JPH07290379A - Robot device - Google Patents

Robot device

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Publication number
JPH07290379A
JPH07290379A JP8487194A JP8487194A JPH07290379A JP H07290379 A JPH07290379 A JP H07290379A JP 8487194 A JP8487194 A JP 8487194A JP 8487194 A JP8487194 A JP 8487194A JP H07290379 A JPH07290379 A JP H07290379A
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JP
Japan
Prior art keywords
robot
ring
shaped frame
axis
frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP8487194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunsuke Sugimura
俊輔 杉村
Hiroaki Takechi
弘明 武知
Hideaki Tachibana
英明 橘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP8487194A priority Critical patent/JPH07290379A/en
Publication of JPH07290379A publication Critical patent/JPH07290379A/en
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Abstract

PURPOSE:To continuously gain access to a work at an optimum angle in the optical direction by providing a control means concurrently driving a ringlike frame and multiple shafts of a robot and controlling the position and attitude of the tip of the robot. CONSTITUTION:A ringlike frame 10 is connected to a rotary shaft 12 turning the frame 10, and it is turned by an optional angle theta1 by a rotary mechanism 13 rotating the rotary shaft 12. The substrate section 21 of an articulated robot 20 is fitted at the prescribed position of the rotating portion of the ringlike frame 10, and it can be rotated by an optional angle theta3 centering on the axis 22. The articulated robot 20 is provided with three rotary shafts 23, 24, 25 rotated by optional angles theta4-theta6 respectively, and a heat machining head 26 such as a plasma torch is fitted at the tip. A controller concurrently drives all six shafts to control the heat machining head 26 at the prescribed position and attitude.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はロボット装置に関し、
特にH型鋼や角パイプなどのワークをその周囲から切
断、穴開け、開先などの加工を行うためのロボット装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot device,
In particular, the present invention relates to a robot apparatus for cutting, punching, and forming a work such as an H-shaped steel or a square pipe from the periphery thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、多関節ロボットは、各アームを
金属性角パイプ等を材料とした関節によって直接連結し
たリンク状の構成となっている。このようなロボットに
てH鋼等の鋼材を加工する際には、鋼材の複数の面にア
クセスするために、切断用工具を取り付けた2台のロボ
ットを鋼材の幅方向の両側に配置して加工を行うか、天
井に取付けた走行軸にロボットを配設するなどの手法が
一般的である。
2. Description of the Related Art Generally, an articulated robot has a link-like structure in which each arm is directly connected by a joint made of a metal square pipe or the like. When machining steel materials such as H steel with such a robot, in order to access a plurality of surfaces of the steel material, two robots equipped with cutting tools are arranged on both sides in the width direction of the steel material. It is common practice to carry out processing or to arrange a robot on a traveling shaft mounted on the ceiling.

【0003】しかし、2台のロボットを使用する方法で
は、設置面積、コスト、ロボット同士の干渉などの面で
問題があり、また天井に走行軸を取り付ける方法では、
ワークを下面方向から加工することは困難であり、また
充分な精度や加工ワークの大きさ確保するためには天井
走行軸はかなり大がかりなものとなってしまう。
However, the method of using two robots has problems in terms of installation area, cost, interference between robots, and the method of mounting the traveling shaft on the ceiling has problems.
It is difficult to machine a work from the bottom surface direction, and the ceiling traveling axis becomes quite large in order to secure sufficient accuracy and size of the work.

【0004】そこで、 特開平1−88287号公報に
記載の技術では、直方体状の電子機器の4面に設けられ
ている回転制御素子の調整操作を行うロボットにおい
て、適当な支持手段によって支持された電子機器などの
対象物体の回りに、回転かつ前後方向への移動が可能な
リング状部材を配設するとともに、このリング状部材に
ドライバなどのツールが取り付けられたハンドを設け、
このハンドをリング状部材の接線方向及び法線方向に移
動可能なようにしている。
Therefore, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-88287, a robot for adjusting the rotation control elements provided on the four sides of a rectangular parallelepiped electronic device is supported by appropriate supporting means. Around a target object such as an electronic device, a ring-shaped member that can rotate and move in the front-back direction is arranged, and a hand in which a tool such as a driver is attached to the ring-shaped member is provided.
This hand is made movable in the tangential direction and the normal direction of the ring-shaped member.

