JP2710585B2 - Industrial manipulator - Google Patents
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- JP2710585B2 JP2710585B2 JP7139107A JP13910795A JP2710585B2 JP 2710585 B2 JP2710585 B2 JP 2710585B2 JP 7139107 A JP7139107 A JP 7139107A JP 13910795 A JP13910795 A JP 13910795A JP 2710585 B2 JP2710585 B2 JP 2710585B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は産業用マニプレータに関
し、マスタスレーブ形マニプレータにおけるスレーブア
ームに用いて好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial manipulator and is suitable for use as a slave arm in a master-slave type manipulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に産業用マニプレータは、長いリー
チで大まかな仕事をするという用途に用いられる。例え
ば、建設現場や鋳造工程等で利用される産業用マニプレ
ータでは、長いリーチのアーム（アーム長3.5 〜6m）で
大型重量物（150 〜1500kgf)をハンドリングする用途、
即ち、大型グラインダでの大型鋳物のバリ取りや大型鋳
物のハンドリングを行ったり、鋳物砂型の突き崩し作業
等を行う用途に用いられている。2. Description of the Related Art In general, industrial manipulators are used for performing rough work with a long reach. For example, in the case of industrial manipulators used in construction sites and casting processes, long-reach arms (arm length 3.5 to 6 m) handle large heavy objects (150 to 1500 kgf).
That is, it is used for deburring large castings with a large grinder, handling large castings, and performing a work of breaking a casting sand mold.
【０００３】図８に基づいて従来の産業用マニプレータ
を説明する。図８にはマスタスレーブ形マニプレータに
おけるスレーブアームの側面を示してある。図に示した
スレーブアームは、相似形に形成された図示しないマス
タアームを作業者が操作することによってマスタアーム
と相似形となるように制御されるものである。A conventional industrial manipulator will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a side surface of the slave arm in the master-slave type manipulator. The slave arm shown in the drawing is controlled so as to be similar to the master arm by an operator operating a not-shown master arm formed in a similar shape.
【０００４】図に示すように、床面１には基台２が固定
され、基台２には旋回台３が鉛直軸回り（O1軸回り) で
回動自在に支持されている。旋回台３には下腕４の下端
が水平軸回り（O2軸回り) で回動自在に支持され、下腕
４の上端には上腕５の基端部がO2軸と平行な水平軸回り
（O3軸回り) で回動自在に支持されている。上腕５の先
端部には手首部６がO3軸と平行な水平軸回り（O4軸回
り) で回動自在に支持され、手首部６にはハンド部７が
O4軸に直交する軸回り（O5軸回り) で回動自在に支持さ
れている。また、上腕５の基端部には上部ユニット８が
回動自在に支持され、上部ユニット８と基台２とにわた
って垂直アーム９が回動自在に支持されている。上部ユ
ニット８にはブラケット１０が固定され、上腕５の先端
側にはブラケット１０と平行な腕ブラケット１１が固定
され、ブラケット１０と腕ブラケット１１とにわたって
水平アーム１２が回動自在に支持されている。これによ
り、旋回台３、下腕４、上部ユニット８及び垂直アーム
９によって４節の平行リンク機構が形成される。また、
上腕５、ブラケット１０、腕ブラケット１１及び水平ア
ーム１２によって別の４節の平行リンク機構が形成され
る。図中の符号で１３は、上腕５の下腕４に対する回動
中心を挟んで手首部６の反対側に取り付けられたカウン
タウエイトである。[0004] As shown, the floor 1 base 2 is fixed to the base 2 is swivel base 3 is rotatably supported by the vertical axis (O 1 axis). The lower end of the lower arm 4 is supported on the swivel 3 so as to be rotatable around a horizontal axis (around the O 2 axis), and the base end of the upper arm 5 is mounted on the upper end of the lower arm 4 in a horizontal axis parallel to the O 2 axis. It is supported so that it can rotate around the O 3 axis. A wrist 6 is supported at the tip of the upper arm 5 so as to be rotatable around a horizontal axis parallel to the O 3 axis (around the O 4 axis).
O is rotatably supported at 4 about an axis perpendicular to the axis (O 5 axis). An upper unit 8 is rotatably supported at the base end of the upper arm 5, and a vertical arm 9 is rotatably supported over the upper unit 8 and the base 2. A bracket 10 is fixed to the upper unit 8, an arm bracket 11 parallel to the bracket 10 is fixed to a tip side of the upper arm 5, and a horizontal arm 12 is rotatably supported over the bracket 10 and the arm bracket 11. . Thus, the swivel 3, the lower arm 4, the upper unit 8, and the vertical arm 9 form a four-node parallel link mechanism. Also,
The upper arm 5, the bracket 10, the arm bracket 11, and the horizontal arm 12 form another four-node parallel link mechanism. Reference numeral 13 in the figure denotes a counterweight attached to the opposite side of the wrist 6 with respect to the center of rotation of the upper arm 5 with respect to the lower arm 4.
【０００５】基台２に対して旋回台３を回動する１軸モ
ータ（図示省略）は基台２内に収納され、旋回台３に対
して下腕４を回動させる２軸モータ１４は支持部材１５
を介して旋回台３に設けられている。下腕４に対して上
腕５を回動させる３軸モータ１６は上部ユニット８に設
けられ、上腕５に対して手首部６を回動させる４軸モー
タ１７は手首部６に水平に突出して設けられている。ま
た、手首部６に対してハンド部７を回動させる５軸モー
タ１８は手首部６に垂直に突出して設けられている。A one-axis motor (not shown) for rotating the swivel base 3 with respect to the base 2 is housed in the base 2, and a two-axis motor 14 for rotating the lower arm 4 with respect to the swivel base 3 is provided. Support member 15
And is provided on the swivel 3 via. A three-axis motor 16 for rotating the upper arm 5 with respect to the lower arm 4 is provided on the upper unit 8, and a four-axis motor 17 for rotating the wrist 6 with respect to the upper arm 5 is provided on the wrist 6 so as to protrude horizontally. Have been. Further, a five-axis motor 18 for rotating the hand unit 7 with respect to the wrist unit 6 is provided to protrude perpendicularly to the wrist unit 6.
