(57)【要約】【課題】機器間のスペースが少なくても設置することができ、且つ、製造コストを少なくすることができる搬送用ロボットを提供すること。【解決手段】第１アーム１４の基端を基部１１に対して回転可能に連結すると共に、第１アーム１４の先端を第２アーム１６に対して回転可能に連結した。また、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）と、第２アーム１６の回転軸（支軸１５）を平行にした。そして、基部１１に第１プーリ２４を固定すると共に、支軸１５を中心として、第２プーリ２５を第２アームと一体的に回転するように固定した。さらに、第２アームの基端に、第１アーム１４に対して回転しないように第３プーリ２８を固定すると共に、第２回転軸３２を中心として、保持部が取り付けられる第４プーリ３０を第２アームの先端に回転可能に固定した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、当該基部に回転可能に連結された第１アームと、前記基部に対する前記第１アームの回転軸から離れた位置に第１アームに対して回転可能に連結された第２アームを備え、前記第１アームと前記第２アームの回転軸が平行である搬送用ロボットにおいて、
前記第１アームを前記基部に対して回転させる駆動手段と、
前記第１アームの回転軸を中心として前記基部に固定される第１プーリと、
前記第２アームの回転軸を中心として前記第２アームと一体回転するように固定される第２プーリと、
前記第１プーリと前記第２プーリとを連結し、前記第１アームが回転軸を中心として前記基部に対して回転運動することにより、前記第２アームを前記第１アームに対して回転運動させる第１リンク機構と、
前記第２アームの回転軸を中心として前記第１アームに対して回転不能に固定される第３プーリと、
前記第２アームの回転軸から離れた位置に前記第２アームに対して回転可能に固定され、且つ、ワークを保持する保持手段が取り付けられる第４プーリと、
前記第３プーリと前記第４プーリを連結し、前記第２アームが回転軸を中心として前記第１アームに対して回転運動することにより、前記第４プーリを前記第２アームに対して回転運動させる第２リンク機構を備えたことを特徴とする搬送用ロボット。
【請求項２】
前記第３プーリと前記第４プーリの径を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の搬送用ロボット。
【請求項３】
前記第１プーリと前記第２プーリの径を異ならせると共に、前記第３プーリに対する前記第４プーリの径の比を、前記第１プーリに対する前記第２プーリの径の比と同じにすることを特徴とする請求項２に記載の搬送用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを搬送する搬送用ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、機器間においてワークを搬送する場合、機器間に搬送用ロボットを設置し、当該搬送用ロボットがワークを搬送する（特許文献１及び特許文献２）。特許文献１に記載の搬送用ロボットは、第１アームの先端に第２アームを取り付け、アーム毎にアームを駆動させる駆動モータを備えている。該駆動モータをそれぞれ独立して動作させることにより、第１アームと第２アームがそれぞれ個別に任意の姿勢に変更できるようになっていた。
【０００３】
また、特許文献２に記載の搬送用ロボットは、機器間においてワークを水平に搬送するように、旋回部にアームを接続している。すなわち、アームの先端設けられた把持部がワークを掴んだ際に、アームを旋回できるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−８６３７４号公報（図３、図６、図８）
【特許文献２】特開２００５−３４９４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、同じ動作を繰り返す場合、特許文献１の搬送用ロボットのように、アーム毎に駆動モータを設けると、搬送用ロボットのコストが大きくなるという不都合があった。また、特許文献２の搬送用ロボットのように、ワークを水平に搬送するために、旋回部を設けた場合、アームが機器に干渉するために、搬送用ロボットの設置スペースを大きくする必要があるという不都合があった。
【０００５】
