JPH06179183A - 産業用ロボット - Google Patents
産業用ロボットInfo
- Publication number
- JPH06179183A JPH06179183A JP33428492A JP33428492A JPH06179183A JP H06179183 A JPH06179183 A JP H06179183A JP 33428492 A JP33428492 A JP 33428492A JP 33428492 A JP33428492 A JP 33428492A JP H06179183 A JPH06179183 A JP H06179183A
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- JP
- Japan
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- spring
- link
- arm
- resistance force
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 パンタグラフ機構系の重量によるトルクとこ
れに対抗するバネによるトルクとを、バランスさせるこ
とができ、この結果駆動部を駆動するモータに大きなオ
フ電流を流す必要がなくなり、ロボット制御精度の向上
を図ることができる産業用ロボットを提供する。 【構成】 第１アーム部１、第２アーム部２、第１リン
ク部３、第２リンク部４を有し、第１アーム部１の基端
を上下及び前後方向に移動させる駆動部５を設け、第２
アーム部２の先端にハンド部８を設けると共に、第１リ
ンク部３の基端を枢軸１０を介して上下及び前後方向の
移動が固定された支持部材７に支持させた産業用ロボッ
トにおいて、第１リンク部３の前後方向の傾動にバネ抵
抗力を及ぼす１対のバネ２１を設け、一方のバネ２１は
第１リンク部３の前方向の傾動にのみバネ抵抗力を及ぼ
し、他方のバネ２１は第１リンク部３の後方向の傾動に
のみバネ抵抗力を及ぼすように構成した。
れに対抗するバネによるトルクとを、バランスさせるこ
とができ、この結果駆動部を駆動するモータに大きなオ
フ電流を流す必要がなくなり、ロボット制御精度の向上
を図ることができる産業用ロボットを提供する。 【構成】 第１アーム部１、第２アーム部２、第１リン
ク部３、第２リンク部４を有し、第１アーム部１の基端
を上下及び前後方向に移動させる駆動部５を設け、第２
アーム部２の先端にハンド部８を設けると共に、第１リ
ンク部３の基端を枢軸１０を介して上下及び前後方向の
移動が固定された支持部材７に支持させた産業用ロボッ
トにおいて、第１リンク部３の前後方向の傾動にバネ抵
抗力を及ぼす１対のバネ２１を設け、一方のバネ２１は
第１リンク部３の前方向の傾動にのみバネ抵抗力を及ぼ
し、他方のバネ２１は第１リンク部３の後方向の傾動に
のみバネ抵抗力を及ぼすように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットに関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業用ロボットは、労働力の不
足、生産設備の自動化、無人化に伴い産業界に数多く導
入されている。そして、製品の精密化に伴い組立工程な
どで使用される産業用ロボットの精度向上が求められて
いる。
足、生産設備の自動化、無人化に伴い産業界に数多く導
入されている。そして、製品の精密化に伴い組立工程な
どで使用される産業用ロボットの精度向上が求められて
いる。
【０００３】図５は従来の産業用ロボットの１例を示
す。図５において、１は第１アーム部、２は第２アーム
部、３は第１リンク部、４は第２リンク部、５はＺ方向
に移動するＺ方向移動部材、６はＹ方向に移動するＹ方
向移動部材、７はＹ−Ｚ方向の動きが固定される支持部
