JPS59134681A - 横形多関節腕機構 - Google Patents
横形多関節腕機構Info
- Publication number
- JPS59134681A JPS59134681A JP638083A JP638083A JPS59134681A JP S59134681 A JPS59134681 A JP S59134681A JP 638083 A JP638083 A JP 638083A JP 638083 A JP638083 A JP 638083A JP S59134681 A JPS59134681 A JP S59134681A
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- JP
- Japan
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- arm
- shaft
- positioning means
- axis
- attached
- Prior art date
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- Granted
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は作業ロボットやマニプレータ等の多関節腕機構
に係り、特に作業性の向上を図った横形の多関節腕機構
に関するものである。
に係り、特に作業性の向上を図った横形の多関節腕機構
に関するものである。
従来の工業用ロボットやマニプレータ等に用いられる多
関節形の腕機構は、第1図に示すように垂直軸1の回り
に旋回可能の旋回台上に垂直面内で揺動可能の垂直アー
ム3を取り付けると共に、この垂直アーム3の先端に上
記垂直面内に於いて揺動可能の水平アーム4を取り付け
、この垂直アーム4の先端に工具等を取り付けるための
手首部5を設けた所謂竪形構造となっているのが一般的
である。このような竪形の腕機構では、水平アーム4に
は垂直方向の自由度のみがもっばら与えられている為、
アームの垂直方向の動きは制限されているが水平面内に
於ける動きが比較的自由であるような作業対象に対して
は、作業の自由度が制限される場合が多い。このように
横方向、即ち水平方向には比較的自由度が取れるが垂直
方向の動きが制限される作業対象の例としては、例えば
水車ランナ、舶用プロペラ、タービンブレード等の加工
や自動車室内の塗装等があり、このような作業対象のよ
うに、狭隘な空間に対して腕機構のアプローチする方向
が制限された作業対象に対しては上記竪形の多関節腕機
構は非常に不便な場合が多い。
関節形の腕機構は、第1図に示すように垂直軸1の回り
に旋回可能の旋回台上に垂直面内で揺動可能の垂直アー
ム3を取り付けると共に、この垂直アーム3の先端に上
記垂直面内に於いて揺動可能の水平アーム4を取り付け
、この垂直アーム4の先端に工具等を取り付けるための
手首部5を設けた所謂竪形構造となっているのが一般的
である。このような竪形の腕機構では、水平アーム4に
は垂直方向の自由度のみがもっばら与えられている為、
アームの垂直方向の動きは制限されているが水平面内に
於ける動きが比較的自由であるような作業対象に対して
は、作業の自由度が制限される場合が多い。このように
横方向、即ち水平方向には比較的自由度が取れるが垂直
方向の動きが制限される作業対象の例としては、例えば
水車ランナ、舶用プロペラ、タービンブレード等の加工
や自動車室内の塗装等があり、このような作業対象のよ
うに、狭隘な空間に対して腕機構のアプローチする方向
が制限された作業対象に対しては上記竪形の多関節腕機
構は非常に不便な場合が多い。
そのため本発明は上記垂直アーム3に相当する腕部分を
横方向に寝かせることにより水平方向の自由度の増大を
図った横形多関節腕機構を提供するであり、更にこのよ
うな多関節腕機構の場合腕部全体の重力が腕機構の根元
部分に作用せざるを得ない構造となる為、このような回
転モーメントを解消する為の構造をも提供することが本
発明の目的である。従って本発明は、その要旨とする処
が、垂直方向及び水平方向に揺動可能に支持された基台
と、該基台に旋回可能に取り付けた水平方向の第1軸と
、該第1軸の旋回角度を調整する第1位置決め手段と、
上記第1軸の端部に取り付けられ該第1軸に平行な第1
平面内で揺動可能の第1アームと、該第1アームの上記
