JPS60197379A

JPS60197379A - 産業用ロボツト

Info

Publication number: JPS60197379A
Application number: JP59050751A
Authority: JP
Inventors: 靖井原; 健夫山中
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1984-03-15
Filing date: 1984-03-15
Publication date: 1985-10-05
Also published as: JPH0313038B2

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】（産業上の利用分野）この発明は、基部に対して被制御体を電動機式リニキア
クチュエータにより位置決めするべくした産業用ロボッ
トに係り、特にダイレクトティーチング方式の前記ロボ
ットに関するものである。

（従来技術の説明）近時ティーチングの容易化のため、ダイレクトティーチ
ング方式が見直されている。

ところでダイレクトティーチングとしては、サーボ系を
働かせた状態でオペレータがロボットをつかみ、操作し
てティーチングする方式がある。しかしながらこめ方式
では、制御装置が複雑、しかも制御装置の暴走による人
的危険性もある。そこでこの方式による欠点を解消する
ため、ロボットの動力を機械的に連結あるいは非連結状
態に切換え可能とし、その非連結状態でダイレクトティ
ーチングすることが考えられる。しかしながら前記動力
が電動機式リニヤアクチュエータの場合では、スクリュ
ーロッドとナツト部材との組合せによる伝達機構が含ま
れているため、前記機械的な連結あるいは非連結の切換
えは、困難である。

（発明の目的）それ故この発明は、動力として電動機式リニヤアクチュ
エータを用いながらも、その動力を機械的に連結状態あ
るいは非連結状態に切換え可能とし、しかもその連結、
非連結状態への切換え作業を簡単に行ない得る産業用ロ
ボットを提供ぜんとするものである。

（実施例の説明）なおこの実施例では、産業用ロボットはα１〜α６の計
６軸の多関節アーク溶接ロボッｌ−Ｒとし、α２、α３
軸の動力に電動機式リニヤアクチュエータを用いたもの
を説明するが、この発明をこの実施の形態に限定するも
のではない。

１は、ロボットＲの基台であり、その上部には回動台２
が垂直軸支２ａされ、電動機Ｍ１により回動角α１が強
制される。この実施例では軸２ａに歯車３が一体に設け
られている。そして基台１に垂直軸支４ａした作用腕４
先端部には歯車３と噛合う歯車５が軸支され、この歯車
５が腕４に取付けた電動機Ｍ１により減速機Ｄ１を介し
て駆動されるべくなされている。また腕４と基台１との
間には第１伸縮シリンダ装置ＦＡ１が軸支６ａ、６ｂさ
れ、歯車５を歯車３ね７が内蔵されている。このばね７
は、歯車３．５を噛合せる際、まず最初は流体圧によら
ず、そのばね力により噛合せんとし辷両歯車３．５を確
実に噛合せする作業を容易にするためのものである。Ｅ
ｌは、基台１に取付けたエンコーダであり、これに軸着
した歯車８が歯車３に噛合されている。

９は、回動台２上部に水平軸支９ａした第１垂直回動腕
であり、この腕９下部にはし／’−９ｂが一体に突設さ
れている。そして腕９は、レノ＜−９ｂ先端部と回動台
２下端部との間に設けた電動機式リニヤアクチュエータ
ＭＡ１により回動角α２が強制される。なお腕９は、こ
の実施例では、軸９ａを含む垂直平面より前方（すなわ
ち番１．９図において右方）においてのみ回動可能であ
る。

リニヤアクチュエータＭＡｓは、電動機Ｍ！、これの出
力側に直列する減速機Ｄｘ、およびこれの出力側に直列
したスクリューロッド１０とこれに螺合するナツト部材
１１（後述するピストンロッド１１と共通）で構成され
ている。そしてリニヤアクチュエータＭＡ１は、その減
速機Ｄ２が、回動台２下端部に軸支１２シた固定部材１
３に固設されている。またリニヤアクチュエータＭＡ１
の可動部材であるナツト部材１１には第２伸縮シリンダ
装置ＦＡ！の一端側（実施例ではピストンロッド）が連
結され、他端側すなわちシリンダ１４はレバ−９ｂ先端
部に軸支１５されている。なおシリンダ１４のピストン
ロッド１１側端面とピストンロッド１１（可動部材）と
の間には、それらの最接近位置において、ピストンロッ
ド１１とシリンダ１４との相互の回転を防止するための
第１回り止め手段１６（実施例ではセレーション構造）
が形成されている。またリニヤアクチュエータＭＡｓの
固定部利１３とシリンダ装置ＦＡ２の一端側すなわちピ
ストンロッド１１（可動部材）との間には、固定部材１
ン番ストンロッド１１との最接近位置において、これら
相互の回転を防止するための第２回り支め手段１７（実
施例ではセレーション構造）が形成されている。

