JPS63180491A - Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot - Google Patents

Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot

Info

Publication number
JPS63180491A
JPS63180491A JP813287A JP813287A JPS63180491A JP S63180491 A JPS63180491 A JP S63180491A JP 813287 A JP813287 A JP 813287A JP 813287 A JP813287 A JP 813287A JP S63180491 A JPS63180491 A JP S63180491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
balancer mechanism
cylinder
balancer
pressure
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
JP813287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
豊田 賢一
信利 鳥居
内藤 保雄
和久 大塚
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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 Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP813287A priority Critical patent/JPS63180491A/en
Publication of JPS63180491A publication Critical patent/JPS63180491A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

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〕 本発明は水平旋回軸線を中心として旋回するアームを有
した垂直多関節型ロボットのバランサ機構に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a balancer mechanism for a vertically articulated robot having an arm that pivots about a horizontal pivot axis.

〔従来の技術と問題点〕[Conventional technology and problems]

従来、水平旋回軸線を中心として旋回するアームを有し
た垂直多関節型ロボットのバランサ機構としてはコイル
ばねを用いたり、また外部から圧力空気を供給する空圧
シリンダ機構を用いていた。
Conventionally, a coil spring has been used as a balancer mechanism for a vertical articulated robot having an arm that rotates around a horizontal rotation axis, or a pneumatic cylinder mechanism that supplies pressurized air from the outside has been used.

然しなから、前者では大きな支持力発生のためには非常
に大きなばねとなりコンパクトさに欠け、また適切なば
ね定数と支持力とを有したばねを選択するという設計が
容易ではなかった。後者では外部圧力源を必要とすると
共に圧力空気供給配管等を配設するため作業領域が煩雑
になり、一方供給空気圧力の適正化制御が容易ではなか
った。
However, in the former case, in order to generate a large supporting force, a very large spring is required, which lacks compactness, and it is not easy to design a spring that has an appropriate spring constant and supporting force. The latter requires an external pressure source and requires the installation of pressure air supply piping, etc., making the work area complicated, and on the other hand, it is not easy to control the supply air pressure appropriately.

依って本発明は斯る問題点の解決を図るべく、大きな支
持力が得られると共にコンパクトで簡単な構造の垂直多
関節型ロボットのバランサ機構を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in order to solve these problems, it is an object of the present invention to provide a balancer mechanism for a vertically articulated robot that has a compact and simple structure that provides a large supporting force.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記発明目的に鑑みて、本発明は水平旋回軸線を中心と
して旋回するアームを該アームの旋回角度位置に応じて
支持する垂直多関節型ロボットのバランサ機構であって
、一端が前記アームの一端部を前記水平旋回軸線を中心
として旋回可能に支持する支持部に連結されて他端が前
記アームの他端部に連結され、前記アームが傾斜するに
従い閉空間内の気体を圧縮して該アームの支持作用を発
生する気体圧シリンダ機構を具備したことを特徴とする
垂直多関節型ロボットのバランサ機構を提供する。
In view of the above object of the invention, the present invention provides a balancer mechanism for a vertical multi-joint robot that supports an arm that rotates around a horizontal rotation axis according to the rotation angle position of the arm, wherein one end is connected to one end of the arm. is connected to a support part that supports it so as to be able to rotate about the horizontal rotation axis, and the other end is connected to the other end of the arm, and as the arm tilts, the gas in the closed space is compressed to cause the arm to A balancer mechanism for a vertically articulated robot is provided, characterized in that it is equipped with a pneumatic cylinder mechanism that generates a supporting action.

〔作 用〕[For production]

上記気体圧シリンダ機構によれば、ロボットのアームが
水平軸線を中心として旋回傾斜するに従い、シリンダ内
閉空間の気体が圧縮されて、その反力によってアームが
支持される。アームの傾斜が大きくなればなる程気体の
圧縮割合が大きくなり、それと共により大きな支持力が
発生する。
According to the above-mentioned gas pressure cylinder mechanism, as the arm of the robot turns and tilts about the horizontal axis, the gas in the closed space inside the cylinder is compressed, and the arm is supported by the reaction force. The greater the inclination of the arm, the greater the compression rate of the gas, and the greater the supporting force.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。第1図は本発明に係る気体圧シリンダ機構
図、第2図はバランサ機構を具備した垂直多関節型ロボ
ット図、第3図はバランサ機構の説明補助図である。
The present invention will be described in more detail below based on embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram of a pneumatic cylinder mechanism according to the present invention, FIG. 2 is a diagram of a vertical articulated robot equipped with a balancer mechanism, and FIG. 3 is an auxiliary diagram for explaining the balancer mechanism.

