JPH0631680A - 工業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は揺動自在に設けられたアームをその
停止位置に保持するためのバランス機構とロック機構と
を有する工業用ロボットを提供することを目的とする。 【構成】 ロボット本体２の第１のアーム４は支台８上
に起立し揺動自在に支持され、その上端には第２のアー
ム９が支持されている。支台８と第１のアーム４との間
にはバランス機構５が取付けられ、第１のアーム４には
空気供給ユニット６より供給された空気圧力によりピス
トン−シリンダ機構１８の押圧力が作用するとともにシ
リンダ部２０内のスプリング１９のバネ力が作用する。
支台８にはバランス機構５又は空気配管などで空気漏れ
が発生した場合アーム４をその位置にロックするロック
機構４１が設けられている。

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、
特に揺動自在に設けられたアームをその停止位置に保持
する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】例えば旋回ベース上に起立する第１のア
ームの上端に水平方向に延びる第２のアームが揺動自在
に支持される多関節形の工業用ロボットでは、第１のア
ームがその自重及び第２のアームの重量により傾斜する
ため、第１のアームがその回動位置で静止するように第
１のアームに作用する重力モーメントとバランスする力
を第１のアームに付与するバランス機構が設けられてい
る。

【０００３】従来のバランス機構としては、例えば実開
昭６１−１２４３８８号公報に開示された機構がある。
この公報の機構では、旋回ベース上に起立し揺動自在に
支持された第１のアームと、第１のアームの下端部を支
持するブラケットとの間に引張コイルバネよりなるスプ
リングを張設してなり、第１のアームが傾斜するにつれ
てスプリングがより引っ張られ第１のアームがその回動
位置に保持されるようになっている。

【０００４】また、別の従来の機構としては、特開昭６
２−１６２４９１号公報に見られるようにアームの重力
を受ける関節部分の重力モーメントを軽減するためのカ
ウンタバランス（おもり）をアーム内部に設けた機構も
ある。

【０００５】しかるに、上記従来のようにスプリングの
バネ力のみでアームを保持する場合、ダイレクトティー
チング操作時の操作力を軽減するためにはスプリングを
より強力にしなければならず、バランス機構が大型化し
てしまう。さらに、アームが垂直状態から水平方向に大
きく回動できるがスプリングの伸縮に限界があるため、
その全範囲をスプリングだけでカバーすることは難し
く、例えばアームが水平方向に大きく回動した状態でバ
ランスするようにスプリングのバネ定数を設定すると、
アームが垂直に近くなるにつれてアームに作用する重力
モーメントよりバネ力の方が小さくなってしまいアーム
が安定に静止することが難しい。

【０００６】又、上記別の従来の場合、アームにカウン
タバランスを設けることによりアーム自体の重量が増大
し、アームを回動させるときの慣性力がより大きくなる
ため、ロボットの動作特性が低下するばかりか、より大
きな駆動力を要するためモータが大型化してしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人はア
ームと旋回ベースとの間にスプリングが内蔵されたピス
トン−シリンダ機構を設けてスプリングの付勢力及びピ
ストン−シリンダ機構の空気圧力によりアームを保持す
るよう構成した工業用ロボットを開発しつつある。

【０００８】このような工業用ロボットにあっては、圧
縮空気が供給される空気配管途中に配設された電磁弁を
開弁させてピストン−シリンダ機構に圧縮空気を供給し
てアームを保持し、アーム停止時には上記電磁弁を閉弁
させてピストン−シリンダ機構をロック状態に切換えて
アーム先端が自重で降下することを防止できる。

【０００９】ところが、上記エアシリンダのロック機構
においては、空気漏れが発生した場合、傾斜状態で静止
したアームをその位置に保持できなくなり、例えばティ
ーチング中にアームが下方に回動してしまったり、ある
いはロボット停止時にアーム先端が床に衝突してしまう
おそれがある。

【００１０】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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
揺動自在に支承されたアームと、一端が該アームに連結
され、他端が前記アームを支持する支持部に連結され、
空気圧力により前記アームをその揺動位置に静止させる
バランス機構と、該バランス機構において空気漏れが発
生したときアームを揺動不可状態にロックするロック機
構と、よりなることを特徴とする。

【００１２】又、請求項２の発明のロック機構は、前記
バランス機構に供給される空気圧力を検出する圧力セン
サにより空気圧力の低下が検出されたとき、駆動される
駆動手段と、該駆動手段の駆動により前記アームを係止
する係止部材と、よりなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】空気圧力によりアームをその揺動位置に静止さ
せるバランス機構あるいは空気配管で空気漏れなどの異
常が発生してもロック機構がアームを揺動不可状態にロ
ックしてアームが下方に回動することを防止できる。

【００１４】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる工業用ロボット
の第１実施例を示す。

【００１５】各図中、工業用ロボット１は、多関節形の
ロボット本体２と、ロボット本体２を制御する制御回路
３と、ロボット本体２の第１のアーム４を静止させるバ
ランス機構５と、バランス機構５のピストン−シリンダ
機構１８に圧縮空気を供給する空気供給ユニット６とよ
りなる。尚、バランス機構５は後述するようにピストン
−シリンダ機構１８と、ピストン−シリンダ機構１８に
内蔵されてスプリング１９とより構成されている。

