JPH11262889A - 産業用多関節ロボット - Google Patents
産業用多関節ロボットInfo
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- JPH11262889A JPH11262889A JP6632398A JP6632398A JPH11262889A JP H11262889 A JPH11262889 A JP H11262889A JP 6632398 A JP6632398 A JP 6632398A JP 6632398 A JP6632398 A JP 6632398A JP H11262889 A JPH11262889 A JP H11262889A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 水平アーム内にバランサの主体を入れ、圧縮
ばねを使用した、簡素な水平アームのバランサ機構を提
供する。 【解決手段】 リンクアーム５及び手首８を旋回台２に
対して平行移動させる平行リンクを構成し、旋回台２に
固設され直立アーム３を揺動駆動するモータ１２と、水
平アーム４を揺動駆動するモータ１４とを有する産業用
多関節ロボットにおいて、水平アーム４の中央付近上側
に設けられた水平軸に回転可能に支えられ上下にアーム
を突出する梃子レバー２１と、リンクアーム５上に固設
した軸と梃子レバー２１の上アーム端とをピン結合する
レバーロッド９と、水平アーム４内に設けられ片端部が
水平アーム４にピンを介して結合し遊端部が梃子レバー
２１の下アーム端にピン結合する引張手段とから、アー
ム軸Ｇにおける水平アーム４の重量による片時ち荷重を
バランスさせるバランサ装置１０を構成する。
ばねを使用した、簡素な水平アームのバランサ機構を提
供する。 【解決手段】 リンクアーム５及び手首８を旋回台２に
対して平行移動させる平行リンクを構成し、旋回台２に
固設され直立アーム３を揺動駆動するモータ１２と、水
平アーム４を揺動駆動するモータ１４とを有する産業用
多関節ロボットにおいて、水平アーム４の中央付近上側
に設けられた水平軸に回転可能に支えられ上下にアーム
を突出する梃子レバー２１と、リンクアーム５上に固設
した軸と梃子レバー２１の上アーム端とをピン結合する
レバーロッド９と、水平アーム４内に設けられ片端部が
水平アーム４にピンを介して結合し遊端部が梃子レバー
２１の下アーム端にピン結合する引張手段とから、アー
ム軸Ｇにおける水平アーム４の重量による片時ち荷重を
バランスさせるバランサ装置１０を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用多関節ロボ
ットに関する。例えば、実入りカートンケース、通い箱
等の積み上げ、積み降ろしに使用する中荷重用４関節ロ
ボットにおいて、水平アームのバランサ機構を改良した
ものである。
ットに関する。例えば、実入りカートンケース、通い箱
等の積み上げ、積み降ろしに使用する中荷重用４関節ロ
ボットにおいて、水平アームのバランサ機構を改良した
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の多関節ロボットにおける水平アー
ムの重量によって生じる水平アームの回転軸における回
転モーメントを打ち消すバランス方式には、カウンタウ
ェイト方式、引っ張りばね又は圧縮ばねの付勢力を利用
した方式、シリンダとピストンを用い流体圧力により得
られた力を利用してバランスさせる方式、これらを併用
した方式等がある。
ムの重量によって生じる水平アームの回転軸における回
転モーメントを打ち消すバランス方式には、カウンタウ
ェイト方式、引っ張りばね又は圧縮ばねの付勢力を利用
した方式、シリンダとピストンを用い流体圧力により得
られた力を利用してバランスさせる方式、これらを併用
した方式等がある。
【０００３】カウンタウェイト方式では、水平アームの
回転軸対称の位置に重量物を配置して直接バランスさせ
るか、或いは、垂直軸後部にカウンタウェイトを設置
し、リンクを用いて水平アームと接続し、バランスをと
るようにしているが、この方式はロボットの干渉領域が
多い、重量も重い、慣性負荷が大きい等の欠点を有して
いるので、通常はばね又は加圧流体により付勢されるシ
リンダを利用して、バランス力を得るようにしたものが
一般的となっている。
回転軸対称の位置に重量物を配置して直接バランスさせ
るか、或いは、垂直軸後部にカウンタウェイトを設置
し、リンクを用いて水平アームと接続し、バランスをと
るようにしているが、この方式はロボットの干渉領域が
多い、重量も重い、慣性負荷が大きい等の欠点を有して
いるので、通常はばね又は加圧流体により付勢されるシ
リンダを利用して、バランス力を得るようにしたものが
一般的となっている。
【０００４】ばねを使ったものの従来例を説明すると、
旋回台上で揺動する垂直アームの上端の軸を回転軸とし
て揺動する水平アームの重量をバランスさせるとき、垂
直アームの上方に垂直方向を保ったまま平行に移動する
部材を設け、この部材の先端と水平アームとの間に斜め
に、付勢された引っ張りばねを張架する直接ばねバラン
ス構造が考えられるが、この方式は、部材の張り出し部
分が大きく重量も大きいので、バランス用ばねを旋回台
の近傍に設置するようにしたものが提案されている（例
