JPH04223889A - 工業用ロボット - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工業用ロボットに係り、
特に昇降移動する水平アームのバランス機構を有する工
業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば直交座標形の工業用ロボットにお
いては、先端に塗装ガン等の治具が取付けられた水平ア
ームを垂直アーム（支柱）により昇降自在に支持する構
成となっている。水平アームは垂直アームの前面に設け
られたガイドレールに沿って昇降する。水平アームは先
端に上記治具が取付けられ、且つ治具を水平方向に駆動
する駆動部が設けられているため、かなりの重量を有す
る。

【０００３】従って、垂直アームの後面側には、バラン
スウエイトが昇降自在に設けられ、垂直アームの上部に
はバランスウエイトを吊下する巻掛け装置のスプロケッ
トが回転自在に支持されている。即ち、水平アームは、
上記スプロケットに巻掛けされたチェーンを介してバラ
ンスウエイトと接続され、バランスウエイトの重量と釣
り合う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記構成の
工業用ロボットでは、水平アームの昇降動作を繰り返す
につれてバランスウエイトを吊下するチェーンが伸び、
定期的に交換する必要がある。その場合、チェーンを外
す前に、予めバランスウエイト及び水平アームが落下し
ないように垂直アームにバランスウエイト及び水平アー
ムを固定していた。

【０００５】ところが、バランスウエイト及び水平アー
ムはかなりの重量を有するため、その固定作業に多大の
労力を要するばかりか、確実に固定されたのかその固定
方法に不安があった。

【０００６】又、従来はチェーン１本でバランスウエイ
トを吊下していたため、万が一水平アームを昇降させて
いる動作中にチェーンが切断してしまったときは、バラ
ンスウエイト及び水平アームが落下してしまい、損害が
大きいといった課題も生ずる。

【０００７】そこで、本発明は、上記課題を解決した工
業用ロボットを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、水平方向に設
けられた水平アームと、該水平アームと直交する垂直方
向に延在する支柱と、前記水平アームを支持し前記支柱
に沿って昇降する支持ベースと、前記支柱の上部に設け
られた回転子と、前記支柱に設けられ前記水平アームを
バランスさせるバランスウエイトと、前記回転子を介し
て前記バランスウエイトと前記支持ベースとを連結する
複数の連接体と、よりなる。

【０００９】

【作用】バランスウエイトと水平アームとを連結する連
接体を複数設けることにより、複数本のうち一の連接体
を交換する場合でも他の連接体によりバランスウエイト
及び水平アームを支持する。又、万一動作中に連接体が
破断したときもバランスウェイト及び水平アームが落下
するのを防止する。

【００１０】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる工業用ロボット
の一実施例が適用された塗装用ロボットを示す。

【００１１】各図中、塗装用ロボット１は被塗装物とし
ての車体２が搬送される搬送装置３の近傍に設置されて
いる。塗装用ロボット１は、大略車体２の搬送方向（Ｘ
方向）に延在するように床面４に設置されたベース５と
、ベース５上をＸ方向に移動し垂直方向に延在する支柱
として機能する垂直アーム６と、垂直アーム６に支持さ
れＺ方向に昇降する水平アーム７とよりなる。

【００１２】水平アーム７は基端部が垂直アーム６の前
面６ａに設けられたガイド溝６ｂ，６ｃに沿って図２中
実線で示す上昇位置Ａと降下位置Ｂとの間を昇降する。

【００１３】水平アーム７の先端部は車体２を搬送する
搬送装置３とその上方で交差するように水平に延在して
いる。水平アーム７の前面７ａには水平アーム７の延在
方向（Ｙ方向）にスライドするスライドアーム８が摺動
自在に設けられている。スライドアーム８はその先端部
８ａにスプレガン９を支持する手首機構１０を有する。

【００１４】従って、スプレガン９はスライドアーム８
が水平アーム７に沿ってＹ方向に移動するとともに、車
体２の上方を横切るように図１中実線で示すスタート位
置Ｃから２点鎖線で示す移動位置Ｄまでの間を往復する
。そして、スプレーガン９はＣ，Ｄ間を移動しながら車
体２に塗料を吹き付ける。

