ字状、または図１３に示すように逆Ｎ字状であってもよく、また図１４に示すように第１リンクおよび第２リンクがそれぞれダブルリンク（平行クランク機構）を構成するものであってもよく、また図１８に示すようにひし形のリンク機構であってもよく、さらにこれらを組み合わせたリンク機構であってもよい。
【００２２】
請求項５記載の本発明は、前記リンク回転手段は、前記第１位置および前記第２位置近傍では、リンクの回転速度を遅くし、中央ではリンクの回転速度を速くすることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、リンク機構を一定の速度で回転させると、第１位置と第２位置との中央を通過するときの被搬送物の移動速度が最速となり、第１位置および第２位置近傍では低速となる。中央位置では第１リンクと第２リンクとが折り畳まれ、リンク機構の剛性が高くなっており、リンクの回転に対する反力に耐えやすい構造となっており、第１位置および第２位置近傍で低速となることで、スムーズに搬送開始、停止することができ、安定して被搬送物を搬送することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施の一形態である搬送装置１を備えるロボットシステム２を示す側面図であり、図３はその平面図である。搬送装置１は、ロボット３の手首７に取付けられ、第１および第２位置である一対のプレス機２０，２１間でワークＷを搬送するのに用いられる。
【００２５】
ロボット３は６軸垂直多関節形ロボットであり、床に固定される基台４、下部アーム５、上部アーム６および手首７を有する。下部アーム５は、下端部が鉛直な第１軸Ｊ１まわりに旋回可能に基台４に取付けられるとともに、水平な第２軸Ｊ２まわりに前後回転可能に基台４に設けられる。下部アーム５の上端部には上部アーム６の基端部が、水平な第３軸Ｊ３まわりに上下に回転可能に取付けられる。上部アーム６の先端部に取付けられる手首７は、上部アーム６の軸線に平行な第４軸Ｊ４まわりに回転可能に取付けられるとともに、上部アーム６の軸線に垂直な第５軸Ｊ５まわりに回転可能に取付けられる。そしてこの手首７に搬送装置１が取付けられる。手首７の手首軸は、第５軸Ｊ５に垂直な第６軸Ｊ６まわりに回転する。
【００２６】
ロボット３の各関節軸Ｊ１〜Ｊ６は、それぞれ個別にサーボモータによって回転駆動され、手首軸は、第１リンク１０を、上部アーム６に対して第６軸Ｊ６まわりに回転駆動する。
【００２７】
搬送装置１は、第１リンク１０および第２リンク１１から成るリンク機構９と、リンク機構９を回転させるリンク回転手段１４と、第２リンク１１の先端部に設けられる保持手段１２とから構成される。第２リンク１１は、第１リンク１０と同じ長さであり、基端部１１ａが、第１リンク１０の先端部１０ｂに、前記第６軸Ｊ６に平行な回転軸線Ａ１まわりに回転可能に取付けられ、第２リンク１１の先端部１１ｂに保持手段１２が取付けられる。保持手段１２は、複数の吸盤１３を有し、これらの吸盤１３でワークＷを着脱可能に保持する。
【００２８】
ロボットシステム２のロボット３は２つのプレス機２０，２１の中央に設置され、図３の左方の第１位置にある一方のプレス機２０から図３の右方の第２位置にある他方のプレス機２１にワークＷを搬送する。ロボット３は、第６軸Ｊ６が鉛直となるように搬送装置１をほぼ水平に保持し、第１軸Ｊ１を中心として上部アーム６を往復動作させるとともに、この上部アーム６の往復動作に同期させて搬送装置１のリンク機構９を往復動させる。
【００２９】
次に、図４を参照してこのロボットシステム２の搬送動作をさらに詳しく説明する。
【００３０】
図４（１）に示すように、上部アーム６とともに一方のプレス機２０側へ搬送装置１を伸ばし、保持手段１２でワークＷを保持したのち、第１リンク１０が第１の回転方向（図４において時計回り）に回転し、第２リンク１１が第２の回転方向（図４において反時計回り）に回転するとともに、保持手段１２が、第１の回転方向（図４において時計回り）に回転する。このように回転させることによって、ワークＷが、保持した状態と同じ向きを維持して移動し始める。
