JP2022501236A

JP2022501236A - ロボットアーム描画装置

Info

Publication number: JP2022501236A
Application number: JP2021517695A
Authority: JP
Inventors: 成潤澤; 崔国鋒; 徐慶原
Original assignee: Little Monster Education Technology Co Ltd
Current assignee: Little Monster Education Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2022-01-06
Also published as: EP3900945A4; WO2020124943A1; CN109435544B; US20210347197A1; GB2592129A; EP3900945A1; CN109435544A; GB202103363D0

Abstract

ブラケット、ブラケット上に位置する駆動装置、及び駆動装置に連結されるロボットアームを含むロボットアーム描画装置において、駆動装置は２つの減速ステッピングモーター１で構成され、その中の１つの減速ステッピングモーターには上側アーム２が設けられており、上側アームの末端には補助アーム３がヒンジで連結され、補助アームの末端には描画アーム４がヒンジで連結され、他の減速ステッピングモーターには下側アーム５がヒンジで連結され、下側アームの末端と描画アームはヒンジで連結され、上側アームのヘッド端部と下側アームのヘッド端部との間はねじりばね７で連結されている。上側アームと下側アームのヘッド端部がねじりばねで連結されているので、減速ステッピングモーターが上側アームと下側アームを回転させる過程で、ねじりばねは常に上側アームと下側アームに強く作用し、それにより、ステップ角による仮想位置誤差を補う。また、ブラケットに２つの位置規制スイッチ６１、６２がさらに設けられていることにより、上側アームと下側アームの初期位置決めを良好に行うことができる。また、上側アームと下側アームがセグメント式に設計されているので、取り付け、輸送及び収納に便利である。

Description

本発明はロボットアームに関し、特にロボットアーム描画装置に関する。

ロボットアームで描画する時において、減速ステッピングモーターがモーター、多段減速ギア、出力軸で構成されているため、多段減速ギアがモーターの回転速度を減速し、且つモーターのトルクを増大して、モーターのプロセス及び組み立てなどの際に各２段減速ギアの間に一定の隙間が形成され、モーターがある方向に回転する時には、この隙間は影響を与えないが、モーターを逆方向に運行させる必要がある場合にはその効果が現れる。つまり、モーターは仮想位置よりも小さい制御信号に応答しない。例えば、モーターのステップ角が０．１８°で、ギア減速システム全体の最終仮想位置角が１．８°である場合には、モーターがいずれの一方向に運転する時に、モーターを反対方向に運転させることができるようにしたい場合には、モーターの出力軸を１０ステップ角回転させる必要があり、この時に、ギアボックスは１．８°の仮想位置角度しか運転できず、出力軸は反対方向に動き始めるので、１０ステップ信号を失うことになり、１．８°の誤差が発生するようになる。この誤差は最終的描画効果に反映されて描画の偏差が非常に大きくなり、実際に出力した図形と保存されている図形との間の差が大きくなる。

本発明の技術的課題は、従来技術に存在する欠点に鑑みて、ロボットアーム描画装置を提供することにある。

その技術的問題を解決するために、本発明で採用する技術的解決策は、ブラケット、前記ブラケット上に位置する駆動装置、及び前記駆動装置に連結されるロボットアームを含むロボットアーム描画装置において、前記駆動装置は２つの減速ステッピングモーターで構成され、その中の１つの減速ステッピングモーターには上側アームが設けられており、前記上側アームの末端には補助アームがヒンジで連結され、前記補助アームの末端には描画アームがヒンジで連結され、他の減速ステッピングモーターには下側アームがヒンジで連結され、前記下側アームの末端と前記描画アームはヒンジで連結され、前記上側アームのヘッド端部と下側アームのヘッド端部との間はねじりばねで連結されている。

より改良された形態として、前記ブラケットには２つの位置規制スイッチが設けられており、前記位置規制スイッチはそれぞれ前記上側アームと下側アームの同一側に位置される。

