JP4222918B2 - Industrial robot balancer mechanism and industrial robot having the balancer mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、多関節型の産業用ロボットに用いられるバランサ機構に関し、特に、バランサ機構の小型化ならびにコイルスプリングの長寿命化を図った産業用ロボットのバランサ機構および該バランサ機構を有する産業用ロボットに関する。 The present invention relates to a balancer mechanism used for an articulated industrial robot, and more particularly, to a balancer mechanism of an industrial robot that has a reduced balancer mechanism and a long life of a coil spring, and an industrial robot having the balancer mechanism. About.
例えば図6に示すような前後方向に傾動するアーム3を有する垂直多関節型の産業用ロボットにおいては、この前後方向に傾動するアーム3は重力による負荷モーメントを受けることになる。この負荷モーメントはアーム3の姿勢によって変動するが、特に可搬重量が100kgを超えるような産業用ロボットにおいては、アーム3の姿勢によっては負荷モーメントが著しく大きくなる。そのため、係るロボットにおいては、負荷モーメントをコイルスプリング等のバネの力で相殺するバランサ機構9を備えたものが多い(例えば特許文献1)。係る従来のバランサ機構9においては、特許文献1でも開示されているように、図6に示すアーム3の前後の傾動すなわちアーム3の姿勢により、バランサ機構9のシリンダ内に配置されたコイルスプリングがシリンダ内のほぼ全域にわたりストロークすることになる。
ところで、近年、産業用ロボットはその大型化や動作範囲の拡大にともない、バランサ機構のコイルスプリングのバネ力やストロークを更に大きくする必要が生じてきてくる。このため、コイルスプリングに発生する最大応力、応力振幅、平均応力が大きくなり、コイルスプリングの材質、線径、中心径、ピッチなど、コイルスプリングが疲労破壊しないような諸元の決定が困難になってきている。そして、このことがコイルスプリングの寿命を低下させる要因になっている。 By the way, in recent years, it is necessary to further increase the spring force and stroke of the coil spring of the balancer mechanism as the industrial robot becomes larger and the operation range is expanded. As a result, the maximum stress, stress amplitude, and average stress generated in the coil spring increase, making it difficult to determine the specifications of the coil spring such as material, wire diameter, center diameter, and pitch so that the coil spring does not undergo fatigue failure. It is coming. This is a factor that reduces the life of the coil spring.
本発明は、係る従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、使用されるコイルスプリングの長寿命化が可能な産業用ロボットのバランサ機構を提供することを目的とする。また、本発明は、コイルスプリングの長寿命化が可能なバランサ機構を有する産業用ロボットを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a balancer mechanism for an industrial robot capable of extending the life of a coil spring used. Another object of the present invention is to provide an industrial robot having a balancer mechanism that can extend the life of a coil spring.
前述した目的を達成するために、本発明では以下の点に着目することにした。産業用ロボットの駆動および姿勢保持は、動力源であるモータ等のアクチュエータが行う。バランサ機構は姿勢保持時の動力源の補助を行うものであるが、ロボットの姿勢によってはバランサ機構による補助が不要な区間が生じる。例えば図1は平行四辺形リンク機構を利用した垂直多関節型のロボットの一例であるが、前後に傾動するアーム3が垂直となる付近では負荷モーメントが小さくなるためにバランサ機構の補助が不要となる。一方、このアーム3が水平となる付近はバランサ機構のコイルスプリングが最も延びる区間でもある。本発明は係る点に着目したものであり、バランサ機構の補助が不要となる区間(例えばアーム3が垂直となる付近)についてはコイルスプリングがストロークしないようストッパ13を設けるようにした。
In order to achieve the above-described object, the present invention focuses on the following points. The industrial robot is driven and maintained by an actuator such as a motor as a power source. The balancer mechanism assists the power source when maintaining the posture. However, depending on the posture of the robot, a section where assistance by the balancer mechanism is unnecessary occurs. For example, FIG. 1 shows an example of a vertical articulated robot using a parallelogram link mechanism. However, the load moment becomes small in the vicinity of the
すなわち、請求項1に係る発明では、シリンダ部の一方の端面に第一の端板が固着されるとともに他方の端面に中央部に貫通穴が設けられた第二の端板が固着された中空状のスプリングケースと、
一端に外周方向に突出した段部を有し、該段部が前記中空状のスプリングケース内に配置されるとともに、前記第二の端板に設けられた貫通穴に挿通可能にされたロッドと、
中央部に前記ロッドの段部以外の部分を挿通可能にされた貫通穴を有し、前記ロッドの段部と前記第二の端板との間を移動可能にされた圧縮プレートと、
該圧縮プレートと前記第二の端板との間に介在されたコイルスプリングと、
前記第一の端板側への前記圧縮プレートの動作を規制するようにされたストッパと、を有し、前記コイルスプリングは、前記ロッドの段部が前記第一の端板に最も近接する位置から所定の間隔をあけた位置まで不作動状態を保つように、前記ストッパは前記第二の端板との間で、前記コイルスプリングの応力振幅以下に規制される位置にあるようにしたことを特徴とする産業用ロボットのバランサ機構を提供した。
