JPH05329792A - ロボットアームのバランサ装置 - Google Patents
ロボットアームのバランサ装置Info
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- JPH05329792A JPH05329792A JP13387792A JP13387792A JPH05329792A JP H05329792 A JPH05329792 A JP H05329792A JP 13387792 A JP13387792 A JP 13387792A JP 13387792 A JP13387792 A JP 13387792A JP H05329792 A JPH05329792 A JP H05329792A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、軽量でしかもロッボトアー
ムの設置姿勢の如何に関わりなくバランサ機能を発揮可
能なロボットアームのバランサ装置を提供することにあ
る。 【構成】 上述の目的を達成するため本発明によるロボ
ットアームのバランサ装置は、ロボットアームの角度位
置を検出する角度位置検出手段と、前記ロボットアーム
の回転動作の加速方向を検出する加速方向検出手段と、
一方の端部が、前記ロボットアームの回転中心の近傍
の、同ロボットアームからは独立した所定位置に回転可
能に固定され、他方の端部が、前記ロボットアーム上の
前記先端関節部近傍の所定位置に回転可能に取着され、
そして所定の直線に沿って前進、後退可能な少なくとも
1つの流体作動型アクチュエータ手段と、前記角度位置
検出手段と、前記加速方向検出手段による検出結果に基
づいて、前記ロボットアームの加速動作を補助するよう
に、前記流体作動型アクチュエータ手段に供給される作
動流体を供給、遮断する制御手段とを具備する構成とし
た。
ムの設置姿勢の如何に関わりなくバランサ機能を発揮可
能なロボットアームのバランサ装置を提供することにあ
る。 【構成】 上述の目的を達成するため本発明によるロボ
ットアームのバランサ装置は、ロボットアームの角度位
置を検出する角度位置検出手段と、前記ロボットアーム
の回転動作の加速方向を検出する加速方向検出手段と、
一方の端部が、前記ロボットアームの回転中心の近傍
の、同ロボットアームからは独立した所定位置に回転可
能に固定され、他方の端部が、前記ロボットアーム上の
前記先端関節部近傍の所定位置に回転可能に取着され、
そして所定の直線に沿って前進、後退可能な少なくとも
1つの流体作動型アクチュエータ手段と、前記角度位置
検出手段と、前記加速方向検出手段による検出結果に基
づいて、前記ロボットアームの加速動作を補助するよう
に、前記流体作動型アクチュエータ手段に供給される作
動流体を供給、遮断する制御手段とを具備する構成とし
た。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットアームのバラ
ンサ装置に関し、特にロボット機体の設置角度に関わり
無く効果的に負荷バランスを果たし得ると同時に、ロボ
ットアームの駆動系への負荷影響を可及的に軽減した軽
量なロボットアームのバランサ装置に関する。
ンサ装置に関し、特にロボット機体の設置角度に関わり
無く効果的に負荷バランスを果たし得ると同時に、ロボ
ットアームの駆動系への負荷影響を可及的に軽減した軽
量なロボットアームのバランサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、産業用ロボットのロボッ
トアームは、三次元空間内での運動自由度を確保するた
めに、回転枢動形または自在継手形等の種々の機構を用
いた関節を少なくとも1つ備え、かつアームの先端に手
首を介してワークを把持するハンドや工具、作業具等の
エンドエフェクタ等のかなりの重量物を有しており、更
に、ワーク重量を含めると重力による大きなモーメント
が作用する。そのため例えば、ロボットアームを重力の
作用方向とは反対の方向に回転駆動するためには大きな
トルクが必要となり、必然的に大出力の駆動モータを備
えなければならなくなる。依って、従来の産業用ロボッ
トにおいては、バランサ装置を利用して、重力によるモ
ーメントとは反対方向に作用するカウンタトルクを付与
することにより、重力によるモーメントを相殺して、ロ
ボットアームを駆動するサーボモータ等の駆動系に加わ
る負荷を軽減している。図3は、従来技術によるバラン
サ装置の一例として釣り合いおもりに作用する重力モー
メントを利用したバランサ装置を示したものであって、
ロボットアームの回転中心Oに対して、アームとは反対
側に釣り合いおもりWを備えてカウンタトルクを得る構
成に成っている。図4は、従来技術によるバランサ装置
の他の一例としてバネの復元力を利用した装置であっ
て、コイルバネ等のバネ手段Sをロボットアームの回転
中心Oから離隔した位置1と、アーム部の選定位置2に
取着してバネ復元力によりカウンタトルクを得るように
構成されている。更に図5は、従来技術によるバランサ
装置の他の一例として流体の圧力を利用した装置であっ
て、エアシリンダ等の流体作動型アクチュエータFSを
ロボットアームの回転中心Oから離隔した位置3と、ア
ーム部の選定位置4に取着してシリンダ内に常に一定の
圧力を加えてによりカウンタトルクを得るように構成さ
れている。
