JPS58102688A - プログラム可能マニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プログラム可能のマニビュレータに関し、さらに詳しく
は一般的にロボットの教示モードと称される、初期の教
示作業中にマニピュレータのプログラムを組む可搬式の
教示制御装置を採用した形式のプログラム可能のマニピ
ュレータに関する。

従来技術による工業用ロボットのある種のものはプログ
ラミング、即ち教示作動を採用しているが、そのプログ
ラミングにおいてマニピュレータのアームが教示作動中
にプレイバックサイクルで使用しつる指令信号を提供す
るために記録される位置信号をマニピュレータアームの
各軸に関連したエンコーダが発生している間、繰返しプ
レイバックサイクル中通常ロボットのアームを運動させ
るアクチュエータが非作動とされ、マニピュレータアー
ムが手で希望する軌道を誘導されている。

溶接作業に適したこれら装置のあるものにおいては、ま
ずローラがアームの端部に装着され、このローラが教示
作動中、手で溶接溝に沿って動かされる。次に、希望す
る軌道が記憶されるとプレイバックサイクル中に前記ロ
ーラを溶接チップに取換える。この形式の典型的な装置
は、ボラード（Ｐｏｌ　ｌａｒｄ）の米国特許第２，２
８６，５７１号、ラダ他（Ｔｕｄａ６ｔａＬ）の米国特
許第４　、　１０５　、９３７号、リンポム（Ｌｉｎｄ
　ｂｏｍ）の米国特許第４，１１５，６８４号、リンボ
ム他（　Ｌｉｎｄｂｏｍ　ｅｔ　ａｌ）の米国特許第４
，２２４，５０１号と英国特許第１　、４１８，７１０
号とに示されている。ボランド（　Ｐａｌｌａｎｄ）　
　の米国特許第２，２８６，５７１号においては、流体
圧作動のサーボモータが装置の第１と第２のアームの重
量による作用と反作用するよう採用されている。

その他の従来技術による装置は、アームの端部に設けら
れたハンドルに特定方向に応力がかけられると、アーム
の各種の軸に関連したスイッチが　　□作動するような
手動教示装置の修正形態を提供している。前記スイッチ
は次に、対応する軸においてアームを駆動するモータを
制御付勢させている。

このような装置が例えばリヒター（Ｒｉｃｈｔｅｒ）の
米国特許第４，０３０，６１７号に示されている。

さらに別の従来技術による装置は、作動すると色々な方
向にマニピュレータアームの対応するアクチュエータを
制御してアームを希望位置へ運動させる、いわゆるジョ
イ２テイツクコントロール（ｊｏｙ　ｓｔｉｃｋ　ｃｏ
ｎｔｒｏｌ）を提供している。そのような装置が英国特
許第１　、３３７　、８８６号に示されている。

ある用途に対しては前述の手による誘導装置が適してい
るかもしれないが、はるかに多いプログラム可能のマニ
ピュレータでは該マニピュレータのボックスに可搬式の
教示制御装置を装着することにより初期の教示作動中に
プログラム化されている。この可搬式の教示制御装置に
は各軸の制御運動に対してプラスおよびマイナス方向の
釦が設けられている。教示操作者、即ちグログラマーが
前記臼の１つを把持して下げると、アームは比較的低速
で運動し、アームが希望位置に達すると、操作者は釦を
解放し、当該軸の運動が停止する。

全ての必要な軸においてアームを希望位置に位置するよ
う調整し終った後、これも可搬式教示制御装置に設けら
れた記録用釦が押され、各軸に関連したエンコーダが決
定するアームの位置が記憶装置に記憶される。

最後の位置が記憶された後、プログラマ−はマニピュレ
ータをプレイバックモードに移し、このモードｅＤ間マ
ニビュレータの制御装置は、教示作動中に設定された希
望する位置の順番へマニピュレータを運動させることに
より記録され比信号に応答する。次に、このプレイバッ
クモードにおける繰返しプレイバックサイクルを、新し
い一連の位置が教示されるまで希望に応じて何度も繰返
すことができる。

前述の可搬式教示制御装置においては、マニピュレータ
は教示作動中、プレイバックサイクルの間比較的高速で
アームを運動させるために採用されるのと同じ高出力の
駆動装置により駆動される。

さらに、１０グラマーはマニピュレータアームを記憶さ
せるまで希望する点まで正確に動かさねばならない几め
、プログラマ−は通常／Ｓンドと称されるアームの端部
が正確に位置され友か見究めることができるようにアー
ムに対して物理的に近接する必要がある。しかしながら
、グログラマーはマニピュレータの運動範囲内にいる場
合潜在的に危険な状態が存在している。多くのプログラ
ム可能マニピュレータに採用されている油圧アクチュエ
ータとサーボパルプとよりなる装置を考えると、もしサ
ーボバルブが作動不良で全開位置へ運動したとすれば、
アームは特定の軸において毎秒２０フイートの速度で運
動しうる。マニピュレータアームの質量が著しく大きい
ことを考えると、アームが前記のような高速で運動して
いる場合、もしプログラマ−がマニピュレータの運動軌
道にいるとすれば、死亡するか重傷を負うことがありう
る。

