JPS6210795B2

JPS6210795B2 -

Info

Publication number: JPS6210795B2
Application number: JP15435779A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Urushibara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1987-03-09
Also published as: JPS5682189A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は部品の供給組付け等に使用するロボツ
トに係り、さらに詳しく比較的遠距離からの部品
移載を可能とし、かつサイクルタイムを短縮する
ことのできる多段リンク駆動式のロボツトに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a robot used for supplying and assembling parts, and more specifically, a multi-stage link drive that enables parts transfer from a relatively long distance and shortens cycle time. This is related to a type of robot.

大型部品等の供給組付けを自動化するものとし
てロボツトがあるが、大型部品であるため遠距離
から移載することが必要であり、かつ量産を前提
とするためサイクルタイムを極力短縮することが
要求される。従来、この種のロボツトとして、油
圧サーボ駆動の円筒形シリンダよりなるビーム機
構を使用していたが、これには次のような欠点が
ある。 Robots are used to automate the supply and assembly of large parts, but because they are large parts, they must be transferred over long distances, and because they are intended for mass production, cycle times must be shortened as much as possible. be done. Conventionally, this type of robot has used a beam mechanism consisting of a cylindrical cylinder driven by hydraulic servo, but this has the following drawbacks.

(1) 油洩れによる汚れが発生し、保守、点検が面
倒である。(1) Oil leakage causes stains, making maintenance and inspection troublesome.

(2) 大型構造であるため広い設置スペースを要
し、作業上の操作性も悪い。(2) Due to its large structure, it requires a large installation space and has poor operability.

(3) ワークを特に遠距離移動する場合、サイクル
タイムが長く、作業能率が悪い。(3) Cycle time is long and work efficiency is poor, especially when moving workpieces over long distances.

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消
し、構造が簡単で、サイクルタイムは短く、しか
も価格の安い多段リンク駆動式ロボツトを提供す
るにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multi-stage link-driven robot that overcomes the drawbacks of the prior art and has a simple structure, a short cycle time, and is inexpensive.

本発明に係る多段リンク駆動式ロボツトは、伸
縮自在に多段構成したビーム機構の各前腕と、そ
のビーム機構と同一方向に伸縮自在に設置した多
段リンク機構とを、多段リンク機構の枢着点にお
いてボールネジ機構を介して連結し、該多段リン
ク機構を駆動手段によつて伸縮駆動することによ
つて、前記ビーム機構を伸縮駆動するようにした
ことを特徴とするものである。 The multi-stage link-driven robot according to the present invention connects each forearm of a beam mechanism configured in multiple stages to be extendable and retractable, and the multi-stage link mechanism installed to be extendable and retractable in the same direction as the beam mechanism, at a pivot point of the multi-stage link mechanism. The beam mechanism is connected through a ball screw mechanism and is driven to expand and contract by driving the multi-stage link mechanism to expand and contract by a driving means.

以下、添付図に従つて本発明の一実施例を詳述
する。第１図は多段リンク駆動式ロボツトの全体
的構成を示す側面図であり、第２図は第１図の一
部を省略した拡大正面図である。図に示すロボツ
トは、支柱２に水平方向に取付けられた複数の前
腕から成るビーム機構１とそのビーム機構１を構
成する最外殻の枠１ａにフランジ１４を介して取
付けられたモータ８と、そのモータ８の回転軸に
取付けられたボールネジ１８と、ボールネジ１８
に螺合したボールフランジ１７と、一端をフラン
ジ１４と枢着点m₀においてピンによつて枢着す
ると共に、枢着点m₁においてボールフランジ１
７の支持ブツシユ１６と連結したビーム機構１と
同一方向に伸縮する第１の多段リンク３と、前記
ビーム機構１の最外殻の枠１ａに収容された前腕
１ｂ，１ｃと、その前腕１ｂと枢着点m₂におい
て多段リンク３と連結するための軸５、並びに枢
着点m₃において前腕１ｃと多段リンク３とを連
結するための軸６を備え、構成してある。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of the multi-stage link drive type robot, and FIG. 2 is an enlarged front view with a part of FIG. 1 omitted. The robot shown in the figure includes a beam mechanism 1 consisting of a plurality of forearms horizontally attached to a column 2, a motor 8 attached via a flange 14 to the outermost frame 1a constituting the beam mechanism 1, A ball screw 18 attached to the rotating shaft of the motor 8 and a ball screw 18
A ball flange 17 is screwed onto the flange 17, and one end is pivotally connected to the flange 14 by a pin at a pivot point _m0 , and the ball flange ₁ is screwed to the flange 14 at a pivot point m1.
A first multi-stage link 3 that expands and contracts in the same direction as the beam mechanism 1 connected to the support bush 16 of 7; forearms 1b and 1c housed in the outermost shell frame 1a of the beam mechanism 1; It is configured to include a shaft 5 for connecting with the multi-stage link 3 at the pivot point _m2 , and a shaft 6 for connecting _the forearm 1c and the multi-stage link 3 at the pivot point m3.

