JPS6125788A - Balancer for robot arm - Google Patents

Balancer for robot arm

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Publication number
JPS6125788A
JPS6125788A JP14386684A JP14386684A JPS6125788A JP S6125788 A JPS6125788 A JP S6125788A JP 14386684 A JP14386684 A JP 14386684A JP 14386684 A JP14386684 A JP 14386684A JP S6125788 A JPS6125788 A JP S6125788A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
biasing means
square
shaft
interposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14386684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
白井 洋二
義孝 渡辺
中島 康幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daifuku Co Ltd
Original Assignee
Daifuku Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daifuku Co Ltd filed Critical Daifuku Co Ltd
Priority to JP14386684A priority Critical patent/JPS6125788A/en
Publication of JPS6125788A publication Critical patent/JPS6125788A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、上下に配置される部材を前後揺動可能なアー
ムによって前後に相対移動可能に連結した産業用ロボッ
トに於いて、前記アームを重力による倒伏モーメントに
対抗して起立方向に付勢し、当該アームを重力に対して
平衡させるために使用するバランス装置に関するもので
ある。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an industrial robot in which members disposed above and below are connected so as to be relatively movable back and forth by an arm that can swing back and forth. This invention relates to a balance device that is used to bias the arm in an upright direction against the collapse moment caused by gravity and to balance the arm against gravity.

(従来の技術及びその問題点) 従来のロボットアームのバランス装置としては、前記ア
ームが平行な2本のリンクによって構成されている場合
、前記両リンク間を押し拡げるシリンダーユニットが利
用されていた。このようなバランス装置では、前記シリ
ンダーユニットに適当に調整された流体圧を供給しなけ
ればならず、バランス装置全体として非常に高価につく
欠点があった。しかも流体圧供給系が故障するとバラン
ス力がなくなり、ロボットアームが重力によって不測に
倒伏する恐れもあった。
(Prior Art and its Problems) As a conventional balance device for a robot arm, when the arm is constituted by two parallel links, a cylinder unit has been used that pushes apart the space between the two links. In such a balance device, a suitably regulated fluid pressure must be supplied to the cylinder unit, and the balance device as a whole has the drawback of being very expensive. Moreover, if the fluid pressure supply system malfunctioned, the balance force would be lost, and there was a risk that the robot arm would collapse unexpectedly due to gravity.

このような問題点を解決するために、一般に捩じリスプ
リングと同様に使用されるラバースプリング、即ち角軸
とこの角軸に遊嵌された角筒との間に、両者を左右何れ
にも弾性に坑して相対回転可能に結合するゴム等の弾性
体を介装した付勢手段をバランス装置として使用するこ
とも考えられるが、この種の付勢手段の第一の問題点は
、前記角軸と角筒との間で許容される相対回転範囲が比
較的小さいため、当該許容回転範囲よりも大きな揺動範
囲を持つロボットアームのバランス装置として適用出来
ない点にある。又、第二の問題点は、ロボットアームの
バランス装置として前記付勢手段を単に複数併用しても
、前記アームが前方に傾倒しているときと後方に傾倒し
ているときとで、当該アームに起立方向に作用する付勢
力(バランス力)の大きさを変えることが出来ない点に
ある。
In order to solve these problems, a rubber spring, which is generally used in the same way as a torsional respring, is installed between a square shaft and a square tube loosely fitted to the square shaft. It is also conceivable to use a biasing means interposed with an elastic body such as rubber that is elastically coupled so as to be relatively rotatable, but the first problem with this type of biasing means is that the Since the allowable relative rotation range between the square shaft and the square tube is relatively small, it cannot be applied as a balance device for a robot arm that has a swing range larger than the permissible rotation range. The second problem is that even if a plurality of biasing means are used in combination as a balance device for a robot arm, the force of the arm will be different when the arm is tilted forward and when it is tilted backward. The problem is that it is not possible to change the magnitude of the biasing force (balance force) that acts in the standing direction.

(問題点を解決するための手段) 第一発明は、上記の第一の問題点を解決するために成さ
れたものであって、その特徴は、上下に配置される部材
を前後播動可能なアームによって前後に相対移動可能に
連結したロボ7)に於いて、前記上下両アーム枢着部材
の少なくとも一方と前記アームとの間に、角軸とこの角
軸に遊嵌された角筒との間に両者を左右何れにも弾性に
抗して相対回転可能に保持する弾性体を介装した付勢手
段を、前記アームを前後傾倒姿勢から起立方向に付勢す
る状態に介装し、この付勢手段に於ける角筒又は角軸の
一方と、これに連結される前記アーム又はアーム枢着部
材との間には、前記アームの起立姿勢に於ける一定範囲
内揺動時に前記付勢手段を遊転させる遊び空間を形成し
た点にある。
(Means for solving the problem) The first invention was made to solve the first problem mentioned above, and its feature is that the members arranged above and below can be moved back and forth. In the robot 7), which is connected by an arm so as to be relatively movable back and forth, a square shaft and a square tube loosely fitted on the square shaft are provided between at least one of the upper and lower arm pivot members and the arm. A biasing means having an elastic body interposed between the arm and the arm, which holds the arm relatively rotatably against elasticity in either the left or right direction, is interposed in such a manner that the arm is biased in the standing direction from the forward and backward tilted posture; There is a gap between one of the square tube or the square shaft of this biasing means and the arm or the arm pivot member connected thereto, when the arm swings within a certain range in the upright position. The point is that a play space is formed in which the power means can be freely rotated.

