JPH0310786A - Gravity balancing device - Google Patents

Gravity balancing device

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JPH0310786A
JPH0310786A JP14535489A JP14535489A JPH0310786A JP H0310786 A JPH0310786 A JP H0310786A JP 14535489 A JP14535489 A JP 14535489A JP 14535489 A JP14535489 A JP 14535489A JP H0310786 A JPH0310786 A JP H0310786A
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gravity
linear motion
ball screw
motor
rotation
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JP14535489A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Ogiso
敏夫 小木曽
Fujio Tajima
不二夫 田島
Ryoichi Hisatomi
久富 良一
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
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Abstract

PURPOSE:To sharply reduce motor given torque by providing a second rotational and direct acting conversion element to perform direct acting conversion of rotation in a gravity exerting direction in which rotation of a motor is movable in a reverse direction to a direct acting element in a higher reduction ratio and a weight mounted to the direct acting element so as to effect press in the antigravity exerting direction of the moving body. CONSTITUTION:When the direct acting element moving direction of a first direct acting shaft is a gravity exerting direction, when a drive motor does not generate hold torque, a moving body is slipped off in a gravity exerting direction, and a second ball screw nut part 11 is about to move in a reaction direction. In this case, a weight 13 is mounted to the second ball screw part 11, and a balance force is generated in the antigravity exerting direction of the moving body. The generation of the balance force prevents slip off of the moving body and reduces hold torque of a drive motor to a microvalue. By applying a press force on the reduction action of direct acting movement of the moving body, the increase of the load inertia of a direct acting shaft drive motor can be reduced, and motor given torque can be reduced sharply.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動体を重力作用方向に移動させる直動軸を駆
動するモータの保持トルクを低減するための重力バラン
ス装置と、水垂カバランス装置を装着した重力作用方向
駆動装置及び本重力作用方向駆動装置と装着した産業用
ロボットに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a gravity balance device for reducing the holding torque of a motor that drives a linear shaft that moves a movable body in the direction of gravity action, and a water balance device. The present invention relates to a gravity action direction drive device equipped with the device and an industrial robot equipped with the gravity action direction drive device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、移動体の重力作用方向移動直動軸の駆動モータ負
荷トルク軽減用バランス装置としては、特公昭63−5
1836号に記載のように、直動軸駆動用ボールネジ軸
と同軸上に小リードのボールネジ軸を設け、小リードボ
ールネジナツト部をピストンと結合し、シリンダ構造と
することにより流体圧でバランスさせる装置が述べられ
ている。
Conventionally, as a balance device for reducing the load torque of a drive motor of a linear motion axis moving in the direction of gravity of a moving object,
As described in No. 1836, a small lead ball screw shaft is provided coaxially with a ball screw shaft for driving a direct-acting shaft, and the small lead ball screw nut is connected to a piston to form a cylinder structure, thereby achieving balance using fluid pressure. is stated.

また、特開昭55−35735号に記載のように回転角
により変化する駆動モータ保持トルクを回転軸より適切
な歯数比の多段歯車を介して最終段歯車に結合された小
アーム先端と固定部との間にバネを設けることにより回
転角によらず重力バランスをはかった装置が述べられて
いる。
In addition, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-35735, the drive motor holding torque, which changes depending on the rotation angle, is fixed from the rotating shaft to the tip of a small arm connected to the final stage gear via a multi-stage gear with an appropriate gear ratio. A device is described in which gravity balance is achieved regardless of the rotation angle by providing a spring between the rotation angle and the rotation angle.

一方、ロボットアーム回転駆動モータの負荷トルク低減
のためのロボット構造としては特開昭63−2679号
に記載のように手首直動・回転軸駆動モータを第2アー
ムの回転駆動軸に対して手首部と反対側に設置すること
により構成した例が述べられている。
On the other hand, as a robot structure for reducing the load torque of the robot arm rotary drive motor, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-2679, the wrist linear motion/rotary shaft drive motor is connected to the wrist with respect to the rotary drive shaft of the second arm. An example is described in which the device is installed on the opposite side of the section.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

重力バランス装置に関する上記第1の従来技術は、流体
圧制御により能動的に重力バランス力を発生するため、
負荷の大小によらずバランス力を任意に発生させること
ができる点で有効であるが、ロボットアーム先端手首部
の重力作用方向移動直動軸に装着するには大型であり、
流体圧制御周辺装置が複雑となる問題があった。
The above-mentioned first conventional technology regarding the gravity balance device actively generates the gravity balance force by fluid pressure control.
It is effective in that it can generate a balance force arbitrarily regardless of the size of the load, but it is too large to be attached to the linear motion axis that moves in the direction of gravity at the wrist at the tip of the robot arm.
There was a problem in that the fluid pressure control peripheral equipment was complicated.

重力バランス装置に関する上記第2の従来技術は、回転
関節の重力バランスを歯車、バネ等の受動的機械要素の
みで構成している。このバランス装置は回転角により重
力負荷モーメントが正弦波状に変化する場合には有効で
あるが1回転角によらず重力負荷モーメントが変化しな
い回転・直動交換要素を用いた装置のバランス装置とし
ては利用できない問題があった。
In the second prior art related to the gravity balance device, the gravity balance of the rotary joint is configured only by passive mechanical elements such as gears and springs. This balance device is effective when the gravitational load moment changes sinusoidally depending on the rotation angle, but it is not suitable as a balance device for a device using rotary/linear exchange elements where the gravitational load moment does not change regardless of the rotation angle. There was a problem with it not being available.

産業用ロボットに関する上記第3の従来技術は手首直動
軸駆動モータの重力負荷トルク低減に関する対策がなさ
れておらず、重負荷時には手首直動軸駆動モータが大容
量・大形化するという問題があった。
The above-mentioned third conventional technology related to industrial robots does not take measures to reduce the gravity load torque of the wrist direct-acting shaft drive motor, and there is a problem that the wrist direct-acting shaft drive motor becomes large in capacity and size under heavy loads. there were.

本発明の目的は、受動的機械要素のみで重力作用方向移
動直動軸駆動モータの重力バランストルクの低減をはか
る重力バランス装置及びその重力バランス装置の装着さ
れた重力作用方向駆動装置並びにその重力作用方向駆動
装置を搭載し、手首直動軸駆動モータ、根元アーム駆動
モータの負荷トルク低減をはかった産業用ロボットを提
供することにある。
The object of the present invention is to provide a gravity balance device that reduces the gravity balance torque of a linear shaft drive motor that moves in the direction of gravity using only passive mechanical elements, a gravity direction drive device equipped with the gravity balance device, and a gravity force direction drive device equipped with the gravity balance device. An object of the present invention is to provide an industrial robot equipped with a directional drive device and designed to reduce the load torque of a wrist direct-acting shaft drive motor and a base arm drive motor.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために本発明は以下に述べる構成を
特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized by the configuration described below.

