JPH0684769B2 - 回転モ−メント抵抗リング - Google Patents

回転モ−メント抵抗リング

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JPH0684769B2
JPH0684769B2 JP59175174A JP17517484A JPH0684769B2 JP H0684769 B2 JPH0684769 B2 JP H0684769B2 JP 59175174 A JP59175174 A JP 59175174A JP 17517484 A JP17517484 A JP 17517484A JP H0684769 B2 JPH0684769 B2 JP H0684769B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0008Balancing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66DCAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/02Driving gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/02Vibration-dampers; Shock-absorbers with relatively-rotatable friction surfaces that are pressed together
    • F16F7/04Vibration-dampers; Shock-absorbers with relatively-rotatable friction surfaces that are pressed together in the direction of the axis of rotation

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  • Manipulator (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 <技術分野> 本発明は、弾性体の変形抵抗を利用した回転モーメント
抵抗リングに関し、例えばロボットアームの重力バラン
ス装置や、傾斜する製図板に取付ける平行定規装置のア
ームの重力バランス装置に適用して有効な技術に関す
る。
<従来技術> ロボット本体に枢支されたロボットアームを重力バラン
スさせるには、シリンダー装置や単体のばねの力を利用
してアームにバランス力を作用することができる。斯る
シリンダー装置やばねは、そのストロークや自然長並び
にバランスさせるべきアームに対する取付け位置によっ
ては、アームの動作範囲を制限することがあり、その
上、それらがアームの側方に突出して、ロボットの外観
を簡素化できない原因にもなる。同様のことは、傾斜す
る製図板に取付ける平行リンク機構応用形式の定規装置
にも言えることである。
<発明の目的> 本発明の目的は、回転モーメントに対して抵抗力を発生
しつつ捩じり変形可能であり、その抵抗力をアームのバ
ランス装置などに適用でき、他の機構と干渉し難いコン
パクトな回転モーメント抵抗リングを提供することにあ
る。
<発明の構成> 本発明の回転モーメント抵抗リングは、大きさの異なる
複数個のリングを同心的に備え、内外で隣接する夫々の
リング間に弾性抵抗体を配置してそれらリングを直列的
に接続すると共に、内外で隣接する夫々のリング間に配
置された弾性抵抗体には、所定の間隔を以って外側リン
グの内周面から突出する一対の第1の突起と当該一対の
第1の突起の間に位置して内側リングの外周面から突出
する第2の突起とを夫々埋設し、夫々内外で隣接するリ
ング同士が第1の突起と第2の突起との間の弾性抵抗体
の歪量に応じて相対的に回動可能にされて成る構造を有
する。同心的に配置された複数個のリング(同心リング
とも記す)は適宜の形状であって大きさの異なるリング
であり、弾性抵抗体は相隣接するリング間に配置され、
リング周面に焼付け、接着、その他の手段により、固定
される。例えば、リングを3個とする場合には、小リン
グと中リングと大リングをそれぞれ形成し、これらを同
心配置に固定し、小リングと中リングとの環状隙間、及
び中リングと大リングとの環状隙間に、弾性抵抗体とし
