ワイヤ駆動式ロボット

【課題】駆動源を可動部に搭載することなく複数方向への移動に対して正確で且つ迅速な制御を行い得る小型のワイヤ駆動式ロボットの提供。
【解決手段】ＸθＺ駆動方式のワイヤ駆動式ロボットにおいて、ロボットアームを旋回させるθ回転手段を備える昇降ベースと、昇降ベースの昇降軌道をＺ軸方向に規制する昇降ガイドと、昇降ガイドを支持する走行ベースと、走行ベースの走行軌道をＺ軸と直角なＸ軸方向に規制する走行ガイドと、走行ガイドを支持するベースフレームと、昇降ベースにＺ軸方向への駆動力を与えるワイヤ駆動方式のＺ軸駆動手段と、走行ベースにＸ軸方向への駆動力を与えるワイヤ駆動方式のＸ軸駆動手段と、
からなり、Ｚ軸駆動手段及びＸ軸駆動手段の昇降駆動源及び走行駆動源をベースフレームに備えることを特徴とするワイヤ駆動式ロボット。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤとプーリを利用したワイヤ駆動方式を採用したロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の組立・加工や搬送等に利用されるロボットは、そのアームに対し、サーボ制御等で各関節の駆動制御や走行・昇降・回転制御を行い、所望の動作を発生させるものである。
しかし、その様に多くの複雑な動きをさせるには、比較的規模の大きな重量の嵩むアームとならざるを得ず、制御に要する駆動源のトルクや部品も自ずと高い出力や強度が求められることとなる。
【０００３】
アームを構成する各可動部を軽量化するには、駆動源を可動部に搭載しないことが効果的であり、ベルト（例えば下記特許文献１参照）やワイヤ（例えば下記特許文献２参照）を介してチャック等の加工ツールへ動力を伝える手法が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５０６９１８号公報
【特許文献２】特開２００５−４０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の方法は、いずれも駆動源を可動部に搭載していない点で共通するが、いずれも、駆動方向が水平方向に限られている。
従って、他の方向への駆動に際してはそれぞれ駆動方向を別途備える必要がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、駆動源を可動部に搭載することなく複数方向への移動に対して正確で且つ迅速な制御を行い得る小型のワイヤ駆動式ロボットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する為になされた本発明によるワイヤ駆動式ロボットは、ＸθＺ駆動方式を採用し、ロボットアームを旋回させるθ回転手段を備える昇降ベースと、昇降ベースの昇降軌道をＺ軸方向に規制する昇降ガイドと、昇降ガイドを支持する走行ベースと、走行ベースの走行軌道をＺ軸と直角なＸ軸方向に規制する走行ガイドと、走行ガイドを直接的又は間接的に支持するベースフレームと、昇降ベースにＺ軸方向への駆動力を与えるワイヤ駆動方式のＺ軸駆動手段と、走行ベースにＸ軸方向への駆動力を与えるワイヤ駆動方式のＸ軸駆動手段と、からなり、Ｚ軸駆動手段及びＸ軸駆動手段の昇降駆動源及び走行駆動源をベースフレームに備えることを特徴とする。
【０００８】
前記Ｚ軸駆動手段は、走行ベースに、左右一対の伝動プーリをＺ軸及びＸ軸と垂直な回転軸で略同じ高さに支持すると共に、昇降ベースに、上下一対の受動プーリをＺ軸及びＸ軸と垂直な回転軸で略上下に重なる位置に支持し、昇降駆動源のシャフトに固定した原動プーリに螺旋状に巻き付けた昇降ワイヤの一端を引き出し、例えば、ベースフレームの左端部又は右端部等、走行軌道の始端部に支持した第一プーリ（Ｚ軸揺動プーリ）に掛け、続いて、走行ベースの走行軌道の始端側に支持した伝動プーリに下から掛けた後に、前記昇降ベースの上受動プーリに掛け、更に、走行ベースの走行軌道の終端側に支持した伝動プーリに下から掛け、例えば、ベースフレームの右端部又は左端部等、走行軌道の終端部に締結する一方、昇降駆動源のシャフトに固定した原動プーリに螺旋状に巻き付けた走行ワイヤの他端を引き出し、例えば、ベースフレームの左端部又は右端部等、走行軌道の始端部に支持した第二プーリ（Ｚ軸固定プーリ）に掛け、続いて、走行ベースの走行軌道の始端側に支持した伝動プーリに上から掛けた後に、前記昇降ベースの下受動プーリに掛け、更に、走行ベースの走行軌道の終端側に支持した伝動プーリに上から掛け、例えば、ベースフレームの右端部又は左端部等、走行軌道の終端部に締結してなるものを採用することができる。
【０００９】
