JPH0239759Y2 - - Google Patents

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JPH0239759Y2
JPH0239759Y2 JP1984142585U JP14258584U JPH0239759Y2 JP H0239759 Y2 JPH0239759 Y2 JP H0239759Y2 JP 1984142585 U JP1984142585 U JP 1984142585U JP 14258584 U JP14258584 U JP 14258584U JP H0239759 Y2 JPH0239759 Y2 JP H0239759Y2
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arm
support
fulcrum
base
column
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、工業用ロボツトに係わり、特に、多
関節形工業用ロボツトのバランスを維持するバラ
ンス機構に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" The present invention relates to industrial robots, and particularly to a balance mechanism for maintaining the balance of an articulated industrial robot.

「従来の技術」 多関節形工業用ロボツトには、いわゆるテイー
チングプレイバツク操作時における作業者の負担
を軽減するため、あるいは、停電等によつて突発
的に動力源が断たれた場合における支柱やアーム
等の傾倒等を防止するために、バランス機構が付
設されている。
``Prior art'' Articulated industrial robots are equipped with supports and supports to reduce the burden on workers during so-called teaching playback operations, or when the power source is suddenly cut off due to a power outage, etc. A balance mechanism is provided to prevent the arm from tilting.

第3図は、上記バランス機構を備えた工業用ロ
ボツトの一従来例を示すもので、支持台1に支柱
2を揺動自在に立設し、この支柱2に、先端に手
首を有するアーム3を揺動自在に軸支して取付け
ると共に、上記支持台1上で支柱2の揺動中心4
より上方に設けた支点5と、上記アーム3と支柱
2との軸支部6との間に支柱用のバランスばね7
を設け、さらに、支柱2の上端部に設けた三角板
8上で上記軸支部6より上方の支点9と、アーム
3の先端に設けた支点10との間にアーム用のバ
ランスばね11を配設した構成となつている。
FIG. 3 shows a conventional example of an industrial robot equipped with the above-mentioned balance mechanism, in which a support 2 is swingably erected on a support base 1, and an arm 3 having a wrist at the tip is attached to the support 2. At the same time, the pivot center 4 of the column 2 is mounted on the support base 1 so that it can swing freely.
A balance spring 7 for the support is provided between the fulcrum 5 provided higher up and the pivot support 6 of the arm 3 and support 2.
Furthermore, a balance spring 11 for the arm is provided between a fulcrum 9 above the shaft support 6 on the triangular plate 8 provided at the upper end of the support column 2 and a fulcrum 10 provided at the tip of the arm 3. The structure is as follows.

そして、支柱2が直立状態から図示の如く傾倒
した場合には、支柱2の傾倒角と支柱用のバラン
スばね7の傾倒角との間にずれが生じて支柱用の
バランスばね7が伸長し、その復元力により支柱
2が直立状態へ復元する。また、アーム3が水平
状態から図示の如く傾倒すると、アーム3とアー
ム用のバランスばね11のなす角度が増大してア
ーム用のバランスばね11が伸長し、その復元力
によりアーム3が水平状態へ復元するようになつ
ている。
When the column 2 is tilted from the upright state as shown in the figure, a deviation occurs between the tilt angle of the column 2 and the tilt angle of the column balance spring 7, and the column balance spring 7 is expanded. The restoring force restores the pillar 2 to its upright state. Further, when the arm 3 is tilted from the horizontal state as shown in the figure, the angle formed between the arm 3 and the arm balance spring 11 increases, the arm balance spring 11 is extended, and its restoring force causes the arm 3 to return to the horizontal state. It is starting to be restored.

