JPS60249588A

JPS60249588A - 位置決め機構

Info

Publication number: JPS60249588A
Application number: JP10626084A
Authority: JP
Inventors: 西脇　由和
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-12-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）産業上の利用分野この発明は、所望の物品をその上に載せたり、固定した
りするためのテーブルを、空間の成る範囲で、任意の位
置と角度に移動させ、その状態で保持する機構に関する
ものである。

（２）従来の技術従来の産業用ロボットアームとして、直角座標型、円筒
座標型、極座標型、間接型などがあり、これらは何れも
広い動作範囲を有し、かつ、高精度の位置決め機構とし
て知られている。また、自由度も４〜６存在し、機能的
にはほとんどの必要とされる動作を実現できる。

（３）発明が解決しようとする問題点　□上記のような
従来の位置決め機構において、ある動作を行なうために
は、移動距離が小さい場合においても、特別の場合を除
いて、全てのアクチュエータを駆動制御しなければなら
ない。

また、先端のアクチュエータの重量は根本のアクチュエ
ータの負荷荷重となっているため、エネルギ消費が大き
い。

移動距離が小さく、かつ全てのアクチュエータの駆動制
御が必要とされる動作では、移動時間のほとんどが立上
り、立下りに要する時間となるため、結果的に移動時間
が長くなるなどの問題がある。

（４）　問題点を解決するための手段この発明は上記のような従来技術の問題点を解決するた
めに、適宜の支持部材の３点に設けた支持具に３枚のギ
ヤ取付板の各両端をそれぞれ回動自在に支持せしめ、こ
の各ギヤ取付板には、それぞれ平ギヤを固定し、この平
ギヤの軸芯と向応の中心軸には２本のリンクをそれぞれ
回動自在に装着し、この各リンクには、該平ギヤにかみ
合うピニオンギヤを有するモータ及びポテンショメータ
を固定し、該各リンクの外端には、それぞれ別のリンク
の一端部を回動自在に連結し、この別の各リンクの各他
端部は、自在継手によりテーブルの３点に連結すること
により３組のパンダグラフを構成し、よって該テーブル
を一定の角度に保持し、かつ制御し得るようにした位置
決め機構を、直角座標型、円筒座標型、極座標型、関節
型等のロボットアームの先端に取り付けたものである。

（５）　作　用この発明は上記のように、直角座標型、円筒座標型、極
座標型、関節型等のロボットアームの先端に、６自由度
の位置決め機構を取り付けたものであるから、この位置
決め機構のテーブルに測定用プローブを固定して各種自
動測定を行なう場合、またはテーブルの上に組立部品を
載せて各種の自動組立を行なう場合、或いはテーブル上
に物体の把持機構を取り付けて、物体のハンドリングに
用いる場合等において、移動距離が大きい場合の動作は
、ロボットアームによって行ない、移動距離が小さい場
合は、位置決め機構によって行なう。

（６）　実　施　例第１図は直角座標型のロボットアームを示し、１はベー
ス、２は該ベース上に水平方向に移動するように装着し
た支柱、３はこの支柱に鉛直方向に昇降するように装着
した第１アームで、このアームに第２アーム４を進退自
在に装着し、このアームの先端に６自由度の位置決め機
構８を取り付ける。

第２図は円筒座標型のロボットアームを示し、この場合
、ベース１の支柱２は鉛直軸を中心に旋回し、この支柱
に第１図と同様に第１、第２アーム３．４及び位置決め
機構８を設ける。

第３図は極座標型のロボットアームで、このアームでは
、ベース１上に旋回自在に装着した支柱２に第１アーム
３を水平軸により起伏自在に装着し、この第１アームに
第２アーム４を進退自在に装着したもので、その先端に
は前記と同様に位置決め機構８を設ける。

第４図に示すものは、関節型のロボットアームで、ベー
ス１上に設けた旋回式の支柱２に水平軸の回りに回転す
る第１アーム３と第２アーム４及び第３アーム５を設け
、この第３アーム５の先端には、第３アーム５の回転軸
と直交する軸により位置決め機構８を設ける。

第５図は、前記各側のアームの先端に設けた位置決め機
構８を示すもので、１１はアーム４等の先端に取り付け
た支持枠で、この支持枠の３方に、それぞれ支持具１２
が固定しである。

１３は３枚のギヤ取付板で、この各取付板の両端は、該
８支持具１２にＦ軸を中心に回動するように取り付けで
ある。

また、この各取付板１３には、それぞれ平ギヤ１４を固
定しである。Ｅは各平ギヤ１４の中心に固定した軸で、
この各軸には、それぞれ２本のリンク１５．１６を別個
に回転できるように取り付けである。　゛該各リンク　
１５．１６にはそれぞれモータ　１７，１８を固定し、
この各モータの軸に固定したピニオンギヤを前記各平ギ
ヤ１４にかみ合せる。更に、各リンク　１５，１６には
それぞれポテンショメータ　１９．２０を固定し、この
各ポテンショメータの軸に固定したピニオンギヤを各平
ギヤにかみ合せる。

