JPWO2007037130A1 - robot - Google Patents

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    • B25J9/0084Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
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Abstract

第1軸目の負荷を軽減しながらも同等な最伸姿勢を実現可能なマニピュレータを提供する。基台(8)と、前記基台に旋回可能に設けられた胴体部(9)と、前記胴体部または前記基台内部に設けられたコントローラと、前記胴体部に設けられて、複数のアーム体と前記アーム体を回転自在に連結するための中空アクチュエータと前記中空アクチュエータの中空部分に挿通されるとともに前記アーム体内部でコネクタ接続される線状体とから少なくとも構成される複数の腕(5)と、を備え、前記アーム体の前記腕の基端に位置する第一軸同士の軸心が略平行に配置され、隣り合う前記中空アクチュエータの回転軸の傾きが90度異なって配置される。Provided is a manipulator capable of realizing an equivalent maximum extension posture while reducing the load on the first axis. A base (8), a body part (9) provided on the base so as to be pivotable, a controller provided in the body part or in the base, and a plurality of arms provided in the body part A plurality of arms (5) comprising at least a hollow actuator for rotatably connecting a body and the arm body, and a linear body that is inserted into a hollow portion of the hollow actuator and connected to a connector inside the arm body ), The axes of the first shafts located at the base ends of the arms of the arm body are arranged substantially in parallel, and the inclinations of the rotation axes of the adjacent hollow actuators are arranged 90 degrees different from each other. .

Description

本発明は、基台から旋回可能に軸支された胴体部に、複数のアーム体と各アーム体を回転自在に連結する関節部を有する腕を少なくとも2本以上持ち、特にその腕同士の第1の関節部の軸心が略平行に配置構成されるロボットに関する。   The present invention has at least two arms having a plurality of arm bodies and joint portions that rotatably connect the arm bodies to a body portion pivotally supported from a base, and in particular, The present invention relates to a robot configured such that the axial centers of one joint portion are arranged substantially in parallel.

図4は従来の移動型マニピュレータを示す図である。従来の移動型マニピュレータは、腕の第1軸が紙面に対して略水平に配置されている。すなわち、関節eは胴体に紙面に対して、水平に取り付けられている(特許文献1、2参照)。
特開平2−237782号公報(第2−4頁、図2、) 特開平11−188668号公報(第4−6頁、図7)
FIG. 4 is a diagram showing a conventional mobile manipulator. In the conventional movable manipulator, the first axis of the arm is arranged substantially horizontally with respect to the paper surface. That is, the joint e is attached to the body horizontally with respect to the paper surface (see Patent Documents 1 and 2).
JP-A-2-237778 (page 2-4, FIG. 2) Japanese Patent Laid-Open No. 11-188668 (page 4-6, FIG. 7)

