JPS60249588A - Positioning mechanism - Google Patents

Positioning mechanism

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JPS60249588A
JPS60249588A JP10626084A JP10626084A JPS60249588A JP S60249588 A JPS60249588 A JP S60249588A JP 10626084 A JP10626084 A JP 10626084A JP 10626084 A JP10626084 A JP 10626084A JP S60249588 A JPS60249588 A JP S60249588A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positioning mechanism
link
attached
arm
fixed
Prior art date
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Pending
Application number
JP10626084A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
西脇 由和
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPS60249588A publication Critical patent/JPS60249588A/en
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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】 (1)産業上の利用分野 この発明は、所望の物品をその上に載せたり、固定した
りするためのテーブルを、空間の成る範囲で、任意の位
置と角度に移動させ、その状態で保持する機構に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Industrial Application Field The present invention provides a method for placing a table on which a desired article is placed or fixed at any position and angle within a space. It relates to a mechanism for moving and holding it in that state.

(2)従来の技術 従来の産業用ロボットアームとして、直角座標型、円筒
座標型、極座標型、間接型などがあり、これらは何れも
広い動作範囲を有し、かつ、高精度の位置決め機構とし
て知られている。また、自由度も4〜6存在し、機能的
にはほとんどの必要とされる動作を実現できる。
(2) Conventional technology Conventional industrial robot arms include rectangular coordinate types, cylindrical coordinate types, polar coordinate types, indirect types, etc. All of these have a wide range of motion and are highly accurate positioning mechanisms. Are known. Furthermore, there are 4 to 6 degrees of freedom, and most required movements can be realized functionally.

(3)発明が解決しようとする問題点 □上記のような
従来の位置決め機構において、ある動作を行なうために
は、移動距離が小さい場合においても、特別の場合を除
いて、全てのアクチュエータを駆動制御しなければなら
ない。
(3) Problems to be solved by the invention □ In the conventional positioning mechanism as described above, in order to perform a certain operation, all actuators must be driven, except in special cases, even when the moving distance is small. Must be controlled.

また、先端のアクチュエータの重量は根本のアクチュエ
ータの負荷荷重となっているため、エネルギ消費が大き
い。
Furthermore, the weight of the actuator at the tip serves as a load on the actuator at the base, resulting in large energy consumption.

移動距離が小さく、かつ全てのアクチュエータの駆動制
御が必要とされる動作では、移動時間のほとんどが立上
り、立下りに要する時間となるため、結果的に移動時間
が長くなるなどの問題がある。
In an operation in which the moving distance is small and drive control of all actuators is required, most of the moving time is the time required for rising and falling, resulting in a problem that the moving time becomes longer.

(4) 問題点を解決するための手段 この発明は上記のような従来技術の問題点を解決するた
めに、適宜の支持部材の3点に設けた支持具に3枚のギ
ヤ取付板の各両端をそれぞれ回動自在に支持せしめ、こ
の各ギヤ取付板には、それぞれ平ギヤを固定し、この平
ギヤの軸芯と向応の中心軸には2本のリンクをそれぞれ
回動自在に装着し、この各リンクには、該平ギヤにかみ
合うピニオンギヤを有するモータ及びポテンショメータ
を固定し、該各リンクの外端には、それぞれ別のリンク
の一端部を回動自在に連結し、この別の各リンクの各他
端部は、自在継手によりテーブルの3点に連結すること
により3組のパンダグラフを構成し、よって該テーブル
を一定の角度に保持し、かつ制御し得るようにした位置
決め機構を、直角座標型、円筒座標型、極座標型、関節
型等のロボットアームの先端に取り付けたものである。
(4) Means for Solving the Problems In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides three gear mounting plates each mounted on supports provided at three points of an appropriate support member. Both ends are rotatably supported, a spur gear is fixed to each gear mounting plate, and two links are rotatably attached to the axis of the spur gear and the center shaft of the counter. A motor and a potentiometer having a pinion gear that meshes with the spur gear are fixed to each link, and one end of another link is rotatably connected to the outer end of each link. Each other end of each link is connected to three points on the table by a universal joint to form three sets of panda graphs, and a positioning mechanism that allows the table to be held at a constant angle and controlled. is attached to the tip of a rectangular coordinate type, cylindrical coordinate type, polar coordinate type, articulated type, etc. robot arm.

