JPS58155185A - Industrial robot - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は工業用ロボットに関するものであり、別して
はアーム系の先端に設けたホルダーによって対象物を把
持して運搬する工業用ロボットの改良に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an industrial robot, and more particularly to an improvement in an industrial robot that grasps and transports an object using a holder provided at the tip of an arm system.

以下の記載において、ロボット本体に対してホルダーが
旋回する水平方向の動きをθ（シータ＝）移動と呼ぶ。In the following description, the horizontal movement of the holder relative to the robot body is referred to as θ (theta=) movement.

またロボット本体に対してホルダーが水平経路に沿って
直線的に接近（後退）あるいは離間（前進）する動きを
Ｘ（エックス）移動と呼ぶ。またこのＸ移動と直交方向
の水平経路に沿ってのホルダーの直線的な動きをｙ（ワ
イ）移動と呼ぶ。更にロボット本体に対してホルダーが
垂直経路に沿って直線的に上下する動きを２（ゼット）
移動と呼ぶ。Further, the movement in which the holder linearly approaches (retreats) or separates (advances) from the robot body along a horizontal path is called X (X) movement. Further, linear movement of the holder along a horizontal path orthogonal to this X movement is called y movement. Furthermore, the holder moves up and down linearly along the vertical path with respect to the robot body.
It's called moving.

工業用ロボットには種々の性能が要求されるが、その生
なものを挙げると、水平方向にあまりスペースをとらな
いこと、作業員にとっての危険度が少いこと、動作中の
姿勢が安定していること、動作の制御をいかに適確にす
るかの設計が容易であること、および軽量頑丈でしかも
高速で動作し得ることなどである。Industrial robots are required to have various performances, but to name a few, they should not take up much horizontal space, be less dangerous to workers, and have a stable posture during operation. It is easy to design how to precisely control the operation, and it is lightweight, sturdy, and can operate at high speed.

従来からも種々の形式の工業用ロボットが開発されかつ
実用にも供されて来たが、上記したような性能を全て兼
ねそなえたものは皆無であった。Various types of industrial robots have been developed and put into practical use, but none of them have had all of the above-mentioned performances.

かかる実情に鑑み、本発明者°等は既に、上記した諸性
能を併せ持った工業用ロボットを提案した。In view of this situation, the inventors of the present invention have already proposed an industrial robot that has both the above-mentioned performances.

この提案のロボットは制御系とアーム系とから構成され
、制御系はＸおよび２移動用更に好ましくはθ移動用制
御モーターを有して一括して基盤ケース内に収容され、
駆動系はＸおよび２移動用モーターにそれぞれ作動連結
された２本の軸とこれらに嵌合するナツトを有して一括
して基盤ケース上に立設された直立ケース内に収容され
、アーム系は上記のナツトに連結された２本のアームか
らなる二等辺三角形構造を有している。Ｘ移動用制御モ
ーターに駆動されて上記の二等辺三角形が変態してホル
ダーがＸ移動し、２移動用制御モーターに駆動されて上
記の二等辺三角形が上下に平行移動してホルダーが２移
動し、θ移動用制御モーターに駆動されて上記の二等辺
三角形が旋回してホルダーがθ移動する。The proposed robot is composed of a control system and an arm system, and the control system has control motors for X and 2 movements, more preferably for θ movement, and is housed all together in a base case.
The drive system has two shafts that are operatively connected to the X and 2 movement motors, and nuts that fit onto these shafts, and is housed in an upright case that stands on the base case, and the arm system has an isosceles triangular structure consisting of two arms connected to the above-mentioned nut. Driven by the control motor for X movement, the isosceles triangle above transforms and the holder moves in the , the isosceles triangle is rotated by the θ movement control motor, and the holder is moved by θ.

この工業用ロボットは前記した諸性能を全てそなえた非
常にバランスのとれたものであるが、そのＸ移動におい
て更に改良すべき点が見出された。Although this industrial robot is very well-balanced and has all of the above-mentioned performances, it was discovered that there are points that should be further improved in its X movement.

部ちホルダーのＸ方向位置に応じて動作の精度が変ると
いう点がそれである。This is because the accuracy of the operation changes depending on the position of the part holder in the X direction.