まず第2図を参照すると、ベース部10の上部には鉛直
軸線θを中心とした旋回の可能な旋回胴12が取付けら
れ、該旋回胴12に固定された支持部14により第1ア
ーム16はその下端部を水平軸線Wを中心として旋回可
能に支持されている。
First, referring to FIG. 2, a swinging trunk 12 capable of swinging around a vertical axis θ is attached to the upper part of the base part 10, and a first arm 16 is supported by a support part 14 fixed to the swinging trunk 12. The lower end portion thereof is supported so as to be pivotable about a horizontal axis W.

この第1アームの上端部には他の水平軸線Uを中心とし
て旋回可能な第2アーム42が取付けられ、この第2ア
ーム42の先端には3つの軸線γ、β及びαを中心とし
て旋回可能な手首部44が取付けられている。この手首
部44の先端に各種道具を取付けてロボット作業を行な
うが、水平軸MWを中心として第1アーム16を鉛直面
内で旋回させるW軸駆動モータMWには第1アーム16
、第2アーム42及び手首部44の重量や作業荷重に基
づく大きな負荷が作用する。このためその負荷調節用に
バランサ機構18がその一端を前記支持部14の上部に
水平軸線24を中心として回転可能に取付けられ、その
他端を第1アーム16の先端部に水平軸線26を中心と
して回転可能に取付けられてりる。従来においては、例
えば容器20内にコイルばねが内蔵されており、桿22
と容器20との相対移動に伴ないばねが圧縮、又は延長
されて支持力を発生していた。本発明ではピストン22
とシリンダ20との相対移動に伴ない支持力を発生させ
るバランサ機構18となっている。
A second arm 42 that can pivot about another horizontal axis U is attached to the upper end of this first arm, and the tip of this second arm 42 can pivot about three axes γ, β, and α. A wrist portion 44 is attached thereto. Various tools are attached to the tip of this wrist portion 44 to perform robot work.
, a large load based on the weight and work load of the second arm 42 and wrist portion 44 is applied. To adjust the load, a balancer mechanism 18 has one end attached to the upper part of the support part 14 so as to be rotatable about the horizontal axis 24, and the other end attached to the tip of the first arm 16 about the horizontal axis 26. It is rotatably mounted. Conventionally, for example, a coil spring is built in the container 20, and the rod 22
As the container 20 and the container 20 move relative to each other, the spring is compressed or expanded to generate a supporting force. In the present invention, the piston 22
The balancer mechanism 18 generates a supporting force as the cylinder 20 and the cylinder 20 move relative to each other.

第3図を参照して、第1アーム16の旋回傾斜角度δに
伴うバランサ機構18の作動を説明する。
Referring to FIG. 3, the operation of the balancer mechanism 18 in accordance with the rotational inclination angle δ of the first arm 16 will be described.

中心軸線Wを中心として第1アーム16が鉛直位置から
角度δだけ傾斜した位置を16′で示す。中心軸線Wと
前述の中心軸線24との距離をbで示し、鉛直位置にあ
るバランサ機構18の最小長さをaで示している。第1
アーム16はその旋回角度位置δに拘わらず長さCは一
定でありc”a+bである。一方、バランサ機構18は
その位置により長さa4 が変化する。
A position where the first arm 16 is inclined by an angle δ from the vertical position about the central axis W is indicated by 16'. The distance between the central axis W and the aforementioned central axis 24 is indicated by b, and the minimum length of the balancer mechanism 18 in the vertical position is indicated by a. 1st
The arm 16 has a constant length C, c''a+b, regardless of its turning angle position δ.On the other hand, the length a4 of the balancer mechanism 18 changes depending on its position.

