JPS60114490A - Multi-joint arm - Google Patents

Multi-joint arm

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Publication number
JPS60114490A
JPS60114490A JP21874683A JP21874683A JPS60114490A JP S60114490 A JPS60114490 A JP S60114490A JP 21874683 A JP21874683 A JP 21874683A JP 21874683 A JP21874683 A JP 21874683A JP S60114490 A JPS60114490 A JP S60114490A
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JP
Japan
Prior art keywords
arm
joint
rotating member
fixed
support frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP21874683A
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Japanese (ja)
Inventor
岸浪 建史
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.)
KOUGAKUSHIYA KK
Original Assignee
KOUGAKUSHIYA KK
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Publication date
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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】 技術分野 本発明は、多関節アームに関する。[Detailed description of the invention] Technical field The present invention relates to an articulated arm.

従来技術 従来の多関節アームは各関節毎に駆動源とその制御系を
有しているために、関節の数に比例して重量トルク比が
低下するとともにコスト高になることが避けられなかっ
た。また、火元に複数の駆動源を置いてワイヤー等で各
関節の軸へ回転力を伝えるような多関節アームもあるが
、これも同様の問題点を有していた。
Prior Art Conventional multi-jointed arms have a drive source and a control system for each joint, so the weight-to-torque ratio decreases in proportion to the number of joints, and it is inevitable that the cost will increase. . There is also a multi-joint arm in which multiple drive sources are placed at the base of the fire and rotational force is transmitted to the shafts of each joint using wires, etc., but this also has the same problem.

発明の目的 したがって、本発明の目的は、駆動源を1個にして、重
量トルク比のアップとコストの低減を図った多関節アー
ムを提供することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-joint arm that uses only one drive source, increases the weight-to-torque ratio, and reduces costs.

発明の構成 本発明は、各関節にクラッチおよび被駆動用回を、そし
て大兄に1個の駆動用回転部材と、この駆動用回転部材
を回転駆動する駆動装置を設け、りを生じることなく可
撓性引張部材(チェーン、タイミングベルト、ワイヤ等
)を張設し、各クラッチの選択および駆動用回転部材の
回転角と回転方向を制御することにより、アーム先端を
平面内の任意の位置に位置決めするものである。
Structure of the Invention The present invention provides a clutch and a driven rotation for each joint, one driving rotating member for each joint, and a drive device for rotationally driving this driving rotating member. By tensioning a flexible tension member (chain, timing belt, wire, etc.) and controlling the selection of each clutch and the rotation angle and direction of the drive rotating member, the arm tip can be positioned at any position within a plane. It is something to do.

実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の1実施例に係る多関節アームの外観
図である。本実施例の多関節アームは、第1アーム1.
第2アーム2.第8アーム関節11.第2関節12.第
8関節18.第4関節14.第5関節15.第6関節1
6からなる6個の関節と、駆動用スプロケット7と、第
1関節11および駆動用スプロケット7を軸支した固定
アーム8と、駆動用スプロケット7を駆動するパルスジ
ェネレータ付きサーボモータ9と減速機10と、両端が
第6アーム6の先端部に固定され、各アーム1〜6およ
び固定アーム8内のガイド用スプロケット、各関節1−
1〜16の被駆動用スプロケットおよび駆動用スプロケ
ット7に張設された示内制御装置17と、固定アーム8
を固定し、サーボモータ9.減速機10.制御装置17
を設置した支持台19とからなる。
FIG. 1 is an external view of a multi-joint arm according to one embodiment of the present invention. The multi-joint arm of this embodiment includes a first arm 1.
2nd arm 2. 8th arm joint 11. Second joint12. 8th joint 18. 4th joint 14. 5th joint 15. 6th joint 1
6, a driving sprocket 7, a fixed arm 8 that pivotally supports the first joint 11 and the driving sprocket 7, a servo motor 9 with a pulse generator that drives the driving sprocket 7, and a speed reducer 10. and both ends are fixed to the tip of the sixth arm 6, and the guide sprockets in each arm 1 to 6 and the fixed arm 8, and each joint 1-
An internal control device 17 stretched across the driven sprockets 1 to 16 and the driving sprocket 7, and the fixed arm 8.
Fix the servo motor 9. Reducer 10. Control device 17
It consists of a support stand 19 on which is installed.

