JPH0957679A - 軌跡生成装置 - Google Patents

軌跡生成装置

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JPH0957679A
JPH0957679A JP7233225A JP23322595A JPH0957679A JP H0957679 A JPH0957679 A JP H0957679A JP 7233225 A JP7233225 A JP 7233225A JP 23322595 A JP23322595 A JP 23322595A JP H0957679 A JPH0957679 A JP H0957679A
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名田  稔
Akiyoshi Shiobara
日佳 塩原
Atsushi Etsuno
越野  敦
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボットのリストに取付けて軌跡を描かせる軌
跡生成専用装置において、生成された軌跡精度がよくか
つツールに供給されるケーブル等に曲げ、ねじりが生じ
ることのない軌跡生成装置を提供。 【解決手段】第1の駆動源2の出力軸に連結された第1
歯車3と噛合う一対の第2歯車4、5に固定されかつ基
台1にそれぞれ回転自由に支持された一対の外側軸6、
7と、各外側軸の回転軸芯15、16に対してそれぞれ第1
距離だけ偏心しかつ同じ第1の位相もって外側軸内側に
回転自由に支持された一対の内側軸8、9と、各内側軸
の回転軸芯17、18に対してそれぞれ第2距離だけ偏心し
かつ同じ第2の位相もって内側軸内側に形成された一対
の支持軸19、20と、支持軸に回転摺動可能に軸支された
腕10と、腕に支持されたツール21と、前記内側軸8、9
をその回転軸芯17、18のまわりに回転させる第2の駆動
源11と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はロボット等のリスト
に取付けられ、装置先端に取付けられたツールにおいて
円や、楕円等の所定の軌跡を生成する軌跡生成装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来ツールに円等を描かせる場合ロボッ
トの軸を制御して行なっていた。円軌跡の生成をロボッ
トで行なった場合、軌跡を生成させるツール先端が制御
される軸と離れている為、円軌跡を精度よく描かせる事
は困難であった。この問題を解決する方法として軌跡生
成装置をロボットのリストに取付けて軌跡を描かせる方
法がとられていた。これらの1つの従来の軌跡生成装置
としては図4に示す5節リンクを利用するものがあっ
た。
【0003】図4の5節リンク機構の軌跡生成装置は、
ベース50を固定腕とし、ベース50に固定された駆動源5
1、52と、駆動源51、52の出力軸61、62に連結された上
腕54、55と、上腕54、55の各一端部と回転自由軸63、64
を介して軸支された下腕56、57と、下腕56、57の他端部
を相互に連結する回転自由軸58と、回転自由軸58に支持
されたツール59とからなる。駆動源51を作動して上腕54
を回動させてツール59を位置決めし、その後で駆動源52
を駆動源51と同期させて作動し、上腕54、55及び下腕5
6、57を回転させ、ツール59に所望の軌跡を描かすもの
であった。回転自由軸58に支持されたツール59は各腕の
回転にかかわらず同じ姿勢をとることができる。ロボッ
トのリストに取付ける類似の軌跡生成装置の例として
は、例えば特公平7─041417号公報に記載する装置もあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、ツールとしてY
AGレーザガンを使用する場合、ガンに結合される光フ
ァイバー線はねじり、曲げ等をきらう性質があり、上記
の5節リンクを利用する方法はガン姿勢の変化が小さい
為、光ファイバー線のねじりは小さくなる利点はあるが
ねじれ問題は残り、かつ軌跡生成を2軸の制御により行
なう為軌跡精度は制御に負う所が大で、多くの腕が共働
するので制御が難しく軌跡精度は悪くなった。これに対
し特公平7─041417号のものでは円軌跡を生成する場
