JPH0443753B2 - - Google Patents

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JPH0443753B2
JPH0443753B2 JP57018131A JP1813182A JPH0443753B2 JP H0443753 B2 JPH0443753 B2 JP H0443753B2 JP 57018131 A JP57018131 A JP 57018131A JP 1813182 A JP1813182 A JP 1813182A JP H0443753 B2 JPH0443753 B2 JP H0443753B2
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JP
Japan
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arm
shaft
crankshaft
crank
axis
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JP57018131A
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Japanese (ja)
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JPS58137581A (en
Inventor
Toyohide Hamada
Koichi Sugimoto
Kyohide Koizumi
Shinichi Arai
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Priority to EP82110022A priority patent/EP0078522B1/en
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Priority to US06/777,289 priority patent/US4674947A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用の組立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 assembly robot.

近年、生産工程において組立ロボツトの導入に
よる組立作業の自動化が急速に進んでいる。こう
した目的で使用されている従来形組立ロボツトの
一例を第1図に示す。
In recent years, automation of assembly work has been rapidly progressing through the introduction of assembly robots in production processes. An example of a conventional assembly robot used for this purpose is shown in FIG.

このロボツトは第1腕1と第2腕2との2関節
からなり、第1腕1の根本に直流サーボモータ3
を設けて直接的に第1腕1を駆動し、第1腕の先
端に軸支された第2腕2の根本に直流サーボモー
タ4を設けて直接的に第2腕2を駆動している。
This robot consists of two joints, a first arm 1 and a second arm 2, and a DC servo motor 3 is installed at the base of the first arm 1.
is provided to directly drive the first arm 1, and a DC servo motor 4 is provided at the base of the second arm 2 which is pivotally supported at the tip of the first arm to directly drive the second arm 2. .

第2腕2の先端にエアシリンダ5を設け、その
ピストンロツドの先端に手先6が取りつけられ、
エアシリンダ5の伸縮に伴つて上下動せしめられ
る。更に、パルスモータ7をベース8に固定し、
タイミングベルト9,9′,9″を介して手先6に
回転力を伝動してひねり作動を行わせる。
An air cylinder 5 is provided at the tip of the second arm 2, and a hand 6 is attached to the tip of the piston rod.
It is moved up and down as the air cylinder 5 expands and contracts. Furthermore, the pulse motor 7 is fixed to the base 8,
The rotational force is transmitted to the hand 6 via the timing belts 9, 9', 9'' to perform the twisting action.

上述のロボツト(第1図)は、第1腕1と第2
腕2とによる水平面内での2自由度と、上下方向
の自由度と、手先のひねりの自由度との計4自由
度を有している。
The above-mentioned robot (Fig. 1) has a first arm 1 and a second arm.
It has a total of four degrees of freedom: two degrees of freedom in the horizontal plane due to the arm 2, a degree of freedom in the vertical direction, and a degree of freedom in twisting the hands.

以上に説明した従来形の組立ロボツトには、旋
回運動する部材の回転イナーシヤが大きいという
欠点が有る。このため旋回作動の高速化が困難で
あり、また停止精度を向上させにくい。このため
大容量の駆動モータの設置が必要となる。
The conventional assembly robot described above has a drawback in that the rotational inertia of the rotating members is large. For this reason, it is difficult to increase the speed of the turning operation, and it is also difficult to improve stopping accuracy. Therefore, it is necessary to install a large capacity drive motor.

このように回転イナーシヤが大きいことの一つ
の原因は、第1腕1の先端に直流サーボモータ4
が設けられていて第1腕1の旋回の際にこのサー
ボモータ4を振り回さねばならないことである。
こうした欠点を解消するための試みとして、第2
腕2の旋回駆動用モータを固定部材に移設して、
第2腕2とその旋回駆動用モータとを連結杆で連
動させた例もあるが、このようにクランクと連結
杆とで伝動する構造においては第2腕の回転角を
180゜よりも相当小さくしなければならないので、
第2腕の可動範囲が狭いという制約を受ける。こ
れは、回転角を180゜に近づけると回動のストロー
クエンドに思案点を生じて伝動が不可能になるか
らである。組立ロボツトの可動範囲が狭いと、ロ
ボツトの手先を移動する際に広いスペースが必要
となり、ロボツトを列設する場合に設置間隔を広
くしなければならない。また、ロボツトが設置さ
れている個所の近くでは組立作業を行うことが困
難である。
One of the reasons why the rotational inertia is so large is that the DC servo motor 4 is installed at the tip of the first arm 1.
The servo motor 4 must be swung around when the first arm 1 turns.
In an attempt to eliminate these shortcomings, the second
Relocating the rotation drive motor of arm 2 to a fixed member,
There are examples in which the second arm 2 and its rotation drive motor are linked with a connecting rod, but in this structure where power is transmitted between the crank and the connecting rod, it is difficult to control the rotation angle of the second arm.
It has to be much smaller than 180°, so
The second arm is restricted by a narrow range of motion. This is because if the rotation angle approaches 180 degrees, a point will occur at the end of the rotation stroke, making transmission impossible. If the movable range of the assembly robot is narrow, a large space is required to move the robot's hands, and when the robots are installed in a row, the installation interval must be widened. Furthermore, it is difficult to perform assembly work near the location where the robot is installed.

