平衡器装置的制造方法
【专利摘要】一种平衡器（1），设置于机械手（100），且包括气弹簧机构（11）；该机械手（100）包括第一臂（4），和通过以在水平方向上延伸的第一轴线（L1）为中心轴的轴承构件（53）转动自如地支持第一臂的基端部的臂支持部（32）；该气弹簧机构（11）通过弹性伸长或弹性收缩而使转矩产生于第一臂，该转矩为在第一角度位置（P1）与相对铅垂方向的倾斜大于第一角度位置的第二角度位置（P2）之间，与作用于第一臂的重力产生的以第一轴线为中心的转矩相反方向的以第一轴线为中心的转矩；第一端部（1a）绕在水平方向上延伸的第二轴线（L2）转动自如地连接至独立于第一臂的平衡器连接部（33），第二端部（1b）绕在水平方向上延伸的第三轴线（L3）转动自如地连接至设置在第一臂上的平衡器连接部（43）；一个端部以及另一个端部，在第一轴线的延伸方向上以位于轴承构件所在的范围内的形式配置。
【专利说明】
平衡器装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及用于机械手的平衡装置。
【背景技术】
[0002]—直以来，已知用于抵消由于机械手臂的转动而产生的重力转矩的变动的平衡器装置(例如参见专利文献I)。
[0003]这样的平衡器装置连接第一臂和基台。而平衡器的杆端连接于在第一臂的侧方突出的固定轴，气缸侧的另一端连接于设置在基台下部的固定轴。借此，辅助第一臂的转动。
[0004]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特开2005-319550号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题:
然而，专利文献I所述的平衡器装置，第一臂与平衡器杆端在介设于第一臂与基台之间的轴承构件的轴线方向上连接到轴承构件的外侧位置，因此大的弯矩作用于轴承，需要使用弯矩允许值较大的轴承构件。其结果是导致增加机械手臂的重量、需要使用输出功率大的马达、消耗电力增大的问题。
[0006]解决问题的手段:
为了解决上述问题，根据本发明某种形态的平衡器装置设置于机械手，且包括弹性结构体;所述机械手包括:机械手臂，和通过以在水平方向上延伸的第一轴线为中心轴的轴承构件转动自如地支持所述机械手臂的基端部的臂支持部;该弹性结构体通过弹性伸长或弹性收缩而使转矩产生于所述机械手臂;该转矩为在第一角度位置与相对铅垂方向的倾斜大于第一角度位置的第二角度位置之间，与作用于所述机械手臂的重力产生的以所述第一轴线为中心的转矩相反方向的以所述第一轴线为中心的转矩(以下称为平衡转矩);所述平衡器装置的一个端部绕在水平方向上延伸的第二轴线转动自如地连接至独立于所述机械手臂的第一固定部，另一个端部绕在水平方向上延伸的第三轴线转动自如地连接至设置在所述机械手臂上的第二固定部;所述一个端部以及另一个端部，在所述第一轴线的延伸方向上以位于所述轴承构件所在的范围内的形式配置。
[0007]根据该结构，能够减小作用于轴承构件的弯矩，能够使用弯矩允许值小的轴承构件。从而，能够减轻机械手的重量，能够减小机械手的驱动部的输出功率。因此能够减少机械手的消耗电力。
[0008]所述弹性构造体也可以是气弹簧机构。
[0009]根据该结构，小型且能够产生大的弹力。
[0010]也可以形成为，所述机械手臂位于第二角度位置的状态下的所述第二轴线与所述第三轴线的间隔大于所述机械手臂位于第一角度位置的状态下的所述第二轴线与所述第三轴线的间隔的结构。
[0011 ]根据该结构，通过伸长平衡器装置能够产生平衡转矩。
[0012]也可以是，所述气弹簧机构形成为通过伸长而使工作流体膨胀的结构;通过使所述工作流体膨胀而产生的反力产生所述平衡转矩。
[0013]根据该结构，使用膨胀型的气弹簧机构，能够产生平衡转矩。
[0014]也可以是，所述气弹簧机构形成为通过伸长而使工作流体压缩的结构;通过使所述工作流体压缩而产生的反力产生所述平衡转矩。
[0015]根据该结构，使用压缩型的气弹簧机构，能够产生大的平衡转矩。
