JPH10118967A - 多関節ロボット - Google Patents
多関節ロボットInfo
- Publication number
- JPH10118967A JPH10118967A JP29741596A JP29741596A JPH10118967A JP H10118967 A JPH10118967 A JP H10118967A JP 29741596 A JP29741596 A JP 29741596A JP 29741596 A JP29741596 A JP 29741596A JP H10118967 A JPH10118967 A JP H10118967A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- spring
- link
- articulated robot
- spring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/041—Cylindrical coordinate type
- B25J9/042—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
- B25J9/1065—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水平多関節型ロボットにおいて、2点間の搬
送時間を短縮し、なおかつ、駆動用モータを小容量化す
る。 【解決手段】 水平面内で旋回する複数のアームを備え
た多関節ロボットにおいて、固定ベース1と固定ベース
1上にあって垂直軸回りに旋回する旋回ヘッド3と、旋
回ヘッド3に固定された第1のアーム5と補助リンク7
とリンク9から成る平行四辺形リンク機構と、補助リン
ク7上に、第1のアーム5と補助リンク7の連結軸と同
軸に、回動自在に取付けられた第2のアーム12を備
え、第1のアーム5と第2のアーム12の間にばね装置
20を張架する。
送時間を短縮し、なおかつ、駆動用モータを小容量化す
る。 【解決手段】 水平面内で旋回する複数のアームを備え
た多関節ロボットにおいて、固定ベース1と固定ベース
1上にあって垂直軸回りに旋回する旋回ヘッド3と、旋
回ヘッド3に固定された第1のアーム5と補助リンク7
とリンク9から成る平行四辺形リンク機構と、補助リン
ク7上に、第1のアーム5と補助リンク7の連結軸と同
軸に、回動自在に取付けられた第2のアーム12を備
え、第1のアーム5と第2のアーム12の間にばね装置
20を張架する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は産業用ロボット、特
に水平多関節ロボットに関する。
に水平多関節ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】ハンドリング用ロボット、特に比較的に
距離の離れた2台の加工機間でワークの搬送を行うロボ
ットでは、非加工時間の短縮の為に2点間の移動時間の
短縮が求められている。
距離の離れた2台の加工機間でワークの搬送を行うロボ
ットでは、非加工時間の短縮の為に2点間の移動時間の
短縮が求められている。
【0003】従来技術の第1の例として図5に示すよう
な、いわゆるスカラー型のロボットがあった。図5は前
記スカラー型ロボットの構成を示す平面図であり、図6
は同じく側面図である。図5にしたがって前記スカラー
型ロボットの構成を説明する。1は固定ベースであり、
設置場所に固定されている。固定ベース1には、第1の
旋回軸2が垂直に設けられ、旋回ヘッド3が第1の旋回
軸2を中心に回動自在に取り付けられている。旋回ヘッ
ド3は、旋回ヘッド3内に取り付けられた第1の駆動用
モータ4によって駆動される。前記旋回ヘッド3には、
第1のアーム5が固着されている。第1のアーム5の先
端には、第2の旋回軸11が垂直に設けられ、第2のア
ーム12が第2の旋回軸11を中心にして、回動自在に
取り付けられている。第2のアーム12は第1のアーム
5上の第2の駆動用モータ13によって駆動される。
な、いわゆるスカラー型のロボットがあった。図5は前
記スカラー型ロボットの構成を示す平面図であり、図6
は同じく側面図である。図5にしたがって前記スカラー
型ロボットの構成を説明する。1は固定ベースであり、
設置場所に固定されている。固定ベース1には、第1の
旋回軸2が垂直に設けられ、旋回ヘッド3が第1の旋回
軸2を中心に回動自在に取り付けられている。旋回ヘッ
ド3は、旋回ヘッド3内に取り付けられた第1の駆動用
モータ4によって駆動される。前記旋回ヘッド3には、
第1のアーム5が固着されている。第1のアーム5の先
端には、第2の旋回軸11が垂直に設けられ、第2のア
ーム12が第2の旋回軸11を中心にして、回動自在に
取り付けられている。第2のアーム12は第1のアーム
5上の第2の駆動用モータ13によって駆動される。
【0004】この第1の従来技術には、次のような問題
があった。まず、前記第2のアーム12の先端の基準点
Pが、始点Aから終点Bまで、最短経路すなわち直線の
軌跡をたどって、移動する場合を考える。基準点Pが始
点Aから終点Bまで移動するには、まず前記第1のアー
