JPH0763953B2 - Robot with counter weight - Google Patents

Robot with counter weight

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JPH0763953B2
JPH0763953B2 JP1074158A JP7415889A JPH0763953B2 JP H0763953 B2 JPH0763953 B2 JP H0763953B2 JP 1074158 A JP1074158 A JP 1074158A JP 7415889 A JP7415889 A JP 7415889A JP H0763953 B2 JPH0763953 B2 JP H0763953B2
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JP
Japan
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robot
arm
motor
gear
motion
Prior art date
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JP1074158A
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Japanese (ja)
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JPH02256490A (en
Inventor
耕三 多田
Original Assignee
ミヨタ株式会社
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Publication date
Application filed by ミヨタ株式会社 filed Critical ミヨタ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカウンタウェイト付ロボットに関するものであ
る。
The present invention relates to a robot with a counterweight.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のロボットは、一般的に直交座標型、関節型、およ
びその複合型に分類される。いずれのロボットもベース
部を架台・床にボルト等でしっかり固定され、使用され
る。これは、ロボット自身が静的に不安定な形状をして
いて固定しなくては倒れてしまうことが多いためと、ロ
ボット動作時にアームの慣性による加速運動の反力であ
る慣性力が存在し、その慣性力によって前記ベース部が
架台・床と相互にずれることを防ぐためである。ロボッ
トが大型・高速になると、前記の固定はさらに強固にす
る必要があり、また、架台に固定する場合は、架台を重
くするか、床に固定する必要が生ずる。
Conventional robots are generally classified into Cartesian type, joint type, and composite type thereof. Both robots are used by firmly fixing the base part to the pedestal / floor with bolts. This is because the robot itself has a statically unstable shape and often falls down if it is not fixed, and there is an inertial force that is the reaction force of the acceleration motion due to the inertia of the arm during robot operation. This is to prevent the base portion from being displaced from the gantry / floor due to its inertial force. When the robot becomes large and becomes high speed, the above fixing needs to be further strengthened, and when fixing to the gantry, it becomes necessary to make the gantry heavy or fix it to the floor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

最近のロボットの高速化はめざましく、それに伴って、
動作アームの慣性力も大きくなってきている。動作アー
ムの軽量化も進んでいるが、アーム剛性の確保のため、
あまり軽くすることもできない。したがって、ロボット
が高速になれば架台は重くなり、省資源に逆行して架台
材料を大量に消費してしまう。また、ロボットを搬送車
に取り付け、作業させる試みもあるが、搬送車が床を動
きまわるものであるため、搬送車をあまり重くすること
もできず、床に固定することもできない。結局、ロボッ
トを低速で動作させ、慣性力を小さくしており、ロボッ
トが高速で動作できる能力を発揮できないでいる。
The recent speedup of robots is remarkable, and along with it,
The inertial force of the operating arm is also increasing. Although the weight of the operating arm has been reduced, in order to secure the rigidity of the arm,
I can't make it too light. Therefore, if the robot becomes faster, the pedestal becomes heavier, which goes against resource saving and consumes a large amount of pedestal material. In addition, there is an attempt to attach a robot to a transport vehicle to make it work, but since the transport vehicle moves around the floor, the transport vehicle cannot be heavier and cannot be fixed to the floor. After all, the robot is operated at a low speed and the inertial force is reduced, so that the robot cannot exhibit the ability to operate at a high speed.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記の問題点を解決するため、各動作アーム毎に、該動
作アームの角加速運動と同期して、前記角加速運動と逆
方向に角加速運動する重りを、前記動作アームの運動を
支えるベースに取り付けたことを特徴とするカウンタウ
エイト付ロボットを提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a base for supporting the motion of each of the operating arms is provided with a weight that performs an angular accelerating motion in a direction opposite to the angular accelerating motion in synchronization with the angular accelerating motion of the operating arm. The present invention provides a robot with a counterweight, which is characterized by being attached to a.

〔作用〕[Action]

本発明では、各動作アーム毎に、該動作アームの角加速
運動と同期して、前記角加速運動と逆方向の角加速運動
する重りを前記動作アームの運動を支えるベースに取り
付けたので、前記ベースに働く各動作アームの慣性によ
る動作時の角加速運動の反力である慣性力が、前記重り
による角加速運動の反力である慣性力によって打ち消さ
れ、ロボットを取り付ける架台にロボット重量以外の力
が大きくかからないものである。
In the present invention, since a weight for performing an angular acceleration motion in a direction opposite to the angular acceleration motion is attached to a base that supports the motion of the motion arm in synchronization with the angular acceleration motion of the motion arm, The inertial force, which is the reaction force of the angular acceleration motion during operation due to the inertia of each motion arm acting on the base, is canceled by the inertial force, which is the reaction force of the angular acceleration motion due to the weight, and the robot other than the robot weight is attached to the mount to which the robot is attached. It does not require much power.