a6=5丁bc case  テアo1) a6  ≧
a テある。この様にバランサ機構18は、第1アーム
16が旋回傾斜すると共にその長さaδが伸長され、こ
のことにより後述の第1図に示すシリンダ・ピストン機
構の作用或いは従来のばね機構により、前述の水平軸線
26に対応した第1アーム16の場所を作用点とし、中
心軸線Wを中心として該第1アーム16を元の鉛直位置
に引き戻す方向のバランサトルクTδを発生させる。こ
の時バランサ機構18−に発生するバランサ機構1どの
長手方向作用力をF、とすると、 T6 =Fδ・C−cos  (δ+φ)sinφ= 
(Ccos δ−b ) / a Jcosφ=C3t
n δ/ a 6 となる。
a6 = 5 bc case thea o1) a6 ≧
a There is. In this way, in the balancer mechanism 18, the first arm 16 rotates and tilts, and its length aδ is extended, and as a result, due to the action of the cylinder/piston mechanism shown in FIG. 1, which will be described later, or the conventional spring mechanism, the above-mentioned The position of the first arm 16 corresponding to the horizontal axis 26 is set as the point of action, and a balancer torque Tδ is generated in the direction of returning the first arm 16 to its original vertical position about the central axis W. If the force acting in the longitudinal direction of the balancer mechanism 1 which is generated on the balancer mechanism 18- at this time is F, then T6 =Fδ・C−cos (δ+φ)sinφ=
(Ccos δ-b) / a Jcosφ=C3t
It becomes n δ/a 6 .

ここで第1図を参照してバランサ機構18の構成を説明
する。シリンダ20内にはピストン22が挿入され、該
ピストン22の上端にはピストンヘッド40がシリンダ
20内を摺動可能に取付けられている。シリンダ20内
はピストンヘッド40によって上側空間30と下側空間
28とに分けられており、夫々フィルタを兼ねた消音器
38、また逆止弁34とフィルタを兼ねた消音器36と
を介して外部大気と連通している。参照番号32は圧力
計を示し、シリンダ20とピストン22とは適宜な周知
技術によりシールされている。以上の構成にしておくと
、第1アーム16(第1図、第2図参照)が傾斜した場
合の様にシリンダ20とピストン22とが相対移動する
と、該シリンダ20やピストン22はシリンダ20内の
下側空間28内の空気の圧縮による反作用力を受ける。
Here, the configuration of the balancer mechanism 18 will be explained with reference to FIG. A piston 22 is inserted into the cylinder 20, and a piston head 40 is attached to the upper end of the piston 22 so as to be slidable within the cylinder 20. The inside of the cylinder 20 is divided into an upper space 30 and a lower space 28 by the piston head 40, and the outside is connected via a muffler 38 that also serves as a filter, a check valve 34, and a muffler 36 that also serves as a filter. communicates with the atmosphere. Reference numeral 32 indicates a pressure gauge, and the cylinder 20 and piston 22 are sealed by any suitable known technique. With the above configuration, when the cylinder 20 and the piston 22 move relative to each other, such as when the first arm 16 (see FIGS. 1 and 2) is tilted, the cylinder 20 and the piston 22 move inside the cylinder 20. receives a reaction force due to the compression of the air in the lower space 28 of.

即ち、第1図の実線で示すピストンヘッド40の位置が
第1アーム16が鉛直位置にある場合に対応した位置で
あり、この状態において上側空間30は大気圧であり、
下側空間28も例えば大気圧に設定しておく。第1アー
ム16が傾斜してピストンヘッド40がシリンダ20に
対して相対移動し、二点鎖線で示す位置40′にまで下
がった場合、上側空間30内は外気と連通しており初期
の大気圧のままであり、一方下側空間28内は逆止弁3
4の作用により内部の空気は外部と連通しないので圧縮
される。この時発生する圧力(ゲージ圧)pは空気のポ
リトロープ指数をnとしておくと次式で表わされる。
That is, the position of the piston head 40 shown by the solid line in FIG. 1 corresponds to the case where the first arm 16 is in the vertical position, and in this state, the upper space 30 is at atmospheric pressure,
The lower space 28 is also set to atmospheric pressure, for example. When the first arm 16 is tilted and the piston head 40 moves relative to the cylinder 20 and is lowered to the position 40' shown by the two-dot chain line, the inside of the upper space 30 is in communication with the outside air and the initial atmospheric pressure is On the other hand, the check valve 3 remains in the lower space 28.
Due to the action of 4, the internal air is compressed because it does not communicate with the outside. The pressure (gauge pressure) p generated at this time is expressed by the following equation, assuming that the polytropic index of air is n.