「考案が解決しようとする問題点」 ところで、上記アーム用のバランスばね11
は、アーム3の内部に特に複雑な機構が組み込ま
れていない工業用ロボツトの場合は、これをその
内部に組み込んでしまうことができる。ところ
が、アーム3の内部に手首の駆動用の伝動チエー
ンなどが多数組み込まれている工業用ロボツトに
おいては、バランスばね11をその内部に組み込
んでしまうことはスペースの関係上できない。こ
のため、アーム用のバランスばね11はアーム3
の外部に設けなければならず、アーム3回りの構
造が複雑になると共に、大型化してしまうという
不具合があつた。
"Problems that the invention attempts to solve" By the way, the balance spring 11 for the arm mentioned above
In the case of an industrial robot that does not have a particularly complicated mechanism built into the arm 3, this can be built into the arm 3. However, in an industrial robot in which a large number of transmission chains for driving the wrist are incorporated inside the arm 3, it is not possible to incorporate the balance spring 11 therein due to space constraints. Therefore, the balance spring 11 for the arm is
The structure around the arm 3 becomes complicated and the structure becomes larger.

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、支
柱とアームのバランスを確実に維持することがで
き、しかも、アーム回り等の構造が極めて簡略化
された工業用ロボツトを提供することを目的とす
る。
The present invention was developed in view of the above circumstances, and the purpose is to provide an industrial robot that can reliably maintain the balance between the support and the arm, and that has an extremely simplified structure around the arm. do.

「問題点を解決するための手段」 及び「作用」 上記目的を達成するために本考案の工業用ロボ
ツトは、支持台に揺動自在に立設された支柱と、
該支柱に揺動自在に軸支され、一端が手首となり
他端が支柱より突出して基端部となつたアーム
と、支持台に揺動自在に軸支されたリンク部材
と、一端が前記アームの基端部に軸支され他端が
前記リンク部材に軸支されて前記支柱と平行状態
を維持しつつ前記アームを上下動させるロツド
と、前記アームの基端部に設けられた第1の支点
と、前記支持台に設けられ前記支柱の揺動中心よ
り前記アームの基端部側でかつ前記支柱の揺動中
心より上方に配置された第2の支点と、前記第1
の支点と第2の支点との間に取り付けられた引つ
張りばねとから構成されていることを特徴とする
ものである。そして、このような構成によつて、
アームと支柱の自重による支柱の揺動中心回りの
モーメントがアームの姿勢に影響を受けないよう
にするとともに、前記支柱の揺動中心回りのモー
メントとアームの自重によるアームの揺動中心回
りのモーメントの両モーメントが前記引つ張りば
ね一つで打ち消されるようにしたものである。
"Means for Solving Problems" and "Operation" In order to achieve the above objectives, the industrial robot of the present invention has a pillar that is swingably erected on a support base,
an arm that is swingably supported on the support, and has one end as a wrist and the other end that protrudes from the support as a proximal end; a link member that is swingably supported on the support base; and one end of the arm. a first rod provided at the base end of the arm; a fulcrum, a second fulcrum provided on the support base and located closer to the proximal end of the arm than the center of swing of the support and above the center of swing of the support;
and a tension spring attached between the fulcrum and the second fulcrum. And with this configuration,
The moment around the center of swing of the support due to the weight of the arm and support is not affected by the posture of the arm, and the moment around the center of swing of the support due to the weight of the arm and the moment around the center of swing of the arm due to the weight of the arm are reduced. Both moments are canceled out by the single tension spring.