トアームは、三次元空間内での運動自由度を確保するた
めに、回転枢動形または自在継手形等の種々の機構を用
いた関節を少なくとも1つ備え、かつアームの先端に手
首を介してワークを把持するハンドや工具、作業具等の
エンドエフェクタ等のかなりの重量物を有しており、更
に、ワーク重量を含めると重力による大きなモーメント
が作用する。そのため例えば、ロボットアームを重力の
作用方向とは反対の方向に回転駆動するためには大きな
トルクが必要となり、必然的に大出力の駆動モータを備
えなければならなくなる。依って、従来の産業用ロボッ
トにおいては、バランサ装置を利用して、重力によるモ
ーメントとは反対方向に作用するカウンタトルクを付与
することにより、重力によるモーメントを相殺して、ロ
ボットアームを駆動するサーボモータ等の駆動系に加わ
る負荷を軽減している。図3は、従来技術によるバラン
サ装置の一例として釣り合いおもりに作用する重力モー
メントを利用したバランサ装置を示したものであって、
ロボットアームの回転中心Oに対して、アームとは反対
側に釣り合いおもりWを備えてカウンタトルクを得る構
成に成っている。図4は、従来技術によるバランサ装置
の他の一例としてバネの復元力を利用した装置であっ
て、コイルバネ等のバネ手段Sをロボットアームの回転
中心Oから離隔した位置1と、アーム部の選定位置2に
取着してバネ復元力によりカウンタトルクを得るように
構成されている。更に図5は、従来技術によるバランサ
装置の他の一例として流体の圧力を利用した装置であっ
て、エアシリンダ等の流体作動型アクチュエータFSを
ロボットアームの回転中心Oから離隔した位置3と、ア
ーム部の選定位置4に取着してシリンダ内に常に一定の
圧力を加えてによりカウンタトルクを得るように構成さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のロボッ
トアームのバランサ装置は、構造が簡単で、比較的安価
であるために汎用されているが、なお、以下に記載する
ような欠点等を有している。図3に示した釣り合いおも
りを利用するバランサ装置は、充分なカウンタトルクを
得るために相当大きな釣り合いおもりをロボットアーム
上に取り付けるために、重量が過大化してロボットアー
ムの即応性や所望位置への位置決め精度等の運動性能を
損なうきらいが有る。他方、図4に示したバネの復元力
を利用するバランサ装置は、ロボットの設置角度を変向
すると、バネ力による補助トルクが却ってモータに要求
されるトルクを増大させる場合がある。図6はその極端
な一例としてロボット機体、つまりロボットアームを天
吊り姿勢でロボット使用現場の天井部位等に設置する場
合を示しているが、この場合バネ力によるトルクと、重
力によるモーメントの方向が同一方向化してしまい、カ
ウンタトルクを得ることができない。また、図5に示し
た流体作動型アクチュエータを用いたバランサ装置も、
上記と同様の欠点を有している。上述した従来のロボッ
トアームのバランサ装置の問題点に鑑み、本発明の目的
は、軽量でしかもロボットアームの設置姿勢の如何に関
わりなくバランサ機能を発揮可能なロボットアームのバ
ランサ装置を提供して、上述の問題点を克服することに
ある。
トアームのバランサ装置は、構造が簡単で、比較的安価
であるために汎用されているが、なお、以下に記載する
ような欠点等を有している。図3に示した釣り合いおも
りを利用するバランサ装置は、充分なカウンタトルクを
得るために相当大きな釣り合いおもりをロボットアーム
上に取り付けるために、重量が過大化してロボットアー
ムの即応性や所望位置への位置決め精度等の運動性能を
損なうきらいが有る。他方、図4に示したバネの復元力
を利用するバランサ装置は、ロボットの設置角度を変向
すると、バネ力による補助トルクが却ってモータに要求
されるトルクを増大させる場合がある。図6はその極端
な一例としてロボット機体、つまりロボットアームを天
吊り姿勢でロボット使用現場の天井部位等に設置する場
合を示しているが、この場合バネ力によるトルクと、重
力によるモーメントの方向が同一方向化してしまい、カ
ウンタトルクを得ることができない。また、図5に示し
た流体作動型アクチュエータを用いたバランサ装置も、
上記と同様の欠点を有している。上述した従来のロボッ
トアームのバランサ装置の問題点に鑑み、本発明の目的
は、軽量でしかもロボットアームの設置姿勢の如何に関
わりなくバランサ機能を発揮可能なロボットアームのバ
ランサ装置を提供して、上述の問題点を克服することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために本発明では、後端関節部の所定の回転中心を通過
する所定の軸線回りに回動自在に設置され、少なくとも
1つの先端関節部を有したロボットアームの負荷バラン
ス用に設けられるバランサ装置において、前記ロボット
アームの前記軸線に関する角度位置を検出する角度位置
検出手段と、前記ロボットアームの回転動作の加速方向
を検出する加速方向検出手段と、一方の端部が、前記ロ
ボットアームの回転中心の近傍の、同ロボットアームか
らは独立した所定位置に、前記回動中心を通過する軸線
に平行に前記所定位置を通過する軸線回りに回転可能に
固定され、他方の端部が、前記ロボットアーム上の前記
先端関節部近傍の所定位置に、前記回動中心を通過する
