JP2004160634A

JP2004160634A - 産業ロボット

Info

Publication number: JP2004160634A
Application number: JP2003121957A
Authority: JP
Inventors: Mauro Amparore; マウロ・アムパローレ; Marco Brunelli; マルコ・ブルネッリ; Enrico Mauletti; エンリコ・マウレッティ
Original assignee: Comau SpA
Current assignee: Comau SpA
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-06-10
Also published as: US20040093975A1; ITTO20020987A1; EP1419857A1

Abstract

【課題】ロボットの支持構造の鋳造による製造が非常に簡単になるとともに、これに続く生産および組み立ての作業も簡単になる産業ロボットを提供する。
【解決手段】支持構造（３）を中心に回動して、ロボットのアーム（５）を駆動するモータを補助する役割を果たす平衡シリンダ（１３）を設けた産業ロボットである。平衡シリンダ（１３）は、単一の回動支持部によって支持構造に片持ち梁状態で支持されている。前記回動支持部は、シリンダの軸に直交する回動軸を有し、平衡シリンダ（１３）の本体の一側面に設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持構造に対して回動する少なくとも１つのアームと、前記支持構造に回動可能に取り付けられるとともに前記回動アームに接続される平衡装置とを備えたタイプの産業ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したタイプのロボットでは、前記平衡装置は、アームの回動を制御するモータと協働するために使用され、特にアームに作用する重量が回動軸に対して大きな幾何学的な腕長（ａｒｍ）を与える位置にアームがあるときに、モータにかかる高いトルクを低減することができる。
【０００３】
一般に、前記装置は、シリンダの軸と直交する軸を中心に前記支持構造上で回動するように取り付けられる円筒状本体と、前記円筒状本体内にスライド可能で、シリンダ内に設けた弾性手段によって端部位置に向かって付勢されるように設けられたピストンと、前記ピストンに接続されるとともに前記シリンダから外部に延びる軸とを有する平衡シリンダである。前記軸の外側端部は、前記アームの回動軸から離れて位置する領域（ａｒｅａ）で前記回動アームに回動可能に接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ロボットの回動アームが制御モータにとってより過酷な条件の位置にきたとき、結果としてロボットのアームの回動軸に作用するトルクの少なくとも一部を担うことになる平衡シリンダの内部に設けた弾性手段に負荷がかかることになる。
【０００５】
これまで生産されてきた上述したタイプのロボットでは、平衡シリンダの本体は、シリンダの２つの側面に設けた一対の支柱（ｆｕｌｃｒａ）によって、シリンダの軸と直交する軸を中心に回動するように支持されている。
【０００６】
本発明の目的は、平衡装置の回動支持部の問題に関する新しい解決策を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、上述したすべての特徴を有する産業ロボットにおいて、前記平衡装置が、前記平衡装置の一側面に設けた単一の回動支持部によって、前記支持構造上に片持ち梁状態で支持されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記解決手段は、前記アームおよび前記平衡装置を支持する構造（この構造は、通常、鋳造によって得られる。）の具現化をより簡単にすることができ、さらに、前記構造の製作を簡単にできるとともに、組み立て作業も簡単にできる。また、上記構造および配置は、公知のロボットに対して本発明のロボットにおける視覚的に明らかな相違を生じさせるもので、その目標はスタイルの観点からも独創性を与えることにある。
【０００９】
本発明のさらなる特徴および利点は、純粋に非制限的例示の方法で与えられた添付図面を参照しての説明からより明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、参照符号１は、産業ロボット１の全体を示す。この産業ロボット１は、ベース２と、垂直方向を有する第１軸４を中心にベース２上で回転可能に取り付けられた柱状部材（ｃｏｌｕｍｎ）３と、柱状部材３によって構成される支持構造上で第２軸６を中心に、かつ、水平方向に回動（ｏｓｃｉｌｌａｔｅｓ）可能に取り付けられたアーム５と、水平方向に設定されている第３軸８を中心にアーム５上で回動するように取り付けられた前部アーム７とを備えている。前記アーム５はさらに、結果としてロボットの動作の第４軸を構成するそれの軸９を中心に回転できる可能性を有している。アーム７の端部には、リスト（ｗｒｉｓｔ）１０が互いに直交する２本の軸１１，１２を中心に回転可能に設けられている。公知技術によれば、ロボットの各可動部分の動作は、ギヤ減速機（図示せず）を有する電気モータ（図示せず）によって制御される。