【００１５】１１は垂直アーム６をＸ方向に移動する垂
直アーム駆動部で、ベース５の内部に収納されている。 この垂直アーム駆動部１１は、図２中破線で示すように
ＡＣサーボモータ１２を有し、モータ１２の出力はカッ
プリング１３を介してボールねじ１４のおねじ１４ａに
結合されている。

【００１６】おねじ１４ａはベース５の延在方向（Ｘ方
向）に装架され、その両端部がベース５内の軸受１５ａ
，１５ｂにより軸承されている。おねじ１４ａに螺合す
るナット１４ｂは垂直アーム６の底部に連結されており
、垂直アーム６はベース５上に設けられたリニアベアリ
ング１６によりＸ方向へ滑動できるように支持されてい
る。

【００１７】従って、垂直アーム６はモータ１２により
回転駆動されるボールねじ１４のおねじ１４ａによりナ
ット１４ｂが駆動されるとともにＸ方向へ移動する。

【００１８】１７は第１のケーブルキャリアで、一端が
ベース５に接続され、他端が垂直アーム６の側面６ａに
接続されている。即ち、塗料供給源からの塗料チューブ
、空気源からのエアチューブ及びモータへのケーブル（
いずれも図示せず）等は一旦ベース５内に引き込まれた
後、上記ケーブルキャリア１７にガイドされて垂直アー
ム６内に導かれる。

【００１９】１８は水平アーム７をＺ方向に昇降させる
水平アーム駆動部で、垂直アーム６の内部に収納されて
いる。この水平アーム駆動部１８は、図４，図５に示す
ように垂直アーム６の下部に設けられたベース６ｅ内に
ＡＣサーボモータ１９を有し、モータ１９の出力軸はカ
ップリング２１を介してボールねじ３７のおねじ３７ｂ
に結合されている。

【００２０】このおねじ３７ｂは垂直アーム６の延在方
向（Ｚ方向）に装架され、その両端部が垂直アーム６内
の軸受２０により軸承されている。おねじ３７ｂに螺合
するナット３７ａは水平アーム７を支持する支持ベース
２３に連結されている。

【００２１】２２はリニアベアリング構造のガイドレー
ルで、上下方向（Ｚ方向）に延在するように垂直アーム
６内の支柱６ｄに設けられている。支持ベース２３はボ
ールねじ３７のナット３７ａが固着された垂直部２３ａ
と、垂直部２３ａより水平方向に突出し水平アーム７に
連結された連結部２３ｂと、ガイドレール２２に摺動自
在に嵌合する摺動部２３ｃとを有する。

【００２２】従って、水平アーム７はモータ１９の駆動
力により駆動されるボールねじ３７を介して支持ベース
２３とともに昇降する。

【００２３】２４は第２のケーブルキャリアで、一端が
垂直アーム６に接続され、他端が水平アーム７の下面に
接続されている。即ち、ベース５から垂直アーム６内に
引き込まれたチューブ及びケーブル等（図示せず）はケ
ーブルキャリア２４にガイドされて水平アーム７内に導
かれている。

【００２４】水平アーム７の側面に設けられた中空状の
スライドアーム８は、水平アーム７内に設けられたスラ
イドアーム駆動部２５によりＹ方向に摺動する。このス
ライドアーム駆動部２５は前述したベース５内の垂直ア
ーム駆動部１１と同様な構成となっており、説明は省略
する。

【００２５】図５乃至図８に示す如く、上記のように水
平アーム７を支持するブラケット２３は垂直アーム６の
支柱６ｄの前面６ｄ１　側に摺動自在に設けられており
、支柱６ｄの後面６ｄ２　側には水平アーム７を保持す
るためのバランスウエイト３８が摺動自在に設けられて
いる。

【００２６】バランスウエイト３８は垂直アーム６の上
部に設けられた２組の第１，第２の巻掛け装置３９，４
０を介して支持され、バランス機構を構成する。一方の
巻掛け装置３９は、バランスウエイト３８と支持ベース
２３とを接続するチェーン（連接体）４１と、垂直アー
ム６の上端の軸４４に回転自在に支持されたスプロケッ
ト（回転子）４２とよりなる。

