JP2520185Y2 - 重量平衡装置を備えた多関節ロボット - Google Patents
重量平衡装置を備えた多関節ロボットInfo
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- JP2520185Y2 JP2520185Y2 JP682891U JP682891U JP2520185Y2 JP 2520185 Y2 JP2520185 Y2 JP 2520185Y2 JP 682891 U JP682891 U JP 682891U JP 682891 U JP682891 U JP 682891U JP 2520185 Y2 JP2520185 Y2 JP 2520185Y2
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- Japan
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- arm
- spring
- piston rod
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、重量平衡装置を備え
た多関節ロボットに関する。
た多関節ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】多関節ロボットにおいては、特に第２軸
（第１腕）における旋回用の第２軸モータへの負荷は、
他軸における旋回用のモータに対する負荷より大きい。
そこで第１腕の中立位置からの変位における重力を補償
し、第２軸モータへの負荷を軽減するように重量平衡装
置が設けられている。従来の技術における重量平衡装置
は、単一のコイルばねを用いたもの又は空気圧シリンダ
を用いたものがある。
（第１腕）における旋回用の第２軸モータへの負荷は、
他軸における旋回用のモータに対する負荷より大きい。
そこで第１腕の中立位置からの変位における重力を補償
し、第２軸モータへの負荷を軽減するように重量平衡装
置が設けられている。従来の技術における重量平衡装置
は、単一のコイルばねを用いたもの又は空気圧シリンダ
を用いたものがある。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】多関節ロボットに対し
ては、動作範囲が広いことと動作速度が速いこととが要
求されている。しかし、上記の従来の技術における単一
のコイルばねを用いた重量平衡装置を設けると、単一の
コイルばねの伸縮ストロークが短いので、第１腕の動作
範囲が大きくできない上、大きな重力補償力を得るため
に複数本のコイルばねを並設することも設置スペースが
制限されて限界がある。又、同じく空気圧シリンダを用
いた重量平衡装置を設けると、圧縮空気の供給が漏洩し
たり、遮断されたりすると、重量平衡装置としての機能
が減少・喪失して、ロボットの動作に障害が生じる。こ
の考案は、そのような欠点がない重量平衡装置を具備し
た多関節ロボットを提供するものである。
ては、動作範囲が広いことと動作速度が速いこととが要
求されている。しかし、上記の従来の技術における単一
のコイルばねを用いた重量平衡装置を設けると、単一の
コイルばねの伸縮ストロークが短いので、第１腕の動作
範囲が大きくできない上、大きな重力補償力を得るため
に複数本のコイルばねを並設することも設置スペースが
制限されて限界がある。又、同じく空気圧シリンダを用
いた重量平衡装置を設けると、圧縮空気の供給が漏洩し
たり、遮断されたりすると、重量平衡装置としての機能
が減少・喪失して、ロボットの動作に障害が生じる。こ
の考案は、そのような欠点がない重量平衡装置を具備し
た多関節ロボットを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この考案の重量平衡装置
を備えた多関節ロボットは、肩部に基部が枢着された第
１腕の先端部と肩部に設けられたブラケットとを連結す
るように重量平衡用ばね装置が設けられ、重量平衡用ば
ね装置は、大径の第１シリンダと小径の第２シリンダが
入れ子状になり、第２シリンダにピストンが挿入され、
第１シリンダ・第２シリンダ間にばね力を与える第１ば
ねと第２シリンダ・ピストン間にばね力を与える第２ば
ねとを具備し、ピストン棒の突出端及びそれとは反対側
の第１シリンダ端部が第１腕の先端部及びブラケットと
の結合部となっている。
を備えた多関節ロボットは、肩部に基部が枢着された第
１腕の先端部と肩部に設けられたブラケットとを連結す
るように重量平衡用ばね装置が設けられ、重量平衡用ば
ね装置は、大径の第１シリンダと小径の第２シリンダが
入れ子状になり、第２シリンダにピストンが挿入され、
第１シリンダ・第２シリンダ間にばね力を与える第１ば
ねと第２シリンダ・ピストン間にばね力を与える第２ば