そのようなサーボパルプの作動不良は、例えば、もしゴ
ミがサーボバルブのパイロットセク７ヨンに堆積し几場
合発生しつる。ま声、アームが極めて低速で運動しうる
よう教示作動中に通常比較的少量の電流をサーボバルブ
に供給する電子回路が故障してもサーボパルプに大量の
電流を流すことによりこれらの状態でアームを極めて迅
速に運動させることがありうる。マニピュレータアーム
用の電気駆動装置を備えたロボットにおいても同様の故
障が可能であって、プログラマ−に重傷を負わせる可能
性を伴う。

したがって本発明の目的は従来技術による装置の前述の
欠点の１つ以上が排除される工業用ロボットの友めの、
新規かつ改良されたグログラム可能装置を提供すること
である。

不発明の別の目的は、教示作動中にアームを運動させる
ために別個の低出力駆動源が使用され、この低出力駆動
源はアームを高速で運動させる、即ちグログラマーに対
して潜在的に有害のトルクをアームに与えることが不可
能であって、この低出力の駆動源に代って第２の高出力
駆動源がプレイバックサイクル中アームを比較的高速で
運動させる、工業用ロボット用の新規、かつ改良された
安全なプログラム可能装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、教示作動中アームを運動さ
せるために低出力の駆動源が使用され、この低出力駆動
源は教示操作者に有害となりうる慣性を発生させること
ができず、アームが高速で運動でき重負荷を運ぶことが
できるようにプレイバックサイクル中にアームを駆動す
るために第２高出力駆動源が使用され、教示作動中にマ
ニピュレータアームに高出力駆動源が使用されるのを確
実に防ぐためにインターロック手段が設けられている工
業用ロボット用の新規、かつ改良された安全なプログラ
ム化装置を提供することである。

要約すると、本発明はマニピュレータアームがその全て
の主軸方向で釣合されており、これらの軸線が低摩擦関
節を具備しているので比較的小さな力でアームをその基
準軸線の各々について動かせる、プログラム化可能なマ
ニピュレータを提供する。そのとき別の低出力駆動源が
教示作動中にアームを動かすために使用され、この低出
力駆動源は教示作動中の低速度でアームを動かすために
必要とする比較的低出力を発生することができるが、ア
ームを高速度で動かすこと又はプログラムする人に対し
潜在的に有害となるトルクをアームに発生することはで
きない。所定の経路が教示された後、マニピュレータ装
置はプレイバックに切換えられ、そこでは第２の比較的
高出力駆動源が連続的プレイバックサイクル中アームを
比較的高速度で動かすために使用される。

インターロック装置は、高出力駆動源が教示作動中にア
ームを動かすために使用されるのを確実に阻止するため
に設けられ、したがってアームの運動経路中にいる可能
性のあるプログラムオペレータを害するに十分な慣性を
制御系又はサーボ弁の故障によりアームに作り出すこと
が不可能である。好ましくは、教示制御装置は、教示作
動中にアームの運動を制御するためにケーブル終端ユニ
ット（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｕｎｉｔ）　に接続さ
れなければならないケーブルを具備するポータプル教示
制御ユニットを含む。教示モードとプレイバックモード
との間でマニピュレータを前後に切換えるために使用さ
れる装置は、アームを運動させるために前記の低出力駆
動源が使用されている時間を除いて前記ケーブルが前記
端子ユニットに接続されるのを阻止することにより教示
作動中前記高出力駆動源が前記マニピュレータアームを
駆動しないようにするための可動部材を含む。

作動の構成と方法との双方に関し、さらに別の目的や利
点とを併せ、本発明は添付図面と関連して以下の説明を
参照すれば最もよく理解される。

図面、特に第１図を参照する。本図は本発明の特徴を組
み入れ几工業用ロボット用の液圧流体駆動制御装置を示
す。

只１つの制御される軸線が第１図に示されている、ここ
に示されている液圧駆動系がマニピュレータ装置の他の
軸線の全てに供給するたに使用されることができること
が理解される。第１図の装置では高出力駆動源が、アー
ムが比較的高速度で動かされなければならないくり返し
プレイバックサイクルの間口ボットの各軸線用の液圧ア
クチュエータに供給するために設けられている。この高
出力動力源系は導管１４を介して液圧貯槽１２に連結さ
れている主ポンプｌＯを有し、主ポンプは圧力流体を高
圧及び高流速で逆止弁１６と三方向教示くり返し弁１８
を介して液圧アクチュエータ２２を制御する液圧サーボ
弁２０に接続されている。

サーボ弁２０は電気入力信号により制御されるパイロッ
ト弁２４を有し、導管２６から液圧アクチュエータ２２
のピストン２８の何れかの側に高圧流体を供給するよう
に主サーボ弁を制御する。

このようにしてもしピストン２８が第１図における右に
動かされるべきであると、サーボ弁２０は高圧流体を導
管３０を経てピストン２８の左側に供給する位置に動か
される。他方もしピストン２８が左に動かされるべきと
きには高圧流体は導管３２に供給される。戻り導管３４
はピストン２８の各側から貯槽１２へ圧力流体を戻すた
めに設けられている。

液圧アキュムレータ３６は主ポンプ１０の出力側に逆止
弁１６を介して接続されているので、系の圧力が主ポン
プｌＯの出力流量を越える流れが必要とされるときにも
維持されることができることが確実になる。リリーフ弁
３８は主ポンプ１０の出力側と戻し導管との間に接続さ
れ、このリリーフ弁は圧力が最大値に達したときに主ポ
ンプ１０をアンロードにし、逆止弁１６はこれらの状態
で閉鎖することによって液圧例えば油圧アキュムレータ
内で希望する圧力を保持する。圧力配管２６と戻り配管
３４“とを介して駆動力がロボットの他の軸へ供給でき
、これらの軸の各々には独自の液圧例えば油圧アクチュ
エータと、それぞれユニット２２．２０に類似のサーボ
パルプが設けられている。