軸線に平行に前記所定位置を通過する軸線回りに回転可
能に取着され、そして所定の直線に沿って前進、後退可
能な少なくとも1つの流体作動型アクチュエータ手段
と、前記角度位置検出手段と、前記加速方向検出手段に
よる検出結果に基づいて、前記ロボットアームの加速動
作を補助するように、前記流体作動型アクチュエータ手
段に供給される作動流体を供給、遮断する制御手段とを
具備して構成され、以て前記ロボットアームの負荷バラ
ンスを達成することを特徴とするロボットアームのバラ
ンサ装置が提供される。
ために本発明では、後端関節部の所定の回転中心を通過
する所定の軸線回りに回動自在に設置され、少なくとも
1つの先端関節部を有したロボットアームの負荷バラン
ス用に設けられるバランサ装置において、前記ロボット
アームの前記軸線に関する角度位置を検出する角度位置
検出手段と、前記ロボットアームの回転動作の加速方向
を検出する加速方向検出手段と、一方の端部が、前記ロ
ボットアームの回転中心の近傍の、同ロボットアームか
らは独立した所定位置に、前記回動中心を通過する軸線
に平行に前記所定位置を通過する軸線回りに回転可能に
固定され、他方の端部が、前記ロボットアーム上の前記
先端関節部近傍の所定位置に、前記回動中心を通過する
軸線に平行に前記所定位置を通過する軸線回りに回転可
能に取着され、そして所定の直線に沿って前進、後退可
能な少なくとも1つの流体作動型アクチュエータ手段
と、前記角度位置検出手段と、前記加速方向検出手段に
よる検出結果に基づいて、前記ロボットアームの加速動
作を補助するように、前記流体作動型アクチュエータ手
段に供給される作動流体を供給、遮断する制御手段とを
具備して構成され、以て前記ロボットアームの負荷バラ
ンスを達成することを特徴とするロボットアームのバラ
ンサ装置が提供される。
【0005】
【実施例】先ず図1を参照して、本発明によるバランサ
装置の基本構成を説明する。図1において本発明による
ロボットアームのバランサ装置は、ロボットアームの位
置検出手段101によりロボットアームの角度位置を検
出すると共に、加速方向手段102によりロボットアー
ムの回動動作の加速方向を検出する。そして、前記角度
位置検出手段101と加速方向検出手段102により検
出されたロボットアームの角度位置と、加速方向に基づ
き、流体作動型アクチュエータ制御手段103により、
ロボットアームに具備された流体作動型アクチュエータ
104を駆動する加圧流体をオン、オフ制御し、該流体
作動型アクチュエータ104がロボットアームの加速動
作を補助するように駆動、制御し、以てロボットアーム
21のバランサ機能を果たすように構成されている。
装置の基本構成を説明する。図1において本発明による
ロボットアームのバランサ装置は、ロボットアームの位
置検出手段101によりロボットアームの角度位置を検
出すると共に、加速方向手段102によりロボットアー
ムの回動動作の加速方向を検出する。そして、前記角度
位置検出手段101と加速方向検出手段102により検
出されたロボットアームの角度位置と、加速方向に基づ
き、流体作動型アクチュエータ制御手段103により、
ロボットアームに具備された流体作動型アクチュエータ
104を駆動する加圧流体をオン、オフ制御し、該流体
作動型アクチュエータ104がロボットアームの加速動
作を補助するように駆動、制御し、以てロボットアーム
21のバランサ機能を果たすように構成されている。
【0006】次に本発明のハード構成図である図2を参
照すると、ロボットアーム21を有したロボット機体
は、水平な床面その他の構造物に固定された回転中心O
を通過する軸線の回りに回動自在に設置されており、サ
ーボモータ22により前記回転中心Oに関して所定の角
度範囲で回転駆動される。本発明によるバランサ装置
は、前記ロボットアーム21の回転中心O近傍の、前記
ロボットアーム21とは独立した所定の位置Aと、該ロ
ボットアーム21上の第1の関節部C近傍の所定位置B
との間に配置された流体作動型アクチュエータ23を具
備している。また、前記所定位置Aは前記回転中心O以
外の、前記ロボットアーム21の回動動作とは独立して
固定された任意の位置でよいが、前記ロボットアーム2
1が回転中心0を中心として回動動作する角度範囲を2
等分する平面上の適宜位置に選定することが好ましい。
本発明の最も好ましい実施例として前記流体作動型アク
チュエータ23は、所定の直線に沿って伸長、収縮可能
な一般的なエアシリンダにより構成されており、上述し
た所定位置A、Bにおいて回転自在に取着されている。
つまり、この所定位置Bは、前記ロボットアーム21の
回動動作に対応して、前記所定位置Aを中心とする円弧
上を移動する点であり、従って、前記流体作動型アクチ
ュエータ手段21は、前記ロボットアーム21の回動動
作に対応して、前記所定位置Aの回りに回動動作するよ
うに構成されている。また、該エアシリンダ23は、圧
力電磁弁25、26を介して、エアコンプレッサ等の作
動空気の加圧源24と連通する2つの吸気ポートP1、
P2を有しており、前記電磁弁25、26の動作に対応
して、直線ABに沿って伸長、或いは収縮方向に作用力
を伝達可能に構成されている。前記流体作動型アクチュ
エータ23を他の圧力流体作動型の駆動装置、例えば油
圧シリンダにより代替可能であることは言うまでもな
い。更に、より高速な動作を得るために、エアシリンダ