ねとを具備し、ピストン棒の突出端及びそれとは反対側
の第１シリンダ端部が第１腕の先端部及びブラケットと
の結合部となっている。
【０００５】
【作用】上記の重量平衡装置を備えた多関節ロボットに
おいて、第１腕が中立位置から変位して傾くにつれ、第
１腕から先の重量不釣合は増大する。ブラケットにおけ
る重量平衡用ばね装置の結合点は、第１腕の回転中心か
らずれているので、第１腕先端の結合点からの距離が伸
長する。従って、その伸長量に応じてばねが変形してば
ね力が結合点間を短縮するように働く。そのばね力が、
両結合点間の距離の伸長量に応じて増大する。従って、
第１腕の中立位置からの傾きによる重量不釣合が補償さ
れ、第１腕を駆動するモータに加わる重力負荷が減少さ
れる。
おいて、第１腕が中立位置から変位して傾くにつれ、第
１腕から先の重量不釣合は増大する。ブラケットにおけ
る重量平衡用ばね装置の結合点は、第１腕の回転中心か
らずれているので、第１腕先端の結合点からの距離が伸
長する。従って、その伸長量に応じてばねが変形してば
ね力が結合点間を短縮するように働く。そのばね力が、
両結合点間の距離の伸長量に応じて増大する。従って、
第１腕の中立位置からの傾きによる重量不釣合が補償さ
れ、第１腕を駆動するモータに加わる重力負荷が減少さ
れる。
【０００６】
【実施例】この考案の実施例における重量平衡装置を具
備した多関節ロボットを図面に従って説明する。図３に
おいて、固定支持台10には、肩部11が第１軸線01を中心
として回転可能に支持され、第１サーボモータ20により
回動されるようになっている。肩部11には、第１腕12の
基端部が第１軸線01と直交する第２軸線02を中心として
回転可能に支持されて第２サーボモータ21により回動さ
れるようになっている。
備した多関節ロボットを図面に従って説明する。図３に
おいて、固定支持台10には、肩部11が第１軸線01を中心
として回転可能に支持され、第１サーボモータ20により
回動されるようになっている。肩部11には、第１腕12の
基端部が第１軸線01と直交する第２軸線02を中心として
回転可能に支持されて第２サーボモータ21により回動さ
れるようになっている。
【０００７】第１腕12の先端部には第２腕13の基部が第
２軸線02と平行な軸線03を中心として回転可能に支持さ
れている。第２腕13の基部は長手方向に短い延長部が形
成され、その延長部と同長の第１リンク16の一端は第２
軸線02を中心として回転可能に取付けられ、図示しない
サーボモータにより回動されるようになっている。第１
リンク16の他端と第２腕13の延長部端とは第２リンク17
で連結されている。第２腕13の先端にはベンド手首部14
及びスイベル手首部15が順次回転可能に支持されて、夫
々第４サーボモータ23及び第５サーボモータ24により回
動されるようになっている。第１腕12より先の部分は、
図３に示すように固定支持台10を水平面に設置した場
合、第１腕12が鉛直となる中立状態においては、略重量
釣合が保たれている。
２軸線02と平行な軸線03を中心として回転可能に支持さ
れている。第２腕13の基部は長手方向に短い延長部が形
成され、その延長部と同長の第１リンク16の一端は第２
軸線02を中心として回転可能に取付けられ、図示しない
サーボモータにより回動されるようになっている。第１
リンク16の他端と第２腕13の延長部端とは第２リンク17
で連結されている。第２腕13の先端にはベンド手首部14
及びスイベル手首部15が順次回転可能に支持されて、夫
々第４サーボモータ23及び第５サーボモータ24により回
動されるようになっている。第１腕12より先の部分は、
図３に示すように固定支持台10を水平面に設置した場
合、第１腕12が鉛直となる中立状態においては、略重量
釣合が保たれている。
【０００８】図３に示すように肩部11と第１腕12との間
には、重量平衡用ばね装置30が設けられている。重量平
衡用ばね装置30は、図１及び図２に示すように大径の第
１シリンダ31内に小径の第２シリンダ32が入れ子状に挿
入され、第１シリンダ31の両端は夫々蓋33，34で閉塞さ
れ、一方の蓋33の外側には軸ピン挿入孔35をもつ取付具
36が固着され、他方の蓋34にはピストン棒挿入孔37が開
口している。
には、重量平衡用ばね装置30が設けられている。重量平
衡用ばね装置30は、図１及び図２に示すように大径の第
１シリンダ31内に小径の第２シリンダ32が入れ子状に挿
入され、第１シリンダ31の両端は夫々蓋33，34で閉塞さ
れ、一方の蓋33の外側には軸ピン挿入孔35をもつ取付具
36が固着され、他方の蓋34にはピストン棒挿入孔37が開
口している。
【０００９】図１に示す第１実施例の重量平衡用ばね装
置30においては、第２シリンダ32は、第１シリンダ31の