材、８は第２アーム部の先端に取付けられているハンド
部、９はＹ方向移動部材６のＹ方向の移動に対しバネ力
を及ぼすバネである。
す。図５において、１は第１アーム部、２は第２アーム
部、３は第１リンク部、４は第２リンク部、５はＺ方向
に移動するＺ方向移動部材、６はＹ方向に移動するＹ方
向移動部材、７はＹ−Ｚ方向の動きが固定される支持部
材、８は第２アーム部の先端に取付けられているハンド
部、９はＹ方向移動部材６のＹ方向の移動に対しバネ力
を及ぼすバネである。
【０００４】第１アーム部１、第２アーム部２、第１リ
ンク部３、及び第２リンク部４は図５に示すようにピン
結合されて、パンタグラフ機構を構成している。第１ア
ーム部１はその基端においてＺ方向移動部材５にピン結
合され（この位置をＡで示す）、第１リンク部３及び第
２リンク部４の夫々の基端部は支持部材７にピン結合さ
れている（この位置をＢで示す）。
ンク部３、及び第２リンク部４は図５に示すようにピン
結合されて、パンタグラフ機構を構成している。第１ア
ーム部１はその基端においてＺ方向移動部材５にピン結
合され（この位置をＡで示す）、第１リンク部３及び第
２リンク部４の夫々の基端部は支持部材７にピン結合さ
れている（この位置をＢで示す）。
【０００５】ＡとＢとを結ぶ線Ｌの延長線上にハンド部
８が位置しており、この関係は、Ｚ方向移動部材５及び
Ｙ方向移動部材６がＺ方向及びＹ方向に移動し、ＡのＹ
−Ｚ方向の位置が変化しても変わらない。
８が位置しており、この関係は、Ｚ方向移動部材５及び
Ｙ方向移動部材６がＺ方向及びＹ方向に移動し、ＡのＹ
−Ｚ方向の位置が変化しても変わらない。
【０００６】Ｂに位置する枢軸１０と第１リンク部３の
基端とは固定関係にあり、パンタグラフ機構系の重量に
よる枢軸１０まわりに働くトルクＴは、前記第１リンク
部３の傾斜角がθのとき次のように表わすことができ
る。
基端とは固定関係にあり、パンタグラフ機構系の重量に
よる枢軸１０まわりに働くトルクＴは、前記第１リンク
部３の傾斜角がθのとき次のように表わすことができ
る。
【０００７】Ｔ＝Ｋｓｉｎθ …………（１） Ｋ……定数 またこのときバネ９による−Ｙ方向の力Ｆが働き（ただ
し、θ＝０のときバネ９は自由長となるように設定され
ていて、Ｆ＝０である。）、枢軸１０まわりに働くトル
クＴｆは次のように表わすことができる。
し、θ＝０のときバネ９は自由長となるように設定され
ていて、Ｆ＝０である。）、枢軸１０まわりに働くトル
クＴｆは次のように表わすことができる。
【０００８】 Ｔf ＝ｒ1 ｛ｋｒ1 ｓｉｎθ＋ｋｒ2 （ｃｏｓφ−ｃｏｓφ0 ）｝ ×（ｃｏｓθ＋ｓｉｎθｔａｎφ） …………（２） ｋ……バネ定数 φ……ｓｉｎ-1｛（ｒ1 ｃｏｓθ−Ｚ0 ）／ｒ2 ｝ φ0 …ｓｉｎ-1｛（ｒ1 −Ｚ0 ）／ｒ2 ｝ ｒ1 、ｒ2 、Ｚ0 ……図５に示すとおり また、Ｚ方向に関しては、パンタグラフ機構系の重量と
Ｚ方向駆動部５の支承力との差分による力が、枢軸１０
に作用している。
Ｚ方向駆動部５の支承力との差分による力が、枢軸１０
に作用している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記枢軸１０まわりに
働くトルクＴとＴf は、第１リンク部３の傾き角θとの
関係で図４に示すようになる。式（１）に示す定数Ｋや
式（２）に示す定数ｋ、ｒ1 、ｒ2 、Ｚ0 を適正値にと
ることにより、図４に示すように、−２０°＜θ＜２０
°においてＴとＴf とを近似的に等しくすることがで
き、重量の影響をバネ８によって打ち消すことができ
る。
働くトルクＴとＴf は、第１リンク部３の傾き角θとの
関係で図４に示すようになる。式（１）に示す定数Ｋや
式（２）に示す定数ｋ、ｒ1 、ｒ2 、Ｚ0 を適正値にと
ることにより、図４に示すように、−２０°＜θ＜２０
°においてＴとＴf とを近似的に等しくすることがで
