JP3286991B2 - Error correction device for parallelogram link mechanism - Google Patents
Error correction device for parallelogram link mechanismInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、産業用多関節ロボット
等のアーム駆動用に使用される平行四辺形リンク機構に
関し、とくにそのリンク寸法の誤差を自動的に補正する
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallelogram link mechanism used for driving an arm of an industrial articulated robot or the like, and more particularly to a device for automatically correcting an error in the link size.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、産業用多関節ロボット等のアーム
を駆動する機構は、例えば図３および図４に示すよう
に、ベース部１に回動自在に支持した回転軸１１に一方
端を固定した第１アーム２を設け、第１アーム２の他方
端に回動自在に連結した回転軸２１に第２アーム３の一
方端を固定し、第２アーム３の他方端にエンドエフェク
タなどを固定する手首部４を回動自在に連結している。
第１アーム２はベース部１に固定した第１駆動モータ２
２によって回転軸１１を介して回動されるようにしてあ
る。また、回転軸１１の一方側には第１リンク５の一方
端を回動自在に連結し、第１リンク５の他方端には第１
アーム２と同じ長さの第２リンク６の一方端を回転自在
に連結し、第２リンク６の他方端には第１リンク５と同
じ長さの第３リンク７の一方端を回転自在に連結し、第
３リンク７の他方端を回転自在に回転軸２１に連結して
ある。すなわち、第１アーム２、第１リンク５、第２リ
ンク６、第３リンク７により、常に平行四辺形を形成す
る第１平行四辺形リンク機構８を構成している。第１リ
ンク５の一方端には第２駆動モータ３１をタイミングベ
ルト等を介して結合し、第１リンク５を回転軸１１と同
軸で回転して第１平行四辺形リンク機構８を介して第２
アーム３を回転軸２１の回りに回動するようにしてあ
る。さらに、回転軸１１の第１アーム２を挟んで反対側
には第１平行四辺形リンク機構８に対して位相差を有
し、かつ同一寸法の第１リンク５' 、第２リンク６'、
第３リンク７' からなる第２平行四辺形リンク機構８'
を配置してある。なお、第２リンク６、６' を第１リン
ク５、５' および第３リンク７、７' の外側に配置して
ある。したがって、二組の平行四辺形リンク機構のうち
の一方が一直線上に並ぶ、いわゆる死点の位置を通過す
る場合でも、二つの平行四辺形リンク機構間に位相差が
あるため、他方の平行四辺形リンク機構が死点の位置に
ないため回動動作に支障がなく、第２アームが１８０度
以上回動できる。また、平行四辺形リンク機構を円滑に
作動させるために、各リンク間の連結部分に転がり軸受
を設けたものが開示されている（例えば、特開平２−６
５９８７号公報）。2. Description of the Related Art Conventionally, a mechanism for driving an arm of an industrial articulated robot or the like has one end fixed to a rotating shaft 11 rotatably supported on a base portion 1 as shown in FIGS. Provided, a first end of the second arm 3 is fixed to a rotating shaft 21 rotatably connected to the other end of the first arm 2, and an end effector and the like are fixed to the other end of the second arm 3. The wrist 4 is rotatably connected.
The first arm 2 is a first drive motor 2 fixed to the base 1.
By means of the rotary shaft 2, the rotary shaft 11 is rotated through the rotary shaft 11. Further, one end of a first link 5 is rotatably connected to one side of the rotating shaft 11, and a first end is connected to the other end of the first link 5.
One end of a second link 6 having the same length as the arm 2 is rotatably connected, and one end of a third link 7 having the same length as the first link 5 is rotatably connected to the other end of the second link 6. The other end of the third link 7 is rotatably connected to the rotating shaft 21. That is, the first arm 2, the first link 5, the second link 6, and the third link 7 constitute a first parallelogram link mechanism 8 that always forms a parallelogram. A second drive motor 31 is coupled to one end of the first link 5 via a timing belt or the like, and the first link 5 is rotated coaxially with the rotation shaft 11 to be rotated through the first parallelogram link mechanism 8. 2
The arm 3 is turned around a rotation shaft 21. Further, on the opposite side of the rotary shaft 11 across the first arm 2, there is a phase difference with respect to the first parallelogram link mechanism 8, and the first link 5 ′ and the second link 6 ′ having the same dimensions are provided.
