JP3298411B2 - ロボット及びロボットの制御方法 - Google Patents
ロボット及びロボットの制御方法Info
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、手首関節機構に特
徴を有するロボット及びその制御方法に関する。
徴を有するロボット及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業用ロボットの手首機構の最先
端駆動軸である第３の駆動側関節要素に取り付けられた
第３の減速機の駆動軸（第３の駆動軸と省す）は、第２
の駆動側関節要素に取り付けられた第２の減速機の駆動
軸（第２の駆動軸と省す）と直交する位置に配置されて
いる。
端駆動軸である第３の駆動側関節要素に取り付けられた
第３の減速機の駆動軸（第３の駆動軸と省す）は、第２
の駆動側関節要素に取り付けられた第２の減速機の駆動
軸（第２の駆動軸と省す）と直交する位置に配置されて
いる。
【０００３】以下に従来の産業用ロボットの手首機構に
ついて説明する。図４は従来の産業用ロボットの手首機
構を示すものである。図４において、３１は第１の駆動
側関節要素である。３２は第１の駆動側関節要素３１に
取り付けられた第１の減速機、３３は第１の減速機３２
の駆動軸（第１の駆動軸と省す）である。３４は第１の
減速機３２の入力側を駆動させる第１のモータであり、
第１の駆動側関節要素３１の内部に配置されている。３
５ａは第２の駆動側関節要素である。３５ｂは一方の端
部が第１の減速機３２の出力側に締結されておりもう一
方の端部が第２の駆動側関節要素３５ａと締結されてい
る従動側関節要素である。３６は第２の駆動側関節要素
３５ａに取り付けられた第２の減速機、３７は第２の駆
動軸である。３８は動力伝達要素を介して第２の減速機
３６の入力側を駆動させる第２のモータであり、第２の
駆動側関節要素３５ａ内部に配置されている。３９は第
３の駆動側関節要素である。４０は第３の駆動側関節要
素３９に取り付けられた第３の減速機、４１は第３の駆
動軸である。４２は動力伝達要素を介して第３の減速機
４０の入力側を駆動させる第３のモータであり、第２の
駆動側関節要素３５ａ内部に配置されている。１３は溶
接トーチ、１４は第３の減速機４０の出力側に固定され
第３の駆動軸４１の周りを旋回可能でかつ溶接トーチ１
３を支持するセーフティホルダ、１５はパワーケーブ
ル、コンジットケーブル、ガスホース等を一束にしたケ
ーブルである。
ついて説明する。図４は従来の産業用ロボットの手首機
構を示すものである。図４において、３１は第１の駆動
側関節要素である。３２は第１の駆動側関節要素３１に
取り付けられた第１の減速機、３３は第１の減速機３２
の駆動軸（第１の駆動軸と省す）である。３４は第１の
減速機３２の入力側を駆動させる第１のモータであり、
第１の駆動側関節要素３１の内部に配置されている。３
５ａは第２の駆動側関節要素である。３５ｂは一方の端
部が第１の減速機３２の出力側に締結されておりもう一
方の端部が第２の駆動側関節要素３５ａと締結されてい
る従動側関節要素である。３６は第２の駆動側関節要素
３５ａに取り付けられた第２の減速機、３７は第２の駆
動軸である。３８は動力伝達要素を介して第２の減速機
３６の入力側を駆動させる第２のモータであり、第２の
駆動側関節要素３５ａ内部に配置されている。３９は第
３の駆動側関節要素である。４０は第３の駆動側関節要
素３９に取り付けられた第３の減速機、４１は第３の駆
動軸である。４２は動力伝達要素を介して第３の減速機
４０の入力側を駆動させる第３のモータであり、第２の
駆動側関節要素３５ａ内部に配置されている。１３は溶
接トーチ、１４は第３の減速機４０の出力側に固定され
第３の駆動軸４１の周りを旋回可能でかつ溶接トーチ１
３を支持するセーフティホルダ、１５はパワーケーブ
ル、コンジットケーブル、ガスホース等を一束にしたケ
ーブルである。
【０００４】ここで、ロボットが溶接作業を行う際、複
雑な形状を有する溶接対象物に対してロボット手首部分
が該溶接対象物に干渉することなく溶接トーチ１３を接
近させ溶接作業を行う為には、第２・第３の駆動側関節
要素３５ａ及び３９を可能な限り小さくする必要があ
り、特に図５（ｂ）及び（ｃ）に示すＬ３寸法で接近性
能は大きく制限を受ける。従って該寸法をいかに小さく
設計するかが溶接用ロボットの有する溶接対象物の適用
範囲を決定する重要な要因となる。これらの理由により
従来の手首関節機構は、一般に第１の駆動軸３３と第２
の駆動軸３７を直交し、第２の駆動軸３７と第３の駆動
軸４１も直交する位置に配置し、第２・第３のモータ３
８及び４２は第２の駆動側関節要素３５ａの内部に配置
している。
雑な形状を有する溶接対象物に対してロボット手首部分
が該溶接対象物に干渉することなく溶接トーチ１３を接
近させ溶接作業を行う為には、第２・第３の駆動側関節
要素３５ａ及び３９を可能な限り小さくする必要があ
り、特に図５（ｂ）及び（ｃ）に示すＬ３寸法で接近性
能は大きく制限を受ける。従って該寸法をいかに小さく
設計するかが溶接用ロボットの有する溶接対象物の適用
範囲を決定する重要な要因となる。これらの理由により
従来の手首関節機構は、一般に第１の駆動軸３３と第２
