JPS62188687A - Industrial robot - Google Patents

Industrial robot

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Publication number
JPS62188687A
JPS62188687A JP2922186A JP2922186A JPS62188687A JP S62188687 A JPS62188687 A JP S62188687A JP 2922186 A JP2922186 A JP 2922186A JP 2922186 A JP2922186 A JP 2922186A JP S62188687 A JPS62188687 A JP S62188687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
prime mover
base
industrial robot
rotation axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP2922186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
牧沢 善昭
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2922186A priority Critical patent/JPS62188687A/en
Publication of JPS62188687A publication Critical patent/JPS62188687A/en
Pending legal-status Critical Current

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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】 産業上の利用分野 本発明はアームを原動機によって減速機を介さず直接駆
動し、作業対象物体を平面上で移載組立を行う水平多関
節型の産業用ロボットに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a horizontal articulated industrial robot whose arm is directly driven by a prime mover without the use of a speed reducer, and which transfers and assembles work objects on a flat surface. It is.

従来の技術 従来、水平移動を主体とする平面作業用ロボットは第3
図にその具体構成を示す所謂スカラー型ロボットといわ
れる直列アームを有する水平多関節ロボットが大半であ
る。
Conventional technology Conventionally, robots for flat work that mainly move horizontally were
Most of the robots are horizontal articulated robots with serial arms, so-called scalar robots, the specific configuration of which is shown in the figure.

これはベース1と一体となった支柱2に回動可能に結合
する第1アーム3とこれを駆動する第1モータ4と、一
般的にはハーモニック減速機に代表される第1減速機と
を有し、第1アーム3の他端には回動可能に結合する第
2アーム6とこれを駆動する第2モータ7及び第2減速
機を有し、更に第2アーム6の他端には上下動用アクチ
ュエータ9(一般には、エアシリンダ又はポールネジ等
の減速手段を備えた小型モータ等)及び支柱2に取付け
られたモータアクチュエータ10と連動しタイミングベ
ルト11等で伝動される回転手段を備えている。
This includes a first arm 3 that is rotatably coupled to a support column 2 that is integrated with a base 1, a first motor 4 that drives this arm, and a first reduction gear that is generally represented by a harmonic reduction gear. The other end of the first arm 3 has a second arm 6 rotatably coupled to it, a second motor 7 and a second reduction gear for driving this, and the other end of the second arm 6 has a It is equipped with a rotation means that is interlocked with an actuator 9 for vertical movement (generally a small motor equipped with a deceleration means such as an air cylinder or a pole screw) and a motor actuator 10 attached to the support column 2 and is transmitted by a timing belt 11 or the like. .

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、アームが直列に結
合しているためロボット動作時においては、第1アーム
3と第2アーム6が相互に干渉し駆動用第1モータ4及
び第2モータ7に外乱となって作用し、制御性の悪化を
招く。又第2モータ7や上下動用モータ9がアーム上に
設置されているためアームの自己慣性力が増大し駆動ト
ルクを増大させる。その結果大型のモータが必要となっ
たり外乱が更に増大し、制御性の悪化を招く。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, since the arms are connected in series, the first arm 3 and the second arm 6 interfere with each other during robot operation, and the first drive motor 4 and the second motor 7 as a disturbance, resulting in deterioration of controllability. Further, since the second motor 7 and the vertical movement motor 9 are installed on the arm, the self-inertial force of the arm increases and the driving torque increases. As a result, a large motor is required and disturbances further increase, leading to deterioration of controllability.

本発明は上記問題点に鑑み、発明されたものでアーム相
互間の干渉トルク及びアームの慣性トルクを軽減し、制
御性の向上をはかることによって高速高精度な直接駆動
の産業用ロボットを提供するものである。
The present invention was invented in view of the above problems, and provides a high-speed, high-precision, direct-drive industrial robot by reducing interference torque between arms and inertia torque of the arms, and improving controllability. It is something.

