JPS6225349Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は塗装用ロボツト、溶接用ロボツト等の
工業用ロボツトの動作機構を構成する支柱のバラ
ンス装置に関するものである。

第１図ないし第３図に従来技術による工業用ロ
ボツトとして塗装用ロボツトを示す。

まず第１図において、１はロボツト本体で、該
ロボツト本体１は基台２上に設けたターンテーブ
ル３と、該ターンテーブル３上に回動可能に立設
した支柱４と、該支柱４の上端に回動可能に設け
たアーム５に、該アーム５の先端に揺動可能に取
付けた手首部６とからなる動作機構を有し、手首
部６には塗装機７が取付けられている。そして、
前述の動作機構を駆動する駆動手段としては、基
台２に内装されたターンテーブル３を回動させる
油圧シリンダ（図示せず）と、一端がターンテー
ブル３に取付けられ、他端が支柱４の上部に取付
けられた支柱４の回動用の油圧シリンダ８と、支
柱４とアーム５との間に取付けられたアーム５回
動用の油圧シリンダ９と、手首部６に内装された
該手首部６を揺動するためのロータリアクチユエ
ータ（図示せず）とから形成される。

１０は支柱４を常時直立状態に保持させるため
のバランス装置としてのばねで、該ばね１０はタ
ーンテーブル３上に固着して設けた支持ブラケツ
ト１１と支柱４の上部に突設したピン１２との間
に張設され、全体が保護カバー１３によつて覆わ
れている。

さらに、１４は支柱４を回動可能に支持するた
めのターンテーブル３上に固着された取付ブラケ
ツト、１５は取付ブラケツト１４に対して支柱４
を回動可能に支持する回動軸を示し、前記ばね１
０の支持ブラケツト１１への取付位置は、第２図
に示したように、回動軸１５の取付位置より上方
となつている。また、当該バランス装置としての
ばね１０は支柱の両側に設けられている。

前述の構成を有する塗装用ロボツトはコンベヤ
上を搬送される被塗物に対して塗装を行なうもの
で、塗装作業中は被塗物の塗装部位に応じて塗装
機７に最適姿勢をとらせる必要がある。このため
に、塗装中は駆動手段を適宜駆動することによつ
てターンテーブル３、支柱４、アーム５、手首部
６からなる動作機構が変位せしめられる。

塗装作業が終了すると、動作機構を構成する各
部材を元の位置に復帰させる必要がある。支柱４
と支持ブラケツト１１との間に設けられたバラン
ス装置としてのばね１０は該支柱４を元の直立状
態に復元させる機能を果す。

そこで、第３図に基づき前述のバランス機構の
作動について説明する。同図に示したように、支
柱４がその直立位置から角度αだけ傾いた２点鎖
線で示した位置にあるとする。この状態において
は、ばね１０のばね力ｆが支柱４側の取付位置Ａ
から支持ブラケツト１１側の取付位置Ｂの方向に
作用する。そして、この取付位置Ｂは支柱４の回
動中心Ｃより上方に位置しているから、ばね１０
の中心線ABと支柱４の軸線ACとの間に角度βが
生じる。このために、ばね１０のばね力ｆには支
柱４に垂直で、直立位置における取付部A′方向
への分力ｆ_xが発生する。この分力ｆ_xによつて支
柱４は直立状態となる方向に変位せしめられる。
そして、当該分力ｆ_xは角度βにより決定される
もので、この角度βは回動軸１５の取付位置Ｃと
ばね１０の支持ブラケツト１１への取付位置Ｂと
の間の間隔ｌにより決定されることになる。

然るに、ばね１０は支柱４、アーム５、手首部
６および塗装機７の全荷重を受けることになり、
しかも塗装作業終了後には支柱４は速やかに直立
位置に復元させる必要がある。このために分力ｆ
_xを可及的に大きくしなければならない。しかし
分力ｆ_xを決定する要因となるばね１０の取付位
置Ｂと支柱４の回動中心Ｃとの間隔ｌを大きくす
ることは支柱の直立位置での支持が不安定になる
から、この間隔ｌをあまり大きくすることはでき
ない。従つて、角度βを大きくすることができ
ず、分力ｆ_xを大きくすることはできない。前述
の点から、支柱４を迅速かつ円滑に直立位置に復
元させるにはばね１０のばね力ｆ自体を大きくし
なければならなくなる。このようにばね力ｆを大
きくするためにはばね１０の線径やコイル径を大
きくする必要があり、ばね１０が大型化する欠点
があつた。また、この直立位置への復元力をさら
に良好なものとするために、支柱４の両側部にば
ね１０が設けられており、このために工業用ロボ
ツト全体の構造が複雑となる欠点もあつた。

