JPH0653353B2 - Robot arm with brake - Google Patents

Robot arm with brake

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JPH0653353B2
JPH0653353B2 JP59131842A JP13184284A JPH0653353B2 JP H0653353 B2 JPH0653353 B2 JP H0653353B2 JP 59131842 A JP59131842 A JP 59131842A JP 13184284 A JP13184284 A JP 13184284A JP H0653353 B2 JPH0653353 B2 JP H0653353B2
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JP
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arm
pneumatic actuator
brake
robot arm
elastic
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JP59131842A
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裕二 坂口
武雄 高木
吉徳 今村
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、加圧流体の供給により膨径変形して、軸線方
向の収縮力を生起する、エアバッグタイプのニューマチ
ック・アクチュエータを用いたブレーキ付きロボットア
ームに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention uses an air bag type pneumatic actuator that expands and deforms by the supply of a pressurized fluid to generate a contracting force in the axial direction. The present invention relates to a robot arm with a brake.

(従来の技術) ロボットアーム用アクチュエータとしては種々の型式の
ものがある。空気式のものは他のアクチュエータに比
べ、過負荷に強く、発熱が少ないうえ人体への危険も少
ないことから、近年その活用が大いに望まれてきた。し
かし従来の空気式アクチュエータは、いわゆるエアーシ
リンダタイプのものが多く、そのシリンダーピストン組
立体は鉄製とされるのが通例であり、操作力の割りには
操作部としての自重が過大となる傾向があった。
(Prior Art) There are various types of actuators for robot arms. In comparison with other actuators, pneumatic actuators are more resistant to overload, generate less heat, and pose less danger to the human body, and thus their use has been greatly desired in recent years. However, many conventional pneumatic actuators are of the so-called air cylinder type, and the cylinder piston assembly is usually made of iron, and the weight of the operating section tends to be excessive relative to the operating force. there were.

一方で、エアーバッグタイプもまた既知であり、この場
合エアバッグの制御圧力適用による膨径に基づく軸方向
の収縮力を、操作力として利用するので、エアバッグ自
体軽量なほか、摺動部分を含まず摩擦力の影響やエアー
洩れの心配もないなどの利点が認められる。
On the other hand, an air bag type is also known. In this case, since the axial contracting force based on the bulging diameter by applying the control pressure of the air bag is used as the operating force, the air bag itself is lightweight and the sliding part is It is not included and the advantages such as the influence of frictional force and the fear of air leakage are recognized.

かかるエアバッグタイプのニューマチック・アクチュエ
ータとしては、例えば、第6図に示すようなものが特公
昭52−40378号公報に記載されているように従来
既知である。このニューマチック・アクチュエータは、
エアー不透過性、可撓性を考慮し例えばゴム又はゴム状
弾性材料よりなる管状体1に、管状体1の内圧充填によ
る最大膨径時においていわゆる静止角(54゜44′)に至
るように編成した編組み構体2をかぶせ、両端開口部に
閉鎖部材3を挿着し、かしめキャップ4を用いて管状体
1に封止合着してなる。なお閉鎖部材3の一方には、少
なくとも片側で管状体1の内部空洞5に連通するフィッ
ティング6を取り付ける。
As such an air bag type pneumatic actuator, for example, one shown in FIG. 6 is conventionally known as described in Japanese Patent Publication No. 52-40378. This pneumatic actuator
In consideration of air impermeability and flexibility, the tubular body 1 made of, for example, rubber or a rubber-like elastic material is made to reach a so-called static angle (54 ° 44 ′) when the tubular body 1 is filled with the internal pressure to have the maximum expansion. The knitted braided structure 2 is covered, the closing members 3 are inserted into the openings at both ends, and the caulking cap 4 is used to seal and join the tubular body 1. A fitting 6 communicating with the inner cavity 5 of the tubular body 1 on at least one side is attached to one of the closing members 3.

その作動は、フィッティング6に、図示しない操作圧力
源たとえばエアーコンプレッサを、3方弁を含む管路に
より接続し、管状体1の内部空洞5内に制御圧力を適用
することにより、編組み構体2の編組み角の拡大つま
り、パンダグラフ運動によって管状体1の膨径と、それ
に由来した軸方向の収縮力すなわち閉鎖部材3の連結ピ
ン孔間距離の縮小をもたらすことにて行われる。
The operation is performed by connecting an operating pressure source (not shown), for example, an air compressor, to the fitting 6 by a pipe line including a three-way valve, and applying a control pressure in the internal cavity 5 of the tubular body 1 to thereby form the braided structure 2 The expansion of the braid angle, that is, the expansion of the tubular body 1 and the contraction force in the axial direction resulting from the expansion, that is, the distance between the connecting pin holes of the closing member 3, are reduced by the panda graph motion.

一方上記制御圧力の開放により、内部空洞中のエアーは
3方弁を通して大気中に放散され、管状体1は、編組み
構体2の編組み角θの減少の下に復元伸長するのはいう
までもない。
On the other hand, by releasing the control pressure, the air in the internal cavity is diffused into the atmosphere through the three-way valve, and the tubular body 1 restores and expands as the braid angle θ of the braided structure 2 decreases. Nor.