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第1図および第2図
を参照して説明する。
"Embodiment" An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は、本考案に係る工業用ロボツトの全体
を示すもので、図中20は基台である。この基台
20の上部には旋回台(支持台)21が設けら
れ、この旋回台21は旋回モータ22によつて図
中矢印Aの如く水平に旋回せしめられるようにな
つている。この旋回台21の上部に支持スタンド
23が設けられ、この支持スタンド23には、5
台のモータ24,…,28が水平に設けられると
共に、支柱29がその下端を軸30によつて軸支
されて揺動自在に立設されている。そして、この
支柱29は上記モータ24によつてリンク機構3
1を介して図中矢印Bの如く揺動せしめられるよ
うになつている。ここで、リンク機構31は、基
端が支柱29に取り付けられたリンク部材31a
と、基端がモータ24の出力軸に取り付けられた
駆動リンク31cと、一端がリンク部材31aの
先端に軸支され他端が駆動リンク31cの先端に
軸支されて支柱29と平行状態を維持する短尺ロ
ツド31bとよりなるものである。また、上記支
柱29の上端にはアーム32がその基端32aに
近い所定部位32bを軸33によつて軸支されて
揺動自在に取付けられている。このアーム32の
基端32aには、支柱29と平行をなすように配
設されたロツド34の上端が回動自在に取付けら
れ、このロツド34の下端はリンク機構35を介
して上記モータ25に連結されている。そして、
モータ25によりリンク機構35を介してロツド
34が支柱29と平行状態を保つたまま上下動さ
れて、アーム32が軸33を中心として図中矢印
Cの如く揺動せしめられるようになつている。こ
こで、リンク機構35は、軸30を中心として揺
動自在になるようにその基端が支持台21のスタ
ンド23に取り付けられたリンク部材35aと、
基端がモータ25の出力軸に取り付けられた駆動
リンク35cと、一端がリンク部材35aの先端
に軸支され他端が駆動リンク35cの先端に軸支
されて支柱29と平行状態を維持する短尺ロツド
35bとよりなるものである。
FIG. 1 shows the entire industrial robot according to the present invention, and numeral 20 in the figure is a base. A swivel base (support base) 21 is provided on the upper part of the base 20, and the swivel base 21 can be horizontally rotated as shown by arrow A in the figure by a rotation motor 22. A support stand 23 is provided on the upper part of this swivel base 21, and this support stand 23 has five parts.
The motors 24, . . . , 28 of the stand are provided horizontally, and a column 29 is erected with its lower end supported by a shaft 30 so as to be swingable. This column 29 is connected to the link mechanism 3 by the motor 24.
1, it can be swung as shown by arrow B in the figure. Here, the link mechanism 31 includes a link member 31a whose base end is attached to the support column 29.
and a drive link 31c whose base end is attached to the output shaft of the motor 24; one end is pivotally supported by the tip of the link member 31a and the other end is pivoted by the tip of the drive link 31c to maintain a state parallel to the column 29. It consists of a short rod 31b. Further, an arm 32 is swingably attached to the upper end of the support column 29, with a predetermined portion 32b near the base end 32a of the arm 32 being pivotally supported by a shaft 33. The upper end of a rod 34 arranged parallel to the support column 29 is rotatably attached to the base end 32a of this arm 32, and the lower end of this rod 34 is connected to the motor 25 via a link mechanism 35. connected. and,
The rod 34 is moved up and down by the motor 25 via the link mechanism 35 while remaining parallel to the column 29, and the arm 32 is swung about the shaft 33 as shown by arrow C in the figure. Here, the link mechanism 35 includes a link member 35a whose base end is attached to the stand 23 of the support base 21 so as to be swingable about the shaft 30;
A drive link 35c whose base end is attached to the output shaft of the motor 25, and a short shaft whose one end is pivotally supported by the tip of the link member 35a and the other end is pivotally supported by the tip of the drive link 35c to maintain a state parallel to the support column 29. It consists of a rod 35b.

さらに、上記アーム32の先端32cには手首
36が備えられている。この手首36は、手首箱
37と、この手首箱37に組み込まれた旋回箱3
8と、この旋回箱38に設けられた手首軸39と
から成る。そして、上記モータ26,27,28
の回転力が、支柱29及びアーム32の内部に設
けられた各チエーン駆動機構40,41,42を
介して手首36に伝えられ、手首箱37が図中D
方向に、旋回箱38がE方向に、手首軸39がF
方向にそれぞれ回動させられるようになつてい
る。
Furthermore, a wrist 36 is provided at the tip 32c of the arm 32. This wrist 36 includes a wrist box 37 and a rotating box 3 built into this wrist box 37.
8, and a wrist shaft 39 provided on this pivot box 38. And the motors 26, 27, 28
The rotational force of
direction, the rotation box 38 is in the E direction, and the wrist shaft 39 is in the F direction.
It is designed so that it can be rotated in each direction.

