JPS5894991A - Device for fixing joint of robot - Google Patents

Device for fixing joint of robot

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Publication number
JPS5894991A
JPS5894991A JP19289181A JP19289181A JPS5894991A JP S5894991 A JPS5894991 A JP S5894991A JP 19289181 A JP19289181 A JP 19289181A JP 19289181 A JP19289181 A JP 19289181A JP S5894991 A JPS5894991 A JP S5894991A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
robot
wrist
shaft
brake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19289181A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
熊坂 秀行
純一 小林
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP19289181A priority Critical patent/JPS5894991A/en
Publication of JPS5894991A publication Critical patent/JPS5894991A/en
Pending legal-status Critical Current

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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】 この発明は、関節を有するロボットの関節固定装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a joint fixation device for a robot having joints.

近年、人間に代って単純な組立作業を行ない得る多関節
形の組立ロボットの開発が盛んである。
In recent years, there has been an active development of articulated assembly robots that can perform simple assembly tasks in place of humans.

ところで、組立作業の中には、例えばネジの締付作業の
ように大きな反力を伴うものがあるが、この場合その反
力によって関節が動かないようにする必要がある。
Incidentally, some assembly operations involve a large reaction force, such as the tightening of screws, and in this case, it is necessary to prevent joints from moving due to the reaction force.

そこで、従来は例えば第1図に示すように、1つの関節
を構成するアーム1,2の軸連結付近に図示のようなス
トッパ6.4ヲ夫々設けて、アーム2に取り付けたメカ
ニカルハンド5に矢示A方向から反力が加わっても、そ
の反力によってアーム2がアーム1に対して図示の状態
からさらに矢示B方向に右旋しないようにしたり、アー
ム2を駆動する図示しないサーボモータの発生トルクを
反力に応じて変化させてその反力に対してモータトルク
が常に打ち勝つようにしたり、あるいはサーボモータの
出力を減速する減速機として逆伝達効率の悪いものを用
いて反力によってアーム2が旋回しないようにしたりし
ていた。
Therefore, conventionally, for example, as shown in FIG. 1, stoppers 6 and 4 as shown in the figure are provided near the shaft connection of arms 1 and 2 constituting one joint, and the mechanical hand 5 attached to the arm 2 is Even if a reaction force is applied from the direction of arrow A, the reaction force prevents arm 2 from rotating further to the right in direction of arrow B from the state shown in the figure relative to arm 1, and a servo motor (not shown) that drives arm 2 is used. The generated torque of the servo motor can be changed according to the reaction force so that the motor torque always overcomes the reaction force, or a reducer with poor reverse transmission efficiency can be used as a reducer to reduce the output of the servo motor. Arm 2 was prevented from rotating.

しかしながら、ストッパによる関節固定では、固定でき
る角度が限定させてしまう欠点があり、又サーボモータ
のトルクを変化させるには、発生トルクレンジの広いモ
ータを用意しなければならないばかりか制御が複雑にな
る欠点があり、たとえそのようKしても打ち勝ち得る反
力の大きさに限界がある。
However, fixing the joints using stoppers has the disadvantage that the angles that can be fixed are limited, and in order to change the torque of the servo motor, not only must a motor with a wide generation torque range be prepared, but the control becomes complicated. The drawback is that even with such K, there is a limit to the amount of reaction force that can be overcome.

さらに、逆伝達効率の悪い減速機を利用すると言うこと
は、減速機の選択の自由度が狭められ、ロボットの構造
上あまり実用的ではない。
Furthermore, using a reducer with poor reverse transmission efficiency limits the degree of freedom in selecting the reducer, which is not very practical due to the structure of the robot.

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ロ
ボットの関節部の動きを任意に制動し得るブレーキ手段
によって関節を固定するロボットの関節固定装置を提供
して、従来の問題の解消を計るものである。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a joint fixing device for a robot that fixes the joints using a brake means that can arbitrarily brake the movement of the joints of the robot, thereby solving the conventional problems. It measures the

以下、この発明の実施例を図面の第2図以降を参照して
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. 2 and subsequent drawings.

第2図は、この発明を適用した多関節形ロボットの一例
を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an articulated robot to which the present invention is applied.

同図において、基部6に回転可能に装着した肩部7には
、軸7aによって上腕8を矢示C方向に旋回可能に連結
し、この上腕8の先端部には軸8aによって中腕9を矢
示り方向に旋回可能に連結している。
In the same figure, an upper arm 8 is connected to a shoulder part 7 rotatably attached to a base 6 so as to be rotatable in the direction of arrow C through a shaft 7a, and a middle arm 9 is connected to the distal end of the upper arm 8 through a shaft 8a. They are connected so that they can rotate in the direction of the arrow.

さらに、中腕9先端部には軸9aによって第1下腕10
を矢示E方向に旋回可能に連結してあり、この第1下腕
10の先端部には軸9aと直交する方向に設けた軸10
aによって第2下腕11を矢示F方向に回転可能に連結
している。
Further, a first lower arm 10 is attached to the tip of the middle arm 9 by a shaft 9a.
The first lower arm 10 has a shaft 10 provided in a direction perpendicular to the shaft 9a at the distal end of the first lower arm 10.
The second lower arm 11 is rotatably connected in the direction of arrow F by a.

そして、さらに第2下腕11の先端部には軸11aによ
ってメカニカルハンド13を取り付けた手首12を矢示
G方向に旋回可能に連結している。
Further, a wrist 12 to which a mechanical hand 13 is attached is connected to the distal end of the second lower arm 11 via a shaft 11a so as to be pivotable in the direction of arrow G.

このように構成した多関節ロボットの各関節部には、関
節の動きを制動するブレーキ手段を設けである。
Each joint of the multi-joint robot configured in this manner is provided with a brake means for braking the movement of the joint.

このブレーキ手段の一例を第2下腕11と手首12とに
よって構成される手首関節部を例にとって説明する。
An example of this braking means will be explained by taking a wrist joint formed by the second lower arm 11 and the wrist 12 as an example.

第6図は、第1図における第2下腕11と手首12との
連結部である手首関節部の縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the wrist joint, which is the connecting portion between the second lower arm 11 and the wrist 12 in FIG.

先ず駆動系について説明すると、第2下腕11のブラケ
ツ)11b、11bに夫々固着した軸部材14.15(
第1図の軸11aに相当する)には、ボールベアリング
16.17に介して手首12を回動自在に取り付けてあ
り、手首12の中空部12a内にはボールベアリング1
8,19及び減速機20を介して一端にフランジ面21
aを有する中空軸21を取り付けである。
First, to explain the drive system, shaft members 14 and 15 (brackets) 11b and 11b of the second lower arm 11 are fixed respectively.
The wrist 12 is rotatably attached to the shaft 11a (corresponding to the shaft 11a in FIG.
8, 19 and a flange surface 21 at one end via the reducer 20.
The hollow shaft 21 with a is attached.

そして、中空軸21の外周に、永久磁石を固着した回転
子22を固定すると共に、この回転子22に対応する手
首12の中空部12aの内周に電磁石23を取り付けて
、これ等の回転子22及び電磁石26等によってモータ
を構成している。
Then, a rotor 22 to which a permanent magnet is fixed is fixed to the outer periphery of the hollow shaft 21, and an electromagnet 23 is attached to the inner periphery of the hollow part 12a of the wrist 12 corresponding to the rotor 22. 22, an electromagnet 26, etc. constitute a motor.

減速機20は、ノ・−モニツクドライブ(商品名)と呼
称されるものと同様な構成となっている。
The speed reducer 20 has a structure similar to that of the one called "No-Monique Drive" (trade name).

すなわち、中空軸21の一端部の外周を楕円状にして形
成したカム21bの外周には、その周形状に倣って多数
のボール24を2列に嵌挿してウェーブジェネレータを
構成している。
That is, on the outer periphery of the cam 21b, which is formed by making the outer periphery of one end of the hollow shaft 21 into an elliptical shape, a large number of balls 24 are fitted in two rows following the periphery of the cam 21b to form a wave generator.

このウェーブジェネレータの外周、すなわちボール24
.24の外周には、外周にスプライン状の多数の歯(図
示せず)をその母線方向に刻設した薄肉円筒状の弾性体
からなるフレックスプライン25を嵌挿しである。
The outer periphery of this wave generator, that is, the ball 24
.. A flex spline 25 made of a thin cylindrical elastic body having a large number of spline teeth (not shown) carved in the generatrix direction on the outer periphery is fitted onto the outer periphery of the flex spline 24 .

このフレックスプライン25の外周には、内周にフレッ
クスプライン25の歯数より1乃至2枚多いスプライン
状の歯を刻設した軸部材15を嵌挿しである。
On the outer periphery of the flex spline 25, a shaft member 15 is fitted, which has spline-like teeth engraved on the inner periphery by one or two more than the number of teeth of the flex spline 25.

同様にフレックスプライン25の外周には、軸部材15
の内周に刻設したスプライン状の歯と全(同様な歯を中
空部12aの内周に刻設した手首12を嵌挿している。
Similarly, on the outer periphery of the flex spline 25, a shaft member 15
The wrist 12, which has spline-like teeth carved on the inner periphery of the hollow part 12a, is inserted into the wrist 12, which has spline-shaped teeth engraved on the inner periphery of the hollow part 12a.

したがって、モータを構成する電磁石26に電流を流す
ことによって、回転子22と共に中空軸21が回転し、
その回転が減速機20によって減速されて手首12に伝
達され、それによって手首12が軸部材14.15のま
わりを旋回するようになっている。
Therefore, by passing a current through the electromagnet 26 constituting the motor, the hollow shaft 21 rotates together with the rotor 22.
The rotation is reduced by the speed reducer 20 and transmitted to the wrist 12, thereby causing the wrist 12 to pivot around the shaft member 14.15.

なお、中空軸21の外周には、スリット円板26を取り
付けてあり、このスリット円板26と、手首12の中空
部12a内周の張り出し部27.28に夫々設けた図示
しない発光素子と受光素子とによって、光電式のインク
リメンタル形ロータリエンコーダを構成している。
Note that a slit disk 26 is attached to the outer periphery of the hollow shaft 21, and light emitting elements and light receiving elements (not shown) provided on the slit disk 26 and the protruding portions 27 and 28 of the inner circumference of the hollow portion 12a of the wrist 12, respectively. The elements constitute a photoelectric incremental rotary encoder.

次に、ブレーキ手段について説明する。Next, the brake means will be explained.

ブレーキ手段は、軸部材14に設けた電磁石29と、ス
プリング60によって常時矢示H方向に付勢された回動
不能な摺動体61と、摺動体31の中空軸21側の側面
に固着した摩擦板62とからなる。
The braking means includes an electromagnet 29 provided on the shaft member 14, an unrotatable sliding body 61 that is always urged in the direction of arrow H by a spring 60, and a friction member fixed to the side surface of the sliding body 31 on the side of the hollow shaft 21. It consists of a plate 62.

そして、電磁石29に通電して、摺動体61をスプリン
グ60に抗して図示の位置まで吸引することによって、
手首関節部の旋回を許し、電磁石29への通電を遮断し
て摺動体61をスプリング60の付勢力によって矢示H
方向に移動させることによって、摩擦板62を中空軸2
1のフランジ面21aに圧接し、それによって手首関節
部の動きに対して制動をかけるようにしている。
Then, by energizing the electromagnet 29 and attracting the sliding body 61 against the spring 60 to the illustrated position,
The wrist joint is allowed to rotate, the electromagnet 29 is de-energized, and the sliding body 61 is moved in the direction indicated by the arrow H by the biasing force of the spring 60.
By moving the friction plate 62 in the direction of the hollow shaft 2
1, and thereby applies a brake to the movement of the wrist joint.

このブレーキ手段を構成する電磁石29の通電制御回路
であるブレーキ制御手段は、例えば第4図に示すように
構成している。
The brake control means, which is a current supply control circuit for the electromagnet 29 constituting the brake means, is constructed as shown in FIG. 4, for example.

第4図に示すように、電磁石29はリレー66の常閉接
点33aを介して常時通電されており、ロボットの制御
部64からインターフェース35を介して通電遮断指令
が出力されると、アンプ66がリレー66のコイル33
bに電流を流すようになっており、それによって常閉接
点33aが開いて電磁石29の通電が遮断される。
As shown in FIG. 4, the electromagnet 29 is always energized via the normally closed contact 33a of the relay 66, and when a power cutoff command is output from the robot controller 64 via the interface 35, the amplifier 66 is turned on. Coil 33 of relay 66
A current is caused to flow through the terminal b, thereby opening the normally closed contact 33a and cutting off the energization of the electromagnet 29.

したがって、制御部64から通電遮断指令が出力されて
いる間、前述のブレーキ手段が働いて手首関節部の動き
が制動され、それによって手首関節部が固定される。
Therefore, while the control unit 64 outputs the power interruption command, the above-mentioned braking means operates to brake the movement of the wrist joint, thereby fixing the wrist joint.

以上は手首関節部についての説明であるが、第2図に示
した他の関節部についても略同様な構成となっている。
Although the above description is about the wrist joint, the other joints shown in FIG. 2 have substantially the same configuration.

したがって、各関節を任意の角度に曲げた後、ブレーキ
手段によって各関節の動きに制動をかければ、その状態
で各関節を固定することができる。
Therefore, by bending each joint to an arbitrary angle and then applying braking to the movement of each joint using the brake means, each joint can be fixed in that state.

例えば、第2下腕11と手首12とを第5図に示すよう
に90°曲げた状態で、前述のブレーキ手段によって制
動をかければ、メカニカルハンド16が把持したドライ
バ67から伝達される矢示A方向のスラスト反力が手首
関節部に加わっても、その反力によって手首関節部が動
くことがなく、ネジの締付作業をスムーズに行なうこと
ができる。
For example, if the second lower arm 11 and wrist 12 are bent at 90 degrees as shown in FIG. Even if a thrust reaction force in the direction A is applied to the wrist joint, the wrist joint does not move due to the reaction force, and the screw tightening work can be performed smoothly.

また、ブレーキ手段を第3図に示すように無励磁式ブレ
ーキにしたので、例えば停電等の電#、遮断時において
、各関節の曲げ状態が維持される動子もある。
Furthermore, since the braking means is a non-excitation type brake as shown in FIG. 3, there are some moving parts in which the bent state of each joint is maintained even when the power is cut off, such as a power outage.

なお、上記実施例では、ブレーキ手段として摩擦板を用
いた例について述べたが、これに限るものではな(、例
えば関節部の駆動軸にラチェット歯車を取り付けておい
て、そのラチェット歯車の歯車にブランジャンレノイド
によって作動するロックピンを進退させるようにしたブ
レーキ手段を用いても良い。
In the above embodiment, an example in which a friction plate is used as the braking means is described, but the invention is not limited to this. (For example, if a ratchet gear is attached to the drive shaft of the joint, Braking means may be used that advances and retreats a lock pin operated by a Branjan lenoid.

以上述べたように、この発明によるロボットの関節固定
装置にあっては、特別なサーボモータや減速機を用いな
くても、関節部を任意の角度でその動きを制動して固定
でき、しかもその制動力を自由に設定できるので便利で
ある。
As described above, the robot joint fixing device according to the present invention can brake and fix joints at any angle without using special servo motors or reducers. This is convenient because the braking force can be set freely.

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

第1図は、従来のロボットの関節固定装置の一例を示す
説明図、 第2図は、この発明を適用した多関節形ロボットの一例
を示す外観図、 第6図は、第2図の実施例における手首関節部の拡大縦
断面図、 第4図は、同じくそのブレーキ制御手段の一例を示すブ
ロック図、 第5図は、第2図乃至第4図に示した実施例による手首
関節固定状態の説明図である。 6・・・・・・基部      7・・・・・・肩部7
a、8a、9a、11a・・・・・・軸8・・・・・・
上腕      9・・・・・・中腕10・・・・・・
第1下腕   11・・・・・・第2下腕12・・・・
・・手首   16・・・・・・メカニカルノ・ンド2
9・・・・・・電磁石    62・・・・・・摩擦板
66・・・・・・リレー 第1図 第3図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a conventional robot joint fixing device, FIG. 2 is an external view showing an example of an articulated robot to which the present invention is applied, and FIG. 6 is an implementation of the method shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the brake control means, and FIG. 5 is a state in which the wrist joint is fixed according to the embodiment shown in FIGS. 2 to 4. FIG. 6...Base 7...Shoulder 7
a, 8a, 9a, 11a...Axis 8...
Upper arm 9...Middle arm 10...
1st lower arm 11... 2nd lower arm 12...
・・Wrist 16・・・・Mechanical No. 2
9...Electromagnet 62...Friction plate 66...Relay Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 関節を有するロボットにおいて、該ロボットの関節
部の動きを制動するブレーキ手段と、該ブレーキ手段を
任誉咎動させるブレーキ制御手段とによって構成したこ
とを特徴とするロボットの関節固定装置。
1. A robot joint fixing device for a robot having joints, comprising: a brake means for braking the movement of the joints of the robot; and a brake control means for controlling the brake means.
JP19289181A 1981-12-02 1981-12-02 Device for fixing joint of robot Pending JPS5894991A (en)

Priority Applications (1)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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