本発明は以上説明した従来装置の欠点を一掃す
べく為され、その目的とするところは、手先の上
下動を任意の位置で高い精度で停止させることが
でき、その上、旋回部分の回転イナーシヤが小さ
くて小容量の駆動モータで高速作動せしめること
ができ、しかも第1腕に対して第2腕を180゜以上
旋回せしめ得る、第2腕の可動範囲が広い組立ロ
ボツトを提供するにある。
The present invention has been made to eliminate the drawbacks of the conventional devices described above, and its purpose is to be able to stop the vertical movement of the hand at a desired position with high precision, and to reduce the rotational inertia of the rotating part. To provide an assembly robot which can be operated at high speed with a small and small-capacity drive motor, can rotate the second arm more than 180 degrees with respect to the first arm, and has a wide movable range of the second arm.

上記の目的を達成するため本発明の組立ロボツ
トは、 第1軸によつて回動自在なよう固定部材に軸支
された第1腕と、前記第1腕を駆動するよう第1
軸と同一軸心上に設けられた第1の駆動モータ
と、前記第1軸と平行な第2軸により回動自在な
よう第1腕の先端に軸支された第2腕と、第2軸
に平行な軸心方向の摺動及び該軸心の回りに回動
自在なように第2腕の先端に支承された工具保持
軸とを有し、かつ上記の工具保持軸を回動駆動す
る第3のモータを備えてなる組立ロボツトにおい
て、 前記第2腕を駆動するよう前記第1軸と同一軸
心上であり、かつ前記第1腕を挾んで反対側に設
けられた第2の駆動モータと、 前記第1軸の軸心上に設けられた第2の駆動モ
ータの動力を前記第2腕に伝達するダブルクラン
ク機構とを備え、 前記ダブルクランク機構は、 前記第1軸の軸心上に設けられた第1のクラン
ク軸を回転中心とし、前記第1のクランク軸と平
行であり、かつ前記第1のクランク軸の軸心から
等距離の位置に位相差を生じるよう第2及び第3
のクランク軸を回転自在に軸支するクランクと、 前記第2のクランク軸で一端を軸支される第1
の連結杆と、 前記第3のクランク軸で一端を軸支される第2
の連結杆と、 前記第1及び第2の連結杆の他端をそれぞれ軸
支し、両連結杆が常に平行となるよう前記第2軸
の軸心上に設けられた第4のクランク軸と平行で
ある第5及び第6のクランク軸と、よりなり、 前記第4、第5および第6のクランク軸からな
る2等辺三角形の位置関係を前記第1、第2及び
第3のクランク軸とそれぞれ対応するよう前記第
2腕にクランク部を形成することにより構成され
ていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the assembly robot of the present invention includes a first arm pivotally supported by a fixed member so as to be rotatable about a first shaft, and a first arm configured to drive the first arm.
a first drive motor provided on the same axis as the shaft; a second arm rotatably supported at the tip of the first arm by a second shaft parallel to the first shaft; It has a tool holding shaft supported at the tip of the second arm so as to be slidable in the axial direction parallel to the axis and rotatable around the axis, and the tool holding shaft is rotationally driven. In the assembly robot, the assembly robot is provided with a third motor that is coaxial with the first shaft and provided on the opposite side with the first arm in between so as to drive the second arm. a drive motor; and a double crank mechanism that transmits the power of a second drive motor provided on the axis of the first shaft to the second arm, the double crank mechanism comprising: an axis of the first shaft; The second crankshaft is parallel to the first crankshaft, and has a first crankshaft provided on the center as its center of rotation, and is parallel to the first crankshaft so as to produce a phase difference at a position equidistant from the axis of the first crankshaft. and third
a first crank that rotatably supports a crankshaft; and a first crank that is rotatably supported at one end by the second crankshaft.
a second crankshaft, one end of which is pivotally supported by the third crankshaft;
a fourth crankshaft that pivotally supports the other ends of the first and second connecting rods, and is provided on the axis of the second shaft so that both the connecting rods are always parallel. fifth and sixth crankshafts that are parallel, and the positional relationship of an isosceles triangle consisting of the fourth, fifth and sixth crankshafts with the first, second and third crankshafts; It is characterized in that it is constructed by forming crank portions on the second arm so as to correspond to each other.