【0005】また、特開平5−77078号公報におい
ては、H鋼が載置されるベルトコンベアに門型フレーム
を跨って設けるとともに、該門型フレームにレーザ加工
ヘッドを配設し、前記レーザ加工ヘッドをX−Y−Z方
向へ移動自在に構成し、かつ前記レーザ加工ヘッド先端
をH鋼の長手方向、高さ方向及び幅方向に指向すべく揺
動自在に構成するようにしている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 5-77078, a belt conveyor on which H steel is placed is provided across a gate type frame, and a laser processing head is arranged on the gate type frame to perform the laser processing. The head is configured to be movable in the XYZ directions, and the tip of the laser processing head is configured to be swingable so as to be oriented in the longitudinal direction, the height direction and the width direction of the H steel.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平1−882
87号公報に記載の技術では、ワーク全周の各面にアク
セス可能であるがツールの姿勢制御が行われていないの
で、ツールの角度を任意にかつ連続的に変化させること
はできない。
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-882
In the technique described in Japanese Patent Publication No. 87, it is possible to access each surface of the entire circumference of the work, but since the attitude control of the tool is not performed, the angle of the tool cannot be arbitrarily and continuously changed.

【0007】また、上記特開平5−77078号公報に
記載の技術においては、門型フレームを用いているの
で、ワークの下方からアクセスすることはできず、例え
ば角パイプの切断のようにワークの全周を連続的に加工
する必要のある加工には適用できない。また、この従来
技術では、複数の面に対してツールの角度を任意に変化
させつつ、連続的にアクセスできないという欠点があ
る。
Further, in the technique described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-77078, since a gate type frame is used, it is not possible to access from below the work. It cannot be applied to machining that requires continuous machining of the entire circumference. Further, this conventional technique has a drawback in that it is impossible to continuously access the tool while arbitrarily changing the angle of the tool with respect to a plurality of surfaces.

【0008】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、広い移動範囲をもって、任意の方向から任意
の角度でワークに対して連続的にアクセスすることがで
きるロボット装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a robot apparatus capable of continuously accessing a work in a wide range of movement from an arbitrary direction and an arbitrary angle. To aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明では、中心軸の
回りに回転するリング状のフレームと、このリング状フ
レームに取り付けられ、複数の回転軸または移動軸を有
するロボットと、これらリング状フレームおよびロボッ
トの複数の軸を同時に駆動制御してロボットの先端の位
置及び姿勢を制御する制御手段とを具えるようにしてい
る。
According to the present invention, a ring-shaped frame which rotates around a central axis, a robot which is attached to the ring-shaped frame and has a plurality of rotating shafts or moving shafts, and these ring-shaped frames are provided. And a control means for controlling the position and orientation of the tip of the robot by simultaneously driving and controlling a plurality of axes of the robot.

【0010】[0010]

【作用】かかる発明によれば、回転するリング状フレー
ムに複数の軸を有する多関節ロボットを取付け、これら
リング状フレーム及びロボットの複数の軸を同時制御す
るようにしている。
According to the present invention, the articulated robot having a plurality of axes is attached to the rotating ring-shaped frame, and the plurality of axes of the ring-shaped frame and the robot are simultaneously controlled.

【0011】[0011]

【実施例】以下この発明を添付図面に示す実施例に従っ
て詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.

【0012】図2は、この発明にかかるロボット装置が
取り付けられた型鋼加工システムを示すもので、この実
施例では本発明に係るロボット装置を型鋼を熱加工して
切断、穴開け、開先加工する型鋼加工機1として用いる
ようにしている。
FIG. 2 shows a die steel machining system to which the robot apparatus according to the present invention is attached. In this embodiment, the robot apparatus according to the present invention is subjected to thermal machining of the die steel to cut, punch, and groove. It is designed to be used as a die steel processing machine 1.

【0013】図2において、1はロボットアーム先端に
プラズマトーチなどの熱加工ヘッドが取り付けられた型
鋼加工機、2はワーク3を搬送するワークテーブルとし
てのローラコンベア、3は角パイプ鋼,アングル鋼,C
型鋼などのワーク、4はワークの寸法を測定する原寸測
定器、5はワーク移載機構、6は集塵機、7はプラズマ
電源、8はコントローラである。
In FIG. 2, 1 is a die-casting machine in which a thermal processing head such as a plasma torch is attached to the end of a robot arm, 2 is a roller conveyor as a work table for carrying a work 3, 3 is square pipe steel, and angle steel. , C
A work such as a mold steel, 4 is an original size measuring device for measuring the size of the work, 5 is a work transfer mechanism, 6 is a dust collector, 7 is a plasma power supply, and 8 is a controller.

【0014】ローラコンベア2においては、型鋼加工機
1の熱加工ヘッドからの熱流との干渉、ロボット装置各
部との干渉、切断廃材の搬出等のため、熱加工時には、
型鋼加工機1の近辺が下側に退避できるようになってい
る。
In the roller conveyor 2, during heat processing, there is interference with the heat flow from the heat processing head of the die steel processing machine 1, interference with various parts of the robot apparatus, removal of cutting waste materials, etc.
The vicinity of the die-steel processing machine 1 can be retracted downward.