【０００６】上記構成のスレーブアームは、図示しない
マスタアームを作業者が操作することによってマスタア
ームと相似形となるように制御される。即ち、マスタア
ームの操作状況に応じて各軸の回動量が検出され、検出
された回動量に基づいて１軸モータ、２軸モータ１４、
３軸モータ１６、４軸モータ１７及び５軸モータ１８が
駆動される。これによって、旋回台３、下腕４、上腕
５、手首部６及びハンド部７が回動してマスタアームと
相似形となる状態に動作される。この時、垂直アーム９
によりブラケット１０と腕ブラケット１１は常時平行な
状態が維持され、下腕４、上腕５及び水平アーム１２の
姿勢の如何に係わらずハンド部７の姿勢が下向きに維持
される。従って、下向き作業が大半を占めるスレーブア
ーム（産業用マニプレータ）のハンド部７が下向き姿勢
に維持されるので、各種の作業を操作性良く行うことが
できる。[0006] The slave arm having the above configuration is controlled by an operator to operate a master arm (not shown) so that the slave arm has a similar shape to the master arm. That is, the amount of rotation of each axis is detected according to the operation state of the master arm, and the one-axis motor, the two-axis motor 14,
The three-axis motor 16, the four-axis motor 17, and the five-axis motor 18 are driven. As a result, the swivel 3, the lower arm 4, the upper arm 5, the wrist 6, and the hand 7 rotate to operate in a state similar to the master arm. At this time, the vertical arm 9
Accordingly, the bracket 10 and the arm bracket 11 are always kept in a parallel state, and the posture of the hand unit 7 is maintained downward regardless of the posture of the lower arm 4, the upper arm 5, and the horizontal arm 12. Therefore, since the hand portion 7 of the slave arm (industrial manipulator), which mostly occupies the downward operation, is maintained in the downward position, various operations can be performed with good operability.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述したスレーブアー
ムは、手首部６に４軸モータ１７と５軸モータ１８が設
けられているため、上腕５の先端にモータ（減速機）が
集中してしまい、上腕５の基端部側からみると上腕５が
全体にアンバランスになってしまう。また、手首部６に
４軸モータ１７と５軸モータ１８が存在するため、ハン
ド部７の視野が妨げられてしまいマスタアームの操作の
妨げとなっていた。更に、手首部６の４軸モータ１７及
び５軸モータ１８には、速度制御に用いられるエンコー
ダや位置制御に用いられるポテンショメータ等熱に弱い
部品が備えられているため、高熱雰囲気等作業環境の厳
しい場所での使用に適していないものであり、作業種類
が限定されていた。In the above-described slave arm, the four-axis motor 17 and the five-axis motor 18 are provided on the wrist 6, so that the motor (reduction gear) concentrates on the tip of the upper arm 5. When viewed from the base end side of the upper arm 5, the upper arm 5 becomes unbalanced as a whole. In addition, since the four-axis motor 17 and the five-axis motor 18 are present on the wrist 6, the field of view of the hand 7 is impeded, which hinders the operation of the master arm. Furthermore, since the four-axis motor 17 and the five-axis motor 18 of the wrist 6 are provided with heat-sensitive components such as an encoder used for speed control and a potentiometer used for position control, the working environment such as a high-heat atmosphere is severe. It was not suitable for use in a location and the type of work was limited.
【０００８】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、上腕の先端部に駆動源が集中しない産業用マニプレ
ータを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an industrial manipulator in which a driving source is not concentrated on a distal end portion of an upper arm.