又、第二発明は、前記第一の問題点と共に前記第二の問
題点を解決するために成されたものであって、その特徴
は、上下に配置される部材を前後揺動可能なアームによ
って前後に相対移動可能に連結し、更に上方部材に対し
て上下揺動可能なアームを介して先端可動部材を連結し
たロボットに於いて、前記上下両アーム枢着部材の少な
くとも一方と前記アームとの間に、角軸とこの角軸に遊
嵌された角筒との間に両者を左右何れにも弾性に抗して
相対回転可能に保持する弾性体を介装した第一付勢手段
を、前記アームを前後傾倒姿勢から起立方向に付勢する
状態に介装し、この付勢手段に於ける角筒又は角軸の一
方と、これに連結される前記アーム又はアーム枢着部材
との間には、前記アームの起立姿勢に於ける一定範囲内
揺動時に前記付勢手段を遊転させる遊び空間を形成し、
更に前記上下両アーム枢着部材の少なくとも一方と前記
アームとの間に前記付勢手段と同様の第二付勢手段を介
装し、この第二付勢手段に於ける角筒又は角軸の一方と
、これに連結される前記アーム又はアーム枢着部材との
間には、前記アームが前記第一付勢手段の付勢力に抗し
て前記先端可動部材のある側へ揺動傾倒するとき以外に
は前記第二付勢手段を遊転させる遊び空間を形成した点
にある。
Further, the second invention has been made to solve the second problem as well as the first problem, and is characterized by an arm that can swing the members arranged vertically back and forth. In the robot, the distal end movable member is connected via an arm that can move vertically relative to the upper member, and at least one of the upper and lower arm pivot members and the arm. A first biasing means is interposed between the square shaft and the square tube loosely fitted to the square shaft, and an elastic body is interposed between the square shaft and the square tube loosely fitted to the square shaft to allow relative rotation between the square shaft and the square tube. , the arm is biased in the upright direction from the forward and backward tilted position, and one of the square cylinder or the square shaft in this biasing means is connected to the arm or the arm pivot member connected thereto. A play space is formed therebetween, in which the biasing means is allowed to rotate freely when the arm swings within a certain range in an upright position;
Further, a second biasing means similar to the biasing means is interposed between at least one of the upper and lower arm pivot members and the arm, and the second biasing means has a rectangular tube or a square shaft. When the arm swings and tilts toward the side where the distal end movable member is located against the urging force of the first urging means, the arm is connected to the arm or the arm pivot member connected thereto. The other feature is that a play space is formed in which the second biasing means rotates freely.

(作用) 前記の第一発明によるバランス装置では、起立姿勢にあ
る前記アームが前記一定範囲内で揺動するとき、即ち当
該アームに作用する倒伏モーメントが非常に小さい領域
でアームが揺動するときには、前記付勢手段はそのアー
ムと一体に遊転するだけで当該アームに対するバランス
力付与手段としての機能を行わない、そして当該アーム
が前記一定範囲、即ち付勢手段に対する不感帯を越えて
前後に揺動するときのみ、このアームの揺動に伴って前
記付勢手段の角軸と角筒とが前記弾性体の弾性に抗して
相対回転し、弾性変形した前記弾性体の復元力が重力に
対抗するバランス力として前記アームに作用することに
なる。
(Function) In the balance device according to the first invention, when the arm in the upright position swings within the certain range, that is, when the arm swings in a region where the lodging moment acting on the arm is very small. , the biasing means only freely rotates together with the arm and does not function as a means for applying a balancing force to the arm, and the arm swings back and forth beyond the certain range, that is, the dead zone for the biasing means. Only when the arm swings, the square axis of the biasing means and the square tube rotate relative to each other against the elasticity of the elastic body, and the restoring force of the elastic body that has been elastically deformed is applied to gravity. It will act on the arm as an opposing balancing force.

又、前記第二発明によるバランス装置では、前記第一発
明の作用に加えて次の作用が行われる。
Further, in the balance device according to the second invention, the following action is performed in addition to the action of the first invention.