例えば、ベースフレームの左右いずれか一端部等、走行軌道の始端部に定着した定軸受けと、当該定軸受けを構成する左右支持板の間隙で揺動する動軸受けとからなり、前記定軸受けに前記第二プーリを回転自在に支持し、前記動軸受けに前記第一プーリを回転自在に支持し、前記定軸受けは、支持板の内面から間隙に向けて突出する上下二本の支軸を備え、前記動軸受けは、前記上下二本の支軸が遊嵌する同じ方向に開口した軸受けを備え、例えば、前記動軸受けの上部を、走行軌道の始端部に圧縮バネを通したボルト等で走行軌道の終端部へ向けて弾性的に付勢する等、当該動軸受けを昇降ワイヤを張る方向に付勢して支持し、前記動軸受けの傾きを検出する姿勢センサを備える伸び検出機構を具備する構成としても良い。
【００１０】
前記Ｘ軸駆動手段は、前記走行駆動源のシャフトに固定した原動プーリに螺旋状に巻き付けた走行ワイヤの一端を引き出し、例えば、ベースフレームの右端部又は左端部等走行軌道の終端部に支持した第三プーリ（右中継プーリ）に掛け、続いて、例えば、左端部又は右端部等、走行軌道の始端部に支持した第四プーリ（Ｘ軸揺動プーリ）に掛けた後に、前記走行ベースに走行ワイヤの一端を締結する一方、前記走行駆動源のシャフトに固定した原動プーリに螺旋状に巻き付けた走行ワイヤの他端を引き出し、例えば、ベースフレームの右端部又は左端部等、走行軌道の終端部に支持した第五プーリ（右中継プーリ）に掛け、続いて前記走行ベースに走行ワイヤの他端を締結してなるものを採用することができる。
【００１１】
例えば、ベースフレームの左右いずれか一端部等、走行軌道の始端部に定着した定軸受けと、当該定軸受けを構成する左右支持板の間隙で揺動する動軸受けとからなり、前記動軸受けに前記第四プーリを回転自在に支持し、前記定軸受けは、支持板の内面から間隙に向けて突出する上下二本の支軸を備え、前記動軸受けは、前記上下二本の支軸が遊嵌する同じ方向に開口した軸受けを備え、例えば、前記動軸受けの上部を、前記走行軌道の始端部に圧縮バネを通したボルト等で前記走行軌道の終端部へ向けて弾性的に付勢する等、当該動軸受けを走行ワイヤを張る方向に付勢して支持し、前記第一プーリを前記動軸受けの傾きを検出する姿勢センサを備える伸び検出機構を具備する構成としても良く、前記定軸受けに前記第二プーリを回転自在に支持し、前記動軸受けに前記第一プーリを回転自在に支持した伸び検出機構と一体的に構成しても良い。
【００１２】
前記走行ワイヤ又は昇降ワイヤに張力を与える引っ張り部材と、当該引っ張り部材に締結された走行ワイヤ又は昇降ワイヤの端部を保持する固定部材と、当該固定部材の保持領域において走行ワイヤ又は昇降ワイヤの軌道を変更する軌道変更手段を有する伸び調整機構を備える構成としても良い。
尚、ここで、昇降駆動源及び走行駆動源とは、モータ等の原動機そのものでも良いし、原動機の回転軸に対して減速機やギヤやベルト当を連結した回転シャフトを支持する軸受け部分でも良く、昇降ワイヤや走行ワイヤに対して直接的に動力を加え得るものを言う。
また、昇降、走行、上下、左右、始端・終端、側、天、及び底とは、ベースフレーム上における相対的な位置関係を示したものであって、ベースフレームの固定状態や設計上の便宜に応じて各々の絶対的な方向性等とは異なる場合がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるワイヤ駆動式ロボットは、ＸθＺ駆動方式の採用により、各関節において回転量の制御が必要な多関節アーム（以下多関節アームと略記する）と比べて、各関節におけるアームの軌道を一時的に外す緩衝手法を採ることが容易でありながら、多関節アームに引けをとらない稼動範囲及び精度並びに制御の便宜を得ることができる。加えて、位置決めに際して一のアームに複数のアクチュエータを備える要請も少ないことから、アームの軽量化には極めて都合が良い。
【００１４】
更に、走行アームに昇降アームを搭載し、Ｚ軸駆動手段とＸ軸駆動手段からなる二軸駆動を、ギヤやベルトによる駆動方式ではなくワイヤ駆動方式で行うことにより、走行アーム及び昇降アームの駆動源を、走行ベースの外に置くことができる。また、走行アーム及び昇降アームの駆動源を、走行ベースの外に置くことによって、比較的高速に作用点を移動できる小型ロボットとして構成することも出来、精密な作業を高速で行う際に用いることができるという効果を奏する。
【００１５】
また、上記効率の良いプーリの配置及びワイヤの掛け方により、最低限のプーリ及び、考え得る最短のワイヤを以って、小規模・軽量で且つ正確なアームの移動が可能となる。
【００１６】
上記伸び検出機構を付設すれば、比較的簡単な構成を以って、Ｚ軸駆動手段とＸ軸駆動手段のワイヤの伸びを一括して管理することができ、本発明による伸び調整機構を採用すれば、簡単な操作を以って適正な張力をワイヤに対して与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるワイヤ駆動式ロボットの一例を示す要部斜視図である。
【図２】本発明によるワイヤ駆動式ロボットのＺ軸駆動手段の一例を示す裏側から観た斜視図である。
【図３】本発明によるワイヤ駆動式ロボットのＸ軸駆動手段の一例を示す裏側から観た斜視図である。