[0016]也可以是，所述气弹簧机构形成为通过缩短而使工作流体压缩的结构；具有通过所述机械手臂从第一角度位置向第二角度位置转动而使所述气弹簧机构缩短的变换机构，通过使所述工作流体压缩而产生的反力产生所述平衡转矩。
[0017]根据该结构，使用压缩型的气弹簧机构，能够产生大的平衡转矩。又，能够改善气弹簧机构的耐久性。
[0018]也可以是，所述气弹簧机构具有:在从所述弹性结构体的一个端部朝向另一个端部的方向上延伸，一端有开口，另一端封闭的气缸;相对于所述气缸的内壁面相对滑动的活塞;被装入并封住于所述气缸与所述活塞之间的空间内的工作流体;和一端连接于所述活塞，从连接于该活塞的空间位置通过所述气缸的开口延伸至所述气缸的外部的活塞杆;所述变换机构具有:连接所述气缸与位于从所述气缸的另一端朝向一端的方向上的所述第一固定部以及所述第二固定部中的一个的第一连接构件;和以不干涉所述气缸以及所述第一连接构件的形式连接所述活塞杆的另一个端部与所述第一固定部以及所述第二固定部中的另一个的第二连接构件。
[0019]根据该结构，能够将压缩型的气弹簧机构理想地安装在机械手臂上。
[0020]也可以是，所述气弹簧机构还具有被装入并封住于所述气缸与所述活塞之间的空间内的密封油，所述气弹簧机构以所述第一固定部位于从所述气缸的另一端朝向一端的方向上的形式配置。
[0021]根据该结构，能够进一步改善气弹簧机构的耐久性。
[0022]也可以是所述第三轴线形成为通过气缸的结构。
[0023]根据该结构，能够扩大机械手臂的动作范围。
[0024]发明效果:
本发明发挥能够减少机械手的消耗电力的效果。
【附图说明】
[0025]图1是示出包括根据本发明第一实施形态的平衡器装置的机械手的结构例的部分剖面后视图；
图2是示出图1的机械手的关节部的结构例的部分剖面后视图；
图3是示出图1的机械手的平衡器装置的结构例的部分剖面后视图；
图4是示出图1的机械手的关节部的结构例的部分剖面侧视图；
图5是示出图1的机械手的关节部的结构例的部分剖面侧视图；
图6是示出包括根据本发明第二实施形态的平衡器装置的机械手的结构例的部分剖面侧视图；
图7是示出包括根据本发明第三实施形态的平衡器装置的机械手的结构例的部分剖面侧视图；
图8是示出包括根据本发明第四实施形态的平衡器装置的机械手的结构例的部分剖面侧视图；
图9是示出包括根据本发明第五实施形态的平衡器装置的机械手的结构例的部分剖面侧视图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照说明书【附图说明】本发明的实施形态。另外，本实施形态并不限定本发明。又，以下在所有附图中对于相同或者相当的要素标以相同的参考符号，并省略其重复的说明。
[0027](第一实施形态)
图1是示出具备根据本发明的实施形态的平衡器(平衡器装置)1的机械手100的结构例的部分剖面后视图。图2是示出机械手100的后述的第一关节部5的结构例的部分剖面后视图。图3示出机械手100的平衡器I的结构例的部分剖面后视图。
[0028]如图1以及图2所示，机械手100为多关节型机械手，除了平衡器I以外，还包括基台
2、旋转部3、第一臂(机械手臂)4、和第一关节部5。另外，机械手100不限定为多关节型机械手。
[0029][机械手整体]
如图1以及图2所示，基台2例如固定于载置面，支撑基台2的上部结构。
[0030]旋转部3，绕在铅垂方向上延伸的未图示的旋转轴线转动自如地连接于基台2。而旋转部3包括:与基台2平行延伸的旋转板31、设置在旋转板31的上方并固定于旋转板31的臂支持部32、和平衡器连接部33。
[0031]旋转板31绕旋转轴线转动自如地连接于基台2，通过未图示的驱动部，形成为绕旋转轴线转动驱动的结构。
[0032]臂支持部32具有形成为在水平方向上延伸的圆筒状的圆筒部34。圆筒部34的一端开口，构成开口部34a。又，圆筒部34的另一端封闭，构成底壁34b。在底壁34b的中央部，即圆筒部34的轴线通过的部分，形成有贯通孔34c。贯通孔34c是被后述的第一臂驱动部51的输出轴51a插通的孔。圆筒部34的轴线构成第一轴线LI。