蓋33側の端部のみがピストン棒挿入孔38が開口した蓋39
で閉塞され、開口した他端には外方フランジ40が形成さ
れている。第２シリンダ32内に嵌装されたピストン41の
ピストン棒42、ピストン棒挿入孔37，38を挿通して外方
に突出している。ピストン棒42の突出端には、軸ピン挿
入孔43をもつ取付具44が固着されている。そして、蓋33
・外方フランジ40間において第１シリンダ31内周面と第
２シリンダ32の外周面との間には第１圧縮コイルばね45
が嵌装され、蓋39・ピストン41間においてピストン棒42
の外周には第２圧縮コイルばね46が嵌装されている。
置30においては、第２シリンダ32は、第１シリンダ31の
蓋33側の端部のみがピストン棒挿入孔38が開口した蓋39
で閉塞され、開口した他端には外方フランジ40が形成さ
れている。第２シリンダ32内に嵌装されたピストン41の
ピストン棒42、ピストン棒挿入孔37，38を挿通して外方
に突出している。ピストン棒42の突出端には、軸ピン挿
入孔43をもつ取付具44が固着されている。そして、蓋33
・外方フランジ40間において第１シリンダ31内周面と第
２シリンダ32の外周面との間には第１圧縮コイルばね45
が嵌装され、蓋39・ピストン41間においてピストン棒42
の外周には第２圧縮コイルばね46が嵌装されている。
【００１０】以上の構成の第１実施例の重量平衡用ばね
装置30は、図１（ｂ）に示す状態では、第１圧縮コイル
ばね45及び第２圧縮コイルばね46が定常状態であり、図
１（ａ）に示すようにピストン棒42を第１シリンダ31か
ら引き出すことによりピストン棒42をシリンダ31内に引
き込む方向の付勢力が作用するようになっている。
装置30は、図１（ｂ）に示す状態では、第１圧縮コイル
ばね45及び第２圧縮コイルばね46が定常状態であり、図
１（ａ）に示すようにピストン棒42を第１シリンダ31か
ら引き出すことによりピストン棒42をシリンダ31内に引
き込む方向の付勢力が作用するようになっている。
【００１１】図２に示す第２実施例の重量平衡用ばね装
置30においては、第２シリンダ32は、第１シリンダ31の
蓋33側の端部のみが蓋39で閉塞され、開口した他端には
外方フランジ40が形成されている。第２シリンダ32内に
嵌装されたピストン41のピストン棒42は、第１シリンダ
31のピストン棒挿入孔37を挿通して外方に突出してい
る。ピストン棒42の突出端には、軸ピン挿入孔43をもつ
取付具44が固着されている。そして、蓋33・外方フラン
ジ40間において第１シリンダ31内周面と第２シリンダ32
の外周面との間には第１圧縮コイルばね45が嵌装され、
蓋39・ピストン41間においてピストン棒42の外周には第
２圧縮コイルばね46が嵌装されている。
置30においては、第２シリンダ32は、第１シリンダ31の
蓋33側の端部のみが蓋39で閉塞され、開口した他端には
外方フランジ40が形成されている。第２シリンダ32内に
嵌装されたピストン41のピストン棒42は、第１シリンダ
31のピストン棒挿入孔37を挿通して外方に突出してい
る。ピストン棒42の突出端には、軸ピン挿入孔43をもつ
取付具44が固着されている。そして、蓋33・外方フラン
ジ40間において第１シリンダ31内周面と第２シリンダ32
の外周面との間には第１圧縮コイルばね45が嵌装され、
蓋39・ピストン41間においてピストン棒42の外周には第
２圧縮コイルばね46が嵌装されている。
【００１２】以上の構成の第２実施例の重量平衡用ばね
装置30は、図２（ａ）に示す状態では、第１圧縮コイル
ばね45及び第２圧縮コイルばね46が定常状態であり、図
２（ｂ）に示すようにピストン棒42を第１シリンダ31内
に押し込むことによりピストン棒42をシリンダ31から押
し出す方向の付勢力が作用するようになっている。
装置30は、図２（ａ）に示す状態では、第１圧縮コイル
ばね45及び第２圧縮コイルばね46が定常状態であり、図
２（ｂ）に示すようにピストン棒42を第１シリンダ31内
に押し込むことによりピストン棒42をシリンダ31から押
し出す方向の付勢力が作用するようになっている。
【００１３】肩部11には、ブラケット18が突設され、ブ
ラケット18は、第１軸線01と平行で第２軸線02を通る直
線上に設けられている。第１シリンダ31の取付具36は、
軸ピン挿入孔35に挿入された第２軸ピン48により第１腕
12の先端部に連結され、ピストン棒42のの取付具44は、
軸ピン挿入孔43に挿入された第１軸ピン47によりブラケ
ット18に連結されている。
ラケット18は、第１軸線01と平行で第２軸線02を通る直
線上に設けられている。第１シリンダ31の取付具36は、
軸ピン挿入孔35に挿入された第２軸ピン48により第１腕
12の先端部に連結され、ピストン棒42のの取付具44は、