前述の高出力駆動装置は教示作動中に従来から工業用ロ
ボットに採用されており、教示操作者が可搬の教示制御
装置の方向を決める釦を押すことにより、それに応答し
て比較的低電流の信号がパイロットバルブ２４に供給さ
れ、マニピュレータアームは特定の軸において希望する
位置へ比較的低速で運動することができる。しかしなが
ら、サーボパルプ２０が故障し几場合、油圧駆動装置に
おける比較的高い圧力と、特に油圧アキュムレータ３６
で蓄積されるエネルギとは教示操作者に対する潜在的に
危険な状態を意味する。例えばもしサーボパルプ２０が
いずれかの方向に全開し、主ポンプ１０が７０Ｋｇ／ｍ
（１０００ｐＳｉ又１ら１４０Ｋｇ　／（ｔｅｌ　（２
ｏ　ｏ　ｏ　ｐｓｉ）の圧力を発生させ、最大流量が毎
分５０からｌ　ＯＯＩＪットルに達するとすれば、マニ
ビーユレータアームは特定の軸において毎秒０．６メー
トル（２０フイート）の速度に極めて急速に達すること
ができ、これはもし操作者がアームの運動軌道にすれば
重傷を負わせる可能性がある。

そのような状態を避けるため、本発明によれば、教示作
動中は低圧、低流量の駆動源が使用され、アキュムレー
タ３６を含む高圧主駆動源が教示作動中はマニピュレー
タ装置の液圧例えば油圧アクチュエータに確実に使用さ
れないよう阻止する装置が設けられる。更に別の低圧低
流量ポンプ４０は教示モードの間アクチュエータを駆動
するために形成され、このポンプは導管１４を介して貯
槽に連結されており低圧流体をそのポンプの出力導管４
２に供給する。リリーフ弁４１はボング４０の高圧側と
戻り導管３４との間に接続されポンプ４０により得られ
る最大圧力を比較的低い値に限定する。

三方弁１８が第１図に示される教示位置にあるとき、該
三方□弁はこの低圧流体を弁１８の導路４４と４６を経
て各軸線のサーボ弁２０の高圧側に供給する。ポンプ４
０は好ましくは数分の一篤カモータにより駆動され、シ
几がってポンプ４０は、サーボ弁２０が全開されている
場合でさえも教示している人を害する速度でマニピュレ
ータアームを動かすに十分な圧力を導管４２に発生する
ことができない。

同時に三方弁１８は主ポンプｌＯにより生ずる高圧流体
がサーボ弁２０の各々の入力側に供給されるのを確実に
阻止する。したがって、サーボ弁１８が第１図に示され
る教示位置にあるとき、マニピュレータの任意の個別の
軸線に教示オペレータを害するに十分な慣性を発生する
ことは不可能である。これに関してポンプ４０の出力側
に液圧アクチュエータが設けられないのでこのようなア
クチュエータに貯えられるエネルギーにより生ずる潜在
的損傷が回避されることが注目される。

高圧流体が教示作動中マニピュレータの液圧アクチュエ
ータに供給されることが出来ないようにすることを確実
にする実際的なインターロックを形成するため、教示く
シ返し選択弁１８がハンドル４８と共に回転するフラン
ジ部５０を具備しかつフランジ部の周囲に１つのくほみ
５２を具備する。普通に教示作動の間使用されるボータ
プル教示制御ユニット５４はプラグ５８に終るケーブル
５６を具備する。プラグはソケット６０に差込まれるよ
うに普通に配置されており、該ソケットはマニピュレー
タ装置のコンソールに普通に組付ケられておシそしてマ
ニピュレータ装置がボータプル教示制御ユニット５４を
通して制御されることができるのはプラグ５８がソケッ
ト６０に差込まれた後のみである。しかし、第１図に示
すように、ソケット６０は、ソケット６０がフランジ５
０により蓋されない教示位置に選択弁１８があるときの
みにくぼみ５２を通して受入れ可能である。教示オペレ
ータがマニピュレータ装置を高圧流体が系の液圧アクチ
ュエータに供給されるくり返しモー下におくために、プ
ラグ５８をソケットから抜いてハンドル４８が第１図の
鎖線で示したくり返し位置に動かされることができるよ
うにすることが必要である。教示制御装置５４が無能力
にされた後にのみ弁１８は高圧波体が直接弁１８の導路
４４を経て夫々のサーボ弁の圧力入力導管２６に供給さ
れる位置に動かされることができる。同時にポンプ４０
の低圧出力側は選択弁１８がくり返し位置にあるとき選
択弁１８により阻止される。

逆にハンドル４８がくり返し位置にあるとき７う／ジ５
０がソケット６０を蓋し、グログラマーがボータプル教
示制御装置に差込むのは、グログラマーがハンドル４８
を教示位置に動かし低圧流体のみが教示作動の間液圧例
えば油圧アクチュエータに供給されることができるよう
にすることが確実になるまでは不可能である。

低圧ポンプ４０は最大圧が３．５Ｋｆ／ｍ（５０ｐｓｉ
）　　から７　Ｋｆ／　ｃａ　（１００ｐｓｉ）Ｏ圧力
しか発生させず、九とえサーボパルプ２０が全開しても
、ピストン２８は毎秒５．１センチ（２インチ）から１
５．２センチ（６インチ）の速度でしか運動できないよ
うにすることが好ましい。