That is, in the first aspect of the invention, the first end plate is fixed to one end surface of the cylinder portion, and the second end plate having a through hole in the central portion is fixed to the other end surface. Shaped spring case,
A rod having a step projecting in the outer peripheral direction at one end, the step being disposed in the hollow spring case, and a rod that can be inserted into a through hole provided in the second end plate; ,
A compression plate that has a through-hole through which a portion other than the step portion of the rod can be inserted in the center portion, and is movable between the step portion of the rod and the second end plate;
A coil spring interposed between the compression plate and the second end plate;
Have a, and a stopper that is adapted to regulate the operation of the compression plate to the first end plate side, the coil spring, a position where the stepped portion of the rod closest to said first end plate The stopper is located between the second end plate and the coil spring so as to be regulated below the stress amplitude of the coil spring so that the non-operating state is maintained from the first end plate to a position at a predetermined interval. A featured industrial robot balancer mechanism was provided.
係る構成としたことによる作用は以下の通りである。第一の端板側への圧縮プレートの動作を規制するストッパは、アームの傾動においてロッドの段部が最も第一の端板側へきたときの位置と第二の端板との間の所定の位置に設けられている。一方、圧縮プレートと第二の端板との間にはコイルスプリングが介在しているので、圧縮プレートは常にコイルスプリングのバネ力を受けていることになる。この圧縮プレートに設けられた貫通穴はロッドの段部以外の部分よりも大きいが段部よりも小さい。そのため、アームの傾動が大きい場合すなわちロッドの段部の位置がストッパの位置よりも第二の端板側にあるときは、ロッドは圧縮プレートを介してコイルスプリングのバネ力を受けることになるので、バランサ機構に連結されたアームはバランサ機構の補助を受けることになる。一方、アームの傾動が小さい場合(アームが垂直となる付近)すなわちロッドの段部の位置がストッパの位置よりも第一の端板側にあるときは、圧縮プレートはストッパにより第一の端板側への動作を規制されるので、ロッドにはコイルスプリングのバネ力が付勢されず、その結果バランサ機構に連結されたアームはバランサ機構の補助を受けないことになる。係るバランサ機構においては、ストッパにより圧縮プレートの第一の端板側への動作が規制されることに起因して、コイルスプリングのストロークが小さくなるので、コイルスプリングの応力振幅が小さくなり、結果としてコイルスプリングの寿命が延びることになる。 The effect | action by having set it as such a structure is as follows. A stopper that restricts the movement of the compression plate toward the first end plate is a predetermined distance between the position when the rod step is closest to the first end plate and the second end plate when the arm is tilted. It is provided in the position. On the other hand, since the coil spring is interposed between the compression plate and the second end plate, the compression plate always receives the spring force of the coil spring. The through hole provided in the compression plate is larger than the portion other than the step portion of the rod, but smaller than the step portion. Therefore, when the tilt of the arm is large, that is, when the position of the rod step is closer to the second end plate than the position of the stopper, the rod receives the spring force of the coil spring via the compression plate. The arm connected to the balancer mechanism is assisted by the balancer mechanism. On the other hand, when the tilt of the arm is small (near the arm is vertical), that is, when the position of the rod step is closer to the first end plate than the stopper, the compression plate is moved by the stopper to the first end plate. Since the movement to the side is restricted, the spring force of the coil spring is not biased to the rod, and as a result, the arm connected to the balancer mechanism is not assisted by the balancer mechanism. In such a balancer mechanism, the stroke of the coil spring is reduced due to the movement of the compression plate toward the first end plate side being restricted by the stopper, so that the stress amplitude of the coil spring is reduced. The life of the coil spring will be extended.
