(57)【要約】【課題】  従来は、単に２軸の５節リンクと平行リンクを組み合わせた構造であり、使用する振れる角度範囲が９０度位までで、小さい範囲しか使用することができず、軌跡の精度を確保することが難しく、決められた位置に正確に、姿勢を一定に保ちながら移載することができない。【解決手段】  ５節リンク機構の、１個の第一リンクを固定節として、その両端の軸をサーボモータで駆動し、固定節と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、平行リンクの平行四辺形に相当するものとして、一方の駆動軸２に取り付けたレバーの代わりに、レバーの長さを半径とするタイミングプーリー８を同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリー８を前記第一リンクの他端のジョイント軸、及び作動片５の軸にそれぞれ枢着し、ここに張られたタイミングベルト７を直線部は軸心間の距離に等しくして、常に長方形の平行四辺形を形成するようにしたリンク機構移載機。【選択図】図３
2013185632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５個のリンクを順次連結してできる５節リンク機構の、１個の第一リンクを固定節として、その両端の軸をサーボモータで駆動し、固定節と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、平行リンクの平行四辺形に相当するものとして、一方の駆動軸に取り付けたレバーの代わりに、レバーの長さを半径とするタイミングプーリーを同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリーを前記第一リンクの他端のジョイント軸、及び作動片の軸にそれぞれ枢着し、ここに張られたタイミングベルトを直線部は軸心間の距離に等しくして、常に長方形の平行四辺形を形成するようにしたことを特徴とするリンク機構移載機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移載させる対象である物品を、適宜の複数点間において移動する際、軌跡を制御するもので、例えば移載装置のフレームに取り付けた、リンク機構の先端部に設けた対象物を把持する把持部材を移載したり、小軌跡加工用ツールの移載を行うリンク機構移載機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットの手首先端に取り付けられる装置であって、装置のベースに固定された第１の駆動装置と第２の駆動装置、第１の駆動装置における減速機の出力軸に直結された第１のアームと第２の駆動装置における減速機の出力軸に直結された第２のアームおよび、これら２軸のアームとツールをリンクで結合した５節リンク機構を備え、５節リンク機構の中間節の１つが内側に入り込むようにアームおよびリンクの長さが設定され、ツールの軌跡を制御する小軌跡加工装置（例えば、特許文献１参照）が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７２２２９５号公報（特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄、及び図２〜図６を参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記従来のリンク機構移載機は、次のような欠点を持っている。
それは、単に２軸の５節リンク構造であるため、平行リンクを付けることでヘッドやワークの先端姿勢を安定させながらヘッド、ワークを移動することができるが、使用する軌跡角度範囲が９０度位までで小さい範囲しか使用することができず、大きい軌跡角度範囲移動させると、ヘッド、ワークの姿勢が維持できず、例えば、水平状態が保てず、傾いてしまい、軌跡の精度を確保することが困難であり、決められた位置に正確に、しかも姿勢を一定に保ちながら移載することができるものではない。
すなわち、５節リンク構造を内側へ折り畳んだ格好でコンパクトに納め、また、内側へ折り畳んだ格好であることにより、ツールを挟んだ両側のリンクが直線上に並んでツールの移動が不能となる死点位置がないので、外側へ張り出す５節リンク構造がこのような死点状態を避けるために常にツールを前方へ張り出した状態とするのに比べて、駆動部の全体構造を小形に構成できる。また、内側へ折り畳んだ格好の５節リンク構造は作動中にもアームとリンクの連結部が第１あるいは第２の駆動装置とアームとの連結点よりも外側へ出ることはないので、周囲が壁状に立っている狭い個所でも干渉の少ない状態で使用することができるようにしたものである。
