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JP3944580B2 - Robot arm - Google Patents
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JP3944580B2 - Robot arm - Google Patents

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Description

本発明は、一端を基部に他端をハンド側関節軸にそれぞれ枢設され、その一端と他端との間に関節を有する第1のアームおよび第2のアームをパンタグラフ式に備えたロボットアームに関するものである。   The present invention is a robot arm having one end as a base and the other end pivoted on a hand-side joint shaft, and a pantograph type first arm and second arm having a joint between the one end and the other end. It is about.

ロボットアームにより搬送・組立等の作業を行う場合、アームの運動に伴って反動が生じる。この反動によりアーム基部には大きな力が加わるため基部構造や据付部を強固にしなければならない。   When carrying out operations such as transport and assembly by the robot arm, a reaction occurs as the arm moves. Due to this reaction, a large force is applied to the arm base, so that the base structure and the installation part must be strengthened.

しかし、ロボットアームの基部構造や据付部を強固にしていると、そのサイズや重量が増加してしまう。またアームで発生した反動により振動が発生し、作業精度が劣化したり振動が他の機器に伝播して悪影響を及ぼしたりするため、アームの最大速度を抑制して作業効率を下げざるを得ない場合もある。   However, if the base structure or installation part of the robot arm is strengthened, its size and weight increase. Also, the reaction caused by the arm generates vibration, which degrades the work accuracy or the vibration propagates to other equipment and has an adverse effect. Therefore, it is necessary to reduce the work efficiency by suppressing the maximum speed of the arm. In some cases.

このようなアームの運動により発生する反動はアームが大型化・高速化するほど増大し、特に半導体ボンディング作業のような高速動作において大きな問題となっている。
特開平6−79661号公報
The reaction caused by the movement of the arm increases as the arm increases in size and speed, and is a serious problem particularly in high-speed operation such as semiconductor bonding work.
JP-A-6-79661

この発明は上記に鑑み提案されたもので、アームの運動により発生する反動を簡単な機構で消去あるいは大幅に低減することができ、作業精度と作業効率も向上させることができるロボットアームを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of the above, and provides a robot arm that can eliminate or greatly reduce the reaction caused by the movement of the arm with a simple mechanism, and can improve work accuracy and work efficiency. For the purpose.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、一端を基部に他端をハンド側関節軸にそれぞれ枢設され、その一端と他端との間に関節を有する第1のアームおよび第2のアームをパンタグラフ式に備えたロボットアームにおいて、上記基部に対して第1のアームとは反対方向に突設されている第1のカウンタウェイトと、上記基部に対して第2のアームとは反対方向に突設されている第2のカウンタウェイトと、を備え、上記第1のカウンタウェイトと第1のアームとの全体の重心位置が基部に常時存在し、上記第2のカウンタウェイトと第2のアームとの全体の重心位置が基部に常時存在する、ことを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a first arm having one end as a base and the other end pivoted on a hand side joint shaft, and having a joint between the one end and the other end. And a pantograph-type robot arm provided with a first arm, a first counterweight projecting in a direction opposite to the first arm with respect to the base, and a second arm with respect to the base A second counterweight projecting in a direction opposite to the first counterweight, and the center of gravity of the first counterweight and the first arm is always present at the base, and the second counterweight The center of gravity position of the entire arm and the second arm is always present at the base .

また、請求項に記載の発明は、上記した請求項1に記載の発明において、上記第1のアームを一端側を介して回動させる第1のアクチュエータと、上記第1のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第1のフライホイールと、上記第2のアームを一端側を介して回動させる第2のアクチュエータと、上記第2のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第2のフライホイールと、を備えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention , the first actuator that rotates the first arm via one end side, and the rotation shaft of the first actuator. A first flywheel that works so as to cancel the reaction moment, a second actuator that rotates the second arm through one end, and a rotation axis of the second actuator And a second flywheel that works to cancel the reaction moment.