【0015】ワーク3はワーク移載機構5に載置された
後、X方向に移動されてローラコンベア2上に移載され
る。ローラコンベア2上に載置されたワーク3は、図示
しない適宜の構成によってY方向に移動された後、X−
Y方向に位置決めされることにより所定の加工位置に位
置される。
After the work 3 is placed on the work transfer mechanism 5, it is moved in the X direction and transferred onto the roller conveyor 2. The work 3 placed on the roller conveyor 2 is moved in the Y direction by an appropriate configuration (not shown), and then X-
By being positioned in the Y direction, it is positioned at a predetermined processing position.

【0016】型鋼加工機1はその詳細については後述す
るが、ローラコンベア2を囲繞するように配設されたリ
ング状フレーム10に少なくとも4軸を有するロボット
が取り付けられており、リング状フレーム10及びロボ
ットの各軸の回転又は移動によりその熱加工ヘッド先端
を任意の位置、姿勢に制御する。型鋼加工機1の位置及
び姿勢制御はコントローラ8によって行われている。な
お、リング状フレーム10の径は、リング状フレーム1
0の回転により該フレーム10とローラコンベア2また
はワーク3とが干渉しないように決定する。
Although the details of the steel mold processing machine 1 will be described later, a robot having at least four axes is attached to a ring-shaped frame 10 arranged so as to surround the roller conveyor 2, and the ring-shaped frame 10 and The tip of the thermal processing head is controlled to an arbitrary position and posture by rotating or moving each axis of the robot. The controller 8 controls the position and attitude of the steel mold working machine 1. The diameter of the ring-shaped frame 10 is the same as that of the ring-shaped frame 1.
It is determined that the frame 10 does not interfere with the roller conveyor 2 or the work 3 by the rotation of 0.

【0017】上記型鋼加工機1によってY方向について
の同一位置の加工が終了すると、ローラコンベア2によ
ってワーク3をY方向に搬送して、前記と同様にワーク
を次の加工位置に位置決めした後に熱加工を行う。この
ような処理を繰り返し実行する。
When the machining of the same position in the Y direction is completed by the die-steel processing machine 1, the work 3 is conveyed in the Y direction by the roller conveyor 2 and the work is positioned at the next processing position in the same manner as described above, and then the heat is applied. Perform processing. Such processing is repeatedly executed.

【0018】図1、図3及び図4は、型鋼加工機1の第
1の実施例を示すもので、リング状フレーム10に4軸
の多関節ロボット20が取り付けられている。リング状
フレーム10は回転(図3のθ2)かつ旋回駆動(図3
のθ1)されるので、本型鋼加工機1は、4軸の多関節
ロボット20と合わせて、6軸を有している。
FIGS. 1, 3 and 4 show a first embodiment of the steel mold working machine 1, in which a 4-axis articulated robot 20 is attached to a ring-shaped frame 10. The ring-shaped frame 10 rotates (θ2 in FIG. 3) and swivels (see FIG. 3).
.Theta.1), the model steel processing machine 1 has six axes in addition to the four-axis articulated robot 20.

【0019】リング状フレーム10は、図3に示すよう
に、フレーム面S2にその円周面が設定されるように配
設されている。フレーム面S2は、型鋼加工機1が設置
される面(これを基準面という)S1およびワーク3の
搬送方向Y0に対し垂直に配設されている。
As shown in FIG. 3, the ring-shaped frame 10 is arranged so that its circumferential surface is set on the frame surface S2. The frame surface S2 is arranged perpendicular to the surface S1 on which the die-steel processing machine 1 is installed (this is referred to as a reference surface) and the transport direction Y0 of the work 3.

【0020】リング状フレーム10の中心軸cは、フレ
ーム面S2に対し垂直で、基準面S1に対し平行に設定さ
れている。このリング状フレーム10は、モータやギア
などで構成される回転機構11によって前記中心軸c回
りに回転駆動される。その回転角をθ2とする。
The central axis c of the ring-shaped frame 10 is set to be perpendicular to the frame surface S2 and parallel to the reference surface S1. The ring-shaped frame 10 is rotationally driven about the central axis c by a rotating mechanism 11 including a motor and gears. The rotation angle is θ2.