【００１６】ロボット本体２は、固定ベース７ａ上に設
けられ水平方向に回動する旋回ベース７と、旋回ベース
７上に設けられた支台８と、支台８上に起立し前後方向
に回動するよう支承された第１のアーム４と、第１のア
ーム４の上端に支承され水平方向に延在する第２のアー
ム９と、第２のアーム９の先端に設けられた手首部１０
とよりなる。

【００１７】又、支台８上には一対のモータ取付部８
ａ，８ｂが突出している。一方のモータ取付部８ａには
第１のアーム４を駆動する駆動モータ１１が取り付けら
れており、他方のモータ取付部８ｂには第２のアーム９
を駆動する駆動モータ１２が取り付けられている。駆動
モータ１１のロータ（図示せず）は第１のアーム４のフ
ランジ部４Ａに固着され、第１のアーム４は駆動モータ
１１の駆動力によりＢ軸を中心に前後方向に回動する。

【００１８】さらに、支台８上の一対のモータ取付部８
ａ，８ｂ間には、固定台８ｃが突出しており、固定台８
ｃにはロック機構４１が設けられている。このロック機
構４１は、バランス機構５のピストン−シリンダ機構１
８とは別系路で第１のアーム４のフランジ部に固定され
た駆動モータ１１のフランジ部６５をロックして第１の
アーム４を任意の停止位置にロックする。そのため、バ
ランス機構５が空気漏れなどにより第１のアーム４を静
止させることができないときでも、第１のアーム４はロ
ック機構４１によりその位置に保持される。

【００１９】駆動モータ１２のロータ（図示せず）は後
方に延在する水平リンク１３のフランジ部１３Ａに結合
されている。水平リンク１３の先端は第１のアーム４の
後方で垂直方向に延在する垂直リンク１４の下端に連結
されている。又、垂直リンク１４の上端は第１のアーム
４の上端４ａに支承された第２のアーム９の後部９ａに
連結されている。従って、駆動モータ１２の回転駆動力
は水平リンク１３、垂直リンク１４を介して第２のアー
ム９に伝達される。

【００２０】又、第２のアーム９は第１のアーム４のＢ
軸と平行なＣ軸を中心に上下方向に回動する。第２のア
ーム９先端に設けられた手首部１０はＤ，Ｅ，Ｆ軸を中
心とする３軸方向に回動する構成であり、そのＦ軸に
は、例えば塗装ガン等の作業治具が取り付けられる。

【００２１】又、第２のアーム９の後部９ａには手首部
１０を各軸方向に駆動する手首駆動モータ１５，１６，
１７が収納されている。バランス機構５はピストン−シ
リンダ機構１８の下端が固定台８ｃに連結され、上端が
第１のアーム４の側面に連結されている。

【００２２】ここで、前述したバランス機構５、空気供
給ユニット６、ロック機構４１の構成につき説明する。

【００２３】図３に示す如く、バランス機構５は、第１
のピストン−シリンダ機構１８と、ピストン−シリンダ
機構１８内に設けられた圧縮コイルバネよりなるスプリ
ング１９とよりなり、小型化されている。

【００２４】ピストン−シリンダ機構１８のシリンダ部
２０は上端２０ａが第１のアーム４の側面に回動自在に
連結されている。このシリンダ部２０の内部にはピスト
ン２１が摺動自在に設けられており、ピストン２１の下
面中央に結合されたピストンロッド２２はシリンダ部２
０の底部中央孔２０ｃを貫通して下方に延在する。

【００２５】そして、ピストンロッド２２の下端２２ａ
は前述した支台８の固定台８ｃに回動自在に連結されて
いる。

【００２６】そのため、ピストン−シリンダ機構１８は
図３に示すように第１のアーム４が垂直方向（Ｂ₂ 方
向）に回動するときピストン２１がシリンダ部２０内を
上動して圧縮され、第１のアーム４が水平方向（Ｂ₁ 方
向）に回動するときピストン２１がシリンダ２０内を下
動して伸張する。

【００２７】尚、ピストン２１は図４に示すように上端
位置Ｐ₁ から下端位置Ｐ₂ までのストロークで摺動する
よう組み付けられている。従って、第１のアーム４が垂
直方向に起立しているとき、ピストン２１は上端位置Ｐ
₁ に到り、第１のアーム４が水平方向の下動限位置まで
回動したとき、ピストン２１は下端位置Ｐ₂ に移動す
る。

【００２８】ピストン２１はシリンダ部２０内を上室２
０ｄと下室２０ｅとに画成し、その外周にはＯリング等
のシール部材（図示せず）が取付けられている。

【００２９】又、シリンダ部２０の底部中央孔２０ｃに
はピストンロッド２２を摺動自在に軸承するとともに気
密にシールするシール部材（図示せず）が設けられてい
る。下室２０ｅの底部近傍には吸気口２０ｆが設けら
れ、ピストン２１の上端位置Ｐ ₁ より上方に位置する上
室２０ｄの上部には排気口２０ｇが設けられている。