の駆動軸３７を直交し、第２の駆動軸３７と第３の駆動
軸４１も直交する位置に配置し、第２・第３のモータ３
８及び４２は第２の駆動側関節要素３５ａの内部に配置
している。
【０００５】以上のように構成された産業用ロボットの
手首機構について、図４を用いて以下その動作について
説明する。まず、第１のモータ３４が第１の駆動側関節
要素３１に取り付けられた第１の減速機３２の入力側を
駆動することにより、第２の駆動側関節要素３５ａ及び
従動側関節要素３５ｂは第１の駆動軸３３の周りにθ１
方向に旋回する。また、第２のモータ３８が動力伝達要
素を介して第２の駆動側関節要素３５ａに取り付けられ
た第２の減速機３６の入力側を駆動することにより、第
３の駆動側関節要素３９は第２の駆動軸３７の周りにθ
２方向に旋回する。更に、第３のモータ４２が動力伝達
要素を介して第３の駆動側関節要素３９に取り付けられ
た第３の減速機４０の入力側を駆動することにり、溶接
トーチ１３及びセーフティホルダ１４は第３の駆動軸４
１の周りにθ３方向に旋回する。
手首機構について、図４を用いて以下その動作について
説明する。まず、第１のモータ３４が第１の駆動側関節
要素３１に取り付けられた第１の減速機３２の入力側を
駆動することにより、第２の駆動側関節要素３５ａ及び
従動側関節要素３５ｂは第１の駆動軸３３の周りにθ１
方向に旋回する。また、第２のモータ３８が動力伝達要
素を介して第２の駆動側関節要素３５ａに取り付けられ
た第２の減速機３６の入力側を駆動することにより、第
３の駆動側関節要素３９は第２の駆動軸３７の周りにθ
２方向に旋回する。更に、第３のモータ４２が動力伝達
要素を介して第３の駆動側関節要素３９に取り付けられ
た第３の減速機４０の入力側を駆動することにり、溶接
トーチ１３及びセーフティホルダ１４は第３の駆動軸４
１の周りにθ３方向に旋回する。
【０００６】従ってこの場合、θ１とθ２及びθ３の組
合せによって溶接トーチ１３に溶接作業に必要なあらゆ
る姿勢を与えることが理論的には可能である。
合せによって溶接トーチ１３に溶接作業に必要なあらゆ
る姿勢を与えることが理論的には可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、θ３方向の自由度に関して見ると、溶接ト
ーチ１３及びセーフティホルダ１４が第３の駆動側関節
要素３９に対して旋回しうる角度に制限があり、必ずし
も連続的に任意の方向の姿勢を取りうるものとはなって
いない。
の構成では、θ３方向の自由度に関して見ると、溶接ト
ーチ１３及びセーフティホルダ１４が第３の駆動側関節
要素３９に対して旋回しうる角度に制限があり、必ずし
も連続的に任意の方向の姿勢を取りうるものとはなって
いない。
【０００８】これは上記のような溶接用ロボットや塗装
用ロボット等の場合、溶接トーチ１３等に連結されたケ
ーブル１５がθ３方向の旋回動作により第２の駆動側関
節要素３５ａに干渉する為である。
用ロボット等の場合、溶接トーチ１３等に連結されたケ
ーブル１５がθ３方向の旋回動作により第２の駆動側関
節要素３５ａに干渉する為である。
【０００９】ここで第２の駆動側関節要素３５ａは内部
に第２の減速機３６、第２のモータ３８、第３のモータ
４２、第２の減速機３６と第２のモータ３８を連結する
動力伝達要素及び第３の減速機４０と第３のモータ４２
を連結する動力伝達要素を配置している為、その外形形
状は図５（ｃ）に示すように角張っている。従って、ケ
ーブル１５が該駆動側関節要素３５ａと干渉する場合に
は、ケーブル１５は大きく屈曲しかつその外縁を損傷す
るため、溶接肉盛りに大きな悪影響を及ぼすことにな
る。
に第２の減速機３６、第２のモータ３８、第３のモータ
４２、第２の減速機３６と第２のモータ３８を連結する
動力伝達要素及び第３の減速機４０と第３のモータ４２
を連結する動力伝達要素を配置している為、その外形形
状は図５（ｃ）に示すように角張っている。従って、ケ
ーブル１５が該駆動側関節要素３５ａと干渉する場合に
は、ケーブル１５は大きく屈曲しかつその外縁を損傷す
るため、溶接肉盛りに大きな悪影響を及ぼすことにな
る。
【００１０】例えば溶接対象物の溶接線がＢに位置する
場合、溶接トーチ１３を１３ｂの位置に移動させる際に
ケーブル１５は第２の駆動側関節要素３５ａと干渉する
為、美しい溶接肉盛りを得ることが出来ない。従ってか
かる干渉がないように溶接対象物の配置及び姿勢が制限
されるという問題点を有していた。
場合、溶接トーチ１３を１３ｂの位置に移動させる際に
ケーブル１５は第２の駆動側関節要素３５ａと干渉する
為、美しい溶接肉盛りを得ることが出来ない。従ってか
かる干渉がないように溶接対象物の配置及び姿勢が制限
されるという問題点を有していた。
【００１１】更に図６に示すような円筒体１７を基盤１
８に隅肉溶接する場合、溶接線１９に沿って全周隅肉溶
接を連続的に行うと、該溶接線に沿って溶接トーチ１３
を旋回させる為に、溶接対象物を最適の状態に配置した
場合でも、ケーブル１５と第２の駆動側関節要素３５ａ
との干渉回避が不可能となり連続した美しい溶接肉盛り
を得ることが出来ない。
８に隅肉溶接する場合、溶接線１９に沿って全周隅肉溶
接を連続的に行うと、該溶接線に沿って溶接トーチ１３
を旋回させる為に、溶接対象物を最適の状態に配置した