【0021】また、リング状フレーム10は、該フレー
ム10を旋回する旋回軸12に接続され、該旋回軸12
を回転駆動する回転機構13によって任意の角度θ1
(図3参照)だけ旋回されるようになっている。図3に
破線で示すフレーム面S2´は、初期状態のフレーム面
S2が角度θ1だけ旋回された面である。すなわち、リン
グ状フレーム10の中心軸cは、基準面S1に対しては
常に平行であるが、回転機構13による旋回によってワ
ーク搬送方向Y0に対し任意角度θ1だけその方向を変化
させることができる。
The ring-shaped frame 10 is connected to a swivel shaft 12 that swivels the frame 10, and the swivel shaft 12 rotates.
An arbitrary angle θ1
It is designed so that it can be turned only (see FIG. 3). A frame surface S2 'shown by a broken line in FIG. 3 is a surface obtained by turning the frame surface S2 in the initial state by an angle θ1. That is, the central axis c of the ring-shaped frame 10 is always parallel to the reference plane S1, but the direction can be changed by an arbitrary angle θ1 with respect to the work transfer direction Y0 by turning by the rotating mechanism 13.

【0022】なお、図1のように、旋回軸12の位置が
リング状フレーム10のセンター位置ではなく、X方向
にオフセットしている場合は、旋回軸12のみで加工機
全体の重量を支持するのは剛性上困難な場合もあり得る
ので、円弧状の支持ガイドレール14を床面に設置し、
このレール14によってフレーム10を反対側から支持
し、該レール14に沿ってリング状フレーム10を旋回
させればよい。
As shown in FIG. 1, when the turning shaft 12 is not in the center position of the ring-shaped frame 10 but in the X direction, the turning shaft 12 alone supports the weight of the entire processing machine. Since it may be difficult in terms of rigidity, install an arc-shaped support guide rail 14 on the floor,
The frame 10 may be supported from the opposite side by the rails 14, and the ring-shaped frame 10 may be rotated along the rails 14.

【0023】リング状フレーム10としては、例えば、
リング形状のスゥィングサークルをリング状フレームの
内周面に取り付けたもの、あるいはリング状のフレーム
の内周面にガイドレールやラックを設けたものなどが考
えられる。
As the ring-shaped frame 10, for example,
A ring-shaped swing circle may be attached to the inner peripheral surface of the ring-shaped frame, or a guide rail or a rack may be provided on the inner peripheral surface of the ring-shaped frame.

【0024】多関節ロボット20は、その基体部21が
リング状フレーム10の回転部分のの所定位置に取り付
けられ、軸22を中心に任意角度θ3だけ回転可能なよ
うに構成されている。回転軸22は、リング状フレーム
10の中心軸cに対し平行に配設されている。
The articulated robot 20 has a base portion 21 attached to a predetermined position of a rotating portion of the ring-shaped frame 10 and is configured to be rotatable about an axis 22 by an arbitrary angle θ3. The rotating shaft 22 is arranged parallel to the central axis c of the ring-shaped frame 10.

【0025】多関節ロボット20の残りの3軸は通常の
ロボットアームと同様の関節構成であり、図3に示した
方向に配置されて任意角度θ4〜θ6だけそれぞれ回転す
る3つの回転軸23、24、25を備えており、その先
端にプラズマトーチなどの熱加工ヘッド26が取り付け
られている。この場合、多関節ロボット20の軸数は、
前述したように、基体部21も含めて4つである。
The remaining three axes of the multi-joint robot 20 have joint configurations similar to those of a normal robot arm, and are arranged in the directions shown in FIG. 3 and rotate about arbitrary angles θ4 to θ6 respectively. 24 and 25, and a thermal processing head 26 such as a plasma torch is attached to the tip thereof. In this case, the number of axes of the articulated robot 20 is
As described above, the number is four, including the base portion 21.

【0026】なお、基体部21の長さd7を適当に設定
することにより、リング状フレーム10と、ロボット2
0の各部との干渉を避けることができる。
Incidentally, by appropriately setting the length d7 of the base portion 21, the ring-shaped frame 10 and the robot 2
It is possible to avoid interference with each unit of 0.

【0027】かかる軸構成において、コントローラ8
は、熱加工ヘッド26を所定の位置及び姿勢に制御する
べく、全ての6軸を同時に駆動制御する。
In this axis configuration, the controller 8
Drives and controls all six axes simultaneously in order to control the thermal processing head 26 to a predetermined position and posture.

【0028】ここで、各部の寸法及び各軸の角度を図3
及び図4に示すように設定すると、各軸およびツール先
端の座標変換式は《式1》のようになる。なお、明細書
中の式は全て明細書の最後に列記した。
The dimensions of each part and the angle of each axis are shown in FIG.
When set as shown in FIG. 4, the coordinate conversion formula of each axis and the tip of the tool becomes as shown in << Formula 1 >>. All formulas in the specification are listed at the end of the specification.

【0029】ツール先端の位置及び姿勢をPBとする
と、PBと上記座標変換式1との関係は《式2》のよう
になる。
Assuming that the position and orientation of the tool tip is PB, the relationship between PB and the coordinate conversion formula 1 is as shown in <Formula 2>.

