JPH0890484A - Industrial robot provided with permanent magnet type balancer - Google Patents

Industrial robot provided with permanent magnet type balancer

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JPH0890484A
JPH0890484A JP23329094A JP23329094A JPH0890484A JP H0890484 A JPH0890484 A JP H0890484A JP 23329094 A JP23329094 A JP 23329094A JP 23329094 A JP23329094 A JP 23329094A JP H0890484 A JPH0890484 A JP H0890484A
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JP
Japan
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robot
balancer
permanent magnet
moment
balance
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Application number
JP23329094A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Nihei
亮 二瓶
Takeshi Okada
毅 岡田
Hiroshi Uchida
博 内田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide an industrial robot provided with a balancer at a low cost capable of producing a large balance moment. CONSTITUTION: As a balancer 30 mounted on robot machine bodies 7, 9 to reduce and balance load moment applied to a drive motor 8 of a robot arm or the like, an industrial robot is constituted by providing the permanent magnet type balancer 30 producing the balance moment M2 by balancing balance force produced in accordance with a turn angle of the robot arm 9 and magnetic force of permanent magnets 34, 40.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのバラ
ンサに関し、特に、産業用ロボットにおける可動要素の
ロボット運動に従ってその駆動モータに負荷される負荷
モーメントを平衡、減殺する平衡モーメントを永久磁石
の磁力を利用して発生するバランサの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a balancer of an industrial robot, and more particularly, to a balance moment of a permanent magnet that balances and reduces a load moment applied to a drive motor of a movable element in the industrial robot according to the robot motion of the movable element. The present invention relates to the structure of a balancer generated by utilizing magnetic force.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業用ロボット、特に、垂直多関節型ロ
ボットは、ロボット基部上に直立したロボット胴からロ
ボットアームが上腕側アームと前腕側アームとなって延
び、その前腕側のロボットアームの基端が上腕側のロボ
ットアームの前端に関節を介して接続した構成を有して
いる。また、ロボット前腕側の先端には手首が設けられ
ており、この手首にロボットハンド等のエンドエフェク
タが着脱自在に取付けられ、例えば、ロボットハンドが
ワークを把持して搬送したり、ワークの組み立て作業を
遂行する等の構成を有している。
2. Description of the Related Art An industrial robot, especially a vertical articulated robot, has a robot arm extending from a robot torso standing upright on a robot base to an upper arm side arm and a forearm side arm. It has a configuration in which the end is connected to the front end of the robot arm on the upper arm side via a joint. In addition, a wrist is provided at the tip of the robot's forearm side, and an end effector such as a robot hand is detachably attached to this wrist. For example, the robot hand grips and conveys a work, or a work assembling work. And the like.

【0003】上述した垂直多関節型ロボットでは、上腕
側ロボットアームは、ロボット胴の上方域に取付られた
駆動モータによってアーム基部の関節軸心周りに回動さ
れ、前腕側のロボットアームは上腕側のロボットアーム
の上端に取付けられた駆動モータによって関節軸心周り
に回動される構成を有している。従って、特に、上腕側
のロボットアームを回動させる駆動モータには上腕側の
ロボットアームを含めた全アーム、ロボット手首、エン
ドエフェクタ等の全ての要素類の重量が負荷として作用
し、加えてエンドエフェクタを介してワークを保持した
場合等ではワーク重量も負荷として作用する。この結
果、これらの重量は上腕側ロボットアームの姿勢に応じ
て可変する負荷モーメントとなって上腕側ロボットアー
ムの駆動モータに作用するので、一般的にロボット胴の
上端と上腕側ロボットアームとの間にバランサを配設
し、上記負荷モーメントを減殺するための平衡モーメン
トを発生させ、上腕側ロボットアームの駆動モータに掛
かる負荷の低減を図るようにしている。
In the above-described vertical articulated robot, the upper arm side robot arm is rotated around the joint axis of the arm base by the drive motor attached to the upper region of the robot body, and the forearm side robot arm is the upper arm side. The robot arm is rotated around the joint axis by a drive motor attached to the upper end of the robot arm. Therefore, in particular, the weight of all elements including the robot arm on the upper arm side, the robot wrist, the end effector, etc. acts as a load on the drive motor for rotating the robot arm on the upper arm side. When the work is held via the effector, the work weight also acts as a load. As a result, these weights act as load moments that vary according to the posture of the upper arm robot arm and act on the drive motor of the upper arm robot arm, so that the weight between the upper end of the robot body and the upper arm robot arm is generally increased. A balancer is provided to generate a balance moment for reducing the load moment to reduce the load applied to the drive motor of the upper arm robot arm.