き、重量の影響をバネ８によって打ち消すことができ
る。
【００１０】しかし産業用ロボットの動作範囲は、−５
０°＜θ＜３０°に通常設定されているので、−２０°
＜θ＜２０°を越える範囲には、ＴとＴf との間にアン
バランスが生じる。このためＺ方向駆動部５の駆動手段
であるモータに大きなオフセット電流を流す電流制御が
必要となり、ロボット制御精度が低下するという問題を
有していた。
０°＜θ＜３０°に通常設定されているので、−２０°
＜θ＜２０°を越える範囲には、ＴとＴf との間にアン
バランスが生じる。このためＺ方向駆動部５の駆動手段
であるモータに大きなオフセット電流を流す電流制御が
必要となり、ロボット制御精度が低下するという問題を
有していた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明は、パン
タグラフ機構を構成する第１アーム部、第２アーム部、
第１リンク部、第２リンク部を有し、第１アーム部の基
端を上下及び前後方向に移動させる駆動部を設け、第２
アーム部の先端にハンド部を設けると共に、第１リンク
部の基端を枢軸を介して上下及び前後方向の移動が固定
された支持部材に支持させた産業用ロボットにおいて、
第１リンク部の前後方向の傾動にバネ抵抗力を及ぼす１
対のバネを設け、一方のバネは第１リンク部の前方向の
傾動にのみバネ抵抗力を及ぼし、他方のバネは第１リン
ク部の後方向の傾動にのみバネ抵抗力を及ぼすように構
成したことを特徴とする。
タグラフ機構を構成する第１アーム部、第２アーム部、
第１リンク部、第２リンク部を有し、第１アーム部の基
端を上下及び前後方向に移動させる駆動部を設け、第２
アーム部の先端にハンド部を設けると共に、第１リンク
部の基端を枢軸を介して上下及び前後方向の移動が固定
された支持部材に支持させた産業用ロボットにおいて、
第１リンク部の前後方向の傾動にバネ抵抗力を及ぼす１
対のバネを設け、一方のバネは第１リンク部の前方向の
傾動にのみバネ抵抗力を及ぼし、他方のバネは第１リン
ク部の後方向の傾動にのみバネ抵抗力を及ぼすように構
成したことを特徴とする。
【００１２】本願の第２発明は、第１発明の構成に加
え、駆動部にその上下方向のバランスをとるためのシリ
ンダを接続し、シリンダは定圧器に接続されていること
を特徴とする。
え、駆動部にその上下方向のバランスをとるためのシリ
ンダを接続し、シリンダは定圧器に接続されていること
を特徴とする。
【００１３】
【作用】本願の第１発明によれば、第１リンク部の傾動
にバネ抵抗力を及ぼす１対のバネの働きにより、第１リ
ンク部の基端を枢支する枢軸まわりの、前記バネにより
生ずるトルクＴK を図４に示すように設定することがで
き、パンタグラフ機構系の重量による枢軸まわりに働く
トルクＴと、前記トルクＴK とをロボットの可動範囲の
広い範囲にわたって近似させることができる。
にバネ抵抗力を及ぼす１対のバネの働きにより、第１リ
ンク部の基端を枢支する枢軸まわりの、前記バネにより
生ずるトルクＴK を図４に示すように設定することがで
き、パンタグラフ機構系の重量による枢軸まわりに働く
トルクＴと、前記トルクＴK とをロボットの可動範囲の
広い範囲にわたって近似させることができる。
【００１４】本願の第２発明によれば、上記作用に加
え、パンタグラフ機構系の上下方向の重量バランスを適
正にとることができる。
え、パンタグラフ機構系の上下方向の重量バランスを適
正にとることができる。
【００１５】
【実施例】図１〜図３に示す本発明の一実施例を説明す
る。
る。
【００１６】図において、１は第１アーム部、２は先端
にハンド部８を備えた第２アーム部、３は第１リンク
部、４は第２リンク部で、これらは図１及び図２に示す
ように、ピン結合されていて、パンタグラフ機構を構成
する。第１アーム部１の基端側中途部に第１リンク部３