【図４】本発明によるワイヤ駆動式ロボットにおける走行ベースの背板の一例を示す裏側から観た拡大図である。
【図５】本発明によるワイヤ駆動式ロボットの原動プーリにおけるワイヤの巻き付け構造の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明によるワイヤ駆動式ロボットの原動プーリにおけるワイヤの巻き付け構造の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明によるワイヤ駆動式ロボットにおける伸び検出機構の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明によるワイヤ駆動式ロボットにおける伸び検出機構の一例を示す分解斜視図である。
【図９】本発明によるワイヤ駆動式ロボットにおける伸び検出機構の動作例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明によるワイヤ駆動方式のロボットの実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示す実施の形態は、ＸθＺ駆動方式を採用したロボットアーム６（θ方向への旋回、その旋回軸と垂直なＸ軸方向への直線移動、及びその旋回軸と平行なＺ軸方向への直線移動からなる駆動方式）のロボットである。
【００１９】
本実施の形態におけるＸθＺ駆動方式は、θ回転手段（図１参照）１と、ワイヤ駆動方式によるＺ軸駆動手段（図２参照）２とＸ軸駆動手段（図３参照）３とで構成され、θ回転手段１であるモータ等及びモータで駆動する縦シャフト１ａを、ワイヤ駆動の昇降ベース４に搭載し、当該昇降ベース４を、ワイヤ駆動の走行ベース５に搭載したものである。
本実施の形態では、モータで駆動する縦シャフト１ａにロボットアーム６の基端部を固定することにより、縦シャフト１ａに固定したロボットアーム６の上下左右への移動、及び旋回を可能とする。
【００２０】
本実施の形態のロボットアーム６を固定した縦シャフト１ａは、θ回転手段１から鉛直方向に備える。
本実施の形態のθ回転手段１は、昇降ベース４にステー１ｂを介して固定されたモータ、及びその回転軸に連結する減速器等を備え、減速器で回転速度の制御（減速）を受けた回転軸を縦シャフト１ａとする（図１参照）。
【００２１】
昇降ベース４は、所謂自動制御の下、ベースフレーム７に渡し掛けた上下走行ガイド（Ｘ軸方向へのガイド）８ａ，８ｂに対して摺動可能に装着したものである（図１参照）。
ベースフレーム７は、左側板７ａ及び右側板（図示省略）と、それを垂直に起立させる様に支える底板（図示省略）とからなる。
左側板７ａ及び右側板は、その前方下部及び後方上部に一対の上下走行ガイド８ａ，８ｂを相互に平行となる様に支持する。
【００２２】
走行ベース５は、基板５ａの後方に背板５ｂを垂直に立設したものである（図１参照）。
背板５ｂは、その上部に、上走行ガイド８ａを挿通する上支持部５ｃを備え、当該背板５ｂの中間部の同じ高さに、Ｚ軸駆動手段２を構成する左右一対の伝動プーリ１０ａ，１０ｂをＸ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な回転軸で支持する（図１乃至図３参照）。
更に、背板５ｂは、走行ワイヤ１１の両端を支持する二つのワイヤ固定機構１２ａ，１２ｂを備える（図３及び図４参照）。当該ワイヤ固定機構１２ａ，１２ｂは、そこへ固定された走行ワイヤ１１を介してＸ軸駆動手段３による走行力を受けることとなる。
【００２３】
基板５ａは、その前部に、下走行ガイド８ｂを挿通する下支持部５ｄを備え、その奥行きの中間部に、基板５ａの表面から垂直に起立する左右一対の昇降ガイド（Ｚ軸方向へのガイド）９，９を備える（図１及び図２参照）。
昇降ガイド９，９は、その上部を、背板５ｂの上部に前方へ迫出す形で固定した天板５ｅで支持する。
【００２４】
昇降ベース４は、昇降ベース本体４ａと、前記Ｚ軸駆動手段２から昇降力を受ける受動体４ｂを一体に備えてなる。
昇降ベース本体４ａは、昇降ガイド９，９が挿通する支持部４ｃ，４ｃを備え、その前面に前記ステー１ｂを固定するベース面を備える（図１及び図２参照）。
受動体４ｂは、Ｚ軸駆動手段２を構成する上下一対の受動プーリ１３ａ，１３ｂをＸ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な回転軸で支持する。
前記昇降ベース本体４ａの支持部４ｃ，４ｃが備える各ガイド孔の間に、当該受動体４ｂを固定することを以って昇降ベース４は一体となる。
【００２５】
上記走行ベース５の昇降ガイド９，９に、昇降ベース４を装着することで、受動体４ｂは、昇降ワイヤ１４を介してＺ軸駆動手段２による昇降力を受け、一対の左右伝動プーリ１０ａ，１０ｂに挟まれた空間で、昇降ガイド９，９に規制された軌道を昇降することとなる。
【００２６】
