JP3617966B2

JP3617966B2 - Transport device

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Publication number: JP3617966B2
Application number: JP2001279676A
Authority: JP
Inventors: 幸治土肥
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003089088A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リンク機構を用いた搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、リンク機構１０３を用いた従来の搬送装置１００の構成を示す図である。搬送装置１００は、第１リンク１０１と第２リンク１０２とから成るリンク機構１０３を有し、リンクを回転させることによって双方向に伸縮する。このように往復動することで、２地点間の搬送を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
搬送装置１００では、第１リンク１０１と第２リンク１０２の長さが等しい。この場合、第２リンク１０２の先端に保持されるワークＷは、第１リンク１０１の基端上のラインＡに沿って直進する。したがって、たとえば第１リンク１０１の基端に設置されたモータ等がラインＡ上にあって、ワークＷと干渉する場合や、ラインＡからオフセットしたラインＢでワークＷを搬送する場合、第１リンク１０１と第２リンク１０２の長さが等しければ、実現できない。
【０００４】
また、このリンク機構を用いた搬送装置をロボットのアームの手先に取り付けて使用する場合もあり、この場合には、ロボットの手先の移動ラインよりオフセットしてワークを搬送する場合、第１リンク１と第２リンク２の長さが等しければ実現できない。
【０００５】
また、リンク機構の剛性を向上させるため、第２リンクを第１リンクより短くする場合もある。
【０００６】
本発明の目的は、リンク機構を用いた搬送装置において、第１リンクの基端からオフセットした位置で、被搬送物を姿勢一定でほぼ直進させて搬送することができる搬送装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、伸縮可能なリンク機構と、リンク機構の先端部に設けられ、被搬送物を保持する保持手段とを有する搬送装置において、
前記リンク機構は、基端部がロボットアーム先端に取り付けられ、ロボットアームの先端に対して回転可能な第１リンクと、
基端部が第１リンクの先端部に回転可能に取り付けられ、第１リンクとは異なる長さに形成されて、先端部に保持手段が取り付けられる第２リンクとを有し、
搬送装置は、搬送時に、第１リンクの回転に同期して第２リンクを所定の回転比で従動回転させるリンク用従動回転手段をさらに有し、
リンク用従動回転手段は、第１リンクと第２リンクとの角度が１８０°となる場合のロボットアームの先端に対する第１リンクの回転角度をα _Ｌとすると、第１リンクに対する第２リンクの回転比が１８０／α _Ｌとなる関係に設定されるとともに、保持手段が搬送経路の始点または終点に達した状態で、第１リンクに対して第２リンクが１８０°の関係となるように第１リンクに対する第２リンクの回転比が設定されることを特徴とする搬送装置である。
【０００８】
本発明に従えば、第１リンクと第２リンクとの長さが異なるので、第２リンクの先端に保持される被搬送物は、第１リンクの基端からオフセットした位置で、直進状に移動することができる。
また本発明に従えば、第１リンクの回転に対して、第２リンクを従動回転させるリンク用従動回転手段が設けられるので、第２リンクを駆動させる駆動源を別途設ける必要がない。
また搬送の始点または終点で第１リンクと第２リンクとが１８０°となる。つまり一直線状にのびた状態となる。これによって、搬送距離を大きくとることができる。また本発明に従えば、ロボットのアーム先端に搬送装置を取り付け、アームの揺動に同期してリンクを双方向に回転させることで、搬送距離を延長させることができる。
また、リンク用従動回転手段の回転比が、１８０／α _Ｌとなる関係に設定されることによって、保持手段が保持する被搬送物を、ほぼ直進搬送することが可能である。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、第２リンクが第１リンクに対して回転するとき、第２リンクの回転に対して所定の回転比で保持手段を従動回転させる保持手段用従動回転手段をさらに有し、
保持手段用従動回転手段は、第２リンクに対する保持手段の回転比が（１８０−α _Ｌ）／１８０となる関係に設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、保持手段用従動回転手段の回転比が（１８０−α _Ｌ）／１８０となる関係に設定されることによって、被搬送物の姿勢を一定とし、非反転で搬送することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、伸縮可能なリンク機構と、リンク機構の先端部に設けられ、被搬送物を保持する保持手段とを有する搬送装置において、
前記リンク機構は、基端部がロボットアーム先端に取り付けられ、ロボットアームの先端に対して回転可能な第１リンクと、
基端部が第１リンクの先端部に回転可能に取り付けられ、第１リンクとは異なる長さに形成されて、先端部に保持手段が取り付けられる第２リンクとを有し、
搬送装置は、搬送時に、第１リンクの回転に同期して第２リンクを所定の回転比で従動回転させるリンク用従動回転手段をさらに有し、
リンク用従動回転手段は、第１リンクと第２リンクとの角度が１８０°となる場合のロボットアームの先端に対する第１リンクの回転角度をα_Ｌとし、回転比の変更率をδとすると、第１リンクに対する第２リンクの回転比が｛１８０・（１＋δ）｝／α _Ｌとなる関係に設定されることを特徴とする搬送装置である。
【００１２】
本発明に従えば、第１リンクと第２リンクとの長さが異なるので、第２リンクの先端に保持される被搬送物は、第１リンクの基端からオフセットした位置で、直進状に移動することができる。
また本発明に従えば、第１リンクの回転に対して、第２リンクを従動回転させるリンク用従動回転手段が設けられるので、第２リンクを駆動させる駆動源を別途設ける必要がない。
また本発明に従えば、ロボットのアーム先端に搬送装置を取り付け、アームの揺動に同期してリンクを双方向に回転させることで、搬送距離を延長させることができる。
第１リンクと第２リンクとの長さが異なる場合、搬送経路の始点または終点で第１リンクと第２リンクとを一直線までのばすと、搬送経路の端で直線搬送経路からずれやすくなる。本発明に従えば、リンク用従動回転手段の回転比が、｛１８０（１＋δ）｝／α _Ｌとなる関係に設定されることによって、搬送経路を直線により近づけることができる。たとえば第２リンクの長さが、第１リンクの長さの半分の場合、回転比の変更率δは、−２％に設定される。またたとえば第２リンクの長さが第１リンクの長さの２倍の場合、回転比の変更率δは、＋２％に設定される。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、リンク用従動回転手段の回転比の変更率δは、第１リンクよりも第２リンクが短い場合、第１リンクの先端が搬送経路に達した状態で、第２リンクが搬送経路に平行となるように設定されることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、搬送経路の端点で、第１リンクまたは第２リンクが搬送経路に平行になるように設定することで、容易に搬送経路を直線に近づけるようにリンク用従動回転手段の回転比を決定することができる。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、第２リンクが第１リンクの０．５倍の長さである場合、リンク用従動回転手段の回転比の変更率は、−２％に設定されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、変更率がゼロの場合に比べて、位置ずれの最大値を半分以下にすることができる。
【００１７】
請求項６記載の本発明は、リンク用従動回転手段の回転比の変更率δは、第１リンクよりも第２リンクが長い場合、第１リンクが搬送経路に平行となった状態で、第２リンクの先端が搬送経路に達するように設定されることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、搬送経路の端点で、第１リンクまたは第２リンクが搬送経路に平行になるように設定することで、容易に搬送経路を直線に近づけるようにリンク用従動回転手段の回転比を決定することができる。
【００１９】
請求項７記載の本発明は、リンク用従動回転手段の回転比の変更率δは、第２リンクが第１リンクの２倍の長さである場合、リンク用従動回転手段の回転比の変更率は、１．４％に設定されることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、変更率がゼロの場合に比べて、位置ずれの最大値を１／４以下にすることができる。
【００２１】
請求項８記載の本発明は、第２リンクが第１リンクに対して回転するとき、第２リンクの回転に対して所定の回転比で保持手段を従動回転させる保持手段用従動回転手段をさらに有し、
保持手段用従動回転手段は、ロボットアームの先端に対する第１リンクの回転角度がθ _Ｌのとき、第２リンクに対する保持手段の回転比が｛１８０（１＋δ）−α _Ｌ｝／｛１８０（１＋δ）｝となる関係に設定されることを特徴とする。
本発明に従えば、保持手段用従動回転手段における保持手段の回転比が｛１８０（１＋δ）−α _Ｌ｝／｛１８０（１＋δ）｝となる関係に設定されることによって、被搬送物の姿勢を一定とし、非反転で搬送することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１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２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、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。
【００２３】
ロボット３は６軸垂直多関節型ロボットであり、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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の基端部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、第６軸Ｊ６および回転軸線Ａ１に平行な回転軸線Ａ２まわりに回転可能に設けられ、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。第２リンク１１の長さＬ２は、第１リンク１０の長さＬ１の半分である。つまり、Ａ１−Ａ２間の長さＬ２は、Ｊ６−Ａ１間の長さＬ１の１／２である。
【００２６】
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２の左方の第１位置にある一方のプレス機２０から図２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を揺動させるとともに、この上部アーム６の揺動に同期させて搬送装置１のリンク機構９を往復動作させる。このとき、第２リンク１１の先端に設けられる保持手段１２の移動経路が搬送経路Ｌとなる。上述したように、第１リンク１０の長さＬ１と、第２リンク１１の長さＬ２とは異なるので、搬送経路Ｌは、第１リンク１０の基端部１０ａの移動経路であるラインＣからオフセットした位置にある。
【００２７】
次に、図３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。
【００２８】
図３（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３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３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３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。
【００２９】
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３（２）に示す状態を経て、図３（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。
【００３０】
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３（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３（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。
【００３１】
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、ロボットの上部アーム６に対する第１リンク１０の回転を第２リンク１１に伝達し、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用従動回転手段８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従動回転手段１５とを含む。図４は、搬送装置１の内部構造を示す平面図であり、図５はその側面図である。
【００３２】
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によって回転駆動される。この第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。この第１太陽歯車２５は、ロボットの上部アーム６に対して固定的に連結されており、第１リンク１０を手首軸で回転させたとき、第１太陽歯車２５は、相対的に第１リンク１０に対して回転することになる。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。これらの第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からリンク用従動回転手段８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。
【００３３】
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から保持手段用従動回転手段１５が構成される。
【００３４】
図６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６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。
【００３５】
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４に示すように、歯車２５を固定した状態で、第１リンク１０を第１の回転方向（図４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４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。
【００３６】
リンク用従動回転手段８は、第１リンク１０が回転すると、第２リンク１１を、所定の回転比で回転させる。
【００３７】
つぎに、図７を参照して、リンク用従動回転手段８の回転比について説明する。なお、図７においては、ロボットのアーム６は揺動せず、第１リンク１０は、基端部の第６軸Ｊ６を中心に揺動するものとする。また、この第６軸を中心としてｘ軸とｙ軸をとり、第１リンク１０および第２リンク１１が中央でｙ軸に重なる状態を状態Ｉとし、保持手段１２が搬送経路の終点にあり、第１リンク１０と第２リンク１１とが一直線となる状態を状態ＩＩとする。この様に第１リンク１０と第２リンク１１とが一直線になった時を搬送経路の終点とすることを以下、標準とする。第１リンクの長さをＬ１、第２リンクの長さをＬ２とする。ここで、
Ｌ２／Ｌ１＝Ｍ
とする。図７（１）では、１＜Ｍの場合を示し、図７（２）では、Ｍ＞１の場合を示す。なお、図１〜図６で説明した搬送装置１の場合は、Ｍ＝１／２となる。また、状態ＩＩのときの第１リンク１０とｙ軸との間の角度をα_Ｌ°とすると、
ｃｏｓα_Ｌ＝（１−Ｍ）／（１＋Ｍ）
となる。Ｍ＞１、つまり図７（２）のとき、第１リンク１０とｙ軸との間の角度をα_Ｌ’とすると、