また、各リンク　１５．１６の外端には、それぞれ別の
２本のリンク２１．２２の一重部を軸りにより回動自在
に連結する。この各リンク２１．２２の他端部は、ジヨ
イント具２３に軸Ｃにより連結する。２４は３角形のテ
ーブルで、このテーブルの各自には、口字形のジヨイン
ト保持具２５をそれぞれΔ軸により回動自在に取りイ」
（プ、この各ジヨイント保持具には、前記各ジヨイント
具２３を嵌合し、ｌｌｌ１ｌＢにより回動自在とする。

この構成によって、リンク　１５．１６および、リンク
２１．２２で４辺形のパンタグラフが形成される。

この第１位置決めｍ　ＷＪ８の軸Ａはテーブル２４の面
に、垂直軸Ｂはテーブルの面に平行である。また、軸Ｃ
は軸Ｂに垂直、軸りは軸Ｃに平行、軸Ｆは軸Ｃ，Ｄに平
行であり、軸Ｆは軸Ｅと直交する。

いま、軸Ｅと軸Ｃを結び、それぞれに垂直な線分の長さ
を対角線の長さ、その線分と軸Ｆとのなす角を対角線の
角度と呼ぶことにする。

モータ１７および１８に電流を流してその軸を回転駆動
することにより、平ギヤ１４に対するリンク１５および
１６の角度を変化させ、対角線の長さと方向をそれぞれ
変化させることができる。

また、各リンク　１５．１６の平ギヤ１４に対する回転
角度は、ポテンショメータ１９および２０の回転により
計測される。

上記の各ポテンショメータ　１９．２０の計測結果を用
いてフィードバック制御を行なうことにより対角線の長
さと方向をそれぞれ自在に自動制御できる。

ところで、テーブル１の空間内での位置と方向には、計
６個の自由度が存在する。従ってテーブル位置と方向を
固定するためには、６個の自由度全てを規定し、かつ固
定する必要がある。

上ｉｊＲのように、対角線の長さと方向を制御できる４
辺形のリンク機構によりテーブルの一部を支持すれば、
この部分を２個の自由度により規定づ−ることができる
から、同様のリンク機構によりテーブルの３点を支持す
ることにより、泪６個の自由度が規定されるため、テー
ブルの位置と方向は一義的に定まり固定される。

従ってテーブルの移動距離が大きい場合は各実施例にお
ける各アームを公知の駆動装置ど位置検出装置を用いて
動かし、テーブルの移動距離が小さい場合は、位置決め
機構の各リンク機構に設けた計６個のポテンショメータ
により各２本のリンクの角度をそれぞれ計測し、その結
果をフィードバックして各モータの駆動を制御すること
によりテーブルを定められた範囲内で任意の位置と角度
に移動させて、その位置と角度に支持することが（゛ぎ
る。

実施例の位置決め機構の場合、テーブルを上にして、テ
ーブル上に物体を載せ、この物体を上方に持ち上げると
き、物体の重力は下側のリンクを回転させ、このリンク
に固定したモータを上昇させるように働くが、モータ自
身に働く重力は下向きである。従ってモータの負荷とし
て見た場合、物体を持ち」二げる／Ｃめの動力にモータ
の重力によね力が加算されるので、小出力のモータで、
仕較的大きな重量の物体を持ち上げることができる。

（７）　効　果（イ）この発明の位置決め機構は、ロボットアームと組
合せたものでおるから、移動距離が大きい動作は、ロボ
ットアームで行ない、小さい移動距離の場合はロボット
アーム先端の位置決め機構により行なうことができ、こ
の位置決め機構は小型軽量であるため、高速動作が可能
である。

（ロ）移動距離が小さい場合、位置決め機構を使用する
ことにより、エネルギー消費の少ない動作が可能である
。

（ハ）位置決め機構は共通部品を多く含むため、６自由
度の機構として伯の機構に比較して、低価格である。従
って簡素化されたロボットアームと組み合せることによ
り、低価格の位置決め機構を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の各実施例の斜視図、第
５図は位置決め機構の拡大斜視図である。３・・・第１アーム　４・・・第２ア〜ム５・・・第３
アーム　８・・・位置決め機構１２・・・支持具　１３
・・・ギヤ取付板１４・・・平ギヤ　７５．１６，２１
．２２・・・リンク１７．１８・・・モータ　１９，２
０・・・ポテンショメータ２３・・・ジヨイント具　２
４・・・テーブル２５・・・ジヨイント保持具Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ・・・軸代　理　人　弁理士　和　１）　昭第１図

Claims

【特許請求の範囲】

適宜の支持部材の３点に設けた支持具に、３枚のギヤ取
付板の各両端をそれぞれ回動自在に支持せしめ、この各
ギヤ取付板には、それぞれ平ギヤを固定し、この平ギヤ
の軸芯と開基の中心軸には２本のリンクをそれぞれ回動
自在に装着し、この各リンクには、該平ギヤにかみ合う
ピニオンギヤを有するモータ及びポテンショメータを固
定し、該各リンクの外端にはそれぞれ別のリンクの一端
部を回動自在に連結し、この別のリンクの各弛端部は、
自在継手によりテーブルの３点に連結することにより３
組のパンタグラフを構成して、該テーブルを一定の位置
と角度に保持し、かつ制御し得るようにした位置ｐめ機
構を、直角座標型、円筒座標型、極座標型、関節型等の
ロボットアームの先端に取り付けたことを特徴とする位
置決め機構。