の先端が枢軸１１を介してピン結合され、第１アーム部
１の先端と第２アーム部２の基端とが枢軸１２を介して
ピン結合され、第２アーム部の基端側中途部に第２リン
ク部４の先端が枢軸１３を介してピン結合されている。
にハンド部８を備えた第２アーム部、３は第１リンク
部、４は第２リンク部で、これらは図１及び図２に示す
ように、ピン結合されていて、パンタグラフ機構を構成
する。第１アーム部１の基端側中途部に第１リンク部３
の先端が枢軸１１を介してピン結合され、第１アーム部
１の先端と第２アーム部２の基端とが枢軸１２を介して
ピン結合され、第２アーム部の基端側中途部に第２リン
ク部４の先端が枢軸１３を介してピン結合されている。
【００１７】機台１４にＸ方向（左右方向）のみに移動
可能に設けられた支持部材（請求の範囲の駆動部）７に
は、図３に示すように回転可能に枢軸１０が支持され、
この枢軸１０に第１リンク部３の基端を嵌合し、かつノ
ックピン１４で両者を固定している。又第２リンク部４
の基端は前記枢軸１０に回転自在に嵌合されている。
可能に設けられた支持部材（請求の範囲の駆動部）７に
は、図３に示すように回転可能に枢軸１０が支持され、
この枢軸１０に第１リンク部３の基端を嵌合し、かつノ
ックピン１４で両者を固定している。又第２リンク部４
の基端は前記枢軸１０に回転自在に嵌合されている。
【００１８】前記支持部材７は、図示しない駆動手段に
よって機台１４のＸ方向の案内溝１５に沿って移動する
Ｘ方向移動部７ａと、このＸ方向移動部７ａに対し鉛直
軸まわりに回転自在に支持されると共に前記枢軸１０を
備えた回動部７ｂとから構成されている。
よって機台１４のＸ方向の案内溝１５に沿って移動する
Ｘ方向移動部７ａと、このＸ方向移動部７ａに対し鉛直
軸まわりに回転自在に支持されると共に前記枢軸１０を
備えた回動部７ｂとから構成されている。
【００１９】第１アーム部１の基端は枢軸１６を介して
Ｚ方向移動部材５にピン結合されている。このＺ方向移
動部材５は、Ｙ方向移動部材６に支持されると共にＺ方
向（上下方向）に駆動される上下移動部５ａと、上下移
動部５ａに鉛直軸回りの回転が可能なように支持される
と共に前記枢軸１６を備えた回動部５ｂとから構成され
ている。
Ｚ方向移動部材５にピン結合されている。このＺ方向移
動部材５は、Ｙ方向移動部材６に支持されると共にＺ方
向（上下方向）に駆動される上下移動部５ａと、上下移
動部５ａに鉛直軸回りの回転が可能なように支持される
と共に前記枢軸１６を備えた回動部５ｂとから構成され
ている。
【００２０】前記枢軸１６の中心Ａと、前記支持部材７
の枢軸１０の中心Ｂと、前記第２アーム部２のハンド部
８を取付ける中心点Ｃとは一直線上にあるように配設さ
れている。
の枢軸１０の中心Ｂと、前記第２アーム部２のハンド部
８を取付ける中心点Ｃとは一直線上にあるように配設さ
れている。
【００２１】Ｚ方向移動部材５の上下移動部５ａは、Ｙ
方向移動部材６内に配したリニアＤＣモータ１７によっ
て駆動される。前記上下移動部５ａのＺ方向の位置は位
置検出手段（図示省略）によって検出され、その検出信
号はコントローラ１８に送られる。このコントローラ１
８はリニアＤＣモータ１７に流れる電流制御を行ってい
る。１９は前記上下移動部５ａに結合されたエアシリン
ダ、２０はエアシリンダ１９に一定圧の圧縮空気を供給
する定圧器であって、これらで装置全体のＺ方向の重量
バランスを保っている。
方向移動部材６内に配したリニアＤＣモータ１７によっ
て駆動される。前記上下移動部５ａのＺ方向の位置は位
置検出手段（図示省略）によって検出され、その検出信
号はコントローラ１８に送られる。このコントローラ１
８はリニアＤＣモータ１７に流れる電流制御を行ってい
る。１９は前記上下移動部５ａに結合されたエアシリン
ダ、２０はエアシリンダ１９に一定圧の圧縮空気を供給
する定圧器であって、これらで装置全体のＺ方向の重量