【００３１】
さらに第１リンク１０を第１の回転方向に回転させると、図４（２）に示す状態を経て、図４（３）に示すようにプレス機２０，２１間の中央部で搬送装置１は折り畳まれる。このとき、搬送経路Ｌに垂直にロボット３の上部アーム６が配置されるとともに、第１リンク１０および第２リンク１１が折り重なって搬送経路Ｌに垂直に配置される。
【００３２】
さらに上部アーム６を他方側に揺動させるとともに、第１リンク１０を第１の回転方向に回転させることによって、ワークＷの向きを同じ向きに維持した状態で、搬送装置１は他方側に伸びる。このようにして、図４（４）の状態を経て、第１リンク１０と第２リンク１１とを一直線になるまで伸ばし、ワークＷを他方側のプレス機２１まで搬送させる。図４（５）に示すように、搬送完了後のワークＷの向きは、（１）に示す搬送開始時のワークＷの向きと同じである。
【００３３】
次に、リンク機構９について説明する。リンク機構９は、第１リンク１０と、第２リンク１１と、第１リンク１０に対して第２リンク１１を回転させるリンク回転手段１４と、第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転を保持手段１２に伝達し、保持手段１２を回転させる保持手段用回転伝達手段１５とを含む。図５は、搬送装置１の内部構造を示す平面図であり、図６はその側面図である。
【００３４】
第１リンク１０は中空の第１リンク本体２２を有し、基端部１０ａが手首７に固定され、この第１リンク本体２２が、ロボットの手首軸を駆動するサーボモータＭ６（図示せず）によって回転駆動される。この第１リンク本体２２の先端部上部に、サーボモータＭ７を有するリンク回転手段１４が設けられる。第１リンク本体２２の先端部１０ｂには、第６軸の軸線Ｊ６に平行な回転軸線Ａ１まわりに回転自在に回転軸３４が軸支される。回転軸３４は、上端部が第１リンク本体２２の上部から突出し、この上端部に歯車１８が固定される。また、サーボモータＭ７の回転軸先端に歯車１６が固定され、この歯車１６から回転軸３４の歯車１８にわたってタイミングベルト１７が巻き掛けられる。このような構造によって、サーボモータＭ７を回転駆動することによって、回転軸３４を軸線Ａ１まわりに回転駆動することができる。
【００３５】
回転軸３４は、軸受け２８によって第１リンク本体２２に回転自在に軸支されるとともに、第２リンク１１の基端部１１ａに固定される。したがって、回転軸３４を回転することによって、第２リンク１１を回転させることができる。
【００３６】
中空の第２リンク本体３９の基端部には太陽歯車３６が設けられ、先端部に遊星歯車３７が設けられ、この遊星歯車３７に保持手段１２が連結され、遊星歯車３７とともに保持手段１２が回転する構造となっている。太陽歯車３６から遊星歯車３７にわたってタイミングベルト３８を巻きかけられ、これら太陽歯車３６、遊星歯車３７、タイミングベルト３８から保持手段用回転伝達手段１５が構成される。
【００３７】
図１で説明したように、中央から第２位置である他方側のプレス機２１まで上部アーム６の揺動角度をα（°）としたとき、手首軸によって駆動される第１リンク１０を、上部アーム６の揺動角度αの（９０−α）／α倍となるように手首軸を制御する。また、絶対座標系におけるｙ軸に対する上部アーム６の任意の位置の揺動角度をθとし、上部アーム６に対する第１リンク１０の回転角をθ１（°）とし、第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転角をθ２（°）とした場合、ｙ軸に対する第１リンクの回転角は（θ＋θ１）となるので、
θ２  ＝  ２（θ＋θ１）                                  …（１）
となるように、リンク機構の回転を制御すると、第２リンク１１の回転角が第１リンク１０の回転角の２倍となる。このように、上記（１）式の関係を満たすように、リンク回転手段１４を制御することによって、第２リンク１１の先端部の設けられる保持手段１２を一方のプレス機２０から他方のプレス機２１に搬送経路Ｌに沿って一直線状に移動させることができる。また、このときロボット３は、手首７が、搬送経路Ｌに沿って直線状に移動するように上部アーム６を移動させる。
