(57)【要約】【課題】多関節型の産業用ロボットの手首部の、ロボット設置面に対する傾き角を機構的に制限する方法を提供。【解決手段】駆動機構(18)が駆動されることにより揺動する原動リンク部材(15)の傾きに依存して、第３腕 (5)の設置面に対する傾きが決定される産業用ロボットであって、  第３腕 (5)に手首部が回転駆動機構に対して取り付けられるとともに、回転軸中心から離れた位置において突出する突起部を備えたテーブル (6)を有しており、  テーブル (6)が回転する方向を規制するために、第３腕 (5)において、テーブル (6)が回転することにより突起部が回転する方向に各々ストッパ部材を取り付けるとともに、  原動リンク部材(15)の揺動回転可能角を抑制するために、原動リンク部材(15)を挟むように配置した複数のストッパー部材を設けた。【選択図】図１
2006315178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム (2)に揺動自在にその基端が軸支された第１腕 (3)と、
第１腕 (3)の他端に揺動自在にその基端が軸支された第２腕 (4)と、
第２腕 (4)の他端に揺動自在にその基端が軸支された第３腕 (5)と、
第３腕 (5)に組み込むまれた回転駆動機構に対して軸支され、第３腕 (5)に対して揺動回転可能に軸支された手首部と、
フレーム (2)に支持された、第３腕 (5)を駆動する駆動機構(18)と、
駆動機構(18)に対して揺動自在にその基端が軸支された原動リンク部材(15)と、
原動リンク部材(15)の他端に揺動自在にその基端が軸支された、第１腕 (3)と平行四辺形を形成するように配列されたリンク部材(14)と、
リンク部材(14)に揺動自在にその基端が軸支された副リンク部材(13)と、
副リンク部材(13)の他端に揺動自在にその基端が軸支されるとともに、第３腕 (5)に他端が軸支され、第２腕 (4)と平行四辺形を形成するように配列されたリンク部材(12)と、を備え、駆動機構(18)が駆動されることにより揺動する原動リンク部材(15)の傾きに依存して、前記第３腕 (5)の設置面に対する傾きが決定される産業用ロボットであって、
前記手首部が回転駆動機構に対して取り付けられるとともに、回転軸中心から離れた位置において突出する突起部を備えたテーブル (6)を有しており、
テーブル (6)が回転する方向を規制するために、第３腕 (5)において、テーブル (6)が回転することにより突起部が回転する方向に各々ストッパ部材を取り付けるとともに、
原動リンク部材(15)の揺動回転可能角を抑制するために、原動リンク部材(15)を挟むように配置した複数のストッパー部材を設けたことを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
テーブル (6)の回転中心軸線とは交差する回転中心軸線を有し、テーブル (6)に取り付けられた駆動機構に回転可能に軸支され、該駆動機構により駆動されるテーブル (8)を有す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】
この発明は、多関節型産業用ロボットの手首部のロボット設置面に対する傾きを制限する機構に関する。さらに、詳しくは、多関節型産業用ロボットで、ワークを搬送・移載する際に、ワークを、ロボット設置面に対して一定角以上傾けてはならない場合にも適用可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多関節型の産業用ロボットを用いてワークを搬送・移載する場合、ワークの傾きについて自由に許容するのが一般的であった。しかし、ロボットの手首部に取り付けた平板状ハンドにワークを載せ、ハンドとワークとの間の接触面での摩擦力のみで保持して搬送・移載する場合、あるいは溶鉱炉から溶けた材料を柄杓ですくって運ぶ場合、ロボットを設置した地面に対して一定角以上傾けた場合、ハンド上のワークを落としたり、溶けた材料をこぼしたりして危険である。この場合、制御的に規制する方法もあるが、制御に異常が発生した場合にまで確実に保証するものではないという問題があった。
【０００３】
こうした、ロボット設置面に対する傾き角を機構的に制限するものには、出願人が先に出願した、特許文献１に開示されている技術がある。この方法は、ロボット手首部がロボットアームの動作角によらず、常に下向きの一定方向を向くことを機構的に保証している。しかし、実際の適用では、ワークを取り出す位置と置く位置とでは、それぞれの置き台の設計によりワークの傾き角がいくらか異なるのが通例である。ロボットの設置面も、ワーク置き台設置に対していくらか傾いているのが通例である。こうした場合に、上記の方法では、常に一定の向きであり、対応することが出来なかった。同じく出願人が先に出願した、特許文献２に開示されている技術では、特許文献１に開示されている技術の上で、ロボットの手首部を動作可能とした。しかし、傾きは１方向のみであり、また、その傾き角も、ロボット設置面に対して機構的に制限する手段を与えるものではなかった。