第1軸に対する関節角度を決定する第2位置決め手段と
、上記第1アームの先端に取り付けられ上記第1平面内
で揺動可能の第2図アームと、第2アームの第1アーム
に対する角度を決定する第3位置決め手段と、第2アー
ムの第1アーム軸芯まわりの偏荷重をバランスさせる第
1の重力バランス装置とを有してなる点にある横形多関
節腕機構を提供せんとするものである。続いて第2図以
下の添付図面を参照して本発明を具体化した実施例につ
き説明し、本発明の理解に供する。ここに第2図は大形
の回転翼やランナ、水車等のグラインダ作業を行う為の
横型のロボット腕機構に本発明を適用しん場合の一実施
例を示す斜視図であり、第3図は第2図に示した腕機構
全体の第1軸まゎりの回転モーメントを解消する為のバ
ランス装置の作動原理を示す概略構成図、第4図ば第2
図に示した腕機構全体の概略構成図である。
横方向に寝かせることにより水平方向の自由度の増大を
図った横形多関節腕機構を提供するであり、更にこのよ
うな多関節腕機構の場合腕部全体の重力が腕機構の根元
部分に作用せざるを得ない構造となる為、このような回
転モーメントを解消する為の構造をも提供することが本
発明の目的である。従って本発明は、その要旨とする処
が、垂直方向及び水平方向に揺動可能に支持された基台
と、該基台に旋回可能に取り付けた水平方向の第1軸と
、該第1軸の旋回角度を調整する第1位置決め手段と、
上記第1軸の端部に取り付けられ該第1軸に平行な第1
平面内で揺動可能の第1アームと、該第1アームの上記
第1軸に対する関節角度を決定する第2位置決め手段と
、上記第1アームの先端に取り付けられ上記第1平面内
で揺動可能の第2図アームと、第2アームの第1アーム
に対する角度を決定する第3位置決め手段と、第2アー
ムの第1アーム軸芯まわりの偏荷重をバランスさせる第
1の重力バランス装置とを有してなる点にある横形多関
節腕機構を提供せんとするものである。続いて第2図以
下の添付図面を参照して本発明を具体化した実施例につ
き説明し、本発明の理解に供する。ここに第2図は大形
の回転翼やランナ、水車等のグラインダ作業を行う為の
横型のロボット腕機構に本発明を適用しん場合の一実施
例を示す斜視図であり、第3図は第2図に示した腕機構
全体の第1軸まゎりの回転モーメントを解消する為のバ
ランス装置の作動原理を示す概略構成図、第4図ば第2
図に示した腕機構全体の概略構成図である。
第4図に於いて11は後記する基台に回動自在に取り付
けられた水平方向の第1軸で、その一端で該第1軸に直
角の支軸12を一体的に有しており、該支軸12には該
支軸12を中心として支軸12に直角な第1平面内で揺
動可能の第1アーム13が設けられている。この第1ア
ーム13の先端に前記支軸12に平行に取り付けた支軸
14には、該支軸14を中心として揺動可能の第2アー
ム15が取り付けられており、従って第2アーム15も
前記第17−ム13と同様支軸12に直角の第1平面(
即ち第1軸11と第1アーム13とを含む平面)内に於
いて揺動可能である。前記第1軸の中間の支点16と第
1アーム13の中間の支点17とは両支点に対して揺動
可能の第2位置決め手段Bによって連結されている。従
って上記第2位置決め手段Bの伸縮動作により第1アー
ム13は前記第1軸11、第1アーム13、第2アーム
15を含む第1平面内に於いて矢印θ2の方向に第1軸
11に対して揺動する。又第1軸11に固定的に取り付
けた支点18と前記支軸14に前記第1平面内に於いて
揺動自在に取り付けた三節連鎮19の第1リンク20の
先端に設けた支点21とはリンク22によって連結され
ており、支軸12を第1軸12に固着した点を23とし
、この点23と支点28を結ぶ線分を24とした場合、
線分24と第1リンク20とが平行で第1アーム13と
リンク22とが平行となるような平行リンクが形成され
ている。
けられた水平方向の第1軸で、その一端で該第1軸に直
角の支軸12を一体的に有しており、該支軸12には該
支軸12を中心として支軸12に直角な第1平面内で揺
動可能の第1アーム13が設けられている。この第1ア
ーム13の先端に前記支軸12に平行に取り付けた支軸
14には、該支軸14を中心として揺動可能の第2アー
ム15が取り付けられており、従って第2アーム15も
前記第17−ム13と同様支軸12に直角の第1平面(
即ち第1軸11と第1アーム13とを含む平面)内に於
いて揺動可能である。前記第1軸の中間の支点16と第
1アーム13の中間の支点17とは両支点に対して揺動
