JPH07241787A - Balancer for industrial robot - Google Patents
Balancer for industrial robotInfo
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- JPH07241787A JPH07241787A JP3375694A JP3375694A JPH07241787A JP H07241787 A JPH07241787 A JP H07241787A JP 3375694 A JP3375694 A JP 3375694A JP 3375694 A JP3375694 A JP 3375694A JP H07241787 A JPH07241787 A JP H07241787A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットに関し、
特に、水平関節形ロボットのロボット腕に作用する重力
による荷重を相殺して、該ロボット腕を駆動する駆動源
の負荷の軽減を図ったバランサ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot,
In particular, the present invention relates to a balancer device that offsets a load due to gravity acting on a robot arm of a horizontal joint robot to reduce the load of a drive source that drives the robot arm.
【０００２】[0002]
【従来の技術】印刷物や食料品等の物品の搬送やハンド
リングに、水平関節形ロボットが利用されている。水平
関節形ロボット１０は、例えば、図１に示すように、前
方に開口した概ね直方体の本体１２と、本体１２から前
方に延設されたロボット腕１６とを具備している。本体
１２の開口部は、シャッタ状の閉鎖手段１４により閉鎖
されている。ロボット腕１６は、第１のロボット腕２０
と、第２のロボット腕２４とから成る。第１のロボット
腕２０は、本体１２内部に設けられた鉛直軸駆動装置に
より、矢印ａで示す鉛直方向に動作できるように構成さ
れたベース１８に取り付けられている。この鉛直軸駆動
装置は、後述するように、鉛直に設けられたボールネジ
と、該ボールネジを回転させる駆動モータとを具備して
いる。2. Description of the Related Art Horizontal articulated robots are used for transporting and handling articles such as printed matter and food. As shown in FIG. 1, for example, the horizontal joint robot 10 includes a main body 12 that is a substantially rectangular parallelepiped that is open to the front, and a robot arm 16 that extends from the main body 12 to the front. The opening of the main body 12 is closed by a shutter-shaped closing means 14. The robot arm 16 is the first robot arm 20.
And a second robot arm 24. The first robot arm 20 is attached to a base 18 configured to be movable in a vertical direction indicated by an arrow a by a vertical axis drive device provided inside the main body 12. As will be described later, this vertical shaft drive device includes a ball screw provided vertically and a drive motor for rotating the ball screw.
【０００３】第１のロボット腕２０は、駆動モータ２２
により鉛直な旋回軸Ｊ１を中心として所定の角度範囲で
旋回駆動される。第２のロボット腕２４は、第１のロボ
ット腕２０の先端において、鉛直な旋回軸Ｊ２を中心と
して所定の角度範囲で旋回自在に取り付けられている。
第２のロボット腕２４は、駆動モータ２２により旋回駆
動される。第２のロボット腕２４の先端にはエンドエフ
ェクタ２８が設けられており、このエンドエフェクタの
先端にハンド（図示せず）が取り付けられる。エンドエ
フェクタ２８は、駆動モータ３０により鉛直な旋回軸Ｊ
３を中心として旋回駆動される。The first robot arm 20 has a drive motor 22.
Thus, the slewing is performed within a predetermined angle range around the vertical slewing axis J1. The second robot arm 24 is attached to the tip of the first robot arm 20 so as to be rotatable about a vertical rotation axis J2 within a predetermined angle range.
The second robot arm 24 is driven to rotate by the drive motor 22. An end effector 28 is provided at the tip of the second robot arm 24, and a hand (not shown) is attached to the tip of this end effector. The end effector 28 is driven by the drive motor 30 so that the vertical swing axis J
It is driven to rotate around 3.
