JPH01109088A

JPH01109088A - 工業用ロボット

Info

Publication number: JPH01109088A
Application number: JP26421087A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 宏鈴木; Hiroshi Godai; 浩志五代
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-04-26
Also published as: JPH0317634B2

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、多関節ロボットのティーチング操作の操作性
を向上させることができる工業用ロボット？ご関する。

「従来の技術」工業用の多関節ロボットには、いわゆるティーチング、
プレイバック操作時における作業者の負担を軽減するた
めのバランス機構が設けられている。

第３図及び第４図は、このバランス機構を有する工業用
ロボットの一従来例を示すもので、前記バランス機構は
、駆動装置、制御装置等が内蔵されるとともに装置全体
を支えろベース（ボックス）ｌ上に水平面内で回動する
ターンテーブル２を設け、このターンテーブル２に支点
（軸）３を設け、この支点３に支柱４の下端部を垂直面
内で回動自在に支持させ、この支柱４の上端部に設けた
支持軸５に、先端に手首機構６を介してグリップ、塗装
ガン等の作業具７を有するアーム８の基端部を垂直面内
で回動自在に連結し、さらに、前記ターンテーブル２の
上面に設けたブラケット９に連結ビンＩＯを設けると共
に支柱４の上部に連結ピン１１を設け、これら連結ピン
１０．１１間に引っ張りばね１２を設けた構成となって
いる。

そして、ティーチングを行う場合には、作業者がアーム
８の先端に設けられたグリップ（図示せず）を握ってこ
のアーム８の先端の作業具７を移動させろようになって
いる。

［発明が解決しようとする問題点」ところで、前記ティーチングにおいては、作業者の操作
力を小さくしたいという要望があり、この操作力を小さ
くするには、前記引っ張りばね！２のばね定数を小さく
することが必要となるが、これとは逆に、支柱４を垂直
にバランスさせる時には、これに要する力を発生させる
ためには前記引っ張りばね１２を所定のスペースに納め
なければならないためにこの引っ張りばね１２のばね定
数を大きくしなければならない。

ところが、このように引っ張りばね１２のばね定数を大
きくした場合、第４図に示すように、垂直状態からの支
柱４の傾斜角が大きいときには引っ張りばね１２が著し
く引き伸ばされることによりばね力が増大する。このば
ね力は、支柱４．アーム８１手首機構１作業具等の支柱
１２及び支柱１２より先の部分の重量から生じるモーメ
ントに対して、支柱１２を引き起こしてバランスさせる
ために必要なモーメントよりも著しく大きなモーメント
を生じさせる大きさとなる。即ち、支柱４を垂直にバラ
ンスさせるために、支柱４を引き起こすためには必要以
上にばね定数が大きい引っ張りばねを使用していること
になる。その結果、作業員がロボットに対してティーチ
ングを行う際に大きな力が必要になり、操作性が悪いと
いう問題があった。

本発明は、従来のものがもつ以上のような問題点を解決
し、ティーチング操作の操作性を向上させることを目的
とする。

「問題点を解決するための手段」本発明は、前記目的を達成させるために次のような構成
としている。即ち、ベースに水平面内で旋回自在に設け
られたターンテーブルと、該ターンテーブルに設けられ
た支点に基端部が垂直面内で回動自在に支持された支柱
と、該支柱の上部に垂直面内で回動自在に支持されたア
ームとを備えた工業用ロボットにおいて、前記支柱の上
部に垂直面内で回動自在に設けられた回転部材と、該回
転部材の一端と前記ベース上に設けられた支持部との間
にそれぞれ両端を回動自在に取り付けられた第１ばねと
、前記回転部材の他端と前記支柱下端の支持部との間に
それぞれ両端を回動自在に取り付けられた第２ばねとを
有する構成としている。

「作用」支柱を垂直状態にバランスさせる場合には、回転部材が
回動して第１ばねを縮めこの第１ばねのばね力を弱める
ことはなく、第１ばねは従来の工業用ロボットの支柱の
両側に設けられた引っ張りばねと同様な力を発生し、支
柱は垂直にバランスする。