場合でも、ケーブル１５と第２の駆動側関節要素３５ａ
との干渉回避が不可能となり連続した美しい溶接肉盛り
を得ることが出来ない。
【００１２】このような問題点は塗装用ロボット等にお
いても同様に生じる。そして、かかる干渉を回避する為
にケーブル位置を第２の駆動軸３７から第３の駆動軸４
１方向へ遠ざける従来の方式では、第１・第２の減速機
３２及び３６の持つ角度伝達誤差が増長され溶接トーチ
１３先端の位置精度の悪化を招くことになる。
いても同様に生じる。そして、かかる干渉を回避する為
にケーブル位置を第２の駆動軸３７から第３の駆動軸４
１方向へ遠ざける従来の方式では、第１・第２の減速機
３２及び３６の持つ角度伝達誤差が増長され溶接トーチ
１３先端の位置精度の悪化を招くことになる。
【００１３】更に、第２の駆動側関節要素３５ａと直接
干渉しているケーブルガード１５ａを小さくすることや
廃止することは、ケーブル１５の自立特性を大きく悪化
させ、該ケーブル内部に設けられた溶接ワイヤ等に激し
い屈曲を与える為、溶接肉盛りに対し悪影響を与えるこ
とになる。
干渉しているケーブルガード１５ａを小さくすることや
廃止することは、ケーブル１５の自立特性を大きく悪化
させ、該ケーブル内部に設けられた溶接ワイヤ等に激し
い屈曲を与える為、溶接肉盛りに対し悪影響を与えるこ
とになる。
【００１４】また、第２の駆動側関節要素３５ａを小さ
くすることでかかる干渉を緩和することも考えられる
が、該駆動側関節要素は内部に第２の減速機３６及び、
第２・第３のモータ３８及び４２と第２・第３の減速機
３６及び４０を連結する動力伝達要素を配置しており、
経済的・合理的には図５（ａ）・（ｂ）・（ｃ）に示す
Ｌ２及びＬ３寸法を更に小型化することは望めない。
くすることでかかる干渉を緩和することも考えられる
が、該駆動側関節要素は内部に第２の減速機３６及び、
第２・第３のモータ３８及び４２と第２・第３の減速機
３６及び４０を連結する動力伝達要素を配置しており、
経済的・合理的には図５（ａ）・（ｂ）・（ｃ）に示す
Ｌ２及びＬ３寸法を更に小型化することは望めない。
【００１５】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、溶接トーチの旋回動作によりケーブルがロボット
本体と干渉することなく溶接作業を行え、美しい安定し
た溶接肉盛りを得ることが可能なロボット及びその制御
方法を提供することを目的とする。
ので、溶接トーチの旋回動作によりケーブルがロボット
本体と干渉することなく溶接作業を行え、美しい安定し
た溶接肉盛りを得ることが可能なロボット及びその制御
方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内部に第１の減速機を設けた第１の駆動
側関節要素と、前記第１の減速機を介して第１の減速機
の駆動軸の周りに旋回可能に取り付けられ、かつ内部に
第２の減速機を有する第２の駆動側関節要素と、前記第
２の減速機を介して第２の減速機の駆動軸の周りに旋回
可能に取り付けられ、かつ内部に第３の減速機を有する
第３の駆動側関節要素を備え、第２の減速機の駆動軸は
第１の減速機の駆動軸と直交する位置に配置され、第２
の減速機の駆動軸とロボットの手首機構の先端駆動軸で
ある第３の駆動側関節要素に取り付けられた第３の減速
機の駆動軸の各々の駆動軸の持つ方向ベクトルが直交
し、かつ同一平面内に存在しないようにオフセットした
ものである。
に、本発明は、内部に第１の減速機を設けた第１の駆動
側関節要素と、前記第１の減速機を介して第１の減速機
の駆動軸の周りに旋回可能に取り付けられ、かつ内部に
第２の減速機を有する第２の駆動側関節要素と、前記第
２の減速機を介して第２の減速機の駆動軸の周りに旋回
可能に取り付けられ、かつ内部に第３の減速機を有する
第３の駆動側関節要素を備え、第２の減速機の駆動軸は
第１の減速機の駆動軸と直交する位置に配置され、第２
の減速機の駆動軸とロボットの手首機構の先端駆動軸で
ある第３の駆動側関節要素に取り付けられた第３の減速
機の駆動軸の各々の駆動軸の持つ方向ベクトルが直交
し、かつ同一平面内に存在しないようにオフセットした
ものである。
【００１７】また、第２の減速機の駆動軸から第３の減
速機の駆動軸を第２の減速機の半径距離以上オフセット
したものである。
速機の駆動軸を第２の減速機の半径距離以上オフセット
したものである。
【００１８】更に、内部に第１の減速機を設けた第１の
駆動側関節要素と、前記第１の減速機を介して第１の減
速機の駆動軸の周りに旋回可能に取り付けられ、かつ内
部に第２の減速機を有する第２の駆動側関節要素と、前
記第２の減速機を介して第２の減速機の駆動軸の周りに
旋回可能に取り付けられ、かつ内部に第３の減速機を有
する第３の駆動側関節要素を備え、第２の減速機の駆動
軸は第１の減速機の駆動軸と直交する位置に配置され、
第２の減速機の駆動軸とロボットの手首機構の先端駆動
軸である第３の駆動側関節要素に取り付けられた第３の
減速機の駆動軸の各々の駆動軸の持つ方向ベクトルが直
交し、かつ同一平面内に存在しないようにオフセットし
たロボットの制御方法において、ロボット本体の近傍に
溶接対象物の溶接線が位置する時、第３の駆動側関節要
素を上向きに回転させる行程及び第２の駆動側関節要素
