JP2001225293A - 産業用ロボット用重力バランサおよび産業用ロボット - Google Patents
産業用ロボット用重力バランサおよび産業用ロボットInfo
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- JP2001225293A JP2001225293A JP2000038809A JP2000038809A JP2001225293A JP 2001225293 A JP2001225293 A JP 2001225293A JP 2000038809 A JP2000038809 A JP 2000038809A JP 2000038809 A JP2000038809 A JP 2000038809A JP 2001225293 A JP2001225293 A JP 2001225293A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】垂直多関節型の産業用ロボット用の重力バラン
サであって、床置きまたは天吊りの設置姿勢に応じて自
在に組み換え可能な重力バランサを提供する。 【解決手段】シリンダ１１とロッド１２とシリンダ１１
とロッド１２の間に架け渡されたバネ１３からなる重力
バランサ１０において、重力バランサ１０を、圧縮バネ
として機能する形態から引っ張りバネとして機能する形
態に組み替え自在にする。またロッド１２に、バネ１３
を支持するサポート１２ｂを備え、サポート１２ｂのロ
ッド１２に対する取付位置を変更可能にする。
サであって、床置きまたは天吊りの設置姿勢に応じて自
在に組み換え可能な重力バランサを提供する。 【解決手段】シリンダ１１とロッド１２とシリンダ１１
とロッド１２の間に架け渡されたバネ１３からなる重力
バランサ１０において、重力バランサ１０を、圧縮バネ
として機能する形態から引っ張りバネとして機能する形
態に組み替え自在にする。またロッド１２に、バネ１３
を支持するサポート１２ｂを備え、サポート１２ｂのロ
ッド１２に対する取付位置を変更可能にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット特
に垂直多関節ロボットに加わる重力による負荷を相殺す
るための重力バランサに関する。また前記重力バランサ
を備えた産業用ロボットに関する。
に垂直多関節ロボットに加わる重力による負荷を相殺す
るための重力バランサに関する。また前記重力バランサ
を備えた産業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直多関節型の産業用ロボットの前後方
向に回転するアームは重力による負荷モーメントを受
け、この負荷モーメントはアームの姿勢によって変動す
る。この負荷モーメントをバネの力で相殺する重力バラ
ンサを垂直多関節型の産業用ロボットに取り付けること
が知られている（例えば、特開昭６０−７６９８８号公
報、特開平６−１５５９３号公報、特開平１１−２１６
６９７号公報）。図３は、特開平６−１５５９３号公報
で開示された産業用ロボットの説明図である。図におい
て、１は第１アームであり、基台２に対して前後方向に
回転する。３は重力バランサであり、シリンダ４とロッ
ド５とバネ６から構成されている。シリンダ４は第１ア
ーム１の側部に軸７回りに回動自在に枢着されている。
ロッド５はシリンダ４の内部に出入り自在に取付けら
れ、その下部は基台２に軸８回りに回動自在に枢着され
ている。バネ６はシリンダ４とロッド５の間に架け渡さ
れ、ロッド５がシリンダ４から引き出されるとロッド５
をシリンダ４の内部に引き戻す方向の力を発生する。つ
まり、重力バランサ３は圧縮ばねとして機能する。この
ように構成されているので、第１アーム１が前後に傾く
と、重力バランサ３によって第１アーム１を垂直な姿勢
に引き戻す方向のモーメントが生じ、重力による負荷モ
ーメントを相殺するのである。
向に回転するアームは重力による負荷モーメントを受
け、この負荷モーメントはアームの姿勢によって変動す
る。この負荷モーメントをバネの力で相殺する重力バラ
ンサを垂直多関節型の産業用ロボットに取り付けること
が知られている（例えば、特開昭６０−７６９８８号公
報、特開平６−１５５９３号公報、特開平１１−２１６
６９７号公報）。図３は、特開平６−１５５９３号公報