この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、機器間のスペースが少なくても設置することができ、且つ、製造コストを少なくすることができる搬送用ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基部と、当該基部に回転可能に連結された第１アームと、前記基部に対する前記第１アームの回転軸から離れた位置に第１アームに対して回転可能に連結された第２アームを備え、前記第１アームと前記第２アームの回転軸が平行である搬送用ロボットにおいて、前記第１アームを前記基部に対して回転させる駆動手段と、前記第１アームの回転軸を中心として前記基部に固定される第１プーリと、前記第２アームの回転軸を中心として前記第２アームと一体回転するように固定される第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリとを連結し、前記第１アームが回転軸を中心として前記基部に対して回転運動することにより、前記第２アームを前記第１アームに対して回転運動させる第１リンク機構と、前記第２アームの回転軸を中心として前記第１アームに対して回転不能に固定される第３プーリと、前記第２アームの回転軸から離れた位置に前記第２アームに対して回転可能に固定され、且つ、ワークを保持する保持手段が取り付けられる第４プーリと、前記第３プーリと前記第４プーリを連結し、前記第２アームが回転軸を中心として前記第１アームに対して回転運動することにより、前記第４プーリを前記第２アームに対して回転運動させる第２リンク機構を備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第３プーリと前記第４プーリの径を異ならせることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１プーリと前記第２プーリの径を異ならせると共に、前記第３プーリに対する前記第４プーリの径の比を、前記第１プーリに対する前記第２プーリの径の比と同じにすることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、機器間のスペースが少なくても設置することができ、且つ、製造コストを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をその一種である搬送用ロボットに具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１〜図４には、搬送用ロボット１０が図示されている。搬送用ロボット１０は、搬送用ロボット１０を作業台などに設置するための基部１１を備えている。当該基部１１は、図４に示すように、側面が開口する四角箱状に形成されている。そして、当該基部１１の上面には、平板状の支柱１２が備えられている。当該支柱１２は、基部１１に対して移動不能となるように、基部１１にねじ止め固定されている。当該基部１１の支柱１２の上端部には、図４において右側に突出する第１回転軸１３が形成されている。当該第１回転軸１３には、略長板状の第１アーム１４が回転可能に固定される。すなわち、第１アーム１４の一端には、第１回転軸１３に応じた貫通孔が形成されており、当該貫通孔に第１回転軸１３を挿入される軸受け１４ａが設けられ、抜けないように固定している。これにより、第１アーム１４は、第１回転軸１３を中心として基部１１に対して回転可能に固定されている。なお、以下では、基部１１に対する第１回転軸１３が設けられた側を第１アーム１４の基端とし、反対側端部を先端と示す場合がある。
【００１０】
この第１アーム１４の中央は、図３、図４に示すように、側方（図３、図４における左側）に凹部１４ｂが設けられている。また、第１アーム１４の先端には、貫通孔が設けられており、当該貫通孔に支軸１５が挿入される軸受け１４ｃが設けられ、抜けないように固定している。また、この支軸１５は、軸受け１４ｃにより、第１アーム１４に対して回転可能に固定されている。また、当該支軸１５には、長板状の第２アーム１６が固定されている。すなわち、第２アーム１６の一端には、支軸１５に応じた貫通孔１６ａが形成されており、当該貫通孔１６ａに支軸１５が挿入され、抜けないように固定している。また、第２アーム１６は、支軸１５と共に回転するように、支軸１５に固定されている。これにより、第２アーム１６は、支軸１５を中心として第１アーム１４に対して回転可能に固定されている。また、支軸１５と第１回転軸１３は、平行に設けられている。なお、以下では、支軸１５に挿入される貫通孔１６ａが設けられた側を第２アーム１６の基端とし、反対側端部を先端と示す場合がある。