【0004】図5、図6は、従来のバランサを備えた垂
直多関節型ロボットの上腕側ロボットアームを中心とし
た周囲構造を図示し、バランサ12は、その一端12a
がロボット胴7の上端部7aに止着され、他端12bが
上腕側ロボットアーム9の適所に止着されて設けられて
いる。このとき、上腕側ロボットアーム9の回動を生起
する駆動モータ8はロボット胴7の関節7bに取付けら
れ、また、上腕側ロボットアーム9の先端に設けられた
関節10を介して前腕側ロボットアーム11が該関節1
0の軸心周りに回動可能に設けられている。
FIG. 5 and FIG. 6 show the surrounding structure centering on the upper arm side robot arm of a vertical articulated robot equipped with a conventional balancer, and the balancer 12 has one end 12a thereof.
Is fixed to the upper end 7a of the robot body 7, and the other end 12b is fixed to an appropriate position of the upper arm side robot arm 9. At this time, the drive motor 8 that causes rotation of the upper arm side robot arm 9 is attached to the joint 7b of the robot body 7, and the forearm side robot arm is connected via the joint 10 provided at the tip of the upper arm side robot arm 9. 11 is the joint 1
It is provided rotatably around the axis of zero.

【0005】いま、上腕側ロボットアーム9が垂直姿勢
にある図5の状態では、駆動モータ8に関する重力に基
づく負荷モーメントは関節7bの軸心から重力作用点ま
でのモーメント腕長さは零であることから、同負荷モー
メントも零である。然しながら、上腕側ロボットアーム
9が関節7bの軸心を中心にして図6に示すように角度
θに渡って回動した状態ては、該上腕側ロボットアーム
9の前端に集約的に作用する重力負荷をmgとし、両関
節7b、10の軸心間の固定距離を(L1)とすると、
駆動モータ8に作用する負荷モーメント(M1)は、 M1=L1×mg×sinθ ・・・(1)となる。
In the state shown in FIG. 5 in which the upper arm robot arm 9 is in the vertical posture, the load moment due to gravity with respect to the drive motor 8 has a moment arm length from the axial center of the joint 7b to the point of gravity action of zero. Therefore, the same load moment is also zero. However, when the upper arm side robot arm 9 is rotated about the axis of the joint 7b through the angle θ as shown in FIG. 6, gravity acting on the front end of the upper arm side robot arm 9 intensively acts. If the load is mg and the fixed distance between the shaft centers of both joints 7b and 10 is (L1),
The load moment (M1) acting on the drive motor 8 is M1 = L1 × mg × sin θ (1)

【0006】従って、バランサ12は、上記負荷モーメ
ント(M1)を減殺するように、一端12bに平衡力F
を作用させると、その平衡力Fによって関節7bの軸心
周りに発生する平衡モーメント(M2)は、同バランサ
9の止着点12bと関節7bとの間の固定距離をL2、
またバランサ9の姿勢角をαとすると、下記(2)式と
なる。
Therefore, the balancer 12 equilibrates the one end 12b with the balance force F so as to reduce the load moment (M1).
Is applied, the equilibrium moment (M2) generated around the axial center of the joint 7b by the equilibrium force F causes the fixed distance between the fixing point 12b of the balancer 9 and the joint 7b to be L2,
Further, when the attitude angle of the balancer 9 is α, the following equation (2) is obtained.

