JPS5932279B2 - 重量補償系を有する操作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自由端部にグリツパ又はその類似物を備えた
アームを有する操作装置であつて、該アームが第１及び
第２のリンク、１つの連結リンク及び１つのウエプリン
クより成る四節連鎖リンク系に配置されており、かつ旋
回可能な重量補償系に支持されており、この場合アーム
は四節連鎖リンク系の第１及び第２の２つのリンクの各
一端がヒンジ及びヒンジを介して連結されていて、上記
ヒンジ及びヒンジ間のアーム部分が四節連鎖リンク系の
連結リンクをなして訃り、かつ上記第１のリンクの他端
は操作装置のブラケツトに対して不動の支承部に旋回可
能に支承されており、上記の第２のリンクの他端は、ブ
ラケツトに対して不動の支承部を中心にして旋回可能な
ウエプリンクにヒンジを介して連結されておジ、上記ウ
エプリンクが重量補償系に作用接続している形式のもの
に関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７０１１５１号明細
書によつて提案された上記の形式の操作装置は、例えば
組立、溶接、ボーリング、荷役、搬送、エナメル及ひラ
ツカ塗装作業等に使用される。グリツパを含む操作装置
の一般的な作業形式は、一方において四節連鎖リンク系
がグリツパの全体としての三座標軸による運動を可能に
すると共に、グリツパ自体が同様に三座標軸による運動
を行なうようにするものである。四節連鎖リンク系によ
る運動の三座標軸はこの場合基本軸と呼ばれ、グリツパ
の運動の三座標軸は手一軸と呼ばれる。これらの運動に
よれば、工作物又は工具をある特定の点から任意の場所
へ移し、かつこ＼で任意の姿勢（位置状態）にすること
ができる。公知の操作装置（例えばフランス国特許第２
３４８０２０号明細書）では手一軸は平行四辺形一リン
クを介して動かされ、手一軸の運動のために大きな動力
が必要であり、この場合、三座標軸の旋回範囲にそのつ
ど応じて、要するにアームの構成にそのつど応じて、異
なつた、自重及び荷重からの力が生じ、これらの力は一
定不変のカウンタカの発生によつて支持される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７０１１５１号明細
書による提案によれば、平行四辺形リンクの代りに長さ
の異なるリンクを有し従つてヒンジ点に訃けるリンク角
度の異なる四節連鎖が利用されており、これは著しく僅
かな動力しか必要としない。

この不規則的な四節連鎖の支持はしかし、重量補償が不
完全であるという結果を生じた。この重量補償は例えば
圧力媒体を負荷されるピストンよ如成り、該ピストンが
四節連鎖リンク系の外方又は内方への旋回範囲にそのつ
ど応じて、より大きな又はより小さなカウンタウエイト
を生ぜしめる。このピストンはグリツパの水平方向での
走入及び走出のさいには運動しない。従つて荷重の場所
が変化した場合支持力の変化は全く生じない。ピストン
に負荷される力はグリツパの上昇及び下降のさいにのみ
、それもピストンに負荷される圧力媒体の圧縮もしくは
膨張によつて、変化する。本発明の課題は、重量補償系
を改良し、荷重の場所のいかなる場化にも適合し、その
結果荷重モーメントと支持モーメントとがグリツパの場
所変化に拘らず互いは相対的に補償されるようにするこ
とにある。この課題は本発明によれば、はじめに述べた
形式の操作装置において、重量補償系が旋回可能に支承
された支持レバーを有しており、該支持レバーに第１及
び第２の２つの連結レバーの各一端が１つの共通のヒン
ジを介して連結されており、上記第１の連結レバーの他
端が、ウエプリンクに上記の第２のリンクが連結されて
いる上記のヒンジに、連結されていて上記の第２のリン
クを支持して｝り、かつ上記の第２の連結レバーが上記
の第１のリンクにあるヒンジに連結されてお如、該ヒン
ジが、ウエプリンクと上記の第２のリンクとを連結して
いる上記ヒンジの側へ向つて、ブラケツトに対して不動
の支承部から離して配置されていることによつて、解決
されている。

