JP3211456B2 - Industrial manipulator - Google Patents
Industrial manipulatorInfo
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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、特に各関節等の被駆動部に駆動力を伝達する駆動力
伝達系の途中にトルクリミッタを介在させた場合に適用
して有用なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial manipulator, and more particularly to an industrial manipulator useful when a torque limiter is interposed in a driving force transmission system for transmitting driving force to driven parts such as joints. It is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、鋳物工場で行なう鋳ばらし作業
は、手作業で行なっている。この鋳ばらし作業の工程中
では、ベルトコンベアで搬送されてくる鋳型及び鋳物製
品を下記のように処理する。2. Description of the Related Art Heretofore, casting-off work performed in a foundry is performed manually. In the process of the casting and separating operation, the mold and the casting product conveyed by the belt conveyor are processed as described below.
【０００３】（１）荒仕分け作業−Ｉ からみ合った湯口製品の仕分け。(1) Rough sorting work-I Sorting of gate products in relation to each other.
【０００４】（２）荒仕分け作業−II 前工程で既に分解している製品と湯口の整列、及びセキ
折りの作業のために前工程で仕分けた湯口付き製品の仕
分け。(2) Rough sorting work-II Alignment of gates with products that have already been disassembled in the previous process, and sorting of gated products sorted in the previous process for cinch folding work.
【０００５】（３）セキ折り作業 ゲートベッカーで湯道と製品を分離。(3) Seki folding work The runner and the product are separated by a gate becker.
【０００６】（４）整列作業 セキ折り後の製品と湯道を分離して整列。(4) Alignment work The separated product and runner are separated and aligned.
【０００７】（５）ハンガー掛け作業 ショットブラストへの投入作業。[0007] (5) Hanger work Work to put into shot blast.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来、上述の如き鋳ば
らし作業は、作業員が全て手作業で行なっているので、
能率が悪く、また重労働である。このため、省力化とと
もに機械化を図り得るマニプレータの出現が待望されて
いる。Conventionally, the above-mentioned casting and unpacking work is performed manually by all workers.
It is inefficient and hard work. For this reason, the appearance of a manipulator that can achieve mechanization while saving labor is expected.
【０００９】かかる用途に供するマニプレータとして、
スレーブアームの各関節等の被駆動部の位置を検出する
ポテンショメータ等の位置検出手段の出力信号と、オペ
レータが操作するマスターアームから供給する指令値と
を比較して両者の偏差が零になるように前記被駆動部の
駆動源であるモータを制御するように構成するものが考
えられる。As a manipulator for such a use,
An output signal of a position detecting means such as a potentiometer for detecting a position of a driven portion such as each joint of a slave arm is compared with a command value supplied from a master arm operated by an operator so that a deviation between the two becomes zero. It is conceivable that the motor which is the driving source of the driven part is controlled.
【００１０】上述の如く、駆動源としてモータを用いた
ものでは、アーム部等が何処かに衝突する等して過負荷
が作用した場合に備え、各関節及びアーム部等の駆動力
を伝達する駆動力伝達系の途中に、過負荷を吸収するト
ルクリミッタを設けるのが望ましい。As described above, in the case of using a motor as a drive source, the driving force of each joint and the arm is transmitted in case an overload is applied due to a collision of the arm or the like. It is desirable to provide a torque limiter for absorbing overload in the middle of the driving force transmission system.
【００１１】このトルクリミッタは、モータの駆動力を
被駆動部に伝達する減速機の入力軸に介装する場合と、
出力軸に介装する場合とが考えられるが、トルクリミッ
タを入力軸に介装すると同時に、被駆動部の位置に基づ
きモータの回転数を制御する方式を採用する場合には、
トルクリミッタが滑ることにより不都合が生じる。This torque limiter is provided between an input shaft of a speed reducer for transmitting a driving force of a motor to a driven portion,
Although it is conceivable to interpose the torque limiter on the input shaft at the same time as the case where it is interposed on the output shaft, when adopting a method of controlling the rotation speed of the motor based on the position of the driven part,
Problems arise due to slippage of the torque limiter.
【００１２】すなわち、位置検出手段は、減速機の出力
軸側（被駆動部側）に設ける必要があるので、被駆動部
に作用する過負荷によりトルクリミッタが滑った場合、
位置検出手段の出力信号とマスターアームからの指令値
との偏差はどんどん大きくなり、これに伴ないモータの
回転数が上昇するような制御を行なった場合には、モー
タの最高回転速度を越えるような事態も考えられ、この
場合にはモータを損傷する虞がある。That is, since the position detecting means must be provided on the output shaft side (the driven part side) of the speed reducer, if the torque limiter slips due to an overload acting on the driven part,
The deviation between the output signal of the position detecting means and the command value from the master arm increases steadily, and if control is performed so that the motor speed increases accordingly, the motor speed may exceed the maximum rotation speed of the motor. In such a case, the motor may be damaged.