これに対して本願発明は、軌跡角度範囲が１５０度位まで使用でき、物品を移動させる際、決められた位置に正確に移載でき、しかも姿勢を一定に保ちながら行うことができるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の発明は、請求項１に記載された通りのリンク機構移載機であり、次のようなものである。
５個のリンクを順次連結してできる５節リンク機構の、１個の第一リンクを固定節として、その両端の軸をサーボモータで駆動し、固定節と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、平行リンクの平行四辺形に相当するものとして、一方の駆動軸に取り付けたレバーの代わりに、レバーの長さを半径とするタイミングプーリーを同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリーを他方の駆動軸と作動片の軸にそれぞれ枢着し、ここに張られたタイミングベルトを直線部は軸心間の距離に等しくして、常に長方形の平行四辺形を形成する構成である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るリンク機構移載機は、上記説明のような構成を有するので、以下に記載する効果を奏する。
（１）物品の移載角度範囲が従来の５節リンク機構と比較して広い範囲に行うことができる。
（２）軌跡位置を正確に決めることができる。
（３）機構先端部の姿勢を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のリンク機構移載機における５節リンク機構の軌跡状態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の５節リンク機構と作動片との関係を示す概略説明図である。
【図３】本発明の５節リンク機構にタイミングベルトを設けた具体的な構成を示す概略説明図である。
【図４】本発明の５節リンク機構にタイミングベルトを設けた５節リンク機構と作動片との関係を示す概略説明図である。
【図５】本発明のリンク機構移載機において、タイミングベルトが駆動プーリ、従動プーリ、各ローラと懸架された状態を示す概略説明図である。
【図６】本発明の５節リンク機構を有するリンク機構移載機を用いて、トランスファー移載を行っている状態を示す一実施態様の概略説明図である。
【図７】本発明の５節リンク機構を有するリンク機構移載機を用いて、段積み、９０度反転を行う状態を示す概略説明図である。
【図８】本発明の具体的なリンク機構とタイミングベルトとの関係を示すもので、（ａ）は従動プーリ部分が下方略垂直に位置している状態を示し、（ｂ）は従動プーリ部分が９０度時計回りで移動した状態を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
５個のリンクを順次連結してできる５節リンク機構の、１個の第一リンクを固定節として、その両端の軸をサーボモータで駆動し、固定節と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、平行リンクの平行四辺形に相当するものとして、一方の駆動軸に取り付けたレバーの代わりに、レバーの長さを半径とするタイミングプーリーを同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリーを他方の駆動軸と作動片の軸にそれぞれ枢着し、ここに張られたタイミングベルトを直線部は軸心間の距離に等しくして、常に長方形の平行四辺形を形成するようにしたリンク機構移載機である。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のリンク機構移載機を示す５節リンク機構の軌跡状態を示す概略説明図、図２は、５節リンク機構と作動片との関係を示す概略説明図、図３は、５節リンク機構にタイミングベルトを設けた具体的な構成を示す概略説明図、図４は、５節リンク機構にタイミングベルトを設けた５節リンク機構と作動片との関係を示す概略説明図、図５は、リンク機構移載機において、タイミングベルトが駆動プーリ、従動プーリ、各ローラと懸架された状態を示す概略説明図である。
図８に示すように、本発明のリンク機構移載機は、５個のリンクを順次連結してできる５節リンク機構の、１個の第一リンクを固定節１とし、その両端の駆動軸２を第一、第二サーボモータ３、４で駆動し、固定節１と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、この駆動軸２に取り付けた作動片５の姿勢を、第三サーボモータ６で制御するものである。