また、請求項に記載の発明は、上記した請求項に記載の発明において、上記第1のフライホイールは、第1のアクチュエータの回転軸に歯車列を介して設けられ、その回転軸とは歯車列によって逆回転させられ、上記第2のフライホイールは、第2のアクチュエータの回転軸に歯車列を介して設けられ、その回転軸とは歯車列によって逆回転させられる、ことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention , the first flywheel is provided on a rotation shaft of the first actuator via a gear train. Is reversely rotated by a gear train, and the second flywheel is provided on a rotation shaft of the second actuator via a gear train, and is rotated reversely by the gear train. Yes.

さらに、請求項に記載の発明は、一端を基部に他端をハンド側関節軸にそれぞれ枢設され、その一端と他端との間に関節を有する第1のアームおよび第2のアームをパンタグラフ式に備えたロボットアームにおいて、上記第1のアームを一端側を介して回動させる第1のアクチュエータと、上記第1のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第1のフライホイールと、上記第2のアームを一端側を介して回動させる第2のアクチュエータと、上記第2のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第2のフライホイールと、を備えることを特徴としている。 Furthermore, in the invention according to claim 4 , the first arm and the second arm having one end as a base and the other end pivotally connected to a hand side joint shaft, each having a joint between the one end and the other end, are provided. In a pantograph type robot arm, a first actuator that rotates the first arm through one end side, and a first actuator that works to cancel the reaction moment with respect to the rotation axis of the first actuator. A first flywheel, a second actuator for rotating the second arm through one end, and a second fly that works to cancel the reaction moment with respect to the rotation axis of the second actuator. And a wheel.

この発明のロボットアームでは、基部に対してアームとは反対方向にカウンタウェイトを突設するので、反力の力成分を簡単な機構で消去することができる。また、アームを回動させるアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働くフライホイールを設けたので、反力のモーメント成分を大幅に低減することができる。すなわち、アームの運動により発生する反動を簡単な機構で消去あるいは大幅に低減することができ、それによって基部や据え付け部に発生していた振動を低減でき、作業精度を向上させることができる。また、高速作業が可能となり、作業効率も向上させることができる。   In the robot arm according to the present invention, the counterweight protrudes from the base in the direction opposite to the arm, so that the force component of the reaction force can be eliminated with a simple mechanism. In addition, since the flywheel that works to cancel the reaction moment with respect to the rotation axis of the actuator that rotates the arm is provided, the moment component of the reaction force can be greatly reduced. In other words, the reaction caused by the movement of the arm can be eliminated or greatly reduced by a simple mechanism, whereby the vibration generated in the base and the installation part can be reduced, and the working accuracy can be improved. Further, high-speed work is possible, and work efficiency can be improved.

以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、この発明が適用されるロボットアームについて、図1、図2を用いて説明する。   First, a robot arm to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

図1はこの発明が適用されるロボットアームの外観図、図2はそのアーム構造を概略的に示す図である。この発明が適用されるロボットアーム1は、水平多関節構造とパンタグラフ型パラレルリンクを組み合わせた機構を有し、第1アーム2と第2アーム3とを備えている。この2つのアーム2,3は、一端を基部4に他端をハンド側関節5にそれぞれ枢設されている。第1アーム2は、中間関節20、基部4と中間関節20との間の基部側リンク21、および中間関節20とハンド側関節5との間の先端側リンク22から構成されている。また、第2アーム3は、中間関節30、基部4と中間関節30との間の基部側リンク31、および中間関節30とハンド側関節5との間の先端側リンク32から構成されている。   FIG. 1 is an external view of a robot arm to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the arm structure. A robot arm 1 to which the present invention is applied has a mechanism combining a horizontal articulated structure and a pantograph type parallel link, and includes a first arm 2 and a second arm 3. The two arms 2 and 3 are pivoted at one end to the base 4 and the other end to the hand side joint 5. The first arm 2 includes an intermediate joint 20, a base side link 21 between the base 4 and the intermediate joint 20, and a tip side link 22 between the intermediate joint 20 and the hand side joint 5. The second arm 3 includes an intermediate joint 30, a base side link 31 between the base 4 and the intermediate joint 30, and a distal end side link 32 between the intermediate joint 30 and the hand side joint 5.

