JPH0355192A

JPH0355192A - バランス機構

Info

Publication number: JPH0355192A
Application number: JP18763789A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Igarashi; 政浩五十嵐
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1991-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0716904B2

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バランス機構に係り、特に巻径の異なる複数の
コイルバネが同心円状に配設されたバランス機構に関す
る。

従来の技術例えば、旋回ベース、支柱、アーム等の複数の可動部を
有する多関節型の工業用ロボットにおいては、旋回ベー
ス上で回動自在に支承された支柱が前方向又は後方向に
回動したとき、支柱をその僚置に保持するバランス機構
が旋回ベースと支柱との間に設けられている。この種の
バランス機構の一手段として、支柱が水平方向に大きく
傾斜するにつれてより大きな保持力を発揮できるように
巻径の異なる複数の圧縮コイルバネが同心円状に配設し
た構或とすることが考えられている１．発明が解決しよ
うとする課題ところが、上記バランス機構では、巻径の異なる複数の
コイルバネの巻方向が全て同一方向になっており、例え
ば右巻きに巻回された複数のコイルバネが同心円状に配
設されている。従って、上記支柱が水平方向に回動する
と、その回動角が大きくなるにつれて全長の長いコイル
バネから順次圧縮される。しかしながら、上記バランス
機構では複数のコイルバネの巻方向が同一方向であるの
で、隣接するコイルバネ同士が互いに噛合ってしまい、
バネ力を発揮できなくなるばかりか、異常音の発生及び
コイルバネの破損等の不都合が生じやすかった。さらに
は、組立時にコイルバネ同士がからみ合って組守作業が
やりにくかった。

このような、コイルバネ間の噛合いを防止するため、従
来のバランス機構では、コイルバネとコイルバネとの間
に筒状の仕切板を挿入してコイルバネ間の干渉を防止す
ることが考えられている。

又、別の方法としては、］イルバネの゛Ｆ径方１ζｊ１
の間隔を大きくとることにより］イルバネ同」が干渉し
ないようにすることが考えられている．，しかしながら
、上記の如く、複数のコイルバネ間の夫々に仕切板を介
在させる場合、バランス機構の重吊が重くなり、旋回ベ
ースの駆動部の負担が１ｆ’Ｊ人するといった課題が生
リ゜る１，又、各コイルバネの半径方向の間隔を大きく
するとバランス機構が大型化してしまうといった課題が
生ずる．１そこで、本発明は上記課題を解決したバラン
ス機構を提供することを目的とする、．課題を解決するための千段本発明は、上記バランス機構において、隣接する少なく
とも２つのコイルバネの巻１ノ向を亙いに逆向きにした
ものである、，作用同心円状に隣接する内側のコイルバネと外側のコイルバ
ネとの間で噛み合い状態になることを防止するとともに
コイルバネ同士の干渉による異常音の発生、コイルバネ
の破損を防止して、同心円状に配設された複数のコイル
バネにより安定的に可動部を保持する。

実施例第１図に本発明になるバランス機構の一実施例が適用さ
れた工業用ロボッ］一を示し、第２図に本発明の要部を
示す、，両図中、■業用ロボット１は電動式の多関節型ロボット
であり、例えば塗装用ロボット等として使用される。

２はバランス機構で、可動部としての支柱７をその回動
｛ｆｆ置に保持するように支柱７と旋回ベス６との間に
設けられている、，尚、バランスｉｕ４２は後述するよ
うに筒状のケース３内に巻径の異なる複数のコイルバネ
を同心円状に配設してなる１，第１図において、ベース
４の上には、旋回駆動部５が設けられている。旋回駆動
部５の上には、ベース４に固定された軸線Ａを中心とし
て回動する旋回ベース６が設けられている。旋回ベース
６上のブラケット６ａには、旋回ベース６の軸ｍＡと直
交する軸線Ｂを中心として回動する支柱７が設けられて
いる。また、旋回へース６上のブラケット６ａには、支
柱駆動部８が設けられている。