【００３８】
また、第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転角度が１／２倍に拡大されて保持手段１２に伝達されるように保持手段用回転伝達手段１５を設定することによって、被搬送物の向きを変えず、非反転で搬送することができる。つまり、保持手段用回転伝達手段１５の遊星歯車３７の歯数に対して、太陽歯車３６の歯数が、１／２となるように選ぶ。
【００３９】
また、搬送距離、すなわち第１位置と第２位置の間の距離が変更になった場合には、上部アーム６の揺動角度αを変更することによって、容易に対応することができる。
【００４０】
なお、図１においては、中央から第２位置に移動するときの状態のみを図示したものであるが、第１位置から中央までの移動に関しては、対称に現れる。また、本実施形態では、手首軸で第１リンク１０を駆動し、リンク回転手段１４のサーボモータＭ７で第２リンク１１を回転させたが、これを逆にし、手首軸で第２リンク１１を回転し、サーボモータＭ７で第１リンク１０を回転するように構成してもよい。
【００４１】
図７は、本発明の他の実施形態の搬送装置１００の構造を示す平面図であり、図８は、その側面図である。前述した搬送装置１と搬送装置１００とでは、リンク機構９を回転させるリンク回転手段１０１のみ異なるので、リンク回転手段１０１に関する構成のみ詳細に説明し、その他の構成に関しては、搬送装置１と同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
リンク機構９は、第１リンク１０と、第２リンク１１と、ベース部１０２およびサーボモータＭ７を有するリンク回転手段１０１と、第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転を保持手段１２に伝達し、保持手段１２を回転させる保持手段用回転伝達手段１５とを含む。
【００４３】
第１リンク１０は中空の第１リンク本体２２を有し、基端部１０ａに、リンク回転手段１０１のベース部１０２が設けられる。ベース部１０２は、手首７に固定され、手首７によって第６軸Ｊ６まわりに回転駆動される。このベース部１０２に、第１リンク１０の基端部１０ａが、第６軸Ｊ６まわりに回転可能に連結される。
【００４４】
第１リンク本体２２の内部で、基端部１０ａ側に、第１太陽歯車２５が設けられる。ベース部１０２には、サーボモータＭ７および軸線Ｊ６を回転軸線とする歯車１８が設けられる。サーボモータＭ７の回転軸先端に歯車１６が固定され、この歯車１６から歯車１８にわたってタイミングベルト１７が巻き掛けられる。歯車１８は、第１リンク１０のリンク本体２２に固定される。したがって、サーボモータＭ７を回転駆動することによって、第１リンク１０を軸線Ｊ６まわりに回転駆動することができる。
【００４５】
また、歯車１８は中央に挿通孔が形成され、この挿通孔に軸１０４が挿通する。軸１０４は、軸線Ｊ６に沿って延び、上端部が、ベース部１０２のハウジング１０３に固定され、下端部に第１太陽歯車２５が固定される。つまり、第１太陽歯車２５は、ベース部１０２に固定される。第１リンク本体２２の先端部１０ｂには、第６軸の軸線Ｊ６に平行な回転軸線Ａ１まわりに回転自在に軸支される第１遊星歯車２６が設けられ、第１太陽歯車２５から第１遊星歯車２６間にわたってタイミングベルト２７が巻掛けられる。これらサーボモータＭ７、ベース部１０２、第１太陽歯車２５、第１遊星歯車２６、およびタイミングベルト２７からリンク回転手段１０１が構成される。第１遊星歯車２６は、軸受け２８によって第１リンク本体２２に回転自在に軸支されるとともに、第２リンク１１の基端部１１ａが固定され、第１遊星歯車２６と一体となって第２リンク１１が回転する。
【００４６】