可能の第2位置決め手段Bによって連結されている。従
って上記第2位置決め手段Bの伸縮動作により第1アー
ム13は前記第1軸11、第1アーム13、第2アーム
15を含む第1平面内に於いて矢印θ2の方向に第1軸
11に対して揺動する。又第1軸11に固定的に取り付
けた支点18と前記支軸14に前記第1平面内に於いて
揺動自在に取り付けた三節連鎮19の第1リンク20の
先端に設けた支点21とはリンク22によって連結され
ており、支軸12を第1軸12に固着した点を23とし
、この点23と支点28を結ぶ線分を24とした場合、
線分24と第1リンク20とが平行で第1アーム13と
リンク22とが平行となるような平行リンクが形成され
ている。
又二接連鎖19を構成する第2リンク25の先端の支点
26と、第2アーム15の中間の支点27とは両支点に
対して揺動自在の第3位置決め手段Cによって連結され
ており、第3位置決め手段Cの伸縮動作により第2アー
ム15が前記平面内に於いて第1アーム13に対してθ
3の方向に揺動する。
26と、第2アーム15の中間の支点27とは両支点に
対して揺動自在の第3位置決め手段Cによって連結され
ており、第3位置決め手段Cの伸縮動作により第2アー
ム15が前記平面内に於いて第1アーム13に対してθ
3の方向に揺動する。
以上でこの実施例のアーム部分の概略の構成が理解され
るので、更にこのアーム部分の具体的な構成及び重力バ
ランス装置等について第2図を参照して説明する。
るので、更にこのアーム部分の具体的な構成及び重力バ
ランス装置等について第2図を参照して説明する。
第2図に於いて前記第1軸11を軸受28によって水平
方向に旋回可能に支持する基台29は、水平基台30の
上面31上に該水平基台3oの軸方向に摺動可能に支持
された垂直基台32の垂直側面33に沿って垂直方向に
摺動可能に支持されていることにより水平方向及び垂直
方向に対して自在に位置決めされる。第1軸11に固定
されたアーム34の先端に設けた支点35と、基台29
上の支点36とは両支点に対して揺動自在に取り付けた
第1位置決め手段Aによって連結されている。この第1
位置決め手段A及び前記した第2及び第3の位置決め手
段B、Cは夫々油圧シリンダ、ボールネジ、その他の伸
縮可能で、且つその伸縮量が正確に制御されるアクチュ
エータやモータ等によって構成されている。従って第1
位置決め手段Aの伸縮により第1軸11が任意の旋回角
度分だけ旋回され、これに連結された第1アーム及び第
2アームが全体として第1軸11の回りにθ1の方向に
旋回する。
方向に旋回可能に支持する基台29は、水平基台30の
上面31上に該水平基台3oの軸方向に摺動可能に支持
された垂直基台32の垂直側面33に沿って垂直方向に
摺動可能に支持されていることにより水平方向及び垂直
方向に対して自在に位置決めされる。第1軸11に固定
されたアーム34の先端に設けた支点35と、基台29
上の支点36とは両支点に対して揺動自在に取り付けた
第1位置決め手段Aによって連結されている。この第1
位置決め手段A及び前記した第2及び第3の位置決め手
段B、Cは夫々油圧シリンダ、ボールネジ、その他の伸
縮可能で、且つその伸縮量が正確に制御されるアクチュ
エータやモータ等によって構成されている。従って第1
位置決め手段Aの伸縮により第1軸11が任意の旋回角
度分だけ旋回され、これに連結された第1アーム及び第
2アームが全体として第1軸11の回りにθ1の方向に
旋回する。
第1軸11の端部に該第1軸11に対して一定角度傾斜
した状態で固着された回転円板37上には、前記のよう
に第1軸11に対して直行するように支軸12が回動可
能に取り付けられている。
した状態で固着された回転円板37上には、前記のよう
に第1軸11に対して直行するように支軸12が回動可
能に取り付けられている。
該支軸12には該支軸12を中心として揺動可能の前記
第1アーム13の末端が固着されており、該第1アーム
13の他端に旋回可能で且つ前記支軸23に平行に取り
付けた支軸14に揺動自在に取り付けた前記三節連&j
l19を構成する第1リンク20の先端部に設けた支点
21と、前記回転円板37に固定された支点18とは、
前記した第1アーム13に平行なリンク22によって連
結されており、支軸12の軸芯と第1軸11の軸芯との
交点23と、前記支点18とを結ぶ線分が第1リンク2
0に平行で、且つリンク22と第1アーム13とが平行
となるような平行リンクが形成されている。更に第1リ