また、支柱が傾斜した位置に移動した場合には、第１ば
ねが伸びてその力が大きくなろうとするが、第２ばねの
ばね力の方が弱くなるため、回転部材が第１ばねを縮め
る方向に回動して第１ばねの伸びを小さくシ、ばね力を
弱めるため、第１ばねによるモーメントを、支柱を引き
起こしてバランスさせるために必要な最小のものに近く
設定するこ〉ができるようになり、これにより　ロボッ
トのティーチング時の操作力を適切な力に軽減し操作性
を向上させる。

「実施例」以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。なお、前記従来例と同一部分には同一符号を
付してその一部の説明を省略する。

図中２１はモータ及びこのモータに接続された減速機か
らなりターンテーブル２の一側面に取り付けられたモー
タユニットであり、このモータユニット２１には連結部
材を介して前記支柱４が接続されている。また、ターン
テーブル２のモータユニット２１と反対側の側面にはモ
ータユニット２１と同様なモータユニットが取り付けら
れており、このモータユニットには支柱４内に納められ
た　リンク機構（図示せず）を介して前記アーム８が連
結されている。

ターンテーブル２の上面には、支柱４の側面後方に位置
してブラケット９が設けられ、このブラケット９には連
結ピン（支持部）ｌＯが固定されている。この連結ピン
１０には、ロッドエンド形球面軸受２２が連結ピンＩＯ
に対して揺動自在に取り付けられている。

支柱４の側面下端部の前方部には、第１図における連結
ピン１０と同一高さに位置して固定ピン（支持部）２３
が固定されている。この固定ピン２３には前記ロッドエ
ンド形球面軸受２２と同一構成のロッドエンド形球面軸
受２２が固定ピン２３に対して揺動自在に取り付けられ
ている。固定ピン２３は支点３を通る垂直線Ｃに対し連
結ピンＩＯと対称位置に設けられている。

一方、支柱４の側面上部には、支柱４が垂直状態とされ
た第１図に示す状態において、支点３を通る垂直線Ｃ上
に位置し、かつ支持軸５の下方に位置して軸２４及びこ
の軸２４から所定寸法下方に位置して突起状のストッパ
２５が設けられている。軸２４にはレバー（回転部材）
２６が垂直面内において回動自在に取り付けられており
、このレバー２６はその回動範囲をストッパ２５により
規制されるようになされている。

レバー２６の一端には軸、ロッドエンド形球面軸受２７
を介して第１ばね２８の一端が揺動自在に取り付けられ
、この第１ばね２８の他端は前記連結ピンｌＯに取り付
けられたロッドエンド形球面軸受２２のロッド部分に取
り付けられている。

また、レバー２６の他端には軸、ロッドエンド形球面軸
受２７を介して第２ばね２９の一端が揺動自在に取り付
けられ、この第２ばね２９の他端は前記固定ピン２３に
取り付けられたロッドエンド形球面軸受２２のロッド部
分に取り付けられている。レバー２６の両端のロッドエ
ンド形球面軸受２７は軸２４から等距離位置に設けられ
た前記軸に取り付けられている。また、第２ばね２９は
第１ばねと同一ばねとされている。

なお、ブラケット９．連結ピン１０．ロッドエンド形球
面軸受２２．軸２４．ストッパ２５．レバー２６．ロッ
ドエンド形球面軸受２７．第１ばね２８．第２ばね２９
等は支柱４の側面の両側に設けられている。

しかして、支柱４を垂直状態にバランスさせる場合には
、第１ばね２８と第２ばね２９とが長さ強さ等、同一と
され、支柱４を垂直状態としたときに支点３を通る垂直
線Ｃに対し第１−ばね２８と第２ばね２９とが対称状に
設けられているので、レバー２６が回動して第１ばね２
８を縮めこの第１ばね２８のばね力を弱めることはなく
、第１ばね２８は第３図に示す引っ張りばね１２と同様
な力を発生し、支柱４は垂直にバランスする。

