JPH04372382A - 直交座標系ロボット - Google Patents

直交座標系ロボット

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Publication number
JPH04372382A
JPH04372382A JP14590291A JP14590291A JPH04372382A JP H04372382 A JPH04372382 A JP H04372382A JP 14590291 A JP14590291 A JP 14590291A JP 14590291 A JP14590291 A JP 14590291A JP H04372382 A JPH04372382 A JP H04372382A
Authority
JP
Japan
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axis
unit
link
parallel
axis unit
Prior art date
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Pending
Application number
JP14590291A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoyuki Kobayashi
智之 小林
秀樹 藤本
俊雄 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はX,Y,Z軸よりなる直
交座標系ロボットに係わり、更に詳しくは4節回転連鎖
からなる平行運動機構により鉛直方向の運動を行わせる
直交座標系ロボットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な4軸直交座標系ロボットの基本
構成が、図4に示されている。図4において、1はX軸
ユニット、2はX軸ユニット1の直線状のX軸移動部、
3はY軸ユニット、4はY軸ユニット3のY軸移動部、
5はL型イケールである。L型イケール5は図示のよう
に、X軸ユニット1とY軸ユニット3の各移動部2、4
を固定する。6はY軸ユニット3の先端に取り付けられ
たZ軸ユニット、7はZ軸ユニット6のX軸移動部であ
る。8はZ軸ユニット6のZ軸移動部7に取り付けられ
た手首回転ユニット(以下θユニットと称す)、9はθ
ユニット8の先端に取り付けられたハンド取付フランジ
である。
【0003】このほか、図示されていないがX,Y,Z
の各ユニット1,3,6の内部には、例えばサーボモー
タで駆動されるボールネジやラック&ピニオン等の回転
運動・直線運動変換機構及びリニアモーションベアリン
グ等が設けられている。また、θユニット8にも、サー
ボモータと回転減速機構が内蔵されている。
【0004】次に、上記従来の直交座標系ロボットの動
作を説明する。上述のように図示されていないX軸ユニ
ット1のサーボモータに所定の回転角を与えることによ
って、X軸移動部2をX軸方向に直線状に移動して任意
の位置に位置決めできる。同様にして、Y,Zの各ユニ
ット3,6のサーボモータによって、Y,Zの各移動部
4、7をY,Z軸方向に沿って移動して位置決めするこ
とが可能である。即ち、図4に示す従来の直交座標系ロ
ボットは直線的に移動するX,Y,Zの各ユニット1,
3,6を順次重ね合わせて、X,Y軸ユニット1と3に
より水平面内の位置決めを行う。また、Z軸ユニット6
により鉛直方向の位置決めが行われて、全体で3次元空
間の位置が決められるようになっている。さらに、θユ
ニット8は前述のサーボモータに任意の回転角を与える
ことによって、フランジ9に取り付けられたハンド等の
手先効果器の姿勢制御が行なわれるようになっている。
【0005】なお、揺動リンクを用いたロボットとして
、例えば特開昭56−9190、特開昭60−2221
64、特開昭63−306888の各公報に記載された
発明があるが、これらはいずれも垂直多関節型および水
平多関節型のいずれかを使用したものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の直交座標系ロボ
ットは、上述のように直線状に駆動されるX,Y,Zの
各ユニット1,3,6が順次組み合わされて構成されて
いる。したがって、Y軸ユニット3の先端部に取り付け
られたZ軸ユニット6の重量が大きいと、これを支えて
駆動させるX軸ユニット1とY軸ユニット3に大きな荷
重が加わることになる。このため、フランジ9に取り付
ける手先効果器やワークの重量を軽減しなければならな
くなり、ロボットの機能や能力が著しく制限される欠点
がある。また、従来のロボットのように直線駆動型のZ
軸ユニット6で鉛直方向(Z方向)の動作ストロークを
大きくとろうとすると、それに応じてZ軸ユニット6の
外形と重量が増大してX軸ユニット1とY軸ユニット3
の負荷増が助長されることになる。さらに、Y軸ユニッ
ト3の先端部に直線駆動型のZ軸ユニット6を配置した
場合は手先部のθユニット8が大きくなり、ワークの取
り出しに影響を与えたり移載時に周辺装置の動作を干渉
する等の問題点があった。
【0007】また、多関節型ロボットに揺動リンクを用
いた前記特開昭56−9190号公報等に記載された発
明は、揺動運動に基づく偏差量を複数箇所の関節で補正
するようになっている。このために、例えば昇降軸を中