えば特開昭５９−１６７４８６号公報）。
旋回台上で揺動する垂直アームの上端の軸を回転軸とし
て揺動する水平アームの重量をバランスさせるとき、垂
直アームの上方に垂直方向を保ったまま平行に移動する
部材を設け、この部材の先端と水平アームとの間に斜め
に、付勢された引っ張りばねを張架する直接ばねバラン
ス構造が考えられるが、この方式は、部材の張り出し部
分が大きく重量も大きいので、バランス用ばねを旋回台
の近傍に設置するようにしたものが提案されている（例
えば特開昭５９−１６７４８６号公報）。
【０００５】この構成は、水平アームの傾きを平行リン
ク機構により垂直アームの回転駆動軸近傍に平行移動
し、この位置において付勢された引っ張りばね又は圧縮
ばねによりバランス力を加えるものである。加圧流体
（エア圧又は油圧）により付勢されるシリンダを利用し
たバランサの構造は、上記のばね利用のバランサのばね
をエア圧シリンダ又は油圧シリンダに置き換え、加圧流
体の圧力調整機能を追加設置した構成である。
ク機構により垂直アームの回転駆動軸近傍に平行移動
し、この位置において付勢された引っ張りばね又は圧縮
ばねによりバランス力を加えるものである。加圧流体
（エア圧又は油圧）により付勢されるシリンダを利用し
たバランサの構造は、上記のばね利用のバランサのばね
をエア圧シリンダ又は油圧シリンダに置き換え、加圧流
体の圧力調整機能を追加設置した構成である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の垂直アームの上
方に設けられた垂直を保って平行に移動する部材の先端
と水平アームとの間に斜めに引っ張りばねを張架する直
接ばねバランス方式は、部材の張り出し部分が大きく重
量も大きいので、ロボットの稼働範囲を広くしようとす
ると、装置全体が大きくなり、ばねが外に露出していて
危険である。また、ばねを引っ張りで使用しているた
め、ハンガ部分が応力集中により疲労破壊を生しやす
く、もしばねが破損した場合アームが落下する危険があ
る。
方に設けられた垂直を保って平行に移動する部材の先端
と水平アームとの間に斜めに引っ張りばねを張架する直
接ばねバランス方式は、部材の張り出し部分が大きく重
量も大きいので、ロボットの稼働範囲を広くしようとす
ると、装置全体が大きくなり、ばねが外に露出していて
危険である。また、ばねを引っ張りで使用しているた
め、ハンガ部分が応力集中により疲労破壊を生しやす
く、もしばねが破損した場合アームが落下する危険があ
る。
【０００７】水平アームの傾きを平行リンク機構により
旋回台上に平行移動し、ばねでバランスさせるものは
（特開昭５９−１６７４８６号公報）、上記と同様に、
ばねが外に露出していて危険であり、ばねを引っ張りで
使用しているため、ハンガ部分が疲労破壊を生じやす
く、ばねが破損した場合アームが落下する危険がある。
旋回台上に平行移動し、ばねでバランスさせるものは
（特開昭５９−１６７４８６号公報）、上記と同様に、
ばねが外に露出していて危険であり、ばねを引っ張りで
使用しているため、ハンガ部分が疲労破壊を生じやす
く、ばねが破損した場合アームが落下する危険がある。
【０００８】加圧流体を使用するシリンダを利用したバ
ランサの構造は、加圧流体の圧力調整機能や可撓配管等
を必要とし、構造が複雑でコスト高である。本発明は、
上記従来技術に鑑みて成されたものであり、水平アーム
内にバランサの主体を入れ、圧縮ばねを使用して、耐久
性良好で安全性の高い、簡素な水平アームバランサ機構
を備えた産業用多関節ロボットを提供することを目的と
する。
ランサの構造は、加圧流体の圧力調整機能や可撓配管等
を必要とし、構造が複雑でコスト高である。本発明は、
上記従来技術に鑑みて成されたものであり、水平アーム
内にバランサの主体を入れ、圧縮ばねを使用して、耐久
性良好で安全性の高い、簡素な水平アームバランサ機構
を備えた産業用多関節ロボットを提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決する本発
明の請求項１に係る産業用多関節ロボットは、基台の上
で水平に回転する旋回台に設けられた旋回台水平軸に下
端部において回転可能に支えられ、上端部に前記水平軸
と平行なアーム軸を有し垂直面内を傾斜揺動する直立ア
ームと、前記アーム軸を支点として前記直立アームと同
じ回転面内で回転可能な水平アームと、前記水平アーム
の先端に前記直立アームと同じ回転面内で回転可能に枢
着された手首と、前記アーム軸に回転可能に装着され第
１、第２のアームを備えたリンクアームと、前記旋回台
に設けられた第２の水平軸と前記リンクアームの第１の
アームの先端とをピン結合する垂直リンクロッドと、第
２のリンクアームの先端と前記手首の突出アームとをピ
ン結合する水平リンクロッドとから、前記リンクアーム
及び前記手首を常に前記旋回台に対して平行移動させる
平行リンク機構を構成し、前記旋回台に固設され前記直
立アームを揺動駆動するモータと、前記水平アームを揺
動駆動するモータとを有する産業用多関節ロボットにお
いて、水平アームの中央付近上側に設けられた水平軸に
回転可能に支えられ上下にアームを突出する梃子レバー
と、リンクアーム上に固設した軸と梃子レバーの上アー
ム端とをピン結合するレバーロッドと、水平アーム内に
設けられ片端部が水平アームにピンを介して結合し遊端