【００１１】
次に、搬送用ロボット１０の駆動機構について説明する。
基部１１には、その内部に少なくとも一部が収容されるように駆動モータ２０が設けられている。この駆動モータ２０の駆動軸２０ａは、基部１１の底部に設けられた貫通孔を介して側方（図４における右側）に突出している。また、この駆動軸２０ａは、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）に平行に設けられている。そして、当該駆動軸２０ａには、円盤状の駆動プーリ２１が駆動軸２０ａと一体的に回転するように配設されている。この駆動プーリ２１の外周縁には、複数の歯が設けられている（図示略）。
【００１２】
また、第１アーム１４の基端であって、基部１１が固定される側の反対側側面には、円盤状の従動プーリ２２が第１アーム１４と一体となるように固定されている。この従動プーリ２２は、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）の軸心が中心となるように固定されている。そして、駆動プーリ２１と従動プーリ２２は、内方に複数の歯が形成されている（図示略）駆動用タイミングベルト２３により、連結されている。また、駆動プーリ２１と従動プーリ２２に設けられた歯は、駆動用タイミングベルト２３の内側に設けられた歯と噛合するようになっている。このリンク機構により、駆動モータ２０が駆動軸２０ａを回転させて駆動プーリ２１を回転させると、従動プーリ２２が第１回転軸１３を中心として回転駆動することとなる。そして、この従動プーリ２２が回転駆動することにより、第１回転軸１３を中心として従動プーリ２２が固定されている第１アーム１４が共に第１回転軸１３を中心として回転駆動する。
【００１３】
また、支柱１２の第１アーム１４が取り付けられている側とは反対側側面（図４における左側側面）には、円盤状の第１プーリ２４が基部１１（の支柱１２）と一体となるように固定されている。この第１プーリ２４は、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）の軸心が中心となるように基部１１に固定されている。また、この第１プーリ２４の外周縁には複数の歯が設けられている（図示略）。
【００１４】
一方、第１アーム１４の先端側には、支軸１５を介して円盤状の第２プーリ２５が固定されている。この第２プーリ２５は、支軸１５が中心となるように固定されている。この第２プーリ２５は、第１アーム１４の側面のうち、第２アーム１６が取り付けられている側とは反対側側面（図４における左側側面）に固定されている。また、第２プーリ２５は、支軸１５と一体的に回転するように固定されている。すなわち、第２プーリ２５は、第１アーム１４に対して支軸１５を中心として回転可能に固定されている。また、この第２プーリ２５の外周縁には複数の歯が設けられている（図示略）。
【００１５】
そして、第１プーリ２４と第２プーリ２５は、内方に複数の歯が形成されている第１タイミングベルト２６（第１リンク機構）により、連結されている。また、第１プーリ２４と第２プーリ２５に設けられた歯は、第１タイミングベルト２６の内側に設けられた歯と噛合するようになっている。このリンク機構により、第１アーム１４が基部１１に対して第１回転軸１３を中心として回転すると、第１アーム１４の先端に固定されている第２プーリ２５が第１プーリ２４を中心として回転移動することとなる。その際、第１プーリ２４は基部１１に固定されていることから、リンク機構により、第２プーリ２５は、支軸１５を中心として第１アーム１４に対して回転することとなる。
【００１６】
なお、第１アーム１４のほぼ中央には、第１タイミングベルト２６のテンションを維持するために、第１ローラ２７が配設されている。第１タイミングベルト２６は、この第１ローラ２７の内側を通過するように（すなわち、第１タイミングベルト２６の外側と第１ローラ２７が接触するように）なっている。また、第１プーリ２４の径と、第２プーリ２５の径は異なっている。具体的には、第１プーリ２４の径が、第２プーリ２５の径よりも大きくなっており、本実施形態では２倍となっている。このため、第２プーリ２５の角速度は、第１アーム１４の角速度の２倍となっている（第２プーリ２５の方が２倍早く回転する）。
【００１７】