従ってこのようなニューマチック・アクチュエータは、
例えばフレーム端部に回動自在に取り付けたプーリにワ
イヤを巻き付け、そのワイヤの両端をそれぞれ上記ニュ
ーマチック・アクチュエータの一端に連結し、ニューマ
チック・アクチュエータのそれぞれの他端を適当な固定
部材にピン連結することにより、プーリに回動運動を賦
与できることは明らかである。
Therefore, such a pneumatic actuator
For example, a wire is wound around a pulley rotatably attached to the end of the frame, both ends of the wire are connected to one end of the pneumatic actuator, and the other end of the pneumatic actuator is pinned to an appropriate fixing member. Obviously, the coupling can impart a rotational movement to the pulley.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、かかるニューマチック・アクチュエータ
は、アクチュエータ自身の弾性に起因する微小振動の発
生によりとくには位置の制御性が悪いという問題があっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) However, such a pneumatic actuator has a problem that the position controllability is particularly poor due to the occurrence of minute vibrations due to the elasticity of the actuator itself.

たとえば、ニューマチック・アクチュエータによってプ
ーリに所望の回転変位を与えた状態で、そのプーリ、又
はニューマチック・アクチュエータを取付けた部材をそ
のままの位置に保持しようとしても、アクチュエータの
微小振動によって、プーリまたは取付部材もまた微小振
動することがある。
For example, even if the pulley or the member to which the pneumatic actuator is attached is to be held in the same position in the state where the desired rotational displacement is applied to the pulley by the pneumatic actuator, the pulley or the attachment may be The member may also vibrate slightly.

また、ニューマチック・アクチュエータ内の加圧流体が
何かの原因で排出されてしまうと駆動装置は拘束がなく
なるため、装置に不側の運動が生ずるという問題があっ
た。
Further, if the pressurized fluid in the pneumatic actuator is discharged for some reason, the drive device will no longer be constrained, and there will be a problem that the device will move in a lateral direction.

(問題点を解決するための手段) 上述の問題を解決するため、本発明のブレーキ付きロボ
ットアームは、二本一対のアーム駆動手段のそれぞれの
一端を揺動フレーム部材に取付け、それらの他端を、揺
動フレーム部材に設けた回動部材を経て相互連結すると
ともに、二本のアーム駆動手段の少なくとも一方を、弾
性管状体および編組み構体を具え、加圧流体の供給によ
り軸線方向の収縮力を生起するニューマチック・アクチ
ュエータにより構成したところにおいて、前記回動部材
の回動運動を抑制するブレーキ手段を設け、このブレー
キ手段を、回動部材に当接する摩擦素子と、この摩擦素
子を回動部材に当接させる方向に付勢するばね手段と、
摩擦素子を、回動部材から離隔させる方法に変位させ
る、前記ニューマチック・アクチュエータと同様の構成
の弾性収縮体とで構成したものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, in the robot arm with a brake of the present invention, one end of each of a pair of arm driving means is attached to a swing frame member, and the other ends thereof are attached. Are connected to each other via a rotating member provided on the swing frame member, and at least one of the two arm driving means is provided with an elastic tubular body and a braided structure, and is contracted in the axial direction by supplying a pressurized fluid. A pneumatic actuator configured to generate a force is provided with a brake means for suppressing the rotational movement of the rotary member, and the brake means rotates the friction element that abuts the rotary member and the friction element. Spring means for urging in the direction of abutting the moving member,
The friction element is configured to be displaced by a method of separating from the rotating member, and an elastic contractor having the same configuration as the pneumatic actuator.

また、他のロボットアームは、とくに、回動部材の回動
運動を制御するブレーキ手段を、中間部を枢支したレバ
ーアームと、このレバーアームのそれぞれの端部に一端
を連結し、それぞれの他端を固定したばね手段および、
前記ニューマチック・アクチュエータと同様の構成の弾
性収縮体と、前記レバーアームの回動運動によって、前
記回動部材に一体的に設けたブレーキドラムに当接され
る摩擦素子とで構成したものである。
Further, another robot arm has a brake arm for controlling the rotational movement of the rotary member, in particular, a lever arm pivotally supporting an intermediate portion, and one end of each lever arm is connected to each end portion of the lever arm. Spring means having the other end fixed, and
The elastic actuator has a structure similar to that of the pneumatic actuator, and a friction element that is brought into contact with a brake drum provided integrally with the rotating member by the rotating movement of the lever arm. .

(作用) 次に、上述した構成のブレーキ付きロボットアームの作
用について説明する。
(Operation) Next, the operation of the robot arm with a brake having the above-described configuration will be described.

いまニューマチック・アクチュエータに加圧流体、具体
的には圧縮空気を供給しその軸線方向に収縮力を生起さ
せ、回動部材に回動運動を賦与する。回動部材が所望の
回動運動を行ったならばニューマチック・アクチュエー
タへの圧縮空気の供給を停止して、ニューマチック・ア
クチュエータの伸縮状態をそのまま維持する。この時ブ
レーキ手段を作動させ回動部材の運動を抑止すれば、従
来のようにニューマチック・アクチュエータ自身の弾性
に起因する微小振動により、回動部材が微小振動するこ
とがない。つまり、ニューマチック・アクチュエータに
より駆動され、回動部材に対するコンプライアンス(こ
こでは「変位/外力」をいうものとする)の比較的大き
なロボットアームにブレーキ手段を設けることにより、
上記ロボットアームのコンプライアンスを変化させるこ
とができる。
Now, a pressurized fluid, specifically compressed air, is supplied to the pneumatic actuator to generate a contracting force in the axial direction thereof, thereby imparting a rotating motion to the rotating member. When the rotary member has performed the desired rotary motion, the supply of compressed air to the pneumatic actuator is stopped, and the stretched state of the pneumatic actuator is maintained. At this time, if the braking means is actuated to suppress the movement of the rotating member, the rotating member will not vibrate slightly due to the minute vibration caused by the elasticity of the pneumatic actuator itself as in the conventional case. That is, by providing the braking means on the robot arm which is driven by the pneumatic actuator and has a relatively large compliance (here, "displacement / external force") with respect to the rotating member,
The compliance of the robot arm can be changed.