従来のマニピュレータは、腕の第1軸が紙面に対して略水平に配置されているため、前方に伸びた状態で作業するケースが多い産業用ロボットにとって、第1軸目の負荷が常に作用しており、相応な減速機容量、モータ容量を必要とし、装置が大型化するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、第1軸目の負荷を軽減しながらも同等な最伸姿勢を実現可能なマニピュレータを提供することを目的とする。
In conventional manipulators, the first axis of the arm is arranged substantially horizontally with respect to the paper surface, so the load on the first axis is always applied to industrial robots that often work in a state of extending forward. Therefore, there is a problem in that the device requires a corresponding reduction gear capacity and motor capacity, and the apparatus becomes large.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a manipulator capable of realizing an equivalent maximum extension posture while reducing the load on the first axis.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、基台と、前記基台に旋回可能に設けられた胴体部と、複数のアーム体と隣接する2つの前記アーム体を回転自在に連結する関節部とから少なくとも構成される複数の前記胴体部に設けられた腕と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記関節部は、少なくともサーボモータ及び減速機構で構成されることを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記減速機構は、波動歯車であることを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記関節部は、前記モータと前記減速機構が一体化されたアクチュエータで少なくとも構成されることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記アクチュエータは回転中心が中空であることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、前記アクチュエータの中空部分に線状体が挿通されていることを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、前記線状体は、前記アクチュエータの動力線または信号線であることを特徴とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、前記線状体は、エンドエフェクタの動力線であることを特徴とするものである。
また、請求項9に記載の発明は、前記線状体は、エンドエフェクタの信号線であることを特徴とするものである。
また、請求項10に記載の発明は、前記線状体は、エンドエフェクタのエア用配管であることを特徴とするものである。
また、請求項11に記載の発明は、前記線状体は、塗料用配管であることを特徴とするものである。
また、請求項12に記載の発明は、前記線状体は、溶接用の水用配管であることを特徴とするものである。
また、請求項13に記載の発明は、前記線状体は、溶接用の配線であることを特徴とするものである。
また、請求項14に記載の発明は、前記線状体は、シール用配管であることを特徴とするものである。
また、請求項15に記載の発明は、前記アーム体の前記腕の基端に位置する第一軸同士の軸心が略平行に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項16に記載の発明は、隣り合う前記関節の回転軸の傾きが90度であることを特徴とするものである。
また、請求項17に記載の発明は、前記線状体は、少なくとも前記アーム体内部でコネクタ接続されていることを特徴とするものである。
また、請求項18に記載の発明は、前記胴体部または前記基台部にコントローラが設けられたことを特徴とするものである。
また、請求項19に記載の発明は、前記胴体部または前記基台部に作業台が設けられたことを特徴とするものである。
また、請求項20に記載の発明は、前記作業台は、前記胴体部または前記基台部に格納されることを特徴とするものである。
また、請求項21に記載の発明は、基台と、前記基台に旋回可能に設けられた胴体部と、
前記胴体部または前記基台内部に設けられたコントローラと、前記胴体部に設けられて、複数のアーム体と前記アーム体を回転自在に連結するための中空アクチュエータと前記中空アクチュエータの中空部分に挿通されるとともに前記アーム体内部でコネクタ接続される線状体とから少なくとも構成される複数の腕と、を備え、
前記アーム体の前記腕の基端に位置する第一軸同士の軸心が略平行に配置され、
隣り合う前記中空アクチュエータの回転軸の傾きが90度異なって配置されることを特徴とするものである。
また、請求項22に記載の発明は、前記腕は、7自由度を有することを特徴とするものである。
また、請求項23に記載の発明は、前記胴体部または前記基台部に作業台を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項24に記載の発明は、前記作業台は、前記胴体部または前記基台部に格納されることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 includes at least a base, a body part rotatably provided on the base, and a joint part rotatably connecting the two arm bodies adjacent to the plurality of arm bodies. And a plurality of arms provided on the plurality of body parts.
The invention according to claim 2 is characterized in that the joint portion includes at least a servo motor and a speed reduction mechanism.
The invention according to claim 3 is characterized in that the speed reduction mechanism is a wave gear.
The invention according to claim 4 is characterized in that the joint portion is constituted at least by an actuator in which the motor and the speed reduction mechanism are integrated.
The invention according to claim 5 is characterized in that the rotation center of the actuator is hollow.
According to a sixth aspect of the present invention, a linear body is inserted through the hollow portion of the actuator.
The invention according to claim 7 is characterized in that the linear body is a power line or a signal line of the actuator.
The invention according to claim 8 is characterized in that the linear body is a power line of an end effector.
The invention according to claim 9 is characterized in that the linear body is a signal line of an end effector.
The invention according to claim 10 is characterized in that the linear body is an air pipe of an end effector.
The invention according to claim 11 is characterized in that the linear body is a paint pipe.
The invention according to claim 12 is characterized in that the linear body is a pipe for water for welding.
The invention according to claim 13 is characterized in that the linear body is a wiring for welding.
The invention according to claim 14 is characterized in that the linear body is a pipe for sealing.
The invention according to claim 15 is characterized in that the axial centers of the first axes located at the base end of the arm of the arm body are arranged substantially in parallel.
The invention according to claim 16 is characterized in that the inclination of the rotation axis of the adjacent joint is 90 degrees.
The invention according to claim 17 is characterized in that the linear body is connector-connected at least inside the arm body.
The invention according to claim 18 is characterized in that a controller is provided in the body part or the base part.
The invention described in claim 19 is characterized in that a work table is provided in the body portion or the base portion.
The invention as set forth in claim 20 is characterized in that the work table is stored in the body part or the base part.
Further, the invention according to claim 21 is a base, and a body part that is turnably provided on the base,
A controller provided in the body part or the base, a hollow actuator provided in the body part for rotatably connecting the arm bodies and the arm body, and a hollow portion of the hollow actuator. A plurality of arms composed of at least a linear body connected to the connector inside the arm body,
The axial centers of the first axes located at the base ends of the arms of the arm body are arranged substantially in parallel,
The adjacent hollow actuators are arranged so that the inclinations of the rotation axes thereof are different by 90 degrees.
The invention described in claim 22 is characterized in that the arm has seven degrees of freedom.
The invention described in claim 23 is characterized in that a work table is provided in the body part or the base part.
The invention described in claim 24 is characterized in that the work table is stored in the body part or the base part.