中空の第２リンク本体３９の基端部には第２太陽歯車３６が設けられ、先端部に第２遊星歯車３７が設けられ、この第２遊星歯車３７に保持手段１２が連結され、第２遊星歯車３７とともに保持手段１２が回転する。第２太陽歯車３６から第２遊星歯車３７にわたってタイミングベルト３８を巻きかけられる。これらの第２太陽歯車３６、第２遊星歯車３７、タイミングベルト３８から保持手段用回転伝達手段１５が構成される。
【００４７】
図９に示すように、第２太陽歯車３６は、第１リンク本体２２に固定的に連結され、第１リンク１０と一体に回転する。第１遊星歯車２６と第２太陽歯車３６は回転軸線Ａ１を共通にもつが、図９に示すように、第１遊星歯車２６は、軸３４を介して第２リンク本体３９に固定的に接続され、第２リンク１１と一体に回転軸線Ａ１まわりに回転し、第２太陽歯車３６は、第１リンク本体２２に固定的に接続され、第１リンク１０と一体となる。第２遊星歯車３７は、第２リンク１１本体の先端部１１ａで、回転軸線Ａ１に平行な回転軸線Ａ２まわりに回転自在に、第２リンク本体３９に軸支される。
【００４８】
ベース部１０２に固定される第１太陽歯車２５から第１遊星歯車２６にわたってタイミングベルト２７が巻掛けられているので、図７に示すように、ベース部１０２を設置面（絶対座標系）に対して回転しないように固定した状態で、第１リンク１０をサーボモータＭ７で第１の回転方向（図７の紙面で時計回り）に回転させると、タイミングベルト２６が図７の矢符に示すように回転し、これによって第１遊星歯車２６が第２の回転方向（反時計まわり）に回転する。前述したように、第１遊星歯車２６と第２リンク１１とは固定されており、一体となって回転するので、第１リンク１０を第１の回転方向に回転駆動させることによって、第１遊星歯車２６とともに第２リンク１１を第２の回転方向に連動して回転させることができる。
【００４９】
つぎに、搬送装置１００の制御動作について説明する。ベース部１０２は、ロボット３の設置面（絶対座標系）に対して一定の角度を保持するように手首軸によって回転駆動する。
【００５０】
リンク回転手段１０１は、第１リンク１０と第２リンク１１とが、ｙ軸に関して対称となるように設定される。つまり、ｙ軸に対する第１リンク１０の角度が、第１リンク１０に対する第２リンク１１の角度の２倍となるように制御される。前述したように、ベース部１０２は、絶対座標系に対して角度が一定となるように制御されるので、このベース部１０２に対して上述したように、リンク機構９が回転するようにリンク回転手段１０１を設定することによって、保持手段１２が搬送経路Ｌに沿って移動し、第１位置から第２位置にわたって直線状に搬送することができる。
【００５１】
また、図１で説明したように、第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転角度が１／２倍に拡大されて保持手段１２に伝達されるように保持手段用回転伝達手段１５を設定することによって、被搬送物の向きを変えず、非反転で搬送することができる。つまり、保持手段用回転伝達手段１５の第２遊星歯車３７の歯数に対して、第２太陽歯車３６の歯数が、１／２となるように選ぶ。
【００５２】
つぎに、図５，６に示す搬送装置１と、図７，８に示す搬送装置１００との動作の違いについて、図１０を参照して説明する。
【００５３】
搬送装置１および１００のいずれも、ロボット３の手首７を、搬送経路Ｌに沿って移動させながら、リンク機構９の第１リンク１０と第２リンク１１とを対称に開閉させて搬送する。搬送装置１００では、ベース部１０２が、絶対座標系に対して回転しないように手首７に制御される。つまり、上部アーム６が時計回りにθ°回転したとすると、ベース部１０２は、この回転を打ち消すように、逆方向（反時計回り）にθ°回転する。
【００５４】
したがって、上部アーム６に対する第１リンク１０の回転角度をθ１°とすると、絶対座標系から見た第１リンク１０の動きは、上部アーム６によって時計回りにθ°回転したものを、ベース部１０２で反時計回りにθ°戻され、これによって、ベース部１０２は、絶対座標系に対して、角度位置が変化せず、平行移動のみすることとなる。したがって、リンク機構９は、この角度位置が変化しないベース部１０２に対してリンク機構９の回転を制御するので、制御が容易である。ただし、ベース部１０２で、上部アーム６の揺動角度θ°分を相殺する動きが生じる。