本実施の形態のＸ軸駆動手段３は、その走行駆動源３ａたるモータを前記ベースフレーム７における底板の右端に固定して備え、以下の構成を有する（図３参照）。
即ち、当該走行駆動源３ａのシャフトに固定した原動プーリ３ｂに螺旋状に巻き付けた走行ワイヤ１１の一端を引き出し、最寄り（右側）の側板に支持した同軸同径の一対の右中継プーリの一方（第三プーリ）１５、続いて反対側（左側）の側板７ａに支持したＸ軸揺動プーリ（第四プーリ）１６に掛けた後に、前記背板５ｂが備える一方のワイヤ固定機構１２ａに走行ワイヤ１１の一端を締結する。
更に、前記原動プーリ３ｂに螺旋状に巻き付けた走行ワイヤ１１の他端を引き出し、最寄り（右側）の側板に支持した同軸同径の一対の他方の右中継プーリ（第五プーリ）１７、続いて前記背板５ｂが備える他方のワイヤ固定機構１２ｂに締結する（図３及び図４参照）。
【００２７】
原動プーリ２０は、その巻取り面に走行駆動源３ａ又は昇降駆動源２ａの回転方向に沿った螺旋溝（図示省略）と、原動プーリ２０の中央部をその回転軸に対して直角に貫通するピン孔２０ａと、ロック孔２０ｂを備えることが望ましい（図５参照）。
前記ロック孔２０ｂは、当該ピン孔２０ａに挿通するワイヤ固定ピン１８の離脱止めとして機能するロックネジ１９を挿通する孔である。
ピン孔２０ａとロック孔２０ｂとは、原動プーリ２０の内部で、ワイヤ固定ピン１８の直径の約１／３から約１／４程度だけ抵触する様に交差する位置関係で設定する。
【００２８】
ワイヤ固定ピン１８は、原動プーリ２０に螺旋状に巻き付ける走行ワイヤ１１又は昇降ワイヤ１４の中間部を挿通すべく、当該ワイヤ固定ピン１８の長手方向に対して直角に貫通するワイヤ孔１８ａを備える（図６参照）。
【００２９】
ワイヤ固定ピン１８は、埋没時においてロック孔２０ｂと面する部分に、当該ロック孔２０ｂに挿通されたロックネジ１９の側面と接するテーパー面１８ｂを備える。当該テーパー面１８ｂは、ワイヤ孔１８ａの全体が原動プーリ２０の表面から露出している場合には、ロック孔２０に捩じ込まれたロックネジ１９の先端が当該テーパー部１８ｂに当接し、ロックネジ１９がロック孔２０ｂに進入するに従って、ロックネジ１９の側面がテーパー１８ｂを圧してワイヤ固定ピン１８を押し下げ、テーパー面１８ｂがロックネジ１９の側面と接するに至った時に、ワイヤ孔１８ａの一部が原動プーリ２０の表面から埋没する様な傾斜及び範囲に設定されている。
【００３０】
本実施の形態では、Ｘ軸駆動手段３の駆動源に採用され、ワイヤ孔１８ａに走行ワイヤ１１を通したワイヤ固定ピン１８を原動プーリ３ｂのピン孔２０ａに装填しロックネジ１９を締めると、ワイヤ固定ピン１８が原動プーリ２０内に埋没して走行ワイヤ１１の中間部を固定する。続いて、走行ワイヤ１１のワイヤ固定ピン１８に固定された部分を始点として、当該始点を境とする二方に巻かれた走行ワイヤ１１のうちの一方の巻き量が増加すれば他方の巻き量が減少する様に走行ワイヤ１１を巻き付ける（図６参照）。
【００３１】
以上の構成により、走行駆動源３ａが正転逆転を行うことによって、その回転量に応じたＸ軸方向への走行が可能となり、ワイヤの中間部を滑り無く確実に保持することが可能となり、位置決めの精度向上に寄与することとなる。
当該ワイヤ巻取り機構は、Ｘ軸駆動手段３のみならず、Ｚ軸駆動手段２の昇降駆動源２ａのシャフトに用いることができる。
【００３２】
本実施の形態のＺ軸駆動手段２は、その昇降駆動源２ａたるモータを前記ベースフレーム７における底板の左端に固定して備え、以下の構成を有する。
即ち、当該昇降駆動源２ａのシャフトに固定した原動プーリ２ｂに螺旋状に巻き付けた昇降ワイヤ１４の一端を引き出し、最寄り（左側）の側板７ａの下位に支持したＺ軸揺動プーリ（第一プーリ）２１に掛け、続いて背板５ｂの左側に支持した左伝動プーリ１０ａに下から掛けた後に、前記受動体４ｂが備える上受動プーリ１３ａに掛け、更に背板５ｂの右側に支持した右伝動プーリ１０ｂに下から掛け、反対側（右側）の側板が備えるワイヤ固定機構２２に締結する（図２参照）。
【００３３】
加えて、前記昇降駆動源２ａのシャフトに固定した原動プーリ２ｂに螺旋状に巻き付けた昇降ワイヤ１４の他端を引き出し、最寄り（左側）の側板７ａの上位に支持したＺ軸固定プーリ（第二プーリ）２３に掛け、続いて背板５ｂの左側に支持した左伝動プーリ１０ａに上から掛けた後に、前記受動体４ｂが備える下受動プーリ１３ｂに掛け、更に背板５ｂの右側に支持した右伝動プーリ１０ｂに上から掛け、右側の側板が備えるワイヤ固定機構２２に締結する。
【００３４】
以上の構成により、昇降駆動源２ａが正転逆転を行うことによって、その回転量に応じた昇降ベース４のＺ軸方向への昇降が可能となる。
本実施の形態では、上記Ｘ軸揺動プーリ１６、並びにＺ軸固定プーリ２３及びＺ軸固定プーリ２１を構成要素とする走行ワイヤ１１及び昇降ワイヤ１４の伸び検出機構２４と、前記Ｘ軸伸び調整機構２５及びＺ軸伸び調整機構２６を備える（図２乃至図４、及び図７乃至図９参照）。