また、ロボットアームの、次の作用位置への移動に当っ
ては、ブレーキ手段を完全に作用させた状態で、ニュー
マチック・アクチュエータに圧縮空気を予め供給するこ
とにより、ニューマチック・アクチュエータ内の圧力上
昇のための時間遅れをなくし、所定圧力に達したならば
ブレーキ手段を開放することにより応答性が向上し、ロ
ボットアームが迅速に移動する。
Further, when the robot arm is moved to the next operation position, the pressure inside the pneumatic actuator is reduced by supplying compressed air to the pneumatic actuator in advance with the braking means fully actuated. By eliminating the time delay for ascending and opening the braking means when the predetermined pressure is reached, the responsiveness is improved and the robot arm moves quickly.

またここでは、ブレーキ手段の作動に、アーム駆動用の
ニューマチック・アクチュエータと同様の構成の弾性収
縮体を用い、圧縮空気をこの弾性収縮体に供給したとき
にブレーキ手段が開放される構成とすることにより、停
電その他によって、駆動用のニューマチック・アクチュ
エータおよび弾性収縮体が作用し得なくなった場合に、
ばね手段の作用によってブレーキ手段を自動的に作動さ
せることができる。
Further, here, an elastic contraction body having the same structure as a pneumatic actuator for driving an arm is used for the operation of the braking means, and the braking means is opened when compressed air is supplied to the elastic contraction body. As a result, if the pneumatic actuator for driving and the elastic contractor cannot operate due to a power failure or other reasons,
The braking means can be activated automatically by the action of the spring means.

しかも、このロボットアームでは、ニューマチック・ア
クチュエータの供給内圧を選択することによって、ロボ
ットアームのコンプライアンスを適宜に変更できること
はもちろん、ブレーキ手段が回動部材に及ぼす制動力を
弾性収縮体の作用下で調整することによってもまたロボ
ットアームのコンプライアンスを変更することができ
る。
Moreover, in this robot arm, the compliance of the robot arm can be appropriately changed by selecting the supply internal pressure of the pneumatic actuator, and the braking force exerted on the rotating member by the braking means can be controlled by the elastic contractor. The adjustment can also change the compliance of the robot arm.

すなわち、ブレーキ手段を完全に作用させた場合には、
ニューマチック・アクチュエータへの供給内圧の高低の
いかんにかかわらず、回動部材はそのブレーキ手段によ
ってロックされれ、ロボットアームは高い剛性を有する
ことになる一方、ブレーキ手段の回動部材に対する制動
力を調整することによって、ロボットアームの拘束力、
ひいては、コンプライアンスを変更することができ、た
とえば、高いコンプライアンスを有するロボットアーム
に対しては、ニューマチック・アクチュエータの微小振
動を抑えるに足る程度の低いブレーキ制動力によって、
ロボットアームの位置を制動することにより、軟らかさ
をもったロボットアームを、微小振動させることなし
に、高い精度で位置制御することができ、これがため、
割れ易い卵、コップなどのハンドリングを行わせること
が可能となり、逆に、低いコンプライアンスを有するロ
ボットアームに対しては、ニューマチック・アクチュエ
ータの微小振動を抑えておな、ロボットアームに作用す
る比較的小さい外力にも対抗し得る程度にブレーキ制動
力を高めることにより、そのロボットアームに作用する
衝撃その他の大きな外力に対しては、ロボットアームを
逃がして、ロボットおよびワークの双方を十分に保護す
ることができるとともに、ねじ締め等の駆動推進力を要
する作業を行わせることが可能となる。
That is, when the braking means is fully activated,
Regardless of whether the internal pressure supplied to the pneumatic actuator is high or low, the rotating member is locked by the braking means, and the robot arm has high rigidity, while the braking force of the braking means on the rotating member is increased. By adjusting, the restraining force of the robot arm,
As a result, the compliance can be changed. For example, for a robot arm having high compliance, a braking force low enough to suppress microvibration of the pneumatic actuator can be used.
By braking the position of the robot arm, the position of the soft robot arm can be controlled with high accuracy without causing microvibration, which is why
It is possible to handle fragile eggs, cups, etc. Conversely, for robot arms with low compliance, the micro-vibration of the pneumatic actuator is suppressed and it acts on the robot arm relatively. By increasing the braking force to the extent that even small external forces can be counteracted, the robot arm is allowed to escape from impacts and other large external forces that act on the robot arm, and both the robot and work are sufficiently protected. In addition, it is possible to perform work requiring driving propulsive force such as screw tightening.

(実施例) 以下図面を参照して本発明のブレーキ付きロボットアー
ムについて詳述する。
(Example) A robot arm with a brake according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

なお、図中第6図と同一符号を付したものは同等なもの
を示すものとする。
The same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same components.

第1図は本発明装置を模式的に表した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the device of the present invention.

