JPH05318347A - 小軌跡加工装置 - Google Patents
小軌跡加工装置Info
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- JPH05318347A JPH05318347A JP4154086A JP15408692A JPH05318347A JP H05318347 A JPH05318347 A JP H05318347A JP 4154086 A JP4154086 A JP 4154086A JP 15408692 A JP15408692 A JP 15408692A JP H05318347 A JPH05318347 A JP H05318347A
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- Japan
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- arm
- small
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- trajectory
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
- B25J9/1065—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms
- B25J9/107—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms of the froglegs type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/20—Control lever and linkage systems
- Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
- Y10T74/20305—Robotic arm
- Y10T74/20317—Robotic arm including electric motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量でコンパクト、小軌跡加工を高精度に制
御できると共に、ツールの汚染がなく、さらに、ケーブ
ル、ワイヤあるいはホースなどのリード部材が物理的な
破損から保護される構造を備えた小軌跡加工装置の提
供。 【構成】 ロボットの手首先端に取り付けられる装置と
し、第１の駆動装置における減速機の出力軸に直結され
た第１のアームと第２の駆動装置における減速機の出力
軸に直結された第２のアームおよび、これら２軸のアー
ムとツールを結合するリンク機構を備え、これらでツー
ルの軌跡を制御する。ベースと第１、第２のアームおよ
びリンク機構で５節リンク構造とし、第１の駆動装置、
第２の駆動装置を共にベースに固定することがある。５
節リンク構造の中間節の一つが内側に入り込むようにア
ームおよびリンクの長さが設定されることがある。
御できると共に、ツールの汚染がなく、さらに、ケーブ
ル、ワイヤあるいはホースなどのリード部材が物理的な
破損から保護される構造を備えた小軌跡加工装置の提
供。 【構成】 ロボットの手首先端に取り付けられる装置と
し、第１の駆動装置における減速機の出力軸に直結され
た第１のアームと第２の駆動装置における減速機の出力
軸に直結された第２のアームおよび、これら２軸のアー
ムとツールを結合するリンク機構を備え、これらでツー
ルの軌跡を制御する。ベースと第１、第２のアームおよ
びリンク機構で５節リンク構造とし、第１の駆動装置、
第２の駆動装置を共にベースに固定することがある。５
節リンク構造の中間節の一つが内側に入り込むようにア
ームおよびリンクの長さが設定されることがある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、産業用ロボットの手
首に取り付けて小軌跡加工用ツールの軌跡制御を行う装
置に関する。
首に取り付けて小軌跡加工用ツールの軌跡制御を行う装
置に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、自動車ボディへのオプションホール
の加工など、曲げ加工後の対象物に後行程で小孔加工を
施す要望が高まっており、特にロボットを用いた、ライ
ン内での加工が望まれている。
の加工など、曲げ加工後の対象物に後行程で小孔加工を
施す要望が高まっており、特にロボットを用いた、ライ
ン内での加工が望まれている。
【０００３】このようなロボットによる小孔加工やアー
ク溶接のウィービング軌跡あるいはマーキング作業など
の小軌跡加工ではツールの軌跡精度が問題となる。しか
し、産業用ロボットでは、慣性が大きく、剛性が低いロ
ボットアーム先端を制御しなければらないこと、また、
ロボットの６軸による軌跡補間演算を行うので、補間周
期が長く、小軌跡では補間間隔が粗くなるなどの理由か
ら、通常のままでは充分な軌跡精度を確保することが困
難である。そこで、従来より、高い軌跡精度を確保する
ためにロボットの手首先端に小軌跡加工装置を取り付け
ている。
ク溶接のウィービング軌跡あるいはマーキング作業など
の小軌跡加工ではツールの軌跡精度が問題となる。しか
し、産業用ロボットでは、慣性が大きく、剛性が低いロ
ボットアーム先端を制御しなければらないこと、また、
ロボットの６軸による軌跡補間演算を行うので、補間周
期が長く、小軌跡では補間間隔が粗くなるなどの理由か