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の産業用ロボットは
、ベース上に固定して設置された第1原動機と、第1原
動機の出力軸に直接固定して取付けた第1アームと、第
1アームの他端で回動可能に結合された第2アームと、
第2アームの他端で回動可能に結合された第3アームと
、第3アームの中間に回動軸を有し、との回動軸と共通
の回動軸心を有する第4アームと、前記ベースに固定し
て設置され、前記第4アームが出力軸に直接固定された
第2原動機と、前記第3アームの他端に設けられ上下運
動機構及び回転機構を有するハンド部とを備え、前記ハ
ンド部の上下運動機構及び回転機構を駆動する第3原動
機及び第4原動機を前記ベース上に設置したものである
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the industrial robot of the present invention includes a first prime mover that is fixedly installed on a base, and a first prime mover that is directly fixed to the output shaft of the first prime mover. a second arm rotatably coupled at the other end of the first arm;
a third arm rotatably coupled at the other end of the second arm; a fourth arm having a rotation axis in the middle of the third arm and having a rotation axis common to the rotation axis of the third arm; , a second prime mover fixedly installed on the base and having the fourth arm directly fixed to the output shaft, and a hand section provided at the other end of the third arm and having a vertical movement mechanism and a rotation mechanism. , a third prime mover and a fourth prime mover for driving the vertical movement mechanism and rotation mechanism of the hand section are installed on the base.

作  用 本発明は、上記構成の如く、第1原動機、第2原動機、
第3原動機、第4原動機をベース上に設置することによ
って、アームの自己慣性を低減できる。又アームを閉ル
ープにすることによって、各アームのアーム長(第1.
第2.第3.第4アームを各々61−12m13−14
とする。)、アーム質量(第1.第2.第3.第4アー
ムの質量をml。
Function The present invention, as configured above, includes a first prime mover, a second prime mover,
By installing the third prime mover and the fourth prime mover on the base, the self-inertia of the arm can be reduced. Also, by making the arms into a closed loop, the arm length of each arm (first .
Second. Third. 4th arm each 61-12m13-14
shall be. ), arm mass (mass of the 1st, 2nd, 3rd, and 4th arms in ml.

m29m39m4とする。)及び重心位置(第1.第2
、第3.第4アームの各々の重心位置を各々の結合点よ
シの距離であられしたものをhl、h2.h3゜h4 
とする。)°をm211h2=m312h3ノ条件を満
すように設置することができ、第1アームと第4アーム
間に生ずる相互干渉トルクを低減する作用が生じ、前述
の各アームの自己慣性の低減と相俟って、原動機の駆動
トルクの低減と、制御系にとって外乱ともなる干渉トル
クの低減が奏功し、制御性の向上を図ることができる。
m29m39m4. ) and center of gravity position (1st, 2nd
, 3rd. The positions of the centers of gravity of each of the fourth arms and the distances from each connection point are hl, h2. h3゜h4
shall be. ) ° can be installed so as to satisfy the condition m211h2=m312h3, and the effect of reducing the mutual interference torque generated between the first arm and the fourth arm occurs, which is compatible with the above-mentioned reduction in the self-inertia of each arm. As a result, the drive torque of the prime mover and the interference torque that causes disturbance to the control system are reduced, and controllability can be improved.

なお、第1〜第4の原動機の軸心を一致させることによ
シ、各アムの回動範囲が拡大する。
Note that by aligning the axes of the first to fourth prime movers, the rotation range of each arm is expanded.

実施例 以下本発明の一実施例の産業用ロボットについて図面を
参照しながら説明する。
EXAMPLE An industrial robot according to an example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例における構成を示す概略透視図
である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of an embodiment of the present invention.

第1図において12は基板部12b、ブラケット部12
aφ)らなるベース、13はベース12のブラケット部
12a上に固定して設置された第1原動機であり、軸心
を共有して第4原動機14がベース12に固定される。
In FIG. 1, 12 is a base plate part 12b, a bracket part 12
aφ), 13 is a first prime mover fixedly installed on the bracket portion 12a of the base 12, and a fourth prime mover 14 is fixed to the base 12 sharing the same axis.

