JPS59351B2 - industrial robot - Google Patents

industrial robot

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Publication number
JPS59351B2
JPS59351B2 JP11280080A JP11280080A JPS59351B2 JP S59351 B2 JPS59351 B2 JP S59351B2 JP 11280080 A JP11280080 A JP 11280080A JP 11280080 A JP11280080 A JP 11280080A JP S59351 B2 JPS59351 B2 JP S59351B2
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JP
Japan
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arm
vertical
movement
shaft
attached
Prior art date
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JP11280080A
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Japanese (ja)
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JPS5741186A (en
Inventor
敏旺 河野
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Dainichi Kiko KK
Original Assignee
Dainichi Kiko KK
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Publication date
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Priority to AU74018/81A priority patent/AU7401881A/en
Priority to DE19813131933 priority patent/DE3131933A1/en
Priority to SE8104846A priority patent/SE8104846L/en
Priority to IT813505A priority patent/IT1145076B/en
Priority to FR8115776A priority patent/FR2488543B1/en
Priority to GB8125078A priority patent/GB2085398B/en
Publication of JPS5741186A publication Critical patent/JPS5741186A/en
Publication of JPS59351B2 publication Critical patent/JPS59351B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は産業用ロボットに関し、特に作業に応じた柔軟
な動作機能を有すると共にイナーシャを解決した作業性
の高い産業用ロボットに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an industrial robot, and more particularly to an industrial robot that has flexible operation functions according to the work and has solved inertia and has high workability.

従来の産業用ロボットは、一定の力で定められた動作を
繰り返す作業はできるが、作業内容や作業範囲にあわせ
た力を出すことができない。例えば、軸にホィールを差
し込む作業に於いて、そのハンド部に保持されているホ
ィールは、取付軸の中心と絶えず同心に保たないと、確
実にホィールを取付軸にセットできない欠点がある。こ
れは前記のように一定の力で定めた動作を繰り返すロボ
ットでは、その位置がずれても、なお定められた力が作
用するために無理な力による作業対象部、つまり取付軸
、あるいはホィール自体が損傷したり、さらにロボット
が破損することがある。本発明は上記観点に鑑み創作さ
れたもので、その目的は人間の筋肉のように作業に応じ
た柔軟な動作機能を有して、作業内容や作業範囲の多様
化に応じた順応性を有し、ために外部動作に敏感に反応
し、僅かな外力にも確実に動作することができ、しかも
イナーシャを防止して安定性と信頼性をよりー層高めた
産業要ロボットを提供せんとするものである。以下図面
を参照しながら、本発明の実施例を説明すると、第1図
は本発明に係る産業用ロボット全体の側面図、第2図は
一部を切欠した説明用の同側面図である。
Conventional industrial robots are capable of performing repetitive tasks using a certain amount of force, but are unable to generate force that is tailored to the task or scope of work. For example, when inserting a wheel onto a shaft, the wheel held by the hand must be kept concentric with the center of the mounting shaft, otherwise the wheel cannot be reliably set on the mounting shaft. This is because, in a robot that repeats a fixed action using a fixed force as mentioned above, even if the robot moves out of position, the fixed force still acts on the work target, such as the mounting shaft or the wheel itself. may be damaged or even damage the robot. The present invention was created in view of the above viewpoint, and its purpose is to have a flexible movement function according to the work like a human muscle, and to have adaptability according to the diversification of the work content and work range. Therefore, we aim to provide an industrial robot that responds sensitively to external motion, can operate reliably even with the slightest external force, and further improves stability and reliability by preventing inertia. It is something. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the entire industrial robot according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway side view of the same for explanation.

図に於いて、1は平行四辺形構成のアーム機構で、前後
、上下及び旋回操作が単独あるいは同時にできる三次元
動作が可能であると共に作業時にその動作は無重力状態
を保つ構成になつている。
In the figure, reference numeral 1 denotes an arm mechanism having a parallelogram configuration, which is capable of three-dimensional movement such as back and forth, up and down, and rotation operations either singly or simultaneously, and is configured to maintain a weightless state during operation.

このアーム機構1は基端部を側板2、3に支持され、そ
の旋回機構4により略々360゜旋回すするようにして
あり、図示では台座162で地上に設置できる構成にな
つているが、設置方法は任意で、例えば天井に設置した
り、車台で地上を走行する構成にすることは可能である
。前記旋回機構4は、第3図示のようにそのロータリー
サーボアクチユエータ5を側板2,3に設けた取付板6
を介して取付けた構成にしてある。
This arm mechanism 1 has its base end supported by side plates 2 and 3, and is configured to rotate approximately 360 degrees by its rotation mechanism 4, and is configured so that it can be installed on the ground with a pedestal 162 as shown in the figure. The installation method is arbitrary; for example, it can be installed on the ceiling, or it can be configured to run on the ground on a vehicle platform. The rotating mechanism 4 has a mounting plate 6 with its rotary servo actuator 5 mounted on the side plates 2 and 3 as shown in the third figure.
It is configured so that it is attached via the