ンク13の中間に設けた支点17と回転円板37に固定
された支点16とは、前記したようなボールネジ等より
なる第2位置決め手段Bによって連結され、第2位置決
め手段Bの伸縮動作によって第1アーム13が第1軸1
1に対して揺動する。
第1アーム13の末端が固着されており、該第1アーム
13の他端に旋回可能で且つ前記支軸23に平行に取り
付けた支軸14に揺動自在に取り付けた前記三節連&j
l19を構成する第1リンク20の先端部に設けた支点
21と、前記回転円板37に固定された支点18とは、
前記した第1アーム13に平行なリンク22によって連
結されており、支軸12の軸芯と第1軸11の軸芯との
交点23と、前記支点18とを結ぶ線分が第1リンク2
0に平行で、且つリンク22と第1アーム13とが平行
となるような平行リンクが形成されている。更に第1リ
ンク13の中間に設けた支点17と回転円板37に固定
された支点16とは、前記したようなボールネジ等より
なる第2位置決め手段Bによって連結され、第2位置決
め手段Bの伸縮動作によって第1アーム13が第1軸1
1に対して揺動する。
前記第1アーム13の先端には、該第1アームに対して
回転可能に取り付けた前記支軸14を中心として揺動自
在の第2アーム15が取り付けられており、この第27
−ム15内には第4図に示したような第2アーム15の
中間の支点27と前記第1リンク20に対して位置を固
定された三筒連鎖19の構成要素である第2リンク25
の先端の支点26とを連結するボールネジ等よりなる第
3位置決め手段Cが内蔵され、この第3位置決め手段C
の伸縮動作によって第2アーム15が前記第1軸11及
び第1アーム13を含む第1平面内に於いてθ3の方向
に揺動運動する。前記第2リンク25の角度は前記平行
リンク22の存在により第1リンク20が第1アーム1
3の揺動角度によらず常に第1軸11に対して一定の角
度に保持されるので、第3位置決め手段Cの伸縮量に応
じて第2アーム15の第1軸11に対する揺動角度が一
義的に決定される。
回転可能に取り付けた前記支軸14を中心として揺動自
在の第2アーム15が取り付けられており、この第27
−ム15内には第4図に示したような第2アーム15の
中間の支点27と前記第1リンク20に対して位置を固
定された三筒連鎖19の構成要素である第2リンク25
の先端の支点26とを連結するボールネジ等よりなる第
3位置決め手段Cが内蔵され、この第3位置決め手段C
の伸縮動作によって第2アーム15が前記第1軸11及
び第1アーム13を含む第1平面内に於いてθ3の方向
に揺動運動する。前記第2リンク25の角度は前記平行
リンク22の存在により第1リンク20が第1アーム1
3の揺動角度によらず常に第1軸11に対して一定の角
度に保持されるので、第3位置決め手段Cの伸縮量に応
じて第2アーム15の第1軸11に対する揺動角度が一
義的に決定される。
又第2アーム15内には更にその先端に設けたグライン
ダGを有する手首部38に第2アーム15の軸芯の回り
に旋回運動を起こさせる旋回駆動機構が内蔵されている
が、これについては特に図示しない。第2アーム15の
前記手首部38とは反対側の末端部には、第1の重力バ
ランス装置の一種であるカウンターウェート39が固着
され、このカウンターウェート39の重力によって第1
アーム13の軸芯を境とした左右の重力バランスが達成
される。
ダGを有する手首部38に第2アーム15の軸芯の回り
に旋回運動を起こさせる旋回駆動機構が内蔵されている
が、これについては特に図示しない。第2アーム15の
前記手首部38とは反対側の末端部には、第1の重力バ
ランス装置の一種であるカウンターウェート39が固着
され、このカウンターウェート39の重力によって第1
アーム13の軸芯を境とした左右の重力バランスが達成
される。
このようにして構成された横形の腕機構の場合、第1ア
ーム13及び第2アーム15が第1軸11に片持状に取
り付けられている為、これらの重量に対するバランス装
置を設けないと第1軸11に大きな捩りトルクがかかり
、しかもこの捩りトルクは第1アーム13の垂直面内及
び水平面内における揺動による傾きによって夫々変動す
る為、これに対する重力バランス装置は特殊なものを採
用する必要がある。このような機能を充足する為の重力
バランス装置を次に説明する。即ち第2図に於いて40
はワイヤー41を巻き掛けたドラム42と、このドラム
42にワイヤー41を巻き込む方向に回転力を付与する