を左右いずれか一方に少なくとも９０°回転させる行程
の後、第３の駆動側関節要素を溶接対象物に接近させる
ものである。
駆動側関節要素と、前記第１の減速機を介して第１の減
速機の駆動軸の周りに旋回可能に取り付けられ、かつ内
部に第２の減速機を有する第２の駆動側関節要素と、前
記第２の減速機を介して第２の減速機の駆動軸の周りに
旋回可能に取り付けられ、かつ内部に第３の減速機を有
する第３の駆動側関節要素を備え、第２の減速機の駆動
軸は第１の減速機の駆動軸と直交する位置に配置され、
第２の減速機の駆動軸とロボットの手首機構の先端駆動
軸である第３の駆動側関節要素に取り付けられた第３の
減速機の駆動軸の各々の駆動軸の持つ方向ベクトルが直
交し、かつ同一平面内に存在しないようにオフセットし
たロボットの制御方法において、ロボット本体の近傍に
溶接対象物の溶接線が位置する時、第３の駆動側関節要
素を上向きに回転させる行程及び第２の駆動側関節要素
を左右いずれか一方に少なくとも９０°回転させる行程
の後、第３の駆動側関節要素を溶接対象物に接近させる
ものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】この構成においてロボット本体の
近傍側に溶接対象物の溶接線が位置する時、第３の駆動
側関節要素を上向きに回転させる行程及び第２の駆動側
関節要素を左右いずれか一方に少なくとも９０°回転さ
せる行程を行い、第３の駆動側関節要素を溶接対象物に
接近させる制御方法により、溶接トーチの旋回動作によ
りケーブルがロボット本体と干渉することなく溶接作業
を行い、美しい安定した溶接肉盛りを得ることが可能と
なる。
近傍側に溶接対象物の溶接線が位置する時、第３の駆動
側関節要素を上向きに回転させる行程及び第２の駆動側
関節要素を左右いずれか一方に少なくとも９０°回転さ
せる行程を行い、第３の駆動側関節要素を溶接対象物に
接近させる制御方法により、溶接トーチの旋回動作によ
りケーブルがロボット本体と干渉することなく溶接作業
を行い、美しい安定した溶接肉盛りを得ることが可能と
なる。
【００２０】また一方、この構成によって、第２の駆動
側関節要素の外形寸法を小さくすることができ、これに
より溶接対象物に対する第３の駆動側関節要素の接近性
能が飛躍的に向上する。
側関節要素の外形寸法を小さくすることができ、これに
より溶接対象物に対する第３の駆動側関節要素の接近性
能が飛躍的に向上する。
【００２１】以下、本発明の一実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明の一実
施の形態を溶接用ロボットに適用した場合の外形図であ
る。本図において、１は第１の駆動側関節要素である。
２は第１の駆動側関節要素１に取り付けられた第１の減
速機、３は第１の減速機２の駆動軸（第１の駆動軸と省
す）である。４は第１の駆動側関節要素１の内部に設け
られた第１の減速機２の入力側を駆動させる第１のモー
タである。５ａは第２の駆動側関節要素である。５ｂは
一方の端部が第１の減速機２の出力側に締結されもう一
方の端部が第２の駆動側関節要素５ａと締結されている
従動側関節要素である。尚、従動側関節要素５ｂは円滑
な円筒状の断面形状を有する。６は第２の駆動側関節要
素５ａに取り付けられた第２の減速機、７は第２の減速
機６の駆動軸（第２の駆動軸と省す）である。８は従動
側関節要素５ｂの内部に第１の駆動軸３と同軸上に設け
られた第２の減速機６の入力側を駆動させる第２のモー
タである。９は第３の駆動側関節要素である。１０は第
３の駆動側関節要素９に取り付けられた第３の減速機、
１１は第３の減速機１０の駆動軸（第３の駆動軸と省
す）である。１３は溶接トーチ、１４は第３の減速機１
０の出力側に固定され第３の駆動軸１１の周りを旋回可
能でかつ溶接トーチ１３を支持するセーフティホルダで
ある。溶接トーチ１３とその制御装置１６とはパワーケ
ーブル、コンジットケーブル、ガスホース等を一束にし
たケーブル１５によって連結されている。
面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明の一実
施の形態を溶接用ロボットに適用した場合の外形図であ
る。本図において、１は第１の駆動側関節要素である。
２は第１の駆動側関節要素１に取り付けられた第１の減
速機、３は第１の減速機２の駆動軸（第１の駆動軸と省
す）である。４は第１の駆動側関節要素１の内部に設け
られた第１の減速機２の入力側を駆動させる第１のモー
タである。５ａは第２の駆動側関節要素である。５ｂは
一方の端部が第１の減速機２の出力側に締結されもう一
方の端部が第２の駆動側関節要素５ａと締結されている
従動側関節要素である。尚、従動側関節要素５ｂは円滑
な円筒状の断面形状を有する。６は第２の駆動側関節要
素５ａに取り付けられた第２の減速機、７は第２の減速
機６の駆動軸（第２の駆動軸と省す）である。８は従動
側関節要素５ｂの内部に第１の駆動軸３と同軸上に設け
られた第２の減速機６の入力側を駆動させる第２のモー
タである。９は第３の駆動側関節要素である。１０は第
３の駆動側関節要素９に取り付けられた第３の減速機、
１１は第３の減速機１０の駆動軸（第３の駆動軸と省
す）である。１３は溶接トーチ、１４は第３の減速機１
０の出力側に固定され第３の駆動軸１１の周りを旋回可