【００１３】本発明は、上記従来技術に鑑み、駆動力伝
達系において減速機の入力軸側にトルクリミッタを介装
した場合でも良好な被駆動部の位置の制御と駆動源であ
るモータの回転数制御とを良好に行ない得る産業用マニ
プレータを提供することを目的とする。In view of the above prior art, the present invention provides good control of the position of a driven portion and rotation of a motor as a driving source even when a torque limiter is interposed on the input shaft side of a speed reducer in a driving force transmission system. An object of the present invention is to provide an industrial manipulator that can perform numerical control well.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、スレーブアームの各関節等の被駆動部の位
置を検出する位置検出手段の出力信号と、マスターアー
ムから供給する指令値とを比較して両者の偏差が零にな
るように前記被駆動部の駆動源であるモータを制御する
ように構成した産業用マニプレータにおいて、前記モー
タの出力軸と、減速機の入力軸との間に介装したトルク
リミッタと、前記モータの回転数を検出するようこのモ
ータに配設した回転数検出手段と、前記減速機の出力側
に配設した前記位置検出手段と、前記指令値との偏差に
応じた回転速度でモータが回転するよう、この偏差に応
じた他の指令値と前記回転数検出手段が検出する回転数
との偏差に基づき前記モータを制御するとともに、この
回転数検出手段が検出する回転数が上限値を越えないよ
うにモータを制御する制御部とを有することを特徴とす
る。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a configuration of an output signal of a position detecting means for detecting a position of a driven portion such as each joint of a slave arm, and a command value supplied from a master arm. In an industrial manipulator configured to control a motor that is a drive source of the driven part so that a deviation between the two becomes zero, an output shaft of the motor and an input shaft of a speed reducer are compared. A torque limiter interposed therebetween, a rotational speed detecting means disposed on the motor so as to detect a rotational speed of the motor, the position detecting means disposed on an output side of the speed reducer, and the command value. The motor is controlled based on a deviation between another command value corresponding to the deviation and the rotation speed detected by the rotation speed detection means so that the motor rotates at a rotation speed corresponding to the deviation of the rotation speed. Means The number of rotations that out and having a control unit for controlling the motor so as not to exceed the upper limit.
【００１５】[0015]
【作用】上記構成の本発明によれば、被駆動部に作用す
る過負荷はトルクリミッタが動作することにより吸収さ
れるばかりでなく、トルクリミッタの動作、すなわち滑
りによるマスターアームの指令値と被駆動部の位置との
偏差の拡大によるモータの回転数上昇は上限値に達する
ことなく制御される。According to the present invention having the above-described structure, the overload acting on the driven portion is not only absorbed by the operation of the torque limiter, but also the operation of the torque limiter, that is, the command value of the master arm due to the slip and the received value. The increase in the rotational speed of the motor due to the increase in the deviation from the position of the drive unit is controlled without reaching the upper limit.
【００１６】[0016]
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１７】図１は本実施例に係る垂直多関節の産業用
マニプレータのうちスレーブアームを抽出してその基本
構成を示す説明図である。同図に示すように、旋回台１
は、床面２に設置してある基台３に対し１軸モータ（図
示せず）により水平面内を回動可能に構成してある。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a vertical multi-joint industrial manipulator according to the present embodiment, in which slave arms are extracted. As shown in FIG.
Is configured to be rotatable in a horizontal plane by a one-axis motor (not shown) with respect to a base 3 installed on the floor 2.
【００１８】垂直アーム４は、その基端部を、旋回台１
で支持して２軸モータ（図示せず）により回動する回動
軸５に固定するとともに、その先端部を、上部ユニット
７で支持して３軸モータ（図示せず）により回動する回
動軸６に固定してある。垂直レバー８は、その基端部
を、軸９を介して旋回台１に、またその先端部を、軸１
０を介して上部ユニット７にそれぞれ回動可能に取付け
てある。すなわち、旋回台１、上部ユニット７、垂直ア
ーム４、垂直レバー８、回動軸５，６及び軸９，１０に
より４節の平行リンク機構を形成している。The vertical arm 4 has its base end connected to the turntable 1.
And is fixed to a rotating shaft 5 which is rotated by a two-axis motor (not shown), and a tip of which is supported by the upper unit 7 and is rotated by a three-axis motor (not shown). It is fixed to the driving shaft 6. The vertical lever 8 has its proximal end connected to the turntable 1 via a shaft 9 and its distal end connected to the shaft 1.
The upper unit 7 is rotatably attached to the upper unit 7 via the first and the second unit 0. That is, the swivel 1, the upper unit 7, the vertical arm 4, the vertical lever 8, the rotating shafts 5, 6 and the shafts 9, 10 form a four-node parallel link mechanism.