[0033]平衡器连接部33以从臂支持部32的上部向上方突出的形式形成。借此，防止平衡器I与臂支持部32的干涉。而平衡器连接部33具有与第一轴线LI平行延伸的轴(第一固定部)35。轴35的轴线构成第二轴线L2。而第一轴线LI的延伸方向上的配设有轴35的位置以包括后述位置范围R的形式构成。
[0034]第一臂4形成为手腕状，包括:在基端部水平方向上延伸的转动轴41、从转动轴41向梢端部延伸的主体部42、和平衡器连接部43。
[0035]转动轴41形成为有底的大致圆筒状，使其轴线与臂支持部32的圆筒部34的轴线，即第一轴线LI 一致，从而位于圆筒部34的内部。
[0036]主体部42，随着从转动轴41朝向第一臂4的梢端部，以在与第一轴线LI正交的方向上延伸的形式弯曲延伸。
[0037]如图3所示，平衡器连接部43包括一对轴(第二固定部)44、和支持部46。一对轴44，以轴线位于与第一轴线LI以及第二轴线L2平行延伸的第三轴线L3上的形式配置，以在该第三轴线L3的延伸方向上并列的形式配置。一对轴44中的一个轴44以从主体部42的基端部和梢端部之间的侧面突出的形式设置。另一个轴44支持于支持部46，以与一个轴44隔开配置的形式设置。支持部46的基端部安装于第一臂4的主体部42的侧面，梢端部支持另一个轴44。支持部46以不与平衡器I干涉而绕过平衡器I的后述第二连接构件72的外侧的形式延伸。而在第一轴线LI的延伸方向上配设有一对轴44的范围，以包括后述的位置范围R的形式构成。
[0038]如图2所示，第一关节部5包括:第一臂驱动部51、减速机构52、和轴承构件53。
[0039]第一臂驱动部51，例如是伺服马达，具有输出驱动力的输出轴51a。第一臂驱动部51的筐体，以输出轴5 Ia的轴线与第一轴线LI同轴的形式固定于圆筒部34的底壁34b。而输出轴51a插通圆筒部34的贯通孔34c。更进一步地，输出轴51a，通过转动轴41的开口部41a而位于转动轴41的内部。
[0040]减速机构52位于转动轴41的内部。减速机构52是将第一臂驱动部51的驱动力传递至第一臂4的机构，例如是行星齿轮机构。即，减速机构52，例如包括:固定于输出轴51a的梢端部的太阳齿轮52a、具有与绕第一周线LI等间隔配置的太阳齿轮52a齿合的多个行星齿轮的行星齿轮单元52b、和在臂支持部32的圆筒部34的内周面形成的与行星齿轮单元52b齿合的内齿轮52c ο减速机构52由工业用机械手的众所周知的减速机构构成，因此省略说明。
[0041]轴承构件53设置为中心轴与第一轴线LI一致的形式配设，并介设于旋转部3的圆筒部34的内周面与第一臂4的转动轴41的外周面之间。因此，第一臂4形成为相对旋转部3的臂支持部32绕第一轴线LI转动的结构。即，旋转部3的臂支持部32，能够转动地支持第一臂4的转动轴41。在本实施形态中，设置有两个轴承构件53，这些轴承构件以在第一轴线LI的延伸方向上并列的形式配置。在第一轴线LI的延伸方向上，从一个轴承构件53的位置到另一个轴承构件53的位置构成位置范围R。另外，位于位置范围R的轴承构件53的个数不限于此，可以是一个，也可以是二个以上。
[0042]而第一臂4如图5所示，例如在包括第一角度位置Pl与相对如图3所示的铅垂方向的倾斜大于第一角度位置Pl的第二角度位置P2之间的范围的范围内转动。例如第一角度位置Pl是第一臂4直立的角度位置。而在第一臂4直立的第一角度位置Pl上，由作用于第一臂4的重力产生的以第一轴线LI为中心的转矩(以下称为以第一轴线LI为中心的重力转矩)实际为零。而第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，以第一轴线LI为中心的重力转矩随着第一臂4的倾斜的变大而增大。