【0007】 M2=L2×F×cosα ・・・(2) 従って、M1=M2となるように平衡力Fを発生させれ
ば、駆動モータ8に掛かる負荷モーメントM1を減殺す
ることができる。然しながら、従来のバランサ12は図
3、図4に示すように、中空筒体状のばね容器14内に
円板状の頭部15を有した直動杆16を有し、円筒コイ
ルばね17をばね容器14内部に収納した構造を有して
いる。そして、ばね容器14の一端を既述のバランサ端
部12aとし、直動杆16の一端を既述のバランサ端部
12bとしてロボット胴7と上腕側ロボットアーム9と
の間に配設していた。
M2 = L2 × F × cos α (2) Therefore, if the balancing force F is generated so that M1 = M2, the load moment M1 applied to the drive motor 8 can be reduced. However, as shown in FIGS. 3 and 4, the conventional balancer 12 has a linearly moving rod 16 having a disk-shaped head portion 15 in a hollow cylindrical spring container 14 and a cylindrical coil spring 17. It has a structure of being housed inside the spring container 14. Then, one end of the spring container 14 is used as the balancer end 12a described above, and one end of the linear motion rod 16 is used as the balancer end 12b described above, which is arranged between the robot body 7 and the upper arm side robot arm 9. .

【0008】このような、円筒コイルばね17を利用し
たバランサ12では、図4に示すように、上腕側ロボッ
トアーム9の回動に従って直動杆16がばね容器14に
対して直動変位し、円筒コイルばね17を圧縮すること
により、圧縮量(長さ)に対応して増減する平衡力Fを
発生する。故に、このようなばね圧縮に伴う平衡力Fを
利用して上記の(2)式における負荷モーメントの減殺
用モーメントM2を得るようにしていた。
In the balancer 12 using the cylindrical coil spring 17 as described above, as shown in FIG. 4, the linearly moving rod 16 is linearly displaced with respect to the spring container 14 in accordance with the rotation of the upper arm robot arm 9. By compressing the cylindrical coil spring 17, an equilibrium force F that increases or decreases according to the amount of compression (length) is generated. Therefore, the equilibrium force F due to such spring compression is used to obtain the load moment reducing moment M2 in the above equation (2).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、円筒コ
イルばね17を用いると、比較的大きな平衡力Fを発生
することが可能であるが、近年、ロボットが先端のロボ
ットハンド等で把持するワーク重量の増大要請を始めと
する可搬重量の増加や、垂直多関節型ロボットがロボッ
ト動作する三次元空間内における可動範囲の拡大に伴っ
て、上腕側ロボットアーム9の駆動モータ8に掛かる負
荷モーメントは益々増大するこから、必然的にバランサ
12による減殺、平衡モーメントの増大させることが要
請される。
As described above, when the cylindrical coil spring 17 is used, a relatively large balancing force F can be generated, but in recent years, the robot grips with a robot hand at the tip or the like. The load applied to the drive motor 8 of the upper arm robot arm 9 due to an increase in the transportable weight including a request for an increase in the work weight and an increase in the movable range in the three-dimensional space where the vertical articulated robot operates. Since the moment increases more and more, it is inevitably required to reduce the balancer 12 and increase the equilibrium moment.

【0010】然しながら、円筒コイルばね17を利用し
たバランサ12では、平衡力Fを増加させるためには、
同円筒コイルばね17の強化が必要となり、該ばね17
のばね発生力の強化は必然的にコイル形成材の径の増加
やコイル径の増大が必要となる。つまり、ばねを強化し
ようとすると、ばね変位量が同じとき、同ばね材料で内
部に発生する応力量(kx:kばね定数、x変位)を増
加するためには、ばね素材の径、コイル径等を大きくし
なければならないのである。
However, in the balancer 12 using the cylindrical coil spring 17, in order to increase the balance force F,
The cylindrical coil spring 17 needs to be strengthened.
In order to strengthen the spring generation force of, it is inevitably necessary to increase the diameter of the coil forming material and the coil diameter. That is, if the spring displacement is the same when trying to strengthen the spring, in order to increase the amount of internal stress (kx: k spring constant, x displacement) generated in the spring material, the diameter of the spring material and the coil diameter must be increased. Etc. must be increased.