そして、支暑』７の上端部には、支柱７の軸線Ｂと平行
な幀線Ｃを中心として回動するアーム９が回動自在に設
けられている、．このアーム９と支Ｕ７の連結部には、
アーム駆動部１０が設けられている。また、アーム９の
後部には、手首駆動部１１が設けられている。さらに、
アーム９の先端には、手首機＄１１１２が設（プられて
ぃる３，手１１構１２には、ケース１３．１４及び取イ
＝Ｊ＃ｌ１５が設けられている。ケース１３は、アーム
９の軸線Ｃに平行な軸線Ｄを中心とし−Ｃ回動するよう
になっている。ケース１４は、ケース１３の軸線Ｄに直
交する軸線Ｅを中心として回動するようになっている、
，取付軸１５は、例えば準装ガン等の作業ツ５ −ル等を取り付けるもので、ケース１４の軸線Ｅに直交
する軸線「を中心として回動するようになっている。

ここで、バランス機構２について説明する。

第２図において、バランス機構２は、筒状のケース３と
、ケース３内に挿入された巻径の異なる４木のコイルバ
ネ１６〜１９と、バネ受け２０と、ロツド２１とよりな
る１．ケース３は上端に支往７に連結される連結部３ａ
を有し、下端外周に鍔部３ｂを有する。

各コイルバネ１６・〜１９は夫々前述の如く巻径が異な
るとともに全長も異なっている。即ち、最外周のコイル
バネ１６は全長Ｌ１で最も長く、その内側に拉置するコ
イルバネ１７〜１９の全長Ｌ２〜Ｌ４は内側のコイルバ
ネほど短くなってぃる（Ｌ＋　＞Ｌ２＞Ｌ３：’ｔａ　
）ｏ上記４木のコイルバネ１６・〜１９は隣り合う」イ
ルと逆向きになるように巻回されている。本実施例の場
合、コイルバネ１６．１８の巻方向は右巻きであり、他
のコイルバネ１７．１９の巻方向６は左巻きになっている。従って、支柱７が回動するとき
、後述するように各コイルバネ１６・〜１９間の噛合い
が防正される。

そのため、各コイルバネ１６−　１９の夫々゛［径ｈ向
の間隔ができるだけ小さくしてあり、バランス機構２全
体がコンパクト化されている。又、各コイルバネ１６〜
１９間の噛合いを防０−するため、各コイルバネ１６・
〜１９の間に簡状の什切を設【ノないで済み、軽吊化も
図られている。

バネ受け２０は各−］イルバネ１６−１９の下端が当接
する階段状の当接部２０ａ〜２０ｄを有し、ボルト２２
にＪ：りケース３の鍔部３ｂに固定されている。

ロツド２１はバネ受け２０の中央孔２０ｅを貫通してケ
ース３内に挿入されており、その先端には各コイルバネ
１６・〜１９の上端が当接する当接板２１ａが設けられ
ている。又、ロツド２１Ｉよ下端に旋回ベース６のブラ
ケット６ａの上部に固定された連結具２３に連結される
連結部２ｌｂを右する。

支柱７が旋回ベース６上で垂直方向に起豆しているとき
、バランス機構２は第２図に示す状態である。即ち、最
外周のコイルバネ１６のみがゼ１接板２１ａに当接して
いる。

今、支柱７が支柱駆動部８に耶動されて、前方に回動す
るものとする。支柱７が垂直位置より前方に回動すると
、バランス機構２の両端の連結部３８．２１ｂ間の距離
が延びることになり、その結果ロツド２１はケース３よ
り抜け出るｈ向に変位する。よって、ロツド２１の当接
板２１ａが第２図中矢印Ｘ方向にｆｉｌ！！動し、］イ
ルバネ１６が圧縮される。この傾斜位置で支柱７が停止
すると、支柱７に竹用する重力モーメントとフイルバネ
１６のバネ力とが釣り合い、支柱７はその位置に保持さ
れる。

