JPH0317634B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、多関節ロボツトのテイーチング操作
の操作性を向上させることができる工業用ロボツ
トに関する。

「従来の技術」 工業用の多関節ロボツトには、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
担を軽減するためのバランス機構が設けられてい
る。

第３図及び第４図は、このバランス機構を有す
る工業用ロボツトの一従来例を示すもので、前記
バランス機構は、駆動装置、制御装置等が内蔵さ
れるとともに装置全体を支えるベース（ボツク
ス）１上に水平面内で回動するターンテーブル２
を設け、このターンテーブル２に支点（軸）３を
設け、この支点３に支柱４の下端部を垂直面内で
回動自在に支持させ、この支柱４の上端部に設け
た支持軸５に、先端に手首機構６を介してグリツ
プ、塗装ガン等の作業具７を有するアーム８の基
端部を垂直面内で回動自在に連結し、さらに、前
記ターンテーブル２の上面に設けたブラケツト９
に連結ピン１０を設けると共に支柱４の上部に連
結ピン１１を設け、これら連結ピン１０，１１間
に引つ張りばね１２を設けた構成となつている。

そして、テイーチングを行う場合には、作業者
がアーム８の先端に設けられたグリツプ（図示せ
ず）を握つてこのアーム８の先端の作業具７を移
動させるようになつている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、前記テイーチングにおいては、作業
者の操作力を小さくしたいという要望があり、こ
の操作力を小さくするには、前記引つ張りばね１
２のばね定数を小さくすることが必要となるが、
これとは逆に、支柱４を垂直にバランスさせる時
には、これに要する力を発生させるためには前記
引つ張りばね１２を所定のスペースに納めなけれ
ばならないためにこの引つ張りばね１２のばね定
数を大きくしなければならない。

ところが、このように引つ張りばね１２のばね
定数を大きくした場合、第４図に示すように、垂
直状態からの支柱４の傾斜角が大きいときには引
つ張りばね１２が著しく引き伸ばされることによ
りばね力が増大する。このばね力は、支柱４、ア
ーム８、手首機構、作業具等の支柱１２及び支柱
１２より先の部分の重量から生じるモーメントに
対して、支柱１２を引き起こしてバランスさせる
ために必要なモーメントよりも著しく大きなモー
メントを生じさせる大きさとなる。即ち、支柱４
を垂直にバランスさせるために、支柱４を引き起
こすためには必要以上にばね定数が大きい引つ張
りばねを使用していることになる。その結果、作
業員がロボツトに対してテイーチングを行う際に
大きな力が必要になり、操作性が悪いという問題
があつた。

本発明は、従来のものがもつ以上のような問題
点を解決し、テイーチング操作の操作性を向上さ
せることを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記目的を達成させるために次のよ
うな構成としている。即ち、ベースに水平面内で
旋回自在に設けられたターンテーブルと、該ター
ンテーブルに設けられた支点に基端部が垂直面内
で回動自在に支持された支柱と、該支柱の上部に
垂直面内で回動自在に支持されたアームとを備え
た工業用ロボツトにおいて、前記支柱の上部に垂
直面内で回動自在に設けられた回転部材と、該回
転部材の一端と前記ベース上に設けられた支持部
との間にそれぞれ両端を回動自在に取り付けられ
た第１ばねと、前記回転部材の他端と前記支柱下
端の支持部との間にそれぞれ両端を回動自在に取
り付けられた第２ばねとを有する構成としてい
る。

「作用」 支柱を垂直状態にバランスさせる場合には、回
転部材が回動して第１ばねを縮めこの第１ばねの
ばね力を弱めることはなく、第１ばねは従来の工
業用ロボツトの支柱の両側に設けられた引つ張り
ばねと同様な力を発生し、支柱は垂直にバランス
する。