【0011】このように、円筒コイルばね17のサイズ
増加を行うと、バランサ12の大きさ、重量も増加し、
結果的に上腕側ロボットアーム9と一体となってバラン
サ12は関節7bの周りに回動することから、駆動モー
タ8に対する負荷モーメントM1が増加することにな
り、不都合であると言う問題点を有している。加えて、
円筒コイルばね17を利用する構成では、ばね圧縮時や
引っ張り時にばね軸線に沿うばね力の発生に加えてしば
しば軸周りのねじれ力も発生する。このようなねじれ力
は、従来、バランサ12の両端12a、12bに軸受を
設けて受承する構成をとっていたが、これでは、軸受部
の構造が複雑化し、ひいては、バランサ12のコスト増
を招く不利もあった。
As described above, when the size of the cylindrical coil spring 17 is increased, the size and weight of the balancer 12 are also increased,
As a result, since the balancer 12 rotates around the joint 7b integrally with the upper arm robot arm 9, the load moment M1 to the drive motor 8 increases, which is disadvantageous. are doing. in addition,
In the configuration using the cylindrical coil spring 17, in addition to the generation of the spring force along the spring axis when the spring is compressed or pulled, a torsional force around the axis is often generated. Conventionally, such a torsional force has been configured to be received by providing bearings at both ends 12a and 12b of the balancer 12, but this complicates the structure of the bearing portion, which in turn increases the cost of the balancer 12. There was also a disadvantage.

【0012】他方、シリンダ装置を利用したバランサも
既に提供されているが、シリンダ装置は高価であること
から、ロボットのバランサのコスト増によりロボット自
体のコスト増加をもたらす不利がある。依って、本発明
の目的は、上述した問題点に鑑みて、産業用ロボット、
特に、垂直多関節型ロボットによって取扱い処理可能な
負荷々重の増加要請に応じてロボット機体上に比較的コ
ンパクトな形態で設けることが可能な負荷モーメントの
減殺、平衡用のバランサを提供することにある。
On the other hand, although a balancer using a cylinder device has already been provided, since the cylinder device is expensive, there is a disadvantage that the cost of the robot itself increases due to the cost increase of the balancer of the robot. Therefore, in view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an industrial robot,
In particular, in order to provide a balancer for reducing and balancing the load moment, which can be provided on the robot body in a relatively compact form in response to a request for an increase in load load that can be handled and processed by a vertical articulated robot. is there.

【0013】本発明の他の目的は、低コストで実現可能
であると同時にロボットの可搬重量や可動範囲の拡大に
応じて比較的小型ながら大きなバランスモーメントを発
揮することが可能なバランサを備えた産業用ロボットを
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a balancer which can be realized at a low cost and at the same time can exhibit a large balance moment in spite of being relatively small in size in accordance with the payload of the robot and the expansion of the movable range. To provide industrial robots.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述の発明の目的に鑑
み、本発明は、ロボット機体上に取付けられて、主とし
てロボットアームの基端側のアーム駆動モータに掛かる
負荷モーメントを減殺、平衡化させるバランサとして、
ロボットアームの回動角に従って発生する平衡力を永久
磁石の磁力、特に、斥力を利用し、バランスモーメント
を発生するバランスを備えた産業用ロボットを提供せん
とするものである。
In view of the above-described object of the present invention, the present invention is mounted on a robot body to reduce and balance load moments mainly applied to an arm drive motor on the proximal end side of a robot arm. As a balancer,
(EN) An industrial robot having a balance that generates a balance moment by utilizing a magnetic force of a permanent magnet, particularly a repulsive force, as a balance force generated according to a rotation angle of a robot arm.