(5) 作 用 この発明は上記のように、直角座標型、円筒座標型、極
座標型、関節型等のロボットアームの先端に、6自由度
の位置決め機構を取り付けたものであるから、この位置
決め機構のテーブルに測定用プローブを固定して各種自
動測定を行なう場合、またはテーブルの上に組立部品を
載せて各種の自動組立を行なう場合、或いはテーブル上
に物体の把持機構を取り付けて、物体のハンドリングに
用いる場合等において、移動距離が大きい場合の動作は
、ロボットアームによって行ない、移動距離が小さい場
合は、位置決め機構によって行なう。
(5) Function As described above, this invention has a six-degree-of-freedom positioning mechanism attached to the tip of a robot arm such as a rectangular coordinate type, cylindrical coordinate type, polar coordinate type, or articulated type. When a measurement probe is fixed on the table of the mechanism to perform various automatic measurements, when assembly parts are placed on the table and various automatic assemblies are performed, or when an object gripping mechanism is attached to the table and the object is When used for handling, etc., the movement when the moving distance is long is performed by the robot arm, and when the moving distance is small, the movement is performed by the positioning mechanism.

(6) 実 施 例 第1図は直角座標型のロボットアームを示し、1はベー
ス、2は該ベース上に水平方向に移動するように装着し
た支柱、3はこの支柱に鉛直方向に昇降するように装着
した第1アームで、このアームに第2アーム4を進退自
在に装着し、このアームの先端に6自由度の位置決め機
構8を取り付ける。
(6) Example of implementation Figure 1 shows a Cartesian coordinate type robot arm, where 1 is a base, 2 is a column mounted on the base so as to move horizontally, and 3 is a robot arm that moves vertically up and down on this column. A second arm 4 is attached to the first arm so as to be able to move forward and backward, and a positioning mechanism 8 with six degrees of freedom is attached to the tip of this arm.

第2図は円筒座標型のロボットアームを示し、この場合
、ベース1の支柱2は鉛直軸を中心に旋回し、この支柱
に第1図と同様に第1、第2アーム3.4及び位置決め
機構8を設ける。
FIG. 2 shows a robot arm of the cylindrical coordinate type, in which the support 2 of the base 1 pivots around a vertical axis, and the support supports the first and second arms 3.4 and positioning as in FIG. A mechanism 8 is provided.

第3図は極座標型のロボットアームで、このアームでは
、ベース1上に旋回自在に装着した支柱2に第1アーム
3を水平軸により起伏自在に装着し、この第1アームに
第2アーム4を進退自在に装着したもので、その先端に
は前記と同様に位置決め機構8を設ける。
Fig. 3 shows a polar coordinate type robot arm, in which a first arm 3 is attached to a support 2 rotatably mounted on a base 1 so as to be movable up and down by a horizontal axis, and a second arm 4 is attached to the first arm. is attached so that it can move forward and backward, and the positioning mechanism 8 is provided at its tip in the same manner as described above.

第4図に示すものは、関節型のロボットアームで、ベー
ス1上に設けた旋回式の支柱2に水平軸の回りに回転す
る第1アーム3と第2アーム4及び第3アーム5を設け
、この第3アーム5の先端には、第3アーム5の回転軸
と直交する軸により位置決め機構8を設ける。
The one shown in Fig. 4 is an articulated robot arm, in which a first arm 3, a second arm 4, and a third arm 5, which rotate around a horizontal axis, are attached to a pivoting support 2 provided on a base 1. A positioning mechanism 8 is provided at the tip of the third arm 5 with an axis orthogonal to the rotation axis of the third arm 5.