ら、通常のままでは充分な軌跡精度を確保することが困
難である。そこで、従来より、高い軌跡精度を確保する
ためにロボットの手首先端に小軌跡加工装置を取り付け
ている。
【０００４】図７〜図１０は従来の小軌跡加工装置の例
である。図７は、ロボット本体１と独立して、ツール２
を直交２軸および揺動軸の補間により、アーク溶接のウ
ィービング軌跡を制御する小軌跡加工装置３であり、図
８は、ロボット本体１と独立して、ツール２（マジック
インキ）を直交２軸の補間により制御して、マーキング
を行う小軌跡加工装置３である。
である。図７は、ロボット本体１と独立して、ツール２
を直交２軸および揺動軸の補間により、アーク溶接のウ
ィービング軌跡を制御する小軌跡加工装置３であり、図
８は、ロボット本体１と独立して、ツール２（マジック
インキ）を直交２軸の補間により制御して、マーキング
を行う小軌跡加工装置３である。
【０００５】しかし、このように直交軸を用いた構造に
は次の様な欠点がある。ロボット全体が大型化して周囲
との干渉領域が大きくなると共に、ロボット本体１への
負荷も大きくなってしまう。直進軸は潤滑部のシールが
難しい。２軸目のモータ（第２の駆動装置）が１軸目
（第１の駆動装置）で駆動される可動部に設置されるた
め１軸目の負荷が大きく、また、ケーブルの取り回しが
難しい。
は次の様な欠点がある。ロボット全体が大型化して周囲
との干渉領域が大きくなると共に、ロボット本体１への
負荷も大きくなってしまう。直進軸は潤滑部のシールが
難しい。２軸目のモータ（第２の駆動装置）が１軸目
（第１の駆動装置）で駆動される可動部に設置されるた
め１軸目の負荷が大きく、また、ケーブルの取り回しが
難しい。
【０００６】図９，１０は、ロボット本体１（図示して
いない）と独立して、ツール２を半径方向に移動するＴ
２軸とこれを回転するＴ１軸によって円軌跡を描くコン
パス機構で、かつ、この２軸の補間により、円以外の軌
跡を制御する機構である。符号Ｍ１はＴ１軸駆動用のサ
ーボモータ、同Ｍ２はＴ２軸駆動用のサーボモータであ
る。
いない）と独立して、ツール２を半径方向に移動するＴ
２軸とこれを回転するＴ１軸によって円軌跡を描くコン
パス機構で、かつ、この２軸の補間により、円以外の軌
跡を制御する機構である。符号Ｍ１はＴ１軸駆動用のサ
ーボモータ、同Ｍ２はＴ２軸駆動用のサーボモータであ
る。
【０００７】しかし、このようなコンパス機構は、次の
ような欠点を持っている。最終減速段がギア４であるた
め、バックラッシがあり、円軌跡以外の形状ではこのバ
ックラッシの影響が出て、精度が確保できなくなる。こ
のバックラッシを除去しようとすると、装置が複雑にな
り大形化、コスト高を招いてしまう。ギアによる一段の
減速のため、減速比が取れず、そのため出力の大きなモ
ータになってしまい、装置の大形化、コスト高、消費電
力の増大を招く。また、ピッチが大きく補間精度の劣化
を招いていた。
ような欠点を持っている。最終減速段がギア４であるた
め、バックラッシがあり、円軌跡以外の形状ではこのバ
ックラッシの影響が出て、精度が確保できなくなる。こ
のバックラッシを除去しようとすると、装置が複雑にな
り大形化、コスト高を招いてしまう。ギアによる一段の
減速のため、減速比が取れず、そのため出力の大きなモ
ータになってしまい、装置の大形化、コスト高、消費電
力の増大を招く。また、ピッチが大きく補間精度の劣化
を招いていた。
【０００８】ギアを多段にして減速比を確保しようとす
ると、重量の増大、装置の大形化、バックラッシの累
積、コストの増加を招いてしまう。このコンパス機構を
小孔加工などのレーザ加工に適用した場合、図のように
ツール２と光ファイバケーブル５の接続部が本体の中に
なってしまい、日常の、光学系の保守作業が困難になっ
てしまう。同様にレーザ加工に適用した場合、偏心回動
する可動部の内側を光学系が通ることになり、また、可
動部の潤滑部をシールするのが困難であり、潤滑部によ
る汚染から光学系を保護するのが困難である。コンパス
機構であるため、円軌跡動作により、ツール２が一回転
し、ツール２へのケーブル５が過剰に捩じれてしまうの
を防止するため、ツール２をベアリング６などで支持
し、回り止め７を設けなければならない。
ると、重量の増大、装置の大形化、バックラッシの累
積、コストの増加を招いてしまう。このコンパス機構を
小孔加工などのレーザ加工に適用した場合、図のように
ツール２と光ファイバケーブル５の接続部が本体の中に
なってしまい、日常の、光学系の保守作業が困難になっ
てしまう。同様にレーザ加工に適用した場合、偏心回動
する可動部の内側を光学系が通ることになり、また、可
動部の潤滑部をシールするのが困難であり、潤滑部によ
る汚染から光学系を保護するのが困難である。コンパス
機構であるため、円軌跡動作により、ツール２が一回転
し、ツール２へのケーブル５が過剰に捩じれてしまうの
を防止するため、ツール２をベアリング６などで支持
し、回り止め７を設けなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、軽量でコ
ンパクト、小軌跡加工を高精度に制御できると共に、ツ
ールの汚染がなく、さらに、ケーブル、ワイヤあるいは
ホースなどのリード部材が物理的な破損から保護される
構造を備えた小軌跡加工装置の提供を課題とする。
ンパクト、小軌跡加工を高精度に制御できると共に、ツ
ールの汚染がなく、さらに、ケーブル、ワイヤあるいは
ホースなどのリード部材が物理的な破損から保護される