即ち、前記上下揺動ア−ふと先端可動部材との存在によ
り、前後揺動アームに作用する倒伏モーメントは、当該
アームが前方に揺動したときの方が後方に揺動したとき
よりも大きくなるが、前記前後揺動アームが前記第一付
勢手段に対する不感帯を越えて後方に揺動したときには
、第二付勢手段は当sgj7−ムと共に遊転するだけで
、第一付勢手段のみが当該アームに対し倒伏モーメント
に対抗するバランス力を付与し、前記前後揺動アームが
第一付勢手段に対する不感帯を越えて前方に揺動したと
きには、第−及び第一付勢手段が機能してその両方の付
勢手段のバランス力が当該アームに対し起立方向に作用
することになる。
That is, due to the presence of the vertically swinging arm and the movable end member, the lodging moment acting on the front and back swinging arm is larger when the arm swings forward than when it swings backward. However, when the longitudinal swinging arm swings backward beyond the dead zone for the first biasing means, the second biasing means simply rotates freely together with the first biasing means, and only the first biasing means A balance force is applied to the arm to counter the lodging moment, and when the longitudinal swinging arm swings forward beyond a dead zone relative to the first biasing means, the second and first biasing means function. The balance force of both biasing means acts on the arm in the upright direction.

(実施例) 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
する。
(Example) An example of the present invention will be described below based on the attached illustrative drawings.

第1図に於いて、1は垂直軸の周りで回転可能な回転台
であって、基台2上に軸支され且つ基台2内の回転駆動
手段により正逆任意の方向に回転せしめられる。3は中
間可動部材であって、前後揺動アーム4を介して前記回
転台1に前後平行移動可能に支持されている。前記前後
揺動アーム4は、前記回転台1と中間可動部材3と共に
平行四速リンクを形成する、互いに平行な駆動リンク5
と姿勢保持用リンク6とから構成されている。7は先端
可動部材であって、上下揺動アーム8を介して前記中間
可動部材3に上下平行移動可能に支持されている。前記
上下揺動アーム8は、前記中間可動部材3と先端可動部
材7と共に平行四速リンクを構成する、互いに平行な駆
動リンク9と姿勢保持用リンク10とから構成されてい
る。11は、駆動リンク5を介して前後揺動アーム4を
回転台1に対し前後方向に揺動させる空圧モーターであ
って、前記回転台1に取り付けられている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotary table rotatable around a vertical axis, which is rotatably supported on a base 2 and can be rotated in any direction forward or reverse by a rotation drive means within the base 2. . Reference numeral 3 denotes an intermediate movable member, which is supported by the rotary table 1 via a longitudinal swing arm 4 so as to be movable longitudinally and in parallel. The longitudinal swinging arm 4 is connected to a drive link 5 parallel to each other, forming a parallel four-speed link together with the rotary table 1 and the intermediate movable member 3.
and a posture maintaining link 6. Reference numeral 7 denotes a distal end movable member, which is supported by the intermediate movable member 3 via a vertically swinging arm 8 so as to be vertically movable in parallel. The vertically swinging arm 8 is composed of a drive link 9 and a posture holding link 10 that are parallel to each other and constitute a parallel four-speed link together with the intermediate movable member 3 and the distal end movable member 7. Reference numeral 11 denotes a pneumatic motor that swings the back-and-forth swinging arm 4 in the front-rear direction with respect to the rotary table 1 via the drive link 5, and is attached to the rotary table 1.

12は、駆動リンク9を介して前記上下揺動アーム8を
前記中間可動部材3に対し上下方向に揺動させる空圧モ
ーターであって、前記中間可動部材3に取り付けられて
いる。前記先端可動部材7には、図示省略しているが適
当な駆動用アクチュエーターを備えたロボットハンドが
取り付けられる以上のように構成された空圧作動ロボッ
トは、回転台1の回転、この回転台1に対するアーム4
の前後方向の揺動、及び中間可動部材3に対するアーム
8の上下方向の揺動を適宜組み合わせることにより、先
端可動部材7を基台2に対して姿勢を一定に保ったまま
で任意の位置へ移動させることが出来る。
Reference numeral 12 denotes a pneumatic motor that swings the vertically swinging arm 8 in the vertical direction relative to the intermediate movable member 3 via the drive link 9, and is attached to the intermediate movable member 3. A robot hand equipped with an appropriate drive actuator (not shown) is attached to the tip movable member 7. Arm 4 against
By appropriately combining the back and forth rocking of the arm 8 and the vertical rocking of the arm 8 relative to the intermediate movable member 3, the tip movable member 7 can be moved to an arbitrary position while keeping its posture constant relative to the base 2. I can do it.

次に上記のロボットに於ける本発明のバランス装置を第
2図乃至第6図に基づいて説明すると、前記前後揺動ア
ーム4に於ける姿勢保持用リンク6と回転台1との間に
第一付勢手段13が介装され、駆動リンク5と中間可動
部材3との間に第二付勢手段14が介装される。
Next, the balance device of the present invention in the above-mentioned robot will be explained based on FIGS. 2 to 6. There is a One urging means 13 is interposed, and a second urging means 14 is interposed between the drive link 5 and the intermediate movable member 3.

