JPS60167785A

JPS60167785A - 産業用ロボツト

Info

Publication number: JPS60167785A
Application number: JP1905284A
Authority: JP
Inventors: 靖井原
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1984-02-03
Filing date: 1984-02-03
Publication date: 1985-08-31

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。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、電動機式リニヤアクチュエータにより水平
軸支した腕を回動するべくした産業用ロボットに関する
。

近時ティーチングの容易化のため、ダイレクトティーチ
ング方式が見直されている。

ところでダイレクトティーチングには、産業用ロボット
のサーボ系を働かせた状態でオペレータがロボットをつ
かんで操作する方法と、産業用ロボットの動力をクラッ
チ機構により機械的に切り離なして操作する方法とが考
えられる。前者の場合は、制御装置が複雑となり、しか
も制御装置の暴走による人的危険性もある。後者の場合
、前記前者の欠点は除去されるが、と９わけ電動機式リ
ニヤアクチュエータは、スクリューロンドとナツト部材
との組合せによる伝達手段が含まれている関係上、その
動力を前述機械的に切り離なすことは困難である。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであって、動力
に電動機式リニヤアクチュエータを用いながらも、ダイ
レクトにティーチング可能とした産業用ロボットを提供
せんとするものである。

以下実施例を詳述する。なおこの実施例では６軸の多関
節アーク溶接ロボットとして説明するが、この発明をこ
の実施の形態に限定するものではない０１は、ロボットの基台であり、その上部には回動台２が
垂直軸支２ａされ、電動機Ｍｌにより回動角α１が強制
される。この実施例では軸２ａに歯車３が一体に設けら
れている。そして基台１に垂直軸支４ａした作用腕４先
端部には歯車３と噛合う歯車５が軸支され、この歯車５
が腕４に取付けた電動機Ｍ１により減速機Ｄ１を介して
駆動されるべくなされている。また腕４と基台１との間
には第１伸縮シリンダ装置ＦＡＩが軸支６ａ、６ｂされ
、歯車５を歯車３に対して接断可能に構成されている。

なおシリンダ装置ＦＡＩのピストンロッド側には圧縮ば
ね７が内蔵されている。このばね７は、歯車３．５を噛
合せる際、まず最初は流体圧によらず、そのばね力によ
り噛合せんとし、両歯車３．５を確実に噛合せする作業
を容易にするためのものである。Ｅｌは、基台１に取付
けたエンコーダであり、これに軸着した歯車８が歯車８
に噛合されている。

９は、回動台２上部に水平軸支９ａＬだ第１垂直回動腕
であり、この腕９下部にはレバー９ｂが一体に突設され
ている。そして腕９は、レバ−９ｂ先端部と回動台２下
端部との間に設けた電動機式リニヤアクチュエータＭＡ
１により回動角α２が強制される。なお腕９は、この実
施例では、軸９ａを含む垂直平面より前方（すなわち第
１．９図において右方）においてのみ回動可能である。

リニヤアクチュエータＭＡ１は、電動機Ｍ２、これの出
力側に直列する減速機Ｄ２、およびこれの出力側に直列
したスクリューロンド１０とこれに螺合するナツト部材
１１（後述するピストンロッド１１と共通）で構成され
ている。そしてリニヤアクチュエータＭＡ１は、その減
速機Ｄ２が、回動台２下端部に軸支１２した部材１３に
固設されている。またリニヤアクチュエータＭＡ、の可
動部材であるナツト部材１１には第２伸縮シリンダ装置
Ｆ　Ａ２の一端（実施例ではピストンロッド）が連結さ
れ、他端すなわちシリンダ１４はレバ−９ｂ先端部に軸
支１５されている。々おシリンダ１４のピストンロッド
１１側端面とピストンロッド１１との間に、は、シリン
ダ装置Ｆ　Ａ２の最収縮位置において、ピストンロッド
１１とシリンダ１４との相互の回転を防止するための第
１回り止め手段１６（実施例ではセレーション構造）が
形成されている。またリニヤアクチュエータＭＡ、の固
定側す々わち部材１３とシリンダ装置ＦＡ２の一端すな
わちピストンロッド１１との間には、部材１３とピスト
ンロッド１１との当接位置において、これら相互の回転
を防止するための第２回り止め手段１７（実施例ではセ
レーション構造）が形成されている。