このロータリーサーボアクチユエータ5の構成を次に説
明する。円筒状のケーシング6内に電磁クラツチ7を備
えた直流サーボモータ、交流インダクシヨンモータ、パ
ルスモータ等の駆動モータ8を配し、この出力軸9にカ
バー10の軸受11に基端部を取付けてなる制御用回転
軸12をカツプリング13とキー14を介して連結して
あり、他端部にはパルスエンコーダ15を取付けてある
。16はこの制御用回転軸12の基端部に設けた減速装
置で、駆動モータ8の回転駆動を所定の減速比に減速し
、バツクラツシユを少なくして、停止精度を高める高精
度の位置決を行うものであり、17はサーキユラスプラ
イン、18はフレツクスプライン、19はウェーブジェ
ネレータである。
The configuration of this rotary servo actuator 5 will be explained next. A drive motor 8, such as a DC servo motor, an AC induction motor, or a pulse motor, equipped with an electromagnetic clutch 7 is disposed within a cylindrical casing 6, and the base end is attached to the output shaft 9 to the bearing 11 of the cover 10. A control rotating shaft 12 is connected to a coupling 13 via a key 14, and a pulse encoder 15 is attached to the other end. Reference numeral 16 denotes a reduction gear provided at the base end of the control rotating shaft 12, which reduces the rotational drive of the drive motor 8 to a predetermined reduction ratio, reduces backlash, and achieves high-precision positioning that increases stopping accuracy. 17 is a circular spline, 18 is a flex spline, and 19 is a wave generator.

20は減速装置16に基端部を締付けボルト21を介し
て取付けた駆動用回転軸で、前記ケーシング6の先端部
に締付けボルト22を介して取付けたカバー23内に配
すると共に前記制御用回転軸12はこの駆動用回転軸2
0内に挿通しており、さらにこの駆動回転軸20の先端
部は前記側板2,3の取付板6に締付けネジ24を介し
て取付けてある。
Reference numeral 20 denotes a driving rotating shaft whose base end is attached to the reduction gear 16 via a tightening bolt 21, and is disposed within a cover 23 attached to the tip of the casing 6 via a tightening bolt 22, and the control rotational shaft 20 The shaft 12 is the driving rotation shaft 2
Further, the tip of this drive rotation shaft 20 is attached to the attachment plate 6 of the side plates 2 and 3 via a tightening screw 24.

このような構成の旋回機構であれば、駆動モータ8の回
転駆動吉共にパルスエンコーダ15を設けた制御用回転
軸12は所定の減速比に減速されて回転し、さらに駆動
用回転軸20も同様減速して回転している。
In a turning mechanism having such a configuration, the rotational drive shaft of the drive motor 8 and the control rotating shaft 12 provided with the pulse encoder 15 rotate while being reduced in speed to a predetermined reduction ratio, and the driving rotating shaft 20 also rotates in the same manner. It is slowing down and rotating.

このためパルスエンコーダ15のパルス信号は駆動モー
タ8に直接伝わり、駆動モータ8を直接制御でき、減速
比を大きくすることによつて、電磁クラツチ7が作動し
て駆動モータ8を停止しても、そのバツクラツシユは極
めて小さくなり、停止精度を高めて高精度の位置決めを
可能とするものである。次にアーム機構1の構成につい
て説明すると、このアーム機構1はいかなる操作位置に
於いても、バランスを保つように平行四辺形構成になつ
ている。
Therefore, the pulse signal of the pulse encoder 15 is directly transmitted to the drive motor 8, and the drive motor 8 can be directly controlled.By increasing the reduction ratio, even if the electromagnetic clutch 7 is activated and the drive motor 8 is stopped, The backlash becomes extremely small, improving stopping accuracy and enabling highly accurate positioning. Next, the configuration of the arm mechanism 1 will be explained. This arm mechanism 1 has a parallelogram configuration so as to maintain balance in any operating position.

つまり、水平に伸びている上下のアーム25,26間に
補助アーム27を介在し、この上方アーム25と補助ア
ーム8の基端部は、側板2,3間に於いて、垂直に結ぶ
リンク28,28に夫々支軸29,30を介して枢支し
、さらに上下のアーム25,26の先端部は垂直に結ん
で下方に垂下している垂直アーム31に夫々支軸32,
33を介して枢支してある。
That is, an auxiliary arm 27 is interposed between the upper and lower arms 25 and 26 extending horizontally, and the base ends of the upper arm 25 and the auxiliary arm 8 are connected vertically to a link 28 between the side plates 2 and 3. , 28 via support shafts 29 and 30, respectively, and furthermore, the tips of the upper and lower arms 25 and 26 are tied vertically to a vertical arm 31 that hangs downward, and support shafts 32,
It is pivotally supported via 33.

34は垂直アーム31に沿う垂直補助アームで、これに
補助アーム27の先端部はその突出片35が支軸36を
介して枢支してあると共に垂直アーム31に支軸37を
介して枢支してあり、支軸33,37間には垂f片38
を設けてある。
Reference numeral 34 denotes a vertical auxiliary arm along the vertical arm 31, and a protruding piece 35 of the tip of the auxiliary arm 27 is pivoted to this via a support shaft 36, and is also pivoted to the vertical arm 31 via a support shaft 37. There is a vertical piece 38 between the support shafts 33 and 37.
is provided.

このような構成のアーム機構1は、一定範囲規制された
状態で、前後及び上下方向に移動しうる構成になつてい
る。
The arm mechanism 1 having such a configuration is configured to be able to move forward and backward and up and down within a certain range.