図示せぬ蔓巻きバネ等よりなる回転力付与機構(不図示
)とを有する張力付与装置で、基台29に取り付けられ
た回転軸43に固着されており、ドラム42に巻き掛け
られたワイヤー41は、基台29に回動自在に取り付け
た回転軸43の先端に回転自在に取り付けた回転シーブ
44の周上を経て、該回転シーブ44で方向を変えて第
1アーム13の中間点に取り付けた球面継手45に係着
されたロッド46の先端に回転自在に取り付けた回転シ
ーブ47に180度巻き付き、その末端が前記回転円筒
43の端部の固定点48に固着されているものである。
ーム13及び第2アーム15が第1軸11に片持状に取
り付けられている為、これらの重量に対するバランス装
置を設けないと第1軸11に大きな捩りトルクがかかり
、しかもこの捩りトルクは第1アーム13の垂直面内及
び水平面内における揺動による傾きによって夫々変動す
る為、これに対する重力バランス装置は特殊なものを採
用する必要がある。このような機能を充足する為の重力
バランス装置を次に説明する。即ち第2図に於いて40
はワイヤー41を巻き掛けたドラム42と、このドラム
42にワイヤー41を巻き込む方向に回転力を付与する
図示せぬ蔓巻きバネ等よりなる回転力付与機構(不図示
)とを有する張力付与装置で、基台29に取り付けられ
た回転軸43に固着されており、ドラム42に巻き掛け
られたワイヤー41は、基台29に回動自在に取り付け
た回転軸43の先端に回転自在に取り付けた回転シーブ
44の周上を経て、該回転シーブ44で方向を変えて第
1アーム13の中間点に取り付けた球面継手45に係着
されたロッド46の先端に回転自在に取り付けた回転シ
ーブ47に180度巻き付き、その末端が前記回転円筒
43の端部の固定点48に固着されているものである。
従ってドラム42に作用する回転力はワイヤー41に伝
達され、該ワイヤーの平行部411を回転シーブ44の
方向に引っ張る為、この張力によって回転シーブ47、
ロッド46、球面継手45を介して第1アー゛ム13が
垂直上方へ引き上げられ、上記球面継手14の部分に作
用する第1アーム13及び第2アーム15の自重による
第1軸11の回りの回転モーメントが相殺される。この
機構の場合第1アーム13が水平面内に於いて上下動し
た場合、この動きにつれてワイヤー41の平行部41′
も回転シーブ44を中心として揺動運動するが、回転シ
ーブ44を取り付けた回転軸43は基台29に対して回
動自在であるか、又はワイヤー41′の回転シーブ44
を中心とする揺動運動につれて回動する構造となってい
るので、回転シーブ44が常にワイヤーに沿った向きに
回動される為ワイヤーが回転シーブ44から外れるよう
な不都合が無く、また第1アーム13が支軸12の回り
に揺動運動した場合、これに連れて前記ワイヤー41の
平行部41′も回転シーブ44の回りに揺動運動するが
、この運動によってワイヤー41の回転シーブ44に対
する巻き掛は角度が変化す名のみで、ワイヤー41は回
転シーブから外れる虞れが無い。但しこのような回転シ
ーブ44からのワイヤーの外れを防止する機能を厳密に
達成させる為には、回転シーブ44が前記支軸12と第
1軸11との直行点23の直上に設けら爪でいることが
条件となり、図に示した腕機構もこの条件を満たす構造
となっている。
達され、該ワイヤーの平行部411を回転シーブ44の
方向に引っ張る為、この張力によって回転シーブ47、
ロッド46、球面継手45を介して第1アー゛ム13が
垂直上方へ引き上げられ、上記球面継手14の部分に作
用する第1アーム13及び第2アーム15の自重による
第1軸11の回りの回転モーメントが相殺される。この
機構の場合第1アーム13が水平面内に於いて上下動し
た場合、この動きにつれてワイヤー41の平行部41′
も回転シーブ44を中心として揺動運動するが、回転シ
ーブ44を取り付けた回転軸43は基台29に対して回
動自在であるか、又はワイヤー41′の回転シーブ44
を中心とする揺動運動につれて回動する構造となってい
るので、回転シーブ44が常にワイヤーに沿った向きに
回動される為ワイヤーが回転シーブ44から外れるよう
な不都合が無く、また第1アーム13が支軸12の回り
に揺動運動した場合、これに連れて前記ワイヤー41の
平行部41′も回転シーブ44の回りに揺動運動するが
、この運動によってワイヤー41の回転シーブ44に対
する巻き掛は角度が変化す名のみで、ワイヤー41は回
転シーブから外れる虞れが無い。但しこのような回転シ