基部4には、2つのサーボモータ(アクチュエータ)7,8が連結され、第1サーボモータ7は第1アーム2を水平駆動させ、第2サーボモータ8は第2アーム3を水平駆動させる。   Two servo motors (actuators) 7 and 8 are connected to the base 4, the first servo motor 7 horizontally drives the first arm 2, and the second servo motor 8 horizontally drives the second arm 3.

この2つのサーボモータ7,8が互いに逆方向に回転するとき、2つのアーム2,3は、基部4を中心に基部側リンク21と基部側リンク31とのなす角度が開いたり閉じたりして制御され、全体としてパンタグラフの動作を行い、ハンド側関節5はそれに応じて基部4側に対して接近したり、遠ざかったりし、半径方向の移動を行う。   When the two servo motors 7 and 8 rotate in opposite directions, the two arms 2 and 3 are opened or closed at an angle formed by the base side link 21 and the base side link 31 around the base 4. The pantograph operation is controlled as a whole, and the hand-side joint 5 approaches or moves away from the base 4 side accordingly and moves in the radial direction.

また、2つのサーボモータ7,8が同一方向に回転するとき、基部側リンク21と基部側リンク31とのなす角度が一定の状態で、ハンド側関節5は基部4を中心とする円周上を接線方向に移動する。   Further, when the two servo motors 7 and 8 rotate in the same direction, the hand side joint 5 is on the circumference centered on the base 4 while the angle formed by the base side link 21 and the base side link 31 is constant. Move tangentially.

ハンド側関節5には、下方にハンド用リンク6が延設されている。このハンド用リンク6は、ここでは図示されていない駆動機構および下端側に取り付けられたハンドを備え、ハンドは、駆動機構により垂直方向の移動および自転運動を行う。   A hand link 6 extends downward from the hand side joint 5. The hand link 6 includes a drive mechanism (not shown) and a hand attached to the lower end side, and the hand moves vertically and rotates by the drive mechanism.

したがって、ハンドは、基部4に対する半径方向、接線方向、垂直方向の移動、および自転を行うことができ、このロボットアーム1はハンドを用いて部品の搬送作業、組み立て作業等を行う。   Accordingly, the hand can move in the radial direction, the tangential direction, and the vertical direction with respect to the base portion 4 and rotate, and the robot arm 1 performs the parts transfer operation, assembly operation, and the like using the hand.

次に、上記のロボットアーム1に本発明を適用する場合について、実施例1、2に基づいて説明する。   Next, the case where the present invention is applied to the robot arm 1 will be described based on the first and second embodiments.

この実施例1では、反力の力成分を消去する構成について説明する。   In the first embodiment, a configuration for eliminating the force component of the reaction force will be described.

図3はロボットアームの反力の力成分を消去する場合の考え方を説明するための図、図4は実際の構成例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the concept when the force component of the reaction force of the robot arm is erased, and FIG. 4 is a diagram showing an actual configuration example.

並進方向に作用する反力の力成分を消去するために、図3に示すように、上記の第1アーム2、第2アーム3からなるパンタグラフ機構(アーム機構)102を基部4に対して左右に組合わせたロボットアーム101を想定し、左右のアーム機構102,103を基部4の関節に関して軸対称に動作させる。ここで、他方のアーム機構103は第1アーム2A、第2アーム3Aから構成される。このような2基構成のロボットアーム101では、2基のアーム機構102,103がそれぞれ他方のアーム機構のカウンタウェイトとして相互に作用することを意味し、アーム機構全体の重心位置は常に基部4の関節上にある。   In order to eliminate the force component of the reaction force acting in the translation direction, the pantograph mechanism (arm mechanism) 102 composed of the first arm 2 and the second arm 3 is moved left and right with respect to the base 4 as shown in FIG. And the left and right arm mechanisms 102 and 103 are operated symmetrically with respect to the joint of the base 4. Here, the other arm mechanism 103 includes a first arm 2A and a second arm 3A. In the robot arm 101 having such a two-unit structure, it means that the two arm mechanisms 102 and 103 interact with each other as a counterweight of the other arm mechanism. It is on the joint.