第２図において、マニピュレータの各軸に対して電気駆
動モータを採用しているマニピュレータに使用する、本
発明の代替的な装置が示されている。第２図を参照すれ
ば、各軸を駆動する電動モータはモータ５０として示さ
れており、各モータがマニピュレータの各制御された軸
に設けられる。

サーボ増幅器５２が各モータ５０に関連しており、この
サーボモータはケーブル５６を介してマニピュレータ装
置の主制御装置５４がら指令信号を受取る。

教示作動中操作者に対して危険な速度でマニピュレータ
アームをモータ５０が駆動するのを阻止するために、全
体的に６０で指示する低電圧、低電圧の出力供給装置が
設けられている。繰返しプレイバックサイクルの間モー
タ５ｏを付勢するために別個のプレイバック出力供給装
置６２が設けられている。

出力装置６０と６２とは、固定接点６８と７０との間で
可動の可動アーム６６を含むセレクタスイッチ装置を介
して共通の交流電源から選択的に付勢される。アーム６
６が第２図に示す位置にあると、交流出力は全体的に７
４で指示する比較的低電圧のトランスの一次巻線７２に
供給される。

トランス７４の二次巻線７６にわたって発生する電圧は
ブリッジ整流器７８で整流され、コンデンサ８０．８２
で濾過されることにより、絶縁ダイオード８４．８６を
介して比較的低値の直流電圧が供給されて各軸のサーボ
増幅器５２を作動する。

二次巻線７６にわたって発生する電圧は十分に低い値で
あり、増幅器５２を通してモータ５０に供給される結果
として整流されるＤＣ電圧は教示作動中教示オペレータ
を傷つけるような速度でそのモータを駆動するのを不可
能にする。教示作動が完成されると、アーム６６は接点
６８まで動かされ、そこでＡＣ動力が主動力変圧器９２
の一時巻線９０に供給される。変圧器９２の二次巻線９
４に生ずる電圧は、全波整流回路９６に供給されて、コ
ンデンサ９８と１００で濾過され絶縁ダイオード１０２
と１０４を通して低圧供給装置６００代シにサーボ増幅
器５ｉ給される整流ＤＣを形成する。プレイバック動力
供給装置６２はモータ５０をプレイバックの間必要とす
る速度で駆動するために十分な動力を発生するように配
置されている。

例えば小形ロボットではモータ５０は１　ｍ　／　ｓｅ
ｃの速度で約２　、３Ｋｇ（５１ｂｓ　）の負荷を動か
すことが可能であるべきである。ある場合には、モータ
５０は直流永久磁石モータとすることができる。

動力供給装置７６が３２Ｖの電圧を発生し、ロボットの
３つの主軸のために３個のモータ５ｏの夫々が約８アン
ペアを上記の負荷条件で２　ｏ　ｏ　ｏ　ｒｐｍの速度
で使用し、そして３つの副軸のために３つのモータ５０
が夫、ｃｒ　２０００　ｒｐｍで約１−１／２アンペア
を使用すると仮定する。又主軸モータ５゜は１オームの
抵抗をもつと仮定する。各モータでのＩＲ低下はフルロ
ードで２００　Ｏｒｐｍで回転しているときに２４ボル
トの逆起電力を発生する各モータによると８ボルトとな
る。

これらの条件のもとて教示動力供給装置７８は各モータ
５０のために１　ｏ　ｏ　ｒｐｍの最大速度すなわちプ
レイバック時の最大速度のｌ／２０　を提供するように
配置されている。

これらモータのバックｅｍｆは２４ポルトのｌ／２０即
ち１．２ボルトとなる。ブラシやベアリングでのプ擦に
より１５％損失があると想定すると、摩擦を克服するに
は主要軸のモータはそれ・ぞれ１．２アンペアを要し、
非主要軸のモータは摩擦を克服するためそれぞれ０．２
２５アンペアを要する。

このように、教示モード中の摩擦を克服するには６個の
モータ５０に対して合計４．２７５アンペアが必要であ
る。そうすれば、ｌｏｏｒｐｍで回転している主要軸の
モータの１個に対して電源７８から必要な電圧は（バッ
クｅ　ｍ　ｆ用の）１．２ボルトと（抵抗電圧低下用の
）１．２ボルトとを加えたもの、即ち２．４ボルトとな
り、電源７８はこの電流値以上の４．２７５アンペアに
おいて２．４ボルトを発生させるよう設計し、電源７８
は２．４ボルトから低下する。

第２図において、可搬の教示制御装置、即ちペンダン）
１１０が、教示作動中のサーボ増幅器５２とモータ５０
とを制御するために採用されておシ、この制御装置には
コンセント１１６へ押込むようにされ次プラグ１】４を
有するケーブル１１２が設ケラれている。コンセン）１
１６はマニピュレータ装置の制御ボックスの前面に装着
してよく、ケーブル１１８を介して主制御装置５４の要
素に接続され、教示操作者が作動させ定方向選定釦１２
０の特定の釦にしたがってサーボ増幅器を制御すべくケ
ーブル５６を介して適当な指令信号を提供する。