ここでは、揺動フレーム部材10に回動部材、例えばプ
ーリ11を回動自在に軸支し、このプーリ11と一体を
なす軸12にブレーキドラム13を固着することによ
り、プーリ11とブレーキドラム13との一体的な回動
を可能ならしめる。このプーリ11に連結部材、例えば
ワイヤー14を巻き掛けし、ワイヤー14の両端を二本
のニューマチック・アクチュエータ8の一端で、閉鎖部
材3のアイに連結する。それぞれのニューマチック・ア
クチュエータ8の他端は閉鎖部材3を介して、揺動フレ
ーム部材10の固定部材9にピン連結する。従って一方
のニューマチック・アクチュエータにフィッティング6
を介して圧縮空気を供給し、他方のニューマチック・ア
クチュエータから圧縮空気を排出すればプーリ11が回
転する。それゆえ、軸12はそれ自身の軸線のまわりに
回転し、フレーム部材10も軸12の軸線を回転中心に
して回転する。このように構成することによりエアバッ
グタイプのニューマチック・アクチュエータに圧縮空気
を給排することにより駆動されるロボットアームを得
る。
Here, a rotating member, for example, a pulley 11 is rotatably supported by the swing frame member 10, and a brake drum 13 is fixed to a shaft 12 that is integral with the pulley 11, so that the pulley 11 and the brake drum 13 are attached. If possible, it is possible to rotate with. A connecting member, for example, a wire 14 is wound around the pulley 11, and both ends of the wire 14 are connected to the eye of the closing member 3 by one ends of the two pneumatic actuators 8. The other end of each pneumatic actuator 8 is pin-connected to the fixing member 9 of the swing frame member 10 via the closing member 3. Therefore, fitting 6 to one pneumatic actuator
The compressed air is supplied via the pneumatic actuator and the compressed air is discharged from the other pneumatic actuator to rotate the pulley 11. Therefore, the shaft 12 rotates about its own axis, and the frame member 10 also rotates about the axis of the shaft 12. With this structure, a robot arm driven by supplying / discharging compressed air to / from an air bag type pneumatic actuator is obtained.

更にここでは、ブレーキドラム13の外周面に対向させ
て摩擦素子、例えばブレーキシュー15を配設する。こ
のブレーキシュー15は、それが非作動時にはブレーキ
ドラム13から離隔するよう付勢されており、作動時に
はブレーキカム16に押圧されてブレーキドラム13に
当接する。
Further, here, a friction element, for example, a brake shoe 15 is arranged so as to face the outer peripheral surface of the brake drum 13. The brake shoe 15 is biased so as to be separated from the brake drum 13 when it is not operated, and is pressed by the brake cam 16 to contact the brake drum 13 when it is operated.

ブレーキカム16は、レバーアーム17と一体に回動す
る軸に偏心させて取り付ける。なお、レバーアーム17
の一端には、前記ニューマチック・アクチュエータ8と
同様の構成を有する弾性収縮体18が取り付けられてお
り、他端には引張りばね19が取り付けられている。従
って第1図(a)に示すように、フィッティング6を介し
て弾性収縮体18に圧縮空気を供給すると、その弾性収
縮体18は膨径変形し、軸線方向に収縮力を生起する。
その結果レバーアーム17はそれ自身の軸を中心に、図
中に矢印Aで示す方向に、引張りばね19の収縮力に抗
して回転し、レバーアーム17の軸に偏心して取り付け
たブレーキカム16は、ブレーキシュー15から離隔す
る。
The brake cam 16 is eccentrically attached to a shaft that rotates together with the lever arm 17. The lever arm 17
An elastic contraction body 18 having the same structure as the pneumatic actuator 8 is attached to one end of, and a tension spring 19 is attached to the other end. Therefore, as shown in FIG. 1 (a), when compressed air is supplied to the elastic contraction body 18 through the fitting 6, the elastic contraction body 18 is expanded and deformed to generate a contraction force in the axial direction.
As a result, the lever arm 17 rotates about its own axis in the direction indicated by the arrow A in the figure against the contracting force of the tension spring 19, and the brake cam 16 is eccentrically attached to the axis of the lever arm 17. Is separated from the brake shoe 15.

このように構成したブレーキ手段の作動について以下に
説明する。各ニューマチック・アクチュエータ8への加
圧流体の給排により、ロボットアームが所望の運動を行
い所定位置に到達したならば、それらのニューマチック
・アクチュエータ8はそのままに、弾性収縮体18から
圧縮空気を排出する。その結果、引張りばね19の収縮
力がニューマチック・アクチュエータの収縮力に打勝っ
てレバーアーム17を矢印Aと逆向きに回動する。従っ
てレバーアーム17の軸に取り付けたブレーキカムも、
アーム17の軸を中心に偏心回転し、ブレーキシュー1
5に当接してそのブレーキシュー15をブレーキドラム
13に押圧する。このことにより、ブレーキドラム13
の回転が抑制される結果、このドラム13が固着された
プーリの軸12もその回転が抑制されるので、プーリ1
1はもはや回転運動することがない。この様子を第1図
(b)に示す。従ってニューマチック・アクチュエータ8
に固有の弾性に起因して振動が生じてもプーリの運動が
抑制されているため、揺動フレーム部材10も定位置に
保持されることになる。
The operation of the braking means thus configured will be described below. When the robot arm makes a desired motion to reach a predetermined position by supplying / discharging the pressurized fluid to / from each pneumatic actuator 8, those pneumatic actuators 8 are left as they are and compressed air is compressed from the elastic contracting body 18. Is discharged. As a result, the contraction force of the tension spring 19 overcomes the contraction force of the pneumatic actuator to rotate the lever arm 17 in the direction opposite to the arrow A. Therefore, the brake cam attached to the shaft of the lever arm 17
The brake shoe 1 rotates eccentrically around the axis of the arm 17.
5, the brake shoe 15 is pressed against the brake drum 13. As a result, the brake drum 13
As a result of suppressing the rotation of the pulley 12, the rotation of the pulley shaft 12 to which the drum 13 is fixed is also suppressed.
1 no longer makes rotational movements. This situation is shown in Figure 1.
Shown in (b). Therefore, the pneumatic actuator 8
Even if vibration occurs due to the elasticity inherent in the, the movement of the pulley is suppressed, so that the swing frame member 10 is also held in a fixed position.