合、一軸で円軌跡の半径を決め、他方の一軸の回転で円
軌跡を生成する為、円軌跡の精度は良くなるが、一方ツ
ールに供給されるケーブル等とツールを支持する部材と
の間に姿勢を保つために軸受が介さされておりこの軸受
その他装置内の軸受の摺動抵抗に起因して、ツールに結
合している光ファイバー線のねじれ問題が残った。本発
明の課題はロボットのリストに取付けて軌跡を描かせる
軌跡生成専用装置において、生成された軌跡精度がよく
かつツールに供給されるケーブル等に曲げ、ねじりが生
じることのない軌跡生成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、基台
1に取付けられた第1の駆動源2の出力軸に連結された
第1歯車3と、第1歯車と両側で噛合い同一歯数を有す
る一対の第2歯車4、5と、各前記一対の第2歯車4、
5と固定されかつ前記基台1にそれぞれ回転自由に支持
された一対の外側軸6、7と、各一対の外側軸6、7の
回転軸芯15、16に対してそれぞれ第1距離だけ偏心しか
つ同じ第1の位相もって外側軸内側に回転自由に支持さ
れた一対の内側軸8、9と、各一対の内側軸8、9の回
転軸芯17、18に対してそれぞれ第2距離だけ偏心しかつ
同じ第2の位相もって内側軸内側に形成された一対の支
持軸19、20と、前記一対の支持軸に回転摺動可能に軸支
された腕10と、腕に支持されたツール21と、前記基台1
に取付けられかつ前記一対の内側軸8、9をその回転軸
芯17、18のまわりに回転させる第2の駆動源11と、を有
し、前記第2の駆動源11による前記内側軸の回転は前記
第1の駆動源2による前記外側軸の回転と独立に又は同
期して行われるようにしたことを特徴とする軌跡生成装
置を提供することによって上述した従来技術の課題を解
決した。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1乃至図
3を参照して説明する。図1は本発明の軌跡生成装置の
一部を省略した平面断面構造図、図2は図1の下方側か
ら見た一部を省略した側面図、図3は図2に対応する各
部材の作動を示すブロック図である。各図において基台
1に取付けられた第1の駆動源2の出力軸に連結された
第1歯車3と、第1歯車3と両側で噛合い同一歯数を有
する一対の第2歯車4、5と、各一対の第2歯車4、5
と固定されかつ前記基台1にそれぞれ回転自由に支持さ
れた一対の外側軸6、7と、各一対の外側軸6、7の回
転軸芯15、16に対してそれぞれ第1距離だけ偏心しかつ
同じ第1の位相もって外側軸内側に軸受42を介して回転
自由に支持された一対の内側軸8、9とを有する。外側
軸6、7と内側軸8、9とは自由に回転することができ
かつ第2歯車4、5の回転の影響も受けない。
【0007】さらに本発明の軌跡生成装置は、各一対の
内側軸8、9の回転軸芯17、18に対してそれぞれ第2距
離だけ偏心しかつ同じ第2の位相もって内側軸内側に形
成された一対の支持軸19、20と、前記一対の支持軸19、
20に回転摺動可能に軸支された腕10と、腕に支持された
ツール21と、前記基台1に取付けられかつ一対の内側軸
8、9をその回転軸芯17、18のまわりに回転させる第2
の駆動源11と、を有する。ツール21はツールが動作して
も基台1に干渉しない腕10上に支持されている。そして
第2の駆動源11の出力軸に連結された第3歯車12と、第
3歯車と両側で噛合う同一歯数を有する一対の第4歯車
13、13と、各第4歯車と前記内側軸8、9との間に介し
た等速継手14が配置されており、第2の駆動源11による
内側軸8、9の回転は第1の駆動源2による前記外側軸
6、7の回転と独立に又は同期して行われるようにされ
ている。図1では省略されているが、図1の左側には、
第2の駆動源11の出力軸に連結された第3歯車12(図2
参照)と、第3歯車12と噛合う第4歯車13と同一歯数を
有する第4歯車と、第4歯車と前記内側軸9との間に介
した等速継手とが配置されている。
【0008】本発明の軌跡生成装置の作用を説明する。
図3においてそれぞれ回転自由に支持された一対の外側
軸6、7の回転軸芯15、16及び一対の内側軸8、9の回
転軸芯17、18は第1の4辺形リンクを形成し、そして、
それぞれ回転自由に支持された一対の内側軸8、9の回
転軸芯17、18と内側軸内側に形成された一対の支持軸1