プレイバック用電源２２が付勢している間は教示作動が
実施できないようにする確実なインタロックを提供する
ために、可動スイッチアーム６６にはフラッグエレメン
トが設けられておル、該ニレメン）１２２はアーム６６
と共に運動し、該アーム６６が固定接点６８と接触する
よう運動するトコ／セント１１６を覆う。し九がって、
スイッチアーム６６が電源６４からプレイバック用電源
６２へ交流電力を供給する位置にあるとプラグ１１４が
コンセント１１６に挿入できぬようにする。フラッグ１
２２が教示用プラグ１１４をコンセント１１６に挿入し
つるに十分な邂はコンセン）　１１６より離れ、教示用
ペンダント１１０がモータ５゜を制御できるようになる
のは、可動のスイッチアーム６６が接点７０と係合する
よう運動し、低圧低電流の教示用電源を付勢する場合だ
けである。

前述した本発明による安全なプログラム装置においては
、マニピュレータブー１．ムが３個の主要な軸の各々に
おいてバランスがとられ、これら３個の主要軸用のロー
タリジヨイントの摩擦が比較的低いことによって、マニ
ピュレータアームが教示作動中に提供される低出力駆動
源によって比較的低速で運動できるようにすることが必
要である。

マニピュレータの前記３個の主要な軸がバランスしてい
ないならば教示作動中にアームを運動させるのに比較的
大量の電力が必要とされる。この電力レベルの駆動源を
使用して教示作動中にアームアームの端部に接続され、
かつその他マニピュレータの２個以上の制御軸を含むハ
ンドを駆動するに要する電力量は比較的小量であるので
マニピュレータ装置の前述の３個の主要軸のみをバラン
スさせればよいことを理解すべきである。ま几、教示作
動中、ワークを運動させるには駆動源から著しい量の電
力を有するので対象物をとり上げたり搬送することを含
むワｒりの運動に作業を行う工業用ロボットのプログラ
ムに対しては本発明による安全なプログラム装置を使用
できないことを指摘すべきである。しかしながら、例え
ば溶接ガンや、あるいは塗料噴射ヘッドのように、アー
ムの端部に永久装着しておく装置はバランスをとらせ、
教示作動中本発明によってアームを運動させる几めに比
較的低出力の駆動源を採用しうろことが理解される。

第３図から第７図においては、マニピュレータアームが
本発明による安全なプログラム装置を使用できるように
するために、種々形態のマニピュレータアームを色々な
要領でバランスさせることの可能な多数の方法を概略的
に示している。

しかしながら、第３図から第７図に示す図面は単に例示
であって本発明に関する限りその他のバランス装置も同
等に使用しうろことが理解される。

第３図を参照すれば、マニピュレータの３個の主要な軸
がカウンタウェイトによりバランスしている、いわゆる
回転型のマニピュレータアームが概略的に示されている
。回転型のマニピュレータアームを使用したマニピュレ
ータ装置は、例えば米国特許第４，２６０，９４１号に
示されている。

第３図においては、第１の関節は、通常バランスを必要
としない、１３２で指示するロータリージヨイントであ
る。

ロータリージヨイント１３２で指示された垂直アーム部
分１３０はアーム部分１３４が水平軸線の周シで枢動す
る第２の関節によシ後続のアーム部分１３４に接続され
ている。この関節は第２関節を越え九アーム１３４の延
長部１３４（ＩＩに位置したカウンタウェイト１３６に
よシバランスさせることができ、カウンタウェイト１１
３６は第２関節の他方の側におけるマニピュレータアー
ムの残りの部分をバランスさせるに十分である。

次の後続するアーム部分１３８は第３関節において前記
アーム部分１３４と接続されておシ、このアーム部分１
３８は、該アーム部分の外端部に接続され、かつそれを
運動させるために数個の第２の軸を含む、全体的に１４
０で指示するグリッパ、□即ちハンドと共に、アーム１
３８の延最部１３８αの端部に位置した小さいウェイト
１４２の重量によりバランスされている。

マニピュレータの制御された軸の中の１個が教示作動中
比較的低速で３つの軸を運動させるためにさらに著しい
量の電力を必要とする場合、この軸に対して別個の駆動
源を設けてよく、低速で駆動するために多くの電力を必
要としないマニピュレータのその他の主要な軸に対して
、さらに別の低電力の駆動源を採用してもよい。例えば
第３図に示す回転アームの第２と第３の関節以上にロー
タリジヨイント１３２が電力を必要としないのであれば
、第２図に示す電気駆動、装置において、回転軸を駆動
するモータ５０を制御するために別個の低電圧で低電流
の電源６０を設けてよく、この電源は教示作動中回転軸
を低速で運動させるに十分な電力を提供することができ
る。しかしながら第２と第３の関節はよりバランスしや
すく、同じ最大教示速度でこれらを駆動しても要する電
力は少ないので、前記関節を駆動するモータ５０を付勢
する別個の低電圧で低電流の電源６０が設けられている
。

第３図に示す形態の回転アームは第４図と第５図とに示
す空気圧あるいは油圧装置によりバランスさせてもよい
。第４図を参照すると、同−要素には同一の番号が付さ
れている。第２関節はピストン１５０に作用する一定圧
力の手段によシバランスされることができ、該ピストン
はシリンダボ１５２内にありピストンロッド１５４によ
り要素１３４の第２関節と第３関節の中間点に位置決め
連結されている。空気圧又は液圧の何れかによる定圧は
入口１５６よりピストン１５０の底側に供給される。斯
かる定圧はピストン１５０を第１図のアキュムレータ３
６のような大圧力容器に接続することによりほぼ得られ
る。

