(57)【要約】【課題】従来、コンパクトな製品を挾む機構が主体で、機械・製品の基礎の本体にパーツを自動組立し、アームの長さは比較的短く強靭性が必要なかった。パーツの姿勢を支持し、簡易に挾め問題はなかった。しかし、大型パーツ・工作物の組付・搬送の機会が増え、従来のロボットアーム機構では十分でなく、建築材料の如く、大型の板材を組付・積層・搬送の際に不便である。【構成】平行チャック装置に設けたフレームに略中心部を枢着した略へ字形の第１アームの基端部を、平行チャック装置に移動体をそれぞれ枢着し、第１アームの自由端をフレームの先端部に至らす構成とし、第１アームの略中心部と第１アームの自由端と略中心部との略折曲げ部位に第２アームの略中心枢着部を枢着し、第２アームの基端部をフレームの先端部に枢着し、第１アームの自由端と第２アームの自由端に固止したパットで構成されるロボットアーム機構である。四点支持と、パットを利用して物を組付・搬送が図れる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行チャック装置と、この平行チャック装置に設けたフレームと、このフレームに略中心部を枢着した略へ字形を呈する第１アームの基端部を、前記平行チャック装置に対で設けた移動体にそれぞれ枢着し、またこの各第１アームの自由端を前記フレームの先端部に至らしめる構成とし、この各第１アームの略中心部と、当該各第１アームの自由端と略中心部とで形成される略折曲げ部位に第２アームの略中心枢着部をそれぞれ枢着し、この各第２アームの基端部を前記フレームの先端部にそれぞれ枢着し、この各第２アームの自由端と、前記各第１アームの自由端とにそれぞれ固止されたパットとで構成されるロボットアーム機構。
【請求項２】
請求項１に記載の各第１アームは、当該各第１アームの自由端と、この第１アームの略中心部とで構成される各略折曲げ部位を備えており、この各略折曲げ部位と前記各第２アームとをそれぞれ枢着し、この枢着された各第１アーム先端部と、前記各第２アームは、その枢着を支点としてクロス形状に拡縮し、この各第１アーム先端部と、各第２アームの拡縮を介して前記パットを平面視して、略垂直状態で移動可能とする構成としたロボットアーム機構。
【請求項３】
請求項１に記載の各第１アームは、対のアーム長板と、この対のアーム長板を連結する連結部材を介して側面視して、略平行状態に配備する構成としたロボットアーム機構。
【請求項４】
請求項１に記載の各第２アームは、前記各第１アームの外方に対で位置し、この各第２アームの基端部を前記フレームの先端部にそれぞれ枢着し、またこの各第２アームの略中心枢着部を、各第１アームの自由端と略中心部との略折曲げ部位に枢着する構成としたロボットアーム機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、形状の大きな製品の中心を確実に挾持できるロボットアーム機構に関するものであり、この中心位置で均等な挾持力を発揮することを最大の特徴とするロボットアーム機構を提案する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のロボットアーム機構は、コンパクトな工作物、部品等のパーツを挾持することが主体である。即ち、通常、この種のロボットアーム機構は、各種の機械、製品を構成する本体に、各種のパーツを自動組立する際に、このパーツを挾持しながら搬送し、所定の場所に搬送、組立てる構成となっていた。このような状況では、アームは、それ程の強靭性が要求されないこと、又はパーツの姿勢を支持しながら簡易に挾持、搬送するのが容易であること、等が理由である。しかし、大型のパーツ、工作物、又は品物、材料、製品、紙製品等を組付け、又は搬送する機会が増える傾向にあることから、従来のロボットアーム機構では、十分でない状況となりつつある。そして、また建築材料の如く、大型の板材等を、組付け、又は積層、搬送等する際にも、昨今、不便を感ずることが間々発生している。
【０００３】
このような状況に鑑み、本出願人は、先行文献を調査した。しかし、本出願人が意図する内容を備えたロボットアーム機構は、見当たらなかった。一応、調査で概念的に関係がある文献を説明する。
【０００４】
この文献（１）は、特開平１１−１６３１１３号の多品質基板チャック機構であり、その内容は、ベースに沿って、拡縮する移動体（図示では明確でないが、図示に矢印あり）と、この移動体に前後アームが先進後退し、この前アームより垂下した挾持ロッドで支持する構成である。従って、挾持ロッドの挾持部による四点支持で、物を支持（把持）することを特徴とする。
【０００５】