【００１１】
ロボットの第２軸６を中心とするアーム５の回転を生じさせるモータにかかるトルクを減少させるために、前記アーム５には、柱状部材３で構成される支持構造上でシリンダ軸１５に直交する軸１４を中心に回動可能に取り付けられた平衡シリンダ１３が設けられている。
【００１２】
図４，５を参照すると、シリンダ１３は円筒状本体１６を有する。円筒状本体１６は、好ましい実施形態では、回転楕円面状（ｓｐｈｅｒｏｉｄａｌ）の鋳鉄の形状に鋳造することにより得られ、その一端部が円筒状本体１６とともに単一片に鋳造されてつくられた第１蓋部１７によって閉じられるとともに、反対の端部がそこに固定された第２蓋部１８によって閉じられている。シリンダ１３の内部には、ピストン１９がスライド可能に設けられている。ピストン１９は、らせんスプリング２０によって前記蓋部１８に隣接する端部位置に向かって付勢されている。ピストン１９には、軸２１が接続されている。軸２１は、前記蓋部１７を貫通してスライド可能にガイドされるとともに、シリンダ１３の外部に延びた端部２２を有している。前記軸２１の端部２２は、アーム５の回動軸６から離れて位置する軸２３を中心に回動するようにアーム５に対して接続されている（図２，３参照）。
【００１３】
図２，３は、２つの極限位置にあるアーム５を図示する。アーム５は、前記２つの極限位置のうちの１つにおける平衡シリンダ１３との干渉を防止するため、わずかに湾曲した全体形状を有している。これらの位置において、アーム５の末端部に作用する重量は、回動軸６に関する大きな幾何学的な腕長を有する（このことは、アーム５の回転を制御する駆動モータに高いトルクをかけることになる）。図２，３に示されるように、平衡シリンダ１３は、軸２１が引き出されてスプリング２０が圧縮されている状態にある。その結果、図２，３に示される極限位置の両方で、スプリング２０が軸２１をシリンダ１３内に引き戻そうとし、これによりアーム５に作用する重量に対して抵抗トルクを当てるように電気駆動モータの動作と協働することになる。図示される２つの極限位置の間にあるアーム５のいかなる位置においても、平衡シリンダ１３はそれ自身を図２，３に示される２つの位置の間にある中間角度位置に設定し、その結果、軸２１はシリンダ１３のさらに内側に設定される。アーム５がほぼ垂直方向に延びている図１の休止状態（ｒｅｓｔｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎ）では、回動軸６、軸２１の回動軸２３および平衡シリンダ１３の回動軸１４は１つの同一水平面内にほぼそろっており（図１）、これにより軸２１は図４に示される完全に引っ込んだ状態になる。
【００１４】
上述したように本発明によれば、平衡シリンダ１３は、シリンダの本体の一側面に設けられた単一の回動支持部（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ）２４によって、柱状部材３で構成される支持構造上に片持ち梁状態で支持されている。このことは、平衡シリンダがその本体の２つの側面に設けられた２つの支柱上に回動可能に取り付けられている従来技術のロボットから本発明のロボットを区別するものである。
【００１５】
図４を再び参照すると、シリンダ１３の本体に接続されている横向き円柱状シャフト２５は、ブッシュ２６内のころがりベアリングによって回動可能に取り付けられており、前記ブッシュ２６は柱状部材３で構成される支持構造にネジにより固定されるようになっている。
【００１６】
平衡シリンダの上述した構造によれば、単一の回動支持部２４をその一側面だけに設けたことで、ロボットの柱状部材３の本体の鋳造による製造が非常に簡単になるとともに、これに続く生産および組み立ての作業も簡単になる。
【００１７】
また、上記構造配置は、これまでに作られたロボットとは異なる美学的に独創的な外観を与える。
【００１８】
勿論、本発明の本質を損なうことなく、かつ、本発明の範囲から逸脱することなしに、構造および形態の詳細は、単に例示の方法で説明および図示したものに関して広く変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロボットの好適な実施形態の概略図。
【図２】本発明のロボットの一部を形成する平衡シリンダが連結されている回動アームの２つの極限位置の一方を示す、本発明のロボットの部分斜視図。
【図３】本発明のロボットの一部を形成する平衡シリンダが連結されている回動アームの２つの極限位置の他方を示す、本発明のロボットの部分斜視図。
【図４】本発明のロボットの一部を形成する平衡シリンダの断面図。
【図５】本発明のロボットの一部を形成する平衡シリンダの斜視図。
【符号の説明】
１…産業ロボット、２…ベース、３…柱状部材、４…第１軸、５…アーム、６…第２軸、７…前部アーム、８…第３軸、９…軸、１０…リスト、１１，１２…軸、１３…シリンダ、１４…軸、１５…シリンダ軸、１６…円筒状本体、１７…第１蓋部、１８…第２蓋部、１９…ピストン、２０…らせんスプリング、２１…軸、２２…端部、２３…軸、２４…回動支持部、２５…円柱状シャフト、２６…ブッシュ。