ーブ44からのワイヤーの外れを防止する機能を厳密に
達成させる為には、回転シーブ44が前記支軸12と第
1軸11との直行点23の直上に設けら爪でいることが
条件となり、図に示した腕機構もこの条件を満たす構造
となっている。
ここで上記ワイヤー41による重力バランス装置の原理
に付いて第3図を参照して説明する。今、球面継手45
が第1アーム及び第2アームの合成された重心の位置に
取り付けられているものとし、第3図に示すように簡略
化の為に球面継手45の存在する点をDで、回転シーブ
45の存在する位置をEで、第1軸11と第1アーム1
3との各軸芯の交点23をFで表し、更にこれらの間の
距離DE−J、DF=RXEF=aとし、且つ点Fより
直線DEに下ろした垂線の長さをh、直線DFと水平線
にとのなす角度をθ、角度DRFをα、D点に作用する
ワイヤーの引張り力をP、ワイヤーを引っ張る蔓巻きバ
ネ等の弾性係数をk、D点に作用する第1アーム及び第
2アームの合成された重力をWとすると、第1軸11ま
わりの重力モーメントMwは Mw=W+ Rcos θ=W−j!sinα・ (1
)で表され、ワイヤー41が引き上げる力によって作用
する回転モーメントMpは Mp =P−h=P−asin tx −(2)
で表される。ここにM w = M pの時に両モーメ
ントがバランスし、第1軸に捩りが発生しない状態とな
る。このような状態に於いては W6sin a=P asin ot −(
3)が成立する。従ってこの式を整理するとP=(a/
W) ・l ・・・(4)が得られ、こ
れはワイヤーの張力Pがa / W = kのバネ定数
を有するバネ部材によって引き上げられ、その時の伸び
が!である条件を規定する。このような条件を満たす蔓
巻きバネ等を用いれば上記アームの重量が完全にバラン
スする。(4)式には第1アームの水平方向及び垂直方
向の角度α及びθは無関係であるから、この条件が成立
する限り第1アームの揺動角度によらず常に完全なバラ
ンスが成立する。上記のような(4)式で規定される条
件を満たすためには張力付与装置4o内に内蔵したバネ
部材がW/aのバネ定数のものであり、且つこのバネの
自由張の状態からドラム42を回転させてβの長さ分だ
け引き出した状態で第2図に示すような巻き掛は状態と
なるようにセントしうる構造とすれば、上記のような完
全なバランスが達成されるものである。
に付いて第3図を参照して説明する。今、球面継手45
が第1アーム及び第2アームの合成された重心の位置に
取り付けられているものとし、第3図に示すように簡略
化の為に球面継手45の存在する点をDで、回転シーブ
45の存在する位置をEで、第1軸11と第1アーム1
3との各軸芯の交点23をFで表し、更にこれらの間の
距離DE−J、DF=RXEF=aとし、且つ点Fより
直線DEに下ろした垂線の長さをh、直線DFと水平線
にとのなす角度をθ、角度DRFをα、D点に作用する
ワイヤーの引張り力をP、ワイヤーを引っ張る蔓巻きバ
ネ等の弾性係数をk、D点に作用する第1アーム及び第
2アームの合成された重力をWとすると、第1軸11ま
わりの重力モーメントMwは Mw=W+ Rcos θ=W−j!sinα・ (1
)で表され、ワイヤー41が引き上げる力によって作用
する回転モーメントMpは Mp =P−h=P−asin tx −(2)
で表される。ここにM w = M pの時に両モーメ
ントがバランスし、第1軸に捩りが発生しない状態とな
る。このような状態に於いては W6sin a=P asin ot −(
3)が成立する。従ってこの式を整理するとP=(a/
W) ・l ・・・(4)が得られ、こ
れはワイヤーの張力Pがa / W = kのバネ定数
を有するバネ部材によって引き上げられ、その時の伸び
が!である条件を規定する。このような条件を満たす蔓
巻きバネ等を用いれば上記アームの重量が完全にバラン
スする。(4)式には第1アームの水平方向及び垂直方
向の角度α及びθは無関係であるから、この条件が成立
する限り第1アームの揺動角度によらず常に完全なバラ
ンスが成立する。上記のような(4)式で規定される条
件を満たすためには張力付与装置4o内に内蔵したバネ
部材がW/aのバネ定数のものであり、且つこのバネの
自由張の状態からドラム42を回転させてβの長さ分だ
け引き出した状態で第2図に示すような巻き掛は状態と
なるようにセントしうる構造とすれば、上記のような完
全なバランスが達成されるものである。