【００１９】水平アーム１１は、その途中を、前記回動
軸６に固定し、上部ユニット７に対して回動可能に構成
してある。カウンタウェイト１２は水平アーム１１の基
端部に固定してある。また、水平アーム１１の先端部に
は、Ｌ字状の手首部１３が軸１４を介して回動可能に取
付けてある。水平レバー１５はその両端部を軸１６，１
７にそれぞれ回動可能に取付けてある。このとき、軸１
６は、基端部を上部ユニット７に垂直に固着してあるブ
ラケット１８の先端部に、また軸１７は、手首部１３の
ブラケット１３ａの先端部にそれぞれ回動可能に取付け
てある。すなわち、回動軸６、軸１４，１６，１７、ブ
ラケット１３ａ，１８、水平アーム１１及び水平レバー
１５により４節の平行リンク機構を形成している。The horizontal arm 11 is fixed to the rotation shaft 6 in the middle thereof so as to be rotatable with respect to the upper unit 7. The counterweight 12 is fixed to the base end of the horizontal arm 11. An L-shaped wrist 13 is rotatably attached to the tip of the horizontal arm 11 via a shaft 14. The horizontal lever 15 has shafts 16 and 1 at both ends.
7 are rotatably mounted. At this time, axis 1
6 is rotatably attached to the distal end of a bracket 18 whose base end is vertically fixed to the upper unit 7, and the shaft 17 is rotatably attached to the distal end of the bracket 13 a of the wrist 13. That is, a four-node parallel link mechanism is formed by the rotating shaft 6, the shafts 14, 16, 17, the brackets 13a, 18, the horizontal arm 11, and the horizontal lever 15.
【００２０】ハンド部１９は、その上端部を回動軸２０
を介して４軸モータ（図示せず）により回動可能に手首
部１３に取付けて垂下するとともに、先端部である把持
部１９ａと基端部１９ｂとからなり、把持部１９ａが５
軸モータ（図示せず）により図示の状態で水平面内を回
動可能に構成してある。The hand section 19 has an upper end having a rotating shaft 20.
Is attached to the wrist 13 rotatably by means of a four-axis motor (not shown) via a shaft, and is hung down. The grip 19a is a distal end and a proximal end 19b.
The shaft motor (not shown) is configured to be rotatable in a horizontal plane in the illustrated state.
【００２１】かかるスレーブアームは、オペレータによ
るマスターアーム（図示せず）の操作に対応して動作す
ることにより把持部１９ａで搬送部を把んで所定位置迄
搬送するものであるが、このときの動作は次の通りであ
る。The slave arm operates in response to an operation of a master arm (not shown) by an operator, thereby grasping the transport unit with the grip unit 19a and transporting the transport unit to a predetermined position. Is as follows.
【００２２】１軸モータの駆動により旋回台１が基台３
に対し水平面内を回動する。The turntable 1 is driven by a one-axis motor to turn the base 3
In a horizontal plane.
【００２３】２軸モータの駆動により回動軸５が回動
し、垂直アーム４を含む平行リンク機構が動作して垂直
アーム４及び垂直レバー８が垂直面内を回動する結果、
上部ユニット７が垂直面内を移動する。As a result of the rotation of the rotating shaft 5 by the driving of the two-axis motor, the parallel link mechanism including the vertical arm 4 operates to rotate the vertical arm 4 and the vertical lever 8 in the vertical plane.
The upper unit 7 moves in a vertical plane.
【００２４】３軸モータの駆動により回動軸６が回動
し、水平アーム１１を含む平行リンク機構が動作して水
平アーム１１及び水平レバー１５が垂直面内を回動する
結果、手首部１３及びハンド部１９が垂直面内を移動す
る。このとき、ブラケット１３ａ，１８は平行であり、
しかもブラケット１８は垂直であるため、ブラケット１
３ａも同様に常に垂直となる。すなわち、手首部１３の
姿勢は常に一定に保持される（図１の状態から回動軸
５，６が回動した状態である図２参照）。The rotation of the rotating shaft 6 by the driving of the three-axis motor causes the parallel link mechanism including the horizontal arm 11 to operate and the horizontal arm 11 and the horizontal lever 15 to rotate in the vertical plane. And the hand part 19 moves in a vertical plane. At this time, the brackets 13a and 18 are parallel,
Moreover, since the bracket 18 is vertical, the bracket 1
Similarly, 3a is always vertical. That is, the posture of the wrist 13 is always kept constant (see FIG. 2 in which the rotating shafts 5 and 6 are rotated from the state of FIG. 1).
【００２５】４軸モータの駆動により回動軸２０が回動
し、ハンド部１９が垂直面内を回動する。また、５軸モ
ータの駆動により把持部１９ａが水平面内を回動する。The rotation shaft 20 is rotated by driving the four-axis motor, and the hand 19 is rotated in a vertical plane. In addition, the gripper 19a rotates in a horizontal plane by driving the five-axis motor.
【００２６】かかる１軸〜５軸モータの駆動による各部
の移動により把持部１９ａを所定位置から所定位置へ移
動させる。The gripper 19a is moved from a predetermined position to a predetermined position by the movement of each unit by the driving of the one-axis to five-axis motors.