第５図では、回転アームの第３関節はカムと平行四辺形
装置によシバランスされることができる。

この図に関しては平行四辺形は要素１３４に平行である
要素１６０と短い端部要素１６２と１６４により形成さ
れる。空気的又は液圧的とすることができる定圧はアク
チュエータ１６　Ｂノビストン１６６に入口１７０より
加えられる。ピストンは可撓リンク要素１７２を介して
プーリー１７６を用いてカム要素１７４に連結される。

カム要素１７４はアーム要素１３８により第３関節のま
わりを動く。

アクチュエータ１６８は平行四辺形要素１６２の中間点
に枢着されている。要素１３４．１６０．１６２．１６
４からなる平行四辺形は第３関節に関して水平及び垂直
に固定的関係でグーＩＪ　−１７６を維持する。

カム１７４はバランスシリンダー１６８と重量との間の
三角形関係について補正するために、単一レバーに代る
。

第６図では円筒座標型のマニピュレータアームを釣合す
丸めの装置が示されている。この図に関し、垂直に延び
る中央アーム要素１８０は下端を回転関節１８２により
支持され、そしてキャリッジ１８４が要素１８０に対し
垂直運動するために゛設けられている。水平要素１８６
は要素１８６の一端により担持されるノ為／ド１８８の
水平方向の出入運動のためにキャリッジ１８４の中に滑
動可能に組付けられている。

キャリッジ１８４と、それが支持する要素１８６．１８
８とをバランスさせるために、プーリ１９０を装着した
、要素１８０の上端に偏向部分１８８が設けられている
。キャリッジ１８４と要素４８６％１８８とはウェイト
１９２の重量によりバランスがとられている。前記ウェ
イトはプーリ１９０上を延びる弾性部材１９４によりキ
ャリッジに接続されている。出入する部材１８６はバラ
ンス装置要としない。

円筒状座標形式のアームは、例えば米国特許第３．２１
２，６４９号および同第３，２６５，９４６号に示され
ている。

第７図においては、極座標形式のマニピュレータアーム
をバランスさせる装置が示されている。

この形式のアームは、例えば米国特許第３，６６１，０
５１号に示されている。第７図を参照すれば、垂直に延
びた幹要素２００はロータリジョイ／）２０２により第
１関節で支持されている。前記幹要素２００の上端は隔
置され友アーム２０３，２０４を含んでおシ、該アーム
は第２関節の水平軸と駆動軸とを構成する横棒２０５を
支持している。極座標型アームの出入部材２０６はその
他端においてハンド２０８を支持しており、前記アーム
要素２０６は、アーム部分２０６上のラック２１２を駆
動する歯車２１０によジアーム２０３．２０４に対して
出入り運動する。アーム部分２０６の出入運動は第３関
節として表わされる。

第７図に示す極座標形式のマニピュレータアームにおい
て、第２関節と第３関節とはアーム部分２１６の他端に
支持されたカウンタウェイト２１４を使用することによ
りバランスさせることができる。アーム部分２１６はそ
の上に設けられたランク２１８を介して歯車２１０から
駆動され、前記アーム部分２１６はアーム部分２０６の
上方に位置され、かつアーム部分２０６と共に運動する
ようにされることによって、アーム部分２０６と２１６
とは第２関節の周りでユニットとして傾動する。

カウンタウェイト２１４はアーム２０６とハンド２０８
とから反対の方向に運動し、これらの要素をバランスさ
せる。カウンタウェイト２１４の重量が等しく、かつ対
向するアーム要素への重量の分布が等しければ、ウェイ
ト２１４は第７図における第２と第３との双方の関節を
バランスさせることができる。この状態において、第２
の関節をバランスさせるためにはウェイトは等しいのみ
ならず、横棒２０５の軸の周りの慣性も等しくあらねば
ならぬことに注目すべきである。