[0043]而且在本实施形态中，如图5所示，以第一臂4位于第二角度位置P2的状态下的第二轴线L2与第三轴线L3之间的间隔S大于第一臂4位于第一角度位置Pl的状态下的第二轴线L2与第三轴线L3之间的间隔S的形式，定位旋转部3的轴35以及第一臂4的一对轴44。即，机械手100形成为，通过第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，从而使第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S逐渐扩大的结构。
[0044][平衡器]
如图1以及图3所示，平衡器I具有气弹簧机构(弹性结构体)11和变换机构12。平衡器I连接第二轴线L2与第三轴线L3，在第四轴线L4的延伸方向上延伸，所述第四轴线L4在与第二轴线L2以及第三轴线L3正交的方向上延伸。而平衡器I，以第四轴线L4位于位置范围R的范围内的形式，即，作为平衡器I的一个端部的第一端部Ia以及作为平衡器I的另一个端部的第二端部Ib位于位置范围R内的形式，安装于机械手100。
[0045]气弹簧机构11是将被装入并封住的高压气的反力作为弹力来使用的机构，与螺旋弹簧相比，小型且能够产生大的弹力。因此，使用气弹簧机构11能够使机械手11小型化，借此能够使机械手100的驱动部的输出功率变小，能够进一步抑制电力消耗。
[0046]气弹簧机构11具有:气缸61、活塞62、工作流体63、和活塞杆64。又，在本实施形态中，气弹簧机构11具有密封油65。
[0047]气缸61为在第四轴线L4的延伸方向上延伸的有底的圆筒体。气缸61在一端61a形成有开口。又，气缸61的另一端61b封闭，形成有底壁。
[0048]活塞62为圆筒状的部件(block)。活塞62相对于气缸61的内壁面相对滑动。活塞62在第四轴线L4的延伸方向上将气缸61的内部空间区分为第一空间68以及第二空间69。第一空间68为比活塞62靠近气缸61的另一端61b侧(封闭的一侧)的空间，第二空间69为比活塞62靠近气缸61的一端6 Ia侧(形成有开口的一侧)的空间。具体如后所述，气弹簧机构11以第一空间68比第二空间69位于上方的形式安装于机械手100。
[0049]工作流体63为被装入并封住于气缸61与活塞62之间的空间，及第一空间68内的流体，例如是高压氮。而如上所述，气缸61的另一端6Ib封闭，因此工作流体63不会从气缸61的另一端61b漏出。从而能够改善气弹簧机构11的耐久性。
[0050]活塞杆64为在第四轴线L4的延伸方向上延伸的棒状体，一端64a连接于活塞62。而活塞杆64从活塞62延伸至通过开口的气缸61的外部，所述开口为通过第二空间69而在气缸61的一端61a形成的开口，另一端64b位于气缸61的外部。
[0051 ]而且气弹簧机构11使活塞杆64在第四轴线L4的延伸方向上移动，将活塞杆64推入气缸61而缩短气弹簧机构11，以此形成为压缩工作流体63，产生反力的结构。
[0052]密封油65是用于防止来自于第一空间68的工作流体63泄漏的油，被装入并封住于气缸61的第一空间68内。如上所述，气弹簧机构11以第一空间68比第二空间69位于上方的形式配设，因此密封油65蓄积在活塞62上，作为比重小于密封油65的气体的工作流体63位于密封油65的上方。从而，密封油65介于作为气体的工作流体63与气缸61以及活塞62抵接的部分之间，能够防止工作流体63从第一空间68漏出。从而能够改善气弹簧机构11的耐久性。
[0053]变换机构12是随着第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S的扩大而缩短气弹簧机构11的机构。
[0054]在本实施形态中，变换机构12具备:第一连接构件71和第二连接构件72。
[0055]第一连接构件71连接气缸61的一端61a和旋转部3的轴35。即，第一连接构件71连接位于从气缸61的另一端61 b (封闭的一侧的端部)朝向一端61 a (形成有开口的一侧的端部)的方向上的旋转部3的轴35与气缸61。另外，第一连接构件71也可以安装在气缸61的一端61a以外的地方。