【０００４】図１に示すような水平関節形ロボット１０
は、ロボット腕１６の先端のエンドエフェクタに取り付
けたハンドを介して、上述の物品を把持または吸着させ
て、矢印ａで示す鉛直方向に動作すると共に、旋回軸Ｊ
１からＪ３を中心としてロボット腕１６を旋回駆動し
て、物品を所定位置から所望位置に搬送し或いはハンド
リングを行う。A horizontal joint type robot 10 as shown in FIG.
Grips or adsorbs the above-mentioned article via a hand attached to the end effector at the tip of the robot arm 16 and operates in the vertical direction indicated by the arrow a, and the swivel axis J
The robot arm 16 is driven to rotate about 1 to J3 to convey or handle the article from a predetermined position to a desired position.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ロボット腕１６は、特
に大型になると相当の重量を有している。ロボット腕１
６の重量が大きいと、ロボット腕１６の矢印ａで示す鉛
直方向の動作の高速化が困難となり、ロボット腕１６を
鉛直方向に動作させる駆動モータも大型のモータが必要
となる。特に、水平関節形ロボットでは、ロボット腕１
６を所望の鉛直位置に停止状態で保持する場合には、上
述した鉛直軸駆動装置の駆動モータへ供給される駆動電
流を遮断することなく、該駆動モータに所定の電流を供
給して、一定の停止トルクを発生するようにして停止さ
せる。従って、ロボット腕１６を所望の鉛直位置に保持
するために必要となる上記の停止トルクが大きくなる
と、駆動モータの発熱量も大きくなる。この発熱から駆
動モータを保護するためにも、駆動モータも大型化せざ
るを得ない。これは、製造コストや消費電力を増加させ
ると共に、水平関節形ロボット１０の本体１２を大型化
する。The robot arm 16 has a considerable weight, especially when it is large. Robot arm 1
When the weight of 6 is large, it is difficult to increase the speed of the vertical movement of the robot arm 16 indicated by the arrow a, and a large-sized motor is also required as a drive motor for moving the robot arm 16 in the vertical direction. Especially, in the horizontal joint type robot, the robot arm 1
When holding 6 at a desired vertical position in a stopped state, a predetermined current is supplied to the drive motor of the vertical axis drive device without interrupting the drive current supplied to the drive motor, and a constant current is supplied to the drive motor. The stop torque is generated to stop. Therefore, when the stop torque required to hold the robot arm 16 in the desired vertical position increases, the amount of heat generated by the drive motor also increases. In order to protect the drive motor from this heat generation, the drive motor has to be increased in size. This increases the manufacturing cost and power consumption, and enlarges the main body 12 of the horizontal joint robot 10.
【０００６】この問題を解決するために、従来技術で
は、天井から釣り下げられたバランサ装置を備えてロボ
ット腕１６や、その先端に取り付けられるハンドおよび
物品の重量を支持して、駆動モータ４０に負荷される荷
重の低下を図っている。然しながら、天井からバンラン
サ装置を釣り下げる構成では、水平関節形ロボットを設
置する際、バランサ装置を取り付けるための部材を天井
に設けなければならず、安価なロボットシステムを構成
することが困難となる。本発明は、こうした従来技術の
問題点を解決することを技術課題としており、水平関節
形ロボットの本体内に収納されたバランサ装置を提供す
ることを目的としている。In order to solve this problem, in the prior art, the drive motor 40 is equipped with a balancer device suspended from the ceiling to support the weight of the robot arm 16 and the hands and articles attached to its tip. We are trying to reduce the applied load. However, in the structure in which the balancer device is hung from the ceiling, a member for attaching the balancer device must be provided on the ceiling when installing the horizontal joint robot, which makes it difficult to configure an inexpensive robot system. An object of the present invention is to solve the problems of the conventional art, and an object thereof is to provide a balancer device housed in the main body of a horizontal joint robot.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、前方に開口した箱形のの本体と、前
記本体の開口部から前方に延び、鉛直方向に上下動作可
能に設けられたロボット腕とを備えた水平関節形ロボッ
トのロボット腕用バランサ装置において、前記ロボット
の本体内部において前記ロボット腕に柔軟な張力伝達部
材の一端を取着し、前記本体の上内面に回転自在に設け
た回転支持手段を介して、前記張力伝達部材を概ね逆Ｕ
字状に釣り下げ、該張力伝達部材の他端にカウンタウェ
イトを釣り下げたことを特徴とするバランサ装置が提供
される。In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, a box-shaped main body having a front opening, and a body extending forward from the opening of the main body so as to be vertically movable. In a robot arm balancer device for a horizontal articulated robot having a robot arm provided, one end of a flexible tension transmitting member is attached to the robot arm inside the robot main body, and is rotated on the upper inner surface of the main body. The tension transmitting member is substantially inverted U through a freely provided rotation supporting means.
There is provided a balancer device characterized by hanging down in a letter shape and hanging down a counterweight at the other end of the tension transmitting member.
【０００８】[0008]
【作用】張力伝達部材を介して水平関節形ロボットのロ
ボット腕に連結されてたカウンタウェイトは、ロボット
腕が上動すると回転支持手段の回転を通じて下動し、ロ
ボット腕が下動すると上動する。カウンタウェイトに作
用する重力が、張力伝達部材に作用する張力としてロボ
ット腕に上方に作用し、水平関節形ロボットのロボット
腕を鉛直方向に動作させる駆動モータの負荷を軽減す
る。The counterweight, which is connected to the robot arm of the horizontal articulated robot via the tension transmitting member, moves downward by the rotation of the rotation supporting means when the robot arm moves upward, and moves upward when the robot arm moves downward. . Gravity acting on the counter weight acts upward on the robot arm as tension acting on the tension transmitting member, and reduces the load on the drive motor for vertically moving the robot arm of the horizontal joint robot.
【０００９】[0009]
【実施例】図２を参照して、本発明によるバランサ装置
の好適な実施例を説明する。図２は、図１に示した主の
水平関節形ロボットの略示側断面図である。図２におい
て図１と同様の構成要素は、図１と同じ参照番号を付し
て指示されている。本体１２は、前方に開口した概ね直
方体の箱体にて形成されている。本体１２の開口部は、
シャッタ状に上下に動作する閉鎖手段１４により閉鎖さ
れている。閉鎖手段１４を貫通してロボット腕１６が概
ね水平に前方に延びている。図２では、ロボット腕１６
のベース１８のみが図示されている。本体１２の内部に
おいて、ボールネジ３６が鉛直に設けられている。ボー
ルネジ３６は、両端において軸受手段として玉軸受３８
ａ、３８ｂにより回転自在に本体１２に固定されてい
る。ボールネジ３６の下端部は玉軸受３８ｂを貫通して
突出しており、減速装置４２を介して駆動モータ４０に
連結されている。駆動モータ４０は、例えばサーボモー
タにより構成することが可能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the balancer device according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a schematic side sectional view of the main horizontal articulated robot shown in FIG. In FIG. 2, components similar to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. The main body 12 is formed of a substantially rectangular parallelepiped box body that is open to the front. The opening of the main body 12 is
It is closed by a closing means 14 that moves up and down like a shutter. A robot arm 16 extends forward, generally horizontally, through the closure means 14. In FIG. 2, the robot arm 16
Only the base 18 of is shown. A ball screw 36 is provided vertically inside the main body 12. The ball screw 36 has ball bearings 38 as bearing means at both ends.
It is rotatably fixed to the main body 12 by a and 38b. The lower end of the ball screw 36 projects through the ball bearing 38b and is connected to the drive motor 40 via the speed reducer 42. The drive motor 40 can be configured by, for example, a servo motor.
【００１０】ロボット腕１６を、鉛直な旋回軸Ｊ１を中
心として旋回自在に支持するベース１８の後端には延長
部３２が設けられている。延長部３２には、ナット３４
が固着されている。ナット３４には、ボールネジ３６と
係合する内ネジが形成されている。駆動モータ４０の回
転が減速装置４２を介してボールネジ３６に伝達されて
ボールネジ３６が回転すると、その回転方向に従ってナ
ット３４は、ベース１８およびロボット腕１６と共にボ
ールネジ３６に沿って鉛直方向に上下に動作する。An extension portion 32 is provided at the rear end of the base 18 which supports the robot arm 16 so as to be rotatable about a vertical rotation axis J1. The extension 32 has a nut 34
Is stuck. The nut 34 is formed with an internal thread that engages with the ball screw 36. When the rotation of the drive motor 40 is transmitted to the ball screw 36 via the speed reducer 42 and the ball screw 36 rotates, the nut 34 moves vertically along the ball screw 36 along with the base 18 and the robot arm 16 in accordance with the rotation direction. To do.
【００１１】延長部３２の後端には、柔軟な張力伝達部
材としてチェーン４８の一端が取着されている。つま
り、ロボット腕１６は、本体１２の内部において、ベー
ス１８の延長部３２を介してチェーン４８に連結されて
いる。チェーン４８は、本体１２の上内面１２ａに取り
付けられた回転支持部材としてのスプロケット４６によ
り、概ね逆Ｕ字上に釣り下げられている。スプロケット
４６は、ブラケット４４により回転自在に本体上内面１
２ａに取り付けられている。チェーン４８の他端には、
ロボット腕１６のバランサ装置として充分な重量を有す
る重量Ｗのカウンタウェイト５０が取り付けられてい
る。つまりカウンタウェイト５０は、チェーン４８を介
してロボット腕１６に連結されている。At the rear end of the extension portion 32, one end of a chain 48 is attached as a flexible tension transmitting member. That is, the robot arm 16 is connected to the chain 48 inside the main body 12 via the extension portion 32 of the base 18. The chain 48 is hooked down in a generally inverted U shape by a sprocket 46 as a rotation support member attached to the upper inner surface 12a of the main body 12. The sprocket 46 is rotatably mounted by the bracket 44 on the inner surface 1 of the main body.
It is attached to 2a. At the other end of the chain 48,
A counter weight 50 having a weight W, which has a sufficient weight as a balancer device for the robot arm 16, is attached. That is, the counterweight 50 is connected to the robot arm 16 via the chain 48.
【００１２】次に、本実施例によるバランサ装置の作用
について説明する。ロボット腕１６が上動すると、張力
伝達部材としてのチェーン４８の動作により、回転支持
手段としてのスプロケット４６が反時計回りの方向に回
転する。このとき、チェーン４８を介してロボット腕１
６に連結されたカウンタウェイト５０は下動する。反対
にロボット腕１６が下動すると、スプロケット４６は時
計回りの方向に回転し、カウンタウェイト５０は上動す
る。このロボット腕１６の鉛直方向の動作の間、駆動モ
ータ４０には、以下の式で表される負荷がかかる。 Ｆ＝ＦW ＋Ｆa ＋Ｆr ここで、 Ｆ ：駆動モータにかかるトルク ＦW ：ナット３４に作用する重力分のトルク Ｆa ：ナット３４を加速するために必要なトルク Ｆr ：摩擦によるトルクNext, the operation of the balancer device according to this embodiment will be described. When the robot arm 16 moves upward, the sprocket 46 serving as the rotation supporting means rotates in the counterclockwise direction by the operation of the chain 48 serving as the tension transmitting member. At this time, the robot arm 1 via the chain 48
The counter weight 50 connected to 6 moves downward. On the contrary, when the robot arm 16 moves downward, the sprocket 46 rotates clockwise and the counterweight 50 moves upward. During the movement of the robot arm 16 in the vertical direction, the drive motor 40 receives a load represented by the following equation. F = F W + F a + F r where, F: Torque F W according to the drive motor: torque F a of the gravitational component acting on the nut 34: Torque F r required to accelerate the nut 34: Torque due to friction
【００１３】カウンタウェイト５０はチェーン４８にそ
の重量に等しい下向きの張力を作用させる。従って、延
長部３２、つまりロボット腕１６には上向きの張力が作
用する。チェーン４８の張力がロボット腕１６に上向き
に作用するので、駆動モータ４０がロボット腕１６を所
望の鉛直位置に保持するために必要なトルクは、 Ｆ＝｜ＦW1−ＦW2｜ と表される。ここで、 ＦW1：ロボット腕の重量によるトルク ＦW2：カウンタウェイトの重量によるトルク である。つまり、駆動モータ４０に要求される負荷がカ
ウンタウェイト５０により低減される。これにより、駆
動モータ４０は、本発明によるバランサ装置を設けない
場合と比較して小型化される。更に、ロボット腕１６を
所望の鉛直位置に停止状態で保持するために必要な停止
トルクが小さくなるので、ロボット腕１６を停止させる
間に駆動モータ４０に供給される電力も小さくなり、駆
動モータ４０の発熱量も低減される。The counterweight 50 exerts a downward tension on the chain 48 equal to its weight. Therefore, an upward tension acts on the extension portion 32, that is, the robot arm 16. Since the tension of the chain 48 acts upward on the robot arm 16, the torque required for the drive motor 40 to hold the robot arm 16 in the desired vertical position is expressed as F = | F W1 −F W2 | . Here, F W1 : torque due to the weight of the robot arm F W2 : torque due to the weight of the counter weight That is, the load required for the drive motor 40 is reduced by the counter weight 50. As a result, the drive motor 40 is downsized as compared with the case where the balancer device according to the present invention is not provided. Furthermore, since the stop torque required to hold the robot arm 16 in a stopped state at a desired vertical position is small, the electric power supplied to the drive motor 40 while the robot arm 16 is stopped is also small, and the drive motor 40 The heat generation amount of is also reduced.
【００１４】上述の実施例は、本発明を説明するための
単なる好適な実施例であり、本発明はこれに限定され
ず、種々の改良と変形が可能である。例えば、軸受手段
は玉軸受３８ａ、３８ｂではなく、滑り軸受やローラ軸
受でもよい。更に、張力伝達部材はチェーン４８に限定
されず、例えばワイヤであってもよい。この場合は、回
転支持手段はスプロケット４６ではなくプーリーにより
置換されることは言うまでもない。また、本実施例にお
いて本体１２は、概ね直方体の箱体にて構成されている
が、本体１２はこの形状に限定されず、例えば五角柱や
六角柱の箱体であってもよい。更に、張力伝達部材は、
ロボット腕１６のベース１８の延長部３２の後端ではな
く、例えばナット３４に取り付けてもよい。The above-described embodiment is merely a preferred embodiment for explaining the present invention, and the present invention is not limited to this, and various improvements and modifications can be made. For example, the bearing means may be a slide bearing or a roller bearing instead of the ball bearings 38a and 38b. Furthermore, the tension transmitting member is not limited to the chain 48, and may be, for example, a wire. In this case, needless to say, the rotation supporting means is replaced by the pulley instead of the sprocket 46. Further, in the present embodiment, the main body 12 is formed of a substantially rectangular parallelepiped box, but the main body 12 is not limited to this shape and may be, for example, a pentagonal or hexagonal box. Furthermore, the tension transmitting member is
Instead of being attached to the rear end of the extension 32 of the base 18 of the robot arm 16, it may be attached to the nut 34, for example.
【００１５】本発明は、以下の特徴を以て実施すること
が可能である。 ａ．前記張力伝達部材はチェーンであり、回転支持手段
はスプロケットである請求項１に記載の装置。 ｂ．前記張力伝達部材はワイヤであり、回転支持手段は
プーリーである請求項１に記載の装置。 ｃ．前記張力伝達部材と、回転支持手段と、カウンタウ
ェイトは、前方に開口した概ね箱形に形成された、前記
ロボットの本体内部に収納されている請求項１に記載の
装置。The present invention can be implemented with the following features. a. The device according to claim 1, wherein the tension transmitting member is a chain and the rotation supporting means is a sprocket. b. The apparatus according to claim 1, wherein the tension transmitting member is a wire, and the rotation supporting means is a pulley. c. The apparatus according to claim 1, wherein the tension transmission member, the rotation support means, and the counterweight are housed inside a main body of the robot, which is formed in a substantially box shape that is open to the front.
【００１６】[0016]
【発明の効果】既述の説明から明らかなように、本発明
のバランサ装置を備えることにより、第１に、水平関節
形ロボットのロボット腕を鉛直方向に動作させる駆動モ
ータの負荷が軽減されるので、ロボット腕の鉛直方向の
動作の高速化が可能となる。また、ロボット腕先が搬送
し、ハンドリングする物品の負荷荷重を大きくすること
も可能となる。第２に、水平関節形ロボットのロボット
腕を鉛直方向に動作させる駆動モータを小型化すること
が可能となる。第３に、このバランサ装置は、ロボット
本体内部に配設されているので、ロボットシステム全体
の小型化と、ロボットを設置する際の周辺工事の簡略化
を図ることが可能となる。As is apparent from the above description, by providing the balancer device of the present invention, firstly, the load on the drive motor for vertically moving the robot arm of the horizontal joint robot is reduced. Therefore, it is possible to speed up the movement of the robot arm in the vertical direction. In addition, it is possible to increase the load applied to the article that is conveyed and handled by the robot arm tip. Secondly, it becomes possible to downsize the drive motor that moves the robot arm of the horizontal joint robot in the vertical direction. Thirdly, since this balancer device is disposed inside the robot body, it is possible to reduce the size of the entire robot system and simplify the peripheral work when installing the robot.
【図１】水平関節形ロボットの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a horizontal articulated robot.
【図２】図１に示した水平関節形ロボットの側断面図で
ある。FIG. 2 is a side sectional view of the horizontal articulated robot shown in FIG.
１０…水平関節形ロボット １２…本体 １６…ロボット腕 ４６…回転支持手段（スプロケット） ４８…張力伝達手段（チェーン） ５０…カウンタウェイト 10 ... Horizontal articulated robot 12 ... Main body 16 ... Robot arm 46 ... Rotation support means (sprocket) 48 ... Tension transmission means (chain) 50 ... Counterweight
Claims (1)
の開口部から前方に延び、鉛直方向に上下動作可能に設
けられたロボット腕とを備えた水平関節形ロボットのロ
ボット腕用バランサ装置において、 前記ロボットの本体内部において前記ロボット腕に柔軟
な張力伝達部材の一端を取着し、前記本体の上内面に回
転自在に設けた回転支持手段を介して、前記張力伝達部
材を概ね逆Ｕ字状に釣り下げ、該張力伝達部材の他端に
カウンタウェイトを釣り下げたことを特徴とするバラン
サ装置。1. A balancer for a robot arm of a horizontal articulated robot, comprising a box-shaped main body having a front opening, and a robot arm extending forward from the opening of the main body and vertically movable in the vertical direction. In the device, one end of a flexible tension transmission member is attached to the robot arm inside the robot main body, and the tension transmission member is substantially reversed through a rotation support means rotatably provided on an upper inner surface of the main body. A balancer device having a U-shape, wherein a counterweight is hung on the other end of the tension transmission member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3375694A JPH07241787A (en) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | Balancer for industrial robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3375694A JPH07241787A (en) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | Balancer for industrial robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07241787A true JPH07241787A (en) | 1995-09-19 |
Family
ID=12395280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3375694A Pending JPH07241787A (en) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | Balancer for industrial robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH07241787A (en) |
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