JPH01103276A - Industrial robot - Google Patents
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- JPH01103276A JPH01103276A JP25635987A JP25635987A JPH01103276A JP H01103276 A JPH01103276 A JP H01103276A JP 25635987 A JP25635987 A JP 25635987A JP 25635987 A JP25635987 A JP 25635987A JP H01103276 A JPH01103276 A JP H01103276A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、精密組立等に使用する産業用ロボットに係り
、さらに詳しくはそのロボットアームの改良に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an industrial robot used for precision assembly and the like, and more specifically to an improvement of the robot arm thereof.
［従来の技術］
第３図は従来の水平関節型の産業用ロボットの一例を示
す側面図、第４図はそのアームの内部構造の一例を示す
縦断面図である。両図において、（１）はベツド本体で
、中空状のベツド下部（１ａ）、ボルト（１Ｂ）により
ベツド下部（ｌａ）の上端部に固定されたベツド板（ｌ
ｂ）、及びこのベツド板（１ｂ）にボルト（１７）によ
り固定されたベツド上部（１ｃ）とからなっている。（
２）はベツド下部（ｌａ）内に配設され、ボルト（１５
）によりベツド板（ｔｂ）に取付けられた肩関節駆動用
のモータ、（３）はベツド上部（ｌｃ）内にボルト（１
８）によって固定され、モータ（２）の出力軸が連結さ
れたハーモニックドライブ、（５）はベツド上部（ｌｃ
）に配設されて関節用ベアリング（８）に支持され、ボ
ルト（１９）によりハーモニックドライブ（３）の出力
軸が連結された第１のアーム、（１０）、（１１）はボ
ルト（２０）、＜２１）によってベツド上部（ｌｅ）に
固定された関節用ベアリング（８）の押え板で、これら
に゛より肩関節部に１を構成している。[Prior Art] FIG. 3 is a side view showing an example of a conventional horizontally articulated industrial robot, and FIG. 4 is a vertical sectional view showing an example of the internal structure of its arm. In both figures, (1) is the bed main body, which includes a hollow bed lower part (1a) and a bed plate (l) fixed to the upper end of the bed lower part (la) with bolts (1B).
b), and a bed upper part (1c) fixed to this bed plate (1b) with bolts (17). (
2) is arranged in the lower part of the bed (la), and the bolt (15
) is the motor for driving the shoulder joint attached to the bed plate (tb), (3) is the bolt (1) in the bed upper part (lc).
8) and the harmonic drive connected to the output shaft of the motor (2), (5) is the upper part of the bed (LC
), supported by a joint bearing (8), and connected to the output shaft of the harmonic drive (3) by a bolt (19); (10) and (11) are connected to the bolt (20); , <21) is a presser plate for the joint bearing (8) fixed to the upper part of the bed (le), and these constitute the shoulder joint part 1.
Ｋ２は第１のアーム（５）の先端部に設けられた肩関節
部に１とはソ同じ構造で、これより小形の肘関節部で、
モータ（２Ｂ）、ハーモニックドライブ（２８）及び関
節用ベアリング（２９）等からなり、関節用ベアリング
（２９）に支持され、ハーモニックドライブ（２８）に
連結された第２のアーム（１２）を回転駆動する。なお
、（１３）は第２アーム（１２）の先端部に設けられた
ハンド部、（１４）はその取付フランジ、ｇ は肩関節
部に１と肘関節部に２の中心間の距離、ｇ２は肩関節部
に２とハンド部（１３）の中心間の距離である。K2 has the same structure as 1 at the shoulder joint provided at the tip of the first arm (5), but has a smaller elbow joint.
Consists of a motor (2B), a harmonic drive (28), a joint bearing (29), etc., which rotatably drives a second arm (12) supported by the joint bearing (29) and connected to the harmonic drive (28). do. In addition, (13) is the hand part provided at the tip of the second arm (12), (14) is its mounting flange, g is the distance between the centers of 1 at the shoulder joint and 2 at the elbow joint, and g2 is the distance between the shoulder joint part 2 and the center of the hand part (13).
次に上記のように構成した産業用ロボットの作用を説明
する。肩関節部に１のモータ（２）を駆動すると、その
回転はハーモニックドライブ（３）により減速されて第
１アーム（５）を旋回駆動し、また第１アーム（５）の
先端部に設けた肘関節部に２のモータ（２６）を駆動す
ることにより、第２アーム（１２）が旋回駆動される。Next, the operation of the industrial robot configured as described above will be explained. When the first motor (2) is driven at the shoulder joint, its rotation is decelerated by the harmonic drive (3) to drive the first arm (5) to rotate, and the motor (2) provided at the tip of the first arm (5) is By driving the second motor (26) at the elbow joint, the second arm (12) is driven to pivot.
［発明が解決しよとする問題点］
一般に、産業用ロボットにおいては、作業座標系におい
て所望の作業をさせるため、作業座標系とロボット関節
座標系間の関係式を求めて演算処理を行っており、この
場合ロボットを高精度で作業させるためには、各アーム
の関節間距離ｐ１゜ＩＩ２を正しく求めることが必要条
件となる。[Problems to be solved by the invention] Generally, in an industrial robot, in order to perform a desired work in a work coordinate system, a relational expression between the work coordinate system and the robot joint coordinate system is determined and arithmetic processing is performed. In this case, in order for the robot to work with high precision, it is necessary to correctly determine the inter-joint distance p1°II2 of each arm.
ところで上記のように構成した従来のロボットアームで
は、第１のアーム（５）の両端部の関節部Ｋｌ、に２が
第１アーム（５）に固定されているため、温度変化、た
とえば、ロボットを設置する場所の室温の変化、モータ
の発熱によるアームの温度の上昇等によるアームの熱変
形（熱膨張、熱収縮）が避けられず、肩関節部Ｋ 、
Ｋ 間の距離Ｄ Ｃ１２も同じ）が温度と共に絶
えず変化することになる。このため上記のようなロボッ
トで高精度作業をさせることは困難であった。By the way, in the conventional robot arm configured as described above, since the joints Kl, 2 at both ends of the first arm (5) are fixed to the first arm (5), temperature changes, e.g. Thermal deformation (thermal expansion, thermal contraction) of the arm is unavoidable due to changes in the room temperature in the place where it is installed, increases in arm temperature due to heat generated by the motor, etc.
The distance between K and D C12 will constantly change with temperature. For this reason, it has been difficult to use the above-mentioned robots to perform high-precision work.
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
ので、室温の変化やモーターの発熱等による温度変化の
影響を受は難く、関節間距離の変化も小さい高精度作業
用のロボットを得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to create a robot for high-precision work that is not easily affected by changes in temperature due to changes in room temperature or heat generated by the motor, and has small changes in the distance between joints. The purpose is to obtain.
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
ロボットアームの一方の関節部を摺動可能に支持すると
ともに、この関節部を、一端がロボットアームに固定さ
れその熱膨張率がロボットアームの熱膨張率より小さい
材料からなる棒の他端に固定してなるロボットアームを
備えた産業用ロボットを提供するものである。[Means for solving the problems] The present invention has been made to achieve the above objects, and
One joint of the robot arm is slidably supported, and this joint is fixed to the other end of a rod made of a material whose one end is fixed to the robot arm and whose coefficient of thermal expansion is smaller than that of the robot arm. The present invention provides an industrial robot equipped with a robot arm comprising:
［作用］
温度変化により、ロボットアームが膨張すると、これよ
り熱膨張率の小さい材料からなる棒に固定された一方の
関節部はロボットアーム上を摺動してその位置に保持さ
れるので、肩関節部間の距離はほとんど変化しない。[Operation] When the robot arm expands due to temperature changes, one joint fixed to a rod made of a material with a smaller coefficient of thermal expansion slides on the robot arm and is held in that position. The distance between joints hardly changes.
［発明の実施例］
第１図は本発明実施例の縦断面図、第２図はそのＩ−１
断面図である。なお、第４図と同−又は相当部分には同
じ符号を付し、説明を省略する。[Embodiment of the invention] Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the invention, and Fig. 2 is its I-1.
FIG. Note that the same or equivalent parts as in FIG. 4 are given the same reference numerals, and their explanations are omitted.
（５ａ）は第１のアームで、一端はハーモニックドライ
ブ（３）に連結されており、連結部の上部には一対のボ
ス（４ｇ） 、（４８ａ）が、また他端には窓（５ｂ）
が形成されている。（４０）は第１のアーム（５ａ）の
窓（５ｂ）から内部に収容された肘関節ブロックで、両
側部には切除部（４Ｊ） 、（４ｔａ）が形成されてい
る。（４２）は肘関節ブロック（４０）の下部から連結
部側に延設された腕で、下面にはねじ（４５）によりリ
ニアウェイベアリング（４４）が固定されており、ねじ
（４７）により第１のアーム（５ａ）に固定されたリニ
アウェイレール（４Ｂ） 、（４８ａ）とにより、リニ
アウェイ（４３）を構成し、肘関節ブロック（４０）を
第１のアーム（５ａ）に対して摺動可能に支持している
。（５０）、 （５０ａ）は一端がボス（４ｇ） 、
（４８ａ）に挿通されてねじ（４９）で固定された懸架
枠で、他端はねじにより肘関節ブロック（４０）の切除
部（４１）、（４１ａ）に固定されている。(5a) is the first arm, one end of which is connected to the harmonic drive (3), a pair of bosses (4g) and (48a) at the top of the connection, and a window (5b) at the other end.
is formed. (40) is an elbow joint block that is housed inside through the window (5b) of the first arm (5a), and has cutout parts (4J) and (4ta) formed on both sides. (42) is an arm extending from the lower part of the elbow joint block (40) to the connecting part side, and a linear way bearing (44) is fixed to the lower surface with a screw (45), and a linear way bearing (44) is fixed with a screw (47) on the lower surface. The linear way rails (4B) and (48a) fixed to the first arm (5a) constitute a linear way (43), and the elbow joint block (40) is slid against the first arm (5a). It is movably supported. (50), (50a) has a boss (4g) at one end,
(48a) and is fixed with screws (49), the other end of which is fixed to the cutout parts (41), (41a) of the elbow joint block (40) with screws.
この肘関節ブロック（４０）には、肩関節部に１と゛同
様に取付板（２））を介して駆動モータ（２Ｂ）が装着
され、またその内部にはハーモニツクドライブ（２８）
、ベアリング（２９）が配設され、ハーモニックドライ
ブ（２８）に連結された第２のアーム（１２ａ）を旋回
可能に支持している。なお、（５１）は第２のアーム（
１２）に設けられたボス、（５２）は一端がボス（１）
に固定され、他端が手首関節部（図示せず）に固定され
た懸架枠である。A drive motor (2B) is attached to the shoulder joint of the elbow joint block (40) via a mounting plate (2), similar to 1, and a harmonic drive (28) is installed inside the elbow joint block (40).
, a bearing (29) is disposed and rotatably supports the second arm (12a) connected to the harmonic drive (28). Note that (51) is the second arm (
12), one end of (52) is the boss (1)
This is a suspension frame whose other end is fixed to a wrist joint (not shown).
次に、上記のように構成した本発明の詳細な説明する。Next, the present invention configured as described above will be explained in detail.
なお、各関節部Ｋ 、 Ｋ ２の駆動機構の作用は従
来技術と同様なので、説明を省略する。It should be noted that the operation of the drive mechanism of each joint K2, K2 is the same as that of the prior art, so the explanation will be omitted.
いま、第１と第２のアーム（５ａ） 、 （１２ａ）の
素材の熱膨張率をα、懸架枠（５０） 、 （５２）の
素材の熱膨張率をβとすると、ロボット本体の温度が室
温上昇等により均一にΔｔ℃だけ上昇したとき、第１ア
ーム（５ａ）の点Ｐは図の左方向に変位し、肩関節部に
１の中心と点２間の距離ｄｌは、ｄＩ （１＋αΔｔ）
となり、また懸架枠（５０）の自由長さΩ１＋ｄ１は（
Ｑ１＋ｄ１）ｘ （１＋βΔｔ）となるので、肘関節ブ
ロック（４０）はその分だけ図の左方に摺動する。Now, if the coefficient of thermal expansion of the materials of the first and second arms (5a) and (12a) is α, and the coefficient of thermal expansion of the materials of the suspension frames (50) and (52) is β, then the temperature of the robot body is When the room temperature rises uniformly by Δt℃, the point P of the first arm (5a) is displaced to the left in the figure, and the distance dl between the center of the shoulder joint 1 and the point 2 is dI (1+αΔt )
And the free length Ω1+d1 of the suspension frame (50) is (
Q1+d1)x (1+βΔt), so the elbow joint block (40) slides to the left in the figure by that amount.
したがって、
ｄ１αΔ１−（Ω１＋ｄｌ）βΔｔ・・・［１］すなわ
ち
ｄ、−１β／（α＋β） ・・・［２］とな
るようにｄｔを定めれば、第１のアーム（５ａ）の両開
節部Ｋ 、 Ｋ ２間の距ＭＵ １は、温度変化の影
響をほとんど受けず、常にはり一定値に保たれる。Therefore, if dt is set so that d1αΔ1−(Ω1+dl)βΔt...[1], that is, d, -1β/(α+β)...[2], the double open joint of the first arm (5a) The distance MU1 between the parts K and K2 is hardly affected by temperature changes and is always kept at a constant value.
同様に、第２のアーム（１２ａ）においても、ｄ２””
２β／（α＋β）
となるようにｄ２を定めれば、第２のアーム（１２ａ）
の温度変化による熱変形を生じない高精度の産業用ロボ
ットを得ることができる。Similarly, in the second arm (12a), d2""
If d2 is determined as 2β/(α+β), the second arm (12a)
It is possible to obtain a high-precision industrial robot that does not undergo thermal deformation due to temperature changes.
いま、例えば第１のアーム（５ａ）にアルミニウム材（
α−２３，ＯＸ １ｏ−６１℃）を、また懸架枠（５０
）。Now, for example, the first arm (5a) is made of aluminum material (
α-23, OX 1o-61℃) and a suspension frame (50
).
（５０ａ）にアンバー（β−１，２Ｘｌ０−６１℃）を
用いた場合、（ｌ ｌ−３００ｍｍとすれば、ｄｌはｄ
ｌ−３００Ｘｌ、２ ＸＩＯ／ （２３，６ＸｌＯ＋
１．２ Ｘ ｌＯ−１０
−６）、５（ｍ＋ｓ）
となる。When using amber (β-1,2Xl0-61℃) for (50a), if (l l-300mm), dl is d
l-300Xl, 2XIO/ (23,6XlO+
1.2 X 1O-10-6), 5(m+s).
なお、本発明においては、第１のアーム（５ａ）の先端
部に設けた肘関節部に２の肘関節ブロック（４０）を、
リニアウェイ（４３）を介して第１のアーム（５ｉ）に
摺動可能に支持しているので、肘関節部に２の力の作用
によるｘ−ｚ面内及びｘ−ｙ面内の撓み、Ｘ軸回りの捩
じれ変形に対する剛性が高く、熱変形の影響を受けるこ
とがないため、実用上問題がない。In addition, in the present invention, two elbow joint blocks (40) are provided at the elbow joint provided at the tip of the first arm (5a).
Since it is slidably supported on the first arm (5i) via the linear way (43), the bending in the x-z plane and the x-y plane due to the action of two forces on the elbow joint, It has high rigidity against torsional deformation around the X-axis and is not affected by thermal deformation, so there is no problem in practical use.
上記の説明では、両端部に回転関節部を有するロボット
アームに本発明を実施した場合を示したが、一方又は両
方が摺動関節部からなるロボットアームにも本発明を実
施することができ、また、同様の機構をベース部に実施
することもできる。In the above description, the present invention is applied to a robot arm having rotating joints at both ends, but the present invention can also be applied to a robot arm having one or both sliding joints. A similar mechanism can also be implemented on the base.