さらには固定部材１３には、ロッド１０と平行な直線ガ
イドＢ１の一端が一体に設けられ、このガイドＢｌの中
間部は可動部材１１およびシリンダ１４に遊嵌され、可
動部材１１がガイドＢｚに案内されるべ（構成されてい
る。

また回動台２の上面には第９図のように第３伸縮シリン
ダ装置ＦＡ、がそのピストンロッド１８を下にして取付
けられている。そしてピストンロッド１８下端部と回動
台２下面との間には、ばね受皿１９が遊嵌され、その受
皿１９と回動台２下面との間には圧縮ばね２０が挿入さ
れている。

さらには軸９ａにはスプロケット２１が軸支され、一端
を腕９に固定したチェーン２２は、その中間がスプロケ
ット２１に巻掛けられて、他端が受皿１９に固定されて
いる。そしてシリンダ装置ＦＡ３の伸長状態においては
、はね２０の力によりチェーン２２が引張られ、腕９の
重力を平衡させるべくなされている。

Ｂ２は、軸９ａに接続したエンコーダである。

２３は、腕９先端部に水平軸支２３ａシた第２垂直回動
腕であり、電動機式リニヤアクチュエータＭＡｘにより
平行リンク系を介して回動角α３が強制される。すなわ
ち軸９ａにはリンク２４が回動自在に支承され、そのリ
ンク２４先端部と腕２３との間にはリンク２５が軸支２
５ａ、２５ｂされている。そして各軸９　ａ、　２３ａ
、　２５ａ、　２５ｂは平行四辺形の各頂点に一致する
ように設定されている。

なお軸２３ａは、腕２３の重心位置近辺に位置されてい
る。また腕２３先端部には取手２３ｂが突設されている
。

また回動台２下端部とリンク２４先端部との間には、リ
ニヤアク午ユエータＭＡ　１およびシリンダ装置ＦＡｘ
の組合ぜと同じ構造のりニヤアクチュエータＭＡｚおよ
び第４伸縮シリンダ装置ＦＡ４の組合せが設けられてい
る。すなわちＭｌはその電動機、Ｂ３は減速機、２６は
スクリューロッド、２７は後述するピストンロッドと共
通のナツト部材、２８は減速機Ｄ３を取付けた固定部材
、２９は固定部材２８を回動台２下一部に支承する軸、
３０はシリンダ、３１は第１回り止め手段、３２は第２
回り止め手段、Ｂ２は直線ガイドである。なおこれら各
構成の結合状態の説明につむ）では、前述したようにリ
ニヤアクチュエータＭＡ１、シリンダ装置ＦＡｚの組合
せと同じであるので省略する。

Ｅｓは、軸２３ａに接続したエンコーダである。

ＨＧは、腕２３に支持した手首装置であり、第５図のよ
うに構成されている。

４１〜４３は、腕２３に同軸上に回転軸支４１ａ、４２
ａ１４３ａシたそれぞれ第１腕、第２腕、第３腕である
。腕４１先端にはリンク４４が、また腕４２先端にはリ
ンク４５が、さらに腕４３先端にはリンク４６が、それ
ぞれ回動自在に軸支４４ａ、４５ａ、４６ａされている
。さらには各リンク４４〜４６先端にはおわん形の揺動
体４７が軸支４７ａ〜４７ｃされ、この揺動体４７にト
ーチＴの保持具４８が取付けられている。

なお各軸４１ａ〜４６ａおよび４７ａ〜４７ｃは、それ
ら軸方向中心線が０点で交差するように設定されている
。

４８〜５０は、それぞれ各軸４１ａ〜４３ａに一体に軸
着した実施例では同径の歯車である。

５１〜５３は、腕２３に支承され、軸４１ａ〜４３ａに
対して接近遠隔自在のそれぞれ作用腕である。

各腕５１〜５３は、この実施例では、軸４１ａ〜４３ａ
の軸方向中心線に対する円周上において、１２０度の間
隔をおいて腕２３に回動自在に軸支５１ａ〜５３ａされ
、その先端が軸４１ａ〜４３ａに対して接近遠隔自在に
構成されている。各腕５１〜５３先端部には、電動機Ｍ
４〜Ｍ６およびこれら出力側に連結した減速機Ｄ４〜Ｄ
６が取付けられている。また各減速機Ｄ４〜Ｄ６の出力
軸には、同径の歯車５４〜５６が軸着されている。そし
て腕５１〜５３の軸４１ａ〜４３ａへの接近時には、各
歯車５４〜５６が各歯車４８〜５０と噛合うように構成
されている。