p=(VoパVo  Ao・1)) ”・(po+1)
  1ここで、 ■o:初期の下側空間内空気の体積、 po:初期の下側空間内空気の圧力(大気圧)、Ao:
ピストンヘッド又はシリンダの有効断面積、 It:ピストンの移動量(=a a   a )である
。従って前述のバランサトルクT、は次式%式%() 本実施例では下側空間28内の空気の初期設定圧力を大
気圧としているが、これは幾度にも亘って使用中にもし
該空気がシリンダから外部に漏れて大気圧よりも下がっ
た場合には、逆止弁34を介して自動的に空気が補充さ
れて大気圧に復帰することを可能とするためである。従
って漏れの事を除外して考えるならば該空気圧は大気圧
に限る必要はなく、また他の気体を使用してもよい。更
には本実施例とは逆にピストン22を上方に、またシリ
ンダ20を下方に配設することも可能である。
p = (Vo Pa Vo Ao・1)) ”・(po+1)
1 where, o: Volume of the air in the initial lower space, po: Initial pressure of the air in the lower space (atmospheric pressure), Ao:
Effective cross-sectional area of the piston head or cylinder, It: Piston movement amount (=a a a ). Therefore, the aforementioned balancer torque T is calculated by the following formula (%) (%) In this embodiment, the initial pressure of the air in the lower space 28 is set to atmospheric pressure, but this is because if the air is This is to enable air to be automatically replenished via the check valve 34 and return to atmospheric pressure if the pressure drops below atmospheric pressure due to leakage from the cylinder to the outside. Therefore, if leakage is excluded, the air pressure need not be limited to atmospheric pressure, and other gases may also be used. Furthermore, contrary to this embodiment, it is also possible to arrange the piston 22 upward and the cylinder 20 downward.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明による圧縮作用を利用したシリンダ・ピストン機
構の場合ではその圧縮率に応じて初期設定圧力の浅漬に
でも圧力を高めることが可能であるため、引張作用を利
用する場合では高々初期設定圧力までの力しか発生でき
ないことに比較して大きなバランス力を得るのに有利で
ある。また断面積や初期設定圧力を任意に設定可能であ
るため、バランス力を連続的に選定可能であり、設計が
容易となる。また圧縮率を大きくとることができるので
大きなバランス力を発生させ得るコンパクトなバランサ
機構が得られる。また第1アームの傾斜角度が大きくな
るに従い必要とされるバランス力はより以上に大きくな
るが、ピストンの移動に伴ない圧縮率の変化がより大き
くなるため、ばね機構と比較してより有効にバランス力
を発生させることができる。
In the case of the cylinder-piston mechanism that utilizes the compression action according to the present invention, it is possible to increase the pressure even at a shallow level of the initial setting pressure depending on the compression ratio, so in the case of using the tension action, it is possible to increase the pressure up to the initial setting pressure at most. It is advantageous to obtain a large balance force compared to the fact that only 1 force can be generated. Furthermore, since the cross-sectional area and initial pressure can be set arbitrarily, the balance force can be continuously selected, which facilitates the design. Furthermore, since the compression ratio can be increased, a compact balancer mechanism capable of generating a large balance force can be obtained. In addition, as the inclination angle of the first arm increases, the required balance force becomes larger, but the change in compression ratio as the piston moves becomes larger, making it more effective than a spring mechanism. It can generate balance force.

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

第1図は本発明に係る気体圧シリンダ機構図、第2図は
バランサ機構を具備した垂直多関節型ロボット図、第3
図はバランサ機構を説明補助図。 10・・・ベース部、  12・・・旋回胴、14・・
・支持部、   16・・・第1アーム、18・・・バ
ランサ機構、20・・・シリンダ、22・・・ピストン
、   28・・・下側空間、30・・・上側空間、 
 34・・・逆止弁、36.38・・・消音器(フィル
タ)、W・・・第1アームの旋回軸線、 δ・・・第1アームの旋回角度。
Fig. 1 is a diagram of the pneumatic cylinder mechanism according to the present invention, Fig. 2 is a diagram of a vertically articulated robot equipped with a balancer mechanism, and Fig. 3 is a diagram of a vertical articulated robot equipped with a balancer mechanism.
The figure is an auxiliary diagram to explain the balancer mechanism. 10...Base part, 12...Swivel body, 14...
- Support part, 16... First arm, 18... Balancer mechanism, 20... Cylinder, 22... Piston, 28... Lower space, 30... Upper space,
34... Check valve, 36. 38... Silencer (filter), W... Rotation axis of first arm, δ... Rotation angle of first arm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水平旋回軸線を中心として旋回するアームを該アー
ムの旋回角度位置に応じて支持する垂直多関節型ロボッ
トのバランサ機構であって、一端が前記アームの一端部
を前記水平旋回軸線を中心として旋回可能に支持する支
持部に連結されて他端が前記アームの他端部に連結され
、前記アームが傾斜するに従い閉空間内の気体を圧縮し
て該アームの支持作用を発生する気体圧シリンダ機構を
具備したことを特徴とする垂直多関節型ロボットのバラ
ンサ機構。 2、前記気体が空気であって、前記閉空間が最大容積の
場合には大気圧である特許請求の範囲第1項に記載の垂
直多関節型ロボットのバランサ機構。
[Scope of Claims] 1. A balancer mechanism for a vertically articulated robot that supports an arm that pivots about a horizontal pivot axis according to the pivot angle position of the arm, the balance mechanism having one end that supports one end of the arm as the The arm is connected to a support part that supports the arm so as to be pivotable around a horizontal pivot axis, and the other end thereof is connected to the other end of the arm, and as the arm tilts, the gas in the closed space is compressed to support the arm. A balancer mechanism for a vertically articulated robot characterized by being equipped with a pneumatic cylinder mechanism that generates. 2. The balancer mechanism for a vertically articulated robot according to claim 1, wherein the gas is air and the pressure is atmospheric when the closed space has a maximum volume.
JP813287A 1987-01-19 1987-01-19 Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot Pending JPS63180491A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP813287A JPS63180491A (en) 1987-01-19 1987-01-19 Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP813287A JPS63180491A (en) 1987-01-19 1987-01-19 Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63180491A true JPS63180491A (en) 1988-07-25