また、支柱が傾斜した位置に移動した場合に
は、第１ばねが伸びてその力が大きくなろうとす
るが、第２ばねのばね力の方が弱くなるため、回
転部材が第１ばねを縮める方向に回動して第１ば
ねの伸びを小さくし、ばね力を弱めるため、第１
ばねによるモーメントを、支柱を引き起こしてバ
ランスさせるために必要な最小のものに近く設定
することができるようになり、これによりロボツ
トのテイーチング時の操作力を適切な力に軽減し
操作性を向上させる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に
基づいて説明する。なお、前記従来例と同一部分
には同一符号を付してその一部の説明を省略す
る。

図中２１はモータ及びこのモータに接続された
減速機からなりターンテーブル２の一側面に取り
付けられたモータユニツトであり、このモータユ
ニツト２１には連結部材を介して前記支柱４が接
続されている。また、ターンテーブル２のモータ
ユニツト２１と反対側の側面にはモータユニツト
２１と同様なモータユニツトが取り付けられてお
り、このモータユニツトには支柱４内に納められ
たリンク機構（図示せず）を介して前記アーム８
が連結されている。

ターンテーブル２の上面には、支柱４の側面後
方に位置してブラケツト９が設けられ、このブラ
ケツト９には連結ピン（支持部）１０が固定され
ている。この連結ピン１０には、ロツドエンド形
球面軸受２２が連結ピン１０に対して揺動自在に
取り付けられている。

支柱４の側面下端部の前方部には、第１図にお
ける連結ピン１０と同一高さに位置して固定ピン
（支持部）２３が固定されている。この固定ピン
２３には前記ロツドエンド形球面軸受２２と同一
構成のロツドエンド形球面軸受２２が固定ピン２
３に対して揺動自在に取り付けられている。固定
ピン２３は支点３を通る垂直線Ｃに対し連結ピン
１０と対称位置に設けられている。

一方、支柱４の側面上部には、支柱４が垂直状
態とされた第１図に示す状態において、支点３を
通る垂直線Ｃ上に位置し、かつ支持軸５の下方に
位置して軸２４及びこの軸２４から所定寸法下方
に位置して突起状のストツパ２５が設けられてい
る。軸２４にはレバー（回転部材）２６が垂直面
内において回動自在に取り付けられており、この
レバー２６はその回動範囲をストツパ２５により
規制されるようになされている。

レバー２６の一端には軸、ロツドエンド形球面
軸受２７を介して第１ばね２８の一端が揺動自在
に取り付けられ、この第１ばね２８の他端は前記
連結ピン１０に取り付けられたロツドエンド形球
面軸受２２のロツド部分に取り付けられている。

また、レバー２６の他端には軸、ロツドエンド
形球面軸受２７を介して第２ばね２９の一端が揺
動自在に取り付けられ、この第２ばね２９の他端
は前記固定ピン２３に取り付けられたロツドエン
ド形球面軸受２２のロツド部分に取り付けられて
いる。レバー２６の両端のロツドエンド形球面軸
受２７は軸２４から等距離位置に設けられた前記
軸に取り付けられている。また、第２ばね２９は
第１ばねと同一ばねとされている。

なお、ブラケツト９、連結ピン１０、ロツドエ
ンド形球面軸受２２、軸２４、ストツパ２５、レ
バー２６、ロツドエンド形球面軸受２７、第１ば
ね２８、第２ばね２９等は支柱４の側面の両側に
設けられている。

しかして、支柱４を垂直状態にバランスさせる
場合には、第１ばね２８と第２ばね２９とが長
さ、強さ等、同一とされ、支柱４を垂直状態とし
たときに支点３を通る垂直線Ｃに対し第１ばね２
８と第２ばね２９とが対称状に設けられているの
で、レバー２６が回動して第１ばね２８を縮めこ
の第１ばね２８のばね力を弱めることはなく、第
１ばね２８は第３図に示す引つ張りばね１２と同
様な力を発生し、支柱４は垂直にバランスする。