【００２７】図３は、図１に示すスレーブアームを有す
る本実施例に係る産業用マニプレータを有する右側面
図、図４はその背面図、図５はその平面図である。これ
ら図３〜図５中、図１及び図２と同一部分には同一番号
を付し重複する説明は省略する。FIG. 3 is a right side view having the industrial manipulator according to this embodiment having the slave arm shown in FIG. 1, FIG. 4 is a rear view thereof, and FIG. 5 is a plan view thereof. 3 to 5, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００２８】図３〜図５に示すように、旋回台１には運
転席２１、マスターアーム２２及びジョイステックレバ
ー２３が配設してある。旋回台１を回動する１軸モータ
は、基台３内に収納してある。垂直アーム４を回動する
２軸モータ２４は、支持部２５を介して旋回台１に配設
してある。水平アーム１１を回動する３軸モータ２６は
上部ユニット７に配設してある。ハンド部１９を垂直面
内で回動する４軸モータ２７は、手首部１３に水平に突
出して配設してある。把持部１９ａを水平面内で回動す
る５軸モータ２８は、手首部１３に垂直に突出して配設
してある。As shown in FIGS. 3 to 5, the swivel 1 is provided with a driver's seat 21, a master arm 22, and a joystick lever 23. A one-axis motor for rotating the swivel base 1 is housed in the base 3. A two-axis motor 24 for rotating the vertical arm 4 is provided on the swivel 1 via a support 25. The three-axis motor 26 for rotating the horizontal arm 11 is provided in the upper unit 7. A four-axis motor 27 that rotates the hand unit 19 in a vertical plane is disposed so as to protrude horizontally from the wrist unit 13. The five-axis motor 28 that rotates the grip 19a in a horizontal plane is disposed so as to protrude perpendicularly to the wrist 13.
【００２９】上述の１軸〜５軸モータで回動する旋回台
１、垂直アーム４、水平アーム１１、ハンド部１９及び
把持部１９ａの回動中心を図３〜図５中にそれぞれ
Ｏ1 ，Ｏ 2 ，Ｏ3 ，Ｏ4 ，Ｏ5 で示す。The swivel table which is rotated by the above-described one-axis to five-axis motors
1, vertical arm 4, horizontal arm 11, hand unit 19 and
The center of rotation of the grip 19a is shown in FIGS.
O1, O Two, OThree, OFour, OFiveIndicated by
【００３０】マスターアーム２２は、スレーブアームと
相似形に形成してあり、このマスターアーム２２をオペ
レータが操作することによりスレーブアームがマスター
アームと相似形となるように制御される。ジョイステッ
クレバー２３は、これをオペレータが前後に倒すことに
より旋回台１を大きく、高速度で左右方向に回動するた
めのものである。マスターアーム２２は運転席２１のオ
ペレータが右手で操作するように運転席２１の右側に、
ジョイステックレバー２３は前記オペレータが左手で操
作するように運転席２１の左側にそれぞれ配設してあ
る。The master arm 22 is formed in a shape similar to the slave arm, and is controlled by an operator operating the master arm 22 so that the slave arm becomes similar to the master arm. The joystick lever 23 is used for turning the turntable 1 large by turning it back and forth by an operator, and for turning the turntable 1 in the left-right direction at a high speed. The master arm 22 is provided on the right side of the driver's seat 21 so that the operator of the driver's seat 21 operates with the right hand.
The joystick lever 23 is disposed on the left side of the driver's seat 21 so that the operator can operate it with his left hand.
【００３１】図６は、図３に示す産業用マニプレータの
マスターアーム２２を抽出・拡大して示す右側面図、図
７はその背面図、図８はその平面図である。FIG. 6 is a right side view showing the master arm 22 of the industrial manipulator shown in FIG. 3 in an extracted and enlarged manner, FIG. 7 is a rear view thereof, and FIG. 8 is a plan view thereof.
【００３２】図６〜図８に示すように、マスターアーム
２２は、スレーブアームの各構成部品に対応する各部品
をスレーブアームと同様の結合関係を保ちながら相似形
に構成したものである。すなわち、アーム及びレバーの
長さはスレーブアームに相似で、関節回動範囲はスレー
ブアームと等しく構成してある。As shown in FIG. 6 to FIG. 8, the master arm 22 is formed by forming the parts corresponding to the respective constituent parts of the slave arm in a similar shape while maintaining the same connection relationship as the slave arm. That is, the length of the arm and the lever is similar to the slave arm, and the joint rotation range is configured to be equal to that of the slave arm.