構造を備えた小軌跡加工装置の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ロボットの手首先端に取
り付けられる装置とし、第１の駆動装置における減速機
の出力軸に直結された第１のアームと、第２の駆動装置
における出力軸に直結された第２のアームおよび、これ
ら２軸のアームとツールを結合するリンク機構を備えた
２軸構造とする。前記の装置において、装置のベースと
第１、第２のアームおよびリンク機構で５節リンク構造
とされることがある。
り付けられる装置とし、第１の駆動装置における減速機
の出力軸に直結された第１のアームと、第２の駆動装置
における出力軸に直結された第２のアームおよび、これ
ら２軸のアームとツールを結合するリンク機構を備えた
２軸構造とする。前記の装置において、装置のベースと
第１、第２のアームおよびリンク機構で５節リンク構造
とされることがある。
【００１１】前記の装置において、第１の駆動装置、第
２の駆動装置が共に装置のベースに固定されることがあ
る。前記の装置において、５節リンク構造の中間節の一
つが内側に入り込むようにアームおよびリンクの長さが
設定されることがある。前記の装置において、５節リン
ク構造の中間節にツールが、ツール側部品の一部を中間
節側構造の部品に兼用して取り付けられることがある。
前記の装置において、駆動装置の潤滑部がＯリング、オ
イルシールなどにより完全密封構造とされることがあ
る。
２の駆動装置が共に装置のベースに固定されることがあ
る。前記の装置において、５節リンク構造の中間節の一
つが内側に入り込むようにアームおよびリンクの長さが
設定されることがある。前記の装置において、５節リン
ク構造の中間節にツールが、ツール側部品の一部を中間
節側構造の部品に兼用して取り付けられることがある。
前記の装置において、駆動装置の潤滑部がＯリング、オ
イルシールなどにより完全密封構造とされることがあ
る。
【００１２】
【作用】２軸のアームとリンク機構は、第１、第２の駆
動装置に駆動されてツール位置を定める。５節リンク構
造は、第１、第２の駆動装置と第１、第２アームとの連
動連結構造を簡素にする。第１の駆動装置、第２の駆動
装置が共に装置のベースに固定された構成によって、一
方の駆動装置が他方の駆動装置の負荷になることがな
く、また、アームやリンクが移動するときの慣性を小さ
くする。
動装置に駆動されてツール位置を定める。５節リンク構
造は、第１、第２の駆動装置と第１、第２アームとの連
動連結構造を簡素にする。第１の駆動装置、第２の駆動
装置が共に装置のベースに固定された構成によって、一
方の駆動装置が他方の駆動装置の負荷になることがな
く、また、アームやリンクが移動するときの慣性を小さ
くする。
【００１３】５節リンク構造の中間節の一つが内側に入
り込む構成は、アーム、リンクからなる構成と共に小軌
跡加工装置を軽量、コンパクトにすることを可能にす
る。ツール側部品の一部を中間節側構造の部品に兼用す
る構成は、小軌跡加工装置を軽量、コンパクトにすると
共に、安価な提供を可能とする。アームとリンク機構は
ツールを駆動部から引き離し、また、潤滑部の完全密封
構造は、ツールの汚染を防止する。
り込む構成は、アーム、リンクからなる構成と共に小軌
跡加工装置を軽量、コンパクトにすることを可能にす
る。ツール側部品の一部を中間節側構造の部品に兼用す
る構成は、小軌跡加工装置を軽量、コンパクトにすると
共に、安価な提供を可能とする。アームとリンク機構は
ツールを駆動部から引き離し、また、潤滑部の完全密封
構造は、ツールの汚染を防止する。
【００１４】
【実施例】図１〜３は、本発明による小軌跡加工装置３
を示し、ロボット本体１の手首先端に取り付けられてい
る。小軌跡加工装置３は、ベース８、第１の駆動装置
９、第２の駆動装置１０、第１アーム１１、第２アーム
１２、第１リンク１３、第２リンク１４およびツール２
を備えている。第１の駆動装置９と第２の駆動装置１０
はベース８にそれぞれの出力軸線ａ１，ａ２を平行に、
かつ、構造上で可能な限り近接させて固定されている。
第１の駆動装置９は第１のサーボモータＭ１と第１の減
速機Ｄ１で構成され、第２の駆動装置１０は第２のサー
ボモータＭ２と第２の減速機Ｄ２で構成されており、サ
ーボモータＭ１，Ｍ２の出力軸に減速機Ｄ１，Ｄ２の入
力軸がそれぞれ接続されている。
を示し、ロボット本体１の手首先端に取り付けられてい
る。小軌跡加工装置３は、ベース８、第１の駆動装置
９、第２の駆動装置１０、第１アーム１１、第２アーム
１２、第１リンク１３、第２リンク１４およびツール２
を備えている。第１の駆動装置９と第２の駆動装置１０
はベース８にそれぞれの出力軸線ａ１，ａ２を平行に、
かつ、構造上で可能な限り近接させて固定されている。
第１の駆動装置９は第１のサーボモータＭ１と第１の減
速機Ｄ１で構成され、第２の駆動装置１０は第２のサー
ボモータＭ２と第２の減速機Ｄ２で構成されており、サ
ーボモータＭ１，Ｍ２の出力軸に減速機Ｄ１，Ｄ２の入
力軸がそれぞれ接続されている。
【００１５】減速機Ｄ１の出力軸１５には第１アーム１
１の基部１１ａが固定され、減速機Ｄ２の出力軸１６に
は第２アーム１２の基部１２ａが固定され、これらアー
ム１１，１２が出力軸線ａ１，ａ２に対して直交する面
で回動されるようになっている。さらに、第１アーム１
１の他端１１ｂには第１リンク１３の基部１３ａが回動
自在に連結され、第２アーム１２の他端１２ｂには第２
リンク１４の基部１４ａが連結され、そして、第１リン
ク１３の他端１３ｂと第２リンク１４の他端１４ｂが連
結されて、ベース８を含め全体として５節リンク構造と
なっている。