部が前記梃子レバーの下アーム端にピン結合する引張手
段とから、前記アーム軸における水平アームの重量によ
る片持ち荷重をバランスさせる水平アームバランサ機構
を構成することを以て課題解決の手段とする。
明の請求項１に係る産業用多関節ロボットは、基台の上
で水平に回転する旋回台に設けられた旋回台水平軸に下
端部において回転可能に支えられ、上端部に前記水平軸
と平行なアーム軸を有し垂直面内を傾斜揺動する直立ア
ームと、前記アーム軸を支点として前記直立アームと同
じ回転面内で回転可能な水平アームと、前記水平アーム
の先端に前記直立アームと同じ回転面内で回転可能に枢
着された手首と、前記アーム軸に回転可能に装着され第
１、第２のアームを備えたリンクアームと、前記旋回台
に設けられた第２の水平軸と前記リンクアームの第１の
アームの先端とをピン結合する垂直リンクロッドと、第
２のリンクアームの先端と前記手首の突出アームとをピ
ン結合する水平リンクロッドとから、前記リンクアーム
及び前記手首を常に前記旋回台に対して平行移動させる
平行リンク機構を構成し、前記旋回台に固設され前記直
立アームを揺動駆動するモータと、前記水平アームを揺
動駆動するモータとを有する産業用多関節ロボットにお
いて、水平アームの中央付近上側に設けられた水平軸に
回転可能に支えられ上下にアームを突出する梃子レバー
と、リンクアーム上に固設した軸と梃子レバーの上アー
ム端とをピン結合するレバーロッドと、水平アーム内に
設けられ片端部が水平アームにピンを介して結合し遊端
部が前記梃子レバーの下アーム端にピン結合する引張手
段とから、前記アーム軸における水平アームの重量によ
る片持ち荷重をバランスさせる水平アームバランサ機構
を構成することを以て課題解決の手段とする。
【００１０】また、上記目的を解決する本発明の請求項
２に係る産業用多関節ロボットは、請求項１において、
前記引張手段として、２本の圧縮ばねと、前記圧縮ばね
を直列に繋ぐリング形状の中間ばね受と、前記圧縮ばね
の両端に当接するばね受と、前記水平アームにピン結合
するばね支え金具と、前記梃子レバー側のばね受に固定
され他のばね受をそれぞれに備えた円周上等配分の孔を
通してガイドしばね前記支え金具に固定される３乃至４
本のボルトと、前記ばね支え金具側のばね受に固設され
圧縮ばね及び他のばね受の中を通して前記梃子レバーの
下側端部にピン結合する引張ロッドとから、前記梃子レ
バーと前記ばね支え金具の間に張力が生じたとき前記ボ
ルトと前記引張ロッドを介して前記圧縮ばねを圧縮する
ように構成されていることを以て課題解決の手段とす
る。
２に係る産業用多関節ロボットは、請求項１において、
前記引張手段として、２本の圧縮ばねと、前記圧縮ばね
を直列に繋ぐリング形状の中間ばね受と、前記圧縮ばね
の両端に当接するばね受と、前記水平アームにピン結合
するばね支え金具と、前記梃子レバー側のばね受に固定
され他のばね受をそれぞれに備えた円周上等配分の孔を
通してガイドしばね前記支え金具に固定される３乃至４
本のボルトと、前記ばね支え金具側のばね受に固設され
圧縮ばね及び他のばね受の中を通して前記梃子レバーの
下側端部にピン結合する引張ロッドとから、前記梃子レ
バーと前記ばね支え金具の間に張力が生じたとき前記ボ
ルトと前記引張ロッドを介して前記圧縮ばねを圧縮する
ように構成されていることを以て課題解決の手段とす
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜５に示す実施例を参照して詳細に説明する。
本実施例は、実入りカートンケース、通い箱等の積み上
げ、積み降ろし用に用いられる中荷重用４関節ロボット
に関する。
て、図１〜５に示す実施例を参照して詳細に説明する。
本実施例は、実入りカートンケース、通い箱等の積み上
げ、積み降ろし用に用いられる中荷重用４関節ロボット
に関する。
【００１２】図１は多関節ロボットの全体斜視図、図２
は図１のロボットの側面図、図３は図１のロボットの水
平アームバランサ機構を示す拡大側面断面図、図４は図
３のバランサ機構を１部破断して示す平面図、図５は図
３のバランサ機構の模式図である。図１に示すように、
床に据え付けられた基台１上には、旋回軸Ｅを中心にし
て水平に回転自在に旋回台２が搭載され、この旋回台２
はエンコーダ付ブレーキ付モータ１２により駆動され
る。
は図１のロボットの側面図、図３は図１のロボットの水
平アームバランサ機構を示す拡大側面断面図、図４は図
３のバランサ機構を１部破断して示す平面図、図５は図
３のバランサ機構の模式図である。図１に示すように、
床に据え付けられた基台１上には、旋回軸Ｅを中心にし
て水平に回転自在に旋回台２が搭載され、この旋回台２
はエンコーダ付ブレーキ付モータ１２により駆動され
る。
【００１３】旋回台２には旋回台水平軸Ｆと第２の水平
軸Ｊが設けられている。旋回台水平軸Ｆには、直立アー
ム３が下端部において回転可能に支えられ、その上端部
に水平軸Ｆと平行なアーム軸Ｇを有し、この直立アーム
３は垂直面内を傾斜揺動することができる。旋回台２に
は、直立アーム３を回転駆動するエンコーダ付ブレーキ
付モータ１３が固設されている。
軸Ｊが設けられている。旋回台水平軸Ｆには、直立アー
ム３が下端部において回転可能に支えられ、その上端部
に水平軸Ｆと平行なアーム軸Ｇを有し、この直立アーム