請求項1、21に記載の発明によると、複数の腕を備えているので、作業効率がよい。
請求項2、3、21に記載の発明によると、関節部にモータと減速機構が収められているので、コンパクトである。
また、請求項4乃至14、21に記載の発明によると、前記関節部、モータと減速機構が一体化されたアクチュエータで構成されているため、関節回転軸方向にコンパクトに構成されるので、アーム寸法を小さくすることができ、さらに狭隘な空間への設置が可能となる。
また、請求項15、21に記載の発明によると、アーム体の第一軸同士の軸心が略平行に配置されているのでアームが伸びた姿勢であっても位置決め軸に作用するトルクを軽減できる。
また、請求項16、21に記載の発明によると、従来の産業用ロボットと同一教示操作方法に近く、効率良くティーチングが可能となる。
また、請求項17、21に記載の発明によると、線状体は少なくとも1つの関節部で分割可能に結合されているため、中空部はケーブル本数のみ考慮すればよく、コネクタサイズによらず最大限のケーブル本数を配設することが可能となる。
また、請求項18、21に記載の発明によると、胴体部にコントローラが設けられているので、コンパクトである。
また、請求項19、23に記載の発明によると、作業テーブルに一時的に部品を載置することができるので、作業効率が良い。
また、請求項20、24に記載の発明によると、作業をしない時は作業台を格納しておくことができるので、省スペース化を図ることができる。
また、請求項22に記載の発明によると、7自由度を有しているため、腕の自由度が大きい。
According to the first and second aspects of the present invention, since a plurality of arms are provided, work efficiency is good.
According to the invention described in claims 2, 3, and 21, since the motor and the speed reduction mechanism are housed in the joint portion, it is compact.
According to the invention described in claims 4 to 14 and 21, since the joint portion, the motor and the speed reduction mechanism are composed of an integrated actuator, the arm is compactly constructed in the joint rotation axis direction. The size can be reduced, and installation in a narrow space is possible.
According to the fifteenth and twenty-first aspects of the present invention, since the axial centers of the first shafts of the arm body are arranged substantially in parallel, the torque acting on the positioning shaft is reduced even when the arm is extended. it can.
Further, according to the inventions of claims 16 and 21, teaching can be performed efficiently because it is close to the same teaching operation method as a conventional industrial robot.
Further, according to the inventions of claims 17 and 21, since the linear body is detachably coupled by at least one joint portion, the hollow portion only needs to be considered, and the maximum is possible regardless of the connector size. It becomes possible to arrange a limited number of cables.
Moreover, according to the invention of Claims 18 and 21, since the controller is provided in the body part, it is compact.
Moreover, according to the 19th and 23rd inventions, parts can be temporarily placed on the work table, so that work efficiency is good.
Further, according to the invention described in claims 20 and 24, when the work is not performed, the work table can be stored, so that the space can be saved.
According to the twenty-second aspect of the present invention, since there are seven degrees of freedom, the degree of freedom of the arms is large.

本発明の実施例を示すマニピュレータ装置の正面図The front view of the manipulator apparatus which shows the Example of this invention 本発明のマニピュレータの腕の縦断面図Longitudinal sectional view of arm of manipulator of the present invention 本発明の実施例を示すマニピュレータ装置の側断面図Side sectional view of a manipulator device showing an embodiment of the present invention 従来のマニピュレータ装置の側断面図Side sectional view of a conventional manipulator device