となり、Ｍ＜１の場合と同じになる。
【００３８】
搬送終了時に、状態ＩＩとなるように、第１リンク１０の回転に対する第２リンク１１の回転比を設定する。これを標準回転比とする。
【００３９】
第１リンク１０の全回転角度はα_Ｌ°、第２リンク１１の全回転角度は１８０°であり、第１リンク１０の途中角度をθ_Ｌとし、第２リンク１１の途中角度をφ_Ｌとすると、
α_Ｌ：１８０＝θ_Ｌ：φ_Ｌ
よって
φ_Ｌ＝（１８０／α_Ｌ）・θ_Ｌ …（１）
となる。上記（１）式の関係を基に、リンク用従動回転手段８を１８０／α_Ｌの回転比に設定する。つまり、標準回転比は１８０／α_Ｌである。
【００４０】
このとき、先端に設けられる保持手段１２のｙ軸方向の位置は、
｛ｃｏｓθ_Ｌ−Ｍｃｏｓ（φ_Ｌ−θ_Ｌ）｝・Ｌ１
＝｛ｃｏｓθ_Ｌ−Ｍｃｏｓ（１８０・θ_Ｌ／α_Ｌ）−θ_Ｌ｝・Ｌ１
となる。図８に、Ｍをパラメータにして、保持手段１２のｙ軸方向の位置のグラフを示す。このグラフから判るように、第１リンク１０と第２リンク１１の長さが異なる場合でも、ほぼ直線状に移動する。
【００４１】
搬送時には、保持手段用従動回転手段１５で、第２リンク１１の回転を、保持手段１２に伝達し、保持手段１２を回転させることで、搬送時にワークの姿勢を一定に保つ。つぎに、搬送時におけるワークの姿勢について説明する。
【００４２】
状態Ｉのときのワークの姿勢を状態ＩＩにおいても維持するように、保持手段用従動回転手段１５の回転比を決定する。すなわち、第１リンク１０が０°からα_Ｌ°回転するとき、保持手段１２の回転角度は０°から（１８０−α_Ｌ）°回転する。したがって、第１リンクがθ_Ｌ°のとき、保持手段１２は
｛（１８０−α_Ｌ）／α_Ｌ｝・θ_Ｌ …（２）
回転する。第１リンク１０の回転に対する第２リンク１１の回転比は、（１）式より１８０／α_Ｌとなり、第１リンク１０の回転に対する保持手段１２の回転比は（２）式より（１８０−α_Ｌ）／α_Ｌとなる。
【００４３】
したがって、第２リンク１１の回転に対する保持手段１２の回転比は、
｛（１８０−α_Ｌ）／α_Ｌ｝／（１８０／α_Ｌ）＝（１８０−α_Ｌ）／１８０
となる。
【００４４】
この様に、回転比を決めると、絶対座標系からみた保持手段１２の姿勢角度は、
θ_Ｌ−φ_Ｌ＋（１８０−α_Ｌ）・θ_Ｌ／α_Ｌ
＝θ_Ｌ−１８０・θ_Ｌ／α_Ｌ＋（１８０−α_Ｌ）・θ_Ｌ／α_Ｌ
＝０
となり、常に一定方向となる。なお、ｘ軸方向の保持手段１２の位置は、
｛ｓｉｎθ_Ｌ＋Ｍｓｉｎ（φ_Ｌ−θ_Ｌ）｝・Ｌ１
となる。これをグラフに表すと図９のようになる。
【００４５】
つぎに、図１０を参照して、直進搬送の精度を上げるために、リンク用従動回転手段８の回転比を標準から変更する場合について説明する。図７の場合には、標準として第１リンク１０と第２リンク１１とが一直線になったときを搬送経路の終点としていた。言い換えれば、終点のとき、第１リンク１０と第２リンク１１とが成す角度が１８０°となる。この標準の１８０°に対して、搬送経路終点のときの第１リンク１０と第２リンク１１との成す角度を、
１８０・（１＋δ）
とする。
ｃｏｓα_Ｌ＝（１−Ｍ）／（１＋Ｍ）
α_Ｌ：１８０・（１＋δ）＝θ_Ｌ：φ_Ｌ
よって、φ_Ｌ＝｛１８０・（１＋δ）／α_Ｌ｝・θ_Ｌ
の関係となる。これを基に、第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転比を
｛１８０・（１＋δ）｝／α_Ｌ …（３）
とする。このとき、保持手段１２のｙ軸方向の位置は、
［ｃｏｓθ_Ｌ−Ｍｃｏｓ｛１８０（１＋δ）・θ_Ｌ／α_Ｌ｝−θ_Ｌ］・Ｌ１
となる。
【００４６】
Ｍ＝０．５の場合に、δ＝−０．０３，−０．０２，−０．０１，０，＋０．０１，＋０．０２をパラメータに、保持手段１２のｙ軸方向の位置を計算し、グラフに表すと図１１のようになる。
【００４７】
この場合、−２％でのθ_Ｌが６０°以下では、標準の０％に比べて、位置ずれの最大値が半分以下になっている。
【００４８】
この場合、ｘ軸方向の最大伸長位置での第１リンク回転角度が７０°であるところ、回転角度を６０°に抑え、かつ第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転比を−２％変更、すなわち、回転比を標準の１８０／α_Ｌ＝２．５５２から２．５５２×９８％＝２．５００９６に変更すれば、位置ずれを少なくできるので、この様な回転比を設定すればよい。
【００４９】
また、Ｍ＝２の場合に、δ＝−０．０１，０，＋０．０１，＋０．０２，＋０．０３をパラメータに保持手段１２のｙ軸方向の位置を計算し、グラフに表すと図１２の様になる。この場合、＋２％でのθ_Ｌが９０°以下では、標準の０％に比べて、位置ずれの最大値が１／４以下になっている。
【００５０】
この場合、ｘ軸方向の最大伸長位置での第１リンク回転角度が１１０°であるところ、回転角度を９０°に抑え、かつ第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転比を＋２％変更、すなわち、回転比を標準の１８０／α_Ｌ’＝１．６６４から１．６４４×１０２％＝１．６７６８８に変更すれば、位置ずれを少なくできるので、この様な回転比を設定すればよい。
【００５１】
姿勢については、状態ＩのときのワークＷの姿勢を終点位置でも維持する様に、保持手段用従動回転手段１５の回転比を決める。
【００５２】
第２リンク１１の回転に対する保持手段１２の回転比を
｛１８０（１＋δ）−α_L｝／｛１８０・（１＋δ）｝
と決めると、第１リンク１０の回転に対する第２リンク１１の回転比は、（３）式より、１８０（１＋δ）／α_Lであるので、第１リンク１０の回転に対する保持手段１２の回転比は、
[｛１８０（１＋δ）−α_L｝／｛１８０（１＋δ）｝]・[１８０（１＋δ）／α_L]＝｛１８０（１＋δ）−α_L｝／α_L
となる。
【００５３】
この様に保持手段用従動回転手段１５の回転比を決めると、絶対座標系から見た保持手段１２の角度は、
θ_Ｌ−φ_Ｌ＋｛１８０（１＋δ）−α_Ｌ｝・θ_Ｌ／α_Ｌ
＝θ_Ｌ−１８０（１＋δ）・θ_Ｌ／α_Ｌ＋１８０（１＋δ）・θ_Ｌ／α_Ｌ−θ_Ｌ
＝０
となり、常に一定方向となる。
【００５４】
つぎに、回転比を標準から変更する別の簡便な方法として、搬送経路の終端で第１リンク１０と第２リンク１１とを一直線としない場合における、リンク用従動回転手段８の回転比の決定方法について説明する。
【００５５】
まず、図１３に示すように、Ｍ＜１の場合において、第１リンク１０がＭのレベルで、第２リンク１１が、搬送経路Ｌに平行となるように回転比を決定する。搬送経路終端での第１リンク１０と第２リンク１１との成す角度をβ_Ｌとすると、
β_Ｌ＝９０＋α_Ｌ
ｃｏｓα_Ｌ＝１−Ｍ
φ_Ｌ／β_Ｌ＝θ_Ｌ／α_Ｌであるので、
φ_Ｌ＝（９０＋α_Ｌ）・θ_Ｌ／α_Ｌ
となる。また、保持手段１２のｙ軸方向の位置は、
｛ｃｏｓθ_Ｌ−Ｍｃｏｓ（φ_Ｌ−θ_Ｌ）｝・Ｌ１
＝［ｃｏｓθ_Ｌ−Ｍｃｏｓ｛（９０＋α_Ｌ）・θ_Ｌ／α_Ｌ−θ_Ｌ｝］・Ｌ１
となる。
【００５６】
Ｍ＝０．５の場合、リンク用従動回転手段８の第１リンク１０に対する第２リンク１１の回転比は、
（９０＋α_L）／α_L＝２．５
ところで、Ｍ＝０．５の場合の標準の回転比は、１８０／α_Lであって、２．５５２となる。したがって、この例の場合、標準の回転比に対する変更率は、
２．５／２．５５２＝０．９７５７≒０．９８
となり、図１１に示したグラフの−２％の場合にほぼ相当する。この方法によれば、図１１のグラフのＭ＝０．５の場合で、第１リンク１０の可動域を最大である７０°ではなく、６０°としても、ｙ軸方向の保持手段１２の位置はほぼ同じなので、その角度範囲内で直進精度の良い回転比変更率を簡単に決定することができる。
【００５７】
つぎに、図１４を参照して、Ｍ＞１の場合において、搬送経路Ｌの終点で第１リンク１０と第２リンク１１とを一直線としない場合の、リンク用従動回転手段８の回転比の決定方法について説明する。
【００５８】
この場合、図１４に示すように、第１リンク１０が搬送経路Ｌに平行（９０°回転）となる位置にきたとき、第２リンク１１の先端が、１−Ｍのレベルの位置に来るように、リンク用従動回転手段８の回転比を決定する。
【００５９】
β_Ｌ＝９０＋ｃｏｓ^−１｛（Ｍ−１）／Ｍ｝
φ_Ｌ／β_Ｌ＝θ_Ｌ／９０
より、
φ_Ｌ＝［９０＋ｃｏｓ^−１｛（Ｍ−１）／Ｍ｝・θ_Ｌ−θ_Ｌ］・Ｌ１
【００６０】
Ｍ＝２の場合、第１リンク１０の回転に対する第２リンク１１の回転比は、
［９０＋ｃｏｓ^−１｛（Ｍ−１）／Ｍ｝］／９０＝１．６６６
ところで、Ｍ＝２の場合のリンク用従動回転手段８の標準回転比は、（１）式より１．６４４である。したがって、この例の場合の対標準回転比変更率は、
１．６６６／１．６４４＝１．０１４
となり、図１２のグラフの＋１．４％の場合に相当する。
【００６１】
この方法によれば、図１２のグラフのＭ＝２の場合で、第１リンク１０の可動域を１１０°でなく９０°としても、保持手段１２のｙ軸方向の位置はほぼ同じなので、その角度範囲内で、直進精度のよい回転比変更率を簡単に決定することができる。
【００６２】
つぎに、図１５を参照して本発明の搬送装置のリンク機構の各種形態について説明する。上述した実施形態では、第１リンク１０がロボットのアーム６の外側（図１５の上側）を回転する場合において、（１）Ｍ＜１のタイプ（図７（１））と、（２）Ｍ＞１のタイプ（図７（２））について説明したが、これ以外に、第１リンク１０がロボットのアーム６の内側（図１５の下側）を回転する場合があり、それぞれ（３）Ｍ＜１のタイプと、（４）Ｍ＞１のタイプとがある。
【００６３】
また、本発明の搬送装置のリンク機構の形態は、このように第１リンクと第２リンクとから成るタイプに限らず、たとえば第３リンクを追加したＮ型、さらに第４リンクを追加したＷ字型などの形態であってもよい。
【００６４】
また、上述した各実施例では、搬送装置は双方向に往復動する構成としたが、本発明はこれに限らず、片方向のみで往復動する構成としてもよい。また、搬送装置をロボットのアーム先端に取り付けて使用するのでなく、モータによって第１リンク１０の基端部を回転させてリンク機構を伸縮させるように構成してもよい。この場合にも、搬送経路は、第１リンクの基端部からオフセットした位置となるので、ワークが搬送装置を駆動するモータに干渉するといったことを避けることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１リンクと第２リンクとの長さが異なるので、第２リンクの先端に保持される被搬送物は、第１リンクの基端からオフセットした位置で、ほぼ直進状に移動することができる。これによって、搬送装置を駆動するサーボモータなどが、第１リンクの基端部にある場合であっても、これを避けて搬送することができる。
【００６６】
また本発明によれば、第１リンクの回転に対して、第２リンクを従動回転させるリンク用従動回転手段が設けられるので、第２リンクを駆動させる駆動源を別途設ける必要がない。第２リンク先端の移動経路がほぼ直線となるように、第１リンクに対する第２リンクの回転比を設定することで、直進搬送を行うことが可能である。
【００６７】
また本発明によれば、搬送経路の始点または終点で第１リンクと第２リンクとが１８０°となる。つまり一直線状に伸びた状態となる。これによって、搬送距離を大きくとることができる。具体的には、リンク用従動回転手段によって、第１リンクの回転角度に対する第２リンクの回転比が１８０／α _Ｌに設定されることによって、被搬送物を直線状に移動させることができる。
【００６８】
また本発明によれば、搬送の始点または終点で、第１リンクと第２リンクとが１８０°からずれた角度で停止する様にリンク用従動回転手段の回転比を変更することで、直進精度を向上させることができる。具体的には、リンク用従動回転手段によって、第１リンクに対する第２リンクの回転比が１８０（１＋δ）／α _Ｌに設定されることによって、被搬送物をより直線的に搬送することができる。
また本発明によれば、第１リンクの回転角度を調整することによって、第１リンクに対する第２リンクの回転比を１８０（１＋δ）／α _Ｌに設定した状態であっても、アーム先端に対して第１リンクおよび第２リンクが重なる方向となるｙ軸方向の保持手段の位置が、搬送経路の始点と終点とに達した状態でほぼ同じとなるようにすることができる。
【００６９】
また本発明によれば、搬送経路の端点で、第１リンクまたは第２リンクが搬送経路に平行となるように、リンク用従動回転手段の回転比を変更することで、直進精度のよい回転比を簡単に決定することができる。
【００７０】
また本発明によれば、保持手段用従動回転手段を用いることで、被搬送物の姿勢を一定とし、非反転で搬送することができる。このとき、リンク用従動回転手段の第１リンクに対する第２リンクの回転比が１８０／α _Ｌの場合は、保持手段用従動回転手段の第２リンクに対する保持手段の回転比が（１８０−α _Ｌ）／１８０に設定される。またリンク用従動回転手段の第１リンクに対する第２リンクの回転比が１８０（１＋δ）／α _Ｌの場合は、保持手段用従動回転手段の第２リンクに対する保持手段の回転比が｛１８０（１＋δ）−α _Ｌ｝／｛１８０（１＋δ）｝に設定される。
【００７１】