上記したように該提案のロボットにあっては、Ｘ移動用
制御モーターを基盤ケース内に収容し、この制御モータ
ーを駆動系を介してアーム系に伝達し、前記二等辺三角
形を変態させてホルダーをＸ移動させるという構造をと
っている。このためロボットに近い区域においてはホル
ダーの移動速９度が大きく、ホルダーが前進するに従っ
てその移動速度が漸減してゆく。即ち制御モーターの回
転角を規準にすると、同一回転角について、ロボットに
近い区域ではホルダーの移動距離が大きく、遠い区域で
はホルダーの移動距離が小さくなる。As mentioned above, in the proposed robot, the X-movement control motor is housed in the base case, and this control motor is transmitted to the arm system via the drive system, and the isosceles triangle is transformed into a holder. It has a structure in which it moves by X. Therefore, the moving speed of the holder is large in the area near the robot, and as the holder moves forward, the moving speed gradually decreases. That is, if the rotation angle of the control motor is used as a standard, for the same rotation angle, the distance the holder moves is large in an area close to the robot, and the distance the holder moves is small in an area far away from the robot.

ところでロボットなどの所謂数値制御においては制御モ
ーターの単位回転数（回転角に相当する）を最小の設定
基準としている。従って上記したような事態は、この最
小設定基準としている。従って上記したような事態は、
この最小設定基準の倍率がＸ方向位置に応じて変ってく
ることを意味し、このことはロボットの動作精度が変動
することにつながり、精度管理上非常に不°都合である
。By the way, in so-called numerical control of robots and the like, the unit rotation speed (corresponding to the rotation angle) of the control motor is used as the minimum setting standard. Therefore, the above-mentioned situations are considered as the minimum setting standard. Therefore, the situation described above is
This means that the magnification of this minimum setting standard changes depending on the position in the X direction, which leads to fluctuations in the operating accuracy of the robot, which is extremely inconvenient in terms of accuracy control.

この発明の目的は、上記した二等辺三角形型のアーム系
を有した工業用ロボットにおいて、そのＸ移動の動作精
度を均一化することにある。An object of the present invention is to equalize the accuracy of the X-movement of an industrial robot having the above-mentioned isosceles triangular arm system.

即ちこの発明のロボットは制御系と駆動系とアーム系と
から構′成され、制御系は２移動用更に好ましくはθ移
動用制御モーターを基盤ケース内に一括収容して有する
とともにＸ移動用制御モーターを駆動系とアーム系との
連結部に有し、駆動系は２移動用制御モーターに作動連
結した１本のネジ軸と、このネジ軸の上下に支持体とナ
ラトラそれぞれ離間し、遊嵌および螺合して配し、基盤
ケース上に立設された直立ケース内に収容され、アーム
系は上記のナツトと支持体に連結された２本のアームか
らなる二等辺三角形構造を有して℃・る。That is, the robot of the present invention is composed of a control system, a drive system, and an arm system, and the control system has control motors for two movements, preferably for θ movement, housed all together in a base case, and a control motor for X movement. The drive system has a motor at the connection part between the drive system and the arm system, and the drive system has one screw shaft that is operatively connected to two movement control motors, and a support and a screwdriver that are spaced apart above and below this screw shaft and are loosely fitted. The arm system has an isosceles triangular structure consisting of two arms connected to the nut and the support. ℃・ru.

Ｘ移動用制御モーターに駆動されて上記の二等辺三角形
が変態してホルダーがＸ移動し、２移動用制御モーター
に駆動されて上記の二等辺三角形が上下に平行移動し、
更に好ましくはθ移動用制御モーターに駆動されて上記
の二等辺三角形が旋回してホルダーがθ移動する。Driven by the control motor for X movement, the above isosceles triangle transforms and the holder moves in the X direction; driven by the control motor for 2 movement, the above isosceles triangle moves vertically in parallel;
More preferably, the isosceles triangle is driven by a θ movement control motor to rotate the holder and move the holder through θ.

以下添付の図面によって更に詳細にこの発明に。The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

ついて説明する。explain about.

第１図に示すのはこの発明の工業用ロボットの一実施態
様の外観である。概説すると該ロボットは制御系１と駆
動系２とアーム系６の６部から構成されている。制御系
１は一部を除いてロボットの基部に設けられた千円筒状
の基盤ケース４内に集中して収容されており、駆動系２
は基盤ケース４上に載設された長円筒状の直立°ケース
６内に一括して収容されており、アーム系３は直立ケー
ス乙の前面に形成された伸縮性蛇腹板７から前方に突出
する複数本のアームから構成され、かつその前端に対象
物を把持するホルダーＨを具えている。FIG. 1 shows the appearance of one embodiment of the industrial robot of the present invention. Briefly, the robot is composed of six parts: a control system 1, a drive system 2, and an arm system 6. The control system 1, except for a part, is housed centrally in a cylindrical base case 4 provided at the base of the robot, and the drive system 2
are housed all together in an elongated cylindrical upright case 6 placed on the base case 4, and the arm system 3 protrudes forward from an elastic bellows plate 7 formed on the front surface of the upright case B. It is composed of a plurality of arms, and has a holder H at its front end that grips an object.

