JPH0424200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、種々の産業用途等に用いられる水平
多関節型工業用ロボツトに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a horizontal articulated industrial robot used for various industrial applications.

従来例の構成とその問題点 水平多関節型工業用ロボツトは、第１図及び第
２図にその具体構成を示すごとく、固定されたベ
ース１に回転アクチユエータ３を有する第１回転
軸２を介して、一端部を回転自在に支持された第
１アーム４を枢着し、この第１アーム４の他端部
に、第１回転軸２に平行な回転アクチユエータ６
を有する第２回転軸５を介して、同じく一端部を
回転自在に支持された第２アーム７を枢着し、こ
の第２アーム７の先端部に、上下動駆動用アクチ
ユエータ９に連結され、第２回転軸５に平行な第
３回転軸８を介して、摺動自在かつ回転自在に支
持された工具保持部１０が枢着されている。Conventional Structure and Its Problems As shown in FIGS. 1 and 2, the horizontal articulated industrial robot has a rotary actuator 3 connected to a fixed base 1 via a first rotary shaft 2. A first arm 4 whose one end is rotatably supported is pivotally mounted, and a rotary actuator 6 parallel to the first rotation axis 2 is attached to the other end of the first arm 4.
A second arm 7, which is also rotatably supported at one end, is pivotally connected via a second rotating shaft 5 having a second rotary shaft 5, and is connected to the tip of the second arm 7 to an actuator 9 for vertical movement. A tool holder 10 is pivotally mounted via a third rotation axis 8 parallel to the second rotation axis 5 and is slidably and rotatably supported.

そしてこの工具保持部１０の第３回転軸８を中
心とする回転姿勢を制御する手段として、第１回
転軸２に回転用アクチユエータ１７に連結された
歯付ベルト歯１１を、第２回転軸５に２段に一体
となつて回転自在に支持された歯付ベルト車１２
及び１４を、また第３回転軸８に、工具保持部１
０と一体となつて回転可能に支持された歯付ベル
ト車１５を配し、それぞれの歯付ベルト車間を、
張架した歯付ベルト１３及び１６で連結させて前
記回転用アクチユエータ１７を駆動することによ
つて行なつている。また、上記構成で歯付ベルト
車１１，１２，１４及び１５はそれぞれ同一ピツ
チ径寸法としている。その理由は同一ピツチ径寸
法とすることによつて特に回転アクチユエータを
回わさなくとも第１アーム４及び第２アーム７が
どのような位置に移動しても、その回転移動量に
応じて、第３回転軸は、自動的に補正的な回転運
動が加えられ、工具保持部１０の回転姿勢は、常
に一定に保たれるからである。（このような平行
移動の構成は、製図器等において概に採用されて
いる）。 As a means for controlling the rotational posture of the tool holder 10 about the third rotation axis 8, the toothed belt teeth 11 connected to the rotation actuator 17 are connected to the first rotation axis 2, and the second rotation axis 5 A toothed belt wheel 12 integrally supported in two stages and rotatably supported.
and 14, and the third rotating shaft 8, the tool holding part 1
A toothed belt wheel 15 rotatably supported integrally with the toothed belt wheel 15 is disposed, and between each toothed belt wheel,
This is accomplished by driving the rotary actuator 17 by connecting the toothed belts 13 and 16 stretched together. Further, in the above configuration, the toothed belt wheels 11, 12, 14 and 15 have the same pitch diameter. The reason for this is that by making the pitch diameter the same, no matter what position the first arm 4 and second arm 7 move to, without having to turn the rotary actuator, they will be able to move according to the amount of rotational movement. This is because a corrective rotational movement is automatically applied to the third rotation axis, and the rotational posture of the tool holder 10 is always kept constant. (Such a parallel movement configuration is generally employed in drafting instruments and the like).