また本発明によれば、ロボットのアーム先端に搬送装置を取り付け、アームの揺動に同期してリンクを双方向に回転させることで、搬送距離を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】ロボットシステム２の平面図である。
【図３】搬送装置１による搬送過程を示す図である。
【図４】搬送装置１の内部機構を示す平面図である。
【図５】搬送装置１の内部機構を示す側面図である。
【図６】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７】リンク用従動回転手段８の回転比について説明する図である。
【図８】Ｍをパラメータにして、保持手段１２のｙ軸方向の位置を示すグラフである。
【図９】Ｍをパラメータにして、保持手段１２のｘ軸方向の位置を示すグラフである。
【図１０】リンク用従動回転手段８の回転比の変更を説明する図である。
【図１１】Ｍ＝０．５において、リンク用従動回転手段８の回転比を変更したときの、保持手段１２のｙ軸方向の位置を示すグラフである。
【図１２】Ｍ＝２において、リンク用従動回転手段８の回転比を変更したときの、保持手段１２のｙ軸方向の位置を示すグラフである。
【図１３】Ｍ＜１において、搬送経路の終点で第２リンク１１が搬送経路に平行となる状態を示す図である。
【図１４】Ｍ＞１において、搬送経路の終点で第２リンク１１が搬送経路に平行となる状態を示す図である。
【図１５】搬送装置のリンク機構の各種形態を示す図である。
【図１６】リンク機構を用いる従来の搬送装置を示す図である。
【符号の説明】
１搬送装置
２ロボットシステム
３ロボット
９リンク機構
１０第１リンク
１１第２リンク
１２保持手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transport device using a link mechanism.
[0002]
[Prior art]
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a conventional transport device 100 using the link mechanism 103. The transport apparatus 100 includes a link mechanism 103 including a first link 101 and a second link 102, and expands and contracts in both directions by rotating the link. By reciprocating in this way, conveyance between two points is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the transport apparatus 100, the lengths of the first link 101 and the second link 102 are equal. In this case, the workpiece W held at the distal end of the second link 102 goes straight along the line A on the proximal end of the first link 101. Therefore, for example, when a motor or the like installed at the base end of the first link 101 is on the line A and interferes with the work W, or when the work W is transported on the line B offset from the line A, the first link If the length of 101 and the second link 102 are equal, this cannot be realized.
[0004]
In some cases, the transfer device using the link mechanism is attached to the hand of the arm of the robot and used. In this case, the first link 1 is used when the work is transferred with an offset from the movement line of the hand of the robot. If the length of the second link 2 is equal, it cannot be realized.
[0005]
Moreover, in order to improve the rigidity of the link mechanism, the second link may be shorter than the first link.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a transport apparatus that can transport an object to be transported in a straight line with a constant posture at a position offset from the base end of the first link in a transport apparatus using a link mechanism. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 is a transport device having a link mechanism that can be expanded and contracted, and a holding means that is provided at a distal end portion of the link mechanism and holds an object to be transported.
The link mechanism isA first link having a proximal end attached to the tip of the robot arm and rotatable relative to the tip of the robot arm;
A proximal end portion rotatably attached to the distal end portion of the first link, a second link formed with a different length from the first link, and a holding means attached to the distal end portion;
The transport device further includes a link driven rotation means for driving and rotating the second link at a predetermined rotation ratio in synchronization with the rotation of the first link during transport.
The link driven rotation means is configured to determine the rotation angle of the first link with respect to the tip of the robot arm when the angle between the first link and the second link is 180 °, α _L Then, the rotation ratio of the second link to the first link is 180 / α. _L And the second link with respect to the first link has a relationship of 180 ° with respect to the first link in a state where the holding means has reached the start point or end point of the transport path. A rotation device is set with a rotation ratio.
[0008]
According to the present invention, since the lengths of the first link and the second link are different, the transported object held at the tip of the second link is offset from the base end of the first link,It can move straight.
Further, according to the present invention, the link driven rotation means for driving the second link to rotate with respect to the rotation of the first link is provided, so that it is not necessary to separately provide a drive source for driving the second link.
Further, the first link and the second link are 180 ° at the start point or the end point of the conveyance. That is, it will be in the state extended straight. As a result, the conveyance distance can be increased. Further, according to the present invention, the transfer distance can be extended by attaching a transfer device to the tip of the arm of the robot and rotating the link bidirectionally in synchronization with the swing of the arm.
The rotation ratio of the link driven rotation means is 180 / α. _L By setting the relationship as follows, the object to be conveyed held by the holding means can be conveyed substantially straight.
[0009]
The present invention described in claim 2When the second link rotates with respect to the first link, it further has a holding means driven rotation means for drivenly rotating the holding means at a predetermined rotation ratio with respect to the rotation of the second link,
The holding means driven rotation means has a rotation ratio of the holding means to the second link of (180−α). _L ) / 180.
[0010]
According to the present invention,The rotation ratio of the follower rotating means for the holding means is (180−α _L ) / 180, the posture of the object to be transported can be made constant and transported in a non-inverted manner.
[0011]