[0056]第一连接构件71具有相互平行延伸的一对板部73和连接部74。板部73的一个端部73a连接于气缸61的一端61a，在第四轴线L4的延伸方向上延伸。一对板部73中的一个板部73安装于第二轴线L2以及第三轴线L3的延伸方向上的所述一个板部一侧的一端61a，另一个板部73安装于同一方向上的所述另一个板部一侧的一端61a。连接部74使一对板部73的另一个端部73b相互连接的同时，使这些端部连接到轴35 ο而连接部74通过轴承构件，绕第二轴线L2转动自如地安装于轴35。该连接部74安装于轴35的部分构成作为平衡器I的一个端部的第一端部la。如上所述，在第一轴线LI的延伸方向上配设有轴35的位置，以包括位置范围R的形式构成，因此第一端部Ia以位于位置范围R上的形式构成。
[0057]第二连接构件72连接活塞杆64的另一端64b与第一臂4的轴44。即，第二连接构件72，连接位于从气缸61的一端6Ia(形成有开口的一侧的端部)朝向另一端6Ib(封闭的一侧的端部)的方向上的轴44与活塞杆64。从而，气弹簧机构11通过变换机构12，以第一空间68比第二空间69位于上方的形式安装于机械手100。
[0058]第二连接构件72具有筒状部75和连接部76。
[0059]筒状部75为在第四轴线L4的延伸方向上延伸的筒状体，以包围气弹簧机构11以及第一连接构件71的周围的形式配置。而第二连接构件72的筒状部75的一个端部75a在位置范围R上通过轴承构件安装于一对轴44。借此，筒状部75绕第三轴线L3转动自如地连接于轴44。该筒状部75安装于轴44的部分构成作为平衡器I的另一个端部的第二端部lb。如上所述，在第一轴线LI的延伸方向上配设有一对轴44的范围以包括位置范围R的形式构成，因此第二端部Ib以位于位置范围R上的形式构成。
[0060]另外，以第三轴线L3通过气缸61的形式定位一对轴44。从而气缸61形成为在第四轴线L4的延伸方向上从第一连接构件72与第一臂4连接的部分突出的结构，因此能够使气弹簧机构11的冲程变长。借此，能够扩大第一臂4的动作范囲。
[0061 ] 连接部76安装于活塞杆64的另一端64b，位于第一连接构件71的一对板部73之间。而连接部76以架设于筒状部75的另一个端部75b的端缘的形式设置，两端部连接于筒状部75的另一个端部侧的端缘。连接部76位于在第四轴线L4的延伸方向上延伸的一对板部73之间，因此使活塞杆64在第四轴线L4的延伸方向上移动时，连接部76与一对板部73不干涉。
[0062]这样构成的变换机构12，通过第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S扩大，于是第一连接构件71的一对板部73的一个端部73a与第二连接构件72的筒状部75的另一个端部75b互相接近。借此，使安装于第一连接构件71的一对板部73的一个端部73a的气缸61的一端6 Ia与活塞杆64的另一端64b以相互靠近的形式移动，将活塞杆64以及活塞62推入。因此，被装入并封住于气缸61与活塞62之间的空间的工作流体63被压缩，产生反力。
[0063][动作例]
接下来说明具备平衡器I的机械手100的动作例。
[0064]第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，以第一轴线LI为中心的重力转矩随着第一臂4的倾斜的变大而增大。而通过第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，第二轴线L2与第三轴线L3之间的间隔S扩大，于是变换机构12使气弹簧机构11缩短。借此，工作流体63被压缩，气弹簧机构11在第四轴线L4的延伸方向上，产生活塞62回推方向，即气弹簧机构11伸长方向的反力。气弹簧机构11伸长方向的反力，通过变换机构12，作为第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S缩短方向的力做功，结果产生以第一轴线LI为中心的重力转矩相反方向的以第一轴线LI为中心的转矩(平衡转矩)。该平衡转矩抵消重力转矩的一部分或者全部。借此，能够降低第一臂驱动部51的荷载，能够防止机械手100的电力消耗的增大。
