JPS5890483A - Driving device - Google Patents

Driving device

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JPS5890483A
JPS5890483A JP18596481A JP18596481A JPS5890483A JP S5890483 A JPS5890483 A JP S5890483A JP 18596481 A JP18596481 A JP 18596481A JP 18596481 A JP18596481 A JP 18596481A JP S5890483 A JPS5890483 A JP S5890483A
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JP
Japan
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rack
pinion
arm
idler
joint
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JP18596481A
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惣一郎 剱持
大野 光夫
近藤 明宣
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IHI Corp
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IHI Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直線動と回転動とをリニアに相互交換せしめる
駆動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a drive device that linearly interchanges linear motion and rotational motion.

従来よりこの種の装置は種々多様な場合に使用されるが
、例えばアーク溶接作業、組立作業に用いられる関節形
ロボットの関節部に使用された駆動装置について述べる
。この関節部に使用される駆動装置は軽量小型化、直線
動と回転動との変換がリニアであることが特に要求され
、現在実施されているものとして第1図、第2図に示す
ものがある。
Conventionally, this type of device has been used in a variety of situations, but a drive device used for the joints of articulated robots used, for example, in arc welding work and assembly work will be described. The drive devices used in these joints are particularly required to be lightweight and compact, and to have linear conversion between linear motion and rotational motion. be.

即ち、第1図に示すものは、回転自在に結合した一対の
節のいずれか一方の節と一体に回転する枢軸(α)にス
プロケット、プーリー等の軸車(b)を軸着し、該軸車
(b)にチェーン或はベルト等の屈撓部材(c)を掛は
回し、屈撓部材(1)の両端をシリンダfd)に結着し
たものであり、両シリンダ(d)の直線運動を軸車(6
)、屈撓部材(c)を介して回転運動に変換せしめるも
のがある。更に又、第2図に示すものは、枢軸(α)に
軸着した軸車を歯車(g)とし、該歯車(1)にラック
(Aを噛合せしめて、シリンダ(d)の直線動を回転動
に変換するものである。
That is, in the case shown in FIG. 1, an axle (b) such as a sprocket or a pulley is attached to a pivot (α) that rotates integrally with one of a pair of rotatably connected nodes. A flexible member (c) such as a chain or belt is hung around the axle (b), and both ends of the flexible member (1) are tied to the cylinder fd), and the straight line of both cylinders (d) is The movement is an axle (6
), there is one that converts the motion into rotational motion via a bending member (c). Furthermore, the one shown in Fig. 2 uses a gear (g) as an axle mounted on a pivot (α), and a rack (A) is meshed with the gear (1) to control the linear motion of the cylinder (d). This converts it into rotational motion.

然し、前者のものはシリンダを2組必要とし、構造が大
型になると共にシリンダの為の配管が複雑となって高価
である。又、後者は歯車(1)とラック(ハとのオフセ
ットが必要であり、小型化するのが難しく、やはり高価
となる。
However, the former requires two sets of cylinders, resulting in a large structure and complicated piping for the cylinders, making it expensive. Furthermore, the latter requires an offset between the gear (1) and the rack (c), making it difficult to downsize and also expensive.

本発明は斯かる欠点を解消し、安価で小型軽量且直線動
と回転動との相互変換がリニアである駆動装置を提供す
るものであって、回転自在なインタナルギアに一対のピ
ニオンギアを噛合させると共にいずれか一方のピニオン
ギアにアイドラを噛合させ、該アイドラ及びもう一つの
ピニオンに直線動自在なラックを噛合せしめて、回転動
と直線動の動きを相互変換し得る様構成したことを特徴
とするものである。
The present invention eliminates such drawbacks and provides a drive device that is inexpensive, small, lightweight, and linear in mutual conversion between linear motion and rotational motion, in which a pair of pinion gears are meshed with a rotatable internal gear. Also, an idler is meshed with one of the pinion gears, and a linearly movable rack is meshed with the idler and the other pinion, so that rotary motion and linear motion can be mutually converted. It is something to do.

以下第6図〜第6図を参照して本発明を関節形ロボット
の関節部に実施した場合の実施例を説明する。
An embodiment in which the present invention is applied to a joint part of an articulated robot will be described below with reference to FIGS.

第3図は本発明に係る駆動装置を用いた関節形ロボット
の外形図であり、特に関節部を露出せしめた図である。
FIG. 3 is an external view of an articulated robot using the drive device according to the present invention, particularly in which the joints are exposed.

該関節形ロボットはフレーム(1)にポスト(2)を立
設し、ポスト(2)に第1アーム(3)、第1アーム(
3)に第2アーム(4)を、それぞれ第1関節(5)、
第2関節(6)に於いて回転自在に結合し、第2アーム
(4)の先端に工具或は把持具を取付は得る様構成しで
ある。而して、第1関節(5)、第2関節(6)には同
一に構成された関節駆動装置(7)を設けて、該駆動装
置(7)を適宜駆動することにより、第1アーム(3)
、第2アーム(4)に所望の動きをさせるものである。
The articulated robot has a post (2) erected on a frame (1), and a first arm (3) and a first arm (3) on the post (2).
3), the second arm (4), the first joint (5),
The second arm (4) is rotatably connected at the second joint (6), and a tool or gripper can be attached to the tip of the second arm (4). The first joint (5) and the second joint (6) are provided with a joint drive device (7) having the same structure, and by appropriately driving the drive device (7), the first arm (3)
, which causes the second arm (4) to make a desired movement.

次に、第4図〜第6図に於いて第1関節に設けた駆動装
置(力を詳述する。
Next, in FIGS. 4 to 6, the drive device (force) provided at the first joint will be explained in detail.

ポスト(2)上端面に一対のブラケット(8) (9)
を平行に固着し、該ブラケツl−(8) (9)の先端
部に平行な軸心を有するマウント孔αI0υを同心に穿
設する。中央部を突起させ軸部(+21を形成せしめた
円盤状のマウントQ3)Q4)を軸部Ozが互に対峙す
る様前記マウント孔αωαυに嵌着する。一方、第1ア
ーム(3)の基部(第1関節(5)側端部)には前記ブ
ラケツl−(8) (9)と平行で、ブラケット(8)
 (9)間に嵌り合う一対のアームプレートaueを突
出せしめてあり、該アームプレート051Q6)の先端
部には前記マウント孔00)0υと同心の結合孔aηα
均を穿設する。前記軸部Q21に軸受Q優を嵌合し、更
に軸受α■09)にアームプレート(15)Q6)を嵌
合することにより、ポスト(2)と第1アーム(3)と
を回転自在に結合する。アームプレートα5)(161
の内側、結合孔(1η0glと同心にインタナルギア(
イ)(21)を取付け、両インタナルギア(2υ(21
)に掛渡る歯幅を有するピニオン(社)03)、アイド
ラ(24)を、それぞれピニオン(22) (23)と
両インタナルギア(20(21)とを噛合させ又ピニオ
ン(23)とアイドラC11)とを噛合させてシャフト
(25) (26)c2ηに回転自在に取付ける。該シ
ャフト(25) (26) (27)はマウント(13
)(14)を貫通し、それぞれの両軸端部に於いて偏心
スリーブ(28を介してマウント(131Q4)に固着
されている。この偏心スリーブ例を適宜回転させること
により、ピニオン(2Z (23、アイドラ(24)の
中心位置を変えることができ、これらのギア(22(2
31(2(イ)の中心位置の調整によって、インタナル
ギア(201(2υ及び後述するラック(29) (3
0)に対しピニオン(221(231、アイドラ(24
)を最適な噛合状態に絹付ける。
A pair of brackets (8) (9) on the top end of the post (2)
are fixed in parallel, and a mounting hole αI0υ having an axis parallel to the tip of the bracket l-(8) (9) is concentrically bored. A disk-shaped mount Q3) Q4) having a protruding center portion (+21 formed therein) is fitted into the mount hole αωαυ so that the shaft portions Oz face each other. On the other hand, the base of the first arm (3) (the end on the side of the first joint (5)) is parallel to the bracket l-(8) (9), and the bracket (8)
(9) A pair of arm plates aue that fit in between are projected, and a coupling hole aηα concentric with the mounting hole 00)0υ is provided at the tip of the arm plate 051Q6).
Drill a uniform. The post (2) and the first arm (3) are made rotatable by fitting the bearing Q Yu to the shaft portion Q21 and further fitting the arm plate (15) Q6) to the bearing α■09). Join. Arm plate α5) (161
Inside the coupling hole (1η0gl) and the internal gear (
a) Install (21) and both internal gears (2υ(21)
), the pinion (22) (23) and both internal gears (20 (21)) are meshed with each other, and the pinion (23) and idler (C11) are meshed with each other. and are rotatably attached to the shafts (25) and (26) c2η. The shafts (25), (26), and (27) are connected to the mount (13).
) (14) and is fixed to the mount (131Q4) via the eccentric sleeve (28) at both shaft ends of each shaft. By appropriately rotating this eccentric sleeve example, the pinion (2Z (23) , the center position of the idler (24) can be changed, and these gears (22 (2)
By adjusting the center position of 31 (2(a)), the internal gear (201(2υ) and the rack (29) (3
0), pinion (221 (231), idler (24
) are attached to the optimal interlocking state.

