JP2013185632A - Link mechanism transfer machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移載させる対象である物品を、適宜の複数点間において移動する際、軌跡を制御するもので、例えば移載装置のフレームに取り付けた、リンク機構の先端部に設けた対象物を把持する把持部材を移載したり、小軌跡加工用ツールの移載を行うリンク機構移載機に関するものである。 The present invention controls a trajectory when an article to be transferred is moved between a plurality of appropriate points. For example, an object provided at the tip of a link mechanism attached to a frame of a transfer device. The present invention relates to a link mechanism transfer machine for transferring a gripping member for gripping the workpiece or transferring a tool for processing a small locus.
従来、ロボットの手首先端に取り付けられる装置であって、装置のベースに固定された第1の駆動装置と第2の駆動装置、第1の駆動装置における減速機の出力軸に直結された第1のアームと第2の駆動装置における減速機の出力軸に直結された第2のアームおよび、これら2軸のアームとツールをリンクで結合した5節リンク機構を備え、5節リンク機構の中間節の1つが内側に入り込むようにアームおよびリンクの長さが設定され、ツールの軌跡を制御する小軌跡加工装置(例えば、特許文献1参照)が存在している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device attached to the wrist end of a robot, which is a first drive device fixed to a base of the device, a second drive device, and a first drive device directly connected to an output shaft of a speed reducer in the first drive device. And a second arm that is directly connected to the output shaft of the speed reducer in the second drive unit, and a five-bar linkage mechanism that links the two-axis arm and the tool with a link. There is a small trajectory processing device (see, for example, Patent Document 1) in which the lengths of the arms and links are set so that one of them enters the inside, and the trajectory of the tool is controlled.
しかしながら前記従来のリンク機構移載機は、次のような欠点を持っている。
それは、単に2軸の5節リンク構造であるため、平行リンクを付けることでヘッドやワークの先端姿勢を安定させながらヘッド、ワークを移動することができるが、使用する軌跡角度範囲が90度位までで小さい範囲しか使用することができず、大きい軌跡角度範囲移動させると、ヘッド、ワークの姿勢が維持できず、例えば、水平状態が保てず、傾いてしまい、軌跡の精度を確保することが困難であり、決められた位置に正確に、しかも姿勢を一定に保ちながら移載することができるものではない。
すなわち、5節リンク構造を内側へ折り畳んだ格好でコンパクトに納め、また、内側へ折り畳んだ格好であることにより、ツールを挟んだ両側のリンクが直線上に並んでツールの移動が不能となる死点位置がないので、外側へ張り出す5節リンク構造がこのような死点状態を避けるために常にツールを前方へ張り出した状態とするのに比べて、駆動部の全体構造を小形に構成できる。また、内側へ折り畳んだ格好の5節リンク構造は作動中にもアームとリンクの連結部が第1あるいは第2の駆動装置とアームとの連結点よりも外側へ出ることはないので、周囲が壁状に立っている狭い個所でも干渉の少ない状態で使用することができるようにしたものである。
これに対して本願発明は、軌跡角度範囲が150度位まで使用でき、物品を移動させる際、決められた位置に正確に移載でき、しかも姿勢を一定に保ちながら行うことができるようにしたものである。
However, the conventional link mechanism transfer machine has the following drawbacks.
Because it is a two-axis five-joint link structure, it is possible to move the head and workpiece while stabilizing the head and workpiece tip posture by attaching a parallel link, but the trajectory angle range used is about 90 degrees. Only a small range can be used, and if the large trajectory angle range is moved, the posture of the head and the work cannot be maintained, for example, the horizontal state cannot be maintained and it is tilted to ensure the accuracy of the trajectory. It is difficult, and it cannot be transferred to a predetermined position accurately and while maintaining a constant posture.
In other words, the five-bar link structure is folded inward and compactly stored, and because it is folded inward, the links on both sides of the tool are lined up in a straight line so that the tool cannot be moved. Since there is no point position, the overall structure of the drive unit can be made smaller compared to the case where the five-bar link structure projecting outwards always projects forward to avoid such a dead center state. . In addition, the 5-joint link structure folded inward does not allow the connecting part of the arm and the link to come out of the connecting point between the first or second driving device and the arm even during operation. It is designed so that it can be used with little interference even in narrow places standing on the wall.
On the other hand, the invention of the present application can use the trajectory angle range up to about 150 degrees, and when moving the article, it can be accurately transferred to a predetermined position and can be performed while keeping the posture constant. Is.
本発明の第1の発明は、請求項1に記載された通りのリンク機構移載機であり、次のようなものである。
5個のリンクを順次連結してできる5節リンク機構の、1個の第一リンクを固定節として、その両端の軸をサーボモータで駆動し、固定節と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、平行リンクの平行四辺形に相当するものとして、一方の駆動軸に取り付けたレバーの代わりに、レバーの長さを半径とするタイミングプーリーを同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリーを他方の駆動軸と作動片の軸にそれぞれ枢着し、ここに張られたタイミングベルトを直線部は軸心間の距離に等しくして、常に長方形の平行四辺形を形成する構成である。
A first aspect of the present invention is a link mechanism transfer machine as set forth in
The first link of the five-bar linkage mechanism, which is formed by sequentially connecting five links, is set as a fixed node, and the shafts at both ends are driven by servo motors to control the position of the joint center facing the fixed node. In the device, instead of the lever attached to one of the drive shafts, a timing pulley having the radius of the lever as a radius is pivotally attached in place of the lever attached to one of the drive shafts. Each of the other drive shaft and the operating piece shaft is pivotally attached, and the timing belt stretched here is configured so that the linear portion is equal to the distance between the shaft centers to always form a rectangular parallelogram.
本発明に係るリンク機構移載機は、上記説明のような構成を有するので、以下に記載する効果を奏する。
(1)物品の移載角度範囲が従来の5節リンク機構と比較して広い範囲に行うことができる。
(2)軌跡位置を正確に決めることができる。
(3)機構先端部の姿勢を一定に保つことができる。
Since the link mechanism transfer machine according to the present invention has the configuration as described above, the following effects can be obtained.
(1) The article transfer angle range can be set in a wider range than that of the conventional five-bar linkage mechanism.
(2) The locus position can be determined accurately.
(3) The posture of the mechanism tip can be kept constant.
5個のリンクを順次連結してできる5節リンク機構の、1個の第一リンクを固定節として、その両端の軸をサーボモータで駆動し、固定節と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、平行リンクの平行四辺形に相当するものとして、一方の駆動軸に取り付けたレバーの代わりに、レバーの長さを半径とするタイミングプーリーを同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリーを他方の駆動軸と作動片の軸にそれぞれ枢着し、ここに張られたタイミングベルトを直線部は軸心間の距離に等しくして、常に長方形の平行四辺形を形成するようにしたリンク機構移載機である。 The first link of the five-bar linkage mechanism, which is formed by sequentially connecting five links, is set as a fixed node, and the shafts at both ends are driven by servo motors to control the position of the joint center facing the fixed node. In the device, instead of the lever attached to one of the drive shafts, a timing pulley having the radius of the lever as a radius is pivotally attached in place of the lever attached to one of the drive shafts. A link mechanism that is pivotally attached to the other drive shaft and the shaft of the operating piece respectively, and the timing belt stretched here is made equal to the distance between the shaft centers so that a linear parallelogram is always formed. It is a transfer machine.
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図1は、本発明のリンク機構移載機を示す5節リンク機構の軌跡状態を示す概略説明図、図2は、5節リンク機構と作動片との関係を示す概略説明図、図3は、5節リンク機構にタイミングベルトを設けた具体的な構成を示す概略説明図、図4は、5節リンク機構にタイミングベルトを設けた5節リンク機構と作動片との関係を示す概略説明図、図5は、リンク機構移載機において、タイミングベルトが駆動プーリ、従動プーリ、各ローラと懸架された状態を示す概略説明図である。
図8に示すように、本発明のリンク機構移載機は、5個のリンクを順次連結してできる5節リンク機構の、1個の第一リンクを固定節1とし、その両端の駆動軸2を第一、第二サーボモータ3、4で駆動し、固定節1と対向するジョイント中心の位置を制御する装置において、この駆動軸2に取り付けた作動片5の姿勢を、第三サーボモータ6で制御するものである。
図1において、リンクABは固定節、これを枢着されたリンクBC、ADはそれぞれB、Aを駆動軸として揺動する。リンクCPとDPは、C、Dで駆動節BC、ADに枢着され、他端Pで互いに枢着されているものである。
P点には図2に示すように、作動片5が枢着されているが、これだけでは図のようにP点の位置が決められるだけで、その姿勢は決められない。そこで、一般には図2に示すようにリンクAD、DPにそれぞれ長さが等しく、それぞれに平行なリンクA´D´、D´´P´を、短いレバーAA´、小さい三角形DD´D´´、及びレバーPP´とつないで2個の平行四辺形を設ける。レバーA´Aが水平方向となす角をθ、三角形の∠D´DD´´をγとすれば、レバーPP´は水平方向に対して常にθ−γの角度を保つこととなる。P点に枢着される作動片5をこのレバーPP´と接続させればこの作動片5の姿勢を一定に保つことができる。
作動片5は、ワークの吸着、ワークのグリッパ、成形型などの機能を持たせるために、その姿勢を運転のサイクル中に目的に応じて変動させることを求められる場合がある。そのためにはAを軸として、レバーAA´を第三サーボモータ6で揺動させれば目的を果たすことができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a trajectory state of a five-bar linkage mechanism showing the link mechanism transfer machine of the present invention, FIG. FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing a relationship between a five-bar link mechanism in which a timing belt is provided in a five-bar linkage mechanism and an operating piece. FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a state in which the timing belt is suspended from the driving pulley, the driven pulley, and each roller in the link mechanism transfer machine.
As shown in FIG. 8, the link mechanism transfer machine of the present invention is a five-joint link mechanism in which five links are sequentially connected, and one first link is a
In FIG. 1, a link AB is a fixed node, and links BC and AD pivotally attached to this link swing around B and A as drive shafts, respectively. The links CP and DP are pivotally connected to the drive nodes BC and AD by C and D, and are pivotally connected to each other by the other end P.
As shown in FIG. 2, the
The
平行四辺形はその内角が90度に近い時が力学的に最も安定する。
ところが、図2からも理解できるように、5節リンクを構成するリンクの角度と、作動片5の姿勢との組み合わせによって、平行四辺形が扁平になって力を受ける強度が保たれなくなる時がある。すなわち、5節リンクによる安定した稼働が保たれなくなる場合が発生する虞がある。
本発明は、図3、図4に示すように上記の姿勢制御用平行リンクをタイミングベルト7とタイミングプーリー8とに置き換えることによって構成するものである。
一方の駆動軸Aに取り付けたレバーAA´の代わりに、レバーAA´の長さを半径とするタイミングプーリー8を同軸に枢着し、同寸法のタイミングプーリー8を軸Dと作動片5の軸Pにそれぞれ枢着する。ここに張られたタイミングベルト7の直線部は軸心間の距離に等しく、従ってA軸のタイミングプーリー8の揺動角αが作動片5の揺動角に等しくなる(図2参照)。しかも前記の平行四辺形に相当するものは、リンクAD、DPとタイミングベルト7、及びタイミングプーリー8の半径で、常に長方形を構成しているので、タイミングベルト7が一定の張力をもって張られていれば、リンクの角度如何に拘わらず、安定した動きが得られるものである。
The parallelogram is mechanically most stable when its internal angle is close to 90 degrees.
However, as can be understood from FIG. 2, the combination of the angle of the link constituting the five-bar link and the posture of the actuating
The present invention is configured by replacing the posture control parallel link with a
Instead of the lever AA ′ attached to one drive shaft A, a
次に、これらのタイミングプーリー8を揺動させるために、A軸、B軸の中間、上方Mにタイミングプーリー8の駆動軸を設け、第三サーボモータ6で揺動させる。これらの軸間距離はそれぞれ一定であるからタイミングベルト7の直線部の長さも一定である。M軸の下方にタイミングプーリー8を設け、その軸心を上下にスライドできるように取り付けて、Sの位置を調整することによってタイミングベルト7の張力を調整することができるものである。
尚、図5に示したものが駆動プーリと従動プーリ間を第一〜第三のフリーローラと5個のガイドローラを介してタイミングベルト7を懸架した状態を示し、図5に示す状態からサーボモータで駆動して円弧回転をするもので、タイミングベルト7が一定の長さで、しかも伸縮し難いもので形成してあるので、常に正確に回動軸の回転量で、従動プーリがどのような軌跡を描くのか決定されるものである。
なお、図6は、トランスファー移載に応用したところを示したもの、図7は、段積みしてあるワークを90度反転してワークを横並びに揃えて移載するようにしたところを示したものである。
Next, in order to oscillate these
5 shows a state in which the
FIG. 6 shows a case where it is applied to transfer transfer, and FIG. 7 shows a state where the stacked workpieces are inverted 90 degrees and the workpieces are transferred side by side. Is.
ワークの吸着、ワークのグリッパ、成型機のグリッパ等、ロボットの手首先端に設けて、ワークの姿勢を規制するリンク機構移載機にも利用することができる。 It can also be used in a link mechanism transfer machine that is provided at the tip of the wrist of a robot, such as a workpiece suction, a workpiece gripper, or a gripper of a molding machine, and regulates the posture of the workpiece.
1・・・・固定節
2・・・・駆動軸
3・・・・第一サーボモータ
4・・・・第二サーボモータ
5・・・・作動片
6・・・・第三サーボモータ
7・・・・タイミングベルト
8・・・・タイミングプーリー
AB・・・・リンク
BC・・・・リンク
AD・・・・リンク
CP・・・・リンク
DP・・・・リンク
A´D´・・・・リンク
D´´P´・・・・リンク
BC・・・・駆動節
AD・・・・駆動節
P・・・・作動片の作用点
AA´・・・・短いレバー
DD´D´´・・・・小さい三角形
PP´・・・・レバー
DESCRIPTION OF
7. Timing belt
8 ... Timing pulley AB ... Link BC ... Link AD ... Link CP ... Link DP ... Link A'D '... Link D'P '······· Link BC ··· Drive node AD ··· Drive node
P ··· Operating point AA '··· Short lever DD'D' ···· Small triangle PP '··· Lever
Claims (1)
The first link of the five-bar linkage mechanism, which is formed by sequentially connecting five links, is set as a fixed node, and the shafts at both ends are driven by servo motors to control the position of the joint center facing the fixed node. In the device, instead of the lever attached to one of the drive shafts, a timing pulley having the radius of the lever as a radius is pivotally attached in place of the lever attached to one of the drive shafts. The first link is pivotally attached to the joint shaft at the other end of the first link and the shaft of the operating piece, and the timing belt stretched on the first link is made equal to the distance between the shafts, and the rectangular parallelogram is always formed. A link mechanism transfer machine characterized in that it is formed.
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WO2024017828A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | Decoz Mathijs | Solar panel assembly with upper single support arm and lower two-part support leg for height and angle adjustment |
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