【００３０】又、ピストン２１はバネ定数の小さいスプ
リング１９の押圧力により全ストロークで上方に押圧さ
れており、ピストン−シリンダ機構１８は圧縮状態とな
って第１のアーム４に垂直方向（Ｂ₂ 方向）への力を作
用せしめる。

【００３１】図４に示すように空気供給ユニット６は、
スプリング１９と協働するようにシリンダ部２０へ空気
を供給しており、コンプレッサ等の空気源２４により生
成された圧縮空気を供給する空気配管２５ａ〜２５ｃを
介して上記シリンダ部２０の下室２０ｅの吸気口２０ｆ
に接続されている。又空気配管２５ａには開閉弁２６，
チェック弁２７，減圧弁２９が配設されている。

【００３２】開閉弁２６は手動操作で弁開又は弁閉する
弁であり、通常開弁している。チェック弁２７は空気源
２４からシリンダ部２０へ供給される空気の流れのみを
許容し、シリンダ部２０から逆流する空気の流れを止め
るよう構成されている。又、空気源２４からの空気はリ
リーフ機構つきの減圧弁２９により一定圧力に減圧され
てシリンダ部２０の下室２０ｅに供給される。

【００３３】３０は２ポート２位置スプリングオフセッ
ト弁よりなる電磁弁であり、制御回路３からの信号によ
りソレノイド３０ａが励磁されると開弁し、制御回路３
からの信号のオフによりソレノイド３０ａが消磁される
とバネ３０ｂの押圧力により閉弁する。通常電磁弁３０
は開弁し、減圧弁２９により一定圧力とされた空気を空
気配管２５ａ〜２５ｃを介してシリンダ部２０の下室２
０ｅに供給する。

【００３４】空気配管２５ｃより分岐したセンサ配管４
２には圧力センサ３１が配設されている。この圧力セン
サ３１はシリンダ部２０の下室２０ｅに供給される空気
圧力を検出し、その検出信号を制御回路３に出力する。
即ち、空気配管２５が破損したりあるいはコンプレッサ
の故障により供給空気圧力が低下すると、制御回路３は
電源３３からの通電を停止する。従って、ソレノイド３
０ａが消磁されて電磁弁３０が閉弁し、シリンダ部２０
への空気供給が停止するとともにロボット本体２も停止
する。又、操作者が緊急時に非常停止スイッチ３６を手
動でオフに切換えた場合、電磁弁３０のソレノイド３０
ａが消磁されてロボット本体２の第１のアーム４は停止
する。

【００３５】このように、ピストン２１はスプリング１
９の押圧力と空気圧力により上方に押圧されており、こ
の合力により第１のアーム４をその回動位置に保持でき
る。例えば、第１のアーム４が図４に示す位置から水平
方向（Ｂ₁ 方向）に回動すると、第１のアーム４に作用
する重力モーメントが増大する。その場合、シリンダ部
２０内のピストン２１は下動し、スプリング１９を圧縮
する。同時にピストン２１を押圧する下室２０ｅ内の容
積が減少して下室２０ｅ内の空気も圧縮されて加圧され
る。従って、第１のアーム４がＢ₁ 方向に回動するにつ
れてバランス機構５の第１のアーム４に対する力Ｆは上
記空気圧力とばね力により増大し、第１のアーム４に作
用する重力モーメントと釣り合う。これにより、第１の
アーム４は回動位置に静止する。

【００３６】又、上記とは逆に第１のアーム４が垂直方
向（Ｂ₂ 方向）に回動すると、第１のアーム４に作用す
る重力モーメントが減少する。この場合、シリンダ部２
０内のピストン２１は上動し、スプリング１９が伸びて
その押圧力が減少する。同時に下室２０ｅの容積が増加
して一時的に下室２０ｅ内の圧力は低下するが、すぐに
空気源２４からの空気が空気配管２５ａ〜２５ｃを介し
て供給されて一定圧力に戻る。

【００３７】従って、第１のアーム４はどの角度に回動
してもバランスし、安定に保持される。そのため、例え
ば操作者が直接第２のアーム９の先端を支持しながらダ
イレクトティーチング操作をする時、作業者は小さな操
作力で第１のアーム４を動かすことができ、ティーチン
グ操作が容易に行える。

【００３８】又、ピストン−シリンダ機構１８とスプリ
ング１９とよりなるバランス機構５が小型であり、しか
も第１のアーム４が全範囲でバランス機構５によりバラ
ンスされた安定状態に静止するため、第１のアーム４を
駆動するモータ１１の負荷が小さくて済み、モータ１１
に駆動力の小さい小型のモータを使用することも可能と
なる。