尚第2図に示した50.51.52は夫々基台29に対
する第1軸11の旋回角度を検出する角度検出器、回転
円板37に対する(WJち第1軸11に対する)第1ア
ーム13の揺動角度を検出する角度検出器、第1アーム
13に対する第2アーム15の揺動角度を検出する角度
検出器で、ロータリエンコーダ、レゾルバ、ポテンショ
メータその他が採用される。
する第1軸11の旋回角度を検出する角度検出器、回転
円板37に対する(WJち第1軸11に対する)第1ア
ーム13の揺動角度を検出する角度検出器、第1アーム
13に対する第2アーム15の揺動角度を検出する角度
検出器で、ロータリエンコーダ、レゾルバ、ポテンショ
メータその他が採用される。
本発明は、以上述べたように垂直方向及び水平方向に揺
動可能に支持された基台と、該基台に旋回可能に取り付
けた水平方向の第1軸と、該第1軸の旋回角度を調整す
る第1位置決め手段と、上記第1軸の端部に取り付けら
れ該第1軸に平行な第1平面内で揺動可能の第1アーム
と、該第1アームの上記第1軸に対する関節角度を決定
する第2位置決め手段と、上記第1アームの先端に取り
付けられ上記第1平面内で揺動可能の第2図アームと、
第2アームの第1アームに対する角度を決定する第3位
置決め手段と、第2アームの第1アーム軸芯まわりの偏
荷重をバランスさせる第1の重力バランス装置とを有し
てなることを特徴とする横形多関節腕機構であるから、
竪型の腕機構では手首部分が入り込み難い、例えば水車
ランチ、舶用プロペラ、タービンブレード、自動車室内
等の狭隘で垂直方向の自由度に大きな制限を有する作業
対象に対して、比較的大きな自由度を持ってアプローチ
することが出来、このような対象に対する作業能率を著
しく向上させるものであり、また第1アーム、及び第2
アームの合成された重力に対する第1軸まわりの重力バ
ランス装置を付与した場合、横型の多関節腕機構にとっ
て最大の欠点である第1軸にたいする捩れが解消され、
竪型の多関節腕機構と同様若しくはそれ以上に手首部の
位置決め精度が向上するものである。
動可能に支持された基台と、該基台に旋回可能に取り付
けた水平方向の第1軸と、該第1軸の旋回角度を調整す
る第1位置決め手段と、上記第1軸の端部に取り付けら
れ該第1軸に平行な第1平面内で揺動可能の第1アーム
と、該第1アームの上記第1軸に対する関節角度を決定
する第2位置決め手段と、上記第1アームの先端に取り
付けられ上記第1平面内で揺動可能の第2図アームと、
第2アームの第1アームに対する角度を決定する第3位
置決め手段と、第2アームの第1アーム軸芯まわりの偏
荷重をバランスさせる第1の重力バランス装置とを有し
てなることを特徴とする横形多関節腕機構であるから、
竪型の腕機構では手首部分が入り込み難い、例えば水車
ランチ、舶用プロペラ、タービンブレード、自動車室内
等の狭隘で垂直方向の自由度に大きな制限を有する作業
対象に対して、比較的大きな自由度を持ってアプローチ
することが出来、このような対象に対する作業能率を著
しく向上させるものであり、また第1アーム、及び第2
アームの合成された重力に対する第1軸まわりの重力バ
ランス装置を付与した場合、横型の多関節腕機構にとっ
て最大の欠点である第1軸にたいする捩れが解消され、
竪型の多関節腕機構と同様若しくはそれ以上に手首部の
位置決め精度が向上するものである。
第1図は従来の竪型多関節腕機構を示す側面図、第2図
は本発明の一実施例に係る多関節腕機構を示す斜視図、
第3図は同腕機構に用いるバランス装置の原理を示す概
略構成図、第4図は第2図に示した腕機構のアーム部分
の骨格を示す概略構成図である。 (符号の説明) 29・・・基台 11・・・第1軸13・・
・第1?−ム 15・・・第2図アーム39・・・
第1の重力バランス装置 40・・・第2の重力バランス装置 A・・・第1位置決め手段 B・・・第2位置決め手段
C・・・第3位置決め手段。 出願人 株式会社 神戸製鋼所 代理人 弁理士 本庄 武男 第3図 E 第4図 1
は本発明の一実施例に係る多関節腕機構を示す斜視図、
第3図は同腕機構に用いるバランス装置の原理を示す概
略構成図、第4図は第2図に示した腕機構のアーム部分
の骨格を示す概略構成図である。 (符号の説明) 29・・・基台 11・・・第1軸13・・
・第1?−ム 15・・・第2図アーム39・・・
第1の重力バランス装置 40・・・第2の重力バランス装置 A・・・第1位置決め手段 B・・・第2位置決め手段