本発明の類種の実施例を示し、かつ説明してきたが、当
該技術分野の専問家には各種の変更や修正が惣村される
ことは明らかである。不発明の真正の精神と範囲に入る
全ての変更や修正は特許請求の範囲に包含される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＬ徴を包含した工業用ロボット用の油
圧流体駆動装置の概略図、第２図は本発明の特徴を包含
し几工業用ロボットの各種軸の几めの電気駆動装置の概
略図、第３図、第４図および第５図は第１図、あるいは
第２図のいずれかに示す装置に採用しつる回転型のマニ
ピュレータアーム用のバランス装置の概略図、第６図は
第１図、あるいは第２図のいづれがと関連して使用可能
な円筒状座標型のマニピュレータアーム用のバランス装
置の概略図、第７図は第１図あるいは第２図のｂづれカ
ニの装置と共に使用しうる使用し９る極座標型のマニピ
ュレータアーム用のバランス装置の概略図である。 １０・・・主ポンプ　　　１２・・・リザーバ１６・・
・逆止弁　　　　２Ｏ２ｇｇ・・・サーボパルプ２２・
・・液圧アクチュエータ ５０・・・モータ　　　　５２・・・サーボ増幅器５４
・・・主制御装置　　５６・・・ケーブル６０・・・出
力供給装置 ６２・・・グレイバック出力供給装置 ６６・・・アーム　　　　６８，７（１・・・接点７４
・・・トランス　　　１１２・・・ケーブル１１４・・
・クラｆ　　　　１１６・・・コンセント１３０・・・
７−Ａ　　　　　　１　３２・・・ロータリジヨイント
（関節〕 １３４・・・アーム　　　１３６・・・カウンタウェイ
ト１３８・・・アーム　　　１４０・・・ハンド１８４
・・・キャリッジ　１９０・・・グーリ１９２・・・ウ
ェイ）　　　２ｏｏ・・・枠要素２０２・・・ロータリ
ジヨイント（関節）２０３．２０４・・・アーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の軸において運動可能のマニピュレータアー
   ムと、プレイバックサイクル中に前記アームが運動すべ
   き種々の位置に対応し几複数の指令信号を記憶した記憶
   装置と、前記軸の各々において前記マニピュレータアー
   ムを運動させる装置と、前記の記憶された指令信号によ
   り制御され、プレイバックサイクル中に前記アームが前
   記の種々の位置へ運動するよう前記アームを運動させる
   装置を制御する第１の出力駆動装置と、初期の教示モー
   ドの間前記軸の各々において前記アームを運動させるに
   要する力を減少させる作用をもつ、前記マニピュレータ
   アームをバランスさせる装置と、前記の初期の教示モー
   ドの間前記アームを運動させる装置を制御する第２の低
   出力駆動装置とを含み、前記の初期の教示モード中に前
   記第２の低出力駆動装置によって前記マニピュレータア
   ームに作用しうる最大の力が教示操作者を傷害させるに
   は不十分の所定値に限定されることを特徴とするプログ
   ラム可能マニピュレータ装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前
   記のアームを運動させる装置が前記の複数の軸の中の少
   なくとも若干のものの各々に対して別個の油圧アクチュ
   エータを含み、前記第２の低出力駆動装置が前記アクチ
   ュエータの各々に対して低圧の油圧流体を供給するよう
   配設された低圧、低流量の油圧動力源を含むことを特徴
   とするプログラム可能マニピュレータ装置。 （３）複数の軸において運動可能のマニピュレータアー
   ムと、初期の教示作動中希望する２軌道に沿って種々の
   位置へ前記アームを運動させ、その最大出力が人間に対
   して有害な教示速度で前記アームを運動させることがで
   きないようなものである第１の低出力駆動装置を含む教
   示制御装置と、前記の初期教示作動中前記の第１の低出
   力駆動装置によって得ることのできる最大速度よりも著
   しく速いプレイバック速度で繰返しプレイバックサイク
   ル中前記種々の位置へ前記アームを運動させる第２の動
   力駆動装置を含むプレイバック制御装置とを組み合せて
   含むことを特徴とするプログラム可能マニピュレータ装
   置。 （４）特許請求の範囲第３項に記載の装置において、前
   記の初期教示作動中前記第２の動力駆動装置が前記アー
   ムを運動させないよう確実に阻止するインターロック装
   置を含むことを特徴とするプログラム可能マニピュレー
   タ装置。 （５）特許請求の範囲第３項に記載の装置において、前
   記アームが前記第１の低出力駆動装置により希望する教
   示速度で運動できるよう前記複数の軸の各々において前
   記マニピュレータアームをバランスさせる装置を含むこ
   とを特徴とするプログラム可能マニピュレータ装置。 （６）マニピュレータアームと、複数の種々の軸におい
   て前記アームを運動させる複数の油圧アクチュエータと
   、低圧の油圧動力源と、初期の教示作動中希望する軌道
   に沿って種々の位置へ前記アームを運動させるよう前記
   アクチュエータを制御するために前記低出力動力源を含
   み、前記低出力動力源の最大出力が教示作動中入間に有
   害な教示速度で前記アクチュエータを駆動することので
   きない教示制御装置と、高圧油圧動力源と、前記初期教
   示作動中の前記アームの最大速度より著しく速いプレイ
   バンク速度で繰返しプレイバックサイクル中に前記アー
   ムを種々の位置へ運動させるよう前記アクチュエータを
   制御するために前記の高圧動力源を含む装置とを含むこ
   とを特徴とするプログラム可能マニピュレータ。 （７）特許請求の範囲第６項に記載の装置において、前
   記初期の教示作動中に前記高圧の油圧動力源が前記アク
   チュエータを作動させないよう確実に阻止するインタロ
   ック装置を含むことを特徴とするプログラム可能マニピ
   ュレータ。 （８）特許請求の範囲第６項に記載の装置において、前
   記アクチュエータの各々には圧力送入配管と、前記の初
   期教示作動中は前記低圧源を前記アクチュエータの送入
   配管に、かつ前記プレイバックサイクル中は前記高圧源
   を前記送入配管へ選択的に接続する三方弁装置とが設け
