JPS58192773A - Method of driving multi-articulated arm - 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】 本発明は多関節アームの駆動方法にかへわり、特に枠組
みブロックの全周隅肉自動溶接における多関節アームの
駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for driving a multi-joint arm, and more particularly to a method for driving a multi-joint arm in automatic welding of all-around fillets of framework blocks.

先端に重量物が取付けられた多関節アームを動かすと、
アームの伸縮状態により関節部にかかるモーメントが変
動する。この為、関節駆動用アクチュエータはアーム長
が最大となった時に、関節部にかかるモーメント、即ち
最大モーメントを基準に関節駆動部の設計を行なう必要
がある。When you move a multi-jointed arm with a heavy object attached to the tip,
The moment applied to the joint varies depending on the extension and contraction state of the arm. For this reason, it is necessary to design the joint drive part of the joint drive actuator based on the moment applied to the joint when the arm length reaches the maximum, that is, the maximum moment.

したがって油圧、空圧、モーター等のアクチュエーター
のみで関節部の駆動及びアーム保持を行なわせることは
、アクチュエーター自体の寸法、重量が大きくなり、多
関節アームの設計上、不利となる。Therefore, driving the joints and holding the arm using only actuators such as hydraulic pressure, pneumatic pressure, and motors increases the size and weight of the actuator itself, which is disadvantageous in terms of the design of the multi-joint arm.

本発明はこれらの問題を解決するものであって、多関節
アームの伸縮時の負荷を軽減する駆動方法を提起せんと
するものである。The present invention aims to solve these problems and proposes a driving method that reduces the load when a multi-joint arm extends and contracts.

本発明は駆動させようとするアームｌに圧縮コイルバネ
２を取付け（コイルノくネ２の一端はアームに固定、他
端は多関節アームの架台その他に固定）、コイルバネの
反発力を補助力として用いろことにより、関節部（第１
図の場合はＰ＋関節部）にかかる負荷を軽減することが
できる。In the present invention, a compression coil spring 2 is attached to the arm l to be driven (one end of the coil spring 2 is fixed to the arm, and the other end is fixed to the frame of the multi-jointed arm or the like), and the repulsive force of the coil spring is used as an auxiliary force. Depending on the color, the joint (first
In the case of the figure, it is possible to reduce the load on the P+ joint (in the case of the figure).

又アーム３０重量物Ｗを移動させる為、アームｌを第２
図に示すように０点中心にθ８、θ鵞・・・・・・θｎ
のごとく回転させると、回転角度が太きくなるにしたが
い、Ｐｌ関節部にかかる負荷が増加する。しかしアーム
が回転することによりＡＡｎは短かくなり、バネのたわ
み量が増加するので反発力が大きくなるので、アームｌ
の回転によるモーメントの変化とバネの反発力を均合う
様にしてやれば、関節部にかかる負荷を一定にすること
ができる。In addition, in order to move arm 30 heavy object W, arm l is
As shown in the figure, θ8 and θn are centered on the 0 point.
When rotated as follows, the load on the Pl joint increases as the rotation angle increases. However, as the arm rotates, AAn becomes shorter and the amount of deflection of the spring increases, which increases the repulsive force.
By balancing the change in moment caused by the rotation of the spring and the repulsive force of the spring, the load on the joint can be kept constant.

上述の理由は以下の説明により理解される。The above reasons will be understood from the following explanation.

アーム１０回転により生じるコイルバネのたわみ量をδ
、コイルバネの自由長をＬｏとすると、δは で表わされる。The amount of deflection of the coil spring caused by 10 rotations of the arm is δ
, where the free length of the coil spring is Lo, δ is expressed as .

又たわみ竜δの時バネに生じる反発力ＰはＮａ：有効巻
数　　Ｇ：横弾性係数 で表わされる。In addition, the repulsive force P generated in the spring when the deflection dragon δ is applied is expressed by Na: effective number of turns and G: transverse elastic modulus.

■、■より （＠、＋θ〜）２〕−〇 となり、ＰｎはＰ（θ）として求められる。From ■,■ (@, +θ~)2〕−〇 Then, Pn is obtained as P(θ).