また、第２アーム１６の外側側面（第１アーム１４が連結されていない側の側面、図４において右側側面）には、支軸１５を介して円盤状の第３プーリ２８が固定されている。当該第３プーリ２８は、支軸１５を中心として第３プーリ２８に設けられた貫通孔２８ａに挿入され、固定されている。また、第３プーリ２８は、支軸１５に対して（すなわち、第２アーム１６に対して）回転可能に固定されている。また、第３プーリ２８は、図３，図４において、ｎ字状の連結部材２９により、第１アーム１４と一体的に固定されている。即ち、第３プーリ２８は、第１アーム１４に対して回転不能に固定されている。また、第３プーリ２８の外周縁には、複数の歯が形成されている。
【００１８】
また、第２アーム１６の外側側面において、第２アーム１６の先端には、第４プーリ３０が回転可能に固定されている。詳しくは、第２アーム１６の先端には、軸受け３１が設けられており、当該軸受け３１に第２回転軸３２が回転可能に挿入固定され、当該第２回転軸３２に第４プーリ３０が固定されている。そして、第４プーリ３０は、第２回転軸３２を中心として第２アーム１６に対して回転可能に固定されている。なお、軸受け３１は、第１アーム１４側に突出しているため、第１アーム１４の凹部１４ｂに位置するように配置されている。このため、第１アーム１４と第２アーム１６とが干渉することがなく、且つ、搬送用ロボット１０の側面方向の厚さを薄くすることができる。また、第４プーリ３０の外周縁には、複数の歯が形成されている。また、第２アーム１６が直立状態となったとき（第１アーム１４と第２アーム１６が重なった状態、図５参照）に、第４プーリ３０の下端には、保持手段としての保持部５０が取り付けられるようになっている。
【００１９】
そして、第３プーリ２８と第４プーリ３０は、内方に複数の歯が形成されている第２タイミングベルト３３（第２リンク機構）により、連結されている。また、第３プーリ２８と第４プーリ３０に設けられた歯は、第２タイミングベルト３３の内側に設けられた歯と噛合するようになっている。このリンク機構により、第２アーム１６が第１アーム１４に対して支軸１５を中心として回転すると、第２アーム１６の先端に固定されている第４プーリ３０が第３プーリ２８を中心として回転移動することとなる。その際、第３プーリ２８は連結部材２９により第１アーム１４に固定されていることから、リンク機構により、第４プーリ３０は、第２回転軸３２を中心として第２アーム１６に対して回転することとなる。
【００２０】
なお、第２アーム１６のほぼ中央には、第２タイミングベルト３３のテンションを維持するために、第２ローラ３４が配設されている。第２タイミングベルト３３は、この第２ローラ３４の内側を通過するように（すなわち、第２タイミングベルト３３の外側が第２ローラ３４と接触するように）なっている。また、第３プーリ２８の径と、第４プーリ３０の径は異なっている。具体的には、第４プーリ３０の径が、第３プーリ２８の径よりも大きくなっており、本実施形態では２倍となっている。このため、第４プーリ３０の角速度は、第３アームの角速度の半分となっている（すなわち、第４プーリ３０が第３アーム２８の半分の速度で回転する）。
【００２１】
次に、このように構成された搬送用ロボット１０の動作について説明する。
駆動モータ２０が駆動すると、駆動プーリ２１を介して従動プーリ２２が第１回転軸１３を中心として回転運動する。これにより、従動プーリ２２が固定された第１アーム１４が、第１回転軸１３を中心として駆動軸２０ａの回転方向と同じ方向に回転運動する。この動きに連動して、第１アーム１４の先端に取り付けられた第２プーリ２５が、第１アーム１４の基端（第１回転軸１３）を中心として回転する。それに伴い、第２プーリ２５は支軸１５を中心として第１アーム１４に対して駆動軸２０ａの回転方向とは反対方向に回転する。第２プーリ２５は支軸１５に固定されているため、支軸１５も駆動軸２０ａの回転方向とは反対方向に回転する。これにより、支軸１５に固定された第２アーム１６が支軸１５を中心として第１アーム１４に対して駆動軸２０ａの回転方向とは反対方向に回転する。
【００２２】
このため、図５に示すように、第１アーム１４と第２アーム１６が重なって直立状態であるときから、例えば、図５において左方向へ第１アーム１４が傾くように回転すると、第２アーム１６も左方向へ傾くように回転する。また、図５において右方向へ第１アーム１４が傾くように回転すると、第２アーム１６も右方向へ傾くように回転する。すなわち、第１アーム１４から離れるように第２アーム１６が回転する。また、第１プーリ２４及び第２プーリ２５の径の比から、第２プーリ２５は第１プーリ２４に対して２倍回転するため、直立状態における第１プーリ２４の傾きよりも第１アーム１４に対して２倍傾くようになっている。
