JPS60207787A - 多関節ロボツト - Google Patents
多関節ロボツトInfo
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- JPS60207787A JPS60207787A JP6322984A JP6322984A JPS60207787A JP S60207787 A JPS60207787 A JP S60207787A JP 6322984 A JP6322984 A JP 6322984A JP 6322984 A JP6322984 A JP 6322984A JP S60207787 A JPS60207787 A JP S60207787A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、多関節ロボットに関し、特にその腕の屈曲動
作において自重による影響を消去することによシ、動作
に要する動力が軽減できるようにした機構に関する。
作において自重による影響を消去することによシ、動作
に要する動力が軽減できるようにした機構に関する。
第１図（ト）およびＣＢ）は従来の多関節ロボットにお
ける自重の打消し機構のそれぞれ一例を示す。すなわち
、第１図（２）は引張クコイルばねを、また第１図ＣＢ
）はねじクコイルばねを使用したものであシ、これらの
ばねのばね力によシ自重の影響を消去するように図って
いる。
ける自重の打消し機構のそれぞれ一例を示す。すなわち
、第１図（２）は引張クコイルばねを、また第１図ＣＢ
）はねじクコイルばねを使用したものであシ、これらの
ばねのばね力によシ自重の影響を消去するように図って
いる。
そこで、第１図（至）では、・ロボット腕１を回動軸２
によシ回動自在に保持させると共に、腕１と基体３との
間に引張クコイルばね４を張架し、腕１の回動に連れて
ばね４のばね力が増加し腕１の自重を打消すようにして
いる０ また、第１図ＣＢ）ではねじクコイルばね５を回動軸２
の局シ罠巻装して、その両端部を腕１と基体３とに掛止
させることによシ、ばね５のねじれＫよって生じるばね
力を利用する。
によシ回動自在に保持させると共に、腕１と基体３との
間に引張クコイルばね４を張架し、腕１の回動に連れて
ばね４のばね力が増加し腕１の自重を打消すようにして
いる０ また、第１図ＣＢ）ではねじクコイルばね５を回動軸２
の局シ罠巻装して、その両端部を腕１と基体３とに掛止
させることによシ、ばね５のねじれＫよって生じるばね
力を利用する。
しかしながら、とガらのように構成された多関節ロボッ
トにあって、例えば引張シコイルはね４を適用した場合
、腕１を垂直位置から９０度回動させるまでばね・４の
ばね力が腕１の自重を一応打消しはするが、ばね４を掛
止させる位置の如何によってはね４のばね力の働きが腕
１の自重を正確に打消すようにはならず、例えば第２図
に示すようＫ、腕１の回転角にともなって生じるばね力
および腕自重の各トルク曲線Ｔ１とＴ２とのピークがず
れて、全搬的に打消し効率が低下する。
トにあって、例えば引張シコイルはね４を適用した場合
、腕１を垂直位置から９０度回動させるまでばね・４の
ばね力が腕１の自重を一応打消しはするが、ばね４を掛
止させる位置の如何によってはね４のばね力の働きが腕
１の自重を正確に打消すようにはならず、例えば第２図
に示すようＫ、腕１の回転角にともなって生じるばね力
および腕自重の各トルク曲線Ｔ１とＴ２とのピークがず
れて、全搬的に打消し効率が低下する。
また、ねじシコイルばね５を適用した場合は、第２図で
曲線Ｔ３によって示すようにはね５のばね力と自重とを
回動角９０度で一致させたとすると、それまでの打消し
効率も低下するのみならず、９０度以上の回動角では全
く打消し効果が得られず、何れの場合もロボットの動作
に要する動力の低減にさほど貢献しない。
曲線Ｔ３によって示すようにはね５のばね力と自重とを
回動角９０度で一致させたとすると、それまでの打消し
効率も低下するのみならず、９０度以上の回動角では全
く打消し効果が得られず、何れの場合もロボットの動作
に要する動力の低減にさほど貢献しない。
本発明の目的は、上述したような欠点を除去し、回転角
の広い範囲にわだシ腕の自重による影響の打消し効果が
得られ、また回転角に応じて効率的なその打消し量が確
保可能な多関節ロボットを提供することにある０ 〔実施例〕 第３図は本発明に適用する原理的な基本構造を示し、こ