【００５５】
これに対して、搬送装置１では、ベース部を用いず、手首軸で直接第１リンク１０を回転させるので、上部アームの揺動角度θ°分を相殺する動きを必要としない。
【００５６】
また、搬送装置１および搬送装置１００では、いずれも手首軸とは別途のサーボモータＭ７でリンク機構９を回転させるので、ロボットの上部アーム６の移動速度と、リンクの回転速度とを別々に制御することができる。
【００５７】
つぎに、搬送装置１および１００の搬送速度に関して図１１を参照して説明する。図１１において、（１）は、搬送装置の搬送速度、つまり絶対座標系における保持手段１２の移動速度を示し、（２）は、リンクの水平移動速度、つまり搬送装置を固定した場合の保持手段１２の移動速度であり、（３）は、リンクの回転速度であり、（４）は、ロボットの水平移動速度、つまりアーム先端の手首の移動速度である。なお、（１）の搬送速度は、（２）の搬送装置の水平移動速度と、（４）のロボットの水平移動速度とを加算したものである。
【００５８】
ここで、Ａに示す例では、リンクの回転速度（３）を、第１位置と第２位置との中央で最も速くなるように制御し、これによって搬送速度（２）が、第１位置および第２位置近傍では遅く、中央では速くなるように制御される。
【００５９】
リンク機構９は、中央では折り畳まれ、リンクの剛性が高くなっているので、高速の搬送速度に耐えることができる。また、第１位置および第２位置では、被搬送物の保持、離脱を行なうので、速度を低下する必要があり、Ａのように制御することによって、効率よく搬送することができる。
【００６０】
また、Ｂに示す例では、リンク回転手段でリンク機構９の回転速度（３）を一定とする。これによって、リンクの水平移動速度（２）における第１および第２位置と中央位置との速度の差が、Ａに示す例に比べて、極端に変化せず、緩やかに変化することとなる。
【００６１】
また、Ｃに示す例では、リンクの回転速度を中央で低下するように制御し、これによって搬送装置の水平移動速度（２）を等速度とした。本発明では、リンクを回転するリンク回転手段に、手首軸とは別途のサーボモータＭ７を用いることで、このようにリンクの回転速度を任意に制御することが可能となる。
【００６２】
図１２、１３は本発明の他の実施形態の搬送装置５５，５６を示す平面図である。搬送装置５５は、前述した搬送装置１のリンク機構のリンクを直列に連結してさらに延長したものである。搬送装置５５では、第２リンク１１の先端に第３リンク５７を設け、この第３リンク５７の先端にさらに第４リンク５８を設けたＭ字状の構造を有する。このように構成することによって、搬送装置１に比べて搬送距離を２倍にすることができる。なお、第３リンク５７および第４リンク５８は、それぞれ歯車とベルトを用いた回転伝達手段によって、リンク回転手段のサーボモータＭ７の回転が伝達される。
【００６３】
図１３に示す搬送装置５６では、第２リンク１１の長さを倍にするとともに、第３リンク５７のみ設ける構成とした。このような逆Ｎ字状の構造によって、図１２に示す搬送装置５５に比べて構造を単純にし、かつ搬送装置５５と同じ搬送距離を有するように構成できる。
【００６４】
図１４は、本発明の実施の他の形態の搬送装置４０の構成を示す平面図である。本実施形態の搬送装置４０のリンク機構４１は、前述した搬送装置１のリンク機構９と異なり、ダブルリンク（平行クランク機構）によって構成される。
【００６５】
詳しく説明すると、リンク機構４１は、前述した搬送装置１の第１リンクに対応する第１ダブルリンク４２と、搬送装置１の第２リンクに対応する第２ダブルリンク４３とから構成され、第１ダブルリンク４２は、第１〜第４リンク４４〜４７から構成され、第２ダブルリンク４３は、第１ダブルリンク４２の第４リンク４７を共通に持ち、第４〜第７リンク４７〜５０から構成される。第１ダブルリンク４２は、第１リンク４４と第３リンク４６とが平行であり、第３リンク４５と第４リンク４７とが平行である。第２ダブルリンク４３は、第４リンク４７と第６リンク４９とが平行であり、第５リンク４８と第７リンク５０とが平行である。第２ダブルリンク４３の先端の第６リンク４９に、保持手段１２が固定される。