【０００９】[0009]
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、基台に旋回台を鉛直軸回りで回動自
在に支持し、該旋回台に下腕の基端部を水平軸回りで回
動自在に支持し、上腕の基端部を前記下腕の回動中心と
平行な中心軸回りで該下腕の先端に回動自在に支持し、
手首部を前記上腕の回動中心と平行な中心軸回りで該上
腕の先端に回動自在に支持し、ハンド部を前記手首部の
回動中心と交差する中心軸回りで該手首部に回動自在に
支持した産業用マニプレータにおいて、前記旋回台に支
持リンクの一端を回動自在に支持すると共に該支持リン
クの他端に下腕リンクの一端を回動自在に支持し、前記
下腕との支持点を挟んで前記手首部の反対側における前
記上腕に下腕リンクの他端を回動自在に支持し、前記手
首部の回動駆動を行う手首部モータと前記ハンド部の回
動駆動を行うハンド部モータとを有するモータハウジン
グを前記上腕の基端部側に回動自在に支持し、前記旋回
台に下リンクの一端を回動自在に支持し、前記モータハ
ウジングに上リンクの一端を回動自在に支持すると共に
前記下リンクと該上リンクの他端同士を互いに回動自在
に支持し、更に、平行リンクの一端を前記下腕と前記上
腕との回動支持部に同軸状態で回動自在に支持すると共
に該平行リンクの他端を前記下リンクと前記上リンクの
他端同士の回動支持部に同軸状態で回動自在に支持する
ことで前記ハンド部を常時下向きに維持させ、前記手首
モータの駆動力を前記手首部に伝える駆動力伝達手段と
前記ハンド部モータの駆動力を前記ハンド部に伝える駆
動力伝達手段とを前記上腕の内部に備えたことを特徴と
する。[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
According to the configuration of the present invention , the turntable is supported on the base so as to be rotatable around a vertical axis, and the base end of the lower arm is supported on the turntable so as to be rotatable about the horizontal axis, and the base end of the upper arm is The part is rotatably supported at the tip of the lower arm around a central axis parallel to the rotation center of the lower arm,
A wrist is rotatably supported on the tip of the upper arm around a central axis parallel to the center of rotation of the upper arm, and the hand is turned around the center of the wrist around a center axis intersecting the center of rotation of the wrist. In the industrial manipulator movably supported, one end of a support link is rotatably supported on the swivel table, and one end of a lower arm link is rotatably supported on the other end of the support link. The other end of the lower arm link is rotatably supported by the upper arm on the opposite side of the wrist across the support point of the wrist, and the wrist motor for rotating the wrist and the rotation of the hand are driven. A motor housing having a hand unit motor for performing rotation is rotatably supported on the base end side of the upper arm, one end of a lower link is rotatably supported on the swivel base, and one end of an upper link is mounted on the motor housing. And the lower link and the The other ends of the links are rotatably supported on each other, and one end of the parallel link is rotatably supported coaxially on a rotation support portion between the lower arm and the upper arm, and the other end of the parallel link is also supported. The lower link and the other end of the upper link are rotatably supported coaxially on the other end of the upper link so that the hand section is always maintained downward, and the driving force of the wrist motor is applied to the wrist section. A driving force transmitting unit for transmitting the driving force and a driving force transmitting unit for transmitting a driving force of the hand unit motor to the hand unit are provided inside the upper arm.
【００１１】そして、本発明の産業用マニプレータは、
マスタアームの動きに追従して動作するマスタスレーブ
形マニプレータにおけるスレーブアームであることを特
徴とする。Further, the industrial manipulator of the present invention comprises:
It is a slave arm in a master-slave manipulator that operates following the movement of the master arm.
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【作用】本発明では、基台に対する旋回台の回動、旋回
台に対する下腕の回動、下腕に対する上腕の回動、上腕
に対する手首部の回動及び手首部に対するハンド部の回
動によってハンド部を任意の位置に位置決めし、ハンド
部によって所定場所での作業を実施する。下腕、上腕、
支持リンク及び下腕リンクによって４節の平行リンクが
構成されて下腕と下腕リンクとが平行に保たれると共
に、平行リンク、上リンク、モータハウジング及び上腕
によってもう一つの４節の平行リンクが構成されて平行
リンクとモータハウジングとが平行に保たれる。これに
より、下腕及び上腕に姿勢に係わらずハンド部が下向き
の姿勢に維持される。手首部の回動駆動及びハンド部の
回動駆動は、上腕の基端部側に設けられた手首部モータ
及びハンド部モータの駆動により上腕の内部に設けられ
た駆動力伝達手段を介して行われる。 According to the present invention, the rotation of the turntable with respect to the base, the rotation of the lower arm with respect to the turntable, the rotation of the upper arm with respect to the lower arm, the rotation of the wrist with respect to the upper arm, and the rotation of the hand with respect to the wrist are provided. The hand is positioned at an arbitrary position, and the work is performed at a predetermined place by the hand. Lower arm, upper arm,
The support link and the lower arm link form a four-section parallel link, the lower arm and the lower arm link are kept parallel, and another four-section parallel link is formed by the parallel link, the upper link, the motor housing, and the upper arm. And the parallel link and the motor housing are kept parallel. Accordingly, the hand section is maintained in the downward posture regardless of the posture of the lower arm and the upper arm. The rotation of the wrist and the rotation of the hand are performed via a driving force transmitting means provided inside the upper arm by driving the wrist motor and the hand motor provided on the base end side of the upper arm. Will be
【００１４】[0014]
【実施例】以下本発明の産業用マニプレータを、マスタ
スレーブ形マニプレータにおけるスレーブアームに適用
した例に基づいて説明する。このスレーブアームは、図
８に示した従来のものと同様に、相似形に形成された図
示しないマスタアームを作業者が操作することによって
マスタアームと相似形となるように制御されるものであ
る。図１には本発明の一実施例に係るスレーブアームの
側面、図２には下腕が反時計回り方向に回動した状態の
側面、図３には下腕が時計回り方向に回動した状態の側
面、図４には上腕の基端部の詳細状態、図５には図４中
のV-V 線矢視状態、図６には手首部の詳細状態、図７に
は図６中のVII-VII 線矢視状態を示してある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An industrial manipulator of the present invention will be described below based on an example in which the industrial manipulator is applied to a slave arm in a master-slave type manipulator. Similar to the conventional arm shown in FIG. 8, the slave arm is controlled to be similar to the master arm by an operator operating a master arm (not shown) formed in a similar shape. . 1 is a side view of a slave arm according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of a state in which the lower arm is rotated counterclockwise, and FIG. 3 is a clockwise rotation of the lower arm. FIG. 4 shows a detailed state of the base end of the upper arm, FIG. 5 shows a state viewed from the line VV in FIG. 4, FIG. 6 shows a detailed state of the wrist, and FIG. -VII The state of the arrow is shown.