上記の構成で、４自由度の水平多関節型ロボツ
トとなり、各アクチユエータを制御することによ
つて、平面上の動作範囲を任意に動くことができ
る。しかしながら、一般のロボツトの使用現場で
は、用途によつては、自由度が少なくとも、より
安価なロボツトへのニーズがきわめて強い。この
ため上下動駆動用アクチユエータ９を単に往復駆
動運動のみをする空圧シリンダー等（移動距離制
御なし）を用いて、工具保持軸１０を上下動させ
るのみの水平多関節ロボツトも数多くある。 With the above configuration, the robot becomes a horizontally articulated robot with four degrees of freedom, and by controlling each actuator, it can move arbitrarily within a range of motion on a plane. However, in the field where robots are used in general, depending on the application, there is an extremely strong need for robots that have at least a degree of freedom and are less expensive. For this reason, there are many horizontal articulated robots that only move the tool holding shaft 10 up and down by using a pneumatic cylinder or the like (no movement distance control) that simply drives the vertical movement actuator 9 back and forth.

これは、自由度は、３となるが、これによつて
制御面等から大巾なコストダウンが可能になるた
めである。第３図にその従来例を示す。 This is because although the degree of freedom is three, it is possible to significantly reduce costs in terms of control and the like. FIG. 3 shows a conventional example.

７は第２アーム、９は空圧シリンダー、１０は
工具保持部、２１は第２アーム９に回動可能に支
持され、工具保持部１０を回転規正しながら軸方
向に摺動ガイドならしめるホルダー、１５はホル
ダー２１に固着され、歯付ベルト１６によつて工
具保持部に回転姿勢を与える歯付ベルト車であ
る。上記構成において、第２アーム７に固着され
た空圧シリンダーの駆動力は、連結金具１９を介
して工具保持部１０を上下に摺動させ、その可動
ストロークは、連結金具１９に取付られたボルト
１８がストツパーピン２０に当接するまでの移動
距離Ｐで決められ一定である。（移動距離Ｐは、
ボルト１８で調整可能であるが、一たん設定する
と一定である。） このため、第２図に示すごとく、例えば、ハン
ドリング作業等で、Ａ位置からＢ位置に物品を移
載する場合、Ａ位置における物品の供給高さと、
Ｂ位置における移載位置高さは、必ず同一高さと
しなければならないという欠点を有し、ロボツト
の利用面からの適用範囲を著しくせばめていた。 7 is a second arm, 9 is a pneumatic cylinder, 10 is a tool holder, and 21 is a holder that is rotatably supported by the second arm 9 and serves as a sliding guide in the axial direction while regulating the rotation of the tool holder 10. , 15 is a toothed belt wheel which is fixed to the holder 21 and which gives a rotational attitude to the tool holder by means of a toothed belt 16. In the above configuration, the driving force of the pneumatic cylinder fixed to the second arm 7 causes the tool holder 10 to slide up and down via the connecting fitting 19, and its movable stroke is controlled by the bolts attached to the connecting fitting 19. 18 is determined by the moving distance P until it comes into contact with the stopper pin 20, and is constant. (The moving distance P is
It can be adjusted with the bolt 18, but once set it remains constant. ) For this reason, as shown in Fig. 2, for example, when transferring an article from position A to position B during handling work, etc., the supply height of the article at position A,
This method has the disadvantage that the heights of the transfer and loading positions at position B must always be the same height, which significantly narrows the scope of application in terms of robot usage.

発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑み工業用ロボツトの上
下摺動用アクチユエータを空圧シリンダー等、定
められた２点間を定ストローク往復駆動するアク
チユエータとした時でも、物品の供給高さと移載
位置高さを必ずしも同一に揃えなくとも、それぞ
れの地点において工具保持部の上下摺動ストロー
クの可変及びその調整を可能とする安価な工業用
ロボツトを提供するものである。Purpose of the Invention In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention aims to improve the supply height and transfer of articles even when the vertical sliding actuator of an industrial robot is an actuator that reciprocates at a constant stroke between two predetermined points, such as a pneumatic cylinder. To provide an inexpensive industrial robot that can vary and adjust the vertical sliding stroke of a tool holder at each point, even if the heights are not necessarily the same.