【００６６】
第１ダブルリンク４２の第１リンク４４が、ロボット３の手首軸によって回転駆動される。第１リンク４４の先端部に取付けられる第７リンク５０は、ベルトと歯車から成る回転伝達手段によって、上部アーム６に対する第１リンク４４の回転が伝達される。また、手首に取付けられるもう一方のリンクである第２リンク４５は、リンク回転手段のサーボモータＭ７によって、常に搬送経路Ｌに平行となるように回転する。このような構成によって、第２ダブルリンク４３先端の第６リンク４９も常に搬送経路Ｌに平行となり、この第６リンク４９に固定される保持手段１２の向きも常に一定となり、非反転でワークＷは搬送される。
【００６７】
つぎに、図１５を参照して、搬送装置４０の搬送動作について説明する。ロボット３の上部アーム６を中央位置から図１５において時計回りに任意の角度θ°回転させたとき、第２リンク４５は、リンク回転手段によって−θ°回転し、第２リンク４５を搬送経路Ｌに平行を維持する。
【００６８】
中央位置にあるとき、第１リンク４４と、第４リンク４７とのなす角度θ３＝９０°であるが、上部アーム６がθ°回転したとき、
0003560908.tif 000002
となる。したがって、θ３はアーム６がθ°回転時、（θ＋θ１）分増加する。なお、θ１は、アーム角度θに対して、（９０−α）／α倍で回転させると、θ＝αのとき、θ１＝９０−αとなり、第１リンク４４が、搬送経路Ｌに平行になる。
【００６９】
このとき、第４リンク４７からの従属駆動として、第４リンク４７に連なる第５リンク４８を、第４リンク４７の回転増加分（θ＋θ１）の倍、つまり２（θ＋θ１）回転させると、アーム６の動きに対して非反転、左右直進運動となる。
【００７０】
また、手首軸とサーボモータＭ７との駆動を逆にしてもよい。
図１６は、図１２で示したＭ字状の搬送装置５５にダブルリンクを適用した構造の本発明のさらに他の実施形態の搬送装置７５を示す図であり、図１７は、図１３で示した逆Ｎ字状の搬送装置５６に、ダブルリンクを適用したさらに他の実施形態の搬送装置７６を示す図である。このように、Ｍ字状、逆Ｎ字状のダブルリンク構造の搬送装置であってもよい。
【００７１】
図１８は、本発明の実施の他の形態の搬送装置６０の構成を示す平面図である。搬送装置６０のリンク機構６８は、第１〜第４リンク６１〜６４を有し、第１リンク６１の基端部および第３リンク６３の基端部は、ロボット３の手首に回転可能に取付けられる。このうち、第１リンク６１が、ロボット３の手首軸によって回転駆動され、第２リンク６２または第３リンク６３が、リンク回転手段のサーボモータＭ７によって回転される。
【００７２】
第１リンク６１の先端部の下に第２リンク６２の基端部が回転可能に取付けられ、第３リンク３の先端部の下に第４リンク６４の基端部が回転可能に取付けられ、第２リンク２および第４リンク６４の先端部の下に保持手段１２が取付けられる。第２リンク６２および第４リンク６４の先端部の下に連結部材６７を介して保持手段１２が取付けられる。第２リンク６２の先端部と連結部材６７とは回転可能に連結され、第４リンク６４の先端と連結部材６７とは、第３リンク６３の先端とは異なる位置で連結部材６７に回転可能に連結される。また、第２リンク６２の先端部と第４リンク６４の先端部には、それぞれ歯車６５，６６が固定され、これらの歯車６５，６６は互いに噛合し、この歯車６５，６６を介して連結部材６７が取付けられるので、取り付け部材６７に取付けられる保持手段１２は、水平位置姿勢を一定に保持することができる。
【００７３】
第１〜第４リンク６１〜６４はそれぞれ同じ長さを有し、第１リンク６１と第４リンク６４とが平行に配置され、第２リンク６２と第３リンク６３とが平行に配置され、これらによってひし形のリンク機構６８が構成される。手首軸およびリンク回転手段によって、リンク機構６８を折り畳んだり、伸長させたりすることができ、これによって、ワークＷを一直線状の搬送経路Ｌに沿って搬送することができる。