【0015】本発明によれば、駆動モータによる被駆動
要素のロボット運動に従って増減する負荷モーメントを
減殺する平衡モーメントを発生するためのバランサを備
えた産業用ロボットにおいて、上記バランサは前記被駆
動要素に止着される共に永久磁石を保持した第1の磁石
保持器と、上記駆動モータの取付部に止着されると共に
前記第1の磁石保持器の永久磁石に対向する永久磁石を
保持した第2の磁石保持器とを備え、上記被駆動要素の
ロボット運動に対応した該第1、第2磁石保持器の接
近、離反に従って永久磁石の磁力増減を誘起し、上記負
荷モーメントの減殺用モーメントを発生するようにした
構成を具備した永久磁石型バランサを備えた産業用ロボ
ットを提供するものである。
According to the present invention, in an industrial robot provided with a balancer for generating a balance moment for reducing a load moment that increases or decreases according to a robot motion of a driven element by a drive motor, the balancer is provided in the driven element. A first magnet holder that is fixed and holds a permanent magnet, and a second magnet holder that is fixed to a mounting portion of the drive motor and that holds a permanent magnet facing the permanent magnet of the first magnet holder. Magnet retainer, which induces an increase / decrease in magnetic force of the permanent magnet according to the approach and separation of the first and second magnet retainers corresponding to the robot motion of the driven element, and generates a moment for canceling the load moment. An industrial robot provided with a permanent magnet type balancer having the above-mentioned configuration.

【0016】なお、第1の磁石保持器は杆状要素の一端
に円板状の頭部を有すると同時に他端に被駆動要素への
止着端を有し、該頭部に円板状の永久磁石片を固定的に
保持した構造を有し、また、上記第2の磁石保持器は、
中空円筒状の容器要素に形成された外端に上記駆動モー
タの取付部への止着端を有し、該容器内には第1磁石保
持器の永久磁石との間で磁気斥力を発生し得るように永
久磁石を固定的に保持した構造を有し、第1の杆状磁石
保持器は、第2の円筒状磁石保持器内で直動可能に挿設
された構成を有する永久磁石型バランスとすることが好
ましい。
The first magnet holder has a disk-shaped head at one end of the rod-shaped element and at the same time has a fixed end for the driven element at the other end, and the head has a disk-shaped shape. Has a structure in which the permanent magnet pieces are fixedly held, and the second magnet holder is
An outer end formed on the hollow cylindrical container element has a fixed end to the mounting portion of the drive motor, and a magnetic repulsive force is generated in the container with the permanent magnet of the first magnet holder. A permanent magnet type having a structure in which a permanent magnet is fixedly held so that the first rod-shaped magnet holder is inserted so as to be linearly movable in the second cylindrical magnet holder. It is preferably balanced.

【0017】[0017]

【作用】上述の構成を有した永久磁石型バランスによる
と、産業用ロボットのロボット機体における被駆動要
素、例えば、上腕側ロボットアームがロボット胴に対し
て回動し、負荷モーメント発生位置へ変位すると、バラ
ンサにおける第1の杆状磁石保持器が第2の中空円筒状
磁石保持器内部で直動し、両保持器内の永久磁石が接近
することにより漸増する磁力(磁気斥力)を発生して上
記負荷モーメントを減殺する平衡モーメントを発生する
ものである。
According to the permanent magnet type balance having the above configuration, when the driven element in the robot body of the industrial robot, for example, the upper arm side robot arm rotates with respect to the robot body and is displaced to the load moment generating position. , The first rod-shaped magnet holder in the balancer moves linearly inside the second hollow cylindrical magnet holder, and when the permanent magnets in both holders approach each other, a gradually increasing magnetic force (magnetic repulsion force) is generated. A balance moment that reduces the load moment is generated.

【0018】このとき、第1、第2の磁石保持器に保持
された永久磁石の磁力は、ロボット機体側で発生する負
荷モーメントの変動範囲内における最大負荷モーメント
に見合った減殺モーメントを発生させ得るように、予め
永久磁石に対する着磁レベルを調整して着磁を行えば、
永久磁石要素のサイズが同じでも大きな磁力を発生させ
ることが可能である。故に、永久磁石型バランサは、そ
れが発生する負荷モーメント減殺用のモーメントの増減
を永久磁石の着磁量の増減して調節することができ、従
ってバランサが大型化することがないと言う有利を備え
ている。
At this time, the magnetic force of the permanent magnets held by the first and second magnet holders can generate a destructive moment corresponding to the maximum load moment within the variation range of the load moment generated on the robot body side. As described above, if the magnetization level for the permanent magnet is adjusted in advance and the magnetization is performed,
It is possible to generate a large magnetic force even if the permanent magnet elements have the same size. Therefore, the permanent magnet type balancer has an advantage that the increase or decrease of the load moment reducing moment generated by the permanent magnet type balancer can be adjusted by increasing or decreasing the magnetization amount of the permanent magnet, and therefore the balancer does not become large. I have it.

【0019】[0019]

【実施例】以下、産業用ロボット、特に、垂直多関節型
ロボットの機体上に取付けて負荷モーメントのバランス
を行う本発明の実施例に係る永久磁石型バランサを添付
図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施例に係
る永久磁石型バランサの内部構造を示す断面図であり、
図2は、同バランサが負荷モーメントの減殺用モーメン
トを発生するために変位した状態を示す断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A permanent magnet balancer according to an embodiment of the present invention, which is mounted on the body of an industrial robot, in particular, a vertical articulated robot to balance load moments, will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an internal structure of a permanent magnet type balancer according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the balancer is displaced in order to generate a load moment reducing moment.

【0020】図1、図2において、永久磁石型バランサ
30は、中空円筒状の有底容器形状を有した磁石保持器
32を備え、この磁石保持器32はその底部外側に突出
させた耳端32aをロボット機体への止着端として有
し、該磁石容器32の開口端側に円板形状の永久磁石片
34を保持している。ここで、同永久磁石片34は、中
央に貫通孔34aを備え、磁石保持器32の開口と併せ
て容器内部に連通した構造を有している。
In FIGS. 1 and 2, a permanent magnet type balancer 30 is provided with a magnet holder 32 having a hollow cylindrical bottomed container shape, and the magnet holder 32 has an ear end protruding outside the bottom portion thereof. 32a is provided as a fixed end to the robot body, and a disk-shaped permanent magnet piece 34 is held on the open end side of the magnet container 32. Here, the permanent magnet piece 34 has a through hole 34a in the center, and has a structure in which it is communicated with the inside of the container together with the opening of the magnet holder 32.

【0021】バランサ30は、更に上記の磁石保持器3
2内に直動自在に挿設された杆状要素36を備え、この
杆状要素36は磁石保持器32の内底部側に円板形状を
有した頭部38を備え、この頭部38により、円板形状
の永久磁石40を固定、保持している。このとき、上述
した円筒状の磁石保持器32によって保持された永久磁
石34と上記杆状要素36の頭部38により保持された
永久磁石40は、両者が互いに接近する場合に漸増する
磁気斥力Fを発生するように互いに同極を対向させた配
置で設けられている。
The balancer 30 further includes the magnet holder 3 described above.
2 is provided with a rod-shaped element 36 inserted so as to be directly movable, and the rod-shaped element 36 is provided with a head 38 having a disc shape on the inner bottom side of the magnet holder 32. The disk-shaped permanent magnet 40 is fixed and held. At this time, the permanent magnet 34 held by the cylindrical magnet holder 32 and the permanent magnet 40 held by the head portion 38 of the rod-shaped element 36 described above have a magnetic repulsive force F that gradually increases when the two approach each other. Are arranged so that the same poles face each other so as to generate.

【0022】上記杆状要素36の外端36aは、ロボッ
ト機体への止着端として形成されており、従って、本実
施例に係るバランサ30も既述した図5、図6に示した
従来のバランサ12と同様に、例えば、垂直多関節型ロ
ボットのロボット胴部7の一端7aに止着端32aを止
着し、上腕側ロボットアーム9の適所に止着端36aを
止着して取付けることにより、駆動モータ8に対する負
荷モーメントを減殺するバランスモーメントを発生する
ことができる。
The outer end 36a of the rod-shaped element 36 is formed as a fixed end to the robot body. Therefore, the balancer 30 according to the present embodiment is the same as the conventional one shown in FIGS. Similar to the balancer 12, for example, the fastening end 32a is fastened to the one end 7a of the robot body 7 of the vertical articulated robot, and the fastening end 36a is fastened to the upper arm robot arm 9 at a proper position. As a result, it is possible to generate a balance moment that reduces the load moment on the drive motor 8.