   られていることを特徴とするプログラム可能マニピュレ
   ータ。 （９）特許請求の範囲第７項に記載の装置において、前
   記高圧油圧動力源が油圧アキュムレータを含み、前記三
   方弁装置が前記アキュムレータに蓄積されたエネルギー
   を前記教示作動中前記送入配管へ供給されないよう確実
   に阻止することを特徴とするプログラム可能マニピュレ
   ータ。 Ｑｏ’）　　特許請求の範囲第８項に記載の装置におい
   て、前記教示制御装置が、一端にプ）グνＸを有するケ
   ーブルを備えた可搬の教示制御ユニットと、前記グあグ
   沙×を受入れるコンセントと前記三方弁装置が前記低圧
   源を前記アクチュエータの前記送入配管へ接続している
   時間を除いて前記コンセントに前記プラＪグ５ｉｌｌｉ
   ：的に近接できないようにする前記弁装置と共に運動可
   能な装置とを含むことを特徴とするプログラム可能マニ
   ピュレータ。 （１１）特許請求の範囲第６項に記載の装置において、
   前記低圧油圧源が油圧流体用のリザーバと、前記リザー
   バに接続された第１のポンプと、前記教示作動中前記ポ
   ンプの出口における蓄圧を安全な値に限定するよう前記
   ポンプの出口と、前記リザーバとの間に設けられた逃し
   弁装置とを含むことを特徴とするプログラム可能マニピ
   ュレータ。 （１２、特許請求の範囲第１１項に記載の装置において
   、前記ポンプが、前記教示作動中前記アームでの慣性の
   蓄積が人間に対して有害な値にまでならないよう前記逃
   し弁により設定され几圧力で十分低い流量を有すること
   を特徴とするプログラム可能マニピュレ〒り。 （１３）特許請求の範囲第１１項に自己載の装置におい
   て、前記高圧油圧動力源が前記リザーバに接続された第
   ２のポンプと、高圧で油圧流体を蓄積するため前記第２
   のポンプに接続された油圧アキュムレータと、前記の繰
   返しプレイバックサイクル中にのみ前記アキュムレータ
   の出力を前記アクチュエータに供給する装置とを含むこ
   とを特徴とするプログラム可能マニピュｖ−ｐ。 （１４）　　マニピレータアームと、複数の種々の軸に
   おいて前記アームを運動させる複数の電動モータを含む
   装置と、第１の低電圧、低電流の動力源と、初期の教示
   作動中希望する軌道に沿って種々の位置へ前記アームを
   運動させるよう前記モータを駆動する前記第１の動力源
   を含み、前記第１の動力源の最大出力が前記の教示作動
   中人間に対して有害な教示速度で前記アームを、駆動す
   るには不十分である教示制御装置と、前記第１の動力源
   より最大出力がはるかに大きい第２の動力源と、前記初
   期教示作動中の前記アームの最大速度よシ大きいプレイ
   バック速度で繰返しプレイバックサイクルの間前記アー
   ムを前記種々の位置へ運動させるよう前記モータを制御
   するために前記第２の動力源を含む装置とを組み合せて
   含むことを特徴とするプログラム可能マニピュレータ。 （１５）　　４！許請求の範囲第１４項に記載の装置に
   おいて、前記の初期の教示作動中前記第２の動力源が前
   記モータに電力を供給しないよう確実に阻止する装置を
   含むことを特徴とするプログラム可能マニピュレータ。 （１６）特許請求の範囲第１４項に記載の装置において
   、前記第１と第２の動力源の各々は交流の入力電圧を直
   流の出力電圧に変換する整流装置と、交流電力の共通電
   源と、前期初期の教示作動中は前記第１の動力源の前記
   整流装置へ、前記グレイバックサイクル中は前記第２の
   動力源の前記整流装置へ前記共通の電源から交流電力を
   選択的に供給する装置とを含むことを特徴とするプログ
   ラム可能マニピュレータ。 （１７）特許請求の範囲第１６項に記載の装置において
   、前記教示制御装置が、一端にプテグメｘを有するケー
   ブルを備え几可搬の教示制御ユニットと、前記プラグ用
   コンセントを含み、前記の選択的に接続する装置が可動
   部材と、前記選択接続装置が前記交流電源を前記第１の
   動力源の前記整流装置に接続している時間のみ前記プラ
   グが前記コンセントに挿入可能とするよう前記可動部材
   と共に運動可能な装置とを含むことを特徴とするプログ
   ラム可能マニピュレータ。 （１８）特許請求の範囲第１６項に記載の装置において
   、前記教示制御装置が、一端にプラグを有するケーブル
   を備えた可搬の教示制御ユニットと、前記プラグ用コン
   セントと、を含み、前記選択的に接続する装置が可動部
   材と、前記選択接続装置が交流電源を前記第２の動力源
   の前記整流装置に接続する際前記プラグが前記コンセ／
   とに挿入できないよう阻止するために前記可動部材と共
   に運動可能な装置とを含むことを特徴とするプログラム
   可能マニピュレータ。 （１９）特許請求の範囲第１４項に記載の装置において
   、動力源と、前記動力源を前記第１の動力源、あるいは
   第２の動力源のいづれかへ選択的に接続するスイッチ装
   置とを含み、前記教示制御装置がケーブルを備えた可搬
   の教示制御ユニットと、前記ケーブルを接続しうる固定
   のケーブル用端子と、前記スイッチ装置が前記動力源を
   前記第２の動力源へ接続している間前記ケーブルが前記
   端子に接続されないよう阻止する装置とを含むことを特
   徴とするプログラム可能マニピュレータ。 （２、特許請求の範囲第１４項に記載の装置において、
   前記教示制御装置が前記初期教示作動中前記複数の軸の
   中の種々の軸に沿って前記アームを運動させるよう前記
   種々のモータを個々に制御する、手で作動可能のスイッ
   チと、前記第１の動力源を使って前記モータを駆動する
   間を除いては前把手で作動可能のスイッチが前記モータ
   を制御しないようにさせる装置とを含むことを特徴とす
   るプログラム可能マニピュレータ。 （２１）　　％許請求の範囲第１４項に記載の装置にお
   いて、前記アームが前記第１の動力源により希望する教
   示速度で駆動できるよう前記複数の軸の各々において前
   記アームをバランスさせる装置を含むことを特徴とする
   プログラム可能マニピュレータ。