WO1988005713A1 - Direct drive articulated robot - Google Patents

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WO1988005713A1
WO1988005713A1 PCT/JP1988/000070 JP8800070W WO8805713A1 WO 1988005713 A1 WO1988005713 A1 WO 1988005713A1 JP 8800070 W JP8800070 W JP 8800070W WO 8805713 A1 WO8805713 A1 WO 8805713A1
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support shaft
robot
stationary support
direct drive
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Inventor
Kenichi Toyoda
Nobutoshi Torii
Ryo Nihei
Akihiro Terada
Jun Kikuchi
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Fanuc Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004—Braking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041—Cylindrical coordinate type
    • B25J9/042—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126—Rotary actuators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
    • Y10T74/20305—Robotic arm

Definitions

  • the present invention relates to an industrial multi-joint robot, and more particularly to a motor arrangement structure applied to a direct-drive type multi-joint robot.
  • an industrial mouth robot having a direct drive robot has been provided.
  • This direct-drive multi-joint mouth bot is equipped with a direct drive motor as a drive motor for arm operation at each joint, thereby reducing the speed and transmission.
  • a direct drive motor as a drive motor for arm operation at each joint, thereby reducing the speed and transmission.
  • Direct drive robots are becoming more and more versatile as the performance of direct drive motors is improved.
  • the direct drive type robot has a structure that incorporates a direct drive motor for each joint, a turning motion about the vertical axis relative to the base of the mouth robot, that is, A direct drive structure in which the robot arm of No.
  • an object of the present invention is to eliminate the inconvenience encountered by the industrial robot having the conventional direct drive type arm as described above.
  • a vertical stationary support shaft having a top portion and a lower end portion, a cylindrical revolving housing provided so as to surround the stationary revolving shaft,
  • a direct-drive multi-joint mouth robot having at least a first mouth mouth arm connected thereto and a second ⁇ -bottom arm joined to the tip of the first robot arm.
  • the direct drive is
  • the motor is separated from the connecting point between the turning housing and the first robot arm and is arranged at the lower part of the turning housing, thereby forming the first connecting point.
  • the shape, shape, and dimensions of the robot arm in the proximal region were compacted, thereby enlarging the operating region in the proximal region.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an essential part of a structure of a direct drive type articulated robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line!
  • FIG. 3A and FIG. 3B are plan views for explaining the operational differences between the conventional technique and the present invention.
  • the drive-type multi-articulated robot 10 includes a fixed base 12 and a center of the fixed base 12.
  • a stationary support shaft 14 vertically erected in the vertical direction, a revolving housing 16 arranged around the stationary support shaft 14, and a first housing 16 connected to a top 16 a of the revolving housing 16.
  • the robot arm 18 and the tip 18 a of the first robot arm 18 are pivoted.
  • the top 14a of the stationary support shaft 14 erected on the fixed portion 12 faces the inside of the first arm robot arm 18, and the top 14a has The operating section of the brake device 24 is attached, and an encoder 26 for turning detection, which will be described later, is provided coaxially with the brake device 2.
  • both the revolving housing 16 and the first robot arm 18 are simultaneously turned around the vertical axis.
  • the direct * drive motors ⁇ and are disposed between the turning housing 16.
  • another direct drive motor is also attached to the joint between the first robot arm 18 and the second robot arm 20, and the second mouth arm 20 is connected to the motor.
  • the first robot arm 18 is turned around.
  • a direct-drive that turns the above-mentioned swivel housing 16 and the first robot arm 18 around the vertical axis ⁇
  • the motor M M is the stator side M ⁇ ! Is mounted on the outer periphery of the stationary support shaft 14 and is in a stationary state, while the rotor side 2 is mounted on the inner peripheral surface of the turning housing 16.
  • the brake device 24 attached to the top portion 14a of the stationary support shaft 14 has a brake shoe part 24a held on the stationary support shaft 14 and the brake shoe portion 24 When a expands and contracts, the end of the first robot arm 18 A braking force is applied to the braking drum surface 24b formed as an inner peripheral surface inside, and the braking force is released.
  • the encoder for turning detection 26 has a detection signal generator 26 a mounted on the top 1 a of the stationary support shaft 14 coaxially with the brake shoe portion 24 a, and the first robot arm 1.
  • the rotating part 26 that rotates about the longitudinal axis together with the rotation arm 8 is attached to the distal end portion of the first arm 18 via an appropriate flange 30.
  • FIG. Fig. 3A shows the case where the direct drive * motor is directly installed at the connection point between the revolving housing and the first robot arm in the conventional articulated mouth robot.