また回動台２の上面には第９図のように第３伸縮シリン
ダ装置Ｆ　Ａ３がそのピストンロッド１８を下にして取
付けられている。そしてピストンコンド１８下端部と回
動台２下面との間には、ばね受皿１９が遊嵌され、その
受皿１９と回動台２下面との間には圧縮ばね２ｏが挿入
されている。さらパには軸９ａにはスズロケット２１が
軸支され、一端を腕９に固定したチェーン２２は、その
中間がスズロケット２１に巻掛けられて、他端が受皿１
９に固定されている。そしてシリンダ装置ＦＡ３の伸長
状態においては、ばね２ｏのカによりチェーン２２が引
張られ、腕９の重力を平衡させるべくなされている。

Ｅ２は、軸９ａに接続したエンコーダである。

２３は、腕９先端部に水平軸支２３ａした第２垂直回動
腕であり、電動機式リニヤアクチュエータＭＡ２によシ
平行リンク系を介して回動角α３が強制される。すなわ
ち軸９ａにはリンク２４が回動自在に支承され、そのリ
ンク２４先端部と腕２３との間にはリンク２５が軸支２
５ａ、２５’ｂされている。そして各軸９ａ、２３ａ、
２５ａ、２５ｂは平行四辺形の各頂点に一致するように
設定されている。なお軸２３ａは、腕２３の重心位置近
辺に位置されている。また腕２３先端部には取手２３ｂ
が突設されている。

また回動台２下端部とリンク２４先端部との間には、リ
ニヤアクチュエータＭＡＩおよびシリンダ装置Ｆ　Ａ２
の組合せと同じ構造のりニヤアクチュエータＭＡ２およ
び第４伸縮シリンダ装置ＦＡ４の組合せが設けられてい
る。すなわちＭ３はその電動機、Ｄ３は減速機、２６は
スクリューロッド、２７は後２下端部に支承する軸、３
０はシリンダ、３１は第１回り止め手段、３２は第２回
り止め手段である。なおこれら各構成の結合状態の説明
については、前述したようにリニヤアクチュエータＭＡ
Ｉ、シリンダ装置ＦＡ２の組合せと同じであるので省略
する。

Ｅ３は、軸２３ａに接続したエンコーダである。

ＨＧは、腕２３に支持した手首装置であり、第５図のよ
うに構成されている。

４１〜４８は、腕２３に同軸上に回転軸支４１ａｓ４２
ａ、４３ａしたそれぞれ第１腕、第２腕、第３腕である
。腕４１先端にはリンク４４が、また腕４２先端にはリ
ンク４５が、さらに腕４３先端にはリンク４６が、それ
ぞれ回動自在に軸支４４ａ＋４５ａ＋４６’ａされてい
る。さらには各リンク４４〜４６先端にはおわん形の揺
動体４７が軸支４７ａ〜４７ｃされ、この揺動体４７に
トーチＴの保持具４８が取付けられている。なお各軸４
１ａ〜４６ａおよび４７ａ〜４７ｃは、それら軸方向中
心線が０点で交差するように設定されている。

４８〜５０は、それぞれ各軸４１ａ〜４８ａに一体に軸
着した実施例では同径の歯車である。

５１〜５３は、腕２３に支承され、軸４１ａ〜４３ａに
対して接近遠隔自在のそれぞれ作用腕である。台腕５１
〜５３は、この実施例では、軸４１ａ〜４３ａの軸方向
中心線に対する円周上において、１２０度の間隔をおい
て腕２３に回動自在に軸支５１’ａ〜５８ａされ、その
先端が軸４１ａ〜４８ａに対して接近遠隔自在に構成さ
れている。

各腕５１〜５３先端部には、電動機Ｍ４〜Ｍ６およびこ
れら出力側に連結した減速機Ｄ４〜Ｄ６が取付けられて
いる。また各減速機Ｄ４〜Ｄ６の出力軸には、同径の歯
車５４〜５６が軸着されている。そして腕５１〜５３の
軸４１ａ〜４３ａへの接近時には、各歯車５４〜５６が
各歯車４８〜５０と噛合うように構成されている。

５７〜５９は、台腕５１〜５３に対して軸４１ａ〜４３
ａとは反対側の位置において腕２３に突設したストッパ
である。そして台腕５１〜５３の軸４１ａ〜４８ａから
の遠隔時には、台腕５１〜５３が各ストッパ５７〜５９
に当接するように構成されている。