ム5が角度αだけ旋回する必要がある。第2のアーム1
2は、第1のアーム5と成す角度βを保ったまま第1の
アーム5と一緒に旋回するから、第1のアーム5が角度
αだけ旋回すると、基準点Pは点Cまで移動する。基準
点Pが点Cから終点Bまで移動するには、第2のアーム
12を角度γだけ旋回する必要がある。したがって、基
準点Pを始点Aから終点Bまで直線経路で移動させるに
は、第1のアーム5を角度αだけ旋回させる間に第2の
アーム12を角度γだけ旋回させる必要がある。第2の
アーム12の動作角γは、点Aにおける第2のアーム1
2の前記固定ベース1に対する角度と点Bにおける第2
のアーム12の固定ベース1に対する角度との差に第1
のアーム4の動作角βを加えた角度であるから、動作角
度βに比べて大きい。言い換えれば、第2のアーム12
は、第1のアーム5に比べて高速で旋回する必要があ
る。また、第1のアーム5と第2のアーム12が同時に
旋回するので、干渉トルクが第1の駆動用モータ4と第
2の駆動用モータ13の間で生じる。すなわち、干渉ト
ルクは第1の駆動用モータ4の負荷を増加させ、第2の
駆動用モータ13の負荷を軽減する。まとめると次のよ
うな問題が第1の従来技術にはある。 (1)第2のアーム12の動作角が大きいので、2点間
の直線動作させるためには、第2のアーム12の旋回速
度を高速にする必要があり、第2の駆動用モータ13の
容量が大きくなる。 (2)第1の旋回軸2に第2のアーム12の旋回による
干渉トルクが負荷として、加わるので、第1の駆動用モ
ータ4の容量を大きくする必要がある。
があった。まず、前記第2のアーム12の先端の基準点
Pが、始点Aから終点Bまで、最短経路すなわち直線の
軌跡をたどって、移動する場合を考える。基準点Pが始
点Aから終点Bまで移動するには、まず前記第1のアー
ム5が角度αだけ旋回する必要がある。第2のアーム1
2は、第1のアーム5と成す角度βを保ったまま第1の
アーム5と一緒に旋回するから、第1のアーム5が角度
αだけ旋回すると、基準点Pは点Cまで移動する。基準
点Pが点Cから終点Bまで移動するには、第2のアーム
12を角度γだけ旋回する必要がある。したがって、基
準点Pを始点Aから終点Bまで直線経路で移動させるに
は、第1のアーム5を角度αだけ旋回させる間に第2の
アーム12を角度γだけ旋回させる必要がある。第2の
アーム12の動作角γは、点Aにおける第2のアーム1
2の前記固定ベース1に対する角度と点Bにおける第2
のアーム12の固定ベース1に対する角度との差に第1
のアーム4の動作角βを加えた角度であるから、動作角
度βに比べて大きい。言い換えれば、第2のアーム12
は、第1のアーム5に比べて高速で旋回する必要があ
る。また、第1のアーム5と第2のアーム12が同時に
旋回するので、干渉トルクが第1の駆動用モータ4と第
2の駆動用モータ13の間で生じる。すなわち、干渉ト
ルクは第1の駆動用モータ4の負荷を増加させ、第2の
駆動用モータ13の負荷を軽減する。まとめると次のよ
うな問題が第1の従来技術にはある。 (1)第2のアーム12の動作角が大きいので、2点間
の直線動作させるためには、第2のアーム12の旋回速
度を高速にする必要があり、第2の駆動用モータ13の
容量が大きくなる。 (2)第1の旋回軸2に第2のアーム12の旋回による
干渉トルクが負荷として、加わるので、第1の駆動用モ
ータ4の容量を大きくする必要がある。
【0005】第2の従来技術の例として、これらの問題
を解決するために提案された、実開平6−42089に
示された平行四辺形リンク機構付きの水平多関節ロボッ
トがある。図7は実開平6−42089の水平多関節ロ
ボットの第3軸以降の構造を省略した平面図であり、図
8は同じく側面図である。図7にしたがって前記平行四
辺形リンク付き水平多関節ロボットの構成を説明する。
1は固定ベースであり、設置場所に固定されている。固
定ベース1には、第1の旋回軸2が垂直に設けられ、旋
回ヘッド3が第1の旋回軸2を中心に回動自在に取り付
けられている。旋回ヘッド3は、その内部に取り付けら
れた第1の駆動用モータ4によって駆動される。前記旋
回ヘッド3には、第1のアーム5が固着されている。第
1のアーム5の先端には、第1の回動軸6が垂直に設け
られ、補助リンク7が第1の回動軸6を中心に回動自在
に取り付けられている。補助リンク7の他方の端部に
は、第2の回動軸8が垂直に設けられ、リンク9が第2
の回動軸8を中心に回動自在に取付けられている。リン
ク9の他方の端は前記固定ベース1に垂直に設けられ
た、第3の回動軸10に回動自在に取り付けられてい
る。このようにして、固定ベース1、第1のアーム5、
補助リンク7、及びリンク9によって平行四辺形リンク
機構が構成される。前記補助リンク7には、第2の旋回
軸11が前記第1の回動軸5と同軸に設けられている。
第2のアーム12は補助リンク7に第2の旋回軸11を
中心に回動自在に取り付けられている。第2のアーム1
2は補助リンク7上の第2の駆動用モータ13によって
駆動される。
を解決するために提案された、実開平6−42089に
示された平行四辺形リンク機構付きの水平多関節ロボッ
トがある。図7は実開平6−42089の水平多関節ロ