ビーム機構１の最先まで伸びる前腕１ｃの下方
部にはプレート９を介して前述の多段リンク３と
同様の駆動機構（図示せず）を備えた第２の多段
リンク１０が垂下方向に伸縮可能に取付けてあ
る。そして、その下面部にはプレート１１が設け
てあつて、このプレート１１には図示していない
がワーク握持用のチヤツクが設けてある。 At the lower part of the forearm 1c that extends to the tip of the beam mechanism 1, a second multi-stage link 10 equipped with a drive mechanism (not shown) similar to the multi-stage link 3 described above is extendable and retractable in the hanging direction via a plate 9. It is installed on. A plate 11 is provided on its lower surface, and this plate 11 is provided with a chuck (not shown) for gripping a workpiece.

なお、１２は支柱２のベース板であり、１３は
支柱２とベース板１２間に取付けた補強板を示
し、１５は枠１ａと支柱２間に取付けた補強板を
示す。 Note that 12 is a base plate of the column 2, 13 is a reinforcing plate attached between the column 2 and the base plate 12, and 15 is a reinforcing plate attached between the frame 1a and the column 2.

枠１ａ内に伸縮自在に収容した前腕１ｂ，１ｃ
は、第２図に示す構成から成つている。すなわ
ち、枠１ａの上下内壁にはレールガイド２２が施
設してあつて、そのレールガイド２２の凹部に嵌
合して、部材２６により左右が連結された前腕１
ｂの上下外壁に施設の案内レール２１でもつてス
ライド可能に取付けてある。さらに、前腕１ｂの
上下内壁にはレールガイド２４が施設してあつ
て、そのレールガイド２２の凹部に嵌合して、部
材２５により左右が連結された前腕１ｃの上下外
壁に施設の案内レール２３でもつてスライド可能
に取付けてある。したがつて、前腕１ｂは枠１ａ
とスライド可能状態にあり、前腕１ｃは前腕１ｂ
とスライド可能状態にある。 Forearms 1b and 1c telescopically accommodated within the frame 1a
consists of the configuration shown in FIG. That is, rail guides 22 are provided on the upper and lower inner walls of the frame 1a, and the forearm 1 is fitted into the recessed portion of the rail guide 22, and the left and right sides of the forearm 1 are connected by a member 26.
It is attached to the upper and lower outer walls of b so that it can be slid on the guide rails 21 of the facility. Furthermore, rail guides 24 are installed on the upper and lower inner walls of the forearm 1b, and the guide rails 24 of the facility are fitted into the recesses of the rail guides 22 and installed on the upper and lower outer walls of the forearm 1c, whose left and right sides are connected by a member 25. However, it is attached so that it can slide. Therefore, forearm 1b is in frame 1a
and the forearm 1c is in a slidable state, and the forearm 1c is in a sliding state.
and is ready to slide.

図に示すロボツトによれば、まず、前腕１ｃの
下面側に設けた多段リンク１０は、図示していな
い駆動源により下方向に延び、プレート１１の下
面部に設けた図示していないチヤツクにより、こ
のロボツトにより移動しようとする所定位置にあ
るワークを把持する。しかる後、駆動源を逆回転
し、ワークを把持した多段リンク１０を実線で示
す位置まで戻す。 According to the robot shown in the figure, first, the multi-stage link 10 provided on the lower surface side of the forearm 1c extends downward by a drive source (not shown), and is driven by a chuck (not shown) provided on the lower surface of the plate 11. This robot grasps a workpiece at a predetermined position to be moved. Thereafter, the drive source is reversely rotated to return the multistage link 10 holding the workpiece to the position shown by the solid line.