こで１１は軸１２によって回動させられる腕であシ、腕
１１の端部１１Ａと基体３との間に引張）コイルばね１
４が張架されている０このように構成したロボット腕１
１を回動してゆくと、ばね１４が伸延することによシ、
回動角θ０に応じてばね力による腕１１の引戻しトルク
が発生する０そこでいま、回動軸１２の中心から端部１
１Ａまでの距離、すなわちトルクレバ長さをＲ１ばね１
４の取付は長さをＰとし、その自由長さを８１はね定数
をｋとすると、トルクＴを次式で表すことができる。
の広い範囲にわだシ腕の自重による影響の打消し効果が
得られ、また回転角に応じて効率的なその打消し量が確
保可能な多関節ロボットを提供することにある０ 〔実施例〕 第３図は本発明に適用する原理的な基本構造を示し、こ
こで１１は軸１２によって回動させられる腕であシ、腕
１１の端部１１Ａと基体３との間に引張）コイルばね１
４が張架されている０このように構成したロボット腕１
１を回動してゆくと、ばね１４が伸延することによシ、
回動角θ０に応じてばね力による腕１１の引戻しトルク
が発生する０そこでいま、回動軸１２の中心から端部１
１Ａまでの距離、すなわちトルクレバ長さをＲ１ばね１
４の取付は長さをＰとし、その自由長さを８１はね定数
をｋとすると、トルクＴを次式で表すことができる。
Ｒ５１ｎθ
Ｔ ＝ Ｒ−ｋ・（−−８） Ｘ ｓｉｎ （θ＋ξ）
ｓｉｎξ 第４図はトルクＴが回動角θ０に応じて変化する状態を
示すもので、このように最大トルクを回動角９０’を例
えばα０越えた位置に発生させることができる。
ｓｉｎξ 第４図はトルクＴが回動角θ０に応じて変化する状態を
示すもので、このように最大トルクを回動角９０’を例
えばα０越えた位置に発生させることができる。
本発明はこのような構造を適用する。すなわち、腕１１
の自重によるトルクは第２図でＴ２として示したように
サイン曲線をなすので、第３図に示したような構造をそ
のまま適用してもよいが、ばね４による引戻しトルクと
腕の自重によるトルクとの間の差が更に一層全搬的に小
さく保持されることが望ましい。
の自重によるトルクは第２図でＴ２として示したように
サイン曲線をなすので、第３図に示したような構造をそ
のまま適用してもよいが、ばね４による引戻しトルクと
腕の自重によるトルクとの間の差が更に一層全搬的に小
さく保持されることが望ましい。
そこで、第３図に示した基本構造に基づいて、第５図に
示すように構成する。ここで、２１は腕であシ、２３は
腕２１の回動軸２２と同心に形成した回動板である。し
かしてこの回動板２３に腕２１の中心線２１Ａに対して
左右対称の円弧溝２４および２５を穿設し、これらの溝
２４および２５に転動自在としたローラビン２６および
２７を保持させるようになして、ビン２６および２７と
基体３との間に引張シコイルばね２８Ａおよび２８Ｂを
張架する。
示すように構成する。ここで、２１は腕であシ、２３は
腕２１の回動軸２２と同心に形成した回動板である。し
かしてこの回動板２３に腕２１の中心線２１Ａに対して
左右対称の円弧溝２４および２５を穿設し、これらの溝
２４および２５に転動自在としたローラビン２６および
２７を保持させるようになして、ビン２６および２７と
基体３との間に引張シコイルばね２８Ａおよび２８Ｂを
張架する。
なお、α０は溝２４および２５の下端部２４Ａおよび２
５Ａにビン２６および２７がそれぞれ位置したときのビ
ン軸心を含む半径と腕２１の中心線２１Ａとのなす角度
、またＲ０は溝の下端部２４Ｂおよび２５Ｂ Ｋピン２
６および２７がそれぞれ位置したときに、ビン軸心を含
む半径と腕中心線２１Ａとのなす角度である。
５Ａにビン２６および２７がそれぞれ位置したときのビ
ン軸心を含む半径と腕２１の中心線２１Ａとのなす角度
、またＲ０は溝の下端部２４Ｂおよび２５Ｂ Ｋピン２
６および２７がそれぞれ位置したときに、ビン軸心を含
む半径と腕中心線２１Ａとのなす角度である。
しかして、ここで角度αおよびβを設定するにあたって
は、角度αを第４図に示した最大トルク発生の９０度よ
シの遅れの角度αに、また角度βをロボット腕２１の最
大トルク発生近傍までの回動角度に合わせるようにする
。
は、角度αを第４図に示した最大トルク発生の９０度よ
シの遅れの角度αに、また角度βをロボット腕２１の最
大トルク発生近傍までの回動角度に合わせるようにする
。
次に５、このように構成した多関節ロボットでの重力打
消し動作を説明する。
消し動作を説明する。