【００３５】
前記伸び検出機構２４は、走行ワイヤ１１及び昇降ワイヤ１４の弛み及び断線を検知すると共に、ワイヤ１１，１４により移動する駆動体（走行ベース５及び昇降ベース４）が衝突などにより過負荷を受けた場合を検知する機構である。
本実施の形態の前記伸び検出機構２４は、ベースフレームの左端部（左右を適宜入れ替えても良い）に定着した定軸受けと、当該定軸受けを構成する左右支持板の間隙で揺動する動軸受けとからなる。
【００３６】
前記定軸受けは、相離隔して平行に向かい合う一対の支持板２７，２７からなる。
当該一対の支持板２７，２７の間に、前記Ｚ軸固定プーリ２３を回転自在に支持すると共に、各支持板２７，２７の上部に、その間に配置した動軸受けの揺動角を検出する為の姿勢センサ２８，２８を各々備える。
当該一対の左右支持板２７，２７は、それらの内側の相互に対向する位置に、上下二本の支軸２９ａ，２９ｂを突設し、両支持板２７，２７の中間点にＺ軸固定プーリ２３の支軸の両端を支持する軸受け３０を備える。
【００３７】
動軸受けは、前記一対の支持板２７，２７の間において、当該支持板との間隔を一定に維持した安定した揺動が出来る様に配置した相隣接するＸ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂとで構成される。
前記Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂは、各々対抗する位置に軸受け３２を備え、当該軸受け３２で当該Ｘ軸検知板３１ａとＺ軸検知板３１ｂとの間に渡し掛けた一本の水平軸を支持し、当該水平軸で、Ｘ軸揺動プーリ１６とＺ軸揺動プーリ２１を各々独立して回転し得る様に支持する（図７及び図８参照）。
【００３８】
また、当該Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂは、前記上下二本の支軸２９ａ，２９ｂが遊嵌する軸受け３３ａ，３３ｂを同じ方向に開口して備えると共に、両検知板３１ａ，３１ｂの中間点に、前記Ｚ軸固定プーリ２３の支軸との干渉を回避する逃げ部３３ｃを前記軸受け３３ａ，３３ｂと同じ方向に開口して備える（図８参照）。
【００３９】
当該Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂは、その上部をくの字状に直角に折り曲げて吊り片３４ａ，３４ｂを形成し、当該吊り片３４ａ，３４ｂのガイド孔を通して左側の側板７ａの外面に吊り、且つ前記吊り片３４ａ，３４ｂをボルト３５ａ，３５ｂのネジ入れ量で各々の揺動の最大量を調整する。更に、本実施の形態では、当該ボルト３５ａ，３５ｂのうち、少なくとも一方のボルト３５ａ又は３５ｂと、そのボルト３５ａ又は３５ｂが挿通する吊り片３４ａ又は３４ｂとの間に圧縮バネ３６を介在し、当該Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの上部を、当該左側の側板７ａの外面（右側の側板の方向）へ向けて付勢する。当該圧縮バネ３６の強度調整と、当該圧縮バネ３６に挿通するボルト３５ａ又は３５ｂの締め具合で検知荷重を調整することができる。
【００４０】
当該Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂは、その上端に前記姿勢センサ２８，２８の検出対象たる被検出部３７，３７を、それらの揺動に応じて当該姿勢センサ２８，２８の出力が変化する様に備える（図９参照）。
本実施の形態における前記姿勢センサ２８は、Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの揺動方向に沿ってオン／オフ二つの状態を検出するリミットスイッチであって、前記被検出部３７は、当該リミットスイッチの検出部２８ａを押圧するカム部である。
【００４１】
本実施の形態の伸び検出機構２４は、以上の如く構成され、Ｚ軸駆動手段２における昇降ワイヤ１４の張りが強くなれば、当該昇降ワイヤ１４によってＺ軸揺動プーリ２１は、左側の側板７ａに向けて引寄せられ、Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの揺動の支点は下の支軸２９ｂとなる（図９（Ｃ）参照）。
一方、Ｚ軸駆動手段２における昇降ワイヤ１４の張りが弱くなれば、Ｚ軸揺動プーリ２１に対する引寄せる力が弱まり、Ｚ軸検知板３１ｂの、上部は圧縮バネ３６により当該左側の側板７ａに押し付けられ、下部は、前記圧縮バネ３６によって左側の側板７ａから離隔する方向へ揺動し、その際、Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの揺動の支点は上の支軸２９ａとなる（図９（Ｄ）参照）。
【００４２】
