JP2002504866A - ロボットのアームを重量平衡するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ロボットが第一シャフト(2)を介してベース(1)に枢着される第一アーム(3)を有する。第一アーム(3)には第二シャフト(5)を介して第二アーム(6)が枢着される。重量平衡のために第一シャフトと第二シャフトとを結ぶ線の延長線上にレバーアーム(11)が設けられる。第一シャフト(2)に対して間隔を開けて第一チェーンホイール(8)がレバーアーム(11)と剛性的に結合される。レバーアーム(11)にベース(1)で支持されたシリンダ・ピストンユニット(12)が作用する。第二シャフト(5)と第二チェーンホイール(7)とが剛性的に結合し、両ホイール(7,8)の間にエンドレスチェーン(9)が延びる。第二アーム(6)を旋回させる駆動装置の消費電力が検出され、この消費電力に応じてレバーアーム(11)におけるシリンダ・ピストンユニット(12)の枢着点(13)が変更される。

Description

【発明の詳細な説明】 ロボットのアームを重量平衡するための装置 本発明は請求項１の前提部分に記載のロボットのアームを重量平衡するための 装置に関する。 ロボットのアームの重量を平衡させるためにアームをレバーアームにより回転 軸線を越えて延長し、これにシリンダ・ピストンユニットを作用させることが公 知である。シリンダ・ピストンユニットはアームを回転可能に支持するフレーム に枢着される。このような構造は上方アームの重量を平衡させるには適するが、 上方アームに枢着される下方アームの重量を平衡させるには適していない。この ため通常、下方アームにおける重量平衡はカウンタバランスにより行われるが、 これは加速および減速させなければならない質量を著しく高める。 独国特許第３９２５６２７号によれば下方アームの重量を平衡させるために上 方アームの重量平衡装置から独立して作動する別個の重量平衡装置を設けること が公知である。しかしながらこれに伴うコストは著しく大きい。 本発明の課題はロボットのアームの重量と第二アームまたは第三のアームによ り支持される重量とを平衡させるための重量平衡装置を提案することにある。従 属請求項に有利な構成が記載されている。 本発明によれば上述した課題は請求項１の特徴部分に記載した特徴により解決 される。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は装置の第一実施形態を示す側面図である。 図２は装置の第二実施形態を示す側面図である。 図３は装置の第三実施形態を示す側面図である。 図４は装置の第四実施形態を示す側面図である。 図示したロボットはベース１を有する。ベース１上には第一シャフト２を介し て第一アーム３が水平な回転軸線４を中心に回転自在に枢着される。第一アーム ３は第二シャフト５を介して第二アーム６を水平な回転軸線を中心に回転自在に 支持する。これら第一アーム３および第二アーム６は旋回駆動装置（図示せず） によりこれらの水平な回転軸線を中心にして旋回可能である。 第二シャフト５にはチェーンホイール７が剛性的に接続される。第一アーム３ は第二のチェーンホイール８を回転自在に支持する。これら両チェーンホイール ７および８はチェーン９を介して互いに摩擦接続であって回転接続により連結さ れる。 図１では第二チェーンホイール８の回転軸線10は第一シャフト２と第二シャフ ト５とを結ぶ線の延長線上であって第一シャフト２の回転軸線４に対して間隔を 開けて位置する。第二チェーンホイール８とレバーアーム11とは一緒に回転する ように接続される。レバーアーム11にシリンダ・ピストンユニット12が枢着され 、その枢着点13は同様に第一シャフト２と第二シャフト５との間を結ぶ線の延長 線上に位置するが、回転軸線４に対して回転軸線10よりも大きい間隔を有する。 枢着点13は第一アーム３および第二アーム６を旋回させると円形軌道上で移動す る。シリンダ・ピストンユニット12は回転軸線４の下方においてフレーム１に枢 着される。 第一アーム３および第二アーム６が水平方向に延伸されているときには第一シ ャフト２および第二シャフト５の軸線と回転軸線10と枢着点13とは共通の直線上 に位置する。