JPS59166479A

JPS59166479A - 多関節ロボット

Info

Publication number: JPS59166479A
Application number: JP4121283A
Authority: JP
Inventors: 靖井原
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1984-09-19
Also published as: JPH0369671B2

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】この発明は、少なくとも１つの駆動源を電動機式リニヤ
アクチュエータとした多関節ロボットに関するものであ
る。

近時、ティーチングの容易化のため、油圧式塗装ロボッ
トのようにダイレクトにティーチングする方式が尻重さ
れている。

ところで電動機式リニヤアクチュエータを用いた多関節
ロボットに、ダイレクトティーチング方扁　２式を採用しようとしても、前記アクチュエータには、ス
クリューとナツトとの組合せによる伝達手段が含１れて
いるた吟、とうてい無理である。

そこでダイレクトドライブモータを用いたロボットも研
究されている。しかしながらそのダイレクトドライブモ
ータには減速機がないため、そのトルクを増幅すること
はできず、予め設定した大径のモータを前記ロボットの
各関節部に装着せねばならず、ロボット全体が大型化し
、重量も犬となり、またダイレクトドライブモータの停
止時におけるそのモータの発熱量も犬となる。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであって、駆動
源に電動機式リニヤアクチュエータを用いながらも、ダ
イレクトティーチングできるようにした多関節ロボット
を提供せんとするものである。

以下実施例を詳述する。なおこの実施例では基端側の３
軸の駆動源を電動機式リニヤアクチュエータとした計６
軸の多関節アーク溶接ロボットとして説明するが、この
発明をこの実施の形態に限扁　３定するものではない。

１は、ロボットの基台であυ、柱１ａが立設されている
。

２は、柱１ａ上部に第１軸支２ａ（水平軸支）され、α
１方向に回動可能の第１回動腕である。また柱１ａ上部
には、三角形状のリンク３の中間部が回動自在に水平軸
支３ａされ、そのリンク３の一端と腕２との間には、第
１流体圧式リニヤアクチュエータＦＡ１（実施例では空
圧式）が軸着４ａ、４ｂされている。さらには基台１と
リンク３の他端との間には、腕２のα１軸用の第１電動
機式リニヤアクチュエータＭＡｌが軸着５ａ、５ｂされ
ている。なお軸２にはエンコーダＥ１が接続されている
。

６は、腕２先端に第１自在接手７（実施例では軸２ａと
は直角方向の第２軸７ａおよびこの軸７ａに直交する第
３軸７ｂを含む）を介してα２方向およびα３方向に揺
動可能に支承した第２回動腕である。腕６先端部には取
手６ａが設けられている。

なお軸２ａの両端には、それぞれ三角形状のリンク８．
９の中間部が回動自在に水平軸支８ａ、９ａ（ただし９
ａは図示せず）されている。そして′リンク８の一端と
腕６との間には、第２、第３自在接手１０．１１により
第２流体圧式リニヤアクチュエータＦ　Ａ２（実施例で
は空圧式）が支承され、またリンク９の一端と腕６との
間には、第４、第５自在接手１２．１３により第３流体
圧式リニヤアクチュエータＦＡ３（実施例では空圧式）
が支承されている。さらには基台１とリンク８．９の各
他端との間には、それぞれ第２、第３電動機式リニヤア
クチュエータＭＡ２．ＭＡ３が軸着１４ａ、１４ｂ、１
５ａ、１５ｂ（ただし１５ｂは図示せず）されている。

Ｅ２は軸７ａに接続されたエンコーダであり、Ｅ３は軸
７ｂに接続されたエンコーダである。

ところで第３、第５自在接手１１．．１８は、変形の接
手であり、第２図のように構成されている。

すなわち腕６０両側部には、軸７ｂと平行な軸１１ａ、
１３ａにより第ルバー１１ｂ、Ｉｌｂが回動自在に支承
され、さらには各レバー１１ｂ、１８ｂ先端には軸１１
ｃ、　１８ｃにょ９第２レバー１１、筋　５ｄ、１８ｄが回動自在に支承され、さらには各レバー１
１ｄ、１３ｄ先端は、各アクチュエータＦＡ２、Ｆ　Ａ
３と同軸上の軸１１ｅ、１８ｅにより回動自在にそれら
アクチュエータＦＡ２．ＦＡ３のピストンロンドに支承
されている。しかも各軸１１ａ、１１ｃ＋　　１ｌｅｔ
　１８ａｓ　１ｓｃ、　１８ｅは、一点０１で交差する
ように設定されている。