ところで、この場合には、弾性収縮体18からの圧縮空
気の排出量を調整することにより、弾性収縮体18の収
縮力と、引張りばね19の引張り力との釣合の下で、ブ
レーキシュー15の、ブレーキドラム13への押圧力、
ひいては制動力を適宜にコントロールすることができ、
これにより、ロボットアームのコンプライアンスを所要
に応じて選択することが可能となる。
By the way, in this case, by adjusting the discharge amount of the compressed air from the elastic contraction body 18, the brake shoes 15 are balanced under the balance between the contraction force of the elastic contraction body 18 and the tensile force of the tension spring 19. Of the pressing force on the brake drum 13,
As a result, the braking force can be controlled appropriately,
This makes it possible to select the compliance of the robot arm as required.

なお、弾性収縮体18から圧縮空気を排出することによ
り、ブレーキ手段が作動位置を取る構成とすることの利
点は、弾性収縮体18が破損した場合、停電その他によ
って、ニューマチック・アクチュエータ8、弾性収縮体
18から圧力が排出された場合などに、引張りばね19
がレバーアーム17を矢印Aとは逆向きに回動させて、
ブレーキシュー15をブレーキドラム13に衝合させ、
最終的にロボットアームを非作動することである。しか
しこれに限定されることなく、ブレーキ手段を構成する
弾性収縮体18に加圧流体を供給することにより、ブレ
ーキシュー15がブレーキドラム13に衝合するよう構
成することもできる。
It should be noted that the advantage of arranging the braking means to take the operating position by discharging the compressed air from the elastic contraction body 18 is that when the elastic contraction body 18 is damaged, the pneumatic actuator 8 and the elastic actuator 8 are elastically broken due to a power failure or the like. When the pressure is discharged from the contracting body 18, the tension spring 19
Turns lever arm 17 in the opposite direction of arrow A,
Abut the brake shoe 15 on the brake drum 13,
Finally, deactivate the robot arm. However, the invention is not limited to this, and the brake shoe 15 may be configured to abut against the brake drum 13 by supplying a pressurized fluid to the elastic contraction body 18 that constitutes the braking means.

第2図は、第1図に模式的に示したブレーキ付きロボッ
トアームをケーシング内に収納した場合の図示例であ
る。なお簡略のため、ロボットアーム駆動用のニューマ
チック・アクチュエータ8、フレーム部材10、プーリ
11、及びワイヤー14は省略した。
FIG. 2 shows an example of a case in which the robot arm with a brake schematically shown in FIG. 1 is housed in a casing. For simplification, the pneumatic actuator 8 for driving the robot arm, the frame member 10, the pulley 11, and the wire 14 are omitted.

なお第2図に示した実施例では、プーリ(図示せず)の
軸12に掛合させて変位計21、例えばロータリエンコ
ーダを設け、この変位計21によりプーリの回転変位量
を検出することができるよう構成されている。20がブ
レーキ付きロボットアームを内蔵するケーシングであ
る。その作動は第1図に示したものと何等変わることが
ない。
In the embodiment shown in FIG. 2, a displacement gauge 21, for example, a rotary encoder is provided so as to engage with the shaft 12 of a pulley (not shown), and the displacement gauge 21 can detect the rotational displacement of the pulley. Is configured. Reference numeral 20 is a casing containing a robot arm with a brake. Its operation is no different from that shown in FIG.

第3図に、別な構成としたブレーキ手段を示す。第3図
(a)では、プーリ11の軸12に傾斜段部21を形成
し、この段部に衝合可能にブレーキシュー15を配置す
る。このブレーキシュー15は、一端が引張りばね19
に係合し、他端がブレーキ駆動用の弾性収縮体18に係
合している。また、引張りばね19及び弾性収縮体18
の各一端は、ケーシング20等の不動部材にそれぞれピ
ン連結する。22はプーリ11の軸12を軸支する軸受
けを示す。プーリ作動時には弾性収縮体18に加圧流体
を供給していないので引張りばね19により、摩擦素子
としてのブレーキシュー15は、傾斜段部21と離間し
プーリの回転を許容する。これに対しアームを所望位置
に保持する時には、弾性収縮体18に加圧流体を供給し
収縮力を生起させる。収縮力が引張りばね19の収縮力
より大きければブレーキシュー15はばね力に抗して第
3図(a)において下方に変位し、傾斜段部21に衝合
し、軸12の回転を抑止する。従ってここでは、ブレー
キシュー15は、軸12を介してプーリ11に間接的に
当接することになり、そのプーリ11は所定位置に保持
される。なお、弾性収縮体18と引張りばね19を互い
に入れ換えて配設すれば、第2図に示した実施例と同様
に加圧流体を供給した時にブレーキ手段が非作動位置を
取るようにすることができる。
FIG. 3 shows a braking means having another structure. Fig. 3
In (a), an inclined step portion 21 is formed on the shaft 12 of the pulley 11, and the brake shoe 15 is arranged on this step portion so as to be able to abut. The brake shoe 15 has a tension spring 19 at one end.
And the other end is engaged with the elastic contracting body 18 for driving the brake. In addition, the tension spring 19 and the elastic contraction body 18
Each one end is pin-connected to an immovable member such as the casing 20. Reference numeral 22 denotes a bearing that supports the shaft 12 of the pulley 11. Since the pressurized fluid is not supplied to the elastic contraction body 18 when the pulley is operated, the brake shoe 15 as a friction element is separated from the inclined step portion 21 by the tension spring 19 and allows the rotation of the pulley. On the other hand, when the arm is held at a desired position, a pressurized fluid is supplied to the elastic contraction body 18 to generate a contraction force. If the contracting force is larger than the contracting force of the tension spring 19, the brake shoe 15 is displaced downward in FIG. 3 (a) against the spring force, abuts against the inclined step portion 21, and inhibits the rotation of the shaft 12. . Therefore, here, the brake shoe 15 indirectly contacts the pulley 11 via the shaft 12, and the pulley 11 is held at a predetermined position. If the elastic contraction body 18 and the tension spring 19 are arranged so as to be replaced with each other, the braking means can be set to the non-actuated position when the pressurized fluid is supplied, as in the embodiment shown in FIG. it can.