て例えば、生ゴムを埋め込み、かつ生ゴムの埋め込みに
先立って各リングの生ゴムと当たる周面に接着剤を塗布
し、埋め込んだ生ゴムに熱を加えて硬化させ、ゴムをリ
ング面に固着してなる。同心リングがN個の場合、弾性
抵抗体はN−1個となる。複数個の同心リングは弾性抵
抗体で直列的に接続されるので、リング同士が相対回転
されるとき、弾性抵抗体は、弾性変形し、変形量に応じ
た回転モーメント抵抗を生起する。バランス装置におい
てこの回転モーメント抵抗が、バランスさせるべき力の
抵抗力とされる。
弾性抵抗体に埋設された第1及び第2の突起は、内外で
隣接するリングの相対回転に従って弾性抵抗体が歪んだ
量だけ相互にずれ、両突起の間には必ず弾性抵抗体が介
在されるので、それによって突起は直接衝突せず突起の
間の弾性抵抗体がショックを和らげながら弾性抵抗体に
過大な歪みが発生するのを防止して、当該弾性抵抗体が
破断する事態を阻止する。したがって第1及び第2の突
起は、内外で隣接するリングが相対的に過回転するのを
防止し、これにより、弾性抵抗体の変形破壊を防止して
バランス機能を消失しないようにするとともに、回転モ
ーメントが直列結合リングの全体に亘って伝達されるこ
とを保証する。
本発明に係る回転モーメント抵抗リングは、最内周リン
グと最外周リングとを、軸とハウジングとの間に固定
し、かつベアリングとともに使用することができる。
<実施例> 第1図は本発明の回転モーメント抵抗リングの第1実施
例の正面図であり、第2図は第1図におけるII−II断面
図である。
本実施例の回転モーメント抵抗リングRは、それぞれ円
形に形成した10個の同心リング1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
を、各リング間に埋め込んだ弾性抵抗体11,12,13,14,1
5,16,17,18,19,で直列に接続してなる。第1周から第3
周の弾性抵抗体11,12,13は、リング間全周を占めて設け
られ、第4周から第9周の弾性抵抗体14,15,16,17,18,1
9は、リング間隙の4等分位置に分断されている。最内
周のリング1には、第2の突起としての係止棒20aを有
する金具20が固定され、最外周のリング10には、一対の
第1の突起としての挾持突起21a,21aを有する金具21が
固定され、第2周から第9周までの中間リング2,3,4,5,
6,7,8,9には、第2の突起としての係止棒22aと第1の突
起としての挾持突起22b,22bを両端に有する金具22が固
定されている。係止棒20a及び22aは、隣り合うリングの
一対の挾持突起21a,21aまたは22b,22bの中間に位置して
いる。係止棒と一対の挾持突起の隙間wは、隣り合うリ
ング同士の可回転角度を決めている。最内周のリング1
には、軸と結合させるためのキー溝23が設けられ、最外
周のリング10には、ハウジング端面に結合させるための
ボルト孔24が設けられている。係止棒は一対の挾持突起
の一方と当接することにより、内外で隣接するリングが
相対的に過回転するのを防止する。これは、弾性抵抗体
の変形破壊を防止しバランス機能を消失しないようにす
るとともに、回転モーメントを直列結合リングの全体に
亘って伝達させるためである。
なお、最内周のリング1と最外周のリング10との可回転
角度は、例えば100゜よりも大きくなるように設定され
ている。
次に上記実施例の作用を説明する。
最内周のリング1と最外周のリング10との間で回転モー
メントが加わると、全ての同心リングが弾性抵抗体によ
り直列的に接続しているので、弾性抵抗体11,12,13,14,
15,16,17,18,19が変形し、その弾性変形に応じて回転モ
ーメントに抗する歪抵抗力を生ずる。即ち、回転モーメ
ントを徐々に大きくしていくと、相対的に相対回転角度
の大きな相隣接する同心リングでは係止棒と一方の挾持
突起とが当接し、当該リング間ではもはや相対回転が行
われず、更に回転モーメントを増すと、相隣接する他の
リング間を相対回転させることになる。このように回転
モーメントの増大に応じて同心リングの回転角度が増し
ていくと、弾性抵抗体にはそれに応じた反力を生じ、こ
の反力が回転モーメントに対するバランス力として作用
することになる。尚、最内周のリング1と最外周のリン
グ10との相対的な最大回転角度は夫々のリング間の可回
転角度の総和となる。
第3図、第4図は、バランス装置として、上記の回転モ