ＦＡ５は、軸４１ａ〜４３ａとほぼ同軸上において、腕
２３に自在接手６０を介してそのシリンダ６１を支承し
た第５伸縮シリンダ装置である。そしてそのピストンロ
ッド６２と腕５１との間には、自在接手６３．６４を介
してロッド６５が連結され、またピストンロッド６２と
腕５２との間には、自在接手６６．６７を介してロンド
ロ８が連結され、さらにはピストンロッド６２と腕５３
との間には自在接手６９．７０を介してロッド７１が連
結されている。なおシリンダ装置ＦＡ５のピストンロッ
ド６２側には圧縮ばね７２が挿入されている。

このばね７２は、ばね７と同様の働きをする。すなわち
各歯車５４〜５６を各歯車４８〜５０に噛合せる際、ま
ず最初は流体圧によらず、そのばね７２の力により噛合
せんとし、両歯車を確実に噛合せる作業を容易にするた
めのものである。

そしてシリンダ装置ＦＡ５は、その収縮により、台腕５
１〜５３が相互に接近する方向に回動されて、歯車５４
は歯車５０に、歯車５５は歯車４９に、歯車５６は歯車
４８に、それぞれ噛合されるように、逆にその伸長によ
り、台腕５１〜５３が相互に遠隔する方向に回動されて
、歯車５４は歯車５０から、歯車５５は歯車４９から、
歯車５６は歯車４８から、それぞれ離なれ、台腕５１〜
５３は各ストッパ５７〜５９に当接するようになされて
いる。

Ｅ４〜Ｅ６は、腕２３に取付けたそれぞれエンコーダで
あゃ、それらには歯車７３〜７５が軸着されている。そ
して歯車７３は歯車５０に、歯車７４は歯車４９に、歯
車７５は歯車４８に、それぞれり、第１０図のように配
管されている。

８１は圧力源、８２は第１切換弁、８２ａはそのソレノ
イド、８３は第２切換弁、８３ａはそのソレノイド、８
４はレギュレータ、８５はハイリリーフレギュレータ、
８６はシャトル弁、である。

そして回路ＡＣにおいて、圧力源８１の圧力が両レギュ
レータ８４．８５により一定圧力に減圧されるべくなさ
れている。また両切換弁８２．８３により、シリンダ装
置Ｆ　Ａ２は、収縮固縛状態または腕９の重力を平衡さ
せる圧力バランス状態に選択的に切換え可能である。

Ｃは、制御装置であり、中央処理装置ＣＰＵおよびメモ
リＭＥＭを含む。そしてＣＰＵには、α１軸サーボ系Ｓ
α１（電動機Ｍ１およびエンコーダＥ１を含み、他のα
２〜α６軸サーボ系Ｓα２〜Ｓα６についても同様）、
α２軸サーボ系Ｓα２、α３軸サーボ系Ｓα３α４軸サ
ーボ系Ｓα４、α５軸サーボ系Ｓα５．α６軸サーボ系
Ｓα６、操作盤ＴＢ、溶接電源ＷＳ、ソレノイド８２ａ
、８３８、教示用スイッチＳＷが、パスラインＢＵを介
して接続されている。なおスイッチＳＷは腕２３の取手
２３ｂ近辺に取付けられている。

さらにこの実施例の作用を述べる。

（イ）　壕ずオペレータが取手２３ｂをつかんでロボッ
トを直接動かし、ティーチングする場合について説明す
る。

最初、電動機Ｍ２．　Ｍ３により両ピストンロッド１１
．２７を部材１３．２８に当接させ、第２図のように回
ジ止め手段１７．３２を係合させ、各ピストンロッド１
１．２７と各部材１３．２８とを一体化しておく。

その後両ソレノイド８２　ａ　、８３　ａを励磁して、
切換弁８２．８３をそれぞれ右位置に切換える。

すると圧力源８１からの高圧力は、シリンダ装置ＦＡＩ
のピストン側、シリンダ装置Ｆ　Ａ３のピストンロッド
１８側、およびシリンダ装置Ｆ　Ａ５のピストン側に作
用し、シリンダ装置Ｆ　ＡＩ、Ｆ　Ａ５はばね７．７２
の力に抗して伸長、シリンダ装置Ｆ　Ａ３ばばね２０の
力に抗して収縮する。またシリンダ装置ＦＡ２のピスト
ンロッド１１側にはレギュレータ８４、装置ＦＡ４は自
由状態となる。