  • the direct * drive By incorporating the motor, the shape and shape of the end of the mouth arm A of the 1st mouth becomes a shape spread around the center of rotation, that is, the end is compared. It becomes a circular inflated portion having a target diameter.
  • the second robot arm B turns around the center of rotation of the tip of the first robot arm A, the degree of freedom of rotation is designed by the circular expansion part of the first ⁇ -bottom arm A.
  • the shape at the end of the first robot arm 18 is not restricted by the size of the outer shape of the motor, that is, a circular shape having a relatively small diameter is formed without forming a circular inflatable portion as in the related art.
  • An end can be provided on the first robot arm 18. Therefore, the amount of turning angle of the turning operation of the second robot arm 20 is increased as compared with the conventional case, and the functional design of the robot is performed based on the increased turning degree of freedom. Can be taught. Therefore, the usefulness of mouth-bot work is extended.
  • a direct drive around the vertical axis used for driving the multi-port bot is conventionally used.
  • a direct drive ⁇ The motor is separated and provided in the lower area of the swivel housing, so it is located at the end of the first robot arm. It is possible to increase the degree of freedom of pivoting of the second robot arm to be pivotally connected and, consequently, increase the degree of freedom of movement of the multi-joint port robot compared to the conventional art, thereby improving the ⁇ -bot performance. is there.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

明 細 書 ダイ レク ト ' ドライ ブ型多関節口ボッ ト 技術分野
本発明は、 産業用の多関節ロボッ トに関し、 特にダィ レク ト . ドライ ブ型の多関節ロボッ 卜に適用されるモータ配置構 造に関する。 背景技術
最近、 多関節型ロボッ 卜の制御性を向上するために、 ダイ レク ト · ドライ ブ型のロボッ トァ—ムを有した産業用口ボッ トが提供されている。 このダイ レク ト ' ドライ ブ型多関節口 ボッ トは、 各関節部に、 ァ―ム動作の駆動用モータ としてダ ィ レク ト · ドライ ブ · モータを配設し、 以て減速機や伝動機 構を省除することにより、 摩擦 トルクの低減、 イ ナ—シ ャ の 低減による応答性の改善、 ロボッ ト驅体のコ ンパク ト性の向 上等を図っている。 そして、 ダイ レク ト · ドライ ブ ' モータ の性能向上に伴って、 ダイ レク ト · ドライ ブ型ロボッ トは、 益々汎用度を高めている。 然しながら、 ダイ レク ト · ドライ ブ型ロボッ トは、 その関節部毎にダイ レク ト · ドライ ブ ♦ モ ータを組み込む構造を有するため、 口ボッ ト基部に対する縦 蚰回りの旋回動作、 つまり、 第 1 のロボッ ト腕が、 縦軸を中 心として旋回する動作の駆動源を構成するダイ レク ト * ドラ イ ブ ' モータは、 第 1 口ボッ ト腕の基端部分に組み込む構造 が常套的に採用されている。 その結果、 第 1 ロボッ ト腕の基 端部分には、 該ダイ レク ト · ドライ ブ · モータとそれに伴う ブーキ装置、 旋回量 - 旋回速度の検出用ェンコーダ等も組み 込まれて姿が外側に向けて大型化し、 第 1 ロボッ ト腕の先端 に設けられた第 2 ロボッ ト腕を、 該第 1 口ボッ ト腕に対して 大き く旋回させて所望の位置に到達させよう としたとき、 そ の旋回端で、 第 1 ロボッ ト腕の一部に当接して旋回量が制限 を受ける結果になると言う設計、 構造上の不都合が発生する 場合がある。 発明の開示