軸ピン挿入孔43に挿入された第１軸ピン47によりブラケ
ット18に連結されている。
【００１４】重量平衡用ばね装置30は、固定支持台10を
床に設置する床置きの場合では、第１実施例のものが使
用され、固定支持台10を天井に設置する天吊りの場合で
は、重力の方向がロボットに対し床置きの場合とは反対
方向に作用するから、第２実施例のものが使用される。
床に設置する床置きの場合では、第１実施例のものが使
用され、固定支持台10を天井に設置する天吊りの場合で
は、重力の方向がロボットに対し床置きの場合とは反対
方向に作用するから、第２実施例のものが使用される。
【００１５】そこで、第１腕12は、鉛直近傍を旋回し、
第１腕12が鉛直である中立位置から変位して傾くにつ
れ、第１腕12から先の重量不釣合は増大する。このと
き、この重量平衡用ばね装置30のピストン棒42は、先端
がブラケット18と連結されているので、第１腕12が中立
位置から傾いた状態では、重量平衡用ばね装置30は第１
腕12に対し傾いた状態になり、第１軸ピン47と第２軸ピ
ン48との距離が伸長する。すると、重量平衡用ばね装置
30においては、ピストン棒42は第１シリンダ31から伸出
される。
第１腕12が鉛直である中立位置から変位して傾くにつ
れ、第１腕12から先の重量不釣合は増大する。このと
き、この重量平衡用ばね装置30のピストン棒42は、先端
がブラケット18と連結されているので、第１腕12が中立
位置から傾いた状態では、重量平衡用ばね装置30は第１
腕12に対し傾いた状態になり、第１軸ピン47と第２軸ピ
ン48との距離が伸長する。すると、重量平衡用ばね装置
30においては、ピストン棒42は第１シリンダ31から伸出
される。
【００１６】床置きの場合では、図１に示す第１実施例
の重量平衡用ばね装置30は、第１腕12が中立位置から傾
くと、先ず、ピストン41により弱い方の圧縮コイルばね
46が第２シリンダ32の蓋39に向って圧縮され、やがて第
２シリンダ32が第１シリンダ31の蓋34に向って移動し
て、外方フランジ40により強い方の圧縮コイルばね45が
第１シリンダ32の蓋34に向って圧縮される。
の重量平衡用ばね装置30は、第１腕12が中立位置から傾
くと、先ず、ピストン41により弱い方の圧縮コイルばね
46が第２シリンダ32の蓋39に向って圧縮され、やがて第
２シリンダ32が第１シリンダ31の蓋34に向って移動し
て、外方フランジ40により強い方の圧縮コイルばね45が
第１シリンダ32の蓋34に向って圧縮される。
【００１７】天吊りの場合では、図２に示す第２実施例
の重量平衡用ばね装置30においては、第１腕12が重力に
逆って中立位置から傾くと、先ず、強い方の圧縮ばね45
が外方フランジ40を押圧することにより第２シリンダ32
が第１シリンダ31の蓋34に向って移動して、ピストン棒
42が押出される。更に第１腕12が傾くと、弱い方の圧縮
コイルばね46がピストン41を押圧することにより第１シ
リンダ32が蓋34に向って移動してピストン棒42が更に押
出される。
の重量平衡用ばね装置30においては、第１腕12が重力に
逆って中立位置から傾くと、先ず、強い方の圧縮ばね45
が外方フランジ40を押圧することにより第２シリンダ32
が第１シリンダ31の蓋34に向って移動して、ピストン棒
42が押出される。更に第１腕12が傾くと、弱い方の圧縮
コイルばね46がピストン41を押圧することにより第１シ
リンダ32が蓋34に向って移動してピストン棒42が更に押
出される。
【００１８】その際、働くばね力は、床置きの場合で
は、ピストン棒42を第１シリンダ31内に退縮するように
作用し、天吊りの場合では、ピストン棒42を第１シリン
ダ31から外へ押出すように作用する。ばね力の大きさ
は、第１軸ピン47と第２軸ピン48との距離の伸長量に応
じて増大する。従って、第１腕の中立位置からの傾きに
よる重量不釣合が補償され、第２サーボモータ21に加わ
る重力負荷が減少することになる。
は、ピストン棒42を第１シリンダ31内に退縮するように
作用し、天吊りの場合では、ピストン棒42を第１シリン
ダ31から外へ押出すように作用する。ばね力の大きさ
は、第１軸ピン47と第２軸ピン48との距離の伸長量に応
じて増大する。従って、第１腕の中立位置からの傾きに
よる重量不釣合が補償され、第２サーボモータ21に加わ
る重力負荷が減少することになる。
【００１９】
【考案の効果】この考案による重力補償用平衡装置を具
備した多関節ロボットは、ばね力を利用した重力補償用
平衡装置であるので、空気圧シリンダを用いた重力補償
用平衡装置のように圧縮空気の供給の漏洩や遮断による
機能の減少・喪失が生じることがなく、ロボットの動作
が確実に維持される。しかも、この考案による多関節ロ
ボットにおける重力補償用平衡装置は、二重シリンダ・