ボットの第3軸以降の構造を省略した平面図であり、図
8は同じく側面図である。図7にしたがって前記平行四
辺形リンク付き水平多関節ロボットの構成を説明する。
1は固定ベースであり、設置場所に固定されている。固
定ベース1には、第1の旋回軸2が垂直に設けられ、旋
回ヘッド3が第1の旋回軸2を中心に回動自在に取り付
けられている。旋回ヘッド3は、その内部に取り付けら
れた第1の駆動用モータ4によって駆動される。前記旋
回ヘッド3には、第1のアーム5が固着されている。第
1のアーム5の先端には、第1の回動軸6が垂直に設け
られ、補助リンク7が第1の回動軸6を中心に回動自在
に取り付けられている。補助リンク7の他方の端部に
は、第2の回動軸8が垂直に設けられ、リンク9が第2
の回動軸8を中心に回動自在に取付けられている。リン
ク9の他方の端は前記固定ベース1に垂直に設けられ
た、第3の回動軸10に回動自在に取り付けられてい
る。このようにして、固定ベース1、第1のアーム5、
補助リンク7、及びリンク9によって平行四辺形リンク
機構が構成される。前記補助リンク7には、第2の旋回
軸11が前記第1の回動軸5と同軸に設けられている。
第2のアーム12は補助リンク7に第2の旋回軸11を
中心に回動自在に取り付けられている。第2のアーム1
2は補助リンク7上の第2の駆動用モータ13によって
駆動される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第2の従来
技術においても、次のような問題があった。前記第2の
アーム12の先端の基準点Pを、始点Aから終点Bま
で、直線の軌跡をたどって移動させる場合を考える。前
記第1の従来技術の場合とは異なり、第1のアーム5が
旋回するとき、第2のアーム12は、平行四辺形リンク
機構の働きにより、固定ベース1に対する角度を保った
まま移動するので、動作角度が小さくて済む。しかし、
第1の駆動用モータ4と第2の駆動用モータ13の間の
干渉トルクが発生しないので、第2の駆動用モータ13
の駆動トルクが増大するので、容量を大きくする必要が
ある。また、第1の駆動用モータ4は第2のアーム12
以降の構成要素を負荷として旋回するので、大きな駆動
トルクが必要になる。そこで、本発明は、第2のアーム
12の動作角度が小さく、かつ第1の駆動用モータ4及
び第2の駆動用モータ13の駆動トルクが小さい、水平
多関節ロボットを提供することを目的とする。
技術においても、次のような問題があった。前記第2の
アーム12の先端の基準点Pを、始点Aから終点Bま
で、直線の軌跡をたどって移動させる場合を考える。前
記第1の従来技術の場合とは異なり、第1のアーム5が
旋回するとき、第2のアーム12は、平行四辺形リンク
機構の働きにより、固定ベース1に対する角度を保った
まま移動するので、動作角度が小さくて済む。しかし、
第1の駆動用モータ4と第2の駆動用モータ13の間の
干渉トルクが発生しないので、第2の駆動用モータ13
の駆動トルクが増大するので、容量を大きくする必要が
ある。また、第1の駆動用モータ4は第2のアーム12
以降の構成要素を負荷として旋回するので、大きな駆動
トルクが必要になる。そこで、本発明は、第2のアーム
12の動作角度が小さく、かつ第1の駆動用モータ4及
び第2の駆動用モータ13の駆動トルクが小さい、水平
多関節ロボットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明は、平行四辺形リンクを有する水平多関節
ロボットの第1のアームと第2のアームの間にばね装置
を張架して、第1の旋回軸と第2の旋回軸の加減速を助
勢する。
めに、本発明は、平行四辺形リンクを有する水平多関節
ロボットの第1のアームと第2のアームの間にばね装置
を張架して、第1の旋回軸と第2の旋回軸の加減速を助
勢する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は、本発明の実施例を示す多関節ロ
ボットの第3軸以降の構造を省略した平面図であり、図
2は同じく側面図である。図において、1は固定ベース
であり、設置場所に固定されている。固定ベース1に
は、垂直に設けられた第1の旋回軸2の回りに、旋回ヘ
ッド3が回動自在に取り付けられている。旋回ヘッド3
は、旋回ヘッド3内に取り付けられた第1の駆動用モー
タ4によって駆動される。前記旋回ヘッド3には、第1
のアーム5が固着され、水平に伸びている。すなわち、
第1のアーム5は前記第1の旋回軸2の回りを、水平面
内で旋回する。第1のアーム5の先端には、第1の回動
軸6が垂直に設けられ、補助リンク7が第1の回動軸6
の回りに回動自在に取り付けられている。補助リンク7
の一方の端部には、第2の回動軸8が垂直に設けられ、
リンク9が回動自在に取付けられている。リンク9の一
方の端は前記固定ベースに垂直に設けられた、第3の回
動軸10に回動自在に取り付けられている。このように
して、固定ベース1、第1のアーム5、補助リンク7、
及びリンク9から平行四辺形リンク機構が構成される。
前記補助リンク7には、第2の旋回軸11が前記第1の
回動軸6と同軸に設けられている。第2のアーム12
は、第2の旋回軸11の回りに回動自在に取り付けられ