次に、各アーム1〜6.各関節11〜]−6の構造につ
いて詳しく説明する。第2図は第1図において第1アー
ム1を中心にして上方から見た平面図、第3図は第2図
のA、 −A2断面の断面図および第1アーム1が固定
アーム8に対して角度θだげ上方に回転した状態を示す
図(二点鎖線)である。
Next, each arm 1-6. The structure of each joint 11-]-6 will be explained in detail. 2 is a plan view of the first arm 1 seen from above in FIG. FIG. 3 is a diagram (two-dot chain line) showing a state in which the camera is rotated upward by an angle θ.

固定アーム8は、平行で左下端部が支持台19に溶接さ
れた支持枠8a 、8bと、上方ガイド用スプロケット
8cと、下方ガイド用スプロケット8dと、支持枠8 
a + 8 bに両端が回転支持され、中央部にガイド
用スプロケツ)8c 、8dをそれぞれ固着したシャフ
ト8e、8fと、駆動用スプロケット7が固着されて支
持枠8a、8bに回転支持され、減速機IOの出力軸と
カップリングされたシャフト8gとからなる。第1アー
ム1は、平行な支持枠1a、lbと、上方ガイド用スプ
ロケットlc 、ldと、下方ガイド用スプロケット1
 e + 1 fと、支持枠1a、1bに両端が回転支
持され、中央部にガイド用スプロケットlc 、 1d
、1e、lfをそれぞれ固着したシャツ)15’。
The fixed arm 8 includes support frames 8a and 8b which are parallel and whose lower left ends are welded to the support stand 19, an upper guide sprocket 8c, a lower guide sprocket 8d, and the support frame 8.
Shafts 8e and 8f are rotatably supported at both ends by a + 8b, and guide sprockets (8c and 8d) are fixed to the center, respectively, and a drive sprocket 7 is fixed and rotatably supported by support frames 8a and 8b to reduce speed. It consists of a shaft 8g coupled to the output shaft of the machine IO. The first arm 1 includes parallel support frames 1a and lb, upper guide sprockets lc and ld, and a lower guide sprocket 1.
e + 1 f, both ends are rotatably supported by support frames 1a and 1b, and guide sprockets lc and 1d are provided in the center.
, 1e, lf, respectively) 15'.

lh、li、ljとからなる。第1関節11は、被駆動
用スプロケツ)llaと、この被駆動用スプロケットl
laが固着され、第1アーム1の支持枠1 a 、 ]
、 bに固定され、固定アーム8の支持枠8aに回転支
持されたシャツ) 1 l b 、第1のアーム1の支
持枠1bと固定アーム8の支持枠8bの間に、シャツ)
llbと同心に配置された電磁クラッチllcとからな
る。第2アーム2も第1アーム1と同様に、平行な支持
枠2a 、2bと、上方ガイド用スプロケット2c、2
dと、下方ガイド用スプロケット2e、2fと、シャフ
ト2g。
It consists of lh, li, and lj. The first joint 11 includes a driven sprocket) lla and a driven sprocket l.
la is fixed, and the support frame 1 a of the first arm 1 is fixed.]
, b, and rotationally supported on the support frame 8a of the fixed arm 8) 1 l b , between the support frame 1b of the first arm 1 and the support frame 8b of the fixed arm 8, the shirt)
It consists of an electromagnetic clutch llb and an electromagnetic clutch llc arranged concentrically. Like the first arm 1, the second arm 2 also has parallel support frames 2a and 2b and upper guide sprockets 2c and 2.
d, lower guide sprockets 2e and 2f, and shaft 2g.