第−及び第二、何れの付勢手段13.14も、断面正方
形の角軸15とこれに遊嵌された断面正方形の角筒16
、及び両者間に介装された周方向複数個のゴム等の弾性
体17から構成されている。18は、前記角軸15の弾
性体17に接する箇所に外嵌させた角筒状カラーである
。前記弾性体17は断面略三角形の棒状のものであって
、前記角筒16の四隅とこれに対向させた角軸15(カ
ラー18)の四側面との間の断面三角形の空間を夫々各
別に埋めるように内装されている。
Both the first and second biasing means 13.14 include a square shaft 15 with a square cross section and a square tube 16 with a square cross section loosely fitted therein.
, and a plurality of elastic bodies 17 such as rubber in the circumferential direction interposed between the two. Reference numeral 18 denotes a square tubular collar that is fitted onto the square shaft 15 at a location in contact with the elastic body 17 . The elastic body 17 is a bar-shaped member having a substantially triangular cross section, and separates the spaces having a triangular cross section between the four corners of the square tube 16 and the four sides of the square shaft 15 (collar 18) opposed thereto. It is decorated to fill.

第一付勢手段13は、その角軸15の両端突出軸部15
aが回転台1に軸受19を介して回転可能に支持され、
当該角軸15に於ける角軸部15bの両端に前記姿勢保
持用リンク6がブラケット20を介して取り付けられ、
当該リンク6が角軸15と共に当該角軸1Sの軸との周
りで揺動し得るように支持されている。又、角筒16は
左右一対の連結板21を介して前記回転台1に連結され
ている。この左右一対の連結板21は、前記回転台1内
に架設された取り付は部材22上に固着立設されており
、前記角筒16が貫通する角筒支持JL23に於いて、
15度の範囲内で当該角筒16が遊転するのを許す遊び
空間23aを備えている。
The first biasing means 13 has shaft portions 15 protruding from both ends of its square shaft 15.
a is rotatably supported on the rotary table 1 via a bearing 19,
The posture maintaining link 6 is attached to both ends of the square shaft portion 15b of the square shaft 15 via a bracket 20,
The link 6 is supported so as to be able to swing together with the square shaft 15 about the axis of the square shaft 1S. Further, the rectangular tube 16 is connected to the rotary table 1 via a pair of left and right connecting plates 21. The pair of left and right connecting plates 21 are fixed and erected on a member 22 installed in the rotary table 1, and in the square tube support JL23 through which the square tube 16 passes,
It is provided with a play space 23a that allows the rectangular tube 16 to freely rotate within a range of 15 degrees.

第二付勢手段14も前記第一付勢手段13と同様に、そ
の角軸15が駆動リンク5に固定され、角筒16が連結
板24を介して中間可動部材3に連結されている。従っ
て駆動リンク5は、第二付勢手段14の角軸15と共に
当該角軸15の軸との周りで中間可動部材3に対して揺
動する。又、前記連結板24は、中間可動部材3内に架
設された取り付は部材25に固着されており、前記角筒
16が貫通ずる角筒支持孔26に於いて、45度の範囲
内で当該角筒16が遊転するのを許す遊び空間26aを
備えている。
Similarly to the first urging means 13, the second urging means 14 also has its square shaft 15 fixed to the drive link 5, and its square tube 16 connected to the intermediate movable member 3 via the connecting plate 24. Therefore, the drive link 5 swings relative to the intermediate movable member 3 together with the square shaft 15 of the second biasing means 14 about the axis of the square shaft 15 . Further, the connecting plate 24 is fixed to a member 25 which is installed in the intermediate movable member 3, and the connecting plate 24 is fixed to the member 25 within a 45 degree range in the square tube support hole 26 through which the square tube 16 passes. It is provided with a play space 26a that allows the rectangular tube 16 to freely rotate.

前記第一付勢手段13に於ける連結板21の角筒支持孔
23及び遊び空間23aは、次の作用が行われるように
形成されている。
The rectangular cylinder support hole 23 and play space 23a of the connecting plate 21 in the first biasing means 13 are formed so as to perform the following functions.