すなわち、前記側板2,3には、その先端側に上下方向
と上端側に水平方向に案内孔39,40を夫々構成し、
これら案内孔39,40には夫々その長手端縁に沿つて
案内軌条41,41及び42,42が付設してある。一
方の案内孔39の内側に前記補助アーム27の基端部と
下方アーム26とを垂直に結ぶリンク43は支軸44,
45を介して枢支し、さらに案内孔39の外側でこのリ
ンク43と連結している支持具46に上下端部に設けた
ローラ47,47及び48,48が前記案内軌条41,
41に摺動自在に嵌合してある。49は支軸45に連結
して、案内孔39の範囲内に於いて規制されるアーム機
構1の上下方向の移動を行うよう構成した上下動機構で
あり、第7図乃至第9図示のように種々な駆動用のサー
ボアクチユエータを使用して、アーム機構1の上ト動を
操作できるが、次に説明する前後動機構50に於いても
、同様なサーボアクチユエータを使用するために、まず
この前後動機構50について説明する。
That is, the side plates 2 and 3 are provided with guide holes 39 and 40 in the vertical direction on the distal end side and in the horizontal direction on the upper end side, respectively,
These guide holes 39, 40 are provided with guide rails 41, 41 and 42, 42 along their longitudinal edges, respectively. A link 43 vertically connecting the base end of the auxiliary arm 27 and the lower arm 26 inside one of the guide holes 39 has a support shaft 44,
Rollers 47, 47 and 48, 48 provided at the upper and lower ends of a support 46 which is pivotally supported via a link 45 and further connected to this link 43 outside the guide hole 39 are connected to the guide rail 41,
41 in a slidable manner. 49 is a vertical movement mechanism connected to the support shaft 45 and configured to move the arm mechanism 1 in the vertical direction, which is regulated within the range of the guide hole 39, as shown in FIGS. 7 to 9. Although the upward movement of the arm mechanism 1 can be operated using various driving servo actuators, similar servo actuators are used in the forward and backward movement mechanism 50 described below. First, the longitudinal movement mechanism 50 will be explained.

このアーム機構1の前後動機構50の構成は次の通りで
ある。
The configuration of the forward and backward movement mechanism 50 of this arm mechanism 1 is as follows.

他方の案内孔40の内側に一端部を前記リンク28の支
軸29に枢支してなる支持具51と案内孔40の外側で
、この支持具51と連結している外側の支持具52に設
けた前後のローラ53,53及び54,54が案内軌条
42,42に摺動自在に嵌合してなる構成である。この
ような上下動機構49と前後動機構50には前記のよう
に駆動用のサーボアクチユエータを取付けて所定方向に
アーム機構1を移動操作することができる。第7図示の
サーボアクチユエータ55について説明すると、エアー
シリンダのチユーブ56内に配したピストン57にパイ
プロツト58の基端部を取付け、先端部はロツドフラン
ジ59より延出してナックルジョイント60を設けてあ
る。
A support 51 whose one end is pivoted to the support shaft 29 of the link 28 inside the other guide hole 40 and an outer support 52 connected to this support 51 outside the guide hole 40. The front and rear rollers 53, 53 and 54, 54 are configured to be slidably fitted to the guide rails 42, 42. As described above, a driving servo actuator is attached to the vertical movement mechanism 49 and the longitudinal movement mechanism 50 to move the arm mechanism 1 in a predetermined direction. To explain the servo actuator 55 shown in FIG. 7, the base end of a pipe rod 58 is attached to a piston 57 disposed within a tube 56 of an air cylinder, and the tip extends from a rod flange 59 and is provided with a knuckle joint 60. .

61はパイプロツド58内に配したボルトネジで、その
基端部側はピストンフランジ62に設けた支持具63が
螺合してあり、さらに基端部はヘツドフランジ64に軸
支してある。
Reference numeral 61 designates a bolt screw disposed within the pipe rod 58, the base end of which is screwed into a support 63 provided on the piston flange 62, and the base end is pivotally supported by a head flange 64.

このようにチユーブ56内に配したピストン57により
シリンダ内を二室65,66に区分し、図示省略の空気
出入口から空気圧を注入・排出し、ピストン57を往復
して、そのパイプロツド58を作動し、所定の推力を生
ぜしめるものである。しかし、一般に空気圧は大きな推
力を生じるが、ピストン57の摺動抵抗、圧力変動等が
原因となり、極めて僅かな位置調節、つまり微調節は困
難なことである。このためロボツトに於いて空気圧を使
用して位置決め精度を高めることは難しい。この点を考
慮しこのサーボアクチユエータ55には、微調節可能な
構成を施してある。
The inside of the cylinder is thus divided into two chambers 65 and 66 by the piston 57 disposed within the tube 56, air pressure is injected and discharged from the air inlet and outlet (not shown), and the piston 57 is reciprocated to operate the pipe rod 58. , which generates a predetermined thrust. However, although air pressure generally produces a large thrust, it is difficult to make very slight position adjustments, that is, fine adjustments, due to sliding resistance of the piston 57, pressure fluctuations, etc. For this reason, it is difficult to use air pressure to improve positioning accuracy in robots. In consideration of this point, the servo actuator 55 is designed to allow fine adjustment.