発明の構成 本発明は、平行な複数の回転軸を有する、いわ
ゆる水平多関節型工業用ロボツトにおいて、先端
部の工具保持部を垂直方向の位置を制御できない
空圧シリンダー等のアクチユエータに駆動させる
一方、上記工具保持部の垂直方向の位置制御は、
各アームの回転によつて平行移動する姿勢保持機
能によつて回転移動するホルダーを介して、工具
保持部とアクチユエータの相対位置関係を利用し
て、工具保持部の水平面内の位置に対応する上記
アクチユエータの垂直方向駆動位置を規制する１
個又は複数個のストツパを設けることにより行な
つており、安価な構成で垂直方向の位置の異なる
複数位置間のハンドリング作業を行えるという効
果がある。Composition of the Invention The present invention is directed to a so-called horizontally articulated industrial robot having a plurality of parallel rotation axes, in which a tool holder at the tip is driven by an actuator such as a pneumatic cylinder whose position in the vertical direction cannot be controlled. , the vertical position control of the tool holding section is as follows:
Using the relative positional relationship between the tool holder and the actuator, the above-mentioned position corresponding to the position of the tool holder in the horizontal plane is used via a holder that rotates and moves by a posture holding function that moves in parallel with the rotation of each arm. Regulating the vertical drive position of the actuator 1
This is accomplished by providing one or more stoppers, and has the advantage of being able to perform handling operations between a plurality of different vertical positions with an inexpensive structure.

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら説明する。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第４図は、本発明の実施例における水平多関節
型ロボツトの第３回転軸部の正面断面図で、第５
図は、第４図におけるＱ−Ｑ部の断面矢視図であ
る。なお、水平多関節型工業用ロボツトの本体部
の構成や工具保持部の第３回転軸を中心とする姿
勢制御手段は、第１図及び第２図と同様でありす
でに前述しているので説明は省略する。従がつ
て、本発明のポイントとなつている第３回転軸部
について第４図と第５図で説明する。２２は、水
平多関節型ロボツトの第２アーム、２３は第２ア
ーム２２に固着されている２点間往復駆動用の空
圧シリンダー２４は一端を空圧シリンダーの可動
部に固着され、他端を工具保持部２７と回転軸受
２６を介し連結されている連結金具、２８は第２
アーム２２に回転可能に支持され、工具保持部２
７をキー３０を介して回転規正しながら軸方向に
摺動ガイドならしめるホルダーでそのフランジ部
に回転中心と同芯で開口部を外側に狭寸法とする
Ｖ型の溝２９を有している。３１及び３２はそれ
ぞれ所定の長さを有するストツパーで前記溝２９
にはめ込まれているＶ型ナツト３３を介し所定の
位置に角度ａの間かくで固定されている。３５は
ホルダー２８に固着され歯付ベルト３６によつて
工具保持部２７に回転姿勢を与える歯付ベルト車
である。 FIG. 4 is a front sectional view of the third rotating shaft portion of the horizontal articulated robot in the embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a cross-sectional view taken along the line Q--Q in FIG. 4. The configuration of the main body of the horizontal articulated industrial robot and the attitude control means centered on the third rotation axis of the tool holder are the same as those shown in FIGS. 1 and 2 and have already been explained above. is omitted. Accordingly, the third rotating shaft portion, which is the key point of the present invention, will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. 22 is the second arm of the horizontal articulated robot; 23 is a pneumatic cylinder 24 for reciprocating between two points fixed to the second arm 22; one end is fixed to the movable part of the pneumatic cylinder; the other end is fixed to the second arm 22; A connecting fitting is connected to the tool holding part 27 via the rotation bearing 26, and 28 is a second connecting fitting.
Rotatably supported by the arm 22, the tool holder 2
7 as a sliding guide in the axial direction while regulating rotation through a key 30, and has a V-shaped groove 29 on its flange that is concentric with the center of rotation and narrows the opening outward. . 31 and 32 are stoppers each having a predetermined length;
It is fixed in a predetermined position at an angle a through a V-shaped nut 33 that is fitted into the V-shaped nut 33. A toothed belt wheel 35 is fixed to the holder 28 and provides a rotational attitude to the tool holder 27 by means of a toothed belt 36.

以上のように構成された第３回転軸部について
以下その動作を説明する。 The operation of the third rotating shaft portion configured as described above will be described below.