で開示された産業用ロボットの説明図である。図におい
て、１は第１アームであり、基台２に対して前後方向に
回転する。３は重力バランサであり、シリンダ４とロッ
ド５とバネ６から構成されている。シリンダ４は第１ア
ーム１の側部に軸７回りに回動自在に枢着されている。
ロッド５はシリンダ４の内部に出入り自在に取付けら
れ、その下部は基台２に軸８回りに回動自在に枢着され
ている。バネ６はシリンダ４とロッド５の間に架け渡さ
れ、ロッド５がシリンダ４から引き出されるとロッド５
をシリンダ４の内部に引き戻す方向の力を発生する。つ
まり、重力バランサ３は圧縮ばねとして機能する。この
ように構成されているので、第１アーム１が前後に傾く
と、重力バランサ３によって第１アーム１を垂直な姿勢
に引き戻す方向のモーメントが生じ、重力による負荷モ
ーメントを相殺するのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の重力バランサには次のような問題があった。
近年、省スペース化の要請あるいは、ロボットの動作範
囲の有効活用の要請から、ロボットを上下逆に設置する
こと、いわゆる天吊りで使用する場合が多くなってい
る。なお、天吊りに対して図３に示したような設置姿勢
を床置きと呼んでいる。このような天吊りの状態では、
ロボットに加わる重力の方向が逆になるので、重力によ
る負荷モーメントと重力バランサによるモーメントが同
じ方向に生じる。つまり重力バランサが負荷モーメント
を相殺せず、逆に負荷モーメントを増大させるという問
題があった。 そのため、ロボットを天吊りで設置する
際は、重力バランサを取り外すか、天吊り設置用の重力
バランサを取付けなければならなかった。しかし、前者
の方法では、重力による負荷モーメントに対抗するため
にモータの大容量化あるいは高減速比の減速機を選ぶな
どの対策が必要であり、コストの上昇や動作速度（すな
わち性能の問題である）の低下などの問題が生じてい
た。また、後者の方法では、床置き設置用重力バランサ
と天吊り設置用の重力バランサの２種類の重力バランサ
を用意しなければならないので、メーカにおいては部品
管理や生産管理が煩雑になるという問題があり、ユーザ
においては床置きで使用していたロボットを天吊り設置
に転用しようとする時はメーカから天吊り設置用の重力
バランサを購入しなければならないので、そのための費
用が発生するという問題があった。そこで、本発明は垂
直多関節型の産業用ロボット用の重力バランサであっ
て、床置きまたは天吊りの設置姿勢に応じて自在に組み
換え可能な重力バランサを提供するものである。
うな従来の重力バランサには次のような問題があった。
近年、省スペース化の要請あるいは、ロボットの動作範
囲の有効活用の要請から、ロボットを上下逆に設置する
こと、いわゆる天吊りで使用する場合が多くなってい
る。なお、天吊りに対して図３に示したような設置姿勢
を床置きと呼んでいる。このような天吊りの状態では、
ロボットに加わる重力の方向が逆になるので、重力によ
る負荷モーメントと重力バランサによるモーメントが同
じ方向に生じる。つまり重力バランサが負荷モーメント
を相殺せず、逆に負荷モーメントを増大させるという問
題があった。 そのため、ロボットを天吊りで設置する
際は、重力バランサを取り外すか、天吊り設置用の重力
バランサを取付けなければならなかった。しかし、前者
の方法では、重力による負荷モーメントに対抗するため
にモータの大容量化あるいは高減速比の減速機を選ぶな
どの対策が必要であり、コストの上昇や動作速度（すな
わち性能の問題である）の低下などの問題が生じてい
た。また、後者の方法では、床置き設置用重力バランサ
と天吊り設置用の重力バランサの２種類の重力バランサ
を用意しなければならないので、メーカにおいては部品
管理や生産管理が煩雑になるという問題があり、ユーザ
においては床置きで使用していたロボットを天吊り設置
に転用しようとする時はメーカから天吊り設置用の重力
バランサを購入しなければならないので、そのための費
用が発生するという問題があった。そこで、本発明は垂
直多関節型の産業用ロボット用の重力バランサであっ
て、床置きまたは天吊りの設置姿勢に応じて自在に組み
換え可能な重力バランサを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、シリンダと前記シリンダに対
して出入り自在に取り付けられたロッドと前記シリンダ