The present invention according to claim 3 is a transport apparatus comprising: a link mechanism that can be expanded and contracted; and a holding unit that is provided at a distal end portion of the link mechanism and holds an object to be transported.
The link mechanism includes a first link whose base end is attached to the tip of the robot arm and rotatable with respect to the tip of the robot arm;
A proximal end portion rotatably attached to the distal end portion of the first link, a second link formed with a different length from the first link, and a holding means attached to the distal end portion;
The transport device further includes a link driven rotation means for driving and rotating the second link at a predetermined rotation ratio in synchronization with the rotation of the first link during transport.
The link driven rotation means is configured to determine the rotation angle of the first link with respect to the tip of the robot arm when the angle between the first link and the second link is 180 °, α_LAnd the change ratio of the rotation ratio is δ, the rotation ratio of the second link to the first link is{180 · (1 + δ)} / α _LIt is the conveying apparatus characterized by being set to the relationship which becomes.
[0012]
According to the present invention,Since the lengths of the first link and the second link are different, the object to be conveyed held at the tip of the second link can move in a straight line at a position offset from the base end of the first link.
Further, according to the present invention, the link driven rotation means for driving the second link to rotate with respect to the rotation of the first link is provided, so that it is not necessary to separately provide a drive source for driving the second link.
Further, according to the present invention, the transfer distance can be extended by attaching a transfer device to the tip of the arm of the robot and rotating the link bidirectionally in synchronization with the swing of the arm.
When the lengths of the first link and the second link are different, if the first link and the second link are extended to a straight line at the start point or the end point of the transfer route, the end of the transfer route tends to be shifted from the straight transfer route. According to the present invention, the rotation ratio of the link driven rotation means is {180 (1 + δ)} / α. _L By setting the relationship as follows, the conveyance path can be made closer to a straight line. For example, when the length of the second link is half of the length of the first link, the rotation ratio change rate δ is set to −2%. For example, when the length of the second link is twice the length of the first link, the rotation ratio change rate δ is set to + 2%.
[0013]
The present invention described in claim 4When the second link is shorter than the first link, the change ratio δ of the rotation ratio of the link driven rotation means is such that the second link is parallel to the transport path in a state where the tip of the first link has reached the transport path. It is set as follows.
[0014]
According to the present invention,By setting the first link or the second link to be parallel to the transport path at the end point of the transport path, the rotation ratio of the link driven rotating means can be easily determined so that the transport path is brought close to a straight line. it can.
[0015]
The present invention according to claim 5 provides:When the second link is 0.5 times as long as the first link, the change rate of the rotation ratio of the link driven rotation means is set to -2%.
[0016]
According to the present invention, the maximum value of the positional deviation can be reduced to half or less as compared with the case where the change rate is zero.
[0017]
According to the sixth aspect of the present invention, when the second link is longer than the first link, the change rate δ of the rotation ratio of the link driven rotating means is as follows. It is characterized in that it is set so that the tip of the two links reaches the transport path.
[0018]
According to the present invention, by setting the first link or the second link so as to be parallel to the transport path at the end point of the transport path, the rotation of the link driven rotation means can be easily brought close to a straight line. The ratio can be determined.
[0019]
According to the seventh aspect of the present invention, when the second link is twice as long as the first link, the change ratio δ of the link driven rotation means is a change in the rotation ratio of the link driven rotation means. The rate is characterized by being set to 1.4%.
[0020]
According to the present invention, the maximum value of the positional deviation can be reduced to ¼ or less as compared with the case where the change rate is zero.
[0021]
The present invention according to claim 8 further includes a follower rotating means for holding means for rotating the holding means at a predetermined rotation ratio with respect to the rotation of the second link when the second link rotates with respect to the first link. Have
In the driven rotation means for holding means, the rotation angle of the first link with respect to the tip of the robot arm is θ _L The rotation ratio of the holding means to the second link is {180 (1 + δ) −α _L } / {180 (1 + δ)}.
According to the present invention, the rotation ratio of the holding means in the driven rotating means for holding means is {180 (1 + δ) −α. _L } / {180 (1 + δ)} is set so that the posture of the transported object can be made constant and transported in a non-inverted manner.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side view showing a robot system 2 including a transfer apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. The transfer device 1 is attached to the wrist 7 of the robot 3 and is used to transfer the workpiece W between the pair of