先ず工業用ロボツトでハンドリング作業等を行
う場合、第２図に示す如く、Ａ地点で物品を供給
し、Ｂ地点に移載する場合を考えると、Ａ地点で
の第３回転軸部の動作は、空圧シリンダー２３に
よつて工具保持部２７は連結金具２４を介して下
降しボルト２５がストツパー３１に当接するスト
ローク即ちP₁ストローク下降し、実際には工具
保持部２７の先端部に取りつけた把持装置等で物
品を把持することができる。物品を把持すると、
工具保持部２７は上昇し、ロボツトは次に各アー
ムが回転し、第３回転軸芯は、所定のＢ地点に移
動する。この際には、特に回転用アクチユエータ
１７が作動しなくとも各アームが回転移動するこ
とによつて第３回転軸は、姿勢制御手段によつ
て、各アームのそれぞれの回転移動量に対応した
角度ａだけ回転される。即ち、ホルダー２８と共
に工具保持部２７は角度ａ分回転されることにな
る。 First, when performing handling work etc. with an industrial robot, consider the case where an article is supplied at point A and transferred to point B, as shown in Figure 2.The operation of the third rotating shaft at point A is as follows. , the tool holder 27 is lowered by the pneumatic cylinder 23 via the connecting fitting 24, and the bolt 25 comes into contact with the stopper 31, that is, the bolt 25 descends by _one stroke, and is actually attached to the tip of the tool holder 27. The article can be gripped by a gripping device or the like. When you grasp an item,
The tool holder 27 rises, each arm of the robot then rotates, and the third rotation axis moves to a predetermined point B. At this time, even if the rotational actuator 17 does not operate, each arm rotates, and the third rotation axis is set at an angle corresponding to the amount of rotational movement of each arm by the attitude control means. Rotated by a. That is, the tool holding part 27 is rotated by the angle a together with the holder 28.

従がつて、Ｂ地点では、工具保持部２７が、空
圧シリンダー２３によつて、再度下降する時に
は、連結金具２４に取付けたボルト２５は、スト
ツパー３１から、第３回転軸を中心にａ角度離れ
た位置にセツテイングされているストツパー３２
に当接するため、下降ストロークはP₂に変える
ことができる。 Therefore, at point B, when the tool holder 27 is lowered again by the pneumatic cylinder 23, the bolt 25 attached to the connecting fitting 24 moves from the stopper 31 at an angle a about the third rotation axis. Stopper 32 set in a remote position
, the downward stroke can be changed to P ₂ .

このように、第１回転軸の中心位置に対してロ
ボツトアームの第３回転軸のスタート地点から、
順次移動していく地点の移動角度があらかじめわ
かつている場合には、ホルダー２８のフランジ面
に異なる長さのストツパー３１及び３２等、所定
の移動角度に合わせて順次セツテイングしていく
ことによつて、工具保持部２７の下降ストローク
を順次変えていくことができるという効果があ
る。なお、本実施例において、ストツパー３１及
び３２とホルダー２８との結合は、ホルダー２８
のフランジ部の円周上に、回転中心と同芯で開口
部を外側に狭寸法とするＶ型の溝２９を設け、そ
の溝２９に嵌合する同形状のＶ型ナツト３３を介
して、その円周上の任意の位置に固定できるよう
にしたが、上記Ｖ型溝形状をＴ型溝形状としても
良く又、溝の代わりに、複数多数個のタツプ穴を
設けておき、そのタツプ穴を選定して、ストツパ
ー３１及び３２を取付けても良い。 In this way, from the starting point of the third rotation axis of the robot arm with respect to the center position of the first rotation axis,
If the movement angle of the points to be moved sequentially is known in advance, stoppers 31 and 32 of different lengths, etc., are set on the flange surface of the holder 28 in order according to the predetermined movement angle. , the downward stroke of the tool holder 27 can be successively changed. In this embodiment, the stoppers 31 and 32 are connected to the holder 28.
A V-shaped groove 29 is provided on the circumference of the flange portion of the flange, and the V-shaped groove 29 is concentric with the center of rotation and has a narrow opening on the outside. Although the V-shaped groove can be fixed at any position on the circumference, the V-shaped groove may be replaced with a T-shaped groove, and instead of a groove, a plurality of tapped holes can be provided. The stoppers 31 and 32 may be attached by selecting the following.