【００１５】図１乃至図３に示すように、床面２１には
基台２２が固定され、基台２２には旋回台２３が鉛直軸
回り（P1軸回り) で回動自在に支持されている。旋回台
２３には下腕２４の下端が水平軸回り（P2軸回り) で回
動自在に支持され、下腕２４の上端は上腕２５の基端部
に設けられた第１ブラケット２６にP2軸と平行な水平軸
回り（P3軸回り) で回動自在に支持されている。上腕２
５の先端部には手首部２７がP3軸と平行な水平軸回り
（P4軸回り) で回動自在に支持され、手首部２７にはハ
ンド部２８がP4軸に直交する軸回り（P5軸回り) で回動
自在に支持されている。基台２２に対して旋回台２３を
回動する１軸モータは基台２２内に収納され（図示省
略）、旋回台２３に対して下腕２４を回動させる２軸モ
ータ２９及び下腕２４に対して上腕２５を回動させる３
軸モータ３０は旋回台２３に設けられている。[0015] As shown in FIGS. 1 to 3, the floor 21 is the base 22 is fixed, the swivel base 23 is rotatably supported by the vertical axis (P 1 axis) in base 22 ing. The lower end of the lower arm 24 in the swivel head 23 is supported rotatably by the horizontal axis (P 2 axes), P to the first bracket 26 the upper end of the lower arm 24 is provided at the proximal end portion of the upper arm 25 is rotatably supported in two axes parallel to the horizontal axis (P 3 axes). Upper arm 2
The fifth tip wrist 27 is supported rotatably by P 3 parallel to the axis horizontal axis (P 4 axis) axis in the wrist 27 that the hand unit 28 is orthogonal to P 4 Axis and it is rotatably supported by the (P 5 axis). A one-axis motor for rotating the swivel base 23 with respect to the base 22 is housed in the base 22 (not shown), and a two-axis motor 29 and a lower arm 24 for rotating the lower arm 24 with respect to the swivel base 23. To rotate upper arm 25 with respect to 3
The shaft motor 30 is provided on the swivel 23.
【００１６】旋回台２３には支持リンク３１の一端が下
腕２４の下端と同一中心軸回り（P2軸回り) で回動自在
に支持され、支持リンク３１の他端には下腕リンク３２
の下端（一端）が回動自在（Q1軸回り）に支持されてい
る。図４に示すように、上腕２５の基端部の第１ブラケ
ット２６を挟んで手首部２７の反対側には第２ブラケッ
ト３３が設けられ、第２ブラケット３３には下腕リンク
３２の上端（他端）が回動自在（Q2軸回り）に支持され
ている。一方、上腕２５の基端部にはモータハウジング
３４がP3軸と平行な水平軸回り（Q3軸回り）で回動自在
に支持され、モータハウジング３４には固定アーム３５
が取り付けられている。モータハウジング３４には、上
腕２５に対して手首部２７を回動させる４軸モータ３６
が設けられていると共に、手首部２７に対してハンド部
２８を回動させる５軸モータ３７が設けられている。[0016] swivel head 23 at one end of the support link 31 is rotatably supported at the lower end of the same central axis of the lower arm 24 (P 2 axes), the lower arm link 32 to the other end of the support link 31
Bottom (end) is supported in rotatable (Q 1 axis) of. As shown in FIG. 4, a second bracket 33 is provided on the opposite side of the wrist 27 across the first bracket 26 at the base end of the upper arm 25, and the upper end of the lower arm link 32 is provided on the second bracket 33. the other end) is supported in rotatable (Q 2 axes). On the other hand, the base end portion of the upper arm 25 the motor housing 34 is rotatably supported at P 3 parallel to the axis horizontal axis (Q 3 axes), the fixed arm 35 to the motor housing 34
Is attached. The motor housing 34 has a four-axis motor 36 for rotating the wrist 27 with respect to the upper arm 25.
And a five-axis motor 37 for rotating the hand unit 28 with respect to the wrist unit 27 is provided.
【００１７】また、旋回台２３には第３ブラケット３８
が固定され、第３ブラケット３８には下リンク３９の下
端（一端）がQ1軸と平行な軸回り（Q4軸回り）で回動自
在に支持されている。モータハウジング３４の固定アー
ム３５には上リンク４０の上端（一端）がQ4軸と平行な
軸回り（Q5軸回り）で回動自在に支持され、下リンク３
９の上端（他端）と上リンク４０の下端（他端）がQ5軸
と平行な軸回り（Q6軸回り）で互いに回動自在に支持さ
れている。更に、平行リンク４１の一端が第１ブラケッ
ト２６の下腕２４の支持部（P3軸) に同軸状態で回動自
在に支持され、平行リンク４１の他端が下リンク３９の
上端と上リンク４０の下端の支持部（Q6軸）に同軸状態
に支持されている。尚、図中の符号で４２はカウンタウ
エイト、４３はバランス用のシリンダである。A third bracket 38 is mounted on the swivel table 23.
There are fixed, and is rotatably supported at the lower end of the lower link 39 (one end) of Q 1 axis and about an axis parallel (Q 4 axis) of the third bracket 38. The upper end of the upper link 40 to the fixed arm 35 of the motor housing 34 (one end) is rotatably supported at Q 4 parallel to the axis about the axis (Q 5 axis), the lower link 3
It is rotatably supported to each other at the upper end of the 9 (the other end) and the lower end of the upper link 40 (the other end) is Q 5 axis and about an axis parallel (Q 6 axes). Further, one end of the parallel link 41 is rotatably supported in a coaxial state to the support portion of the lower arm 24 (P 3 axes) of the first bracket 26, the other end of the parallel link 41 of the lower link 39 the top and the upper link It is supported coaxially to the supporting portion of the lower end of the 40 (Q 6 axes). In the figure, reference numeral 42 denotes a counterweight, and 43 denotes a cylinder for balancing.
