JPH01109087A - 垂直多関節型ロボットのバランス方法及びバランサ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は垂直多関節型ロボットのバランス方法及びバラ
ンサ機構に関し、垂直多関節型ロボットが壁や斜面に据
え付けられた場合にも利用可能である。

〔従来の技術〕

従来垂直多関節型ロボットによる負荷トルクに対しての
バランサ機構としては、油圧や空気圧式のバランサ装置
が用いられていた。然しなから、これらのバランサ装置
には付帯設備として、油圧源や空気圧源並びに配管等が
必要不可欠である。

この付帯設備の問題を解決するためにスプリング機構の
適用がなされた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しながら、１個のスプリングのみによって負荷に応じ
た負荷トルクに対抗させるためには、スプリングのスト
ロークを理論上大きく設定しなければならず、スプリン
グの設計上不可能となる。

依って本発明は斯る問題点の解決を図るべく、負荷トル
クに対抗でき、設計容易なスプリングバランサ機構を提
供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的に鑑みて本発明では、引き型スプリングと押し
型スプリングとを選択的に組合わせるか又は単独で使用
するバランス方法及びバランサ機構を提供す１．る、即
ち第１の発明によれば、ベースに対して旋回可能に立設
された旋回胴を有し、該旋回胴に対して回転可能なアー
ムを有した垂直多関節型ロボットにおいて、負荷トルク
に対抗して前記アームが前記旋回胴に対して回転する回
転動作を補助するバランス方法として、引き型スプリン
グ機構と押し型スプリング機構とを前記負荷トルクに応
じて夫々単独で用いるか又は組合わせて用いるかを選定
することを特徴とする垂直多関節型ロボットのバランス
方法を提供する。

また第２の発明によれば、ベースに対して旋回可能に立
設された旋回胴と、該旋回胴に対して回転可能なアーム
とを有した垂直多関節型ロボットにおいて、前記旋回胴
と前記アームとに亘って引き型スプリング機構と押し型
スプリング機構とを夫々取り付け、取り外し可能に構成
していることを特徴とする垂直多関節型ロボットのバラ
ンサ機構を提供する。

〔作　用〕

上記アームが旋回胴に対して回転傾斜するアームの傾斜
角度に応じて示す引き型又は押し型のスプリング機構に
よるトルク特性を単独、又は組み合わせることにより種
々の負荷トルクに対抗することができる。スプリング機
構のトルク特性はそのスプリングが自由長となる設定角
度位置によっても異なり、この設定角度位置を考慮して
引き型と押し型の各スプリング機構を適宜に組合わせる
ことにより所望のトルク特性を得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。第１図は本発明に係る垂直多関節型ロボッ
トの据付は略示図、第２図はスプリングの組合せによっ
て負荷トルクに対抗することのできることを示した説明
図である。

まず第１図によると、傾斜角度φの傾斜面１０にベース
１２が据え付けられており、このベース１２に対して旋
回胴１４がこの傾斜面ＩＯに対して垂直な、即ちベース
１２に垂直な軸線θを中心として旋回可能に取り付けら
れている。更にこの旋回胴１４の上部には、上記軸線θ
対して垂直であって水平な軸線Ｗを中心としてＷ軸アー
ム１６が回転可能に取り付けられている。更に該Ｗ軸ア
ーム１６の先端部には、上記軸線Ｗと平行な軸線Ｕを中
心として回転可能なＵ軸アーム１８が取り付けられてい
る。更には軸線θとＷとを含む平面ＰＬ上でスプリング
が自由長となり、一端を旋回胴１４に、他端をＷ軸アー
ム１６に夫々取り付けた引き型スプリング機構２０を設
けている。また一端が旋回胴１４に、他端がＷ軸アーム
１６の突起部２４に取り付けられており、Ｗ軸アーム１
６が前記平面ＰＬよりも後方（第１図において左側）位
置にある場合に自由長となるスプリングを有した押し型
スプリング機構２２が設けられている。