第5図は、前記各側のアームの先端に設けた位置決め機
構8を示すもので、11はアーム4等の先端に取り付け
た支持枠で、この支持枠の3方に、それぞれ支持具12
が固定しである。
FIG. 5 shows the positioning mechanism 8 provided at the tip of the arm on each side. Reference numeral 11 denotes a support frame attached to the tip of the arm 4, etc., and supports 12 are provided on three sides of this support frame, respectively.
is fixed.

13は3枚のギヤ取付板で、この各取付板の両端は、該
8支持具12にF軸を中心に回動するように取り付けで
ある。
Reference numeral 13 denotes three gear mounting plates, and both ends of each mounting plate are attached to the 8 supports 12 so as to rotate around the F axis.

また、この各取付板13には、それぞれ平ギヤ14を固
定しである。Eは各平ギヤ14の中心に固定した軸で、
この各軸には、それぞれ2本のリンク15.16を別個
に回転できるように取り付けである。 ゛該各リンク 
15.16にはそれぞれモータ 17,18を固定し、
この各モータの軸に固定したピニオンギヤを前記各平ギ
ヤ14にかみ合せる。更に、各リンク 15,16には
それぞれポテンショメータ 19.20を固定し、この
各ポテンショメータの軸に固定したピニオンギヤを各平
ギヤにかみ合せる。
Further, a spur gear 14 is fixed to each of the mounting plates 13, respectively. E is a shaft fixed at the center of each spur gear 14,
Two links 15, 16 are mounted on each shaft for independent rotation.゛Each link
Motors 17 and 18 are fixed to 15 and 16 respectively,
A pinion gear fixed to the shaft of each motor is engaged with each spur gear 14. Furthermore, potentiometers 19 and 20 are fixed to each of the links 15 and 16, and a pinion gear fixed to the shaft of each potentiometer is engaged with each spur gear.

また、各リンク 15.16の外端には、それぞれ別の
2本のリンク21.22の一重部を軸りにより回動自在
に連結する。この各リンク21.22の他端部は、ジヨ
イント具23に軸Cにより連結する。24は3角形のテ
ーブルで、このテーブルの各自には、口字形のジヨイン
ト保持具25をそれぞれΔ軸により回動自在に取りイ」
(プ、この各ジヨイント保持具には、前記各ジヨイント
具23を嵌合し、lll1lBにより回動自在とする。
Moreover, the single parts of two separate links 21, 22 are rotatably connected to the outer ends of each link 15, 16 by an axis. The other end of each link 21, 22 is connected to a joint tool 23 by a shaft C. Reference numeral 24 designates a triangular table, each of which has a mouth-shaped joint holder 25 rotatably attached to the Δ axis.
(P) Each joint tool 23 is fitted into each joint holder, and is made rotatable by lll11B.

この構成によって、リンク 15.16および、リンク
21.22で4辺形のパンタグラフが形成される。
With this configuration, links 15, 16 and 21, 22 form a quadrilateral pantograph.

この第1位置決めm WJ8の軸Aはテーブル24の面
に、垂直軸Bはテーブルの面に平行である。また、軸C
は軸Bに垂直、軸りは軸Cに平行、軸Fは軸C,Dに平
行であり、軸Fは軸Eと直交する。
The axis A of this first positioning mWJ8 is parallel to the plane of the table 24, and the vertical axis B is parallel to the plane of the table. Also, axis C
is perpendicular to axis B, axis is parallel to axis C, axis F is parallel to axes C and D, and axis F is perpendicular to axis E.

いま、軸Eと軸Cを結び、それぞれに垂直な線分の長さ
を対角線の長さ、その線分と軸Fとのなす角を対角線の
角度と呼ぶことにする。
Now, let us connect the axes E and C, and call the length of a line segment perpendicular to each the diagonal line length, and the angle between that line segment and the axis F the diagonal angle.