１の基部１１ａが固定され、減速機Ｄ２の出力軸１６に
は第２アーム１２の基部１２ａが固定され、これらアー
ム１１，１２が出力軸線ａ１，ａ２に対して直交する面
で回動されるようになっている。さらに、第１アーム１
１の他端１１ｂには第１リンク１３の基部１３ａが回動
自在に連結され、第２アーム１２の他端１２ｂには第２
リンク１４の基部１４ａが連結され、そして、第１リン
ク１３の他端１３ｂと第２リンク１４の他端１４ｂが連
結されて、ベース８を含め全体として５節リンク構造と
なっている。
【００１６】減速機Ｄ１の出力軸１５と第１アーム１１
の基部１１ａとの連結点が第１の節Ｊ１、減速機Ｄ２の
出力軸１６と第２アーム１２の基部１２ａとの連結点が
第２の節Ｊ２、第１アーム１１の他端１１ｂと第１リン
ク１３の基部１３ａの連結点が第３の節Ｊ３、第２アー
ム１２の他端１２ｂと第２リンク１４の基部１４ａの連
結点が第４の節Ｊ４および第１リンク１３の他端１３ｂ
と第２リンク１４の他端１４ｂとの連結点が第５の節Ｊ
５を形成している。第３〜第５の節Ｊ３〜Ｊ５は作動中
に位置が変動する中間節であり、それぞれラジアルベア
リング１７（図１）を介して軽く、かつ、ガタなく回動
できるように結合されている。
の基部１１ａとの連結点が第１の節Ｊ１、減速機Ｄ２の
出力軸１６と第２アーム１２の基部１２ａとの連結点が
第２の節Ｊ２、第１アーム１１の他端１１ｂと第１リン
ク１３の基部１３ａの連結点が第３の節Ｊ３、第２アー
ム１２の他端１２ｂと第２リンク１４の基部１４ａの連
結点が第４の節Ｊ４および第１リンク１３の他端１３ｂ
と第２リンク１４の他端１４ｂとの連結点が第５の節Ｊ
５を形成している。第３〜第５の節Ｊ３〜Ｊ５は作動中
に位置が変動する中間節であり、それぞれラジアルベア
リング１７（図１）を介して軽く、かつ、ガタなく回動
できるように結合されている。
【００１７】第４の中間節Ｊ４は、節Ｊ２と節Ｊ５を結
ぶ線の内側に常に位置するように、前記アーム１１，１
２とリンク１３，１４の長さが設定されている。
ぶ線の内側に常に位置するように、前記アーム１１，１
２とリンク１３，１４の長さが設定されている。
【００１８】ツール２はレーザ加工用ヘッドであってリ
ード部材としての光ファイバケーブル１８が接続されて
いる。ツール２、第５の節Ｊ５にその部品の一部を中間
節側構造の部品に兼用して取り付けられている。すなわ
ち、ツール２の器体１９は上端で中間節Ｊ５において第
２リンク１４の他端１４ｂにボルト２０で固定されて取
り付けられているが、このときに節Ｊ５における第１リ
ンク１３の他端と第２リンク１４の他端１４ｂに介在さ
れるラジアルベアリング１７の内輪２１を器体１９の上
端に設けたフランジ２２で押さえ付けて固定している。
なお、ベアリング１７の外輪２３は外部から第２リンク
１３の他端１３ｂに嵌めこまれて固定されるベアリング
押さえ２４によって固定される。
ード部材としての光ファイバケーブル１８が接続されて
いる。ツール２、第５の節Ｊ５にその部品の一部を中間
節側構造の部品に兼用して取り付けられている。すなわ
ち、ツール２の器体１９は上端で中間節Ｊ５において第
２リンク１４の他端１４ｂにボルト２０で固定されて取
り付けられているが、このときに節Ｊ５における第１リ
ンク１３の他端と第２リンク１４の他端１４ｂに介在さ
れるラジアルベアリング１７の内輪２１を器体１９の上
端に設けたフランジ２２で押さえ付けて固定している。
なお、ベアリング１７の外輪２３は外部から第２リンク
１３の他端１３ｂに嵌めこまれて固定されるベアリング
押さえ２４によって固定される。
【００１９】５節リンク構造に関する諸データを図４の
とおり定めると、第５節Ｊ５に取り付けられたツール２
の位置（ｘ，ｙ）は次の式で表わせる。 ｘ＝Ｌ1 sin θ1 ＋Ｌ3 sin θ3 … ｙ＝−Ｌ1 cos θ1 ＋Ｌ3 cos θ3 … したがって、θ3 がＬ1 ，Ｌ3 など既知の値および第
１、第２アームの回動角度として設定される値θ1 ，θ
2 の関数であれば、駆動装置９，１０によってツール２
の位置を制御することができる。
とおり定めると、第５節Ｊ５に取り付けられたツール２
の位置（ｘ，ｙ）は次の式で表わせる。 ｘ＝Ｌ1 sin θ1 ＋Ｌ3 sin θ3 … ｙ＝−Ｌ1 cos θ1 ＋Ｌ3 cos θ3 … したがって、θ3 がＬ1 ，Ｌ3 など既知の値および第
１、第２アームの回動角度として設定される値θ1 ，θ
2 の関数であれば、駆動装置９，１０によってツール２
の位置を制御することができる。
【００２０】以下は、θ3 ＝ｆ（Ｌ0 ，Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ
3 ，Ｌ4 ，θ1 ，θ2 ）であることの説明である。図４
において、次の２式が成立する。 Ｌ0 ＋Ｌ1 cos θ1 −Ｌ2 cos θ2 −Ｌ3 cos θ3 −Ｌ4 cos θ4 ＝０ … Ｌ1 sin θ1 −Ｌ2 sin θ2 ＋Ｌ3 sin θ3 −Ｌ4 sin θ4 ＝０ … ただし、中間節Ｊ４は常に内側に存在する。θ4 関係を
左辺に移動し、 Ｌ4 cos θ4 ＝Ｌ0 ＋Ｌ1 cos θ1 −Ｌ2 cos θ2 −Ｌ3 cos θ3 … Ｌ4 sin θ4 ＝Ｌ1 sin θ1 −Ｌ2 sin θ2 ＋Ｌ3 sin θ3 … 、式の左辺、右辺をそれぞれ２乗し加えると次の式
を得る。
3 ，Ｌ4 ，θ1 ，θ2 ）であることの説明である。図４