ところで、前述したストッパは、第一の端板側への圧縮プレートの移動を安定して規制することができるのであれば、スプリングケースに設けるようにしてもよいし(請求項2)、第一の端板に設けるようにしてもよい(請求項4)。なお、ストッパをスプリングケースに設ける場合は、その取り付け位置を変更可能とすることにより(請求項3)、コイルスプリングのストロークを使用形態等に応じて可変とすることが可能となる。 By the way, the stopper described above may be provided in the spring case as long as it can stably regulate the movement of the compression plate toward the first end plate (Claim 2). It may be provided on the end plate (claim 4). In addition, when providing a stopper in a spring case, the stroke of a coil spring can be made variable according to a use form etc. by making the attachment position changeable (Claim 3).
前述したバランサ機構を用いたロボットとしては、例えば請求項5に係る発明のように、基台に対して旋回可能に載置された旋回ベースと、この旋回ベースに対して傾動可能にされたアームと、請求項1乃至4のいずれかに記載のバランサ機構と、を有し、前記スプリングケースまたは前記ロッドにおける前記段部とは反対の端部のいずれか一方を前記旋回ベースに連結するとともに他方を前記アームに連結するようにしたものがある。係る構成の産業用ロボットにおいては、旋回ベースに対してアームが傾動する際に、バランサ機構の補助を受ける必要のあるアームの傾動が大きい場合にはアームはバランサ機構の補助を受けることになるが、バランサ機構の補助を受ける必要のないアームの傾動が小さい場合にはアームはバランサ機構の補助を受けないことになる。
As the robot using the balancer mechanism described above, for example, as in the invention according to
本発明に係る産業用ロボットのバランサ機構および該バランサ機構を有する産業用ロボットによれば、バランサ機構による補助が不要な区間についてはコイルスプリングがストロークしないようになったので、コイルスプリングの応力振幅が小さくなり、その結果コイルスプリングの寿命が延びることになった。また、コイルスプリングの寿命に対し余裕となった分、コイルスプリングの初張力を大きくすることにより、バランサ機構においてバランス力が必要な区間について更にバランス力を大きくすることも可能となり、バランサ機構の設計における選択肢が増えることになった。 According to the balancer mechanism of the industrial robot and the industrial robot having the balancer mechanism according to the present invention, the coil spring does not make a stroke in a section that does not require assistance by the balancer mechanism. As a result, the life of the coil spring was extended. In addition, by increasing the initial tension of the coil spring as much as the margin for the life of the coil spring, it becomes possible to further increase the balance force in the section where the balance force is required. The number of choices in increased.