ここで、(反力の力成分)=(質量)×(重心位置の加速度)であることを考えると、上記2基構成の仮想上のロボットアーム101ではアーム機構102,103がどのように運動してもその重心位置が不動、すなわち加速度が零であるため、反力の力成分が全く生じないことがわかる。   Here, considering that (force component of reaction force) = (mass) × (acceleration of the center of gravity position), how the arm mechanisms 102 and 103 move in the virtual robot arm 101 of the above two-unit configuration. Even so, it can be seen that the force component of the reaction force does not occur at all because the center of gravity position does not move, that is, the acceleration is zero.

そして、この発明では、実際の構成例として図4に示すように、アーム2,3,2A,3Aのうち、一方のアーム2A,3Aを同じ作用を持つカウンタウェイト11,13に置き換える。   In the present invention, as shown in FIG. 4 as an actual configuration example, one arm 2A, 3A out of the arms 2, 3, 2A, 3A is replaced with counterweights 11, 13 having the same action.

すなわち、基部4に対して第1アーム2(基部側リンク21)とは反対方向に、第1カウンタウェイト11を短軸12を介して突設し、基部4に対して第2アーム3(基部側リンク31)とは反対方向に第2カウンタウェイト13を短軸14を介して突設している。   That is, the first counterweight 11 protrudes from the base 4 via the short shaft 12 in the direction opposite to the first arm 2 (base side link 21), and the second arm 3 (base A second counterweight 13 is projected through a short shaft 14 in the direction opposite to the side link 31).

上記構成のロボットアーム1Aでは、第1カウンタウェイト11と第1アーム2との全体の重心位置が基部4に常時存在し、第2カウンタウェイト13と第2アーム3との全体の重心位置が基部4に常時存在する。したがって、反力の力成分を簡単な機構で消去することができる。   In the robot arm 1A configured as described above, the entire center of gravity position of the first counterweight 11 and the first arm 2 always exists in the base portion 4, and the entire center of gravity position of the second counterweight 13 and the second arm 3 is the base portion. 4 is always present. Accordingly, the force component of the reaction force can be eliminated with a simple mechanism.

この実施例2では、上述した反力の力成分を消去する構成に、さらにアームの運動時に発生する回転モーメントを低減する構成を付加した場合について説明する。   In the second embodiment, a case will be described in which a configuration for reducing the rotational moment generated during the movement of the arm is added to the configuration for eliminating the force component of the reaction force described above.

図5はロボットアームの運動時に発生する回転モーメントを低減する場合の考え方を説明するための図、図6は実際の構成例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the concept when the rotational moment generated during the movement of the robot arm is reduced, and FIG. 6 is a diagram showing an actual configuration example.

回転方向に作用するモーメント成分を低減するために、図4のロボットアーム1Aを2基組合わせた、図5のようなアーム機構を想定する。各ロボットアーム1Aの重心位置は上述のように不動なので機構全体の重心位置もまた不動であり、2基のロボットアーム1Aがどのように運動しても反力の力成分は生じない(ただしモーメント成分は生じる)。   In order to reduce the moment component acting in the rotation direction, an arm mechanism as shown in FIG. 5 in which two robot arms 1A in FIG. 4 are combined is assumed. Since the position of the center of gravity of each robot arm 1A does not move as described above, the position of the center of gravity of the entire mechanism also does not move, and no force component of reaction force is generated regardless of how the two robot arms 1A move. Ingredients occur).