この様に、Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの揺動に際して、それらの支点は、当該Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの揺動に応じ、それらの軸受け３３ａ，３３ｂに掛かる上下二本の支軸２９ａ，２９ｂのいずれかに交番する。そして、その都度、Ｘ軸検知板３１ａ及びＺ軸検知板３１ｂの検出部２８ａは、被検出部３７の位置に応じた出力を当該姿勢センサ２８から得ることができる（図９参照）。
【００４３】
即ち、走行ワイヤ１１及び昇降ワイヤ１４に対して、ともに適正な張りが生じている場合には、上下の支軸２９ａ，２９ｂのいずれもが、前記軸受け３３ａ，３３ｂの最深部において支持され、被検出部３７は、検出部２８ａを押圧し、この状態における出力を正常信号とする（図９（Ａ）（Ｂ）参照）。
【００４４】
一方、ロボットアーム６に対して過度な負荷がかかり、走行ワイヤ１１又は昇降ワイヤ１４のいずれかの張力が過度に増加した場合には、下の支軸２９ｂが動軸受けの揺動の支点となり、被検出部３７による、検出部２８ａの押圧が解除され、この状態における出力を異常信号とする（図９（Ｃ）参照）。
逆に、走行ワイヤ１１又は昇降ワイヤ１４の切断等によっていずれかのワイヤが過度に弛んだ場合には、上の支軸２９ａが動軸受けの揺動の支点となり、被検出部３７による、検出部２８ａの押圧が解除され、この状態における出力を異常信号とする（図９（Ｄ）参照）。
これらの出力の変化を用いて、アラームの鳴動や、所定の処理のトリガといった処理を行なわせることができる。
【００４５】
上記の如く、当該Ｘ軸検知板３１ａとＺ軸検知板３１ｂとの間に渡し掛けた一本の水平軸を以ってＸ軸揺動プーリ１６とＺ軸揺動プーリ２１を回転自在に支持する構成となっていることによって、昇降ワイヤ１４又は走行ワイヤ１１のいずれか一方の異常に対して、他方への支障をも緩和する方向へ揺動する構成となっている。
【００４６】
前記Ｘ軸伸び調整機構２５及びＺ軸伸び調整機構２６は、走行ワイヤ１１又は昇降ワイヤ１４に弛みが生じた時に、走行ワイヤ１１又は昇降ワイヤ１４を適正な張力に調整するものである。
【００４７】
伸び調整機構は、ワイヤに張力を与える引っ張り部材と、当該引っ張り部材に締結されたワイヤの端部を保持する固定部材と、当該固定部材の保持領域においてワイヤの軌道を変更する軌道変更手段を備える。
【００４８】
本実施の形態のＸ軸伸び調整機構２５は、前記走行ベース５の背板５ｂが備えるワイヤ固定機構１２ａ，１２ｂの一方と一体的に備えられる（図４参照）。
本実施の形態のＸ軸伸び調整機構２５は、走行ワイヤ１１の端部をその先端部に挟んで保持する二枚の固定板３９ａ，３９ｂと、両固定板３９ａ，３９ｂを相互に定着し一体化する締付ネジ４１ａと、当該固定板３９ａと螺合し、当該二枚の固定板３９ａ，３９ｂの間において走行ワイヤ１１をその先端部で押える加圧ネジ４１ｂと（固定部材）、一体化した固定板３９ａ，３９ｂの揺動の支点となる支点ネジ４０と、一体化した固定板３９ａ，３９ｂの基端部に締結され、一体化した固定板３９ａ，３９ｂの揺動を走行ワイヤ１１に張力を与える方向へ付勢する引っ張りバネ３８と（引っ張り部材）からなる。
【００４９】
本実施の形態の引っ張りバネ３８は、背板５ｂの裏面の下位に水平に配置し、当該背板５ｂの右端に一端部を固定し、当該引っ張りバネ３８の他端部と一体化した固定板３９ａ，３９ｂの基端部を連結する。
本実施の形態の前記支点ネジ４０は、下位固定板（背板５ｂに密着する方）３９ｂに上位固定板３９ａを定着する為のネジ山、及び水平に走る走行ワイヤ１１の軌道を変更させるべく走行ワイヤ１１の端部を誘導する円弧状の周面を備える（軌道変更手段）。
本実施の形態では、当該支点ネジ４０の周面と固定板３９ａ，３９ｂの内面を以って走行ワイヤ１１を下方へ直角に曲げ、当該走行ワイヤ１１の端部を前記加圧ネジ４１ｂで固定している。
【００５０】
本実施の形態のＸ軸伸び調整機構２５は、支点ネジ４０を緩めると、引っ張りバネ３８によってその強さに応じた張力が走行ワイヤ１１に加えられる。その張力を維持しつつ支点ネジ４０を締めることによって、固定板３９ａ，３９ｂの揺動が制止され、引っ張りバネ３８によって加えられた走行ワイヤ１１の好適な張力が維持されることとなる。
【００５１】
本実施の形態のＺ軸伸び調整機構２６は、昇降駆動源２ａとは反対側（右側）の側板に固定した前記ワイヤ固定機構２２と一体的に備えられる（図２参照）。
即ち、本実施の形態のＺ軸伸び調整機構２６は、昇降ワイヤ１４の一端を締結する引っ張りバネ４２と（引っ張り部材）、当該引っ張りバネ４２に締結された昇降ワイヤ１４の端部を保持する固定ブロック４３及び固定板４４と、当該固定ブロック４３及び固定板４４に昇降ワイヤ１４を固定する力を加える加圧ネジ４５ｂと、当該固定ブロック４３と固定板４４を相互に定着し一体化する二本の締付ネジ４５ａ，４５ａとからなる（固定部材）。
【００５２】
本実施の形態のＺ軸伸び調整機構２６は、右側の側板における外側であって前記Ｘ軸伸び調整機構２５と略同じ高さに固定する。