【0030】このようにして、ツール先端の位置、姿勢
PBが求められると、これを《式3》〜《式5》のよう
にして各軸の角度θ1〜θ6に変換することにより、各軸
に対する指令値θ1〜θ6が求められる。
In this way, when the position and orientation PB of the tool tip are obtained, the axes are converted into angles θ1 to θ6 of each axis as in << Equation 3 >> to << Equation 5 >>. The command values θ1 to θ6 for

【0031】なお、《式3》〜《式5》において、各記
号は以下のように定義される。
In addition, in << Equation 3 >> to << Equation 5 >>, each symbol is defined as follows.

【0032】Pw,PBは、それぞれ手首つけ根およびツ
ール先端のベース座標系から見た位置,姿勢を表す行列
で、aw=(awx,awy,awz),a=(ax,ay,a
z)はそれぞれ、手首つけ根及びツール先端の接近ベク
トル、ow=(owx,owy,owz)、o=(ox,oy,
oz)はそれぞれ手首つけ根及びツール先端の方向ベク
トル、nw=(nwx,nwy,nwz)、n=(nx,ny,
nz)はそれぞれ3本のベクトルが右手系をなすように
とられた法線ベクトルである(nw=ow×aw,n=o×
a)。
Pw and PB are matrices representing the position and orientation of the wrist base and tool tip as viewed from the base coordinate system, and aw = (awx, awy, awz), a = (ax, ay, a).
z) is the approach vector of the wrist base and tool tip, respectively, ow = (owx, owy, owz), o = (ox, oy,
oz) is the direction vector of the wrist root and the tool tip, respectively, nw = (nwx, nwy, nwz), n = (nx, ny,
nz) is a normal vector in which each of the three vectors forms a right-handed system (nw = ow × aw, n = o ×).
a).

【0033】また、pw=(pwx,pwy,pwz)は手首
つけ根の位置ベクトル、p=(px,py,pz)は、ツ
ール先端の位置ベクトルである。
Further, pw = (pwx, pwy, pwz) is the position vector of the wrist base, and p = (px, py, pz) is the position vector of the tool tip.

【0034】以上を図示すると、図5のようになる。The above is illustrated in FIG.

【0035】次に、図6および図7に型鋼加工機1の第
2の実施例を示す。
Next, FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the steel mold working machine 1.

【0036】この第2実施例においては、リング状フレ
ーム10に取り付けられるロボットを5軸多関節ロボッ
トとするとともに、リング状フレーム10の旋回軸31
を基本的には固定としている。
In the second embodiment, the robot attached to the ring-shaped frame 10 is a 5-axis articulated robot, and the rotary shaft 31 of the ring-shaped frame 10 is used.
Is basically fixed.

【0037】すなわち、本第2実施例はワークの搬送方
向に大きな動作範囲が必要でない場合に適用されるべき
もので、大きな負荷となる旋回軸31によるリング状フ
レーム10の旋回をなくし、ロボットを5軸多関節ロボ
ットとすることにより、位置決め精度および動作速度を
向上させるようにしている。
That is, the second embodiment is to be applied when a large operation range is not required in the work transfer direction, and the rotation of the ring-shaped frame 10 by the rotation shaft 31 that causes a large load is eliminated, and the robot is operated. By using a 5-axis articulated robot, the positioning accuracy and operation speed are improved.

【0038】図7にその軸構成の詳細を示すが、回転角
度をθ1とする旋回用の第1軸31はその角度θ1を、例
えば切断角に一致させるなどして一定角に固定させる。
これ以外の6軸32〜37(回転角θ2〜θ7)は、コン
トローラ8によって同時に駆動制御される。
FIG. 7 shows the details of the shaft configuration. The first shaft 31 for turning having a rotation angle of θ1 fixes the angle θ1 to a constant angle by, for example, matching the cutting angle.
The other 6 axes 32 to 37 (rotational angles θ2 to θ7) are simultaneously driven and controlled by the controller 8.

【0039】ここで、各部の寸法及び各軸の角度を図7
に示すように設定すると、各軸およびツール先端の座標
変換式は《式6》のようになる。
Here, the dimensions of each part and the angle of each axis are shown in FIG.
When set as shown in, the coordinate conversion formula of each axis and the tip of the tool is as shown in <Formula 6>.

【0040】ツール先端の位置及び姿勢をPBとする
と、PBと上記座標変換式6との関係は《式7》のよう
になる。
Assuming that the position and orientation of the tool tip is PB, the relationship between PB and the above coordinate conversion equation 6 is as shown in << Equation 7 >>.

【0041】上記のようにして、ツール先端の位置、姿
勢PBが求められると、これを《式8》〜《式10》の
ようにして各軸の角度θ2〜θ7に変換することにより、
各軸に対する指令値θ2〜θ7が求められる。
When the position and the attitude PB of the tool tip are obtained as described above, they are converted into the angles θ2 to θ7 of the respective axes as in << Equation 8 >> to << Equation 10 >>.
Command values θ2 to θ7 for each axis are obtained.