次に本発明の一実施例を第2図乃至第5図につ
いて説明する。この実施例を構成している部材
中、 42aは上記第1のクランク軸としての中心軸
であり、 42bは上記第2のクランク軸としてのクラン
クピンであり、 42cは上記第3のクランク軸としてのクラン
クピンであり、 12aは上記第4のクランク軸としてのクラン
クピンであり、 12bは上記第5のクランク軸としてのクラン
クピンであり、 12cは上記第6のクランク軸としてのクラン
クピンであり、 42は上記のクランクとしてのダブルクランク
であり、 52b及び52cはそれぞれ上記第1、第2の
連結杆として設けたものであつて、1対をなして
ダブルクランク連結杆を構成している。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. Among the members constituting this embodiment, 42a is a central shaft as the first crankshaft, 42b is a crank pin as the second crankshaft, and 42c is the third crankshaft. 12a is a crank pin as the fourth crankshaft, 12b is a crankpin as the fifth crankshaft, and 12c is a crankpin as the sixth crankshaft. , 42 is a double crank as the above crank, and 52b and 52c are provided as the first and second connecting rods, respectively, and form a pair of double crank connecting rods.

第2図は本発明に係る組立ロボツトの一実施例
の側面図、第3図は同じく中央で切断した側面図
である。
FIG. 2 is a side view of an embodiment of the assembly robot according to the present invention, and FIG. 3 is a side view similarly cut at the center.

(第2図及び第3図参照)、本ロボツトは第1
腕11と第2腕12とからなる2関節構造で、4
個の駆動用のモータ21,22,23,24は全
部固定部材であるポスト20に設置してある。
(See Figures 2 and 3), this robot is the first
It has a two-joint structure consisting of an arm 11 and a second arm 12.
The individual drive motors 21, 22, 23, and 24 are all installed on a post 20, which is a fixed member.

第1腕11はその枢支軸と同心状に設置した直
流サーボモータ21により減速機31を介して直
接的に駆動する構成とする。
The first arm 11 is configured to be directly driven via a speed reducer 31 by a DC servo motor 21 installed concentrically with the pivot shaft thereof.

第2腕12は第1腕11の枢支軸と同心状に設
置した直流サーボモータ22の出力を減速機32
を介してダブルクランク42に伝えるように構成
する。上記のダブルクランク42は第4図に示す
ように中心軸42aに対して90゜の位相差を有す
る2個のクランクピン42b,42cを設けてあ
る。これに対応して第2腕12の根本部にも該腕
を枢支している第2軸12aに対して90゜の位相
差を有する2個のクランクピン12b,12cを
設ける。そして前記のクランクピン42bと同1
2bとを連結杆52bで連結するとともにクラン
クピン42cと同12cとを連結杆52cで連結
する。
The second arm 12 transmits the output of a DC servo motor 22 concentrically to the pivot shaft of the first arm 11 to a reducer 32.
The configuration is such that the information is transmitted to the double crank 42 via the. As shown in FIG. 4, the double crank 42 described above is provided with two crank pins 42b and 42c having a phase difference of 90 degrees with respect to the central axis 42a. Correspondingly, two crank pins 12b and 12c having a phase difference of 90 degrees with respect to the second shaft 12a which pivotally supports the second arm 12 are also provided at the base of the second arm 12. And the same as the crank pin 42b mentioned above.
2b are connected by a connecting rod 52b, and the crank pin 42c and the crank pin 12c are connected by a connecting rod 52c.

(第2図参照)手先機構の概要は、上下1対の
ベース64a,64bをラツク62を介して連結
し、上記1対のベース64a,64bによつて2
本のスライド軸65を次記のようにして回転自在
に支承し、その下端に手先6を取りつけて工具保
持軸を構成する。
(See Fig. 2) The outline of the hand mechanism is that a pair of upper and lower bases 64a, 64b are connected via a rack 62, and a pair of upper and lower bases 64a, 64b are connected together.
A book slide shaft 65 is rotatably supported in the following manner, and the hand 6 is attached to the lower end to form a tool holding shaft.

(第3図参照)上下1対のベース64a,64
bにはそれぞれ回転ブラケツト64a-1,64b-1
を回転自在に支承してあり、2本のスライド軸6
5,65の上端及び下端をそれぞれ上記の回転ブ
ラケツト64a-1,64b-1に固着する。これによ
り、2本のスライド軸65,65はこれら2本の
スライド軸の対称軸ABの回りに回転自在に支承
される。
(See Figure 3) A pair of upper and lower bases 64a, 64
b have rotating brackets 64a -1 and 64b -1 , respectively.
is rotatably supported, and two slide shafts 6
5 and 65 are fixed to the rotating brackets 64a -1 and 64b -1 , respectively. Thereby, the two slide shafts 65, 65 are rotatably supported around the symmetry axis AB of these two slide shafts.