即ち、姿勢保持用リンク6が第4図に示すように垂直に
起立する姿勢から第2図に示すように回転台1に対して
後方(矢印27方向)へ角度30″′の揺動範囲28内
で揺動するときは、第一付勢手段13の角筒16は連結
板21の角筒支持孔23によって当該リンク6と一体に
後方へ回転するのを阻止され、角軸15のみがリンク6
と一体に後方へ回転するので、角軸15と角筒16との
間で弾性体17が第2図に示すように弾性変形し、その
復元力がリンク6に対して起立方向のバランス力として
作用する。
That is, the posture holding link 6 changes from a vertically standing posture as shown in FIG. When the square tube 16 of the first biasing means 13 swings within the link 6, the square tube 16 of the first biasing means 13 is prevented from rotating rearward together with the link 6 by the square tube support hole 23 of the connecting plate 21, and only the square shaft 15 becomes the link. 6
The elastic body 17 is elastically deformed between the square shaft 15 and the square tube 16 as shown in FIG. 2, and the restoring force is applied to the link 6 as a balancing force in the standing direction. act.

姿勢保持用リンク6が垂直に起立する姿勢から前方(矢
印29方向)へ揺動するときは、第5図に示すように角
度15″の不感帯30の範囲内では、第一付勢手段13
の角筒16が連結板21の角筒支持孔23に於ける遊び
空間23a内で、角軸15及び弾性体17と一体にリン
ク6と共に前方へ遊転するので、弾性体17は変形せず
、第一付勢手段13はリンク6に対して起立方向へのバ
ランス力を付与しない。そして姿勢保持用リンク6が前
記不感帯30を越える角度30°の前方揺動範囲31内
を前方(矢印29方向)へ揺動するときは、第6図に示
すように第一付勢手段13の角筒16は連結板21の角
筒支持孔23によって当該リンク6と一体に前方へ回転
するのを阻止され、角軸15のみがリンク6と一体に前
方へ回転するので、角軸15と角筒16との間で弾性体
17が弾性変形し、その復元力がリンク6に対して起立
方向のバランス力として作用する。
When the posture holding link 6 swings forward (in the direction of arrow 29) from a vertically standing posture, the first biasing means 13 is activated within the dead zone 30 having an angle of 15'' as shown in FIG.
Since the square tube 16 freely rotates forward together with the square shaft 15 and the elastic body 17 together with the link 6 within the play space 23a in the square tube support hole 23 of the connecting plate 21, the elastic body 17 is not deformed. , the first biasing means 13 does not apply a balancing force to the link 6 in the upright direction. When the posture maintaining link 6 swings forward (in the direction of arrow 29) within the forward swing range 31 of 30 degrees beyond the dead zone 30, the first biasing means 13 is activated as shown in FIG. The square tube 16 is prevented from rotating forward together with the link 6 by the square tube support hole 23 of the connecting plate 21, and only the square shaft 15 rotates forward together with the link 6. The elastic body 17 is elastically deformed between it and the cylinder 16, and its restoring force acts on the link 6 as a balancing force in the upright direction.

前記第二付勢手段14に於ける連結板24の角筒支持孔
26及び遊び空間26aは、次の作用が行われるように
形成されている。
The rectangular tube support hole 26 and play space 26a of the connecting plate 24 in the second biasing means 14 are formed so as to perform the following functions.

即ち、駆動リンク5が第4図に示すように垂直に起立す
る姿勢から第2図に示すように回転台1に対して後方(
矢印27方向)へ角度306の揺動範囲28内で揺動す
るとき(中間可動部材3に対しては前方へ揺動するとき
)は、第二付勢手段14の角l#16が連結板24の角
筒支持孔26に於ける遊び空間26a内で、角軸15及
び弾性体17と一体にリンク5と共に遊転するので、弾
性体17は弾性変形せず、第二付勢手段14は駆動リン
ク5に対して起立方向へのバランス力を付与しない。
That is, the drive link 5 changes from a vertically standing position as shown in FIG. 4 to a position backward (
When swinging within the swing range 28 of the angle 306 (in the direction of arrow 27) (when swinging forward with respect to the intermediate movable member 3), the angle l#16 of the second biasing means 14 is connected to the connecting plate. Since the square shaft 15 and the elastic body 17 integrally rotate together with the link 5 in the play space 26a in the square tube support hole 26 of No. 24, the elastic body 17 is not elastically deformed and the second biasing means 14 is No balancing force is applied to the drive link 5 in the standing direction.