バランスを保っている。
【００２２】前記Ｙ方向移動部材６は、機台１４に設け
た案内溝２１に案内支持され、図示しない駆動手段によ
ってＹ方向（前後方向）に駆動される。
た案内溝２１に案内支持され、図示しない駆動手段によ
ってＹ方向（前後方向）に駆動される。
【００２３】図３は前記支持部材７を詳細に示してい
る。前記枢軸１０の両端部に固定したフランジ部１０
ａ、１０ａには枢軸１０に套嵌した左右１対のネジリコ
イルバネ（請求の範囲のバネ）２１、２１の外端２１
ａ、２１ａが係止され、ネジリコイルバネ２１、２１の
内端２１ｂ、２１ｂは一方の内端２１ｂが後記ストッパ
ー部２２に当接しているとき他方の内端２１ｂがフリー
となっている。すなわち、前記第１リンク部３の傾き角
θが、θ＜０のとき右側の内端２１ｂが、前記回動部７
ｂに設けた右側のストッパー部２２に当接して、左側の
内端２１ｂがフリーとなり、θ＞０のとき左側の内端２
１ｂが、左側のストッパー部２２に当接して、右側の内
端２１ｂがフリーとなるように構成されている。
る。前記枢軸１０の両端部に固定したフランジ部１０
ａ、１０ａには枢軸１０に套嵌した左右１対のネジリコ
イルバネ（請求の範囲のバネ）２１、２１の外端２１
ａ、２１ａが係止され、ネジリコイルバネ２１、２１の
内端２１ｂ、２１ｂは一方の内端２１ｂが後記ストッパ
ー部２２に当接しているとき他方の内端２１ｂがフリー
となっている。すなわち、前記第１リンク部３の傾き角
θが、θ＜０のとき右側の内端２１ｂが、前記回動部７
ｂに設けた右側のストッパー部２２に当接して、左側の
内端２１ｂがフリーとなり、θ＞０のとき左側の内端２
１ｂが、左側のストッパー部２２に当接して、右側の内
端２１ｂがフリーとなるように構成されている。
【００２４】このようにネジリコイルバネ２１の内端２
１ｂが前記ストッパー部２２に当接することによって、
枢軸１０の回転方向、すなわち第１リンク部３の傾動方
向と反対方向に式（３）で示されるバネ抵抗力によるト
ルクＴK が発生する。
１ｂが前記ストッパー部２２に当接することによって、
枢軸１０の回転方向、すなわち第１リンク部３の傾動方
向と反対方向に式（３）で示されるバネ抵抗力によるト
ルクＴK が発生する。
【００２５】ＴK ＝αθ …………（３） α……定数 定数αを適正値にとると、図４にＴK で示すように、θ
の広い範囲にわたって、ＴK のトルク値を、Ｔのトルク
値に近似させることができる。従って、産業用ロボット
の可動範囲と云われている、−５０°＜θ＜３０°の全
範囲において、パンタグラフ機構系の重力による枢軸１
０まわりに働くトルクＴと、前記ネジリコイルバネ２１
によって生ずる枢軸１０まわりのトルクＴK とをバラン
スさせることができ、ロボットの可動範囲においての重
力の悪影響をほとんど無視できることになる。従って、
従来のようにＺ方向移動部材５を駆動するモータに大き
なオフ電流を流す必要がなくなり、ロボット制御精度が
向上する。
の広い範囲にわたって、ＴK のトルク値を、Ｔのトルク
値に近似させることができる。従って、産業用ロボット
の可動範囲と云われている、−５０°＜θ＜３０°の全
範囲において、パンタグラフ機構系の重力による枢軸１
０まわりに働くトルクＴと、前記ネジリコイルバネ２１
によって生ずる枢軸１０まわりのトルクＴK とをバラン
スさせることができ、ロボットの可動範囲においての重
力の悪影響をほとんど無視できることになる。従って、
従来のようにＺ方向移動部材５を駆動するモータに大き
なオフ電流を流す必要がなくなり、ロボット制御精度が
向上する。
【００２６】
【発明の効果】本願の第１発明によると、パンタグラフ
機構系の重量によるトルクとこれに対抗するバネによる
トルクとを、ロボットの可動範囲の広い範囲にわたって
バランスさせることができ、この結果駆動部を駆動する
モータに大きなオフ電流を流す必要がなくなり、ロボッ