【0042】なお、《式8》において、Pwがベース座
標系から見た手首つけ根の位置、姿勢を表す行列である
のに対して、Pw´は1軸の座標系から見た手首つけ根
の位置、姿勢を表す行列である。
It should be noted that in << Equation 8 >>, Pw is a matrix representing the position and orientation of the wrist base viewed from the base coordinate system, whereas Pw ′ is the position of the wrist base viewed from the uniaxial coordinate system. , Is a matrix representing the posture.

【0043】図8および図9に型鋼加工機1の第3の実
施例を示す。
FIG. 8 and FIG. 9 show a third embodiment of the die steel working machine 1.

【0044】この第3実施例においては、第2実施例と
同様、リング状フレーム10に取り付けられるロボット
を5軸多関節ロボットとするとともに、リング状フレー
ム10の旋回軸31を基本的には固定としている。
In the third embodiment, as in the second embodiment, the robot mounted on the ring-shaped frame 10 is a five-axis articulated robot, and the turning shaft 31 of the ring-shaped frame 10 is basically fixed. I am trying.

【0045】すなわち、本第3実施例もワークの搬送方
向に大きな動作範囲が必要でない場合に適用されるべき
もので、大きな負荷となる旋回軸31によるリング状フ
レーム10の旋回をなくし、ロボットを5軸多関節ロボ
ットとすることにより、位置決め精度および動作速度を
向上させるようにしている。
That is, the third embodiment should also be applied when a large movement range is not required in the work transfer direction, and the rotation of the ring-shaped frame 10 by the rotation shaft 31 that causes a large load is eliminated, and the robot is operated. By using a 5-axis articulated robot, the positioning accuracy and operation speed are improved.

【0046】図9にその軸構成の詳細を示すが、第1軸
61(旋回軸θ0)は所定の角度に固定とし、第2軸6
2〜第7軸67(θ1〜θ6)をコントローラ8による制
御によって同時駆動することによりトーチ先端の位置及
び姿勢を制御する。
FIG. 9 shows the details of the shaft configuration. The first shaft 61 (turning shaft θ0) is fixed at a predetermined angle, and the second shaft 6 is fixed.
By simultaneously driving the second to seventh axes 67 (θ1 to θ6) under the control of the controller 8, the position and attitude of the torch tip are controlled.

【0047】本第3実施例と第2実施例との違いは、5
軸多関節ロボットの第3軸63及び第4軸64の取り付
け方のみである。
The difference between the third embodiment and the second embodiment is 5
It is only how to attach the third shaft 63 and the fourth shaft 64 of the multi-axis robot.

【0048】ここで、各部の寸法及び各軸の角度を図9
に示すように設定すると、各軸およびツール先端の座標
変換式は《式11》のようになる。
Here, the dimensions of each part and the angle of each axis are shown in FIG.
By setting as shown in, the coordinate conversion formula of each axis and the tip of the tool becomes as shown in <Formula 11>.

【0049】ツール先端の位置及び姿勢をPBとする
と、PBと上記座標変換式11との関係は《式12》の
ようになる。
Assuming that the position and orientation of the tool tip is PB, the relationship between PB and the coordinate conversion formula 11 is as shown in <Formula 12>.

【0050】上記のようにして、ツール先端の位置、姿
勢PBが求められると、これを《式13》〜《式15》
のようにして各軸の角度θ1〜θ6に変換することによ
り、各軸に対する指令値θ1〜θ6が求められる。
When the position and the posture PB of the tool tip are obtained as described above, the equations 13 to 15 are used.
By converting the angles θ1 to θ6 of each axis as described above, the command values θ1 to θ6 for each axis are obtained.

【0051】図10および図11に型鋼加工機1の第4
の実施例を示す。
FIG. 10 and FIG. 11 show a fourth example of the die-steel processing machine 1.
An example of is shown.

【0052】この第4実施例においては、先の第2実施
例同様リング状フレームの旋回軸を基本的には固定とす
るとともに、リング状フレーム10に取り付けられるロ
ボットの基体部21をフレーム10の軸心方向すなわち
ワーク搬送方向(矢印F方向)に対してスライド自在な
構成とし、この基体部21に対し先の第1の実施例と同
様の4軸多関節ロボットを配設するようにしている。
In the fourth embodiment, the pivot of the ring-shaped frame is basically fixed as in the second embodiment, and the base portion 21 of the robot attached to the ring-shaped frame 10 is fixed to the frame 10. It is configured so as to be slidable in the axial direction, that is, in the work transfer direction (direction of arrow F), and the same four-axis articulated robot as in the first embodiment is arranged on the base portion 21. .