【００３３】図６〜図８中、３３は旋回台１に対応する
旋回部、３４は垂直アーム４に対応する垂直アーム、３
５，３６，３９，４０，４４，４６，４７，５０は回動
軸５，６，２０及び軸９，１０，１４，１６，１７にそ
れぞれ対応する軸、３７は上部ユニット７に対応する上
部ユニット、３８は垂直レバー８に対応する垂直レバ
ー、４１は水平アーム１１に対応する水平アーム、４２
はカウンタウエイト１２に対応するカウンタウエイト、
４３は手首部１３に対応する手首部、４３ａはブラケッ
ト１３ａに対応するブラケット、４５は水平レバー１５
に対応する水平レバー、４８はブラケット１８に対応す
るブラケットである。In FIG. 6 to FIG. 8, reference numeral 33 denotes a swivel unit corresponding to the swivel table 1, 34 denotes a vertical arm corresponding to the vertical arm 4,
5, 36, 39, 40, 44, 46, 47, and 50 are axes respectively corresponding to the rotating shafts 5, 6, and 20 and the shafts 9, 10, 14, 16, and 17, and 37 is an upper part corresponding to the upper unit 7. A unit, 38 is a vertical lever corresponding to the vertical lever 8, 41 is a horizontal arm corresponding to the horizontal arm 11, 42
Is a counter weight corresponding to the counter weight 12,
43 is a wrist part corresponding to the wrist part 13, 43a is a bracket corresponding to the bracket 13a, 45 is a horizontal lever 15
, A bracket 48 corresponding to the bracket 18.
【００３４】操作部５１は軸５０を介して手首部４３
に、垂直面内を回動可能に取付けてある。また、この操
作部５１の頂部には、水平面内を回動するハンド操作部
５１ａが設けてあり、このハンド操作部５１ａを回動す
ることにより５軸モータ２８（図３参照）でハンド部１
９を回動させる。操作部５１に配設してあるハンド開閉
スイッチ５２、操作スイッチ５３は、その操作によりハ
ンド部１９（図３参照）の把持部１９ａの開閉を行なう
とともに、スレーブアームの制御操作を起動することが
できる。The operation unit 51 is connected to the wrist 43 via the shaft 50.
Is mounted so as to be rotatable in a vertical plane. At the top of the operation unit 51, a hand operation unit 51a that rotates in a horizontal plane is provided. By rotating the hand operation unit 51a, the hand unit 1 is turned by the 5-axis motor 28 (see FIG. 3).
9 is rotated. The hand open / close switch 52 and the operation switch 53 provided on the operation unit 51 can open and close the grip 19a of the hand unit 19 (see FIG. 3) by the operation, and can start the control operation of the slave arm. it can.
【００３５】このとき、旋回部３３は、旋回台１に、水
平面内を回動可能に配設してある。垂直アーム３４、垂
直レバー３８、水平アーム４１、水平レバー４５及び操
作部５１は、軸３５，３９，３６，４６，５０を回動中
心として垂直面内を回動し得るように構成してある。こ
のときの各回動中心を図６中にＯ6 ，Ｏ7 ，Ｏ8 ，
Ｏ 9 ，Ｏ10の符号を付して示す。また、軸４０，４４，
４７の各中心を図６中にＯ 11，Ｏ12，Ｏ13の符号を付し
て示す。At this time, the swivel unit 33 supplies the swivel table 1 with water.
It is arranged to be rotatable in a plane. Vertical arm 34, vertical
The straight lever 38, the horizontal arm 41, the horizontal lever 45 and the operation
The working unit 51 is rotating the shafts 35, 39, 36, 46, 50
It is configured so that it can rotate in a vertical plane as a center. This
In FIG. 6, each rotation center at the time of6, O7, O8,
O 9, OTenIt is indicated by the reference numeral. Also, the shafts 40, 44,
Each center of 47 is indicated by O in FIG. 11, O12, O13With the sign of
Shown.
【００３６】マスターアーム２２における各部の回動量
は、各軸毎に設けたポテンショメータ５４，５５，５
６，５７，５８により検出する。かくして、これら１〜
５軸ポテンショメータ５４〜５８の検出信号に基づき制
御部を介してスレーブアームの１軸モータ、２軸モータ
２４、３軸モータ２６、４軸モータ２７及び５軸モータ
２８（図３参照）を駆動するように構成してある。The amount of rotation of each part of the master arm 22 is determined by the potentiometers 54, 55, 5 provided for each axis.
6, 57 and 58. Thus, these 1
The 1-axis motor, 2-axis motor 24, 3-axis motor 26, 4-axis motor 27, and 5-axis motor 28 (see FIG. 3) of the slave arm are driven via the control unit based on the detection signals of the 5-axis potentiometers 54 to 58. It is configured as follows.
【００３７】引張りバネ５９は、その両端部を旋回部３
３と上部ユニット３７とに係止してあり、通常時（非操
作時）には垂直アーム３４及び垂直レバー３８を、垂直
状態に保持するように構成してある。カウンタウエイト
４２は、水平アーム４１の基端部に固着してあり、通常
時には水平アーム４１を基本姿勢である水平状態に保持
するように構成してある。さらに旋回部３３及び操作部
５１には、それぞれ捩りバネ（図示せず）が介装してあ
り、各部の操作力に抗して旋回部３３、ハンド操作部５
１ａが原点位置に復帰するように旋回部３３及びハンド
操作部５１ａをその回動軸回りに水平面内で回動すると
ともに、操作部５１が原点位置に復帰するように操作部
５１をその回動軸回りに垂直面内で回動するように構成
してある。The tension spring 59 has both ends at the turning portion 3.