において、次の２式が成立する。 Ｌ0 ＋Ｌ1 cos θ1 −Ｌ2 cos θ2 −Ｌ3 cos θ3 −Ｌ4 cos θ4 ＝０ … Ｌ1 sin θ1 −Ｌ2 sin θ2 ＋Ｌ3 sin θ3 −Ｌ4 sin θ4 ＝０ … ただし、中間節Ｊ４は常に内側に存在する。θ4 関係を
左辺に移動し、 Ｌ4 cos θ4 ＝Ｌ0 ＋Ｌ1 cos θ1 −Ｌ2 cos θ2 −Ｌ3 cos θ3 … Ｌ4 sin θ4 ＝Ｌ1 sin θ1 −Ｌ2 sin θ2 ＋Ｌ3 sin θ3 … 、式の左辺、右辺をそれぞれ２乗し加えると次の式
を得る。
【００２１】 cos θ3 （２Ｌ1 ・Ｌ3 cos θ1 −２Ｌ2 ・Ｌ3 cos θ2 ＋２Ｌ0 ・Ｌ3 ） ＋sin θ3 （−２Ｌ1 ・Ｌ3 sin θ1 ＋２Ｌ2 ・Ｌ3 sin θ2 ） ‖ Ｌ0 2 ＋Ｌ1 2 ＋Ｌ2 2 −Ｌ4 2 ＋Ｌ3 2 ＋２Ｌ0 ・Ｌ1 cos θ1 −２Ｌ0 ・Ｌ2 cos θ2 −２Ｌ1 ・Ｌ2 cos( θ1 −θ2) … 左辺における、cos θ4 ，sin θ4 の係数および右辺は
既知の値または設定値で構成されているから、 Ａ＝（２Ｌ1 ・Ｌ3 cos θ1 −２Ｌ2 ・Ｌ3 cos θ2 ＋
２Ｌ0 ・Ｌ3 ） Ｂ＝（−２Ｌ1 ・Ｌ3 sin θ1 ＋２Ｌ2 ・Ｌ3 sin
θ2 ） Ｃ＝右辺 とすると次式を得る。
既知の値または設定値で構成されているから、 Ａ＝（２Ｌ1 ・Ｌ3 cos θ1 −２Ｌ2 ・Ｌ3 cos θ2 ＋
２Ｌ0 ・Ｌ3 ） Ｂ＝（−２Ｌ1 ・Ｌ3 sin θ1 ＋２Ｌ2 ・Ｌ3 sin
θ2 ） Ｃ＝右辺 とすると次式を得る。
【００２２】 Ａcos θ3 ＋Ｂsin θ3 ＝Ｃ … したがって、 θ3 ＝cos -1 ［Ｃ／（Ａ2 ＋Ｂ2 ）1 / 2 ］＋tan -1 （Ｂ／Ａ）… すなわち、駆動装置９，１０の回転角度を設定すること
でツール２の軌跡を制御することができる。
でツール２の軌跡を制御することができる。
【００２３】ロボット本体１と小軌跡加工装置３は独立
して作動される。加工対象物に対し、まず、ロボット本
体１によって手首位置が定められ、ついで小軌跡加工装
置が駆動される。
して作動される。加工対象物に対し、まず、ロボット本
体１によって手首位置が定められ、ついで小軌跡加工装
置が駆動される。
【００２４】制御装置によって第１モータＭ１、第２モ
ータＭ２が駆動されると第１減速機Ｄ１、第２減速機Ｄ
２を介して第１アーム１１、第２アーム１２がθ１、θ
２だけ回動される。すると、第１アーム１１と第２アー
ム１２にそれぞれ結合された第１リンク１３、第２リン
ク１４を介してツール２の位置が前記の，式による
位置（ｘ，ｙ）に定められる。この作動が連続して行わ
れ、小軌跡加工が行われる。
ータＭ２が駆動されると第１減速機Ｄ１、第２減速機Ｄ
２を介して第１アーム１１、第２アーム１２がθ１、θ
２だけ回動される。すると、第１アーム１１と第２アー
ム１２にそれぞれ結合された第１リンク１３、第２リン
ク１４を介してツール２の位置が前記の，式による
位置（ｘ，ｙ）に定められる。この作動が連続して行わ
れ、小軌跡加工が行われる。
【００２５】この際、第１アーム１１、第２アーム１２
は減速機Ｄ１，Ｄ２を介して回動されるため、モータの
回転角度に対し、減速機における出力軸の回転角度が非
常に小さくなるので、小軌跡加工における補間間隔を精
密に設定することができる。第１、第２のモータ１１，
１２は市販の量産品であり、減速機１３，１４も市販の
量産品である。また、駆動部の潤滑部は全て偏心のない
回動構造なので通常のＯリング、オイルシールにより密
封構造とされる。
は減速機Ｄ１，Ｄ２を介して回動されるため、モータの
回転角度に対し、減速機における出力軸の回転角度が非
常に小さくなるので、小軌跡加工における補間間隔を精
密に設定することができる。第１、第２のモータ１１，
１２は市販の量産品であり、減速機１３，１４も市販の
量産品である。また、駆動部の潤滑部は全て偏心のない
回動構造なので通常のＯリング、オイルシールにより密
封構造とされる。
【００２６】図５は、５節リンク構造に関する他の実施
例で、中間節Ｊ４を第２節Ｊ２と第５節Ｊ５を結ぶ線Ｌ
よりも外側に配置した例である。角度θ４に関しては前
記と同様にして求めることができる。しかし、この例で
は５リンク構造は前記の第１実施例より少し大形にな
る。また、この例では、ツール２は第１リンク１３の節
Ｊ３を越えた延長上に配置されている。
例で、中間節Ｊ４を第２節Ｊ２と第５節Ｊ５を結ぶ線Ｌ
よりも外側に配置した例である。角度θ４に関しては前
記と同様にして求めることができる。しかし、この例で
は５リンク構造は前記の第１実施例より少し大形にな
る。また、この例では、ツール２は第１リンク１３の節
Ｊ３を越えた延長上に配置されている。
【００２７】図６は、５節リンク構造に関する他の実施
例で、中間節Ｊ４を節Ｊ２と節Ｊ５を結ぶ線Ｌよりも内
側に配置した例において、ツール２を第１リンク１３の
節Ｊ３を越えた延長上に配置した例である。このよう
に、ツール２を取り付ける位置は中間節Ｊ５に限らず、
他の中間節あるいはアーム、またはリンクの節を越えた
延長上であっても良い。
例で、中間節Ｊ４を節Ｊ２と節Ｊ５を結ぶ線Ｌよりも内
側に配置した例において、ツール２を第１リンク１３の
節Ｊ３を越えた延長上に配置した例である。このよう
に、ツール２を取り付ける位置は中間節Ｊ５に限らず、
他の中間節あるいはアーム、またはリンクの節を越えた
延長上であっても良い。
【００２８】なお、第１節Ｊ１と第２節Ｊ２を同一軸線
上に配して、第４図におけるＬ0 距離を０にすると前記
の５節リンク構造は４節のリンク構造となるが、作動上