３は垂直面内を傾斜揺動することができる。旋回台２に
は、直立アーム３を回転駆動するエンコーダ付ブレーキ
付モータ１３が固設されている。
【００１４】旋回台２には、直立アームバランサ機構１
８が設けられている。この直立アームバランサ機構１８
は、直立アーム３が傾いたとき、直立アーム３及びこれ
に取り付けられている部材の重心移動により発生する水
平軸Ｇ回りの回転モーメントを軽減するものである。直
立アーム３の上端のアーム軸Ｇに水平アーム４とリンク
アーム５がそれぞれ回転可能に支えられる。
８が設けられている。この直立アームバランサ機構１８
は、直立アーム３が傾いたとき、直立アーム３及びこれ
に取り付けられている部材の重心移動により発生する水
平軸Ｇ回りの回転モーメントを軽減するものである。直
立アーム３の上端のアーム軸Ｇに水平アーム４とリンク
アーム５がそれぞれ回転可能に支えられる。
【００１５】水平アーム４はアーム軸Ｇを支点として直
立アーム３と同じ回転面内で回転可能である。水平アー
ム４を駆動するエンコーダ付ブレーキモータ１４がリン
クアーム５に取付けられている。水平アーム４の先端に
は、直立アーム３と同じ回転面内で回転可能に手首８が
枢着され、この手首８には積荷１６が把持される。手首
８には突出アーム８ａが設けられている。
立アーム３と同じ回転面内で回転可能である。水平アー
ム４を駆動するエンコーダ付ブレーキモータ１４がリン
クアーム５に取付けられている。水平アーム４の先端に
は、直立アーム３と同じ回転面内で回転可能に手首８が
枢着され、この手首８には積荷１６が把持される。手首
８には突出アーム８ａが設けられている。
【００１６】手首８には、その把持具を垂直な軸Ｈ回り
に水平に回転させるエンコーダ付ブレーキ付モータ１５
が取付けられている。リンクアーム５は第１のアーム５
ａと第２のアーム５ｂを備えている。旋回台２上の第２
の水平軸Ｊとリンクアーム５の第１のアーム５ａの先端
との間に垂直リンクロッド６がピン結合している。第２
のアーム５ｂと水平アーム４の先端の手首８の突出アー
ム８ａとの間に水平リンクロッド７がピン結合してい
る。
に水平に回転させるエンコーダ付ブレーキ付モータ１５
が取付けられている。リンクアーム５は第１のアーム５
ａと第２のアーム５ｂを備えている。旋回台２上の第２
の水平軸Ｊとリンクアーム５の第１のアーム５ａの先端
との間に垂直リンクロッド６がピン結合している。第２
のアーム５ｂと水平アーム４の先端の手首８の突出アー
ム８ａとの間に水平リンクロッド７がピン結合してい
る。
【００１７】このような、リンクアーム５、垂直リンク
ロッド６及び水平リンクロッド７等により平行リンク機
構が形成され、直立アーム３及び水平アーム４が傾いた
ときでも、リンクアーム５と水平アーム４先端の手首８
を、旋回台２の水平回転面に対し常に平行移動させるこ
とができる。上記のように駆動モータ１２，１３，１
４，１５はすべてエンコーダ付きのブレーキモータであ
り、フィートバッグ制御によりロボットの各部を位置制
御し、積荷１６を教示された各位置に確実に運ぶことが
できる。
ロッド６及び水平リンクロッド７等により平行リンク機
構が形成され、直立アーム３及び水平アーム４が傾いた
ときでも、リンクアーム５と水平アーム４先端の手首８
を、旋回台２の水平回転面に対し常に平行移動させるこ
とができる。上記のように駆動モータ１２，１３，１
４，１５はすべてエンコーダ付きのブレーキモータであ
り、フィートバッグ制御によりロボットの各部を位置制
御し、積荷１６を教示された各位置に確実に運ぶことが
できる。
【００１８】エンコーダ付きモータ１４は、図４に示す
ように、直立アーム３にフランジ部を固定され、出力軸
１４ａは２段減速機構を内蔵する減速機３７（例えば、
実公平４−２９９８６号公報で開示されているもの）の
インプットギア３７ａに固定されている。減速機３７
は、外ケースをリンクアーム５の内部に固定され、出力
フランジ３７ｂは、水平アーム４側に固定された円形プ
レート３８に一体となっている。リンクプレート５は、
直立アーム３に軸受け３９を介して支持されている。
ように、直立アーム３にフランジ部を固定され、出力軸
１４ａは２段減速機構を内蔵する減速機３７（例えば、
実公平４−２９９８６号公報で開示されているもの）の
インプットギア３７ａに固定されている。減速機３７
は、外ケースをリンクアーム５の内部に固定され、出力
フランジ３７ｂは、水平アーム４側に固定された円形プ
レート３８に一体となっている。リンクプレート５は、
直立アーム３に軸受け３９を介して支持されている。
【００１９】次に、図２を参照して、ロボットの動きの
例を説明する。図２中、点線で示したものは、実線で示
した垂直になっている直立アーム３がモータ１３に駆動
されて揺動し、モータ１４は回転せず、水平アーム４は
姿勢を変えずに平行移動し、手首８が手首８’の位置に
おいて積荷台３０上の積荷１６’を把持した状態を示し
ている。図２中、２点鎖線で示したものは、直立アーム
３が揺動し、モータ１４が回転駆動して水平アーム４が
４”で示したように傾き、積荷１６を把持した手首８が
８’の位置から手首８”の位置に移動し、積荷１６”の
位置に運び、積荷台４０に載せた状態を示している。
例を説明する。図２中、点線で示したものは、実線で示
した垂直になっている直立アーム３がモータ１３に駆動