また文献（２）は、実開平４−５３９２号のロボットハンドであり、その内容は、フレームに二本のハンドを設け、この二本のハンドは、その枢着（取付け基部）を支点として拡縮可能となっており、かつ当該ハンド自身は、このハンド内に設けた歯車群を介して折曲げ自在に形成された構造である。この構造（拡縮、折曲げ）を利用して、多種類の（形状の）工作物を確実、スムーズに把持することを意図する。しかし、この把持は、工作物を点接触による１箇所を基にする構成であるので、把持面積が少なく、安定性に欠けること、また比較的嵩が大きな物の把持には、適さないこと、等の問題点が指摘できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
周知の如く、昨今、大型のパーツ、工作物、又は品物、材料、製品、紙製品等を組付け、又は搬送する機会が増える傾向にあることから、従来のロボットアーム機構では、十分でないことが、現実となってきた。従って、これらの要求を達成できるロボットアーム機構が要望されている。そして、また建築材料の如く、大型の板材等を、組付け、又は積層、搬送等する際にも、昨今、不便を感ずることが間々発生しており、前述と同様な対応が不可欠となっている。
【０００７】
文献（１）は、前後アームが前進後退し、この前アームより垂下した挾持ロッドで支持する構成である。従って、面接触での支持（把持）と、また物の中心部での支持は困難視される。またパットでの挾持を意図しないので、大型の物の支持には、問題を残すと思われる。
【０００８】
また文献（２）は、比較的小さい工作物の支持には適する。しかし、文献の構成は、点接触による１箇所を基にするので、把持面積が少なく、前述の従来例と同様な課題を抱えている。そして、前述の昨今の状況を考えると、その改良が望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、四点支持と、パットとを利用して、大型のパーツ、工作物、又は品物、材料、製品、紙製品等（物とする）を組付け、又は搬送が図れるロボットアーム機構を提供することを意図する。また平行チャック装置に対の第１・第２アームを設け、この第１アームの略前半分において、この第１アームの先端部と第２アームとでクロス形状の拡縮するトグル機構の把持装置であり、前記の物を傾くことなく、確実、また安定して支持できることを意図する。そして、また本発明は、第１アームの動きに追従して、第２アームが動き、この第１・第２アームに設けたパットを利用して物を支持する構成であり、今日の物を支持するに最適なロボットアーム機構を提供する。
【００１０】
請求項１は、平行チャック装置と、この平行チャック装置に設けたフレームと、このフレームに略中心部を枢着した略へ字形を呈する第１アームの基端部を、前記平行チャック装置に対で設けた移動体にそれぞれ枢着し、またこの各第１アームの自由端を前記フレームの先端部に至らしめる構成とし、この各第１アームの略中心部と、当該各第１アームの自由端と略中心部とで形成される略折曲げ部位に第２アームの略中心枢着部をそれぞれ枢着し、この各第２アームの基端部を前記フレームの先端部にそれぞれ枢着し、この各第２アームの自由端と、  前記各第１アームの自由端とにそれぞれ固止されたパットとで構成されるロボットアーム機構である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の目的を達成するに最適で、確実に機能するロボットアーム機構の提供と、この提供を介して物の略中心部を、かつ面接触をもって支持することを意図する。
【００１２】
請求項２は、請求項１に記載の各第１アームは、当該各第１アームの自由端と、この第１アームの略中心部とで構成される各略折曲げ部位を備えており、この各略折曲げ部位と前記各第２アームとをそれぞれ枢着し、この枢着された各第１アーム先端部と、前記各第２アームは、その枢着を支点としてクロス形状に拡縮し、この各第１アーム先端部と、各第２アームの拡縮を介して前記パットを平面視して、略垂直状態で移動可能とする構成としたロボットアーム機構である。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１の目的を達成するに最適な第１アームと第２アームを提供する。
【００１４】
請求項３は、請求項１に記載の各第１アームは、対のアーム長板と、この対のアーム長板を連結する連結部材を介して側面視して、略平行状態に配備する構成としたロボットアーム機構である。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１の目的を達成するに最適な第１アームと第２アームのクロス形状の提供と、この提供を介して物の略中心部を、かつ面接触をもって支持することを意図する。