そのパイプロツド58内に配したボルトネジ61の基端
部と連結する回転軸67をヘツドフランジ64の下方に
延出し、これにギヤー68を取付け、これに順次噛合す
るギヤー69,70からなる変速機構71を構成し、ギ
ヤー70の回転軸72の一端部にヘツドフランジ64に
設けた取付板73に取付けた駆動モータ74、例えば直
流サーボモータ、交流インダクシヨンモータ、パルスモ
ータ等を連結すると共に他端部に電磁クラツチ75を取
付け、さらに前記回転軸67にはパルスエンコーダ76
を連結してある。第8図示のサーボアクチユエータJモ
Vは、ダイヤフラム78を使用したことに特色があり、
他の構成は前記実施例と同様である。
A rotating shaft 67 connected to the base end of a bolt screw 61 disposed inside the pipe rod 58 extends below the head flange 64, a gear 68 is attached to this, and a transmission mechanism 71 consisting of gears 69 and 70 that sequentially mesh with this. A drive motor 74, such as a DC servo motor, an AC induction motor, or a pulse motor, is connected to one end of the rotating shaft 72 of the gear 70 on a mounting plate 73 provided on the head flange 64. An electromagnetic clutch 75 is attached to the rotating shaft 67, and a pulse encoder 76 is attached to the rotating shaft 67.
are connected. Servo actuator J model shown in Figure 8
V is characterized by the use of diaphragm 78,
The other configurations are the same as those in the previous embodiment.

第9図示のサーボアクチユエータ79は、前記実施例と
異なり、そのボルトネジ80をピストンロツド81内に
内設せずにシリンダの外部に取付けて、同様に精度を高
めた位置決めを期待せんとするものである。
The servo actuator 79 shown in FIG. 9 differs from the previous embodiment in that its bolt screw 80 is not installed inside the piston rod 81 but is attached to the outside of the cylinder, so that similarly highly accurate positioning can be expected. It is.

このピストンロツド81の先端部にナックルジョイント
60を介して支持部材82を取付け、この支持片83に
設けた支持具84にボルトネジ80を螺合し、ボルトネ
ジ80の基端部はチユーブ56の上端部側方に取付けた
支持板85の軸受部86に軸支し、このボルトネジ80
の基端部に連結する回転軸87にギヤー88を取付け、
これに順次噛合するギヤー89,90を構成して変速機
構91を設け、ギヤー90の回転軸92の一端部に支持
板85に設けた駆動モータ74を連結し、さらに他端部
に電磁クラツチ75を連結してある。また、回転軸87
にはパルスエンコーダ75を連結し、駆動モータ74を
制御するようにしてある。93は支持部材82をガイド
する案内棒、94は係子孔である。
A support member 82 is attached to the tip of this piston rod 81 via a knuckle joint 60, and a bolt screw 80 is screwed into a support 84 provided on this support piece 83, with the base end of the bolt screw 80 facing the upper end of the tube 56. The bolt screw 80 is pivotally supported on a bearing part 86 of a support plate 85 attached to the
A gear 88 is attached to a rotating shaft 87 connected to the base end of the
A transmission mechanism 91 is provided by configuring gears 89 and 90 that mesh with this in sequence, and a drive motor 74 provided on a support plate 85 is connected to one end of a rotating shaft 92 of the gear 90, and an electromagnetic clutch 75 is connected to the other end. are connected. In addition, the rotating shaft 87
A pulse encoder 75 is connected to the drive motor 74 to control the drive motor 74. 93 is a guide rod that guides the support member 82, and 94 is a locking hole.

このような駆動用のサーボアクチユエータ55,77,
79は、前記のようにピストン75を空気圧で駆動して
、パイプロツド58あるいはピストンロツド81を作動
し、その推力を利用することができるが、位置決め精度
を高める場合、つまり前記アーム機構1の前後及び上下
操作には、駆動モータ74を駆動して、変速機構71,
91により、所定の減速比に減速した駆動モータ74の
回転駆動でボルトネジ61,80を駆動して、これに螺
合している支持具63,84を介してピストン57を摺
動してアーム機構1の前後及びト下操作を極めて精度よ
く位置決めすることができ、しかもパルスエンコーダ7
6は駆動モータ74を制御できるので、その操作はより
安定性を高めることができるし、バツクラツシが極めて
小さくなり高精度な繰返し位置決め精度が可能となる。
Such driving servo actuators 55, 77,
79 can drive the piston 75 with pneumatic pressure to operate the pipe rod 58 or the piston rod 81 and utilize the thrust, but when increasing the positioning accuracy, that is, when the arm mechanism 1 is For operation, the drive motor 74 is driven and the transmission mechanism 71,
91, the bolt screws 61 and 80 are driven by the rotational drive of the drive motor 74 that has been decelerated to a predetermined reduction ratio, and the piston 57 is slid through the supports 63 and 84 screwed thereto, thereby creating an arm mechanism. The forward and downward operations of 1 can be positioned extremely accurately, and the pulse encoder 7
Since the drive motor 74 can be controlled by the drive motor 74, its operation can be made more stable, and the backlash can be extremely small, making it possible to perform highly accurate positioning repeatability.