より改良された形態として、前記位置規制スイッチは上限スイッチ及び下限スイッチを含み、前記上限スイッチは前記上側アームの左側に位置し、前記下限スイッチは前記下側アームの左側に位置し、前記上限スイッチの隣には上限留め具が設けられており、前記下限スイッチの隣には下限留め具が設けられている。

より改良された形態として、前記上限スイッチのスイング端は下方に向かい、前記下限スイッチのスイング端は上方に向かう。

より改良された形態として、前記上側アームと下側アームは何れも内側アームと外側アームで構成され、前記内側アームと外側アームは取り外し可能に連結される。

より改良された形態として、前記内側アームの末端と外側アームの前端には何れも磁石が設けられており、前記内側アームの末端には前蓋が固設されており、前記外側アームの前端には後蓋が固設されており、前記後蓋の前端には棒状の位置規制溝が設けられており、前記前蓋の外壁には前記位置規制溝と結合される位置規制ピンが設けられており、前記前蓋は前記後蓋の前端に嵌め込まれる。

より改良された形態として、前記内側アームの末端または外側アームの前端に「凸」字状の摺動ブロックが設けられており、前記外側アームの前端または内側アームの末端には前記摺動ブロックと結合される摺動溝が設けられており、前記内側アームと外側アームの連結部位に摺動スリーブが設けられている。

より改良された形態として、前記内側アームの末端の直径は前記内側アームの他の領域の直径よりも大きく、前記外側アームの前端の直径は前記外側アームの他の領域の直径よりも大きく、前記内側アームの末端の直径と外側アームの前端の直径は同じである。

より改良された形態として、前記減速ステッピングモーターの外側に固定留め具が設けられている。

本発明の利点は以下である。
まず、上側アームと下側アームの前端がねじりばねによって連結されているので、減速ステッピングモーターが上側アームと下側アームを回転させる過程で、ねじりばねは常に上側アームと下側アームに強く作用し、それにより、ステップ角による仮想位置誤差を補う。また、別途に設けられた位置規制スイッチは、上側アームと下側アームの初期位置決めを良好に行う。最後に、上側アームと下側アームがセグメント式に設計されることにより、取り付け、輸送、及び収納に便利である。

本発明の構造を示す図である。本発明における駆動装置とロボットアームとの連結を示す図である。本発明におけるねじりばねの自然状態でのロボットアームの位置構造を示す図である。本発明におけるロボットアームの初期状態での構造を示す図である。本発明における位置規制スイッチとロボットアームの構造を示す図である。本発明におけるロボットアームのセグメント式構造を示す図である。本発明におけるロボットアームが摺動ブロックと摺動溝が連結された構造を採用したことを示す図である。本発明における摺動ブロックと摺動溝が連結された断面図である。

以下、図面を参照して本発明について詳しく説明する。

図１〜８に示すように、ブラケット９、前記ブラケット９上に位置する駆動装置、及び前記駆動装置に連結されるロボットアームを含むロボットアーム描画装置において、前記駆動装置は２つの減速ステッピングモーター１で構成され、ロボットアームは上側アーム２及び下側アーム５を含み、その中の１つの減速ステッピングモーター１には上側アーム２が設けられており、前記上側アーム２の末端には補助アーム３がヒンジで連結され、前記補助アーム３の末端には描画アーム４がヒンジで連結され、他の減速ステッピングモーター１には下側アーム５がヒンジで連結され、前記下側アーム５の末端と前記描画アーム４はヒンジで連結され、前記上側アーム２のヘッド端部と下側アーム５のヘッド端部との間はねじりばね７で連結されている。

描画前に、ねじりばねは自然状態におかれ、上側アーム２は下側アーム５の右側に位置し、描画時に、上側アーム２を反時計回りに１８０度回転させて作業状態に到達させる。この時に、上側アーム２は下側アーム５の左側に位置し、上側アーム２と下側アーム５はねじりばね７の影響を直接受け、力を受ける状態は図４の矢印で示す通りである。この状態で、上側アーム２または下側アーム５の回転方向が力を受ける方向と反対である場合には、減速ステッピングモーター１によって直接動力が提供され、ねじりばね７が仮想位置を圧縮したので、減速ステッピングモーター１の動力は直接出力軸に伝達されてロボットアームを運動させ、上側アーム２または下側アーム５の回転方向が黒い矢印の方向と同じである場合に作業状態になり、この時に、減速ステッピングモーター１が逆方向に１ステップ角を回転すると、１ステップ角の仮想位置が生成され、ねじりばね７が直ちに上側アーム２または下側アーム５を駆動して回転させてロボットアームが再びクランプされるまで放出されるステップ角を補う。

前記ブラケット９には２つの位置規制スイッチが設けられており、前記位置規制スイッチはそれぞれ前記上側アーム２と下側アーム５の同一側に位置される。前記位置規制スイッチは上限スイッチ６１と下限スイッチ６２とを含む。前記上限スイッチ６１は前記上側アーム２の左側に位置し、前記下限スイッチ６２は前記下側アーム５の左側に位置し、前記上限スイッチ６１の隣には上限留め具９１が設けられている。上限スイッチ６１がブラケット９の辺縁に位置する時には、ブラケット９の辺縁部位の支持ロッドまたは支持板のようなものは何れも上限留め具９１の役割を果たすことができる。前記下限スイッチ６２の隣には下限留め具９２が設けられており、設けられた位置規制留め具の目的はロボットアームが規制スイッチを越えることを防止する役割を果たす。前記上限スイッチ６１のスイング端は下方に向かい、前記下限スイッチ６２のスイング端は上方に向かう。

減速ステッピングモーター1は、開ループ制御装置で、フィードバック信号がないので、減速ステッピングモーター1とロボットアームの現在位置を検知するための追加装置が必要となる。そこで、装置で位置規制スイッチを用い、前記位置規制スイッチはＤＯＮＧＧＵＡＮＹＡＨＡＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＯ．，ＬＴＤ製のＫＦＣ−Ｖ−２０２Ａ復帰型スイッチを用い、復帰型スイッチのハンドルが正常位置で受ける力の作用によってトリガー位置に偏向される時には、下側のピンが連通されるので、位置規制スイッチによって上側アーム２と下側アーム５の初期位置決めを良好に行うことができる。

ロボットアームを簡便に取り付け及び輸送するために、上側アーム２及び下側アーム５は何れも内側アーム２１及び外側アーム２７によって構成され、前記内側アーム２１と外側アーム２７との間は取り外し可能に連結されている。前記内側アーム２１の末端と外側アーム２７の前端には何れも磁石２６が設けられており、前記内側アーム２１の末端には前蓋２２が固設されており、前記外側アーム２７の前端には後蓋２５が固設されており、前記後蓋２５の前端には棒状の位置規制溝２４が設けられており、前記前蓋２２の外壁には前記位置規制溝２４と結合される位置規制ピン２３が設けられており、前記前蓋２２は前記後蓋２５の前端に嵌め込まれている。

内側アームと外側アームのまた他の連結構造は、前記内側アーム２１の末端または外側アーム２７の前端に「凸」字状の摺動ブロック５１が設けられており、前記外側アーム２７の前端または内側アーム２１の末端には前記摺動ブロック５１と結合される摺動溝５２が設けられており、前記内側アーム２１と外側アーム２７との連結部位に摺動スリーブ５３が設けられている。前記内側アーム２１の末端の直径は前記内側アーム２１の他の領域の直径よりも大きく、前記外側アーム２７の前端の直径は前記外側アーム２７の他の領域の直径よりも大きく、前記内側アーム２１の末端の直径は外側アーム２７の前端の直径と同じである。このような状態で、ロボットアームの内側アーム２１と外側アーム２７との間の連結部位の直径が最大になり、摺動スリーブ５３が連結部位に摺動する時には、摺動スリーブ５３が受ける拡張力が最大になることにより、摺動スリーブ５３が滑り落ちることが防止される。このような設計により、内側アーム２１と外側アーム２７とを簡便に連結するとともに、摺動スリーブ５３は連結位置の安定を良好に確保できる。前記減速ステッピングモーター１の外側に固定留め具８が設けられている。