第3図(b)に示した実施例は、一端を互いに回動自在に
相互連結した第1レバーアーム17a、第2レバーアー
ム17bを用い、第1レバーアーム17aに取り付け
た、摩擦素子としてのブレーキシュー15をプーリ11
に衝合してプーリの回転を抑止するものである。この
為、第1レバーアームの他端をケーシング20等の不動
部材にピン連結し、第2レバーアーム17bの他端に
は、レバーアーム駆動用の弾性収縮体18を連結する。
弾性収縮体18の他端はケーシング20等の不動部材に
ピン連結する。また弾性収縮体18の作動に対向する力
をレバーアームに賦与すべく引張りばね19を設ける。
The embodiment shown in FIG. 3 (b) uses a first lever arm 17a and a second lever arm 17b whose one ends are rotatably interconnected to each other, and is attached to the first lever arm 17a as a friction element. Brake shoe 15 to pulley 11
It prevents the pulley from rotating by colliding with. Therefore, the other end of the first lever arm is pin-connected to a stationary member such as the casing 20, and the other end of the second lever arm 17b is connected to the elastic contracting body 18 for driving the lever arm.
The other end of the elastic contraction body 18 is pin-connected to a stationary member such as the casing 20. Further, a tension spring 19 is provided in order to apply a force opposed to the operation of the elastic contraction body 18 to the lever arm.

プーリ11の作動時には、弾性収縮体18には、加圧流
体を供給しないので、引張りばね19により、第3図
(b)において第1レバーアーム17aは反時計まわりに
回転して位置する。従って第1レバーアーム17aに固
着したブレーキシュー15は、プーリ11から離隔しプ
ーリの回転を許容する。これに対し、弾性収縮体18に
加圧流体を供給すると、第2レバーアーム17bは引張
りばね19に抗して支点23を中心に回転し、第1レバ
ーアーム17aを、第3図(b)において上方に押し上げ
る。したがって第1レバーアーム17aに取り付けたブ
レーキシュー15は、プーリ11に衝合し、プーリの回
転を抑止しプーリ11を所定位置に維持する。
When the pulley 11 is in operation, no pressurized fluid is supplied to the elastic contractor 18, so that the tension spring 19 causes the elastic contractor 18 to move.
In (b), the first lever arm 17a is rotated counterclockwise and positioned. Therefore, the brake shoe 15 fixed to the first lever arm 17a is separated from the pulley 11 and allows the pulley to rotate. On the other hand, when a pressurized fluid is supplied to the elastic contractor 18, the second lever arm 17b rotates about the fulcrum 23 against the tension spring 19, and the first lever arm 17a moves to the position shown in FIG. Push upwards at. Therefore, the brake shoe 15 attached to the first lever arm 17a abuts on the pulley 11 to prevent the pulley from rotating and maintain the pulley 11 at a predetermined position.

なお、ブレーキ手段としては上述した以外に、電気ある
いは油圧を用いることも可能であるが、防爆、重量、配
管、コスト、作動油の洩れの問題を考慮したならば、上
述した実施例の如く、ニューマチック・アクチュエータ
8と同様の構成を有する弾性収縮体により駆動されるブ
レーキ手段を用いるのが有利である。
In addition to the above, as the braking means, it is also possible to use electricity or hydraulic pressure, but considering the problems of explosion proof, weight, piping, cost, and leakage of hydraulic oil, as in the above-mentioned embodiment, It is advantageous to use braking means driven by an elastic contractor having a similar construction to the pneumatic actuator 8.

第4図に示した実施例は、第2図に示したと同様のブレ
ーキ付きロボットアーム29,30の二本のL字状に連
結したボルト締結用のロボットアームであり、先端側の
ブレーキ付きロボットアーム30の固定部材側にブラケ
ット24を介してモータ25を固着する。このモータ2
5の出力軸には、ボックス形状のレンチが取り付けられ
ており、ボルト27の頭部が嵌合する。28はレンチ2
6を前方に送る送り装置であり、モータ25の回転によ
り作動する。
The embodiment shown in FIG. 4 is a robot arm for fastening bolts which is connected to two L-shaped robot arms 29 and 30 with a brake similar to that shown in FIG. The motor 25 is fixed to the fixed member side of the arm 30 via the bracket 24. This motor 2
A box-shaped wrench is attached to the output shaft of 5, and the head of the bolt 27 is fitted therein. 28 is a wrench 2
6 is a feeding device for feeding 6 forward and is operated by rotation of the motor 25.