また、上下動機構49に取付けるサーボアクチユエータ
55にあつては、空気圧を利用しその発生する推力は、
作業時に於いて保持するワークの重量に対応して、アー
ム機構1を無重力状態に保つために使用するものである
。なお、前後動機構50のサーボアクチユエータ55の
パイプロツド58は、支持具51の後端部に於いて支軸
95を介して連結している。次に前記垂直アーム31と
第2垂直アーム34がアーム機構1の操作により、いか
なる位置に移動してもバランスを保つて良好な状態で作
業できるようにバランス機構96を構成してある。
In addition, the servo actuator 55 attached to the vertical movement mechanism 49 utilizes air pressure, and the thrust generated by the servo actuator 55 is
This is used to maintain the arm mechanism 1 in a weightless state in response to the weight of the workpiece being held during work. The pipe rod 58 of the servo actuator 55 of the longitudinal movement mechanism 50 is connected to the rear end of the support 51 via a support shaft 95. Next, a balance mechanism 96 is constructed so that the vertical arm 31 and the second vertical arm 34 can maintain balance and work in a good condition no matter where they are moved to any position by the operation of the arm mechanism 1.

つまり、97,97は前記側板2,3の案内孔42,4
2の下方に設けた窓孔で、前記のように補助アーム27
の基端部とリンク28,28とを枢支している支軸30
の両端部はこの窓孔97,97から延出しており、その
延出端部98,98は側板2,3の外側に設けたシリン
ダ99,99のピストンロツド100がナックルジョイ
ント101を介して連結してあり、このシリンダ99は
アーム機構1の前後動に対応して、これに追随して常に
前記垂直アーム31とのバランスを保つように垂直推力
が作用する構成になつている。すなわち、シリンダ99
,99の上下端部に夫々支持具102,103を介して
側面に延出している軸杆104,105の先端部に設け
たローラ106,107は前記窓孔97の下方位置にて
側板2,3に設けた水平方向の上下2条の案内孔108
,109に摺動自在に嵌合しており、さらにシリンダ9
9の下端部に垂下している軸杆110に配したローラ1
11は、側板2,3に設けた案内軌条112,112の
案内溝113に摺動自在に嵌合してある。従つて、この
ようなバランス機構96を構成したことにより、このシ
リンダ99,99はアーム機構1の前後動に伴なつてリ
ンク28,28に追随して、常に垂直状態を保つて前後
方向に移動するために垂直アーム31がいかなる位置に
移動しても、その推力は常に垂直方向に作用し、適確な
バランスを保つことができる。また、第6図示のように
シリンダ99の下端部を支軸114に枢支しても、この
シリンダ99はリンク28の規制範囲内、つまり案内孔
42の範囲内にてシリンダ99が傾動しても、シリンダ
99の推力は略々垂直方向に作用し、バランスを保つこ
とができる。
In other words, 97, 97 are the guide holes 42, 4 of the side plates 2, 3.
2 through the window hole provided below the auxiliary arm 27 as described above.
A support shaft 30 that pivotally supports the base end of the link 28, 28
Both ends of the cylinder extend from the window holes 97, 97, and piston rods 100 of cylinders 99, 99 provided on the outside of the side plates 2, 3 are connected to the extending ends 98, 98 via a knuckle joint 101. The cylinder 99 is configured to apply a vertical thrust to the arm mechanism 1 in response to the back and forth movement of the arm mechanism 1 so as to follow the movement and maintain balance with the vertical arm 31 at all times. That is, cylinder 99
, 99, rollers 106, 107 are provided at the tips of shaft rods 104, 105 extending to the side surfaces via supports 102, 103, respectively, at the lower end of the window hole 97. Two horizontal guide holes 108, upper and lower, provided in 3.
, 109 in a slidable manner, and furthermore, the cylinder 9
Roller 1 disposed on shaft rod 110 hanging from the lower end of roller 9
11 is slidably fitted into guide grooves 113 of guide rails 112, 112 provided on the side plates 2, 3. Therefore, by configuring the balance mechanism 96 as described above, the cylinders 99, 99 follow the links 28, 28 as the arm mechanism 1 moves back and forth, and move in the back and forth direction while always maintaining a vertical state. No matter what position the vertical arm 31 moves to, its thrust always acts in the vertical direction and can maintain proper balance. Furthermore, even if the lower end of the cylinder 99 is pivoted on the support shaft 114 as shown in FIG. Also, the thrust of the cylinder 99 acts in a substantially vertical direction, so that balance can be maintained.

なお、この案内孔108,109の一方を省略しても、
一方側のシリンダ99を省略することも可能である。従
つて、従来のようにバランス用のウエートを設ける必要
がなく、垂直アーム31とのバランスは、このバランス
機構96で保つことができる。115はこのバランス機
構96の近傍に設けたイナーシヤ防止機構で、特にワー
クが重量物である場合、発生するイナーシヤを防ぎ、安
定性と信頼性を高めた作業を可能とするもので、この構
成を具体的に説明すると、116は前記窓孔97の略々
全面を覆うように緊締具117,117,・・・を介し
て側板2,3の側面に取付けた板状体で、この板状体1
16に前記支軸30の延出端部98,98と一体または
金具118を介して取付けた突出軸119,119の先
端部にボールベアリング等の接合子120,120を常
時当接するように構成してある。
Note that even if one of the guide holes 108 and 109 is omitted,
It is also possible to omit the cylinder 99 on one side. Therefore, there is no need to provide a balance weight as in the conventional case, and the balance with the vertical arm 31 can be maintained by this balance mechanism 96. Reference numeral 115 denotes an inertia prevention mechanism installed near this balance mechanism 96. This mechanism prevents inertia from occurring, especially when the workpiece is heavy, and enables work with increased stability and reliability. Specifically, reference numeral 116 denotes a plate-shaped body attached to the side surfaces of the side plates 2, 3 via fasteners 117, 117, . . . so as to cover almost the entire surface of the window hole 97. 1
16, the protruding shafts 119, 119 are attached to the extending ends 98, 98 of the support shaft 30 integrally or via metal fittings 118, and the joints 120, 120, such as ball bearings, are always in contact with the tips of the protruding shafts 119, 119. There is.