上記のような概略構成を有した工業用ロボットの内部構
造の詳細を第２図に示す。尚図中アーム系３については
一部を省略表示しである。FIG. 2 shows details of the internal structure of the industrial robot having the above-mentioned schematic configuration. In the figure, a part of the arm system 3 is omitted.

駆動系２は前記したように直立ケース６内に一括して収
容されており、垂直方向に延在するネジ軸２１を有して
おり、このネジ軸２１は頂部において軸受２１ａにより
回転自在に支持されている。As described above, the drive system 2 is housed all together in the upright case 6, and has a threaded shaft 21 extending vertically, and this threaded shaft 21 is rotatably supported at the top by a bearing 21a. has been done.

このネジ軸２１には支持体２２とナツト２３とが上下に
離間してそれぞれ遊嵌および螺合した状態、となってい
る。A support body 22 and a nut 23 are vertically spaced apart from each other and are loosely fitted and screwed into the screw shaft 21, respectively.

上方の支持体２２は前方に突出するアーム支持片２２ａ
を一体に有しており、しかも、この支持体は基板１２か
ら垂直方向に延在するガイド棒１５．１５に支持されて
上下動が案内される。ナツト２３の前端にも同様にアー
ム支持片２３ａが形成されている。アーム系３は第６図
（Ａ）にも示すように、第１アーム３１、第２アーム３
２および副アーム３３を有しており、この内削アーム３
３は直接この発明には関係ない。第１アーム３１は上端
において上方の支持片２２ａに軸承（Ｐ）されるととも
に、斜め下方に延在して、その下端にホルダーＨを有し
ている。第２アーム３２は第１アーム３１の半分の長さ
を有しており、下端において下方の支持片２６ａに軸承
（Ｑ）されるとともに、上端において第１アーム６１の
長手方向中央の部位に軸承（Ｒ）されている。The upper support body 22 has an arm support piece 22a that projects forward.
Moreover, this support body is supported by a guide rod 15.15 extending vertically from the base plate 12, and its vertical movement is guided. An arm support piece 23a is similarly formed at the front end of the nut 23. As shown in FIG. 6(A), the arm system 3 includes a first arm 31 and a second arm 3.
2 and a sub arm 33, and this internal cutting arm 3
3 is not directly related to this invention. The first arm 31 is journalled (P) at its upper end by the upper support piece 22a, extends obliquely downward, and has a holder H at its lower end. The second arm 32 has half the length of the first arm 31, and is journalled (Q) at its lower end on the lower support piece 26a, and at its upper end is journaled at the central portion in the longitudinal direction of the first arm 61. (R) has been done.

従って力学の観点から言うと該アーム系３は、いずれも
軸承点Ｒを頂点とする二等辺三角形ＲＰＡおよびＲＱＨ
から構成されていることになる。そしてＨに下向きの負
荷が掛った場合に、上記のような二等辺三角形構造が最
も頑丈であることは、当業者周知の事実である。Therefore, from the viewpoint of mechanics, the arm system 3 consists of isosceles triangles RPA and RQH, both of which have the bearing point R as their apex.
It is made up of. It is well known to those skilled in the art that when a downward load is applied to H, the isosceles triangular structure as described above is the strongest.

制御系１の内、Ｘ移動用制御モーター１１はナツトの支
持片２６２Ｌに架設されており、その出力軸は図示しな
い適宜な減速歯車を介して第２アーム３２の下端に作動
連結されている。この制御モーター１１は可逆モーター
であって、その回転に伴って第２アーム３２が軸承点Ｑ
を中心として上下に揺動する。制御系１の他の部分は前
記したように基盤ケース４内に一括して収容されている
。In the control system 1, the X-movement control motor 11 is installed on the support piece 262L of the nut, and its output shaft is operatively connected to the lower end of the second arm 32 via a suitable reduction gear (not shown). This control motor 11 is a reversible motor, and as it rotates, the second arm 32 moves to the bearing point Q.
It swings up and down around the center. The other parts of the control system 1 are housed all together in the base case 4 as described above.

即ちネジ軸２１には基板１２が嵌合しており、基板１２
０円周上には歯車１６が形成されている。That is, the board 12 is fitted to the screw shaft 21, and the board 12
A gear 16 is formed on the zero circumference.