されて揺動し、モータ１４は回転せず、水平アーム４は
姿勢を変えずに平行移動し、手首８が手首８’の位置に
おいて積荷台３０上の積荷１６’を把持した状態を示し
ている。図２中、２点鎖線で示したものは、直立アーム
３が揺動し、モータ１４が回転駆動して水平アーム４が
４”で示したように傾き、積荷１６を把持した手首８が
８’の位置から手首８”の位置に移動し、積荷１６”の
位置に運び、積荷台４０に載せた状態を示している。
【００２０】更に、本実施例の産業用多関節ロボット
は、図３及び図４に示す水平アームバランサ機構１０を
備えている。即ち、上下にレバーアームを突き出した梃
子レバー２１が、水平アーム４の中央部上側に設置され
た１対の支台２２により支持された水平軸２５に回転可
能に支えられ、リンクアーム５上に固設したブラケット
１１に支持された軸２３と結合するレバーロッド９がこ
の梃子レバー２１の上側のアームの軸２４とピン結合す
る。
は、図３及び図４に示す水平アームバランサ機構１０を
備えている。即ち、上下にレバーアームを突き出した梃
子レバー２１が、水平アーム４の中央部上側に設置され
た１対の支台２２により支持された水平軸２５に回転可
能に支えられ、リンクアーム５上に固設したブラケット
１１に支持された軸２３と結合するレバーロッド９がこ
の梃子レバー２１の上側のアームの軸２４とピン結合す
る。
【００２１】ばねによる強力な引張手段は水平アーム４
内に設ける。２本の圧縮ばね２９がリング形状の中間ば
ね受３２により直列に繋がれ、圧縮ばねの両端はばね受
３１と、ばね受３３に当接する。４本のボルト３４が円
周等配分の孔を通してばね受３１に固定され、中間ばね
受３２とばね受３３をこれらのばね受に備えた円周上等
配分の孔を通すことによってガイドし、ボルト３４は端
部において、ばね支え金具３５に固定されている。
内に設ける。２本の圧縮ばね２９がリング形状の中間ば
ね受３２により直列に繋がれ、圧縮ばねの両端はばね受
３１と、ばね受３３に当接する。４本のボルト３４が円
周等配分の孔を通してばね受３１に固定され、中間ばね
受３２とばね受３３をこれらのばね受に備えた円周上等
配分の孔を通すことによってガイドし、ボルト３４は端
部において、ばね支え金具３５に固定されている。
【００２２】このように、２本の圧縮ばね２９がばね受
３２により直列に繋がれ、４本のボルト３４がばね受３
２を円周上等配分の孔を通してガイドしているので、圧
縮ばね２９に座屈や折れ曲がりを生じる心配がない。自
由側のばね受３３に引張ロッド２８の端部が固設され、
引張ロッド２８は圧縮ばね２９及び中間ばね受３２、ば
ね受３１の中を通して梃子レバー２１の下側のアームの
ピン２６と結合する。ばね支え金具３５は水平アーム４
にピン３６を介して結合する。
３２により直列に繋がれ、４本のボルト３４がばね受３
２を円周上等配分の孔を通してガイドしているので、圧
縮ばね２９に座屈や折れ曲がりを生じる心配がない。自
由側のばね受３３に引張ロッド２８の端部が固設され、
引張ロッド２８は圧縮ばね２９及び中間ばね受３２、ば
ね受３１の中を通して梃子レバー２１の下側のアームの
ピン２６と結合する。ばね支え金具３５は水平アーム４
にピン３６を介して結合する。
【００２３】この構成により水平アーム４及び手首８の
重量に伴う片持ち荷重を圧縮ばね２９の圧縮力によりバ
ランスさせることができる。この引張手段の構成は、圧
縮ばね２９に初張力を与えた状態のままで組立てて置く
ことができるので、水平アーム内に組みつけることが極
めて容易となる。この水平アームのバランサの作用を図
５を参照して説明する。図５に示すように、姿勢の変わ
らないリンクアーム５の上で位置固定の軸は、Ｇ軸とリ
ンクアーム５上の軸２３である。
重量に伴う片持ち荷重を圧縮ばね２９の圧縮力によりバ
ランスさせることができる。この引張手段の構成は、圧
縮ばね２９に初張力を与えた状態のままで組立てて置く
ことができるので、水平アーム内に組みつけることが極
めて容易となる。この水平アームのバランサの作用を図
５を参照して説明する。図５に示すように、姿勢の変わ
らないリンクアーム５の上で位置固定の軸は、Ｇ軸とリ
ンクアーム５上の軸２３である。
【００２４】実線の状態において、水平アーム４の重心
Ｋにおける水平アーム４の重量をＷとし、軸Ｇから重心
Ｋまでの距離をＬとすると、軸Ｇにおける水平アーム４
にかかるモーメントＭは、Ｍ＝Ｌ×Ｗであり、これとバ
ランスするモーメントは、ばね力をＦとすると、Ｍ＝Ｆ
×ｒ1＋Ｆ’×ｒ2である。ｒ1＝ｒ2とすると、Ｆ’＝Ｆ
となり、Ｍ＝２Ｆ×ｒ1となる。従って、バランスする
ばね力は、Ｆ＝Ｗ×Ｌ／２ｒ1となる。
Ｋにおける水平アーム４の重量をＷとし、軸Ｇから重心
Ｋまでの距離をＬとすると、軸Ｇにおける水平アーム４
にかかるモーメントＭは、Ｍ＝Ｌ×Ｗであり、これとバ
ランスするモーメントは、ばね力をＦとすると、Ｍ＝Ｆ
×ｒ1＋Ｆ’×ｒ2である。ｒ1＝ｒ2とすると、Ｆ’＝Ｆ
となり、Ｍ＝２Ｆ×ｒ1となる。従って、バランスする
ばね力は、Ｆ＝Ｗ×Ｌ／２ｒ1となる。
【００２５】水平アーム４が２点鎖線で示したように傾
斜すると、圧縮ばねが縮んでばね力はＦより大きくな
り、復元モーメントがＭより大きくなって水平アーム４
を元の位置に戻そうとする力が発生する。この力はモー
タ１４を戻す回転方向に作用するので、モータ１４の駆