さらに、本発明のバランサ機構によれば、スプリングケースに関して、スプリングケース内においてコイルスプリングがストロークしない箇所すなわちストッパと第一の端板との間については、スプリングケースの内径はロッドの段部よりも若干大きめであるだけでよいので、バランサ機構全体の小型化および軽量化が可能になった。 Furthermore, according to the balancer mechanism of the present invention, with respect to the spring case, the inner diameter of the spring case is larger than the stepped portion of the rod in the spring case where the coil spring does not stroke, that is, between the stopper and the first end plate. The balancer mechanism as a whole can be reduced in size and weight because it only needs to be slightly larger.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るバランサ機構9が適用される垂直多関節型の産業用ロボットを示す部分図である。なお、この図1において、バランサ機構9についてはその断面を図示している。1は設置面0に対して固定載置された基台である。2は設置面0に対して垂直な軸回りに旋回可能にして基台1に軸支された旋回ベースである。3は旋回ベース2に対して前後の傾動可能に軸支されたアームである。旋回ベース2の端部4は軸5においてバランサ機構9が有するロッド8の一端と連結されている。また、アーム3は軸15においてバランサ機構9が有する第一の端板17と連結されている。ここで、前述した軸5および軸15は、両軸間の距離が図1に示すようなアーム3が垂直な姿勢において最も短くなるように設けられている。そのため、アーム3がバランサ機構9により受ける補助は、アーム3が垂直な姿勢において最も小さく、その一方、アーム3の前後への傾動が大きくなるほど大きくなる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial view showing a vertical articulated industrial robot to which a
図3は本発明の一実施形態に係るバランサ機構9の内部構造を示す断面図であり、(a)図は図1に示した産業用ロボットの正面から見たときの(図1において紙面左から右方向を見たときの)断面図、(b)図は図1に示した産業用ロボットの右側面から見たときの(図1において紙面を見たときの)断面図である。
3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
中空円筒状のスプリングケース16は、シリンダ部の一方の端面に第一の端板17が固着されるとともに他方の端面に第二の端板18が固着されている。このうち、第二の端板18には、その中央部にロッド8を挿通可能にした貫通穴が設けられている。第一の端板17は、軸受14を介して、アーム3の一部に締結された軸15に回動可能に軸支されている。これにより、第一の端板17を含むバランサ機構9はアーム3に対して回動可能に連結されることになる。なお、第一の端板17は、コイルスプリング12の交換等の保守作業を行うために、スプリングケース16に対してボルト等により着脱可能に取り付けられている。
The hollow
ロッド8は、全体が棒状の形状を呈し、一端に外周方向に突出した段部10を有し、この段部10が中空円筒状のスプリングケース16内に配置されるとともに、段部10以外の部分は前述した第二の端板18の中央部に設けられた貫通穴に挿通可能にされている。この棒状のロッド8の前述した段部10とは反対の端部にはナックル7が締結されている。そして、このナックル7は軸受6を介して旋回ベース2の端部4に設けられた前述した軸5に軸支されている。これにより、ロッド8を含むバランサ機構9は旋回ベース2に対して回動可能に連結されることになる。
The
圧縮プレート11は、中空円筒状のスプリングケース16内に設けられており、全体が略円盤形状を呈し、中央部にロッド8の段部10以外の部分を挿通可能にされた貫通穴を有する。この貫通穴はロッド8の段部10は挿通できない大きさとなっており、さらに圧縮プレート11は略円盤形状の外径が中空円筒状のスプリングケース16の内径よりも若干小さくなっている。したがって、圧縮プレート11はロッド8の段部10と第二の端板18との間を移動可能になっていることになる。
The
コイルスプリング12は、コイル形状を呈したスプリング(バネ)であり、スプリングケース16内において圧縮プレート11と第二の端板18との間に介在されている。このコイルスプリング12は、第二の端板18の貫通穴に挿通されたロッド8がスプリングケース16から引き出された時に、ロッド8をスプリングケース16に引き戻すように付勢する。
The
ストッパ13はスプリングケース16の内壁に設けられており、このストッパ13と第二の端板18との間に前述した圧縮プレート11を介在させるようにしている。このストッパ13の機能は第一の端板17側への圧縮プレート11の移動を安定して規制することにある。したがって、このストッパ13の形態としては、例えば、スプリングケース16における圧縮プレート11の移動を規制する内壁位置に設けられた複数個のブロック状部材のようなものであればよい。このストッパ13は、アーム3の傾動においてロッド8の段部10が最も第一の端板17側へきたときの位置と第二の端板18との間の所定の位置に設けられている。したがって、コイルスプリング12の付勢により圧縮プレート11がスプリングケース16内を第一の端板17側に移動していっても、圧縮プレート11はストッパ13によりこれよりも第一の端板17側への移動が規制されることになる。