【0053】すなわち、第11図において、第1軸(旋
回軸)41は所定角度に固定とし、第2軸42〜第7軸
47(θ2〜θ7)をコントローラ8による制御によって
同時駆動することでトーチ先端の位置及び姿勢を制御す
る。
That is, in FIG. 11, the first shaft (turning shaft) 41 is fixed at a predetermined angle, and the second shaft 42 to the seventh shaft 47 (θ2 to θ7) are driven simultaneously by the control of the controller 8. Controls the position and attitude of the torch tip.

【0054】この第4実施例において、指令値を求める
式は基本的には前述と同様であり、その開示を便宜上省
略する。
In the fourth embodiment, the formula for obtaining the command value is basically the same as the above, and the disclosure thereof is omitted for convenience.

【0055】図12および図13に型鋼加工機1の第5
の実施例を示す。
FIG. 12 and FIG. 13 show the fifth example of the steel mold working machine 1.
An example of is shown.

【0056】この第5実施例においては、先の第2〜第
4実施例同様リング状フレーム10の旋回軸50を基本
的には固定とするとともに、リング状フレーム10に取
り付けられるロボットの基体部21をフレーム10の半
径方向(矢印G方向)に対してスライド自在な構成と
し、この基体部21に対し先の第1の実施例と同様の4
軸多関節ロボットを配設するようにしている。
In the fifth embodiment, the rotary shaft 50 of the ring-shaped frame 10 is basically fixed as in the previous second to fourth embodiments, and the base portion of the robot attached to the ring-shaped frame 10 is basically fixed. 21 is configured to be slidable in the radial direction of the frame 10 (direction of arrow G), and the base portion 21 is provided with the same 4 as in the first embodiment.
An axis articulated robot is arranged.

【0057】すなわち、第13図において、第1軸(旋
回軸θ0)50は所定角度に固定とし、第2軸51〜第
7軸56(θ1〜θ6)をコントローラ8による制御によ
って同時駆動することでトーチ先端の位置及び姿勢を制
御する。
That is, in FIG. 13, the first axis (swivel axis θ0) 50 is fixed at a predetermined angle, and the second axis 51 to the seventh axis 56 (θ1 to θ6) are simultaneously driven under the control of the controller 8. Controls the position and orientation of the torch tip.

【0058】ここで、各部の寸法及び各軸の角度を図1
3に示すように設定すると、各軸およびツール先端の座
標変換式は《式16》 ツール先端の位置及び姿勢をPBとすると、PBと上記座
標変換式16との関係は《式17》のようになる。
Here, the dimensions of each part and the angle of each axis are shown in FIG.
When set as shown in Fig. 3, the coordinate conversion formula for each axis and the tool tip is << Equation 16 >>, where PB is the position and orientation of the tool tip, the relation between PB and the coordinate conversion equation 16 is as shown in become.

【0059】上記のようにして、ツール先端の位置、姿
勢PBが求められると、これを《式18》〜《式20》
のようにして各軸の角度θ1〜θ6に変換することによ
り、各軸に対する指令値θ1〜θ6が求められる。
When the position and the posture PB of the tool tip are obtained as described above, the equations 18 to 20 are used.
By converting the angles θ1 to θ6 of each axis as described above, the command values θ1 to θ6 for each axis are obtained.

【0060】なお、上記各実施例では、リング状フレー
ム10をZ方向に平行な旋回軸によって旋回させるよう
にしたが、リング状フレーム10をワーク搬送方向に沿
ってスライド移動させるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the ring-shaped frame 10 is swung by the swivel axis parallel to the Z direction, but the ring-shaped frame 10 may be slid along the work transfer direction. .

【0061】また、実施例では、本発明のロボット装置
を型鋼加工機として用いるようにしたが、他の任意の技
術に本発明を適用するようにしてもよい。
Further, in the embodiment, the robot apparatus of the present invention is used as a steel mold working machine, but the present invention may be applied to any other technique.

【0062】《式1》 《式2》PB=A1・A2・A3・A4・A5・A6・At 《式3》 《式4》 《式5》 《式6》 《式7》PB=A1・A2・A3・A4・A5・A6・A7・A
t 《式8》 《式9》 《式10》 《式11》 《式12》PB=A1・A2・A3・A4・A5・A6・At 《式13》 《式14》 《式15》 《式16》 《式17》PB=A1・A2・A3・A4・A5・A6・At 《式18》 《式19》 《式20》
<< Equation 1 >> << Equation 2 >> PB = A1, A2, A3, A4, A5, A6, At << Equation 3 >> << Equation 4 >> << Equation 5 >> << Equation 6 >> << Equation 7 >> PB = A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A
t << formula 8 >> << Equation 9 >> << Equation 10 >> << Equation 11 >> << Equation 12 >> PB = A1, A2, A3, A4, A5, A6, At << Equation 13 >> << Equation 14 >> << formula 15 >> << formula 16 >> << Equation 17 >> PB = A1, A2, A3, A4, A5, A6, At << Equation 18 >> << formula 19 >> << Equation 20 >>