(第3図及び第5図参照)第2腕12の先端に
スプロケツト45を回転自在に支承し、上記スプ
ロケツト45に穿つた2個の孔45a,45bに
前記2本のスライド軸65,65を摺動自在に貫
挿する。これにより、手先6を支承する手先機構
が第2腕12の先端に回転自在に支承される。そ
してこの手先機構は次に詳述するごとく、スプロ
ケツト45を介してひねり作動せしめられ、ラツ
ク62を介して上下動せしめられるように構成す
る。
(See Figures 3 and 5) A sprocket 45 is rotatably supported at the tip of the second arm 12, and the two slide shafts 65, 65 are inserted into the two holes 45a, 45b bored in the sprocket 45. Penetrates freely. Thereby, the hand mechanism that supports the hand 6 is rotatably supported at the tip of the second arm 12. As will be described in detail below, this hand mechanism is configured to be twisted through a sprocket 45 and moved up and down through a rack 62.

(第2図及び第3図参照)ポスト20に直流サ
ーボモータ24を設置し、その回転を減速機3
4,スプロケツト44およびチエーン54を介し
て第2腕の先端に設けたスプロケツト45に伝動
し、これを回転させて手先機構にひねり作動を行
なわせる(第3図)。上記のチエーン54による
伝動は、その途中で第1腕11を支承する第1軸
と同心状に設けたアイドラスプロケツト44′,
及び第2腕12を支承する第2軸と同心状に設け
たアイドラスプロケツト44″を順次に介して第
2腕12の先端まで伝動する。これにより、第1
腕11が第1軸の回りに回動し、第2腕12が第
2軸の回りに回動してもチエーン54′,54″に
よる伝動は支障なく行なわれる。このような効果
はチエーンとスプロケツト、又はベルトとプー
リ、又はワイヤロープとドライブといつたような
巻掛け伝動手段を用いることによつて生じさせる
ことができる。
(See Figures 2 and 3) A DC servo motor 24 is installed on the post 20, and its rotation is controlled by a reducer 3.
4. Transmission is transmitted via the sprocket 44 and chain 54 to the sprocket 45 provided at the tip of the second arm, which is rotated to cause the hand mechanism to perform a twisting action (FIG. 3). Transmission by the chain 54 is carried out by an idler sprocket 44', which is provided concentrically with the first shaft that supports the first arm 11.
The power is transmitted to the tip of the second arm 12 sequentially through the idler sprocket 44'', which is provided concentrically with the second shaft supporting the second arm 12.
Even when the arm 11 rotates around the first axis and the second arm 12 rotates around the second axis, the transmission by the chains 54' and 54'' is performed without any problem. This can be produced by using wrapped transmission means such as sprockets, or belts and pulleys, or wire ropes and drives.

(第3図参照)静止部材であるポスト20に直
流サーボモータ23を設置し、その回転出力をタ
イミングプーリ43及びタイミングベルト53に
より2段プーリ43′に伝動し、2段プーリ4
3′で減速してタイミングベルト53′に伝え、更
に2段プーリ43″で減速し、タイミングベルト
53″によつてプーリ43を回転させ、このプ
ーリ43と同心状に連設された傘歯車60aを
駆動するように構成する。
(See Fig. 3) A DC servo motor 23 is installed on the post 20, which is a stationary member, and its rotational output is transmitted to the second-stage pulley 43' by the timing pulley 43 and the timing belt 53.
3' to transmit the deceleration to the timing belt 53', further decelerate by the two-stage pulley 43'', rotate the pulley 43 by the timing belt 53'', and the bevel gear 60a concentrically connected to the pulley 43. Configure to drive.