【００３９】又、何らかの故障により空気源２４から供
給される空気圧力が第１のアーム４を保持するのに必要
な圧力以下まで低下した場合、制御回路３は圧力センサ
３１からの検出信号に基づいて電磁弁３０を閉弁させ、
同時にロボット本体２への通電も停止させる。そして、
制御回路３は後述するロック機構４１の電磁弁４３のソ
レノイド４３ａを消磁させ、ピストン−シリンダ機構４
４の第２の室４５ｂ内の空気を排気させる。これによ
り、ロック機構４１はロック状態に動作して第１のアー
ム４を停止させる。よって、第１のアーム４は空気源２
４からの空気圧力が低下してもその位置に静止した状態
に保持され、自重により下方向に回動することが阻止さ
れる。

【００４０】４３は３ポート２位置スプリングオフセッ
ト弁よりなる電磁弁であり、制御回路３からの信号によ
りソレノイド４３ａが励磁されると開弁し、制御回路３
からの信号のオフによりソレノイド４３ａが消磁される
とバネ４３ｂの押圧力により閉弁する。通常電磁弁４３
は開弁し、減圧弁２９により一定圧力とされた空気を空
気配管２５ａ，２５ｄを介してロック機構４１のピスト
ン−シリンダ機構４４に供給する。

【００４１】ピストン−シリンダ機構４４は単動引っ込
み形シリンダでシリンダ部４５内にピストン４６が摺動
自在に挿入されており、ピストン４６により画成された
第１の室４５ａ内には圧縮されたスプリング４７が介在
し、第２の室４５ｂには空気配管２５ａ，２５ｄからの
圧縮空気が供給される。従って、ピストン４６と一体な
ピストンロッド４８は、常時スプリング４７の押圧力に
よりＸ₂ 方向に押圧されているが、電磁弁４３の切り換
え動作によりＸ₁ 方向に摺動する。

【００４２】即ち、電磁弁４３のソレノイド４３ａが励
磁されると、空気源２４からの圧縮空気が第２の室４５
ｂに供給されるためピストン４６及びピストンロッド４
８は、スプリング４７のバネ力に抗してＸ₁ 方向に摺動
しロック解除位置Ｍ₁ に変位する。その際、第１の室４
５ａ内の空気は排気口４９より排出される。

【００４３】又、電磁弁４３のソレノイド４３ａが消磁
されると、圧縮空気の供給が遮断されるためピストン４
６及びピストンロッド４８は、スプリング４７のバネ力
によりＸ₂ 方向に摺動する。その際、第２の室４５ｂの
空気は電磁弁４３の排気口４３ｃより排出される。

【００４４】空気配管２５ｄより分岐したセンサ管路５
０には圧力センサ５１が配設されている。この圧力セン
サ５１はシリンダ部４５の第２の室４５ｂに供給される
空気圧力を検出し、その検出信号を制御回路３に出力す
る。即ち、空気配管２５ａ，２５ｄが破損したりあるい
はコンプレッサの故障により供給空気圧力が低下する
と、制御回路３は電源３３からの通電を停止する。従っ
て、ソレノイド４３ａが消磁されて電磁弁４３が閉弁
し、シリンダ部４５への空気供給を停止するとともにロ
ボット本体２も停止する。又、操作者が緊急時に非常停
止スイッチ３６を手動でオフに切換えた場合、電磁弁３
０のソレノイド３０ａが消磁されてロック機構４１がロ
ック状態になりロボット本体２の第１のアーム４はロッ
クされる。

【００４５】次に本発明の要部であるロック機構４１に
ついて説明する。

【００４６】ロック機構４１は上記電磁弁４３、ピスト
ン−シリンダ機構４４によりロック状態あるいはロック
解除状態に切り換わる。

【００４７】図５に示すように、ピストン−シリンダ機
構４４はボルト５３によってＬ字状のブラケット５４の
垂直部５４ａに取り付けられている。ブラケット５４の
水平部５４ｂはボルト５５により支台８の固定台８ｃ上
に固定されている。さらに、ピストン−シリンダ機構４
４のピストンロッド４８はリンク５６に固着されてい
る。図６に示すように、リンク５６はブラケット５７の
垂直部５７ａに穿設された孔５７ｃに遊嵌しており、ピ
ストン−シリンダ機構４４のピストンロッド４８ととも
にＸ₁ ，Ｘ₂ 方向に変位可能に設けられている。

【００４８】このリンク５６には円筒状のガイド軸５８
とガイド軸５８を貫通するロック用ロッド５９とが取り
付けられている。図７に示すように、ガイド軸５８は鍔
部５８ａがボルト６０によりブラケット５７の垂直部５
７ａに固定され、貫通孔５８ｂ内にはロック用ロッド５
９のラジアル荷重を受けるすべり軸受６１，６２が設け
られている。ブラケット５７は水平部５７ｂがボルト６
３により支台８の固定台８ｃ上に固定されている。

【００４９】又、ロック用ロッド５９は一端がリンク５
６の孔５６ａに挿通され、且つＸ₁方向への移動を阻止
するための段差を有するとともに止め輪６４によりＸ₂
方向への脱落が防止されている。