【００７４】
図１９は、上述した搬送装置６０に類似する本発明のさらに他の実施形態の搬送装置１２０を示す平面図である。この搬送装置１２０は、第１〜第６リンク１２１〜１２６からなるリンク機構１２７を有し、前述した搬送装置６０のリンク機構６８を２倍とした構造を有する。
【００７５】
詳しく説明すると、第１リンク１２１と第４リンク１２４は基端部がロボット３の上部アーム６先端に回転可能に取付けられ、第２リンク１２２の基端部は、第１リンク１２１の先端部の下に回転可能に取付けられ、第５リンク１２５は、第４リンク１２４の先端部の下に回転可能に取付けられ、第３リンク１２３は、第２リンク１２２の先端部の下に回転可能に取付けられ、第６リンク１２６は、第５リンク１２５の先端部の下に回転可能に取付けられ、第３リンク１２３の先端部と第６リンク１２６の下に連結部材１２７が回転可能に取付けられ、この連結部材１２７の下に保持手段１２が固定される。
【００７６】
本実施形態の搬送装置１２０も、前述した搬送装置６０と同様に、ロボット３の上部アーム６の揺動に連動して第１リンク１２１を回転駆動し、リンク回転手段のサーボモータＭ７で、第４リンク１２４を回転駆動することによって、一直線状の搬送経路Ｌに沿ってワークＷを搬送することができる。
【００７７】
図２０は、本発明のさらに他の実施の形態である搬送装置７０の構成を示す平面図である。搬送装置７０は、図１８で示した搬送装置６０の第１〜第４リンクをダブルリンクにした構造を有する。すなわち、第１ダブルリンク７１はリンク８１〜８４から構成され、第２ダブルリンク７２は第１リンク７１のリンク８４を共通に持つ４つのリンク８４〜８７から構成され、第３ダブルリンク７３は、第１ダブルリンク７１のリンク８１を共通に持つ４つのリンク８１，８９〜９１から構成され、第４ダブルリンク７４は、第３ダブルリンクのリンク９１および第２ダブルリンク７２のリンク８７を共通に持つ４つのリンク８７，９１〜９３から構成され、保持手段１２は、第２リンク７２と第４リンク７４の共通のリンク８７の下に取付けられる。
【００７８】
ロボット３の手首軸によって回転駆動するのは、第１ダブルリンク７１のリンク８２であり、ロボット３の上部アーム６に対するリンク８２の回転は、回転伝達手段によって第２ダブルリンク７２のリンク８５に伝達される。また、リンク回転手段のサーボモータＭ７によって、リンク８１が常に搬送経路Ｌに平行になるように駆動される。
【００７９】
図２１は、図１９で示した搬送装置１２０の各リンクをダブルリンクとした本発明のさらに他の実施形態の搬送装置１３０を示す図である。このような構造であっても、図２０で説明した搬送装置７０と同様に手首軸の駆動を伝達することによって、ワークＷを直線に沿って搬送することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ロボットのアームを回転させるとともに、リンク回転手段によって手首軸とは別途にリンクを回転させるので、搬送距離に依存せずに搬送することができる。また、アームの揺動角度がαのとき、第１リンクと第２リンクとは第１位置から第２位置への保持手段の移動経路上で１８０°の角度をなすことによって、搬送の動作範囲を大きく取ることができる。
【００８１】
また、簡単な構造で、手首軸とリンク回転手段の回転運動により、直線搬送を行なうことができる。
【００８２】
また、リンク機構を用いることで、高速で、長距離を搬送することができる。また、保持手段用回転伝達手段を用いて、保持手段を回転させながら搬送することによって、非反転で両方向に搬送することができる。
【００８３】
また、リンク機構を用いるので、軽量に構成することができ、ロボットに対する負担が少なく、動特性が良好である。
【００８４】
また、ロボットがアームを伸ばした第１位置および第２位置近傍ではリンクの回転速度が遅くなるので、リンクの振動を小さくでき、停止精度を高くできる。
【００８５】