受動的機械要素のみで重力作用方向荷重に対する重力バ
ランスを実現するために、減速比の大きい第2の回転・
直動変換要素を用いて、移動体の直動動作を縮小した重
力作用方向の直動動作を得て、その直線要素におもりを
連結し、移動体の反重力方向に押圧力を発生させる構成
とした。また直列2アーム連結ロボットにおいて第2ア
ーム先端に設けられた手首直動軸を駆動するモータの負
荷トルク低減のために重力バランス装置を装着し、第1
アーム駆動モータの負荷トルク低減をはかるため、手首
直動軸・回転軸駆動モータ及び重力バランス用おもりを
第2アーム上でアーム駆動モータに対して手首部と反対
側に設置することにより第2アームの重心を第2アーム
駆動モータ軸心近くとすることより可能としたものであ
る。
In order to achieve gravitational balance against the gravitational force direction load using only passive mechanical elements, a second rotating shaft with a large reduction ratio is used.
A configuration in which a linear motion conversion element is used to obtain a linear motion in the direction of gravity action, which is a reduction of the linear motion of the moving body, and a weight is connected to the linear element to generate a pressing force in the anti-gravity direction of the moving body. And so. In addition, in order to reduce the load torque of the motor that drives the wrist direct-acting shaft installed at the end of the second arm in a series-connected two-arm robot, a gravity balance device is installed on the first arm.
In order to reduce the load torque of the arm drive motor, the wrist direct drive shaft/rotary shaft drive motor and gravity balance weight are installed on the second arm on the side opposite to the wrist with respect to the arm drive motor. This is made possible by setting the center of gravity of the second arm near the axis of the second arm drive motor.

〔作用〕[Effect]

重力バランス装置において、回転・直動変換要素として
ボールネジを用いた場合とラック・ビニオンを用いた場
合について説明する。
In a gravity balance device, a case where a ball screw is used as a rotation/linear motion conversion element and a case where a rack/binion is used will be explained.

ボールネジはネジ軸を回転させると回り止めされたナツ
ト部がネジ軸方向に一回転当りネジのリード分だけ直動
運動する。第1の回転・直動変換要素はボールネジナツ
ト部に移動体が結合され、ボールネジ軸が駆動モータに
より回転駆動されるため、移動体は駆動モータの回転に
より直動運動する。第2の回転・直動変換要素は第1の
ボールネジと同軸もしくは歯車等の動力伝達部材を介し
て重力作用方向に設けられたボールネジからなっている
。この第2のボールネジは第1のボールネジより小リー
ドであり、重力作用方向の運動方向は逆であり、第2の
ボールネジナット部は第1のボールネジナット部の直動
運動の縮小動作をする。
When the screw shaft of a ball screw is rotated, the nut portion, which is prevented from rotating, moves linearly in the direction of the screw shaft by the lead of the screw per rotation. In the first rotation/linear motion conversion element, a moving body is coupled to a ball screw nut portion, and the ball screw shaft is rotationally driven by a drive motor, so that the moving body performs linear motion due to rotation of the drive motor. The second rotation/linear motion conversion element is a ball screw coaxial with the first ball screw or provided in the direction of gravity through a power transmission member such as a gear. The second ball screw has a smaller lead than the first ball screw, and its movement direction in the direction of gravity is opposite, so that the second ball screw nut section performs a reduction operation of the linear motion of the first ball screw nut section.

第1の直動軸の直動要素移動方向が重力作用方向である
場合、駆動モータが保持トルクを発生しない場合、移動
体が重力作用方向に滑落し、第2のボールネジナット部
は反動方向へ移動する。水垂カバランス装置は第2のボ
ールネジナット部におもりを装着し、移動体の反重力作
用方向にバランス力を発生させることにより、移動体の
滑落を防ぐことができ、駆動モータの保持トルクを微小
にすることができる。移動体の直動運動の縮小動作に対
して押圧力を印加する構成としたのは、直動軸駆動モー
タの負荷イナーシャの増加を小さくすることができるた
めである。
When the direction of movement of the linear motion element of the first linear motion shaft is in the direction of gravity, if the drive motor does not generate holding torque, the moving body will slide down in the direction of gravity, and the second ball screw nut will move in the reaction direction. Moving. The mizutari balance device attaches a weight to the second ball screw nut and generates a balancing force in the anti-gravity direction of the moving body, which prevents the moving body from sliding down and reduces the holding torque of the drive motor. It can be made very small. The reason why the pressing force is applied to the reduction operation of the linear motion of the moving body is that the increase in the load inertia of the linear shaft drive motor can be reduced.

次に回転・直動変換要素としてラック・ピニオン機構を
用いた場合を説明する。駆動モータによリピニオンを回
転させると第1のラックとそれに結合された移動体が軸
受に支持されて直動運動する。第2の回転・直動変換要
素は上記のピニオンもしくはモータ・ピニオン間歯車を
歯車で単段もしくは多段減速し、最終段歯車と噛み合う
第1のラックと反対の運動方向(重力作用方向)に直動
運動する第2のラックにより構成した。第2のラックは
軸受支持されており、第1のラックの直動運動の縮小動
作を行う。第2のラックにおもりを装着することにより
、第1のラックの反重力方向にバランス力を発生させる
ことができる。
Next, a case will be described in which a rack and pinion mechanism is used as the rotation/linear motion conversion element. When the drive motor rotates the re-pinion, the first rack and the movable body coupled thereto are supported by bearings and perform linear motion. The second rotary/linear motion conversion element uses a gear to reduce the pinion or the gear between the motor and the pinion in a single stage or in multiple stages, and the second rotation/linear motion conversion element reduces the speed of the pinion or the gear between the motor and the pinion in a single stage or in multiple stages, and directly moves the gear in the opposite direction of motion (direction of gravity action) to the first rack that meshes with the final stage gear. It is composed of a second rack that moves dynamically. The second rack is bearing supported and provides a reduction in the linear motion of the first rack. By attaching a weight to the second rack, a balancing force can be generated in the direction opposite to the gravity of the first rack.

次に本重力作用方向駆動装置を産業用ロボットの手首直
動軸駆動装置として用いた直列2アームロボットの動作
について第6図〜第8図を用いて説明する。第6図は重
カバランス装置無しの産業用ロボット構造図、第7図は
重カバランス装置有りの産業用ロボット構造図、第8図
は産業用ロボットのモータ所要トルク特性図を示してい
る。各軸モータトルクτ1と各軸モータ角速度θJ、角
加速度θjの間には次式の関係が成り立つ。
Next, the operation of an in-line two-arm robot using this gravity acting direction drive device as a wrist linear motion axis drive device for an industrial robot will be explained using FIGS. 6 to 8. FIG. 6 shows a structural diagram of an industrial robot without a heavy-coverage balance device, FIG. 7 shows a structural diagram of an industrial robot with a heavy-coverage balance device, and FIG. 8 shows a required motor torque characteristic diagram of the industrial robot. The following relationship holds true between each axis motor torque τ1, each axis motor angular velocity θJ, and angular acceleration θj.