【００５０】さらに、ロック用ロッド５９の外周には一
定間隔毎に溝５９₁ 〜５９ｎが設けられており、ロック
用ロッド５９の先端部５９ａは上記ガイド軸５８よりＸ
₂ 方向に突出している。尚、上記ブラケット５４，５７
はピストン−シリンダ機構４４の点検及び、ロック用ロ
ッド５９の交換が容易に行えるように取り外し可能に固
定されている。

【００５１】図８に示すように、第１のアーム４を駆動
する駆動モータ１１のロータ（図示せず）に固着された
フランジ６５には、上記ロック用ロッド５９の先端部５
９ａに対向する位置に係止用リング６６が固定されてい
る。この係止用リング６６には一定間隔毎に係止孔６６
ａ（６６ａ₁ 〜６６ａ_n ）が穿設されている。尚、各係
止孔６６ａ₁ 〜６６ａ_n は夫々ロック用ロッド５９より
若干大径であるので、後述するようにピストン−シリン
ダ機構４４のピストンロッド４８がＸ₂ 方向に変位する
と、ロック用ロッド５９が係止孔６６ａ₁ 〜６６ａ_n の
いずれかに嵌入する。

【００５２】ここで、上記構成のロック機構４１の動作
について説明する。

【００５３】例えば空気配管２５ａ〜２５ｄ又はピスト
ン−シリンダ機構１８で空気漏れが発生し、圧力センサ
３１，５１がこれを検出すると、電源３３から制御回路
３への通電が遮断されて電磁弁３０，４３のソレノイド
３０ａ，４３ａが消磁される。

【００５４】電磁弁４３のソレノイド４３ａが消磁する
と、ピストン−シリンダ機構４４の第２の室４５ｂと電
磁弁４３の排気口４３ｃが連通し、第２の室４５ｂの空
気は空気配管２５ｄ、排気口４３ｃを介して排出され
る。

【００５５】ピストン−シリンダ機構４４のピストン４
６と一体なピストンロッド４８は、スプリング４７の押
圧力によりＸ₂ 方向に変位しシリンダ部４５の外部に突
出する。ピストンロッド４８に固定されたリンク５６は
同方向に変位し、リンク５６に固定されたロック用ロッ
ド５９がガイド軸５８内を摺動してＸ₂ 方向に突出す
る。このように、ガイド軸５８から突出したロック用ロ
ッド５９の先端部５９ａは、上記第１のアーム４と一体
的に固定されたフランジ６５の係止用リング６６に穿設
された係止孔６６ａ₁ 〜６６ａ_n のいずれかに一致した
ときその係止孔に嵌入する。

【００５６】このようにして第１のアーム４はロック用
ロッド５９と係止用リング６６との係合によりロックさ
れて停止する。

【００５７】しかし、ロック用ロッド５９の先端部５９
ａが係止用リング６６の係止孔６６ａ₁ 〜６６ａ_n のど
れにも一致しなかった場合は、先端部５９ａはスプリン
グ４７の押圧力により係止用リング６６の側面に当接す
る。そして、停止状態のとき第１のアーム４を保持する
バランス機構５のピストン−シリンダ機構１８は、前述
したように電磁弁３０のソレノイド３０ａが消磁される
と空気配管２５ａと２５ｃとの間が遮断され、シリンダ
部２０の下室２０ｅが密閉されて下室２０ｅ内の空気流
出が阻止されている。そのため、上記ピストン−シリン
ダ機構１８のロックにより第１のアーム４はその位置に
保持される。

【００５８】ところが、ピストン−シリンダ機構１８又
は空気配管２５ｃなどで空気漏れがあると、前述したよ
うに制御回路３は電磁弁３０を閉弁させると同時に電磁
弁４３を消磁させてロック機構４１をロック状態に動作
させており、一方ピストン−シリンダ機構１８の下室２
０ｅ内の空気圧が減少するにつれてアーム４は自重によ
りゆっくりとＢ₁ 方向に回動しはじめる。そのため、ロ
ック用ロッド５９の先端部５９ａに対し、アーム４と一
体に設けられたフランジ６５の係止用リング６６に穿設
された係止孔６６ａ₁ 〜６６ａ_n のいずれかが一致す
る。そして、ロック用ロッド５９の先端部５９ａは一致
した係止孔６６ａ₁ 〜６６ａ_n のいずれかに嵌入してア
ーム４をロックする。

【００５９】又、操作者が誤ってアーム４を回動させよ
うと電源オンにして駆動モータ１１を起動させたとき
は、ロック用ロッド５９の外周に溝５９₁ 〜５９ｎが設
けられているので、フランジ６５の係止用リング６６が
回動する際の剪断力によりロック用ロッド５９の先端部
５９ａがガイド軸５８より突出した溝５９₁ で切断され
る。これにより、ロック機構４１のピストン−シリンダ
機構４４が破損するのを防止でき、同時にアーム４を回
動させようとする運動エネルギがロック用ロッド５９の
先端部５９ａの切断により吸収されアーム４が減速され
る。