シリンダ・ピストンユニット12は一定の引張力をレバーアーム11に 及ぼす。シリンダ・ピスト ンユニット12Aがレバーアーム11Aに圧縮力を及ぼす場合には垂直線14に対するチ ェーンホイール8Aとレバーアーム11Aとの配置は図２に示したように軸線４に関 して鏡像である。 上述した装置により第一アーム３と第二アーム６との重量平衡が可能である。 第二アーム６により把捉され支持された重量を補償するために枢着点13または 13Aは主軸を介してレバーアーム11または11Aに沿って摺動可能である。この重量 が大きければ大きいほど図１の枢着点13は左方に大きく移動し、図２の枢着点13 Aは右方に大きく移動する。この目的で第二アーム６を旋回させる駆動モータの 消費電力が測定され、この消費電力に応じて主軸駆動装置が操作される。 以下の説明は水平な第三シャフト15を介して第二アーム６に旋回可能に枢着さ れる第三アーム19の重量平衡に関する。 第三シャフト15には第三ホイール16が剛性的に連結される。第二シャフト５が 第四ホイール17を回転自在に支持する。第三チェーンホイール16と第四チェーン ホイール17との間にチェーン20が延びる。回転軸線10と同軸線上に第五チェーン ホイール18がレバーアーム11に回転自在に配置される。第四チェーンホイール17 と第五チェーンホイール18との間にはチェーン21が延びる。レバーアーム11は第 六チェーンホイール23を回転自在に支持し、第五チェーンホイール18と第六チェ ーンホイール23との間には第四チェーン22が延びる。第六チェーンホイール23の 回転軸線は第一シャフト２の回転軸線４に対して第二チェーンホイール８および 第五チェーンホイール18の回転軸線10よりも大きい間隔を有する。 第三アーム19は三日月の形状に形成される。 第三アーム19により把捉され支持された重量を補償するために枢着点13が主軸 を介してレバーアーム11に沿って摺動可能である。こ の重量が大きければ大きいほど図１の枢着点13は左方に大きく移動し、図２の枢 着点13は右方に大きく移動する。この目的で第三アーム19を旋回させる駆動モー タの消費電力が測定され、この消費電力に応じて主軸駆動装置が操作される。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年１２月２８日（１９９９．１２．２８） 【補正内容】 明細書 ロボットのアームを重量平衡するための装置 技術分野 本発明はロボットのアームを重量平衡するための装置に関する。 背景技術 ロボットのアームの重量を平衡させるためにアームをレバーアームにより回転 軸線を越えて延長し、これにシリンダ・ピストンユニットを作用させることが公 知である。シリンダ・ピストンユニットはアームを回転可能に支持するフレーム に枢着される。このような構造は上方アームの重量を平衡させるには適するが、 上方アームに枢着される下方アームの重量を平衡させるには適していない。この ため通常、下方アームにおける重量平衡はカウンタバランスにより行われるが、 これは加速および減速させなければならない質量を著しく高める。 独国特許第３９２５６２７号によれば下方アームの重量を平衡させるために上 方アームの重量平衡装置から独立して作動する別個の重量平衡装置を設けること が公知である。しかしながらこれに伴うコストは著しく大きい。 本発明の課題はロボットのアームの重量と第二アームまたは第三のアームによ り支持される重量とを平衡させるための重量平衡装置を提案することにある。 発明の開示 上記課題を解決するために一番目の発明によれば、ロボットのアームの重量を 平衡させるための装置であって、第一シャフトを介してベースに枢着される第一 アームと、第二シャフトを介して前記第一アームに枢着される第二アームと、前 記ベースに枢着されるシリンダ・ピストンユニットとを具備し、前記第一アーム に第一ホイールが回転自在に支持され、前記第二シャフトに第二ホイールが剛性 的に連結され、前記第一ホイールおよび第二ホイールが同方向に回転可能に互い に連結された装置において、前記第一ホイールが前記第一シャフトと第二シャフ トとを結ぶ線の延長線上であって前記第一シャフトに対して間隔を開けて配置さ れ、前記第一ホイールにレバーアームが剛性的に接続され、該レバーアームに前 記シリンダ・ピストンユニットが作用し、該レバーアームに対する前記シリンダ ・ピストンユニットの枢着点が前記レバーアームに沿って調節可能であり、前記 第二アームを旋回させるための駆動装置の消費電力を検出し、該消費電力に応じ て前記レバーアームに対する前記シリンダ・ピストンユニットの枢着点の位置を 調節するための制御装置を具備する。