と前記ロッドの間に架け渡されたバネからなる産業用ロ
ボット用重力バランサにおいて、前記産業用ロボット用
重力バランサが、圧縮バネとして機能する形態から引っ
張りバネとして機能する形態に組み替え自在にするもの
である。また請求項２の発明は、前記ロッドに、前記バ
ネを支持するサポートを備え、前記サポートの前記ロッ
ドに対する取付位置を変更可能とするものである。また
請求項３の発明は、シリンダと前記シリンダに対して出
入り自在に取り付けられたロッドと前記シリンダと前記
ロッドの間に架け渡されたバネからなる産業用ロボット
用重力バランサであって、圧縮バネとして機能する形態
から引っ張りバネとして機能する形態に組み替え自在で
ある産業用ロボット用重力バランサを産業用ロボットに
備えるものである。また請求項４の発明は、前記請求項
３の発明において前記産業用ロボット用重力バランサの
前記ロッドに、前記バネを支持するサポートを備え、前
記サポートの前記ロッドに対する取付位置を変更可能に
したものである。
めに、請求項１の発明は、シリンダと前記シリンダに対
して出入り自在に取り付けられたロッドと前記シリンダ
と前記ロッドの間に架け渡されたバネからなる産業用ロ
ボット用重力バランサにおいて、前記産業用ロボット用
重力バランサが、圧縮バネとして機能する形態から引っ
張りバネとして機能する形態に組み替え自在にするもの
である。また請求項２の発明は、前記ロッドに、前記バ
ネを支持するサポートを備え、前記サポートの前記ロッ
ドに対する取付位置を変更可能とするものである。また
請求項３の発明は、シリンダと前記シリンダに対して出
入り自在に取り付けられたロッドと前記シリンダと前記
ロッドの間に架け渡されたバネからなる産業用ロボット
用重力バランサであって、圧縮バネとして機能する形態
から引っ張りバネとして機能する形態に組み替え自在で
ある産業用ロボット用重力バランサを産業用ロボットに
備えるものである。また請求項４の発明は、前記請求項
３の発明において前記産業用ロボット用重力バランサの
前記ロッドに、前記バネを支持するサポートを備え、前
記サポートの前記ロッドに対する取付位置を変更可能に
したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に従っ
て説明する。図１および図２は本発明の実施例を示す重
力バランサの断面図であり、図１は重力バランサを圧縮
バネとして機能するように組み立てた状態を示し、図２
は重力バランサを引っ張りバネとして機能するように組
み立てた状態を示すものである。図１および図２におい
て、１０は重力バランサであり、円筒形のシリンダ１１
とシリンダ１１の長さ方向に自在に出入りするように取
り付けられたロッド１２とロッド１２とシリンダ１１の
間に架け渡されたコイルバネ１３から構成されている。
重力バランサ１０はシリンダ１１の上部に設けたピン穴
１１ａとロッド１２の下端に設けたピン穴１２ａで、図
示しない垂直多関節型産業用ロボットのアームとそのア
ームを回転支持する基台にそれぞれピン支持される。
て説明する。図１および図２は本発明の実施例を示す重
力バランサの断面図であり、図１は重力バランサを圧縮
バネとして機能するように組み立てた状態を示し、図２
は重力バランサを引っ張りバネとして機能するように組
み立てた状態を示すものである。図１および図２におい
て、１０は重力バランサであり、円筒形のシリンダ１１
とシリンダ１１の長さ方向に自在に出入りするように取
り付けられたロッド１２とロッド１２とシリンダ１１の
間に架け渡されたコイルバネ１３から構成されている。
重力バランサ１０はシリンダ１１の上部に設けたピン穴
１１ａとロッド１２の下端に設けたピン穴１２ａで、図
示しない垂直多関節型産業用ロボットのアームとそのア
ームを回転支持する基台にそれぞれピン支持される。
【０００６】ここで、図１の状態、つまり重力バランサ
１０が圧縮バネとして機能する状態、言い換えれば床置
き設置用の形態を取った状態を説明する。ロッド１２の
上端にはフランジ１２ｂが着脱自在に取付られ、フラン
ジ１２ｂにはサポート１２ｃがネジ止めされている。サ
ポート１２ｃは中空円筒状の部品でありフランジ１２ｄ
を備えている。コイルバネ１３は、フランジ１２ｄとシ
リンダ１１の底部フランジ１１ｂの間に架け渡されい
る。また、図１はロッド１２がシリンダ１１の最奥部