【００１６】
請求項４は、請求項１に記載の各第２アームは、前記各第１アームの外方に対で位置し、この各第２アームの基端部を前記フレームの先端部にそれぞれ枢着し、またこの各第２アームの略中心枢着部を、各第１アームの自由端と略中心部との略折曲げ部位に枢着する構成としたロボットアーム機構である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一例を述べる。
【００１８】
図１〜３に示した一例を基に、本発明の第１・第２アームの動きと、平行チャック装置の動き、等を中心として、物の支持を説明する。図１の上半分は、平行チャック装置の移動体（移動駒）が後退し、第１アームと第２アームとを利用して物を開放した状態（後退限）を（図面に開放と書する）、また下半分は、平行チャック装置の移動体（移動駒）が前進し、第１アームと第２アームとを利用して物を支持する状態（前進限）を（図面に支持と書する）、それぞれ示す。この第１アームと第２アームは、図示の如く、平面視して左右で一対であり、また同じ動きと特徴を備えているので、一方側の動きと特徴を説明する。
【００１９】
図１に示した後退限より、前進限に向って（矢印▲１▼方向に）移動駒が移動を始めると、第１アームの基端枢着部Ａを支点として、この第１アームが前進限に向って（矢印▲１▼方向に）可動（移動）する。この可動により、第１アームの枢着部Ｂ（フレームに固定）を支点として第１アームの略折曲げ部位の突端（後述の如く、第１アームの自由端）が後退限に向って（矢印▲３▼方向）可動（揺動）する。この第１アームの略折曲げ部位の可動（後述するクロス形状の枢着部の矢印▲６▼）にともなって、この第１アームの自由端が前進限に向って（矢印▲４▼方向に）可動する。この第１アームの可動は、第２アームの可動（揺動）に影響を与える。即ち、第１アームの略折曲げ部位の可動は、第１アームと第２アームとの枢着部（クロス形状の枢着部Ｃ）が前進限に向って（矢印▲５▼方向に）可動（移動）する。この第２アームとの枢着部の可動は、この第２アームの基端枢着部Ｄを第１の支点とするとともに、クロス形状の枢着部Ｃとを第２の支点として、当該第２アームの自由端が前進限に向って（矢印▲８▼方向に）可動（揺動）する。従って、前述した第１アームの自由端の前進限に向っての可動と、当該第２アームの自由端の前進限に向っての可動とにより、図１の下半分に示した第１アームと第２アームとを利用して物を支持する状態を示す。
【００２０】
図１に示した前進限より、後退限に向って（矢印▲２▼方向に）移動駒が移動を始めると、第１アームの基端枢着部Ａを支点として、この第１アームが後退限に向って（矢印▲２▼方向に）可動（移動）する。この可動により、第１アームの枢着部Ｂ（フレームに固定）を支点として第１アームの略折曲げ部位の突端（後述の如く、第１アームの自由端）が前進限に向って（矢印▲４▼方向）可動（揺動）する。この第１アームの略折曲げ部位の可動（後述するクロス形状の枢着部の矢印▲５▼）にともなって、この第１アームの自由端が後退限に向って（矢印▲３▼方向に）可動する。この第１アームの可動は、第２アームの可動（揺動）に影響を与える。即ち、第１アームの略折曲げ部位の可動は、第１アームと第２アームとの枢着部（クロス形状の枢着部Ｃ）が後退限に向って（矢印▲６▼方向に）可動（移動）する。この第２アームとの枢着部の可動は、この第２アームの基端枢着部Ｄを第１の支点とするとともに、クロス形状の枢着部Ｃとを第２の支点として、当該第２アームの自由端が後退限に向って（矢印▲７▼方向に）可動（揺動）する。従って、前述した第１アームの自由端の前進限に向っての可動と、当該第２アームの自由端の後退限に向っての可動とにより、図１の上半分に示した第１アームと第２アームとを利用して支持する物を開放する状態を示す。尚、この開放する状態は、パットが平面視して略パラレル状態を確保して（広い掴み空間を維持しながら）、比較的大きな嵩の物を掴みに行く状態と同じである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を説明する。
【００２２】
本発明は、平行チャック装置１と、フレーム１０と、前記平行チャック装置１に基端部を枢着して移動可能に設けた第１アーム２０と、この第１アーム２０及び／又はフレーム１０に基端部を枢着した第２アーム３０と、この第１アーム２０と第２アーム３０に設けたパット４０とを構成要素する。
【００２３】