いま、第５図において、腕２１を例えば矢印のように時
計回シに回動させたとすると、ばね２８Ａの伸延によシ
ばね力の増大と共に、そのトルクを第６図に示す曲線Ｔ
４のように変化させて、最大トルク位置を腕２１の自重
圧よるトルク曲ｌｓ’［’２の最大トルク位置に合わせ
ることができる。
計回シに回動させたとすると、ばね２８Ａの伸延によシ
ばね力の増大と共に、そのトルクを第６図に示す曲線Ｔ
４のように変化させて、最大トルク位置を腕２１の自重
圧よるトルク曲ｌｓ’［’２の最大トルク位置に合わせ
ることができる。
また、これと同時に腕２１がα０回乗してピン２７がも
との中心線２１Ａと一致する位置にくるまではばね２８
Ｂが収縮し、この位置でトルクが零となる。
との中心線２１Ａと一致する位置にくるまではばね２８
Ｂが収縮し、この位置でトルクが零となる。
しかして、このあとは、ピン２７が円弧溝２５に沿って
転動するのでばね２７はもとの中心線２１Ａと一致した
方向に保たれたままの状態となシ、トルクは第６図に曲
線Ｔ５で示したように零のままに保たれる。
転動するのでばね２７はもとの中心線２１Ａと一致した
方向に保たれたままの状態となシ、トルクは第６図に曲
線Ｔ５で示したように零のままに保たれる。
ついで腕２１がβ０回動すると、ピン２７が溝２５の端
部２５Ｂに係止されるので、このあとばね２８Ｂは延伸
し、したがってトルクもまた零から曲線Ｔ５で示すよう
に高められる。
部２５Ｂに係止されるので、このあとばね２８Ｂは延伸
し、したがってトルクもまた零から曲線Ｔ５で示すよう
に高められる。
かくして、腕２１を時計回シに回動させた場合の、２つ
のばね２８Ａおよび２８Ｂの合力によるトルク曲線はＴ
６のようになシ、腕２１の自重によるトルクの曲線Ｔ１
に接近させることができて、重力打消し効果を回動角度
の全域にわたって高めることができる。
のばね２８Ａおよび２８Ｂの合力によるトルク曲線はＴ
６のようになシ、腕２１の自重によるトルクの曲線Ｔ１
に接近させることができて、重力打消し効果を回動角度
の全域にわたって高めることができる。
なお、以上の説明では引張シコイルばね１４や２８Ａお
よび２８Ｂの詳細な特性等については述べなかったが、
例えば第３図のような基本構成とするのみでも、引張シ
ばね１４の初期張力を高めるようにすれば、そのトルク
特性をサイン曲線に近づけるようにすることができるの
で、従来よシ高い重力打消し効果を得ることができ、し
かもこの場合は腕２１を１８０°までに限らず自由な回
動角度まで回動させることが可能である。
よび２８Ｂの詳細な特性等については述べなかったが、
例えば第３図のような基本構成とするのみでも、引張シ
ばね１４の初期張力を高めるようにすれば、そのトルク
特性をサイン曲線に近づけるようにすることができるの
で、従来よシ高い重力打消し効果を得ることができ、し
かもこの場合は腕２１を１８０°までに限らず自由な回
動角度まで回動させることが可能である。
また、これらのばね１４や２８Ａおよび２８Ｂを形状記
憶合金による非線形ばねやエアばね、あるいは複数本の
組合せばねとすることにより、更に一層重力の打消し効
果を高めることが可能であることはいうまでもない。
憶合金による非線形ばねやエアばね、あるいは複数本の
組合せばねとすることにより、更に一層重力の打消し効
果を高めることが可能であることはいうまでもない。
更にまた、第５図の例では溝２４および２５の形状を回
動板２３と同心の円弧形状としたが、溝２４および２５
の形状はこれに限られるものではなく、適切な曲線形状
とすることＫよシ、更に効果的な重力打消しを実施する
ことが可能なことは勿論である。
動板２３と同心の円弧形状としたが、溝２４および２５
の形状はこれに限られるものではなく、適切な曲線形状
とすることＫよシ、更に効果的な重力打消しを実施する
ことが可能なことは勿論である。
なお、本発明者は実験にょシ、第３図に示したような構
成とした場合、腕２１の左右の回動動作時に、回転角度
１３５°で腕の自重を９０％打消すことができて、それ
だけ動力が節減できることを確認した。
成とした場合、腕２１の左右の回動動作時に、回転角度
１３５°で腕の自重を９０％打消すことができて、それ
だけ動力が節減できることを確認した。
以上説明したように、本発明によれば、腕をその回動軸
とは反対側に延在し、この延在部と、腕の中心線に沿っ
た延在部の延長線上の基体の位置との間に、少なくとも
１つの緩衝手段例えば引張シコイルばねを張架して、こ