（最上部）に引き込まれた状態を示しているが、この
時、フランジ１２ｄはシリンダ１１の上部フランジ１１
ｃに当接する。このように構成されているので、ロッド
１２をシリンダ１１から引き出す時には、コイルバネ１
３によってロッド１２をシリンダ１１の中に引き戻す力
が働くので、重力バランサ１０は図１に示す形態では圧
縮バネとして機能する。
１０が圧縮バネとして機能する状態、言い換えれば床置
き設置用の形態を取った状態を説明する。ロッド１２の
上端にはフランジ１２ｂが着脱自在に取付られ、フラン
ジ１２ｂにはサポート１２ｃがネジ止めされている。サ
ポート１２ｃは中空円筒状の部品でありフランジ１２ｄ
を備えている。コイルバネ１３は、フランジ１２ｄとシ
リンダ１１の底部フランジ１１ｂの間に架け渡されい
る。また、図１はロッド１２がシリンダ１１の最奥部
（最上部）に引き込まれた状態を示しているが、この
時、フランジ１２ｄはシリンダ１１の上部フランジ１１
ｃに当接する。このように構成されているので、ロッド
１２をシリンダ１１から引き出す時には、コイルバネ１
３によってロッド１２をシリンダ１１の中に引き戻す力
が働くので、重力バランサ１０は図１に示す形態では圧
縮バネとして機能する。
【０００７】次に、重力バランサ１０を図１に示す形態
から図２に示す形態に組み換える手順を説明する。 （１）まず、シリンダ１１の底部フランジ１１ｂを取り
外してロッド１２とコイルバネ１３をシリンダ１１から
引き抜く。次に、ロッド１２のフランジ１２ｂとサポー
ト１２ｃの結合を解き、サポート１２ｃをロッド１２の
下部に移動させ、サポート１２ｃをロッド１２の下部フ
ランジ１２ｅにネジで固定する。 （２）コイルバネ１３をシリンダ１１の中に入れ、次に
ロッド１２をシリンダ１１の中に入れ、最後に底部フラ
ンジ１１ｂをシリンダに固定する。このように組み換え
ると、図２に示すようにコイルバネ１３がシリンダ１１
の上部フランジ１１ｃとサポート１２ｃのフランジ１２
ｄの間に架け渡されるから、コイルバネ１３はロッド１
２をシリンダ１１の外側に押し出すように付勢する。つ
まり、図２に示す形態では重力バランサ１０は引っ張り
バネとして機能するのである。
から図２に示す形態に組み換える手順を説明する。 （１）まず、シリンダ１１の底部フランジ１１ｂを取り
外してロッド１２とコイルバネ１３をシリンダ１１から
引き抜く。次に、ロッド１２のフランジ１２ｂとサポー
ト１２ｃの結合を解き、サポート１２ｃをロッド１２の
下部に移動させ、サポート１２ｃをロッド１２の下部フ
ランジ１２ｅにネジで固定する。 （２）コイルバネ１３をシリンダ１１の中に入れ、次に
ロッド１２をシリンダ１１の中に入れ、最後に底部フラ
ンジ１１ｂをシリンダに固定する。このように組み換え
ると、図２に示すようにコイルバネ１３がシリンダ１１
の上部フランジ１１ｃとサポート１２ｃのフランジ１２
ｄの間に架け渡されるから、コイルバネ１３はロッド１
２をシリンダ１１の外側に押し出すように付勢する。つ
まり、図２に示す形態では重力バランサ１０は引っ張り
バネとして機能するのである。
【０００８】このように、重力バランサ１０はシリンダ
１１と底部フランジ１１ｂおよびフランジ１２ｂとサポ
ート１２ｃの結合を解いて、組み立て直すだけで、圧縮
バネとしての機能する形態から、引っ張りバネとして機
能する形態に簡単に組み換えることがきる。なお、サポ
ート１２ｃをフランジ１２ｂと結合する位置から下部フ
ランジ１２ｅに結合する位置に移すのは、ロッド１２の
ストロークを確保するためである。また、実施例ではバ
ネをコイルバネとしたが、本発明の重力バランサはコイ
ルバネを用いたものに限定されない。コイルバネに代え
て、他の形態のバネを用いてもよい。バネの材質も金属
等の固体に限定されるものではなく、流体の弾性を利用
したバネ装置であってもよい。また、重力バランサの形
態は本実施例に限定されるものではなく、さまざまな応
用が考えられることは言うまでもない。例えば、アーム
の側面ではなくアームの前面あるいは後面と基台の間
に、重力バランサをほぼ水平方向に架け渡す形式であっ
ても良いし、シリンダをその底面ではなくその側面で回
転支持してロボットに取り付ける形式のものであっても
よい。
１１と底部フランジ１１ｂおよびフランジ１２ｂとサポ
ート１２ｃの結合を解いて、組み立て直すだけで、圧縮
バネとしての機能する形態から、引っ張りバネとして機