press machines

20 and 21.
[0023]
The robot 3 is a 6-axis vertical articulated robot, and has a base 4, a lower arm 5, an upper arm 6, and a wrist 7 fixed to the floor. The lower arm 5 is attached to the base 4 so that the lower end of the lower arm 5 is turnable around a vertical first axis J1 and is rotatable back and forth around a horizontal second axis J2. A base end portion of the upper arm 6 is attached to an upper end portion of the lower arm 5 so as to be rotatable up and down around a horizontal third axis J3. The wrist 7 attached to the tip of the upper arm 6 is rotatably attached around a fourth axis J4 parallel to the axis of the upper arm 6, and is rotatable around a fifth axis J5 perpendicular to the axis of the upper arm 6. Mounted on. The transport device 1 is attached to the wrist 7. The wrist axis of the wrist 7 rotates around a sixth axis J6 perpendicular to the fifth axis J5.
[0024]
Each of the joint axes J1 to J6 of the robot 3 is individually driven to rotate by a servomotor, and the wrist axis rotates the first link 10 around the sixth axis J6 with respect to the upper arm 6.
[0025]
The transport device 1 includes a link mechanism 9 including a first link 10 and a second link 11, and a holding unit 12 provided at the tip of the second link 11. The proximal end portion 11a of the second link 11 is attached to the distal end portion 10b of the first link 10 so as to be rotatable around a rotation axis A1 parallel to the sixth axis J6, and is held by the distal end portion 11b of the second link 11. A means 12 is attached. The holding means 12 is provided so as to be rotatable about a rotation axis A2 parallel to the sixth axis J6 and the rotation axis A1, has a plurality of suction cups 13, and holds the workpiece W by these suction cups 13 in a detachable manner. The length L2 of the second link 11 is half of the length L1 of the first link 10. That is, the length L2 between A1 and A2 is ½ of the length L1 between J6 and A1.
[0026]
The robot 3 of the robot system 2 is installed at the center of the two

press machines

20 and 21, and from one press machine 20 in the first position on the left side in FIG. 2 to the other in the second position on the right side in FIG. The workpiece W is conveyed to the press machine 21. The robot 3 holds the transfer device 1 substantially horizontally so that the sixth axis J6 is vertical, and swings the upper arm 6 around the first axis J1, and synchronizes with the swing of the upper arm 6. Then, the link mechanism 9 of the transport device 1 is reciprocated. At this time, the moving path of the holding means 12 provided at the tip of the second link 11 becomes the transport path L. As described above, since the length L1 of the first link 10 and the length L2 of the second link 11 are different, the transport path L is from the line C that is the movement path of the base end portion 10a of the first link 10. It is in an offset position.
[0027]
Next, the transfer operation of the robot system 2 will be described in more detail with reference to FIG.
[0028]
As shown in FIG. 3 (1), after the conveying device 1 is extended to the one press machine 20 side together with the upper arm 6 and the work W is held by the holding means 12, the first link 10 is moved in the first rotational direction (see FIG. 3). 3, the second link 11 rotates in the second rotation direction (counterclockwise in FIG. 3), and the holding means 12 rotates in the first rotation direction (clockwise in FIG. 3). Rotate. By rotating in this way, the workpiece W starts to move while maintaining the same direction as the held state.
[0029]
Further, when the first link 10 is rotated in the first rotation direction, the conveying device 1 passes through the state shown in FIG. 3 (2) and the central portion between the