：平行チャック装置１は、装置本体２と、この装置本体２に設けた各移動体３（以下、各（対）の場合に、単独として説明する）と、この移動体３を前進後退方向に移動する駆動体３ａと、モータ、油圧等の駆動源４と、駆動伝達手段５とで構成されている。従って、移動体３は、駆動源４による駆動と、この駆動を伝達する駆動伝達手段５とを利用して（図１に書した如く）、前進後退する。この駆動伝達手段５は、図４の例では、ピニオンとラック機構の一例であり、このピニオンをモーター等により回転して、ラック機構を左右方向（図面において）移動し、この移動体３を移動する。図５の例では、シリンダーとリンク機構の一例であり、このシリンダーのピストンロッドの前進後退で、移動体３を移動する。また図６の例では、正逆螺軸と螺管機構の一例であり、モータ、プーリー等の伝達手段で、この正逆螺軸を回転し、移動体３を移動する。この図４〜図６は、好ましい各一例を示したものである。従って、この駆動伝達手段５は、何れの構造であっても、移動体３を前進後退（他の移動方向も可能、例えば、環状、上下方向等による移動を含む）する構造であれば採用できる。
【００２４】
：フレーム１０は、前記平行チャック装置１の装置本体２の一方端（上方）と、他方端（下方）に間隔１１を置いて対で設けられており、中心部に物Ｗを受け入れる空間１２を備えている。図中１０ａは基端部、１０ｂは先端部を示す。
【００２５】
：第１アーム２０は、フレーム１０に略中心部２１を枢着した平面視して略へ字形をする。そして、この第１アーム２０の基端部２２を移動体３に枢着し、この枢着を支点として第１アーム２０が可動する。この可動時に枢軸２３は、長孔２４を移動する。また第１アーム２０の開放側は、自由端２５となっている。この自由端２５の動きを説明すると、前記移動体３が順次移動（後退、前進）し、この移動に伴って、第１アーム２０の基端部２２が順次可動（後退、前進）する。この移動により、前記第１アームの枢着部Ｂが支点となることから、図示の如く、前進限、後退限に向って自由端２５が可動する。図中２６は第１アーム構成板を連結する連結部材（連結軸「連結杆」、ブッシュ、止め具等）で、この各連結部材２６と対の第１アーム構成板により第１アーム２０を構成する。この構成では、軽量化が図れること、支持に対して面接触での支持が可能となり、安定すること等の特徴がある。しかし、中実の第１アーム２０であっても可能であり、例えば、重量物等の物Ｗ等に適する。また第１アーム構成板間隔は、移動体３、連結部材２６等の長短で調整できるので、各種の物Ｗを確実に支持できること、面接触の大小に対応できること、等の有効性を備えている。
【００２６】
：第２アーム３０は、前記第１アーム２０の自由端２５と略中心部２１とで形成される略折曲げ部位２０ａの略中心に枢着される略中心枢着部３１と、その第１アーム２０の自由端２５に枢着される基端部３２とを備えた板状であり、この二枚の第２アーム３０は、第１アーム２０の両端部に、枢軸３３を支点として、自由端３４が可動（前進、後退）する。この可動は、第１アーム２０の自由端２５の可動と、略折曲げ部位２０ａの略中心の移動とによる。尚、第２アーム３０の基端部３２と、第１アーム２０の自由端２５とは、枢軸３５を介して枢着されており、この枢軸３５は、長孔２７、３６を移動する。そして、この第２アーム３０は、第１アーム２０をサンドイッチ形状とする二枚の板材で構成することで、軽量化が図れること、支持に対して面接触での支持が可能となり、安定すること等の特徴がある。しかし、中実の第２アーム３０であっても可能であり、例えば、重量物等の物Ｗ等に適する。また第１アーム２０と第２アーム３０の間隔は、移動体３、ブッシュと連結軸（又は止め具等）との長短で対応できるので、前述と同し効果が期待できる。
【００２７】
：パット４０は、各第１アーム２０の自由端２５と、各第２アーム３０の自由端３４に固止されており、平面視して垂直状態に確保される。
【００２８】
：図中５０は物Ｗの略中心の支持部を示す。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、平行チャック装置と、平行チャック装置に設けたフレームと、フレームに略中心部を枢着した略へ字形を呈する第１アームの基端部を、平行チャック装置に移動体をそれぞれ枢着し、また第１アームの自由端をフレームの先端部に至らしめる構成とし、第１アームの略中心部と、第１アームの自由端と略中心部とで形成される略折曲げ部位に第２アームの略中心枢着部をそれぞれ枢着し、第２アームの基端部をフレームの先端部にそれぞれ枢着し、第２アームの自由端と、第１アームの自由端とにそれぞれ固止されたパットとで構成されるロボットアーム機構である。
【００３０】