能でかつ溶接トーチ１３を支持するセーフティホルダで
ある。溶接トーチ１３とその制御装置１６とはパワーケ
ーブル、コンジットケーブル、ガスホース等を一束にし
たケーブル１５によって連結されている。
【００２２】ここで、第２の駆動軸７は第１の駆動軸３
と直交する位置に配置されている。また、第３の駆動軸
１１は第２の駆動軸７と各々の駆動軸の持つ方向ベクト
ルは直交し、かつ同一平面内に存在しないＬ１寸法分オ
フセットした位置に配置されている。
と直交する位置に配置されている。また、第３の駆動軸
１１は第２の駆動軸７と各々の駆動軸の持つ方向ベクト
ルは直交し、かつ同一平面内に存在しないＬ１寸法分オ
フセットした位置に配置されている。
【００２３】これにより第３の駆動側関節要素９内部に
第３の減速機１０の入力側を駆動する第３のモータを配
置する空間を設けることが可能となるため、該モータを
第３の駆動軸１１と同軸上に第３の減速機１０の入力側
と直結して配置する。
第３の減速機１０の入力側を駆動する第３のモータを配
置する空間を設けることが可能となるため、該モータを
第３の駆動軸１１と同軸上に第３の減速機１０の入力側
と直結して配置する。
【００２４】以上のように構成された本実施の形態の産
業用ロボットの手首機構について、図２を用いてその動
作を説明する。まず、第１のモータ４が第１の駆動側関
節要素１に取り付けられた第１の減速機２の入力側を駆
動することにより、第２の駆動側関節要素５ａ及び従動
側関節要素５ｂは第１の駆動軸３の周りにθ１方向に旋
回する。また、第２のモータ８が動力伝達要素を介して
第２の駆動側関節要素５ａに取り付けられた第２の減速
機６の入力側を駆動することにより、第３の駆動側関節
要素９は第２の駆動軸７の周りにθ２方向に旋回する。
更に、第３のモータ１２が第３の駆動側関節要素９に取
り付けられた第３の減速機１０の入力側を駆動すること
により、溶接トーチ１３及びセーフティホルダ１４は第
３の駆動軸１１の周りにθ３方向に旋回する。
業用ロボットの手首機構について、図２を用いてその動
作を説明する。まず、第１のモータ４が第１の駆動側関
節要素１に取り付けられた第１の減速機２の入力側を駆
動することにより、第２の駆動側関節要素５ａ及び従動
側関節要素５ｂは第１の駆動軸３の周りにθ１方向に旋
回する。また、第２のモータ８が動力伝達要素を介して
第２の駆動側関節要素５ａに取り付けられた第２の減速
機６の入力側を駆動することにより、第３の駆動側関節
要素９は第２の駆動軸７の周りにθ２方向に旋回する。
更に、第３のモータ１２が第３の駆動側関節要素９に取
り付けられた第３の減速機１０の入力側を駆動すること
により、溶接トーチ１３及びセーフティホルダ１４は第
３の駆動軸１１の周りにθ３方向に旋回する。
【００２５】従ってこの場合、θ１とθ２及びθ３の組
合せによって溶接トーチ１３に溶接作業に必要なあらゆ
る姿勢を与えることが可能である。
合せによって溶接トーチ１３に溶接作業に必要なあらゆ
る姿勢を与えることが可能である。
【００２６】例えば溶接対象物の溶接線がＢに位置する
場合、第３の駆動側関節要素９を第２の駆動軸７の周り
にθ２方向に溶接トーチ１３が上向きになるよう旋回さ
せ、かつ第２の駆動側関節要素５ａを第１の駆動軸３の
周りにθ１方向に左右いずれか一方に９０°旋回させ、
溶接トーチ１３を図に示す１３ｂの位置に移動させるこ
とにより、ケーブル１５は第２の駆動側関節要素５ａと
干渉することなく溶接トーチ１３を溶接線に接近させる
ことが可能となる。この時、ケーブル１５は従動側関節
要素５ｂと干渉するが、該従動側関節要素は内部に動力
伝達要素や減速機等を含まないためその断面は円滑な円
筒状となっており、かかる干渉が発生してもケーブル１
５を大きく屈曲させることがなく、またその外縁を損傷
させることがないので、全く問題なく溶接作業を行うこ
とが出来る。
場合、第３の駆動側関節要素９を第２の駆動軸７の周り
にθ２方向に溶接トーチ１３が上向きになるよう旋回さ
せ、かつ第２の駆動側関節要素５ａを第１の駆動軸３の
周りにθ１方向に左右いずれか一方に９０°旋回させ、
溶接トーチ１３を図に示す１３ｂの位置に移動させるこ
とにより、ケーブル１５は第２の駆動側関節要素５ａと
干渉することなく溶接トーチ１３を溶接線に接近させる
ことが可能となる。この時、ケーブル１５は従動側関節
要素５ｂと干渉するが、該従動側関節要素は内部に動力
伝達要素や減速機等を含まないためその断面は円滑な円
筒状となっており、かかる干渉が発生してもケーブル１
５を大きく屈曲させることがなく、またその外縁を損傷
させることがないので、全く問題なく溶接作業を行うこ
とが出来る。
【００２７】更に、図６に示すような円筒体１７を基盤
１８に隅肉溶接する場合、上記のように第２・第３の駆
動側関節要素５ａ及び９を動作させ、溶接トーチ１３を
１３ｂの位置に移動させることにより、溶接線１９に沿
って溶接トーチ１３を旋回させた場合でも、ケーブル１
５が第２の駆動側関節要素５ａに干渉せず、全周隅肉溶
接を連続的に行うことが可能となり、美しい安定した溶
接肉盛りを得ることが出来る。
１８に隅肉溶接する場合、上記のように第２・第３の駆
動側関節要素５ａ及び９を動作させ、溶接トーチ１３を
１３ｂの位置に移動させることにより、溶接線１９に沿