The
次に、アーム3が傾動する際のバランサ機構9の動作について説明する。ここでは、アーム3が図1に示す垂直な姿勢から前傾(図1において紙面の左方向にアーム3が傾動)し、その後、図1に示す垂直な位置に戻る場合について説明する。なお、アーム3が図1に示す垂直な姿勢から後傾(図1において紙面の右方向にアーム3が傾動)し、その後、図1に示す垂直な位置に戻る場合についても同様である。
Next, the operation of the
前述したように、軸5と軸15との距離はアーム3が垂直な姿勢において最も短くなる。アーム3が垂直な姿勢から前傾していくと、軸5と軸15との距離が次第に長くなっていくので、ロッド8の段部10が第二の端板18側へ向かって移動し、圧縮プレート11に次第に近づいていくことになる。さらにアーム3が前傾していくと、ロッド8の段部10が圧縮プレート11に圧接する。そして、これよりさらにアーム3が前傾していくと、ロッド8の段部10と圧縮プレート11とが一体となって第二の端板18側へ向かって移動し、これによりコイルスプリング12が圧縮する。このときのロッド8がコイルスプリング12から受けるバネ力が、アーム3を後方すなわち垂直な姿勢に戻す力となる。
As described above, the distance between the
一方、アーム3が大きく前傾した状態から後方すなわち垂直な姿勢に戻っていくと、軸5と軸15との距離が次第に短くなっていくので、ロッド8の段部10と圧縮プレート11とが一体となって第一の端板17側へ向かって移動し、これによりコイルスプリング12が伸長する。さらにアーム3が後方すなわち垂直な姿勢に戻っていくと、圧縮プレート11がストッパ13に圧接する。そして、これよりさらにアーム3が後方すなわち垂直な姿勢に戻っていくと、ロッド8の段部10は第一の端板17側へ向かって移動していくが、圧縮プレート11はストッパ13により動作を遮られるのでこれより第一の端板17側へ移動できず、したがってコイルスプリング12はこれ以上伸長できなくなる。
On the other hand, when the
次に、本実施形態においてアーム3がバランサ機構9から受ける補助について説明する。第一の端板17側への圧縮プレート11の動作を規制するストッパ13は、アーム3の傾動によりロッド8の段部10が最も第一の端板17側へきたときの位置と第二の端板18との間の所定の位置に設けられている。即ち、コイルスプリング12は、ロッド8の段部10が第一の端板17に最も近接する位置から第二の端板18との間の所定の位置まで不作動状態を保つように、ストッパ13は圧縮プレート11が第二の端板18との間で、コイルスプリングの応力振幅以下に規制される位置にあるように設けられている。一方、圧縮プレート11と第二の端板18と間にはコイルスプリング12が介在しているので、圧縮プレート11は常にコイルスプリング12のバネ力を受けていることになる。この圧縮プレート11に設けられた貫通穴はロッド8の段部10以外の部分よりも大きいが段部10よりも小さい。
Next, assistance that the
そのため、アーム3の傾動が大きい場合すなわちロッド8の段部10の位置がストッパ13の位置よりも第二の端板18側にあるときは、ロッド8は圧縮プレート11を介してコイルスプリング12のバネ力を受けることになるので、バランサ機構9に連結されたアーム3はバランサ機構9の補助を受けることになる。一方、アーム3の傾動が小さい場合(アーム3が垂直となる付近)すなわちロッド8の段部10の位置がストッパ13の位置よりも第一の端板17側にあるときは、圧縮プレート11はストッパ13により第一の端板17側への動作を規制されるので、ロッド8にはコイルスプリング12のバネ力が付勢されず、その結果バランサ機構9に連結されたアーム3はバランサ機構9の補助を受けないことになる。
Therefore, when the tilt of the
以上のような構成および機能を有するバランサ機構9においては、ストッパ13により圧縮プレート11の第一の端板17側への動作が規制されることに起因して、コイルスプリング12のストロークが小さくなるので、コイルスプリング12の応力振幅が小さくなり、結果としてコイルスプリング12の寿命が延びることになる。この点について以下に詳述する。
In the
図6は従来技術に係るバランサ機構が適用される垂直多関節型の産業用ロボットを示す部分図である。係る従来技術のバランサ機構は本実施形態のバランサ機構のようにストッパを具備していないので、ロッド8の全ストロークについてロッド8の段部10の動作に合わせてコイルスプリング12が伸縮することになる。ここで、従来技術および本実施形態に係るそれぞれのバランサ機構について、コイルスプリングの寿命を考察する。図5はコイルスプリング(バランサスプリング)の寿命線を示すグラフである。この図5において、横軸は平均応力、縦軸は応力振幅をそれぞれ示し、実線は寿命線を示す。ここで、あるコイルスプリング(バネ)において、その使用における平均応力に対応した応力振幅が寿命線よりも下であれば、そのコイルスプリングの仕様で規定される寿命を全うできる可能性が高くなる。一方、あるコイルスプリング(バネ)において、その使用における平均応力に対応した応力振幅が寿命線よりも上であれば、そのコイルスプリングの仕様で規定される寿命を全うせず、規定よりも短い寿命となる可能性が高くなる。
FIG. 6 is a partial view showing a vertical articulated industrial robot to which a balancer mechanism according to the prior art is applied. Since such a conventional balancer mechanism does not include a stopper like the balancer mechanism of the present embodiment, the
