JPS6350156B2

JPS6350156B2 -

Info

Publication number: JPS6350156B2
Application number: JP59170872A
Authority: JP
Inventors: Takatsugu Kimura
Original assignee: Emu Dee Kk
Current assignee: Emu Dee Kk
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1988-10-06
Also published as: JPS6150782A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は産業ロボツトに関し、とくにロボツト
の一部を構成する枢動型のアームユニツトに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an industrial robot, and more particularly to a pivotable arm unit forming a part of the robot.

（従来の技術）産業用ロボツトとして複数の枢動型アームユニ
ツトを含むものでは、各アームユニツトはアーム
と、そのアームを枢動するためコンピユータの指
令で作動する駆動部から構成され、その駆動部に
はアームの枢動を制御するためロータリエンコー
ダが含まれる。そして、従来のアームユニツトで
はアームの枢動はすべてモータの動力でなされ
た。(Prior Art) In an industrial robot that includes a plurality of pivoting arm units, each arm unit is composed of an arm and a drive section that is operated by a command from a computer to pivot the arm. includes a rotary encoder to control the pivoting of the arm. In conventional arm units, all pivoting of the arm was done by motor power.

（発明が解決しようとする問題点）そのため従来のアームユニツトでは、とくに大
型のものでは大きな動力を要するため一つのアー
ムの基端に２台の電動モータを要し、且つアーム
の慣性に対抗して動作しなければならなかつたた
め、高速な作動ができず、且つ精度を高めるのが
難かしいという問題点があつた。さらにアームの
動作を手動で止めることができず、そのためロボ
ツトに近づくことは極めて危険であり、いくつか
の人身事故が報じられ、安全性の上でも好ましく
ないという問題点があつた。(Problem to be solved by the invention) Therefore, in conventional arm units, especially large ones, two electric motors are required at the base end of one arm to counteract the inertia of the arm. However, the problem was that high-speed operation was not possible and it was difficult to improve accuracy. Furthermore, the movement of the arm cannot be stopped manually, making it extremely dangerous to get close to the robot, and several accidents resulting in injury or death have been reported, posing an unfavorable safety problem.

本発明の目的は上記問題点を解決することであ
つて、少ない動力でアームの枢動が可能であり、
且つ高速、高精度の動作を可能にし、安全性の上
でも好ましいロボツト用アームユニツトを提供す
ることである。 The purpose of the present invention is to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to enable pivoting of the arm with less power,
Another object of the present invention is to provide an arm unit for a robot that enables high-speed, high-precision operation and is preferable in terms of safety.

本発明によるロボツト用アームユニツトの特徴
は、アームの基端にボールねじとシリンダ装置の
組立体を備え、ボールねじのおねじ部は回動しな
いで軸線方向に可動に且つめねじ部は回動のみ可
能にし、そのめねじ部をアームの基端に一体的に
設けると共におねじ部をシリンダ装置のピストン
に連結し、前記シリンダ装置によりボールねじを
介してアームにその重力に対抗する枢動力を付与
して無重力に近い状態にし、従つてモータの僅か
な動力でアームの枢動を可能にし、且つ慣性の影
響を極力少なくしたことである。 The robot arm unit according to the present invention is characterized by having an assembly of a ball screw and a cylinder device at the base end of the arm. The female threaded portion is integrally provided at the base end of the arm, and the male threaded portion is connected to the piston of a cylinder device, and the cylinder device applies a pivoting force to the arm through the ball screw to counteract the gravity. This makes it possible to create a nearly weightless state, thus making it possible to pivot the arm with a small amount of power from the motor, and minimizing the influence of inertia.