ている。前記第2のアーム12は、補助リンク7上の第
2の駆動用モータ13によって駆動され、第2の旋回軸
11回りに、水平面内で旋回する。20はばね装置であ
り、一端を第1のアーム5に回動自在に枢着し、他端を
第2のアーム12に回動自在に枢着している。図2にお
いて前記ばね装置20の構成を説明する。ばね装置20
は、ばね箱21、ばね受け22、連結棒23、第1のコ
イルばね24、第2のコイルばね25、およびブレーキ
24から成る。前記ばね箱21の端部には、取付け部2
1aが固着されている。また反対側の端部には、底部2
1bから円筒状の支持筒部21cがばね箱21の長さ方
向に伸びている。前記ばね受け22は、前記ばね箱21
の中にある。前記連結棒23には、一端に取付け部23
aが設けられている。ばね装置20は、前記取付け部2
1aで前記第1のアーム5に、回動自在に枢着され、ま
た取付け部23aで第2のアーム12に、回動自在に枢
着される。連結棒23は、取付け部23aと反対の端部
を先頭に、前記支持筒部21cを通って前記ばね箱21
の内部に差し込まれ、前記ばね受け22と連結されてい
る。前記第1コイルばね24の自然長は、前記ばね箱2
1の内法長さより短く、前記第2のコイルばね25は、
第1のコイルばね24より短い。第1のコイルばね24
と第2のコイルばね25は、前記ばね箱21の内部に同
心に配置され、端部を前記ばね受け22に固定されてい
る。前記連結棒23は、前記支持筒部21cで摺動する
から、ばね受け22と連結棒23と前記第1のコイルば
ね24と前記第2のコイルばね25は、一体となって、
ばね箱21の内部をばね箱21の長さ方向に自由に動
く。第1のコイルばね24と第2のコイルばね25は、
ばね箱21に比べて短いから、連結棒23がばね箱21
に最も深く入った状態、すなわち、ばね装置20が最も
縮んだ状態では、第1のコイルばね24及び第2のコイ
ルばね25は、ばね箱の底部21bには接触しない。し
たがって、連結棒23には、第1のコイルばね24及び
第2のコイルばね25の反力は加わらない。この状態は
連結棒23がばね箱21の外に引き出され、すなわち、
ばね装置20が伸びて、第1のコイルばね24がばね箱
の底部21bに接触するまで続く。第1のコイルばね2
4がばね箱の底部21bに接触すると、第1のコイルば
ね24の反力だけが連結棒に加わる。さらに連結棒23
をばね箱21の外に引き出すと、第2のコイルばね25
がばね箱の底部21bに接触して、第1のコイルばね2
4に加えて第2のコイルばね25の反力が連結棒23に
加わる。以上のことを図3によって再度説明する。図3
はばね装置20の変位と力の関係を説明する図である。
変位はばね装置20が最も縮んだ状態の長さを0とし
て、連結棒24がばね箱21の外に引き出され、ばね装
置20の長さが伸びると大きくなる。変位が0からD1
までの間は、力は0である。変位がD1より大きくなる
と、第1のコイルばね24の変位−反力曲線31にした
がって力が生じる。変位がD2に達すると、第2のコイ
ルばね25の変位−反力曲線に従う力が生じる。したが
って、ばね装置20の変位−反力曲線33は、第1のコ
イルばね24の変位−反力曲線31と第2のコイルばね
25の変位−反力曲線を合成した非線形のものになる。
2本のコイルばねの長さとばね定数の組み合わせを選ぶ
ことにより、ばね装置20の変位−反力の特性を所望の
形に選べる。ブレーキ26は、ばね箱21の底部21a
の外側に取り付けてあり、外部からの指令により連結棒
23のばね箱21に対する摺動を拘束する。さて、つぎ
に前記第2のアーム12の先端の基準点Pを、点Aから
点Bまで移動させる場合を考える。基準点Pが点Aにあ
るとき、ばね装置20は、引き延ばされているから、第
2のアーム12と第1のアーム5を互いに引き寄せる方
向に、張力を生じている。したがってばね装置20の張
力は、第2のアーム12を第2の旋回軸11回りに、時
計回りに旋回させるトルクを発生させる。また第2のア
ーム12は、前記補助リンク7に取付けられているの
で、ばね装置20の張力は、補助リンク7を第1のアー
ム5に対して第1の回動軸6を中心に時計回りに回動さ
せるトルクも発生させる。平行四辺形リンクが構成され
ているから補助リンク7の時計回りの回動は、第1のア
ーム5の反時計回りの旋回を生じさせる。つまり、ばね
装置20の張力は、第1のアーム5を第1の旋回軸2回
りに反時計回り方向に旋回するトルクとしても働く。こ
のようにして、ばね装置20は、基準点Pが点Aから点
Bに向かうとき、加速トルクを助ける力として働く。ば
ね装置20には、前記のような変位−反力特性を与えて
いるので、基準点Pが加速区間L1にある時は大きな力
を発生し、定速区間L2にあっては、力を発生しない。
定速区間では、元々大きなトルクを必要としないし、基
準点Pが点Aと点Bの区間の中間のM点を過ぎると前記
ばね装置20の力はアームを減速する方向に働くので、
これを避ける為、前記のような変位−反力特性を与えて
いるのである。さらにすすんで基準点Pが減速区間に入
ると、第1のアーム5と第2のアーム12はコイルばね
の力に抵抗しながら、ばね装置20を伸ばすように動
く、つまり、ばね装置20は、今度は第1のアーム5と
