JPH025558B2 - - Google Patents

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JPH025558B2
JPH025558B2 JP18382081A JP18382081A JPH025558B2 JP H025558 B2 JPH025558 B2 JP H025558B2 JP 18382081 A JP18382081 A JP 18382081A JP 18382081 A JP18382081 A JP 18382081A JP H025558 B2 JPH025558 B2 JP H025558B2
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JP
Japan
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pivot
arm
swing arm
movable member
tip
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JP18382081A
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Japanese (ja)
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JPS5890481A (en
Inventor
Akira Dobashi
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は狭い場所で使用するのに好適な産業用
ロボツトに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an industrial robot suitable for use in narrow spaces.

ロボツトを小型化すれば狭い場所でも使える
が、反面ロボツトの動作領域も狭くなり、ロボツ
トを使用するメリツトが少なくなる。このため、
小型な割には動作領域の広いものが望まれる。
If robots are made smaller, they can be used in smaller spaces, but on the other hand, the robot's operating range becomes narrower, reducing the benefits of using the robot. For this reason,
Despite its small size, it is desired to have a wide operating range.

一般に産業用ロボツトは、幾つかの旋回型アー
ムや伸縮型アームを連接して作られるが、従来の
ロボツトの構造では、作業場所の狭さ故に、動作
領域が実質的に制限される結果となり、狭い場所
での作業には向かない場合が多い。
Generally, industrial robots are made by connecting several swivel arms or telescoping arms, but with the conventional robot structure, the operating area is substantially restricted due to the narrow working area. It is often not suitable for working in confined spaces.

本発明は箱状ワークの中に設置され、ワーク内
面に作業を施すと言つた用途に向いた小型の産業
用ロボツトを提案するものである。
The present invention proposes a small industrial robot that is installed inside a box-shaped workpiece and is suitable for applications such as performing work on the inner surface of the workpiece.

本発明の他の目的は、特異点を持たない構造の
産業用ロボツトを提案するものである。
Another object of the present invention is to propose an industrial robot having a structure without singularities.

本発明ロボツトは可動部材がそれを保持する保
持部材に対して直線的、且つ伸縮自在に動く直線
可動形の作動動機構と、可動部材の上端に基部が
軸支された第1旋回アームと、この第1旋回アー
ムの先端に基部が軸支されており、先端には工具
を備えた第2旋回アームとを備え、可動部材の可
動方向と第1旋回アームにおける旋回軸の中心線
と第2旋回アームにおける旋回軸の中心線とが互
いに平行を成すものにおいて、第2旋回アームの
第1旋回アームに対する軸支点から先端までの寸
法を第1旋回アームの可動部材に対する軸支点か
ら第2旋回アームの軸支点までの寸法よりも長く
したことを特徴とするものである。
The robot of the present invention includes a linearly movable actuation mechanism in which a movable member moves linearly and telescopically relative to a holding member that holds the movable member, and a first swing arm whose base is pivotally supported at the upper end of the movable member. The base is pivotally supported at the tip of the first pivot arm, and the tip is provided with a second pivot arm equipped with a tool, and the movable direction of the movable member and the center line of the pivot axis of the first pivot arm are connected to the second pivot arm. In cases where the center lines of the pivot axes of the pivot arms are parallel to each other, the dimension from the pivot point of the second pivot arm relative to the first pivot arm to the tip of the pivot arm is defined as the dimension from the pivot point of the first pivot arm relative to the movable member to the second pivot arm. It is characterized by being longer than the dimension up to the shaft fulcrum.

以下第1図に示す本発明の実施例について説明
する。ロボツトの取付座100に伸縮型の作動機
構10が配置してある。この作動機構10は、取
付座100に固定した保持部材11と、この保持
部材に保持されて直線的に動く可動部材13とを
有している。この可動部材13は、保持部材11
のほぼ一端から他端まで動くように構成してあ
る。12は可動部材13を上下動させるためのス
クリユー軸であり、19はその回転駆動源であ
る。
The embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described below. A telescopic operating mechanism 10 is disposed on a mounting seat 100 of the robot. This operating mechanism 10 includes a holding member 11 fixed to a mounting seat 100, and a movable member 13 that is held by this holding member and moves linearly. This movable member 13 is connected to the holding member 11
It is configured to move from almost one end to the other. 12 is a screw shaft for moving the movable member 13 up and down, and 19 is its rotational drive source.

第1旋回アーム21の基部が、可動部材13に
軸支してあり、これは回転駆動源22で軸支部を
中心にして回転駆動するように構成してある。第
2旋回アーム31は、第1旋回アーム21の先端
にその基部が軸支されており、これは回転駆動源
32で軸支部を中心にして回転駆動するように構
成してある。
The base of the first swing arm 21 is pivotally supported by the movable member 13, and this is configured to be rotationally driven by a rotational drive source 22 about the pivot support. The base of the second swing arm 31 is pivotally supported at the tip of the first swing arm 21, and is configured to be rotationally driven around the pivot support by a rotational drive source 32.

可動部材13の可動方向と、第1旋回アーム2
1における旋回軸の中心線と、第2旋回アーム3
1における旋回軸の中心線とは互いに平行を成し
ている。
The movable direction of the movable member 13 and the first swing arm 2
The center line of the pivot axis in 1 and the second pivot arm 3
The center lines of the pivot axes in No. 1 are parallel to each other.

第2旋回アーム31の第1旋回アーム21に対
する軸支点から先端までの寸法は、第1旋回アー
ム21の可動部材13に対する軸支点から第2旋
回アーム31の軸支点までの寸法よりも長く構成
してある。
The dimension from the pivot point of the second pivot arm 31 with respect to the first pivot arm 21 to the tip is configured to be longer than the dimension from the pivot point of the first pivot arm 21 with respect to the movable member 13 to the pivot point of the second pivot arm 31. There is.

第1旋回アーム21の旋回平面と第2旋回アー
ム31の旋回平面との関係は、これらの旋回軸線
方向にずらして構成してあり、且つ、第2旋回ア
ーム31の旋回平面内には、作動機構10は入ら
ないように構成してある。
The relationship between the rotation plane of the first rotation arm 21 and the rotation plane of the second rotation arm 31 is configured such that they are shifted in the direction of their rotation axes, and there is no movement in the rotation plane of the second rotation arm 31. The mechanism 10 is configured so that it cannot be inserted.

第2旋回アーム31の先端には溶接トーチのよ
うな工具50が手首40を介して取り付けてあ
る。手首40は互いに直交する2つの回転軸4
1,42を備えている。43は回転軸41の駆動
源であつて、その動力は第2旋回アーム31内の
図には現われていないチエーンを介して伝達され
るように成つている。44は回転42の為の駆動
源である。
A tool 50 such as a welding torch is attached to the tip of the second swing arm 31 via the wrist 40. The wrist 40 has two rotation axes 4 perpendicular to each other.
1,42. Reference numeral 43 is a drive source for the rotating shaft 41, and its power is transmitted through a chain in the second swing arm 31, which is not shown in the drawings. 44 is a driving source for rotation 42.

以上のように構成したものに於いて、工具50
の高さ方向位置を制御する場合には回転駆動源1
9を制御してスクリユー軸を回し、可動部材13
を上下動させる。
In the structure configured as above, the tool 50
When controlling the height direction position of the rotary drive source 1
9 to rotate the screw shaft and move the movable member 13
move up and down.

また、工具50の水平面上の位置を制御する場
合には、回転駆動源22と、32との何れか一方
又は両方を制御して、第1旋回アーム21と、第
2旋回アーム31との何れか一方又は両方を駆動
する。
In addition, when controlling the position of the tool 50 on the horizontal plane, either one or both of the rotational drive source 22 and 32 is controlled, and either the first swing arm 21 or the second swing arm 31 is controlled. drive one or both.

さて、本発明では第2旋回アーム31を第1旋
回アーム21よりも長く構成してあるが、この作
用効果につき、説明する。
Now, in the present invention, the second swing arm 31 is configured to be longer than the first swing arm 21, and the effects thereof will be explained.

AはワークBの作業面であり、そこに溶接作業
あるいは塗装作業を施す場合について考えてみ
る。
Consider the case where A is the work surface of work B, and welding or painting is performed on it.

ロボツト設置位置は第1旋回アーム21の旋回
中心位置Cと略一致するが、そこが障害物Dで阻
まれた狭い場所であるために、作業面Aに至近し
た所に設置される。設置位置の回りには作動機構
10を立設するためのスペースを必要とするの
で、旋回中心位置Cを障害物Dのすぐそばに寄せ
ることはできない。
The robot installation position substantially coincides with the rotation center position C of the first rotation arm 21, but since this is a narrow place blocked by an obstacle D, the robot is installed close to the work surface A. Since a space is required around the installation position for erecting the operating mechanism 10, the turning center position C cannot be brought close to the obstacle D.

いずれにしても、第1、第2旋回アーム21,
31を作動させ、作業面A1,A2,A3,A
4,A5のように順に工具50をトレースしなが
ら作業を進める運びとなる。実線はこのときの第
1、第2旋回アーム21,31の動きを示したも
のである。単に、A1〜A5の各点に位置決めす
るというのであれば、第1、第2旋回アームの長
さを本発明とは逆の関係にし、第1旋回アーム
を、第2旋回アームよりも長くしても同効である
ように思われる。波線は第1旋回アームを、第2
旋回アームよりも長くしたときの様子を示したも
のであつて、この場合の第1、第2旋回アーム2
10,310の長さは、それぞれ第2、第1旋回
アーム31,21の長さと一致する。実線のもの
では前記したように第2旋回アームの方が長寸で
あるが、波線ではその関係が逆転し、第1旋回ア
ーム210の方が長くなる。波線で示す第1、第
2旋回アーム210,310を採用した場合であ
つても、点A1に位置決めすることは可能であ
る。しかし、その他の点A2〜A5に位置決めし
ようとすると、第1旋回アーム210の先端が作
業面Aに突きあたつてしまい、その部分の作業は
できない。第1旋回アーム210をC点の図面上
で見て右側に移動させれば点A2〜A5について
も作業が可能であるが、右側に移動させること
は、障害物Dが邪魔になつてできない。つまり波
線の構成では、A1〜A5の全範囲に渡つて作業
を行なうことはできない。それに対して実線、つ
まり本発明によればC点の右側に第1旋回アーム
21の先端が位置している状態で、A1〜A5の
全範囲に渡つて作業を行なうことができる。
In any case, the first and second swing arms 21,
31, work surfaces A1, A2, A3, A
The work progresses while tracing the tools 50 in order as in 4 and A5. The solid lines indicate the movements of the first and second swing arms 21 and 31 at this time. If you simply want to position each point from A1 to A5, the lengths of the first and second swing arms should be in the opposite relationship to the present invention, and the first swing arm should be longer than the second swing arm. It seems to be equally effective. The wavy lines indicate the first swing arm and the second
This figure shows the situation when the length is longer than that of the swing arm, and in this case, the first and second swing arms 2
The lengths 10 and 310 correspond to the lengths of the second and first swing arms 31 and 21, respectively. In the case of the solid line, the second swing arm is longer as described above, but in the case of the broken line, the relationship is reversed, and the first swing arm 210 is longer. Even if the first and second swing arms 210 and 310 shown by the dotted lines are employed, it is possible to position at point A1. However, when attempting to position at other points A2 to A5, the tip of the first swing arm 210 hits the work surface A, making it impossible to work on that part. If the first swing arm 210 is moved to the right in the drawing at point C, it is possible to work at points A2 to A5, but it is not possible to move the first swing arm 210 to the right because the obstacle D is in the way. In other words, with the configuration shown by the wavy lines, it is not possible to perform work over the entire range of A1 to A5. In contrast, according to the solid line, that is, according to the present invention, work can be performed over the entire range A1 to A5 with the tip of the first swing arm 21 located on the right side of point C.

第1旋回アーム21の長さを第2旋回アーム3
1の長さと異ならしめた場合には、その長さの差
を半径とし、第1旋回アームの旋回中心C点を中
心とする円で囲まれた部分に、到達不能領域が生
じる。それに対して両方のアーム21,31の長
さを等しくした場合には、そのような到達不能領
域は生じない。しかし、本発明ではこの到達不能
領域を有することが、ロボツトを制御する上で非
常に有利に成つている。以下このことについて第
4図を用いて説明する。
The length of the first swing arm 21 is the length of the second swing arm 3.
If the length is different from 1, an unreachable region is created in a portion surrounded by a circle centered on the pivot point C of the first pivot arm, with the difference in length as the radius. On the other hand, if the lengths of both arms 21, 31 are made equal, no such unreachable region occurs. However, in the present invention, having this unreachable area is very advantageous in controlling the robot. This will be explained below using FIG. 4.

ロボツトに持たせた工具50の先端(制御対象
点)をP1からP2へ、予め記憶させておいた指
令に依つて動かす場合は、P1,P2の座標位置
データの外に、座標P1点に於ける手首の姿勢デ
ータと、P2点に於ける手首の姿勢データとをテ
イーチングデータとして記憶しておく。
When moving the tip of the tool 50 held by the robot (control target point) from P1 to P2 according to a pre-stored command, in addition to the coordinate position data of P1 and P2, the The wrist posture data at point P2 and the wrist posture data at point P2 are stored as teaching data.

プレイバツク制御時は、それ等のデータを読み
出し、先ずP1点からP2へ移行するまでに求め
る補間回数(第4図の場合は4回)を求め、この
補間回数で均等に変化して、座標P1点に於ける
手首の姿勢から、P2点に於ける手首の姿勢へ移
行する為の手首制御指令を求める。
During playback control, read those data, first find the number of interpolations required to move from point P1 to P2 (four times in the case of Figure 4), and change evenly with this number of interpolations to get the coordinate P1. A wrist control command for transitioning from the wrist posture at point P2 to the wrist posture at point P2 is determined.

次にこの手首姿勢データから第2旋回アーム3
1の先端が、各補間時に移行しなければならない
位置座標pa,pb,pc,pd,peを求め、更にこれ
等の位置座標pa,pb,pc,pd,peを満足させる
ために、駆動源19,22,32に与える指令を
座標変換して求める。これ等の演算工程について
は、多数の文献が有る。その例として、特開昭55
−118107公報や、特公昭61−2964号公報をあげる
ことができる。
Next, from this wrist posture data, the second rotating arm 3
Find the position coordinates pa, pb, pc, pd, pe to which the tip of 1 must move during each interpolation, and then set the driving source to satisfy these position coordinates pa, pb, pc, pd, pe. The commands given to 19, 22, and 32 are obtained by coordinate transformation. There are many documents regarding these calculation steps. As an example, JP-A-55
-118107 and Japanese Patent Publication No. 61-2964.

第1旋回アーム21、第2旋回アーム31を位
置座標pa,pb,pc,pd,peへは、例えばpaを代
表させて示すように、2通りの姿勢で位置決めが
可能である。そこで一方の姿勢を採用し、片方の
姿勢は捨てるのであるが、採用する方は姿勢デー
タが前の補間の時との差の小さいほうを選択す
る。この様にして一般の位置には位置決めが可能
であるが、位置座標pa,pb,pc,pd,peの内の
何れか一点が第1旋回アーム21の旋回中心Cと
一致する(図では一致してないが)と、その位置
に位置決めし得る姿勢は無数に存在し、そのため
制御上は位置決め不能になる。その様な位置を特
異点と呼んでいる。
The first swing arm 21 and the second swing arm 31 can be positioned at position coordinates pa, pb, pc, pd, and pe in two different postures, for example, as shown with pa as a representative. Therefore, one posture is adopted and the other posture is discarded, but the one to be adopted selects the one whose posture data has a smaller difference from the previous interpolation. In this way, it is possible to position the general position, but any one of the position coordinates pa, pb, pc, pd, and pe coincides with the rotation center C of the first rotation arm 21 (in the figure, one point coincides with the rotation center C of the first rotation arm 21). However, there are an infinite number of postures in which the object can be positioned at that position, and as a result, positioning becomes impossible in terms of control. Such a position is called a singularity.

この様に、第1旋回アーム21と第2旋回アー
ム31の長さが同じ場合は、特異点が生じるが、
本発明ではその特異点は到達不能領域内に入るの
で、特異点の問題を考慮する必要が無い。
In this way, when the lengths of the first swing arm 21 and the second swing arm 31 are the same, a singularity occurs, but
In the present invention, since the singular point falls within the unreachable region, there is no need to consider the problem of the singular point.

更にこの到達不能領域は元来ロボツトの取付座
100の中に入つてしまうので、その様な中で作
業を行なう必要は全くない。従つて第1旋回アー
ムの旋回中心を取り巻く到達不能領域が有つて
も、このことは、何等問題に成らない。
Furthermore, since this unreachable area is originally inside the mounting seat 100 of the robot, there is no need to perform work inside such an area. Therefore, even if there is an unreachable area surrounding the pivot center of the first pivot arm, this does not pose any problem.

従つて第1旋回アーム21と第2旋回アーム3
1の長さは同じにするよりも、本発明のように異
ならしめたほうが望ましいのである。更に第2旋
回アーム31を第1旋回アーム21よりも長く
し、その値を適当に設定することによつて、旋回
途中で工具50が第1旋回アーム21に衝突する
心配も少なくなる。
Therefore, the first swing arm 21 and the second swing arm 3
Rather than making the lengths the same, it is more desirable to have different lengths as in the present invention. Furthermore, by making the second swing arm 31 longer than the first swing arm 21 and setting the length appropriately, there is less fear that the tool 50 will collide with the first swing arm 21 during the swing.

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば第2旋回アームの長さを第1旋回アームの長さ
よりも長く構成したので、ワークに対して、ロボ
ツトを、これの第1旋回アームの先端の旋回軌跡
迄近付けて設置することができ、しかも、制御に
当たつては特異点の問題を考慮する必要が無いな
どの効果を有するものである。
As is clear from the above description, according to the present invention, the length of the second swing arm is longer than the length of the first swing arm. It can be installed close to the turning trajectory of the tip, and has the advantage that there is no need to consider the problem of singular points during control.

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

第1図は本発明に係る産業用ロボツトの実施例
を示す斜視図、第2図はその縮小時の様子を示す
斜視図、第3図はその動作説明図、第4図はロボ
ツトの動作説明図である。 10は作動機構、11は保持部材、13は可動
部材、21は第1旋回アーム、31は第2旋回ア
ーム、50は工具である。
Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of the industrial robot according to the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing the state when it is reduced, Fig. 3 is an explanatory diagram of its operation, and Fig. 4 is an explanation of the operation of the robot. It is a diagram. 10 is an operating mechanism, 11 is a holding member, 13 is a movable member, 21 is a first swing arm, 31 is a second swing arm, and 50 is a tool.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 可動部材がそれを保持する保持部材に対して
直線的、且つ伸縮自在に動く直線可動形の作動機
構と、前記可動部材の上端に基部が軸支された第
1旋回アームと、該第1旋回アームの先端に基部
が軸支されており、先端には工具を備えた第2旋
回アームとを備え、前記可動部材の可動方向と前
記第1旋回アームにおける旋回軸の中心線と前記
第2旋回アームにおける旋回軸の中心線とが互い
に平行を成すものにおいて、前記第2旋回アーム
の前記第1旋回アームに対する軸支点から先端ま
での寸法を前記第1旋回アームの前記可動部材に
対する軸支点から前記第2旋回アームの軸支点ま
での寸法よりも長くしたことを特徴とする産業用
ロボツト。
1. A linearly movable operating mechanism in which a movable member moves linearly and telescopically relative to a holding member that holds it; a first swing arm whose base is pivotally supported at the upper end of the movable member; The base portion is pivotally supported at the tip of the pivot arm, and the tip is provided with a second pivot arm having a tool, and the movable direction of the movable member, the center line of the pivot axis of the first pivot arm, and the second pivot arm are provided. In the case where the center lines of the pivot axes of the pivot arms are parallel to each other, the dimension from the pivot point of the second pivot arm to the tip of the pivot arm relative to the movable member is determined from the pivot point of the first pivot arm relative to the movable member. An industrial robot characterized in that the length of the second swing arm is longer than the pivot point of the second swing arm.
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