で格別の差異はなく、本発明の作用効果を発揮すること
ができる。しかし、第１、第２の駆動装置９，１０を同
一軸線上に配置するための構造が複雑になり構造が少し
大形になる。
上に配して、第４図におけるＬ0 距離を０にすると前記
の５節リンク構造は４節のリンク構造となるが、作動上
で格別の差異はなく、本発明の作用効果を発揮すること
ができる。しかし、第１、第２の駆動装置９，１０を同
一軸線上に配置するための構造が複雑になり構造が少し
大形になる。
【００２９】以上は実施例であり、本発明は図示された
具体的な構造に限定されるものではない。
具体的な構造に限定されるものではない。
【００３０】
【発明の効果】 〔請求項１の発明〕２つの駆動装置とリンク構造でツー
ルの軌跡を制御するので、駆動装置側の構造にツール側
の構造を入りこませるなどの必要がなく、構造が簡素で
正確な制御を行える。また、ツールに対するリード部材
が過度に捩じれたりすることがない。さらに、コンパス
機構で必要となる回り止めも不要であり、回り止めによ
る干渉を避けることができる。
ルの軌跡を制御するので、駆動装置側の構造にツール側
の構造を入りこませるなどの必要がなく、構造が簡素で
正確な制御を行える。また、ツールに対するリード部材
が過度に捩じれたりすることがない。さらに、コンパス
機構で必要となる回り止めも不要であり、回り止めによ
る干渉を避けることができる。
【００３１】減速機を用いているため、減速比が大き
く、出力の小さいモータで駆動することが可能となって
いる。また、減速機からの出力はギアなどを介さず、直
結であるため、バックラッシが小さく、剛性が高い。こ
のため、高精度の小軌跡加工を行える。市販の小型モー
タを２軸に利用できることや減速機も市販のユニットを
利用できるので安価に実現できる。
く、出力の小さいモータで駆動することが可能となって
いる。また、減速機からの出力はギアなどを介さず、直
結であるため、バックラッシが小さく、剛性が高い。こ
のため、高精度の小軌跡加工を行える。市販の小型モー
タを２軸に利用できることや減速機も市販のユニットを
利用できるので安価に実現できる。
【００３２】ツールは駆動部の潤滑部などの汚染源と離
れているため、ツールがレーザ加工用のものであって
も、光学系が汚染される心配がない。また、日常の光学
系の保守作業についても光ファイバーケーブルや、ツー
ルの脱着が容易である。 〔請求項２の発明〕前記の作用効果に加え、駆動部の全
体構造をより小形に構成できる。
れているため、ツールがレーザ加工用のものであって
も、光学系が汚染される心配がない。また、日常の光学
系の保守作業についても光ファイバーケーブルや、ツー
ルの脱着が容易である。 〔請求項２の発明〕前記の作用効果に加え、駆動部の全
体構造をより小形に構成できる。
【００３３】〔請求項３の発明〕モータや減速機などの
駆動装置は全てベースに固定されているため、駆動装置
自身が他の駆動装置に対して負荷となることがない。こ
の結果、アームなど可動部の慣性を小さくすることがで
き、前記の作用効果に加え、制御性が向上する。また、
駆動装置は移動しないので、これらに対するケーブルな
どの取り回しが容易である。
駆動装置は全てベースに固定されているため、駆動装置
自身が他の駆動装置に対して負荷となることがない。こ
の結果、アームなど可動部の慣性を小さくすることがで
き、前記の作用効果に加え、制御性が向上する。また、
駆動装置は移動しないので、これらに対するケーブルな
どの取り回しが容易である。
【００３４】〔請求項４の発明〕前記の作用効果に加
え、５節リンク構造を内側へ折り畳んだ格好でコンパク
トに納めることができる。 〔請求項５の発明〕前記の作用効果に加え、部品の兼用
化、省スペース化が達成され、小形化と共にコストダウ
ンを図ることができる。
え、５節リンク構造を内側へ折り畳んだ格好でコンパク
トに納めることができる。 〔請求項５の発明〕前記の作用効果に加え、部品の兼用
化、省スペース化が達成され、小形化と共にコストダウ
ンを図ることができる。
【００３５】〔請求項６の発明〕駆動部の潤滑部はＯリ
ング、オイルシールによる密封構造とすることが簡単で
で、潤滑油などの洩れがなく、前記の作用効果に加え、
ツールを汚染することがない。
ング、オイルシールによる密封構造とすることが簡単で
で、潤滑油などの洩れがなく、前記の作用効果に加え、
ツールを汚染することがない。
【図１】小軌跡加工装置の正面図（一部断面）。
【図２】小軌跡加工装置の平面図。
【図３】機構図。
【図４】作動を説明するための平面図。
【図５】機構図（第２の実施例）。
【図６】機構図（第３の実施例）。
【図７】従来例の全体図。
【図８】従来例の全体図。
【図９】従来例を説明するための機構図。
【図１０】従来例を説明するための機構図。
１ ロボット本体 ２ ツール ３ 小軌跡加工装置 ８ ベース ９ 第１の駆動装置 １０ 第２の駆動
装置 １１ 第１アーム １２ 第２アー
ム １３ 第１リンク １４ 第２リン
ク １５ 第１減速機の出力軸 １６ 第２減速
機の出力軸 ２２ フランジ Ｍ１ 第１のサーボモータ Ｍ２ 第２のサ
ーボモータ Ｄ１ 第１の減速機 Ｄ２ 第２の減
速機
装置 １１ 第１アーム １２ 第２アー
ム １３ 第１リンク １４ 第２リン
ク １５ 第１減速機の出力軸 １６ 第２減速
機の出力軸 ２２ フランジ Ｍ１ 第１のサーボモータ Ｍ２ 第２のサ
ーボモータ Ｄ１ 第１の減速機 Ｄ２ 第２の減
速機
Claims (6)
- 【請求項１】 ロボットの手首先端に取り付けられる装