アーム29,30を適宜回動させ、ボルト27を所望位
置に位置させる。次にモータ25を作動させボルト27
を締結させるものである。
The arms 29 and 30 are appropriately rotated to position the bolt 27 at a desired position. Next, the motor 25 is operated and the bolt 27
To conclude.

第5図は、本発明の他の実施例を示すものであり、これ
は二本一対のアーム駆動手段の一方をばね31としたも
のである。なお、ばね31の一端はアームのケーシング
20等の不動部材に固着する点を除けば、第1図に示し
た実施例と同様である。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention in which one of the pair of arm driving means is a spring 31. The spring 31 is similar to the embodiment shown in FIG. 1 except that one end of the spring 31 is fixed to a stationary member such as the casing 20 of the arm.

(発明の効果) 以上詳述したように、本発明装置はエアバッグタイプの
ニューマチック・アクチュエータの弾性に起因する特有
の問題、すなわちコンプライアンスが大きく、微小振動
が発生しやすいなどの特有の問題を、ブレーキ手段を設
けることにより解決し、ニューマチック・アクチュエー
タを駆動装置として用いたロボットアームの適用範囲を
拡大した。
(Effects of the Invention) As described in detail above, the device of the present invention has a peculiar problem caused by the elasticity of an air bag type pneumatic actuator, that is, a peculiar problem that compliance is large and microvibration easily occurs. The problem was solved by providing the brake means, and the applicable range of the robot arm using the pneumatic actuator as a driving device was expanded.

より詳細には、比較的大きいコンプライアンスが必要と
される場合には、加圧流体の圧力を調整することにより
適宜コンプライアンスを変化させることのできるニュー
マチック・アクチュエータの特徴を生かした上で、ブレ
ーキ手段によって、必要最小限の制動力を付与すること
によって、ロボットアームに十分軟らかいばね特性をも
たせることができ、他方、ねじ締めなどコンプライアン
スが低いことが必要とされる作業では、ニューマチック
・アクチュエータへの供給内圧を高めるとともに、ブレ
ーキ手段の制動力を、比較的小さな外力をも抑え込み得
る程度に高めることにより、ねじ締め作業等に必要な駆
動推進力を十分発生させることができる一方、ロボット
アームへの大きな外力の作用に対してはそれを逃がすこ
とをもって、それ自身およびワークのそれぞれを十分に
保護することができる。
More specifically, when a relatively large compliance is required, the braking means is utilized by taking advantage of the characteristic of the pneumatic actuator capable of appropriately changing the compliance by adjusting the pressure of the pressurized fluid. Allows the robot arm to have a sufficiently soft spring characteristic by applying the minimum necessary braking force, while on the other hand, for tasks requiring low compliance such as screw tightening, the pneumatic actuator is By increasing the supply internal pressure and increasing the braking force of the braking means to the extent that a relatively small external force can be suppressed, it is possible to sufficiently generate the drive propulsion force necessary for screw tightening work, etc. With respect to the action of a large external force, let it escape It is possible to sufficiently protect the respective body and the workpiece.

またブレーキ手段の作動のために、ニューマチック・ア
クチュエータと同様の構成を有する弾性収縮体を用い、
加圧流体が供給された時にブレーキ手段が非作動位置を
取る構成としたので、加圧流体を、それぞれのニューマ
チック・アクチュエータおよび弾性収縮体に供給する器
機類が停電等で作動しなくなった時、弾性収縮体が破損
した時などには直ちにブレーキ手段を作動させて、ロボ
ットアームの不測の運動を抑止することができる。
Also, for the operation of the braking means, an elastic contractor having the same structure as the pneumatic actuator is used,
When the pressurized fluid is supplied, the braking means is in the inactive position, so when the equipment that supplies the pressurized fluid to each pneumatic actuator and elastic contractor does not operate due to a power outage, etc. When the elastic contractor is damaged, the braking means can be immediately actuated to prevent an unexpected movement of the robot arm.

更にロボットアームを次の作用位置へ運動させるに際し
ては、それに先だって、ブレーキ手段をそれの完全作用
状態としてロボットアームをロックし、そして、アーム
駆動用のニューマチック・アクチュエータに圧縮空気を
供給してその圧力を高めてからブレーキを解放すること
により、圧力上昇による時間遅れを排除した、ロボット
アームの迅速な移動が可能となる。
Before further moving the robot arm to the next operating position, the brake means is brought into its fully operating state to lock the robot arm, and compressed air is supplied to the pneumatic actuator for driving the arm. By releasing the brake after increasing the pressure, the robot arm can be moved quickly without the time delay due to the pressure increase.