【0023】つまり、上腕側ロボットアーム9が関節7
bの周りに回動すると、バランサ30における杆状要素
36が図2に示すように、円筒状磁石容器32の内底部
側から開口側へ直動変位する。この結果、両保持器3
2、36が保持した永久磁石片34、40が接近し、磁
気斥力を増加させ、故に、既述した(2)式に従ってバ
ランスモーメントを増加、発生させる。
That is, the robot arm 9 on the upper arm side has the joint 7
When rotating around b, the rod-shaped element 36 of the balancer 30 is linearly displaced from the inner bottom side of the cylindrical magnet container 32 to the opening side as shown in FIG. As a result, both cages 3
The permanent magnet pieces 34 and 40 held by 2 and 36 approach each other to increase the magnetic repulsive force, and therefore increase and generate the balance moment according to the above-described equation (2).

【0024】勿論、永久磁石34、40として十分に強
力な磁石を着磁、使用すれば、小型で強力なバランス力
を発生させることができる。更に、円筒コイルばねを圧
縮する従来のバランスと対比すると、ばねの長さに比較
して永久磁石片34、40の直動方向の厚さを小さくし
ても大きな磁力による大きなバランス力を発生できるの
で、杆状要素36の直動ストロークが大きいバランサを
構成することが可能となる。このことは、ロボットの可
動範囲が増加したときに、負荷モーメントの減殺用モー
メントとして大きなバランスモーメントを発生する上で
有効となる。
Of course, if permanent magnets 34, 40 are magnetized and used with sufficiently strong magnets, it is possible to generate a compact and strong balance force. Further, in comparison with the conventional balance in which a cylindrical coil spring is compressed, even if the thickness of the permanent magnet pieces 34, 40 in the direction of linear motion is smaller than the length of the spring, a large balance force can be generated by a large magnetic force. Therefore, it is possible to configure a balancer in which the linear movement stroke of the rod-shaped element 36 is large. This is effective in generating a large balance moment as a moment for reducing the load moment when the movable range of the robot increases.

【0025】しかも、永久磁石片34、40の間で作用
する磁気斥力は、杆状要素36の軸方向に作用する力成
分だけであることから、円筒コイルばねを利用した場合
のように、ねじれ力の発生を補償する軸受の配置が不要
になる。この結果、バランサ30の両端の止着端32
a、26aの構造を簡単でき、ひいては、コスト低減に
寄与する結果となる。
In addition, since the magnetic repulsive force acting between the permanent magnet pieces 34, 40 is only the force component acting in the axial direction of the rod-shaped element 36, the torsion is different from the case of using the cylindrical coil spring. There is no need for bearing arrangements that compensate for the generation of forces. As a result, the fastening ends 32 at both ends of the balancer 30 are
As a result, the structures of a and 26a can be simplified, which in turn contributes to cost reduction.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ロボット機体上に取付けられて、主としてロ
ボットアームの基端側のアーム駆動モータに掛かる負荷
モーメントを減殺、平衡化させるバランサとして、ロボ
ットアームの回動角に従って発生する平衡力を永久磁石
の磁力を利用し、バランスモーメントを発生するバラン
スを備えた産業用ロボットが提供されるので、従来の円
筒コイルばねを利用したバランサを用いる産業用ロボッ
トと対比してバランサの大型化を回避しながら、しかも
ロボットの可搬重量の増加、ロボット可動範囲の拡大に
応じてバランスモーメントの増大を図ることが可能とな
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the balancer mounted on the robot body reduces and balances the load moment mainly applied to the arm drive motor on the proximal end side of the robot arm. As an industrial robot provided with a balance that generates a balance moment by using a magnetic force of a permanent magnet as a balance force generated according to a rotation angle of a robot arm, a balancer using a conventional cylindrical coil spring is provided. It is possible to increase the balance moment in accordance with an increase in the loadable weight of the robot and an increase in the robot movable range, while avoiding an increase in the size of the balancer as compared with the industrial robot used.