符号の説明Explanation of symbols

C1 第1のアーム体
C2 第2のアーム体
C3 第3のアーム体
C4 第4のアーム体
C5 第5のアーム体
C6 第6のアーム体
C7 第7のアーム体(エンドエフェクタ)
7 旋回軸
8 基台
9 胴体
5a 第1の腕
5b 第2の腕
10 J2軸線状体
11a コネクタ
11b コネクタ
12 J2軸減速機部
13 J2軸モータ部
14 J2軸サーボモータ
15 J2軸中空穴
J1 関節軸
J2 関節軸
J4 関節軸
J5 関節軸
J6 関節軸
J7 関節軸
101 J1軸サーボモータ
301 J3軸サーボモータ
401 J4軸サーボモータ
501 J5軸サーボモータ
601 J6軸サーボモータ
701 J7軸サーボモータ
102 J1軸減速機
202 J2軸減速機
302 J3軸減速機
402 J4軸減速機
502 J5軸減速機
602 J6軸減速機
702 J7軸減速機
103 J1軸中空穴
303 J3軸中空穴
403 J4軸中空穴
503 J5軸中空穴
603 J6軸中空穴
703 J7軸中空穴
104 J1軸線状体
204 J3軸線状体
304 J4軸線状体
404 J5軸線状体
504 J6軸線状体
604 J7軸線状体
C1 1st arm body C2 2nd arm body C3 3rd arm body C4 4th arm body C5 5th arm body C6 6th arm body C7 7th arm body (end effector)
7 pivot axis 8 base 9 body 5a first arm 5b second arm 10 J2 axis linear body 11a connector 11b connector 12 J2 axis reduction gear part 13 J2 axis motor part 14 J2 axis servo motor 15 J2 axis hollow hole J1 joint Axis J2 Joint axis J4 Joint axis J5 Joint axis J6 Joint axis J7 Joint axis 101 J1 axis servo motor 301 J3 axis servo motor 401 J4 axis servo motor 501 J5 axis servo motor 601 J6 axis servo motor 701 J7 axis servo motor 102 J1 axis deceleration 202 J2 axis reducer 302 J3 axis reducer 402 J4 axis reducer 502 J5 axis reducer 602 J6 axis reducer 702 J7 axis reducer 103 J1 axis hollow hole 303 J3 axis hollow hole 403 J4 axis hollow hole 503 J5 axis hollow Hole 603 J6 axis hollow hole 703 J7 axis hollow hole 104 J1 axis linear body 204 J3 axis linear body 30 J4 axis linear member 404 J5 axis shaped body 504 J6 axis shaped body 604 J7 axis linear body

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の多関節マニピュレータの正面図である。図1において、基台8上に設置された胴体9は、基台8に軸支されており、サーボモータ及び減速機にて旋回自在に位置決め可能である。5aは第1の腕、5bは第2の腕である。胴体9の内部には、本発明のロボットのコントローラが内蔵されている。さらに、胴体9には、ロボットが組立等の作業をするための作業台(図示せず)が備えられており、胴体9に格納することが出来るようになっている。格納は、格納用の駆動装置によって行われるが、これを設けずに、ロボット自身の腕を使って行っても良い。
以下、腕の詳細な構造について説明する。ただし、後述するが、図1(図3)記載の腕の構造を示すものではない。
FIG. 1 is a front view of an articulated manipulator of the present invention. In FIG. 1, a body 9 installed on a base 8 is pivotally supported on the base 8 and can be pivotably positioned by a servo motor and a speed reducer. 5a is a first arm and 5b is a second arm. Inside the body 9, the controller of the robot of the present invention is built. Further, the body 9 is provided with a work table (not shown) for the robot to perform operations such as assembly, and can be stored in the body 9. The storage is performed by a storage drive device, but may be performed using the robot's own arm without providing the storage device.
Hereinafter, the detailed structure of the arm will be described. However, as will be described later, the arm structure shown in FIG. 1 (FIG. 3) is not shown.

図2は、第1の腕を前方に伸ばした状態での縦断面図であり、図の関節軸J1が腕の基端側(付け根)、J7が先端側に相当する。
図2において、C1は第1のアーム体であり、C2は第2のアーム体であり、C3は第3のアーム体であり、C4は第4のアーム体であり、C5は第5のアーム体であり、C6は第6のアーム体であり、C7は第7のアーム体(エンドエフェクタ)である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view in a state where the first arm is extended forward, in which the joint axis J1 corresponds to the proximal end side (base) of the arm and J7 corresponds to the distal end side.
In FIG. 2, C1 is a first arm body, C2 is a second arm body, C3 is a third arm body, C4 is a fourth arm body, and C5 is a fifth arm body. C6 is a sixth arm body, and C7 is a seventh arm body (end effector).

第1のアーム体C1は関節軸J1を中心に回転し、第2のアームC2は関節軸J2を中心に回転し、第3のアームC3は関節軸J3を中心に回転し、第4のアームC4は関節軸J4を中心に回転し、第5のアームC5は関節軸J5を中心に回転し、第6のアームC6は関節軸J6を中心に回転する。第7のアームC7は関節軸J7を中心に回転する。
なお、適用アプリケーションによってはJ3軸が無くとも位置決め可能である。
The first arm body C1 rotates about the joint axis J1, the second arm C2 rotates about the joint axis J2, the third arm C3 rotates about the joint axis J3, and the fourth arm C4 rotates about the joint axis J4, the fifth arm C5 rotates about the joint axis J5, and the sixth arm C6 rotates about the joint axis J6. The seventh arm C7 rotates about the joint axis J7.
Depending on the application, positioning is possible without the J3 axis.