支柱４が前方（第１図、第２図における左側）
に傾斜させられた場合には、第１ばね２８が伸び
てその力は大きくなろうとするが、第２ばね２９
のばね力の方が弱くなるため、レバー２６が第１
ばね２８を縮める方向（第１図、第２図における
時計回り方向）にストツパ２５に当接するまで回
動して第１ばね２８のばね力を弱める。このた
め、第１ばね２８のばね力を、支柱４を引き起こ
してバランスさせるために必要なモーメントを得
ることができる最小のものに近付けて設定するこ
とができるようになり、その結果、ロボツトのテ
イーチング時の操作力を適切な力に軽減しロボツ
トのテイーチング時の操作性が向上する。

なお、前記実施例においては、支柱４の外側に
第１ばね２８、第２ばね２９を設けたが、これに
限られることなく、支柱４を筒状のものとし、こ
の支柱４内に前記第１ばね２８、第２ばね２９を
内蔵してもよく、このようにすれば、前記実施例
と同様の機能が得られる上に外観がよくなる。

また、前記第１の実施例においては、ターンテ
ーブル２の上方に第１ばね２８、第２ばね２９を
設けたが、これに限られることなく、これらのば
ねにリンク機構を併用すれば、第１ばね２８、第
２ばね２９共にそれらの下端部をベース１上に配
置することも可能である。

また、前記第１の実施例においては、第１ばね
と第２ばねとの２本のばねを用いたが、これに限
られることなく、これら第１、第２ばねと同様の
機能を果たす２本以上のばねを用いてもよい。

また、前記第１の実施例においては、第１、第
２ばねをレバーに取付けたが、これに限られるこ
となく、第１、第２ばねをレバーに代わる滑車、
回転する円板に取り付けてもよい。

「発明の効果」 本発明によれば、支柱の上部に垂直面内で回動
自在に設けられた回転部材の一端とベース上に設
けられた支持部との間及び前記回転部材の他端と
支柱の下端の支持部との間にそれぞれ第１ばね、
第２ばねを設けたので、 ａ 支柱を垂直状態にバランスさせることができ
るのは勿論のこと、 ｂ 支柱が傾斜した位置に移動する場合には、回
転部材が第１ばねを縮める方向に回動して第１
ばねのばね力を弱めるため、ばねのばね力を従
来より小さくすることができ、 ｃ これによりロボツトのテイーチング時の操作
力を適切な力に軽減し操作性を向上させること
が可能となる。

ｄ また、前記ばね力を小さくすることができる
ことから、第１、第２ばねのコイル径を小径と
し得るので設計の自由度が高まり、 ｅ ベース上の第１、第２ばねの支持部に加わる
ばね力が軽減されこれら支持部の強度上の余裕
が生じるためこれら支持部を小形化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は支柱が垂直にバランスしている状
態を示す側面図、第２図はその支柱が傾斜した状
態を示す側面図、第３図及び第４図は従来の工業
用ロボツトの一例を示すもので、第３図は支柱が
垂直にバランスしている状態を示す側面図、第４
図は支柱が傾斜している状態を示す側面図であ
る。 １……ベース（ボツクス）、２……ターンテー
ブル、３……支点（軸）、４……支柱、８……ア
ーム、１０……連結ピン（支持部）、２３……固
定ピン（支持部）、２６……レバー（回転部材）、
２８……第１ばね、２９……第２ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベースに水平面内で旋回自在に設けられたタ
   ーンテーブルと、該ターンテーブルに設けられた
   支点に基端部が垂直面内で回動自在に支持された
   支柱と、該支柱の上部に垂直面内で回動自在に支
   持されたアームとを備えた工業用ロボツトにおい
   て、前記支柱の上部に垂直面内で回動自在に設け
   られた回転部材と、該回転部材の一端と前記ベー
   ス上に設けられた支持部との間にそれぞれ両端を
   回動自在に取り付けられた第１ばねと、前記回転
   部材の他端と前記支柱下端の支持部との間にそれ
   ぞれ両端を回動自在に取り付けられた第２ばねと
   を有することを特徴とする工業用ロボツト。