第2のアーム12の減速を助けるように働く。言い換え
れば、ばね装置20は、アームの運動エネルギーをコイ
ルばねの歪みエネルギーに変換して蓄える働きをしてい
る。逆に基準点Pが点Bから点Aに戻る時、コイルばね
に蓄えられた歪みエネルギーは再び、アームの運動エネ
ルギーに変換される。基準点Pが点Aまたは点Bにあっ
て、ワークの着脱等のため、一時その位置を保持すると
き、ばね装置20の張力に抵抗して位置を保持するため
に、第1の駆動用モータ4及び第2の駆動用モータ13
に大きな保持トルクが必要になる。この時、ロボット制
御装置(図示せず)の指令により、ブレーキ26で連結
棒23を緊縛して、大きな保持トルクの発生を抑える。
ばね装置20は、単純な引っ張りばね、あるいはこれと
同等の機能を持つ装置であっても良いし、ばねと同様な
機能を持つ物であれば、ゴムのような固体の弾性体であ
っても、流体の圧縮性を利用した装置であっても良い。
また、ブレーキ26を省いて、構造を簡易にした構成も
考えられる。本実施例では、説明の煩雑さを避けるた
め、水平面内で旋回する第1のアーム5と第2のアーム
12からなる2軸の多関節ロボットを採り上げた。3軸
以上の多関節ロボットであっても、その一部に本発明と
同様の水平2軸の構成があれば、本発明の実施は可能で
ある。
いて説明する。図1は、本発明の実施例を示す多関節ロ
ボットの第3軸以降の構造を省略した平面図であり、図
2は同じく側面図である。図において、1は固定ベース
であり、設置場所に固定されている。固定ベース1に
は、垂直に設けられた第1の旋回軸2の回りに、旋回ヘ
ッド3が回動自在に取り付けられている。旋回ヘッド3
は、旋回ヘッド3内に取り付けられた第1の駆動用モー
タ4によって駆動される。前記旋回ヘッド3には、第1
のアーム5が固着され、水平に伸びている。すなわち、
第1のアーム5は前記第1の旋回軸2の回りを、水平面
内で旋回する。第1のアーム5の先端には、第1の回動
軸6が垂直に設けられ、補助リンク7が第1の回動軸6
の回りに回動自在に取り付けられている。補助リンク7
の一方の端部には、第2の回動軸8が垂直に設けられ、
リンク9が回動自在に取付けられている。リンク9の一
方の端は前記固定ベースに垂直に設けられた、第3の回
動軸10に回動自在に取り付けられている。このように
して、固定ベース1、第1のアーム5、補助リンク7、
及びリンク9から平行四辺形リンク機構が構成される。
前記補助リンク7には、第2の旋回軸11が前記第1の
回動軸6と同軸に設けられている。第2のアーム12
は、第2の旋回軸11の回りに回動自在に取り付けられ
ている。前記第2のアーム12は、補助リンク7上の第
2の駆動用モータ13によって駆動され、第2の旋回軸
11回りに、水平面内で旋回する。20はばね装置であ
り、一端を第1のアーム5に回動自在に枢着し、他端を
第2のアーム12に回動自在に枢着している。図2にお
いて前記ばね装置20の構成を説明する。ばね装置20
は、ばね箱21、ばね受け22、連結棒23、第1のコ
イルばね24、第2のコイルばね25、およびブレーキ
24から成る。前記ばね箱21の端部には、取付け部2
1aが固着されている。また反対側の端部には、底部2
1bから円筒状の支持筒部21cがばね箱21の長さ方
向に伸びている。前記ばね受け22は、前記ばね箱21
の中にある。前記連結棒23には、一端に取付け部23
aが設けられている。ばね装置20は、前記取付け部2
1aで前記第1のアーム5に、回動自在に枢着され、ま
た取付け部23aで第2のアーム12に、回動自在に枢
着される。連結棒23は、取付け部23aと反対の端部
を先頭に、前記支持筒部21cを通って前記ばね箱21
の内部に差し込まれ、前記ばね受け22と連結されてい
る。前記第1コイルばね24の自然長は、前記ばね箱2
1の内法長さより短く、前記第2のコイルばね25は、
第1のコイルばね24より短い。第1のコイルばね24
と第2のコイルばね25は、前記ばね箱21の内部に同
心に配置され、端部を前記ばね受け22に固定されてい
る。前記連結棒23は、前記支持筒部21cで摺動する
から、ばね受け22と連結棒23と前記第1のコイルば
ね24と前記第2のコイルばね25は、一体となって、
ばね箱21の内部をばね箱21の長さ方向に自由に動
く。第1のコイルばね24と第2のコイルばね25は、
ばね箱21に比べて短いから、連結棒23がばね箱21
に最も深く入った状態、すなわち、ばね装置20が最も
縮んだ状態では、第1のコイルばね24及び第2のコイ
ルばね25は、ばね箱の底部21bには接触しない。し
たがって、連結棒23には、第1のコイルばね24及び
第2のコイルばね25の反力は加わらない。この状態は
連結棒23がばね箱21の外に引き出され、すなわち、
ばね装置20が伸びて、第1のコイルばね24がばね箱
の底部21bに接触するまで続く。第1のコイルばね2
4がばね箱の底部21bに接触すると、第1のコイルば
ね24の反力だけが連結棒に加わる。さらに連結棒23
をばね箱21の外に引き出すと、第2のコイルばね25
がばね箱の底部21bに接触して、第1のコイルばね2
4に加えて第2のコイルばね25の反力が連結棒23に
加わる。以上のことを図3によって再度説明する。図3
はばね装置20の変位と力の関係を説明する図である。