依って、 本発明の目的は、 上述のような従来のダイ レク ト ドライブ型ァームを有した産業甩ロボッ 卜が出会った不都合 を解消することである。
本発明の他の目的は、 動作自由度が増加されたダイ レク ト ドライブ型多閬節ロボッ トを提供することにある。
本発明によれば、 頂部と下端部とを有した縦方向の静止支 持軸と、 その静止支持軸を囲鐃して設けられる円筒形の旋回 筐体と、 前記旋回筐体の前記頂部に結合された第 1 口ボッ ト 腕と、 前記第 1 ロボツ ト腕の先端に結合された第 2 πボッ ト 腕とを少な く とも備えたダイ レク ト . ドライ ブ型多関節口ボ ッ トにおいて、 前記旋回筐体の下端部の近傍と前記静止支持 軸の下部分との間に介挿され、 前記旋回筐体と前記第 1 ロボ ト腕とを一体にして旋回作動させるダイ レク ト . ドライ ブ モ―タ手段と、 前記静止軸の前記頂部と前記第 1 ロボッ ト腕 との間に介挿されて前記第 1 ロボッ ト腕の旋回動作を制動す るためのブレーキ手段とを備えたことを特徴とするダイ レク ト · ドライ ブ型多関節口ボッ トが提供される。 ダイ レク ト ' ドライ ブ . モータが旋回筐体と第 1 ロボッ ト腕との結合点か ら切り離されて旋回筐体の下部分に配設され、 以て上記結合 点を形成している第 1 ロボッ ト腕の基端領域における姿、 形 状、 寸法をコ ンパク ト化させ、 それによつて、 該基端領域に おける動作領域の拡大が図られたのである。 図面の簡単な説明
本究明の上述した目的及び他の目的、 特徴、 利点等を以下 においては、 添付図面を参照した本発明の実施例に関する記 載により、 一層明瞭にするが、 同図中におき、
第 1図は、 本発明の実施例に係るダイ レク ト · ドライ ブ型 多関節ロボッ ト の構造要部を示した略示斜視図、 第 2図は第 1 図の ]!一 Π線に沿う縦断面図、 第 3 A図、 第 3 B図は従来 と本究明との作用上の差異を説明する平面図である。 発明を実施するための最良の態様 '
第 1 図、 第 2図を参照すると、 本発明の実施態様に係るダ ィ レク ト ♦ ドライ ブ型多閡節ロボッ ト 1 0 は、 固定基台 1 2 と、 この固定基台 1 2 の中心に縦方向に立設された静止支持 軸 1 4 と、 この静止支持軸 1 4の周囲に配置された旋回筐体 1 6 とこの旋回筐体 1 6 の頂部 1 6 a に結合された第 1 ロボ ッ ト腕 1 8 と、 この第 1 ロボッ ト腕 1 8の先端 1 8 a に枢羞し た第 2 ロボッ ト腕 2 0 と、 該第 2 ロボッ ト腕 2 0 の先端に具 備されたロボッ ト手首 （図示略) に装着されたロボッ トハン ド 2 2等を少なく とも備えて構成されている。 上述の構成に おいて、 固定部 1 2上に立設された静止支持軸 1 4の頂部 1 4 a は、 第 1腕ロボッ ト腕 18の内部に臨み、 その頂部 1 4 aには後述のブレーキ装置 2 4の作動部が取付けられ、 また- そのブレーキ装置 2 と同軸配置で後述する旋回検出用のェ ンコーダ 2 6 も設けられている。 また、 同静止支持軸 1 4の 下方部において、 固定部 1 2 の直上方位置には旋回筐体 1 6 と前記第 1 のロボツ ト腕 1 8 との両者を同時に縦軸回りに旋 回作動させるダイ レク ト * ドライ ブ · モータ Μ Θが、 旋面筐 体 1 6 との間に配設されている。 図示されていないが、 第 ロボッ ト腕 1 8 と第 2 ロボッ ト腕 2 0 との結合部にも別のダ ィ レク ト · ドライ ブ ' モータが取付けられ、 第 2 口ボッ ト腕 2 0を第 1 ロボッ ト腕 18に対して旋回作動させる構成となつ ている。
ここで、 第 2図を参照す^と、 上述の旋回筐体 1 6並びに 第 1 ロボッ ト腕 1 8を縦軸線回りに旋回させるダイ レク ト - ドライブ ♦ モータ M Θは、 ステータ側 M Θ！ が静止支持軸 1 4の外周部にに取付けられて静止固定状態にあり、 他方、 ロータ側 Μ Θ 2 は、 旋面筐体 1 6の内周面に取付けられた構 造となっている。 他方、 静止支持軸 1 4 の頂部 1 4 a に取付 けられたブレーキ装置 2 4 は、 そのブレーキシュ一部分 2 4 aが、 該静止支持軸 1 4に保持され、 そのブレーキシュ—部 分 2 4 aが拡張、 収縮すると、 第 1 ロボッ ト腕 1 8 の末端の 内部に内周面として形成されたブレーキ ドラム面 2 4 bに制 動力を付与したり、 制動力を解除するようになっている。 他 方、 旋回検出用のェンコーダ 2 6 は、 静止支持軸 1 4の頂部 1 a に前記ブレーキ シュ一部分 2 4 a と同軸に検出信号発 生部 2 6 aが取付けられ、 第 1 ロボッ ト腕 1 8 と共に縦旋回 軸線回りに旋回する回転部 2 6 わが、 適宜のフ ラ ンジ扳 3 0 を介して第 1腕 1 8 の末端部分に取付けられている。