って溶接トーチ１３を旋回させた場合でも、ケーブル１
５が第２の駆動側関節要素５ａに干渉せず、全周隅肉溶
接を連続的に行うことが可能となり、美しい安定した溶
接肉盛りを得ることが出来る。
【００２８】以上のように本実施の形態によれば、第３
の駆動軸１１は第２の駆動軸７と各々の駆動軸の持つ方
向ベクトルは直交し、かつ同一平面内に存在しないオフ
セットした位置に配置させ、第３の駆動側関節要素９を
上向きに回転させる行程及び第２の駆動側関節要素５ａ
を左右いずれか一方に少なくとも９０°回転させる行程
を行い、第３の駆動側関節要素９及び溶接トーチ１３を
溶接対象物に接近させることにより、ロボット本体の近
傍側に溶接対象物の溶接線が位置する場合でも、ケーブ
ル１５が第２の駆動側関節要素５ａに干渉せず、全周隅
肉溶接を連続的に行うことが可能となり、美しい安定し
た溶接肉盛りを得ることが出来る。
の駆動軸１１は第２の駆動軸７と各々の駆動軸の持つ方
向ベクトルは直交し、かつ同一平面内に存在しないオフ
セットした位置に配置させ、第３の駆動側関節要素９を
上向きに回転させる行程及び第２の駆動側関節要素５ａ
を左右いずれか一方に少なくとも９０°回転させる行程
を行い、第３の駆動側関節要素９及び溶接トーチ１３を
溶接対象物に接近させることにより、ロボット本体の近
傍側に溶接対象物の溶接線が位置する場合でも、ケーブ
ル１５が第２の駆動側関節要素５ａに干渉せず、全周隅
肉溶接を連続的に行うことが可能となり、美しい安定し
た溶接肉盛りを得ることが出来る。
【００２９】また、第２のモータ８を従動側関節要素５
ｂの内部に第１の駆動軸３と同軸上に設け、かつ第３の
モータ１２を第３の駆動側関節要素９の内部に第３の駆
動軸１１と同軸上に第３の減速機の入力側と直結して設
けることにより、図３（ａ）・（Ｂ）・（ｃ）に示す第
２の駆動側関節要素５ａの外形寸法Ｌ２及びＬ３を小さ
くすることが可能となる。従って複雑な形状を有する溶
接対象物に対しても溶接トーチ１３の接近性能が向上す
ることにより、溶接ロボットとしての溶接性能を飛躍的
に向上させることができる。
ｂの内部に第１の駆動軸３と同軸上に設け、かつ第３の
モータ１２を第３の駆動側関節要素９の内部に第３の駆
動軸１１と同軸上に第３の減速機の入力側と直結して設
けることにより、図３（ａ）・（Ｂ）・（ｃ）に示す第
２の駆動側関節要素５ａの外形寸法Ｌ２及びＬ３を小さ
くすることが可能となる。従って複雑な形状を有する溶
接対象物に対しても溶接トーチ１３の接近性能が向上す
ることにより、溶接ロボットとしての溶接性能を飛躍的
に向上させることができる。
【００３０】更に、第３のモータ１２と第３の減速機１
０を直結させることにより、該モータと第３の減速機１
０を連結する動力伝達要素を省略することが可能とな
り、第３軸を動作させる際に発生する騒音を大きく減少
させる優れた効果を実現できるものである。
０を直結させることにより、該モータと第３の減速機１
０を連結する動力伝達要素を省略することが可能とな
り、第３軸を動作させる際に発生する騒音を大きく減少
させる優れた効果を実現できるものである。
【００３１】なお、本実施の形態では第１〜第３の駆動
側関節要素のみの場合を説明したが、第１の駆動側関節
要素の、第２の駆動側関節要素とは反対側にその他の駆
動側関節要素を設けたものについても上記と同様な効果
を奏することはいうまでもない。
側関節要素のみの場合を説明したが、第１の駆動側関節
要素の、第２の駆動側関節要素とは反対側にその他の駆
動側関節要素を設けたものについても上記と同様な効果
を奏することはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、第３の減速機の駆動軸を第２の減速機の駆動軸と各
々の駆動軸の持つ方向ベクトルは直交し、かつ同一平面
内に存在しないオフセットした位置に配置させるととも
に、第３の駆動側関節要素を上向きに回転させる行程及
び第２の駆動側関節要素を左右いずれか一方に少なくと
も９０°回転させる行程を行い、第３の駆動側関節要素
及び溶接トーチを溶接対象物に接近させることにより、
ロボット本体の近傍側に溶接対象物の溶接線が位置する
場合でも、ケーブルが第２の駆動側関節要素に干渉せ
ず、全周隅肉溶接を連続的に行うことが可能となり、美
しい安定した溶接肉盛りを得ることが出来る。
は、第３の減速機の駆動軸を第２の減速機の駆動軸と各
々の駆動軸の持つ方向ベクトルは直交し、かつ同一平面
内に存在しないオフセットした位置に配置させるととも
に、第３の駆動側関節要素を上向きに回転させる行程及
び第２の駆動側関節要素を左右いずれか一方に少なくと
も９０°回転させる行程を行い、第３の駆動側関節要素
及び溶接トーチを溶接対象物に接近させることにより、
ロボット本体の近傍側に溶接対象物の溶接線が位置する
場合でも、ケーブルが第２の駆動側関節要素に干渉せ
ず、全周隅肉溶接を連続的に行うことが可能となり、美
しい安定した溶接肉盛りを得ることが出来る。
【００３３】また、第２の駆動側関節要素の外形寸法を
小さくすることが可能となり、複雑な形状を有する溶接
対象物に対しても溶接トーチの接近性能が向上すること
により、溶接ロボットとしての溶接性能を飛躍的に向上
させることができるものである。
小さくすることが可能となり、複雑な形状を有する溶接