ト制御精度の向上を図ることができる。
機構系の重量によるトルクとこれに対抗するバネによる
トルクとを、ロボットの可動範囲の広い範囲にわたって
バランスさせることができ、この結果駆動部を駆動する
モータに大きなオフ電流を流す必要がなくなり、ロボッ
ト制御精度の向上を図ることができる。
【００２７】本願の第２発明によると、第１発明の効果
に加え、パンタグラフ機構系の重量に対しての上下方向
のバランスをとることができるため、一層のロボット制
御精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
に加え、パンタグラフ機構系の重量に対しての上下方向
のバランスをとることができるため、一層のロボット制
御精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図１】本発明の実施例を示す斜視図。
【図２】その側面図。
【図３】要部の拡大横断面図。
【図４】本発明と従来例との枢軸まわりのトルクを比較
して示すグラフ。
して示すグラフ。
【図５】従来例の概念図。
【符号の説明】 １ 第１アーム部 ２ 第２アーム部 ３ 第１リンク部 ４ 第２リンク部 ５ 駆動部 ７ 支持部材 ８ ハンド部 １０ 枢軸 １９ シリンダ ２０ 定圧器 ２１ バネ
Claims (2)
- 【請求項１】 パンタグラフ機構を構成する第１アーム
部、第２アーム部、第１リンク部、第２リンク部を有
し、第１アーム部の基端を上下及び前後方向に移動させ
る駆動部を設け、第２アーム部の先端にハンド部を設け
ると共に、第１リンク部の基端を枢軸を介して上下及び
前後方向の移動が固定された支持部材に支持させた産業
用ロボットにおいて、第１リンク部の前後方向の傾動に
バネ抵抗力を及ぼす１対のバネを設け、一方のバネは第
１リンク部の前方向の傾動にのみバネ抵抗力を及ぼし、
他方のバネは第１リンク部の後方向の傾動にのみバネ抵
抗力を及ぼすように構成したことを特徴とする産業用ロ
ボット。 - 【請求項２】 駆動部にその上下方向のバランスをとる
ためのシリンダを接続し、シリンダは定圧器に接続され
ている請求項１記載の産業用ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33428492A JPH06179183A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 産業用ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33428492A JPH06179183A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 産業用ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06179183A true JPH06179183A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18275622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33428492A Pending JPH06179183A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 産業用ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06179183A (ja) |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP33428492A patent/JPH06179183A/ja active Pending
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