関節軸J1と関節軸J2、関節軸J2と関節軸J3、関節軸J3と関節軸J4、関節軸J4と関節軸J5、関節軸J5と関節軸J6、関節軸J6と関節軸J7はそれぞれ直交するように構成されている。本軸構成によれば、動作軸を支持する軸に対し直交動作となるので、従来の産業用ロボットと同一教示操作方法に近く、効率良くティーチングが可能となる。また、関節軸J1、関節軸J3、関節軸J5、関節軸J7の夫々の回転中心が直立時に同一線上になるように構成されている。本軸構成によれば狭隘な空間に設置するために最小な寸法となる。すなわちマニプレータ上面図からの投影面積が最小になる。但し、関節軸J1、関節軸J3、関節軸J5、関節軸J7の夫々の回転中心にオフセット寸法を付与することも可能である。なお、図1はJ1にオフセットを与えた場合の構成を示している。   Joint axis J1 and joint axis J2, joint axis J2 and joint axis J3, joint axis J3 and joint axis J4, joint axis J4 and joint axis J5, joint axis J5 and joint axis J6, joint axis J6 and joint axis J7 are orthogonal to each other Is configured to do. According to the present axis configuration, since the operation is orthogonal to the axis that supports the operation axis, the teaching method is close to the same teaching operation method as that of a conventional industrial robot, and teaching can be performed efficiently. Further, the rotation centers of the joint axis J1, the joint axis J3, the joint axis J5, and the joint axis J7 are configured to be on the same line when standing upright. According to this shaft configuration, the minimum size is required for installation in a narrow space. That is, the projected area from the top view of the manipulator is minimized. However, it is also possible to give an offset dimension to the respective rotation centers of the joint axis J1, the joint axis J3, the joint axis J5, and the joint axis J7. FIG. 1 shows a configuration when an offset is given to J1.

