JPH0716904B2

JPH0716904B2 - バランス機構

Info

Publication number: JPH0716904B2
Application number: JP1187637A
Authority: JP
Inventors: 政浩五十嵐
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0355192A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はバランス機構に係り、特に巻径の異なる複数の
コイルバネが同心円状に配設されたバランス機構に関す
る。

従来の技術例えば、旋回ベース、支柱、アーム等の複数の可動部を
有する多関節型の工業用ロボットにおいては、旋回ベー
ス上で回動自在に支承された支柱が前方向又は後方向に
回動したとき、支柱をその位置に保持するバランス機構
が旋回ベースと支柱との間に設けられている。この種の
バランス機構の一手段として、支柱が水平方向に大きく
傾斜するにつれてより大きな保持力を発揮できるように
巻径の異なる複数の圧縮コイルバネが同心円状に配設し
た構成とすることが考えられている。

発明が解決しようとする課題ところが、上記バランス機構では、巻径の異なる複数の
コイルバネの巻方向が全て同一方向になっており、例え
ば右巻きに巻回された複数のコイルバネが同心円状に配
設されている。従って、上記支柱が水平方向に回動する
と、その回動角が大きくなるにつれて全長の長いコイル
バネから順次圧縮される。しかしながら、上記バランス
機構では複数のコイルバネの巻方向が同一方向であるの
で、隣接するコイルバネ同士が互いに噛合ってしまい、
バネ力を発揮できなくなるばかりか、異常音の発生及び
コイルバネの破損等の不都合が生じやすかった。さらに
は、組立時にコイルバネ同士がからみ合って組立作業が
やりにくかった。

このような、コイルバネ間の噛合いを防止するため、従
来のバランス機構では、コイルバネとコイルバネとの間
に筒状の仕切板を挿入してコイルバネ間の干渉を防止す
ることが考えられている。又、別の方法としては、コイ
ルバネの半径方向の間隔を大きくとることによりコイル
バネ同士が干渉しないようにすることが考えられてい
る。

しかしながら、上記の如く、複数のコイルバネ間の夫々
に仕切板を介在させる場合、バランス機構の重量が重く
なり、旋回ベースの駆動部の負担が増大するといった課
題が生ずる。又、各コイルバネの半径方向の間隔を大き
くするとバランス機構が大型化してしまうといった課題
が生ずる。

そこで、本発明は上記課題を解決したバランス機構を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、上記バランス機構において、隣接する少なく
とも２つのコイルバネの巻方向を互いに逆向きにしたも
のである。

作用同心円状に隣接する内側のコイルバネと外側のコイルバ
ネとの間で噛み合い状態になることを防止するとともに
コイルバネ同士の干渉による異常音の発生、コイルバネ
の破損を防止して、同心円状に配設された複数のコイル
バネにより安定的に可動部を保持する。

実施例第１図に本発明になるバランス機構の一実施例が適用さ
れた工業用ロボットを示し、第２図に本発明の要部を示
す。

両図中、工業用ロボット１は電動式の多関節型ロボット
であり、例えば塗装用ロボット等として使用される。

２はバランス機構で、可動部としての支柱７をその回動
位置に保持するように支柱７と旋回ベース６との間に設
けられている。尚、バランス機構２は後述するように筒
状のケース３内に巻径の異なる複数のコイルバネを同心
円状に配設してなる。

第１図において、ベース４の上には、旋回駆動部５が設
けられている。旋回駆動部５の上には、ベース４に固定
された軸線Ａを中心として回動する旋回ベースが設けら
れている。旋回ベース６上のブラケツト6aには、旋回ベ
ース６の軸線Ａと直交する軸線Ｂを中心として回動する
支柱７が設けられている。また、旋回ベース６上のブラ
ケツト6aには、支柱駆動部８が設けられている。

そして、支柱７の上端部には、支柱７の軸線Ｂと平行な
軸線Ｃを中心として回動するアーム９が回動自在に設け
られている。このアーム９と支柱７の連結部には、アー
ム駆動部10が設けられている。また、アーム９の後部に
は、手首駆動部11が設けられている。さらに、アーム９
の先端には、手首機構12が設けられている。手首機構12
には、ケース13,14及び取付軸15が設けられている。ケ
ース13は、アーム９の軸線Ｃに平行な軸線Ｄを中心とし
て回動するようになっている。ケース14は、ケース13の
軸線Ｄに直交する軸線Ｅを中心として回動するようにな
っている。取付軸15は、例えば塗装ガン等の作業ツール
等を取り付けるもので、ケース14の軸線Ｅに直交する軸
線Ｆを中心として回動するようになっている。

ここで、バランス機構２について説明する。

第２図において、バランス機構２は、筒状のケース３
と、ケース３内に挿入された巻径の異なる４本のコイル
バネ16〜19と、バネ受け20と、ロッド21とよりなる。ケ
ース３は上端に支柱７に連結される連結部3aを有し、下
端外周に鍔部3bを有する。

各コイルバネ16〜19は夫々前述の如く巻径が異なるとと
もに全長も異なっている。即ち、最外周のコイルバネ16
は全長l₁で最も長く、その内側に位置するコイルバネ17
〜19の全長l₂〜l₄は内側のコイルバネほど短くなってい
る（l₁＞l₂＞l₃＞l₄）。

上記４本のコイルバネ16〜19は隣り合うコイルと逆向き
になるように巻回されている。本実施例の場合、コイル
バネ16,18の巻方向は右巻きであり、他のコイルバネ17,
19の巻方向は左巻きになっている。従って、支柱７が回
動するとき、後述するように各コイルバネ16〜19間の噛
合いが防止される。

そのため、各コイルバネ16〜19の夫々半径方向の間隔が
できるだけ小さくしてあり、バランス機構２全体がコン
パクト化されている。又、各コイルバネ16〜19間の噛合
いを防止するため、各コイルバネ16〜19の間に筒状の仕
切を設けないで済み、軽量化も図られている。

バネ受け20は各コイルバネ16〜19の下端が当接する階段
状の当接部20a〜20dを有し、ボルト22によりケース３の
鍔部3bに固定されている。

ロッド21はバネ受け20の中央孔20eを貫通してケース３
内に挿入されており、その先端には各コイルバネ16〜19
の上端が当接する当接板21aが設けられている。又、ロ
ッド21は下端に旋回ベース６のブラケツト6aの上部に固
定された連結具23に連結される連結部21bを有する。

支柱７が旋回ベース６上で垂直方向に起立していると
き、バランス機構２は第２図に示す状態である。即ち、
最外周のコイルバネ16のみが当接板21aに当接してい
る。

今、支柱７が支柱駆動部８に駆動されて、前方に回動す
るものとする。支柱７が垂直位置より前方に回動する
と、バランス機構２の両端の連結部3a,21b間の距離が延
びることになり、その結果ロッド21はケース３より抜け
出る方向に変位する。よって、ロッド21の当接板21aが
第２図中矢印Ｘ方向に摺動し、コイルバネ16が圧縮され
る。この傾斜位置で支柱７が停止すると、支柱７に作用
する重力モーメントとコイルバネ16のバネ力とが釣り合
い、支柱７はその位置に保持される。

又、さらに支柱７が回動して回動角度が大きくなると、
ロッド21の当接板21aが２番目のコイルバネ17にも当接
する。従って、支柱７は回動角度が大きくなるにしたが
い重力モーメントが大きくなるが、バランス機構２では
外側２本のコイルバネ16,17の合力により支柱７を保持
する。同様に、支柱７が水平方向に向って回動するにし
たがい、当接板21aがさらに矢印Ｘ方向に摺動して内側
コイルバネ18,19にも当接し、最終的には４本のコイル
バネ16〜19のバネ力により支柱７をその回動位置に保持
することになる。

このように、各コイルバネ16〜19は半径方向の間隔が小
さいので、各コイルバネ16〜19が上記の如く圧縮される
過程で隣り合うコイルバネ同士が干渉しやすくなる。と
ころが、コイルバネ16〜19は前述の如く、コイルバネ1
6,18の巻方向が左巻きで、他のコイルバネ17,19の巻方
向が右巻きであり、隣り合うコイル同士が逆向きに巻回
されているので、従来のようにコイルバネ同士が噛合っ
てしまうことが防止される。従って、バランス機構２は
支柱７がどの回動位置にあっても常に安定したバネ力を
発揮して支柱７をその位置に保持できる。よって、コイ
ルバネ同士の噛合いにより異常音が発生したり、あるい
はコイルバネが破損してしまうことが防止される。又、
組立時においては、各コイルバネ16〜19がからみ合うこ
となくケース３内に挿入できるので、組立作業がやり易
く、組立工程の能率が高められている。

尚、上記実施例では工業用ロボットの支柱７を保持する
バランス機構として説明したが、これに限らず、工業用
ロボット以外の可動部を有する装置のバランス機構とし
ても適用できるのは勿論である。

又、上記実施例では４本のコイルバネの巻方向が夫々隣
接するコイルバネの巻方向と逆の向きとなるようにした
が、これに限らず、４本のコイルバネ16〜19のうち干渉
する危険性の高いコイルバネのみの巻方向を逆向きとす
るようにしても良い。又、コイルバネの本数は上記実施
例の如く４本に限らず、２本以上あれば良い。

又、上記バランス機構の取付は上記実施例に限らず、ロ
ッドを上方にして上記実施例と逆向きになるようにして
も良い。

発明の効果上述の如く、本発明なるバランス機構は、同心円状に隣
接する少なくとも２つのコイルバネの巻方向を互いに逆
向きにしたため、コイルバネ同士の噛合いを防止でき、
コイルバネ間の干渉により生ずる異常音の発生、バネの
破損等を防止でき、しかも各コイルバネ間の半径方向の
間隔をできるだけ小さくして機構全体のコンパクト化を
図れるとともに、各コイルバネ間の仕切が不要になり軽
量化を図ることもできる。さらには、組立時複数の各コ
イルバネ同士がからまないため、組立作業が容易になり
短時間で組立てることができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるバランス機構の一実施例が適用さ
れた工業用ロボットの斜視図、第２図は本発明の要部を
拡大して示す縦断面図である。１…工業用ロボット、２…バランス機構、３…ケース、
６…旋回ベース、７…支柱、16〜19…コイルバネ、20…
バネ受け、21…ロッド。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻径の異なる複数のコイルバネが同心円状
に配設され、該複数のコイルバネのバネ力により回動自
在に設けられた可動部をその回動位置に保持するバラン
ス機構において、前記同心円状に隣接する少なくとも２つのコイルバネの
巻方向を互いに逆向きにしたことを特徴とするバランス
機構。