ここで一方のロボットアーム1Aの回転が他方のロボットアーム1Aの回転の逆回転となるように駆動すると、2基のロボットアーム1A,1Aの運動は互いに速度が同じで方向が逆転した鏡像関係になる。すると2基のロボットアーム1A,1Aで発生する反力のモーメント成分は大きさが等しく方向が反対であるため、それらの総和は零となる。すなわち、図5のアーム機構では一方のロボットアーム1Aが、他方のロボットアーム1Aで発生するモーメントを相殺するフライホイールとして相互に作用し、反力の力成分およびモーメント成分の双方を消去することができる。   Here, when the rotation of one robot arm 1A is driven to be the reverse rotation of the rotation of the other robot arm 1A, the movements of the two robot arms 1A and 1A are mirror images with the same speed and opposite directions. Become. Then, since the moment components of the reaction force generated by the two robot arms 1A and 1A are equal in magnitude and opposite in direction, their sum is zero. That is, in the arm mechanism shown in FIG. 5, one robot arm 1A interacts as a flywheel that cancels out the moment generated in the other robot arm 1A, thereby eliminating both the force component and the moment component of the reaction force. it can.

そして、この発明では、実際の構成例として図6に示すように、一方のロボットアーム1Aを2つのフライホイールで置き換える。すなわち、この発明の実施例2におけるロボットアーム1Bは、第1アーム2を一端側を介して回動させる第1サーボモータ(アクチュエータ)7と、第1サーボモータ7の回転軸70に対してその反動モーメントを相殺するように働く第1フライホイール71と、第2アーム3を一端側を介して回動させる第2サーボモータ(アクチュエータ)8と、第2サーボモータ8の回転軸80に対してその反動モーメントを相殺するように働く第2フライホイール81とを備えている。   In the present invention, as shown in FIG. 6 as an actual configuration example, one robot arm 1A is replaced with two flywheels. That is, the robot arm 1B according to the second embodiment of the present invention has a first servomotor (actuator) 7 that rotates the first arm 2 via one end side, and a rotation shaft 70 of the first servomotor 7. With respect to the first flywheel 71 that works to cancel the reaction moment, the second servomotor (actuator) 8 that rotates the second arm 3 through one end side, and the rotation shaft 80 of the second servomotor 8 And a second flywheel 81 that works to cancel the reaction moment.

第1フライホイール71は、第1サーボモータ7の回転軸70に歯車列72を介して設けられ、その回転軸70とは歯車列72によって逆回転させられ、また同様に、第2フライホイール81は、第2サーボモータ8の回転軸80に歯車列82を介して設けられ、その回転軸80とは歯車列82によって逆回転させられる。   The first flywheel 71 is provided on the rotation shaft 70 of the first servomotor 7 via a gear train 72, and is reversely rotated by the gear train 72, and similarly, the second flywheel 81. Is provided on a rotation shaft 80 of the second servo motor 8 via a gear train 82, and is rotated reversely by the gear train 82.

このように、この実施例2では、第1アーム2,第2アーム3を回動させるサーボモータ7,8の回転軸70,80に対してその反動モーメントを相殺するように働くフライホイール71,81を設けたので、反力のモーメント成分を大幅に低減することができる。   Thus, in the second embodiment, the flywheel 71, which works to cancel the reaction moment with respect to the rotary shafts 70, 80 of the servo motors 7, 8 that rotate the first arm 2 and the second arm 3, Since 81 is provided, the moment component of the reaction force can be greatly reduced.

この場合、第1アーム2、第2アーム3の慣性モーメントはアーム姿勢に依存して変化するのに対して、フライホイール71,81の慣性モーメントは一定であるため、反力のモーメント成分を常に消去することはできなくなる。しかしながら、フライホイール71,81の質量(慣性モーメント)を適切に設定することにより、反力の主要なモーメント成分を消去して十分に低減することができる。   In this case, the inertia moments of the first arm 2 and the second arm 3 change depending on the arm posture, whereas the inertia moments of the flywheels 71 and 81 are constant. It cannot be erased. However, by appropriately setting the mass (moment of inertia) of the flywheels 71 and 81, the main moment component of the reaction force can be eliminated and sufficiently reduced.