支柱４が前方（第１図、第２図における左側）に傾斜さ
せられた場合には、第１ばね２８が伸びてその力は大き
くなろうとするが、第２ばね２９のばね力の方が弱くな
るため、レバー２６が第１ばね２８を縮める方向（第１
図、第２図における時計回り方向）にストッパ２５に当
接するまで回動して第１ばね２８のばね力を弱める。こ
のため、第１ばね２８のばね力を、支ｔｆ、４を引き起
こしてバランスさせるために必要なモーメントを得るこ
とができる最小のものに近付けて設定することができる
ようになり、その結果、ロボットのティーチング時の操
作力を適切な力に軽減しロボットのティーチング時の操
作性が向上する。

なお、前記実施例においては、支柱４の外側に第１ばね
２８．第２ばね２９を設けたが、これに限られることな
く、支柱４を筒状のものとし、この支柱４内に前記第１
ばね２８．第２ばね２９を内蔵してもよく、このように
すれば、前記実施例と同様の機能が得られる上に外観が
よくなる。

また、前記第１の実施例においては、ターンテーブル２
の上方に第１ばね２８．第２ばね２９を設けたが、これ
に限られることなく、これらのばねにリンク機構を併用
すれば、第！ばね２８．第２ばね２９共にそれらの下端
部をベースｌ上に配置することも可能である。

また、前記第１の実施例においては、第１ばねと第２ば
ねとの２本のばねを用いたが、これに限られることなく
、これら第１．第２ばねと同様の機能を果たす２本以上
のばねを用いてもよい。

また、前記第１の実施例においては、第１．第２ばねを
レバーに取付けたが、これに限られることなく、第１．
第２ばねをレバーに代わる滑車９回転する円板に取り付
けてもよい。

「発明の効果」本発明によれば、支柱の上部に垂直面内で回動自在に設
けられた回転部材の一端とベース上に設けられた支持部
との間及び前記回転部材の他端と支柱の下端の支持部と
の間にそれぞれ第１ばね。

第２ばねを設けたので、ａ、支柱を垂直状態にバランスさせることができるのは
勿論のこと、ｂ、支柱が傾斜した位置に移動する場合には、回転部材
が第１ばねを縮める方向に回動して第１ばねのばね力を
弱めるため、ばねのばね力を従来より小さくすることが
でき、Ｃ１これによりロボットのティーチング時の操作力を適
切な力に軽減し操作性を向上させることが可能となる。

ｄ、また、前記ばね力を小さくすることができることか
ら、第１．第２ばねのコイル径を小径とし得るので設計
の自由度が高まり、ｅ、ベース上の第１．第２ばねの支持部に加わるばね力
が軽減されこれら支持部の強度上の余裕が生じるためこ
れら支持部を小形化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は支柱が垂直にバランスしている状態を示す側面図
、第２図はその支柱が傾斜した状態を示す側面図、第３
図及び第４図は従来の工業用ロボットの一例を示すもの
で、第３図は支柱が垂直にバランスしている状態を示す
側面図、第４図は支柱が傾斜している状態を示す側面図
である。１・・・・・・ベース（ボックス）、２・・・・・・タ
ーンテーブル、３・・・・・・支点（軸）、４・・・・
・・支柱、６・・・・・・アーム、ＩＯ・・・・・・連
結ピン（支持部）、２３・・・・・・固定ピン（支持部
）、２６・・・・・・レバー（回転部材）、２８・・・
・・・第１ばね、２９・・・・・・第２ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

ベースに水平面内で旋回自在に設けられたターンテーブ
ルと、該ターンテーブルに設けられた支点に基端部が垂
直面内で回動自在に支持された支柱と、該支柱の上部に
垂直面内で回動自在に支持されたアームとを備えた工業
用ロボットにおいて、前記支柱の上部に垂直面内で回動
自在に設けられた回転部材と、該回転部材の一端と前記
ベース上に設けられた支持部との間にそれぞれ両端を回
動自在に取り付けられた第１ばねと、前記回転部材の他
端と前記支柱下端の支持部との間にそれぞれ両端を回動
自在に取り付けられた第２ばねとを有することを特徴と
する工業用ロボット。