置であって、第１の駆動装置における減速機の出力軸に
直結された第１のアームと第２の駆動装置における減速
機の出力軸に直結された第２のアームおよび、これら２
軸のアームとツールを結合するリンク機構を備え、ツー
ルの軌跡を制御することを特徴とした小軌跡加工装置。 - 【請求項２】 ベースと第１、第２のアームおよびリン
ク機構が５節リンク構造となっていることを特徴とした
請求項１に記載の小軌跡加工装置。 - 【請求項３】 第１の駆動装置、第２の駆動装置が共に
装置のベースに固定されていることを特徴とした請求項
２に記載の小軌跡加工装置。 - 【請求項４】 ５節リンク構造の中間節の一つが内側に
入り込むようにアームおよびリンクの長さが設定されて
いることを特徴とした請求項１〜３のいずれか一つに記
載の小軌跡加工装置。 - 【請求項５】 ５節リンク構造の中間節にツールが、ツ
ール側部品の一部を中間節側構造の部品に兼用して取り
付けられていることを特徴とした請求項１〜４のいずれ
か一つに記載の小軌跡加工装置。 - 【請求項６】 駆動装置の潤滑部がＯリング、オイルシ
ールなどにより完全密封構造となっていることを特徴と
した請求項１〜５のいずれか一つに記載の小軌跡加工装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4154086A JP2722295B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 小軌跡加工装置 |
| US08/182,068 US5549018A (en) | 1992-05-22 | 1993-04-03 | Small-locus machining apparatus |
| EP93911964A EP0598912B1 (en) | 1992-05-22 | 1993-04-30 | Small pass machining apparatus |
| PCT/JP1993/000584 WO1993024285A1 (en) | 1992-05-22 | 1993-04-30 | Small pass machining apparatus |
| DE69308747T DE69308747T2 (de) | 1992-05-22 | 1993-04-30 | Bearbeitungsmaschine mit kleinen schritte |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4154086A JP2722295B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 小軌跡加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05318347A true JPH05318347A (ja) | 1993-12-03 |
| JP2722295B2 JP2722295B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=15576593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4154086A Expired - Fee Related JP2722295B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 小軌跡加工装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5549018A (ja) |
| EP (1) | EP0598912B1 (ja) |
| JP (1) | JP2722295B2 (ja) |
| DE (1) | DE69308747T2 (ja) |
| WO (1) | WO1993024285A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015093376A (ja) * | 2014-04-10 | 2015-05-18 | スターテクノ株式会社 | ワーク加工装置 |
| WO2022131175A1 (ja) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | ファナック株式会社 | 複数の移動機械を移動させて所定の作業を行う制御装置、機械システム、方法、及びコンピュータプログラム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4428488C1 (de) * | 1994-08-12 | 1995-10-26 | Hans Richter | Handgelenk für die Arbeitshand eines Roboters |
| KR101205364B1 (ko) * | 2010-05-13 | 2012-11-28 | 삼성중공업 주식회사 | 탈부착형 ４절 링크기구 구동장치를 갖는 산업용 로봇 |
| JP5488494B2 (ja) * | 2011-02-23 | 2014-05-14 | 株式会社安川電機 | ロボットシステム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03196989A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Komatsu Ltd | 工業用ロボット等における工具把持部装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5656396A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-18 | Hiroshi Makino | Robot for assembly |