５７〜５９は、各腕５１〜５３に対して軸４１ａ〜４３
ａとは反対側の位置において腕２３に突設したスト・ソ
バである。そして各腕５１〜５３の軸４１ａ〜４３ａか
らの遠隔時には、各腕５１〜５３が各ストッパ５７〜５
９に当接するように構成されている。

ＦＡＩは、軸４１ａ〜４３’ａとほぼ同軸上において、
腕２３に自在接手６０を介してそのシリンダ６１を支承
した第５伸縮シリンダ装置である。そしてそのピストン
ロッド６２と腕５１との間には、自在接手６３．６４を
介してロッド６５が連結され、またピストンロッド６２
と腕５２との間には、自在接手６６．６７を介してロッ
ド６８が連結され、さらにはピストンロッド６２と腕５
３との間には自在接手６９．７０を介してロッド７１が
連結されている。なおシリンダ装置ＦＡ、のピストンロ
ッド６２側には圧縮はね７２が挿入されている。このば
ね７２は、ばね７と同様の働きをする。すなわち各歯車
５４〜５６を各歯車４８〜５０に噛合せる際、まず最初
は流体圧によらず、そのばね７２の力により噛合せんと
し、両歯車を確実に噛合せる作業を容易にするためのも
のである。

そしてシリンダ装置ＦＡ５は、その収縮により、各腕５
１〜５３が相互に接近する方向に回動されて、歯車５４
は歯車５０に、歯車５５は歯車４９に、歯車５６は歯車
４８に、それぞれ噛合されるように、逆にその伸長によ
り、各腕５１〜５３が相互に遠隔する方向に回動されて
、歯車５４は歯車５０から、歯車５５は歯車４９から歯
車５６は歯車４８から、それぞれ離なれ、各腕５１〜５
３は各ストッパ５７〜５９に当接するようになされてい
る。

Ｅ４〜Ｅ６は、腕２３に取付けたそれぞれエンコーダで
あり、それらには歯車７３〜７５が軸着されている。そ
して噛車７３は歯車５０に、歯車７４は歯車４９に、歯
車７５は歯車４８に、それぞれ噛合されている。

ＡＣは、流体圧回路（実施例では空気圧回路）であり、
第１０図のように配管されている。

８１は圧力源、８２は第１切換弁、８２ａはそのソレノ
イド、８３は第２切換弁、８３ａはそのソレノイド、８
４はレギュレータ、８５はハイリリーフレギュレータ、
８６はシャトル弁、である。

そして回路ＡＣにおいて、圧力源８１の圧力が両レギュ
レータ８４．８５により一定圧力に減圧されるべ（なさ
れている。また両切換弁８２．８３により、シリンダ装
置ＦＡ、は、収縮固縛状態または腕９の重力を平衡させ
る圧力バランス状態（シリンダ装置ＦＡｚが伸縮可能な
状態）に選択的に切換え可能である。しかもシリンダ装
置Ｆ”Ａ４は、収縮固縛状態または自由状態に選択的に
切換え可能である。

Ｃは、制御装置であり、中央処理装置ＣＰＵおよびメモ
ＩＪＭＥＭを含む。そしてＣＰＵには、ａｌ軸サーボ系
Ｓα１　（電動機Ｍ１およびエンコーダＥｌを含み、他
のα２〜α６軸サーボ系Ｓα２〜５Ｉ２６についても同
様）、α２軸サーボ系Ｓα２、α３軸サーボ系３７２３
、α４軸サーボ系Ｓα４、α５軸サーボ系３１２Ｂ、α
６軸サーボ系Ｓα６、操作盤ＴＢ、溶接電源ＷＳ、ソレ
ノイド８２ａ、　８３ａ、教示用スイッチＳＷが、パス
ラインＢＵを介して接続されている。なおスイッチＳＷ
は腕２３の取手２３ｂ近辺に取付けられている。

さらにこの実施例の作用を述べる。

（イ）まずオペレータが取手２３ｂをつかんでロボット
Ｒを直接動かし、ティーチングする場合について説明す
る。

最初、電動ｍｉｘ　、Ｍ−により両ピストンロッド１１
．２７を固部材１３．２８に接近させ、第２図のように
回り止め手段１７．３２を係合させ、各ピストンロッド
１１．２７と各部材１３．２８とを一体化しておく。こ
のときピストンロッド１１．２７には、ガイドＢｌ、Ｂ
ｚが遊嵌されているので、ピストンロッド１１．２７が
固定部材１３．２８に対していかなる位置にあっても、
ピストンロッド１１．２７はスクリューロッド１０．２
６により回転されることなく、固定部材１３．２８に接
近する。従ってガイドＢｘ、Ｂｚがない場合では、回り
止め手段１６．３１を係合させた状態で、シリンダ装置
ＦＡ＝、ＦＡ４全体を固定部材１３．２８に接近させる
必要があるが、この実施例ではその必要はなく、前記接
近させるための作業が簡単である。

