JPS63267179A

JPS63267179A - 関節形ロボット

Info

Publication number: JPS63267179A
Application number: JP1069588A
Authority: JP
Inventors: 浩一杉本; 平林　久明
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1988-11-04
Also published as: JPH0323314B2

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〕本発明は、関節形ロボットの腕機構に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、第１図に示す如く、産業用ロボットの本体１と物
体２つかむチャック等で構成さｎｆＣ手機１１＄２との
間に連結された腕機構はクランクレバー３とクランクレ
バー４とによって構成され、工業用ロボットの本体１と
クランク５との結合点にはクランク６２回動させるモー
タ５が備え付けられ。

クランクレバー５とクランクレバー４との結合点にはク
ランクレバー３に対し℃クランクレバー４全回動させる
モータ６が備え付けられ、クランクレバー４と手機構２
との結合点にはクランクレバー４に対し王手機ｍ２’ａ
−回動させるモータ７が備えられたものである。こＯ他
従来技術ｉし又は。

特開昭４７−７４１８号公報、　１９７２年８月発行「
１！総研ニユース」２７１号第７頁、及び米国特許第２
，８６１゜６９９号明細書及び図面がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前者の従来技術では、クランクレバーの
運動端に相当重量であるモータがＳＣｔされているため
、クランクレバーの慣性力が大きくなｐ、速く手機構の
姿勢及び位置を制御することができないと共にａ！！７
ｉび丁べ９を誘起させる欠点を有し工いた。また上記腕
機構に？いて手機構の姿勢を所定方向に傾は良状態で保
持させるため＆’Ｃは、常にクランクレバー４の傾きが
変化する度毎にその変化量だけモータ７を回動させなけ
ればならず、ＷＬ雑な制御が必要となると共に制御動作
が緩漫になる問題点會有していた。

この問題点を解決する関節形産業用ロボットとし１は特
開昭４７−７４１８号に開示されたものが知られ１いた
。

しかしこの従来の産業川口ボットでは、上方腕材、及び
中間部材を回動させる駆動力は各シリンダのピストンの
直線運動出力で得工いるため、常に上方腕材、及び中間
す材の回転角と各シリンダのピストンの直線運動量とが
比例しない。それ故。

下方腕材の先趨七所定の位置から他の位置へ移動させる
とき、直ちにシリンダの直線運動量を定めることが出来
ず、結局シリンダの制御′（ｌ−複雑にし。

低速運転しか出来ないと共に腕駆動機構が複雑になる問
題点を有していた。

ｔｆｃ、＊ｍ研二、−スに記載され九マニコビレータで
は、腕駆動用モータが肩部ではなく、ベースに取付けら
れ又いるため、肩部が旋回した際腕部材が動き、補正し
なければならず、制御が複雑となる問題点を有し１いた
。

まｆｃ１米国特許！２，８６１，６９９号のマニコビレ
ータではチェーンで前腕を駆動するため、剛性が低く、
高精度に位置決めすることができないという問題点を有
していた。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決すべく、
肩部を旋回させても腕部材の回転補正匍■御を不要にし
、動力伝達機構を簡潔にして軽量化をはかった関節形ロ
ボットの腕機構を提供するにあるＯ〔問題点を解決するための手段〕即ち本発明は、上記目的を達成するために、第１の腕部
材、第２の腕部材、第１のリンク及び第２のリンクでも
って平行四辺形リンク機構を構成し、肩部にこれら駆動
モータな集め、機構を簡素化して軽量化をはかりた。そ
して、肩部に平行四辺形リンク腕機構の上腕駆動軸及び
前腕駆動軸を軸支し、上記肩部に、上腕転勤モータ及び
前腕略動モータを設置し、各モータの回転出力を各駆動
軸に回転連結したことを特徴とする関節形ロボットの腕
機構である。

〔作用〕

上記構成により肩部が旋回しても腕部材は回転せず、補
正制御が不要となり、その上腕駆動機楡が簡潔となり大
幅に軽量化を達成することができる。

〔実施例〕

以下１本発明を図に示す実施ガにもとづい１具体的に説
明する。

第３図は本発明の関節形産業用ロボットの腕機１１を構
成する部品の組付は状態を示す斜視図１ｍ４図は第３図
の産動歯車機ｍ部を拡大して示した図である。即ち、１
は工業用ロボットの本体にしてＬ金具８が水平面内で回
動するようにＬ金具８に固着さｎた軸９を回転目在に支
持し、この軸９七回転さセるモータ（図示せず）を載置
し１いる。