2h、2i、2jとからなる。第2関節12も第1関節
41と同様に、被駆動用スプロケット12aと、シャフ
ト12bと、電磁クラッチ]、2cとからなる。他の第
8アーム8.第4アーム手、第5アーム5.第6アーム
6、第8関節18.第4関節14.第5関節15.第6
関節16も同じ構造である。ただし、第6アーム6は先
端アームであるので、上方ガイド用スプロケット、下方
ガイド用スプロケットの数は各1個である。チェーン1
8は、一端が第6アーム6の先端部に固定され、順次、
第6アーム6、第6関節16.第5アーム5゜第5関節
15.第4アーム4.第4関節14.第8アーム3.第
3関節18.第2アーム2.第2関節12.第1アーム
1.第1関節11の上方ガイド用スプロケットと被駆動
用スプロケットに噛合って、固定アーム8の上方ガイド
用スプロケット8cを経て、駆動用スプロケット7に至
り、これと噛合った後、固定アーム8の下方ガイド用ス
プロケツ)8dを経て、以後、順次第1関節11゜第1
アームl、第2関節12.第2アーム2.第8関節18
.第8アーム3.第4関節14.第小アーム4.第5関
節]−5,第5アーム5.第6関節6.第6アームの下
方ガイド用スプロケット。
It consists of 2h, 2i, and 2j. Like the first joint 41, the second joint 12 also includes a driven sprocket 12a, a shaft 12b, and an electromagnetic clutch 2c. Other 8th arm 8. 4th arm hand, 5th arm5. 6th arm 6, 8th joint 18. 4th joint 14. 5th joint 15. 6th
Joint 16 also has the same structure. However, since the sixth arm 6 is the tip arm, the number of upper guide sprockets and lower guide sprockets is one each. chain 1
8 has one end fixed to the tip of the sixth arm 6, and sequentially
Sixth arm 6, sixth joint 16. 5th arm 5° 5th joint 15. 4th arm 4. 4th joint 14. 8th arm 3. 3rd joint18. 2nd arm 2. Second joint12. 1st arm 1. It meshes with the upper guide sprocket and driven sprocket of the first joint 11, passes through the upper guide sprocket 8c of the fixed arm 8, reaches the driving sprocket 7, and after meshing with this, the lower part of the fixed arm 8 Guide sprocket) 8d, then sequentially 1 joint 11° 1st
Arm l, second joint 12. 2nd arm 2. 8th joint 18
.. 8th arm 3. 4th joint 14. 4th small arm. 5th joint]-5, 5th arm 5. 6th joint6. Sprocket for lower guide of 6th arm.

被駆動用スプロケットを経て他端が同じく第6アーム6
の先端部に固定されて張設されている。
The other end is connected to the 6th arm 6 via the driven sprocket.
It is fixed and stretched at the tip of the.

次に、本実施例の多関節アームの動作について説明する
。初期状態において各アーム1〜6と固定アーム8は一
直線上にあり、この状態から第8図のように第1アーム
1〜第6アーム6を全体として固定アーム8に対して上
方に角度θ(ラジアン)だけ回転させるものとする。初
期状態では、各関節11〜16の電磁クラッチは接続状
態にあり、第1アームl−第6アーム6は剛性を有する
一体構造で、各アーム1〜6は動くことができない。こ
の状態で、第1関節11の電磁クラッチのみを断状態に
する。これにより、第1アームlが第1関節11を中心
にして回転運動をすることができる。いま、各関節11
〜16の被駆動用スプロケットのピッチ円直径をD、駆
動用スプロケット7のピッチ円直径をdとする。第1ア
ーム1を角度θだけ回転させた場合、チェーン18と第
1関節11の被駆動用スプロケツ)llaの接点pも同
じ角度θだけ回転してp′の位置に(る。すなわち、チ
ェーン18の下方部分の長さはDθ74 だけ長くなり
、上方部分の長さは逆にDθ/2短かくなる。したがっ
て、駆動用スプロケット7を角度θ′−Dθ/d (’
、’ dθ/2−Dθ/2)だげ図矢印方向に回転させ
ることにより第1アーム1〜第6アーム6が全体として
固定アーム8に対して上方に角度θだけ回転する。そし
て、この後、第1関節1の電磁クラッチを再び、接続状
態にする。
Next, the operation of the multi-joint arm of this embodiment will be explained. In the initial state, each of the arms 1 to 6 and the fixed arm 8 are in a straight line, and from this state, as shown in FIG. radians). In the initial state, the electromagnetic clutches of the joints 11 to 16 are in a connected state, the first arm 1 to the sixth arm 6 have a rigid integral structure, and each of the arms 1 to 6 cannot move. In this state, only the electromagnetic clutch of the first joint 11 is disengaged. Thereby, the first arm l can rotate around the first joint 11. Now each joint 11
Let D be the pitch circle diameter of the driven sprockets 1 to 16, and d be the pitch circle diameter of the driving sprocket 7. When the first arm 1 is rotated by an angle θ, the contact point p of the chain 18 and the driven sprocket )lla of the first joint 11 is also rotated by the same angle θ, and is at the position p' (that is, the chain 18 The length of the lower part becomes longer by Dθ74, and the length of the upper part becomes shorter by Dθ/2. Therefore, the driving sprocket 7 is moved at an angle of θ'-Dθ/d ('
, ' dθ/2−Dθ/2) By rotating in the direction of the arrow in the figure, the first arm 1 to the sixth arm 6 as a whole rotate upward by an angle θ with respect to the fixed arm 8. Then, after this, the electromagnetic clutch of the first joint 1 is brought into the connected state again.