当該Ｚ軸伸び調整機構２６は、ワイヤ固定機構２２の下方に、引っ張りバネ４２を鉛直方向に配置し、当該引っ張りバネ４２の上端に、ワイヤ固定機構２２から延出した昇降ワイヤ１４の一端部を長さの調整が可能な様に連結すると共に、引っ張りバネ４２の下端を前記右側の側板に固定したものである。
【００５３】
本実施の形態における長さの調整は、昇降ワイヤ１４と引っ張りバネ４２の上端とを、ワイヤフックリング４８を介して連結することによって実現する。
即ち、ワイヤ固定機構２２から延出した余剰の昇降ワイヤ１４の一端部を、ワイヤ締結金具４７の孔に通し、更に、引っ張りバネ４２の上端フックと連結したワイヤフックリング４８に当該昇降ワイヤ１４を巻いて折り返すと共に、前記ワイヤ締結金具４７の他の孔に通し、引っ張りバネ４２の伸びが昇降ワイヤ１４に所望の張りを与える適正量となるまで昇降ワイヤ１４の端部を引き上げることにより行なう（引っ張りバネ４２が適正長となる位置に目印等をつける）。ワイヤ締結金具４７の孔がワイヤフックリング４８の直径よりも短い距離に近接していれば、ワイヤ締結金具４７をワイヤフックリング４８へ引寄せることによって、ワイヤ締結金具４７における昇降ワイヤ１４の通過が制止され、昇降ワイヤ１４の有効長を容易に調整し固定することが出来る。
【００５４】
本実施の形態においては、前記固定ブロック４３は、上面を略平坦な面とし、当該上面に定着する固定板４４は、裏面に昇降ワイヤ１４の軌道を規制すべく、昇降ワイヤ１４の径（約１ｍｍから約５ｍｍ程度）と同等若しくはそれよりも僅かに浅い保持溝４６を備える（軌道変更手段）。
本実施の形態では、前記保持溝４６に沿って昇降ワイヤ１４を裏側へ向けて直角に誘導し（図２参照）、更に、固定ブロック４３の裏面（ベースフレーム７の裏側に面する面）に沿って下方へ誘導し、その端部を引っ張りバネ４２の上端に連結する。尚、本実施の形態における固定ブロック４３の上面と裏面との境目にある角は、昇降ワイヤ１４に負担を与えない様に円筒の側面状に面取りがなされる。
【００５５】
本実施の形態のＺ軸伸び調整機構２６は、加圧ネジ４５ｂを緩めると、引っ張りバネ４２によってその強さに応じた張力が加えられる。
昇降ワイヤ１４が弛んだ場合には、加圧ネジ４５ｂを緩めてから、ワイヤ締結金具４７に通された余剰の昇降ワイヤ１４の長さを、引っ張りバネ４２が所定の伸びとなる様に調整し、再び加圧ネジ４５ｂを締めることによって昇降ワイヤ１４が好適な張力で維持されることとなる。
【００５６】
本実施の形態のロボットアーム６は、前記縦シャフト１ａに基端部が直接固定され縦シャフト１ａを軸として回転制御を受ける。
上記構造を基礎として、当該ロボットアーム６の先端部には、例えば、支持孔を設ける等して、プーリとベルトを介して回転力を受けることができる作業用のチャックを装着し、作業対象を支持するプラットフォーム等を適宜付設することにより、使用目的に応じたロボットとして構成する。
【符号の説明】
【００５７】
１ θ回転手段，１ａ縦シャフト，１ｂステー，
２Ｚ軸駆動手段，２ａ昇降駆動源，２ｂ原動プーリ（Ｚ軸駆動手段），
３Ｘ軸駆動手段，３ａ走行駆動源，３ｂ原動プーリ（Ｘ軸駆動手段），
４昇降ベース，４ａ昇降ベース本体，４ｂ受動体，４ｃ支持部，
５走行ベース，
５ａ基板，５ｂ背板，５ｃ上支持部，５ｄ下支持部，５ｅ天板，
６ロボットアーム，
７ベースフレーム，７ａ側板（左），
８ａ上走行ガイド，８ｂ下走行ガイド，
９昇降ガイド，
１０ａ左伝動プーリ，１０ｂ右伝動プーリ，
１１走行ワイヤ，
１２ａワイヤ固定機構（Ｘ軸），１２ｂワイヤ固定機構（Ｘ軸），
１３ａ上受動プーリ，１３ｂ下受動プーリ，
１４昇降ワイヤ，
１５右中継プーリ（第三プーリ），
１６Ｘ軸揺動プーリ（第四プーリ），
１７右中継プーリ（第五プーリ），
１８ワイヤ固定ピン，１８ａワイヤ孔，１８ｂテーパー部，
１９ロックネジ，
２０原動プーリ，２０ａピン孔，２０ｂロック孔，
２１Ｚ軸揺動プーリ（第一プーリ），
２２ワイヤ固定機構（Ｚ軸駆動手段），
２３Ｚ軸固定プーリ（第二プーリ），
２４伸び検出機構，
２５Ｘ軸伸び調整機構，
２６Ｚ軸伸び調整機構，
２７支持板，
２８姿勢センサ，２８ａ検出部，
２９ａ支軸，２９ｂ支軸，
３０軸受け（支持板），
３１ａＸ軸検知板，３１ｂＺ軸検知板，
３２軸受け（Ｘ軸検知板，Ｚ軸検知板），
３３ａ軸受け，３３ｂ軸受け，３３ｃ逃げ部，
３４ａ吊り片（Ｘ軸），３４ｂ吊り片（Ｚ軸），
３５ａボルト（Ｘ軸），３５ｂボルト（Ｚ軸），
３６圧縮バネ，
３７被検出部，
３８引っ張りバネ（Ｘ軸）
３９ａ固定板，３９ｂ固定板，
４０支点ネジ，４１ａ締付ネジ，４１ｂ加圧ネジ，
４２引っ張りバネ（Ｚ軸），４３固定ブロック，４４固定板，
４５ａ締付ネジ，４５ｂ加圧ネジ，
４６保持溝，４７ワイヤ締結金具，４８ワイヤフックリング，