本発明によれば、変化する力に適合する重量補償系を提
供することができる。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図に示されている四節連鎖リンク系として構成され
た操作装置はアーム１を有し、このアーム１には種々異
なる方向に運動可能なグリツパ２が取付けられている。
四節連鎖リンク系自体は２つの長さの異なる長い第１及
び第２のリンク３，４、媒介節としての１つの連結リン
ク５及び所謂ウエブとしての１つのウエプリンク６から
成つている。連結リンク５はアーム１の構成部分である
。ウエプリンク６及び一方の第１のリンク３はブラケツ
ト７に対して不動の支承部ｃに旋回可能に支承されてい
る。ウエプリンク６の他方のヒンジｄは通常の形式で高
さ調節可能に、図示されていない駆動装置に連結されて
いる。四節連鎖リンク系の４つのヒンジ点は符号Ａ，ｂ
，ｃ，ｄで示されている。ブラケツト７はロール又はそ
の類似物上で回転する回転テーブル８に不動に結合され
てふ・り、この回転テーブル８は上記ロール等を介して
不動のテーブル上に支持されていて水平方向で３６０回
転することができる。重量補償は圧力空気シリンダ９に
よつて行なわれ、この圧力空気シリンダ９はブラケツト
７のヒンジ１０に旋回可能に連結されていて、この圧力
空気シリンダ９のピストンロツドは重量補償系の支持レ
バー１７として不規則的な四節連鎖リンク系を支持して
いる。

アーム１の走入及び走出のさい支承部ｃ（ヒンジ点）及
びヒンジｄは空間的に不動にとどまつている。圧力空気
シリンダ９のピストンロツドは三角形の頂点をなすヒン
ジ１４に連結された第１の連結レバー１５及び第２の連
結レバー１３を介して四節連鎖リンク系Ａ，ｂ，ｃ，ｄ
に連結している。

第２のリンクレバー１３は一方に訃いてはリンク１４で
圧力空気シリンダのピストンロツドに連結されていると
共に、他方に｝いては支承部ｃに旋回可能に支承されて
いる上記第１のリンク３の短い脚状部１２のヒスジｃ′
に連結しており、この脚状部１２は上記第１のリンク３
の剛性の構造部分であつてヒンジｄに向つて、支承部ｃ
に対して偏心的な位置にある。上記のヒンジ１４は付加
的支持のため第１の連結レバー１５を介して四節連鎖リ
ンク系のヒンジｄに連結されている。

ところでこの四節連鎖リンク系が第２図に図示されてい
る走入した作業位置から、第１図に図示されている走出
した作業位置へ運動する場合、第１のリンク３とその脚
状部１２とが不動に連結されていることに基いて、圧力
空気シリンダ９の先端は下向きに旋回せしめられ、これ
により、支持モーメントは荷重モーメントの変化に適合
する。圧力空気シリンダ９のヒンジ１４に働く相応する
力は第３図及び第４図に詳細に示されている。

図から判るように、走入した状態（第４図）では、シリ
ンダの力Ｆ９は、第１の連結レバー１５及ひ第２の連結
レバー１３から発する力Ｆｌ５もしくはＦｌ３の合力と
して、走出した状態に卦けるシリンダの力と正確に等し
い。力の関係を以下に説明する。

グリツパによつて保持された荷重を有する四節連鎖リン
ク系の走入及び走出のさい、ヒンジ１０を中心とする圧
力空気シリンダ９もしくはシリンダ軸線の旋回による走
入状態（第２図）では、第１の連結レバー１５に働く力
の、ブラケツト７の支承部ｃに関するモーメントは、走
出状態（第１図）の場合よりも小さい。

走入もしくは走出状態に卦ける両方の力成分Ｆイ５（こ
の場合１５ａは走出状態の力成分を、１５ｅは走入状態
の力成分を示す）は従つて下側の短いウエプリンク６に
、それもブラケツト７の支承部ｃに関して、異なる大き
さの左回りのモーメントを生ぜしめる。長い方の第２の
リンク４の両ヒンジ点に関する支持力Ｆ４は、支承部ｃ
に関して、異なる大きさの右回りのモーメントを生ぜし
める。連結レバー１３及び１５並びに第１のリンク３に
対する脚状部１２のヒンジｃ′の配置及び寸法は、グリ
ツパによつて保持されている荷重を変り易い状態に訃い
て保持するために、左回り及び右回りの上記のモーメン
トが生じるように、選択されている。このことは、圧力
空気シリンダから生ぜしめられる力Ｆ９がコンスタント
であることを意味する。一般に、自由に旋回可能な長い
方の第２のリンク４に第１図及び第２図に詳細に示され
ている力Ｆ４が作用した場合、第１の連結レバー１５に
作用する力について以下の式が成立する。