ここでアームｌについ℃、第３図の様な状態でＰ１関節
部にかがる負荷Ｔｎについ【考えるとＴｎ　＝　−ＷＬ
　ｃｏｇθｎ　□■ ■、■においてＰ（θｎ）＝Ｔｎ（θｎ）となる様にす
れば、アームが回転（θｎ）シても重量物Ｗによる負荷
は常にバネにより支えられ、わずかな力でアームを回転
させることが可能になる。即ち、関節駆動部のアクチュ
エーターを小型にすることができる。Here, the load Tn applied to the P1 joint in the state shown in Fig. 3 on arm l at °C is calculated as follows: [Considering, Tn = -WL
cogθn □■ If P(θn) = Tn(θn) in ■ and ■, even if the arm rotates (θn), the load caused by the heavy object W will always be supported by the spring, and the arm can be moved with a small force. It becomes possible to rotate. That is, the actuator of the joint drive unit can be made smaller.

２゜−５゜−ヵｈＬ−Ｃ，：＄：え、□、、、、、、　
　じ計自動溶接機に適用した鉤を説明する。2゜-5゜-kahL-C,:$:E,□,,,,,,,
The hook applied to the automatic welding machine will be explained below.

本溶接材は第４図、第５図に示すととべ、枠組みブロッ
ク底板上に敷設されるレールｌと、走行駆動部に付属す
るスプロケット３とレールが噛み合うことにより、レー
ルに沿って走行する可動台車２及びモータ４、スプロケ
ット５．６、チェーン７により構成された回転機構によ
って旋回可能な台座８を介して、台車２に搭載され、各
関節毎に旋回駆動用モータ９、ｌＯを持つ多関節アーム
１２，１３、又アーム１３の先端にモータ１５によって
回転可能で、なおかつ溶接トーチ１６を保持するトーチ
クランプハント”１７から構成される。This welded material is shown in Figures 4 and 5, and is movable to travel along the rail by engaging the rail l laid on the bottom plate of the framework block and the sprocket 3 attached to the travel drive unit. It is mounted on the trolley 2 via a pedestal 8 that can be rotated by a rotating mechanism composed of the trolley 2, a motor 4, a sprocket 5.6, and a chain 7, and is multi-jointed with a rotation drive motor 9 and IO for each joint. It is composed of arms 12, 13, and a torch clamp hunt "17" which is rotatable by a motor 15 at the tip of the arm 13 and holds a welding torch 16.

さらに枠組みブロック各鋼板の傾斜を検知し、検知信号
を制御系にフィードバックし、適正な浴接条件（電流、
電圧、溶接速度）、トーチ角度θにする為のセンサー１
８．１９．２０．２１を有している。センサー１８．１
９は枠組みブロック底板とグランビレベルとのなす角度
θ１、θ。Furthermore, the inclination of each steel plate of the framework block is detected, the detection signal is fed back to the control system, and the appropriate bath contact conditions (current,
Sensor 1 for adjusting voltage, welding speed) and torch angle θ
8.19.20.21. sensor 18.1
9 is the angle θ1, θ between the bottom plate of the framework block and the Granby level.

の検知を行ない、検知信号により溶接条件（電流、荒土
、溶接速度）を選定する。又センサー２０．２１は倣い
軸２２．２３の先端に取付けられており、これ等が倣い
軸送りモータ２４．２５によって立板方向に送られ、セ
ンサー２θ、２１が立板に押し当てられることにより、
立板と底板のなす角度θ１．０番、θ１、θ６が検知さ
れ、適正なトーチ角度θが決定される。The welding conditions (current, rough soil, welding speed) are selected based on the detection signal. Also, the sensors 20.21 are attached to the tips of the copying shafts 22.23, and these are sent in the direction of the vertical plate by the copying shaft feed motor 24.25, and the sensors 2θ, 21 are pressed against the vertical plate. ,
The angles θ1.0, θ1, and θ6 formed by the upright plate and the bottom plate are detected, and an appropriate torch angle θ is determined.