変位はばね装置20が最も縮んだ状態の長さを0とし
て、連結棒24がばね箱21の外に引き出され、ばね装
置20の長さが伸びると大きくなる。変位が0からD1
までの間は、力は0である。変位がD1より大きくなる
と、第1のコイルばね24の変位−反力曲線31にした
がって力が生じる。変位がD2に達すると、第2のコイ
ルばね25の変位−反力曲線に従う力が生じる。したが
って、ばね装置20の変位−反力曲線33は、第1のコ
イルばね24の変位−反力曲線31と第2のコイルばね
25の変位−反力曲線を合成した非線形のものになる。
2本のコイルばねの長さとばね定数の組み合わせを選ぶ
ことにより、ばね装置20の変位−反力の特性を所望の
形に選べる。ブレーキ26は、ばね箱21の底部21a
の外側に取り付けてあり、外部からの指令により連結棒
23のばね箱21に対する摺動を拘束する。さて、つぎ
に前記第2のアーム12の先端の基準点Pを、点Aから
点Bまで移動させる場合を考える。基準点Pが点Aにあ
るとき、ばね装置20は、引き延ばされているから、第
2のアーム12と第1のアーム5を互いに引き寄せる方
向に、張力を生じている。したがってばね装置20の張
力は、第2のアーム12を第2の旋回軸11回りに、時
計回りに旋回させるトルクを発生させる。また第2のア
ーム12は、前記補助リンク7に取付けられているの
で、ばね装置20の張力は、補助リンク7を第1のアー
ム5に対して第1の回動軸6を中心に時計回りに回動さ
せるトルクも発生させる。平行四辺形リンクが構成され
ているから補助リンク7の時計回りの回動は、第1のア
ーム5の反時計回りの旋回を生じさせる。つまり、ばね
装置20の張力は、第1のアーム5を第1の旋回軸2回
りに反時計回り方向に旋回するトルクとしても働く。こ
のようにして、ばね装置20は、基準点Pが点Aから点
Bに向かうとき、加速トルクを助ける力として働く。ば
ね装置20には、前記のような変位−反力特性を与えて
いるので、基準点Pが加速区間L1にある時は大きな力
を発生し、定速区間L2にあっては、力を発生しない。
定速区間では、元々大きなトルクを必要としないし、基
準点Pが点Aと点Bの区間の中間のM点を過ぎると前記
ばね装置20の力はアームを減速する方向に働くので、
これを避ける為、前記のような変位−反力特性を与えて
いるのである。さらにすすんで基準点Pが減速区間に入
ると、第1のアーム5と第2のアーム12はコイルばね
の力に抵抗しながら、ばね装置20を伸ばすように動
く、つまり、ばね装置20は、今度は第1のアーム5と
第2のアーム12の減速を助けるように働く。言い換え
れば、ばね装置20は、アームの運動エネルギーをコイ
ルばねの歪みエネルギーに変換して蓄える働きをしてい
る。逆に基準点Pが点Bから点Aに戻る時、コイルばね
に蓄えられた歪みエネルギーは再び、アームの運動エネ
ルギーに変換される。基準点Pが点Aまたは点Bにあっ
て、ワークの着脱等のため、一時その位置を保持すると
き、ばね装置20の張力に抵抗して位置を保持するため
に、第1の駆動用モータ4及び第2の駆動用モータ13
に大きな保持トルクが必要になる。この時、ロボット制
御装置(図示せず)の指令により、ブレーキ26で連結
棒23を緊縛して、大きな保持トルクの発生を抑える。
ばね装置20は、単純な引っ張りばね、あるいはこれと
同等の機能を持つ装置であっても良いし、ばねと同様な
機能を持つ物であれば、ゴムのような固体の弾性体であ
っても、流体の圧縮性を利用した装置であっても良い。
また、ブレーキ26を省いて、構造を簡易にした構成も
考えられる。本実施例では、説明の煩雑さを避けるた
め、水平面内で旋回する第1のアーム5と第2のアーム
12からなる2軸の多関節ロボットを採り上げた。3軸
以上の多関節ロボットであっても、その一部に本発明と
同様の水平2軸の構成があれば、本発明の実施は可能で
ある。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果がある。 (1)水平多関節ロボットを、2点間を直線経路で結ぶ
動作をさせるとき、第2のアームの動作角度を小さくで
きるので、高速動作が容易になる。 (2)第1及び第2のアームの起動と停止の際に必要な
トルクをばね力で助勢するので、駆動用モータの加減速
トルクを小さくできる。すなわちモータの容量を小さく
できる。 (3)減速時にアームの運動エネルギーをばねの歪みエ
ネルギーに変えて蓄え、加速時には、ばねの歪みエネル
ギーをアームの運動エネルギーに変換するので、加減速
に伴うエネルギーのロスが少なく、省エネルギー効果が
ある。 (4)ブレーキ装置でばね装置の働きを任意に停止でき
るので、ロボット姿勢保持の為の駆動用モータのトルク
が小さくてすみ、省エネルギー効果がある。
のような効果がある。 (1)水平多関節ロボットを、2点間を直線経路で結ぶ
動作をさせるとき、第2のアームの動作角度を小さくで
きるので、高速動作が容易になる。 (2)第1及び第2のアームの起動と停止の際に必要な
トルクをばね力で助勢するので、駆動用モータの加減速
トルクを小さくできる。すなわちモータの容量を小さく
できる。 (3)減速時にアームの運動エネルギーをばねの歪みエ