れらのばねと、ばねを掛止させた延在部とにょシ作業腕
の回動方向とは反対の引戻しトルクが発生するようにし
たので、腕の回動角度に応じて適切に碗の自重による影
響の消失が可能となシ、動作をティーチングするときに
、腕が動かしやすくて動力が少なくてすみ、更に動力電
源の遮断時に腕の自重による下降を防止することができ
る。
とは反対側に延在し、この延在部と、腕の中心線に沿っ
た延在部の延長線上の基体の位置との間に、少なくとも
１つの緩衝手段例えば引張シコイルばねを張架して、こ
れらのばねと、ばねを掛止させた延在部とにょシ作業腕
の回動方向とは反対の引戻しトルクが発生するようにし
たので、腕の回動角度に応じて適切に碗の自重による影
響の消失が可能となシ、動作をティーチングするときに
、腕が動かしやすくて動力が少なくてすみ、更に動力電
源の遮断時に腕の自重による下降を防止することができ
る。
第１図（４）およびω）は従来の多関節ロボットにおけ
る腕の自重による影響の打消し機構の一例をそれぞれ示
す模型図、 第２図はその打消し機構のばねＫよって得られるトルク
および腕の自重によるトルクの回動角に対する特性を示
す特性曲線図、 第３図は本発明に適用する基本構造の原理的な説明図、 第４図は第３図の構造とすることによって得られるばね
のトルクの回動角に対する特性曲線図、第５図は本発明
多関節ロボットの構成の一例を示す模型図、 第６図は本発明多関節ロボットにおけるばねおよび腕の
自重によるトルクの回動角に対する特性曲線図である。 １・・・腕、 ２．１２．２２・・・回動軸、 ３・・・基体、 ４・・・す１張シコイルばね、 ５・・・ねじシコイルばね、 １１．２１・・・腕、 １１Ａ・・・端部、 １４ 、２８Ａ 、 ２８Ｂ・・・引張シコイルばね、
２１Ａ・・・中心線、 ２３・・・回動板、 ２４．２５・・・溝、 ２４Ａ 、 ２４Ｂ 、 ２５Ａ 、 ２５Ｂ・・・端
部、２６．２７・・・ビン。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 谷 義 − 第１図 （Ａ）（Ｂ） 第２図 １ ０ ９０’ ＋８０’ 第３図 第４図 ０° ９０’ １８０゜ 回動角 θ 第５図
る腕の自重による影響の打消し機構の一例をそれぞれ示
す模型図、 第２図はその打消し機構のばねＫよって得られるトルク
および腕の自重によるトルクの回動角に対する特性を示
す特性曲線図、 第３図は本発明に適用する基本構造の原理的な説明図、 第４図は第３図の構造とすることによって得られるばね
のトルクの回動角に対する特性曲線図、第５図は本発明
多関節ロボットの構成の一例を示す模型図、 第６図は本発明多関節ロボットにおけるばねおよび腕の
自重によるトルクの回動角に対する特性曲線図である。 １・・・腕、 ２．１２．２２・・・回動軸、 ３・・・基体、 ４・・・す１張シコイルばね、 ５・・・ねじシコイルばね、 １１．２１・・・腕、 １１Ａ・・・端部、 １４ 、２８Ａ 、 ２８Ｂ・・・引張シコイルばね、
２１Ａ・・・中心線、 ２３・・・回動板、 ２４．２５・・・溝、 ２４Ａ 、 ２４Ｂ 、 ２５Ａ 、 ２５Ｂ・・・端
部、２６．２７・・・ビン。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 谷 義 − 第１図 （Ａ）（Ｂ） 第２図 １ ０ ９０’ ＋８０’ 第３図 第４図 ０° ９０’ １８０゜ 回動角 θ 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）回動軸の周シに回動自在とした作業腕の前記回動軸
よシ延在させた延在部と該延在部の延長線上の基体の位
置との間に、少なくとも１つの緩衝手段を設け、該緩衝
手段により前記作業腕の回動時に自重によって発生する
回転力を消去可能にしたことを特徴とする多関節ロボッ
ト０ ２、特許請求の範囲第１項に記載の多関節ロボットにお
いて、前記延在部を前記回動軸に直角な平板で形成し、
該延在部には、前記作業腕の中心線に対して対称な溝を
形成して、該溝に転勤自在とした個々のビンを保持させ
るようになし、該個々のピンを介して前記延在部と前記
基体の位置との間に２つの引張りコイルばねを緩衝手段