【００１８】図５に基づいてモータハウジング３４の取
付き部について説明する。図に示すように、第１ブラケ
ット２６には軸受４４を介して下腕２４の上端が回動自
在に支持され、下腕２４には中心ピン４５（P3軸) 及び
軸受４６を介して平行リンク４１が回動自在に支持され
ている。一方、上腕２５には軸受４７を介してモータハ
ウジング３４が回動自在（Q3軸）に支持され、上腕２５
を挟んでモータハウジング３４には４軸モータ３６及び
５軸モータ３７が減速機４８，４９と共に設けられてい
る。また、４軸モータ３６及び５軸モータ３７には図示
しない位置検出器を備えている。上腕２５内に位置する
モータハウジング３４には軸受５０を介して４軸スプロ
ケット５１が回転自在に支持されており、４軸スプロケ
ット５１にはモータハウジング３４内に位置する入力歯
車５２が設けられている。また、上腕２５内に位置する
モータハウジング３４には軸受５３を介して５軸スプロ
ケット５４が回転自在に支持されており、５軸スプロケ
ット５４にはモータハウジング３４内に位置する入力歯
車５５が設けられている。４軸モータ３６の出力歯車５
６が入力歯車５２に噛み合うと共に５軸モータ３７の出
力歯車５７が入力歯車５５に噛み合っており、４軸モー
タ３６及び５軸モータ３７の駆動により４軸スプロケッ
ト５１及び５軸スプロケット５４が駆動されるようにな
っている。４軸スプロケット５１には４軸チェーン５８
が巻き掛けられており、５軸スプロケット５４には５軸
チェーン５９が巻き掛けられている。A mounting portion of the motor housing 34 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the upper end of the lower arm 24 is rotatably supported by the first bracket 26 via a bearing 44, and is parallel to the lower arm 24 via a center pin 45 (P 3 axis) and a bearing 46. A link 41 is rotatably supported. On the other hand, the motor housing 34 via a bearing 47 is supported to be rotatable (Q 3 axes) on the upper arm 25, the upper arm 25
A four-axis motor 36 and a five-axis motor 37 are provided in the motor housing 34 together with the speed reducers 48 and 49. The 4-axis motor 36 and the 5-axis motor 37 include a position detector (not shown). A four-axis sprocket 51 is rotatably supported by a motor housing 34 located in the upper arm 25 via a bearing 50, and an input gear 52 located in the motor housing 34 is provided on the four-axis sprocket 51. . A 5-axis sprocket 54 is rotatably supported by a motor housing 34 located in the upper arm 25 via a bearing 53, and an input gear 55 located in the motor housing 34 is provided on the 5-axis sprocket 54. ing. Output gear 5 of four-axis motor 36
6 meshes with the input gear 52, and the output gear 57 of the 5-axis motor 37 meshes with the input gear 55. The 4-axis motor 36 and the 5-axis motor 37 drive the 4-axis sprocket 51 and the 5-axis sprocket 54. It has become. The four-axis sprocket 51 has a four-axis chain 58
Is wound around the five-axis sprocket 54, and a five-axis chain 59 is wound around the five-axis sprocket 54.
【００１９】図６、図７に基づいて駆動力伝達手段及び
手首部２７、ハンド部２８の支持状況を説明する。図に
示すように、上腕２５の先端部には軸受６０を介して手
首部２７が回動自在（P4軸) に支持され、手首部２７の
回動中心部には４軸駆動スプロケット６１が固定されて
いる。また、上腕２５の先端部には軸受６２を介してP4
軸と同軸状に５軸駆動スプロケット６３が回転自在に支
持され、５軸駆動スプロケット６３には伝達歯車６４が
設けられている。手首部２７には軸受６５を介してハン
ド部２８が回動自在（P5軸) に支持され、ハンド部２８
には入力傘歯車６６が固定されている。入力傘歯車６６
には傘歯車６７、第２伝達歯車６８及び中間歯車６９を
介して伝達歯車６４が噛み合い、５軸駆動スプロケット
６３の駆動力がハンド部２８に伝えられる。The driving force transmitting means and the state of support of the wrist 27 and the hand 28 will be described with reference to FIGS. As shown, the distal end portion of the upper arm 25 a wrist portion 27 is supported to be rotatable (P 4 axes) through the bearing 60, the rotation center of the wrist portion 27 is four-axis drive sprocket 61 Fixed. Further, P 4 is connected to the tip of the upper arm 25 via a bearing 62.
A 5-axis drive sprocket 63 is rotatably supported coaxially with the shaft, and a transmission gear 64 is provided on the 5-axis drive sprocket 63. Hand portion 28 through the bearing 65 is supported to be rotatable (P 5-axis) is the wrist portion 27, the hand portion 28
Is fixed to an input bevel gear 66. Input bevel gear 66
The transmission gear 64 is meshed via a bevel gear 67, a second transmission gear 68, and an intermediate gear 69, and the driving force of the five-axis drive sprocket 63 is transmitted to the hand unit 28.