従つて、この接合子120,120が移動する固定点と
なるので、回転に伴なうイナーシヤがなくなり、大きな
負荷に対しても停止精度を高める効果がある。なお、側
板2,3の間隔を広く構成し、前記バランス機構96を
この側板2,3内に配して、接合子120をこの側板2
,3に直接当接するように構成しても同様な効果を期待
できる。次にワータを保持するハンド機構121につき
説明すると、このハンド機構121は前記アーム機構1
の垂直アーム31と第2垂直アーム34の丁端部に取付
けてあり、122はその取付具で、この取付具122に
はハンド部123を一体に回動駆動する機構124とワ
ーク取付部125を上ト動する機構126とワーク取付
部125のみを回転駆動する機構127とで構成してあ
り、以下順次この構成を説明する。
Therefore, since the joints 120, 120 serve as moving fixed points, there is no inertia caused by rotation, and this has the effect of increasing stopping accuracy even under large loads. Note that the space between the side plates 2 and 3 is wide, the balance mechanism 96 is disposed within the side plates 2 and 3, and the zygote 120 is placed between the side plates 2 and 3.
, 3, a similar effect can be expected. Next, the hand mechanism 121 that holds the water will be explained. This hand mechanism 121 is connected to the arm mechanism 1.
122 is a fixture, and this fixture 122 has a mechanism 124 for integrally rotating the hand part 123 and a workpiece mounting part 125. It is composed of a mechanism 126 that moves upward and a mechanism 127 that rotationally drives only the workpiece mounting portion 125, and this structure will be explained in sequence below.

ハンド部123を一体に回転駆動する機構124は電磁
クラツチ128を備えた直流サーボモータ、交流インダ
タシヨンモータ、パルスモータ等の駆動モータ129の
出力軸130に減速装置131を取付け、さらにこの減
速装置131の先端部に駆動用回転軸132を取付け、
駆動モータ129の回転1駆動を所定の減速比に減速し
て、バツクラツシユを少なくし、高精度の位置決めを可
能に構成してある。
The mechanism 124 that integrally rotates the hand portion 123 includes a reduction gear device 131 attached to the output shaft 130 of a drive motor 129, such as a DC servo motor, an AC induction motor, or a pulse motor, equipped with an electromagnetic clutch 128. Attach the drive rotating shaft 132 to the tip of the 131,
The configuration is such that the rotation of the drive motor 129 is reduced to a predetermined reduction ratio to reduce backlash and enable highly accurate positioning.

この減速装置131の構成は、前記旋回機構4に用いた
ものと同様であり、サーキユラスプライン133、フレ
ツクスプライン134、ウェーブジェネレータ135か
らなり、136はカバーで、その先端部は取付具122
の取付部137に支持してあり、138は出力軸132
の先端部に設けたギヤーである。このギヤー138は取
付具122の先端部にワーク取付部125を上下動する
機構126の電磁クラツチ付の駆動モータ139に設け
たギヤー140と噛合せてあれば、ハンド部123は回
転駆動する。
The structure of this speed reducer 131 is the same as that used in the turning mechanism 4, and consists of a circular spline 133, a flex spline 134, and a wave generator 135, and 136 is a cover, the tip of which is connected to the attachment 122.
138 is the output shaft 132.
It is a gear installed at the tip of the If this gear 138 is engaged with a gear 140 provided on a drive motor 139 with an electromagnetic clutch of a mechanism 126 that moves the workpiece attachment part 125 up and down at the tip of the fixture 122, the hand part 123 will be rotationally driven.

さらにこのト下動する機構126は、電磁クラツチ付の
駆動モータ139の出力軸141に前記と同様な減速装
置142を取付け、この先端部に駆動用回転軸143を
取付け、そのベアリングケース144は保持具145に
取付けてある。
Furthermore, the mechanism 126 that moves downward has a reduction gear 142 similar to the one described above attached to the output shaft 141 of a drive motor 139 equipped with an electromagnetic clutch, a drive rotating shaft 143 attached to the tip thereof, and its bearing case 144 held. It is attached to the tool 145.

146は回転軸143の先端部に設けたギヤーで、この
ギヤー146は保持具145の取付部14rに設けた軸
受148に軸支してある駆動用回転軸149の基端部の
ギヤー150と噛合つており、この回転軸149の先端
部にベベルギヤ一151を取付け、この回転軸149と
直交状態に保持具145の側面に軸受152,152を
介して一端部を取付けた支軸153,153の一方に前
記ベベルギャ一151と噛合するベベルギヤ一154を
取付けてある。
146 is a gear provided at the tip of the rotating shaft 143, and this gear 146 meshes with a gear 150 at the base end of the driving rotating shaft 149, which is supported by a bearing 148 provided at the mounting portion 14r of the holder 145. A bevel gear 151 is attached to the tip of this rotating shaft 149, and one end of the supporting shafts 153, 153 is attached to the side surface of the holder 145 through bearings 152, 152 perpendicular to this rotating shaft 149. A bevel gear 154 that meshes with the bevel gear 151 is attached to the bevel gear 154.

