JPH0239759Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、工業用ロボツトに係わり、特に、多
関節形工業用ロボツトのバランスを維持するバラ
ンス機構に関するものである。

「従来の技術」 多関節形工業用ロボツトには、いわゆるテイー
チングプレイバツク操作時における作業者の負担
を軽減するため、あるいは、停電等によつて突発
的に動力源が断たれた場合における支柱やアーム
等の傾倒等を防止するために、バランス機構が付
設されている。

第３図は、上記バランス機構を備えた工業用ロ
ボツトの一従来例を示すもので、支持台１に支柱
２を揺動自在に立設し、この支柱２に、先端に手
首を有するアーム３を揺動自在に軸支して取付け
ると共に、上記支持台１上で支柱２の揺動中心４
より上方に設けた支点５と、上記アーム３と支柱
２との軸支部６との間に支柱用のバランスばね７
を設け、さらに、支柱２の上端部に設けた三角板
８上で上記軸支部６より上方の支点９と、アーム
３の先端に設けた支点１０との間にアーム用のバ
ランスばね１１を配設した構成となつている。

そして、支柱２が直立状態から図示の如く傾倒
した場合には、支柱２の傾倒角と支柱用のバラン
スばね７の傾倒角との間にずれが生じて支柱用の
バランスばね７が伸長し、その復元力により支柱
２が直立状態へ復元する。また、アーム３が水平
状態から図示の如く傾倒すると、アーム３とアー
ム用のバランスばね１１のなす角度が増大してア
ーム用のバランスばね１１が伸長し、その復元力
によりアーム３が水平状態へ復元するようになつ
ている。

「考案が解決しようとする問題点」 ところで、上記アーム用のバランスばね１１
は、アーム３の内部に特に複雑な機構が組み込ま
れていない工業用ロボツトの場合は、これをその
内部に組み込んでしまうことができる。ところ
が、アーム３の内部に手首の駆動用の伝動チエー
ンなどが多数組み込まれている工業用ロボツトに
おいては、バランスばね１１をその内部に組み込
んでしまうことはスペースの関係上できない。こ
のため、アーム用のバランスばね１１はアーム３
の外部に設けなければならず、アーム３回りの構
造が複雑になると共に、大型化してしまうという
不具合があつた。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、支
柱とアームのバランスを確実に維持することがで
き、しかも、アーム回り等の構造が極めて簡略化
された工業用ロボツトを提供することを目的とす
る。

「問題点を解決するための手段」 及び「作用」 上記目的を達成するために本考案の工業用ロボ
ツトは、支持台に揺動自在に立設された支柱と、
該支柱に揺動自在に軸支され、一端が手首となり
他端が支柱より突出して基端部となつたアーム
と、支持台に揺動自在に軸支されたリンク部材
と、一端が前記アームの基端部に軸支され他端が
前記リンク部材に軸支されて前記支柱と平行状態
を維持しつつ前記アームを上下動させるロツド
と、前記アームの基端部に設けられた第１の支点
と、前記支持台に設けられ前記支柱の揺動中心よ
り前記アームの基端部側でかつ前記支柱の揺動中
心より上方に配置された第２の支点と、前記第１
の支点と第２の支点との間に取り付けられた引つ
張りばねとから構成されていることを特徴とする
ものである。そして、このような構成によつて、
アームと支柱の自重による支柱の揺動中心回りの
モーメントがアームの姿勢に影響を受けないよう
にするとともに、前記支柱の揺動中心回りのモー
メントとアームの自重によるアームの揺動中心回
りのモーメントの両モーメントが前記引つ張りば
ね一つで打ち消されるようにしたものである。