−万〇移動用制御モーター１４の出力軸には歯車１６が
連結されており、この歯車１６は基板上の歯車１３と噛
合保合している。更に基板１２の下側には２移動用モー
ター１７が設けられており、その出力軸（図示せず）は
ネジ軸に連結されている。- A gear 16 is connected to the output shaft of the movement control motor 14, and this gear 16 meshes with the gear 13 on the board. Furthermore, a two-movement motor 17 is provided below the substrate 12, and its output shaft (not shown) is connected to a screw shaft.

アーム系３の動作説明に入る前に以上述べたような構成
を有した制御系１と駆動系２０組合せについて説明する
。Before entering into an explanation of the operation of the arm system 3, a combination of the control system 1 and drive system 20 having the above-described configuration will be explained.

制御モーター１７が回転すると、これと下方のナツト２
３との螺合関係によりナツト２３が垂直方向に移動する
。従って後述するようにホルダーＨは２移動をする。When the control motor 17 rotates, this and the lower nut 2
3, the nut 23 moves in the vertical direction. Therefore, the holder H moves two times as will be described later.

制御モーター１１が回転すると第２アーム５２が揺動し
、後述するようにアーム系３が変態しホルダーＨはＸ移
動する。When the control motor 11 rotates, the second arm 52 swings, and as described later, the arm system 3 transforms and the holder H moves in the X direction.

制御モーター１４が回転すると基板１２およびネジ軸２
１更にはアーム系３が旋回し、ホルダーＨはθ移動する
。When the control motor 14 rotates, the board 12 and the screw shaft 2
1 Furthermore, the arm system 3 rotates, and the holder H moves by θ.

次に第３図（Ａ）〜（Ｃ）によりホルダーＨの各移動を
説明する。第３図（Ａ）に示す状態を出発点とする。Next, each movement of the holder H will be explained with reference to FIGS. 3(A) to 3(C). The state shown in FIG. 3(A) is taken as a starting point.

まず第３図（Ｂ）により２移動を、ホルダーＨが下降す
る場合を例にとって説明する。第３図（Ａ）の状態にお
いて制御モーター１７がいずれかの方向に回転すると、
ネジ軸２１が回転し、これに伴いナツト２６が下降する
。このとき、支持体２２０位。First, the second movement will be explained with reference to FIG. 3(B), taking as an example the case where the holder H is lowered. When the control motor 17 rotates in either direction in the state shown in FIG. 3(A),
The screw shaft 21 rotates, and the nut 26 descends accordingly. At this time, the support was at 220th position.

置は、第２アーム５２の揚立状態で決定されるので、ナ
ツトと支持体の上下相対位置に変化がないからアーム系
３は第３図（Ａ）に示した二等辺三角形構造を保ったま
まで下降する。即ち一種の平行移動であるから、ホルダ
ーＨはそのＸ方向位置を保ったままで、元の位置りから
新しい真下の位置ｈＩに下降する。Since the position is determined by the raised state of the second arm 52, there is no change in the vertical relative position of the nut and the support, so the arm system 3 maintains the isosceles triangular structure shown in FIG. 3(A). descend to. That is, since this is a kind of parallel movement, the holder H lowers from its original position to a new position hI directly below while maintaining its position in the X direction.

同様に、制御モーター１７が逆方向に回転した場合には
、ホルダーＨはそのＸ方向位置を保ったままで元の位置
りから新しい真上の位置に上昇する。Similarly, when the control motor 17 rotates in the opposite direction, the holder H maintains its X-direction position and rises from its original position to a new position directly above it.

次に第６図（Ｃ）によりＸ移動を、ホルダーＨが前進す
る場合を例にとって説明する。第３図（Ａ）の状態にお
いて制御モーター１１が所定方向に回転すると第２アー
ム６２が下方に揺動し、軸承点Ｒを下に引張る。従って
ネジ軸２１に遊嵌された上方の支持体２２が下方のナツ
ト２３に近ずくから第６図（Ａｌに示した二等辺三角形
構造は崩れ、前よりは偏平な二等辺三角形構造とな゛る
。即ちホルダーＨはその２方向位置を保ったままで元の
位置りから新しい外側の位置ｈ＃に前進する。Next, the X movement will be explained using FIG. 6(C), taking as an example the case where the holder H moves forward. When the control motor 11 rotates in a predetermined direction in the state shown in FIG. 3(A), the second arm 62 swings downward and pulls the bearing point R downward. Therefore, as the upper support body 22 loosely fitted to the screw shaft 21 approaches the lower nut 23, the isosceles triangular structure shown in FIG. 6 (Al) collapses and becomes an isosceles triangular structure that is flatter than before. That is, the holder H moves forward from its original position to a new outer position h# while maintaining its two-way position.