関節軸J1(第1軸)はサーボモータ101によって減速機102を介して駆動されており、サーボモータ101と減速機102の回転中心は関節軸J1の回転軸と一致している。また、サーボモータ101と減速機102の回転中心には中空穴103が開口されており、線状体104が配設されている。
関節軸J2(第2軸)はサーボモータ14によって減速機12を介して駆動されており、サーボモータ14と減速機12の回転中心は関節軸J2の回転軸と一致している。また、サーボモータ14と減速機12の回転中心には中空穴15が開口されており、線状体10が配設されている。
関節軸J3(第3軸)はサーボモータ301によって減速機302を介して駆動されており、サーボモータ301と減速機302の回転中心は関節軸J3の回転軸と一致している。また、サーボモータ301と減速機302の回転中心には中空穴303が開口されており、線状体304が配設されている。
関節軸J4(第4軸)はサーボモータ401によって減速機402を介して駆動されており、サーボモータ401と減速機402の回転中心は関節軸J4の回転軸と一致している。また、サーボモータ401と減速機402の回転中心には中空穴403が開口されており、線状体404が配設されている。
関節軸J5(第5軸)はサーボモータ501によって減速機502を介して駆動されており、サーボモータ501と減速機502の回転中心は関節軸J5の回転軸と一致している。また、サーボモータ501と減速機502の回転中心には中空穴503が開口されており、線状体504が配設されている。
関節軸J6(第6軸)はサーボモータ601によって減速機602を介して駆動されており、サーボモータ601と減速機602の回転中心は関節軸J6の回転軸と一致している。また、サーボモータ601と減速機602の回転中心には中空穴603が開口されており、線状体604が配設されている。
関節軸J7(第7軸)はサーボモータ701によって減速機702を介して駆動されており、サーボモータ701と減速機702の回転中心は関節軸J7の回転軸と一致している。また、サーボモータ701と減速機702の回転中心には中空穴703が開口されており、線状体が配設されている。
なお、線状体はアクチュエータの動力線および信号線、エンドエフェクタ用の動力線、信号線、エア用、シール用塗料用配管、溶接用の1次ケーブル、アース線等の線状体である。
The joint axis J1 (first axis) is driven by the servo motor 101 via the speed reducer 102, and the rotation centers of the servo motor 101 and the speed reducer 102 coincide with the rotation axis of the joint axis J1. A hollow hole 103 is opened at the rotation center of the servo motor 101 and the speed reducer 102, and a linear body 104 is provided.
The joint axis J2 (second axis) is driven by the servo motor 14 via the speed reducer 12, and the rotation centers of the servo motor 14 and the speed reducer 12 coincide with the rotation axis of the joint axis J2. A hollow hole 15 is opened at the rotation center of the servo motor 14 and the speed reducer 12, and the linear body 10 is disposed.
The joint axis J3 (third axis) is driven by the servo motor 301 via the speed reducer 302, and the rotation centers of the servo motor 301 and the speed reducer 302 coincide with the rotation axis of the joint axis J3. A hollow hole 303 is opened at the center of rotation of the servo motor 301 and the speed reducer 302, and a linear body 304 is provided.
The joint axis J4 (fourth axis) is driven by the servo motor 401 via the speed reducer 402, and the rotation centers of the servo motor 401 and the speed reducer 402 coincide with the rotation axis of the joint axis J4. A hollow hole 403 is opened at the center of rotation of the servo motor 401 and the speed reducer 402, and a linear body 404 is disposed.
The joint axis J5 (fifth axis) is driven by the servo motor 501 via the speed reducer 502, and the rotation centers of the servo motor 501 and the speed reducer 502 coincide with the rotational axis of the joint axis J5. A hollow hole 503 is opened at the center of rotation of the servo motor 501 and the speed reducer 502, and a linear body 504 is disposed.
The joint axis J6 (sixth axis) is driven by the servo motor 601 via the speed reducer 602, and the rotation centers of the servo motor 601 and the speed reducer 602 coincide with the rotational axis of the joint axis J6. A hollow hole 603 is opened at the rotation center of the servo motor 601 and the speed reducer 602, and a linear body 604 is disposed.
The joint axis J7 (seventh axis) is driven by a servo motor 701 via a speed reducer 702, and the rotation centers of the servo motor 701 and the speed reducer 702 coincide with the rotation axis of the joint axis J7. A hollow hole 703 is opened at the rotation center of the servo motor 701 and the speed reducer 702, and a linear body is disposed.
The linear bodies are linear bodies such as actuator power lines and signal lines, end effector power lines, signal lines, air, seal coating pipes, welding primary cables, and ground wires.

通常、産業用ロボットでの作業領域は前方の動作領域が重要である。「前に習え」の姿勢を維持するためには位置決めのための基本軸に重力トルクが作用して、各関節に使用するモータや減速機の枠が大きくなっていた。本発明の腕構成によると、図2に示すような、最伸姿勢においてX方向に重力が作用しても、各回転関節に対して垂直のため、各関節の減速機やモータ容量を小さくしても高可搬な双腕を提供することができる。また、本姿勢だけでは水平動作しか出来ないので、さらに小容量の減速機やモータを使用する場合は各関節軸に動作制限を設けても良い。この場合、COS関数により、動作角度の増加割合が、重力トルクの増加割合よりも大きいため、効率良く動作制限を与えることが可能となる。 Usually, the working area of an industrial robot is important in the forward movement area. In order to maintain the “learn before” posture, gravity torque acts on the basic shaft for positioning, and the frame of the motor and the speed reducer used for each joint has become large. According to the arm configuration of the present invention, as shown in FIG. 2, even if gravity acts in the X direction in the most extended posture, it is perpendicular to each rotary joint, so the speed reducer and motor capacity of each joint are reduced. Even a highly portable double arm can be provided. Further, since only a horizontal operation can be performed with this posture alone, when using a reduction gear or a motor with a smaller capacity, an operation restriction may be provided for each joint axis. In this case, since the increasing rate of the operating angle is larger than the increasing rate of the gravitational torque by the COS function, it is possible to efficiently limit the operation.

最も効果的な実施例は、腕の第1軸の回転軸が夫々略平行が望ましいが、関節部のモータや減速機の容量が許容する範囲で、ロボット前方に対して角度を付して配設しても良い。 In the most effective embodiment, it is desirable that the rotation axis of the first axis of the arm is substantially parallel to each other. May be installed.