従って、請求項１は、四点支持と、パットとを利用して、物を組付け、又は搬送が図れるロボットアーム機構を提供できる。また平行チャック装置に第１・第２アームを設け、この第１アームの略前半分において、この第１アームの先端部と第２アームとでクロス形状の拡縮するトグル機構の把持装置であり、物を傾くことなく、確実、また安定して支持できる。そして、また本発明は、第１アームの動きに追従して、第２アームが動き、この第１・第２アームに設けたパットを利用して物を支持する構成であり、今日の物を支持するに最適なロボットアーム機構を提供できる。
【００３１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の第１アームは、第１アームの自由端と、第１アームの略中心部とで構成される略折曲げ部位を備えており、略折曲げ部位と第２アームとをそれぞれ枢着し、枢着された第１アーム先端部と、第２アームは、その枢着を支点としてクロス形状に拡縮し、第１アーム先端部と、第２アームの拡縮を介してパットを平面視して、略垂直状態で移動可能とする構成としたロボットアーム機構である。
【００３２】
従って、請求項２は、請求項１の目的を達成するに最適で、確実に機能するロボットアーム機構を提供できる。またこの提供を介して物の略中心部を、かつ面接触をもって支持することができる。
【００３３】
請求項３の発明は、請求項１に記載の各第１アームは、アーム長板と、アーム長板を連結する連結部材を介して側面視して、略平行状態に配備する構成としたロボットアーム機構である。
【００３４】
従って、請求項３は、請求項１の目的を達成するに最適な第１アームと第２アームを提供できる。
【００３５】
請求項４の発明は、請求項１に記載の第２アームは、第１アームの外方に対で位置し、第２アームの基端部をフレームの先端部にそれぞれ枢着し、また第２アームの略中心枢着部を、第１アームの自由端と略中心部との略折曲げ部位に枢着する構成としたロボットアーム機構である。
【００３６】
従って、請求項４は、請求項１の目的を達成するに最適な第１アームと第２アームのクロス形状を提供できる。またこの提供を介して物の略中心部を、かつ面接触をもって支持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の上半分は、平行チャック装置の移動体と、第１アーム等の後退限を、また下半分は、平行チャック装置の移動体と、第１アーム等の前進限をそれぞれ示した平面図
【図２】図１の側面図
【図３】図１の背面図
【図４】平行チャック装置の一例を示す模式図
【図５】平行チャック装置の他の一例を示す模式図
【図６】平行チャック装置のさらに他の一例を示す模式図
【符号の説明】
１        平行チャック装置
２        装置本体
３        移動体
３ａ        駆動体
４        駆動源
５        駆動伝達手段
１０        フレーム
１０ａ        基端部
１０ｂ      先端部
１１        間隔
１２        空間
２０        第１アーム
２０ａ        略折曲げ部位
２１        略中心部
２２        基端部
２３        枢軸
２４        長孔
２５        自由端
２６        連結部材
２７        長孔
３０        第２アーム
３１        略中心枢着部
３２        基端部
３３        枢軸
３４        自由端
３５        枢軸
３６        長孔
４０        パット
５０        支持部
Ａ        第１アームの基端枢着部
Ｂ        第１アームの枢着部
Ｃ        クロス形状の枢着部
Ｄ        第２アームの基端枢着部
Ｗ        物
【図１】
2004276126.tif 000003
【図２】
2004276126.tif 000004
【図３】
2004276126.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004276126.tif 000007
【図６】
2004276126.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月13日(2003.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004276126.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004276126.tif 000010
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004276126.tif 000011