(第5図参照)傘歯車60aの回転は傘歯車6
0b,平歯車61a,平歯車61b,ピニオン6
1cに順次に伝えられ、ピニオン61cがラツク
62を上下駆動するように構成する。63,63
はラツク62を案内するローラである。これによ
り、ラツク62が上下動せしめられ、該ラツク6
2に固着された上下のベース64a,64b(第
2図参照)が上下動せしめられて手先6が上下に
駆動される。手先6の上下動はラツク62とピニ
オン61cとを介して直流サーボモータ23によ
つて駆動されるので、自在に上下動せしめられ、
かつ任意の位置に正確に停止させることができ
る。大重量の部材であるモータ23は固定部材で
あるポスト20に設置してあるので回動部材の回
転イナーシヤを増加せしめない。その上、モータ
23からピニオン61cまでの伝動手段は第1腕
11,第2腕12の回動を妨げない。このような
効果は、固定部材に設置したモータの回転を巻掛
伝動手段によつて手先機構に伝え、かつ、回転運
動を直線運動に変換する手段を介して工具保持軸
である手先機構を駆動することによつて生じる。
上記の回転運動を直線運動に変換する手段とし
て、例えば送りネジとナツトとの組合せ等任意の
手段を用い得る。
(See Figure 5) The rotation of the bevel gear 60a is caused by the bevel gear 6
0b, spur gear 61a, spur gear 61b, pinion 6
1c, and the pinion 61c drives the rack 62 up and down. 63,63
is a roller that guides the rack 62. As a result, the rack 62 is moved up and down, and the rack 62 is moved up and down.
The upper and lower bases 64a and 64b (see FIG. 2) fixed to the handle 2 are moved up and down to drive the hand 6 up and down. The vertical movement of the hand 6 is driven by the DC servo motor 23 via the rack 62 and pinion 61c, so it can be freely moved up and down.
And it can be stopped accurately at any position. Since the motor 23, which is a heavy member, is installed on the post 20, which is a fixed member, it does not increase the rotational inertia of the rotating member. Moreover, the transmission means from the motor 23 to the pinion 61c does not hinder the rotation of the first arm 11 and the second arm 12. Such an effect is achieved by transmitting the rotation of the motor installed on the fixed member to the hand mechanism through a winding transmission means, and driving the hand mechanism, which is a tool holding shaft, through a means for converting rotational motion into linear motion. caused by doing.
Any means such as a combination of a feed screw and a nut may be used as means for converting the above-mentioned rotational motion into linear motion.

(第2図参照)直流サーボモータ22はダブル
クランク42を回動させる。(第4図参照)ダブ
ルクランク42の回動は相互に90゜の位相差を設
けた2系統の伝導経路、即ちクランクピン42
b,連結杆52b,クランクピン12b、及びク
ランクピン42c,連結杆52c,クランクピン
12cを介して第2腕12を駆動する。このた
め、シングルクランク手段におけるような思案点
を生じることなく広い範囲にわたつて第2腕12
を回転駆動することができる。
(See FIG. 2) The DC servo motor 22 rotates the double crank 42. (See Fig. 4) The rotation of the double crank 42 is carried out through two transmission paths with a phase difference of 90 degrees, that is, the crank pin 42.
b, the second arm 12 is driven via the connecting rod 52b, the crank pin 12b, and the crank pin 42c, the connecting rod 52c, and the crank pin 12c. For this reason, the second arm 12 can be used over a wide range without creating any considerations unlike those in single crank means.
The rotation can be driven.

本実施例においては約300゜の回転駆動が可能で
ある。
In this embodiment, rotational drive of approximately 300 degrees is possible.

その上、上記のダブルクランク機構は、クラン
クピン42b,42c,12c,12bが常に平
行四辺形の頂点に位置するように運動する。この
ため、ダブルクランク42を静止させたままで第
1腕11を回動させるとき第2腕12は支承中心
軸である第2軸12aに従つて円弧を描きつつ平
行移動する。
Moreover, the double crank mechanism described above moves such that the crank pins 42b, 42c, 12c, 12b are always located at the vertices of the parallelogram. Therefore, when the first arm 11 is rotated while the double crank 42 remains stationary, the second arm 12 moves in parallel while drawing a circular arc along the second shaft 12a, which is the central support axis.

以上のように第2腕12が平行移動すること、
及び、駆動モータ全部をポスト20に設置したこ
とにより、本ロボツトの回動部分の回転イナーシ
ヤは従来のロボツトに比して著しく小さい。次
に、その原理を第6図及び第7図について説明す
る。
The second arm 12 moves in parallel as described above,
Furthermore, since the entire drive motor is installed on the post 20, the rotational inertia of the rotating portion of this robot is significantly smaller than that of conventional robots. Next, the principle will be explained with reference to FIGS. 6 and 7.

第6図は第1図に示した従来形ロボツトの第1
腕1が角θだけ回転する場合を模式的に表わした
もので、2は第2腕、m1は第1腕1の集中質量、
m2は第2腕の駆動モータ4の質量、m3は第2腕
2の集中質量、m4は手先機構の集中質量である。
第1腕1及び第2腕2の長さは共に2aであると
する。
Figure 6 shows the first part of the conventional robot shown in Figure 1.
This is a schematic representation of the case where arm 1 rotates by an angle θ, where 2 is the second arm, m 1 is the concentrated mass of the first arm 1,
m 2 is the mass of the drive motor 4 of the second arm, m 3 is the concentrated mass of the second arm 2, and m 4 is the concentrated mass of the hand mechanism.
It is assumed that the lengths of the first arm 1 and the second arm 2 are both 2a.