１０は肩部である支持部材にし℃、垂直面内で回動しう
るるように軸１１ｉ１＋金ＪＬ８に回転自在に支持し、
このｒＪ＋　１１　ｋボールジ冒インド（図示せス）ヲ
介して本体１に載置されたモータ（図示せず）に連結さ
れ℃いる。１２は上記肩部である支持部材１０の上端で
ある固定支点に回転自在に水平方向に支持さｎ７’？−
琳１の水平駆動軸にし℃、第１の腕部材１５の一端ｔ−
ｍ着し１いると共にモータである第１の回転形アクチュ
エータ（図示せず）の出力軸に連結されている。１４は
上記第１の水平駆ＩＩｔＪＪｍ１２と同軸心上に上記肩
部である支持部材１０に回転自在に水平方向に支持され
７？（第２０水平駆動軸にし工、第１のリンク１５の−
ｍ’を固着していると共にモータである第２０回転形ア
クチ、エータ（図示せず）の出力軸に連結され１いる。

１７は＠１の腕部材１５と同一長さを有する第２のリン
クにし１．一端を第１のリンク１５の揺動端に第２の水
平軸１６により回転自在に結合するものである。１９は
第２の腕部材にして、、＠２のリンク１７の他端と第３
の水平軸１８によシ回転自在に結合され第１の腕部材１
５の揺動端に第１の水平＠２０により回転自在に結合さ
れ、第６の水平軸１Ｂから＠１の水平軸２０までの長さ
は第１のりンク１５の長さと等しい長さに形成されてい
る。従り″′Ｃ第１の腕機構１５．第１のりンク１５、
第２のりンク１７．第２の腕部材１９により℃平行四辺
形リンク機構が形成されている。２１は物体を保持する
チャック等から成る手機構を先端に取付けたロッドにし
て、後端に相対向して傘歯車２２及び２６１回転自在に
支持し１いる。２４は第２の腕部材１９の下方右先端に
回転自在に支持された水平軸にして、一端に上記傘歯車
２２及び２５に噛合う傘歯車２５を固着している。２６
は第２の腕部材１９の下方左先端に回転自在に支持され
た水平軸にして、一端に上記傘歯車２２及び２３に噛合
う傘歯車２７會固着している。従り℃傘歯車２２　、２
５　、２５゜２７によって差動歯車機構２８　ｉ形成し
ている。２９はレバーにし℃、一端を上記水平軸２４に
固着し。

他端をピン５０ヲ介してリンク５１の一端と回転自在に
結合されている。Ｓ２は第１の水平軸２０に回転自在に
支持され、５角形状を有するシロインドプレートにして
、一端をビン３３＆Ｃよりリンク５１の他端と回転自在
に結合され、他端をビン６４によりリンク５５の一端と
回転自在に結合されている。３６は第１の水平駆動軸１
２に回転自在に支持され、３角形状を有するシロインド
プレートにして、一端をビン５７を介してリンク５５の
他端と回転自在に結合され他端をピン３８ヲ介してリン
ク３９の一端と回転自在に結合され℃いる。４２は七−
夕である第５の回転形アクチュエータの出力軸に連結さ
れ支持部材１０の下方右端に回転自在に支持された第３
の水平駆動軸にして、クランク４１の一端を固着してい
る。このクランク４１の他端はりンク５９の他端とビン
４０により回転自在に結合され１いる。

即ち重要な点はリンク５５の長さを第１の水平駆動軸１
２と第１の水平軸２０との距離に等しくすると共にシロ
インドプレート５６とジオインドプレート５２の揺動半
径を勢しくして、リンク５５．シロインドプレート３２
及び５６で平行リンク機構を形成することである。また
同様にリンク３１の長さを水平軸２４と第１の水平軸２
０との距離に等しくすると共に、シロインドプレート５
２とレバー２９との揺動半径を等しくして、りンク６１
．ジ■インドプレー）５２．レバー２９で平行リンク機
構を形成することである。４３はレバーにして、一端を
前記水平軸２６に固着し、他端ｔピン４４を介してりン
ク４５の一端と回転自在に結合されている。４６は第１
の水平軸２０に回転自在に支持され、５角形状を有する
シロインドプレートにして、一端をビン４７によりリン
ク４５の他端と回転自在に結合され、他端をビン４８に
よりリンク４９の一端と（ロ）転目在に結合され℃いる
。５０は前記弗２の水平駆動軸１４に回転自在に支持さ
れ、６角形状を有するシロインドプレートにして、一端
ｔビン５１ヲ介してりンク４９の他端と回転自在に結合
され、他端ｔピン５２ヲ介してりンク５５の一端と回転
自在に結合さｎている。