Claims

支持構造（３）に対して回動する少なくとも１つの回動アーム（５）と、前記支持構造（３）上に回動可能に取り付けられ、かつ、前記回動アーム（５）に接続された平衡装置（１３）とを備えた産業ロボットにおいて、前記平衡装置の一側面に設けられた単一の回動支持部（２４）によって前記支持構造（３）上に片持ち梁状態で支持されていることを特徴とする産業ロボット。
前記平衡装置は、シリンダの軸（１５）と直交する軸（１４）を中心に回動可能に取り付けられた円筒状本体（１６）と、前記円筒状本体（１６）内でスライド可能に設けられ、かつ、前記シリンダ（１３）の内部に設けられた弾性手段（２０）によって端部位置に向かって付勢されるピストン（１９）と、前記ピストン（１９）に接続されるとともに前記シリンダ（１３）から外部に延びる軸（２１）とを有するシリンダを備えたタイプのもので、前記軸（２１）は、前記アーム（５）の回動軸（６）から離れて設けられた領域（２３）で前記回動アーム（５）に回動可能に接続された自由端部を有することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
前記回動アーム（５）がほぼ垂直であるとき、前記アーム（５）の回動軸（６）、前記アーム（５）に関する前記平衡シリンダ（１３）の軸（２１）の回動軸（２３）、および、前記平衡シリンダ（１３）の回動軸（１４）がほぼ平行で、かつ、１つの同一平面上にそろっていて、前記軸（２１）が前記シリンダの内部に引っ込んだ位置にあり、これに対し、前記回動アーム（５）が前記回動軸（６）を中心に回動された２つの極限位置にあるとき、前記軸（２１）が前記平衡シリンダから引き出された位置にあるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
前記回動アーム（５）は、前記回動アーム（５）の２つの極限位置のうちの１つにおける前記平衡シリンダ（１３）との干渉を防止するため、わずかに湾曲した全体形状を有することを特徴とする請求項２に記載のロボット。
前記支持構造は、前記ロボットのベース（２）上で垂直軸（４）を中心に回動可能に取り付けられた柱状部材（３）で構成され、前記柱状部材（３）は前記回動アーム（５）および前記平衡シリンダ（１３）の回動支持部をなす先端部を有し、前記支持部は互いに平行で、かつ、ほぼ１つの同一平面内にある回動軸（６，１４）をそれぞれ有することを特徴とする請求項２に記載のロボット。
前記回動アーム（５）が直立状態にあるとき、前記回動アーム（５）に対する前記軸（２１）の前記回動軸（２３）は前記アーム（５）の回動軸と前記平衡シリンダ（１３）の回動軸との間の中間位置にあり、前記回動軸（２３）は前記回動軸（６，１４）と平行であることを特徴とする請求項５に記載のロボット。
前記平衡シリンダの本体が外側に突出した横向き円柱状シャフト（２５）を有し、前記シャフト（２５）は前記支持構造（３）に固定可能な支持ブッシュ（２６）内のころがりベアリングによって取り付けられることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のロボット。