モータ17および18に電流を流してその軸を回転駆動
することにより、平ギヤ14に対するリンク15および
16の角度を変化させ、対角線の長さと方向をそれぞれ
変化させることができる。
By applying current to the motors 17 and 18 to rotate their shafts, the angles of the links 15 and 16 with respect to the spur gear 14 can be changed, and the length and direction of the diagonals can be changed, respectively.

また、各リンク 15.16の平ギヤ14に対する回転
角度は、ポテンショメータ19および20の回転により
計測される。
Further, the rotation angle of each link 15, 16 with respect to the spur gear 14 is measured by the rotation of the potentiometers 19 and 20.

上記の各ポテンショメータ 19.20の計測結果を用
いてフィードバック制御を行なうことにより対角線の長
さと方向をそれぞれ自在に自動制御できる。
By performing feedback control using the measurement results of each of the potentiometers 19 and 20 above, the length and direction of the diagonal can be freely and automatically controlled.

ところで、テーブル1の空間内での位置と方向には、計
6個の自由度が存在する。従ってテーブル位置と方向を
固定するためには、6個の自由度全てを規定し、かつ固
定する必要がある。
By the way, there are a total of six degrees of freedom in the position and direction of the table 1 in space. Therefore, in order to fix the table position and orientation, it is necessary to define and fix all six degrees of freedom.

上ijRのように、対角線の長さと方向を制御できる4
辺形のリンク機構によりテーブルの一部を支持すれば、
この部分を2個の自由度により規定づ−ることができる
から、同様のリンク機構によりテーブルの3点を支持す
ることにより、泪6個の自由度が規定されるため、テー
ブルの位置と方向は一義的に定まり固定される。
Like ijR above, you can control the length and direction of the diagonal 4
If a part of the table is supported by a side link mechanism,
Since this part can be defined by two degrees of freedom, six degrees of freedom can be defined by supporting three points of the table using a similar link mechanism, so the position and direction of the table can be defined. is uniquely defined and fixed.

従ってテーブルの移動距離が大きい場合は各実施例にお
ける各アームを公知の駆動装置ど位置検出装置を用いて
動かし、テーブルの移動距離が小さい場合は、位置決め
機構の各リンク機構に設けた計6個のポテンショメータ
により各2本のリンクの角度をそれぞれ計測し、その結
果をフィードバックして各モータの駆動を制御すること
によりテーブルを定められた範囲内で任意の位置と角度
に移動させて、その位置と角度に支持することが(゛ぎ
る。
Therefore, if the table travels a long distance, each arm in each embodiment is moved using a known drive device or position detection device, and if the table travels a short distance, a total of six By measuring the angle of each two links using the potentiometers, and controlling the drive of each motor by feeding back the results, the table can be moved to any position and angle within a predetermined range, and the position can be adjusted. It is too difficult to support it at an angle.

実施例の位置決め機構の場合、テーブルを上にして、テ
ーブル上に物体を載せ、この物体を上方に持ち上げると
き、物体の重力は下側のリンクを回転させ、このリンク
に固定したモータを上昇させるように働くが、モータ自
身に働く重力は下向きである。従ってモータの負荷とし
て見た場合、物体を持ち」二げる/Cめの動力にモータ
の重力によね力が加算されるので、小出力のモータで、
仕較的大きな重量の物体を持ち上げることができる。
In the case of the positioning mechanism of the embodiment, when an object is placed on the table with the table facing upward and the object is lifted upward, the gravity of the object rotates the lower link and raises the motor fixed to this link. However, the gravity acting on the motor itself is directed downward. Therefore, when viewed as a load on the motor, the force for holding an object is added to the motor's gravity, so with a small output motor,
Able to lift objects of relatively large weight.