[0065]如以上说明，平衡器I的气弹簧机构11以第四轴线L4包括在第一轴线LI的延伸方向上轴承构件53所位于的位置范围R的形式，S卩，以作为平衡器I的一个端部的第一端部la，以及作为平衡器I的另一个端部的第二端部Ib位于位置范围R内的形式安装于机械手100。借此，能够使作用于轴承构件53的弯矩变小，能够使用弯矩允许值小的轴承构件53。从而能够使机械手100的重量变轻，能够使用机械手100的驱动部的输出功率，特别是使旋转部3旋转的驱动部的输出功率小的马达。因此能够减少机械手100的消耗电力。
[0066](第二实施形态)
图6是示出具备根据本发明实施形态的平衡器201的机械手200的结构例的侧视图。
[0067]在上述第一实施形态中，平衡器I具备；通过缩短而压缩工作流体63，产生伸长方向的反力的气弹簧机构U、和将气弹簧机构11伸长方向的反力变换为第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S缩短方向的力的变换机构12。对此在本实施形态中，平衡器201如图6所示，具备:通过伸长而使工作流体263膨胀，产生缩短方向的反力的气弹簧机构211、和连接气弹簧机构211与机械手200的连接构件271、272。
[0068]气弹簧机构211，以装有工作流体263的第一空间268比第二空间269位于下方的形式安装于机械手200。又，工作流体263例如是常压的气体。使活塞杆264在第四轴线L4的延伸方向上移动，将活塞杆264从气缸261抽出而使气弹簧机构11伸长，以此形成为使工作流体263膨胀，产生气弹簧机构11缩短方向的反力的结构。
[0069]而连接构件271连接气缸261的另一端261b与旋转部3的轴35。连接构件271通过轴承构件，绕第二轴线L2转动自如地连接于轴35。
[0070]又，连接构件272连接活塞杆264的另一端264b与第一臂4的轴44。连接构件272通过轴承构件绕第三轴线L3转动自如地连接于轴44。另外，在第一实施形态中，以第三轴线L3通过气缸61的形式定位轴44，但是在本实施形态中，以第三轴线L3通过第一臂4的梢端部的形式定位轴44。
[0071]除此之外，与第一实施形态相同。
[0072][动作例]
接下来说明具备平衡器201的机械手200的动作例。
[0073]第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，以第一轴线LI为中心的重力转矩随着第一臂4的倾斜变大而增大。而通过第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，以使第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S扩大，于是气弹簧机构211伸长。借此，工作流体263膨胀，气弹簧机构211在第四轴线L4的延伸方向上，产生活塞62拉回方向，即气弹簧机构211缩短方向的反力。气弹簧机构211缩短方向的反力，作为第二轴线L2与第三轴线L3的间隔缩短方向的力做功，结果产生以第一轴线LI为中心的重力转矩相反方向的以第一轴线LI为中心的转矩(平衡转矩)ο该平衡转矩抵消重力转矩的一部分或者全部。
[0074](第三实施形态)
图7是示出具备根据本发明实施形态的平衡器301的机械手300的结构例的侧视图。
[0075]上述第一实施形态中，平衡器I具备:通过缩短以压缩工作流体63，产生伸长方向的反力的气弹簧机构11、和将气弹簧机构11伸长方向的反力变换为第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S缩短方向的力的变换机构12。对此在本实施形态中，平衡器301如图7所示，具备:通过伸长以压缩工作流体63，而产生缩短方向的反力的气弹簧机构311、和连接气弹簧机构311与机械手300的连接构件371、372。
[0076]气弹簧机构311的气缸361，两端封闭，一端361a形成有活塞杆364插通的插通孔361c。又，气缸361的另一端361b形成有贯通口 361d。因此，气缸361的第二空间369的气压与大气压相等。又，活塞杆364从活塞62通过第一空间368以及气缸361的插通孔361c延伸至气缸361的外部，另一端364b位于气缸361的外部。使活塞杆364在第四轴线L4的延伸方向上移动，将活塞杆364从气缸361抽出而使气弹簧机构311伸长，以此形成为压缩工作流体63，产生气弹簧机构311缩短方向的反力的结构。
[0077]且，连接构件371连接气缸361的另一端361b与旋转部3的轴35。连接构件371通过轴承构件绕第二轴线L2转动自如地连接于轴35。
[0078]又，连接构件372连接活塞杆364的另一端364b与第一臂4的轴44。连接构件372通过轴承构件绕第三轴线L3转动自如地连接于轴44。
[0079]从而，气弹簧机构311以装有工作流体63的第一空间368比第二空间369位于上方的位置的形式安装于机械手300。
[0080]另外，在第一实施形态中，以第三轴线L3通过气缸61的形式定位轴44，但在本实施形态中，以第三轴线L3通过第一臂4的梢端部的形式定位轴44。
[0081]除此以外，与第一实施形态相同。
[0082][动作例]
接下来说明具备平衡器301的机械手300的动作例。
[0083]第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，以第一轴线LI为中心的重力转矩随着第一臂4的倾斜变大而增大。而通过第一臂4从第一角度位置Pl向第二角度位置P2转动，以使第二轴线L2与第三轴线L3的间隔S扩大，气弹簧机构311伸长。借此，压缩工作流体63，气弹簧机构311在第四轴线L4的延伸方向上，产生活塞62回推方向，即气弹簧机构311缩短方向的反力。气弹簧机构311缩短方向的反力，作为第二轴线L2与第三轴线L3的间隔缩短方向的力做功，结果产生以第一轴线LI为中心的重力转矩相反方向的以第一轴线LI为中心的转矩(平衡转矩)ο该平衡转矩抵消重力转矩的一部分或者全部。
[0084](第四实施形态)
图8是示出具备根据本发明第四实施形态的平衡器401的机械手400的结构例的侧视图。
[0085]在上述第一实施形态中，举例说明了第一连接构件71连接气缸61的一端61a与旋转部3的轴35，第二连接构件72连接活塞杆64的另一端64b与第一臂4的轴44。对此，如图8所示，在本实施形态中，气弹簧机构11以第一空间68比第二空间69位于下方的位置的形式安装于机械手100。而第一连接构件471连接位于从气缸61的另一端61b(封闭的一侧的端部)朝向一端61a(形成有开口的一侧的端部)的方向上的第一臂4的轴44与气缸61。又，第二连接部472连接位于从气缸61的一端61a(形成有开口的一侧的端部)朝向另一端61b(封闭的一侧的端部)的方向上的轴35与活塞杆64。
[0086]另外，在第一实施形态中，以第三轴线L3通过气缸61的形式定位轴44，但是在本实施形态中以第三轴线L3通过第一臂4的梢端部的形式定位轴44。除此以外，与第一实施形态相同。
[0087](第五实施形态)
图9是示出具备根据本发明第五实施形态的平衡器501的机械手500的结构例的侧视图。
[0088]在第一实施形态中，以第三轴线L3通过气缸61的形式定位轴44。但是在本实施形态中，以第三轴线L3通过第一臂4的梢端部的形式定位轴44。除此之外，与第一实施形态相同。
[0089][变形例]
在上述实施形态中，不仅限于使用气弹簧机构。取而代之，也可以使用螺旋弹簧。
[0090]从上述说明，本领域技术人员可以明了本发明的很多改良和其他实施形态。因此上述说明的目的是，应当只作为示例解释，将实施本发明的最优形态教给本领域技术人员。在不脱离本发明主旨的范围内，能够实质性地变更其结构和/或功能的具体内容。
[0091]工业用应用性:
本发明能够适用于工业机械手。
[0092]符号说明:
LI 第一轴线；
L2 第二轴线；
L3 第三轴线；
L4 第四轴线；
Pl 第一角度位置；
P2 第二角度位置；
1平衡器；
Ia 第一端部；
Ib 第二端部；
2基台;
3旋转部；
4第一臂；
5第一关节部；
11气弹簧机构；
12变换机构；
31旋转板；
32臂支持部；
33平衡器连接部；
34圆筒部；
35轴；
41转动轴；
42主体部；
43平衡器连接部；
44轴；46支持部；
51第一臂驱动部；
52减速机构；
53轴承构件；
61气缸；
61a一端；
61b另一端；
62活塞；
63工作流体；
64活塞杆；
65密封油；
68第一空间；
69第二空间；
71第一连接构件；
72第二连接构件；
73板部；
74连接部；
75筒状部；
76连接部；
100机械手。
【主权项】
1.一种平衡器装置，设置于机械手，且包括弹性结构体;该机械手包括机械手臂，和通过以在水平方向上延伸的第一轴线为中心轴的轴承构件转动自如地支持所述机械手臂的基端部的臂支持部；该弹性结构体通过弹性伸长或弹性收缩而使转矩产生于所述机械手臂，该转矩为在第一角度位置与相对铅垂方向的倾斜大于所述第一角度位置的第二角度位置之间，与作用于所述机械手臂的重力产生的以所述第一轴线为中心的转矩相反方向的以所述第一轴线为中心的转矩(以下称为平衡转矩)； 所述平衡器装置的一个端部，绕在水平方向上延伸的第二轴线转动自如地连接至独立于所述机械手臂的第一固定部； 所述平衡器装置的另一个端部，绕在水平方向上延伸的第三轴线转动自如地连接至设置在所述机械手臂上的第二固定部； 所述一个端部以及另一个端部，在所述第一轴线的延伸方向上以位于所述轴承构件所在的范围内的形式配置。2.根据权利要求1所述的平衡器装置，其特征在于， 所述弹性结构体是气弹簧机构。3.根据权利要求2所述的平衡器装置，其特征在于， 形成为所述机械手臂位于第二角度位置的状态下的所述第二轴线与所述第三轴线的间隔大于所述机械手臂位于第一角度位置的状态下的所述第二轴线与所述第三轴线的间隔的结构。4.根据权利要求3所述的平衡器装置，其特征在于， 所述气弹簧机构形成为通过伸长而使工作流体膨胀的结构； 通过所述工作流体膨胀而产生的反力产生所述平衡转矩。5.根据权利要求3所述的平衡器装置，其特征在于， 所述气弹簧机构形成为通过伸长而使工作流体压缩的结构； 通过所述工作流体压缩而产生的反力产生所述平衡转矩。6.根据权利要求3所述的平衡器装置，其特征在于， 所述气弹簧机构形成为通过缩短而使工作流体压缩的结构； 具有通过所述机械手臂从所述第一角度位置向第二角度位置转动而使所述气弹簧机构缩短的变换机构； 通过所述工作流体压缩而产生的反力产生所述平衡转矩。7.根据权利要求6所述的平衡器装置，其特征在于， 所述气弹簧机构具有: 在从所述弹性构造体的一个端部朝向另一个端部的方向上延伸，一端具有开口，另一端封闭的气缸； 相对于所述气缸的内壁面相对滑动的活塞； 被装入并封住于所述气缸与所述活塞之间的空间内的工作流体;和一端连接于所述活塞，从连接于该活塞的空间位置通过所述气缸的开口而延伸至所述气缸的外部的活塞杆； 所述变换机构具有: 连接所述气缸与位于从该气缸的另一端朝向一端的方向上的所述第一固定部以及所述第二固定部中的一个的第一连接构件;和 以不干涉所述气缸以及所述第一连接构件的形式连接所述活塞杆的另一个端部与所述第一固定部以及所述第二固定部中的另一个的第二连接构件。8.根据权利要求7所述的平衡器装置，其特征在于， 所述气弹簧机构还具有被装入并封住于所述气缸与所述活塞之间的空间内的密封油；所述气弹簧机构以所述第一固定部位于从所述气缸的另一端朝向一端的方向上的形式配置。9.根据权利要求8所述的平衡器装置，其特征在于， 所述第三轴线形成为通过所述气缸的结构。
【文档编号】B25J19/00GK105829035SQ201480070787
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月22日
【发明人】原田贵志
【申请人】川崎重工业株式会社