第1腕1を角θだけ回転させると第2腕2も角
θだけ回転する。従つて、第1腕1の回転イナー
シヤJは J=m1 r1 2+m2 r2 2+m3 r3 2+m4r4 2 となる。ただし、r1はm1の回転半径、r2はm2
回転半径、r3はm3の回転半径、r4はm4の回転半
径である。
When the first arm 1 is rotated by an angle θ, the second arm 2 is also rotated by an angle θ. Therefore, the rotational inertia J of the first arm 1 is J=m 1 r 1 2 +m 2 r 2 2 +m 3 r 3 2 +m 4 r 4 2 . However, r 1 is the radius of rotation of m 1 , r 2 is the radius of rotation of m 2 , r 3 is the radius of rotation of m 3 , and r 4 is the radius of rotation of m 4 .

第7図は前記実施例の第1腕11が角θだけ回
転する場合を模式的に示した図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the case where the first arm 11 of the embodiment rotates by an angle θ.

第4図について説明したように、本発明に係る
組立ロボツトは第1腕が角θだけ回動したとき、
第2腕は円弧状の軌跡を描きつつ平行移動する。
従つて第2腕の回転半径は第1腕の長さを加えた
ものにならない。このため、第1腕11の負荷イ
ナーシヤJ′は J′=(m1+m5)r1 2+m3r′3 2+m4r′4 2 となる。m5はリンク10の質量である。
As explained with reference to FIG. 4, when the first arm rotates by an angle θ, the assembly robot according to the present invention
The second arm moves in parallel while drawing an arcuate trajectory.
Therefore, the radius of rotation of the second arm is not the sum of the length of the first arm. Therefore, the load inertia J' of the first arm 11 is J'=(m 1 +m 5 )r 1 2 +m 3 r' 3 2 +m 4 r' 4 2 . m 5 is the mass of the link 10.

ここで第1腕11及び第2腕12の長さを共に
2aとして第6図における負荷イナーシヤJと第
7図における負荷イナーシヤJ′とを比較してみる
と J=m1a2+m2(2a)2+m3(3a)2+m4(4a)2 (m1+4m2+9m3+16m4)a2 J′=(m1+m5)a2+m3a2+m4(2a)2 =(m1+m3+4m4+m5)a2 そして、設計常識的にm2>m5と考えられるの
で、明らかにJ≫J′となる。
Here, both the lengths of the first arm 11 and the second arm 12 are
Comparing the load inertia J in Figure 6 and the load inertia J' in Figure 7 as 2a, J = m 1 a 2 + m 2 (2a) 2 + m 3 (3a) 2 + m 4 (4a) 2 ( m 1 +4m 2 +9m 3 +16m 4 ) a 2 J′ = (m 1 + m 5 ) a 2 + m 3 a 2 + m 4 (2a) 2 = (m 1 + m 3 + 4 m 4 + m 5 ) a 2 and common sense in design Since it is considered that m 2 > m 5 , it is clear that J≫J′.

例えばm1=5Kg、m2=2Kg、m3=4Kg、m4
=2Kg、m5=1Kg、2a=0.4mと仮定して試算し
てみるとJ=3.24Kgm2、J′=0.72Kgm2となり、本
発明の適用によつて第1腕の負荷イナーシヤは従
来のロボツトに比して約1/5となる。
For example, m 1 = 5Kg, m 2 = 2Kg, m 3 = 4Kg, m 4
Assuming = 2Kg, m 5 = 1Kg, 2a = 0.4m, the trial calculation results in J = 3.24Kgm 2 and J' = 0.72Kgm 2. By applying the present invention, the load inertia of the first arm is lower than that of the conventional one. This is approximately 1/5 of the robot.

これにより、本発明を適用した場合、従来と同
程度の作業速度であれば第1腕の駆動モータを著
しく小容量のものとすることができ、また、第1
腕の駆動モータの容量を従来と同程度にすれば作
業速度が格段に早くなる。
As a result, when the present invention is applied, the capacity of the drive motor for the first arm can be made extremely small if the work speed is the same as that of the conventional one.
If the capacity of the arm drive motor is kept at the same level as before, the work speed will be significantly faster.