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸθＺ駆動方式のワイヤ駆動式ロボットにおいて、
ロボットアームを旋回させるθ回転手段（１）を備える昇降ベース（４）と、
当該昇降ベース（４）の昇降軌道をＺ軸方向に規制する昇降ガイドと、
当該昇降ガイドを支持する走行ベース（５）と、
当該走行ベース（５）の走行軌道をＺ軸と直角なＸ軸方向に規制する走行ガイドと、
当該走行ガイドを支持するベースフレームと、
前記昇降ベース（４）にＺ軸方向への駆動力を与えるワイヤ駆動方式のＺ軸駆動手段（２）と、
前記走行ベース（５）にＸ軸方向への駆動力を与えるワイヤ駆動方式のＸ軸駆動手段（３）と、からなり、
前記Ｚ軸駆動手段（２）及びＸ軸駆動手段（３）の昇降駆動源及び走行駆動源をベースフレームに備えることを特徴とするワイヤ駆動式ロボット。
【請求項２】
前記Ｚ軸駆動手段（２）は、走行ベース（５）に、左右一対の伝動プーリ（１０ａ，１０ｂ）をＺ軸及びＸ軸と垂直な回転軸で支持すると共に、昇降ベース（４）に、上下一対の受動プーリ（１３ａ，１３ｂ）をＺ軸及びＸ軸と垂直な回転軸で支持し、
前記昇降駆動源のシャフトに固定した原動プーリ（２ｂ）に螺旋状に巻き付けた昇降ワイヤ（１４）の一端を引き出し、走行軌道の始端部に支持した第一プーリ（２１）に掛け、続いて走行ベース（５）の走行軌道の始端側に支持した伝動プーリ（１０ａ）に下から掛けた後に、前記昇降ベース（４）の上受動プーリ（１３ａ）に掛け、更に走行ベース（５）の走行軌道の終端側に支持した伝動プーリ（１０ｂ）に下から掛け、走行軌道の終端部に締結する一方、
当該昇降駆動源のシャフトに固定した原動プーリ（２ｂ）に螺旋状に巻き付けた昇降ワイヤ（１４）の他端を引き出し、走行軌道の始端部に支持した第二プーリ（２３）に掛け、続いて走行ベース（５）の走行軌道の始端側に支持した伝動プーリ（１０ａ）に上から掛けた後に、前記昇降ベース（４）の下受動プーリ（１３ｂ）に掛け、更に走行ベース（５）の走行軌道の終端側に支持した伝動プーリ（１０ｂ）に上から掛け、走行軌道の終端部に締結してなることを特徴とする前記請求項１に記載のワイヤ駆動式ロボット。
【請求項３】
走行軌道の始端部に定着した定軸受けと、当該定軸受けを構成する左右支持板（２７，２７）の間隙で揺動する動軸受けとからなり、
前記定軸受けに前記第二プーリ（２３）を回転自在に支持し、
前記動軸受けに前記第一プーリ（２１）を回転自在に支持し、
前記定軸受けは、支持板（２７，２７）の内面から間隙に向けて突出する上下二本の支軸（２９ａ，２９ｂ）を備え、
前記動軸受けは、前記上下二本の支軸（２９ａ，２９ｂ）が遊嵌する同じ方向に開口した軸受け（３３ａ，３３ｂ）を備え、
前記走行軌道の始端部に、動軸受けの上部を、前記走行軌道の終端部へ向けて付勢して支持し、
前記動軸受けの傾きを検出する姿勢センサ（２８）を備える伸び検出機構を具備することを特徴とする前記請求項２に記載のワイヤ駆動式ロボット。
【請求項４】
前記Ｘ軸駆動手段（３）は、
前記走行駆動源のシャフトに固定した原動プーリ（３ｂ）に螺旋状に巻き付けた走行ワイヤ（１１）の一端を引き出し、走行軌道の終端部に支持した第三プーリ（１５）に掛け、続いて走行軌道の始端部に支持した第四プーリ（１６）に掛けた後に、前記走行ベース（５）に当該走行ワイヤ（１１）の一端を締結する一方、
前記走行駆動源のシャフトに固定した原動プーリ（３ｂ）に螺旋状に巻き付けた走行ワイヤ（１１）の他端を引き出し、走行軌道の終端部に支持した第五プーリ（１７）に掛け、続いて前記走行ベース（５）に当該走行ワイヤ（１１）の他端を締結してなることを特徴とする前記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のワイヤ駆動式ロボット。
【請求項５】
前記走行軌道の始端部に定着した定軸受けと、当該定軸受けを構成する左右支持板（２７，２７）の間隙で揺動する動軸受けとからなり、
前記動軸受けに前記第四プーリ（１６）を回転自在に支持し、
前記定軸受けは、支持板（２７，２７）の内面から間隙に向けて突出する上下二本の支軸（２９ａ，２９ｂ）を備え、
前記動軸受けは、前記上下二本の支軸（２９ａ，２９ｂ）が遊嵌する同じ方向に開口した軸受け（３３ａ，３３ｂ）を備え、
前記走行軌道の始端部に、当該動軸受けの上部を、前記走行軌道の終端部へ向けて付勢して支持し、
当該動軸受けの傾きを検出する姿勢センサ（２８）を備える伸び検出機構を具備することを特徴とする前記請求項４に記載のワイヤ駆動式ロボット。
【請求項６】
前記走行ワイヤ（１１）又は昇降ワイヤ（１４）に張力を与える引っ張り部材と、当該引っ張り部材に締結された走行ワイヤ（１１）又は昇降ワイヤ（１４）の端部を保持する固定部材と、当該固定部材の保持領域において走行ワイヤ（１１）又は昇降ワイヤ（１４）の軌道を変更する軌道変更手段を有する伸び調整機構を備える前記請求項２乃至請求項５のいずれかに記載のワイヤ駆動式ロボット。

【図１】