そこで、モータ８を駆動し、そのモータ８の出
力軸の回転によつてボールネジを回転し、ボール
フランジ１７により結合した多段リンク３を矢印
Ａ方向に伸長移動する。この場合、多段リンク３
の駆着点m₁を小移動することで、枢着点m₂，m₃
の移動寸法は大となり、前腕１ｃは短時間で一点
鎖線で示す位置まで伸長する。前腕１ｃが所定の
位置まで伸びたところで、図示しない駆動源並び
に駆動機構により第２の多段リンク１０を下方向
に伸長し、図示しないチヤツクよりワークを取外
す。しかる後、多段リンク１０を縮め、モータ８
を逆転させることで前腕１ｂ，１ｃ縮め、元の位
置へ戻す。以下、この繰り返えしによりロボツト
側に近接してあるワークを水平長手方向の所定位
置に移動する。 Therefore, the motor 8 is driven, and the ball screw is rotated by the rotation of the output shaft of the motor 8, and the multistage link 3 connected by the ball flange 17 is extended and moved in the direction of arrow A. In this case, multi-stage link 3
By slightly moving the pivot point m ₁ of the pivot point m ₂ , m ₃
The movement dimension becomes large, and the forearm 1c extends to the position shown by the dashed line in a short period of time. When the forearm 1c extends to a predetermined position, the second multi-stage link 10 is extended downward by a drive source and a drive mechanism (not shown), and the workpiece is removed from a chuck (not shown). After that, the multi-stage link 10 is retracted, and the motor 8
By reversing, the forearms 1b and 1c are shortened and returned to their original positions. Thereafter, by repeating this process, the workpiece that is close to the robot side is moved to a predetermined position in the horizontal and longitudinal direction.

次に、前腕１ｂ，１ｃを伸縮制御する多段リン
ク３ａ，ｂにより前腕の伸縮サイクルタイムを短
くした点について第３図に従つて説明する。同図
は多段リンク３を概略的に示した平面図であつて
枢着点m₀を固定部とし、m₀−m₁間の寸法をm₀−
m₁′間寸法に変えることによつてm₂→m′₂、m₃→
m₃′に移動させる。これにより、枢着点m₁がm₁−
m₁′寸法（l₁）移動するのと同一時間で各枢着点
m₂，m₃はそれぞれm₂→m₂′（2l₁）、m₃−
m₃′（3l₁）の寸法まで移動する。すなわち、m₂−
m₂′＝２（m₁−m₁′）、m₃−m₃′＝３（m₁−m₁′）
と多段リンクの数（ｎ）分の倍速ｎ（m₁−m₁′）
となり、同図ではm₃の点となるが、多段リンク
をｎ数とすることによつて、ｎ点での速度はｎ倍
速が得られ、高速運動すなわち、サイクルタイム
の短縮化が大幅に図れることになる。 Next, with reference to FIG. 3, a description will be given of how the forearm extension and contraction cycle time is shortened by the multi-stage links 3a and 3b that control the extension and contraction of the forearms 1b and 1c. This figure is a plan view schematically showing the multi-stage link 3, where the pivot point m ₀ is the fixed part, and the dimension between m ₀ - m ₁ is m ₀ -
By changing the dimension between m ₁ ′ and m ₂ →m′ ₂ , m ₃ →
Move to m ₃ ′. As a result, the pivot point m ₁ becomes m ₁ −
Each pivot point in the same time as moving m ₁ ′ dimension (l ₁ )
m ₂ and m ₃ are m ₂ → m ₂ ′ (2l ₁ ) and m ₃ −, respectively.
Move to a dimension of m ₃ ′ (3l ₁ ). That is, m ₂ −
m ₂ ′=2(m ₁ −m ₁ ′), m ₃ −m ₃ ′=3(m ₁ −m ₁ ′)
and the number of multi-stage links (n) times the speed n (m ₁ − m ₁ ′)
Therefore, in the same figure, it is a point of m ₃ , but by using n multi-stage links, the speed at point n can be increased by n times, which means high-speed movement, or a significant reduction in cycle time. It turns out.

同実施例によれば、複数の前腕から成るビーム
機構をロボツトの作業腕とし、そのビーム機構の
駆動源としてモータを使用し、ビーム機構の名前
腕と駆動源との連結は、リンク枢着点において、
ボールネジ並びにそのボールネジに嵌合したフラ
ンジを介して連結した多段リンクにより行なつて
いるので、伸縮自在のロボツトの設置スペースは
少なくて済み、また、駆動源としてモータを使用
しているので、従来の油圧シリンダのような油洩
れという問題はなく、保守の面においても有利で
ある。しかも、名前脇の伸縮制御は多段リンクに
より行なつているのでｎ倍速のサイクルタイムで
ワーク移動作業ができ、遠距離からのワーク移載
のサイクルタイムを大幅に短縮することができ
る。 According to the same embodiment, a beam mechanism consisting of a plurality of forearms is used as the working arm of the robot, a motor is used as the drive source of the beam mechanism, and the connection between the name arm of the beam mechanism and the drive source is at a link pivot point. In,
This is done using a multi-stage link connected via a ball screw and a flange fitted to the ball screw, so the installation space for the telescopic robot is small, and since a motor is used as the drive source, it Unlike hydraulic cylinders, there is no problem of oil leakage, and it is advantageous in terms of maintenance. Moreover, since the expansion/contraction control is performed by multi-stage links, the workpiece can be moved at n times faster cycle time, and the cycle time for transferring workpieces from a long distance can be significantly shortened.