前記ポスト(2)にはロッド0η、を関節中心側に突出
せしめてシリンダ(イ)を設け、該ロッド0υ先端にコ
ネクタ(至)を固着する。該コネクタ(至)にはピニオ
ンの軸心と平行な軸心を持つ枢軸(至)によって一対の
リンクプレート@(至)を回転自在に取付け、背中合せ
にした一対のラック翰■の薄厚ネック部(ト)をそれぞ
れリンクプレート@(ハ)間に挿入し、リンクプレート
@(至)とラック(29)(至)とを該ネック部(至)
に於いてラックシャフト(ロ)(至)を介し枢着する。
A cylinder (a) is provided on the post (2) with a rod 0η protruding toward the joint center side, and a connector (to) is fixed to the tip of the rod 0υ. A pair of link plates @ (to) are rotatably attached to the connector (to) by a pivot (to) whose axis is parallel to the axis of the pinion, and the thin neck portions ( Insert the link plate @ (to) and the rack (29) (to) between the neck part (to), respectively.
It is pivotally connected via rack shafts (b) and (to).

又、一対のラック(29)00)はインタナルギア(2
0)(21)の間にインタナルギアの軸心と直交させ挿
通せしめると共に前記ピニオン(22)及びアイドラC
24)に噛合させている。而して、ラック(ハ)(30
)のコネクタ(至)対峙面は逃げαを設け、ラック(2
9) (301が離反方向に所要角度回転し得る様にし
、更にラック(29) (30)の間には圧縮バネ(ト
)を設けてラック(29) (3(llを離反方向に付
勢し、ラック@(至)とピニオン(22、アイドラ(2
4)間に所要の噛合力を与える。
In addition, a pair of racks (29) 00) are equipped with internal gears (2
0) (21), and the pinion (22) and the idler C are inserted perpendicularly to the axis of the internal gear.
24). Then, Luck (Ha) (30
) is provided with an escape α on the facing surface of the connector (to), and the rack (2
9) (301 can be rotated by the required angle in the direction of separation, and a compression spring (G) is provided between the racks (29) and (30) to bias the racks (29) (3) in the direction of separation. Then, rack @ (to) and pinion (22), idler (2
4) Apply the required meshing force between them.

次に上記構成に係る駆動装置の作動について説明する。Next, the operation of the drive device having the above configuration will be explained.

第4図に於いて、シリンダ(2)を伸長すると、両ラッ
ク(2印(至)が上昇し、ピニオン@を反時計方向に、
又アイドラ(24)、を介してピニオン(23)を反時
計方向にそれぞれ回転する。ピニオン(221(23)
の回転に従いインタナルギア(イ)CDが反時計方向に
回転し、インタナルギア(2I(21)が固着しである
第1アーム(3)も反時計方向に回転する。これら一連
の動きに於いて、シリンダ(至)の伸長量と第1アーム
(3)の回転量とは明かに正比例する。
In Fig. 4, when the cylinder (2) is extended, both racks (mark 2) rise and the pinion @ is moved counterclockwise.
The pinions (23) are also rotated counterclockwise via the idlers (24). Pinion (221 (23)
As the internal gear (A) rotates, the internal gear (A) CD rotates counterclockwise, and the first arm (3) to which the internal gear (2I (21) is fixed) also rotates counterclockwise. The amount of extension (to) and the amount of rotation of the first arm (3) are clearly directly proportional.

