JPS59187490A - Automatic compensator in direction of sheave - Google Patents

Automatic compensator in direction of sheave

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Publication number
JPS59187490A
JPS59187490A JP5807583A JP5807583A JPS59187490A JP S59187490 A JPS59187490 A JP S59187490A JP 5807583 A JP5807583 A JP 5807583A JP 5807583 A JP5807583 A JP 5807583A JP S59187490 A JPS59187490 A JP S59187490A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
wire
sheave
rotating
shaft
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
Application number
JP5807583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
津田 五郎
修 水口
信昭 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP5807583A priority Critical patent/JPS59187490A/en
Publication of JPS59187490A publication Critical patent/JPS59187490A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/023Cartesian coordinate type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

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】 本発明は重力バランス装置用のワイヤのターン部に用い
る回転シーブのシーブ面方向を、揺動するワイヤの方向
に合わせて自動的に補正する為の装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for automatically correcting the sheave surface direction of a rotating sheave used in a wire turn portion for a gravity balance device in accordance with the direction of a swinging wire. .

例えば塗装用、溶接層等に用いる工業用ロボットの場合
、一般に第1図に示すように、垂直軸1の周りに旋回可
能の旋回台2−ヒに、垂直面内て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、
ごの垂直アーム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
けるりJ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、タービンプレート等の加工
や自動車室内の塗装等かあ/)、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ブロ−チする
方向が制限された作業対象に対しては一ヒ記竪形の多関
節腕機構は非常に不便な場合が多いその為本発明者らは
上記垂直アーム3に相当する腕qB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
節腕機構を発明し既に出願した(特願昭58−6380
号)。
For example, in the case of an industrial robot used for painting, welding layers, etc., as shown in FIG. 3, and a horizontal arm 4 that is swingable in the vertical plane is attached to the tip of this vertical arm 3,
It generally has a so-called vertical structure in which a wrist portion 5 for attaching a tool or the like is provided at the tip of a vertical arm 4 of the saw. In such a vertical arm mechanism, since the horizontal arm 4 is given only the degree of freedom in the vertical direction, the movement of the arm in the vertical direction is restricted, but the movement in the horizontal plane is limited. The degree of freedom of work is often restricted for work objects for which there is relative freedom. Examples of work objects that have a relatively high degree of freedom in the lateral direction, but have limited movement in the vertical direction, include the processing of water turbine runners, marine propellers, turbine plates, etc., and the painting of automobile interiors. For work targets such as this, where the direction in which the arm mechanism can reach into a narrow space is restricted, a vertical multi-joint arm mechanism is used. Therefore, the present inventors invented a horizontal multi-joint arm mechanism in which the degree of freedom in the horizontal direction is increased by laying down the arm qB corresponding to the vertical arm 3 laterally. Already applied for (Patent Application 1986-6380)
issue).

このような横形の多関節腕機構の場合、腕部全体の車力
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として
腕部の中間に係着したワイヤによって腕部を回転しない
ように吊り上げる重力バランス機構が必要であり、而も
この重力バランス機構は腕の揺動運動に対応してワイヤ
の長さを伸縮自在にしなければならない為ワイヤを一部
シーブ面で折曲させてテンション装置に巻き伺げろよう
にしているが、このような機構ではアームが揺動したり
旋回したりした時にワイヤの位置が変化し、シーブ面を
固定しているとワイヤがシーブから外れてしまうという
欠点がある。
In the case of such a horizontal multi-joint arm mechanism, the vehicle force of the entire arm has to act on the base of the arm mechanism, so the arm has a structure to eliminate such rotational moment. A gravity balance mechanism is required to suspend the arm so that it does not rotate using a wire attached to the middle of the arm, and this gravity balance mechanism must be able to expand and contract the length of the wire in response to the swinging motion of the arm. To prevent this, the wire is partially bent at the sheave surface so that it can be wound around the tension device, but with this type of mechanism, when the arm swings or turns, the wire position changes, and the wire is bent at the sheave surface. The disadvantage is that the wire can come off the sheave if it is fixed.

このような欠点は上記したような横形多関節機構に限ら
ずワイヤをシーブ面で折曲させ且つそのワイヤを揺動さ
せる必要がある場合には必ず生じるものであり、本発明
はような不都合を解消する為、ワイヤの揺動角度に応し
て回転シーブのシーブ面をワイヤの方向に一致させるべ
く回転シーブをその取り付は軸の回りに回転駆動するよ
うに成したもので、その要旨とする処は基台に旋回可能
に取り付けられた第1軸と、第1軸の端部に揺動可f1
ヒに取り付けられた第1アームと、法台に取〃ノ付けら
れた回転シーブと、第1アームに−θ111を連結され
、他端が回転シーブの同上を経てテンション装置に連結
されたワイヤとを有して成る第1アームに掛かった重力
をバランスさせる装置に於いて、−上記第1アームの揺
動に応じ一〇回転シーブを中心として揺動するワイヤの
位置を検出する位:1¥検出器と、この位置検出器から
の信号に応して回転ソープをワイヤの揺動方向に回Il
すJさせるシーブ駆動装置とを有してなる点ある。
Such a drawback is not limited to the horizontal multi-joint mechanism as described above, but always occurs when it is necessary to bend the wire at the sheave surface and swing the wire, and the present invention solves this problem. In order to solve this problem, the rotary sheave is mounted so that it is rotated around an axis so that the sheave surface of the rotary sheave matches the direction of the wire according to the swing angle of the wire. The first shaft is rotatably attached to the base, and the end of the first shaft has a swingable shaft f1.
A first arm attached to the first arm, a rotating sheave attached to the base, and a wire connected to the first arm at -θ111, the other end of which is connected to the tension device through the same as above of the rotating sheave. In a device for balancing the gravity applied to the first arm, the device comprises: - detecting the position of a wire that swings around a sheave for 10 revolutions in response to the swing of the first arm: 1 yen; a detector, and in response to a signal from the position detector, rotates the rotating soap in the direction of swing of the wire.
There is also a point that the sheave drive device is included.

続いて本発明を前記横形多関節腕機構に適用し7た実施
例につき説明し、本発明の理解に供することとする。こ
こに第2図は上記横形多関節腕機構全体のq親図、第3
圓は第2図に示した腕機構全体の第1軸周りの回転モー
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図は本発明の一実施例に係るシーブ方向
の自動補正装置全体の一部断面を含む正面図、第5図は
第4図に於けるA矢視部拡大図である。
Next, seven embodiments in which the present invention is applied to the horizontal multi-joint arm mechanism will be described to provide an understanding of the present invention. Here, Fig. 2 is a q-main view of the entire horizontal multi-jointed arm mechanism, and Fig. 3 is a
The circle is a schematic configuration diagram showing the operating principle of the balance device for eliminating the rotational moment around the first axis of the entire arm mechanism shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a front view including a partial cross section of the entire automatic correction device, and FIG. 5 is an enlarged view of a portion viewed from arrow A in FIG. 4.

続いてまず前記横形多関節腕機構の全体について概略説
明する。
Next, the entire horizontal multi-joint arm mechanism will be briefly explained.

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2ん台30
の上面31上に該水平基台30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2
9」−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。
In FIG. 2, the base 29 that supports the first shaft 11 so as to be able to rotate in the horizontal direction by means of a bearing 28 is connected to a horizontal pedestal 30.
The vertical base 32 is supported on the upper surface 31 so as to be slidable in the vertical direction along the vertical side surface 33 of the horizontal base 30, so that the vertical base 32 can be slidably supported in the horizontal and vertical directions. can be freely positioned against. A fulcrum 35 provided at the tip of an arm 34 fixed to the first shaft 11 and a base 2
9''- is connected to the fulcrum 36 by a first positioning means A that is swingably attached to both fulcrums. This first positioning means A and the second and third positioning means B and C described above are each constituted by a hydraulic cylinder, a ball screw, or other actuator or motor that can be expanded and contracted and whose expansion and contraction amount is precisely controlled. ing. Therefore, as the first positioning means A expands and contracts, the first shaft 11 turns by an arbitrary turning angle, and the first arm and second arm connected thereto turn as a whole around the first shaft 11 in the direction θ1. do.

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アームベース37、にには、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1すJ可能の前記第1アーム13の
末端が固着されており、該第17−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リンク20の先端部に設げた支点
21と、前記アームベース37に固定された支点18と
は、前記した第1アーム13に平行なリンり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20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とアームヘ−ス3
7に固定された支点16とは、前記したようなポールネ
ジ等よりなる第2位置決め手段I3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11に対して揺動する。
The arm base 37 is fixed to the end of the first shaft 11 at a certain angle with respect to the first shaft 11, and the arm base 37 has a support shaft that is perpendicular to the first shaft 11 as described above. 12 is rotatably attached. The end of the first arm 13, which is capable of swinging about the support shaft 12, is fixed to the support shaft 12, and the other end of the first arm 13, which is rotatable and capable of swinging around the support shaft 12, is fixed to the support shaft 12. A fulcrum 21 provided at the tip of a link 20 swingably attached to a support shaft 14 attached parallel to the arm base 37 and a fulcrum 18 fixed to the arm base 37 The line segment connecting the fulcrum 18 and the intersection 23 of the axis of the support shaft 12 and the axis of the first shaft 11 is parallel to the first link 20, and the link 22 and the A parallel link is formed such that the first arm 13 is parallel to the first arm 13. Further, a fulcrum 17 provided in the middle of the first link 13 and an arm base 3
7 is connected to the fulcrum 16 by a second positioning means I3 made of a pole screw or the like as described above,
The first arm 13 is
swings about the first shaft 11.

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2ア
ーム15内には第2アーム15の中間の図示せぬ支点と
前記第1リンク20に対して位置を固定された図示せぬ
支点とを連結するポールネジ等よりなる第3位置決め手
段C(不図示)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。前記リンク20の角度は前記平行リンク
22の存在により第1アーム13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。
A second arm 15 is attached to the tip of the first arm 13 and is swingable about the support shaft 14 which is rotatably attached to the first arm. A built-in third positioning means C (not shown), which is made of a pole screw or the like, connects an intermediate fulcrum (not shown) of the second arm 15 and a fulcrum (not shown) whose position is fixed relative to the first link 20. The second arm 15 swings in the direction of θ3 within the first plane including the first shaft 11 and the first arm 13 due to the expansion and contraction operation of the third positioning means C. Because the angle of the link 20 is always maintained at a constant angle with respect to the first shaft 11 due to the existence of the parallel link 22, regardless of the swing angle of the first arm 13, Accordingly, the swing angle of the second arm 15 with respect to the first axis 11 is uniquely determined.

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a+を起こさせる旋回駆動機構が内蔵されてい
るか、これについては特に図示しない。第2アーム15
の1iii記手首部38とは反対側の末端部には、第1
の市カバランス装置の一種であるカウンターウェート3
9か固着され、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の軸芯を境とした人怖の市カバラン
スが達成される。
Also, is there a built-in turning drive mechanism in the second arm 15 that causes the wrist portion 38 having the grinder G provided at the tip thereof to make a turning movement a+ around the axis of the second arm 15? Not particularly shown. Second arm 15
At the end portion on the opposite side from the wrist portion 38 of
Counterweight 3, which is a type of city balance device
9 is fixed, and the gravity of this counterweight 39 achieves the terrifying balance between the axis of the first arm 13.

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か第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
置を設げないと第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
び水平面内におり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41を巻き掛けたドラム42と、このドラム4
2にワイヤ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IL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41は、基台29に回動自在に取りイ」け
た回転軸43の先端に回転自在に取り付げた回転シーブ
44の周一」二を経て、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。
In the case of the horizontal arm mechanism configured in this way, since the first arm 13 and the second arm 15 are attached to the first shaft 11 in a cantilevered manner, it is necessary to provide a balance device for their weight. A large torsional torque is applied to the first shaft 11, and this torsional torque varies depending on the inclination due to the swinging of the first arm 13 in the vertical plane and in the horizontal plane, so a special gravity balance device is required for this purpose. need to be adopted. A gravity balance device for fulfilling such functions will be explained next. That is, in Figure 2, 40
is a drum 42 around which a wire 41 is wound, and this drum 4.
A rotational force applying mechanism (not shown) consisting of a helical spring or the like (not shown) that applies a rotational force in the direction of winding the wire 41 around the wire 41, and a tension applying device that is attached to the base 29. The wire 41 wound around the drum 42 passes through the circumference of a rotating sheave 44 rotatably attached to the tip of a rotating shaft 43 rotatably mounted on the base 29. , the direction is changed by the rotating sheave 44, and the end is wound 180 degrees around a sheave 47 rotatably attached to the tip of a rod 46 attached to a spherical joint 45 attached to the midpoint of the first arm 13. It is fixed to a fixed point 48 at the end of the cylinder 43.

従ってドラム42に作用する回転力はワイヤ41に伝達
され、該ワイヤの平行部41“を回転ソーブ44の方向
に引っ張る為、この張力によってシーブ47、ロッド4
6、球面継手イ5を介して第1アーム13が垂直子方へ
引き」−げられ、上記球面継手45の部分に作用する第
1アーム13及び第2アーム15、カウンターウエート
39等の自車による第1軸11の回りの回転モーメント
か相殺される。
Therefore, the rotational force acting on the drum 42 is transmitted to the wire 41 and pulls the parallel portion 41'' of the wire in the direction of the rotary sorb 44, so that this tension causes the sheave 47, the rod 4
6. The first arm 13 is pulled vertically through the spherical joint 5, and the first arm 13, the second arm 15, the counterweight 39, etc. of the vehicle act on the spherical joint 45. The rotational moment about the first axis 11 due to the rotational force is canceled out.