その後側ソレノイド８２ａ、８３ａを励磁して、切換弁
８２．８３をそれぞれ右位置に切換える。すると圧力源
８１からの高圧力は、シリンダ装置ＦＡ。

のピストン側、シリンダ装置ＦＡｓのピストンロッド１
８側、およびシリンダ装置ＦＡ、のピストン側に作用し
、シリンダ装置ＦＡ】、ＦＡ。

はばね７．７２の力に抗して伸長、シリンダ装置ＦＡ３
はばね２０の力に抗して収縮する。またシリンダ装置Ｆ
　Ａ　ｚのピストンロッド１１側にはレギュレータ８４
．８５により減圧された一定の低圧力（腕９の重力を平
衡させるバランス圧力）が作用する。さらにシリンダ装
置ＦＡ４は自由状態となる。

そうするとシリンダ装置ＦＡＩにより腕４は第７図２点
鎖線位置に回動し、歯車５は歯車３から離なれ、回動台
２は電動機Ｍｌと非連結状態となる。またシリンダ装置
ＦＡｚにより腕９と受皿１９との間に展張したチェーン
２２がたるみ、はね２０の力による腕９の平衡状態は解
除される。

しかしこのときシリンダ装置ＦＡ２にはバランス圧力が
作用しているので、腕９は急に下がることはなく、外力
を加えない限りは現在の位置を維持する状態となる。よ
って結果として腕９は電動機Ｍ２と非連結状態となる。

さらにシリンダ装置ＦＡ、により腕２３は自由回動でき
る状態になり、電動機Ｍ３と非連結状態となる。なおこ
のとき、腕２３はその重心位置近辺が軸支２３ａされて
いるので、腕２３が急に回動することはない。さらには
またシリンダ装置ＦＡｓにより、腕５１〜５３はロッド
６５．６８．７１を介して相互に遠隔する方向に回動さ
れ、第６図のようにストッパ５７〜５９に当接し、各歯
車５４〜５６は各歯車４８〜５０から離なれる。すなわ
ち腕４１〜４３は、それぞれの電動機Ｍ４〜Ｍｅと非連
結状態となる。

以上のようにこの実施例ロボッ）Ｒは、全電動機Ｍ１〜
Ｍ６とは非連結状態となり、オペレータが取手２３ｂを
つかんで小さな力でロボットを自在に動かし得る状態と
なる。

そこでオペレータは、トーチＴを図示しないワークに対
する所定の点に所定の姿勢で位置決めし、その状態のま
までスイッチＳＷを操作し、その位置情報を溶接の有無
、補間の有無などの情報とともに制御装置Ｃに遂次格納
すればよい。

（ロ）次に前述格納した情報に基いて、ロボットＲをテ
ストあるいは再生する場合について説明する。

（ロー１）まず第１段階として切換弁８２は前述（イ）
のときの右位置のままとし、切換弁８３を左位置に切換
える。するとシリンダ装置ＦＡ、は前述バランス圧力が
作用したままで、またシリンダ装置ＦＡ４も自由状態の
ままであるが、その他のシリンダ装置ＦＡＩはばね７の
力によって収縮し、シリンダ装置ＦＡ、はばね２０の力
によって伸張し、シリンダ装置ＦＡ５はばね７２の力に
よって収縮する。

そうすると腕４は、ばね７の力で第７図において反時計
方向に回動され、歯車５が歯車３と噛合わされる。この
とき両歯車３．５の山と山が当接して噛合わない場合が
あるので、オペレータは回動台２を若干動かしてやるこ
とにより確実に噛合せることができる。このようにして
回動台２をその電動機Ｍｌと連結状態にする。また腕９
は、ばね２０の力によりチェーン２２が引張られ、第９
図において反時計方向に回動され、上端限界位置で停止
する。さらには各腕５１〜５３は、ばね７２の力で相互
に接近する方向に回動され、歯車５４〜５６はそれぞれ
歯車４８〜５０と噛合わされる。このとき歯車５４〜５
６と４８〜５０との山と山とが当接し、噛合わない場合
がある。よってこの場合には、オペレータは揺動体４７
を若干動かしてやればよい。このときシリンダ装置ＦＡ
５は接手６０により揺動自在に支承されているので、３
組の歯車５４と５０．５５と４９．５６とイ８が同時に
噛合い位置に至らなくても、１組ずつでも噛合せること
ができ、その噛合せ作業は簡単である。