以上、第1関節11の電磁クラッチllcのみを断にし
て第1アーム1〜第6アーム6を一体に回転させ第6ア
ーム6の先端位置を変える場合について説明したが、各
関節1〜6の断状態にする電磁クラッチを適宜、組合わ
せ、かつ駆動用スプロケット7の回転角と回転方向を制
御することにより、先端アームである第6アーム6の先
端位置を種々、変えることができる。なお、各アーム1
〜6の長さく各関節11〜16の中心間距離)、各関節
11〜16の被駆動用スプロケットのピッチ円直径D1
駆動用スプロケット7のピッチ円直径dを予め記憶装置
に記憶させ、先端アーム6の所望の位置を入力すること
により、各アーム1〜6の回転角、したがって駆動用ス
プロケット7の回転角を自動的に演算して先頭アーム6
の先端部が前記の所望の位置に位置するように多関節ア
ームの運動を制御することができる。また、本考案の多
関節アームは2次元運動しかできないが、支持台19を
多関節アームの運動平面に平行な軸を中心に回転運動さ
せることにより、三次元運動も可能となる。すべりを生
じたり、伸びたりしなければスプロケットおよびチェー
ンの代りに他の物(プーリ、タイミングベルト等)を使
用してもよい。
Above, a case has been described in which only the electromagnetic clutch LLC of the first joint 11 is disconnected, the first arm 1 to the sixth arm 6 are rotated together, and the tip position of the sixth arm 6 is changed. By appropriately combining the electromagnetic clutches to be disengaged and controlling the rotation angle and rotation direction of the drive sprocket 7, the position of the tip of the sixth arm 6, which is the tip arm, can be changed in various ways. In addition, each arm 1
~6 length (distance between centers of each joint 11-16), pitch circle diameter D1 of driven sprocket of each joint 11-16
By storing the pitch circle diameter d of the drive sprocket 7 in advance in a storage device and inputting the desired position of the tip arm 6, the rotation angle of each arm 1 to 6, and therefore the rotation angle of the drive sprocket 7, can be automatically adjusted. Calculate the first arm 6
The movement of the multi-jointed arm can be controlled such that the tip of the multi-joint arm is positioned at the desired position. Further, although the multi-joint arm of the present invention is capable of only two-dimensional movement, three-dimensional movement is also possible by rotating the support base 19 about an axis parallel to the plane of motion of the multi-joint arm. Other items (pulleys, timing belts, etc.) may be used in place of sprockets and chains as long as they do not slip or stretch.

発明の効果 本発明の多関節アームは関節の数に拘わらず、その駆動
源は]−個であるので、従来のものに比し重量トルク比
がアップし、コストが低減される。
Effects of the Invention Since the multi-jointed arm of the present invention has only one driving source regardless of the number of joints, the weight-to-torque ratio is increased and the cost is reduced compared to the conventional arm.

