JPH05228884A - 工業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は揺動自在に設けられたアームをその
回動位置にバランスさせて静止させるよう構成した工業
用ロボットを提供することを目的とする。 【構成】 ロボット本体２の第１のアーム４は支台８上
に起立し揺動自在に支持され、その上端には第２のアー
ム９が支持されている。支台８と第１のアーム４との間
にはバランス機構５が取付けられ、第１のアーム４には
空気供給ユニット６より供給された空気圧力によりピス
トン−シリンダ機構１８の押圧力が作用するとともにシ
リンダ部２０内のスプリング１９のバネ力が作用する。
シリンダ部２０へ空気供給する電磁弁はモータ電源、サ
ーボオン信号、ブレーキ解除信号、空気圧信号を用いて
開閉制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工業用ロボットに係り、
特に揺動自在に設けられたアームをその停止位置に保持
するバランス機構を有する工業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば旋回ベース上に起立する第１のア
ームの上端に水平方向に延びる第２のアームが揺動自在
に支持される多関節形の工業用ロボットでは、第１のア
ームがその自重及び第２のアームの重量により傾斜する
ため、第１のアームがその回動位置で静止するように第
１のアームに作用する重力モーメントとバランスする力
を第１のアームに付与するバランス機構が設けられてい
る。

【０００３】従来のバランス機構としては、例えば実開
昭６１−１２４３８８号公報に開示された機構がある。
この公報の機構では、旋回ベース上に起立し揺動自在に
支持された第１のアームと、第１のアームの下端部を支
持するブラケットとの間に引張コイルバネよりなるスプ
リングを張設してなり、第１のアームが傾斜するにつれ
てスプリングがより引っ張られ第１のアームがその回動
位置に保持されるようになっている。

【０００４】また、別の従来の機構としては、特開昭６
２−１６２４９１号公報に見られるようにアームの重力
を受ける関節部分の重力モーメントを軽減するためのカ
ウンタバランス（おもり）をアーム内部に設けた機構も
ある。

【０００５】しかるに、上記従来のようにスプリングの
バネ力のみでアームを保持する場合、ダイレクトティー
チング操作時の操作力を軽減するためにはスプリングを
より強力にしなければならず、バランス機構が大型化し
てしまう。さらに、アームが垂直状態から水平方向に大
きく回動できるがスプリングの伸縮に限界があるため、
その全範囲をスプリングだけでカバーすることは難し
く、例えばアームが水平方向に大きく回動した状態でバ
ランスするようにスプリングのバネ定数を設定すると、
アームが垂直に近くなるにつれてアームに作用する重力
モーメントよりバネ力の方が小さくなってしまいアーム
が安定に静止することが難しい。

【０００６】又、上記別の従来の場合、アームにカウン
タバランスを設けることによりアーム自体の重量が増大
し、アームを回動させるときの慣性力がより大きくなる
ため、ロボットの動作特性が低下するばかりか、より大
きな駆動力を要するためモータが大型化してしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人はア
ームと旋回ベースとの間にスプリングが内蔵されたピス
トン−シリンダ機構を設けてスプリングの付勢力及びピ
ストン−シリンダ機構の空気圧力によりアームを保持す
るよう構成した工業用ロボットを開発しつつある。

【０００８】このような工業用ロボットにあっては圧縮
空気が供給される空気配管途中に配設された電磁弁を開
弁させてピストン−シリンダ機構に圧縮空気を供給させ
てアームを保持し、アーム停止時には上記電磁弁を閉弁
させてピストン−シリンダ機構をロック状態に切換えて
アーム先端が自重で降下することを防止できる。

【０００９】ところが、上記電磁弁の開閉制御は制御回
路からの制御信号により電磁弁のソレノイド部を励磁又
は消磁させる際、他の制御信号、例えばモータの制御信
号、アームの制御信号、ブレーキ制御信号等とは別に電
磁弁への信号が出力されるようになっている。そのた
め、例えばモータオン信号が出力されているのに電磁弁
が閉弁したままだったり、あるいはアーム制御開始信号
が出力されているのに電磁弁が閉弁したままだったり、
あるいはブレーキオン信号が出力されているのに電磁弁
が開弁したままだったり、あるいはダイレクトティーチ
ング中に空気圧が低下しても電磁弁が開弁したままであ
り、アームのバランスを保つことができなくなる可能性
がある。

【００１０】そこで、本発明は上記課題を解決した工業
用ロボットを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
支持部に揺動自在に支承されたアーム前記アームがその
停止位置より傾かないように前記アームを付勢する第１
のバランス機構と、一端が前記アームに連結され、他端
が前記アームを支持する支持部に連結された第２のバラ
ンス機構と、該第１のバランス機構と協働して前記アー
ムを停止位置に保持するよう前記第２のバランス機構に
圧縮空気を供給する弁機構と、前記アームを制御する信
号により前記弁機構を開弁又は閉弁させる制御手段と、
を備えてなることを特徴とする。

【００１２】又、請求項２の発明は、前記アームがモー
タにより駆動される工業用ロボットであって、前記アー
ムを制御する信号はモータ電源のオン・オフ、信号アー
ム制動用のブレーキ機構のブレーキオン・オフ信号の少
なくとも一方の信号であることを特徴とする。

【００１３】又、請求項３の発明の前記アームを制御す
る信号は、前記圧縮空気の空気圧検出信号であることを
特徴とする。

【００１４】又、請求項４の発明の前記制御手段は、前
記アームを制御する信号の出力に対して前記弁機構の開
弁又は閉弁の切換動作を所定時間遅らせる遅延回路を有
することを特徴とする。

【００１５】

【作用】アームを制御する信号により弁機構を開弁又は
閉弁させるため、例えばモータ駆動時又はブレーキ解除
時には弁機構が確実に開弁されて第２のバランス機構に
圧縮空気が供給され、モータ停止時又はブレーキ作動時
には弁機構が確実に閉弁されて第２のバランス機構をロ
ック状態に保つことができ、ダイレクトティーチング時
の圧力低下があっても第２のバランス機構をロックでき
る。

【００１６】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる工業用ロボット
の一実施例を示す。

【００１７】各図中、工業用ロボット１は、多関節形の
ロボット本体２と、ロボット本体２を制御するロボット
コントローラ３と、ロボット本体２の第１のアーム４を
静止させるバランス機構５と、バランス機構５のピスト
ン−シリンダ機構１８に圧縮空気を供給する空気供給ユ
ニット６とよりなる。尚、バランス機構５は後述するよ
うに第１のバランス機構としてのスプリング１９と、第
２のバランス機構としてのピストン−シリンダ機構１８
とより構成されている。本実施例ではスプリング１９が
ピストン−シリンダ機構１８に内蔵されているため、外
観上１つのバランス機構にしか見えない。

【００１８】ロボット本体２は、固定ベース７ａ上に設
けられ水平方向に回動する旋回ベース７と、旋回ベース
７上に設けられた支台８と、支台８上に起立し前後方向
に回動するよう支承された第１のアーム４と、第１のア
ーム４の上端に支承され水平方向に延在する第２のアー
ム９と、第２のアーム９の先端に設けられた手首部１０
とよりなる。

【００１９】又、支台８上には一対のモータ取付部８
ａ，８ｂが突出している。一方のモータ取付部８ａには
第１のアーム４を駆動する駆動モータ１１が取り付けら
れており、他方のモータ取付部８ｂには第２のアーム９
を駆動する駆動モータ１２が取り付けられている。駆動
モータ１１のロータは第１のアーム４のフランジ部４Ａ
に固着され、第１のアーム４は駆動モータ１１の駆動力
によりＢ軸を中心に前後方向に回動する。

【００２０】駆動モータ１２のロータは後方に延在する
水平リンク１３のフランジ部１３Ａに結合されている。
水平リンク１３の先端は第１のアーム４の後方で垂直方
向に延在する垂直リンク１４の下端に連結されている。
又、垂直リンク１４の上端は第１のアーム４の上端４ａ
に支承された第２のアーム９の後部９ａに連結されてい
る。従って、駆動モータ１２の回転駆動力は水平リンク
１３、垂直リンク１４を介して第２のアーム９に伝達さ
れる。

【００２１】又、第２のアーム９は第１のアーム４のＢ
軸と平行なＣ軸を中心に上下方向に回動する。第２のア
ーム９先端に設けられた手首部１０はＤ，Ｅ，Ｆ軸を中
心とする３軸方向に回動する構成であり、そのＦ軸に
は、例えば塗装ガン等の作業治具が取り付けられる。

【００２２】又、第２のアーム９の後部９ａには手首部
１０を各軸方向に駆動する手首駆動モータ１５，１６，
１７が収納されている。バランス機構５はピストン−シ
リンダ機構１８の下端がモータ取付け部８ｂに連結さ
れ、上端が第１のアーム４の側面に連結されている。

【００２３】ここで、前述したバランス機構５と空気供
給ユニット６の構成につき説明する。

【００２４】図３に示す如く、バランス機構５は、ピス
トン−シリンダ機構（第２のバランス機構）１８と、ピ
ストン−シリンダ機構１８に設けられた圧縮コイルバネ
よりなるスプリング（第１のバランス機構）１９とより
なり、小型化されている。

【００２５】ピストン−シリンダ機構１８のシリンダ部
２０は上端２０ａ（軸受２０ｂを有する）が第１のアー
ム４の側面に回動自在に連結されている。このシリンダ
部２０の内部にはピストン２１が摺動自在に設けられて
おり、ピストン２１の下面中央に結合されたピストンロ
ッド２２はシリンダ部２０の底部中央孔２０ｃを貫通し
て下方に延在する。

【００２６】そして、ピストンロッド２２の下端２２ａ
（軸受２２ｂを有する）は前述した支台（支持部）８の
モータ取付部８ａに回動自在に連結されている。

【００２７】そのため、ピストン−シリンダ機構１８は
図４に示すように第１のアーム４が垂直方向（Ｂ₂ 方
向）に回動するときピストン２１がシリンダ部２０内を
上動して圧縮され、第１のアーム４が水平方向（Ｂ₁ 方
向）に回動するときピストン２１がシリンダ２０内を下
動して伸張する。

【００２８】尚、ピストン２１は上端位置Ｍ₁ から下端
位置Ｍ₂ までのストロークで摺動するよう組み付けられ
ている。従って、第１のアーム４が垂直方向に起立して
いるとき、ピストン２１は上端位置Ｍ₁ に到り、第１の
アーム４が水平方向の下動限位置まで回動したとき、ピ
ストン２１は下端位置Ｍ₂ に移動する。

【００２９】ピストン２１はシリンダ部２０内を上室２
０ｄと下室２０ｅとに画成し、その外周にはＯリング等
のシール部材（図示せず）が取付けられている。

【００３０】又、シリンダ部２０の底部中央孔２０ｃに
はピストンロッド２２を摺動自在に軸承するとともに気
密にシールするシール部材２３が設けられている。下室
２０ｅの底部近傍には吸気口２０ｆが設けられ、ピスト
ン２１の上端位置Ｍ₁ より上方に位置する上室２０ｄの
上部には排気口２０ｇが設けられている。

【００３１】又、ピストン２１はバネ定数の小さいスプ
リング１９の押圧力により全ストロークで上方に押圧さ
れており、ピストン−シリンダ機構１８は圧縮状態とな
って第１のアーム４に垂直方向（Ｂ₂ 方向）への力を作
用せしめる。

【００３２】空気供給ユニット６は、スプリング１９と
協働するようにシリンダ部２０へ空気を供給しており、
コンプレッサ等の空気源２４により生成された圧縮空気
を供給する空気配管２５を介して上記シリンダ部２０の
下室２０ｅの吸気口２０ｆに接続されている。又空気配
管２５には開閉弁２６，チェック弁２７，空気タンク２
８，減圧弁２９，弁機構としての電磁弁３０，圧力セン
サ３１が配設されている。

【００３３】開閉弁２６は手動操作で弁開又は弁閉する
弁であり、通常開弁している。チェック弁２７は空気源
２４からシリンダ部２０へ供給される空気の流れのみを
許容し、シリンダ部２０から逆流する空気の流れを止め
るよう構成されている。

【００３４】又、空気源２４からの空気は一旦空気タン
ク２８に溜められ、減圧弁２９により一定力Ｐ₁ に減圧
されてシリンダ部２０の下室２０ｅに供給される。尚、
電磁弁３０は２ポート２位置スプリングオフセット弁よ
りなる弁機構であり、ロボットコントローラ３の制御ユ
ニット３６からの信号によりリレー３７がオンになり、
これによりソレノイド３０ａが励磁されると開弁し、リ
レー３７のオフによりソレノイド３０ａが消磁されると
バネ３０ｂの押圧力により閉弁する。通常電磁弁３０は
開弁し、減圧弁２９により一定力Ｐ₁ とされた空気をシ
リンダ部２０の下室２０ｅに供給する。

【００３５】圧力センサ３１はこのように下室２０ｅに
供給される空気圧力を検出し、その検出信号をロボット
コントローラ３の制御ユニット３６に出力する。即ち、
空気配管２５が破損したりあるいはコンプレッサの故障
により供給空気圧力が減圧されると、制御ユニット３６
はリレー３７をオフに切換え電源３３からの通電を停止
する。従って、リレー３７がオフに切換えられることに
より、電磁弁３０が閉弁して空気供給が停止するととも
にロボット本体２も停止する。又、操作者が緊急時に非
常停止スイッチを手動で切換えてもロボット本体２は停
止する。

【００３６】又、シリンダ部２０の排気口２０ｇには排
気管３５を介して絞り弁３４が接続されている。この絞
り弁３４は、排気管３５に設けられた可変絞り３４ａ
と、可変絞り３４ａをバイパスするバイパス管３５ａに
設けられたチェック弁３４ｂとを有する。従って、ピス
トン２１が上動するとき、上室２０ｄ内の空気は可変絞
り３４ａのみを通過して排気される。又、ピストン２１
が下動するときは、多量の空気が可変絞り３４ａ及びチ
ェック弁３４ｂを介して上室２０ｄ内に供給され、ピス
トン２１の下動動作が妨げられないようになっている。

【００３７】このように、ピストン２１はスプリング１
９の押圧力と空気圧力により上方に押圧されており、こ
の合力により第１のアーム４をその回動位置に保持でき
る。例えば、第１のアーム４が図４に示す位置から水平
方向（Ｂ₁ 方向）に回動すると、第１のアーム４に作用
する重力モーメントが増大する。その場合、シリンダ部
２０内のピストン２１は下動し、スプリング１９を圧縮
する。同時にピストン２１を押圧する下室２０ｅ内の容
積が減少して一時的に上昇するが、すぐに減圧弁２９及
び空気タンク２８に空気が流出して下室２０ｅ内の圧力
は一定になる。従って、第１のアーム４がＢ₁ 方向に回
動するにつれてバランス機構５の第１のアーム４に対す
る力Ｆは空気圧力とばね力により増大し、第１のアーム
４に作用する重力モーメントと釣り合う。これにより、
第１のアーム４は回動位置に静止する。

【００３８】尚、ピストン２１の下動により圧縮された
下室２０ｅ内の空気は吸気口２０ｆより空気タンク２８
に逆流して、ピストン２１の動きを妨げない。

【００３９】そのため、下室２０ｅ内の圧力はピストン
２１のストロークに対して比例して急激に上昇するので
はなく、空気タンク２８により第１のアーム４に作用す
る重力モーメントの変化に対応するように徐々に上昇す
る。

【００４０】又、上記とは逆に第１のアーム４が垂直方
向（Ｂ₂ 方向）に回動すると、第１のアーム４に作用す
る重力モーメントが減少する。この場合、シリンダ部２
０内のピストン２１は上動し、スプリング１９が伸びて
その押圧力が減少する。同時に下室２０ｅの容積が増加
して一時的に下室２０ｅ内の圧力は低下するが、すぐに
空気源２４からの空気が供給されて一定圧力に戻る。

【００４１】図５はピストン２１のストロークに対する
バランス機構５及び従来のスプリングだけによるバラン
ス機構の力の変化を示す。同図中、従来の引張コイルバ
ネだけのバランス機構では線図に示すようにバランス
可能なストロークが短く、しかも急激にバネ力が増大す
るため、第１のアーム４をバランスさせるのに必要な力
Ｆ₄ （線図）に対して最大でΔＦ_A も大きすぎてしま
い第１のアーム４の回動可能な全範囲でバランスさせる
ことができず、第１のアーム４を安定に保持することが
できない。

【００４２】上記バランス機構５では空気圧による力Ｆ
₂ （線図）がピストン２１の全ストロークに亘って一
定であり、さらにスプリング１９のバネ力Ｆ₁ （線図
）がピストン２１のストロークに対して徐々に増加す
る。そのため、ピストン２１に作用する空気圧力とスプ
リング１９のバネ力との合力Ｆ₃ は線図に示すよう
に、ピストン２１の全ストロークで第１のアーム４をバ
ランスさせるのに必要な力（線図）に略近似した大き
さの力となるように変化する。即ち、本発明のバランス
機構５で発生する力は線図の必要な力との差がΔＦ_B
と従来の線図に比べ小さくなっている。

【００４３】従って、第１のアーム４はどの角度に回動
してもバランスし、安定に保持される。そのため、例え
ば操作者が直接第２のアーム９の先端を支持しながらダ
イレクトティーチング操作をする時、作業者は小さな操
作力で第１のアーム４を動かすことができ、ティーチン
グ操作が容易に行える。

【００４４】又、ピストン−シリンダ機構１８とスプリ
ング１９よりなるバランス機構５が小型であり、しかも
第１のアーム４が全範囲でバランス機構５によりバラン
スされた安定状態に静止するため、第１のアーム４を駆
動するモータ１１の負荷が小さくて済み、モータ１１に
駆動力の小さい小型のモータを使用することも可能とな
る。

【００４５】又、何らかの故障により空気源２４から供
給される空気圧力が第１のアーム４を保持するのに必要
な圧力以下まで低下した場合、ロボットコントローラ３
は圧力センサ３１からの検出信号に基づいてリレー３７
をオフにして電磁弁３０を閉弁させ、同時にロボット本
体２への通電も停止させる。これにより、シリンダ部２
０の下室２０ｅは密閉状態となり、ピストン−シリンダ
機構１８は伸縮不可能となる。よって、第１のアーム４
は空気源２４からの空気圧力が低下してもその位置に静
止した状態に保持され、自重により下方向に回動するこ
とが阻止される。

【００４６】ここで、上記制御ユニット３６について説
明する。

【００４７】制御ユニット３６は大略図６に示す構成で
あり、制御回路３８によりロボット本体２の動作制御、
モータドライバ３９への電源供給制御及アーム４を制御
する信号により上記空気供給ユニット６の空気供給制御
を行う。

【００４８】同図中、電源スイッチ４０がオンに操作さ
れると制御用電源４１から定電圧が制御回路３８に供給
される。これにより制御回路３８はリレー４２，４３に
リレー駆動信号ａ，ｂを出力し、リレー４２，４３をオ
ンに切換える。モータドライバ４４にはリレー４２より
モータ電源ｃが供給されるとともにリレー４３よりドラ
イバ制御電源ｄが供給される。

【００４９】モータドライバ４４は制御回路３８からの
制御開始信号ｅによりロボット本体２の各モータ１１，
１２，１５，１６，１７に駆動電圧を供給する。

【００５０】又、ブレーキユニット４５は制御回路３８
からのブレーキ解除信号（ブレーキオフ信号）ｆが入来
すると、第１アーム４、第２アーム９に対する制動を解
除してロボット本体２が動作可能な状態になる。非常停
止するときには、制御回路３８からブレーキユニット４
５にブレーキオン信号ｆが出力されるのと同時にリレー
４２にリレーオフ信号が出力されてモータドライバ４４
へのモータ電源が遮断され制御オフの状態となる。

【００５１】尚、ブレーキユニット４５はモータ１１，
１２の出力軸が回転するとき発電される電流を短絡させ
ることによってロータに対する制動力を発生させる電磁
的ブレーキである。又、ブレーキユニット４５としては
機械的なブレーキ機構を採用しても良い。

【００５２】図７は本発明の要部を形成するシーケンス
制御の回路図である。

【００５３】図７に示すシーケンス回路４６は自己保持
回路となっており、前述した制御回路３８に組み込まれ
ている。このシーケンス回路４６では電源スイッチ４０
が押下されてオンになると、リレー４２のコイル４２ａ
が励磁されてリレー４２がオンに切換りモータ電源ｃが
モータドライバ４４に投入される。これによりモータ電
源リレー補助接点４７がオンに切換わり電源スイッチ４
０を押下するのを止めても補助接点４７を介してコイル
４２ａは励磁された状態に保持される。

【００５４】この電源スイッチ４０が自己保持されると
ともに補助接点４７を介して電磁弁３０のソレノイド部
３０ａに通電される。そのため、電磁弁３０はソレノイ
ド部３０ａが励磁されて開弁動作する。よって空気タン
ク２８内の圧縮空気が電磁弁３０を介してピストン−シ
リンダ機構１８の下室２０ｅに供給される。これで、ピ
ストン２１が摺動可能となるとともに圧縮空気の圧力に
より第１のアーム４が保持される。

【００５５】ロボット本体２の動作中に非常停止スイッ
チ４８が押下されてオフに切換わると、リレー４２のコ
イル４２ａ及び電磁弁３０のソレノイド３０ａへの通電
が遮断される。よって、非常停止操作時はモータドライ
バ４４へのモータ電源ｃが遮断されると同時に非常停止
スイッチ（常閉接点を有する）４８のオフ動作により電
磁弁３０が閉弁してピストン−シリンダ機構１８をロッ
ク状態にして第１のアーム４を回動不可状態に保つ。

【００５６】従って、第１のアーム４に外力が作用して
もシリンダ部２０内が密閉されてピストン２１が摺動で
きないため、ロボット本体２は非常停止されたときの姿
勢を保持する。

【００５７】尚、シーケンス回路４６はリレー補助接点
４７を用いただけで電磁弁３０による空気供給を制御で
き、従来からの回路又は制御プログラムを変更せずに取
付けることができる。

【００５８】又、電源スイッチ４０がオンに操作されて
から一瞬（例えば０．５秒程度）遅れてリレー補助接点
４７が閉じるため、リレー補助接点４７は遅延回路とし
て機能しロボット本体２が動き始めてから電磁弁３０を
開弁させることになる。そのため、動作開始時第１のア
ーム４の動きが一瞬遅れることになり、動作開始時のシ
ョックがピストン−シリンダ機構１８により緩和され
る。

【００５９】このように、空気供給ユニット６の電磁弁
３０は電源スイッチ４０のオンにより開弁し、非常停止
スイッチ４８の押下により閉弁するため、モータ電源ｃ
のオン・オフに連動して開・閉する。そのため、アーム
駆動時にピストン−シリンダ機構１８がロック状態であ
ったり、あるいはロボット停止時にピストン−シリンダ
機構１８が動作可能となることが防止できる。

【００６０】図８は本発明の第２実施例の回路図であ
る。

【００６１】同図中、シーケンス回路４９は制御回路３
８内のサーボオン信号（制御信号）により開閉する第１
のリレー５０と、ブレーキ解除信号ｆによって開閉する
第２のリレー５１と、モータ電源リレー補助接点５２と
を有する。

【００６２】この補助接点５２はリレー５０と直列接続
されたａ接点（常開）と、リレー５１と直列接続された
ｂ接点（常閉）とを連動させる。

【００６３】このシーケンス回路４９では、前述した電
源スイッチ４０がオンになって制御回路３８で制御中に
出力されるサーボオン信号が出力されているときのみリ
レー５０がオンになる。リレー５０がオンになると補助
接点５２のａ接点がオンになりｂ接点がオフに切換わ
る。これにより、電磁弁３０のソレノイド３０ａが励磁
されて電磁弁３０は開弁する。

【００６４】従って、制御回路３８によりロボット本体
２が制御されているときは電磁弁３０が開弁してピスト
ン−シリンダ機構１８に空気タンク２８からの圧縮空気
が供給され、第１のアーム４が動作可能となる。

【００６５】又、モータ電源ｃがオフになっていると
き、つまりサーボオン信号が出力されていないときにブ
レーキ解除信号ｆが出力されるとリレー５１がオンに切
換り補助接点５２のｂ接点を介して電磁弁３０のソレノ
イド３０ａに通電される。

【００６６】このように、制御回路３８による制御が行
われず、且つブレーキ解除が行われるケースとしては、
ダイレクトティーチング操作するときである。

【００６７】従って、ダイレクトティーチング操作を行
うときは電磁弁３０が開弁してピストン−シリンダ機構
１８に圧縮空気が供給されて第１のアーム４が動作可能
となる。

【００６８】図９は本発明の第３実施例の回路図であ
る。

【００６９】同図中、シーケンス回路５３は前述した図
８に示す回路４９を発展させたものであり、上記リレー
５１と並列に設けられた第３のリレー５４を有する。こ
の第３のリレー５４は圧力センサ３１からの圧力検出信
号を利用してオンになるリレーであり、具体的にはロボ
ット本体２が停止中にシリンダ部３０内の空気圧力が低
下した場合にオンに切り換わる。

【００７０】従って、ロボット本体２の停止中に空気漏
れ等によりシリンダ部２０内の空気圧力が低下したこと
が圧力センサ３１により検出されると、リレー５４がオ
ンになって電磁弁３０のソレノイド３０ａが励磁され
る。そのため、電磁弁３０はロボット本体２が停止中で
あっても開弁してシリンダ部２０へ圧縮空気を供給す
る。これにより、ロボット本体２が長時間停止してシリ
ンダ部２０内の圧力が低下したり、シリンダ部２０で空
気漏れがあっても第１のアーム４が自重により回動して
しまうことが防止され、安全性が高められている。

【００７１】図１０は本発明の第４実施例としての制御
回路３８のマイクロコンピュータにより実行する処理を
示すフローチャートである。

【００７２】同図中、ステップＳ１（以下ステップを省
略する）で電源スイッチ４０（図６参照）がオンに操作
されると、Ｓ２に移り空気タンク２８からの空気圧が所
定範囲の適正値であるかどうかをチェックする。

【００７３】Ｓ３でモータ電源オンであればＳ４に移り
サーボオン信号が出力されているかどうかをチェックす
る。

【００７４】Ｓ４において、サーボオン信号が出力され
るとロボット本体２の制御回路となるため、電磁弁３０
を開弁させる。従って、空気圧が適正でモータ電源が投
入され、且つ、サーボオン信号が出力されているときは
電磁弁３０の開弁によりシリンダ部２０へ圧縮空気が供
給されてピストン−シリンダ機構１８による第１のアー
ム４のロックが解除されてロボット本体２は動作可能と
なる。

【００７５】しかし、Ｓ２において空気圧が適正でない
ときは、Ｓ６に移り電磁弁３０を閉弁させた後、圧力セ
ンサ３１からの検出信号をアラームとして検出して警報
を発する（Ｓ７）。続いて、サーボオン信号をオフにし
てブレーキユニット４５にブレーキ信号ｆを出力し（Ｓ
８）、ロボット本体２を停止状態にする。

【００７６】従って、空気源２４からの空気圧が低すぎ
ると第１のアーム４を安定に保持できなくなり、逆に空
気圧が高すぎるとアーム９の負荷が大きくなるので、そ
の場合電磁弁３０を閉弁させ且つロボット本体２を動作
不可状態に停止させて安全性が高められている。

【００７７】又、Ｓ３において、モータ電源がオフであ
るときはＳ１０に移りブレーキ解除信号が出力されてブ
レーキが解除されているかどうかをチェックする。Ｓ１
０でブレーキ解除となっていないときはＳ１１に移り空
気圧が適正かどうかをチェックする。そして、空気圧が
適正値の範囲内にないときはＳ１２に移り電磁弁３０を
閉弁させてピストン−シリンダ機構１８をロック状態に
する。

【００７８】従って、ロボット本体２が停止中は電磁弁
３０が閉弁してピストン２１の動作を規制し、即ちアー
ム４をその回動位置に静止させる。

【００７９】又、Ｓ４でサーボオン信号が出力されてい
ないときは制御回路３８による制御が行なわれていない
のでＳ１２に移り電磁弁３０を閉弁させる。

【００８０】又、Ｓ１０でブレーキ解除されているとき
はモータ電源がオフになっているため、ダイレクトティ
ーチングモードであり、この場合Ｓ５に移り電磁弁３０
を開弁させてアーム４のロックを解除してティーチング
操作を可能にする。

【００８１】又、Ｓ１１において空気圧が適正範囲から
外れているときは、モータ電源オフで且つブレーキオン
であるのでロボット本体２が停止中である。この状態で
圧力センサ３１の検出信号により空気漏れによるシリン
ダ部２０での圧力低下が検出されると、Ｓ５に移り電磁
弁３０を開弁させてシリンダ部２０へ空気タンク２８か
らの圧縮空気を供給してアーム９が自重で回動すること
を防止する。

【００８２】従って、ダイレクトティーチング操作時に
空気源２４の故障等により空気圧力が低下した場合、電
磁弁３０が閉弁してピストン−シリンダ機構１８をロッ
ク状態にできるため、ダイレクトティーチング操作時の
安全性がさらに高められている。

【００８３】尚、図１０に示す制御では空気圧、モータ
電源、サーボオン信号、ブレーキ解除信号を用いて電磁
弁３０を開又は閉としたが、上記要素のうちいずれか一
つあるいは２つの信号のみを用いて電磁弁３０を開閉制
御するようにしても良いのは勿論である。

【００８４】尚、上記実施例では第１のアーム４を保持
するバランス機構５について説明したが、本発明が第２
のアーム９あるいは上記以外の構成とされたロボットの
アームを保持するのにも適用できるのは勿論である。

【００８５】第１のアーム４を保持する場合、ピストン
−シリンダ機構１８の一端が第１のアーム４に連結さ
れ、他端が旋回ベース７上の支台８に連結され、この支
台８が支持部として機能するが、第２のアーム９を保持
する場合、ピストン−シリンダ機構１８の一端が第２の
アーム９に連結され、他端が第１のアーム４又は旋回ベ
ース７上の支台８に連結されることになり、この第１の
アーム４又は支台８が支持部として機能する。

【００８６】又、上記実施例では、ピストン−シリンダ
機構１８のシリンダ部２０内にスプリング１９が設けら
れているが、これに限らず、例えばスプリング１９をシ
リンダ部２０の外部に設けるようにしても良いし、ある
いはスプリング１９をピストン−シリンダ機構１８と別
体に、即ちピストン−シリンダ機構１８と平行になるよ
う支台８と第１のアーム４との間に張設するようにして
も良い。

【００８７】又、上記実施例ではピストン−シリンダ機
構が第２のバランス機構として用いられているが、これ
に限らず、例えばピストン−シリンダ機構の代わりに揺
動型アクチュエータをアームの回転軸に設け、この揺動
型アクチュエータ内に圧縮空気を供給して第２のバラン
ス機構を構成するようにしても良い。

【００８８】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる工業用ロボッ
トは、揺動自在に設けられたアームを第１のバランス機
構の付勢力と第２のバランス機構の空気圧力との合力が
アームに作用する重力モーメントと釣り合い、アームを
その回動位置にバランスさせて安定に静止させることが
できる。又、アームを制御する信号、例えば空気圧、モ
ータ電源、ブレーキ解除の各信号のうち少なくとも一の
信号により弁機構を開弁又は閉弁させるため、モータ駆
動時又はブレーキ解除時には弁機構が確実に開弁されて
第２のバランス機構に圧縮空気を供給することができ、
第２のバランス機構によるロックを解除してアーム動作
を妨げることを防止できる。又、モータ停止時、ブレー
キ作動時には弁機構が確実に閉弁されて第２のバランス
機構をロック状態に保ち、アームが自重で回動してしま
うことを防止できる。さらに、モータを停止させ、且つ
ブレーキ解除させた状態でダイレクトティーチングを行
う場合でも第２のバランス機構の空気圧が低下したとき
は弁機構が閉弁して第２のバランス機構をロックしてア
ームが自重で回動することを防止できるので安全性をよ
り高めることができる。

【００８９】又、ロボットの動作開始時電磁弁の開弁を
わずかに遅らせることによりアーム回動時のショックを
第２のバランス機構により緩和させることができる等の
特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる工業用ロボットの一実施例の概略
構成図である。

【図２】ロボット本体の斜視図である。

【図３】ロボットコントローラ及び空気供給ユニット、
ピストン−シリンダ機構の構成図である。

【図４】第１のアームに取付けられたバランス機構を示
す図である。

【図５】ピストンストロークに対するバネ力及び空気圧
力を示す図である。

【図６】制御ユニットの回路図である。

【図７】本発明の要部を形成するシーケンス回路の回路
図である。

【図８】本発明の第２実施例の要部を示す回路図であ
る。

【図９】本発明の第３実施例の要部を示す回路図であ
る。

【図１０】本発明の第４実施例のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 工業用ロボット ２ ロボット本体 ３ ロボットコントローラ ４ 第１のアーム ５ バランス機構 ６ 空気供給ユニット ８ 支台 ９ 第２のアーム １８ ピストン−シリンダ機構 １９ スプリング ２０ シリンダ部 ２１ ピストン ２４ 空気源 ２５ 空気配管 ２８ 空気タンク ２９ 減圧弁 ３０ 電磁弁 ３１ 圧力センサ ３８ 制御回路 ４０ 電源スイッチ ４４ モータドライバ ４５ ブレーキユニット ４６，４９，５３ シーケンス回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部に揺動自在に支承されたアーム 前記アームがその停止位置より傾かないように前記アー
   ムを付勢する第１のバランス機構と、 一端が前記アームに連結され、他端が前記アームを支持
   する支持部に連結された第２のバランス機構と、 該第１のバランス機構と協働して前記アームを停止位置
   に保持するよう前記第２のバランス機構に圧縮空気を供
   給する弁機構と、 前記アームを制御する信号により前記弁機構を開弁又は
   閉弁させる制御手段と、 を備えてなることを特徴とする工業用ロボット。
2. 【請求項２】 前記アームがモータにより駆動される工
   業用ロボットであって、前記アームを制御する信号はモ
   ータ電源のオン・オフ信号、アーム制動用のブレーキ機
   構のブレーキオン・オフ信号の少なくとも一方の信号で
   あることを特徴とする請求項１の工業用ロボット。
3. 【請求項３】 前記アームを制御する信号は、前記圧縮
   空気の空気圧検出信号であることを特徴とする請求項１
   の工業用ロボット。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記アームを制御する
   信号の出力に対して前記弁機構の開弁又は閉弁の切換動
   作を所定時間遅らせる遅延回路を有することを特徴とす
   る請求項１の工業用ロボット。