ーメント抵抗リングRを使用した産業用ロボットの概略
正面図である。Aは基台、Bは第1アーム、Cは第2ア
ーム、Dは第2アーム、Eはツールである。回転モーメ
ント抵抗リングRは、第1アームBの先端部ハウジング
と、第2アームCの基部回転軸との間に取付けられてい
る。
第3図の場合は、第1アームB及び第2アームCが立っ
ている状態が、第2アームCのニュウトラルポジション
であり、第2アームCが鎖線で示す水平に倒れる状態
が、最大モーメントポジションである。
また、第4図の場合は、第1アームBが水平に倒れ、か
つ第2アームCが立っている状態が、第2アームCのニ
ュウトラルポジションであり、第2アームCが鎖線で示
す水平に倒れる状態が、最大モーメントポジションであ
る。
本発明の回転モーメント抵抗リングRは、第3図、第4
図のいずれの場合にも、第2アームCがニュウトラルポ
ジションにある状態で、最外周のリング10が、第1アー
ムBの先端部ハウジングに固定され、また最内周のリン
グ1が、第2アームCの基部回転軸に被嵌されている。
これにより、第2アームCが鎖線で示す水平に倒れる最
大モーメントポジションに移行するとき、回転モーメン
ト抵抗リングRは、第2アームCに生ずる重力モーメン
トに対する反力を生じて同アームCをバランスさせるこ
とができる。
第5図は本発明の回転モーメント抵抗リングの第2実施
例を示す縦断面図である。
この実施例は、2個の回転モーメント抵抗リングR1及び
R2を利用するものである。一方の回転モーメント抵抗リ
ングR1は、5個の同心リング1a,2a,3a,4a,5aを、各リン
グ間を占める弾性抵抗体11a,12a,13a,14aで直列接続し
て成り、他方の回転モーメント抵抗リングR2は、5個の
同心リング1b,2b,3b,4b,5bを、各リング間を占める弾性
抵抗体11b,12b,13b,14bで直列接続して成る。それら2
個の回転モーメント抵抗リングR1,R2を同心に並べ、回
転モーメント抵抗リングR1の最内周のリング1aと、回転
モーメント抵抗リングR2の最外周のリング5bとを、接続
円盤Pで一体に接続し、リング5aをハウジングHに嵌入
結合し、リング1bを軸Sに被嵌結合してなる構成であ
る。回転モーメント抵抗リングR1,R2のその他の構成は
第1実施例の回転モーメント抵抗リングRと同様である
のでその詳細な説明は省略する。
この構成において、回転モーメント抵抗リングR1,R2の
同心リングは弾性抵抗体を介して一連に直列的に接続す
るから、結果的に、9個の同心リングを、弾性抵抗体で
直列に接続して成る1個の回転モーメント抵抗リングと
実質的に同じ構成になる。軸Sが回転すると、回転モー
メント抵抗リングR1の最外周のリング5aと、回転モーメ
ント抵抗リングR2の最内周のリング1bとの間に、回転モ
ーメントが加わっていく。この回転モーメントに対する
反力としての回転モーメント抵抗は、その回転に応じて
変形する弾性抵抗体の歪抵抗力に従ってを生ずる。そし
て、最内周のリング1bと最外周のリング5aとの相対的な
最大回転角度は、直列的に隣接するリング間の可回転角
度の総和となる。この実施例では、最外周のリング外径
が第1実施例に比べて約半分の大きさになる。
<発明の効果> 本発明に係る回転モーメント抵抗リングよれば以下の効
果を得る。
(1)バランス装置に適用される従来のシリンダー装置
などに比べて構成が簡単であって小型である。
(2)バランスすべきアームの回転軸と同じ軸に取付け
ることが可能であり、アームが回動する際にアームなど
と干渉せず、シリンダー装置や単体のばねをバランス装
置に適用する場合のように設計上その取付け位置が他の
機構の配置を制限したり逆に他の機構がその取付け位置
を制約したりする事態を生ぜず、ロボットの外観も簡素
化することができる。
(3)弾性抵抗体に埋設された第1及び第2の突起は、
内外で隣接するリングの相対回転に従って弾性抵抗体が
歪んだ量だけ相互にずれ、両突起の間には必ず弾性抵抗
体が介在されるので、それによって突起は直接衝突せ
ず、突起の間の弾性抵抗体がショックを和らげながら弾
性抵抗体に過大な歪みが発生する事態を防止する。した
がって第1及び第2の突起は、内外で隣接するリングが
相対的に過回転するのを防止でき、これにより、弾性抵
抗体の変形破壊を防止してバランス機能を消失しないよ
うにするとともに、回転モーメントを直列結合リングの
全体に亘って伝達させることを保証でき、しかも、回転
モーメントの伝達時に、疲労破壊を助長する衝撃や不所
望な振動の発生を極力抑えることができる。
(4)同心リングの数や、弾性抵抗体の材料または厚さ
もしくは長さを適当に決めることにより、回転モーメン
ト抵抗及び同心リングの相対回転角度を、種々容易に設
定することができる。このため、バランス装置の使用を
必要とする部材の重力バランスの大きさや回転角度に応
じた設計がいかようにもでき、ロボットアームの重力バ
ランス装置などに対する要求仕様に応じて設計の自由度
を増すことができる。例えば、ロボットアームの重量が
比較的大きく、かつロボットアームが大きく回転する場
合において、バランス力を大きく採り、且つ可回転角度
を大きく採る場合には、同心リングを多数個とし、且つ
弾性抵抗体に対しては回転変形と変形に伴う抵抗を大き
くとれる適当な体積とすることによって対応することが
できる。また、アームの重量が追加部材等の付加などに
より増加した場合には、本発明の回転モーメント抵抗リ
ングを必要なだけ増すことによって容易に対応すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回転モーメント抵抗リングの第1実施
例の正面図であり、第2図は第1図におけるII−II断面
図である。 第3図及び第4図は夫々バランス装置に回転モーメント
抵抗リングを使用した産業用ロボットの概略正面図であ
る。 第5図は本発明の回転モーメント抵抗リングの第2実施
例を示す縦断面図である。 R,R1,R2……回転モーメント抵抗リング、1,2,3,4,5,6,
7,8,9,10……同心リング、1a,2a,3a,4a,5a……同心リン
グ、、1b,2b,3b,4b,5b……同心リング、11,12,13,14,1
5,16,17,18,19,25,30……弾性抵抗体、11a,12a,13a,14a
……弾性抵抗体、11b,12b,13b,14b……弾性抵抗体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大きさの異なる複数個のリングを同心的に
    備え、内外で隣接する夫々のリング間に弾性抵抗体を配
    置してそれらリングを直列的に接続すると共に、内外で
    隣接する夫々のリング間に配置された弾性抵抗体には、
    所定の間隔を以って外側リングの内周面から突出する一
    対の第1の突起と当該一対の第1の突起の間に位置して
    内側リングの外周面から突出する第2の突起とを夫々埋
    設し、夫々内外で隣接するリング同士が第1の突起と第
    2の突起との間の弾性抵抗体の歪量に応じて相対的に回
    動可能にされて成るものであることを特徴とする回転モ
    ーメント抵抗リング。
JP59175174A 1984-08-24 1984-08-24 回転モ−メント抵抗リング Expired - Lifetime JPH0684769B2 (ja)

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JP59175174A JPH0684769B2 (ja) 1984-08-24 1984-08-24 回転モ−メント抵抗リング

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JP59175174A JPH0684769B2 (ja) 1984-08-24 1984-08-24 回転モ−メント抵抗リング

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JPS6155421A JPS6155421A (ja) 1986-03-19
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JPS6113022A (ja) * 1984-06-20 1986-01-21 ユナイテツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨン エラストマ軸受

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JPS6155421A (ja) 1986-03-19

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