次に、上記した反力の力成分の消去、およびモーメント成分の低減について、詳細な解析を行う。   Next, detailed analysis is performed on the elimination of the force component of the reaction force and the reduction of the moment component.

図7はこの発明が適用されるロボットアームをモデル化した図である。図中、Lは基部側リンク21,31、先端側リンク22,32の長さ、LA0は基部側リンク21の重心位置、LA1は先端側リンク22の重心位置、LB0は基部側リンク31の重心位置、LB1は先端側リンク32の重心位置、θは基部側リンク21および先端側リンク32の姿勢、θは基部側リンク31および先端側リンク22の姿勢をそれぞれ示している。 FIG. 7 is a diagram modeling a robot arm to which the present invention is applied. In the figure, L is the length of the base side links 21, 31 and the tip side links 22, 32, L A0 is the center of gravity of the base side link 21, L A1 is the center of gravity of the tip side link 22, and L B0 is the base side link. 31, L B1 is the center of gravity of the distal link 32, θ A is the attitude of the base link 21 and the distal link 32, and θ B is the attitude of the base link 31 and the distal link 22. .

このモデル化したロボットアームにおいて、各リンク(基部側リンク、先端側リンク)の重心位置は基部に関して次式で表される。

Figure 0003944580
In this modeled robot arm, the position of the center of gravity of each link (base side link, tip side link) is expressed by the following equation with respect to the base.
Figure 0003944580

以上の式から反力の力成分

Figure 0003944580
は次式のように導かれる。なお、次式のMA0,MA1,MB0,MB1はそれぞれ基部側リンク21、先端側リンク22、基部側リンク31、先端側リンク32の質量である。
Figure 0003944580
From the above formula, force component of reaction force
Figure 0003944580
Is derived as follows: Note that M A0 , M A1 , M B0 , and M B1 in the following expressions are masses of the base side link 21, the tip side link 22, the base side link 31, and the tip side link 32, respectively.
Figure 0003944580

ここで基部側リンク21,31にカウンタウェイトを付加することにより、それらの質量および重心位置を変更する。   Here, by adding a counterweight to the base side links 21 and 31, the mass and the center of gravity are changed.

Figure 0003944580
を満たすようにカウンタウェイト質量・位置を設定すれば、
Figure 0003944580
となり、反力の力成分を消去することができる。
Figure 0003944580
If you set the counterweight mass and position to satisfy
Figure 0003944580
Thus, the force component of the reaction force can be eliminated.

ここでカウンタウェイトの効果は(質量×重心位置)であるのに対して、その慣性モーメントは(質量×重心位置)となる。したがって同じ効果を得るためであれば、カウンタウェイトの質量を大きく、基部関節から重心位置までの距離を小さくする方が慣性モーメントを小さくすることができる。 Here, the effect of the counterweight is (mass × center of gravity position), whereas the moment of inertia is (mass × center of gravity position 2 ). Therefore, in order to obtain the same effect, the moment of inertia can be reduced by increasing the mass of the counterweight and decreasing the distance from the base joint to the position of the center of gravity.