9、20の回転軸芯 119、 120とは第2の4辺形リンクを
形成する。支持軸19、20に回転摺動可能に軸支された腕
10上のツール締結点を21とする。なお本実施の形態では
腕10の軸線と回転軸芯17、18を結ぶ軸線が同一直線上に
来た場合、剛性不足となる可能性があり、図1では省略
されているが、図1の左側に、第2の駆動源11の出力軸
に連結された第3歯車12と、第3歯車12と噛合う第4歯
車13と同一歯数を有する第4歯車と、第4歯車と前記内
側軸9との間に介した等速継手とを配し、両方の内側軸
8、9を駆動源11にて回動することにより解決した。
【0009】いま外側軸6の回転軸芯15と内側軸8の回
転軸芯17との偏心量をr1 、外側軸6、7の各回転軸芯
15、16を結ぶ線(15 −16) と、外側軸回転軸芯15と内側
軸回転軸芯17とを結ぶ線(15 ─17) と、のなす角をθ1
とし、内側軸8の回転軸芯17と支持軸19の回転軸芯 119
との偏心量をr2 、外側軸軸芯15と内側軸回転軸芯17を
結ぶ線(15 ─17) と、内側軸回転軸芯17と支持軸19の回
転軸芯 119を結ぶ線(17 ─119)と、のなす角をθ2 とす
る。支持軸19の回転軸芯 119からツール点21までのオフ
セット量を(Xa,Ya)とすれば、外側軸回転軸芯15
を座標原点O1としたときの座標点O2 (Xa,Ya)
を中心にツール点21は半径|r1 −r2|の円の外側か
ら半径(r1 +r2 )の円の内側までの動作範囲を有
し、O1 に対する支持軸回転軸芯 119の動作と、O2
対するツール点21の動作は合同となる。今O2 を中心に
ツール点21で半径rの円を描く場合、半径rはO2 から
ツール点21までの距離(回転軸芯15から支持軸回転軸芯
119までの距離に等しい)によってきまり、これはθ1
に関係なくθ2 によって決まる。 r=√(r1 2+r2 2−2r1 2 cosθ2
【0010】そこで、与えられたrに対し第2の駆動源
11の出力軸に連結された第3歯車12を駆動し、第4歯車
13、13を回転させることにより、等速継手14を介して、
内側軸8、9を内側軸回転軸芯17、18のまわりに回動さ
せてθ2 を決める。しかる後、第1の駆動源2の出力軸
に連結された第1歯車3を駆動し第2歯車4、5を駆動
することにより外側軸6、7は回転軸芯15、16のまわり
を回動する。第2歯車4、5は同一歯数であり、外側軸
6、7は同一角速度で回転する。
【0011】外側軸6、7の回動により、内側軸8、9
はそれぞれ外側軸回転軸芯15、16のまわりを回動する
が、θ2 を一定とする為に、第2の駆動源11の出力軸に
連結された第3歯車12を同期して駆動させることによっ
て外側軸6、7の回転角θ2 分補正を行なう。なお第1
歯車3と第3歯車12、第2歯車4、5と第4歯車13の歯
車数が同一であれば、第1歯車3と第3歯車12の回転角
速度は同じとすることができる。外側支持軸6、7は同
一角速度で回転するため、内側軸の回転軸芯17と18、内
側軸の回転軸芯17と支持軸19の回転軸芯 119、内側軸の
回転軸芯18と支持軸20の回転軸芯 120、とで四節平行リ
ンク機構を構成しツール点21はO2 のまわりを半径rで
公転する。この時ツール点21はO2 のまわりを公転する
為、ツール点21に配したケーブル類はねじられる事はな
い。ツール点21においてO2 点を中心に半径|r1 −r
2 |の外側から半径(r1 +r2 )の内側であれば、第
1の駆動源2の回転速度に対する第2の駆動源11の回転
速度を比例的に変えることにより異形状の軌跡生成も可
能である。
【0012】いまO1 点を座標原点としツール点21にお
ける軌跡上の座標(X,Y)とすれば X=r1 cosθ1 +r2 cosθ1cosθ2 −r2 sinθ1sinθ2
+Xa Y=r1 sinθ1 +r2 sinθ1cosθ2 +r2 cosθ1sinθ2
+Ya となる。ここで軌跡上の座標(X,Y)を逐次与える事
によりθ1 、θ2 を逆変換し求めれば異形状の軌跡生成
が可能となる。逆変換についてはロボット制御において
既知であり記載を省略する。
【0013】
【発明の効果】本発明の軌跡生成装置によれば、基台1
に駆動源となるモータが固定され、それぞれ回転自由に
支持された一対の外側軸6、7及び一対の内側軸8、9