3 and the upper unit 37, so that the vertical arm 34 and the vertical lever 38 are held in a vertical state in a normal state (when not operated). The counterweight 42 is fixed to the base end of the horizontal arm 41, and is configured to normally hold the horizontal arm 41 in a horizontal state, which is a basic posture. Further, torsion springs (not shown) are interposed in the turning part 33 and the operating part 51, respectively, so that the turning part 33 and the hand operating part 5 can resist the operating force of each part.
The turning unit 33 and the hand operating unit 51a are rotated in a horizontal plane around their rotation axes so that 1a returns to the home position, and the operating unit 51 is turned so that the operating unit 51 returns to the home position. It is configured to rotate in a vertical plane around the axis.
【００３８】かくして、マスターアーム２２の操作部５
１を手６０で把持して所定の操作を行なった後、この手
６０を離すことにより各部は原点位置に復帰し、基本姿
勢を保持するように構成してある。Thus, the operating section 5 of the master arm 22
After performing a predetermined operation while holding the hand 1 with the hand 60, the parts are returned to the origin position by releasing the hand 60, and the basic posture is maintained.
【００３９】図９は、図３に示す産業用マニプレータの
ジョイステックレバー部分を抽出・拡大して示す右側面
図である。同図に示すように、ジョイステックレバー２
３は、旋回台１に立設した支柱６１の上端に固着してあ
り、そのレバー部２３ａを前後に倒して所定の操作を行
なうように構成してある。FIG. 9 is a right side view showing an extracted and enlarged joystick lever portion of the industrial manipulator shown in FIG. As shown in FIG.
Numeral 3 is fixed to the upper end of a column 61 erected on the swivel 1 so that the lever 23a can be tilted back and forth to perform a predetermined operation.
【００４０】上記実施例において、オペレータは運転席
２１に着席してマスターアーム２２若しくはジョイステ
ックレバー２３を操作する。すなわち、マスターアーム
２２の操作スイッチ５３を押した状態でジョイステック
レバー２３を前後に倒すことにより制御部（図示せず）
を介して１軸モータが駆動される結果、旋回台１は大き
く、迅速に水平面内を回動する。In the above embodiment, the operator sits on the driver's seat 21 and operates the master arm 22 or the joystick lever 23. That is, the control unit (not shown) is obtained by tilting the joystick lever 23 back and forth while pressing the operation switch 53 of the master arm 22.
As a result, the turntable 1 is large and quickly rotates in the horizontal plane.
【００４１】一方、オペレータがマスターアーム２２の
操作部５１を把持して旋回部３３を回動することによ
り、このときの回動量を１軸ポテンショメータ５４で検
出する結果、前記制御部を介して１軸モータが駆動さ
れ、旋回部３３の回動量に応じて旋回台１を旋回する。On the other hand, when the operator grips the operating part 51 of the master arm 22 and turns the turning part 33, the amount of turning at this time is detected by the one-axis potentiometer 54. The shaft motor is driven to turn the swivel base 1 according to the amount of rotation of the swivel unit 33.
【００４２】以下、同様にオペレータの操作により垂直
アーム３４、水平アーム４１、操作部５１及びハンド操
作部５１ａを回動・操作することにより、このときの回
動量を２軸〜５軸ポテンショメータ５５，５６，５７，
５８で検出する結果、前記制御部を介して２軸〜５軸モ
ータ２４，２６，２７，２８が駆動され、垂直アーム３
４、水平アーム４１、操作部５１及びハンド操作部５１
ａの回動量に応じて垂直アーム４、水平アーム１１、ハ
ンド部１９及び把持部１９ａをそれぞれ回動する。Similarly, the vertical arm 34, the horizontal arm 41, the operation unit 51, and the hand operation unit 51a are similarly operated and operated by the operator, so that the amount of rotation at this time is controlled by the 2-axis to 5-axis potentiometer 55, 56, 57,
As a result of the detection at 58, the 2-axis to 5-axis motors 24, 26, 27, 28 are driven via the control unit,
4. Horizontal arm 41, operation unit 51, and hand operation unit 51
The vertical arm 4, the horizontal arm 11, the hand unit 19, and the gripping unit 19a are respectively rotated according to the amount of rotation of “a”.
【００４３】このとき、ブラケット１３ａは常に垂直な
ブラケット１８と平行になり水平アーム１１及び水平レ
バー１５の姿勢の如何にかかわらず常に一定の姿勢を保
持する。また、搬送物を把持するときにはオペレータが
ハンド開閉スイッチ５２を押すことによりこれを行な
う。At this time, the bracket 13a is always parallel to the vertical bracket 18 and always keeps a constant posture regardless of the posture of the horizontal arm 11 and the horizontal lever 15. Further, when gripping the conveyed object, the operator presses the hand open / close switch 52 to do this.
【００４４】図１０は、上記産業用マニプレータの被駆
動部、すなわち旋回台１、垂直アーム４、水平アーム１
１、ハンド部１９及び把持部１９ａ等に駆動力を伝達す
る駆動力伝達系を抽出して概念的に示す説明図である。FIG. 10 shows the driven parts of the industrial manipulator, namely, the swivel 1, the vertical arm 4, and the horizontal arm 1.
FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually illustrating a driving force transmission system that transmits a driving force to a hand unit 19, a grip unit 19a, and the like.
【００４５】同図に示すように、駆動源であるモータ６
０の駆動力は、タイミングベルト６１を介して減速機６
２に伝達し、さらに減速機６２を介して被駆動部６３に
伝達するように構成してある。このとき、減速機６２の
入力軸６２ａにはトルクリミッタ６４が介装してあり、
被駆動部６３に過負荷が作用したときには、このトルク
リミッタ６４が滑って過負荷を吸収するように構成して
ある。また、タイミングベルト６１は、モータ６０の回
転軸６０ａ及び減速機６２の入力軸６２ａにそれぞれ装
着したプーリ６５，６６間に懸架してある。As shown in FIG.
0 is transmitted to the speed reducer 6 via the timing belt 61.
2, and further transmitted to the driven part 63 via the speed reducer 62. At this time, a torque limiter 64 is interposed on the input shaft 62a of the speed reducer 62,
When an overload is applied to the driven portion 63, the torque limiter 64 slides to absorb the overload. Further, the timing belt 61 is suspended between pulleys 65 and 66 mounted on a rotation shaft 60a of the motor 60 and an input shaft 62a of the speed reducer 62, respectively.
【００４６】回転数検出手段であるエンコーダ６５は、
モータ６０の回転数を検出するようモータ６０に配設し
てあり、前記回転数を表わす出力信号Ｓ1 を制御部６７
に送出する。位置検出手段であるポテンショメータ６６
は、被駆動部６３の位置を検出するよう減速機６２の出
力軸６２ｂ側に配設してあり、前記位置を表わす出力信
号Ｓ2 を制御部６７に送出する。The encoder 65, which is a rotation speed detecting means,
Yes be disposed on the motor 60 to detect the rotational speed of the motor 60, the output signals S 1 representing the rotational speed controller 67
To send to. Potentiometer 66 as a position detecting means
It is Yes be disposed on the output shaft 62b side of the reduction gear 62 to detect the position of the driven part 63, and sends an output signal S 2 representative of the position to the control unit 67.
【００４７】制御部６７は、ポテンショメータ６６の出
力信号と、マスターアーム（図１０には図示せず）から
供給する指令値とを比較して両者の偏差が零になるよう
にモータ６０を回転制御する。すなわち、マスターアー
ムにスレーブアームの被駆動部６３を追従せしむべく、
前記指令値との偏差に応じた回転速度でモータ６０が回
転するよう、前記指令値との偏差に応じた他の指令値
と、エンコーダ６５が検出する回転数との偏差に基づき
モータ６０を制御する。同時に、制御部６７は、エンコ
ーダ６５が検出する回転数が上限値を越えないようにモ
ータ６０の回転を制御する。The control section 67 compares the output signal of the potentiometer 66 with a command value supplied from a master arm (not shown in FIG. 10), and controls the rotation of the motor 60 so that the deviation between the two becomes zero. I do. That is, in order to make the driven part 63 of the slave arm follow the master arm,
The motor 60 is controlled based on a difference between another command value corresponding to the deviation from the command value and a rotation speed detected by the encoder 65 such that the motor 60 rotates at a rotation speed corresponding to the deviation from the command value. I do. At the same time, the controller 67 controls the rotation of the motor 60 so that the rotation speed detected by the encoder 65 does not exceed the upper limit.
【００４８】かかる駆動力伝達系において、通常時に
は、マスターアームからの指令値に追従するよう、被駆
動部６３の駆動を行なうが、被駆動部６３が何処かに当
接して動くことができなくなった場合等には、このとき
の過負荷に対しトルクリミッタ６４が滑る。この場合、
マスターアームからの指令値とポテンショメータ６６の
出力信号Ｓ2 との偏差が小さくなることはないので、制
御部６７はモータ６０の回転速度を上昇させる制御を行
なうが、エンコーダ６５の出力信号Ｓ1 に基づき検出す
るモータ６０の回転速度が上限値に達すると、これ以上
モータ６０の回転速度が上昇することのないように制御
する。したがって、被駆動部６３に過負荷が作用してト
ルクリミッタ６４が滑ってもモータ６０の回転が無制限
に上昇することはない。In such a driving force transmission system, the driven portion 63 is normally driven so as to follow a command value from the master arm, but the driven portion 63 cannot move due to contact with somewhere. In such a case, the torque limiter 64 slides against the overload at this time. in this case,
Since there is no possibility that the deviation between the output signal S 2 of the instruction value and the potentiometer 66 from the master arm is reduced, the control unit 67 performs control to increase the rotational speed of the motor 60, the output signals S 1 of the encoder 65 When the rotation speed of the motor 60 detected on the basis of the rotation reaches the upper limit value, control is performed so that the rotation speed of the motor 60 does not increase any more. Therefore, even if an overload acts on the driven portion 63 and the torque limiter 64 slips, the rotation of the motor 60 does not increase without limit.