実施例次に図面を参照のもとに本発明の実施例に関し
説明する。第１図は基端においてベース１に枢止
されたアームユニツト２ａと、そのアームユニツ
トの先端にその基端が枢止された第２のアームユ
ニツト２ｂとの一対のアームユニツトから成るも
のが示され、アームユニツト２ｂの先端にはワー
クを把持するグリツパー３が取付けられる。グリ
ツパー３は近接スイツチなどの感知部とエアシリ
ンダなどによる把持部からなる。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a pair of arm units, including an arm unit 2a whose proximal end is pivotally fixed to the base 1, and a second arm unit 2b whose proximal end is pivotally fixed to the distal end of the arm unit. A gripper 3 for gripping a workpiece is attached to the tip of the arm unit 2b. The gripper 3 consists of a sensing portion such as a proximity switch and a gripping portion such as an air cylinder.

本発明によるアームユニツト２は第２図に示す
ように、アーム４とそれを枢動するためアーム４
の基端に設けられた駆動部５からなり、本発明は
その駆動部に特徴を有する。駆動部５はボールね
じ６とシリンダ装置７からなり、シリンダ装置７
としては汚れが生じない点でエアシリンダである
のが好ましいが、液圧シリンダであつてもよい。
ボールねじ６のおねじ部８の一端はシリンダ装置
７のピストン９に連結され、且つおねじ部８は軸
線方向に可動であるが回動し得ないようになつて
いる。そのため図示の例ではシリンダ装置７内に
はピストン９を密封状に貫通する適当数のガイド
ロツト１０が設置されているが、おねじ部８の回
り止めは他の構造であつてもよい。 As shown in FIG. 2, the arm unit 2 according to the invention includes an arm 4 and an arm 4 for pivoting the arm 4.
The present invention is characterized by the drive section 5 provided at the base end of the drive section. The drive unit 5 consists of a ball screw 6 and a cylinder device 7.
Although an air cylinder is preferable because it does not cause dirt, a hydraulic cylinder may also be used.
One end of the male threaded portion 8 of the ball screw 6 is connected to the piston 9 of the cylinder device 7, and the male threaded portion 8 is movable in the axial direction but cannot rotate. Therefore, in the illustrated example, an appropriate number of guide rods 10 are installed in the cylinder device 7 so as to sealingly pass through the piston 9, but the rotation prevention of the externally threaded portion 8 may have another structure.

ボールねじ６のめねじ部１１はアーム４の基端
に一体的に、即ち共に回動するように連結しまた
は一体に構成される。第２図に示すように、めね
じ部１１はアーム４の基端に一体に形成してもよ
いが場合によつては第３図に示すようにめねじ部
１１をアーム４とは別の部品として構成し、且つ
めねじ部１１をアーム４の基端に固定してもよ
い。このめねじ部１１は一対の軸受１２，１２′
によつてハウジング１３に支持され、アーム４は
それらの軸受間に設置される。従つて、めねじ部
１１は回転自在になつているが軸線方向には移動
し得ない。１４はシリンダ装置７に加圧流体を供
給する圧力源、即ちエアシリンダであればコンプ
レツサまたはガスボンベであり、液圧シリンダで
あれば油圧ポンプである。その間の供給ライン１
５には圧力調整弁１６が備えられている。なお、
１７はボールねじ６に含まれるボールである。好
ましくは、第２図に見られるように、めねじ部１
１の適当な位置にその回動を止めるブレーキ１
８、例えばスプリングブレーキが設置される。 The female threaded portion 11 of the ball screw 6 is integrally connected to the base end of the arm 4, that is, so as to rotate together with the base end. As shown in FIG. 2, the female threaded portion 11 may be formed integrally with the base end of the arm 4, but in some cases, the female threaded portion 11 may be formed separately from the arm 4 as shown in FIG. It may be constructed as a component and the internal threaded portion 11 may be fixed to the base end of the arm 4. This female threaded portion 11 is connected to a pair of bearings 12, 12'.
The arm 4 is supported on the housing 13 by the bearings, and the arm 4 is installed between these bearings. Therefore, the female threaded portion 11 is rotatable but cannot move in the axial direction. Reference numeral 14 denotes a pressure source that supplies pressurized fluid to the cylinder device 7, that is, a compressor or a gas cylinder in the case of an air cylinder, and a hydraulic pump in the case of a hydraulic cylinder. Supply line 1 between
5 is equipped with a pressure regulating valve 16. In addition,
17 is a ball included in the ball screw 6. Preferably, as seen in FIG.
Brake 1 that stops the rotation at an appropriate position of 1
8. For example, a spring brake is installed.