は第1の4辺形リンクを形成し、そして回転自由に支持
された一対の内側軸8、9と内側軸内側に形成された一
対の支持軸19、20の回転軸芯 119、 120とは第2の4辺
形リンクを形成し、一対の支持軸19、20に回転摺動可能
に軸支された腕10に支持されたツール21は第1及び第2
の4辺形リンクに支持されているので自転せず公転のみ
であり常に一定の姿勢を保ち、ツールに供給されるケー
ブル等とツールを支持する部材との間に姿勢を保つため
に軸受を介す必要がなくその他装置内の軸受の摺動抵抗
の影響も受けないので、ツールに供給されるケーブル等
に曲げ、ねじりが生じることはななく長寿命が期待で
き、ツール21が描く生成された軌跡精度もよくなった。
又ツールの取付け位置は腕10上であればどこでもよい。
軌跡生成に対しては1軸又は2軸の制御のみで可能であ
り、5軸又は6軸のロボットで軌跡を生成する場合に比
べ格段に精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軌跡生成装置の一部を省略した平面断
面構造図。
【図2】図1の下方側から見た一部を省略した側面図。
【図3】図2に対応する各部材の作動を示すブロック
図。
【図4】従来の軌跡生成装置を示す概略構造図。
【符号の説明】
1..基台 2..第1の駆動源 3..第1歯車 4、5..第2歯車 6、7..外側軸 8、9..内側軸 10..腕 11..第2の駆動源 12..第3歯車 13、13..第4歯車 14..等速継手 15、16..外側軸回転軸芯 17、18..内側軸回転軸芯 19、20..支持軸 21..ツール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/414 B23K 26/08 K // B23K 26/08 G05B 19/403 Y

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基台1に取付けられた第1の駆動源2の
    出力軸に連結された第1歯車3と、第1歯車と両側で噛
    合い同一歯数を有する一対の第2歯車4、5と、各前記
    一対の第2歯車4、5と固定されかつ前記基台1にそれ
    ぞれ回転自由に支持された一対の外側軸6、7と、各一
    対の外側軸6、7の回転軸芯15、16に対してそれぞれ第
    1距離だけ偏心しかつ同じ第1の位相もって外側軸内側
    に回転自由に支持された一対の内側軸8、9と、各一対
    の内側軸8、9の回転軸芯17、18に対してそれぞれ第2
    距離だけ偏心しかつ同じ第2の位相もって内側軸内側に
    形成された一対の支持軸19、20と、前記一対の支持軸に
    回転摺動可能に軸支された腕10と、腕に支持されたツー
    ル21と、前記基台1に取付けられかつ前記一対の内側軸
    8、9をその回転軸芯17、18のまわりに回転させる第2
    の駆動源11と、を有し、前記第2の駆動源11による前記
    内側軸の回転は前記第1の駆動源2による前記外側軸の
    回転と独立に又は同期して行われるようにしたことを特
    徴とする軌跡生成装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の駆動源11の出力軸に連結され
    た第3歯車12と、第3歯車と両側で噛合う同一歯数を有
    する一対の第4歯車13、13と、各第4歯車と前記内側軸
    8、9との間に介した等速継手14を有することを特徴と
    する請求項1記載の軌跡生成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107433572A (zh) * 2017-09-01 2017-12-05 杭州凯尔达机器人科技股份有限公司 一种用于精密轨迹加工的八轴机器人

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107433572A (zh) * 2017-09-01 2017-12-05 杭州凯尔达机器人科技股份有限公司 一种用于精密轨迹加工的八轴机器人

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