また本実施例では、工具保持部２７の第３回転
軸を中心とする回転姿勢を制御する手段として、
各アームの回転軸芯に同一ピツチ寸法径の歯付ベ
ルト車を配した平行移動手段としたが、同様に各
アームの回転軸芯を中心として揺動する平行四辺
形を形成するリンク機構としても同様の効果を見
い出せる。 Further, in this embodiment, as a means for controlling the rotational posture of the tool holder 27 about the third rotation axis,
The parallel movement means is a toothed belt wheel with the same pitch size and diameter arranged at the rotation axis of each arm, but it can also be used as a link mechanism that forms a parallelogram that swings around the rotation axis of each arm. Similar effects can be found.

発明の効果 以上のように本発明は、平行な複数の回転軸を
有する水平多関節ロボツトにおいて、先端の工具
保持部の摺動に安価な往復駆動用アクチユエータ
（空圧シリンダー等）を設けその摺動ストローク
の位置制御に、各ロボツトアームの回転軸を利用
した姿勢制御機能によつて得られる工具保持部の
回転割出しを活用して、水平面内のアクチユエー
タとの相対位置関係を変えるようなストツパ手段
を設けることによつて、行なうものであり、制御
面等から大巾なコストダウンが可能であり、ロボ
ツトの利用面からの適用範囲も拡大することがで
き、その効果は大なるものがある。Effects of the Invention As described above, the present invention provides an inexpensive reciprocating actuator (pneumatic cylinder, etc.) for the sliding of the tool holder at the tip in a horizontal articulated robot having a plurality of parallel rotation axes. A stopper that changes the relative positional relationship with the actuator in the horizontal plane is used to control the position of the dynamic stroke by utilizing the rotation index of the tool holder obtained by the posture control function using the rotation axis of each robot arm. By providing a means to do this, it is possible to significantly reduce costs in terms of control, etc., and the scope of application of robots can be expanded, and the effects are significant. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は水平多関節型ロボツトの正面図、第２
図は第１図の上面図、第３図は従来例における第
３回転軸部の正面断面図、第４図は本実施例にお
ける第３回転軸部の正面断面図、第５図は第４図
におけるＱ−Ｑ断面の矢視図である。 １……ベース、２……第１回転軸、３……第１
アームの回転駆動手段（回転アクチユエータ）、
４……第１アーム、５……第２回転軸、６……第
２アームの回転駆動手段（回転アクチユエータ）、
７……第２アーム、８……第３回転軸、２７，１
０……工具保持部、２３……第３回転軸方向の２
点間を往復駆動するアクチユエータ（空圧シリン
ダー）、２５……当接部（ボルト）、３１，３２…
…ストツパ、１１……第１の歯付ベルト車、１２
……第２の歯付ベルト車、１４……第３の歯付ベ
ルト車、１５，３５……第４の歯付ベルト車、１
３，１６……歯付ベルト。 Figure 1 is a front view of the horizontally articulated robot, Figure 2
The figures are a top view of Fig. 1, Fig. 3 is a front sectional view of the third rotating shaft part in the conventional example, Fig. 4 is a front sectional view of the third rotating shaft part in the present embodiment, and Fig. 5 is a front sectional view of the third rotating shaft part in the conventional example. It is an arrow view of the QQ cross section in the figure. 1... Base, 2... First rotating shaft, 3... First
Arm rotation drive means (rotary actuator),
4...First arm, 5...Second rotating shaft, 6...Rotation drive means (rotary actuator) for the second arm,
7...Second arm, 8...Third rotation axis, 27,1
0...Tool holding part, 23...2 in the direction of the third rotation axis
Actuator (pneumatic cylinder) that reciprocates between points, 25... Contact portion (bolt), 31, 32...
...Stopper, 11...First toothed belt wheel, 12
...Second toothed belt pulley, 14...Third toothed belt pulley, 15, 35...Fourth toothed belt pulley, 1
3,16...Toothed belt.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ ベースに、第１回転軸を介して、一端部を回
転自在に支持された第１アームと、このアームを
回転駆動する駆動手段と、上記第１アームの他端
部に、上記第１回転軸と平行な第２回転軸を介し
て、回転自在に支持された第２アームと、この第
２アームを回転駆動する駆動手段と、上記第２ア
ームの先端部に、前記第２回転軸と平行な第３回
転軸を介して、回転自在、かつ同第３回転軸の方