そうするとシリンダ装置ＦＡＩにより腕４は第７図２点
鎖線位置に回動し゛、歯車５は歯車３から離なれ、回動
台２は電動機Ｍ１と非連結状態となるＯまたシリンダ装
置ＦＡ３により腕９と受皿１９との間に展張したチェー
ン２２がたるみ、はね２０の力による腕９の平衡状態は
解除される。しかしこのときシリンダ装置ＦＡ２にはバ
ランス圧力が作用しているので、腕９は急に下がること
はなく、外力を加えない限りは現在の位置を維持する状
態となる。よって結果として腕９は電動機Ｍ２と非連結
状態となる。さらにシリンダ装置ＦＡ４により腕２３１
、−）　６　４＋　量　壬毛　１１　九　７　ルト　台
セ　屋　→−ｈ　宿す　活も矧駄　λ７ｌ−Ｌ−（ヒ　
オ此状態となる。なおこのとき、腕２３はその重心位置
近辺が軸支２３ａされているので、腕２３が急に回動す
ることはない。さらにはまプこシリンダ装置ＦＡ５によ
り、腕５１〜５３はロッド６５．６８．７１を介して相
互に遠隔する方向に回動され、第６図のようにストッパ
５７〜５９に当接し、各歯車５４〜５６は各歯車４８〜
５０から離なれる。

す°なわち腕４１〜４３は、それぞれの電動機Ｍ４〜Ｍ
６と非連結状態となる。

以上のようにこの実施例ロボットは、全電動機Ｍ１〜Ｍ
６とは非連結状態となり、オペレータが取手２３ｂをつ
かんで小さな力でロボットを自在に動かし得る状態とな
る。

そこでオペレータは、トーチＴを図示しないワークに対
する所定の点に所定の姿勢で位置決めし、その状態のま
までスイッチＳＷを操作し、その位置情報、溶接の有無
、補間の有無などを制御装置Ｃに逐次格納すればよい。

（ロ）次に前述格納した情報に基いて、ロボットを再生
する場合について説明する。

まず第１段階として切換弁８２は前述（イ）のときの右
位置のｉｔとし、切換弁８３を左位置に切換える。する
とシリンダ装置Ｆ　Ａ２は前述バランス圧力が作用した
ままで、またシリンダ装置Ｆ　Ａ４も自由状態のままで
あるが、その他のシリンダ装置ＦＡＩはばね７の力によ
って収縮し、シリンダ装置ＦＡ３はばね２００力によっ
て伸張し、−シリンダ装置ＦＡ５はばね７２の力によっ
て収縮する。

そうすると腕４は、ばね７の力で第７図において反時計
方向に回動され、歯車５が歯車３と噛合わされる。この
とき両歯車３．５０山と山とが当接して噛合わない場合
があるので、オペレータは回動台２を若干動かしてやる
ことにより確実に噛合せることができる。このようにし
て回動台２をその電動機Ｍ１と連結状態にする。また腕
９は、ばね２０の力によりチェーン２２が引張られ、第
９図において反時計方向に回動され、上端限界位置で停
止する。さらには台腕５１〜５３は、ばね７２の力で相
互に接近する方向に回動され、歯車５４〜５６はそれぞ
れ歯車４８〜５０と噛合わされる。

このとき歯車５４〜５６と４８〜５０との山と山とが当
接し、噛合わない場合がある。よ２、てこの場合には、
オペレータは揺動体４７を若干動かしてやればよい。こ
のときシリンダ装置Ｆ　Ａｓは接手６０によシ揺動自在
に支承されているので、３組の歯車５４と５０．５５と
４９．５６と４８が同時に噛合い位置に至らなくても、
１組ずつでも噛合せることができ、その噛合せ作業は簡
単である。

このようにして台腕４１〜４３をそれぞれの電動機Ｍ４
〜Ｍ６と連結状態にする。

以上のように回動台２および台腕４１〜４３をそれらの
電動機Ｍ１、Ｍ４〜Ｍ６と連結状態にした後、第２段階
として、切換弁８３は左位置の！、ま、切換弁８２を左
位置に切換える。