16は第1原動機13の出力軸で、16はこの出力軸1
6に直接固定して結合された第1アーム、17は第1ア
ーム16の他端で回動可能に結合された第2アーム、1
8は第2アーム17の他端で回動可能に結合された第3
アーム、19は第3アーム18の中間に回動軸60を有
し、この回動軸5oと共通の回動軸心を有する第4アー
ムである。21は前記ベース12m部12bに保持され
第1原動機13と軸心が一致するように設置された第2
原動機、22は第2原動機21と軸心を共有して設けら
れた第3原動機である。23は第2原動機の出力軸で第
4アーム19と直接結合している。
16 is the output shaft of the first prime mover 13;
6, a first arm 17 is directly fixedly coupled to the second arm 17, and a second arm 17 is rotatably coupled to the other end of the first arm 16;
8 is a third arm rotatably coupled to the other end of the second arm 17;
Arm 19 is a fourth arm that has a rotation axis 60 in the middle of the third arm 18 and has a rotation axis common to this rotation axis 5o. A second motor 21 is held on the base 12m portion 12b and installed so that its axis coincides with the first motor 13.
A prime mover 22 is a third prime mover that shares the same axis as the second prime mover 21 . 23 is an output shaft of the second prime mover and is directly coupled to the fourth arm 19.

24は第3アーム18の先端に設けられた上下駆動用ボ
ールネジ(上下運動機構)で、タイミンベルト25及び
26によって第4原動機14の出力軸27と結合し、駆
動力が伝達される。28はやはり第3アーム18の先端
に設けられ、ボールネジ24とブラケット29によって
結合された回転用スプライン軸(回転機構)で、タイミ
ングベルト30及び31によって第3原動機22の出力
軸32と結合し回転力が伝達される。33はスプライン
軸28の先端に設けられた把持用チャックである。34
はこれらを保持するハンド部であム第2図は第2.第3
原動機21.22の構成を示す断面図である。第1.第
4原動機の構成も第2図と同様である。
Reference numeral 24 denotes a vertical drive ball screw (vertical movement mechanism) provided at the tip of the third arm 18, which is connected to the output shaft 27 of the fourth prime mover 14 through timing belts 25 and 26, and the driving force is transmitted thereto. 28 is a rotating spline shaft (rotating mechanism) provided at the tip of the third arm 18 and connected by a ball screw 24 and a bracket 29, and is connected to the output shaft 32 of the third prime mover 22 by timing belts 30 and 31 for rotation. force is transmitted. 33 is a gripping chuck provided at the tip of the spline shaft 28. 34
is the hand part that holds these. Third
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of prime movers 21 and 22. 1st. The configuration of the fourth prime mover is also similar to that shown in FIG.

36は第2原動機21のステータ、36は出力軸23と
一体係合しているロータ、37 、38 。
36 is a stator of the second prime mover 21; 36 is a rotor integrally engaged with the output shaft 23; 37, 38;

39はこのロータを回転可能に支持する軸受である。4
0は第2原動機の回転位置を検出するエンコーダである
。41は第2原動機のハウジング部でベース12と固定
して一体係合している。
39 is a bearing that rotatably supports this rotor. 4
0 is an encoder that detects the rotational position of the second prime mover. Reference numeral 41 denotes a housing portion of the second prime mover, which is fixedly and integrally engaged with the base 12.

42は第3原動機のステータ、43は出力軸32と一体
係合しているロータ、44はこのロータ43を軸受37
.3Bと共に回転可能に支持する軸受である。妬は第3
原動機の回転位置を検出するエンコーダである。
42 is a stator of the third prime mover, 43 is a rotor integrally engaged with the output shaft 32, and 44 is a rotor 43 connected to a bearing 37.
.. This is a bearing that rotatably supports 3B. Jealousy is the third
This is an encoder that detects the rotational position of the prime mover.