第２のリンク４に作用する力Ｆ４は、第１図及−｝び第
２図から判るように、方向が変らない力Ｆｓ（自重及び
荷重の力）及びＦｂ（四節連鎖リンク系のヒンジｂにか
かる力）の力の平行四辺形によつてえられ、この場合こ
の力の作用点は四節連鎖リンク系の、アーム１上の重心
点１６である。

第１の連結レバー１５にかかる、上記の式によつてえら
れる力Ｆｌ５から、第３図及ひ第４図に示されているよ
うに、力の分解により力Ｆ９及び力Ｆｌ３がえられる。
本発明は原理的に図示の実施例に制限されるものではな
い。

本発明は、四節連鎖リンク系の重心点に、種々異なる作
業位置に基いて種々異なる力が作用する場合に常に用い
ることができる。四節凛錆リンク系白体と重量補償系と
の間の本発明による連結レバー機構の動作により、はじ
めに既に述べたように、殊に、四節連鎖リンク系の旋回
のための所要駆動力を少なくすることができる。なお、
第１図及び第２図に図示されている操作装置における重
量補償系は、四節連鎖リンク系全体に力が対称に作用す
るようにするために、例えば複式に、それも中心平面に
関して対称に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走出状態における操作装置の略示側面図、第２
図は走入状態に｝ける第１図の操作装置の略示側面図、
第３図は第１図の走出状態における支持力を示す図、第
４図は第２図の走入状態における支持力を示す図である
。 １・・・アーム、２・・・グリツパ、３・・・リンク、
４・・・リンク、５・・・連結リンク、６・・・ウエプ
リンク、ａ・・・ヒンジ、ｂ・・・ヒンジ、ｃ・・・支
承部、ｃ′・・・リンク、ｄ・・・リンク、７・・・ブ
ラケツト、８・・・回転テーブル、９・・・圧力空気シ
リンダ、１０・・・ヒンジ、１２・・・脚状部、１３・
・・連結レバー、１４・・化ンジ、１５・・・連結レバ
ー、１７・・・支持レバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自由端部にグリツパ２又はその類似物を備えたアー
   ム１を有する操作装置であつて、該アーム１が第１及び
   第２のリンク３、４、１つの連結リンク５及び１つのウ
   ェブリンク６より成る四節連鎖リンク系３、４、５、６
   に配置されており、かつ旋回可能な重量補償系９に支持
   されており、この場合アーム１に四節連鎖リンク系３、
   ４、５、６の第１及び第２の２つのリンク３、４の各一
   端がヒンジａ及びヒンジｂを介して連結されていて、上
   記ヒンジａ及びヒンジｂ間のアーム部分が四節連鎖リン
   ク系の連結リンク５をなしており、かつ上記第１のリン
   ク３の他端は操作装置のブラケット７に対して不動の支
   承部ｃに旋回可能に支承されており、上記の第２のリン
   ク４の他端は、ブラケット７に対して不動の支承部ｃを
   中心にして旋回可能なウェブリング６にヒンジｄを介し
   て連結されており、上記ウェブリング６が重量補償系９
   に作用接続している形式のものにおいて、重量補償系９
   が旋回可能に支承された支持レバー１７を有しており、
   該支持レバー１７に第１及び第２の２つの連結レバー１
   ３、１５の各一端が１つの共通のヒンジ１４を介して連
   結されており、上記第１の連結レバー１５の他端が、ウ
   ェブリング６に上記の第２のリンク４が連結されている
   上記のヒンジｄに、連結されていて上記の第２のリンク
   ４を支持しており、かつ上記の第２の連結レバー１３が
   上記の第１のリンク３にあるヒンジｃ′に連結されてお
   り、該ヒンジｃ′が、ウェブリンク６と上記の第２のリ
   ンク４とを連結している上記ヒンジｄの側へ向つて、ブ
   ラケット７に対して不動の支承部ｃから離して配置され
   ていることを特徴とする、重量補償系を有する操作装置
   。 ２ ウェブリング６のヒンジｄの側へ向つて支承部ｃか
   ら離して配置されているヒンジｃ′がブラケット７に対
   して不動の支承部ｃに旋回可能に支承されている上記第
   １のリンク３の短い脚状部１２に配置されている特許請
   求の範囲第１項記載の操作装置。 ３ 上記第１の連結レバー１５によつて支持された第２
   のリンク４が四節連鎖リンク系のグリツパ２側にある特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の操作装置。 ４ 支持レバー１７が旋回可能に支承された圧力空気シ
   リンダ９内に支持されている特許請求の範囲第１項記載
   の操作装置。