A second parallelogram link mechanism 8 'comprising a third link 7'
Is arranged. The second links 6, 6 'are arranged outside the first links 5, 5' and the third links 7, 7 '. Therefore, even when one of the two sets of parallelogram link mechanisms is aligned on a straight line, and passes through a so-called dead center position, there is a phase difference between the two parallelogram link mechanisms. Since the shape link mechanism is not at the position of the dead center, there is no problem in the turning operation, and the second arm can turn 180 degrees or more. Further, in order to smoothly operate a parallelogram link mechanism, a configuration in which a rolling bearing is provided at a connecting portion between the links is disclosed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-6 / 1990).
No. 5987).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
は、加工公差等の要因で第１アーム２の長さと第２リン
ク６の長さに誤差が生じた場合、図２（ａ）に実線で示
すような理想上の平行四辺形リンク機構の形状である平
行四辺形が崩れることになり、その状態で平行四辺形リ
ンク機構が死点を通過する時、第１アーム、各リンクお
よび各リンクの連結部分等に過大な力が加わるという欠
点があった。本発明は、第１アームや各リンクが加工公
差等により長さの差が生じても、自動的に長さの誤差を
補正し、平行四辺形リンク機構が死点の位置をスムース
に通過できるようにすることを目的とするものである。However, in the above configuration, if an error occurs between the length of the first arm 2 and the length of the second link 6 due to a processing tolerance or the like, a solid line in FIG. The parallelogram, which is the ideal shape of the parallelogram link mechanism as shown in the figure, collapses, and when the parallelogram link mechanism passes through the dead center in this state, the first arm, each link, and each link There is a disadvantage that an excessive force is applied to the connecting portion and the like. The present invention automatically corrects the length error even if the first arm or each link has a difference in length due to machining tolerance or the like, and allows the parallelogram link mechanism to smoothly pass the position of the dead center. The purpose is to do so.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、４個のリンク
を互いに回動自在に結合して常に平行四辺形を形成し、
前記リンクの少なくとも１個が結合点を軸として１８０
度以上回動し得る平行四辺形リンク機構において、前記
４個のリンクのうちの１個を多関節ロボットの第１アー
ムで構成するとともに、前記第１アームに回動自在に結
合した第２アームを他のいずれかのリンクに結合し、２
個の前記リンクの結合点に互いに中心軸が偏心する二つ
のジャーナル部を有する偏心軸を設け、前記二つのジャ
ーナル部にそれぞれ前記２個のリンクの結合点を軸受を
介して支持したものである。According to the present invention, four links are rotatably connected to each other to always form a parallelogram,
At least one of the links is 180
In the parallelogram link mechanism can pivot more degrees, the
One of the four links is connected to the first arc of the articulated robot.
And is rotatably connected to the first arm.
Joining the combined second arm to any other link, 2
An eccentric shaft having two journal portions whose central axes are eccentric to each other is provided at a connection point of the two links, and a connection point of the two links is supported on each of the two journal portions via a bearing. .
【０００５】[0005]
【作用】平行四辺形リンク機構の各リンク間のいずれか
の結合点で、軸受を介して偏心軸の互いに偏心した２個
のジャーナル部にそれぞれ２個のリンクの結合点を支持
しているので、各リンクに誤差が生じたときでも、平行
四辺形リンク機構が死点の位置を通過する場合に、偏心
軸が回転して誤差を補正し、各リンクおよび各リンクの
連結部分等に加わる過大な力を防ぐ。At the connection point between the links of the parallelogram link mechanism, the connection points of the two links are supported by the two eccentric journal portions of the eccentric shaft via bearings. Even when an error occurs in each link, when the parallelogram link mechanism passes through the position of the dead center, the eccentric shaft rotates to correct the error, and excessively added to each link and the connecting portion of each link. To prevent excessive force.