〔実施例〕〔Example〕

本発明を適用した実施例について説明する。関節型ロボ
ットのアームが動作したとき、ベースに加わる慣性力に
は、アーム重量による遠心力と角加速度によって生ずる
ねじりトルクである。遠心力については、重心をアーム
の回転軸の近くにもってくることによって解決できるの
で問題はねじりトルクである。ねじりトルクを打ち消す
ために、第1図に示した構成とする。第1図は、関節型
ロボットのアームを1本とりだしてみた斜視図である。
(1)はアーム(3)を駆動するモータ、(2)はモー
タ(1)の出力軸、(4)は出力軸(2)と同心のギア
であり、アーム(3)に固定されている。(5)はモー
タであり、モータ(5)の出力軸(6)には重り(9)
が取り付けられ、重り(9)には出力軸(6)と同心で
ギア(4)とかみあっているギア(7)が固定されてい
る。モータ(1)の出力軸(2)が出力軸(2)からみ
て左回りに回転すると、アーム(3)とギア(4)も左
回りに回転する。モータ(5)は出力軸(6)からみて
右回りに回転させ、重り(9)とギア(7)を右回りに
回転させる。モータ(1)とモータ(5)の回転速度の
比はギア(4)とギア(7)の速比に等しくなる。ま
た、アーム(3)の回転慣性と重り(9)の回転慣性
は、ギア(4)とギア(7)の速比の逆をとる。つま
り、ギア(4)とギア(7)が1:1.2であったらアーム
(3)の回転慣性と重り(9)の回転慣性の比を1.2:1
にすることである。モータ(1)とモータ(5)の回転
速度比は1:1.2とする。したがって、モータ(1)とモ
ータ(5)はギア(4)とギア(7)がかみあっていて
も円滑に回転でき、かつ、回転慣性と角速度の積が同じ
になるので回転慣性と角加速度の積も大きさが等しくな
る。
An example to which the present invention is applied will be described. When the arm of the articulated robot operates, the inertial force applied to the base is a torsional torque generated by the centrifugal force and the angular acceleration due to the weight of the arm. The centrifugal force can be solved by bringing the center of gravity near the axis of rotation of the arm, so the problem is torsional torque. In order to cancel the torsion torque, the configuration shown in FIG. 1 is adopted. FIG. 1 is a perspective view showing one arm of an articulated robot taken out.
(1) is a motor for driving the arm (3), (2) is an output shaft of the motor (1), (4) is a gear concentric with the output shaft (2), and is fixed to the arm (3). . (5) is a motor, and a weight (9) is attached to the output shaft (6) of the motor (5).
A gear (7) concentric with the output shaft (6) and meshing with the gear (4) is fixed to the weight (9). When the output shaft (2) of the motor (1) rotates counterclockwise as viewed from the output shaft (2), the arm (3) and the gear (4) also rotate counterclockwise. The motor (5) rotates clockwise when viewed from the output shaft (6), and rotates the weight (9) and the gear (7) clockwise. The ratio of the rotation speeds of the motor (1) and the motor (5) is equal to the speed ratio of the gear (4) and the gear (7). Further, the rotational inertia of the arm (3) and the rotational inertia of the weight (9) are opposite to the speed ratio of the gear (4) and the gear (7). That is, if the gear (4) and the gear (7) are 1: 1.2, the ratio of the rotational inertia of the arm (3) to the rotational inertia of the weight (9) is 1.2: 1.
Is to The rotation speed ratio between motor (1) and motor (5) is 1: 1.2. Therefore, the motor (1) and the motor (5) can smoothly rotate even if the gear (4) and the gear (7) are engaged with each other, and the product of the rotational inertia and the angular velocity becomes the same, so that the rotational inertia and the angular acceleration are The products are also equal in size.