一方、上記アーム32の基端32aには第1の
支点(ピン)43が設けられている。また、上記
旋回台21の上には支持板44が鉛直に固定して
取付けられ、この支持板44の上部側面で上記軸
30(支柱29の揺動中心)より所定高さ上方の
位置には、第2の支点(ピン)45が設けられて
いる。そして、この第1の支点43と第2の支点
45との間に、引つ張りばねより成るバランスば
ね46が、各ばね受け47,48を介して取付け
られている。このバランスばね46は、支柱29
が直立状態にあるときに上記ロツド34と平行に
なるように、また、ロツド34に近接して、配設
され、上記アーム32と支柱29の双方のバラン
スを保つようになつている。
On the other hand, a first fulcrum (pin) 43 is provided at the base end 32a of the arm 32. Further, a support plate 44 is vertically fixedly attached to the top of the swivel base 21, and a predetermined height above the shaft 30 (swing center of the support column 29) is located on the upper side of the support plate 44. , a second fulcrum (pin) 45 is provided. A balance spring 46 made of a tension spring is attached between the first fulcrum 43 and the second fulcrum 45 via spring receivers 47 and 48, respectively. This balance spring 46
The arm 32 is disposed parallel to and close to the rod 34 when in an upright position, so as to maintain balance between the arm 32 and the support post 29.

上記の如く構成された工業用ロボツトにおい
て、支柱29が第2図aに示すような直立状態か
ら、第2図bに示すように傾倒すると、ロツト3
4が支柱29と平行を保つて傾倒すると共に、ア
ーム32が水平移動するが、その際、アーム32
の移動に伴つてその基端32aに設けられた第1
の支点43が水平に移動することから、バランス
ばね46も傾倒する。このバランスばね46の傾
倒角は、その第2の支点45が支柱29の揺動中
心である軸30より上方の位置にあることから、
支柱29の傾倒角よりも大きくなり、バランスば
ね46は傾倒に伴つて伸長する。そして、そのバ
ランスばね46の復元力Pにより、支柱29に軸
30を中心とする時計回りの回転モーメントが作
用して、支柱29は元の直立状態に戻る。また、
支柱29が上記とは逆の方向に傾倒した場合に
も、バランスばね46は傾倒して伸長し、その復
元力Pにより、支柱29に軸30を中心とする反
時計回りの回転モーメントが作用して、支柱29
は直立状態に戻る。
In the industrial robot constructed as described above, when the support column 29 is tilted from the upright state shown in FIG. 2a to the position shown in FIG. 2b, the robot 3
4 tilts while keeping parallel to the support column 29, and the arm 32 moves horizontally.
As the movement of the first
Since the fulcrum 43 moves horizontally, the balance spring 46 also tilts. The tilt angle of the balance spring 46 is such that the second fulcrum 45 is located above the shaft 30, which is the center of swing of the support column 29.
The angle becomes larger than the tilting angle of the support column 29, and the balance spring 46 expands as it tilts. Then, due to the restoring force P of the balance spring 46, a clockwise rotational moment about the shaft 30 acts on the column 29, and the column 29 returns to its original upright state. Also,
Even when the column 29 is tilted in the opposite direction to the above, the balance spring 46 is tilted and extended, and its restoring force P causes a counterclockwise rotational moment about the axis 30 to act on the column 29. te, pillar 29
returns to an upright position.