全ての関節はサーボモータと減速機の間に平行軸及び角度を有する歯車機構を有しないので、モータが高速に回転しても静粛な運転が可能である。また、全軸ともに扁平アクチュエータを採用しているために、図2に示すX方向のアーム幅寸法A,B,Cが短くできるので、腕同士の干渉を小さくできるとともに、周辺冶具やワークへの接近性が飛躍的に向上した構成となっている。
また、各関節のモータは減速機外径に近い外形寸法にすることができ、モータマグネットとコアの径を大幅に上げることが可能となったので、大出力のモータとなり、アクチュエータの駆動負荷、速度、加速度を上げることが可能となった。
Since all the joints do not have a gear mechanism having a parallel axis and an angle between the servo motor and the speed reducer, a quiet operation is possible even if the motor rotates at high speed. Further, since flat actuators are used for all the axes, the arm width dimensions A, B, and C in the X direction shown in FIG. 2 can be shortened, so that the interference between the arms can be reduced, and the peripheral tools and workpieces It has a configuration with dramatically improved accessibility.
In addition, the motor of each joint can have an outer dimension close to the outer diameter of the speed reducer, and the diameters of the motor magnet and core can be greatly increased, resulting in a large output motor, driving load of the actuator, It became possible to increase speed and acceleration.

各関節の中空穴部に配設された線状体は、その隣り合う軸の中空穴に配設される前に、各コネクタで接続されている。例えば、J2軸の場合、線状体10の両端はコネクタ11a、11bでJ1軸を通過した線状体104とJ3軸を通過する線状体304とに夫々コネクタ接合されている。このため、大型のコネクタを通すために、中空部に配設できるケーブル本数に制約がでることを防いでいる。なお、アプリケーションケーブルが少ない場合はコネクタで中継する必要はないし、任意の関節部で中継を行っても良い。これは、J1軸はJ2からJ7軸のケーブルが通過するため、アクチュエータ駆動用のケーブルが多いが、先端軸ほどアプリケーションケーブルが占める割合が多くなるためである。   The linear bodies disposed in the hollow hole portions of the joints are connected by the connectors before being disposed in the hollow holes of the adjacent shafts. For example, in the case of the J2 axis, both ends of the linear body 10 are joined to the linear body 104 that has passed through the J1 axis and the linear body 304 that has passed through the J3 axis by connectors 11a and 11b, respectively. For this reason, in order to let a large sized connector pass, the restriction | limiting in the number of cables which can be arrange | positioned in a hollow part is prevented. In addition, when there are few application cables, it is not necessary to relay by a connector, and you may relay by arbitrary joint parts. This is because the J1 axis passes through the cables from J2 to J7, so there are many actuator driving cables, but the application cable occupies a larger proportion of the tip axis.

このように、アクチュエータ中空部には必要ケーブルを配設されるため、減速機やモータの容量よりも、必要中空径で決定される場合がある。このような場合以外は、アームに軽量素材を採用するか、動作角度制限を設けることにより、少なくともJ1軸からJ3軸までを同一容量の波動歯車装置ハーモニックドライブ(登録商標)で構成することが可能なため、アーム外形が小さく、さらに腕同士の干渉が無くなるとともに、周辺冶具やワークへの接近性が飛躍的に向上したマニピュレータとすることができる。
なお、上記実施例においては、2本腕の場合について説明したが、複数のアームであってもよい。
また、ロボットのコントローラは胴体9ではなく、基台内部に設けてもよい。
Thus, since a required cable is arrange | positioned in an actuator hollow part, it may be determined by a required hollow diameter rather than the capacity | capacitance of a reduction gear or a motor. In other cases, it is possible to configure at least the J1 axis to the J3 axis with a wave gear device harmonic drive (registered trademark) with the same capacity by adopting a lightweight material for the arm or by providing an operating angle limit. Therefore, it is possible to provide a manipulator having a small arm outer shape, no interference between the arms, and dramatically improved accessibility to peripheral jigs and workpieces.
In the above embodiment, the case of two arms has been described, but a plurality of arms may be used.
Further, the controller of the robot may be provided inside the base instead of the body 9.