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
回転するリング状フレームに複数の軸を有する多関節ロ
ボットを取付け、これらリング状フレーム及びロボット
の複数の軸を同時制御することによってロボット先端の
位置及び姿勢を制御するようにしたので、ロボット先端
の移動範囲を大きくできると共に、任意の方向から任意
の角度でワークを連続的にアクセスすることができるよ
うになる。
As described above, according to the present invention,
Since a multi-joint robot having a plurality of axes is attached to a rotating ring-shaped frame and the position and the posture of the robot tip are controlled by simultaneously controlling the plurality of axes of the ring-shaped frame and the robot, The movement range can be increased, and the work can be continuously accessed from any direction at any angle.

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

【図1】この発明の第1の実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明を適用した型鋼加工システムを示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a die steel processing system to which the present invention is applied.

【図3】第1実施例の軸構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a shaft configuration of the first embodiment.

【図4】第1実施例の各部の寸法を示す図。FIG. 4 is a diagram showing dimensions of each part of the first embodiment.

【図5】式で用いる各記号を説明する為の図。FIG. 5 is a diagram for explaining each symbol used in the formula.

【図6】この発明の第2実施例を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図7】第2実施例の軸構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a shaft configuration of a second embodiment.

【図8】この発明の第3実施例を示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention.

【図9】第3実施例の軸構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a shaft configuration of a third embodiment.

【図10】この発明の第4実施例を示す斜視図。FIG. 10 is a perspective view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図11】第4実施例の軸構成を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a shaft configuration of a fourth embodiment.

【図12】この発明の第5実施例を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図13】第5実施例の軸構成を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a shaft configuration of a fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…型鋼加工機 2…ローラコンベア 3…ワーク 4…原寸測定器、 5…ワーク移載機構 6…集塵機 7…プラズマ電源 8…コントローラ 10…リング状フレーム 1 ... Shape steel processing machine 2 ... Roller conveyor 3 ... Work 4 ... Actual size measuring device, 5 ... Work transfer mechanism 6 ... Dust collector 7 ... Plasma power supply 8 ... Controller 10 ... Ring frame

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】中心軸の回りに回転するリング状のフレー
ムと、 このリング状フレームに取り付けられ、複数の回転軸ま
たは移動軸を有するロボットと、 これらリング状フレームおよびロボットの複数の軸を同
時に駆動制御してロボットの先端の位置及び姿勢を制御
する制御手段と、 を具えるロボット装置。
1. A ring-shaped frame that rotates around a central axis, a robot that is attached to the ring-shaped frame and has a plurality of rotation axes or moving axes, and a ring-shaped frame and a plurality of axes of the robot that are simultaneously provided. A robot apparatus comprising: a control unit that controls driving and controls the position and orientation of the tip of the robot.
【請求項2】前記ロボットは、少なくとも3自由度を有
するものであり、前記リング状フレームはその中心軸の
角度を水平方向に変化させる旋回軸を有するものである
請求項1記載のロボット装置。
2. The robot apparatus according to claim 1, wherein the robot has at least three degrees of freedom, and the ring-shaped frame has a turning axis for changing an angle of a central axis thereof in a horizontal direction.
【請求項3】前記ロボットは少なくとも4自由度を有す
るものである請求項1記載のロボット装置。
3. The robot apparatus according to claim 1, wherein the robot has at least four degrees of freedom.
【請求項4】前記ロボットは、前記リング状フレームに
対しその中心軸に平行な方向にスライド自在に取り付け
られるとともに、少なくとも3自由度を有する関節を有
するものである請求項1記載のロボット装置。
4. The robot apparatus according to claim 1, wherein said robot is slidably attached to said ring-shaped frame in a direction parallel to its central axis and has a joint having at least three degrees of freedom.
【請求項5】前記ロボットは、前記リング状フレームに
対しその半径方向にスライド自在に取り付けられととも
に、少なくとも3自由度を有する関節を有するものであ
る請求項1記載のロボット装置。
5. The robot apparatus according to claim 1, wherein the robot is slidably attached to the ring-shaped frame in a radial direction thereof and has a joint having at least three degrees of freedom.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021024004A (en) * 2019-07-31 2021-02-22 ファナック株式会社 Robot coordinate system setting device, robot control device, robot system, and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021024004A (en) * 2019-07-31 2021-02-22 ファナック株式会社 Robot coordinate system setting device, robot control device, robot system, and method

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