このようにして各腕４１〜４３はそれぞれの電動機Ｍ４
〜Ｍ６と連結状態にする。

以上のように回動台２および各腕４１〜４３をそれらの
電動機Ｍｌ、Ｍ４〜Ｍ６と連結状態にした後、（ロー２
）第２段階として切換弁８３は左位置のまま、切換弁８
２を左位置に切換える。

するとシリンダ装置ＦＡ１、ＦＡｚ　、ＦＡ４、ＦＡｉ
の各ピストンロッド側およびシリンダ装置ＦＡ　ｊのピ
ストン側に、圧力源８１からの高圧力が作用する。よっ
て前述ばね７．７２の力により噛合された歯車３と５．
５４と５０．５５と４９．５６と４８は完全に強固に噛
合されることになる。しこのとき各回り止め手段１６．
３１は係合さζ、シリンダ１４．３０とピストンロッド
１１．２７とは一体化される。なお前記シリンダ装置Ｆ
　Ａｘ　、’　Ｆ　Ａ４の収縮時、ピストンロッ）’１
１．２７はガイドＢ１％Ｂ！によりその回転が拘束され
る。そして第３図のように電動機Ｍｘ　、Ｍ３により各
シリンダ装置ＦＡ、　、ＦＡ４が移動可能な状態になさ
れる。

すなわちこのロボットＲは、全電動機Ｍ１〜Ｍｅと連結
状態となり、ここでオペレータは操作盤ＴＢの図示しな
いスタートスイッチをＯＮにすれば、前述ティーチング
した位置情報が１ステツプずつ実行され、ロボットＲを
テストすることができるし、あるいはまたティーチング
した全情報が全ステップ連続して実行され、前述図示し
ないワークの必要個所を自動溶接することができる。

前述説明は実施例であり、例えばガイドＢ１、Ｂ２はそ
の一端をシリンダ１４．３０に一体に設け、その中間部
を可動部材１１．２７に遊嵌してもよいし、またガイド
Ｂｘ、Ｆ３ｓはその一端を可動部材１１．２７に一体に
設け、その中間部をシリンダ１４．３０あるいは固定部
材１３．２８に遊嵌してもよい。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。

（発明の効果）この発明は前述したとおりであるから、ロボットＲの動
力として電動機式リニヤアクチュエータＭＡｚ　ＳＭＡ
ｚを用いながらも、その動力を機械的に連結あるいは非
連結な状態に容易に切換できる。しかも可動部材１１．
２７は、ガイドＢ１、Ｂ２により回転しないように拘束
されるので、前記連結あるいは非連結状態への切換え作
業が簡単となる。

【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図は兼業
用ロボットの全体斜視図、第２．３図は第１図のｌト」
断面矢視図であって、第２図はダイレクトティーチング
時の状態図、第３図はテスト、再生時の状態図、第４図
は第１、第２回り止め手段説明用斜視図、第５図は手首
装置の全体斜視図、第６図は第５図の手首装置の一部平
面図、第゛７図は回動台の駆動部説明平面図、第８図は
制御装置のブロック図、第９図は第１垂直回動腕の重力
平衡装置の説明図、第１０図は空気圧回路である。回路、８１・・・圧力源、８２・・・第１切換弁、８３
・・・第２切第２回り止め手段、Ｂ、　、Ｂ２・・・そ
れぞれ直線ガイド、Ｃ・・・制御装置。出願人　新明和工業株式会社第２図第４図第　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

基部に対して被制御体を電動機式リニヤアクチュエータ
により位置決めするべくした産業用ロボットにおいて、
前記電動機式リニヤアクチュエータは、その可動部材に
伸縮シリンダ装置の一端側を一体的に直列接続するとと
もに、前記電動機式リニヤアクチュエータの固定部材お
よび前記伸縮シリンダ装置の他端側を前記基部と前記被
制御体との間に揺動自在に軸支し、さらには前記伸縮シ
リンダ装置の他端側と前記可動部材との間には、これら
の最接近位置においてそれら相互間の第１回り止め手段
を形成するとともに、前記可動部材と前記固定部材との
間には、これらの最接近位置においてそれら相互間の第
２回り止め手段を形成し、さらにはまた前記可動部材は
、前記固定部材または前記伸縮シリンダ装置の他端側の
少な（とも一方に対して、直線ガイドにより案内される
べくし、能な切換弁を接続してなる、前記産業用ロボッ
ト。