なお、上述の実施例では、ワークの直線移動に
ついて説明したが、支柱２に取付けられたビーム
機構１を旋回可能な構成とし、別に駆動源を設け
ることで、多方向からのワーク移載が可能となり
小さな設置スペース内でのワーク移動をさらに容
易なものとする。 In the above embodiments, the linear movement of the workpiece was explained, but by making the beam mechanism 1 attached to the support column 2 rotatable and providing a separate drive source, it is possible to transfer the workpiece from multiple directions. This makes it easier to move the workpiece within a small installation space.

上述の実施例からも明らかなように本発明によ
れば、ロボツトの作業腕は、複数の前腕から成り
多段式に伸縮自在のビーム機構を用い、そのビー
ム機構の伸縮制御はモータなどの駆動源による多
段リンクにより行なうようにしたものであるか
ら、ロボツト全体を小型構成でき、設置スペース
の縮少が図れると共に、ビーム機構のサイクルタ
イムは大幅に短縮され、作業能率は向上し、か
つ、従来のように油圧サーボによる駆動機構を採
つていないので、油洩れなどは解消され、保守、
点検も容易になる等の利点がある。 As is clear from the embodiments described above, according to the present invention, the working arm of the robot uses a beam mechanism that is made up of a plurality of forearms and is telescopic in a multi-stage manner, and the expansion and contraction of the beam mechanism is controlled by a drive source such as a motor. Since this is done using multi-stage links, the entire robot can be made compact and the installation space can be reduced.The cycle time of the beam mechanism is also greatly shortened, improving work efficiency, and compared to conventional robots. Since it does not use a hydraulic servo drive mechanism, oil leaks are eliminated, and maintenance and
This has advantages such as easier inspection.

[Brief explanation of the drawing]

添付図は本発明によるロボツトの一実施例を説
明するための図であつて、第１図は一部省略の側
面図、第２図は第１図の一部を省略した拡大正面
図、第３図は第１図、第２図で示す多段リンクの
動作機構を説明するための図である。１……ビーム機構、１ａ……枠、１ｂ，１ｃ…
…前腕、２……支柱、３……第１の多段リンク、
５，６……軸、８……モータ、９，１１……プレ
ート、１０……第２の多段リンク、１２……ベー
ス板、１３，１５……補強板、１６……支持ブツ
シユ、１７……ボールフランジ、１８……ボール
ネジ、２１，２３……案内レール、２２，２４…
…レールガイド、２５，２６……部材。 The attached drawings are diagrams for explaining one embodiment of the robot according to the present invention, in which FIG. 1 is a partially omitted side view, FIG. 2 is an enlarged front view of FIG. 1, partially omitted, and FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the operating mechanism of the multistage link shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1... Beam mechanism, 1a... Frame, 1b, 1c...
...Forearm, 2... Support, 3... First multi-stage link,
5, 6... Axis, 8... Motor, 9, 11... Plate, 10... Second multistage link, 12... Base plate, 13, 15... Reinforcement plate, 16... Support bushing, 17... ... Ball flange, 18... Ball screw, 21, 23... Guide rail, 22, 24...
...Rail guide, 25, 26... member.

Claims

[Claims]

1. A beam mechanism consisting of a plurality of forearms telescopically folded within the frame of the outermost shell via a guide rail and a rail guide, connected to each forearm of the beam mechanism at a link pivot point, A multi-stage link mechanism that is expandable and retractable in the same direction as the beam mechanism, and a ball screw that is attached to the frame of the beam mechanism and extends in the same direction as the beam mechanism and the multi-stage link mechanism, and a flange fitted to the ball screw. A multi-stage link drive type robot comprising a driving means connected to a part of the pivot point of a multi-stage link mechanism, the driving means driving the multi-stage link mechanism to extend and contract, thereby driving the beam mechanism to extend and contract. .