46は第3原動機22のハウジング部で中間ハウジング
47を介してハウジング41と一体結合し、ベース12
に固定結合している。
Reference numeral 46 denotes a housing portion of the third prime mover 22, which is integrally connected to the housing 41 via an intermediate housing 47, and is connected to the base 12.
It is fixedly connected to.

以上のように構成された産業用ロボットにおいて、その
動作を説明する。
The operation of the industrial robot configured as described above will be explained.

一般に平面作業を主体とする産業用ロボットにおいては
、平面上の任意の位置に移動する必要がある。本発明の
ロボットは第1原動機13及び第2原動機21を作動さ
せることによって、第1アーム16及び第47−ム19
が所定の角度移動し、これらに回動可能に係合している
第2及び第3アーム17.18より形成される閉ループ
リンク機構により、第3アーム18の先端に設置された
ハンド部34が所定の位置に移動する。
In general, industrial robots that mainly perform work on a flat surface are required to move to arbitrary positions on a flat surface. The robot of the present invention operates the first arm 16 and the 47th arm 19 by operating the first prime mover 13 and the second prime mover 21.
moves by a predetermined angle, and the hand portion 34 installed at the tip of the third arm 18 is moved by a closed loop link mechanism formed by the second and third arms 17 and 18 rotatably engaged with these arms. Move into position.

次に先端ハンド部34の上下及び回転移動により位置決
めについて説明する。上下動については第4原動機14
の作動により、第4アーム19及び#c3アーム18内
に配設されたタイミングベルト26及び26を経由し、
ボールネジ24に駆動力が伝達され、任意の高さに移動
する。チャック33の回転移動は第3原動機22の作動
により、やはり第4アーム19及び第3アーム18内に
配設されたタイミングベルト30及び31を経由しスプ
ライン軸28を回転させ、所定の回転角度を設定できる
。又前記問題を解決する手段の項において記述した如く
、各アームの長さ、質量、重心を一定の条件°を満足す
るように設定することによってアーム相互間の干渉トル
クの発生が押えられ、この結果筒1.第2原動機13.
21に及ぼす外乱環(干渉トルクや非線形ト■り)が少
なくなり原動機に対する制御性が改善される。
Next, positioning by vertical and rotational movement of the tip hand portion 34 will be explained. For vertical movement, the fourth prime mover 14
Due to the operation of
A driving force is transmitted to the ball screw 24, and the ball screw 24 is moved to an arbitrary height. The rotational movement of the chuck 33 is achieved by rotating the spline shaft 28 via the timing belts 30 and 31 also disposed within the fourth arm 19 and the third arm 18 by the operation of the third prime mover 22 to achieve a predetermined rotation angle. Can be set. Furthermore, as described in the section on means for solving the problem, by setting the length, mass, and center of gravity of each arm to satisfy certain conditions, interference torque between the arms can be suppressed. Result tube 1. Second prime mover 13.
The disturbance ring (interference torque and nonlinear torque) exerted on the motor 21 is reduced, and the controllability of the prime mover is improved.

発明の効果 以上述べてきた如く、本発明によれば、平面作業に必要
な基本動作を行うアームの平面上の位置決め、ハンドの
上下及び回転動作を行う原動機をベース上に固定し、ア
ーム形状を閉ループのリンク構成とすることによって軽
量アームを実現し、これに伴いモータの小型化、制御性
の向上がはか実用上きわめて有用である。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the prime mover for positioning the arm on the plane, which performs the basic movements necessary for plane work, and the vertical and rotational movements of the hand, is fixed on the base, and the shape of the arm is adjusted. By using a closed-loop link configuration, a lightweight arm can be realized, which is extremely useful for practical use as it reduces the size of the motor and improves controllability.