23に排気側ポート(図示せず)に急速排気弁等を備え
ることや、前記エアコンプレッサ24と前記電磁弁2
5、26との間に減圧弁(図示せず)を具備可能である
ことも言うまでもない。
照すると、ロボットアーム21を有したロボット機体
は、水平な床面その他の構造物に固定された回転中心O
を通過する軸線の回りに回動自在に設置されており、サ
ーボモータ22により前記回転中心Oに関して所定の角
度範囲で回転駆動される。本発明によるバランサ装置
は、前記ロボットアーム21の回転中心O近傍の、前記
ロボットアーム21とは独立した所定の位置Aと、該ロ
ボットアーム21上の第1の関節部C近傍の所定位置B
との間に配置された流体作動型アクチュエータ23を具
備している。また、前記所定位置Aは前記回転中心O以
外の、前記ロボットアーム21の回動動作とは独立して
固定された任意の位置でよいが、前記ロボットアーム2
1が回転中心0を中心として回動動作する角度範囲を2
等分する平面上の適宜位置に選定することが好ましい。
本発明の最も好ましい実施例として前記流体作動型アク
チュエータ23は、所定の直線に沿って伸長、収縮可能
な一般的なエアシリンダにより構成されており、上述し
た所定位置A、Bにおいて回転自在に取着されている。
つまり、この所定位置Bは、前記ロボットアーム21の
回動動作に対応して、前記所定位置Aを中心とする円弧
上を移動する点であり、従って、前記流体作動型アクチ
ュエータ手段21は、前記ロボットアーム21の回動動
作に対応して、前記所定位置Aの回りに回動動作するよ
うに構成されている。また、該エアシリンダ23は、圧
力電磁弁25、26を介して、エアコンプレッサ等の作
動空気の加圧源24と連通する2つの吸気ポートP1、
P2を有しており、前記電磁弁25、26の動作に対応
して、直線ABに沿って伸長、或いは収縮方向に作用力
を伝達可能に構成されている。前記流体作動型アクチュ
エータ23を他の圧力流体作動型の駆動装置、例えば油
圧シリンダにより代替可能であることは言うまでもな
い。更に、より高速な動作を得るために、エアシリンダ
23に排気側ポート(図示せず)に急速排気弁等を備え
ることや、前記エアコンプレッサ24と前記電磁弁2
5、26との間に減圧弁(図示せず)を具備可能である
ことも言うまでもない。
【0007】前記エアシリンダ23の動作を制御するた
めの、前記流体作動型アクチュエータ制御装置は、電磁
弁25、26と、該電磁弁25、26を制御するための
制御弁制御装置27と、マイクロコンピュータシステム
として構成される制御装置29により構成されている。
前記制御装置29は、バス201を中心としてCPU2
04、メモリ205、出力インターフェース202、入
力インターフェース203から構成されている。入力イ
ンターフェース203は、前記サーボモータ22または
前記ロボットアーム21の回転軸(図示せず)に取着さ
れたロータリエンコーダ等による、角度位置検出手段2
8に接続されており、前記ロボットアーム21の回転中
心Oに関する角度位置が読み込まれる。該制御装置29
に読み込まれたロボットアーム21の角度位置は、メモ
リ205に保存されると共に、CPU204において時
間で2回微分されてロボットアーム21の角加速度を演
算する基礎となる。本実施例では、加速方向検出手段1
02として、前記ロボットアーム21の角度位置の時間
による微分演算手段を使用したが、前記サーボモータ2
2へ給電される電力の電圧の変化を読み取ることにより
加速方向を検出することも可能であることは言うまでも
ない。出力インターフェース202は、電磁弁制御装置
27に接続されており、上記ロボットアーム21の角度
位置と加速度の方向に基づいて、前記電磁弁25、26
のオン、オフを制御する。
めの、前記流体作動型アクチュエータ制御装置は、電磁
弁25、26と、該電磁弁25、26を制御するための
制御弁制御装置27と、マイクロコンピュータシステム
として構成される制御装置29により構成されている。
前記制御装置29は、バス201を中心としてCPU2
04、メモリ205、出力インターフェース202、入
力インターフェース203から構成されている。入力イ
ンターフェース203は、前記サーボモータ22または
前記ロボットアーム21の回転軸(図示せず)に取着さ
れたロータリエンコーダ等による、角度位置検出手段2
8に接続されており、前記ロボットアーム21の回転中
心Oに関する角度位置が読み込まれる。該制御装置29
に読み込まれたロボットアーム21の角度位置は、メモ
リ205に保存されると共に、CPU204において時
間で2回微分されてロボットアーム21の角加速度を演
算する基礎となる。本実施例では、加速方向検出手段1
02として、前記ロボットアーム21の角度位置の時間
による微分演算手段を使用したが、前記サーボモータ2
2へ給電される電力の電圧の変化を読み取ることにより
加速方向を検出することも可能であることは言うまでも
ない。出力インターフェース202は、電磁弁制御装置
27に接続されており、上記ロボットアーム21の角度
位置と加速度の方向に基づいて、前記電磁弁25、26
のオン、オフを制御する。
【0008】次に、前記ロボットアーム21の角度位置
及び加速方向と、前記電磁弁25、26の制御の関係を
説明する。説明の便宜上、前記ロボットアーム21の回
転中心Oと、前記エアシリンダ23を取り付けるための