又、さらに支柱７が回動して＠動角度が大きくなると、
ロツド２１の当接板２１ａが２番目のコイルバネ１７に
も当接する、．従って、支柱７は回動角度が人きくなる
にしだかい重力モーメントが大きくなるが、バランス｝
ｊｉｌ２では外側２本のコイルバネ１６．１７の合力に
より支柱７を保持づる。同様に、支柱７が水平ｙノ向に
向って回動するにしたがい、当接板２１ａがさらに矢印
Ｘ方向に摺動して内側コイルバネ１８．１９にも当接し
、最終的には４木のコイルバネ１６・〜１９のバネ力に
より支柱７をその回動｛１７愉に保持することになる。

このように、各コイルバネ１６・〜１９は゛［径方向の
間隔が小さいので、各コイルバネ１６−１９が上記の如
く圧縮される過程で隣り合うコイルバネ同士が干渉しや
すくなる。ところが、コイルバネ１６・〜１９は前述の
如く、コイルバネ１６，１８の巻方向が左巻きで、他の
コイルバネ１７，１９の巻方向が右巻きであり、隣り合
う」イル同士が逆向きに巻回されているので、従来のよ
うにコイルバネ同士が噛合ってしまうことが防止される
。従って、バランス機構２は支柱７がどの回動位置にあ
っても常に安定したバネ力を発揮して支柱７をその伶置
に保持できる。よって、］イルバネ同士の噛合いにより
異常名が発生したり、ある９いはコイルバネが破損してしまうことが防止される。又
、組立時においては、各コイルパネ１６〜１９がからみ
合うことなくケース３内に挿入できるので、組立作業が
やり易く、組立工程の能率が高められている，１尚、上記実施例ではｆ業用ロボットの支＋１　７を保持
するバランス機構として説明したが、これに限らず、工
業用口ボット以外の可動部を有する装置のバランス機構
としても適用できるのは勿論である。

又、上記実施例では４本のコイルバネの巻方向が夫々隣
接するコイルバネの巻方向と逆の向ぎとなるようにした
が、これに限らず、４本のコイルバネ１６〜１９のうち
干渉する危険竹の高いコイルバネのみの巻方向を逆向き
とするようにしても良い。又、コイルバネの本数は上記
実施例の如く４本に限らず、２本以上あれば良い。

又、＋記バランス機構の取伺は上記実施例に限らず、ロ
ツドを上方にして上一記実施例と逆向きになるようにし
ても良い。

１　０発明の効果上述の如く、本発明なるバランス機構は、同心円状に隣
接する少なくとも２つのコイルバネの巻方向を互いに逆
向きにしたため、コイルバネ同士の噛合いを防止でき、
コイルバネ間の１−渉により生ずる異常音の発生、バネ
の破損等を防止でき、しかも各コイルバネ間の半径１ノ
向の間隔をできるだけ小さくして機構全体の」ンパクト
化を図れるとともに、各コイルバネ間の什切が不要にな
り軽量化を図ることもできる．，ざらには、絹立時複数
の各コイルバネ同１がからまないため、１１ヤη業が容
易になり短時間で組立てることができる等の特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるバランス機構の一実施例が適用さ
れた工業用ロボットの斜視図、第２図は本発明の要部を
拡入して示す縦断面図である。１・・・工業用ロボット、２・・・バランス機構、３・
・・ケース、６・・・旋回ベース、７・・・支柱、１６
−１９・・・コイルバネ、２０・・・バネ受【ノ、２１
・・・ロツド、．１１Ｍ１図

Claims

【特許請求の範囲】巻径の異なる複数のコイルバネが同心円状に配設され、
該複数のコイルバネのバネ力により回動自在に設けられ
た可動部をその回動位置に保持するバランス機構におい
て、前記同心円状に隣接する少なくとも２つのコイルバネの
巻方向を互いに逆向きにしたことを特徴とするバランス
機構。