動力及びブレーキ力はこれで十分にカバーできるように
設定する。
斜すると、圧縮ばねが縮んでばね力はＦより大きくな
り、復元モーメントがＭより大きくなって水平アーム４
を元の位置に戻そうとする力が発生する。この力はモー
タ１４を戻す回転方向に作用するので、モータ１４の駆
動力及びブレーキ力はこれで十分にカバーできるように
設定する。
【００２６】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の請求項１に係る産業用多関節ロボッ
トは、基台の上で水平に回転する旋回台に設けられた旋
回台水平軸に下端部において回転可能に支えられ、上端
部に前記水平軸と平行なアーム軸を有し垂直面内を傾斜
揺動する直立アームと、前記アーム軸を支点として前記
直立アームと同じ回転面内で回転可能な水平アームと、
前記水平アームの先端に前記直立アームと同じ回転面内
で回転可能に枢着された手首と、前記アーム軸に回転可
能に装着され第１、第２のアームを備えたリンクアーム
と、前記旋回台に設けられた第２の水平軸と前記リンク
アームの第１のアームの先端とをピン結合する垂直リン
クロッドと、第２のリンクアームの先端と前記手首の突
出アームとをピン結合する水平リンクロッドとから、前
記リンクアーム及び前記手首を常に前記旋回台に対して
平行移動させる平行リンク機構を構成し、前記旋回台に
固設され前記直立アームを揺動駆動するモータと、前記
水平アームを揺動駆動するモータとを有する産業用多関
節ロボットにおいて、水平アームの中央付近上側に設け
られた水平軸に回転可能に支えられ上下にアームを突出
する梃子レバーと、リンクアーム上に固設した軸と梃子
レバーの上アーム端とをピン結合するレバーロッドと、
水平アーム内に設けられ片端部が水平アームにピンを介
して結合し遊端部が前記梃子レバーの下アーム端にピン
結合する引張手段とから、前記アーム軸における水平ア
ームの重量による片持ち荷重をバランスさせる水平アー
ムバランサ機構を構成するので、水平アーム内外に貫通
する梃子レバーを介して、水平アームの中に収容された
バランス用引張手段を作動するようにして、水平アーム
バランス装置を小さくし、重量を軽減できた。
たように、本発明の請求項１に係る産業用多関節ロボッ
トは、基台の上で水平に回転する旋回台に設けられた旋
回台水平軸に下端部において回転可能に支えられ、上端
部に前記水平軸と平行なアーム軸を有し垂直面内を傾斜
揺動する直立アームと、前記アーム軸を支点として前記
直立アームと同じ回転面内で回転可能な水平アームと、
前記水平アームの先端に前記直立アームと同じ回転面内
で回転可能に枢着された手首と、前記アーム軸に回転可
能に装着され第１、第２のアームを備えたリンクアーム
と、前記旋回台に設けられた第２の水平軸と前記リンク
アームの第１のアームの先端とをピン結合する垂直リン
クロッドと、第２のリンクアームの先端と前記手首の突
出アームとをピン結合する水平リンクロッドとから、前
記リンクアーム及び前記手首を常に前記旋回台に対して
平行移動させる平行リンク機構を構成し、前記旋回台に
固設され前記直立アームを揺動駆動するモータと、前記
水平アームを揺動駆動するモータとを有する産業用多関
節ロボットにおいて、水平アームの中央付近上側に設け
られた水平軸に回転可能に支えられ上下にアームを突出
する梃子レバーと、リンクアーム上に固設した軸と梃子
レバーの上アーム端とをピン結合するレバーロッドと、
水平アーム内に設けられ片端部が水平アームにピンを介
して結合し遊端部が前記梃子レバーの下アーム端にピン
結合する引張手段とから、前記アーム軸における水平ア
ームの重量による片持ち荷重をバランスさせる水平アー
ムバランサ機構を構成するので、水平アーム内外に貫通
する梃子レバーを介して、水平アームの中に収容された
バランス用引張手段を作動するようにして、水平アーム
バランス装置を小さくし、重量を軽減できた。
【００２７】これによりロボットを稼働するときの干渉
領域を少なくすることができ、総重量も軽くなり、広範
囲で高速に荷の積み上げ、積み降ろしが可能となる。
領域を少なくすることができ、総重量も軽くなり、広範
囲で高速に荷の積み上げ、積み降ろしが可能となる。
【００２８】また、本発明の請求項２に係る産業用多関
節ロボットは、請求項１において、前記引張手段とし
て、２本の圧縮ばねと、前記圧縮ばねを直列に繋ぐリン
グ形状の中間ばね受と、前記圧縮ばねの両端に当接する
ばね受と、前記水平アームにピン結合するばね支え金具
と、前記梃子レバー側のばね受に固定され他のばね受を
それぞれに備えた円周上等配分の孔を通してガイドしば
ね前記支え金具に固定される３乃至４本のボルトと、前
記ばね支え金具側のばね受に固設され圧縮ばね及び他の
ばね受の中を通して前記梃子レバーの下側端部にピン結
合する引張ロッドとから、前記梃子レバーと前記ばね支
え金具の間に張力が生じたとき前記ボルトと前記引張ロ
ッドを介して前記圧縮ばねを圧縮するように構成されて
いるので、ばね受けにより２個の圧縮ばねを直列に繋い
てばね常数を小さくし、ロッドと３乃至４本のボルトに
より圧縮ばねの内外をガイドすることにより、２個の圧
縮ばねが座屈や折れ曲がりにくくした。
節ロボットは、請求項１において、前記引張手段とし
て、２本の圧縮ばねと、前記圧縮ばねを直列に繋ぐリン
グ形状の中間ばね受と、前記圧縮ばねの両端に当接する