駆動リンク5が垂直に起立する姿勢から前方(矢印29
方向)へ揺動するとき(中間可動部材3に対しては後方
へ揺動するとき)は、第5図に示すように角度15°の
不感帯30の範囲内では、後方への揺動時と同様に前記
角筒16が遊び空間26a内で、角軸15及び弾性体1
7と一体にリンク5と共に前方へ遊転するだけで、弾性
体17は変形せず、第二付勢手段14はリンク5に対し
て起立方向へのバランス力を付与しない。そして駆動リ
ンク5が前記不感帯30を越えて角度30″の前方揺動
範囲31内を前方(矢印29方向)へ揺動するときは、
第6図に示すように第二付勢手段14の角筒16は連結
板24の角筒支持孔26によって当該リンク5と一体に
前方へ回転するのを阻止され、角軸15のみがリンク5
と一体に回転するので、角軸15と角筒16との間で弾
性体17が弾性変形し、その復元力がリンク5に対して
起立方向のバランス力として作用する。
From the vertical position of the drive link 5 to the front (arrow 29
As shown in FIG. 5, within the range of the dead zone 30 of 15°, when the movable member 3 is pivoted backwards (in the direction of the intermediate movable member 3), Similarly, the square tube 16 is connected to the square shaft 15 and the elastic body 1 in the play space 26a.
7 and the link 5, the elastic body 17 is not deformed, and the second biasing means 14 does not apply a balancing force to the link 5 in the upright direction. When the drive link 5 exceeds the dead zone 30 and swings forward (in the direction of arrow 29) within the forward swing range 31 at an angle of 30'',
As shown in FIG. 6, the square tube 16 of the second biasing means 14 is prevented from rotating forward together with the link 5 by the square tube support hole 26 of the connecting plate 24, and only the square shaft 15 is connected to the link 5.
Since the elastic body 17 rotates together with the square shaft 15 and the square tube 16, the elastic body 17 is elastically deformed, and the restoring force acts on the link 5 as a balancing force in the upright direction.

以上の作用から明らかなように、前後揺動アーム4は垂
直な起立姿勢から後方(矢印27方向)へは30@、前
方(矢印29方向)へは45″の範囲内で前後に揺動す
ることが出来、第一付勢手段13は、当該アーム4が角
度15°の不惑帯30を越える前後各30″の揺動範囲
28.31内にあるとき、当該アーム4に対してその角
度に対応した大きさの起立方向へのバランス力を付与す
る。即ち、前後揺動7−ム4は後方へ30゛、前方へ4
5°、合計75″の範囲で揺動するのに対して、第一付
勢手段13に於ける角軸15と角筒16とは中立位置を
中心にして前後各306、合計60″の範囲内で相対回
転することになる。
As is clear from the above action, the longitudinal swinging arm 4 swings back and forth within a range of 30" backward (in the direction of arrow 27) and 45" forward (in the direction of arrow 29) from the vertical standing position. When the arm 4 is within a swinging range 28.31 of 30'' in both the front and back that exceeds the 15-degree angle of the fuwaza band 30, the first biasing means 13 applies the force to the arm 4 at that angle. Provides a corresponding amount of balancing force in the standing direction. In other words, the back and forth swing 7-me 4 moves 30 degrees backward and 4 degrees forward.
5 degrees, a total range of 75'', whereas the square shaft 15 and square tube 16 of the first biasing means 13 swing in a range of 306 degrees front and back, a total of 60 inches, centering on the neutral position. There will be relative rotation within.

又、第二付勢手段14は、前後揺動アーム4が不感帯3
0を越える30°の前方揺動範囲31内にあるときのみ
、当該アーム4に対してその角度に対応した大きさの起
立方向へのバランス力を付与する。即ち、前後揺動アー
ム4は前記のように75°の範囲で前後に揺動するのに
対し、第二付勢手段14に於ける角軸15と角筒16と
は中立位置を中心に前方30°の範囲でのみ相対回転す
ることになる。
Further, the second biasing means 14 is configured such that the front and rear swinging arm 4 is in the dead zone 3.
Only when the arm 4 is within the forward swing range 31 of 30 degrees exceeding 0, a balancing force in the upright direction corresponding to the angle is applied to the arm 4. That is, while the longitudinal swinging arm 4 swings back and forth within a range of 75° as described above, the square shaft 15 and the square tube 16 of the second biasing means 14 swing forward about the neutral position. Relative rotation will occur only within a range of 30°.

従って、前後揺動アーム4に対して起立方向へ作用する
バランス力は、当該アーム4が、重力による倒伏モーメ
ントが非常に小さい領域、即ち前記第−及び第二再付勢
手段+314に対する不感帯30にあるときにはゼロ、
当該アーム4が前記不感帯30を越える後方揺動範囲2
8内にあるときには第一付勢手段13のみによって与え
られ、当該アーム4が前記不感帯30を越える前方揺動
範囲31内にあるときには第一付勢手段13と第二付勢
手段14の両方から与えられる。
Therefore, the balance force acting on the front-rear swing arm 4 in the upright direction is such that the arm 4 is in an area where the falling moment due to gravity is very small, that is, in the dead zone 30 with respect to the first and second re-energizing means +314. Sometimes zero,
A backward swing range 2 in which the arm 4 exceeds the dead zone 30
8, the force is applied only by the first biasing means 13, and when the arm 4 is within the forward swinging range 31 exceeding the dead zone 30, the force is applied by both the first biasing means 13 and the second biasing means 14. Given.