能する形態に簡単に組み換えることがきる。なお、サポ
ート１２ｃをフランジ１２ｂと結合する位置から下部フ
ランジ１２ｅに結合する位置に移すのは、ロッド１２の
ストロークを確保するためである。また、実施例ではバ
ネをコイルバネとしたが、本発明の重力バランサはコイ
ルバネを用いたものに限定されない。コイルバネに代え
て、他の形態のバネを用いてもよい。バネの材質も金属
等の固体に限定されるものではなく、流体の弾性を利用
したバネ装置であってもよい。また、重力バランサの形
態は本実施例に限定されるものではなく、さまざまな応
用が考えられることは言うまでもない。例えば、アーム
の側面ではなくアームの前面あるいは後面と基台の間
に、重力バランサをほぼ水平方向に架け渡す形式であっ
ても良いし、シリンダをその底面ではなくその側面で回
転支持してロボットに取り付ける形式のものであっても
よい。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、産
業用ロボット用の重力バランサを、床置き設置に対応し
た形態から天吊り設置に対応した形態に自在に組み換え
られるので、それぞれ専用の重力バランサを設計製作す
る必要がなく、コストの低減に繋がるという効果があ
る。また、床置きで設置しているロボットを天吊り設置
に転用する場合、あるいはその逆の場合に、そのロボッ
トを使用している現場で重力バランサを組み換えられる
ので、転用が容易でありコストも安いという効果もあ
る。
業用ロボット用の重力バランサを、床置き設置に対応し
た形態から天吊り設置に対応した形態に自在に組み換え
られるので、それぞれ専用の重力バランサを設計製作す
る必要がなく、コストの低減に繋がるという効果があ
る。また、床置きで設置しているロボットを天吊り設置
に転用する場合、あるいはその逆の場合に、そのロボッ
トを使用している現場で重力バランサを組み換えられる
ので、転用が容易でありコストも安いという効果もあ
る。
【図１】本発明のの実施例を示す重力バランサの断面図
であり、圧縮バネとして機能する形態を示す。
であり、圧縮バネとして機能する形態を示す。
【図２】本発明のの実施例を示す重力バランサの断面図
であり、引っ張りバネとして機能する形態を示す。
であり、引っ張りバネとして機能する形態を示す。
【図３】従来の重力バランサを取り付けた産業用ロボッ
トを示す説明図である。
トを示す説明図である。
１：第１アーム ２：基台 ３：重力バランサ ４：シ
リンダ ５：ロッド ６：バネ ７：軸 ８：軸 １０：重力バランサ １１：シリンダ １１ａ：ピン穴 １１ｂ：底部フラン
ジ １１ｃ：上部フランジ １２：ロッド １２ａ：ピン穴 １２ｂ：フランジ １
２ｃ：サポート １２ｄ：フランジ １２ｅ：下部フランジ １３：コイルバネ
リンダ ５：ロッド ６：バネ ７：軸 ８：軸 １０：重力バランサ １１：シリンダ １１ａ：ピン穴 １１ｂ：底部フラン
ジ １１ｃ：上部フランジ １２：ロッド １２ａ：ピン穴 １２ｂ：フランジ １
２ｃ：サポート １２ｄ：フランジ １２ｅ：下部フランジ １３：コイルバネ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリンダと前記シリンダに対して出入り
自在に取り付けられたロッドと前記シリンダと前記ロッ
ドの間に架け渡されたバネからなる産業用ロボット用重
力バランサにおいて、 前記産業用ロボット用重力バランサが、圧縮バネとして
機能する形態から引っ張りバネとして機能する形態に組
み替え自在であることを特徴とする産業用ロボット用重
力バランサ。 - 【請求項２】 前記ロッドに、前記バネを支持するサポ
ートを備え、前記サポートの前記ロッドに対する取付位
置が変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の
産業用ロボット用重力バランサ。 - 【請求項３】 シリンダと前記シリンダに対して出入り
自在に取り付けられたロッドと前記シリンダと前記ロッ
ドの間に架け渡されたバネからなる産業用ロボット用重
力バランサであって、圧縮バネとして機能する形態から
引っ張りバネとして機能する形態に組み替え自在である
産業用ロボット用重力バランサを備えたことを特徴とす
る産業用ロボット。 - 【請求項４】 前記産業用ロボット用重力バランサの前
記ロッドに、前記バネを支持するサポートを備え、前記