・・・(1) ここでJIJはインナーシャ相当量を示す係数で、JI
J(θ2)は姿勿角θ2により変化する量であることを
示す、また、アーム長さaa、アーム重心距離Qi、ア
ーム質量mJとすると、J13=mza I Q zで
あり、各軸モータをサイクロイド速度パターンで加減速
した際の重カバランス装置無し時の各軸モータ所要トル
ク及びそのトルク成分を第8図(n)に示したが、第2
アーム重心距離Q2が大のため(第6図参照) 、 (
1) 、 (2)式第3項の遠心・コリオリトルク成分
が高速域で大きくなり、1軸モータ所要トルクが非常に
大きくなる問題がある。そこで、重力バランス装置を設
け、そのバランスおもりを第2図アーム重心距離Q2を
小さくする位置に設けた場合、第2アーム総重量が大き
くなるが第8図(■)に示すように遠心・コリオリトル
クが低減され、1軸モータ所要総トルクが低減される効
果がある。ここで重力バランス装置で第2の直動要素は
第1の直動要素の172の減速動作を行うため、重力バ
ランスを保つため、第2の直動要素に設けるバランスお
もりは第1の直動要素の負荷重量の2倍の重量とするこ
とにより手首直動軸の重力バランスが可能であり、第2
アームの手首部と反対側への張出量設定に当ってもアー
ム駆動軸から第1直動要素までの距離a2とすると1反
対側に5z=az/Zの張出距離に第2の直動要素を設
けることにより第2アームの重心距離をほぼ零とするこ
とができ、張出量を不必要に大きくとる必要がなくなり
、手首部員荷重量変化時にはバランスおもり重量を変え
るのみで第2アーム重心距離をほぼ零に保つことが可能
となる。
...(1) Here, JIJ is a coefficient indicating the amount equivalent to inertia, and JIJ is a coefficient indicating the equivalent amount of inertia.
J(θ2) is an amount that changes depending on the angle of view θ2. Also, assuming arm length aa, arm center of gravity distance Qi, and arm mass mJ, J13=mza I Q z, and each axis motor is Figure 8(n) shows the required torque of each shaft motor and its torque components without a heavy coverage device when accelerating and decelerating in a cycloidal speed pattern.
Because the arm center of gravity distance Q2 is large (see Figure 6), (
1) There is a problem in that the centrifugal/Coriolis torque component in the third term of equations (2) increases in the high-speed range, and the torque required for the single-axis motor becomes extremely large. Therefore, if a gravity balance device is provided and its balance weight is installed in a position that reduces the arm center of gravity distance Q2 in Figure 2, the total weight of the second arm will increase, but as shown in Figure 8 (■), centrifugal and Coriolis There is an effect that the torque is reduced and the total torque required for the single-axis motor is reduced. Here, in the gravity balance device, the second linear motion element performs a deceleration operation of 172 of the first linear motion element, so in order to maintain the gravity balance, the balance weight provided on the second linear motion element is By setting the weight to twice the load weight of the element, it is possible to balance the gravity of the wrist direct motion axis, and the second
When setting the amount of overhang of the arm on the side opposite to the wrist part, if the distance from the arm drive shaft to the first linear motion element is a2, then the second straight line is set to the overhang distance of 5z=az/Z on the opposite side. By providing a dynamic element, the distance between the center of gravity of the second arm can be made almost zero, and there is no need to increase the amount of extension unnecessarily.When the wrist member load changes, the second arm can be adjusted by simply changing the weight of the balance weight. It becomes possible to maintain the center of gravity distance to almost zero.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の重力バランス装置及び重力作用方向駆動
装置の実施例を第1図〜第5図を用いて説明する。第1
図、第2図はポールネジを用いた重力作用方向駆動装置
の構造図、第3図はラック・ピニオン機構を用いた重力
作用方向駆動装置の構造図、第4図は第3図のA−A部
断面図、第5図は第2図の重力バランス装置部の原理説
明図である。本発明の重力バランス装置はモータの回転
運動を回転・直動変換要素を介して直動運動に変換し移
動体を移動させる重力作用方向駆動装置において、その
回転運動より第2の回転・直動変換要素を介して得られ
る縮小された直動運動をする第2の移動体におもりを結
合し、第1の移動体を反重力方向に押圧し重力バランス
を実現する構造である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a gravity balance device and a gravity action direction driving device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. 1st
Figure 2 is a structural diagram of a gravity acting direction drive device using a pole screw, Figure 3 is a structural diagram of a gravity acting direction driving device using a rack and pinion mechanism, and Figure 4 is A-A in Figure 3. A partial sectional view, FIG. 5 is an explanatory diagram of the principle of the gravity balance device section of FIG. 2. The gravity balance device of the present invention is a gravity action direction drive device that converts the rotational motion of a motor into linear motion via a rotational/linear motion conversion element to move a moving object, and is capable of converting the rotational motion of a motor into linear motion via a rotational/linear motion conversion element to move a moving body. This is a structure in which a weight is coupled to a second moving body that performs a reduced linear motion obtained through a conversion element, and presses the first moving body in an anti-gravity direction to achieve gravity balance.

まず第1図、第2図、第5図を用いて第1.第2の回転
・直動変換要素にボールネジを用いた重力作用方向駆動
装置及び重力バランス装置の例を説明する。
First, using Figures 1, 2, and 5, An example of a gravity action direction drive device and a gravity balance device using a ball screw as the second rotational/linear conversion element will be described.

第1図、第2図において、モータ8よりその回転動力が
プーリ15b、ベルト16.プーリ15aを介して重力
作用方向に設けられた第1のポールネジ軸1に伝達され
る。第1のボールネジ軸1にはボールネジナット部2が
鋼球を介して噛み合っており、ボールネジ1i111の
回転と共にポールナツト部2が直動運動する。ボールネ
ジナット部2にはブラケット4が結合されており、ブラ
ケット4にはボールネジ軸1と平行にスプライン軸5が
結合されており、ベース14に設けられたスプライン軸
受6にて、第1のボールネジ軸1回転時のボールネジナ
ット部2の回り止めと、スプライン軸5の直動運動のガ
イドがなされる。スプライン軸5先端には工具18が設
けられており、重力作用方向に荷重が作用する。第1の
ボールネジのり−ドPx(m) 、第1のボールネジ軸
の回転速度01 (rad/ s ) 、第1のボール
ネジナット部2の直動速度Z工(m/s)とすると1次
式が成りたつ。
In FIGS. 1 and 2, rotational power is transmitted from the motor 8 to the pulley 15b, belt 16. The force is transmitted to the first pole screw shaft 1 provided in the direction of gravity action via the pulley 15a. A ball screw nut part 2 is engaged with the first ball screw shaft 1 via a steel ball, and the pole nut part 2 moves linearly with the rotation of the ball screw 1i111. A bracket 4 is coupled to the ball screw nut portion 2, and a spline shaft 5 is coupled to the bracket 4 in parallel with the ball screw shaft 1. A spline bearing 6 provided on the base 14 connects the first ball screw shaft The ball screw nut part 2 is prevented from rotating during one rotation, and the linear movement of the spline shaft 5 is guided. A tool 18 is provided at the tip of the spline shaft 5, and a load acts in the direction of gravity. If the first ball screw speed Px (m), the rotational speed of the first ball screw shaft 01 (rad/s), and the linear speed Z of the first ball screw nut part 2 (m/s), then the following equation is obtained: becomes true.