これによれば上述した課題が解決される。 二番目の発明によれば一番目の発明において、前記第二アームに第三シャフト を介して第三アームが枢着され、該第三シャフトに第三ホイールが剛性的に接続 され、前記第二シャフト上に第四ホイールが回転自在に支持され、前記レバーア ームが前記第一シャフトに対して間隔を開けて第五ホイールを回転自在に支持し 、前記第三ホイールと第四ホイールと第五ホイールとが同方向に回転可能に互い に連結される。 三番目の発明によれば二番目の発明において、前記制御装置は前記第三アーム を旋回させるための駆動装置の消費電力を検出し、該消費電力に応じて前記レバ ーアームに対する前記シリンダ・ピストンユニットの枢着点の位置を調節する。 四番目の発明によれば二番目の発明において、前記第五ホイールと第二ホイー ルとが共通の回転軸線を有する。 五番目の発明によれば四番目の発明において、前記レバーアームが前記第五ホ イールに対して間隔を開けて第六ホイールを回転自在に支持し、前記第五ホイー ルと第六ホイールとが同方向に回転可能に互いに連結される。 六番目の発明によれば一〜五番目の発明のいずれか一つにおいて、前記レバー アームが前記第一シャフトと第二シャフトとを結ぶ線の延長線上に配置され、前 記シリンダ・ピストンユニットが前記レバーアームに引張力を及ぼす。 七番目の発明によれば一〜五番目の発明のいずれか一つにおいて、前記レバー アームが前記第一シャフトと第二シャフトとの間に延び、前記シリンダ・ピスト ンユニットが前記レバーアームに圧縮力を及ぼす。 八番目の発明によれば一〜七番目の発明のいずれか一つにおいて、前記ホイー ルがチェーンホイールであり、これらチェーンホイールがチェーンを介して互い に連結される。 九番目の発明によれば一〜八番目の発明のいずれか一つにおいて、前記第二ア ームが三日月の形状を有する。 十番目の発明によれば二〜八番目の発明のいずれか一つにおいて、前記第三ア ームが三日月の形状を有する。 図面の簡単な説明 図１は装置の第一実施形態を示す側面図である。 図２は装置の第二実施形態を示す側面図である。 図３は装置の第三実施形態を示す側面図である。 図４は装置の第四実施形態を示す側面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図示したロボットはベース１を有する。ベース１上には第一シャフト２を介し て第一アーム３が水平な回転軸線４を中心に回転自在に枢着される。第一アーム ３は第二シャフト５を介して第二アーム６を水平な回転軸線を中心に回転自在に 支持する。これら第一アーム３および第二アーム６は旋回駆動装置（図示せず） によりこれらの水平な回転軸線を中心にして旋回可能である。 第二シャフト５にはチェーンホイール７が剛性的に接続される。第一アーム３ は第二のチェーンホイール８を回転自在に支持する。これら両チェーンホイール ７および８はチェーン９を介して互いに摩擦接続であって回転接続により連結さ れる。 図１では第二チェーンホイール８の回転軸線10は第一シャフト２と第二シャフ ト５とを結ぶ線の延長線上であって第一シャフト２の回転軸線４に対して間隔を 開けて位置する。第二チェーンホイール８とレバーアーム11とは一緒に回転する ように接続される。レバーアーム11にシリンダ・ピストンユニット12が枢着され 、その枢着点13は同様に第一シャフト２と第二シャフト５との間を結ぶ線の延長 線上に位置するが、回転軸線４に対して回転軸線10よりも大きい間隔を有する。 枢着点13は第一アーム３および第二アーム６を旋回させると円形軌道上で移動す る。シリンダ・ピストンユニット12は回転軸線４の下方においてフレーム１に枢 着される。 第一アーム３および第二アーム６が水平方向に延伸されているときには第一シ ャフト２および第二シャフト５の軸線と回転軸線10と枢着点13とは共通の直線上 に位置する。シリンダ・ピストンユニット12は一定の引張力をレバーアーム11に 及ぼす。