ムからなる多関節アームの外観図、第2図は第1図の上
方から見た部分平面図、第8図は第2図のA、−A2断
面の断面図である。
2 is a partial plan view seen from above in FIG. 1, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line A and -A2 in FIG. 2.

1:第1アーム、2:第2アーム、3:第8アーム、4
=第4アーム、5:第5アーム、6:第6アーム、11
:第1関節、12:第2関節。
1: 1st arm, 2: 2nd arm, 3: 8th arm, 4
=4th arm, 5: 5th arm, 6: 6th arm, 11
: 1st joint, 12: 2nd joint.

18:第8関節、■4=第4関節、15:第5関節、1
6:第6関節、1a、1b、2a、2b:支持枠、7:
駆動用スプロケッ)、11a、12a:被駆動用スプロ
ケット、8c、8d、lc。
18: 8th joint, ■4 = 4th joint, 15: 5th joint, 1
6: 6th joint, 1a, 1b, 2a, 2b: Support frame, 7:
Driving sprocket), 11a, 12a: Driven sprocket, 8c, 8d, lc.

ld、le、lf、2c、2d、2e、2f:ガ8:固
定アーム、9:サーボモータ、1o:減速゛機、17:
制御装置、18:チェーン、19:支持台。
ld, le, lf, 2c, 2d, 2e, 2f: G8: Fixed arm, 9: Servo motor, 1o: Reducer, 17:
Control device, 18: Chain, 19: Support stand.

11−11-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1番目のアームが第1番目の関節により第(i−1)
番目のアームに連結され、第0番目のアームが固定アー
ムで、第1番目から第n番目のアームが全て同一平面内
を回転する可動アームである多関節アームにおいて、 支持枠、この支持枠に、その長手方向に対して横方向に
支持された上方ガイド用回転部材と下方ガイド用回転部
材とを有する複数の可動アームおよび1個の固定アーム
と、第1番目のアームの支持枠1.c固定され、第(i
−1)番目の支持枠に回転可能に支持されたシャフト、
このシャフトの中央部に同心に固着された被駆動用回転
部材およびこのシャフトに同心に配置され、断状態で第
1番目のアームを第(i −1)番目のアームに対して
回転可能にするクラッチとを有する関節と、駆動用回転
部材と、両端が先端アームである第n番目のアームに固
定され、上方ガイド用回転部利、下方ガイド用回転部材
、各関節の被駆動用回転部材、駆動用回転部材にすべり
を生じることなく張設された可撓性引張部材と、駆動用
回転部材を回転駆動する駆動装置、各関節のクラッチの
断と接続および駆動装置により駆動用回転部材の回転角
と回転方向を制御する制御装置とからなることを特徴と
する多関節アーム。
[Claims] The first arm is connected to the (i-1) arm by the first joint.
In a multi-joint arm that is connected to the th arm, the 0th arm is a fixed arm, and the 1st to nth arms are all movable arms that rotate within the same plane, a support frame, this support frame , a plurality of movable arms and one fixed arm having an upper guide rotation member and a lower guide rotation member supported transversely with respect to the longitudinal direction thereof, and a support frame 1 for the first arm. c is fixed, and the (i
-1) a shaft rotatably supported on a second support frame;
A driven rotating member is fixed concentrically to the center of the shaft, and the driven rotating member is arranged concentrically to the shaft and allows the first arm to rotate relative to the (i-1)th arm in the disconnected state. a joint having a clutch, a driving rotating member, a rotating member for an upper guide, a rotating member for a lower guide, a driven rotating member for each joint, which is fixed to the n-th arm whose both ends are tip arms; A flexible tensile member tensioned without slipping on the driving rotating member, a drive device that rotationally drives the driving rotating member, disconnection and connection of clutches at each joint, and rotation of the driving rotating member by the drive device. A multi-jointed arm comprising a control device that controls the angle and the direction of rotation.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01240290A (en) * 1988-03-18 1989-09-25 Honsyu Shikoku Renrakukiyou Kodan Multi-jointed arm
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