次に重力バランス装置部について述べる。第1図におい
て、第1のボールネジ軸1と同軸加工された第2のボー
ルネジ軸1oは軸回転時にそのナツト部11が第1のボ
ールネジナット部2と反対の重力作用方向に移動するネ
ジ巻方向となっている。第2のボールネジナット部11
はリニアガイド12の可動部と結合されており、回り止
めされて直動運動を行う。従って第1のボールネジナッ
ト部2が重力作用方向に移動時に第2のボールネジナッ
ト部11は反重力作用方向へ移動する。工具18に作用
する重力作用方向負荷に対して、第2のボールネジナッ
ト部11におもり13を結合することにより重力バラン
スを実現することが可能となる。ここで、第2のポール
ネジリードPz(m)、第1のボールネジの負荷重量W
とすると、第2のボールネジナット部に結合するおもり
の重BkWtは次式に基づき設定す九ばよい。
Next, the gravity balance device section will be described. In FIG. 1, a second ball screw shaft 1o machined coaxially with the first ball screw shaft 1 has a screw winding direction in which its nut portion 11 moves in the direction of gravity acting opposite to the first ball screw nut portion 2 when the shaft rotates. It becomes. Second ball screw nut part 11
is connected to the movable part of the linear guide 12, and is prevented from rotating to perform linear motion. Therefore, when the first ball screw nut section 2 moves in the gravitational direction, the second ball screw nut section 11 moves in the anti-gravitational direction. By coupling the weight 13 to the second ball screw nut portion 11, it is possible to realize gravity balance against the load in the direction of gravity acting on the tool 18. Here, the second pole screw lead Pz (m), the load weight W of the first ball screw
Then, the weight BkWt of the weight coupled to the second ball screw nut portion can be set based on the following equation.

2 π モータ8には位置保持用メカニズムブレーキ9゜位置検
出用エンコーダ7が設けられている。
The 2π motor 8 is provided with a position holding mechanism brake 9° and a position detection encoder 7.

2 なお本図では第1及び第2のボールネジ軸が同軸加工さ
れた例を示したが、第1.第2のボールネジ軸が別体で
軸継手により連結されたものであってもよい。
2 Although this figure shows an example in which the first and second ball screw shafts are machined coaxially, the first and second ball screw shafts are machined coaxially. The second ball screw shaft may be separate and connected by a shaft joint.

次に第2図における重力バランス装置について述べる。Next, the gravity balance device shown in FIG. 2 will be described.

第1のボールネジ軸1と結合されたかさ歯車19aには
かさ歯車19bが噛み合っており、シャフト20、かさ
歯車21a、21bを介して重力作用方向が軸方向であ
る第2のボールネジ軸10にモータ8の回転動力が伝達
される。第1のボールネジナット部2と第2のボールネ
ジナット部11はモータ8の回転に対して重力作用方向
の移動方向が反対となるようにねじ巻方向が設定されて
おり、第1のボールネジナット2の滑落方向の負荷W作
用時に第2のボールネジナット11におもり13(重量
W 1 )を(4)式を満足するように設けることによ
り重力バランスを実現することが可能となる。第4図は
本型カバランス装置の原理説明図であり、第2のボール
ネジで得られる第1のボールネジの縮小直動動作にポー
ルネジピッチ比倍のむもりWlを設けることにより重力
バランスを実現する原理を示している。また、直動軸駆
動モータの負荷イナーシャを重力バランス装置有無の場
合に比較すると、 (1)重カバランス装置無しの場合 (2)重カバランス装置有りの場合 ・・・(6) JMJはボールネジ軸等の負荷インナーシャを示し、W
を含む項は手先負荷、おもりによる負荷イナーシャを示
す6重カバランス装置を設けることにより付加された(
6)大筒3項、第4項の第1項、第2項との大小関係を
説明する。第2のボールネジの第1のボールネジに対す
る縮小動作比が大の場合、Pz<Pzであることから、
(6)式第3項は第1項に比して著しく小さい。また、
この場合、第2のボールネジ軸長は第1のボールネジ軸
長と比して著しく小さいため(6)大筒4項は第2項と
比して著しく小さくなり、重力バランス装置を設けるこ
とによる直動軸駆動モータの負荷トルクの増大はわずか
であり、第14図に示すように直動軸動作時の平均トル
クが低減され、第15図に示すようにモータと結合され
許容温度の低いエンコーダ部の温度上昇を低く抑えるこ
とができ、直動軸の動作デユーティ比を高く設定するこ
とが可能となる。
A bevel gear 19b meshes with a bevel gear 19a connected to the first ball screw shaft 1, and the motor is connected to the second ball screw shaft 10 whose direction of gravity is in the axial direction via the shaft 20 and bevel gears 21a and 21b. 8 rotational power is transmitted. The first ball screw nut part 2 and the second ball screw nut part 11 are wound in such a manner that the movement direction of the gravity action direction is opposite to the rotation of the motor 8. By providing the weight 13 (weight W 1 ) on the second ball screw nut 11 so as to satisfy equation (4) when the load W in the sliding direction is applied, gravity balance can be achieved. Fig. 4 is an explanatory diagram of the principle of this type of cover balance device, and gravity balance is achieved by providing a dampness Wl that is twice the pole screw pitch ratio in the reduction linear motion of the first ball screw obtained by the second ball screw. It shows the principle. Also, when comparing the load inertia of a linear shaft drive motor with and without a gravity balance device, (1) Without a gravity balance device (2) With a gravity balance device... (6) JMJ is a ball screw Indicates the load inertia of the shaft, etc., W
The term containing the term was added by installing a six-fold balance device that indicates the hand load and the load inertia due to the weight (
6) The magnitude relationship between the third and fourth terms of the large tube and the first and second terms will be explained. If the reduction operation ratio of the second ball screw to the first ball screw is large, since Pz<Pz,
The third term in equation (6) is significantly smaller than the first term. Also,
In this case, since the second ball screw axial length is significantly smaller than the first ball screw axial length, (6) the fourth term of the large cylinder becomes significantly smaller than the second term, and the linear motion due to the provision of a gravity balance device The increase in the load torque of the shaft drive motor is slight, and as shown in Fig. 14, the average torque during direct drive shaft operation is reduced, and as shown in Fig. 15, the increase in the load torque of the encoder section connected to the motor and with a low allowable temperature is reduced. Temperature rise can be suppressed to a low level, and the operating duty ratio of the linear motion axis can be set high.

次にラック・ピニオン機構を用いた重力作用方向駆動装
置を第3図、第4図を用いて説明する。
Next, a gravity action direction drive device using a rack and pinion mechanism will be explained with reference to FIGS. 3 and 4.

モータ8により回転駆動されるかさ歯車25bはかさ歯
車25a、かさ歯車25aと同軸上に設置された平歯車
24及び平歯車23を介してラック22に動力伝達され
、モータの回転運動がラックの直動運動に変換される。
The bevel gear 25b, which is rotationally driven by the motor 8, transmits power to the rack 22 via the bevel gear 25a, and the spur gear 24 and spur gear 23 installed coaxially with the bevel gear 25a, so that the rotational motion of the motor is transmitted directly to the rack. converted into dynamic motion.

ラック22はブラケット4a、4bを介してスプライン
軸5と平行配匝され結合されている。スプライン軸5は
ベース14に結合されたスプライン軸受6によりその直
動運動のガイドがなされる構造となっており、スプライ
ン軸5先端に設けられた工具18により作業を行うこと
が可能となる0次に、本重力作用方向駆動装置の重力バ
ランス装置につき述べる。ラック22と噛み合う平歯車
23にはモータ8より付与される動力を伝達する平歯車
24の他に平歯車26aが噛み合っている。平歯車26
aに伝達された動力はそれと同軸上に設けられた平歯車
26b、平歯車26bと噛み合う平歯車27a、平歯車
27aと同軸上に設けられた平歯車27bを介して多段
減速されて第2のラック28に伝達される。第2のラッ
ク28はリニアガイド12の可動部と結合されており、
第1のラック22の縮小された重力作用方向反対方向の
直動運動を行う。
The rack 22 is mounted parallel to and connected to the spline shaft 5 via brackets 4a and 4b. The spline shaft 5 has a structure in which its linear motion is guided by a spline bearing 6 connected to a base 14, and the zero-order movement can be performed using a tool 18 provided at the tip of the spline shaft 5. Next, the gravity balance device of this gravity action direction drive device will be described. The spur gear 23 that meshes with the rack 22 is meshed with a spur gear 26a in addition to a spur gear 24 that transmits the power provided by the motor 8. Spur gear 26
The power transmitted to a is multi-stage reduced through a spur gear 26b provided coaxially with it, a spur gear 27a meshing with the spur gear 26b, and a spur gear 27b provided coaxially with the spur gear 27a. The signal is transmitted to the rack 28. The second rack 28 is coupled to the movable part of the linear guide 12,
A reduced translational movement of the first rack 22 in the direction opposite to the direction of gravity is performed.

第2のラック28にはおもり13が結合されており、第
1のラック22の動力作用方向への滑落を防ぐ重力バラ
ンス力が発生される。
A weight 13 is coupled to the second rack 28, and a gravitational balance force is generated to prevent the first rack 22 from sliding down in the direction in which the power is applied.

次にこのラック・ピニオン機構を用いた重力作用方向駆
動装置の運動を式を用いて説明する。モータ8の回転速
度θ(rad/ s ) 、モータ8がら第1のラック
22を駆動する平歯車23までの回転減速比Z1.平歯
車23のピッチ円直径dot(m)とすると、第1のラ
ック22の移動速度vx(m/S)は次式で示される。
Next, the motion of the gravity action direction drive device using this rack and pinion mechanism will be explained using equations. The rotation speed θ (rad/s) of the motor 8, the rotational reduction ratio Z1 from the motor 8 to the spur gear 23 that drives the first rack 22. When the pitch diameter of the spur gear 23 is dot (m), the moving speed vx (m/S) of the first rack 22 is expressed by the following equation.

2π  Zl 平歯車23から平歯車27bまでの回転減速比22、平
歯車27bのピッチ円直径doz(m)とすると、第2
のラック28の移動速度vz(m/s)は次式で示され
る。
2π Zl If the rotational reduction ratio from the spur gear 23 to the spur gear 27b is 22, and the pitch circle diameter of the spur gear 27b is doz (m), then the second
The moving speed vz (m/s) of the rack 28 is expressed by the following equation.

定することにより重力バランスを実現することができる
Gravity balance can be achieved by

次に、水垂カバランス装置を設けることによる負荷イナ
ーシャの変化は下式のようになる。
Next, the change in load inertia due to the installation of the water drop balance device is as shown in the following equation.

(1)重カバランス装置無しの場合 (2)重カバランス装置有りの場合 2π  ZIZ2 第1のラック22.ブラケット4a、4b、スプライン
軸5.工具18の合計重量Wとすると、モータ8の重力
負荷トルク となり、第2のランク28の直動力Fzは下式で示され
る。
(1) Without heavy coverage device (2) With heavy coverage device 2π ZIZ2 First rack 22. Brackets 4a, 4b, spline shaft 5. If the total weight W of the tool 18 is the gravity load torque of the motor 8, the direct force Fz of the second rank 28 is expressed by the following formula.

os 従っておもり13を(10)式の重量となるよう設・・
・(12) 本式においてもZz >1.JMt>JMzであること
から、重力バランス装置を設けることによるモータ8の
負荷イナーシャの増加は僅かであり、負荷トルクの大き
い増大を招くことはなく、第14図に示す動作時の平均
トルクの低減、第15図に示すエンコーダ部温度上昇低
減をはかることができ、直動軸動作デユーティの向上を
はかることができる。
os Therefore, set the weight 13 to have the weight of formula (10)...
・(12) Also in this formula, Zz >1. Since JMt>JMz, the increase in the load inertia of the motor 8 due to the provision of the gravity balance device is slight, and the load torque does not increase significantly, and the average torque during operation is reduced as shown in Fig. 14. , it is possible to reduce the temperature rise of the encoder section shown in FIG. 15, and it is possible to improve the linear motion axis operation duty.

次に以上述べた重力バランス装置を有する重力作用方向
駆動装置を用いた産業用ロボットを第7図、第9図〜第
13図を用いて説明する。第7図は重カバランス装置有
りの水平多関節形ダイレクト・ドライブ・ロボットの構
造図、第9図、第1o図はボールネジを重力作用方向駆
動装置に適用した場合の第7図ロボットの第2アーム要
部構造図、第11図〜第13図はラック・ピニオン機構
を重力作用方向駆動装置に適用した場合の第7図ロボッ
トの第2アーム要部構造図を示している。
Next, an industrial robot using the gravity action direction drive device having the gravity balance device described above will be explained with reference to FIGS. 7 and 9 to 13. Figure 7 is a structural diagram of a horizontal multi-joint direct drive robot with a heavy coverage device, Figures 9 and 1o are the second diagram of the robot in Figure 7 when a ball screw is applied to the gravity action direction drive device. 11 to 13 show a structural diagram of the main part of the second arm of the robot shown in FIG. 7 when the rack and pinion mechanism is applied to the gravity acting direction drive device.

第7図を用いて重力バランス装置を有する水平多関節形
ダイレクト・ドライブ・ロボットの構造を説明する。第
1のダイレクト・ドライブ・モータ29により回転駆動
(34)されるl#ポール部30、第1アームと、第1
アーム31先端に設けられた第2のダイレクト・ドライ
ブ・モータ32により回転駆動(35)される第2アー
ム33と、その先端に設けられた手首装置49により手
首軸(スプライン軸)5の直動動作361回転動作37
を行わせることにより工具18にて作業を行うことが可
能となる構造である。手首装置49に動力供給を行うモ
ータ8,42は第2アーム33上でアーム駆動モータ3
2軸心に対して手首装置49と反対側に設置され第2ア
ーム重心距離Q2の増大を抑え、おもり13によりQ2
の縮小をはかつている。ここでは第2アーム33中夫の
動力伝達部を除く両端部の詳細構造を以下説明する。
The structure of a horizontal articulated direct drive robot having a gravity balance device will be explained using FIG. The l# pole part 30, the first arm, and the first
The second arm 33 is rotationally driven (35) by a second direct drive motor 32 provided at the tip of the arm 31, and the wrist shaft (spline shaft) 5 is linearly driven by the wrist device 49 provided at the tip of the second arm 33. Movement 361 Rotation movement 37
This structure allows the tool 18 to perform the work. The motors 8 and 42 that supply power to the wrist device 49 are connected to the arm drive motor 3 on the second arm 33.
The weight 13 is installed on the opposite side of the wrist device 49 to suppress the increase in the second arm center of gravity distance Q2.
is shrinking. Here, the detailed structure of both ends of the second arm 33, excluding the power transmission section, will be described below.

まず第9図、第10図を用いて回転・直動変換要素とし
てボールネジを用いた例を説明する。第9図、第10図
は各々第7図第2アームの手首装!49.第2アーム右
端部の構造を示している。
First, an example in which a ball screw is used as a rotation/linear motion conversion element will be explained using FIGS. 9 and 10. Figures 9 and 10 are the wrist attachments for the second arm in Figure 7! 49. It shows the structure of the right end of the second arm.

手首軸(スプライン軸)5の回転機能はモータ42より
発生する動力を減速機43.プーリ39b。
The rotation function of the wrist shaft (spline shaft) 5 is to convert the power generated by the motor 42 into a reducer 43. Pulley 39b.

ベルト40.プーリ39a、スプライン軸受取付部材3
8.スプライン軸受6を介して伝達することにより行っ
ている。手首軸5の直動機能はモータ8よりプーリ15
b、ベルト16.プーリ15aを介して第1のボールネ
ジ軸1を回転させボールネジナット部2.ブラケット4
の直動動作をうることにより行っている。ブラケット4
と手首軸5は直動動作方向には拘束され1回転方向には
自由に連結されているため、手首軸5の直動動作と回転
動作はモータ8,42により独立に実現される。
Belt 40. Pulley 39a, spline bearing mounting member 3
8. This is done by transmitting the signal via the spline bearing 6. The linear motion function of the wrist shaft 5 is controlled by the pulley 15 from the motor 8.
b. Belt 16. The first ball screw shaft 1 is rotated via the pulley 15a to rotate the ball screw nut portion 2. Bracket 4
This is achieved by performing direct motion. bracket 4
Since the wrist shaft 5 is restrained in the direction of linear movement and freely connected in the direction of one rotation, the linear movement and rotational movement of the wrist shaft 5 are realized independently by the motors 8 and 42.

また、重力バランス装置は第2図で示したものと全く同
じ構造であるため説明を省略する。このような構造とす
ることにより第7図において直動軸駆動モータ8及び第
1のダイレクト・ドライブ・モータ29の負荷トルクの
低減・小容量化をはかることが可能となる。
Further, since the gravity balance device has exactly the same structure as shown in FIG. 2, the explanation thereof will be omitted. With such a structure, it is possible to reduce the load torque and capacity of the linear shaft drive motor 8 and the first direct drive motor 29 in FIG. 7.

次に第11図〜第13図を用いて回転・直動変換要素と
してラック・ピニオン機構を用いた例を説明する。第1
1図は第7図第2アームの手首装置49の構造図、第1
2図は第11図のA−A部断面図、第13図は第7図第
2アーム右端部構造図を示している。手首軸(スプライ
ン軸)5の回転機能はモータ42より減速機43.プー
リ39b。
Next, an example in which a rack and pinion mechanism is used as a rotation/linear motion conversion element will be explained using FIGS. 11 to 13. 1st
Figure 1 is a structural diagram of the wrist device 49 of the second arm in Figure 7.
2 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 11, and FIG. 13 is a structural view of the right end of the second arm in FIG. 7. The rotation function of the wrist shaft (spline shaft) 5 is controlled by a motor 42 and a reducer 43. Pulley 39b.

ベルト40.プーリ39a、スプライン軸受取付部材3
8.スプライン軸受6を介して動力伝達することにより
行っている1手首軸5の直動機能はモータ8よりかさ歯
車48b、48a、シャフト20、かさ歯車25b、2
5a、かさ歯車25aと同軸配置されている平歯車24
、さらに平歯車23を介して第1のラック22に動力伝
達することにより行っている。第1のラック22はその
回り止めのためゴムローラ50で両側から押圧されてい
る。重力バランス装置は第1のラック22と噛み合う平
歯車23の回転を平歯車26a。
Belt 40. Pulley 39a, spline bearing mounting member 3
8. The linear motion function of the wrist shaft 5, which is performed by transmitting power via the spline bearing 6, is performed by the motor 8 to the bevel gears 48b, 48a, the shaft 20, and the bevel gears 25b, 2.
5a, a spur gear 24 coaxially arranged with the bevel gear 25a;
This is done by further transmitting power to the first rack 22 via the spur gear 23. The first rack 22 is pressed from both sides by rubber rollers 50 to prevent it from rotating. The gravity balance device controls the rotation of the spur gear 23 that meshes with the first rack 22 through the spur gear 26a.

26b、27a、かさ歯車44a、44b、シャフト4
5.かさ歯車46a、46b、かさ歯車46bと同軸配
置された平歯車47を介して第2のラック28に伝達し
、第2のランク28に設けられたおもり13により重力
バランスを実現している。このような構造とすることに
より第7図において直動軸駆動モータ8.第1のダイレ
クト・ドライブ・モータ29の負荷トルク低減・小容量
化をはかることが可能となる。
26b, 27a, bevel gears 44a, 44b, shaft 4
5. The force is transmitted to the second rack 28 via the bevel gears 46a, 46b and a spur gear 47 coaxially arranged with the bevel gear 46b, and gravity balance is achieved by the weight 13 provided on the second rank 28. With such a structure, the direct-acting shaft drive motor 8. It becomes possible to reduce the load torque and reduce the capacity of the first direct drive motor 29.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it produces the effects described below.

簡易な構造で重力作用方向駆動軸の位置によらず均一な
重力バランス力を発生可能なため、重力作用方向駆動モ
ータの負荷イナーシャの僅かの増加により大幅なモータ
所要トルクの低減がはかれ、モータの小容量化をはかる
ことができる。
With a simple structure, it is possible to generate a uniform gravitational balance force regardless of the position of the drive shaft in the direction of gravity action, so a slight increase in the load inertia of the drive motor in the direction of gravity action can significantly reduce the required torque of the motor. The capacity can be reduced.

また、水平多関節形2アームロボットの第2アームの重
心位置を、はぼアーム駆動モータ軸心位置に近付けるよ
うに重力バランス装置、手首軸駆動モータを配置するこ
とにより、第1アーム駆動モータの所要トルクを著しく
低減され、モータの小容量化をはかることができる。
In addition, by arranging the gravity balance device and the wrist shaft drive motor so that the center of gravity of the second arm of the horizontal articulated two-arm robot approaches the shaft center position of the arm drive motor, the first arm drive motor The required torque is significantly reduced, and the capacity of the motor can be reduced.

作用方向駆動装置の構造図、第4図は第3図のA−A矢
視断面図、第5図は本実施例の重力バランス装置の原理
説明図、第6図は重力バランス装置無しの水平多関節形
ダイレクト・ドライブ・ロボットの構造図、第7図は重
力バランス装置有りの水平多関節形ダイレクト・ドライ
ブ・ロボットの構造図、第8図(a)(a)’は速度パ
ターン特性図、(b)(b)’ 、(c)(c)’は第
6図、第7図に図示のロボットの動作時モータ所要トル
ク特性図を示し、(a)(b)(c)は1軸モータ、(
a)’ (b)’(C)′は2軸モータの場合を示す、
第9図〜第13図は夫々第7図に図示のロボットの第2
アーム要部構造図、第14図(d)は第1図、第2図に
示す装置の速度パターン特性図、(e)(f)は重力バ
ランス装置有無時の重力作用方向駆動モータの所要トル
ク特性図、第15図は重力バランス装置有無時の重力作
用方向駆動モータエンコーダ部の温度上昇特性図である
A structural diagram of the action direction driving device, FIG. 4 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 3, FIG. 5 is a diagram explaining the principle of the gravity balance device of this embodiment, and FIG. A structural diagram of an articulated direct drive robot, Fig. 7 is a structural diagram of a horizontal articulated direct drive robot with a gravity balance device, and Fig. 8 (a) (a)' is a velocity pattern characteristic diagram. (b) (b)', (c) (c)' show the required torque characteristics of the motor during operation of the robot shown in Figs. motor,(
a)'(b)'(C)' indicates the case of a two-axis motor,
Figures 9 to 13 show the second robot shown in Figure 7, respectively.
A structural diagram of the main part of the arm, Figure 14 (d) is a speed pattern characteristic diagram of the device shown in Figures 1 and 2, (e) and (f) are the required torque of the gravity action direction drive motor with and without the gravity balance device. The characteristic diagram, FIG. 15, is a temperature rise characteristic diagram of the gravity action direction drive motor encoder section with and without the gravity balance device.

1・・・第1のボールネジ支、2・・・第1のボールネ
ジナット部、3・・・第1のボールネジ支え部、4・・
・ブラケット、5・・・スプライン軸(手首軸)、6・
・・スプライン軸受、7・・・エンコーダ、8・・・手
首直動軸駆動モータ、9・・・ブレーキ、10・・・第
2のボールネジ軸、11・・・第2のボールネジナット
部、12・・・リニアガイド、13・・・おもり、14
・・・ベース、15・・・プーリ、16・・・ベルト、
17川ストツパ、18・・・工具、19・・・かさ歯車
、20・・・シャフト、21・・・かさ歯車、22・・
・第1のラック、23゜24.26.27・・・平歯車
、25・・・がさ歯車、28・・・第2のランク、29
・・・第1のダイレクト・ドライブ・モータ、30・・
・1軸ボール部、31・・・第1アーム、32・・・第
2のダイレクト・ドライブ・モータ、33・・・第2ア
ーム、34〜37・・・各軸移動方向、38・・・スプ
ライン軸受取付部材、39・・・プーリ、40・・・ベ
ルト、41・・・エンコーダ、42・・・手首回転軸駆
動モータ、43・・・減速機、44・・・かさ歯車、4
5・・・シャフト、46・・・かさ歯車、47・・・平
歯車、48・・・かさ歯車、49・・・手首舅 図 舅 】 国 3−・−モーフ Iθ−−−ホ?ル不ン°奉劇 +7 −−−ソ“ブ¥9P 不 国 図 り−一 第 9 図 3’/1−m−7′−リ 第 1ρ 図 第 )3 図 手 続 補 正 書(方式) ノナバランス裳1 1捕正をする者 π件との耶 特許出願人 祢 T51Q+株式会は 日 立 製 作 所 表 代 理 人 & 6゜ 7゜ 補正命令の日付  平成1年9月26日(発送臼)補正
の対象  明細書の図面の簡単な説明の欄及び図面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... First ball screw support, 2... First ball screw nut part, 3... First ball screw support part, 4...
・Bracket, 5... Spline shaft (wrist shaft), 6.
... Spline bearing, 7... Encoder, 8... Wrist direct-acting shaft drive motor, 9... Brake, 10... Second ball screw shaft, 11... Second ball screw nut part, 12 ... Linear guide, 13 ... Weight, 14
...Base, 15...Pulley, 16...Belt,
17 River stopper, 18... Tool, 19... Bevel gear, 20... Shaft, 21... Bevel gear, 22...
・First rack, 23° 24.26.27... Spur gear, 25... Bevel gear, 28... Second rank, 29
...first direct drive motor, 30...
- Single-axis ball part, 31... first arm, 32... second direct drive motor, 33... second arm, 34-37... each axis movement direction, 38... Spline bearing mounting member, 39... Pulley, 40... Belt, 41... Encoder, 42... Wrist rotation shaft drive motor, 43... Reducer, 44... Bevel gear, 4
5... Shaft, 46... Bevel gear, 47... Spur gear, 48... Bevel gear, 49... Wrist toe] Country 3 - Morph Iθ --- Ho? Ruun ° service + 7 --- So "bu ¥ 9P Fukoku planning - 1st 9 Figure 3'/1-m-7'-ri 1rho Figure 3) 3 Figure procedure amendment (method) Nona balance costume 1 1 Compensation with π cases Patent applicant Nei T51Q + Co., Ltd. is Hitachi representative representative & 6゜7゜Date of amendment order September 26, 1999 (Delivery mill) Target of amendment Specification Column for brief explanation of drawings and drawings.

補正の内容 (1)  明細書第25頁第18行から同第26頁第2
行「第8図茅 /4 図 鷺 5 図 ネ 図
Contents of amendment (1) From page 25, line 18 of the specification to page 26, line 2 of the specification
Row ``Figure 8 Kaya/4 Figure Heron 5 Figure ne

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、モータの回転を直動運動に変換・減速して、直動要
素と結合された移動体を重力作用方向に直動運動させる
装置の重力バランス装置において、前記モータの回転を
より大きい減速比で前記直動要素と反対方向に移動可能
な重力作用方向に直動変換する第2の回転・直動変換要
素と、その直動要素に前記移動体の反重力作用方向に押
圧するように装着されたおもりを有することを特徴とす
る重力バランス装置。 2、特許請求範囲第1項記載の重力バランス装置におい
て、第1の回転・直動変換要素をボールネジにより構成
し、ボールネジ軸がモータの回転と共に回転し、ボール
ネジナット部に結合された第1の直動要素(移動体)が
ボールネジ軸に対し回り止めされて直動運動するように
構成し、第2の回転・直動変換要素を前記ボールネジと
同軸もしくは歯車、ベルト等回転動力伝達部材を介して
運動方向が重力作用方向となるように設けられた前記ボ
ールネジより小リードの第2のボールネジにより構成し
、そのボールネジナット部に結合された第2の直動要素
がボールネジ軸に対し回り止めされて直動運動するよう
に構成し、第2の直動要素に前記第1の直動要素(移動
体)を反重力方向に押圧するおもりを装着したことを特
徴とする重力バランス装置。 3、特許請求範囲第1項記載の重力バランス装置におい
て、第1の回転・直動変換要素をラック・ピニオンによ
り構成し、ピニオンがモータの回転と共に回転し、ラッ
クに結合された第1の直動要素(移動体)が軸受により
支持されており、第2の回転・直動変換要素を前記ピニ
オンもしくはモータ・ピニオン間歯車と噛み合う1段も
しくは多段で減速する歯車と、最終段の歯車の回転を運
動方向が重力作用方向となるように直動変換する第2の
ラックとその支持部材により構成し、第2のラックに第
1の直動要素(移動体)の反重力方向に押圧するおもり
を設けたことを特徴とする重力バランス装置。 4、モータの回転を直動運動に変換して、直動要素と結
合された移動体を重力作用方向に直動運動させる重力作
用方向駆動装置に特許請求の範囲第1項〜第3項のいず
れか一つに記載の重力バランス装置を有することを特徴
とする重力作用方向駆動装置。 5、ベース上にベースと垂直な軸まわりに回転可能に設
けられた第1アームと、第1アーム先端にベースと垂直
な軸まわりに回転可能に設けられた第2アームと、第2
アーム先端にベースと垂直な軸方向に直動運動、軸まわ
りに回転運動する手首軸を有する産業用ロボットの手首
直動軸駆動装置を特許請求範囲第4項記載の重力作用方
向駆動装置により構成し、重力バランス装置の第2の回
転・直動変換要素及び手首直動・回転軸駆動モータが第
2アーム上でアーム駆動モータに対して手首部と反対側
に設けられていることを特徴とする産業用ロボット。
[Scope of Claims] 1. In a gravity balance device for a device that converts and decelerates the rotation of a motor into linear motion and causes a moving body coupled to a linear motion element to move linearly in the direction of gravity action, the motor a second rotational/linear motion converting element that converts rotation into a direction of gravity acting in a direction opposite to that of the linear motion element at a larger reduction ratio; A gravity balance device characterized by having a weight attached to press the weight. 2. In the gravity balance device according to claim 1, the first rotation/linear motion conversion element is constituted by a ball screw, and the ball screw shaft rotates with the rotation of the motor, and the first The linear motion element (moving body) is configured to be prevented from rotating relative to the ball screw axis and performs linear motion, and the second rotational/linear motion conversion element is coaxial with the ball screw or via a rotary power transmission member such as a gear or a belt. a second ball screw having a smaller lead than the ball screw provided so that the direction of movement is the direction of gravity, and a second linear motion element connected to the ball screw nut part is prevented from rotating with respect to the ball screw axis. A gravity balance device, characterized in that the second linear motion element is equipped with a weight that presses the first linear motion element (moving body) in an anti-gravity direction. 3. In the gravity balance device according to claim 1, the first rotation/linear motion conversion element is constituted by a rack and pinion, and the pinion rotates with the rotation of the motor, and A moving element (moving body) is supported by a bearing, and a gear that decelerates the second rotation/linear conversion element in one or more stages meshing with the pinion or the gear between the motor and pinion, and the rotation of the final stage gear. a second rack and its support member, which converts the movement direction into the direction of gravity action, and a weight that presses the second rack in the direction opposite to the gravity of the first linear motion element (moving body). A gravity balance device characterized by being provided with. 4. Claims 1 to 3 for a gravity action direction drive device that converts the rotation of a motor into linear motion and causes a moving body coupled with a linear motion element to move linearly in the direction of gravity action. A gravity action direction drive device comprising the gravity balance device according to any one of the above. 5. A first arm provided on the base so as to be rotatable around an axis perpendicular to the base; a second arm provided at the tip of the first arm so as to be rotatable around an axis perpendicular to the base;
A wrist linear motion shaft drive device for an industrial robot having a wrist shaft that performs linear motion in an axial direction perpendicular to the base and rotational motion around the axis at the tip of the arm is constituted by the gravity action direction drive device according to claim 4. The second rotary/linear motion converting element of the gravity balance device and the wrist linear motion/rotary shaft drive motor are provided on the second arm on the side opposite to the wrist portion with respect to the arm drive motor. industrial robot.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6244792B1 (en) 1998-01-26 2001-06-12 Hoya Corporation Drill jig for spectacle lens manufacture jig thereof, method of drilling for spectacle lens, and spectacle lens
JP2012223849A (en) * 2011-04-19 2012-11-15 Yaskawa Electric Corp Robot
CN105270863A (en) * 2014-07-07 2016-01-27 株式会社大亨 Workpiece transport device

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