JP3780520B2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バランサを有する垂直多関節型の産業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバランサを有する垂直多関節型の産業用ロボットは、図２に示すように構成されている。
図において、１はベースであり、設置場所に固定されている。２は旋回ヘッドであり、ベース１に取り付けられ、図示しない垂直軸回りに、自在に旋回駆動される。３は下部アームであり、旋回ヘッド２に取り付けられ、第１の回動軸４回りに回転駆動され、その先端には、上部アーム５が取り付けられ、第２の回動軸６回りに回転駆動される。７は手首部であり、３軸回りの回転自由度を持ち、上部アーム５の先端に取り付けられている。
１０はバランサであり、ばね箱１１と連結棒１２からなる。連結棒１２は、ばね箱１１に、摺動自在に取り付けられ、連結棒１２をばね箱１１から引き出すと、ばね箱１１の内部に配設した図示しないばねの力で、連結棒１２をばね箱１１の中へ引き戻す力が発生するように構成されている。バランサ１０は、ばね箱１１の連結棒１２の反対側の端部を下部アーム３に設けた上部支持点１３に、連結棒１２の端部を旋回ヘッド２に設けた下部支持点１４にそれぞれ図示しないベアリングを介して回動自在に支持されている。下部支持点１４は旋回ヘッド２の、第１の回動軸４から離れた所定の位置にあり、下部アーム３が、垂直に立った姿勢を取るとき、第２の回動軸６、上部支持点１３、下部支持点１４、および第１の回動軸４が、ロボットの側面からみて、垂直な一線に並ぶように配置されている。
３ａは下部アーム３を、垂直から９０°倒した時、つまり水平にした時の、下部アーム３の姿勢を示す線であり、１０ａはこの時のバランサ１０の姿勢を示す線であり、また、１３ａはこの時の、上部支持点１３の位置を示す点であり、線１０ａと線１３ａの交点である。
このように構成されているので、下部アーム３が、垂直に立った姿勢を取るとき、上部支持点１３と下部支持点１４の間の距離は最小になる。すなわち、この時、バランサ１０の長さは最小になる。下部アーム３を傾けると、上部支持点１３と下部支持点１４の間の距離が広がり、連結棒１２は、ばね箱１１から引き出され、図示しない前記ばねによって、連結棒１２をばね箱１１に引き戻す力が生じる。一方下部アーム３には、下部アーム３自身及び上部アーム６、手首部７の重量によって、下部アーム３を倒すモーメントが生じる。前記ばねに生じた力は下部アーム３を引き起こす方向に働くから、バランサ１０は下部アーム３に生じる重力による負荷を軽減する働きをする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来技術では、次のような問題がある。
上部支持点１３まわりの、下部アーム３に対するバランサ１０の相対回転角度は、下部支持点１４まわりの、バランサ１０の回転角と第１の回動軸４回りの下部アーム３の回転角の差であり、第１の回動軸４と下部支持点１４の間の距離は、バランサ１０の長さに比べて小さいから、仮に、下部アーム３を前後に９０°づつ、回動させたとしても、上部支持点１３まわりの、下部アーム３に対するバランサ１０の回転角度は、線３ａと線１０ａのなす角度として示される角度、すなわち約１３°程度に過ぎない。
このため、上部支持点１３のベアリングは限られた範囲でしか回転しないので、潤滑油が行き渡らず、潤滑不良をおこし、ベアリングの寿命が短縮するという問題がある。また潤滑不良を避けるために、頻繁に注油が必要であり、保守の手間がかかると言う問題もある。
そこで本発明は、アームとバランサの相対回転角度を吸収する支持構造であって、潤滑を必要としない支持構造を備えた産業用ロボットを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、バランサを上部支持点で、弾性体を介して下部アームに固定するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示す垂直多関節型の産業用ロボットの下部アームとバランサの取り合い部を示す側面図である。従来技術と共通する部分についての説明は省略する。
図において、１０はバランサであり、ばね箱１１と連結棒１２からなる。ばね箱１１の端部には板ばね１５が固定され、板ばね１５の端部は、下部アーム３に設けた上部支持点１３に、ボルト１６で固定されている。
下部アーム３を第１の回動軸４まわりに回動させる時に生じる、下部アーム３とバランサ１０の相対的回転角度は、板ばね１５の曲がりで吸収されるので、バランサ１０を上部支持点１３で回動自在に支持した場合と同様にバランサ１０は機能する。板ばね１５は潤滑を必要としないので、注油等の必要がない。また板ばね１５を曲げる仕事は、下部アーム３に加わる重力によってなされ、板ばね１５が復元する時に発生する力は、下部アーム３の引き起しを助勢する方向に働くので、負荷の増大やエネルギーのロスもない。
なお、板ばね１５をねじりコイルばねに置き換えてもよい。また、板ばね１５は、下部アーム３とバランサ１０の相対的回転角度を吸収できる弾性体なら、材質、形状を問わず他の弾性体に置き換えられることは言うまでもない。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、バランサをベアリングを介さずに、弾性体を介してアームに弾性支持したので、ベアリングの潤滑不良による寿命の低下がなく、また、ベアリングを使用しないので、バランサを安価に製造することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す産業用ロボットの部分側面図である。
【図２】従来技術の例を示す産業用ロボットの側面図である。
【符号の説明】
１：ベース
２：旋回ヘッド
３：下部アーム
４：第１の回動軸
５：上部アーム
６：第２の回動軸
７：手首部
１０：バランサ
１１：ばね箱
１２：連結棒
１３：上部支持点
１４：下部支持点
１５：板ばね
１６：ボルト
３ａ：下部アームを水平に倒した時の姿勢を示す直線
１０ａ：下部アームを水平に倒した時のバランサの姿勢を示す直線
１３ａ：下部アームを水平に倒した時の上部支持点の位置を示す点

Claims (3)

1. 固定部と、前記固定部に回動自在に支持されたアームと、バランサを備え、前記バランサは前記固定部に設けた下部支持点と前記アームに設けた上部支持点とでそれぞれ回動自在に支持され、内部にばねを備え、重力によって前記アームを倒す方向に働くモーメントを打ち消す方向に力を発生させる物である産業用ロボットにおいて、
   前記バランサを前記上部支持点に弾性体を介して固定したことを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記弾性体を板ばねとしたことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 前記弾性体をねじりコイルばねとしたことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。

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