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第１図および第２図
を参照して説明する。

第１図は、本考案に係る工業用ロボツトの全体
を示すもので、図中２０は基台である。この基台
２０の上部には旋回台（支持台）２１が設けら
れ、この旋回台２１は旋回モータ２２によつて図
中矢印Ａの如く水平に旋回せしめられるようにな
つている。この旋回台２１の上部に支持スタンド
２３が設けられ、この支持スタンド２３には、５
台のモータ２４，…，２８が水平に設けられると
共に、支柱２９がその下端を軸３０によつて軸支
されて揺動自在に立設されている。そして、この
支柱２９は上記モータ２４によつてリンク機構３
１を介して図中矢印Ｂの如く揺動せしめられるよ
うになつている。ここで、リンク機構３１は、基
端が支柱２９に取り付けられたリンク部材３１ａ
と、基端がモータ２４の出力軸に取り付けられた
駆動リンク３１ｃと、一端がリンク部材３１ａの
先端に軸支され他端が駆動リンク３１ｃの先端に
軸支されて支柱２９と平行状態を維持する短尺ロ
ツド３１ｂとよりなるものである。また、上記支
柱２９の上端にはアーム３２がその基端３２ａに
近い所定部位３２ｂを軸３３によつて軸支されて
揺動自在に取付けられている。このアーム３２の
基端３２ａには、支柱２９と平行をなすように配
設されたロツド３４の上端が回動自在に取付けら
れ、このロツド３４の下端はリンク機構３５を介
して上記モータ２５に連結されている。そして、
モータ２５によりリンク機構３５を介してロツド
３４が支柱２９と平行状態を保つたまま上下動さ
れて、アーム３２が軸３３を中心として図中矢印
Ｃの如く揺動せしめられるようになつている。こ
こで、リンク機構３５は、軸３０を中心として揺
動自在になるようにその基端が支持台２１のスタ
ンド２３に取り付けられたリンク部材３５ａと、
基端がモータ２５の出力軸に取り付けられた駆動
リンク３５ｃと、一端がリンク部材３５ａの先端
に軸支され他端が駆動リンク３５ｃの先端に軸支
されて支柱２９と平行状態を維持する短尺ロツド
３５ｂとよりなるものである。

さらに、上記アーム３２の先端３２ｃには手首
３６が備えられている。この手首３６は、手首箱
３７と、この手首箱３７に組み込まれた旋回箱３
８と、この旋回箱３８に設けられた手首軸３９と
から成る。そして、上記モータ２６，２７，２８
の回転力が、支柱２９及びアーム３２の内部に設
けられた各チエーン駆動機構４０，４１，４２を
介して手首３６に伝えられ、手首箱３７が図中Ｄ
方向に、旋回箱３８がＥ方向に、手首軸３９がＦ
方向にそれぞれ回動させられるようになつてい
る。

一方、上記アーム３２の基端３２ａには第１の
支点（ピン）４３が設けられている。また、上記
旋回台２１の上には支持板４４が鉛直に固定して
取付けられ、この支持板４４の上部側面で上記軸
３０（支柱２９の揺動中心）より所定高さ上方の
位置には、第２の支点（ピン）４５が設けられて
いる。そして、この第１の支点４３と第２の支点
４５との間に、引つ張りばねより成るバランスば
ね４６が、各ばね受け４７，４８を介して取付け
られている。このバランスばね４６は、支柱２９
が直立状態にあるときに上記ロツド３４と平行に
なるように、また、ロツド３４に近接して、配設
され、上記アーム３２と支柱２９の双方のバラン
スを保つようになつている。

上記の如く構成された工業用ロボツトにおい
て、支柱２９が第２図ａに示すような直立状態か
ら、第２図ｂに示すように傾倒すると、ロツト３
４が支柱２９と平行を保つて傾倒すると共に、ア
ーム３２が水平移動するが、その際、アーム３２
の移動に伴つてその基端３２ａに設けられた第１
の支点４３が水平に移動することから、バランス
ばね４６も傾倒する。このバランスばね４６の傾
倒角は、その第２の支点４５が支柱２９の揺動中
心である軸３０より上方の位置にあることから、
支柱２９の傾倒角よりも大きくなり、バランスば
ね４６は傾倒に伴つて伸長する。そして、そのバ
ランスばね４６の復元力Ｐにより、支柱２９に軸
３０を中心とする時計回りの回転モーメントが作
用して、支柱２９は元の直立状態に戻る。また、
支柱２９が上記とは逆の方向に傾倒した場合に
も、バランスばね４６は傾倒して伸長し、その復
元力Ｐにより、支柱２９に軸３０を中心とする反
時計回りの回転モーメントが作用して、支柱２９
は直立状態に戻る。