第1アーム(3)を時計方向に回転させる場合はシリン
ダ(至)を縮短させてやればよいことはいうまでもない
Needless to say, when rotating the first arm (3) clockwise, the cylinder (to) may be shortened.

次に、上記−した構成に於いてピニオン(22)と(2
3)とを同方向に回転させる為、一方のピニオン(23
)とラック(至)との間にはアイドラ(24を介在させ
である。この為ピニオン@とラック(29、アイドラ(
24)とラック(7)との噛合状態(噛合位相)とは同
一にならず、従ってラック(29)と艶の歯形成に於い
て、ピニオン器とアイドラ(24)の状態に合せて両ラ
ックの歯の位相をずらしである。このずれ量を機械加工
によって正確に出すことは不可能ではないが、必要以上
に精度を要求することになって製作費かたかくなって不
経済であり、又インタナルギア(2I(21)、ピニオ
ン(221(23、アイドラ(24)等の取付誤差等に
よっても両ラック@(7)の歯の位相はずれることが考
えられる。ラック器(至)のコネクタ(至)に対する取
付構造は、設計上京められる適正なすれ量に対し前記し
た加工誤差、取付誤差等により生ずる狂いを吸収する。
Next, in the above configuration, pinion (22) and (2
3) in the same direction, one pinion (23
) and the rack (to), there is an idler (24) interposed between the pinion @ and the rack (29), and the idler (29).
24) and the rack (7) are not the same, so when forming the teeth of the rack (29) and the rack (24), it is necessary to The phase of the teeth is shifted. It is not impossible to accurately obtain this amount of deviation by machining, but it requires more precision than necessary, which increases manufacturing costs and is uneconomical. It is possible that the phases of the teeth of both racks @ (7) may be shifted due to installation errors of 221 (23, idler (24), etc.). Absorbs deviations caused by processing errors, installation errors, etc. mentioned above with respect to the appropriate amount of rubbing.

即ち、ラック(2glとピニオン(2z1 ラック(7
)とアイドラf2菊の噛合せのうちどちらかが不完全で
あった場合、シリンダ(財)からランク(291(至)
に力が伝達されることによってリンクプレート(ロ)(
至)にモーメントが作用シ、リンクプレート@(至)が
回転する。リンクプレート@(至)が回転するとラック
(ハ)(至)が長手方向にずれ、両者の噛合せ状態が修
正されて完全となる。又、アイドラ024)が介在する
等の理由からラック翰側とラック(至)側のバックラッ
シュの量が異なり、ラック@(至)が往復動する場合、
往路、復路で噛合せが変化するが、斯かる変化もリンク
プレート@弼が回転し、ラック@(至)が長手方向にず
れて吸収する。従って、両ラック@(7)にかか′る荷
重は常に均等となり、一方のラック・ピニオンで伝達し
得る荷重の2倍の荷重が伝達可能である。
That is, rack (2gl and pinion (2z1) rack (7
) and idler f2 chrysanthemum engagement is incomplete, the cylinder (goods) to rank (291 (to)
The force is transmitted to the link plate (b) (
A moment acts on (to), and the link plate @ (to) rotates. When the link plate @ (to) rotates, the rack (c) (to) shifts in the longitudinal direction, and the state of engagement between the two is corrected and perfected. Also, when the amount of backlash on the rack side and the rack (to) side is different due to the presence of an idler (024), and the rack @ (to) moves back and forth,
The engagement changes on the outward and return journeys, but this change is also absorbed by the rotation of the link plate and the displacement of the rack in the longitudinal direction. Therefore, the loads applied to both racks @ (7) are always equal, and it is possible to transmit twice the load that can be transmitted by one rack/pinion.