Claims (24)

基台と、
前記基台に旋回可能に設けられた胴体部と、
複数のアーム体と隣接する2つの前記アーム体を回転自在に連結する関節部とから少なくとも構成される複数の前記胴体部に設けられた腕と、
を備えたことを特徴とするロボット。
The base,
A body portion provided on the base so as to be pivotable;
An arm provided on a plurality of the body parts configured at least from a plurality of arm bodies and a joint part rotatably connecting the two adjacent arm bodies;
A robot characterized by comprising
前記関節部は、少なくともサーボモータ及び減速機構で構成されることを特徴とする請求項1記載のロボット。 The robot according to claim 1, wherein the joint portion includes at least a servo motor and a speed reduction mechanism. 前記減速機構は、波動歯車であることを特徴とする請求項2記載のロボット。 The robot according to claim 2, wherein the speed reduction mechanism is a wave gear. 前記関節部は、前記モータと前記減速機構が一体化されたアクチュエータで少なくとも構成されることを特徴とする請求項2記載のロボット。 The robot according to claim 2, wherein the joint portion includes at least an actuator in which the motor and the speed reduction mechanism are integrated. 前記アクチュエータは回転中心が中空であることを特徴とする請求項4記載のロボット。 The robot according to claim 4, wherein the actuator has a hollow center of rotation. 前記アクチュエータの中空部分に線状体が挿通されていることを特徴とする請求項5記載のロボット。 The robot according to claim 5, wherein a linear body is inserted into a hollow portion of the actuator. 前記線状体は、前記アクチュエータの動力線または信号線であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a power line or a signal line of the actuator. 前記線状体は、エンドエフェクタの動力線であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a power line of an end effector. 前記線状体は、エンドエフェクタの信号線であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a signal line of an end effector. 前記線状体は、エンドエフェクタのエア用配管であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is an air pipe for an end effector. 前記線状体は、塗料用配管であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a paint pipe. 前記線状体は、溶接用の水用配管であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a water pipe for welding. 前記線状体は、溶接用の配線であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a wiring for welding. 前記線状体は、シール用配管であることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is a pipe for sealing. 前記アーム体の前記腕の基端に位置する第一軸同士の軸心が略平行に配置されていることを特徴とする請求項6記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the axes of the first axes positioned at the base ends of the arms of the arm body are arranged substantially in parallel. 隣り合う前記関節の回転軸の傾きが90度であることを特徴とする請求項15記載のロボット。 The robot according to claim 15, wherein an inclination of a rotation axis of adjacent joints is 90 degrees. 前記線状体は、少なくとも前記アーム体内部でコネクタ接続されていることを特徴とする請求項6に記載のロボット。 The robot according to claim 6, wherein the linear body is connector-connected at least inside the arm body. 前記胴体部または前記基台部にコントローラが設けられたことを特徴とする請求項16記載のロボット。 The robot according to claim 16, wherein a controller is provided in the body part or the base part. 前記胴体部または前記基台部に作業台が設けられたことを特徴とする請求項18記載のロボット。 The robot according to claim 18, wherein a work table is provided on the body part or the base part. 前記作業台は、前記胴体部または前記基台部に格納されることを特徴とする請求項19記載のロボット。 The robot according to claim 19, wherein the work table is stored in the body part or the base part. 基台と、
前記基台に旋回可能に設けられた胴体部と、
前記胴体部または前記基台内部に設けられたコントローラと、
前記胴体部に設けられて、複数のアーム体と前記アーム体を回転自在に連結するための中空アクチュエータと前記中空アクチュエータの中空部分に挿通されるとともに前記アーム体内部でコネクタ接続される線状体とから少なくとも構成される複数の腕と、を備え、
前記アーム体の前記腕の基端に位置する第一軸同士の軸心が略平行に配置され、
隣り合う前記中空アクチュエータの回転軸の傾きが90度異なって配置されることを特徴とするロボット。
The base,
A body portion provided on the base so as to be pivotable;
A controller provided in the body or the base;
A hollow body that is provided in the body portion and is connected to a plurality of arm bodies and a hollow actuator for rotatably connecting the arm bodies, and a linear body that is inserted into a hollow portion of the hollow actuator and is connected to a connector inside the arm body. A plurality of arms composed of at least
The axial centers of the first axes located at the base ends of the arms of the arm body are arranged substantially in parallel,
A robot, wherein the hollow actuators adjacent to each other are arranged so that inclinations of rotation axes thereof are different by 90 degrees.
前記腕は、7自由度を有することを特徴とする請求項21記載のロボット。 The robot according to claim 21, wherein the arm has seven degrees of freedom. 前記胴体部または前記基台部に作業台を備えたことを特徴とする請求項22記載のロボット。 The robot according to claim 22, wherein a work table is provided in the body part or the base part. 前記作業台は、前記胴体部または前記基台部に格納されることを特徴とする請求項23記載のロボット。 The robot according to claim 23, wherein the work table is stored in the body part or the base part.
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