又台座８の旋回時等においてに旋回のさまたげとならぬ
様に倣い軸送りモータ２４．２５を逆回転させることに
より退避可能な構造となっている。さらにセンサー２０
．２１が取付けられた倣い軸の他端には、ポテンショメ
ータ２６．２７が連結されており、倣い軸送りモータ２
４．２５とスプリング（図示しない）により、センサー
２０．２１が接触子として立板に押しつけられることに
より、立板の歪み等による溶接線の変動をポテンショメ
ータ２６．２７により検知し、この検知信号により、多
関節アーム１２．１３を微動させることにより、溶接ト
ーチ１６の溶接線倣いを行なわせることかできる。Furthermore, when the pedestal 8 is turned, it can be retracted by rotating the copy shaft feed motors 24 and 25 in the opposite direction so as not to interfere with the turn. Furthermore, sensor 20
．． 21 is attached to the other end of the copying shaft, potentiometers 26 and 27 are connected, and the copying shaft feed motor 2
4.25 and a spring (not shown) press the sensor 20.21 against the standing plate as a contact, so that the potentiometer 26.27 detects the fluctuation of the welding line due to distortion of the standing plate, etc., and this detection signal By slightly moving the multi-jointed arms 12 and 13, the welding torch 16 can be caused to follow the welding line.

なおアーム１２には、′他端を可動台車２上に固定され
た圧縮スプリング２９が付設されておリ、アームの駆動
を補助している。A compression spring 29 whose other end is fixed on the movable carriage 2 is attached to the arm 12 to assist in driving the arm.

圧縮スプリング２９は一端は台座８に固定され、他端は
多関節アーム１３に適宜の手段で固定され、主関節アー
ム１２の軸心と長さｔｌ、４が与えられて設けられてい
る。従って多関節アーム１３の先端に設けられたトーチ
１６の浴接操作に伴うトーチ重量による負荷は、圧縮ス
プリング２９によって軽減されるので、アーム１２旋回
用駆動モータ９を小型化しうる効果がある。The compression spring 29 has one end fixed to the pedestal 8 and the other end fixed to the multi-joint arm 13 by appropriate means, and is provided with a given axis of the main joint arm 12 and a length tl, 4. Therefore, the load due to the weight of the torch 16 provided at the tip of the multi-joint arm 13 due to the bathing operation is reduced by the compression spring 29, which has the effect of downsizing the drive motor 9 for swinging the arm 12.

以上本発明において圧縮コイルバネを用いた例について
説明したが、第１アーム１２の図面で右側に引張コイル
バネな設けても同様の効果があり、勿論本発明の範囲を
逸脱するものではない。Although an example in which a compression coil spring is used in the present invention has been described above, a tension coil spring may be provided on the right side of the first arm 12 in the drawings, and the same effect can be obtained, and of course this does not depart from the scope of the present invention.

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

第１図は本発明の要部説明図、第２図及び第３図は本発
明の作動の模式図、第４図は本発明の実施例の側面図、
第５図は第４図の平面図である。 ８：台座　　　　９．１０：駆動モータＩ２：第１アー
ム　　１３：第２７−ム２９：圧縮スプリング 馬１図 馬２図 馬５図FIG. 1 is an explanatory diagram of the main parts of the present invention, FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams of the operation of the present invention, and FIG. 4 is a side view of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of FIG. 4. 8: Pedestal 9.10: Drive motor I2: First arm 13: 27th arm 29: Compression spring Horse 1 Figure Horse 2 Figure Horse 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 先端に重量物が取付けられた多関節アームの主関節部に
、アーム軸心から長さｔを設けてコイルノ（ネな・前記
アーム軸心に偏位して配設して、多関節アームの伸縮時
にコイルバネのエイ・ルギーを補助力として利用するこ
とを特徴とする多関節アームの駆動方法。The main joint of a multi-joint arm with a heavy object attached to its tip is provided with a length t from the arm axis, and a coil no. A method for driving a multi-joint arm characterized by using a coil spring as an auxiliary force during expansion and contraction.