シリンダ・ピストンユニット12Aがレバーアーム11Aに圧縮力を及ぼす場 合には垂直線14に対するチェーンホイール8Aとレバーアーム11Aとの配置は図２ に示したように軸線４に関して鏡像である。 上述した装置により第一アーム３と第二アーム６との重量平衡が可能である。 第二アーム６により把捉され支持された重量を補償するために枢着点13または 13Aは主軸を介してレバーアーム11または11Aに沿って摺動可能である。この重量 が大きければ大きいほど図１の枢着点13は左方に大きく移動し、図２の枢着点13 Aは右方に大きく移動する。この目的で第二アーム６を旋回させる駆動モータの 消費電力が測定され、この消費電力に応じて主軸駆動装置が操作される。 以下の説明は水平な第三シャフト15を介して第二アーム６に旋回可能に枢着さ れる第三アーム19の重量平衡に関する。 第三シャフト15には第三ホイール16が剛性的に接続される。第二シャフト５が 第四ホイール17を回転自在に支持する。第三チェーンホイール16と第四チェーン ホイール17との間にチェーン20が延びる。回転軸線10と同軸線上に第五チェーン ホイール18がレバーアーム11に回転自在に配置される。第四チェーンホイール17 と第五チェーンホイール18との間にはチェーン21が延びる。レバーアーム11は第 六チェーンホイール23を回転自在に支持し、第五チェーンホイール18と第六チェ ーンホイール23との間には第四チェーン22が延びる。第六チェーンホイール23の 回転軸線は第一シャフト２の回転軸線４に対して第二チェーンホイール８および 第五チェーンホイール18の回転軸線10よりも大きい間隔を有する。 第三アーム19は三日月の形状に形成される。 第三アーム19により把捉され支持された重量を補償するために枢着点13が主軸 を介してレバーアーム11に沿って摺動可能である。この重量が大きければ大きい ほど図３の枢着点13は左方に大きく移動し、図４の枢着点13は右方に大きく移動 する。この目的で第三アーム19を旋回させる駆動モータの消費電力が測定され、 この消費電力に応じて主軸駆動装置が操作される。 請求の範囲 １．ロボットのアームの重量を平衡させるための装置であって、第一シャフト を介してベースに枢着される第一アームと、第二シャフトを介して前記第一アー ムに枢着される第二アームと、前記ベースに枢着されるシリンダ・ピストンユニ ットとを具備し、前記第一アームに第一ホイールが回転自在に支持され、前記第 二シャフトに第二ホイールが剛性的に接続され、前記第一ホイールおよび第二ホ イールが同方向に回転可能に互いに連結された装置において、前記第一ホイール が前記第一シャフトと第二シャフトとを結ぶ線の延長線上であって前記第一シャ フトに対して間隔を開けて配置され、前記第一ホイールにレバーアームが剛性的 に接続され、該レバーアームに前記シリンダ・ピストンユニットが作用し、該レ バーアームに対する前記シリンダ・ピストンユニットの枢着点が前記レバーアー ムに沿って調節可能であり、前記第二アームを旋回させるための駆動装置の消費 電力を検出し、該消費電力に応じて前記レバーアームに対する前記シリンダ・ピ ストンユニットの枢着点の位置を調節するための制御装置を具備する装置。 ２．前記第二アームに第三シャフトを介して第三アームが枢着され、該第三シ ャフトに第三ホイールが剛性的に接続され、前記第二シャフト上に第四ホイール が回転自在に支持され、前記レバーアームが前記第一シャフトに対して間隔を開 けて第五ホイールを回転自在に支持し、前記第三ホイールと第四ホイールと第五 ホイールとが同方向に回転可能に互いに連結される請求項１に記載の装置。 ３．前記制御装置は前記第三アームを旋回させるための駆動装置の消費電力を 検出し、該消費電力に応じて前記レバーアームに対する前記シリンダ・ピストン ユニットの枢着点の位置を調節する請求項２に記載の装置。 ４．前記第五ホイールと第二ホイールとが共通の回転軸線を有する請求項２に 記載の装置。 ５．前記レバーアームが前記第五ホイールに対して間隔を開けて第六ホイール を回転自在に支持し、前記第五ホイールと第六ホイールとが同方向に回転可能に 互いに連結される請求項４に記載の装置。 ６．前記レバーアームが前記第一シャフトと第二シャフトとを結ぶ線の延長線 上に配置され、前記シリンダ・ピストンユニットが前記レバーアームに引張力を 及ぼす請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。 ７．前記レバーアームが前記第一シャフトと第二シャフトとの間に延び、前記 シリンダ・ピストンユニットが前記レバーアームに圧縮力を及ぼす請求項１〜５ のいずれか一つに記載の装置。 ８．前記ホイールがチェーンホイールであり、これらチェーンホイールがチェ ーンを介して互いに連結される請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。 ９．前記第二アームが三日月の形状を有する請求項１〜８のいずれか一つに記 載の装置。 10．前記第三アームが三日月の形状を有する請求項２〜８のいずれか一つに記 載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロボットのアームを重量平衡するための装置において、第一シャフト(2) を介してベース(1)に枢着される第一アーム(3)と、第二シャフト(5)を介して前 記第一アーム(3)に枢着される第二アーム(6)とから成り、これら第一シャフト(2 )と第二シャフト(5)とを結ぶ線の延長線上であって前記第一シャフト(2)に対し て間隔を開けて前記第一アーム(3)に第一ホイール(8)が回転可能に支持され、該 第一ホイール(8)にレバーアーム(11)が剛性的に連結され、該レバーアーム(11) にシリンダ・ピストンユニット(12)が作用し、前記第二シャフト(5)には第二ホ イール(7)が剛性的に連結され、両ホイール(7,8)が摩擦接続により互いに同方向 に回転可能に連結され、前記第二アーム(6)を旋回させる駆動装置の消費電力が 検出され、該消費電力に応じて前記レバーアーム(11)における前記シリンダ・ピ ストンユニット(12)の枢着点(13)が変更されることを特徴とする装置。 ２．前記第二アーム(6)が第三シャフト(15)を介して第三アーム(19)を旋回可 能に支持し、該第三シャフト(15)に第三ホイール(16)が剛性的に結合され、前記 第二シャフト(5)上に第四ホイール(17)が回転可能に支持され、前記レバーアー ム(11)が前記第一シャフト(2)に対して間隔を開けて第五ホイール(18)を回転可 能に支持し、前記第三ホイール(16)と第四ホイール(17)と第五ホイール(18)とが 摩擦接続により互いに同方向に回転可能に連結されることを特徴とする請求項１ に記載の装置。 ３．前記第三アーム(19)を旋回させる駆動装置の消費電力が検出され、該消費 電力に応じて前記レバーアーム(11)における前記シリンダ・ピストンユニット(1 2)の枢着点(13)が変更されることを特徴 とする請求項２に記載の装置。 ４．前記第五ホイール(18)と第二ホイール(8)とが同じ回転軸線(10)を有する ことを特徴とする請求項２に記載の装置。 ５．前記レバーアーム(11)が前記第五ホイール(16)に対して間隔を開けて第六 ホイール(23)を回転可能に支持し、前記第五ホイール(18)と第六ホイール(23)と が摩擦接続により互いに同方向に回転可能に連結されることを特徴とする請求項 ４に記載の装置。 ６．前記レバーアーム(11)が前記第一シャフト(8)と第二シャフト(7)とを結ぶ 線の延長線上に配置され、前記シリンダ・ピストンユニット(12)が引張力を及ぼ すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。 ７．前記レバーアーム(11)が前記第一シャフト(8)と第二シャフト(7)との間に 延び、前記シリンダ・ピストンユニット(12)が圧縮力を及ぼすことを特徴とする 請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。 ８．前記ホイール(7,8,16,17,18,23)がチェーンホイールであり、これらチェ ーンホイールがチェーン(9,20,21,22)を介して互いに摩擦接続により連結される ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。 ９．前記第二アーム(6)または第三アーム(19)が三日月の形状を有することを 特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。