【００２３】
また、第２アーム１６が回転すると、第２回転軸３２に回転可能に固定されている第４プーリ３０は、第３プーリ２８を中心として移動する。これにより、第４プーリ３０は第２回転軸３２を中心として支軸１５と同じ方向に（駆動軸２０ａとは反対方向に）回転することとなる。そして、第３プーリ２８及び第４プーリ３０の径の比から、第４プーリ３０は、第３プーリ２８に対して半分回転する、すなわち、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）の回転方向とは反対方向に、第１回転軸１３と同じだけ回転する。このため、第４プーリ３０は、基部１１に対して回転しないように、一定の姿勢を保つこととなる。従って、第４プーリ３０に取り付けられる保持部５０は、第１アーム１４及び第２アーム１６が駆動しても、ワークを一定の姿勢で左右方向へ水平移動させることができる。
【００２４】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１）第１アーム１４の基端を基部１１に対して回転可能に連結すると共に、第１アーム１４の先端を第２アーム１６に対して回転可能に連結した。また、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）と、第２アーム１６の回転軸（支軸１５）を平行にした。そして、基部１１に第１プーリ２４を固定すると共に、支軸１５を中心として第２プーリ２５を第２アームと一体的に回転するように固定した。さらに、第２アームの基端に、第１アーム１４に対して回転しないように第３プーリ２８を固定すると共に、第２回転軸３２を中心として、保持部５０が取り付けられる第４プーリ３０を第２アーム１６の先端に回転可能に固定した。これにより、第１回転軸１３を中心として、第１アーム１４を回転させることにより、第２アーム１６及び第４プーリ３０を連動させることができる。このため、搬送用ロボット１０を動かす為の駆動モータ２０は、第１アーム１４用だけに用意すれば良くなる。従って、第２アーム１６を回転させるための第２アーム１６用駆動モータや、第４プーリ（保持部５０）を回転させるための第４プーリ用駆動モータを別個に設ける必要が無くなり、製造コストを低くすることができる。
【００２５】
また、第１アーム１４の回転軸（第１回転軸１３）と、第２アーム１６の回転軸（支軸１５）を平行にしたため、同じ平面上において（一方向にのみ）第１アーム１４及び第２アーム１６が移動する。このため、旋回する搬送用ロボットと異なり、設置及び稼動させるために必要なスペースを少なくすることができる。
【００２６】
（２）第１プーリ２４の径が、第２プーリ２５の径よりも大きくなるようにした。これにより、第２アーム１６は、第１アーム１４が傾くよりも大きく第１アームに対して傾くこととなり、第２アーム１６の先端が外側に開くように動く。このため、稼動させるスペースが少なくても、ワークを保持する保持部５０を長距離移動させることができる。
【００２７】
（３）第３プーリ２８の径と、第４プーリ３０の径を異ならせた。そして、第４プーリ３０は、第２アーム１６の動きに連動して第２回転軸３２を中心として回転するため、常に同じ角度回転することとなる。このため、移動させた後、保持部５０を所定の姿勢（角度）にさせることができる。
【００２８】
（４）第１プーリ２４と第２プーリ２５の径の比と、第３プーリ２８と第４プーリ３０の径の比を同じにした。このため、第２アーム１６の先端が外側に移動しても、保持部５０が取り付けられる第４プーリ３０を基部１１が設置される接地面に対して常に同じ姿勢に保つことができる。例えば、第１アーム１４が直立状態となっているときに、保持部５０を第４プーリ３０及び基部１１の接地面に対して水平に取り付けた場合、第２アーム１６の先端が左右に移動しても、保持部５０は、水平に保たれ、保持部５０に保持されるワークも同様に水平に保つことができる。
【００２９】
尚、上記実施形態は、次のような別の実施形態（別例）にて具体化できる。
○上実施形態のリンク機構では、タイミングベルトを使用したが、プーリ間を連結し、且つ、連動させることができるならば、任意に変更しても良い。例えば、金属製の鎖などで連結しても良い。
【００３０】