【００２０】図４に示すように、上腕２５内には案内ス
プロケット７０，７１が支持されている。４軸スプロケ
ット５１、案内スプロケット７０及び４軸駆動スプロケ
ット６１にわたって４軸チェーン５８が巻き掛けられ、
４軸モータ３６の駆動によって手首部２７が回動される
ようになっている。また、５軸スプロケット５４、案内
スプロケット７１及び５軸スプロケット５４にわたって
５軸チェーン５９が巻き掛けられ、５軸モータ３７の駆
動によってハンド部２８が回動されるようになってい
る。つまり、手首部２７及びハンド部２８に駆動力を伝
える駆動力伝達手段は上腕２５の内部に備えられてい
る。尚、駆動力伝達手段として、４軸チェーン５８及び
５軸チェーン５９を上腕２５内に巻き掛けるようにした
が、これに限定されず、例えば、上腕２５内に平行リン
クを設ける等、他の機構を用いることも可能である。As shown in FIG. 4, guide sprockets 70 and 71 are supported in the upper arm 25. A four-axis chain 58 is wound around the four-axis sprocket 51, the guide sprocket 70, and the four-axis drive sprocket 61,
The wrist 27 is rotated by the driving of the four-axis motor 36. Further, a five-axis chain 59 is wound around the five-axis sprocket 54, the guide sprocket 71, and the five-axis sprocket 54, and the hand part 28 is rotated by driving the five-axis motor 37. That is, the driving force transmitting means for transmitting the driving force to the wrist 27 and the hand 28 is provided inside the upper arm 25. As the driving force transmitting means, the four-axis chain 58 and the five-axis chain 59 are wound around the upper arm 25. However, the present invention is not limited to this. For example, other mechanisms such as providing a parallel link in the upper arm 25 are provided. Can also be used.
【００２１】上記構成のスレーブアームは、下腕２４、
上腕２５、支持リンク３１及び下腕リンク３２（P2軸、
P3軸、Q1軸、Q2軸）によって４節の平行リンクが構成さ
れ、上腕２５の第１ブラケット２６、モータハウジング
３４の固定アーム３５、上リンク４０及び平行リンク４
１（P3軸、Q3軸、Q5軸、Q6軸）によって４節の平行リン
クが構成されている。つまり、下腕２４及び上腕２５の
状況に係わらずモータハウジング３４と平行リンク４１
が常に一定角度で平行に保たれ、手首部２７の角度が一
定角度に保たれる（図１乃至図３参照）。即ち、ハンド
部２８は常に下向きに保持されている。The slave arm having the above configuration includes a lower arm 24,
Upper arm 25, support link 31, and lower arm link 32 (P 2 axis,
P 3 axis, Q 1 axis, Q 2 axis) constitute a four-node parallel link, the first bracket 26 of the upper arm 25, the fixed arm 35 of the motor housing 34, the upper link 40, and the parallel link 4.
1 (P 3 axes, Q 3 axes, Q 5 axis, Q 6 axes) parallel links 4 Section by being configured. That is, regardless of the condition of the lower arm 24 and the upper arm 25, the motor housing 34 and the parallel link 41
Are always kept parallel at a constant angle, and the angle of the wrist 27 is kept at a constant angle (see FIGS. 1 to 3). That is, the hand unit 28 is always held downward.
【００２２】上記構成のスレーブアームは、図示しない
マスタアームを作業者が操作することによってマスタア
ームと相似形となるように制御される。即ち、マスタア
ームの操作状況に応じて各軸の回動量が検出され、検出
された回動量に基づいて１軸モータ、２軸モータ２９、
３軸モータ３０、４軸モータ３６及び５軸モータ３７が
駆動される。これによって、旋回台２３、下腕２４、上
腕２５、手首部２７及びハンド部２８が回動してマスタ
アームと相似形となる状態に動作される。この時、下腕
２４、上腕２５、支持リンク３１及び下腕リンク３２に
よって４節の平行リンクが構成されて下腕２４と下腕リ
ンク３２とが平行に保たれると共に、平行リンク４１、
上リンク４０、モータハウジング３４の固定アーム３５
及び上腕２５の第１ブラケット２６によってもう一つの
４節の平行リンクが構成されて平行リンク４１とモータ
ハウジング３４とが平行に保たれる。従って、下腕２４
及び上腕２５の姿勢に係わらずハンド部２８が下向きの
姿勢に維持される。これにより、下向き作業が大半を占
めるスレーブアーム（産業用マニプレータ）のハンド部
２８が下向き姿勢に維持されるので、各種の作業を操作
性良く行うことができる。The slave arm having the above configuration is controlled so that the operator operates a master arm (not shown) so that the slave arm has a similar shape to the master arm. That is, the rotation amount of each axis is detected according to the operation state of the master arm, and based on the detected rotation amount, the one-axis motor, the two-axis motor 29,
The 3-axis motor 30, the 4-axis motor 36 and the 5-axis motor 37 are driven. As a result, the swivel 23, the lower arm 24, the upper arm 25, the wrist 27, and the hand 28 rotate to operate in a state similar to the master arm. At this time, the lower arm 24, the upper arm 25, the support link 31, and the lower arm link 32 form a four-node parallel link, and the lower arm 24 and the lower arm link 32 are kept parallel, and the parallel link 41,
Upper link 40, fixed arm 35 of motor housing 34
Another four-node parallel link is constituted by the first bracket 26 of the upper arm 25 and the parallel link 41 and the motor housing 34 are kept parallel. Therefore, the lower arm 24
And, regardless of the posture of the upper arm 25, the hand unit 28 is maintained in the downward posture. Accordingly, the hand portion 28 of the slave arm (industrial manipulator), which mainly occupies the downward operation, is maintained in the downward position, so that various operations can be performed with good operability.