【０００６】[0006]
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
本発明の平行四辺形リンク機構の基本構成は図３および
図４に示した従来例とほぼ同じで、第１アーム２、第１
リンク５、第２リンク６、および第３リンク７よりなる
第１平行四辺形リンク機構８と、第１アーム２、第１リ
ンク５' 、第２リンク６' 、および第３リンク７' より
なる第２平行四辺形リンク機構８' からなり、第１平行
四辺形リンク機構８と第２平行四辺形リンク機構８' と
の間に位相差を設けてある。本発明の従来例と異なる点
を図１に示す第１クランク機構８の第１リンク５と第２
リンク６との結合点の要部側断面図で説明する。第１リ
ンク５の第２リンク６との結合点には、互いに中心軸が
偏心するジャーナル部９１、９２を有する偏心軸９を設
け、軸受５１を介して偏心軸９の一方側のジャーナル部
９１を支持しており、第２リンク６の第１リンク５との
結合点には、軸受６１を介して偏心軸９の他方側のジャ
ーナル部９２を支持している。偏心軸９のジャーナル部
９１とジャーナル部９２との中心軸の偏心量ｅは、想定
される加工誤差の最大長さのほぼ１／２に設定してあ
る。平行四辺形リンク機構の動作を説明すると、第１ア
ーム２の長さと第２リンク６の長さに誤差が生じた場
合、第１平行四辺形リンク機構８が死点にない場合（図
２（ａ）に点線で示す）および死点の位置を通過する場
合（図２（ｂ）に示す）に、偏心軸９が回転して偏心量
ｅの２倍の範囲内で誤差を補正し、第１アーム、各リン
クおよび各リンクの連結部分等に加わる過大な力を防ぐ
ことができる。なお、第２クランク機構８' の第１リン
ク５' と第２リンク６' との結合点についても同様であ
る。また、平行四辺形リンク機構の他のリンク間の結合
点に偏心軸を用いて、軸受を介して各リンクを結合して
もよい。また、第２アームを駆動する時に一組の平行四
辺形リンク機構を用い、平行四辺形リンク機構の死点を
通過させるために、ギア、ベルト等の伝動駆動系を用い
る場合においても、本発明の誤差補正装置を用いれば同
様の効果が得られる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
The basic configuration of the parallelogram link mechanism according to the present invention is substantially the same as that of the conventional example shown in FIGS.
A first parallelogram link mechanism 8 including a link 5, a second link 6, and a third link 7, and a first arm 2, a first link 5 ', a second link 6', and a third link 7 '. A second parallelogram link mechanism 8 'is provided, and a phase difference is provided between the first parallelogram link mechanism 8 and the second parallelogram link mechanism 8'. The difference between the first link 5 and the second link 5 of the first crank mechanism 8 shown in FIG.
A description will be given with reference to a sectional side view of a main part of a connection point with the link 6. An eccentric shaft 9 having journal portions 91 and 92 whose central axes are eccentric to each other is provided at a connection point of the first link 5 with the second link 6, and a journal portion 91 on one side of the eccentric shaft 9 is provided via a bearing 51. The journal portion 92 on the other side of the eccentric shaft 9 is supported via a bearing 61 at the connection point of the second link 6 with the first link 5. The amount of eccentricity e of the central axis between the journal portion 91 and the journal portion 92 of the eccentric shaft 9 is set to approximately １ ／ of the maximum length of an assumed processing error. The operation of the parallelogram link mechanism will be described. When an error occurs between the length of the first arm 2 and the length of the second link 6, the case where the first parallelogram link mechanism 8 is not at the dead center (FIG. In the case of passing through the position of the dead center (shown by a dotted line in FIG. 2A)) and the position of the dead center (shown in FIG. Excessive force applied to one arm, each link, and a connecting portion of each link can be prevented. The same applies to the connection point between the first link 5 'and the second link 6' of the second crank mechanism 8 '. Further, each link may be connected via a bearing using an eccentric shaft at a connection point between other links of the parallelogram link mechanism. The present invention is also applicable to a case where a pair of parallelogram link mechanisms is used to drive the second arm and a transmission drive system such as a gear or a belt is used to pass through the dead point of the parallelogram link mechanism. The same effect can be obtained by using the error correction device of the above.