対象物に対しても溶接トーチの接近性能が向上すること
により、溶接ロボットとしての溶接性能を飛躍的に向上
させることができるものである。
【００３４】更に、第３のモータと第３の減速機を直結
させることにより、該モータと第３の減速機を連結する
動力伝達要素を省略することが可能となり、第３軸を動
作させる際に発生する騒音を大きく減少させる優れた効
果を実現できるものである。
させることにより、該モータと第３の減速機を連結する
動力伝達要素を省略することが可能となり、第３軸を動
作させる際に発生する騒音を大きく減少させる優れた効
果を実現できるものである。
【図１】本発明の一実施の形態の溶接用ロボットの外形
図
図
【図２】本発明の一実施の形態における手首関節機構の
動作説明のための外形図
動作説明のための外形図
【図３】本発明の一実施の形態における手首関節機構の
外形図
外形図
【図４】従来の手首関節機構の動作説明のための外形図
【図５】従来の手首関節機構の外形図
【図６】溶接対象物と溶接トーチの位置関係を示す斜視
図
図
１ 第１の駆動側関節要素 ２ 第１の減速機 ３ 第１の駆動軸 ４ 第１のモータ ５ａ 第２の駆動側関節要素 ５ｂ 従動側関節要素 ６ 第２の減速機 ７ 第２の駆動軸 ８ 第２のモータ ９ 第３の駆動側関節要素 １０ 第３の減速機 １１ 第３の駆動軸 １２ 第３のモータ １３ 溶接トーチ １４ セーフティホルダ １５ ケーブル １６ 制御装置 １７ 溶接対象物（円筒体） １８ 溶接対象物（基盤） １９ 溶接線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−118268（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−309586（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341830（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−15282（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 19/00 B25J 9/06 B23K 9/12 331
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に第１の減速機を設けた第１の駆動
側関節要素と、前記第１の減速機を介して第１の減速機
の駆動軸の周りに旋回可能に取り付けられ、かつ内部に
第２の減速機を有する第２の駆動側関節要素と、前記第
２の減速機を介して第２の減速機の駆動軸の周りに旋回
可能に取り付けられ、かつ内部に第３の減速機を有する
第３の駆動側関節要素を備え、第２の減速機の駆動軸は
第１の減速機の駆動軸と直交する位置に配置され、第２
の減速機の駆動軸とロボットの手首機構の先端駆動軸で
ある第３の駆動側関節要素に取り付けられた第３の減速
機の駆動軸の各々の駆動軸の持つ方向ベクトルが直交
し、かつ同一平面内に存在しないようにオフセットした
ロボット。 - 【請求項２】 第２の減速機の駆動軸から第３の減速機
の駆動軸を第２の減速機の半径距離以上オフセットした
請求項１記載のロボット。 - 【請求項３】 内部に第１の減速機を設けた第１の駆動
側関節要素と、前記第１の減速機を介して第１の減速機
の駆動軸の周りに旋回可能に取り付けられ、かつ内部に
第２の減速機を有する第２の駆動側関節要素と、前記第
２の減速機を介して第２の減速機の駆動軸の周りに旋回
可能に取り付けられ、かつ内部に第３の減速機を有する
第３の駆動側関節要素を備え、第２の減速機の駆動軸は
第１の減速機の駆動軸と直交する位置に配置され、第２
の減速機の駆動軸とロボットの手首機構の先端駆動軸で
ある第３の駆動側関節要素に取り付けられた第３の減速
機の駆動軸の各々の駆動軸の持つ方向ベクトルが直交
し、かつ同一平面内に存在しないようにオフセットした
ロボットの制御方法において、ロボット本体の近傍に溶
接対象物の溶接線が位置する時、第３の駆動側関節要素
を上向きに回転させる行程及び第２の駆動側関節要素を
左右いずれか一方に少なくとも９０°回転させる行程の
後、第３の駆動側関節要素を溶接対象物に接近させるロ
ボットの制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15937196A JP3298411B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | ロボット及びロボットの制御方法 |
| SE9702327A SE522863C2 (sv) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Industriell manipulator samt förfarande för styrning av densamma |