(7) 効 果 (イ)この発明の位置決め機構は、ロボットアームと組
合せたものでおるから、移動距離が大きい動作は、ロボ
ットアームで行ない、小さい移動距離の場合はロボット
アーム先端の位置決め機構により行なうことができ、こ
の位置決め機構は小型軽量であるため、高速動作が可能
である。
(7) Effects (a) Since the positioning mechanism of the present invention is combined with a robot arm, operations that require a large movement distance are performed by the robot arm, and operations that require a small movement distance are performed by the positioning mechanism at the tip of the robot arm. Since this positioning mechanism is small and lightweight, high-speed operation is possible.

(ロ)移動距離が小さい場合、位置決め機構を使用する
ことにより、エネルギー消費の少ない動作が可能である
(b) When the moving distance is small, the use of a positioning mechanism allows operation with less energy consumption.

(ハ)位置決め機構は共通部品を多く含むため、6自由
度の機構として伯の機構に比較して、低価格である。従
って簡素化されたロボットアームと組み合せることによ
り、低価格の位置決め機構を実現することができる。
(c) Since the positioning mechanism includes many common parts, it is a 6-degree-of-freedom mechanism and is less expensive than the above mechanism. Therefore, by combining it with a simplified robot arm, a low-cost positioning mechanism can be realized.

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

第1図ないし第4図はこの発明の各実施例の斜視図、第
5図は位置決め機構の拡大斜視図である。 3・・・第1アーム 4・・・第2ア〜ム5・・・第3
アーム 8・・・位置決め機構12・・・支持具 13
・・・ギヤ取付板14・・・平ギヤ 75.16,21
.22・・・リンク17.18・・・モータ 19,2
0・・・ポテンショメータ23・・・ジヨイント具 2
4・・・テーブル25・・・ジヨイント保持具 A、B、C,D、E、F・・・軸 代 理 人 弁理士 和 1) 昭 第1図
1 to 4 are perspective views of each embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged perspective view of the positioning mechanism. 3...First arm 4...Second arm 5...Third
Arm 8...Positioning mechanism 12...Support 13
... Gear mounting plate 14 ... Spur gear 75.16, 21
.. 22...Link 17.18...Motor 19,2
0... Potentiometer 23... Joint tool 2
4...Table 25...Joint holder A, B, C, D, E, F...Shaft agent Patent attorney Kazu 1) Showa 1 diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 適宜の支持部材の3点に設けた支持具に、3枚のギヤ取
付板の各両端をそれぞれ回動自在に支持せしめ、この各
ギヤ取付板には、それぞれ平ギヤを固定し、この平ギヤ
の軸芯と開基の中心軸には2本のリンクをそれぞれ回動
自在に装着し、この各リンクには、該平ギヤにかみ合う
ピニオンギヤを有するモータ及びポテンショメータを固
定し、該各リンクの外端にはそれぞれ別のリンクの一端
部を回動自在に連結し、この別のリンクの各弛端部は、
自在継手によりテーブルの3点に連結することにより3
組のパンタグラフを構成して、該テーブルを一定の位置
と角度に保持し、かつ制御し得るようにした位置pめ機
構を、直角座標型、円筒座標型、極座標型、関節型等の
ロボットアームの先端に取り付けたことを特徴とする位
置決め機構。
Both ends of the three gear mounting plates are rotatably supported by supports provided at three points on a suitable support member, and a spur gear is fixed to each of the gear mounting plates. Two links are rotatably attached to the shaft center and the center shaft of the open base, and to each link, a motor and a potentiometer having a pinion gear that meshes with the spur gear are fixed, and the outer end of each link One end of each separate link is rotatably connected to each other, and each loose end of this separate link is
3 by connecting to 3 points on the table with a universal joint.
The positioning mechanism, which consists of a pair of pantographs and can hold and control the table at a fixed position and angle, can be attached to a robot arm of the rectangular coordinate type, cylindrical coordinate type, polar coordinate type, articulated type, etc. A positioning mechanism characterized by being attached to the tip of.
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Cited By (5)

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