また、中央位置ではリンクの回転速度は最大となるが、この位置ではロボットアームの剛性が高く、リンクの回転に対する反力に耐えやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の搬送装置の動作を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の一形態である搬送装置１を用いるロボットシステム２を示す側面図である。
【図３】ロボットシステム２の平面図である。
【図４】搬送装置１による搬送過程を示す図である。
【図５】搬送装置１の内部機構を示す平面図である。
【図６】搬送装置１の内部機構を示す側面図である。
【図７】本発明の他の実施形態である搬送装置１００の内部機構を示す平面図である。
【図８】搬送装置１００の内部機構を示す側面図である。
【図９】搬送装置３５の第１遊星歯車２６、第２太陽歯車３６近傍を示す断面図である。
【図１０】搬送装置１００の搬送動作を示す図である。
【図１１】３つの制御動作例Ａ，Ｂ，Ｃにおける搬送速度（１）とリンクの水平移動速度（２）とリンクの回転速度（３）とロボットの水平移動速度（４）を示すグラフである。
【図１２】本発明の他の実施の形態の搬送装置５５を示す平面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置５６を示す平面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置４０を示す平面図である。
【図１５】搬送装置４０の搬送動作を説明する図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置７５を示す平面図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置７６を示す平面図である。
【図１８】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置６０を示す平面図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置１２０を示す平面図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置７０を示す平面図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施の形態の搬送装置１３０を示す平面図である。
【符号の説明】
１，４０，５５，５６，７５，７６，６０，７０，１００，１２０，１３０  搬送装置
２  ロボットシステム
３  ロボット
９，６８，１２７  リンク機構
１０，４４，６１，１２１，１３１  第１リンク
１１，６２，１２２  第２リンク
１２  保持手段
１４，１０１  リンク回転手段
１０２  ベース部
【図１】
0003560908.tif 000003
【図２】
0003560908.tif 000004
【図３】
0003560908.tif 000005
【図４】
0003560908.tif 000006
【図５】
0003560908.tif 000007
【図６】
0003560908.tif 000008
【図７】
0003560908.tif 000009
【図８】
0003560908.tif 000010
【図９】
0003560908.tif 000011
【図１０】
0003560908.tif 000012
【図１１】
0003560908.tif 000013
【図１２】
0003560908.tif 000014
【図１３】
0003560908.tif 000015
【図１４】
0003560908.tif 000016
【図１５】
0003560908.tif 000017
【図１６】
0003560908.tif 000018
【図１７】
0003560908.tif 000019
【図１８】
0003560908.tif 000020
【図１９】
0003560908.tif 000021
【図２０】
0003560908.tif 000022
【図２１】
0003560908.tif 000023