【００２７】チェーン４１は一端がバランスウエイト３
８に接続され、他端がターンバックル４３を介して支持
ベース２３の垂直部２３ａ上端に接続されている。

【００２８】他方の巻掛け装置４０は、上記巻掛け装置
３９と同一構成であり、チェーン４５と、軸４４に支持
されたスプロケット４６とよりなる。又、チェーン４５
は上記チェーン４１と平行に配され、一端がバランスウ
エイト３８に接続され、他端がターンバックル４７を介
して支持ベース２３の垂直部２３ａ上端に接続されてい
る。

【００２９】従って、バランスウエイト３８及び水平ア
ーム７は上記巻掛け装置３９，４０の２本のチェーン４
１，４５により吊下されており、バランスウエイト３８
は水平アーム７及びスプレガン９、支持ベース２３を合
わせた重量と釣り合う重量を有する。そのため、水平ア
ーム７等の重量が上記水平アーム駆動部１８のボールね
じ３７に作用しないようになっている。

【００３０】バランスウエイト３８と支持ベース２３と
は、２本のチェーン４１，４５を介して吊下されている
ため、１本のチェーンで支持される場合よりも確実に支
持され、万が一チェーン４１，４５の一方が切れても他
方が支持するため安全性が高められている。すなわち、
チェーン４１，４５には相当な重量が作用するが、２本
のチェーン４１，４５で荷重を分担できるので、１本当
たりの伸びが小さくチェーン寿命が長くなる。

【００３１】又、チェーン４１，４５が伸びてたるんだ
ときは、ターンバックル４３，４７によりチェーン４１
，４５のたるみを吸収する。しかし、チェーン４１，４
５の伸びがターンバックル４３，４７で調整できないと
きは、チェーン交換作業を行う。

【００３２】その場合、従来のようにチェーン１本のと
きは、チェーンを外す前に落下防止のためバランスウエ
イト３８及び水平アーム７を支柱６ｄに固定していたが
、本実施例ではそのような面倒な作業をする必要がない
。すなわち、チェーン交換作業は、２本のチェーン４１
，４５のうち１本ずつ交換すれば良いので、一方のチェ
ーン４１を外しても他方のチェーン４５がバランスウエ
イト３８及び水平アーム７を支持する。そして、一方の
チェーン４１が交換された後、続いて他方のチェーン４
５を交換することになる。

【００３３】従って、チェーン４１，４５の交換作業は
、従来のような落下防止作業が不要で比較的簡単にチェ
ーン交換でき、しかも一方のチェーン４１を外しても他
方のチェーン４５により確実に落下防止されているので
チェーン交換を安全に行える。

【００３４】又、バランスウエイト３８は図５に示す如
く、支柱６ｄの後面６ｄ２　に設けられたガイドレール
４８に嵌合する摺動部３８ａを有している。この摺動部
３８ａはガイドレール４８に沿って円滑に昇降するだけ
でなくＹ方向にガタツクことがないようにガイドレール
４８に嵌合している。

【００３５】又、垂直アーム６の下部には第３の巻掛け
装置４９が設けられている。この巻掛け装置４９は前述
した第１，第２の巻掛け装置３９，４０と同様な構成で
あり、一端がバランスウエイト３８の下端に接続され他
端が支持ベース２３の下面に接続されたチェーン５０と
、ベース６ｅ上の軸５１に支持されたスプロケット５２
とよりなる。

【００３６】尚、チェーン５０は他端がターンバックル
５３を介して支持ベース２３に接続されており、チェー
ン５０のたるみはターンバックル５３により吸収される
。

【００３７】従って、バランスウエイト３８は、水平ア
ーム７が支持ベース２３とともに降下するとき、チェー
ン４１，４５に引っ張られて上昇し、水平アーム７が上
昇するときチェーン５０に引っ張られ且つ自重により降
下する。

【００３８】又、バランスウエイト３８の上端にはチェ
ーン４１，４５の張力が作用し、下端にはチェーン５０
の張力が作用している。そのため、バランスウエイト３
８の摺動部３８ａはガイドレール４８より離間せず、ガ
イドレール４８に嵌合したまま安定的に昇降する。