【００２３】また上記構成のスレーブアームでは、手首
部２７の回動駆動及びハンド部２８の回動駆動は、上腕
２５の基端部側にモータハウジング３４を介して設けら
れた４軸モータ１７及び５軸モータ１８の駆動により上
腕２５の内部に設けられた駆動力伝達手段を介して行わ
れるので、上腕２５の先端部における手首部２７の部位
に駆動源が存在することがない。このため、上腕２５の
荷重バランスが良くなり３軸モータ３０の負荷の軽減が
図れる。また、手首部２７の視野を妨げる部材が存在し
ないので、マスタアームを作業者が操作する際にハンド
部２８の作業状況の認識が容易となる。また、熱に弱い
モータ等の部品が上腕２５の基端部に配置されているの
で、炉前作業等の耐熱作業にハンド部２８を用いること
が可能となり、適用可能な作業種類が増加する。In the slave arm having the above structure, the rotation of the wrist 27 and the rotation of the hand 28 are controlled by the four-axis motor 17 provided at the base end of the upper arm 25 via the motor housing 34. Since the driving is performed via the driving force transmitting means provided inside the upper arm 25 by the driving of the five-axis motor 18, there is no drive source at the position of the wrist 27 at the distal end of the upper arm 25. For this reason, the load balance of the upper arm 25 is improved, and the load on the three-axis motor 30 can be reduced. In addition, since there is no member that obstructs the field of view of the wrist 27, it is easy to recognize the work situation of the hand 28 when the operator operates the master arm. In addition, since parts such as a motor that is vulnerable to heat are arranged at the base end of the upper arm 25, the hand unit 28 can be used for heat-resistant work such as work before the furnace, and applicable work types are increased.
【００２４】上述した実施例では、産業用マニプレータ
として、マスタアームの動きに追従して動作するマスタ
スレーブ形マニプレータにおけるスレーブアームを例に
挙げて説明したが、産業用マニプレータとしてはスレー
ブアームに限定されるものではない。In the embodiment described above, the slave arm in the master-slave type manipulator that operates following the movement of the master arm is described as an example of the industrial manipulator. However, the industrial manipulator is limited to the slave arm. Not something.
【００２５】[0025]
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明の産業用マニプレータは、下腕の
上端に上腕の基端部が回動自在に支持され、上腕の先端
部に手首部が回動自在に支持されると共に手首部にハン
ド部が回動自在に支持された産業用マニプレータにおい
て、４節平行リンクによってモータハウジングの角度を
所定角度に維持し、手首部の駆動を行う手首部モータ及
びハンド部の駆動を行うハンド部モータをモータハウジ
ングを介して上腕の基端部側に設けたので、ハンド部が
常に下向きに保持されて上腕の先端部に駆動源が集中す
ることがない。この結果、ハンド部を常に下向きに保持
した状態で動作させることが可能となり、操作性を向上
させることが可能になる。また、上腕の荷重バランスが
良くなり３軸負荷の軽減が図れる。また、手首部の視野
を妨げる部材が存在しないので、操作時にハンド部を見
るための障害物が無くなってハンド部の作業状況の認識
が容易となり、操作性が格段に向上する。また、熱に弱
いモータ等の部品が上腕の基端部に配置されているの
で、炉前作業等の耐熱作業にハンド部を用いることが可
能となり、熱的悪環境下への適用範囲が格段に向上して
適用可能な作業種類が増加し、省力化と作業環境改善が
図れる。 According to the industrial manipulator of the present invention, the base end of the upper arm is rotatably supported at the upper end of the lower arm, the wrist is rotatably supported at the tip of the upper arm, and the wrist is connected to the wrist. In an industrial manipulator in which a hand portion is rotatably supported, a wrist portion motor that drives a wrist portion and a hand portion motor that drives a wrist portion while maintaining the angle of a motor housing at a predetermined angle by a four-bar parallel link Is provided on the base end side of the upper arm via the motor housing, so that the hand portion is always held downward and the drive source does not concentrate on the distal end portion of the upper arm. As a result, it is possible to operate the hand unit in a state where the hand unit is always held downward, and it is possible to improve operability. Further, the load balance of the upper arm is improved, and the triaxial load can be reduced. In addition, since there is no member that obstructs the field of view of the wrist, there is no obstacle for viewing the hand at the time of operation, and it becomes easy to recognize the work status of the hand, and the operability is significantly improved. In addition, since parts such as heat-sensitive motors are arranged at the base end of the upper arm, it is possible to use the hand part for heat-resistant work such as work in front of the furnace, and the range of application in a thermally bad environment is significantly improved. The number of work types that can be applied is increased and labor saving and work environment improvement can be achieved.
【図１】本発明の一実施例に係るスレーブアームの側面
図。FIG. 1 is a side view of a slave arm according to one embodiment of the present invention.
【図２】下腕が反時計回り方向に回動した状態の側面
図。FIG. 2 is a side view of a state in which a lower arm is rotated in a counterclockwise direction.
【図３】下腕が時計回り方向に回動した状態の側面図。FIG. 3 is a side view of a state in which the lower arm is rotated clockwise.
【図４】上腕の基端部の詳細図。FIG. 4 is a detailed view of a base end of the upper arm.
【図５】図４中のV-V 線矢視図。FIG. 5 is a view taken along line VV in FIG. 4;
【図６】手首部の詳細図。FIG. 6 is a detailed view of a wrist.
【図７】図６中のVII-VII 線矢視図。FIG. 7 is a view taken along line VII-VII in FIG. 6;
【図８】従来のスレーブアームの側面図。FIG. 8 is a side view of a conventional slave arm.