一方、支柱２９は直立状態のままでアーム３２
が、手首３６やその自重によつて傾倒した場合に
は、アーム３２の基端３２ａに設けられた第１の
支点４３の上昇に伴つてバランスばね４６が伸長
し、アーム３２に軸３３を中心とする反時計回り
の回転モーメントが作用して、アーム３２は水平
状態に戻る。また、第２図ｃに示す如く、支柱２
９及びアーム３２の双方が傾倒した場合には、そ
の双方の傾倒に伴う第１の支点４３の移動により
バランスばね４６が傾倒して伸長し、その復元力
Ｐにより、支柱２９には軸３０を中心とする反時
計回りの回転モーメントが、また、アーム３２に
は軸３３を中心とする反時計回りの回転モーメン
トがそれぞれ作用し、支柱２９及びアーム３２の
双方が元の直立状態及び水平状態にそれぞれ戻
る。

このように、この工業用ロボツトでは、一つの
ばね４６により支柱２９とアーム３２の双方の揺
動中心（すなわち、軸３０及び軸３３）回りのモ
ーメントが打ち消される。しかも、この工業用ロ
ボツトは、アーム３２が支柱２９と平行状態を維
持するロツド３４により駆動される構成とされて
いるため、軸３０回りのモーメントの大きさがア
ームの姿勢に影響を受けず支柱の姿勢のみに依存
するものとなる。このため、バネ４６の特性及び
取付位置を調整することによつて支柱の揺動範囲
全域において軸３０回りのアンバランス量（アー
ム３２あるいは支柱４１等の重量による軸３０回
りのモーメントからばね４６による軸３０回りの
モーメントを差し引いた量）を少なくすることが
容易にできるようになる。したがつて、バランス
機構が極めて簡単になるとともに、このバランス
機構は優れた性能（前記アンバランス量をいずれ
の姿勢においても僅かな値にする能力）を発揮す
ることができる。したがつて、バランス機構の性
能は高く維持しながらアーム回りの付属物がなく
なつて全体の構造が簡略化されるので、テイーチ
ング時の作業者の負担軽減性能やロボツトの動作
性能等を維持しつつ、製作コストが従来に比し削
減され、あるいは被作業物との相互干渉が避けら
れるといつた効果を奏する。さらに、バランスば
ね４６はロツド３４に密接させて設けているか
ら、支柱２９回りの構造もすつきりとする。

ところで、上記実施例では、バランスばね４６
として引つ張りばねを用いたが空圧シリンダを用
いてもよい。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案の工業用ロボツト
においては、支柱に沿つて設けた一つのばねによ
り支柱とアームの双方の揺動中心回りのモーメン
トが打ち消され、しかも、このバランス機構は優
れた性能を発揮することができる。すなわち、バ
ランス機構の性能は高く維持しながらアーム回り
の付属物がなくなつて全体の構造が簡略化される
ので、テイーチング時の作業者の負担軽減性能や
ロボツトの動作性能等を維持しつつ、製作コスト
が従来に比し削減され、あるいは被作業物との相
互干渉が避けられるといつた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の一実施例を示すも
ので、第１図は全体の斜視図、第２図ａないしｃ
は動作原理を示す説明図、また、第３図は従来の
工業用ロボツトを示す説明図である。 ２１……旋回台（支持台）、２９……支柱、３
０……軸（支柱の揺動中心）、３２……アーム、
３２ａ……基端（基端部）、３３……軸（アーム
の揺動中心）、３４……ロツド、３５ａ……リン
ク部材、３６……手首、４３……第１の支点（ピ
ン）、４５……第２の支点（ピン）、４６……バラ
ンスばね（引つ張りばね）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 支持台に揺動自在に立設された支柱と、該支柱
   に揺動自在に軸支され、一端が手首となり他端が
   支柱より突出して基端部となつたアームと、支持
   台に揺動自在に軸支されたリンク部材と、一端が
   前記アームの基端部に軸支され他端が前記リンク
   部材に軸支されて前記支柱と平行状態を維持しつ
   つ前記アームを上下動させるロツドと、前記アー
   ムの基端部に設けられた第１の支点と、前記支持
   台に設けられ前記支柱の揺動中心より前記アーム
   の基端部側でかつ前記支柱の揺動中心より上方に
   配置された第２の支点と、前記第１の支点と第２
   の支点との間に取り付けられた引つ張りばねとか
   ら構成されていることを特徴とする工業用ロボツ
   ト。