| JPS5969283A (ja) * | 1982-10-12 | 1984-04-19 | 豊田工機株式会社 | 水平多関節型ロボツト |
| JPS6048276A (ja) * | 1983-08-25 | 1985-03-15 | 日本電気株式会社 | リンク式ロボット |
| JPS6049276A (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | モノパルスレ−ダ受信機 |
| AU3583084A (en) * | 1983-12-10 | 1985-06-13 | Aida Engineering Ltd. | Playback grinding robot |
| JPS61121880A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | 松下電器産業株式会社 | 直接駆動方式ロボツト |
| US4712971A (en) * | 1985-02-13 | 1987-12-15 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Control arm assembly |
| JPS61244475A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | 株式会社東芝 | 産業用ロボツト |
| JPS6219389A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-28 | 松下電器産業株式会社 | 産業用ロボツト |
| NL8600143A (nl) * | 1986-01-23 | 1987-08-17 | Philips Nv | Manipulator met stangenmechanisme. |
| JPS63150177A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | 工業技術院長 | 可変コンプライアンスパラレルリンクア−ム |
| DE3704505A1 (de) * | 1987-02-13 | 1988-08-25 | Leybold Ag | Einlegegeraet fuer vakuumanlagen |
| JPH03118618A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-21 | Fanuc Ltd | 制振効果を持つスライディングモード制御による制御方式 |
| GB8924500D0 (en) * | 1989-10-31 | 1989-12-20 | Portsmouth Tech Consult | Scanning devices |
| US5107719A (en) * | 1990-08-28 | 1992-04-28 | The University Of Michigan | Adjustable robotic mechanism |
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-
1992
- 1992-05-22 JP JP4154086A patent/JP2722295B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-03 US US08/182,068 patent/US5549018A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-30 WO PCT/JP1993/000584 patent/WO1993024285A1/ja active IP Right Grant
- 1993-04-30 DE DE69308747T patent/DE69308747T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-30 EP EP93911964A patent/EP0598912B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH03196989A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Komatsu Ltd | 工業用ロボット等における工具把持部装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69308747T2 (de) | 1997-06-26 |
| EP0598912A1 (en) | 1994-06-01 |
| EP0598912A4 (en) | 1994-08-10 |
| US5549018A (en) | 1996-08-27 |
| DE69308747D1 (de) | 1997-04-17 |
| WO1993024285A1 (en) | 1993-12-09 |
| EP0598912B1 (en) | 1997-03-12 |
| JP2722295B2 (ja) | 1998-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |