JP2543539B2 - Balance method and balancer mechanism for vertical articulated robot - Google Patents
Balance method and balancer mechanism for vertical articulated robotInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は垂直多関節型ロボットのバランス方法及びバ
ランサ機構に関し、垂直多関節型ロボットが壁や斜面に
据え付けられた場合にも利用可能である。The present invention relates to a balancing method and balancer mechanism for a vertical articulated robot, and can be used even when the vertical articulated robot is installed on a wall or a slope. .
従来垂直多関節型ロボットによる負荷トルクに対して
のバランサ機構としては、油圧や空気圧式のバランサ装
置が用いられていた。然しながら、これらのバランサ装
置には付帯設備として、油圧源や空気圧源並びに配管等
が必要不可欠である。この付帯設備の問題を解決するた
めにスプリング機構の適用がなされた。Conventionally, a hydraulic or pneumatic balancer device has been used as a balancer mechanism for the load torque of the vertical articulated robot. However, hydraulic pressure sources, pneumatic pressure sources, piping, etc. are indispensable as auxiliary equipment to these balancer devices. A spring mechanism was applied to solve the problem of this auxiliary equipment.
然しながら、1個のスプリングのみによって負荷に応
じた負荷トルクに対抗させるためには、スプリングのス
トロークを理論上大きく設定しなければならず、スプリ
ングの設計上不可能となる。However, in order to counter the load torque according to the load with only one spring, the stroke of the spring must be set theoretically large, which is impossible in the design of the spring.
従って本発明は斯る問題点の解決を図るべく、負荷ト
ルクに対抗でき、設計容易なスプリングバランサ機構を
提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a spring balancer mechanism that can counter the load torque and can be easily designed in order to solve the above problems.
上記目的に鑑みて本発明では、引き型スプリング機構
と押し型スプリングとを選択的に組合わせるか又は単独
で使用するバランス方法及びバランサ機構を提供する。
即ち第1の発明によれば、ベースに対して旋回可能に立
設された旋回胴を有し、該旋回胴に対して回転可能なア
ームを有した垂直多関節型ロボットにおいて、負荷トル
クに対抗して前記アームが前記旋回胴に対して回転する
回転動作を補助するバランス方法として、引き型スプリ
ング機構と押し型スプリング機構とを前記負荷トルクに
応じて夫々単独で用いるか又は組合わせて用いるかを選
定することを特徴とする垂直多関節型ロボットのバラン
ス方法を提供する。In view of the above object, the present invention provides a balance method and a balancer mechanism in which a pull type spring mechanism and a push type spring are selectively combined or used alone.
That is, according to the first aspect of the present invention, in a vertical articulated robot having a revolving cylinder that is erected so as to be revolvable with respect to a base and an arm that is rotatable with respect to the revolving cylinder, it is possible to counter a load torque Then, as a balance method for assisting the rotating operation in which the arm rotates with respect to the swivel barrel, whether the pull type spring mechanism and the push type spring mechanism are used individually or in combination according to the load torque. A vertical articulated robot balancing method characterized by selecting
また第2の発明によれば、ベースに対して旋回可能に
立設された旋回胴と、該旋回胴に対して回転可能なアー
ムとを有した垂直多関節型ロボットにおいて、前記旋回
胴と前記アームとに亘って引き型スプリング機構と押し
型スプリング機構とを夫々取り付け、取り外し可能に構
成している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。According to a second aspect of the present invention, in a vertical articulated robot having a revolving cylinder that is erected so as to be revolvable with respect to a base, and an arm that is rotatable with respect to the revolving cylinder, A balancer mechanism for a vertical articulated robot characterized in that a pulling spring mechanism and a pushing spring mechanism are attached to and detached from an arm, respectively.
上記アームが旋回胴に対して回転傾斜するアームの傾
斜角度に応じて示す引き型又は押し型のスプリング機構
によるトルク特性を単独、又は組み合わせることにより
種々の負荷トルクに対抗することができる。スプリング
機構のトルク特性はそのスプリングが自由長となる設定
角度位置によっても異なり、この設定角度位置を考慮し
て引き型と押し型の各スプリング機構を適宜に組合わせ
ることにより所望のトルク特性を得ることができる。Various load torques can be counteracted by individually or in combination the torque characteristics of the pull-type or push-type spring mechanism shown according to the tilt angle of the arm in which the arm rotates and tilts with respect to the swing cylinder. The torque characteristic of the spring mechanism also varies depending on the set angular position where the spring has a free length, and the desired torque characteristic is obtained by appropriately combining the pull type and push type spring mechanisms in consideration of the set angular position. be able to.
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図は本発明に係る垂直多関節型ロボ
ットの据付け略示図、第2図はスプリングの組合せによ
って負荷トルクに対抗することのできることを示した説
明図である。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is an installation schematic diagram of a vertical articulated robot according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing that load torque can be countered by a combination of springs.
まず第1図によると、傾斜角度φの傾斜面10にベース
12が据え付けられており、このベース12に対して旋回胴
14がこの傾斜面10に対して垂直な、即ちベース12に垂直
な軸線θを中心として旋回可能に取り付けられている。
更にこの旋回胴14の上部には、上記軸線θ対して垂直で
あって水平な軸線Wを中心としてW軸アーム16が回転可
能に取り付けられている。更に該W軸アーム16の先端部
には、上記軸線Wと平行な軸線Uを中心として回転可能
なU軸アーム18が取り付けられている。更には軸線θと
Wとを含む平面PL上でスプリングが自由長となり、一端
を旋回胴14に、他端をW軸アーム16に夫々取り付けた引
き型スプリング機構20を設けている。また一端が旋回胴
14に、他端がW軸アーム16の突起部24に取り付けられて
おり、W軸アーム16が前記平面PLよりも後方(第1図に
おいて左側)位置にある場合に自由長となるスプリング
を有した押し型スプリング機構22が設けられている。First, according to FIG. 1, the base is set on the inclined surface 10 having an inclination angle φ.
12 is installed, and the swivel barrel for this base 12
Reference numeral 14 is attached so as to be rotatable about an axis θ perpendicular to the inclined surface 10, that is, perpendicular to the base 12.
Further, a W-axis arm 16 is rotatably attached to the upper part of the revolving cylinder 14 about an axis W which is vertical and horizontal to the axis θ. Further, a U-axis arm 18 which is rotatable about an axis U parallel to the axis W is attached to the tip of the W-axis arm 16. Further, the spring has a free length on a plane PL including the axes θ and W, and a pulling spring mechanism 20 is provided, one end of which is attached to the swivel barrel 14 and the other end of which is attached to the W-axis arm 16. In addition, one end is the swing barrel
14, the other end is attached to the protrusion 24 of the W-axis arm 16 and has a spring that becomes a free length when the W-axis arm 16 is located rearward of the plane PL (left side in FIG. 1). A push-type spring mechanism 22 is provided.
上記の「引き型」及び「押し型」という言葉は、W軸
アーム16の所望の回転動作範囲内で、夫々の引き型スプ
リング機構20と押し型スプリング機構22が夫々引張を受
け、または圧縮を受けて力を発生する様に設定されてい
ることを意味していう。また引き型スプリング機構20も
押し型スプリング機構22も夫々1個とは限らず複数個取
り付けられてもよい。The terms "pulling type" and "pushing type" above refer to the pulling type spring mechanism 20 and the pushing type spring mechanism 22, respectively, which receive tension or compression within a desired rotational movement range of the W-axis arm 16. It means that it is set to receive and generate force. Further, the pull type spring mechanism 20 and the push type spring mechanism 22 are not limited to one each, but a plurality of them may be attached.
上記垂直多関節型ロボットの設置傾斜角度φが90度、
即ち壁面に据え付けられた場合を例として第2図により
バランスの作用を説明する。横軸WはW軸アーム16の
回転角度を示し、該W軸アーム16が前記平面PLにある場
合がW=0゜であり、第1図において時計回り方向の
回転を正としている。縦軸Tは軸線Wを中心とするトル
クを示す。まず曲線T1は引き型スプリング機構20による
トルク曲線であり、W=0゜の所でトルクは零となっ
ている。曲線T2は押し型スプリング機構22によるトルク
曲線、直線T3はW軸アーム16の駆動モータによにトルク
値である。以上のトルク曲線T1,T2,T3を加え合わせた曲
線T5が本垂直多関節型ロボットの軸線Wを中心とした発
生トルク曲線であり、負荷による負荷トルク曲線T4より
も第2図に示す作動角度範囲内においてトルク値が大き
い。即ち負荷に耐えられることを示す。Installation angle of the vertical articulated robot is 90 degrees,
That is, the action of the balance will be described with reference to FIG. 2 by taking the case of being installed on the wall surface as an example. The horizontal axis W represents the rotation angle of the W-axis arm 16, and W = 0 ° when the W -axis arm 16 is on the plane PL, and the clockwise rotation in FIG. 1 is positive. The vertical axis T shows the torque centered on the axis W. First, the curve T1 is a torque curve by the pulling spring mechanism 20, and the torque is zero at W = 0 °. A curve T2 is a torque curve by the push type spring mechanism 22, and a straight line T3 is a torque value by the drive motor of the W-axis arm 16. A curve T5, which is a combination of the above torque curves T1, T2, and T3, is a generated torque curve centering on the axis W of the vertical articulated robot, and the operating angle shown in FIG. The torque value is large within the range. That is, it means that it can bear the load.
次に設置傾斜角度φが90度より小さくなり、例えばφ
=60゜程度の場合には負荷トルク曲線が二点鎖線T6の様
になる。この場合にはWが−20度程度よりも小さい回
転角度領域ではトルク曲線T5が負荷トルク曲線T6よりも
下まわる。従って、もしこの角度領域においても本ロボ
ットを使用する場合には、例えば引き型スプリング機構
20を取り外し、押し型スプリング機構22のみを使用すれ
ばよい。この場合の本垂直多関節型ロボットによる軸線
Wを中心とした発生トルクはトルク曲線T7(=T2+T3)
となり、負荷トルク曲線T6よりも上回る。Next, the installation inclination angle φ becomes smaller than 90 degrees, for example φ
When it is around 60 °, the load torque curve becomes like the chain double-dashed line T6. In this case, the torque curve T5 is lower than the load torque curve T6 in the rotation angle region where W is smaller than about -20 degrees. Therefore, if the robot is used in this angle range, for example, a pull type spring mechanism is used.
It is sufficient to remove 20 and use only the push spring mechanism 22. In this case, the torque generated by the vertical articulated robot around the axis W is the torque curve T7 (= T2 + T3)
And exceeds the load torque curve T6.
以上の説明から明らかな様に本発明によれば、引き型
スプリング機構と押し型スプリング機構とを適宜組み合
わせ及び単独使用することによって負荷トルクに対抗で
きる。従って垂直多関節型ロボットの設置角度を種々に
設定しても、それに対応した対抗トルクを発生させるこ
とが可能となる。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to counter the load torque by appropriately combining the pulling spring mechanism and the pushing spring mechanism and using them independently. Therefore, even if the installation angle of the vertical articulated robot is variously set, it is possible to generate a counter torque corresponding thereto.
第1図は本発明に係る垂直多関節型ロボットの据付けの
略示図、第2図はスプリングの組合せによって負荷トル
クに対抗することのできることを示した説明図。 10……ロボット設置傾斜面、12……ベース、 14……旋回胴、16……W軸アーム、 20……引き型スプリング機構、 22……押し型スプリング機構、 T1……引き型スプリング機構によるトルク曲線、 T2……押し型スプリング機構によるトルク曲線、 T3……モータによるトルク直線、 T4……負荷トルク曲線、 T5……T1+T2+T3のトルク曲線。FIG. 1 is a schematic view of installation of a vertical articulated robot according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing that load torque can be countered by a combination of springs. 10 …… Robot installation slope, 12 …… Base, 14 …… Swivel barrel, 16 …… W axis arm, 20 …… Pulling spring mechanism, 22 …… Pushing spring mechanism, T1 …… By pulling spring mechanism Torque curve, T2 …… Torque curve by push type spring mechanism, T3 …… Torque straight line by motor, T4 …… Load torque curve, T5 …… T1 + T2 + T3 torque curve.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 邦生 東京都日野市旭が丘3丁目5番地1 フ ァナック株式会社商品開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−148187(JP,A) 実開 昭60−138676(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kunio Ueda 3-5-5 Asahigaoka, Hino-shi, Tokyo Inside the Product Development Laboratory, Fanuc Co., Ltd. (56) Reference JP-A-62-148187 (JP, A) Sho 60-138676 (JP, U)
Claims (2)
胴を有し、該旋回胴に対して回転可能なアームを有した
垂直多関節型ロボットにおいて、負荷トルクに対抗して
前記アームが前記旋回胴に対して回転する回転動作を補
助するバランス方法として、引き型スプリング機構と押
し型スプリング機構とを前記負荷トルクに応じて夫々単
独で用いるか又は組合わせて用いるかを選定することを
特徴とする垂直多関節型ロボットのバランス方法。1. A vertical articulated robot having a revolving cylinder which is erected so as to be revolvable with respect to a base, and having an arm rotatable with respect to the revolving cylinder, said arm being opposed to a load torque. As a balancing method for assisting the rotating motion of rotating with respect to the revolving cylinder, it is selected whether the pulling spring mechanism and the pushing spring mechanism are used individually or in combination according to the load torque. A method for balancing a vertical articulated robot characterized by:
胴と、該旋回胴に対して回転可能なアームとを有した垂
直多関節型ロボットにおいて、前記旋回胴と前記アーム
とに亘って引き型スプリング機構と押し型スプリング機
構とを夫々取り付け、取り外し可能に構成していること
を特徴とする垂直多関節型ロボットのバランサ機構。2. A vertical articulated robot having a revolving cylinder vertically rotatably mounted on a base and an arm rotatable with respect to the revolving cylinder. A balancer mechanism for a vertical articulated robot characterized in that a pull type spring mechanism and a push type spring mechanism are attached and detached respectively.
Priority Applications (1)
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| JP62261721A JP2543539B2 (en) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | Balance method and balancer mechanism for vertical articulated robot |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP62261721A JP2543539B2 (en) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | Balance method and balancer mechanism for vertical articulated robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109087A JPH01109087A (en) | 1989-04-26 |
| JP2543539B2 true JP2543539B2 (en) | 1996-10-16 |
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ID=17365785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62261721A Expired - Lifetime JP2543539B2 (en) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | Balance method and balancer mechanism for vertical articulated robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2543539B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5845026B2 (en) * | 2011-09-06 | 2016-01-20 | トヨタ自動車株式会社 | Load compensation mechanism |
| CN107081786A (en) * | 2016-02-14 | 2017-08-22 | 范红兵 | A kind of robots arm's power assisting device |
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60138676U (en) * | 1984-02-24 | 1985-09-13 | 新明和工業株式会社 | industrial robot |
| JPS62148187A (en) * | 1985-12-18 | 1987-07-02 | 株式会社安川電機 | Robotic arm balance device |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62261721A patent/JP2543539B2/en not_active Expired - Lifetime
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| DE112021004915T5 (en) | 2020-09-15 | 2023-07-20 | Fanuc Corporation | Joint mechanism and robotic arm mechanism |
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| JPH01109087A (en) | 1989-04-26 |
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