尚、第一付勢手段13と第二付勢手段14とは、夫々任
意の個数を使用することが出来る。特に実施例のように
前後揺動アーム4が2本のリンク5.6から構成されて
いるときは、リンク枢着部が合計4箇所あるので、各リ
ンク枢着部毎に前記付勢手段を分散配置することが出来
る。更に、一つのリンク枢着部に於いて、枢着軸心方向
に複数のけ勢手段を並設することも可能である。
Note that any number of first biasing means 13 and second biasing means 14 can be used. In particular, when the longitudinal swinging arm 4 is composed of two links 5 and 6 as in the embodiment, there are a total of four link joints, so the biasing means is applied to each link joint. Can be distributed. Furthermore, it is also possible to arrange a plurality of biasing means in parallel in the direction of the pivot axis in one link pivot portion.

又、実施例では付勢手段の角軸15をリンク側に連結し
、角筒16をリンク枢着部材側に連結したが、これを逆
にすることも出来る。更に、角筒16の支持部に、不惑
帯30を得るための遊び空間23a、26aを形成した
が、角軸15の支持部に当該遊び空間を形成することも
可能である。
Further, in the embodiment, the square shaft 15 of the biasing means is connected to the link side, and the square tube 16 is connected to the link pivot member side, but this can also be reversed. Furthermore, although the play spaces 23a and 26a for obtaining the fuwawa belt 30 are formed in the support portion of the square tube 16, it is also possible to form the play spaces in the support portion of the square shaft 15.

又、角軸支持部と角筒支持部の両方に遊び空間を設ける
ことも出来る。
Further, it is also possible to provide play space in both the square shaft support part and the square tube support part.

(発明の効果) 以上のように実施し得る本発明(第一発明)によれば、
ロボットアームの前後揺動範囲内に付勢手段に対する不
感帯を有せしめたので、前記付勢手段に於ける相対回転
許容範囲(即ち弾性体で結合された角軸と角筒との間で
許容される相対回転範囲)に比較して、ロボットアーム
の前後揺動範囲を大きくすることが出来る。換言すれば
、ロボットアームの前後揺動範囲よりも相対回転許容範
囲が小さな前記付勢手段を、当該ロボットアームに対す
るバランス力付与手段として活用することが出来るに至
ったのである。しかも前記付勢手段に対する不惑帯は、
ロボットアームに作用する倒伏モーメントが非常に小さ
い領域に設定されているので、当該不感帯の存在がロボ
ットアーム駆動系や安全性に対して実質的に悪影響を及
ぼす恐れはない。
(Effect of the invention) According to the present invention (first invention) that can be implemented as described above,
Since a dead zone for the biasing means is provided within the range of forward and backward swing of the robot arm, the relative rotation tolerance range of the biasing means (i.e., the tolerance between the rectangular shaft and the rectangular cylinder connected by an elastic body) (relative rotation range), it is possible to increase the range of back-and-forth swing of the robot arm. In other words, it has become possible to utilize the biasing means, which has a smaller allowable relative rotation range than the longitudinal swing range of the robot arm, as a means for applying a balancing force to the robot arm. Moreover, the fuwazai with respect to the biasing means is
Since the lodging moment acting on the robot arm is set in a very small region, there is no possibility that the existence of the dead zone will have a substantially negative effect on the robot arm drive system or safety.