press machines

20 and 21 as shown in FIG. 3 (3). Folded. At this time, the upper arm 6 of the robot 3 is disposed perpendicular to the transport path L, and the first link 10 and the second link 11 are folded and disposed perpendicular to the transport path L.
[0030]
Further, the upper arm 6 is swung to the other side and the first link 10 is rotated in the first rotation direction, so that the conveying device 1 extends to the other side while maintaining the direction of the workpiece W in the same direction. . In this way, the first link 10 and the second link 11 are extended to a straight line through the state of FIG. 3 (4), and the workpiece W is conveyed to the press machine 21 on the other side. As shown in FIG. 3 (5), the orientation of the workpiece W after completion of conveyance is the same as the orientation of the workpiece W at the start of conveyance shown in (1).
[0031]
Next, the link mechanism 9 will be described. The link mechanism 9 transmits the rotation of the first link 10 relative to the first link 10, the second link 11, and the upper arm 6 of the robot to the second link 11, and transmits the second link 11 to the first link 10. It includes a link driven rotation means 8 that rotates, and a holding means driven rotation means 15 that transmits the rotation of the second link 11 relative to the first link 10 to the holding means 12 and rotates the holding means 12. FIG. 4 is a plan view showing the internal structure of the transfer apparatus 1, and FIG. 5 is a side view thereof.
[0032]
The first link 10 has a hollow first link main body 22, the base end portion 10 a is fixed to the wrist 7, and the first link main body 22 is rotationally driven by a servo motor M 6 that drives the wrist axis of the robot. . Inside the first link body 22, a first sun gear 25 is provided on the base end portion 10a side. The first sun gear 25 is fixedly connected to the upper arm 6 of the robot, and when the first link 10 is rotated around the wrist shaft, the first sun gear 25 is relatively relative to the first link. 10 will rotate. A first planetary gear 26 that is rotatably supported around a rotation axis A1 parallel to the axis J6 of the sixth axis is provided at the distal end portion 10b of the first link main body 22, and the first sun gear 25 to the first A timing belt 27 is wound around the planetary gear 26. The first sun gear 25, the first planetary gear 26, and the timing belt 27 constitute the link driven rotation means 8. The first planetary gear 26 is rotatably supported on the first link body 22 by a bearing 28, and the base end portion 11a of the second link 11 is fixed, and the second planetary gear 26 is integrated with the second planetary gear 26. The link 11 rotates.
[0033]
A second sun gear 36 is provided at the proximal end of the hollow second link body 39, a second planetary gear 37 is provided at the tip, and the holding means 12 is connected to the second planetary gear 37, and the second planetary gear 37 is connected to the second planetary gear 37. The holding means 12 rotates together with the planetary gear 37. A timing belt 38 is wound from the second sun gear 36 to the second planetary gear 37. The second sun gear 36, the second planetary gear 37, and the timing belt 38 constitute the holding means driven rotation means 15.
[0034]
As shown in FIG. 6, the second sun gear 36 is fixedly connected to the first link body 22 and rotates integrally with the first link 10. Although the first planetary gear 26 and the second sun gear 36 have a common rotation axis A1, as shown in FIG. 6, the first planetary gear 26 is fixedly connected to the second link body 39 via the shaft 34. The second sun gear 36 is fixedly connected to the first link body 22 and is integrated with the first link 10. The second sun gear 36 is fixedly connected to the first link body 22. The second planetary gear 37 is pivotally supported by the second link main body 39 so as to be rotatable around the rotation axis A2 parallel to the rotation axis A1 at the distal end portion 11a of the second link 11 main body.
[0035]
Since the timing belt 27 is wound from the first sun gear 25 to the first planetary gear 26, the first link 10 is moved in the first rotational direction (see FIG. 4) with the gear 25 fixed as shown in FIG. 4 (clockwise on the paper surface of FIG. 4), the timing belt 26 rotates as indicated by the arrow in FIG. 4, thereby rotating the first planetary gear 26 in the second rotation direction (counterclockwise). As described above, the first planetary gear 26 and the second link 11 are fixed and rotate together. Therefore, by rotating the first link 10 in the first rotation direction, the first planetary gear 26 is rotated. The second link 11 can be rotated in conjunction with the gear 26 in the second rotation direction.
[0036]
The link driven rotating means 8 rotates the second link 11 at a predetermined rotation ratio when the first link 10 rotates.
[0037]
Next, the rotation ratio of the link driven rotation means 8 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the arm 6 of the robot does not swing, and the first link 10 swings around the sixth axis J6 at the base end. Further, taking the x-axis and the y-axis with the sixth axis as the center, the state where the first link 10 and the second link 11 are overlapped with the y-axis at the center is the state I, and the holding means 12 is at the end point of the transport path, A state where the first link 10 and the second link 11 are in a straight line is referred to as a state II. In this way, the end point of the transport path when the first link 10 and the second link 11 are in a straight line is the standard. The length of the first link is L1, and the length of the second link is L2. here,
L2 / L1 = M
And FIG. 7 (1) shows the case of 1 <M, and FIG. 7 (2) shows the case of M> 1. In the case of the transport apparatus 1 described with reference to FIGS. 1 to 6, M = 1/2. Further, the angle between the first link 10 and the y-axis in the state II is α_L°
cosα_L= (1-M) / (1 + M)
It becomes. When M> 1, that is, when FIG. 7 (2), the angle between the first link 10 and the y-axis is α_L‘