以上説明したように本発明は、第1軸によつて
回動自在なよう固定部材に軸支された第1腕と、
前記第1腕を駆動するよう第1軸と同一軸心上に
設けられた第1の駆動モータと、前記第1軸と平
行な第2軸により回動自在なよう第1腕の先端に
軸支された第2腕と、第2軸に平行な軸心方向の
摺動及び該軸心の回りに回動自在なように第2腕
の先端に支承された工具保持軸とを有し、かつ上
記の工具保持軸を回動駆動する第3のモータを備
えてなる組立ロボツトにおいて、 前記第2腕を駆動するよう前記第1軸と同一軸
心上であり、かつ前記第1腕を挾んで反対側に設
けられた第2の駆動モータと、 前記第1軸の軸心上に設けられた第2の駆動モ
ータの動力を前記第2腕に伝達するダブルクラン
ク機構とを備え、かつ、 前記ダブルクランク機構は、 前記第1軸の軸心上に設けられた第1のクラン
ク軸を回転中心とし、前記第1のクランク軸と平
行であり、かつ前記第1のクランク軸の軸心から
等距離の位置に位相差を生じるよう第2及び第3
のクランク軸を回転自在に軸支するクランクと、 前記第2のクランク軸で一端を軸支される第1
の連結杆と、 前記第3のクランク軸で一端を軸支される第2
の連結杆と、 前記第1及び第2の連結杆の他端をそれぞれ軸
支し、両連結杆が常に平行となるよう前記第2軸
の軸心上に設けられた第4のクランク軸と平行で
ある第5及び第6のクランク軸と、よりなり、 前記第4、第5および第6のクランク軸からな
る2等辺三角形の位置関係を前記第1、第2及び
第3のクランク軸とそれぞれ対応するよう前記第
2腕にクランク部を形成することにより構成され
ているので、ロボツトの可動範囲を大きくし、か
つ、回動腕の回転イナーシヤを小さくすることが
できる。
As explained above, the present invention includes a first arm pivotally supported by a fixed member so as to be rotatable about a first shaft;
A first drive motor is provided on the same axis as the first shaft to drive the first arm, and a shaft is provided at the tip of the first arm so as to be rotatable by a second shaft parallel to the first shaft. It has a supported second arm, and a tool holding shaft supported at the tip of the second arm so as to be slidable in an axial direction parallel to the second axis and rotatable around the axis, and an assembly robot comprising a third motor for rotationally driving the tool holding shaft, the third motor being coaxial with the first shaft to drive the second arm, and sandwiching the first arm a second drive motor provided on the opposite side of the first shaft, and a double crank mechanism that transmits power of the second drive motor provided on the axis of the first shaft to the second arm, and The double crank mechanism rotates around a first crankshaft provided on the axial center of the first shaft, is parallel to the first crankshaft, and is rotated from the axial center of the first crankshaft. The second and third
a first crank that rotatably supports a crankshaft; and a first crank that is rotatably supported at one end by the second crankshaft.
a second crankshaft, one end of which is pivotally supported by the third crankshaft;
a fourth crankshaft that pivotally supports the other ends of the first and second connecting rods, and is provided on the axis of the second shaft so that both the connecting rods are always parallel. fifth and sixth crankshafts that are parallel, and the positional relationship of an isosceles triangle consisting of the fourth, fifth and sixth crankshafts with the first, second and third crankshafts; Since crank portions are formed in the second arms to correspond to each other, the movable range of the robot can be increased, and the rotational inertia of the rotating arms can be reduced.

上記のようにロボツトの可能範囲が広くなり
(詳しくは、第1腕の可動範囲に比して第2腕の
可動範囲が広くなり)、ロボツトを列設する場合
の設置間隔を狭くすることが可能になつて省スペ
ース効果が得られる。
As mentioned above, the possible range of robots has become wider (more specifically, the range of motion of the second arm has become wider than that of the first arm), and the interval between robots installed in rows has become narrower. This makes it possible to save space.

また、第1腕に対する第2腕の可動範囲が広い
と、ロボツト設置個所の近くで組立作業を安全に
行い得るという実用的な効果が得られる。
Furthermore, if the movable range of the second arm relative to the first arm is wide, a practical effect can be obtained in that assembly work can be safely performed near the location where the robot is installed.