【００４９】なお、被駆動部への過負荷の作用は、オペ
レータが気付いた時点で、この過負荷状態を解除するよ
うにマスターアームを操作すれば良い。The operation of the overload on the driven portion may be performed by operating the master arm so as to release the overload state when the operator notices.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、産業用マニプレータの被駆動部
に過負荷が作用し、トルクリミッタが滑るような事態が
生起されてもモータの回転数が無限に上昇することはな
く、安全に制御し得る。As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, even if an overload acts on the driven portion of the industrial manipulator and the torque limiter slips, the motor is driven. The number of revolutions does not increase infinitely and can be controlled safely.
【図１】本発明の実施例に係る垂直多関節の産業用マニ
プレータのうちスレーブアームを抽出してその基本構成
を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a vertical multi-joint industrial manipulator according to an embodiment of the present invention, in which slave arms are extracted.
【図２】図１に示すスレーブアームを駆動した場合の１
つの姿勢を示す説明図である。FIG. 2 shows a case where the slave arm shown in FIG. 1 is driven.
It is explanatory drawing which shows one attitude | position.
【図３】図１に示すスレーブアームを有する本実施例に
係る産業用マニプレータを示す右側面図である。FIG. 3 is a right side view showing the industrial manipulator according to the embodiment having the slave arm shown in FIG.
【図４】図３の背面図である。FIG. 4 is a rear view of FIG. 3;
【図５】図３の平面図である。FIG. 5 is a plan view of FIG. 3;
【図６】図３に示す産業用マニプレータのマスターアー
ムを抽出・拡大して示す右側面図である。FIG. 6 is a right side view showing the master arm of the industrial manipulator shown in FIG. 3 in an extracted and enlarged manner.
【図７】図６の背面図である。FIG. 7 is a rear view of FIG. 6;
【図８】図６の平面図である。FIG. 8 is a plan view of FIG. 6;
【図９】図３に示す産業用マニプレータのジョイステッ
クレバー部分を抽出・拡大して示す右側面図である。FIG. 9 is a right side view showing a joystick lever portion of the industrial manipulator shown in FIG. 3 in an extracted and enlarged manner.
【図１０】前記実施例に係る駆動力伝達系を抽出して概
念的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram conceptually illustrating a driving force transmission system according to the embodiment.
２２ マスターアーム ６０ モータ ６２ 減速機 ６２ａ 入力軸 ６２ｂ 出力軸 ６３ 被駆動部 ６４ トルクリミッタ ６５ エンコーダ ６６ ポテンショメータ ６７ 制御部 22 Master arm 60 Motor 62 Reduction gear 62a Input shaft 62b Output shaft 63 Driven part 64 Torque limiter 65 Encoder 66 Potentiometer 67 Control part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−108008（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341827（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−170754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79978（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−172581（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 3/00 - 3/10 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 G05B 19/18 - 19/46 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-108008 (JP, A) JP-A-5-341827 (JP, A) JP-A-6-170754 (JP, A) JP-A-62-1987 79978 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 62-172581 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B25J 3/00-3/10 B25J 9/10-9/22 B25J 13/00-13/08 B25J 19/02-19/06 G05B 19/18-19/46
Claims (1)
位置を検出する位置検出手段の出力信号と、マスターア
ームから供給する指令値とを比較して両者の偏差が零に
なるように前記被駆動部の駆動源であるモータを制御す
るように構成した産業用マニプレータにおいて、 前記モータの出力軸と、減速機の入力軸との間に介装し
たトルクリミッタと、 前記モータの回転数を検出するようこのモータに配設し
た回転数検出手段と、 前記減速機の出力側に配設した前記位置検出手段と、 前記指令値との偏差に応じた回転速度でモータが回転す
るよう、この偏差に応じた他の指令値と前記回転数検出
手段が検出する回転数との偏差に基づき前記モータを制
御するとともに、この回転数検出手段が検出する回転数
が上限値を越えないようにモータを制御する制御部とを
有することを特徴とする産業用マニプレータ。An output signal of a position detecting means for detecting a position of a driven portion such as each joint of a slave arm is compared with a command value supplied from a master arm so that a deviation between the two becomes zero. An industrial manipulator configured to control a motor that is a driving source of a driven part, comprising: a torque limiter interposed between an output shaft of the motor and an input shaft of a speed reducer; and a rotational speed of the motor. A rotational speed detecting means disposed on the motor to detect, a position detecting means disposed on an output side of the speed reducer, and a motor rotating at a rotational speed according to a deviation from the command value. The motor is controlled based on a deviation between another command value according to the deviation and the rotation speed detected by the rotation speed detection means, and the motor is controlled so that the rotation speed detected by the rotation speed detection means does not exceed an upper limit value. To Industrial manipulator and having a Gosuru controller.
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|---|---|---|---|
| JP04886093A JP3211456B2 (en) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | Industrial manipulator |
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