図5において、バネ1、2は従来技術のバランサ機構におけるコイルスプリングの平均応力に対応した応力振幅をプロットしたものである。一方、バネ3、4は本実施形態のバランサ機構におけるコイルスプリングの平均応力に対応した応力振幅をプロットしたものである。図5によれば、従来技術に係るバネ1、2はほぼ寿命線上にプロットされているが、本実施形態に係るバネ3、4は寿命線よりも下にプロットされていることがわかる。このように、本実施形態のバランサ機構では、従来技術のものに対して平均応力は上がるが応力振幅が下がることとなり、寿命線に対し余裕のあるものとなる。したがって、本実施形態のバランサ機構では従来技術のものよりもコイルスプリングの寿命が長くなる。
In FIG. 5, springs 1 and 2 are obtained by plotting the stress amplitude corresponding to the average stress of the coil spring in the conventional balancer mechanism. On the other hand, the
以上、本発明の一実施形態について説明した。前述した実施形態においては、旋回ベース2とアーム3との間に介在するバランサ機構9をアーム3の側面に配置するようにした。しかし、本発明におけるバランサ機構9の配置は、前述した形態に限定されず、旋回ベース2とアーム3との間に介在する形態であれば、例えば図2に示すようにバランサ機構9を旋回ベース2上に配置するようにしてもよい。なお、この図2においては、バランサ機構9を旋回ベース2上に配置するとともに、さらに別のバランサ機構9′をアーム3の側面に配置するようにしている。このようにバランサ機構を複数個配置することにより、1つ当たりのバランサ機構の小型化が可能になる。
The embodiment of the present invention has been described above. In the embodiment described above, the
図4は、前述した図2に示した、バランサ機構9を旋回ベース2上に配置した場合における本発明の一実施形態に係るバランサ機構9の内部構造を示す断面図である。なお、ロッド8は、前述した実施形態では旋回ベース2に連結されていたが、この図2および図4に示した形態ではアーム3に連結されており、係る点において両形態は異なっている。ただし、係る点以外の構成において両形態はほぼ同一なので、図2および図4に示した形態における詳細な説明は省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
以上、本発明の実施形態について説明した。ところで、前述したように、本発明におけるストッパ13の機能は、第一の端板17側への圧縮プレート11の移動を安定して規制することにある。したがって、この機能を有するものであれば、本発明におけるストッパ13の形態としては、前述したスプリングケース16の内壁に設けた複数個のブロック状部材に限定されない。
The embodiment of the present invention has been described above. Incidentally, as described above, the function of the
すなわち、本発明におけるストッパ13の形態としては、例えば、スプリングケース16における圧縮プレート11の移動を規制する内壁位置において、この位置の内壁を周回するように設けられた円環状の部材であってもよい。なお、ストッパ13をスプリングケース16の内壁に設けるようにしたこれらの形態においては、その取り付け位置を変更可能にしてもよい。具体的には、前述したブロック形状や円環形状を呈したストッパ13を、スプリングケース16に対してボルト等の締結部材により着脱可能な構造とする。そして、スプリングケース16の筒状側面において、ロッド8のストローク方向の数カ所に前述したボルト等の締結部材を取り付け可能な穴(ボルト穴等)を設けるようにする。係る構成とすることにより、ストッパ13と第二の端板18との間に介在させるコイルスプリング12のストロークを、使用形態等に応じて可変とすることも可能となる。
That is, as a form of the
また、ストッパ13をスプリングケース16の内壁に設けるのではなく、これを第一の端板17の内側に設けるようにしてもよい。具体的には、例えば、第一の端板17の内側に突出長さが同一な突出部材を複数個設け、これら突出部材の先端部において圧縮プレート11の動作を規制するようにすればよい。なお、係る形態の場合は、突出長さが異なる突出部材を複数セット用意しておいたり、あるいは突出部材を具備する第一の端板17を複数セット用意し、各セット毎に突出部材の突出長さを異なるようにしておくことにより、前述の形態の場合と同様に、コイルスプリング12のストロークを可変とすることが可能となる。
Further, the
本実施形態に係る産業用ロボットのバランサ機構および該バランサ機構を有する産業用ロボットによれば、バランサ機構9による補助が不要な区間についてはコイルスプリング12がストロークしないようになったので、コイルスプリング12の応力振幅が小さくなり、その結果コイルスプリング12の寿命が延びることになった。また、コイルスプリング12の寿命に対し余裕となった分、コイルスプリング12の初張力を大きくすることにより、バランサ機構9においてバランス力が必要な区間について更にバランス力を大きくすることも可能となり、バランサ機構9の設計における選択肢が増えることになった。さらに、スプリングケース16に関して、スプリングケース16内においてコイルスプリング12がストロークしない箇所すなわちストッパ13と第一の端板17との間については、スプリングケース16の内径はロッド8の段部10よりも若干大きめであるだけでよいので、バランサ機構9の全体の小型化および軽量化が可能になった。