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

第1図は従来一般に用いられている2関節形の
組立ロボツトの正面図、第2図乃至第5図は本発
明の一実施例に係る組立ロボツトを示し、第2図
は正面図、第3図は中央で切断した正面断面図、
第4図はダブルリンク部分の平面図、第5図は工
具保持転駆動部分を切断して示した平面図であ
る。第6図は従来の組立ロボツトのリンク機構を
示す模式図、第7図は本発明の一実施例に係るロ
ボツトのリンク機構を示す模式図である。 11……第1腕、12……第2腕、20……固
定部材としてのポスト、21,22,23,24
……駆動モータ、42……ダブルクランク、52
b,52c……ダブルクランク機構の連結杆、5
3……ベルト、54……チエーン、60a,60
b……傘歯車、61a,61b……平歯車、61
c……回転運動を直線運動に変換する手段として
のピニオン、62……同じくラツク、65……工
具保持軸としてのスライド軸。
FIG. 1 is a front view of a conventional two-joint type assembly robot, and FIGS. 2 to 5 show an assembly robot according to an embodiment of the present invention. The figure is a front sectional view cut at the center.
FIG. 4 is a plan view of the double link portion, and FIG. 5 is a cutaway plan view of the tool holding and rolling drive portion. FIG. 6 is a schematic diagram showing a link mechanism of a conventional assembly robot, and FIG. 7 is a schematic diagram showing a link mechanism of a robot according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11...First arm, 12...Second arm, 20...Post as a fixing member, 21, 22, 23, 24
... Drive motor, 42 ... Double crank, 52
b, 52c...Connecting rod of double crank mechanism, 5
3...Belt, 54...Chain, 60a, 60
b...Bevel gear, 61a, 61b...Spur gear, 61
c...pinion as a means for converting rotational motion into linear motion, 62...also a rack, 65...slide shaft as a tool holding shaft.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1軸によつて回動自在なよう固定部材に軸
支された第1腕と、前記第1腕を駆動するよう第
1軸と同一軸心上に設けられた第1の駆動モータ
と、前記第1軸と平行な第2軸により回動自在な
よう第1腕の先端に軸支された第2腕と、第2軸
に平行な軸心方向の摺動及び該軸心の回りに回動
自在なように第2腕の先端に支承された工具保持
軸とを有し、かつ上記の工具保持軸を回動駆動す
る第3のモータを備えてなる組立ロボツトにおい
て、 前記第2腕を駆動するよう前記第1軸と同一軸
心上であり、かつ前記第1腕を挾んで反対側に設
けられた第2の駆動モータと、 前記第1軸の軸心上に設けられた第2の駆動モ
ータの動力を前記第2腕に伝達するダブルクラン
ク機構とを備え、 前記ダブルクランク機構は、 前記第1軸の軸心上に設けられた第1のクラン
ク軸を回転中心とし、前記第1のクランク軸と平
行であり、かつ前記第1のクランク軸の軸心から
等距離の位置に位相差を生じるよう第2及び第3
のクランク軸を回転自在に軸支するクランクと、 前記第2のクランク軸で一端を軸支される第1
の連結杆と、 前記第3のクランク軸で一端を軸支される第2
の連結杆と、 前記第1及び第2の連結杆の他端をそれぞれ軸
支し、両連結杆が常に平行となるよう前記第2軸
の軸心上に設けられた第4のクランク軸と平行で
ある第5及び第6のクランク軸と、よりなり、 前記第4、第5及び第6のクランク軸からなる
2等辺三角形の位置関係を前記第1、第2及び第
3のクランク軸とそれぞれ対応するよう前記第2
腕にクランク部を形成することにより構成されて
いることを特徴とする組立ロボツト。 2 前記第2及び第3のクランク軸が前記第1の
クランク軸に対して有している位相差は略90度で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第1項に
記載の組立ロボツト。
[Scope of Claims] 1. A first arm pivotally supported by a fixed member so as to be rotatable by a first shaft, and a first arm provided on the same axis as the first shaft so as to drive the first arm. a first drive motor; a second arm pivotally supported at the tip of the first arm so as to be rotatable by a second shaft parallel to the first shaft; and a second arm sliding in the axial direction parallel to the second shaft. and a tool holding shaft rotatably supported at the tip of the second arm about the axis, and a third motor for rotationally driving the tool holding shaft. In the robot, a second drive motor coaxial with the first shaft and provided on the opposite side of the first arm to drive the second arm; and an axis of the first shaft. a double crank mechanism that transmits the power of a second drive motor provided on the center to the second arm, the double crank mechanism including: a first crank provided on the axis of the first shaft; The second and third crankshafts are parallel to the first crankshaft and have a phase difference at positions equidistant from the axis of the first crankshaft.
a first crank that rotatably supports a crankshaft; and a first crank that is rotatably supported at one end by the second crankshaft.
a second crankshaft, one end of which is pivotally supported by the third crankshaft;
a fourth crankshaft that pivotally supports the other ends of the first and second connecting rods, and is provided on the axis of the second shaft so that both the connecting rods are always parallel. a fifth and a sixth crankshaft that are parallel; The second
An assembly robot characterized in that it is constructed by forming a crank part in its arm. 2. The assembly robot according to claim 1, wherein the second and third crankshafts have a phase difference of approximately 90 degrees with respect to the first crankshaft. .
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DE8282110022T DE3278424D1 (en) 1981-10-30 1982-10-29 Industrial robot
EP82110022A EP0078522B1 (en) 1981-10-30 1982-10-29 Industrial robot
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