Ｔは、腕６に３次元で揺動可能に支持した溶接用トーチ
である。

以下トーチＴの３次元揺動装置す々わち手首装置Ｃの構
成を第３〜５図に基づいて説明する。

２１〜２３は、腕６に同軸上に第４軸支２１ａ、第５軸
支２２ａ、第６軸支２３ａしたそれぞれ第１腕、第２腕
、第３腕である。そして腕２１先端には第１リンク２４
が、また腕２２先端には第２リンク２５が、さらに腕２
３先端には第３リンク２６が、それぞれ回動自在に軸支
２４ａ、２５ａ１２６ａされている。さらには各リンク
２４〜２６先端には揺動体２７が軸支２７ａ〜２７ｃさ
れ、この揺動体２７がトーチＴの保持部材として構成６されている。なお各軸２１ａ〜２６ａ、および軸２７ａ
〜２７ｃは、それら軸方向中心線が一点ｏ２で交差する
ように設定されている。また軸２１ａ〜２８ａは、その
軸方向中心線上に一点ｏ１が存在するように設定されて
いる。さらに各軸２１ａ〜２８ａには同径のギヤ２８〜
３ｏが一体に設けられている。さらにはまた腕６にはエ
ンコーダＥ４〜Ｅ６が取付けられ、各エンコーダＥ４〜
Ｅ６の軸には、ギヤ３１〜３３が一体に設けられ、ギヤ
２８〜３゜と噛合わされている。

３４〜３６は、腕６に、かつ軸２１ａ〜２８ａの軸方向
中心線に対する円周上において１２０度の間隔をおいて
回動可能に軸支３４ａ〜３６ａ（軸２１ａ〜２３ａと平
行）した第１作用腕、第２作用腕、第３作用腕である。

各腕３４〜３６先端部には、減速機付の回転電動機Ｍ１
〜Ｍ３が取付けられ、それらの出力軸には、ギヤ２８〜
３ｏと噛合う同径のギヤ３７〜３９が一体に設けられて
いる。

また軸２１ａ〜２８ａとほぼ同軸上において腕６には、
第６自在接手４０により第４流体圧式リニ扁　７ヤアクチユエータＦＡ４．（実施例では空圧式）の一端
が支承されている。そしてそのアクチュエータＦＡ４の
他端と腕３４との間には第７、第８自在接手４１．４２
を介してロッド４３が、また前記他端と腕３５との間に
は第９、第１０自在接手４４．４５を介してロッド４６
が、さらには前記他端と腕３６との間には第１１、第１
２自在接手４７．４８を介してロッド４９が、それぞれ
連結されている。さらには６腕３４〜３６に対して軸２
１ａ〜２８ａの軸方向中心線とは反対側の位置には、腕
６と一体のストッパ５０〜５２が突設されている○ そしてアクチュエータＦＡ４の収縮時には、６腕３４〜
３６はその先端が相互に接近する方向に回動されて、ギ
ヤ３７はギヤ２８に、ギヤ３８はギヤ２９に、ギヤ３９
はギヤ３０に、それぞれ噛合わされるように、逆にアク
チュエータＦ　Ａ４の伸張時には、６腕３４〜３６はそ
の先端が相互に遠隔する方向に回動されて、ギヤ３７は
ギヤ２８から、ギヤ３８はギヤ２９から、ギヤ３９はギ
ヤ３ｏか特ＲＢＲ５９−ＩＧＧ４７９　（３）ら、それぞれ離なれ、６腕３４〜８６は各ストッパ５０
〜５２に当接されるように、構成されている○ また各アクチュエータＦ　Ａ、〜Ｆ　Ａ４は、圧力源５
３（空気圧力源）や切換弁５４とともに第６図のように
配管されている。

Ｂ１は、このロボットのＰＴＰ方式による制御装置であ
る。Ｂ２はその操作盤であり、溶接電圧、電流、溶接速
度、各種補間機能などのスイッチが設けられている。ま
た取手６ａには、記憶指令スイッチＳが設けられている
。

次にこの実施例の作用を述べる。

介助換弁５４は、第６図のように左位置にあるものとす
る。このとき圧力源５３からの圧縮空気は、アクチュエ
ータＦ　Ａ、Ｉのピストン側にのみ流入し、アクチュエ
ータＦ　Ａ４は伸張状態となり、他のアクチュエータＦ
ＡＩ〜ＦＡ３は自由状態となる。

すなわちアクチュエータＦＡ４の伸張により、６腕３４
〜３６は、それら各先端が相互に遠隔する方向に回動さ
れる。すると各ギヤ３７〜３９は６扁　９ギヤ２８〜８０から離なれ、ついには６腕３４〜３６は
、第５図のように各ストッパ５０〜５２に当接した状態
となり、結局各軸２１ａ〜２３ａは電動機Ｍ１〜Ｍ３と
の縁が切れ、自由回転軸となり、揺動体２７を手動で任
意の姿勢に揺動させ得る状態となる。またアクチュエー
タＦＡ１〜ＦＡ３の自由状態により、６腕２．６も手動
でα１〜α３方向に任意に回動させ得る状態となる。

そこでオペレータは、第７図のように取手６ａや揺動体
２７を持って、ワークに対するトーチＴの位置や姿勢を
逐次決定し、それら位置、姿勢を保持した状態でスイッ
チＳを操作し、そのときの各情報をエンコーダＥ１〜Ｅ
６を介して逐次制御装置Ｂ１に記録する。このようにし
てオペレータは、トーチＴの位置、姿勢をダイレクトに
ティーチングすることができる。

さらに前記記録したプログラムを再生させて、ロボット
を実際に作動させる場合は、まず切換弁５４を右位置に
切換える。すると圧力源５３からの圧縮空気は、各アク
チュエータＦＡＩ〜Ｆ　Ａ４のピ扁１０ストンロッド側に流入し、アクチュエータＦＡ、〜ＦＡ
４はすべて収縮状態と々る。従ってアクチュエータＦＡ
、〜Ｆ’Ａ３の収縮状態（固縛状態）により、アクチュ
エータＦＡＩにあっては腕２とリンク３との間の単なる
連結ロッドと化し、またアクチュエータＦＡ２、Ｆ　Ａ
３にあっては腕６とリンク８．９との間の単なる連結ロ
ッドと化すことになる。すなわち６腕２．６は、アクチ
ュエータＭＡ、〜ＭＡ３により駆動され得る状態となる
。またアクチュエータＦ　Ａ４の収縮により、６腕３４
〜３６は、それら先端が相互に接近する方向に回動し、
各ギヤ３７〜３９は各ギヤ２８〜３０に噛合わされる。

このときギヤ３７〜３９とギヤ２８〜８ｏの山と山とが
当接して一時的に噛合わない場合があるが、そのときは
、アクチュエータＦ　Ａ４の一端は接手４゜を介して腕
６に支承されているので、アクチュエータＦＡ４は揺動
し、ついには確実に噛合わされる。

よって各軸２１ａ〜２３ａは第４図のように電動機Ｍ１
〜Ｍ３と連結され、揺動体２７を駆動し得る状態となる
。

Ａ　１１そして前記記録したプログラムに基づいて、制御装置Ｂ
１から指令が出力され、トーチＴの位置や姿勢などが制
御されて、ワークは自動溶接される。

なお接手１１．１３は、軸１１ｅ、１８ｅの軸方向中心
線が常に０１点に一致するべくなされているので、制御
装置Ｂ１において、腕２や基台１に対する腕６の位置演
算が簡単である。

前述説明は実施例であり、例えばアクチュエータＦ　Ａ
、〜Ｆ　Ａ３は、それら伸張状態が固縛状態と々るよう
にしてもよい。その他各構成の均等物との置換もこの発
明の技術範囲に含まれることはもちろんである。

この発明は前述したように、電動機式リニヤアクチュエ
ータＭＡ１やＭＡ２やＭＡ３のいずれか一端に、流体圧
式リニヤアクチュエータＦ　、に１、Ｆ　Ａ２、ＦＡ３
を直列接続し、しかもアクチュエータＦ　ＡＩ、Ｆ　Ａ
２、Ｆ　Ａ、は、切換弁５４によりその伸縮動作を固縛
あるいは自由に切換え可能としたので、アクチュエータ
ＦＡＩ、Ｆ’Ａ２、Ｆ　Ａ３を自由状態にするだけで、
α１やα２やα３方向の動きを自由にとることができる
。

すなわち駆動源が電動機式リニヤアクチュエータＭ　Ａ
１、Ｍ　Ａ２、Ｍ　Ａ３であっても、容易にダイレクト
ティーチングができる。またα１、α２、α３方向の駆
動源にダイレフ１ドライブモータを用いた場合に比し、
ロボットは小型軽量で、しかもトルク不足の心配もない
し、そのモータの発熱の心配もない。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１図は多関
節ロボットの全体斜視図、第２図は第１図の■矢視図、
第３図は３次元揺動装置（手首装置）の溶接用トーチ近
辺の斜視図、第４図は３次元揺動装置の駆動源近辺の斜
視図、第５図は３次元揺動装置の駆動源近辺の作用説明
図、第６図は配管図、第７図はダイレクトティーチング
状態の説明図である。図において、１・・・基台、２・第１回動腕、２ａ・・
第１軸、６・・第２回動腕、７・・第１自在接手、７ａ
・・・第２軸、７ｂ・第３軸、ＭＡ、・・第１電動機式
リニヤアクチュエータ、ＭＡ２・・・第２電動機式リニ
ヤアクチュエータ、ＭＡ３・・・第３電動機式リニヤ扁
１３アクチュエータ、Ｆ　ＡＩ・・・第１流体圧式リニヤア
クチュエータ、Ｆ　Ａ２・第２流体正式リニヤアクチュ
エータ、Ｆ　Ａ３・・第３流体圧式リニヤアクチュエー
タ、５４・切換弁、である。出願人　　新明和工業株式会社第２図１３第３し第５２５２

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも１つの、駆動源を電動機式リニヤアクチュエ
ータとした多関節ロボットにおいて、前記電動機式リニ
ヤアクチュエータのいずれか一端には、流体圧式リニヤ
アクチュエータが直列接続され、この流体圧式リニヤア
クチュエータは、その伸縮動作を固縛あるいは自由とす
るための切換弁が接続されてなる、前記多関節ロボット
。