するとシリンダ装置ＦＡＩ、ＦＡ２、Ｆ　Ａ４、Ｆ　Ａ
ｓの各ピストンロッド側およびシリンダ装置ＦＡ３．の
ピストン側に、圧力源８１からの高圧力が作用する。

よって前述はね７．７２の力により噛合された歯車３と
５．５４と５０．５５と４９．５６と４８は完全に強固
に噛合されることになる。しかもシリンダ装置Ｆ　Ａ３
は高圧力により伸長状態で固定される。またイリンダ装
置ＦＡ２、Ｆ　Ａ４も高圧力により収縮状態で検定され
る。このとき各回り止め手段１６．３１は係合され、シ
リンダ１４．３０とピストンロッド１１．２７とは一体
化され、そして第３図のように電動機Ｍ２、Ｍ３により
各シリンダ装置ＦＡ２．ＦＡ４が移動可能な状態になさ
れる。

すなわちこのロボットは、全電動機Ｍ１〜Ｍ６と連結状
態となり、ここでオペレータは操作盤ＴＢの図示しない
再生スタートスイッチをＯＮにすれば、前述ティーチン
グした位置情報などが再生され、前述図示しないワーク
の必要個所を自動溶接できる。

前述説明は実施例であり、例えば腕２３の軸２３ａがそ
の重心位置から大きく離なれた位置にあるならば、シリ
ンダ装置ＦＡ４にもレギュレータ８４．８５、シャトル
弁８６と同様の要素を接続するようにし、ティーチング
時には、シリンダ装置ＦＡ４のピストンロッド２７側に
バランス圧力を加えて、その仙台構成の均等物との置換
もこの発明の技術範囲に含まれることはもちろんでおる
。

この発明は前述したように、電動機式リニヤアクチュエ
ータＭＡ、の可動部材に伸縮シリンダ装置ＦＡＩを連結
し、そのシリンダ装置ＦＡ２を固縛状態または腕９の重
力を平衡させる圧力バランス状態に選択的に切換え可能
としたので、腕９を前記圧チングする場合のように、制
御装置が複雑にならず、また制御装置の暴走による人的
危険性もない。

また腕９は圧力バランスされてその重力が平衡されるの
で、オペレータはその腕９をわずかな力で動かすことが
でき、ダイレクトティーチング操作を楽に行ない得る。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１図は産業
用ロボットの全体斜視図、第２．３図は第１図の■−■
断面矢視図であって、第２図はダ時の状態図、第４図は
第１、第２回り止め手段説明用斜視図、第５図は手首装
置の全体斜視図、第６図は第５図の手首装置の一部平面
図、第７図は回動台の駆動部説明用平面図、第８図は制
御装置のブロック図、第９図は第１垂直回動腕の重力平
衡装置の説明図、第１０図は空気圧回路である。１・・・基台、２・・・回動台、９・・第１垂直回動腕
、２３・・・第２垂直回動腕、ＨＧ・・・手首装置、Ｍ
ＡＩ・・・電動機式リニヤアクチュエータ、Ｆ　Ａ２・
・・第２伸縮シリンダ装置、１１・・・アクチュエータ
ＭＡＩの可動部材（実施例ではシリンダ装置ＦＡ２のピ
ストンロンドと共通）、１４・・シリンダ、ＡＣ・・・
流体圧回路、８１・・・圧力源、８２・・第１切換弁、
８３・・・第２切換弁、８４・・レギュレータ、８５・
・・ハイリリーフレギュレータ、８６・・・シャトル弁
、１３・・・アクチュエータＭＡ、を固定する部材、１
６・・・第１回り止め手段、１７・・第２回り止め手段
、Ｃ・・制御装置。出願人　新明和工業株式会社第２図第４図争な第６図５つ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電動機式リニヤアクチュエータにより水平軸支し
た腕を回動するべくした産業用ロボットにおいて、前記
電動機式リニヤアクチュエータの可動部材に一端を連結
した伸縮シリンダ装置と、この伸縮シリンダ装置に接続
され、その伸縮シリンダ装置を固縛状態または前記腕の
重力を平衡させる圧力バランス状態に選択的に切換え可
能とした流体圧回路とを備えてなる、前記産業用ロボッ
ト。
（２）　前記流体圧回路は、空気圧回路とした、特許請
求の範囲第１項記載の産業用ロボット。
（３）前記伸縮シリンダ装置には、その最収縮位置にお
いて、そのピストンロンドとシリンダとの相互の回転を
防止する第１回り止め手段が形成され、また前記電動２
機式リニヤアクチュエータの固定側と前記伸縮シリンダ
装置の一端との間には、前記電動機式リニヤアクチュエ
ータの固定側と前記伸縮シリンダ装置の一端との当接位
置において、これら相互の回転を防止する第２回り止め
手段が形成されてなる、特許請求の範囲第１項記載の産
業用ロボット。