【００６０】さらに、ロック用ロッド５９はピストン−
シリンダ機構４４のスプリング４７の押圧力によりＸ₂
方向に附勢されているため、切断されたロック用ロッド
５９の端部が次の係止孔６６に一致するとその係止孔６
６に嵌入して係止用リング６６をロックする。従って、
空気漏れが発生したままアーム４を回動させようとして
も、ロック用ロッド５９が次に対向する係止孔６６ａに
嵌入してこれを阻止できる。

【００６１】又、ロック用ロッド５９は先端部５９ａが
切断されても外周に複数の溝５９₁〜５９ｎが設けら
れ、且つピストン−シリンダ機構４４のスプリング４７
の押圧力によりＸ₂ 方向に附勢されたピストン４６のス
トローク（図４中、Ｍ₁ 〜Ｍ₂位置）分繰り返し使用す
ることができる。そのため、ロック用ロッド５９は空気
漏れの度に交換する必要がなく、メンテナンスが容易と
なっている。

【００６２】図９乃至図１２に本発明の第２実施例を示
す。

【００６３】各図中、ロック機構７１は空気供給ユニッ
ト６からの空気供給がなくなるとアーム４に一体的に設
けられたギヤ７２をロックするよう構成されている。ギ
ヤ７２は外周に複数の歯７２ａ（７２ａ₁ 〜７２ａ_n ）
が突出しており、ロック機構７１はギヤ７２の下方に位
置する支台８の固定部８ｃに設けられている。

【００６４】ロック機構７１は、支台８の固定部８ｃに
固定されたベース７３と、ベース７３の一端の軸７４に
回動自在に支承されたロックレバー７５と、ベース７３
とロックレバー７５との間に介在しロックレバー７５を
回動変位させるピストン−シリンダ機構４４とよりな
る。ピストン−シリンダ機構４４はシリンダ部４５の端
部４５ａがベース７３の他端側の軸７７により回動自在
に支承され、シリンダ部４５より突出するピストンロッ
ド４８の先端部４８ａがロックレバー７５のほぼ中間位
置に設けられた軸７９に支承されている。

【００６５】尚、ピストン−シリンダ機構４４のシリン
ダ部４５には、上記実施例と同様空気供給ユニット６か
らの圧縮空気が供給されている。

【００６６】ここで、上記ロック機構７１の動作を説明
する。

【００６７】通常は図４に示す電磁弁４３が励磁されて
おり、空気源２４からの圧縮空気が空気配管２５ａ，２
５ｄを介してシリンダ部４５の第２の室４５ｂに供給さ
れている。従って、ピストン−シリンダ機構４４ではピ
ストン４６がスプリング４７に抗してＸ₁ 方向に変位し
ており、ピストンロッド４８がシリンダ部４５内に引っ
込んでいる。このように通常はロックレバー７５がＣ₁
方向に回動しギヤ７２より離間したロック解除位置にあ
り、ギヤ７２はアーム４とともに回動できる。

【００６８】しかし、上記空気配管２５ａ〜２５ｄ又は
ピストン−シリンダ機構１８で空気漏れがあると、電磁
弁４３はソレノイド４３ａが消磁されて切り換わりピス
トン−シリンダ機構４４のシリンダ部４５への空気供給
が遮断される。そのため、シリンダ部４５内のピストン
４６はスプリング４７の押圧力によりＸ₂ 方向に変位し
て、ピストンロッド４８をシリンダ部４５の外部に押し
出す。

【００６９】その結果、図１２に示すように、ロックレ
バー７５がＣ₂ 方向に回動し、ロックレバー７５の先端
部７５ａがギヤ７２の歯７２ａ（７２ａ₁ 〜７２ａ₂ ）
の間に嵌入する。従って、ギヤ７２はロックレバー７５
により回動不可状態にロックされ、アーム４もロックさ
れる。

【００７０】図１３、図１４に本発明の第３実施例を示
す。

【００７１】両図中、ロック機構８１は空気供給ユニッ
ト６からの空気供給がなくなるとアーム４と一体的に設
けられたカム８２をロックするよう構成されている。カ
ム８２は外周に複数の突部８２ａ（８２ａ₁ 〜８２
ａ_n ）が矩形状に突出しており、ロック機構８１はカム
８２の下方に位置する支台８の固定部８ｃに設けられて
いる。

【００７２】ロック機構８１は、支台８の固定部８ｃの
ブラケット８ｄに支持された軸８３に支承された第１の
ロックレバー８４と、第１のロックレバー８４の中間位
置に連結された第２のロックレバー８５と、第２のロッ
クレバー８５を回動変位させるピストン−シリンダ機構
４４とよりなる。ピストン−シリンダ機構４４はシリン
ダ部４５の端部４５ａが支台８の固定部８ｃのブラケッ
ト８ｅに支持された軸８６に連結されている。又、第１
のロックレバー８４と第２のロックレバー８５とは、夫
々の中間位置が連結ピン８７により回動自在に連結され
ているので、Ｘ字状に形成されている。ピストン−シリ
ンダ機構４４のピストンロッド４８は連結ピン８８を介
して第２のロックレバー８５の他端に連結されている。