２１ 床面 ２２ 基台 ２３ 旋回台 ２４ 下腕 ２５ 上腕 ２６ 第１ブラケット ２７ 手首部 ２８ ハンド部 ２９ ２軸モータ ３０ ３軸モータ ３１ 支持リンク ３２ 下腕リンク ３３ 第２ブラケット ３４ モータハウジング ３５ 固定アーム ３６ ４軸モータ ３７ ５軸モータ ３８ 第３ブラケット ３９ 下リンク ４０ 上リンク ４１ 平行リンク ４２ カウンタウエイト ５１ ４軸スプロケット ５４ ５軸スプロケット ５８ ４軸チェーン ５９ ５軸チェーン ６１ ４軸駆動スプロケット ６３ ５軸駆動スプロケット ７０，７１ 案内スプロケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Floor surface 22 Base 23 Revolving base 24 Lower arm 25 Upper arm 26 First bracket 27 Wrist part 28 Hand part 29 2-axis motor 30 3-axis motor 31 Support link 32 Lower arm link 33 Second bracket 34 Motor housing 35 Fixed arm 36 4-axis motor 37 5-axis motor 38 Third bracket 39 Lower link 40 Upper link 41 Parallel link 42 Counterweight 51 4-axis sprocket 54 5-axis sprocket 58 4-axis chain 59 5-axis chain 61 4-axis drive sprocket 63 5-axis drive sprocket 70 , 71 Guide sprocket
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川渕 義臣 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−257788（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−24754（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Yoshiomi Kawabuchi 2 Nissan Motor Co., Ltd., Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-61-257788 (JP, A) JP-A-7- 24754 (JP, A)
Claims (2)
支持し、該旋回台に下腕の基端部を水平軸回りで回動自
在に支持し、上腕の基端部を前記下腕の回動中心と平行
な中心軸回りで該下腕の先端に回動自在に支持し、手首
部を前記上腕の回動中心と平行な中心軸回りで該上腕の
先端に回動自在に支持し、ハンド部を前記手首部の回動
中心と交差する中心軸回りで該手首部に回動自在に支持
した産業用マニプレータにおいて、前記旋回台に支持リ
ンクの一端を回動自在に支持すると共に該支持リンクの
他端に下腕リンクの一端を回動自在に支持し、前記下腕
との支持点を挟んで前記手首部の反対側における前記上
腕に下腕リンクの他端を回動自在に支持し、前記手首部
の回動駆動を行う手首部モータと前記ハンド部の回動駆
動を行うハンド部モータとを有するモータハウジングを
前記上腕の基端部側に回動自在に支持し、前記旋回台に
下リンクの一端を回動自在に支持し、前記モータハウジ
ングに上リンクの一端を回動自在に支持すると共に前記
下リンクと該上リンクの他端同士を互いに回動自在に支
持し、更に、平行リンクの一端を前記下腕と前記上腕と
の回動支持部に同軸状態で回動自在に支持すると共に該
平行リンクの他端を前記下リンクと前記上リンクの他端
同士の回動支持部に同軸状態で回動自在に支持すること
で前記ハンド部を常時下向きに維持させ、前記手首モー
タの駆動力を前記手首部に伝える駆動力伝達手段と前記
ハンド部モータの駆動力を前記ハンド部に伝える駆動力
伝達手段とを前記上腕の内部に備えたことを特徴とする
産業用マニプレータ。1. A swivel base is rotatably supported on a base about a vertical axis, a base end of a lower arm is rotatably supported about a horizontal axis on the swivel base, and a base end of an upper arm is supported on the base. The lower arm is rotatably supported at the tip of the lower arm around a center axis parallel to the rotation center of the lower arm, and the wrist is turned around the center axis parallel to the rotation center of the upper arm at the tip of the upper arm. In an industrial manipulator which freely supports and has a hand portion rotatably supported on the wrist portion around a center axis intersecting the rotation center of the wrist portion, one end of a support link is rotatably supported on the swivel table. While supporting, the other end of the support link rotatably supports one end of the lower arm link, and the other end of the lower arm link to the upper arm opposite to the wrist across the support point with the lower arm. A wrist motor for rotatably supporting and rotating the wrist, and a hand motor for rotating the hand. A motor housing having a motor and a motor is rotatably supported on the base end side of the upper arm, one end of a lower link is rotatably supported on the swivel table, and one end of an upper link is rotated on the motor housing. The lower link and the other end of the upper link are rotatably supported with each other, and one end of the parallel link is coaxially rotated with the rotation support portion of the lower arm and the upper arm. Freely supporting the other end of the parallel link and the other end of the lower link and the other end of the upper link so as to be rotatably supported coaxially with the other end of the upper link, so that the hand part is always maintained downward, Industrial use, wherein a driving force transmitting means for transmitting the driving force of the wrist motor to the wrist portion and a driving force transmitting means for transmitting the driving force of the hand portion motor to the hand portion are provided inside the upper arm. Manipulator.
ムの動きに追従して動作するマスタスレーブ形マニプレ
ータにおけるスレーブアームであることを特徴とする請
求項１に記載の産業用マニプレータ。Wherein said industrial manipulator, industrial manipulator according to claim 1, characterized in that the slave arm in the master slave type manipulator which operates so as to follow the movements of the master arm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7139107A JP2710585B2 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Industrial manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7139107A JP2710585B2 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Industrial manipulator |
Publications (2)
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| JPH08323663A JPH08323663A (en) | 1996-12-10 |
| JP2710585B2 true JP2710585B2 (en) | 1998-02-10 |
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ID=15237654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7139107A Expired - Lifetime JP2710585B2 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Industrial manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105643608A (en) * | 2016-04-11 | 2016-06-08 | 谢博 | Grabbing device for thermoplastic deformation of steel |
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Family Cites Families (2)
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-
1995
- 1995-06-06 JP JP7139107A patent/JP2710585B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| CN105643608A (en) * | 2016-04-11 | 2016-06-08 | 谢博 | Grabbing device for thermoplastic deformation of steel |
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| JPH08323663A (en) | 1996-12-10 |
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