向に摺動自在に支持された工具保持部と、上記第
２アームに設けられ、上記工具保持部を第２アー
ムに対して、第３回転軸方向の２点間を、往復駆
動するアクチユエータと、上記、工具保持部の、
上記第３回転軸を中心とする回転姿勢を、上記第
１ならびに第２アームの回転にかかわらず一定と
する姿勢制御手段と、上記第３回転軸の方向に、
工具保持部と一体に回転し、かつ第３回転軸の方
向には、上記第２アームに対して、不動の関係を
有し、上記工具保持部の第３回転軸方向の、一方
向の移動を阻止する工具保持部位置決め手段とを
備え、上記工具保持部位置決め手段は、上記アク
チユエータに設けた当接部と当接して、上記工具
保持部の移動を阻止する一個又は複数個のストツ
パを、前記第３回転軸を中心とし、同中心と前記
アクチユエータの当接部までの距離を半径とする
同一円周上に有することを特徴とする工業用ロボ
ツト。 ２ 上記工具保持部位置決め手段のストツパは、
第３回転軸の方向位置を調整できるようにした特
許請求の範囲第１項記載の工業用ロボツト。 ３ 上記工具保持部位置決め手段のストツパは、
前記工具保持部位置決め手段に対し、上記同一円
周上を移動可能とした特許請求の範囲第１項記載
の工業用ロボツト。 ４ 上記姿勢制御手段は、第１回転軸と第２回転
軸にそれぞれ回転自在に設けた第１ならびに第２
の歯付ベルト車と、この２つの歯付ベルト車間に
張架した歯付ベルトと、上記第２歯付ベルト車と
同芯同径で、かつ一体に回転する第３歯付ベルト
車と、第３回転軸を中心として、回転し、かつ工
具保持部と一体に回転する第４歯付ベルト車と、
上記第３ならびに第４歯付ベルト車間に張架した
歯付ベルトからなり、上記第１歯付ベルト車をベ
ースに対して、固定した特許請求の範囲第１項記
載の工業用ロボツト。[Scope of Claims] 1. A first arm whose one end is rotatably supported by a base via a first rotating shaft, a driving means for rotationally driving this arm, and the other end of the first arm. a second arm rotatably supported via a second rotation axis parallel to the first rotation axis; a driving means for rotationally driving the second arm; and a distal end of the second arm; a tool holding part rotatably supported via a third rotation axis parallel to the second rotation axis and slidable in the direction of the third rotation axis; an actuator that reciprocates the holding part with respect to the second arm between two points in the third rotation axis direction; and the tool holding part;
attitude control means for keeping a rotational attitude about the third rotational axis constant regardless of rotation of the first and second arms;
Rotates integrally with the tool holder and has an immovable relationship with the second arm in the direction of the third rotation axis, and moves the tool holder in one direction in the third rotation axis direction. tool holder positioning means for preventing the tool holder from moving; An industrial robot having the same circumference centered on the third rotating shaft and having a radius equal to the distance between the third rotating shaft and the contact portion of the actuator. 2 The stopper of the tool holder positioning means is
The industrial robot according to claim 1, wherein the directional position of the third rotating shaft can be adjusted. 3 The stopper of the tool holder positioning means is
The industrial robot according to claim 1, wherein the industrial robot is movable on the same circumference with respect to the tool holding portion positioning means. 4 The above-mentioned attitude control means includes first and second rotary shafts rotatably provided on the first rotation shaft and the second rotation shaft, respectively.
a toothed belt wheel, a toothed belt stretched between the two toothed belt wheels, and a third toothed belt wheel that is coaxial and has the same diameter as the second toothed belt wheel and rotates integrally with the second toothed belt wheel. a fourth toothed belt wheel that rotates around a third rotation axis and rotates integrally with the tool holding part;
The industrial robot according to claim 1, comprising a toothed belt stretched between said third and fourth toothed belt wheels, and wherein said first toothed belt wheel is fixed to a base.