【特許文献１】実開平４−７０４９１号公報
【特許文献２】特開平７−２６６２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、前述した問題点に鑑みて、多関節型の産業用ロボットの手首部の、ロボット設置面に対する傾き角を機構的に制限する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決するために、本発明は、フレーム (2)に揺動自在にその基端が軸支された第１腕 (3)と、
第１腕 (3)の他端に揺動自在にその基端が軸支された第２腕 (4)と、
第２腕 (4)の他端に揺動自在にその基端が軸支された第３腕 (5)と、
第３腕 (5)に組み込むまれた回転駆動機構に対して軸支され、第３腕 (5)に対して揺動回転可能に軸支された手首部と、
フレーム (2)に支持された、第３腕 (5)を駆動する駆動機構(18)と、
駆動機構(18)に対して揺動自在にその基端が軸支された原動リンク部材(15)と、
原動リンク部材(15)の他端に揺動自在にその基端が軸支された、第１腕 (3)と平行四辺形を形成するように配列されたリンク部材(14)と、
リンク部材(14)に揺動自在にその基端が軸支された副リンク部材(13)と、
副リンク部材(13)の他端に揺動自在にその基端が軸支されるとともに、第３腕 (5)に他端が軸支され、第２腕 (4)と平行四辺形を形成するように配列されたリンク部材(12)と、を備え、駆動機構(18)が駆動されることにより揺動する原動リンク部材(15)の傾きに依存して、前記第３腕 (5)の設置面に対する傾きが決定される産業用ロボットであって、
前記手首部が回転駆動機構に対して取り付けられるとともに、回転軸中心から離れた位置において突出する突起部を備えたテーブル (6)を有しており、
テーブル (6)が回転する方向を規制するために、第３腕 (5)において、テーブル (6)が回転することにより突起部が回転する方向に各々ストッパ部材を取り付けるとともに、
原動リンク部材(15)の揺動回転可能角を抑制するために、原動リンク部材(15)を挟むように配置した複数のストッパー部材を設けたことを特徴とする産業用ロボットとした。
【発明の効果】
【０００６】
以上述べたように、本発明においては、多関節型の産業用ロボットの手首部の、ロボット設置面に対する傾き角を機構的に規制し、ロボットの手首部に取り付けた平板状ハンドにワークを載せ、ハンドとワークとの間の接触面での摩擦力のみで保持して搬送・移載する場合、あるいは溶鉱炉から溶けた材料を柄杓ですくって運ぶ場合、ロボットを設置した地面に対して一定角以上傾けた場合、ハンド上のワークを落としたり、溶けた材料をこぼしたりする危険な用途において、機構的にこうした異常事態を回避し、安心して使用できるようになった。
【０００７】
ワークを水平面内で回転させたい場合には、上記の機構で、テーブル (6)の回転中心軸線とは交差する回転中心軸線を有し、テーブル (6)に取り付けられた駆動機構に回転可能に軸支され、該駆動機構により駆動されるテーブル (8)を有する、請求項２の機構になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態の一例を、図面に基づいて説明する。各図面において、図１は本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの側面図、図２は図１の反対側から見た側面図、図３は、第３腕の動作角を規制する機構の部分説明図、図４は、テーブルの動作角を規制する機構の部分説明図、図５は、別の実施例を示す側面図である。
【０００９】
図１の基台部１上に、図示しない駆動部により軸支されたフレーム２が取り付けられている。これにより、ロボット設置面に鉛直な線のまわりに回転可能となっている。この動作軸は、３次元空間内での動作の場合に必要ではあるが、２次元平面内で動作する場合には、必ずしも必要とするわけではない。フレーム２に、図２のモータ１６で示す駆動機構を介して、第１腕３が軸支されている。この第１腕により前後方向の動作が可能となる。第１腕３の他端に第２腕４が軸支されている。フレーム２に取り付けられたモータ１７で示す駆動機構を介して、原動リンク１０が軸支され、原動リンク１０とリンク部材９、第２腕４後端部、第１腕３で構成される平行四辺形リンクにより、第２腕４は駆動される。第２腕４の他端に第３腕５が軸支されている。第３腕５の駆動は、フレーム２に取り付けられたモータ１８で示す駆動機構を介して、原動リンク１５が軸支され、原動リンク１５とリンク部材１４、副リンク部材１３、第１腕３で構成される第１平行四辺形リンク、及び副リンク部材１３とリンク部材１２、副リンク部材１１、第２腕４前部で構成する第２平行四辺形リンクの直列構造により駆動される。