上記の「引き型」及び「押し型」という言葉は、Ｗ軸ア
ーム１６の所望の回転動作範囲内で、夫々の引き型スプ
リング機構２０と押し型スプリング機構２２が夫々引張
を受け、または圧縮を受けて力を発生する様に設定され
ていることを意味している。また引き型スプリング機構
２０も押し型スプリング機構２２も夫々１個とは限らず
複数個取り付けられてもよい。

上記垂直多関節型ロボットの設置傾斜角度φが９０度、
即ち壁面に据え付けられた場合を例として第２図により
バランスの作用を説明する。横軸＠７はＷ軸アーム１６
の回転角度を示し、該Ｗ軸アーム１６が前記平面ＰＬに
ある場合が■ｗ＝Ｏ。

であり、第１図において時計回り方向の回転を正として
いる。縦軸Ｔは軸線Ｗを中心とするトルクを示す。まず
曲線Ｔ１は引き型スプリング機構２０によるトルク曲線
であり、０ｗ−０°の所でトルクは零となっている０曲
線Ｔ２は押し型スプリング機構２２によるトルク曲線、
直線Ｔ３はＷ軸アーム１６の駆動モータによにトルク値
である。

以上のトルク曲線ＴＩ　　、Ｔ２　、Ｔ３を加え合わせ
た曲線Ｔ５が本垂直多関節型ロボットの軸線Ｗを中心と
した発生トルク曲線であり、負荷による負荷トルク曲線
Ｔ４よりも第２図に示す作動角度範囲内においてトルク
値が大きい、即ち負荷に耐えられることを示す。

次に設置傾斜角度φが９０度より小さくなり、例えばφ
−６０°程度の場合には負荷トルク曲線が二点鎖線Ｔ６
の様になる。この場合には■７が一２０度程度よりも小
さい回転角度領域ではトルク曲線Ｔ５が負荷トルク曲線
Ｔ６よりも下まわる。

従って、もしこの角度領域においても本ロボットを使用
する場合には、例えば引き型スプリング機構２０を取り
外し、押し型スプリング機構２２のみを使用すればよい
、この場合の本垂直多関節型ロボットによる軸線Ｗを中
心とした発生トルクはトルク曲線Ｔ７　（・Ｔ　２＋　
Ｔ　３）となり、負荷トルク曲線Ｔ６よりも上回る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に本発明によれば、引き型ス
プリング機構と押し型スプリング機構とを適宜組み合わ
せ及び単独使用することによって負荷トルクに対抗でき
る。従って垂直多関節型ロボットの設置角度を種々に設
定しても、それに対応した対抗トルクを発生させること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る垂直多関節型ロボットの据付けの
略示図、第２図はスプリングの組合せによって負荷トル
クに対抗することのできることを示した説明図。 ｌＯ・・・ロボット設置傾斜面、　　１２・・・ベース
、１４・・・旋回胴、　　　１６・・・Ｗ軸アーム、２
０・・・引き型スプリング機構、 ２２・・・押し型スプリング機構、 Ｔ１・・・引き型スプリング機構によるトルク曲線、Ｔ
２・・・押し型スプリング機構によるトルク曲線、Ｔ３
・・・モータによるトルク直線、 Ｔ４・・・負荷トルク曲線、 Ｔ５・・・Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３のトルク曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベースに対して旋回可能に立設された旋回胴を有し
   、該旋回胴に対して回転可能なアームを有した垂直多関
   節型ロボットにおいて、負荷トルクに対抗して前記アー
   ムが前記旋回胴に対して回転する回転動作を補助するバ
   ランス方法として、引き型スプリング機構と押し型スプ
   リング機構とを前記負荷トルクに応じて夫々単独で用い
   るか又は組合わせて用いるかを選定することを特徴とす
   る垂直多関節型ロボットのバランス方法。 ２、ベースに対して旋回可能に立設された旋回胴と、該
   旋回胴に対して回転可能なアームとを有した垂直多関節
   型ロボットにおいて、前記旋回胴と前記アームとに亘っ
   て引き型スプリング機構と押し型スプリング機構とを夫
   々取り付け、取り外し可能に構成していることを特徴と
   する垂直多関節型ロボットのバランサ機構。