Family

ID=11684762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP813287A Pending JPS63180491A (en) 1987-01-19 1987-01-19 Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63180491A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062767A (en) * 2009-09-16 2011-03-31 Yaskawa Electric Corp Industrial robot
JP2014193516A (en) * 2013-03-29 2014-10-09 Fanuc Ltd Articulated robot including gas spring, and method for estimating inner pressure of gas spring
JP2014195849A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 ファナック株式会社 Multi-joint robot with gas spring, and method for estimating inner pressure in gas spring

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5739192U (en) * 1980-08-11 1982-03-02
JPS5973295A (en) * 1982-10-20 1984-04-25 日産自動車株式会社 Balancer for industrial robot
JPS6044286A (en) * 1983-08-22 1985-03-09 株式会社ダイフク Hydraulically controlled robot with balancer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5739192U (en) * 1980-08-11 1982-03-02
JPS5973295A (en) * 1982-10-20 1984-04-25 日産自動車株式会社 Balancer for industrial robot
JPS6044286A (en) * 1983-08-22 1985-03-09 株式会社ダイフク Hydraulically controlled robot with balancer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062767A (en) * 2009-09-16 2011-03-31 Yaskawa Electric Corp Industrial robot
JP2014193516A (en) * 2013-03-29 2014-10-09 Fanuc Ltd Articulated robot including gas spring, and method for estimating inner pressure of gas spring
JP2014195849A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 ファナック株式会社 Multi-joint robot with gas spring, and method for estimating inner pressure in gas spring
JP5628953B2 (en) * 2013-03-29 2014-11-19 ファナック株式会社 Articulated robot with gas spring and method for estimating internal pressure of gas spring
US9102064B2 (en) 2013-03-29 2015-08-11 Fanuc Corporation Multi-joint robot having gas spring, and method for estimating inner pressure of the gas spring
US9193074B2 (en) 2013-03-29 2015-11-24 Fanuc Corporation Multi-joint robot having gas spring, and method for estimating inner pressure of the gas spring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2128903A1 (en) Multi-Arm Stabilizer for a Drilling or Boring Device
JP5352365B2 (en) Joint drive device and multi-joint arm device
JPS63180491A (en) Balancer mechanism of vertical multi-joint type robot
JPS6035573B2 (en) linear air spring device
GB1487288A (en) Ripper for tractors and similar vehicles
JPS6237248A (en) Back mirror for automobile
JPS5847315B2 (en) Sangyo You Robot Noam
JPH07227791A (en) Robot device
CN206510061U (en) A kind of industrial robot special connecting piece
JPS5916915B2 (en) Industrial robot arm
CA2248563C (en) Feed shell positioning mechanism
JPS62148187A (en) Balancer for robot arm
JPH01109088A (en) Industrial robot
JPS61109679A (en) Industrial robot
JP2520185Y2 (en) Articulated robot with weight balance device
SU1018901A1 (en) Hydraulic manipulator
JPH0266987U (en)
JP2518354Y2 (en) Control device for work equipment
JPS608112U (en) electronically controlled suspension
JP3780520B2 (en) Industrial robot
JP2551678Y2 (en) Articulated robot with weight balance device
JP2515740Y2 (en) Automatic painting equipment
JPS61136791A (en) Industrial robot
JPS63169284A (en) Balancer device for tapestry type joint robot
JP3019979B2 (en) Hybrid suspension device