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

第1図は本発明の一実施例における産業用ロボットの概
略透視図、第2図は原動機を構成するユニットの断面図
、第3図は従来例を示す構成図である。 12・・・・・・ベース、13・・・・・・第1原動機
、14・・・・・・第4原動機、16・・・・・・第1
アーム、17・・・・・・第2アーム、18・・・・・
・第3アーム、19・・・・・・第4アーム、21・・
・・・・第2原動機、22・・・・・・第3原動機、2
4・・・・・・ボールネジ、28・・・・・・スプライ
ン軸、6゜・・・・・・回動軸。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名ず2
−−−イー人 第3− オ1gb眞 14−・今+ ダ 第1図     パ−917−4 f7−−−オ2 り 第8−−−第3− 19−一−χ斗 1 2ず一−−tz豐に會力不声ヒ 22・−+3 ザ 2ダー−−ホ゛−ル午ジ 28−°−スプライン中由 第2  図
FIG. 1 is a schematic perspective view of an industrial robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a unit constituting a prime mover, and FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional example. 12...Base, 13...First prime mover, 14...Fourth prime mover, 16...First prime mover
Arm, 17...Second arm, 18...
・3rd arm, 19...4th arm, 21...
...Second prime mover, 22...Third prime mover, 2
4...Ball screw, 28...Spline shaft, 6°...Rotation axis. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person2
---Yi person 3rd - O1gb Shin 14-・Ima+ Da 1st figure Pa-917-4 f7--O2 ri No. 8---3rd-19-1-χ To 1 2 Zuichi --Tz 汽运术过时闭22・-+3 The 2dar--Hole Shift 28-°-Spline Middle Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ベース上に固定して設置された第1原動機と、第
1原動機の出力軸に直接固定して取付けた第1アームと
、第1アームの他端で回動可能に結合された第2アーム
と、第2アームの他端で回動可能に結合された第3アー
ムと、第3アームの中間に回動軸を有し、この回動軸と
共通の回動軸心を有する第4アームと、前記ベースに固
定して設置され、前記第4アームが出力軸に直接固定さ
れた第2原動機と、前記第3アームの他端に設けられ上
下運動機構及び回転機構を有するハンド部とを備え、前
記ハンド部の上下運動機構及び回転機構を駆動する第3
原動機及び第4原動機を前記ベース上に固定して設置し
た産業用ロボット。
(1) A first prime mover fixedly installed on a base, a first arm fixedly attached directly to the output shaft of the first prime mover, and a first arm rotatably coupled at the other end of the first arm. a second arm, a third arm rotatably coupled at the other end of the second arm, and a third arm having a rotation axis in the middle of the third arm and having a rotation axis common to the rotation axis. 4 arms, a second prime mover that is fixedly installed on the base, and the fourth arm is directly fixed to the output shaft, and a hand section that is provided at the other end of the third arm and has a vertical movement mechanism and a rotation mechanism. and a third mechanism for driving the vertical movement mechanism and rotation mechanism of the hand section.
An industrial robot in which a prime mover and a fourth prime mover are fixedly installed on the base.
(2)第1アームを駆動する第1原動機と、第4アーム
を駆動する第2原動機と、ハンド部において上下運動機
構及び回転運動機構を駆動する第3原動機及び第4原動
機の軸心を共有し、同一のベース上に設置した特許請求
の範囲第1項記載の産業用ロボット。
(2) The first prime mover that drives the first arm, the second prime mover that drives the fourth arm, and the third prime mover and fourth prime mover that drive the vertical movement mechanism and rotational movement mechanism in the hand part share the same axis. The industrial robot according to claim 1, wherein the industrial robot is installed on the same base.
JP2922186A 1986-02-13 1986-02-13 Industrial robot Pending JPS62188687A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262526A (en) * 1990-12-21 1993-11-16 Dojindo Laboratories Fluorescent compound, complex, reagent, and specific binding assay employing said reagent

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262526A (en) * 1990-12-21 1993-11-16 Dojindo Laboratories Fluorescent compound, complex, reagent, and specific binding assay employing said reagent

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