ばね受と、前記水平アームにピン結合するばね支え金具
と、前記梃子レバー側のばね受に固定され他のばね受を
それぞれに備えた円周上等配分の孔を通してガイドしば
ね前記支え金具に固定される３乃至４本のボルトと、前
記ばね支え金具側のばね受に固設され圧縮ばね及び他の
ばね受の中を通して前記梃子レバーの下側端部にピン結
合する引張ロッドとから、前記梃子レバーと前記ばね支
え金具の間に張力が生じたとき前記ボルトと前記引張ロ
ッドを介して前記圧縮ばねを圧縮するように構成されて
いるので、ばね受けにより２個の圧縮ばねを直列に繋い
てばね常数を小さくし、ロッドと３乃至４本のボルトに
より圧縮ばねの内外をガイドすることにより、２個の圧
縮ばねが座屈や折れ曲がりにくくした。
【００２９】このように、圧縮ばねを使用しているた
め、ばね受け部分で応力集中する恐れなく、耐久性が良
好で疲労破壊の心配はない。もし、ばねが破損した場合
てもアームが落下する危険はなく、圧縮ばねが外に露出
していないので、作業者に対して安全性も充分である。
め、ばね受け部分で応力集中する恐れなく、耐久性が良
好で疲労破壊の心配はない。もし、ばねが破損した場合
てもアームが落下する危険はなく、圧縮ばねが外に露出
していないので、作業者に対して安全性も充分である。
【００３０】圧縮ばねは相当に大きい初張力を与えた状
態でバランサ機構に組み込む必要があり、フリーな状態
の圧縮ばねを組みつけるには大きな労力が要るが、本発
明のように、圧縮ばねの両端に当接するばね受けを複数
のボルトで支え、前記ボルトをばね支え金具に固定し、
引っ張りロッドを圧縮ばねの中を通してばね受に固定す
ることにより、圧縮ばねを予め初張力を与えた状態のま
まで部分組立をして置くことができるので、水平アーム
ヘの組立てを簡単容易とすることができる。
態でバランサ機構に組み込む必要があり、フリーな状態
の圧縮ばねを組みつけるには大きな労力が要るが、本発
明のように、圧縮ばねの両端に当接するばね受けを複数
のボルトで支え、前記ボルトをばね支え金具に固定し、
引っ張りロッドを圧縮ばねの中を通してばね受に固定す
ることにより、圧縮ばねを予め初張力を与えた状態のま
まで部分組立をして置くことができるので、水平アーム
ヘの組立てを簡単容易とすることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る多関節ロボットの全
体斜視図である。
体斜視図である。
【図２】図１のロボットの側面図である。
【図３】図１のロボットの水平アームバランサ機構を示
す拡大側面断面図である。
す拡大側面断面図である。
【図４】図３のバランサ機構を１部破断しで示す平面図
である。
である。
【図５】図３のバランサ機構を説明する模式図である。
２ 旋回台 ３ 直立アーム ４ 水平アーム ５ リンクアーム ５ａ 第１のアーム ５ｂ 第２のアーム ６ 垂直リンクロッド ７ 水平リンクロッド ８ 手首 ９ ロッド １０ 水平アームバランサ機構 ２１ 梃子レバー ２８ ロッド ２９ 圧縮ばね ３１ ばね受 ３２ 中間ばね受 ３３ ばね受 ３４ ボルト ３５ ばね支え金具 ３６ ピン Ｅ 旋回軸 Ｆ 水平軸 Ｇ アーム軸
Claims (2)
- 【請求項１】 基台の上で水平に回転する旋回台に設け
られた旋回台水平軸に下端部において回転可能に支えら
れ、上端部に前記水平軸と平行なアーム軸を有し垂直面
内を傾斜揺動する直立アームと、前記アーム軸を支点と
して前記直立アームと同じ回転面内で回転可能な水平ア
ームと、前記水平アームの先端に前記直立アームと同じ
回転面内で回転可能に枢着された手首と、前記アーム軸
に回転可能に装着され第１、第２のアームを備えたリン
クアームと、前記旋回台に設けられた第２の水平軸と前
記リンクアームの第１のアームの先端とをピン結合する
垂直リンクロッドと、第２のリンクアームの先端と前記
手首の突出アームとをピン結合する水平リンクロッドと
から、前記リンクアーム及び前記手首を常に前記旋回台
に対して平行移動させる平行リンク機構を構成し、前記
旋回台に固設され前記直立アームを揺動駆動するモータ
と、前記水平アームを揺動駆動するモータとを有する産
業用多関節ロボットにおいて、水平アームの中央付近上
側に設けられた水平軸に回転可能に支えられ上下にアー
ムを突出する梃子レバーと、リンクアーム上に固設した
軸と梃子レバーの上アーム端とをピン結合するレバーロ
ッドと、水平アーム内に設けられ片端部が水平アームに
ピンを介して結合し遊端部が前記梃子レバーの下アーム
端にピン結合する引張手段とから、前記アーム軸におけ
る水平アームの重量による片持ち荷重をバランスさせる
水平アームバランサ機構を構成することを特徴とする産
業用多関節ロボット。 - 【請求項２】 前記引張手段は、２本の圧縮ばねと、前
記圧縮ばねを直列に繋ぐリング形状の中間ばね受と、前
記圧縮ばねの両端に当接するばね受と、前記水平アーム
にピン結合するばね支え金具と、前記梃子レバー側のば
ね受に固定され他のばね受をそれぞれに備えた円周上等
配分の孔を通してガイドしばね前記支え金具に固定され
る３乃至４本のボルトと、前記ばね支え金具側のばね受
に固設され圧縮ばね及び他のばね受の中を通して前記梃
子レバーの下側端部にピン結合する引張ロッドとから、
前記梃子レバーと前記ばね支え金具の間に張力が生じた