所定位置Aを結ぶ直線の延長線を中心として、時計回り
の方向を+、反時計回りの方向を−とする。本発明のバ
ランサ装置の目的からして、前記電磁弁24、25は、
前記エアシリンダ23が、前記ロボットアーム21の加
速動作を補助するように制御されなければならない。つ
まり、前記サーボモータ22に要求される負荷を軽減す
る方向に前記エアシリンダ23を駆動するように制御さ
れなければならない。例えば図2に示すように、前記ロ
ボットアーム21の角度位置が−側にあり、同ロボット
アーム21を+の方向に加速する場合には、前記エアシ
リンダ23が収縮するように、つまり電磁弁26を開い
てポートP2から加圧された空気を供給すると共に、電
磁弁25を閉じ、前期ポートP1側の排気ポート(図示
せず)から排気する。反対に、ロボットアーム21の角
度位置が−側にあり、同ロボットアーム21を−の方向
に加速する場合には、前記エアシリンダ23が伸長する
ように、つまり電磁弁25を開いてポートP2から加圧
された空気を供給すると共に、電磁弁26を閉じ、P2
側の排気ポート(図示せず)から排気する。 上述した
制御パターンを次の表にまとめる。 ロボットアームの位置 加速方向 電磁弁25 電磁弁26 + + 開 閉 + − 閉 開 − + 閉 開 − − 開 閉 そして加速が終了して、前記ロボットアーム21の回動
動作が一定速度と成ったら、前記電磁弁25、26を閉
鎖して、前記ポートP1、P2を開放する。
及び加速方向と、前記電磁弁25、26の制御の関係を
説明する。説明の便宜上、前記ロボットアーム21の回
転中心Oと、前記エアシリンダ23を取り付けるための
所定位置Aを結ぶ直線の延長線を中心として、時計回り
の方向を+、反時計回りの方向を−とする。本発明のバ
ランサ装置の目的からして、前記電磁弁24、25は、
前記エアシリンダ23が、前記ロボットアーム21の加
速動作を補助するように制御されなければならない。つ
まり、前記サーボモータ22に要求される負荷を軽減す
る方向に前記エアシリンダ23を駆動するように制御さ
れなければならない。例えば図2に示すように、前記ロ
ボットアーム21の角度位置が−側にあり、同ロボット
アーム21を+の方向に加速する場合には、前記エアシ
リンダ23が収縮するように、つまり電磁弁26を開い
てポートP2から加圧された空気を供給すると共に、電
磁弁25を閉じ、前期ポートP1側の排気ポート(図示
せず)から排気する。反対に、ロボットアーム21の角
度位置が−側にあり、同ロボットアーム21を−の方向
に加速する場合には、前記エアシリンダ23が伸長する
ように、つまり電磁弁25を開いてポートP2から加圧
された空気を供給すると共に、電磁弁26を閉じ、P2
側の排気ポート(図示せず)から排気する。 上述した
制御パターンを次の表にまとめる。 ロボットアームの位置 加速方向 電磁弁25 電磁弁26 + + 開 閉 + − 閉 開 − + 閉 開 − − 開 閉 そして加速が終了して、前記ロボットアーム21の回動
動作が一定速度と成ったら、前記電磁弁25、26を閉
鎖して、前記ポートP1、P2を開放する。
【0009】更に、本発明によるバランサ装置の特徴を
明確にするために、例えば、図2に示すように前記ロボ
ットアーム21が−側で停止している状態から、更に−
方向に回動動作して、停止する(つまりロボットアーム
は、−側で、図2に示した位置よりも更に低い位置で停
止する)場合を一例として、同ロボットアーム21の回
動動作の開始から停止に至るまでの一連の制御を説明す
る。先ず、該ロボットアーム21が回動動作を開始する
依然の角度位置、すなわち−側で停止していることは、
前回の動作の終了時において、前記角度位置検出手段1
01たるロータリエンコーダ28により、前記制御装置
29に読み込まれている。次に、前記サーボモータ22
に駆動電力が供給され、ロボットアーム21が回動動作
を開始すると、前記ロータリエンコーダ28によりその
同ロボットアーム21の前記回転中心Oに関する角度位
置が、時間を追って検出される。検出されたロボットア
ーム21の角度位置は、前記制御装置29内のCPUに
より時間で微分され、ロボットアーム21の角加速度が
演算される。これによりロボットアーム21の加速方向
が検出される。従って、前記製よ装置29は、ロボット
アーム21が−側にあり、かつ−方向に加速されている
と判断し、上記表に示した通り前記電磁弁25を開くと
共に、電磁弁26を閉じ、前記流体作動型アクチュエー
タ手段104たるエアシリンダ23が伸長するように制
御する。次に、前記ロボットアーム21の加速が終了す
ると、前記ロータリエンコーダ28により検出される、
前記ロボットアーム21の角度位置の時間による2回微
分の値が0となり、前記制御装置29において、前記ロ
ボットアーム21が一定速度で回動動作を開始したと判
断される。そこで上述したように、前記電磁弁25、2
6を閉鎖され、前記ポートP1、P2を開放される。最
後に、前記ロボットアーム21が目標位置に接近し減速
を開始すると、つまり図2において+の方向に加速を開
始すると、同様に前記ローターリエンコーダ28により
検出された角度位置の時間による2回微分の演算値によ
り、前記制御装置29において感知され、前記ロボット
アーム21が、−側にあり、且つ+方向に加速している
と判断される。従って上記表に従い、前記電磁弁25を
閉じると共に、前記電磁弁26を開き、前記エアシリン