として設けたことを特徴とする多関節ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063229A JPH06102314B2 (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 多関節ロボツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063229A JPH06102314B2 (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 多関節ロボツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207787A true JPS60207787A (ja) | 1985-10-19 |
| JPH06102314B2 JPH06102314B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=13223167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59063229A Expired - Lifetime JPH06102314B2 (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 多関節ロボツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06102314B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011025335A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Yaskawa Electric Corp | ロボット |
| JP2011056640A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Toyota Motor Corp | 自重補償機構 |
| JP2011255469A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Toyota Motor Corp | 荷重補償機構及びその設計方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5738398A (en) * | 1980-08-12 | 1982-03-03 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal |
| JPS59142089A (ja) * | 1983-01-26 | 1984-08-15 | 三菱電機株式会社 | ア−ク溶接ロボツト |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59063229A patent/JPH06102314B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5738398A (en) * | 1980-08-12 | 1982-03-03 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal |
| JPS59142089A (ja) * | 1983-01-26 | 1984-08-15 | 三菱電機株式会社 | ア−ク溶接ロボツト |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011025335A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Yaskawa Electric Corp | ロボット |
| JP2011056640A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Toyota Motor Corp | 自重補償機構 |
| JP2011255469A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Toyota Motor Corp | 荷重補償機構及びその設計方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06102314B2 (ja) | 1994-12-14 |
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