C・・・第3位置決め手段。 出願人 株式会社 神戸製鋼所 代理人 弁理士 本庄 武男 第3図 E 第4図 1
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、垂直方向及び水平方向に揺動可能に支持された基台
と、該基台に旋回可能に取り付けた水平方向の第1軸と
、該第1軸の旋回角度を調整する第1位置決め手段と、
上記第1軸の端部に取り付けられ該第1軸に平行な第1
平面内で揺動可能の第1アームと、該第1アームの上記
第1軸に対する関節角度を決定する第2位置決め手段と
、上記第1アームの先端に取り付けられ上記第1平面内
で揺動可能の第2アームと、第2アームの第1アームに
対する角度を決定する第3位置決め手段と、第2アーム
の第1アーム軸芯まわりの偏荷重をバランスさせる第1
の重力バランス装置とを有してなることを特徴とする横
形多関節腕機構。 2、垂直方向及び水平方向に揺動可能に支持された基台
と、該基台に旋回可能に取り付けた水平方向の第1軸と
、該第1軸の旋回角度を調整する第1位置決め手段と、
上記第1軸の端部に取り付けられ該第1軸に平行な第1
平面内で揺動可能の第1アームと、該第1アームの上記
第1軸に対する関節角度を決定する第2位置決め手段と
、上記第1アームの先端に取り付けられ上記第1平面内
で揺動可能の第2アームと、第2アームの第1アームに
対する角度を決定する第3位置決め手段と、第2アーム
の第1アーム軸芯まわりの偏荷重をバランスさせる第1
の重力バランス装置と、第1アーム及び第2アームの合
成された重力による第1軸まわりの重力モーメントを第
1アームを含む垂直面内でバランスさせる第2の重力バ
ランス装置とを有してなることを特徴とする横形多関節
腕機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP638083A JPS59134681A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 横形多関節腕機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP638083A JPS59134681A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 横形多関節腕機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59134681A true JPS59134681A (ja) | 1984-08-02 |
JPH0474154B2 JPH0474154B2 (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=11636770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP638083A Granted JPS59134681A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 横形多関節腕機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59134681A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7429298B2 (en) | 2003-07-18 | 2008-09-30 | Abb As | Painting system |
-
1983
- 1983-01-18 JP JP638083A patent/JPS59134681A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7429298B2 (en) | 2003-07-18 | 2008-09-30 | Abb As | Painting system |
US8726832B2 (en) | 2003-07-18 | 2014-05-20 | Abb As | Painting system having a wall-mounted robot |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0474154B2 (ja) | 1992-11-25 |
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