一方、支柱29は直立状態のままでアーム32
が、手首36やその自重によつて傾倒した場合に
は、アーム32の基端32aに設けられた第1の
支点43の上昇に伴つてバランスばね46が伸長
し、アーム32に軸33を中心とする反時計回り
の回転モーメントが作用して、アーム32は水平
状態に戻る。また、第2図cに示す如く、支柱2
9及びアーム32の双方が傾倒した場合には、そ
の双方の傾倒に伴う第1の支点43の移動により
バランスばね46が傾倒して伸長し、その復元力
Pにより、支柱29には軸30を中心とする反時
計回りの回転モーメントが、また、アーム32に
は軸33を中心とする反時計回りの回転モーメン
トがそれぞれ作用し、支柱29及びアーム32の
双方が元の直立状態及び水平状態にそれぞれ戻
る。
On the other hand, the arm 32 remains in the upright position.
However, when the wrist 36 or its own weight causes it to tilt, the balance spring 46 expands as the first fulcrum 43 provided at the base end 32a of the arm 32 rises, causing the arm 32 to rotate around the axis 33. A counterclockwise rotational moment acts on the arm 32, and the arm 32 returns to the horizontal state. In addition, as shown in Fig. 2c, the support 2
9 and the arm 32 are tilted, the balance spring 46 is tilted and extended due to the movement of the first fulcrum 43 accompanying the tilting of both, and its restoring force P causes the shaft 30 to be attached to the support 29. A counterclockwise rotational moment about the center acts on the arm 32, and a counterclockwise rotational moment about the shaft 33 acts on the arm 32, so that both the column 29 and the arm 32 return to their original upright and horizontal states. Return to each.

このように、この工業用ロボツトでは、一つの
ばね46により支柱29とアーム32の双方の揺
動中心(すなわち、軸30及び軸33)回りのモ
ーメントが打ち消される。しかも、この工業用ロ
ボツトは、アーム32が支柱29と平行状態を維
持するロツド34により駆動される構成とされて
いるため、軸30回りのモーメントの大きさがア
ームの姿勢に影響を受けず支柱の姿勢のみに依存
するものとなる。このため、バネ46の特性及び
取付位置を調整することによつて支柱の揺動範囲
全域において軸30回りのアンバランス量(アー
ム32あるいは支柱41等の重量による軸30回
りのモーメントからばね46による軸30回りの
モーメントを差し引いた量)を少なくすることが
容易にできるようになる。したがつて、バランス
機構が極めて簡単になるとともに、このバランス
機構は優れた性能(前記アンバランス量をいずれ
の姿勢においても僅かな値にする能力)を発揮す
ることができる。したがつて、バランス機構の性
能は高く維持しながらアーム回りの付属物がなく
なつて全体の構造が簡略化されるので、テイーチ
ング時の作業者の負担軽減性能やロボツトの動作
性能等を維持しつつ、製作コストが従来に比し削
減され、あるいは被作業物との相互干渉が避けら
れるといつた効果を奏する。さらに、バランスば
ね46はロツド34に密接させて設けているか
ら、支柱29回りの構造もすつきりとする。
In this manner, in this industrial robot, the moments about the swing centers of both the support column 29 and the arm 32 (ie, the shafts 30 and 33) are canceled by the single spring 46. Moreover, since this industrial robot is configured so that the arm 32 is driven by the rod 34 that maintains a state parallel to the support column 29, the magnitude of the moment around the axis 30 is not affected by the posture of the arm and is It depends only on the posture of Therefore, by adjusting the characteristics and mounting position of the spring 46, it is possible to reduce the amount of unbalance around the shaft 30 (the moment around the shaft 30 due to the weight of the arm 32 or the support 41, etc.) over the entire swing range of the support. (the amount after deducting the moment around the axis 30) can be easily reduced. Therefore, the balance mechanism becomes extremely simple, and this balance mechanism can exhibit excellent performance (the ability to reduce the unbalance amount to a small value in any posture). Therefore, while maintaining high performance of the balance mechanism, the attachments around the arm are removed and the overall structure is simplified, reducing the burden on the operator during teaching and maintaining the robot's operating performance. At the same time, the manufacturing cost is reduced compared to the conventional method, and mutual interference with the workpiece can be avoided. Furthermore, since the balance spring 46 is provided in close contact with the rod 34, the structure around the support column 29 is also streamlined.