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

第1図(a),(b)は、本発明装置を模式的に示す図、第2
図は、第1図に示した装置を内蔵したアームの一部を示
す図、 第3図(a),(b)は、第1図に示した装置に適用可能な他
のブレーキ手段を示す図、 第4図は、第1図に示した装置を内蔵するボルト締結ロ
ボットの外観を示す斜視図、 第5図は、本発明の他の実施例を模式的に示す図、 第6図は、既知のニューマチック・アクチュエータを示
す一部部分断面図である。 1……管状体 2……編組み構体 3……閉鎖部材 4……かしめキャップ 5……内部空洞 6……フィッティング 8……ニューマチック・アクチュエータ 9……固定部材 10……揺動フレーム部材 11……プーリ 12……(プーリの)軸 13……ブレーキドラム 14……ワイヤー 15……ブレーキシュー 16……ブレーキカム 17……レバーアーム 18……弾性収縮体 19……引張りばね 20……ケーシング 21……傾斜段部 22……軸受け 23……支点 24……ブラケット 25……モータ 26……レンチ 27……ボルト 28……送り装置 29,30……アーム 31……ばね
1 (a) and 1 (b) are views schematically showing the device of the present invention, and FIG.
The figure shows a part of an arm incorporating the device shown in FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) show other braking means applicable to the device shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the external appearance of a bolt fastening robot incorporating the device shown in FIG. 1, FIG. 5 is a view schematically showing another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a partial partial cross-sectional view showing a known pneumatic actuator. 1 ... Tubular body 2 ... Braided structure 3 ... Closing member 4 ... Caulking cap 5 ... Internal cavity 6 ... Fitting 8 ... Pneumatic actuator 9 ... Fixing member 10 ... Oscillating frame member 11 …… Pulley 12 …… (Pulley) axis 13 …… Brake drum 14 …… Wire 15 …… Brake shoe 16 …… Brake cam 17 …… Lever arm 18 …… Elastic contraction body 19 …… Tension spring 20 …… Casing 21 ... Inclined step 22 ... Bearing 23 ... Support 24 ... Bracket 25 ... Motor 26 ... Wrench 27 ... Bolt 28 ... Feeding device 29, 30 ... Arm 31 ... Spring

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】二本一対のアーム駆動手段のそれぞれの一
端を揺動フレーム部材に取付け、それらの他端を、揺動
フレーム部材に設けた回動部材を経て相互連結するとと
もに、二本のアーム駆動手段の少なくとも一方を、弾性
管状体および編組み構体を具え、加圧流体の供給により
軸線方向の収縮力を生起するニューマチック・アクチュ
エータにより構成したところにおいて、 前記回動部材の回動運動を抑制するブレーキ手段を設
け、このブレーキ手段を、回動部材に当接する摩擦素子
と、この摩擦素子を回動部材に当接させる方向に付勢す
るばね手段と、その摩擦素子を、前記ばね手段のばね力
に抗して、回動部材から離隔させる方向に変位させる、
前記ニューマチック・エクチュエータと同様の構成の弾
性収縮体とで構成してなるブレーキ付きロボットアー
ム。
1. A pair of two arm driving means are attached at one end thereof to a swing frame member, and the other ends thereof are interconnected via a turning member provided at the swing frame member, and at the same time, When at least one of the arm driving means is constituted by a pneumatic actuator having an elastic tubular body and a braided structure and generating a contracting force in the axial direction by supplying a pressurized fluid, the rotational movement of the rotating member And a spring element for urging the friction element in contact with the rotating member in a direction to bring the friction element into contact with the rotating member; Against the spring force of the means, to displace from the rotating member,
A robot arm with a brake, which is composed of an elastic contractor having the same structure as the pneumatic actuator.
【請求項2】二本一対のアーム駆動手段のそれぞれの一
端を揺動フレーム部材に取付け、それらの他端を、揺動
フレーム部材に設けた回動部材を経て相互連結するとと
もに、二本のアーム駆動手段の少なくとも一方を、弾性
管状体および編組み構体を具え、加圧流体の供給により
軸線方向の収縮力を生起するニューマチック・アクチュ
エータにより構成したところにおいて、 前記回動部材の回動運動を抑制するブレーキ手段を設
け、このブレーキ手段を、中間部を枢支したレバーアー
ムと、このレバーアームのそれぞれの端部に一端を連結
し、それぞれの他端を固定したばね手段および、前記ニ
ューマチック・アクチュエータと同様の構成の弾性収縮
体と、前記レバーアームの回動運動によって、前記回動
部材に一体的に設けたブレーキドラムに当接される摩擦
素子とで構成してなるブレーキ付きロボットアーム。
2. A pair of two arm driving means are attached at one end to a rocking frame member, and the other ends thereof are interconnected via a turning member provided on the rocking frame member. When at least one of the arm driving means is constituted by a pneumatic actuator having an elastic tubular body and a braided structure and generating a contracting force in the axial direction by supplying a pressurized fluid, the rotational movement of the rotating member And a spring means having one end connected to each end of the lever arm and the other end fixed, and a lever arm having a middle portion pivotally supported. Of an elastic contractor having the same structure as a matic actuator, and a brake drive integrally provided on the rotating member by the rotating movement of the lever arm. Robot arm with brake consisting of a friction element that comes into contact with the arm.
JP59131842A 1984-04-25 1984-06-28 Robot arm with brake Expired - Lifetime JPH0653353B2 (en)

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JP59131842A JPH0653353B2 (en) 1984-06-28 1984-06-28 Robot arm with brake
US06/706,417 US4664232A (en) 1984-04-25 1985-02-27 Brake device for robot arm
EP85301621A EP0162539B1 (en) 1984-04-25 1985-03-08 Brake device, particularly for a robot arm
DE8585301621T DE3578691D1 (en) 1984-04-25 1985-03-08 BRAKE DEVICE, ESPECIALLY FOR A ROBOT ARM.

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