本考案は前述した従来技術の欠点に鑑みなされ
たもので、ばね力の分力を大きくすることによ
り、作業終了後に支柱を速やかに直立位置に復元
させることができるようにした工業用ロボツトの
バランス装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本考案は、基部に
回動軸を介して支柱の基端側を回動可能に立設し
てなる工業用ロボツトにおいて、前記支柱の基端
側に位置して前記回動軸と同軸に固定して設けら
れた固定スプロケツトと、前記支柱の上部側に回
転可能に設けられた可動スプロケツトと、該可動
スプロケツトと固定スプロケツトとの間に巻回し
て設けられたチエーンと、前記可動スプロケツト
に半径方向外方に突出した状態で取付けられると
共に鉛直線上を下方に垂下した状態で配置され、
垂下側先端がばね取付位置となつた腕木と、該腕
木と対向するように前記基部に固着され、先端側
が前記回動軸よりも上方に位置してばね取付位置
となつた支持ブラケツトと、前記支柱に鉛直方向
のモーメントを作用させるように、前記腕木のば
ね取付位置と支持ブラケツトのばね取付位置との
間に張設されたばねとから構成したことを特徴と
する。

このように構成することにより、支柱を回動し
たときには、チエーンを介して可動スプロケツト
も該支柱の回動角と同一角度回動せしめられ、こ
のときばねのばね力によつて可動スプロケツト、
および支柱には大きな分力が作用し、前記ばねの
ばね力が小さくても、支柱は迅速かつ円滑に直立
位置への復元が可能となる。

以下、第４図および第５図に基づき本考案の実
施例について説明する。

同図において、第２図と同一構成要素について
は同一符号を付してその説明を省略するものとす
る。支柱２１はターンテーブル３上に固着して設
けた取付ブラケツト２２，２２により回動軸２３
を介して回動自在に支持されている。該回動軸２
３は取付ブラケツト２２から外方に突出せしめら
れ、その先端部に固定スプロケツト２４が嵌合せ
しめられている。該固定スプロケツト２４は取付
ブラケツト２２に固着され、または回動軸２３が
非回転の場合には該回動軸２３に固着される等に
より非回転状態にして取付けられている。

一方、支柱２１の上方部位には回転軸２５が取
付けられ、該回転軸２５には固定スプロケツト２
４と同径の可動スプロケツト２６が回動自在に嵌
合されている。そして、支柱２１が直立状態にあ
るときには、固定スプロケツト２４の中心と可動
スプロケツト２６の中心とは同一垂直線上に配置
するように構成されている。２７は固定スプロケ
ツト２４と可動スプロケツト２６との間に巻回し
て設けたチエーンを示し、支柱２１が回動軸２３
を中心として回動するときには該チエーン２７に
よつて可動スプロケツト２６が回動せしめられる
ようになつている。

可動スプロケツト２６にはその半径方向外方に
突出する状態に腕木２８が取付けられている。該
腕木２８は支柱２１が直立位置にあるときには鉛
直状態、即ち固定スプロケツト２４の中心と可動
スプロケツト２６の中心とを結ぶ垂直線上に配置
せしめられている。２９はばねで、該ばね２９の
一端は腕木２８に設けた軸受３０に支持されたピ
ン３１に取付けられている。そして、ばね２９の
他端はターンテーブル３上に固着して設けた支持
ブラケツト３２に取付けられている。即ち、該ば
ね２９の支持ブラケツト３２への取付けは腕木２
８への取付けと同様軸受３３に支持されたピン
（図示せず）により行なわれ、しかも該ばね２９
の支持ブラケツト３２への取付位置は前述の垂直
線上における回動軸２３の上方位置となつてい
る。

このように構成されるバランス装置は支柱２１
の片側にのみ設けられている。

本考案に係る工業用ロボツトのバランス装置は
前述の構成を有するもので、次に第５図に基づい
てその作動について説明する。

支柱２１は支持ブラケツト３２と腕木２８との
間にばね２９が張設されており、また固定スプロ
ケツト２４と可動スプロケツト２６との間にチエ
ーン２７が巻回して設けられているから、常時に
おいては安定した状態で直立位置に保持されてい
る。そこで、支柱２１が第５図中矢印の方向に回
動せしめられると、チエーン２７は同図中矢印の
方向に送られる。このために可動スプロケツト２
６は図中矢印の方向に回転せしめられる。そし
て、チエーン２７の送り量は可動スプロケツト２
６を支柱２１の回動角と同じ角度回転させる量で
あるから、腕木２８は支柱２１の回動角のいかん
に拘らず常に鉛直状態となつている。