さらにこのアームユニツト２にはめねじ部１１
を介してアーム４を枢動するための電動モータ１
９が備えられ、そしてアーム４の角度位置をコン
ピユータ（図示せず）に入力するロータリエンコ
ーダ２０が設置される。通常、アーム４は鉛直面
内で枢動するためアームの枢動に要するトルクは
アーム４の角度位置によつて異なるので、エンコ
ーダ２０の信号により圧力調整弁１６はアーム４
の角度位置に応じて自動調整される。なお、第１
図の例では第１のアームユニツト２ａの基端、即
ちそのボールねじ６とシリンダ装置７はベース１
上に置かれるが、第２のアームユニツト２ｂでは
その基端は第１のアームユニツト２ａの先端に設
置される。 Furthermore, this arm unit 2 has a female threaded portion 11.
electric motor 1 for pivoting arm 4 via
9, and a rotary encoder 20 for inputting the angular position of the arm 4 into a computer (not shown). Normally, the arm 4 pivots in a vertical plane, and the torque required for pivoting the arm varies depending on the angular position of the arm 4.
automatically adjusted according to the angular position. In addition, the first
In the illustrated example, the base end of the first arm unit 2a, that is, the ball screw 6 and cylinder device 7 are connected to the base 1.
However, the base end of the second arm unit 2b is placed at the tip of the first arm unit 2a.

（作用）作動時、第４図に示すように、アーム４がA¹
の位置に在れば、その自重およびその先端に負荷
される荷重からめねじ部１１に第４図において時
計方向（矢印Ｗ）のトルクが作用し、従つてめね
じ部１１の回転によりおねじ部８およびピストン
９に、第２図において例えば右方へ移動しようと
する推力を負荷する。もしピストン１にそれに対
抗する圧力がないかまたはそれより弱いと、ピス
トン９は右方に移動してめねじ部１１とアーム４
は下方に枢動するが、圧力調整弁１６によりアー
ム４による前記推力にほぼつり合う圧力がピスト
ン９に負荷され、従つてアーム４はA¹の位置を
保持する。即ちアーム４は無重力の状態に保たれ
る。そしてアーム４をA²の位置に枢動するには
モータ１９を矢印Ｗの反対方向に作動し、A²に
達した際にエンコーダ２０の信号によりコンピユ
ータの指令でモータ１９の作動を停止する。この
ようにアーム４を上方に枢動する際にもアーム４
はボールねじ６およびシリンダ装置７により無重
力状態になつているので、モータ１９は僅かな動
力で充分である。なお、ボールねじ６のピツチを
Ｐとすれば、アーム４がＯ度枢動すれば、ピスト
ン９およびおねじ部８はＯ／360×Ｐだけ移動す
ることは言うまでもない。また、第１図のよう
に、一対のアームユニツトがある場合には、通
常、第５図に示すように第１のアームユニツト２
ａがO₁を枢動する間に第２のアームユニツト２
ｂは、O₂を枢動するように作動する。(Function) During operation, arm 4 moves to A ¹ as shown in Figure 4.
If it is in the position shown in FIG. 4, a clockwise torque (arrow W) in FIG. A thrust force is applied to the piston 8 and the piston 9 to cause the piston 9 to move, for example, to the right in FIG. If there is no or weaker opposing pressure on the piston 1, the piston 9 will move to the right and the internal thread 11 and the arm 4
pivots downwards, but the pressure regulating valve 16 loads the piston 9 with a pressure approximately equal to said thrust by the arm 4, so that the arm 4 maintains the position ^A1 . That is, the arm 4 is maintained in a weightless state. To pivot the arm 4 to the position ^A2 , the motor 19 is operated in the opposite direction of the arrow W, and when the arm 4 reaches the position ^A2 , the operation of the motor 19 is stopped by a command from the computer using a signal from the encoder 20. In this way, even when pivoting the arm 4 upward, the arm 4
Since the motor 19 is in a weightless state due to the ball screw 6 and the cylinder device 7, a small amount of power is sufficient for the motor 19. It goes without saying that if the pitch of the ball screw 6 is P, if the arm 4 pivots by O degrees, the piston 9 and the male threaded portion 8 will move by O/360×P. In addition, as shown in FIG. 1, when there is a pair of arm units, usually the first arm unit 2 is connected as shown in FIG.
The second arm unit 2 while a pivots O ₁
b operates to pivot _O2 .