This is the same as when M <1.
[0038]
The rotation ratio of the second link 11 with respect to the rotation of the first link 10 is set so as to be in the state II at the end of conveyance. This is the standard rotation ratio.
[0039]
The total rotation angle of the first link 10 is α_L°, the total rotation angle of the second link 11 is 180 °, and the midway angle of the first link 10 is θ_LAnd the intermediate angle of the second link 11 is φ_LThen,
α_L: 180 = θ_L: Φ_L
Therefore
φ_L= (180 / α_L) ・ Θ_L                                ... (1)
It becomes. Based on the relationship of the above formula (1), the link driven rotating means 8 is set to 180 / α._LSet to the rotation ratio. That is, the standard rotation ratio is 180 / α_LIt is.
[0040]
At this time, the position of the holding means 12 provided at the tip in the y-axis direction is
{Cosθ_L-Mcos (φ_L−θ_L)} ・ L1
= {Cos θ_L−M cos (180 · θ_L/ Α_L) −θ_L} ・ L1
It becomes. FIG. 8 shows a graph of the position of the holding means 12 in the y-axis direction using M as a parameter. As can be seen from this graph, even when the lengths of the first link 10 and the second link 11 are different, they move substantially linearly.
[0041]
At the time of conveyance, the rotation of the second link 11 is transmitted to the holding means 12 by the driven rotation means 15 for holding means, and the holding means 12 is rotated, so that the posture of the workpiece is kept constant at the time of conveyance. Next, the posture of the workpiece during conveyance will be described.
[0042]
The rotation ratio of the holding means driven rotation means 15 is determined so that the posture of the workpiece in the state I is maintained even in the state II. That is, the first link 10 is changed from 0 ° to α_LWhen rotating, the rotation angle of the holding means 12 is from 0 ° (180−α_L) Rotate. Therefore, the first link is θ_LThe holding means 12 is
{(180-α_L) / Α_L} ・ Θ_L                            ... (2)
Rotate. The rotation ratio of the second link 11 with respect to the rotation of the first link 10 is 180 / α from equation (1)._LThus, the rotation ratio of the holding means 12 with respect to the rotation of the first link 10 is (180−α) from the equation (2)._L) / Α_LIt becomes.
[0043]
Therefore, the rotation ratio of the holding means 12 to the rotation of the second link 11 is
{(180-α_L) / Α_L} / (180 / α_L) = (180−α_L) / 180
It becomes.
[0044]
Thus, when the rotation ratio is determined, the attitude angle of the holding means 12 as seen from the absolute coordinate system is
θ_L−φ_L+ (180-α_L) ・ Θ_L/ Α_L
= Θ_L-180 ・ θ_L/ Α_L+ (180-α_L) ・ Θ_L/ Α_L
= 0
And always in a certain direction. The position of the holding means 12 in the x-axis direction is
{Sinθ_L+ Msin (φ_L−θ_L)} ・ L1
It becomes. This is shown in a graph in FIG.
[0045]
Next, a case where the rotation ratio of the link driven rotation means 8 is changed from the standard in order to increase the accuracy of the straight-forward conveyance will be described with reference to FIG. In the case of FIG. 7, when the first link 10 and the second link 11 are in a straight line as a standard, the end point of the transport path is set. In other words, at the end point, the angle formed by the first link 10 and the second link 11 is 180 °. The angle formed by the first link 10 and the second link 11 at the end of the conveyance path with respect to the standard 180 ° is
180 ・ (1 + δ)
And
cosα_L= (1-M) / (1 + M)
α_L: 180 · (1 + δ) = θ_L: Φ_L
Therefore, φ_L= {180 · (1 + δ) / α_L} ・ Θ_L
It becomes the relationship. Based on this, the rotation ratio of the second link 11 to the first link 10 is determined.
{180 · (1 + δ)} / α_L                              ... (3)
And At this time, the position of the holding means 12 in the y-axis direction is
[Cosθ_L−M cos {180 (1 + δ) · θ_L/ Α_L} -Θ_L] L1
It becomes.
[0046]
When M = 0.5, the position of the holding means 12 in the y-axis direction is calculated using δ = −0.03, −0.02, −0.01, 0, +0.01, +0.02 as parameters. Then, the graph is as shown in FIG.
[0047]
In this case, θ at -2%_LWhen the angle is 60 ° or less, the maximum value of the positional deviation is less than half compared to the standard 0%.
[0048]
In this case, when the first link rotation angle at the maximum extension position in the x-axis direction is 70 °, the rotation angle is suppressed to 60 °, and the rotation ratio of the second link 11 to the first link 10 is changed by −2%. That is, the rotation ratio is standard 180 / α_LBy changing from = 2.552 to 2.552 × 98% = 2.50096, the positional deviation can be reduced, and such a rotation ratio may be set.
[0049]
Further, when M = 2, the position of the holding means 12 in the y-axis direction is calculated using δ = −0.01, 0, +0.01, +0.02, +0.03 as a parameter, and is represented in a graph. It will be like 12. In this case, θ at + 2%_LWhen the angle is 90 ° or less, the maximum value of the positional deviation is ¼ or less compared to the standard 0%.
[0050]
In this case, when the first link rotation angle at the maximum extension position in the x-axis direction is 110 °, the rotation angle is suppressed to 90 °, and the rotation ratio of the second link 11 to the first link 10 is changed by + 2%. That is, the rotation ratio is set to the standard 180 / α._LBy changing from ′ = 1.664 to 1.644 × 102% = 1.67688, the positional deviation can be reduced, and such a rotation ratio may be set.
[0051]
As for the posture, the rotation ratio of the follower rotating means 15 for holding means is determined so that the posture of the workpiece W in the state I is maintained even at the end position.
[0052]
The rotation ratio of the holding means 12 to the rotation of the second link 11 is
{180 (1 + δ) −α_L} /{180・(1 + δ)}
Then, the rotation ratio of the second link 11 relative to the rotation of the first link 10 is 180 (1 + δ) / α from the equation (3)._LTherefore, with respect to the rotation of the first link 10RuhoThe rotation ratio of the holding means 12 is
[{180 (1 + δ) −α_L} / {180 (1 + δ)}]・[180 (1 + δ) / α_L] = {180 (1 + δ) −α_L} / Α_L
It becomes.
[0053]
Thus, when the rotation ratio of the holding means driven rotation means 15 is determined, the angle of the holding means 12 as viewed from the absolute coordinate system is
θ_L−φ_L+ {180 (1 + δ) −α_L} ・ Θ_L/ Α_L
= Θ_L-180 (1 + δ) · θ_L/ Α_L+180 (1 + δ) · θ_L/ Α_L−θ_L
= 0
And always in a certain direction.
[0054]
Next, as another simple method of changing the rotation ratio from the standard, determination of the rotation ratio of the link driven rotation means 8 when the first link 10 and the second link 11 are not aligned at the end of the conveyance path. A method will be described.
[0055]
First, as shown in FIG. 13, in the case of M <1, the rotation ratio is determined so that the first link 10 is at the level of M and the second link 11 is parallel to the transport path L. The angle formed by the first link 10 and the second link 11 at the end of the transport path is β_LThen,
β_L= 90 + α_L
cosα_L= 1-M
φ_L/ Β_L= Θ_L/ Α_LSo
φ_L= (90 + α_L) ・ Θ_L/ Α_L
It becomes. The position of the holding means 12 in the y-axis direction is
{Cosθ_L-Mcos (φ_L−θ_L)} ・ L1
= [Cos θ_L-Mcos {(90 + α_L) ・ Θ_L/ Α_L−θ_L}] ・ L1
It becomes.
[0056]
When M = 0.5, the rotation ratio of the second link 11 to the first link 10 of the link driven rotation means 8 is
(90 + α_L) / Α_L= 2.5
By the way, the standard rotation ratio when M = 0.5 is 180 / α._LTherefore, it becomes 2.552. Therefore, in this example, the change rate relative to the standard rotation ratio is
2.5 / 2.552 = 0.9757 ≒ 0.98
Thus, it corresponds approximately to the case of -2% in the graph shown in FIG. According to this method, even when M = 0.5 in the graph of FIG. 11, the range of motion of the first link 10 is not the maximum 70 °, but 60 °,ySince the position of the holding means 12 in the axial direction is substantially the same, it is possible to easily determine a rotation ratio change rate with good straight-running accuracy within the angular range.
[0057]
Next, referring to FIG. 14, in the case of M> 1, the rotation ratio of the link driven rotation means 8 in the case where the first link 10 and the second link 11 are not aligned at the end point of the transport path L. A determination method will be described.
[0058]
In this case, as shown in FIG. 14, when the first link 10 comes to a position parallel to the transport path L (rotated by 90 °), the tip of the second link 11 comes to a position of 1-M level. Next, the rotation ratio of the link driven rotation means 8 is determined.
[0059]
β_L= 90 + cos^-1{(M-1) / M}
φ_L/ Β_L= Θ_L/ 90
Than,
φ_L= [90 + cos^-1{(M-1) / M} · θ_L−θ_L] L1
[0060]
When M = 2, the rotation ratio of the second link 11 to the rotation of the first link 10 is
[90 + cos^-1{(M-1) / M}] / 90 = 1.666
By the way, the standard rotation ratio of the link driven rotation means 8 when M = 2 is 1.644 from the equation (1). Therefore, in this example, the change rate relative to the standard rotation ratio is
1.666 / 1.644 = 1.014
This corresponds to + 1.4% of the graph of FIG.
[0061]
According to this method, in the case of M = 2 in the graph of FIG. 12, even if the movable range of the first link 10 is 90 ° instead of 110 °, the holding means 12ySince the axial positions are substantially the same, it is possible to easily determine a rotation ratio change rate with good straight-line accuracy within the angular range.
[0062]
Next, various forms of the link mechanism of the transport apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment described above, when the first link 10 rotates outside the robot arm 6 (upper side in FIG. 15), (1) M <1 type (FIG. 7 (1)) and (2) M The type of> 1 (FIG. 7 (2)) has been described. In addition to this, the first link 10 may rotate inside the robot arm 6 (the lower side in FIG. 15). There are <1 type and (4) M> 1 type.
[0063]
Further, the form of the link mechanism of the transport device of the present invention is not limited to the type consisting of the first link and the second link in this way. For example, the N type with the addition of the third link and the W with the addition of the fourth link. It may be in a shape such as a letter shape.
[0064]
In each of the above-described embodiments, the transport device is configured to reciprocate in both directions. However, the present invention is not limited thereto, and may be configured to reciprocate only in one direction. Further, instead of using the transfer device attached to the tip of the arm of the robot, the link mechanism may be expanded and contracted by rotating the base end portion of the first link 10 by a motor. Also in this case, since the conveyance path is at a position offset from the base end portion of the first link, it is possible to prevent the workpiece from interfering with the motor that drives the conveyance device.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the lengths of the first link and the second link are different, the conveyed object held at the tip of the second link is at a position offset from the base end of the first link. It can move almost straight. Accordingly, even when a servo motor or the like for driving the transport device is located at the base end portion of the first link, it can be transported while avoiding this.
[0066]
Further, according to the present invention, the link driven rotation means for driving the second link to rotate with respect to the rotation of the first link is provided, so there is no need to separately provide a drive source for driving the second link. By setting the rotation ratio of the second link with respect to the first link so that the movement path of the second link tip is substantially a straight line, it is possible to perform straight forward conveyance.
[0067]
According to the present invention, the first link and the second link are 180 ° at the start point or the end point of the transport path. That is, it will be in the state extended straight. As a result, the conveyance distance can be increased.Specifically, the rotation ratio of the second link with respect to the rotation angle of the first link is 180 / α by the link driven rotation means. _L By being set to, the conveyed object can be moved linearly.
[0068]
Further, according to the present invention, by changing the rotation ratio of the link driven rotation means so that the first link and the second link stop at an angle shifted from 180 ° at the start point or the end point of the conveyance, Can be improved.Specifically, the rotation ratio of the second link to the first link is 180 (1 + δ) / α by the link driven rotation means. _L By being set to, the conveyed object can be conveyed more linearly.
Further, according to the present invention, by adjusting the rotation angle of the first link, the rotation ratio of the second link to the first link is 180 (1 + δ) / α. _L Even when the position of the holding means in the y-axis direction, in which the first link and the second link overlap with the tip of the arm, has reached the start point and the end point of the transport path, Can be.
[0069]
Also, according to the present invention, the rotation ratio of the link driven rotation means is changed so that the first link or the second link is parallel to the conveyance path at the end point of the conveyance path, so that the rotation ratio with high straight-running accuracy is obtained. Can be easily determined.
[0070]
Further, according to the present invention, by using the driven rotating means for holding means, the posture of the object to be conveyed can be made constant and can be conveyed in a non-inverted manner.At this time, the rotation ratio of the second link to the first link of the link driven rotation means is 180 / α. _L In this case, the rotation ratio of the holding means to the second link of the holding means driven rotation means is (180−α). _L ) / 180. Further, the rotation ratio of the second link to the first link of the link driven rotation means is 180 (1 + δ) / α. _L In this case, the rotation ratio of the holding means to the second link of the holding means driven rotation means is {180 (1 + δ) −α. _L } / {180 (1 + δ)}.
[0071]
Further, according to the present invention, the transfer distance can be extended by attaching a transfer device to the end of the arm of the robot and rotating the link bidirectionally in synchronization with the swing of the arm.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a robot system 2 using a transfer apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the robot system 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a conveyance process by the conveyance device 1;
4 is a plan view showing an internal mechanism of the transport apparatus 1. FIG.
FIG. 5 is a side view showing an internal mechanism of the transport apparatus 1;
6 is a cross-sectional view showing the vicinity of the first planetary gear 26 and the second sun gear 36 of the transport device 35. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a rotation ratio of the link driven rotation means 8;
FIG. 8 is a graph showing the position of the holding means 12 in the y-axis direction using M as a parameter.
FIG. 9 is a graph showing the position of the holding means 12 in the x-axis direction using M as a parameter.
FIG. 10 is a diagram for explaining a change in the rotation ratio of the link driven rotation means 8;
11 is a graph showing the position of the holding means 12 in the y-axis direction when the rotation ratio of the link driven rotation means 8 is changed at M = 0.5. FIG.
12 is a graph showing the position of the holding means 12 in the y-axis direction when the rotation ratio of the link driven rotation means 8 is changed at M = 2. FIG.
FIG. 13 is a diagram illustrating a state where the second link 11 is parallel to the transport path at the end point of the transport path when M <1.
FIG. 14 is a diagram showing a state where the second link 11 is parallel to the transport path at the end point of the transport path when M> 1.
FIG. 15 is a diagram illustrating various forms of a link mechanism of a transport device.
FIG. 16 is a diagram showing a conventional transport device using a link mechanism.
[Explanation of symbols]
1 Transport device
2 Robot system
3 Robot
9 Link mechanism
10 First link
11 Second link
12 Holding means