【００７３】尚、ピストン−シリンダ機構４４のシリン
ダ部４５には、上記実施例と同様空気供給ユニット６か
らの圧縮空気が供給されている。

【００７４】ここで、上記ロック機構８１の動作を説明
する。

【００７５】通常は図４に示す電磁弁４３が励磁されて
おり、空気源２４からの圧縮空気が空気配管２５ａ，２
５ｄを介してシリンダ部４５の第２の室４５ｂに供給さ
れている。従って、ピストン−シリンダ機構４４ではピ
ストン４６がスプリング４７に抗してＸ₁ 方向に変位し
ており、ピストンロッド４８がシリンダ部４５内に引っ
込んでいる。このように通常はロックレバー８４，８５
の先端部８４ａ，８５ａがＺ₂ 方向に降下してカム８２
より離間したロック解除位置にあり、カム８２はアーム
４とともに回動できる。

【００７６】しかし、上記空気配管２５ａ〜２５ｄ又は
ピストン−シリンダ機構１８で空気漏れがあると、電磁
弁４３はソレノイド４３ａが消磁されて切り換わりピス
トン−シリンダ機構４４のシリンダ部４５への空気供給
が遮断される。そのため、シリンダ部４５内のピストン
４６はスプリング４７の押圧力によりＸ₂ 方向に変位し
て、ピストンロッド４８をシリンダ部４５の外部に押し
出す。

【００７７】その結果、図１４に示すように、ロックレ
バー８５の他端がＸ₂ 方向に押圧される。一対のロック
レバー８４，８５は連結ピン８７により回動自在に連結
されているので、先端部８４ａ，８５ａが夫々相反する
方向に回動しながらＺ₁ 方向に上昇してカム８２に当接
する。そのため、ロックレバー７５の先端部７５ａがカ
ム８２の外周に設けられた矩形状の突部８２ａ（８２ａ
₁ 〜８２ａ_n ）に係合する。従って、カム８２は一対の
ロックレバー８４，８５により回動不可状態にロックさ
れ、アーム４もロックされる。

【００７８】図１５に空気供給ユニット６の変形例を示
す。

【００７９】同図中、空気供給ユニット６の電磁弁３０
の代わりに空気配管２５ｂと２５ｃとの空気信号のオ
ン、オフにより切り換わる空気作動弁９１を設ける。空
気配管２５ａより分岐した空気配管２５ｅには減圧弁９
２が設けられている。そして、電磁弁４３の下流側の空
気配管２５ｄより分岐した空気配管２５ｆは上記空気作
動弁９１の作動用ポート９１ａに接続されている。

【００８０】又、圧力センサ５１は空気配管２５ｆを介
して電磁弁４３の下流側に配設された空気配管２５ｄ内
の空気圧力を検出しており、電磁弁４３は圧力センサ５
１が空気配管２５ｄ内の圧力低下を検出したとき、ソレ
ノイド部４３ａが消磁されて切り換わる。

【００８１】従って、通常は電磁弁４３が励磁されてお
り、空気源２４からの圧縮空気は減圧弁９２によりロッ
ク解除動作に必要な所定圧力に減圧され、空気配管２５
ｅ，２５ｄを介してシリンダ部４５の第２の室４５ｂに
供給されている。従って、ピストン−シリンダ機構４４
ではピストン４６がスプリング４７に抗してＸ₁ 方向に
変位しており、ピストンロッド４８がシリンダ部４５内
に引っ込んだロック解除状態となっている。

【００８２】又、空気配管２５ｅ，２５ｄに供給された
空気は空気配管２５ｆを介して空気作動弁９１の作動用
ポート９１ａにも供給されている。従って、空気作動弁
９１は通常開弁しており、空気源２４からの圧縮空気が
空気配管２５ａ〜２５ｃを介してバランス機構５のピス
トン−シリンダ機構１８に供給される。

【００８３】しかし、空気配管２５ａ〜２５ｆで空気漏
れが発生した場合、圧力センサ５１がその検出信号を制
御回路３に出力し、制御回路３は電磁弁４３のソレノイ
ド部４３ａを消磁する。電磁弁４３はソレノイド４３ａ
が消磁されると、バネ４３ｂの押圧力により切り換わり
ピストン−シリンダ機構４４のシリンダ部４５への空気
供給が遮断される。そのため、シリンダ部４５内のピス
トン４６はスプリング４７の押圧力によりＸ₂ 方向に変
位して、ピストンロッド４８をシリンダ部４５の外部に
押し出してロック状態になる。

【００８４】同時に、空気作動弁９１の作動用ポート９
１ａへの空気信号がオフとなり、空気作動弁９１は閉弁
状態に切り換わる。そのため、ピストン−シリンダ機構
１８は空気配管２５ｃが遮断されてピストン２１はロッ
クされる。従って、万が一ピストン−シリンダ機構１８
で空気漏れが発生しても上記ピストン−シリンダ機構４
４がロック状態となっているのでアーム４が自重で降下
方向に回動することを防止できる。