ネルギーに変えて蓄え、加速時には、ばねの歪みエネル
ギーをアームの運動エネルギーに変換するので、加減速
に伴うエネルギーのロスが少なく、省エネルギー効果が
ある。 (4)ブレーキ装置でばね装置の働きを任意に停止でき
るので、ロボット姿勢保持の為の駆動用モータのトルク
が小さくてすみ、省エネルギー効果がある。
【図1】本発明の実施例を示す多関節ロボットの平面図
である。
である。
【図2】本発明の実施例を示す多関節ロボットの側面図
である。
である。
【図3】本発明の実施例を示すばね装置の側断面図であ
る。
る。
【図4】ばね装置の変位と力の関係を示す説明図であ
る。
る。
【図5】第1の従来技術の例を示す多関節ロボットの平
面図である。
面図である。
【図6】第1の従来技術の例を示す多関節ロボットの側
面図である。
面図である。
【図7】第2の従来技術の例を示す多関節ロボットの平
面図である。
面図である。
【図8】第2の従来技術の例を示す多関節ロボットの側
面図である。
面図である。
1:固定ベース 2:第1の旋回軸 3:旋回ヘッド 4:第1の駆動用モータ 5:第1のアーム 6:第1の回動軸 7:補助リンク 8:第2の回動軸 9:リンク 10:第3の回動軸 11:第2の旋回軸 12:第2のアーム 13:第2の駆動用モータ 14:P点の軌跡 20:ばね装置 21:ばね箱 21a:取付け部 21b:支持部 21c:底部 22:ばね受 23:連結棒 23a:取付け部 24:第1のばね 25:第2のばね 26:ブレーキ 31:第1のばねによる変位と力の関係を示す曲線 32:第2のばねによる変位と力の関係を示す曲線 33:ばね装置の変位と力の関係を示す曲線 A:アームの移動の開始端 B:アームの移動の終了端 C:第1アームを単独で旋回させたときの基準点Pの位
置 M:A点、B点の中点 D1:ばね装置の変位 D2:ばね装置の変位 L1:加速区間 L2:定速区間 L3:減速区間 α:第1のアームの動作角度 β:第1のアームと第2のアームの成す角度 γ:第2のアームの動作角度
置 M:A点、B点の中点 D1:ばね装置の変位 D2:ばね装置の変位 L1:加速区間 L2:定速区間 L3:減速区間 α:第1のアームの動作角度 β:第1のアームと第2のアームの成す角度 γ:第2のアームの動作角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小形 誠治 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 (72)発明者 山口 浩一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内
Claims (3)
- 【請求項1】 水平面内で旋回する複数のアームを備え
た多関節ロボットにおいて、固定ベースと、この固定ベ
ース上にあって垂直軸回りに旋回する旋回ヘッドと、前
記旋回ヘッドに固定された第1のアームと補助リンクと
リンクから成る平行四辺形リンク機構と、前記補助リン
ク上に、前記第1のアームと補助リンクの連結軸と同軸
に、回動自在に取付けられた第2のアームと、前記第1
のアームと前記第2のアームの間に張架されたばね装置
を有することを特徴とする多関節ロボット。 - 【請求項2】 前記ばね装置が非線形特性を有すること
を特徴とする請求項1に記載の多関節ロボット。 - 【請求項3】 前記ばね装置にブレーキを有することを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の多関節ロボ
ット。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29741596A JPH10118967A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 多関節ロボット |
PCT/JP1997/003668 WO1998017443A1 (fr) | 1996-10-18 | 1997-10-13 | Robot articule |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29741596A JPH10118967A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 多関節ロボット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10118967A true JPH10118967A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17846218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29741596A Pending JPH10118967A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 多関節ロボット |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10118967A (ja) |