Claims

In a transport device having a link mechanism that can be expanded and contracted, and a holding unit that is provided at a distal end portion of the link mechanism and holds an object to be transported,
The link mechanism includes a first link whose base end is attached to the tip of the robot arm and is rotatable with respect to the tip of the robot arm;
A proximal end portion rotatably attached to the distal end portion of the first link, a second link formed with a different length from the first link, and a holding means attached to the distal end portion;
The transport device further includes a link driven rotation means for driving and rotating the second link at a predetermined rotation ratio in synchronization with the rotation of the first link during transport.
The link driven rotation means rotates the second link with respect to the first link, where α _L is the rotation angle of the first link with respect to the tip of the robot arm when the angle between the first link and the second link is 180 °. with the ratio is set to a relation of 180 / alpha _L, in a state where the holding means has reached the start point or end point of the transport path, first as the second link relative to the first link is the relationship of 180 ° 1 A conveyance device characterized in that a rotation ratio of a second link to a link is set.

When the second link rotates with respect to the first link, it further has a holding means driven rotation means for following the rotation of the holding means at a predetermined rotation ratio with respect to the rotation of the second link,
The holding means driven rotation means has a rotation ratio of the holding means to the second link of (180−α). _ＬL 2. The transport apparatus according to claim 1, wherein the relationship is set to a relationship of

In a transport device having a link mechanism that can be expanded and contracted, and a holding unit that is provided at a distal end portion of the link mechanism and holds an object to be transported,
The link mechanism includes a first link whose base end is attached to the tip of the robot arm and is rotatable with respect to the tip of the robot arm;
A proximal end portion rotatably attached to the distal end portion of the first link, a second link formed with a different length from the first link, and a holding means attached to the distal end portion;
The transport device further includes a link driven rotation means for driving and rotating the second link at a predetermined rotation ratio in synchronization with the rotation of the first link during transport.
The link driven rotation means has a rotation angle of the first link with respect to the tip of the robot arm when the angle between the first link and the second link is 180 ° as α _L and a change ratio of the rotation ratio as δ, conveying apparatus characterized by being set in relation to the rotation ratio of the second link to the first link is {180 · (1 + δ) } / α L.

When the second link is shorter than the first link, the change ratio δ of the rotation ratio of the link driven rotating means is such that the second link is parallel to the transport path in a state where the tip of the first link has reached the transport path. The conveyance device according to claim 3, which is set as follows.

5. The conveyance according to claim 4, wherein when the second link is 0.5 times as long as the first link, the change rate of the rotation ratio of the link driven rotation means is set to -2%. apparatus.

When the second link is longer than the first link, the change rate δ of the rotation ratio of the link driven rotation means is such that the tip of the second link reaches the conveyance path in a state where the first link is parallel to the conveyance path. The conveyance device according to claim 3, which is set as follows.

When the second link is twice as long as the first link, the change ratio δ of the rotation ratio of the link driven rotation means is set to 1.4%. The conveying apparatus according to claim 6, wherein

When the second link rotates with respect to the first link, it further has a holding means driven rotation means for following the rotation of the holding means at a predetermined rotation ratio with respect to the rotation of the second link,
In the follower rotating means for holding means, the rotation ratio of the holding means with respect to the second link is {180 (1 + δ) −α. _ＬL } / {180 (1 + δ)} is set to be a relationship, and the conveying apparatus according to any one of claims 3 to 7.