【００８５】尚、上記実施例では第１のアーム４を保持
するバランス機構５について説明したが、本発明が第２
のアーム９あるいは上記以外の構成とされたロボットの
アームを保持するのにも適用できるのは勿論である。

【００８６】第１のアーム４を保持する場合、ピストン
−シリンダ機構１８の一端が第１のアーム４に連結さ
れ、他端が旋回ベース７上の支台８に連結され、この支
台８が支持部として機能するが、第２のアーム９を保持
する場合、ピストン−シリンダ機構１８の一端が第２の
アーム９に連結され、他端が第１のアーム４又は旋回ベ
ース７上の支台８に連結されることになり、この第１の
アーム４又は支台８が支持部として機能する。

【００８７】又、上記実施例では、ピストン−シリンダ
機構１８のシリンダ部２０内にスプリング１９が設けら
れているが、これに限らず、例えばスプリング１９をシ
リンダ部２０の外部に設けるようにしても良いし、ある
いはスプリング１９をピストン−シリンダ機構１８と別
体に、即ちピストン−シリンダ機構１８と平行になるよ
う支台８と第１のアーム４との間に張設するようにして
も良い。

【００８８】又、上記実施例ではピストン−シリンダ機
構がバランス機構として用いられているが、これに限ら
ず、例えばピストン−シリンダ機構の代わりに揺動型ア
クチュエータをアームの回転軸に設け、この揺動型アク
チュエータ内に圧縮空気を供給してバランス機構を構成
するようにしても良い。

【００８９】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる工業用ロボッ
トは、空気圧力によりアームをその揺動位置に静止させ
るバランス機構あるいは空気配管で空気漏れなどの異常
が発生してもロック機構がアームを揺動不可状態にロッ
クしてアームが自重で下方に回動することを防止でき、
又ダイレクトティーチングを行う場合でもバランス機構
の空気圧が低下したときはバランス機構をロックしてア
ームが自重で回動することを防止できるので安全性をよ
り高めることができる。又、ロック機構によりアームを
固定できるので、バランス機構の点検及び交換作業がよ
り容易に行えるとともに、作業時の安全性も確保され
る。さらに、ロック機構によって空気漏れなどによるア
ームの傾斜防止が行えるので、アームが制御プログラム
の設定範囲を越えることがなく、作業者がロボットの運
転前に再設定操作する必要がない。しかも、上記バラン
ス機構及びロック機構への空気供給系路を共用にするこ
とにより空気供給系路を簡略化して組立作業が容易にお
こなえる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる工業用ロボットの第１実施例の概
略構成図である。

【図２】ロボット本体の斜視図である。

【図３】第１のアームに取付けられたバランス機構を示
す図である。

【図４】制御回路及び空気供給ユニット、ピストン−シ
リンダ機構の系統図である。

【図５】ロック機構を拡大して示す図である。

【図６】ロック機構の平面図である。

【図７】図５中、Ｄ方向からの矢視図である。

【図８】図５中、Ｅ−Ｅ線に沿う縦断面図である。

【図９】本発明の第２実施例の示すロボット本体の正面
図である。

【図１０】本発明の第２実施例のロック機構の斜視図で
ある。

【図１１】本発明の第２実施例のロック機構の側面図で
ある。

【図１２】本発明の第２実施例のロック機構のロック状
態を示す側面図である。

【図１３】本発明の第３実施例のロック機構を示す側面
図である。

【図１４】本発明の第３実施例のロック機構のロック状
態を示す側面図である。

【図１５】空気供給ユニットの変形例を示す系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 工業用ロボット ２ ロボット本体 ３ 制御回路 ４ 第１のアーム ５ バランス機構 ６ 空気供給ユニット ８ 支台 ９ 第２のアーム １８，４４ ピストン−シリンダ機構 １９ スプリング ２０，４５ シリンダ部 ２１，４６ ピストン ２２，４８ ピストンロッド ２４ 空気源 ２５ａ〜２５ｆ 空気配管 ２８ 空気タンク ２９ 減圧弁 ３０，４３ 電磁弁 ３１，５１ 圧力センサ ４１，７１，８１ ロック機構 ５６ リンク ５８ ガイド軸 ５９ ロック用ロッド ６６ 係止用リング ６６ａ（６６ａ₁ 〜６６ａ_n ） 係止孔 ７３ ベース ７５ ロックレバー ８２ カム ８４ 第１のロックレバー ８５ 第２のロックレバー ８７，８８ 連結ピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揺動自在に支承されたアームと、 一端が該アームに連結され、他端が前記アームを支持す
   る支持部に連結され、空気圧力により前記アームをその
   揺動位置に静止させるバランス機構と、 該バランス機構において空気漏れが発生したときアーム
   を揺動不可状態にロックするロック機構と、 よりなることを特徴とする工業用ロボット。
2. 【請求項２】 前記ロック機構は、前記バランス機構に
   供給される空気圧力を検出する圧力センサにより空気圧
   力の低下が検出されたとき、駆動される駆動手段と、 該駆動手段の駆動により前記アームを係止する係止部材
   と、 よりなることを特徴とする請求項１の工業用ロボット。