（発明の効果）上記のように、本発明によれば、アームは無重
力またはそれに近い状態で枢動されるので、慣性
の影響がなく、従つて高速に、且つ正確に動作す
ることができる。その上、アームの駆動に要する
動力は僅かでよく、従つてアームが人体に当れば
アームは止まるだけであり、人体が巻き込まれる
ことはないため安全である。さらにモータのみを
停止し、エンコーダ２０を作動させた状態で手作
業により、このアームユニツトからなるロボツト
に作業させれば、その経路はコンピユータに入力
されるのでコンピユータへの入力が極めて容易で
ある。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the arm is pivoted in a state of zero gravity or near zero gravity, so there is no influence of inertia, and therefore it can operate at high speed and accurately. Moreover, only a small amount of power is required to drive the arm, and therefore, if the arm hits a human body, the arm will simply stop, and the human body will not be caught in it, making it safe. Furthermore, if only the motor is stopped and the encoder 20 is activated and the robot consisting of this arm unit is operated manually, the route will be input to the computer, making it extremely easy to input it to the computer.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明によるアームユニツトで構成さ
れたロボツトの一例の斜視図、第２図はこのアー
ムユニツトの要部断面図、第３図は他の実施例の
一部の断面図、第４図は単一のアームユニツトの
作動を示す側面図、第５図は互に連結された一対
のアームユニツトの作動を示す側面図である。図中、２……アームユニツト、４……アーム、
５……駆動部、６……ボールねじ、７……シリン
ダ装置、８……おねじ部、９……ピストン、１０
……ガイドロツド、１１……めねじ部、１８……
ブレーキ、１９……モータ。 FIG. 1 is a perspective view of an example of a robot configured with an arm unit according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a main part of this arm unit, FIG. 3 is a sectional view of a part of another embodiment, and FIG. The figure is a side view showing the operation of a single arm unit, and FIG. 5 is a side view showing the operation of a pair of mutually connected arm units. In the figure, 2...arm unit, 4...arm,
5... Drive unit, 6... Ball screw, 7... Cylinder device, 8... Male thread part, 9... Piston, 10
...Guide rod, 11...Female thread part, 18...
Brake, 19...motor.

Claims

[Scope of Claims] 1. An arm unit consisting of an arm constituting a part of a robot and a drive section operated by a command from a computer to pivot the arm, wherein the drive section has a female threaded portion at the base of the arm. It includes a ball screw integrally provided at the end, the male threaded portion of the ball screw is movable in the axial direction without rotating, and the female threaded portion is rotatable but not movable in the axial direction. The device further includes a cylinder device having one end of the male threaded portion fixed to a piston, and a motor for pivoting the arm, and the driving portion is provided with a brake for stopping rotation of the female threaded portion. An arm unit for a robot characterized by the following. 2. The arm unit for a robot according to claim 1, wherein the female threaded portion is formed at a base end of the arm. 3. The arm unit for a robot according to claim 1, wherein the female threaded portion is fixed to the base end of the arm. 4. The arm unit for a robot according to claim 1, wherein the cylinder device is an air cylinder. 5. The arm unit for a robot according to claim 1, wherein the cylinder device is a hydraulic cylinder.