同様に制御モーター１１が逆方向に回転した場合には、
ホルダーＨはその２方向位置を保ったままで元の位置り
から新しい内側の位置に後退する。Similarly, if the control motor 11 rotates in the opposite direction,
Holder H retains its two-way position and retreats from its original position to a new inner position.

以上においては説明の便宜上Ｘ移動と２移動とを分脱し
たが、実施に当っては両制御モーターの回転を重複させ
ることによりｘｚの二次元移動を行うＥとも可能であり
、更にこれに制御モーター１７０回転も重複させること
によりｘｚθの三次元移動を行うことも可能である。In the above, the X movement and the 2-dimensional movement have been separated for the convenience of explanation, but in practice, it is also possible to perform the two-dimensional movement in x and z by overlapping the rotations of both control motors, and in addition, control It is also possible to perform three-dimensional movement in xzθ by overlapping 170 rotations of the motor.

これらの制御モーターとしては適宜市販の可逆モーター
を用い、適宜設定されたプログラムに沿って発生される
電気信号により相対的に関連づけて励動する。Commercially available reversible motors are suitably used as these control motors, and are excited in relative relation to each other by electric signals generated according to a suitably set program.

以上から明らかなようにこの発明においては、アーム系
を２本のアームからなる二等辺三角形構造を採用し、し
かも一部を除いては制御系を基盤ケース内に収容してい
るので前記した提案のロボットの諸性能を併せ持ってい
るのみならず、Ｘ移動用制御モーターをアーム系に直結
したのでＸ移。As is clear from the above, in this invention, the arm system adopts an isosceles triangular structure consisting of two arms, and the control system is housed inside the base case, with the exception of a part. Not only does it have the performance of the previous robot, but the X-movement control motor is directly connected to the arm system, allowing for X-movement.

動の動作精度が格段に向上する。The accuracy of motion is greatly improved.

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

第１図はこの発明の工業用ロボットの一実施態様の外観
を示す斜視図、 第２図はその内部構造を示す一部省略斜視図、第３図（
Ａ１−（０）はその動作を示す側面説明図である。 １・・・制御系　　　　　　２・・・駆動系６・・・ア
ーム系　　　　　Ｈ・・・ホルダー１４・・・θ移動用
モーター１１・・・Ｘ移動用モーター１７・・・２移動
用モーター　２１・・・ネジ軸２２．２３・・・ナツト
　　　　３１，３２・・・アーム特許出願人　　日本楽
器製造株式会社 特許出願代理人　弁理士　菅　原　−部１Ｆ＞／図Fig. 1 is a perspective view showing the appearance of an embodiment of the industrial robot of the present invention, Fig. 2 is a partially omitted perspective view showing its internal structure, and Fig. 3 (
A1-(0) is a side explanatory diagram showing the operation. 1... Control system 2... Drive system 6... Arm system H... Holder 14... θ movement motor 11... X movement motor 17... 2 movement motor 21...・Screw shaft 22, 23...Nut 31, 32...Arm Patent applicant Nippon Gakki Manufacturing Co., Ltd. Patent application agent Patent attorney Sugawara - Department 1F>/Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 〔１〕　　垂直方向に延在するネジ軸（２１）が下端に
おいてｉ移動用制御モーター（１７）に作動連結されて
おり、 上記のネジ軸には支持体（２２）第２ナツト（２３）と
が上下に離間してそれぞれ遊嵌および螺合しており、か
つ、 第１のアーム（３１）が上端において上下揺動自在に第
１ナツトに軸承されるとともに第２のアーム（３２〕が
下端においてナツトに架設されたＸ移動用制御モーター
（１１）に作動連結されるとともに上端において第１ア
ームの長手方向中央に上下揺動自在（軸承されているこ
とを特徴°とする工業用ロボット。 ｅ〕　前記のネジ軸（２１）に嵌合された基板（１２）
がθ移動用制御モーター（１４〕に作動連結されている ことを特徴とする特許請求の範囲第〔１〕項に記載の工
業用ロボット。[Scope of Claims] [1] A screw shaft (21) extending in the vertical direction is operatively connected to the i-movement control motor (17) at its lower end, and a support (22) is attached to the screw shaft. 2 nuts (23) are vertically spaced apart and are loosely fitted and screwed together, respectively, and the first arm (31) is pivotally supported by the first nut at its upper end so as to be vertically swingable, and the second arm (31) The arm (32) is operatively connected to the X-movement control motor (11) installed on the nut at the lower end, and is swingable up and down (bearing) at the center in the longitudinal direction of the first arm at the upper end. An industrial robot that does. e) A board (12) fitted to the screw shaft (21)
The industrial robot according to claim 1, wherein the robot is operatively connected to a θ movement control motor (14).