そして、支柱２１が第５図中２点鎖線で示した
ようにその直立位置から角度θだけ傾斜した状態
にあるとする。この状態においては固定スプロケ
ツト２４の中心Ｏと可動スプロケツト２６の中心
Ｐを結ぶ線OPと可動スプロケツト２６の中心Ｐ
とピン３１の取付部の位置Ｑとを結ぶ線PQとの
間の角度もθとなつている。そして、ばね２９の
ばね力Ｆによりピン３１の取付位置Ｐに支持ブラ
ケツト３２側のばね２９の取付位置Ｒ方向に引張
られる。そして、可動スプロケツト２６は回転可
能となつているから、前述のばね力Ｆにより可動
スプロケツト２６の回転方向、即ち点Ｐを中心と
し、半径とする円の接線方向における分力Ｆ_x
が生じ、この分力Ｆ_xで可動スプロケツト２６を
回動させる。そして、該可動スプロケツト２６に
は固定スプロケツト２４との間にチエーン２７が
巻回して設けられているから、可動スプロケツト
２６の回動により支柱２１は直立状態となる方向
に回動せしめられる。このように、可動スプロケ
ツト２６には大きな分力Ｆ_xが作用するから、支
柱２１の回動動作は迅速かつ円滑に行なわれる。
支柱２１が直立状態になると、可動スプロケツト
２６に対するばね２９のばね力Ｆの分力Ｆ_xは零
となるから、支柱２１はばね２９の引張力および
可動スプロケツト２６とチエーン２７との噛合力
により直立状態に安定的に保持される。

なお、前述の実施例においては本考案に係るバ
ランス装置を塗装用ロボツトとして用いる場合に
ついて説明したが、溶接用ロボツト等他の工業用
ロボツトとしても用いることができるのは勿論で
ある。またばね２９の腕木２８および支持ブラケ
ツト３２への取付けは軸受３０，３３を介して行
なうものとして述べたが、これはばね２９にねじ
り力が作用するのを防止するためのものであつ
て、ねじり力を考慮する必要がない場合には、必
ずしも軸受３０，３３を設ける必要はない。さら
にまた、ターンテーブル３と支柱２１との間にバ
ランス装置を設けるものとして述べたが、支柱２
１と該支柱２１の先端部に設けられるアームとの
間にも同様のバランス装置を設けてもよい。ま
た、必ずしもターンテーブル３を設ける必要はな
く、基台２に取付ブラケツト２２、支持ブラケツ
ト３２とを直接設け、該支持ブラケツト２２と支
柱２１との間にバランス装置を設ける構成として
もよい。さらに、固定スプロケツト２４と可動ス
プロケツト２６とは同径であるものとして述べた
が、可動スプロケツト２６を固定スプロケツト２
４より大径とすればピン３１の回動角が大きくな
つてばね２９の伸び量が増大し、また固定スプロ
ケツト２４を大径にすれば、ピン３１の回動角は
小さくなつてばね２９の伸び量が減少する。従つ
て、固定スプロケツト２４と可動スプロケツト２
６との直径を適宜異なるように形成すれば、支柱
２１の復元力を調整することができる。

以上詳細に述べたように、本考案に係る工業用
ロボツトのバランス装置によれば、支柱を回動さ
せたときに腕木と支持ブラケツトとの間に設けら
れたばねのばね力分力を従来技術のものに比較し
て大きくすることができるから、支柱に対する直
立状態への復元力を著しく大きくすることがで
き、またばねのばね効率を有効に利用することが
できるから、強いばね力を必要とすることなく支
柱を迅速かつ円滑に直立状態に復元させ、かつ直
立状態に安定的に保持させることができる。従つ
て、バランス装置をコンパクトに形成することが
できると共に、支柱の片側のみに設けるだけで十
分となるから、その構造が簡素化される等幾多の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来技術を示すものであ
つて、第１図は工業用ロボツトとしての塗装用ロ
ボツトの外観図、第２図はバランス装置を示す斜
視図、第３図は第２図のバランス装置の作動説明
図、第４図および第５図は本考案の実施例を示す
ものであつて、第４図はバランス装置を示す斜視
図、第５図は第４図のバランス装置の作動説明図
である。 ２……基台、３……ターンテーブル、２１……
支柱、２３……回動軸、２４……固定スプロケツ
ト、２６……可動スプロケツト、２７……チエー
ン、２８……腕木、２９……ばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 基部に回動軸を介して支柱の基端側を回動可能
   に立設してなる工業用ロボツトにおいて、前記支
   柱の基端側に位置して前記回動軸と同軸に固定し
   て設けられた固定スプロケツトと、前記支柱の上
   部側に回転可能に設けられた可動スプロケツト
   と、該可動スプロケツトと固定スプロケツトとの
   間に巻回して設けられたチエーンと、前記可動ス
   プロケツトに半径方向外方に突出した状態で取付
   けられると共に鉛直線上を下方に垂下した状態で
   配置され、垂下側先端がばね取付位置となつた腕
   木と、該腕木と対向するように前記基部に固着さ
   れ、先端側が前記回動軸よりも上方に位置してば
   ね取付位置となつた支持ブラケツトと、前記支柱
   に鉛直方向のモーメントを作用させるように、前
   記腕木のばね取付位置と支持ブラケツトのばね取
   付位置との間に張設されたばねとから構成したこ
   とを特徴とする工業用ロボツトのバランス装置。