尚、副リンク部材１１と第３腕５とは枢着された一体部品であるが、平行リンクの形成を見やすくするために、副リンク部材１１と、独立の番号付けをしたものである。この機構により、第３腕５のロボット設置面に対する傾きは、第１腕３や第２腕４の動作角に依存せず、原動リンク１５の傾きのみで決定することとなる。各々の軸支する方法については、同じ出願人が先に出願した特開平７−２６６２６５号公報に詳細に開示されている。第３腕５には、図示しない駆動機構が組み込まれ、第３腕に垂直な線を軸芯として、テーブル６が回転可能となっている。
【００１０】
図３は、フレーム２に取り付けられたストッパー部材２４及び２５により原動リンク１５の動作範囲を規制し、これにより第３腕の傾きを、例えばロボット設置面に対して±１０゜の傾斜角に制限することが可能となる。ストッパー部材２４、２５の取り付け位置を調整可能とすることで制限角度範囲を調整できる。図４は、テーブル６に設けた突起部６′を挟んでストッパー部材２６、２７を第３腕５に取り付けることにより、テーブル６の傾きをロボット設置面に対して規制することが可能となる。こうして、ロボット設置面に対して機構的に傾斜可能角を規制することにより、モータやモータの制御部が故障しても、定められた傾き以上にはならないという機構上の保証が得られる。
【００１１】
テーブル６に取り付けられた、テーブル６の回転中心軸線とは直交する向きに回転可能にする、モータ２３が取り付けられた駆動機構７に軸支されたテーブル８により、ワークの向きを回転動作させることができる。これは、ロボット設置面にほぼ水平な平面内で、ワークの向き変更を行えるようにするものである。こうした追加動作軸があっても、ロボット設置面に対して機構的に傾斜可能角を規制することにより、モータやモータの制御部が故障しても、定められた傾き以上にはならないという機構上の保証が得られることは同じである。図１及び図２に示すバランススプリング部材１９、２０は、第１腕３が前後動作する際、重力の影響で第１腕３の駆動機構に加わる負荷を軽減するためのものであり、カウンタウェイト部材２１は、第２腕４が上下動作する際、重力の影響で第２腕４の駆動機構に加わる負荷を軽減するためのものである。産業用ロボットの可搬重量は、現在５００ｋｇが上限であるが、これらの重力負荷軽減手段により、５００ｋｇを越える可搬重量が実現できることとなった。こうした重量物の搬送では、搬送中の落下は、重大な事故を招くこととなり、本願発明の重要性のよってくるところである。図５には、別の実施形態を示す。フレーム２の一端にリンク部材９を軸支し、リンク部材９の他端に副リンク部材２８を軸支し、副リンク部材２８に取り付けたモータ１７で示す駆動機構により第２腕４を駆動する。フレーム２とリンク部材９、副リンク部材２８、第１腕３で平行リンクを構成する。
【００１２】
以上述べたように、本発明の実施形態においては、多関節型の産業用ロボットの手首部の、ロボット設置面に対する傾き角を機構的に規制し、ロボットの手首部に取り付けた平板状ハンドにワークを載せ、ハンドとワークとの間の接触面での摩擦力のみで保持して搬送・移載する場合、あるいは溶鉱炉から溶けた材料を柄杓ですくって運ぶ場合、ロボットを設置した地面に対して一定角以上傾けた場合、ハンド上のワークを落としたり、溶けた材料をこぼしたりする危険な用途において、機構的にこうした異常事態を回避し、安心して使用できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る産業用ロボットの側面図である。
【図２】図１の反対側から見た側面図である。
【図３】第３腕の動作角を規制する機構の部分説明図である。
【図４】テーブル６の動作角を規制する機構の部分説明図である。
【図５】別の実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  基台部
２  フレーム
３  第１腕
４  第２腕
５  第３腕
６  テーブル
７  駆動機構
８  テーブル
９  リンク部材
１０  原動リンク部材
１１  副リンク部材（第３腕に一体化して枢着）
１２  リンク部材
１３  副リンク部材
１４  リンク部材
１５  原動リンク部材
１６、１７、１８  モータ
１９、２０  バランススプリング部材
２１  カウンタウェイト部材
２２  回転中心軸線
２３  モータ
２４、２５、２６、２７  ストッパ部材
２８  副リンク部材
【図１】
2006315178.tif 000003
【図２】
2006315178.tif 000004
【図３】
2006315178.tif 000005
【図４】
2006315178.tif 000006
【図５】
2006315178.tif 000007