サポートの前記ロッドに対する取付位置が変更可能であ
ることを特徴とする請求項３に記載の産業用ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038809A JP4281195B2 (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 産業用ロボット用重力バランサおよび産業用ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038809A JP4281195B2 (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 産業用ロボット用重力バランサおよび産業用ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001225293A true JP2001225293A (ja) | 2001-08-21 |
| JP4281195B2 JP4281195B2 (ja) | 2009-06-17 |
Family
ID=18562479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000038809A Expired - Fee Related JP4281195B2 (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 産業用ロボット用重力バランサおよび産業用ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4281195B2 (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
| KR20020086394A (ko) * | 2002-10-09 | 2002-11-18 | 장준수 | 산업용 다관절 로봇의 아암의 스프링발란싱구조 |
| WO2007080988A1 (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Nabtesco Corporation | 関節機構 |
| JP2008110413A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 日常生活支援ロボットアーム装置 |
| JP2008142829A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 日常生活支援マニピュレータ装置 |
| JP2009279712A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Yaskawa Electric Corp | ロボット |
| WO2012088975A1 (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 机器人平衡器联接结构及其装配方法 |
| JP2012228775A (ja) * | 2012-08-29 | 2012-11-22 | Yaskawa Electric Corp | ロボット |
| JP2014195854A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | ファナック株式会社 | バランサ装置を備える産業用ロボット |
| CN109986598A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种平衡缸及工业机器人 |
| JP2019188513A (ja) * | 2018-04-24 | 2019-10-31 | ファナック株式会社 | ロボット用重力バランサおよびロボット |
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| WO2022071074A1 (ja) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | ファナック株式会社 | バランサ装置 |
Families Citing this family (2)
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