ところで、上記実施例では、バランスばね46
として引つ張りばねを用いたが空圧シリンダを用
いてもよい。
By the way, in the above embodiment, the balance spring 46
Although a tension spring is used as the example, a pneumatic cylinder may also be used.

「考案の効果」 以上説明したように、本考案の工業用ロボツト
においては、支柱に沿つて設けた一つのばねによ
り支柱とアームの双方の揺動中心回りのモーメン
トが打ち消され、しかも、このバランス機構は優
れた性能を発揮することができる。すなわち、バ
ランス機構の性能は高く維持しながらアーム回り
の付属物がなくなつて全体の構造が簡略化される
ので、テイーチング時の作業者の負担軽減性能や
ロボツトの動作性能等を維持しつつ、製作コスト
が従来に比し削減され、あるいは被作業物との相
互干渉が避けられるといつた効果を奏する。
``Effect of the invention'' As explained above, in the industrial robot of the invention, the moment around the center of swing of both the support and the arm is canceled out by one spring installed along the support, and this balance The mechanism can exhibit excellent performance. In other words, while maintaining the high performance of the balance mechanism, the attachments around the arm are removed and the overall structure is simplified, reducing the burden on the operator during teaching and maintaining the robot's operating performance. The manufacturing cost is reduced compared to the conventional method, and mutual interference with the workpiece can be avoided.

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

第1図及び第2図は本考案の一実施例を示すも
ので、第1図は全体の斜視図、第2図aないしc
は動作原理を示す説明図、また、第3図は従来の
工業用ロボツトを示す説明図である。 21……旋回台(支持台)、29……支柱、3
0……軸(支柱の揺動中心)、32……アーム、
32a……基端(基端部)、33……軸(アーム
の揺動中心)、34……ロツド、35a……リン
ク部材、36……手首、43……第1の支点(ピ
ン)、45……第2の支点(ピン)、46……バラ
ンスばね(引つ張りばね)。
1 and 2 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view of the whole, and FIGS. 2 a to c.
is an explanatory diagram showing the operating principle, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional industrial robot. 21... Swivel stand (support stand), 29... Support column, 3
0...Axis (swing center of the pillar), 32...Arm,
32a... Base end (base end), 33... Axis (swing center of the arm), 34... Rod, 35a... Link member, 36... Wrist, 43... First fulcrum (pin), 45...Second fulcrum (pin), 46...Balance spring (tension spring).

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 支持台に揺動自在に立設された支柱と、該支柱
に揺動自在に軸支され、一端が手首となり他端が
支柱より突出して基端部となつたアームと、支持
台に揺動自在に軸支されたリンク部材と、一端が
前記アームの基端部に軸支され他端が前記リンク
部材に軸支されて前記支柱と平行状態を維持しつ
つ前記アームを上下動させるロツドと、前記アー
ムの基端部に設けられた第1の支点と、前記支持
台に設けられ前記支柱の揺動中心より前記アーム
の基端部側でかつ前記支柱の揺動中心より上方に
配置された第2の支点と、前記第1の支点と第2
の支点との間に取り付けられた引つ張りばねとか
ら構成されていることを特徴とする工業用ロボツ
ト。
A pillar that is swingably erected on a support base, an arm that is swingably supported on the support pillar, one end of which is a wrist, and the other end that protrudes from the support base and serves as a proximal end; a link member rotatably supported; and a rod having one end pivotally supported by the base end of the arm and the other end pivotally supported by the link member to move the arm up and down while maintaining a state parallel to the column. , a first fulcrum provided at the base end of the arm; and a first fulcrum provided on the support base and located closer to the base end of the arm than the center of swing of the support and above the center of swing of the support. said second fulcrum, and said first fulcrum and said second fulcrum.
An industrial robot comprising a tension spring attached between a fulcrum and a tension spring.
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