JPH0253589A - Driving device for arm of articulated robot - Google Patents

Driving device for arm of articulated robot

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JPH0253589A
JPH0253589A JP20540388A JP20540388A JPH0253589A JP H0253589 A JPH0253589 A JP H0253589A JP 20540388 A JP20540388 A JP 20540388A JP 20540388 A JP20540388 A JP 20540388A JP H0253589 A JPH0253589 A JP H0253589A
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JP
Japan
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arm
pulley
belts
belt
articulated robot
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JP20540388A
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Yasuyuki Kitahara
康行 北原
Haruhiro Tokida
晴弘 常田
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Nidec Instruments Corp
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Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make an arm itself slender and to lighten it by crossing two belts inside an arm and winding between both pulleies. CONSTITUTION:Belts 14, 15 are made independent in two pieces, the respective tip is fixed to pulley 11, 12, these belts 14, 15 are wound in reverse direction on the pulley 11, 12, the tip is fixed to the pulley 11, 12 and the intermediate part of these belts 14, 15 is crossed at the top and bottom. As a result, the belts 14, 15 become so-called crossing and shorter than a parallel hanging, so the resonant frequency of the belt 14, 15 does not become low during rotating power transmission, also the arm 2 of an articulated robot 1 can be made slender and lightened at the intermediate part between both pulley 11 and 12, so the movement of the arm 2 of a robot 1 can be quickened at high speed and the positioning accuracy at that time can be increased as well.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、多関節ロボットのアーム駆動装置の改良に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an arm drive device for an articulated robot.

従来技術 水平多関節ロボットのアーム駆動装置として、ベルト伝
動装置が多用されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Belt transmission devices are often used as arm drive devices for horizontal articulated robots.

従来のベルト伝動装置は、例えば特開昭61−1738
75号の公報にみられるように、平行掛けとなっている
。平行掛けのベルトでは、張り側と緩み側のベルトの間
隔がプーリの直径と等しくなるため、アームが太くなり
、その重量がかさみ、これが運動性能を低下させる原因
となる。
A conventional belt transmission device is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-1738.
As seen in Publication No. 75, they are hung in parallel. In parallel belts, the distance between the belts on the tight side and the loose side is equal to the diameter of the pulley, so the arms become thicker and heavier, which causes a decrease in motion performance.

また、プーリに巻き掛けられていないベルトの距離が長
くなるため、回転力の伝達中に、特に緩み側での共振周
波数が低くなり、高い精度での回転量制御つまり位置決
め制御が困難となる。
Furthermore, since the distance of the belt that is not wound around the pulleys becomes longer, the resonance frequency becomes lower during transmission of rotational force, especially on the slack side, making it difficult to control the amount of rotation, that is, positioning, with high precision.

発明の目的 したがって、本発明の目的は、多関節ロボットのアーム
駆動装置において、アーム回動の高速化と、位置決め精
度の向上を図ることである。
OBJECTS OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to increase the speed of arm rotation and improve positioning accuracy in an arm drive device for an articulated robot.

発明の解決手段 そこで、本発明は、アームの元側に駆動プーリ、先側に
従動プーリをそれぞれ設けて、従動プーリに先側のアー
ムを固定し、これらのプーリ間に回転力伝達用のベルト
を巻き掛けた多関節ロボットにおいて、ベルトを2本独
立にして、それぞれの先端をプーリに固定し、これらの
ベルトをプーリに逆方向に巻き掛けて、先端をプーリに
固定し、これらのベルトの中間部分を上下で交差させる
ようにしている。
Solution to the Invention Therefore, the present invention provides a drive pulley on the base side of the arm and a driven pulley on the front side, fixes the front arm to the driven pulley, and connects these pulleys with a belt for transmitting rotational force. In an articulated robot that is wrapped around the The middle part is made to intersect at the top and bottom.

このようにすると、ベルトがいわゆる十字掛けとなり、
平行掛けよりも短(なるため、回転力伝達中に、ベルト
の共振周波数が低くならず、また両プーリ間の中間部分
でアームを綱引、軽量化できるため、ロボットアームの
運動が高速化でき、またそのときの位置決め精度も高め
られる。
In this way, the belt becomes what is called a cross,
It is shorter than a parallel belt (as a result, the resonant frequency of the belt does not drop during rotational force transmission, and the arm can be tugged at the intermediate part between both pulleys, making it lighter and faster, allowing the robot arm to move faster. Moreover, the positioning accuracy at that time can also be improved.

発明の構成 第1図および第2図は、直廣駆動方式の水平型多関節ロ
ボットlを示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 show a horizontal articulated robot 1 of direct-drive type.

多関節ロボット1は、後方アームとして第1アーム2、
先方アームとして第2アーム3を備えている。これらの
第1アーム2および第2アーム3は、それぞれ駆動源と
しての第1モータ4および第2モータ5によって駆動さ
れるようになっている。すなわち、第1モータ4および
第2モータ5は、第1アーム2の元側に位置し、上下方
向に積み重ねられた状態で固定されており、ロボットの
本体を兼用している。
The articulated robot 1 includes a first arm 2 as a rear arm,
A second arm 3 is provided as the front arm. These first arm 2 and second arm 3 are driven by a first motor 4 and a second motor 5, respectively, as drive sources. That is, the first motor 4 and the second motor 5 are located at the base of the first arm 2, are fixed in a stacked state in the vertical direction, and serve as the main body of the robot.

そして、上記第1アーム2は、元側の部分で、第1モー
タ4の出力軸と一体の駆動軸6に直接固定されている。
The first arm 2 is directly fixed at its base portion to a drive shaft 6 that is integrated with the output shaft of the first motor 4.

また、第2アーム3は、元側の上端に固定された支点軸
7によりて第1アーム2の先端部分に上下の軸受け8に
よって回転自在に支持されている。なお、この第2アー
ム3は、先端部分で上下動自在でかつ回転自在の作業軸
13を備えている。
Further, the second arm 3 is rotatably supported by upper and lower bearings 8 at the distal end portion of the first arm 2 via a fulcrum shaft 7 fixed to the upper end of the base side. The second arm 3 has a working shaft 13 at its tip that is vertically movable and rotatable.

また、上記第2モータ5の出力軸9は、第1モータ4の
内部を貫通し、第1アーム2の内部に臨み、中間軸9a
とともに第1アーム2側の軸受け10に支持させながら
、駆動プーリ11と一体化している。
Further, the output shaft 9 of the second motor 5 passes through the inside of the first motor 4, faces the inside of the first arm 2, and has an intermediate shaft 9a.
At the same time, it is supported by the bearing 10 on the first arm 2 side and is integrated with the drive pulley 11.

そして、駆動プーリ11の回転力は、独立の2本のベル
ト14.15によって駆動される。すなわち、これらの
ベルト14.15は軸方向にずらした状態で、駆動プー
リ11および支点軸7に固定された従動ブー1712に
逆方向に巻き掛けられ、中間部分で交差した状態で、ベ
ルト14.15の端部で固定具16.17によってそれ
ぞれ駆動ブーIJII、従動プーリ12の外周面に固定
されている。なお、固定具16.17は、それぞれの駆
動プーリ11または従動プーリ12に対し必要な回転角
を許容する位置に固定されている。このように、2本の
ベルト14.15は、いわゆる十字掛けとなっており、
中間部分で交差しているため、これと対応し、第1アー
ム2は、両端の関節部分を除いて、中間部分で細く、軽
量化されている。
The rotational force of the drive pulley 11 is driven by two independent belts 14 and 15. That is, these belts 14.15 are shifted in the axial direction and are wound in opposite directions around the drive pulley 11 and the driven boob 1712 fixed to the fulcrum shaft 7, and are crossed at the intermediate portion. 15 are fixed to the outer circumferential surfaces of the drive boob IJII and the driven pulley 12 by fixtures 16 and 17, respectively. Note that the fixtures 16 and 17 are fixed at positions that allow the necessary rotation angle for each drive pulley 11 or driven pulley 12. In this way, the two belts 14 and 15 form a so-called cross,
Since they intersect at the middle, the first arm 2 is thinner and lighter at the middle, except for the joints at both ends.

発明の作用 多関節ロボットlの運動時に、第1アーム2および第2
アーム3は、水平方向に必要な角度だけ回動することに
よって、先端の作業軸13を所定の位置に移動させる。
Effect of the Invention When the articulated robot l moves, the first arm 2 and the second arm
The arm 3 moves the working shaft 13 at the tip to a predetermined position by rotating by a required angle in the horizontal direction.

すなわち、第1モータ4の回転は、駆動軸6を介し、そ
のまま第1アーム2に伝達される。また、第2モータ5
の回転は、出力軸9を介し駆動プーリ11に伝達される
。この結果、この駆動ブーI711の回転は、十字掛は
状態のベルト14.15を介し、従動プーリ12および
軸7に伝達され、最終的に第2アーム3に最大回動角駒
220@の範囲で伝達さ軌る。もちろん、これらの第1
モータ4および第2モータ5の回転量制御は、公知のパ
ルスサーボ制御によって行われている。
That is, the rotation of the first motor 4 is directly transmitted to the first arm 2 via the drive shaft 6. In addition, the second motor 5
The rotation of is transmitted to the drive pulley 11 via the output shaft 9. As a result, the rotation of the drive boob I711 is transmitted to the driven pulley 12 and the shaft 7 via the cross belt 14.15, and is finally transmitted to the second arm 3 within a maximum rotation angle range of 220 @. It is transmitted by. Of course, the first of these
The rotation amounts of the motor 4 and the second motor 5 are controlled by known pulse servo control.

この回転力の伝達過程で、ベルト14.15の自由区間
すなわち駆動プーリ11または従動プーリ12に巻き掛
けられていない区間が平行掛けの場合よりも短く、しか
も、駆動プーリ11および従動ブーIJ12に巻き掛け
られている部分が長くなるため、ベルト14.15の剛
性が高くなり、従来の平行掛けのものに比較して、共振
周波数が高くなるため、第2モータ5のサーボゲインが
正確となり、位置決め精度すなわち停止位置の精度が向
上することになる。
In the process of transmitting this rotational force, the free section of the belt 14.15, that is, the section that is not wound around the drive pulley 11 or the driven pulley 12, is shorter than in the case of parallel winding. Since the hanging part becomes longer, the rigidity of the belt 14, 15 becomes higher, and the resonant frequency becomes higher compared to the conventional parallel belt, so the servo gain of the second motor 5 becomes accurate and positioning is improved. The accuracy, that is, the accuracy of the stop position will be improved.

また、回転力の伝達方向が駆動ブーIJ 11と従動プ
ーリ12との間で逆方向の回転となるため、第1アーム
2の回転力と第2アーム3の回転力の間で干渉レベルが
低くなり、運動時特に加速時や減速時の振動が低く抑え
られる。
In addition, since the rotational force is transmitted in the opposite direction between the drive boob IJ 11 and the driven pulley 12, the level of interference between the rotational force of the first arm 2 and the rotational force of the second arm 3 is low. As a result, vibrations during exercise, especially during acceleration and deceleration, are suppressed to a low level.

さらに、ベルト14.15の十字掛けと対応し、第1ア
ーム2の中間部分が細くなっており、第1アーム2自体
の重量が従来のものに比較して、小さく設定できるため
、旋回運動に必要な回転力が小さくてすみ、また停止時
の慣性なども小さくなるため、多関節ロボット1の運動
の高速化が可能となる。
Furthermore, the middle part of the first arm 2 is thinner to correspond to the cross-crossing of the belts 14 and 15, and the weight of the first arm 2 itself can be set to be smaller than that of conventional ones, so it is easy to rotate. Since the required rotational force is small and the inertia when stopped is also small, the articulated robot 1 can move at high speed.

他の実施例 上記実施例は、第2モータ5を第1モータ4の下方に位
置させているが、この第2モータ5は、第1アーム2の
上方に設けられていてもよく、また第1アーム2の元側
の内部に設置されていてもよい。
Other Embodiments Although the second motor 5 is located below the first motor 4 in the above embodiment, the second motor 5 may also be located above the first arm 2. 1 may be installed inside the base side of the arm 2.

葵明の効果 本発明では、アーム内で2本のベルトが十字掛けとなっ
て両プーリ間に巻き掛けられているため、アーム自体を
細くして軽量化でき、またベルトの自由区間が平行掛け
のものに比較して、短くなるため、ベルトの共振周波数
が高く設定できる。これによって、多関節ロボットの運
動の高速化と、位置決め精度の高精度化が可能となる。
Aoi Akira's Effects In the present invention, the two belts are wound in a cross pattern within the arm between both pulleys, so the arm itself can be made thinner and lighter, and the free section of the belt can be hung in parallel. Because it is shorter than the belt, the resonant frequency of the belt can be set higher. This makes it possible to speed up the motion of the articulated robot and improve positioning accuracy.

さらに、ベルトの十字掛けによって、駆動プーリと従動
プーリとの間で回転方向が逆方向に設定されるため、第
2モータの駆動トルクが第1アームの・回転運動に干渉
する程度を低く抑えられる。
Furthermore, because the belt crosses the rotation direction of the drive pulley and the driven pulley in opposite directions, the degree to which the drive torque of the second motor interferes with the rotational movement of the first arm can be suppressed. .

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

第1図は多関節ロボットのアーム駆動装置の一部破断側
面図、第2図はアーム駆動装置の要部の平面図である。 1・・多関節ロボット、2・・第1アーム、3・・第2
アーム、4・・第1モータ、5・・第2モータ、9・・
出力軸、11・・駆動プーリ、12・・従動プーリ、1
4.15・・ベルト、16.17・・固定具。
FIG. 1 is a partially cutaway side view of an arm drive device of an articulated robot, and FIG. 2 is a plan view of essential parts of the arm drive device. 1...Multi-joint robot, 2...1st arm, 3...2nd arm
Arm, 4...first motor, 5...second motor, 9...
Output shaft, 11... Drive pulley, 12... Driven pulley, 1
4.15...Belt, 16.17...Fixing tool.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)後方アームの元側に位置し、モータ等の駆動源に
より回る駆動プーリと、後方アームの先側に位置し、先
方アームの支点側に固定した従動プーリと、両プーリ間
にかけ渡したベルトからなる多関節ロボットにおいて、
ベルトを独立の2本にして、それぞれをプーリに軸方向
にずらして逆方向に巻きつけるとともに、各ベルトの両
端をプーリに固定し、両ベルトを中間で交差させたこと
を特徴とする多関節ロボットのアーム駆動装置。
(1) A drive pulley located at the base of the rear arm and rotated by a drive source such as a motor, a driven pulley located at the front end of the rear arm and fixed to the fulcrum side of the front arm, and a pulley that extends between both pulleys. In an articulated robot consisting of a belt,
A multi-joint system characterized by having two independent belts, each wound around a pulley in an axially shifted manner in opposite directions, both ends of each belt being fixed to the pulley, and both belts intersecting in the middle. Robot arm drive device.
(2)後方アームのベルト交差部分を細くしたことを特
徴とする多関節ロボットのアーム駆動装置。
(2) An arm drive device for an articulated robot, characterized in that the belt intersection portion of the rear arm is made thinner.
JP63205403A 1988-08-18 1988-08-18 Arm drive device for articulated robot Expired - Lifetime JPH0643039B2 (en)

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JPH0253589A true JPH0253589A (en) 1990-02-22
JPH0643039B2 JPH0643039B2 (en) 1994-06-08

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