ダ23が伸長するように制御する。前記ロボットアーム
21が目標位置に停止すると、加速度が0となるので、
前記電磁弁25、26を閉鎖され、前記ポートP1、P
2が開放される。
明確にするために、例えば、図2に示すように前記ロボ
ットアーム21が−側で停止している状態から、更に−
方向に回動動作して、停止する(つまりロボットアーム
は、−側で、図2に示した位置よりも更に低い位置で停
止する)場合を一例として、同ロボットアーム21の回
動動作の開始から停止に至るまでの一連の制御を説明す
る。先ず、該ロボットアーム21が回動動作を開始する
依然の角度位置、すなわち−側で停止していることは、
前回の動作の終了時において、前記角度位置検出手段1
01たるロータリエンコーダ28により、前記制御装置
29に読み込まれている。次に、前記サーボモータ22
に駆動電力が供給され、ロボットアーム21が回動動作
を開始すると、前記ロータリエンコーダ28によりその
同ロボットアーム21の前記回転中心Oに関する角度位
置が、時間を追って検出される。検出されたロボットア
ーム21の角度位置は、前記制御装置29内のCPUに
より時間で微分され、ロボットアーム21の角加速度が
演算される。これによりロボットアーム21の加速方向
が検出される。従って、前記製よ装置29は、ロボット
アーム21が−側にあり、かつ−方向に加速されている
と判断し、上記表に示した通り前記電磁弁25を開くと
共に、電磁弁26を閉じ、前記流体作動型アクチュエー
タ手段104たるエアシリンダ23が伸長するように制
御する。次に、前記ロボットアーム21の加速が終了す
ると、前記ロータリエンコーダ28により検出される、
前記ロボットアーム21の角度位置の時間による2回微
分の値が0となり、前記制御装置29において、前記ロ
ボットアーム21が一定速度で回動動作を開始したと判
断される。そこで上述したように、前記電磁弁25、2
6を閉鎖され、前記ポートP1、P2を開放される。最
後に、前記ロボットアーム21が目標位置に接近し減速
を開始すると、つまり図2において+の方向に加速を開
始すると、同様に前記ローターリエンコーダ28により
検出された角度位置の時間による2回微分の演算値によ
り、前記制御装置29において感知され、前記ロボット
アーム21が、−側にあり、且つ+方向に加速している
と判断される。従って上記表に従い、前記電磁弁25を
閉じると共に、前記電磁弁26を開き、前記エアシリン
ダ23が伸長するように制御する。前記ロボットアーム
21が目標位置に停止すると、加速度が0となるので、
前記電磁弁25、26を閉鎖され、前記ポートP1、P
2が開放される。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、軽量で、しかもロボッ
トアームの設置される方向を選ばないバランサ機構が提
供され、特にロボットアームが天吊りされる場合に、ロ
ボットアームの運動性能を損なうことなく、ロボットア
ームを駆動するサーボモータ等の駆動源の負荷を低減す
ることが可能となった。また、上述のように本発明によ
るバランサ装置は、ロボットアームに取着された流体作
動型のアクチュエータ手段の作用力により、ロボットア
ームの負荷バランスを達成するように構成されており、
流体作動型アクチュエータ手段の作用力は、シリンダ内
圧力により調節されるため、ロボットアームに取り付け
られるロボットハンド、或いはロボットハンドの把持す
るワーク、或いは工具等が変更され、必要とされるカウ
ンタトルクの大きさが変化した場合でも、設備等を交換
することなく前記流体作動型アクチュエータ手段のシリ
ンダ内圧力を変更する、つまり、作動流体のための圧力
源の出口圧力、或いは同圧力源出口に具備された減圧弁
の2次側圧力の設定を変更するだけで簡単、かつ迅速に
対応可能となっている。このことはロボットアームが、
高所、或いは遠所、狭所に設置されている場合等、作業
員が容易にロボットアームに近づけない場合や、設備の
交換が容易ではない場合に特に有利である。
トアームの設置される方向を選ばないバランサ機構が提
供され、特にロボットアームが天吊りされる場合に、ロ
ボットアームの運動性能を損なうことなく、ロボットア
ームを駆動するサーボモータ等の駆動源の負荷を低減す
ることが可能となった。また、上述のように本発明によ
るバランサ装置は、ロボットアームに取着された流体作
動型のアクチュエータ手段の作用力により、ロボットア
ームの負荷バランスを達成するように構成されており、
流体作動型アクチュエータ手段の作用力は、シリンダ内
圧力により調節されるため、ロボットアームに取り付け
られるロボットハンド、或いはロボットハンドの把持す
るワーク、或いは工具等が変更され、必要とされるカウ
ンタトルクの大きさが変化した場合でも、設備等を交換
することなく前記流体作動型アクチュエータ手段のシリ
ンダ内圧力を変更する、つまり、作動流体のための圧力
源の出口圧力、或いは同圧力源出口に具備された減圧弁
の2次側圧力の設定を変更するだけで簡単、かつ迅速に
対応可能となっている。このことはロボットアームが、
高所、或いは遠所、狭所に設置されている場合等、作業
員が容易にロボットアームに近づけない場合や、設備の
交換が容易ではない場合に特に有利である。
【図1】本発明によるロボットアームのバランサ装置の
基本構成図である。