この機構の場合、第17−ム13が垂直面内において第
1輔11を中心としてト下方向に揺υノL。
In the case of this mechanism, the 17th arm 13 swings downward in a vertical plane about the first leg 11.

たり、又は支軸12の周りに揺動運動した場合、これに
連れて前記ワイヤ41の平行部41“も回転シーブ44
の周りに揺動運動するか、本発明の場合後記するように
回転シーブ44を取り付けた回転軸43はワイヤ41′
の回転シーブ44を中心とする揺動運動に連れて回動す
る構造となっ−ζいるので、回転シーブ44ば密にワイ
ヤに沿った向きに回動され、ワイヤが回転シーブ44か
ら外れるような不都合が無い。
When the wire 41 rotates or oscillates around the support shaft 12, the parallel portion 41'' of the wire 41 also rotates around the rotating sheave 44.
The rotating shaft 43, to which a rotating sheave 44 is attached as will be described later in the case of the present invention, is connected to a wire 41'.
Since the structure is such that the rotating sheave 44 rotates along with the rocking movement around the rotating sheave 44, the rotating sheave 44 is tightly rotated in the direction along the wire, so that the wire does not come off the rotating sheave 44. There are no inconveniences.

ここで上記ワイヤ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4
5の存在する位置をEで、第1軸11と第1アーム13
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−j2、DF=II EF=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DEFをα、D点に作用す
るワイヤの引張り力をP、ワイヤを引っ張る蔓巻きハネ
等の弾性係数をに、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−Rcosθ−W−#sinα−(1)で表さ
れ、ワイヤ41が引きヒ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MW=Mpの時に両モーメントがバラ
ンスし、第1軸に捩りか発生しない状態となる。このよ
うな状態に於いては WAsin α=Pasin α     −(3)が
成立する。従ってこの式を整理するとP−(a/W) 
 ・p       ・・・(4)が得られ、こればワ
イヤーの張力Pがa/W=にのハネ定数を有するハネ部
材によって引き上げられ、その時の伸びがβである条件
を規定する。このような条件を満たす蔓巻きハネ等を用
いれは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ずた
めには張力付与装置40内に内蔵したハネ部材がW /
 aのハ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ρ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
にセットしうる構造とすれば、上記のような完全なノ\
ランスが達成されるものである。
Here, the principle of the gravity balance device using the wire 41 will be explained with reference to FIG. Now, it is assumed that the spherical joint 45 is attached to the combined center of gravity of the first arm and the second arm, and for the sake of simplicity, the point where the spherical joint 45 is located is indicated by D as shown in FIG. , rotating sheave 4
The position where 5 exists is E, and the first axis 11 and the first arm 13
Let F be the intersection point 23 of each axis with The angle with the horizontal line is θ, the angle DEF is α, the tensile force of the wire acting on point D is P, the elastic modulus of the coiled spring etc. that pulls the wire is the first arm and the second arm acting on point D.
When the combined gravity of the arm is W, the gravitational moment Mw around the first axis 11 is expressed as Mw=W-Rcosθ-W-#sinα-(1), which is exerted by the pulling force of the wire 41. The rotational moment Mp is expressed as Mp=Ph=P-asin tx-(2). Here, when MW=Mp, both moments are balanced, and only twisting occurs in the first axis. In such a state, WAsin α=Pasin α−(3) holds true. Therefore, rearranging this equation, P-(a/W)
・p (4) is obtained, which defines the condition that the tension P of the wire is pulled up by a spring member having a spring constant of a/W=, and the elongation at that time is β. If a coiled spring or the like that satisfies these conditions is used, the weight of the arm will be perfectly balanced. (4)
Since the horizontal and vertical angles α and θ of the first arm are irrelevant to the equation, as long as this condition is satisfied, perfect balance is always established regardless of the swing angle of the first arm. - In order not to satisfy the condition defined by the above equation (4), the spring member built in the tension applying device 40 must be
It has a spring constant of a, and is set so that when the drum 42 is rotated and pulled out by the length of ρ from the free tension state of the spring, the winding state as shown in Fig. 2 is obtained. If there is a possible structure, a complete no\
Lance is what is achieved.

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、アー
ムヘース37に対する(即ち第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、ロークリエンコーダ、レゾルバ、ポテンシ
ヨメータその他が採用される。
Reference numerals 50, 51, and 52 shown in FIG.
The angle detector detects the swing angle of the arm 13, and the angle detector detects the swing angle of the second arm 15 with respect to the first arm 13, and a row encoder, resolver, potentiometer, or the like is employed.

続いて前記した回転シーブ44の方向をワイヤの揺動運
動に合わせて補正する装置につき第4図乃至第6図を参
照して説明する。
Next, a device for correcting the direction of the rotating sheave 44 according to the swinging movement of the wire will be explained with reference to FIGS. 4 to 6.

まず第6図を参照して簡単に前述した回転シーブとワイ
ヤとの関係について説明する。
First, the relationship between the above-mentioned rotating sheave and the wire will be briefly explained with reference to FIG.

令弟1アーム13が支軸12の周りに水平面内で揺動す
る場合を考える。第1アーム13が図示の位置にある場
合に、回転軸43側の回転シーブ44と第1軸13側の
シーブ47とが図に示すように同一平面上にある場合を
考える。この状態では回転シーブ44のシーブ面とワイ
ヤ41“の作る面とは一致している為、ワイヤ41“が
回転シーブ44から外れることは無い。
Consider a case where the younger brother 1 arm 13 swings around the support shaft 12 in a horizontal plane. Consider a case where, when the first arm 13 is in the illustrated position, the rotating sheave 44 on the rotating shaft 43 side and the sheave 47 on the first shaft 13 side are on the same plane as shown in the figure. In this state, the sheave surface of the rotating sheave 44 and the surface formed by the wire 41'' match, so the wire 41'' does not come off from the rotating sheave 44.

しかしながらこの状態から第1アーム13か支軸12の
周りに矢印Xで示す方向に揺動し、シーブ47の中心が
Sの位置から円弧を描いてSoを通りSoの位置まで動
くと、ワイート41“が作るワイヤ面は回転シーブ44
と円弧s、s”、s’が作る円錐面に沿って移動する。
However, from this state, when the first arm 13 swings around the support shaft 12 in the direction shown by the arrow X, and the center of the sheave 47 moves in an arc from the position S to the position So, “The wire surface created by the rotating sheave 44
It moves along the conical surface formed by the arcs s, s'', and s'.

従って例えば第1アーム13が90度旋回してシーブ4
7がSoの位置に来た時、その位置に於けるワイヤ面と
回転シーブ44のシーブ面が形成する平面GSHIとは
一致しなくなり両者の成す角度がβとなる。従ってシー
ブ47がSの位置からSoの位置まで移動する間に回転
シーブ44を取り付けた回転軸43を角度βたげ回転さ
せる如く成せば回転シーブ44のシーブ面を常にワイヤ
41′が形成するワイヤ面に一致させることが出来、ワ
イヤのかシーブからの外れを防11−するごとが出来る
Therefore, for example, the first arm 13 rotates 90 degrees and the sheave 4
When the wire 7 reaches the position So, the plane GSHI formed by the wire surface at that position and the sheave surface of the rotary sheave 44 no longer coincides, and the angle between them becomes β. Therefore, if the rotating shaft 43 to which the rotating sheave 44 is attached is rotated by an angle β while the sheave 47 moves from the S position to the So position, the sheave surface of the rotating sheave 44 is always the wire surface formed by the wire 41'. This can prevent the wire from coming off the sheave.

本発明はこのような点に鑑み成されたもので、要するに
ワイヤ41′の形成する面と回転シーブ44のシーブ面
とを富に一致させるべく上記シーブ面とワイヤ面とのず
れを検出してこのずれが無くなる方向に回転軸43を回
転制御することにより常に両面を一致させてワイヤの外
れを未然に防止せんと成すものである。
The present invention has been made in view of the above points, and in short, the present invention detects the deviation between the sheave surface and the wire surface in order to make the surface formed by the wire 41' and the sheave surface of the rotating sheave 44 closely match. By controlling the rotation of the rotating shaft 43 in a direction that eliminates this deviation, both surfaces are always brought into alignment, thereby preventing the wire from coming off.

これを実現する具体的実施例が第4図及び第5図に示さ
れている。
A specific embodiment for realizing this is shown in FIGS. 4 and 5.

これらの図に於いて、前記載台2吐トに設けられた軸受
53によって回動自在に支承された回転軸43は、その
先端部に軸芯に直角の支軸54を固定的に有しており、
該支軸54に軸受55を介して回転シーブ44が回転自
在に取り付目られている。更に回転軸43の先端には前
記固定点48を成ず固定板488が固着されており、ワ
イヤの一日一がこの固定板48aに巻き付りられて固定
され、この固定板48.からでたワイヤ41.は第1図
に示した回転シーブ47で反転して411.となって回
転シーブ44に略90度程度巻き付き、更に回転軸43
の穴56をN辿して第1図に示した回転軸43に取り付
けた張力付与装置のトラム42に巻き付いている。往f
iする上記ワイヤ41.l及び411.が前記第2図に
示した’ワイヤの平行部41“を構成する。
In these figures, a rotary shaft 43 rotatably supported by a bearing 53 provided on the base 2 has a fixed support shaft 54 perpendicular to the axis at its tip. and
A rotary sheave 44 is rotatably attached to the support shaft 54 via a bearing 55. Further, a fixing plate 488 is fixed to the tip of the rotating shaft 43, which does not form the fixing point 48, and one wire per day is wound around and fixed to this fixing plate 48a. Wire 41. is reversed by the rotating sheave 47 shown in FIG. It wraps around the rotating sheave 44 by approximately 90 degrees, and further wraps around the rotating shaft 43.
It is wound around the tram 42 of the tensioning device attached to the rotating shaft 43 shown in FIG. Out of the way
The above wire 41. l and 411. constitutes the ``parallel portion 41 of the wire'' shown in FIG.

上記支軸54の端部には第5図に詳しく示すとおり、軸
受56を介して支軸54を中心に回動自在の検出器取付
台57が取り伺けられており、この検出器取付台57の
一旦に取り付けたピン58には、このピン58を中心に
揺動自在のレバー59が取〃ノ付けられ、このレバー5
9の先端は前記ワイヤの平行部41“てワイヤ41a及
び41しを支持している。又このレバー59の中間部に
は支軸54に平行のブラケット60が固着され、このブ
ラケット60にば相対向するドッグ61及び62が夫々
固着されており、上記検出器取付台57は、このドッグ
61と62との間にその−Fjが挿入され、この挿入部
にドッグ62と対向する検出片64を有するリミットス
イッチ66とドッグ61に対向する検出片63を有する
リミットスイッチ65が取り付けられている。これらの
ドッグとりミツトスイッチの検出片との関係は、第5図
に示すようにアーム59をピン58の周りに時計方向に
揺動させてドッグ61を検出片63に接触させた時、ド
ッグ62と検出片64とが僅かの隙間を介して離れてお
り、逆にレバー59を反時計方向に僅かに回動さゼた時
にドッグ61が検出片63から離れると共に、ドッグj
2が検出片64に当接し、両リミットスイッチ65及び
66が共に作WJJシていない僅かな不感帯領域が存在
する様に構成されている。
As shown in detail in FIG. 5, the end of the support shaft 54 is provided with a detector mounting base 57 which is rotatable around the support shaft 54 via a bearing 56. A lever 59 is attached to the pin 58 which is once attached to the lever 57 and is swingable around the pin 58.
The tip of the lever 59 supports the wires 41a and 41 with the parallel portion 41'' of the wire.A bracket 60 parallel to the support shaft 54 is fixed to the intermediate portion of the lever 59, and a Dogs 61 and 62 facing each other are fixed respectively, and -Fj of the detector mounting base 57 is inserted between the dogs 61 and 62, and a detection piece 64 facing the dog 62 is inserted into this insertion portion. A limit switch 65 having a detection piece 63 facing the dog 61 is attached to the limit switch 66 and the limit switch 65 having a detection piece 63 facing the dog 61.The relationship between these dogs and the detection piece of the limit switch is as shown in FIG. When the dog 61 is brought into contact with the detection piece 63 by swinging clockwise around When the dog 61 is rotated to
2 is in contact with the detection piece 64, and there is a slight dead zone region where both limit switches 65 and 66 are not activated.

又回転軸43の回転シーブ44とは反対側の端部には、
スプロケット67が固定されており、減速機付きモータ
ー68の出力軸69に取り付けたスプロケット70は、
前記スプロケット67とチェーン71によって連結され
ている。
Further, at the end of the rotating shaft 43 opposite to the rotating sheave 44,
The sprocket 67 is fixed, and the sprocket 70 attached to the output shaft 69 of the motor 68 with a reduction gear is
It is connected to the sprocket 67 by a chain 71.

続いてF記実施例の作動について説明する。回転軸43
が停止した状態で第2図に示した第1アーム13が揺動
してワイヤ41aが支軸54に対して揺動すると、この
ワイヤ41aに先端を固定されたレバー59がピン58
を中心として揺動する。令弟5図に示す如くレバー59
が時計方向に回動すると、ドッグ61が検出片63に当
接し、リミットスイッチ65がONとなり、この信号に
よってモーター68が回転してスプロケット67.70
及びチェーン71を介して回転軸43を回転させ、レバ
ー59をピン58に対して反時計方向に相対的に回転さ
せる。この動きによりレバー59に取り付けたドッグ6
1が検出片63がら離れ、リミットスイッチ65がOF
 Fとなって(この時リミットスイッチ66もOFFと
なっている)、モーター68の回転が停止トし回転軸4
3を停止させる。
Next, the operation of the embodiment F will be explained. Rotating shaft 43
When the first arm 13 shown in FIG. 2 swings while the wire 41a is stopped and the wire 41a swings relative to the support shaft 54, the lever 59 whose tip is fixed to the wire 41a moves to the pin 58.
oscillates around the center. Lever 59 as shown in Figure 5
When the is rotated clockwise, the dog 61 comes into contact with the detection piece 63, the limit switch 65 is turned on, and this signal causes the motor 68 to rotate and the sprockets 67 and 70 to rotate.
Then, the rotating shaft 43 is rotated via the chain 71, and the lever 59 is rotated counterclockwise relative to the pin 58. This movement causes the dog 6 attached to the lever 59 to
1 separates from the detection piece 63, and the limit switch 65 turns OFF.
F (at this time, the limit switch 66 is also OFF), the motor 68 stops rotating, and the rotation shaft 4
Stop 3.

逆にワイヤ41aが反時計方向に揺動してアーム59が
ピン58を中心として反時計方向に揺動すると、ドッグ
62が検出片64を押し、リミ・ノトスイソチ66がO
Nされることによりモーター68が逆方向に回転駆動さ
れ、回転軸43をレバー59がピン58に対して相対的
に時計対向に回転するように回転させる。
Conversely, when the wire 41a swings counterclockwise and the arm 59 swings counterclockwise around the pin 58, the dog 62 pushes the detection piece 64, and the limit/noto isochi 66 turns O.
N, the motor 68 is driven to rotate in the opposite direction, and the rotating shaft 43 is rotated so that the lever 59 rotates clockwise relative to the pin 58.

ワイヤ41 aが支軸54に直角の方向に引っ張られて
いる状態に於いて、上記ドッグ61及び62によって作
動されるリミットスイッチ65及び66が共にOFF状
態となる(前記不感帯領域)ようにリミットスイッチと
各トソグとの相対位置関係を定めれば、−上記したモー
ター64の作動によってワイヤ4−1 aが支軸54に
対して常Qこ直角となるように回転シーブ44の方向を
補正することが出来る。
The limit switches are set so that when the wire 41a is pulled in a direction perpendicular to the support shaft 54, the limit switches 65 and 66 operated by the dogs 61 and 62 are both in the OFF state (the dead zone region). By determining the relative positional relationship between the motor 64 and each tosog, the direction of the rotating sheave 44 can be corrected so that the wire 4-1a is always perpendicular to the support shaft 54 by the operation of the motor 64 described above. I can do it.

又第1アーム13か支軸12を中心として水平力向に揺
動した場合、ワイヤ41aが支軸54を中心として揺動
することになるが、ワイヤ41aに取り付けたレバー5
9は支軸54を中心に回動自在の検出器取付台57に取
り付けられているので、このワイヤ41aの揺動に追従
してレバー59が回動することが出来、ワイヤ41aが
どの方向に指向している場合でもワイヤ41aの方向が
當に正確に検出される。
Further, when the first arm 13 swings in the horizontal force direction about the support shaft 12, the wire 41a swings about the support shaft 54, but the lever 5 attached to the wire 41a
9 is attached to a detector mounting base 57 that is rotatable around the support shaft 54, so that the lever 59 can rotate following the swinging of the wire 41a, and the lever 59 can be rotated in accordance with the swinging of the wire 41a. The direction of the wire 41a is detected very accurately even when it is oriented.

上記実施例では第2図に示したような横形多関節腕機構
の重力バランス用ワイヤとシーブ面との方向を調整する
装置として本発明を適用した場合について示したが、本
発明ばかがる実施例に拘束されるものではなく、シーブ
面に巻き付いたワイヤが揺9iJ+ シて回転シーブか
ら外れる盾゛れのあるあらゆる機構に対して適用するこ
とが可能である。
In the above embodiment, the present invention is applied as a device for adjusting the direction of the gravity balance wire and the sheave surface of a horizontal multi-joint arm mechanism as shown in FIG. The present invention is not limited to the example, but can be applied to any mechanism in which a wire wound around the sheave surface is shaken and detached from the rotating sheave.

本発明は以十述べた様に、基台に旋回可能に取り付けら
れた第1軸と、第1軸の端部に揺動可能に取り付けられ
た第1アームと、基台に取りイマ1りられた回転シーブ
と、第1アームに一端を連結され、他端が回転シーブの
周トを経てテンションシー1置に連結されたワイヤとを
有して成る第1アームに掛かった重力をバランスさせる
装置に於いて、上記第1アームの揺動に応じて回転シー
ブを中心として揺動するワイヤの(j7 置を検出する
位置検出器と、この位置検出器からの信号に応して回転
シーブをワイヤの揺動方向に回・すJさせるシーブ駆・
1す1装置とを有してなることを特徴とするシーフカ向
の自動?i!i正装置であるから巻き掛りたワイヤに対
するシーブの方向が自動的に合致するように袖iFされ
、ワイー・のシーブ面からの脱落が自動的に防11二さ
れるものである。
As described above, the present invention includes a first shaft rotatably attached to the base, a first arm swingably attached to the end of the first shaft, and an imager mounted on the base. balance the gravity applied to the first arm, which comprises a rotating sheave, which is connected to the rotating sheave, and a wire whose one end is connected to the first arm and whose other end is connected to the tension sheave at every position through the circumference of the rotating sheave. The device includes a position detector that detects the position of the wire that swings around the rotating sheave in response to the swinging of the first arm, and a position detector that detects the position of the wire that swings around the rotating sheave in response to the swinging of the first arm, and a position detector that detects the position of the wire that swings around the rotating sheave in response to the swinging of the first arm. Sheave drive that rotates in the direction of wire swing.
An automatic for a sheaf car characterized by having a 1 and 1 device? i! Since it is a regular device, the direction of the sheave is automatically adjusted so that the direction of the sheave matches the wound wire, and the wire is automatically prevented from falling off the sheave surface.

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

第1図は従来の多関節形ロボットの一例を示す側面図、
第2図は本発明を適用しうる横形多関節腕機構全体の斜
視図、第3図は第2図に示した腕機構全体の第1軸周り
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図は本発明の一実施例に係る
シーブ方向の自動補正装置全体の一部断面を含む正面図
、第5図は第4図に於けるA矢視部拡大図、第6図は回
転シーブとワイヤとの関係を示す模式図である。 (符号の説明) 13・・・第1アーム、  29・・・基台44・・・
回転シーブ、   41a・・・ワイヤ40・・・テン
ション装置 65.66・・リミットスイッチ((jχ装検出器)6
8・・・モーター(シーブ駆動装置)。 出願人  株式会社 神戸製鋼所
Figure 1 is a side view showing an example of a conventional articulated robot.
Fig. 2 is a perspective view of the entire horizontal multi-joint arm mechanism to which the present invention can be applied, and Fig. 3 is the operation of a balance device to eliminate the rotational moment about the first axis of the entire arm mechanism shown in Fig. 2. A schematic configuration diagram illustrating the principle, FIG. 4 is a front view including a partial cross section of the entire automatic correction device in the sheave direction according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of the section viewed from arrow A in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the rotating sheave and the wire. (Explanation of symbols) 13...First arm, 29...Base 44...
Rotating sheave, 41a...Wire 40...Tension device 65.66...Limit switch ((jχ detector) 6
8...Motor (sheave drive device). Applicant Kobe Steel, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、基台に旋回可能に取り付けられた第1軸と、第1軸
の端部に揺動可能に取り付けられた第1アームと、基台
に取り付けられた回転シーブと、第1アームに一端を連
結され、他端が回転シーブの周」―を経てテンション装
置に連結されたワイヤとを有して成る第1アームに掛か
った重力をバランスさせる装置に於いて、上記第1アー
ムの揺動に応して回転シーブを中心として揺動するワイ
ヤの位置を検出する位置検出器と、この位置検出器から
の信号に応じて回転シーブをワイヤの揺qす1方向に回
動させるシーブ駆動装置とを有してなることを特徴とす
るシーブ方向の自動補正装置。
1. A first shaft rotatably attached to the base, a first arm swingably attached to the end of the first shaft, a rotating sheave attached to the base, and one end attached to the first arm. and a wire whose other end is connected to a tensioning device through the circumference of a rotating sheave. a position detector that detects the position of the wire that swings around the rotating sheave in response to the movement of the wire; and a sheave drive device that rotates the rotating sheave in one direction in which the wire swings in response to a signal from the position detector. An automatic correction device for sheave direction, comprising:
JP5807583A 1983-04-01 1983-04-01 Automatic compensator in direction of sheave Pending JPS59187490A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992001537A1 (en) * 1990-07-23 1992-02-06 Fanuc Ltd Densely disposed robot

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