二重ばね構成であるので、小形の割にばねの伸縮ストロ
ークが長く、多関節ロボットの第１腕の動作範囲を広く
取ることができる。
備した多関節ロボットは、ばね力を利用した重力補償用
平衡装置であるので、空気圧シリンダを用いた重力補償
用平衡装置のように圧縮空気の供給の漏洩や遮断による
機能の減少・喪失が生じることがなく、ロボットの動作
が確実に維持される。しかも、この考案による多関節ロ
ボットにおける重力補償用平衡装置は、二重シリンダ・
二重ばね構成であるので、小形の割にばねの伸縮ストロ
ークが長く、多関節ロボットの第１腕の動作範囲を広く
取ることができる。
【図１】この考案の第１実施例における多関節ロボット
の重量平衡用ばね装置の断面図である。
の重量平衡用ばね装置の断面図である。
【図２】この考案の第２実施例における多関節ロボット
の重量平衡用ばね装置の断面略図である。
の重量平衡用ばね装置の断面略図である。
【図３】この考案の実施例における床置き型重量平衡装
置を備えた多関節ロボットの正面図である。
置を備えた多関節ロボットの正面図である。
10 固定支持台 11 肩部 12 第１腕 13 第２腕 14 ベンド手首部 15 スイベル手首部 16 第１リンク 17 第２リンク 18 ブラケット 20 第１サーボモータ 21 第２サーボモータ 23 第４サーボモータ 24 第５サーボモータ 30 重量平衡用ばね装置 31 第１シリンダ 32 第２シリンダ 33 蓋 34 蓋 35 軸ピン挿入孔 36 取付具 37 ピストン棒挿入孔 38 ピストン棒挿入孔 39 蓋 40 外方フランジ 41 ピストン 42 ピストン棒 43 軸ピン挿入孔 44 取付具 45 第１圧縮コイルばね 46 第２圧縮コイルばね 47 第１軸ピン 48 第２軸ピン 01 第１軸線 02 第２軸線
Claims (1)
- 【請求項１】 多関節ロボットにおける肩部に基部が枢
着された第１腕の先端部と肩部に設けられたブラケット
とを連結するように重量平衡用ばね装置が設けられ、重
量平衡用ばね装置は、大径の第１シリンダと小径の第２
シリンダが入れ子状になり、第２シリンダにピストンが
挿入され、第１シリンダ・第２シリンダ間にばね力を与
える第１ばねと第２シリンダ・ピストン間にばね力を与
える第２ばねとを具備し、ピストン棒の突出端及びそれ
とは反対側の第１シリンダ端部が第１腕の先端部及びブ
ラケットとの結合部となっている多関節ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP682891U JP2520185Y2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 重量平衡装置を備えた多関節ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP682891U JP2520185Y2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 重量平衡装置を備えた多関節ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0498590U JPH0498590U (ja) | 1992-08-26 |
| JP2520185Y2 true JP2520185Y2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=31738347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP682891U Expired - Lifetime JP2520185Y2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 重量平衡装置を備えた多関節ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2520185Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6725580B2 (ja) | 2018-04-24 | 2020-07-22 | 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 |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP682891U patent/JP2520185Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0498590U (ja) | 1992-08-26 |
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