尚、上記実施例ではリンクプレートによって両ラックが
互にずれ得る様にしたが、その他同様の機能を有するも
のは種々前えられ、−例として両ラックを長手方向に摺
動可能に取付け、両ラックの根本部対峙面に歯成形し、
該両歯に同時に噛合するギアを両ラック間に介在せしめ
、このギアをシリンダに回転自在に取付けたものが挙げ
られる。更に、ラックを直線運動させるものもシリンダ
に限らずスクリューであってもよい。又、ラック・ピニ
オン等を正確に機械加工することにより、リンクプレー
トを介さずラックをシリンダに固定的に取付けることも
可能である等本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
を加え得ることはいうまでもない。
In the above embodiment, both racks are made to be able to shift relative to each other using link plates, but various other systems having the same function have been prepared. Teeth are formed on the surface facing the root of the rack,
One example is one in which a gear that meshes with both teeth simultaneously is interposed between both racks, and this gear is rotatably attached to a cylinder. Furthermore, the device that causes the rack to move linearly is not limited to a cylinder, but may also be a screw. Furthermore, by accurately machining the rack and pinion, etc., it is possible to securely attach the rack to the cylinder without using a link plate, etc. Various changes can be made without departing from the gist of the present invention. Needless to say.

以上述べた如く、本発明に係る駆動装置は、従来と同一
の負荷容量に対しモジュールが1/2でよく、シリンダ
等のアクチュエータも一つでよく、更にラックを回転中
心に対し、オフセットする必要がないので小型軽量とな
る。然も、ラックの移動量とインタナルギアの回転量と
は正確な比例関係にある。従って、本発明をロボットの
関節に実施すれば、第2関節を支持する第1アームの構
造が軽構造となり、この為第1関節が負担する荷重が少
なくなり、更に第2関節、第1アームの軽量化と第1関
節の軽量化の相乗効果によって、ロボットを著しく小型
軽量化し得ると共にシリンダ等のアクチュエータの数、
容量を少なくし得て製作費を安価とすることができる。
As described above, the drive device according to the present invention requires only 1/2 the number of modules and one actuator such as a cylinder for the same load capacity as the conventional one, and furthermore, it is not necessary to offset the rack with respect to the center of rotation. It is small and lightweight because there is no Of course, the amount of movement of the rack and the amount of rotation of the internal gear are in an exact proportional relationship. Therefore, if the present invention is applied to the joints of a robot, the structure of the first arm supporting the second joint will be light, and the load borne by the first joint will be reduced, and the second joint and the first arm will have a lighter structure. Due to the synergistic effect of reducing the weight of
Capacity can be reduced and manufacturing costs can be reduced.

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

第1、第2図はそれぞれ従来の駆動装置の説明図、第3
図は本発明の実施例を備えた関節型ロボットの外形図、
第4図〜第5図は本発明の実施例の詳細を示し、第4図
は平断面図、第5図は側断面図、第6図は第5図のA矢
視図である。 (3)は第1アーム、(4)は第2アーム、翰(21)
はインタナルギア、(22+(ハ)はピニオン、124
はアイ゛ドラ、(至)はラック、(2)はシリンダを示
す。 第1図 d 第2図
Figures 1 and 2 are explanatory diagrams of conventional drive devices, respectively.
The figure is an external view of an articulated robot equipped with an embodiment of the present invention.
4 and 5 show details of an embodiment of the present invention, in which FIG. 4 is a plan sectional view, FIG. 5 is a side sectional view, and FIG. 6 is a view taken along arrow A in FIG. (3) is the first arm, (4) is the second arm, Kan (21)
is internal gear, (22+(c) is pinion, 124
indicates an idler, (to) indicates a rack, and (2) indicates a cylinder. Figure 1d Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)回転自在なインタナルギアに一対のピニオンギアを
噛合させると共にいずれか一方のピニオンギアに、アイ
ドラを噛合させ、該アイドラ及びもう一つのピニオンに
直線動自在なラックを噛合せしめて、回転動と直線動の
動きを相互変換し得る様構成したことを特徴とする駆動
装置。
1) A pair of pinion gears are engaged with a rotatable internal gear, an idler is engaged with one of the pinion gears, and a linearly movable rack is engaged with the idler and the other pinion, so that rotational motion and linear motion are A drive device characterized in that it is configured to mutually convert motions of motions.
JP18596481A 1981-11-19 1981-11-19 Driving device Granted JPS5890483A (en)

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JP18596481A JPS5890483A (en) 1981-11-19 1981-11-19 Driving device

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