又、第二発明のバランス装置によれば、前記のような付
勢力を動作途中で自在に調整することの出来ない付勢手
段をバランス力付与手段として使用するものでありなが
ら、後方に揺動した前後揺動アームに付与するバランス
力よりも、前方に揺動した当該アームに付与するバラン
ス力を必要なだけ大きくすることが出来る。従って、上
下揺動アームやこれによって支持される先端可動部材の
存在により、前後揺動アームが後方に揺動したときより
も前方に揺動した状態での倒伏モーメントが大きくなる
ことに対して、適合したバランスカを付与することが出
来る。
Further, according to the balance device of the second invention, although the above-mentioned biasing means whose biasing force cannot be freely adjusted during operation is used as the balancing force applying means, it is difficult to swing backward. The balance force applied to the forward-swinging arm can be made larger as necessary than the balance force applied to the forward-swinging arm. Therefore, due to the existence of the vertically swinging arm and the movable end member supported by it, the lodging moment is larger when the longitudinally swinging arm is swinging forward than when it is swinging backward. A suitable balance can be added.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はロボット全体の側面図、第2図は要部の一部切
り欠き拡大側面図、第3図は要部の縦断拡大正面図、第
4図乃至第6図はアーム揺動時の付勢手段の動作状態を
示す要部の縦断側面図である。 1・・・回転台、3・・・中間可動部材、4・・・前後
揺動アーム、5.9・・・駆動リンク、6.10・・・
姿勢保持用リンク、7・・・先端可動部材、8・・・上
下揺動アーム、11.12・・・空圧モーター、13・
・・第一付勢手段、14・・・第二付勢手段、15・・
・角軸、16・・・角筒、17・・・弾性体、21.2
4・・・連結板、23.26・・・角筒支持孔、23a
、26a・・・遊び空間、30・・・不感帯。
Figure 1 is a side view of the entire robot, Figure 2 is an enlarged side view with a partial cutout of the main parts, Figure 3 is an enlarged vertical front view of the main parts, and Figures 4 to 6 are when the arm swings. FIG. 6 is a longitudinal sectional side view of a main part showing the operating state of the biasing means. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotating table, 3... Intermediate movable member, 4... Front-rear swing arm, 5.9... Drive link, 6.10...
Posture holding link, 7... Tip movable member, 8... Vertical swing arm, 11.12... Pneumatic motor, 13.
...First biasing means, 14...Second biasing means, 15...
・Square shaft, 16... Square tube, 17... Elastic body, 21.2
4... Connecting plate, 23.26... Square tube support hole, 23a
, 26a...play space, 30...dead zone.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)上下に配置される部材を前後揺動可能なアームに
よって前後に相対移動可能に連結したロボットに於いて
、前記上下両アーム枢着部材の少なくとも一方と前記ア
ームとの間に、角軸とこの角軸に遊嵌された角筒との間
に両者を左右何れにも弾性に抗して相対回転可能に結合
する弾性体を介装した付勢手段を、前記アームを前後傾
倒姿勢から起立方向に付勢する状態に介装し、この付勢
手段に於ける角筒又は角軸の一方と、これに連結される
前記アーム又はアーム枢着部材との間には、前記アーム
の起立姿勢に於ける一定範囲内揺動時に前記付勢手段を
遊転させる遊び空間を形成して成るロボットアームのバ
ランス装置。
(1) In a robot in which members disposed vertically are connected so as to be relatively movable back and forth by an arm that can swing back and forth, an angular shaft is connected between at least one of the upper and lower arm pivot members and the arm. and a rectangular tube loosely fitted to the rectangular shaft, and a biasing means interposed between the elastic body and the rectangular tube that connects both of them so that they can rotate relative to each other against elasticity in either the left or right direction. The biasing means is interposed between one of the rectangular tube or the rectangular shaft and the arm or the arm pivot member connected thereto, so as to bias the arm in the upright direction. A balance device for a robot arm, which forms a play space in which the biasing means freely rotates when swinging within a certain range in a posture.
(2)上下に配置される部材を前後揺動可能なアームに
よって前後に相対移動可能に連結し、更に上方部材に対
して上下揺動可能なアームを介して先端可動部材を連結
したロボットに於いて、前記上下両アーム枢着部材の少
なくとも一方と前記アームとの間に、角軸とこの角軸に
遊嵌された角筒との間に両者を左右何れにも弾性に抗し
て相対回転可能に結合する弾性体を介装した第一付勢手
段を、前記アームを前後傾倒姿勢から起立方向に付勢す
る状態に介装し、この付勢手段に於ける角筒又は角軸の
一方と、これに連結される前記アーム又はアーム枢着部
材との間には、前記アームの起立姿勢に於ける一定範囲
内揺動時に前記付勢手段を遊転させる遊び空間を形成し
、更に前記上下両アーム枢着部材の少なくとも一方と前
記アームとの間に前記付勢手段と同様の第二付勢手段を
介装し、この第二付勢手段に於ける角筒又は角軸の一方
と、これに連結される前記アーム又はアーム枢着部材と
の間には、前記アームが前記第一付勢手段の付勢力に抗
して前記先端可動部材のある側へ揺動傾倒するとき以外
には前記第二付勢手段を遊転させる遊び空間を形成して
成るロボットアームのバランス装置。
(2) In a robot in which members disposed above and below are connected so as to be relatively movable back and forth by an arm that can swing back and forth, and a movable tip member is further connected to the upper member via an arm that can swing up and down. between at least one of the upper and lower arm pivot members and the arm, and a square shaft and a square tube loosely fitted to the square shaft, the two are rotated relative to each other against elasticity. A first biasing means interposed with an elastic body that can be coupled to the arm is interposed so as to bias the arm in the upright direction from the forward and backward tilted posture, and one of the square tube or the square shaft in this biasing means is provided. and the arm or the arm pivoting member connected thereto, a play space is formed in which the biasing means is allowed to freely rotate when the arm swings within a certain range in the upright position; A second biasing means similar to the biasing means is interposed between at least one of the upper and lower arm pivot members and the arm, and one of the square tube or the square shaft in the second biasing means , between the arm or the arm pivoting member connected thereto, except when the arm swings and tilts toward the side where the distal end movable member is located against the urging force of the first urging means. A robot arm balance device comprising a play space in which the second biasing means rotates freely.
JP14386684A 1984-07-10 1984-07-10 Balancer for robot arm Pending JPS6125788A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117237A (en) * 1990-09-05 1992-04-17 Nippon Fillester Co Ltd Ovum collector

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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