次に上述した本発明の実施態様によるダイ レク ト ' ドライ ブ型多関節ロボッ トの作用を、 第 3図を参照して説明する。 第 3 A図は、 従来の多関節型口ボッ トにおいて、 ダイ レク ト · ドライ ブ * モータが旋回筐体と第 1 ロボッ ト腕との接続 点に直接組み込まれた場合を示しており、 これによれば、 ダ ィ レク ト * ドライ ブ . モータの組み込みにより、 第 1 口ボッ ト腕 Aの末端部分の姿、 形状は旋回中心の回りに広がった形 状となり、 つまり、 該末端部分は比較的大きな径寸法を有し た円形膨張部分となる。 この結果、 第 2 ロボッ ト腕 Bが、 第 1 ロボ 'ン ト腕 Aの先端の旋回中心回りに旋回する場合の旋回 自由度は、 設計上では第 1 πボッ ト腕 Aの円形膨張部に衝接 するまでの旋回角度量 （矢印 Cで示す角度領域） に制限され るこ とになる。 つまり、 上記第 1 ロボッ ト腕 Aの円形膨張部 により、 少なからず旋回角度量が減少せしめられる結果とな り、 このよ う な少ない旋回角度量を予想して予め第 2 ロボッ ト腕 B の旋回動作を見積った機能設計をする必要が生ずるこ とになり、 不利である。
他方、 本発明によれば、 第 1 図、 第 2図に示した構成によ つて、 縦軸回りの旋回駆雷 ir用ダイ レク ト * ドライ ブ · モータ
M Θを旋回筐体 1 6 と第 1 ロボッ ト腕 1 8 との結合点から切 り離した構成とし、 ブレーキ装置 2 4 とエ ンコーダ 2 6 のみ を該結合点の位置に設けた構成としたから、 第 1 ロボッ ト腕 1 8 の末端における肜状は、 モータ外形の大きさに束縛され ることなく 、 つまり、 従来のように円形膨張部分が形成され ることなく 、 比較的小さい径の円形未端を第 1 ロボッ ト腕 1 8 に具備させ得ることになる。 従って、 第 2 ロボッ ト腕 2 0 の旋回動作における旋回角度量は従来より、 増加され、 そのような増加された旋回自由度を基礎にして、 ロボッ トの 機能設計を行い、 また、 実際の作動をティ 一チングできるこ とになる。 故に、 口.ボッ ト作業の有用性が拡張されることに なるのである。
以上の説明から理解できるように、 本発明によれば、 多関 節口ボッ トの駆動用に用いられる縦軸線回りのダィ レク ト · ドライブ ♦ モータを従来、 常套的に採用された、 第 1 口ボッ ト腕の末端に直接組み込む構造と異なり、 ダイ レク ト ' ドラ ィ ブ ♦ モータを旋回筐体の下方領域部分に切り離して設けた 構成としたから、 第 1 のロボッ ト腕の先端に枢着される第 2 ロボッ ト腕の旋回自由度を増加せしめ、 延いては、 多関節口 ボッ トの動作自由度を従来より増大化して、 αボッ ト性能の 向上を達成することができるのである。

Claims

請求の範囲
1 . 頂部と下端部とを有した縦方向の静止支持軸と、 その 静止支持軸を囲繞して設けられる円筒形の旋回筐体と、 前記 旋回筐体の前記頂部に結合された第 1 ロボッ ト腕と、 前記第 1 ロボッ ト腕の先端に結合さ た第 2 ロボッ ト腕とを少な く とも備えたダイ レク ト · ドライ ブ型多関節口ボッ トカ 前記 旋回筐体の下端部の近傍と前記静止支持軸の下部分との間に 介挿され、 前記旋回筐体と前記第 1 ロボッ ト腕とを一体にし て旋回作動させるダイ レク ト · ドライ ブモータ手段と、 前記 静止支持軸の前記頂部と前記第 1 ロボッ ト腕との間に介挿さ れて前記第 1 ロボッ ト腕の旋回動作を制動するためのブレー キ手段とを備えたことを特徴とするダイ レク ト ' ドライ ブ型 多関節口ボッ ト。
2 . 前記静止支持軸の頂部と前記第 1腕との間に更に旋回 検出用のェンコーダを前記ブレーキ手段と同心配置により、 具備して成る請求の範囲第 1項に記載のダイ レク ト * ドライ ブ型多関節口ボ 'ン ト。
3 . 前記ダイ レク ト · ドライ ブモータ手段は、 前記静止、支 持軸に取付られたステータ部分と、 該ステータ部分の周囲に 設けられ、 且つ前記円筒形の旋回筐体の内周に取付られたロ 一夕部分とを具備してなる請求の範囲第 1 項に記載のダイ レ ク ト · ドライ ブ型多関節口ボッ ト。
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EP (1) EP0300049B1 (ja)
JP (1) JPS63191585A (ja)
KR (1) KR920006485B1 (ja)
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