JP2011062767A - Industrial robot - Google Patents
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Description
本発明は、大形重量物を搬送する産業用ロボットに関する。 The present invention relates to an industrial robot that conveys large heavy objects.
産業用ロボット(以下単に「ロボット」と言う。)における重量物のハンドリング作業において、ロボットを使用し車体ボディ等の大形重量物を横から把持し、上下階のフロア間を搬送させたたいとう市場要求がある。
しかしながら、大形重量物を横から把持する場合、ロボット手首軸の取り付けフランジから把持部および搬送物の重心位置が長くなるため、手首軸に過大な負荷が作用する。そのため、手首軸の減速機、モータが従来のロボットの手首を支える基本軸程度の大きさが必要となり、基本軸はさらに大きな減速機、モータが必要になってくるためロボット自体が巨大化するという技術課題がある。
この一般的な技術課題を解決するために、従来の産業用ロボットでは、各軸の駆動速度を落とし手首軸部への負荷を軽減させるようにするか、大形の減速機やモータを使用し手首軸にかかる高負荷に耐える構造にしている。また、第2アーム2内にバランサ機構を内蔵しているものもある(例えば、特許文献1参照)。
A market where you would like to use a robot to grip large heavy objects such as body bodies from the side and transport them between the floors of the upper and lower floors when handling heavy objects in industrial robots (hereinafter simply referred to as “robots”) There is a request.
However, when a large heavy object is gripped from the side, the center of gravity of the gripping part and the transported object becomes longer from the attachment flange of the robot wrist shaft, so that an excessive load acts on the wrist shaft. For this reason, the wrist axis speed reducer and motor need to be about the same size as the basic axis that supports the wrist of conventional robots, and the basic axis requires a larger speed reducer and motor, so the robot itself becomes larger. There are technical challenges.
In order to solve this general technical problem, conventional industrial robots reduce the driving speed of each axis to reduce the load on the wrist axis, or use large reducers and motors. It is structured to withstand high loads on the wrist shaft. Some of the
従来のロボット機構では、重量物の高負荷に耐えることのできる構造にするには、手首軸に大形の減速機、モータを用いなければならないため、それを支える基本軸の減速機、モータも大形化するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、手首3軸中の第2軸と第3軸の動きを規制することなく、第2軸減速機の回転方向のモーメント負荷と第3軸減速機の回転方向と垂直方向のモーメント負荷の両方を低減すると伴に、手首第1軸と第2軸手首軸の角度に応じてバランス力を調整し、常に最適なバランス力に保つことで減速機の小型化が可能な構造を提供することを目的とする。
In conventional robot mechanisms, a large speed reducer and motor must be used for the wrist shaft to achieve a structure that can withstand heavy loads, so there are also basic shaft speed reducers and motors that support it. There was a problem of increasing the size.
The present invention has been made in view of such problems, and the moment load in the rotational direction of the second axis reduction gear and the second axis reduction without restricting the movement of the second axis and the third axis in the wrist three axes. The balance force is adjusted according to the angle of the wrist 1st axis and the 2nd wrist axis while reducing both the rotational direction of the 3-axis reducer and the moment load in the vertical direction. An object of the present invention is to provide a structure capable of reducing the size of a reduction gear.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、リストユニットを備えた産業用ロボットにおいて、フランジに回転自在に備えられたリングとリストベース間にバランサを備えたものである。
請求項2に記載の発明は、前記バランサが、前記フランジの中心軸に対して対称に配置されたものである。
請求項3に記載の発明は、前記リストユニットが、アーム先端に備えられ、第1の減速機と、前記第1の減速機に直交するように配置された第2の減速機と、前記第1の減速機と同軸で回転する第3の減速機を備え、前記第1の減速機に備えられたリストベースと前記第3の減速機に備えられたフランジを両端として配置されたバランサから構成されたものである。
請求項4に記載の発明は、前記リストユニットに前記バランサを備えるとともに、下腕アームにも第2のバランサを備えたものである。
請求項5に記載の発明は、前記バランサが、2系統の供給口を有するエアシリンダからなり、搬送物を把持する際の前記エアシリンダの配置角度に応じて圧力を調整するものである。
請求項6に記載の発明は、前記バランサが、バネバランサ等から構成される能動型バランサ、または油圧シリンダ等から構成されるサーボ型バランサのいずれかから構成されるものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention described in
According to a second aspect of the present invention, the balancer is disposed symmetrically with respect to the central axis of the flange.
According to a third aspect of the present invention, the wrist unit is provided at the tip of an arm, the first reduction gear, the second reduction gear arranged to be orthogonal to the first reduction gear, the first A third reducer that rotates coaxially with one reducer, and includes a wrist base provided in the first reducer and a balancer arranged with both ends of a flange provided in the third reducer. It has been done.
According to a fourth aspect of the present invention, the wrist unit includes the balancer, and the lower arm also includes a second balancer.
According to a fifth aspect of the present invention, the balancer is composed of an air cylinder having two supply ports, and adjusts the pressure according to the arrangement angle of the air cylinder when gripping a conveyed product.
According to a sixth aspect of the present invention, the balancer is composed of either an active balancer composed of a spring balancer or the like, or a servo balancer composed of a hydraulic cylinder or the like.