なお、支軸153,153の他端部は後記するワーク取
付部の回転駆動機構127の駆動モータ155のケース
156に取付けてある。このためワーク取付部126は
駆動モータ139の回転駆動は減速装置142で所定減
速比に応じて減速され、回転軸143、ギヤー144,
150、回転軸149に伝わり、噛合するベベルギヤ一
151,154により、支軸153,153を支点とし
てワーク取付部125は上下動する。次にワーク取付部
125のみを回転駆動する機構127は、前記のように
支軸153,153を取付けてあるケース156内に電
磁クラツチ付の駆動モータ155を配し、この駆動モー
タ155の出力軸157に前記と同様に減速装置158
を取付け、これの先端部にワーク取付部125を構成し
てあり、所定の減速比に減速された回転駆動はワーク取
付部125に伝わり、これを高精度に回転駆動すること
ができる。159はケース156のカバーである。
The other end portions of the support shafts 153, 153 are attached to a case 156 of a drive motor 155 of a rotational drive mechanism 127 of a workpiece mounting portion, which will be described later. Therefore, the rotational drive of the drive motor 139 in the workpiece mounting portion 126 is reduced by the reduction gear device 142 according to a predetermined reduction ratio, and the rotating shaft 143, gear 144,
150, by bevel gears 151 and 154 that are transmitted to and mesh with the rotating shaft 149, the workpiece mounting portion 125 moves up and down using the supporting shafts 153 and 153 as fulcrums. Next, the mechanism 127 for rotationally driving only the workpiece mounting part 125 is constructed by disposing a drive motor 155 with an electromagnetic clutch inside the case 156 to which the support shafts 153, 153 are attached as described above, and the output shaft of this drive motor 155. At 157, a reduction gear 158 is installed in the same manner as above.
A workpiece mounting portion 125 is formed at the tip of the workpiece mounting portion 125, and the rotational drive reduced to a predetermined reduction ratio is transmitted to the workpiece mounting portion 125, allowing the workpiece mounting portion 125 to be rotationally driven with high precision. 159 is a cover of the case 156.

以上の構成である本発明の産業用ロボツトに於いて、第
12図示の作用説明図からも明らかなように支軸45が
案内孔39内を上下動しても、△ABCと△ADEは常
に相似形を保つものであれば、アーム機構1はバランス
を保持でき、負荷がある場合は前記のようにサーボアク
チエータ55の空気圧より大きな垂直方向の推力により
負荷とバランスを的確に保つことができ、無重力状態を
作り作業できるものである。
In the industrial robot of the present invention having the above configuration, even if the support shaft 45 moves up and down within the guide hole 39, as is clear from the action explanatory diagram shown in Figure 12, △ABC and △ADE are always maintained. As long as they maintain similar shapes, the arm mechanism 1 can maintain balance, and if there is a load, the load and balance can be accurately maintained by a vertical thrust greater than the air pressure of the servo actuator 55 as described above. , which allows you to work in a zero-gravity state.

今使用状態につき説明すると、第13図及び第14図示
のように無重力状態に保つているアーム機構1のハンド
機構121のワーク取付部125に軸160を把持し、
ホイール161に対し軸160の位置がずれていると仮
定した場合、θ軸移動、つまり旋回機構4によりその角
度アーム機構1を旋回し、そのサーボアクチユエータ5
のクラツチ7を解除し、フリーな状態にし、ついでX軸
移動、つまり前後動機構50により前方にアーム機構1
を移動して取付軸161の中心と同心に保つようにし、
そのサーボアクチユエータ55のクラツチ75を解除し
、フリーな状態にし、さらにY軸移動、つまりサーボア
クチユエータ55のクラツチ75を解除し、フリーな状
態にすると、アーム機構1と軸160は自動的に下降し
挿入する。
To explain the current usage state, as shown in FIGS. 13 and 14, the shaft 160 is gripped by the workpiece attachment part 125 of the hand mechanism 121 of the arm mechanism 1 which is maintained in a zero gravity state,
Assuming that the shaft 160 is misaligned with respect to the wheel 161, the angle arm mechanism 1 is rotated by the θ-axis movement, that is, the rotation mechanism 4, and the servo actuator 5 is rotated.
The clutch 7 is released, and the arm mechanism 1 is moved forward by the X-axis movement mechanism 50.
to keep it concentric with the center of the mounting shaft 161,
When the clutch 75 of the servo actuator 55 is released and the servo actuator 55 is released, the arm mechanism 1 and the shaft 160 are moved automatically. lower and insert it.