【０００７】[0007]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、４
個のリンクのうち１個を多関節ロボットの第１アームで
構成した平行四辺形リンク機構が死点を通過する場合、
平行四辺形リンク機構を構成する各リンクの寸法誤差を
自動的に補正するので、各リンクおよび各リンクの結合
点に過大な力が発生するのを防ぐことができ、スムーズ
な動作が可能になる効果がある。As described above, according to the present invention, 4
One of the links is the first arm of the articulated robot
When the configured parallelogram link mechanism passes through the dead center,
Since the dimensional error of each link constituting the parallelogram link mechanism is automatically corrected, it is possible to prevent an excessive force from being generated at each link and a connecting point of each link, thereby enabling a smooth operation. effective.
【図１】本発明の実施例を示す要部側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention.
【図２】平行四辺形リンク機構の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a parallelogram link mechanism.
【図３】平行四辺形リンク機構を使用した産業用多関節
ロボットの側面図である。FIG. 3 is a side view of an industrial articulated robot using a parallelogram link mechanism.
【図４】図３の正断面図であるFIG. 4 is a front sectional view of FIG. 3;
【符号の説明】 １ ベース部 １１ 回転軸 ２ 第１アーム ３ 第２アーム ５ 第１リンク ５１、６１ 軸受 ６ 第２リンク ７ 第３リンク ８ 第１平行四辺形リンク機構 ８' 第２平行四辺形リンク機構 ９ 偏心軸 ９１、９２ ジャーナル部[Description of Signs] 1 Base part 11 Rotary shaft 2 First arm 3 Second arm 5 First link 51, 61 Bearing 6 Second link 7 Third link 8 First parallelogram link mechanism 8 'Second parallelogram Link mechanism 9 Eccentric shaft 91, 92 Journal part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 佐々木 正章 (56)参考文献 特開 平２−65987（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−70385（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 17/00 B25J 9/06 ────────────────────────────────────────────────── (5) Continuing from the front page Examiner Masaaki Sasaki (56) References JP-A-2-65987 (JP, A) JP-A-50-70385 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) , DB name) B25J 17/00 B25J 9/06
Claims (2)
て常に平行四辺形を形成し、前記リンクの少なくとも１
個が結合点を軸として１８０度以上回動し得る平行四辺
形リンク機構において、前記４個のリンクのうちの１個
を多関節ロボットの第１アームで構成するとともに、前
記第１アームに回動自在に結合した第２アームを他のい
ずれかのリンクに結合し、２個の前記リンクの結合点に
互いに中心軸が偏心する二つのジャーナル部を有する偏
心軸を設け、前記二つのジャーナル部にそれぞれ前記２
個のリンクの結合点を軸受を介して支持したことを特徴
とする平行四辺形リンク機構の誤差補正装置。1. Four links are rotatably connected to one another to always form a parallelogram, and at least one of said links
In a parallelogram link mechanism in which each of the four links can rotate by 180 degrees or more about the joint point, one of the four links
Is composed of the first arm of the articulated robot.
The second arm rotatably connected to the first arm is connected to another arm.
Bound link Zureka, an eccentric shaft having two journal portions which the central axis each other point of attachment of the two said links eccentrically provided, wherein each said two journal portion 2
An error correcting device for a parallelogram link mechanism, wherein a connection point of the links is supported via a bearing.
系により前記第２アームを駆動して、前記平行四辺形リ
ンク機構の死点を通過させる請求項１記載の平行四辺形
リンク機構の誤差補正装置。2. The parallelogram link mechanism according to claim 1, wherein the second arm is driven by a winding transmission drive system or a gear transmission drive system to pass through a dead center of the parallelogram link mechanism. apparatus.
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