図１において、リンクＡＢは固定節、これを枢着されたリンクＢＣ、ＡＤはそれぞれＢ、Ａを駆動軸として揺動する。リンクＣＰとＤＰは、Ｃ、Ｄで駆動節ＢＣ、ＡＤに枢着され、他端Ｐで互いに枢着されているものである。
Ｐ点には図２に示すように、作動片５が枢着されているが、これだけでは図のようにＰ点の位置が決められるだけで、その姿勢は決められない。そこで、一般には図２に示すようにリンクＡＤ、ＤＰにそれぞれ長さが等しく、それぞれに平行なリンクＡ´Ｄ´、Ｄ´´Ｐ´を、短いレバーＡＡ´、小さい三角形ＤＤ´Ｄ´´、及びレバーＰＰ´とつないで２個の平行四辺形を設ける。レバーＡ´Ａが水平方向となす角をθ、三角形の∠Ｄ´ＤＤ´´をγとすれば、レバーＰＰ´は水平方向に対して常にθ−γの角度を保つこととなる。Ｐ点に枢着される作動片５をこのレバーＰＰ´と接続させればこの作動片５の姿勢を一定に保つことができる。
作動片５は、ワークの吸着、ワークのグリッパ、成形型などの機能を持たせるために、その姿勢を運転のサイクル中に目的に応じて変動させることを求められる場合がある。そのためにはＡを軸として、レバーＡＡ´を第三サーボモータ６で揺動させれば目的を果たすことができる。
【００１０】
平行四辺形はその内角が９０度に近い時が力学的に最も安定する。
ところが、図２からも理解できるように、５節リンクを構成するリンクの角度と、作動片５の姿勢との組み合わせによって、平行四辺形が扁平になって力を受ける強度が保たれなくなる時がある。すなわち、５節リンクによる安定した稼働が保たれなくなる場合が発生する虞がある。
本発明は、図３、図４に示すように上記の姿勢制御用平行リンクをタイミングベルト７とタイミングプーリー８とに置き換えることによって構成するものである。
一方の駆動軸Ａに取り付けたレバーＡＡ´の代わりに、レバーＡＡ´の長さを半径とするタイミングプーリー８を同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリー８を軸Ｄと作動片５の軸Ｐにそれぞれ枢着する。ここに張られたタイミングベルト７の直線部は軸心間の距離に等しく、従ってＡ軸のタイミングプーリー８の揺動角αが作動片５の揺動角に等しくなる（図２参照）。しかも前記の平行四辺形に相当するものは、リンクＡＤ、ＤＰとタイミングベルト７、及びタイミングプーリー８の半径で、常に長方形を構成しているので、タイミングベルト７が一定の張力をもって張られていれば、リンクの角度如何に拘わらず、安定した動きが得られるものである。
【００１１】
次に、これらのタイミングプーリー８を揺動させるために、Ａ軸、Ｂ軸の中間、上方Ｍにタイミングプーリー８の駆動軸を設け、第三サーボモータ６で揺動させる。これらの軸間距離はそれぞれ一定であるからタイミングベルト７の直線部の長さも一定である。Ｍ軸の下方にタイミングプーリー８を設け、その軸心を上下にスライドできるように取り付けて、Ｓの位置を調整することによってタイミングベルト７の張力を調整することができるものである。
尚、図５に示したものが駆動プーリと従動プーリ間を第一〜第三のフリーローラと５個のガイドローラを介してタイミングベルト７を懸架した状態を示し、図５に示す状態からサーボモータで駆動して円弧回転をするもので、タイミングベルト７が一定の長さで、しかも伸縮し難いもので形成してあるので、常に正確に回動軸の回転量で、従動プーリがどのような軌跡を描くのか決定されるものである。
なお、図６は、トランスファー移載に応用したところを示したもの、図７は、段積みしてあるワークを９０度反転してワークを横並びに揃えて移載するようにしたところを示したものである。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
ワークの吸着、ワークのグリッパ、成型機のグリッパ等、ロボットの手首先端に設けて、ワークの姿勢を規制するリンク機構移載機にも利用することができる。
【符号の説明】
【００１３】
１・・・・固定節
２・・・・駆動軸
３・・・・第一サーボモータ
４・・・・第二サーボモータ
５・・・・作動片
６・・・・第三サーボモータ
７・・・・タイミングベルト
８・・・・タイミングプーリー
ＡＢ・・・・リンク
ＢＣ・・・・リンク
ＡＤ・・・・リンク
ＣＰ・・・・リンク
ＤＰ・・・・リンク
Ａ´Ｄ´・・・・リンク
Ｄ´´Ｐ´・・・・リンク
ＢＣ・・・・駆動節
ＡＤ・・・・駆動節
Ｐ・・・・作動片の作用点
ＡＡ´・・・・短いレバー
ＤＤ´Ｄ´´・・・・小さい三角形
ＰＰ´・・・・レバー
【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】
2013185632.tif 000009
【図８】
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