この場合、このサーボアクチユエータ55の空気圧の推
力がアーム機構1の自重と同じであるとそのままの状態
で停止している。つまりフリーな状態になつている。ま
た、挿入時にこの挿入する力を無解除な圧力調節により
選ぶことができる。また、このようにクラツチを解除し
ても、空気圧を利用して駆動させても、上下動の動きは
たえずパルスエンコーダ76によつて、その位置関係は
制御されており、軸、ホイール、あるいはロボツト本体
の損傷はないものである。本発明は以上の構成であれば
、無重力状態で作業できて柔軟な動作機能を有し、順応
性に富み、ために外部動作に敏感に反応し、部品の損傷
はなくなり、しかもイナーシヤを防止できる安定性と信
頼性のある産業ロボツトである。
In this case, if the pneumatic thrust of the servo actuator 55 is equal to the weight of the arm mechanism 1, the arm mechanism 1 remains stationary. In other words, it is in a free state. Further, the insertion force can be selected by non-releasable pressure adjustment at the time of insertion. In addition, even if the clutch is released or driven using air pressure, the vertical movement is constantly controlled by the pulse encoder 76, and the positional relationship between the shafts, wheels, or robots is constantly controlled by the pulse encoder 76. There is no damage to the main body. With the above configuration, the present invention can work in a zero gravity state, has a flexible operation function, is highly adaptable, and therefore responds sensitively to external motion, eliminates damage to parts, and prevents inertia. It is a stable and reliable industrial robot.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の産業用ロボツト全体の側面図、第2図
は一部を切欠した同側面図、第3図は旋回機構の断面図
、第4図は要部の断面図、第5図は要部の他の実施例の
断面図、第6図は要部の一部を切欠した断面図、第7図
乃至第9図はサーボアクチユエータの各実施例の一部を
切欠した断面図、第10図はハンド部の要部の側面図、
第11図は同断面図、第12図は作用説明図、第13図
、第14図は使用状態の説明図である。 1・・・・・・アーム機構、2,3・・・・・・側板、
4・・・・・・旋回機構、49・・・・・・上下動機構
、50・・・・・・前後動機構、121・・・・・・ハ
ンド機構。
Fig. 1 is a side view of the entire industrial robot of the present invention, Fig. 2 is a partially cutaway side view of the same, Fig. 3 is a sectional view of the swing mechanism, Fig. 4 is a sectional view of the main parts, and Fig. 5 The figure is a sectional view of another embodiment of the main part, FIG. 6 is a sectional view with a part of the main part cut away, and FIGS. 7 to 9 are a sectional view of each embodiment of the servo actuator. A sectional view, FIG. 10 is a side view of the main parts of the hand part,
FIG. 11 is a sectional view of the same, FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation, and FIGS. 13 and 14 are explanatory diagrams of the state of use. 1... Arm mechanism, 2, 3... Side plate,
4... Rotating mechanism, 49... Vertical movement mechanism, 50... Back and forth movement mechanism, 121... Hand mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 少なくとも三軸方向に単独または同時に操作できる
ハンド機構を下端部に設けた垂直アーム及び第2垂直ア
ームの各上端部と水平方向に伸びる上下アーム及び補助
アームの各先端部とを連結し、これら上下アーム及び補
助アームの基動部は、駆動モータに直結するパルスエン
コーダを備えていると共に、減速装置を設けた制御用回
転軸を駆動用回転軸内に内設し、これに連動する旋回機
構を設けた側板に支持されてアーム機構を構成し、前記
上下アームには水平方向に移動規制される前後動機構を
取付け、さらに補助アーム及び下方アームには上下方向
に移動規制される上下動機構を取付け、これら前後動機
構及び上下動機構にはシリンダのピストンに結合された
パイプロッドに基端部側からボルトネジを進退自在に螺
挿し、このボルトネジに変速機構を介在してモータを連
結すると共に、前記パイプロッドの移動量を検出する装
置を設けた駆動用のサーボアクチュエータを夫々連結し
、また前記上方アームと補助アームとを垂直に結ぶリン
クには、常時垂直方向にシリンダの推力が作用するバラ
ンス機構を設け、このリンクの下方の支軸と一体または
これに連結する突出軸の接合子は前記側板の外方に設け
た板状体に当接しうるイナーシャ防止機構を構成してな
る産業用ロボット。
1. A vertical arm having a hand mechanism that can be operated independently or simultaneously in at least three axial directions is connected to the upper ends of a vertical arm and a second vertical arm, each of which is provided at the lower end thereof, to each end of an upper and lower arm and an auxiliary arm that extend in the horizontal direction; The base moving parts of the upper and lower arms and the auxiliary arm are equipped with a pulse encoder that is directly connected to the drive motor, and a control rotary shaft equipped with a reduction gear is installed inside the drive rotary shaft, and a turning mechanism that is linked to this rotary shaft is installed. The upper and lower arms are supported by a side plate provided with an arm mechanism, and the upper and lower arms have a longitudinal movement mechanism that restricts movement in the horizontal direction, and the auxiliary arm and the lower arm have vertical movement mechanisms that restrict movement in the vertical direction. A bolt screw is screwed into the pipe rod connected to the piston of the cylinder from the proximal end side so that it can move forward and backward, and a motor is connected to the bolt screw through a transmission mechanism. , a driving servo actuator equipped with a device for detecting the amount of movement of the pipe rod is connected to each other, and the thrust of the cylinder is always applied in the vertical direction to a link vertically connecting the upper arm and the auxiliary arm. A balance mechanism is provided, and the joint of the protruding shaft integrated with or connected to the lower support shaft of the link constitutes an inertia prevention mechanism capable of abutting against a plate-shaped body provided on the outside of the side plate. robot.
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