一方、反力のモーメント成分mは次式のように導かれる。なお、次式のIA0,IA1,IB0,IB1はそれぞれ基部側リンク21、先端側リンク22、基部側リンク31、先端側リンク32の重心に関する慣性モーメントである。

Figure 0003944580
On the other hand, the moment component m of the reaction force is derived as follows. In the following expressions, I A0 , I A1 , I B0 , and I B1 are moments of inertia related to the center of gravity of the base side link 21, the tip side link 22, the base side link 31, and the tip side link 32, respectively.
Figure 0003944580

ここで以下の関係を用いて上式を変形する。

Figure 0003944580
Here, the above equation is transformed using the following relationship.
Figure 0003944580

するとモーメント成分mを次式のように整理することができる。

Figure 0003944580
Then, the moment component m can be arranged as shown in the following equation.
Figure 0003944580

上式においてI,Iはそれぞれアーム姿勢に依存しない定数である。したがって慣性モーメントI,Iを有するフライホイールを設け、各フライホイールを、

Figure 0003944580
で駆動すれば反力のモーメント成分の主要な項は消去され、
Figure 0003944580
のみに低減される。 In the above equation, I A and I B are constants that do not depend on the arm posture. Therefore, flywheels having moments of inertia I A and I B are provided,
Figure 0003944580
The main term of the moment component of the reaction force is erased
Figure 0003944580
Only reduced.

以上述べたように、この発明のロボットアーム1A,1Bでは、基部4に対してアーム2,3とは反対方向にカウンタウェイト11,13を突設するので、反力の力成分を簡単な機構で消去することができる。また、アーム2,3を回動させるサーボモータ7,8の回転軸70,80に対してその反動モーメントを相殺するように働くフライホイール71,81を設けたので、反動モーメントを大幅に低減することができる。すなわち、アーム2,3の運動により発生する反動を簡単な機構で消去あるいは大幅に低減することができ、それによって基部4や据え付け部に発生していた振動を低減でき、作業精度を向上させることができる。また、高速作業が可能となり、作業効率も向上させることができる。   As described above, in the robot arms 1A and 1B according to the present invention, the counterweights 11 and 13 project from the base 4 in the direction opposite to the arms 2 and 3, so that the force component of the reaction force can be simplified. Can be erased. Further, since the flywheels 71 and 81 that act to cancel the reaction moment are provided to the rotation shafts 70 and 80 of the servomotors 7 and 8 that rotate the arms 2 and 3, the reaction moment is greatly reduced. be able to. That is, the reaction caused by the movement of the arms 2 and 3 can be eliminated or greatly reduced by a simple mechanism, thereby reducing the vibration generated in the base 4 and the installation part, and improving the working accuracy. Can do. Further, high-speed work is possible, and work efficiency can be improved.

この発明が適用されるロボットアームの外観図である。1 is an external view of a robot arm to which the present invention is applied. 図1のロボットアームのアーム構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the arm structure of the robot arm of FIG. ロボットアームの反力の力成分を消去する場合の考え方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the view in the case of deleting the force component of the reaction force of a robot arm. 反力の力成分を消去するロボットアームの実際の構成例を示す図である。It is a figure which shows the actual structural example of the robot arm which erase | eliminates the force component of reaction force. ロボットアームの運動時に発生する回転モーメントを低減する場合の考え方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the view in the case of reducing the rotational moment which generate | occur | produces at the time of the motion of a robot arm. 運動時に発生する回転モーメントを低減するロボットアームの実際の構成例を示す図である。It is a figure which shows the actual structural example of the robot arm which reduces the rotational moment which generate | occur | produces at the time of an exercise | movement. この発明が適用されるロボットアームをモデル化した図である。It is the figure which modeled the robot arm to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 本発明が適用されるロボットアーム
1A,1B 本発明のロボットアーム
11 第1カウンタウェイト
12 短軸
13 第2カウンタウェイト
14 短軸
2 第1アーム
2A 第1アーム
20 中間関節
21 基部側リンク
22 先端側リンク
3 第2アーム
3A 第2アーム
30 中間関節
31 基部側リンク
32 先端側リンク
4 基部
5 ハンド側関節
6 ハンド用リンク
7 第1サーボモータ
70 回転軸
71 第1フライホイール
8 第2サーボモータ
80 回転軸
81 第2フライホイール
101 ロボットアーム
102 アーム機構
103 アーム機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot arm to which this invention is applied 1A, 1B Robot arm of this invention 11 1st counterweight 12 Short axis 13 2nd counterweight 14 Short axis 2 1st arm 2A 1st arm 20 Intermediate joint 21 Base side link 22 Tip Side link 3 Second arm 3A Second arm 30 Intermediate joint 31 Base side link 32 Tip side link 4 Base 5 Hand side joint 6 Hand link 7 First servo motor 70 Rotating shaft 71 First flywheel 8 Second servo motor 80 Rotating shaft 81 Second flywheel 101 Robot arm 102 Arm mechanism 103 Arm mechanism