【００３９】図９に示す如く、巻掛け装置４９の上方に
はチェーン５０の張力を一定に保つチェーンテンション
機構５４が設けられている。このチェーンテンション機
構５４は、支柱６ｄの後部６ｄ２　に取付けられた取付
板５５と、取付板５５により突出した支持部５５ａに回
動自在に支持され先端に小径なスプロケット５６を有す
る回動アーム５７と、回動アーム５７と取付板５５との
間に張設されたコイルバネ５８とよりなる。

【００４０】回動アーム５７はコイルバネ５８の引っ張
り力によりＥ方向に附勢されており、スプロケット５６
はバネ５８のバネ力によりチェーン５０をＥ方向に押圧
する。そのため、チェーン５０が伸びると回動アーム５
７が同方向に回動してチェーン５０のたるみを吸収し、
チェーン５０の張力を一定に保つ。

【００４１】このように、チェーン５０のたるみが防止
されるので、支持ベース２３の昇降動作とともにバラン
スウエイト３８も遅れることなく降下，上昇移動する。 又、チェーン５０のたるみによるスプロケット５２から
のチェーン外れが防止されるとともに、バランスウエイ
ト３８がガイドレール４８から外れることも防止される
。

【００４２】尚、上記実施例では塗装用ロボットを例に
挙げて説明したが、本発明はこれ以外のロボットにも適
用できるのは勿論である。

【００４３】又、上記実施例では、ボールねじを用いて
水平アーム７を昇降させるようにしたが、これに限らず
例えばチェーン駆動機構，タイミングベルト駆動機構，
又はラック・ピニオン駆動機構を介して水平アーム７を
移動させるようにしても良い。

【００４４】又、上記実施例では、巻き掛け装置３９，
４０としてチェーンとスプロケットを用いたが、チェー
ンの代わりに、例えばベルトとプーリあるいはワイヤ，
ロープ等を用いても良いのは勿論である。

【００４５】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる工業用ロボッ
トは、チェーン等よりなる複数本の連接体でバランスウ
エイトと水平アームを支持する支持ベースとを吊下支持
するため、連接体に作用する荷重が減り、連接体の伸び
を減少させることができ、交換時期を延ばすことができ
るとともに、連接体を交換する場合一の連接体を取り外
しても他の連接体がバランスウエイト及び水平アームを
支持することができる。従って、従来のように落下防止
のためバランスウエイト及び水平アームを固定するとい
った面倒な作業が不要になり、連接体の交換作業がきわ
めて容易にできる。しかも、万が一の連接体が切れても
他の連接体により確実にバランスウエイト等を支持でき
るので、安全性を高めることができる等の特長を有する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工業用ロボットの一実施例が適用され
た塗装用ロボットの正面図である。

【図２】塗装用ロボットの側面図である。

【図３】塗装用ロボットの平面図である。

【図４】水平アーム駆動部を説明するための拡大図であ
る。

【図５】支柱に設けられたガイドレールとバランスウエ
イト及び支持ベースとの嵌合状態を示す横断面図である
。

【図６】左側方から見た垂直アームの側面図である。

【図７】垂直アームを正面から見た正面図である。

【図８】垂直アームを背面から見た背面図である。

【図９】チェーンテンション機構を説明するための拡大
図である。

【符号の説明】

１　　塗装用ロボット ５　　ベース ６　　垂直アーム ７　　水平アーム ８　　スイラドアーム ９　　スプレガン １０　　手首機構 １８　　水平アーム駆動部 ２２，４８　　ガイドレール ２３　　支持ベース ３８　　バランスウエイト ３９，４０　　第１の巻掛け装置 ４０　　第２の巻掛け装置 ４１，４５，５０　　チェーン ４２，４６　　スプロケット ４３，４７　　ターンバックル ４９　　第３の巻掛け装置 ５４　　チェーンテンション機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水平方向に設けられた水平アームと、
   該水平アームと直交する垂直方向に延在する支柱と、前
   記水平アームを支持し前記支柱に沿って昇降する支持ベ
   ースと、前記支柱の上部に設けられた回転子と、前記支
   柱に設けられ前記水平アームをバランスさせるバランス
   ウエイトと、前記回転子を介して前記バランスウエイト
   と前記支持ベースとを連結する複数の連接体と、よりな
   ることを特徴とする工業用ロボット。