また、上記実施例では、ロボットの動力伝達機構におけ
る減速機付きのアーム構造について説明したが、本発明
はこれに限定するものではなく、産業用ロボット全般に
亘って広く利用することができる。Further, in the above embodiment, an arm structure with a speed reducer in a power transmission mechanism of a robot has been described, but the present invention is not limited to this, and can be widely used in industrial robots in general.
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明によればロボッ
トアームの一方の関節部を摺動可能に配設すると共に、
ロボットアームの熱膨張率より小さい熱膨張率の材料か
らなる懸架枠により関節部を支持するようにしたので、
温度変化によっても関節間の距離がほとんど変化するこ
とのない高精度の産業用ロボットを得ることができる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, one joint of the robot arm is slidably disposed, and
The joints are supported by a suspension frame made of a material with a coefficient of thermal expansion smaller than that of the robot arm.
It is possible to obtain a high-precision industrial robot in which the distance between joints hardly changes even with temperature changes.
第１図は本発明実施例の縦断面図、第２図はそのＩ−１
断面図、第３図は従来の水平関節型産業用ロボットの一
例を示す側面図、第４図はそのロボットアームの内部構
造の一例を示す縦断面図である。
図において、（１）はベツド、（２） 、 （２Ｂ）は
モータ、（３）、（２Ｂ）はハーモニックドライブ、（
８） 、 （２９）はクロスローラベアリング、（５ａ
）は第１のアーム、（１２ａ）は第２のアーム、（４０
）は肘関節ブロック、（４３）はリニアウェイ、（５０
） 、 （５０ａ） 、 （５２）は懸架枠、Ｋ１は肩
関節部、Ｋ２は肘関節部である。なお、図中同一符号は
同−又は相当部分を示すものとする。Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is its I-1
3 is a side view showing an example of a conventional horizontally articulated industrial robot, and FIG. 4 is a vertical sectional view showing an example of the internal structure of the robot arm. In the figure, (1) is the bed, (2), (2B) are the motors, (3), (2B) are the harmonic drive, (
8), (29) are cross roller bearings, (5a
) is the first arm, (12a) is the second arm, (40
) is elbow joint block, (43) is linear way, (50
), (50a), and (52) are suspension frames, K1 is a shoulder joint, and K2 is an elbow joint. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (4)
産業用ロボットにおいて、 一方の関節部を摺動可能に支持すると共に、該一方の関
節部を、一端が前記ロボットアームに固定されかつ該ロ
ボットアームを構成する材料の熱膨張率より小さい熱膨
張率の材料からなる棒の他端に固定したロボットアーム
を備えたことを特徴とする産業用ロボット。(1) In an industrial robot equipped with a robot arm having joints at both ends, one of the joints is slidably supported, and one end of the one joint is fixed to the robot arm and An industrial robot comprising a robot arm fixed to the other end of a rod made of a material with a coefficient of thermal expansion smaller than that of the material making up the robot arm.
１項記載の産業用ロボット。(2) The industrial robot according to claim 1, wherein the joint portion is a rotary joint portion.
１項記載の産業用ロボット。(3) The industrial robot according to claim 1, wherein the joint portion is a sliding joint portion.
持してなる特許請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記
載の産業用ロボット。(4) The industrial robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the one joint portion is slidably supported by a linear way.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25635987A JPH01103276A (en) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25635987A JPH01103276A (en) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Industrial robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01103276A true JPH01103276A (en) | 1989-04-20 |
Family
ID=17291584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25635987A Pending JPH01103276A (en) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | Industrial robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01103276A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0557659A (en) * | 1991-09-02 | 1993-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Arm connecting device for industrial robot |
| JP2002059390A (en) * | 2000-07-07 | 2002-02-26 | Kuka Roboter Gmbh | Robot having driving electronics, servo amplifier and inverter |
| JP2009160721A (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Mitsuba Corp | Motorized rotary joint |
| JP2019064180A (en) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 株式会社ユーシン精機 | Posture control device for tate-out machine |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP25635987A patent/JPH01103276A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0557659A (en) * | 1991-09-02 | 1993-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Arm connecting device for industrial robot |
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