| US08/878,839 US6230580B1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-19 | Industrial manipulator and a method of controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15937196A JP3298411B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | ロボット及びロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH106271A JPH106271A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3298411B2 true JP3298411B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15692374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15937196A Expired - Fee Related JP3298411B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | ロボット及びロボットの制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6230580B1 (ja) |
| JP (1) | JP3298411B2 (ja) |
| SE (1) | SE522863C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102778886A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-11-14 | 北京空间飞行器总体设计部 | 平面四自由度机械臂控制***模拟验证平台 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006007332A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 産業用ロボット |
| DE102009017581B4 (de) * | 2009-04-18 | 2021-06-24 | Igus Gmbh | Mehrachsengelenk insbesondere für die Robotik |
| CN102806543B (zh) * | 2012-07-16 | 2016-05-18 | 国家电网公司 | 更换绝缘子串带电作业机械手 |
| JP7438625B2 (ja) * | 2020-03-25 | 2024-02-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 円周溶接方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3922930A (en) | 1974-12-23 | 1975-12-02 | Nasa | Remotely operable articulated manipulator |
| US4973215A (en) | 1986-02-18 | 1990-11-27 | Robotics Research Corporation | Industrial robot with servo |
| IT1272083B (it) | 1993-12-17 | 1997-06-11 | Comau Spa | Robot industriale con gruppi riduttori integrati. |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP15937196A patent/JP3298411B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-18 SE SE9702327A patent/SE522863C2/sv not_active IP Right Cessation
- 1997-06-19 US US08/878,839 patent/US6230580B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102778886A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-11-14 | 北京空间飞行器总体设计部 | 平面四自由度机械臂控制***模拟验证平台 |
| CN102778886B (zh) * | 2012-03-20 | 2014-05-28 | 北京空间飞行器总体设计部 | 平面四自由度机械臂控制***模拟验证平台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE522863C2 (sv) | 2004-03-09 |
| US6230580B1 (en) | 2001-05-15 |
| SE9702327D0 (sv) | 1997-06-18 |
| SE9702327L (sv) | 1997-12-21 |
| JPH106271A (ja) | 1998-01-13 |
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