According to the balancer mechanism of the industrial robot and the industrial robot having the balancer mechanism according to the present embodiment, the
0 設置面
1 基台
2 旋回ベース
3 アーム
4 旋回ベースの端部
5 軸
6 軸受
7 ナックル
8 ロッド
9 バランサ機構
10 ロッド8の段部
11 圧縮プレート
12 コイルスプリング
13 ストッパ
14 軸受
15 軸
16 スプリングケース
17 第一の端板
18 第二の端板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
一端に外周方向に突出した段部を有し、該段部が前記中空状のスプリングケース内に配置されるとともに、前記第二の端板に設けられた貫通穴に挿通可能にされたロッドと、
中央部に前記ロッドの段部以外の部分を挿通可能にされた貫通穴を有し、前記ロッドの段部と前記第二の端板との間を移動可能にされた圧縮プレートと、
該圧縮プレートと前記第二の端板との間に介在されたコイルスプリングと、
前記第一の端板側への前記圧縮プレートの動作を規制するようにされたストッパと、を有し、前記コイルスプリングは、前記ロッドの段部が前記第一の端板に最も近接する位置から所定の間隔をあけた位置まで不作動状態を保つように、前記ストッパは前記第二の端板との間で、前記コイルスプリングの応力振幅以下に規制される位置にあるようにしたことを特徴とする産業用ロボットのバランサ機構。 A hollow spring case in which a first end plate is fixed to one end surface of the cylinder portion and a second end plate having a through hole provided in the center portion is fixed to the other end surface;
A rod having a step projecting in the outer peripheral direction at one end, the step being disposed in the hollow spring case, and a rod that can be inserted into a through hole provided in the second end plate; ,
A compression plate that has a through-hole through which a portion other than the step portion of the rod can be inserted in the center portion, and is movable between the step portion of the rod and the second end plate;
A coil spring interposed between the compression plate and the second end plate;
Have a, and a stopper that is adapted to regulate the operation of the compression plate to the first end plate side, the coil spring, a position where the stepped portion of the rod closest to said first end plate The stopper is located between the second end plate and the coil spring so as to be regulated below the stress amplitude of the coil spring so that the non-operating state is maintained from the first end plate to a position at a predetermined interval. A featured industrial robot balancer mechanism.
前記スプリングケースまたは前記ロッドにおける前記段部とは反対の端部のいずれか一方を前記旋回ベースに連結するとともに他方を前記アームに連結するようにしたことを特徴とするバランサ機構を有する産業用ロボット。 A swing base placed so as to be turnable with respect to a base, an arm made tiltable with respect to the turn base, and a balancer mechanism according to any one of claims 1 to 4,
An industrial robot having a balancer mechanism, wherein one end of the spring case or the rod opposite to the stepped portion is connected to the turning base and the other is connected to the arm. .
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