【0027】この結果、ロボット機体上の駆動モータに
対する負荷を軽減させることができので、ロボットの可
搬重量を増加させ得ると同時にロボット運動の高速化を
促進することが可能になる。しかも、バランサの構造
が、上述した構成の説明から自明のように、部品点数の
低減、構造のより一層の簡単化とを実現しているので、
製造コストの低減を図りつつ、作用信頼性の向上を得る
こともできるのである。
As a result, the load on the drive motor on the robot body can be reduced, so that the transportable weight of the robot can be increased and at the same time the speeding up of the robot movement can be promoted. Moreover, the structure of the balancer realizes a reduction in the number of parts and a further simplification of the structure, as is obvious from the above description of the structure.
It is possible to improve the operational reliability while reducing the manufacturing cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る永久磁石型バランサの内
部構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal structure of a permanent magnet type balancer according to an embodiment of the present invention.

【図2】同バランサが負荷モーメントの減殺用モーメン
トを発生するために変位した状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the balancer is displaced in order to generate a moment for canceling a load moment.

【図3】従来の円筒コイルばねを用いたバランサの内部
構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal structure of a balancer using a conventional cylindrical coil spring.

【図4】同従来のバランサが負荷モーメントの減殺用モ
ーメントを発生するために変位した状態を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the conventional balancer is displaced to generate a load moment reducing moment.

【図5】垂直多関節型ロボットのロボット胴部、ロボッ
トアーム部の構成とバランサの配置とを示した部分正面
図である。
FIG. 5 is a partial front view showing a configuration of a robot body and a robot arm of a vertical articulated robot and an arrangement of a balancer.

【図6】同ロボットの上腕側ロボットアームの回動によ
りバランサが作動している状態を図示する部分正面図で
ある。
FIG. 6 is a partial front view illustrating a state in which the balancer is operating by the rotation of the upper arm robot arm of the robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7…ロボット胴 7b…関節 8…駆動モータ 9…上腕側ロボットアーム 10…関節 11…前腕側ロボットアーム 30…永久磁石型バランサ 32…磁石保持器 34…永久磁石片 32a…止着端 36…杆状要素 36a…止着端 38…頭部 40…永久磁石40 7 ... Robot body 7b ... Joint 8 ... Drive motor 9 ... Upper arm side robot arm 10 ... Joint 11 ... Forearm side robot arm 30 ... Permanent magnet type balancer 32 ... Magnet holder 34 ... Permanent magnet piece 32a ... Fixed end 36 ... Rod -Shaped element 36a ... Fixed end 38 ... Head 40 ... Permanent magnet 40

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動モータによる被駆動要素のロボット
運動に従って増減する負荷モーメントを減殺する平衡モ
ーメントを発生するためのバランサを備えた産業用ロボ
ットにおいて、前記バランサは、 前記被駆動要素に止着される共に永久磁石を保持した第
1の磁石保持器と、 前記駆動モータの取付部に止着されると共に前記第1の
磁石保持器の永久磁石に対向する永久磁石を保持した第
2の磁石保持器と、を備え、前記被駆動要素のロボット
運動に対応した該第1、第2磁石保持器の接近、離反に
従って永久磁石の磁力増減を誘起し、前記負荷モーメン
トの減殺用モーメントを発生するようにした構成を具備
することを特徴とする永久磁石型バランサを備えた産業
用ロボット。
1. In an industrial robot having a balancer for generating a balance moment that reduces a load moment that increases and decreases according to a robot motion of a driven element by a drive motor, the balancer is fixed to the driven element. A first magnet holder that holds a permanent magnet, and a second magnet holder that holds a permanent magnet that is fixed to the mounting portion of the drive motor and that faces the permanent magnet of the first magnet holder. To induce increase and decrease in the magnetic force of the permanent magnets in accordance with the approach and separation of the first and second magnet holders corresponding to the robot movement of the driven element, and to generate a moment for canceling the load moment. An industrial robot having a permanent magnet type balancer, which is characterized by having the above-mentioned configuration.
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