Claims (4)

一端を基部に他端をハンド側関節軸にそれぞれ枢設され、その一端と他端との間に関節を有する第1のアームおよび第2のアームをパンタグラフ式に備えたロボットアームにおいて、
上記基部に対して第1のアームとは反対方向に突設されている第1のカウンタウェイトと、
上記基部に対して第2のアームとは反対方向に突設されている第2のカウンタウェイトと、を備え
上記第1のカウンタウェイトと第1のアームとの全体の重心位置が基部に常時存在し、上記第2のカウンタウェイトと第2のアームとの全体の重心位置が基部に常時存在する、
ことを特徴とするロボットアーム。
In a robot arm having one end as a base and the other end pivotally connected to a hand-side joint shaft, and having a first arm and a second arm having a joint between the one end and the other end in a pantograph manner,
A first counterweight projecting in a direction opposite to the first arm with respect to the base,
A second counterweight projecting in a direction opposite to the second arm with respect to the base ,
The entire center of gravity position of the first counterweight and the first arm is always present at the base, and the entire center of gravity position of the second counterweight and the second arm is always present at the base.
A robot arm characterized by that.
上記第1のアームを一端側を介して回動させる第1のアクチュエータと、
上記第1のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第1のフライホイールと、
上記第2のアームを一端側を介して回動させる第2のアクチュエータと、
上記第2のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第2のフライホイールと、
を備える請求項1に記載のロボットアーム。
A first actuator for rotating the first arm via one end side;
A first flywheel that acts to cancel the reaction moment with respect to the rotational axis of the first actuator;
A second actuator for rotating the second arm through one end side;
A second flywheel that acts to cancel the reaction moment with respect to the rotational axis of the second actuator;
The robot arm according to claim 1.
上記第1のフライホイールは、第1のアクチュエータの回転軸に歯車列を介して設けられ、その回転軸とは歯車列によって逆回転させられ、
上記第2のフライホイールは、第2のアクチュエータの回転軸に歯車列を介して設けられ、その回転軸とは歯車列によって逆回転させられる、請求項2に記載のロボットアーム。
The first flywheel is provided on a rotation shaft of the first actuator via a gear train, and is rotated in reverse from the rotation shaft by the gear train,
The robot arm according to claim 2, wherein the second flywheel is provided on a rotation shaft of the second actuator via a gear train, and is reversely rotated by the gear train.
一端を基部に他端をハンド側関節軸にそれぞれ枢設され、その一端と他端との間に関節を有する第1のアームおよび第2のアームをパンタグラフ式に備えたロボットアームにおいて、
上記第1のアームを一端側を介して回動させる第1のアクチュエータと、
上記第1のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第1のフライホイールと、
上記第2のアームを一端側を介して回動させる第2のアクチュエータと、
上記第2のアクチュエータの回転軸に対してその反動モーメントを相殺するように働く第2のフライホイールと、
を備えることを特徴とするロボットアーム。
In a robot arm having one end as a base and the other end pivotally connected to a hand-side joint shaft, and having a first arm and a second arm having a joint between the one end and the other end in a pantograph manner,
A first actuator for rotating the first arm via one end side;
A first flywheel that acts to cancel the reaction moment with respect to the rotational axis of the first actuator;
A second actuator for rotating the second arm through one end side;
A second flywheel that acts to cancel the reaction moment with respect to the rotational axis of the second actuator;
A robot arm characterized by comprising:
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