基本構成図である。
【図2】本発明によるロボットアームのバランサ装置の
ハード構成図である。
ハード構成図である。
【図3】釣り合いおもりによりカウンタトルクを得る従
来技術を示す略示図である。
来技術を示す略示図である。
【図4】バネ力によりカウンタトルクを得る従来技術を
示す略示図である。
示す略示図である。
【図5】流体作動型アクチュエータによりカウンタトル
クを得る従来技術を示す略示図である。
クを得る従来技術を示す略示図である。
【図6】従来技術の問題点を説明するための図である。
21…ロボットアーム 22…サーボモータ 23…流体作動型アクチュエータ手段(エアシリンダ) 24…エアコンプレッサ 25…電磁弁 26…電磁弁 26…ロボットアームの角度位置検出手段 101…ロボットアーム位置検出手段 102…ロボットアーム加速方向検出手段 103…流体作動型アクチュエータ制御手段 104…流体作動型アクチュエータ 1…バネ取着部 2…バネ取着部 3…流体作動型アクチュエータ取着部 4…流体作動型アクチュエータ取着部 O…ロボットアームの回転中心 A…流体作動型アクチュエータ取着部 B…流体作動型アクチュエータ取着部 C…ロボットアームの第1関節部 FS…流体作動型アクチュエータ S…バネ手段 W…釣り合いおもり
Claims (1)
- 【請求項1】 後端関節部の所定の回転中心(O)を通
過する所定の軸線回りに回動自在に設置され、少なくと
も1つの先端関節部(C)を有したロボットアーム(2
1)の負荷バランス用に設けられるバランサ装置におい
て、 前記ロボットアーム(21)の前記軸線(O)に関する
角度位置を検出する角度位置検出手段(101)と、 前記ロボットアーム(21)の回転動作の加速方向を検
出する加速方向検出手段(102)と、 一方の端部が、前記ロボットアーム(21)の回転中心
(O)の近傍の、同ロボットアーム(21)からは独立
した所定位置(A)に、前記回動中心(O)を通過する
軸線に平行に前記所定位置(A)を通過する軸線回りに
回転可能に固定され、他方の端部が、前記ロボットアー
ム(21)上の前記先端関節部(C)近傍の所定位置
(B)に、前記回動中心(O)を通過する軸線に平行に
前記所定位置(B)を通過する軸線回りに回転可能に取
着され、そして所定の直線に沿って前進、後退可能な少
なくとも1つの流体作動型アクチュエータ手段(10
4)と、 前記角度位置検出手段(101)と、前記加速方向検出
手段(102)による検出結果に基づいて、前記ロボッ
トアーム(21)の加速動作を補助するように、前記流
体作動型アクチュエータ手段(104)に供給される作
動流体を供給、遮断する制御手段(103)とを具備し
て構成され、以て前記ロボットアーム(21)の負荷バ
ランスを達成することを特徴とするロボットアーム(2
1)のバランサ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13387792A JPH05329792A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | ロボットアームのバランサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13387792A JPH05329792A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | ロボットアームのバランサ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05329792A true JPH05329792A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15115170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13387792A Pending JPH05329792A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | ロボットアームのバランサ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05329792A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001139300A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-22 | Aikoku Alpha Corp | 荷役物運搬機の制御方法 |
WO2003039819A1 (fr) * | 2001-11-09 | 2003-05-15 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif d'assistance articulaire de jambe pour un robot deplacable de type jambe |
JP2011062767A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Yaskawa Electric Corp | 産業用ロボット |
EP2979827A3 (en) * | 2014-07-29 | 2016-06-08 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot |
WO2016147592A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 川崎重工業株式会社 | ロボット、ロボットの制御方法、ワークの取付方法及びワークの搬送方法 |
JP2017013168A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | キヤノン電子株式会社 | ロボットアーム装置 |
JP2017196681A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 川崎重工業株式会社 | 産業用ロボット |
JP2019181654A (ja) * | 2018-04-17 | 2019-10-24 | ファナック株式会社 | 設置形態判定装置、設置形態判定用コンピュータプログラム及び記録媒体 |
FR3139020A1 (fr) * | 2022-08-31 | 2024-03-01 | E-Cobot | Robot mobile comprenant un bras de manipulation et des moyens de reprise d’effort du poids supporté par ledit bras, et bras de manipulation correspondant |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP13387792A patent/JPH05329792A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001139300A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-22 | Aikoku Alpha Corp | 荷役物運搬機の制御方法 |
WO2003039819A1 (fr) * | 2001-11-09 | 2003-05-15 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif d'assistance articulaire de jambe pour un robot deplacable de type jambe |
US7143850B2 (en) | 2001-11-09 | 2006-12-05 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Leg joint assist device for legged movable robot |
JP2011062767A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Yaskawa Electric Corp | 産業用ロボット |
EP2979827A3 (en) * | 2014-07-29 | 2016-06-08 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot |
WO2016147592A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 川崎重工業株式会社 | ロボット、ロボットの制御方法、ワークの取付方法及びワークの搬送方法 |
JP2016168663A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 川崎重工業株式会社 | ロボット、ロボットの制御方法、ワークの取付方法及びワークの搬送方法 |
JP2017013168A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | キヤノン電子株式会社 | ロボットアーム装置 |
JP2017196681A (ja) * | 2016-04-26 | 2017-11-02 | 川崎重工業株式会社 | 産業用ロボット |
JP2019181654A (ja) * | 2018-04-17 | 2019-10-24 | ファナック株式会社 | 設置形態判定装置、設置形態判定用コンピュータプログラム及び記録媒体 |
US11072069B2 (en) | 2018-04-17 | 2021-07-27 | Fanuc Corporation | Installation mode determination device, computer program and recording medium for determining installation mode |
FR3139020A1 (fr) * | 2022-08-31 | 2024-03-01 | E-Cobot | Robot mobile comprenant un bras de manipulation et des moyens de reprise d’effort du poids supporté par ledit bras, et bras de manipulation correspondant |
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