心にアームを鉛直方向に上下動させると、補正軸の協調
動作のずれから鉛直方向の移動軌跡に脈動や振動を生じ
ることがある。
【0008】この発明は上記のような従来のロボットの
問題点を解決するためになされたもので、小型軽量で、
鉛直方向の動作ストロークが大きく、しかも昇降させる
ための揺動運動に伴う偏差の補正が容易なZ軸ユニット
を備えた直交座標系ロボットを提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、X軸移動部
をX軸方向に直線状に駆動するX軸ユニットと、X軸ユ
ニットのX軸移動部上に設けられY軸移動部をY軸方向
に直線状に駆動するY軸ユニットと、Y軸ユニットの先
端に設けられた固定リンクに遊嵌した昇降軸と一体に揺
動する揺動リンクと、揺動リンクの揺動端に連結された
θユニットと、θユニットと固定リンク及び揺動リンク
とを節に含む4節回転連鎖からなる平行運動機構とを備
え、平行運動機構によりθユニットをZ軸方向の面内に
平行移動させる直交座標系ロボットを構成したものであ
る。
【0010】また、X軸移動部をX軸方向に直線状に駆
動するX軸ユニットと、Y軸移動部をY軸方向に直線状
に駆動し先端にθユニットを取付けたY軸ユニットと、
X軸移動部に設けられた固定リンクに遊嵌した昇降軸と
一体に揺動して揺動端にY軸移動部を連結する揺動リン
クと、揺動リンクとY軸移動部及び固定リンクを節に含
む4節回転連鎖からなる平行運動機構とを備え、平行運
動機構によりY軸移動部をZ軸方向の面内に平行移動さ
せる直交座標系のロボットを構成したものである。
【0011】さらに、揺動リンクの揺動運動に基づくθ
ユニットの水平方向の偏差量をY軸ユニットで補正する
直交座標系ロボットを構成したものである。
【0012】
【作用】X軸ユニットとY軸ユニットのサーボモータが
駆動されると、X軸移動部とY軸移動部がそれぞれ直線
状に移動して水平面内の位置決めが行われる。また、Y
軸ユニット又はX軸移動部に設けられた昇降軸と一体に
揺動する揺動レバーが駆動されると、揺動端に連結され
たθユニット又はY軸ユニットが揺動レバーを節とする
4節回転連鎖からなる平行運動機構が平行移動して鉛直
面内が位置決めされる。平行運動機構の平行移動に伴う
Y軸方向の偏差量は、Y軸ユニットのサーボモータによ
って補正される。
【0013】
【実施例】図1は本発明実施例の構成説明図である。図
1で図4と同様な機能の部分には同一符号が付されて説
明が重複するが、一部は構成や動作が異なるのでやや詳
しく説明する。
【0014】図1において、1はX軸ユニット、2はそ
の移動部、3はY軸ユニット、4はその移動部、5はL
型イケールである。L型イケール5は、X軸とY軸の両
移動部2、4を固定する。また、8はθユニット、9は
ハンド取付フランジで、ここまでは図4の場合と変わる
ところはない。
【0015】本発明の図1の実施例では図示のように、
Y軸ユニット3とθユニット8の間に平行運動機構Lが
設けられている。11は平行運動機構Lの揺動リンク、
12は拘束リンク、13は連結リンクである。15は昇
降軸、16,17,18は回転軸である。而して、昇降
軸15と3つの回転軸16,17,18の対向する軸間
距離が等しく選ばれていて、拘束リンク12等を4節と
した4節回転連鎖からなる上記の平行運動機構Lが構成
されている。また、図示されていないが、平行運動機構
Lにも減速機を備えたサーボモータが内蔵され、このサ
ーボモータにより昇降軸15が駆動される。
【0016】上述のような構成の本発明実施例の動作を
、次に説明する。図1の実施例においても水平面内の位
置決めは、直線駆動型のX軸ユニット1とY軸ユニット
3の両者によって行なわれる。また、ハンド取付フラン
ジ9の姿勢制御をθユニット8によって行なうことは従
来装置と同様である。しかしながら、Z軸に平行な鉛直
方向の位置決めは、次のように実施される。
【0017】平行運動機構Lに内蔵されたサーボモータ
に所定の回転角が与えられると、昇降軸15を介して揺
動リンク11が図の矢印方向に揺動する。揺動リンク1
1の揺動によって、揺動端に連結されたθユニット8が
Z軸に沿った鉛直面内を上下動する。揺動リンク11と
連結リンク13が図2に示す1点鎖線の位置にあって昇
降軸15が反時計方向に回転すると、平行運動機構Lに
よってθユニット8が実線の位置から点線の位置まで平
行移動する。
【0018】この結果、θユニット8がZ軸に沿う鉛直
面内で、高さHの範囲を降下する。この場合、平行運動
機構Lの駆動に同期してY軸ユニット3のサーボモータ
が駆動され、θユニット8の平行移動によってY軸方向
に生じる偏差量δが補正される。このようにして、平行
運動機構LとY軸ユニット3のサーボモータに所定の回
転角を入力することによって、θユニット8をZ軸上の
任意の位置に位置決めすることができる。
【0019】図3は本発明の第2実施例の構成説明図で
ある。第1の実施例ではY軸ユニット5の先端部に平行
運動機構Lを設けた場合について説明したが、図3にお
いては平行運動機構LがX軸ユニット1とY軸ユニット
5の間に架設した場合が示されている。そして、Y軸移
動部4が回転軸17と18により、揺動リンク11と連
結リンク13に平行移動可能に連結されている。第1実
施例がθユニット8以降を昇降させるのに対して、この
第2実施例ではY軸ユニット以降を上下動させる点が異
なるのみで平行移動に伴う偏差量δの補正動作は同一で
ある。
【0020】なお、第1と第2の実施例では拘束リンク
12とθユニット8等の連結部分をリンクで連結した場
合について説明したが、リンクの代わりにベルト又はロ
ープ等の連結手段を用いても同様の効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】本発明は、X軸移動部をX軸方向に直線
状に駆動するX軸ユニットと、X軸ユニットのX軸移動
部上に設けられY軸移動部をY軸方向に直線状に駆動す
るY軸ユニットと、Y軸ユニットの先端に設けられた固
定リンクに遊嵌した昇降軸と一体に揺動する揺動リンク
と、揺動リンクの揺動端に連結されたθユニットと、θ
ユニットと固定リンク及び揺動リンクとを節に含む4節
回転連鎖からなる平行運動機構とを備え、平行運動機構
によりθユニットをZ軸方向の面内に平行移動させる直
交座標系ロボットを構成した。
【0022】また、X軸移動部をX軸方向に直線状に駆
動するX軸ユニットと、Y軸移動部をY軸方向に直線状
に駆動し先端にθユニットを取付けたY軸ユニットと、
X軸移動部に設けられた固定リンクに遊嵌した昇降軸と
一体に揺動して揺動端にY軸移動部を連結する揺動リン
クと、揺動リンクとY軸移動部及び固定リンクを節に含
む4節回転連鎖からなる平行運動機構とを備え、平行運
動機構によりY軸移動部をZ軸方向の面内に平行移動さ
せる直交座標系のロボットを構成した。
【0023】さらに、揺動リンクの揺動運動に基づくθ
ユニットの水平方向の偏差量をY軸ユニットで補正する
直交座標系ロボットを構成した。
【0024】この結果、リンクと回転軸より構成される
平行運動機構によりθユニットのY軸方向の位置決めを
行うようにしたので、従来のロボットのように上下動用
のボールネジ等の回転角・直線運動変換機構やリニアモ
ーションベアリングが不要となりY軸ユニット自体を軽
量小型化できる。また、平行運動機構における揺動リン
ク等のリンク長の選択により、昇降機構のユニットの大
型化を招くことなく容易に大きなストロークを得ること
ができる。また、姿勢補正リンクにより先端手首回転ユ
ニットの姿勢保持を行うため、ロボット自体の自由度が
増加することを防いでいる。さらに、揺動運動による水
平方向の位置偏差を単一の直動ユニットにて補正するた
め補正が容易で精度の高い昇降動作が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の構成説明図である。
【図2】本発明実施例の動作説明図である。
【図3】本発明の第2実施例の構成説明図である。
【図4】従来のロボットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1  X軸ユニット、 2  X軸移動部、 3  Y軸ユニット、 4  Y軸移動部、 6  Z軸ユニット、 7  Z軸移動部、 8  θユニット、 9  ハンド取付フランジ、 11  揺動リンク、 15  昇降軸、 L  平行運動機構。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  X軸移動部をX軸方向に直線状に駆動
    するX軸ユニットと、該X軸ユニットのX軸移動部上に
    設けられY軸移動部をY軸方向に直線状に駆動するY軸
    ユニットと、該Y軸ユニットの先端に設けられた固定リ
    ンクに遊嵌した昇降軸と一体に揺動する揺動リンクと、
    該揺動リンクの揺動端に連結されたθユニットと、該θ
    ユニットと前記固定リンク及び揺動リンクとを節に含む
    4節回転連鎖からなる平行運動機構とを備え、該平行運
    動機構により前記θユニットをZ軸方向の面内に平行移
    動させることを特徴とする直交座標系ロボット。
  2. 【請求項2】  X軸移動部をX軸方向に直線状に駆動
    するX軸ユニットと、Y軸移動部をY軸方向に直線状に
    駆動し先端にθユニットを取付けたY軸ユニットと、前
    記X軸移動部に設けられた固定リンクに遊嵌した昇降軸
    と一体に揺動して揺動端にY軸移動部を連結する揺動リ
    ンクと、該揺動リンクと前記Y軸移動部及び固定リンク
    を節に含む4節回転連鎖からなる平行運動機構とを備え
    、該平行運動機構により前記Y軸移動部をZ軸方向の面
    内に平行移動させることを特徴とする直交座標系ロボッ
    ト。
  3. 【請求項3】  前記Z軸ユニットの揺動リンクの揺動
    運動に基づく水平方向の偏差量をY軸ユニットで補正す
    ることを特徴とする請求項1及び2記載の直交座標系ロ
    ボット。
JP14590291A 1991-06-18 1991-06-18 直交座標系ロボット Pending JPH04372382A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008000765A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Nireco Corp X−yステージ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008000765A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Nireco Corp X−yステージ装置

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