WO (1) | WO1998017443A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104708628A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-06-17 | 赖卫华 | 一种双臂机械手 |
JP2020049550A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-04-02 | オークマ株式会社 | ロボットユニット |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2262428B1 (es) * | 2005-04-04 | 2007-11-16 | Fundacion Fatronik | Robot paralelo de cuatro grados de libertad con rotacion ilimitada. |
CN105945474B (zh) * | 2016-06-01 | 2017-07-14 | 广西大学 | 一种多自由度可调式焊接机器人 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0716904B2 (ja) * | 1989-07-20 | 1995-03-01 | トキコ株式会社 | バランス機構 |
JPH05228884A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-09-07 | Tokico Ltd | 工業用ロボット |
JP2607558Y2 (ja) * | 1992-09-25 | 2001-11-12 | 株式会社安川電機 | 多関節ロボット |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP29741596A patent/JPH10118967A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-13 WO PCT/JP1997/003668 patent/WO1998017443A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104708628A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-06-17 | 赖卫华 | 一种双臂机械手 |
JP2020049550A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-04-02 | オークマ株式会社 | ロボットユニット |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1998017443A1 (fr) | 1998-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3614383B2 (ja) | ロボット | |
JPH05253885A (ja) | ロボットアームのバランサ装置 | |
JP4632065B2 (ja) | ロボット | |
JPH038916B2 (ja) | ||
WO1984001538A1 (fr) | Mecanisme de poignet pour robot industriel | |
JPH10118967A (ja) | 多関節ロボット | |
JPH06270077A (ja) | パラレルロボット | |
CN110666835A (zh) | 一种实现柔性缓冲的绳驱动关节和绳驱动机械臂 | |
JPS63191585A (ja) | ダイレクト・ドライブ型多関節ロボツト | |
JPH07156093A (ja) | 産業用ロボットの関節部におけるケーブル処理装置 | |
EP0489168A1 (en) | Arm driving mechanism in industrial articulated robot | |
CN210998800U (zh) | 一种实现柔性缓冲的绳驱动关节和绳驱动机械臂 | |
JPH07148680A (ja) | 産業用ロボット | |
JP3075658B2 (ja) | マスタスレーブ形マニプレータのスレーブアーム | |
JPH0839462A (ja) | ロボットアーム構造 | |
JP2567085B2 (ja) | 産業用ロボットのアーム支持構造 | |
JPS62148187A (ja) | ロボツトア−ムのバランス装置 | |
JP2543539B2 (ja) | 垂直多関節型ロボットのバランス方法及びバランサ機構 | |
JP2770704B2 (ja) | 産業用ロボット装置 | |
JPH01216786A (ja) | 水平多関節形ロボット | |
JPH02218585A (ja) | 工業用ロボット | |
JP2003039373A (ja) | 産業用ロボット | |
KR101429511B1 (ko) | 암 구조체 | |
JPH0671577A (ja) | 搬送装置 | |
JPS5953191A (ja) | 駆動装置 |