○上記実施形態において、第１プーリ２４と第２プーリ２５の径の比と、第３プーリ２８と第４プーリ３０の径の比を異ならせても良い。また、径の比を任意に変更しても良い。
【００３１】
○上記実施形態において、駆動モータ２０は、駆動プーリ２１及び従動プーリ２２を介して第１アーム１４を駆動していたが、直接駆動しても良い。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【００３２】
（イ）前記駆動手段は、前記基部に対して回転可能に固定され、その回転軸が前記基部に対する前記第１アームの回転軸と平行である駆動プーリと、前記第１アームの回転軸の軸心が中心となるように前記第１アームに固定される従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとを連結する駆動リンク機構と、前記駆動プーリを回転させる駆動モータを備え、前記駆動モータは、前記駆動プーリを回転運動させ、前記駆動リンク機構を介して従動プーリ及び当該従動プーリに固定される前記第１アームを前記基部に対して回転運動させることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の搬送用ロボット。
【００３３】
（ロ）前記第１プーリの径を前記第２プーリの径よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の搬送用ロボット。
（ハ）搬送用ロボットを設置するための基部と、当該基部に一方の端部が回転可能に連結された第１アームと、前記第１アームのうち前記基部に固定された端部とは反対側の端部に回転可能に連結された第２アームを備え、前記基部に対する第１アームの回転軸と前記第１アームに対する前記第２アームの回転軸が平行である搬送用ロボットにおいて、前記第１アームを前記基部に対して回転運動させる駆動手段と、前記第１アームの回転軸が中心となるように前記基部に固定される第１プーリと、前記第１アームに対する前記第２アームの回転軸が中心となるように前記第１アームに対して回転可能に固定されると共に前記第２アームと一体回転するように固定される第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリとを連結し、前記第１アームが回転軸を中心として前記基部に対して回転運動することにより、前記第２プーリを前記第１アームに対して回転させて、前記第２アームを前記第１アームに対して回転運動させる第１リンク機構と、前記第１アームに対する前記第２アームの回転軸が中心となるように前記第１アームに対して回転不能に固定されると共に前記第２アームに対して回転可能に固定される第３プーリと、前記第２アームのうち前記第１アームに固定された端部とは反対側の端部に、前記第２アームに対して回転可能に固定される第４プーリと、前記第３プーリと前記第４プーリを連結し、前記第２アームが回転軸を中心として前記第１アームに対して回転運動することにより、前記第３プーリ及び前記第４プーリを前記第２アームに対して回転運動させる第２リンク機構と、前記第４プーリと一体回転するように固定され、ワークを保持する保持手段を備え、前記第１プーリと前記第２プーリの径を異ならせると共に、前記第３プーリに対する前記第４プーリの径の比を、前記第１プーリに対する前記第２プーリの径の比と同じにすることを特徴とする搬送用ロボット。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】搬送用ロボットを示す正面図。
【図２】搬送用ロボットを示す背面図。
【図３】搬送用ロボットを示す側面図。
【図４】搬送用ロボットを示す側断面図。
【図５】搬送用ロボットの動作態様を示す正面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０…搬送用ロボット、１１…基部、１２…支柱、１３…第１回転軸、１４…第１アーム、１５…支軸、１６…第２アーム、２０…駆動モータ、２０ａ…駆動軸、２１…駆動プーリ、２２…従動プーリ、２３…駆動用タイミングベルト、２４…第１プーリ、２５…第２プーリ、２６…第１タイミングベルト、２７…第１ローラ、２８…第３プーリ、３０…第４プーリ、３３…第２タイミングベルト。
【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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