第2図に慣性力をあらわした図を示す。第2図は第1図
を上からみてあらわしたもので、形状は簡略化し、一部
の部品は省略しいてある。アーム(3)が回転(10)方
向にある角加速度で運動するとき、アーム(3)の回転
慣性と角加速度の積によって得られるトルクが必要であ
り、そのトルクは出力軸(2)がアーム(3)に伝え
る。そのトルクはモータ(1)と出力軸(2)の間で発
生するのであるから、モータ(1)には逆向きのトルク
を加えておく必要があり、そのトルクはねじりトルク
(11)としてベース(8)に働く。このねじりトルクが
従来のロボットで問題となっている慣性力である。一
方、重り(9)が回転(10)と逆向きにある角加速度で
運動するとき、重り(9)の回転慣性と角加速度の積に
よって得られるトルクが必要であり、そのトルクは出力
軸(6)が重り(9)に伝える。そのトルクはモータ
(5)と出力軸(6)の間で発生するのであるから、モ
ータ(5)には逆向きのトルクを加えておく必要があ
り、そのトルクはねじりトルク(12)としてベース
(8)に働く。つまり、大きさが同じで向きが逆のトル
クがベース(8)に働くため、ベース(8)から外部に
ねじりトルクによる慣性力がもれることはなくなり、ベ
ース(8)内部にのみうくのである。単に慣性力を打ち
消すだけであれば、ギア(4)とギア(7)は必要ない
のだが、モータ(1)とモータ(5)の同期性を確実に
するためには、ギアは有効である。また、ギアをとりは
ずした場合、モータ(5)の制御に工夫を加えることに
よってアーム(3)側の回転慣性の変化にも追従できる
ものである。
FIG. 2 shows a diagram showing the inertial force. FIG. 2 is a view of FIG. 1 seen from above, the shape is simplified, and some parts are omitted. When the arm (3) moves with a certain angular acceleration in the rotation (10) direction, a torque obtained by the product of the rotational inertia of the arm (3) and the angular acceleration is required, and the torque is output by the output shaft (2). Tell (3). Since the torque is generated between the motor (1) and the output shaft (2), it is necessary to apply a reverse torque to the motor (1). The torque is the base torque as the torsion torque (11). Work for (8). This torsion torque is the inertial force that has been a problem in conventional robots. On the other hand, when the weight (9) moves at an angular acceleration in the opposite direction to the rotation (10), a torque obtained by the product of the rotational inertia of the weight (9) and the angular acceleration is required, and the torque is the output shaft ( 6) tells the weight (9). Since the torque is generated between the motor (5) and the output shaft (6), it is necessary to apply reverse torque to the motor (5). Work for (8). That is, since torques of the same size but opposite directions act on the base (8), the inertial force due to the torsional torque is not leaked from the base (8) to the outside, and only the inside of the base (8) is exposed. . The gear (4) and the gear (7) are not necessary if only to cancel the inertial force, but the gear is effective for ensuring the synchronism of the motor (1) and the motor (5). . Further, when the gear is removed, the change of the rotational inertia on the arm (3) side can be followed by devising the control of the motor (5).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、実施例1を述べてきた。実例例1もロボットは従
来のものより重く、大きくなり、制御等の困難さも増
す。しかしながら、これからのロボットの使い勝手を考
慮すると、動作アームの慣性がロボットの外部にもれる
ことは、自律的に動き回るロボットの発展を大きく阻害
する要因となっている。本発明は、その要因を取り除く
ことができるものである。
The first embodiment has been described above. In Example 1 as well, the robot is heavier, larger, and more difficult to control than the conventional robot. However, considering the usability of the robot in the future, the inertia of the motion arm leaking outside the robot is a factor that greatly hinders the development of a robot that moves around autonomously. The present invention can eliminate the factor.

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

第1図……斜視図 (1)……モータ、(2)……出力軸 (3)……アーム、(4)……ギア (5)……モータ、(6)……出力軸 (7)……ギア、(8)……ベース (9)……重り 第2図……構成図 (3)……アーム、(8)……ベース (10)……回転、(11)……ねじりトルク (12)……ねじりトルク Fig. 1 ...... Perspective view (1) ...... Motor, (2) ...... Output shaft (3) ...... Arm, (4) ...... Gear (5) ...... Motor, (6) ...... Output shaft (7 ) …… Gear, (8) …… Base (9) …… Weight Fig. 2 …… Structure diagram (3) …… Arm, (8) …… Base (10) …… Rotation, (11) …… Twist Torque (12) …… Torsion torque

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】関節型ロボットの各動作アーム毎に、該動
作アームの角加速運動と同期して、前記角加速運動と逆
方向に角加速運動する重りを、前記動作アームの運動を
支えるベースに取り付けたことを特徴とするカウンタウ
エイト付ロボット。
1. A base for supporting a motion of each motion arm of an articulated robot, in which a weight for performing the angular acceleration motion in a direction opposite to the angular acceleration motion is synchronized with the angular acceleration motion of the motion arm. A robot with a counterweight that is attached to the.
JP1074158A 1989-03-27 1989-03-27 Robot with counter weight Expired - Lifetime JPH0763953B2 (en)

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JPH02256490A JPH02256490A (en) 1990-10-17
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