５６はモータである第４のアクチエータタの出力軸に連
結され、支持部材１０の下方左端に回転自在に支持さｎ
た第４の水平駆動軸にし℃、クランク５５の一端を固着
し１いる。このクランク５５の他端はリンク５５の他端
とビン５４により回転自在に結合されている。これらレ
バー４５．りンク４５．ジ冒インドプレート４６との間
、並びにシロインドプレート４６及び５０リンク４９と
の間は平行リンク機構で形成されている。

而し１手機構の根元、即ち手首となる水平軸２４゜２６
が配置されている点ｔの位置情報（Ｘ、Ｙ）は次に示す
（り式で与えられる。

ただし１は第４図に示す如く第１の腕部材１３の全長１
ｍは第４図に示す如く第１の水平軸２０から水平軸２４
．２６までの長さ、αは第４図に示す如く第１の腕部材
１５のＸ軸となす角、βは第４図に示す如く第１のりン
ク１５とＸ軸のなす角ｔいう。

従って手首である点ｔ　（Ｘ、Ｙ）の位置情報が与えら
れると（１）式からα、βの各々の角が求まり。

この角αになるように第１の回転形アクチ為エータ（モ
ータ）を回転駆動させて第１の水平駆動軸１２’ｉ回転
させて第１の腕部材ＩＳｆ所定角度回動させ、また上記
角βになるように第２の回転形アクチ晶エータ（モータ
）を回転駆動させて纂２の水平駆動軸１４１１一回転さ
せて第１のリンク１５を所定角度回動させる。このとき
第３の水平駆動軸４２及び＠４の水平駆動軸５６は停止
され、ジ、インド３６゜及び５０は停止しているため、
シロインドプレート５２、及び４６は該ジオインドプレ
ート５６．及び５゜に平行状態が保持され、更にレバー
２９．及び４５も上記ジヨイントプレート６２及び４６
に平行状態に保持され１手機構を支持したロッド２１の
姿勢は第４図に示す如く常に一定に保持される。即ち、
第４囚に示す如く１例えば第１の腕部材１５が所定量回
動じ又も１手機構を支持したロッド２１は常に平行状態
、即ち一定方向に保持することができ、また手機構を支
持したロッド２１の姿勢を一定に保持し良状態でロッド
２１ヲ回転させるには、ｗＩ５の水平駆動軸４２と第４
の水平駆動軸４２とを互に反対方向に同一所定量だけ回
転させ、差動歯車機構２８の傘歯車２５及び２７ヲ互い
に反対方向に等しい角度だけ回転させることによって得
ることができる。

更に手機構を支持したロッド２１を軸心まわジに回転さ
せず、姿勢だけｔ変更したい場合は、第６の水平駆動軸
４２及び第４の水平駆動軸５６を互いに同一方向に同じ
所定量回転させ、差動歯車機構２８の傘歯車２５及び２
７　ｉ互いＶｃＩ′ＷＪ一方向に等しい所定量回転させ
ることによりて達成することができる。

な８１手機構を支持し九ロッド２１は上記の如く同一平
面内で自由に動きうるが、水平方向の動きを与えるには
、垂直軸９をモータによって回転させることによって達
成でき、また水平面のある軸を中心にし”Ｃ回動させる
には、支持部材１０ヲ固着し丸軸１１ヲモータによって
達成することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、平行四辺形リンク
機構で構成し、工業用ロボットの本体に最も近い肩部に
駆動モータを集中させて、補正制御を不要にし軽量化及
び機構の簡素化をはかった効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の産業用ロボットの腕機構の一例の概略構
成を示した図、＄２図は不発明による工業用ロボットの
腕機・構の一実施例を示す部品組合せ斜視図、第３図は
第２＠に示す差動歯車機＃４を拡大して示した図、第４
図は第２図に示した工業用ロボットの腕機構の一実施例
の動作原理を示した因である。１・・・工業用ロボットの本体１０・・・支持部材（肩部）１２・・・第１の水平駆動
軸１３・・・第１の腕部材　　１５・・・第１のリンク
１７・・・第２のリンク　　１９・・・第２の腕部材１
４・・・第２の水平駆動軸２１・・・ロッド２４．２６
・・・水平軸　　　２８・・・差動歯車機構２９．４５
・・・レバー６１．５５，５９，４５．４９．５５・・・リンク３２
、・３６，４６．５０・・・ジヨイントプレート４１．
５５・・・クランク　　　４２・・・第５の水平駆動軸
５６・・・第４の水平駆動軸裕　１　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、旋回する肩部に平行四辺形リンク腕機構の上腕駆動
軸及び前腕駆動軸を軸支し、上記肩部に、上腕駆動モー
タ及び前腕駆動モータを設置し、各モータの回転出力を
各駆動軸に回転連結したことを特徴とする関節形ロボッ
トの腕機構。