本発明によると、リストユニットの減速機の負荷を軽減できるため、手首軸の減速機、モータを小型、軽量化して、比較的小型で重量物の搬送が可能な産業用ロボットを提供できる。 According to the present invention, since the load on the speed reducer of the wrist unit can be reduced, it is possible to provide an industrial robot that is relatively small and can transport heavy objects by reducing the size and weight of the wrist shaft speed reducer and motor.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の適用対象としたロボットの側面図である。図2はリストユニット部側面図である。図3はリストユニット上面図である。
まず、図1を用いて産業用ロボットについて説明する。ロボット1は固定ベース2に対して垂直軸A1に回転可能に連結された旋回ヘッド3を有し、旋回ヘッド3は固定ベース2の固定面に平行かつ軸A1に垂直な回転軸A2に対して回転可能に連結されたアーム4を有し、アーム4は軸A2と平行にオフセットした軸A3に回転可能に連結されたアーム2を有し、アーム2の多端にはリストユニット6が配置されている。また、アーム2にはリストユニット6とは反対側で軸A3に平行な軸A7に回転可能に連結されたリンク7を有し、リンク7は軸A7と平行な軸A8に回転可能に連結されたリンク8を有し、リンク8の他端は軸A2で回転可能に旋回ヘッド3に連結されており、カウンタウェイトを備えている。また、アーム4の両側面または一側面には、負荷を軽減するエアシリンダ18からなるバランサを備え、アーム4をA2軸中心に回転駆動するモータを低容量化している。
次にリストユニット6の構造について説明する。
リストユニット6はアーム5の先端に減速機9を有し、減速機9を介して軸A3と直角な軸A4に回転可能に連結されたリストベース10を有し、リストベース10は減速機11を有し、減速機11を介して軸A4と直角な軸A5に回転可能に連結されたリスト12を有し、リスト12は減速機13を有し、減速機13を介して軸A5に直角な軸A6に回転可能に連結されたフランジ14を有する。
さらに、フランジ14には軸A6と回転自由に連結されたリング15を有し、リング15は軸A6と直角な軸A9に回転可能に連結されたエアシリンダ16が軸A6を挟んで対称に配置され、エアシリンダ16の他端は軸A9と平行な軸A10に対して回転可能にリストベース10に連結される。
次に、図4はエアシリンダ16断面図である。図5、6、7は動作説明図である。
まず、ワーク17をフランジ14で把持し、エアシリンダ16の連結軸A9が軸A4よりも上側に位置する場合を初期状態図5とし、エアシリンダ16の空気槽18に圧縮エアを供給し、荷重F1の方向にリング15を引っ張る。次に軸A4回りに180°回転した図6の場合は、エアシリンダ16の空気槽18のエアを抜き、空気槽19にエアを供給して荷重F2の方向にリング15を押す。さらに、初期状態から180°までの回転角に応じて、空気槽18と空気槽19のエア圧を制御することで、減速機11、13に作用するバランス力を最適に保つことが可能である。
同様に初期状態からA5軸回りに90°回転した図7の場合は、エア槽18とエア槽19のエア圧を均一にすることで減速機11、13に作用するバランス力を最適に保つことができる。
また、初期状態からA6軸回りにフランジ14が回転してもリング15はフランジ14に回転自由に連結されているため、減速機13には常に荷重F1の方向に作用するためバランス力を保つことが可能となる。
本実施の形態が従来技術と異なる部分は、減速機11への負荷を低減させるためのバランサを減速機13を介したフランジ14のリング15に取り付けたことで、A5軸とA6軸の動作の動作制限無しに、減速機11の回転方向のモーメント荷重軽減と減速機13の回転方向と垂直面方向のモーメント荷重を軽減できるとともに、バランス機構にエアシリンダ16を使用し、A4軸とA5軸の回転角に応じて、エアシリンダ16内の空気槽18と空気槽19のエア圧を制御することでバランス力を最適に保つことが可能となる。
FIG. 1 is a side view of a robot to which the present invention is applied. FIG. 2 is a side view of the wrist unit. FIG. 3 is a top view of the wrist unit.
First, an industrial robot will be described with reference to FIG. The
Next, the structure of the
The
Further, the
Next, FIG. 4 is a sectional view of the
First, when the
Similarly, in the case of FIG. 7 rotated 90 ° around the A5 axis from the initial state, the balance force acting on the
Further, even if the
The difference between this embodiment and the prior art is that a balancer for reducing the load on the
次に本発明と類似の別形態を図8に示す。基本形態は実施例1と同様のため異なる部分のみを説明する。
リストユニット20は実施例1のエアシリンダ16をバネバランサ21に変更したものである。バネバランサとした場合、荷重の方向が常に荷重F1の方向に作用するため、A4軸の動作範囲は初期状態から±90度未満の範囲であれば、減速機11、13の負荷を軽減する方向に荷重が作用するし、A4軸を固定にすれば、バネ力を調整することで減速機11、13への負荷軽減力が調整でき高負荷にも対応可能である。
Next, another embodiment similar to the present invention is shown in FIG. Since the basic form is the same as that of the first embodiment, only different parts will be described.
The
1 ロボット
2 固定ベース
3 旋回ヘッド
4 アーム1
5 アーム2
6 リストユニット
7 リンク1
8 リンク2
9、11、13 減速機
10 リストベース
12 リスト
14 フランジ
15 リング
16 エアシリンダ
17 ワーク
18 エアシリンダ
1
5
6
8
9, 11, 13 Reducer 10 Wrist base 12
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