以上は本発明の実施例に過ぎず、本発明の特許範囲を限定するのではない。本発明の明細書及び図面の内容を利用して施した同等の構造または同等のプロセス変換またはその他の関連技術分野に直接または間接に利用されたものは何れも発明の特許保護範囲に含まれる。

１：減速ステッピングモーター、２：上側アーム、２１：内側アーム、２２：前蓋、２３：位置規制ピン、２４：位置規制溝、２５：後蓋、２６：磁石、２７：外側アーム、３：補助アーム、４：描画アーム、５：下側アーム、５１：摺動ブロック、５２：摺動溝、５３：摺動スリーブ、６１：上限スイッチ、６２：下限スイッチ、７：ねじりばね、８：固定留め具、９：ブラケット、９１：上限留め具、９２：下限留め具。

Claims

ブラケット、前記ブラケット上に位置する駆動装置、及び、前記駆動装置に連結されるロボットアーム、を含むロボットアーム描画装置において、
前記駆動装置は２つの減速ステッピングモーターで構成され、その中の１つの減速ステッピングモーターには上側アームが設けられており、前記上側アームの末端には補助アームがヒンジで連結され、前記補助アームの末端には描画アームがヒンジで連結され、他の減速ステッピングモーターには下側アームがヒンジで連結され、前記下側アームの末端と前記描画アームはヒンジで連結され、前記上側アームのヘッド端部と下側アームのヘッド端部との間は、ねじりばねで連結される、ことを特徴とするロボットアーム描画装置。
前記ブラケットには、２つの位置規制スイッチが設けられており、
前記位置規制スイッチは、それぞれ前記上側アームと下側アームの同一側に位置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム描画装置。
前記位置規制スイッチは、上限スイッチ及び下限スイッチを含み、
前記上限スイッチは前記上側アームの左側に位置し、前記下限スイッチは前記下側アームの左側に位置し、
前記上限スイッチの隣には上限留め具が設けられており、
前記下限スイッチの隣には下限留め具が設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボットアーム描画装置。
前記上限スイッチのスイング端は下方に向かい、前記下限スイッチのスイング端は上方に向かう、
ことを特徴とする請求項３に記載のロボットアーム描画装置。
前記上側アームと下側アームは、何れも内側アームと外側アームで構成され、
前記内側アームと外側アームは取り外し可能に連結される、
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム描画装置。
前記内側アームの末端と前記外側アームの前端には、何れも磁石が設けられており、
前記内側アームの末端には前蓋が固設されており、
前記外側アームの前端には後蓋が固設されており、
前記後蓋の前端には棒状の位置規制溝が設けられており、
前記前蓋の外壁には前記位置規制溝と結合される位置規制ピンが設けられており、
前記前蓋は前記後蓋の前端に嵌め込まれる、
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットアーム描画装置。
前記内側アームの末端または外側アームの前端に「凸」字状の摺動ブロックが設けられており、
前記外側アームの前端または内側アームの末端には、前記摺動ブロックと結合される摺動溝が設けられており、
前記内側アームと外側アームの連結部位に摺動スリーブが設けられている、
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットアーム描画装置。
前記内側アームの末端の直径が前記内側アームの他の領域の直径よりも大きく、
前記外側アームの前端の直径が前記外側アームの他の領域の直径よりも大きく、
前記内側アームの末端の直径と外側アームの前端の直径は同じである、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットアーム描画装置。
前記減速ステッピングモーターの外側に、固定留め具が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のロボットアーム描画装置。