とき前記ボルトと前記引張ロッドを介して前記圧縮ばね
を圧縮するように構成されていることを特徴とする請求
項１記載の産業用多関節ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6632398A JPH11262889A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 産業用多関節ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6632398A JPH11262889A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 産業用多関節ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11262889A true JPH11262889A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13312525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6632398A Withdrawn JPH11262889A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 産業用多関節ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11262889A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005118231A1 (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Abb Ab | Balancing device arranged with a guide element between a first and a second compression spring |
| JP2008142848A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Nabtesco Corp | 産業用ロボットの関節構造 |
| EP1974873A1 (en) * | 2006-01-13 | 2008-10-01 | Nabtesco Corporation | Joint mechanism |
| CN102052451A (zh) * | 2009-11-05 | 2011-05-11 | 住友重机械工业株式会社 | 减速装置 |
| CN102189545A (zh) * | 2011-05-04 | 2011-09-21 | 谭明中 | 专用机器人自动卸砖上车装置 |
| WO2012035593A1 (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | サポートアーム |
| CN103826808A (zh) * | 2012-05-11 | 2014-05-28 | 戴尔麦克股份公司 | 平衡气动机械手 |
| KR101459325B1 (ko) * | 2013-11-01 | 2014-11-12 | 주식회사 사이보그-랩 | 내장형 중력 보상장치를 지닌 수직 다관절 로봇 |
| CN104669299A (zh) * | 2014-01-16 | 2015-06-03 | 北京航空航天大学 | 一种具有机械臂的力觉操作器 |
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| CN107053161A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-08-18 | 南通壹选工业设计有限公司 | 一种工业机械手 |
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| CN108953472A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-12-07 | 广西大学 | 一种机械手臂非线性重力矩平衡装置 |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6632398A patent/JPH11262889A/ja not_active Withdrawn
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2012035593A1 (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | サポートアーム |
| EP2617532A1 (en) * | 2010-09-13 | 2013-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Support arm |
| EP2617532A4 (en) * | 2010-09-13 | 2014-05-21 | Toyota Motor Co Ltd | support arm |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |