(57)【要約】【課題】プレス機を用いることなく、簡易な冶具により容易に分解する。【解決手段】フランジ１７が、シャフト３を貫通させる貫通孔２２を備えるとともに、圧縮ばね１８の径方向内方に配置され、シャフトの第１雄ねじ１５に締結される第１ナット部材１６によって、シャフトの他端に着脱可能に保持される第１フランジ部材１９と、第１ナット部材を貫通させる中央孔２３を有するとともに、第１フランジ部材の外周縁に締結具によって後端板６側から着脱可能に固定された第２フランジ部材２０とを備え、ケーシング２の後端板が、第２フランジ部材の外周縁を突き当てる当接部１０と、当接部よりも径方向内方かつ中央孔よりも径方向外方において第２フランジ部材の表面を外部に露出させる開口部１１とを備え、ケーシングの前端板５および後端板の少なくとも一方が、ケーシングの筒体４に着脱可能に取り付けられているばねバランサ装置１である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体と、該筒体の両端を閉塞する位置に配置された前端板および後端板とを備えるケーシングと、
前記前端板を板厚方向に貫通して長手方向に移動可能に配置されるシャフトと、
該シャフトの前記ケーシング外に配置される一端に固定された取付ブロックと、
該シャフトの前記ケーシング内に配置される他端に固定されたフランジと、
前記前端板と前記フランジとの間に、圧縮された状態で配置されている圧縮ばねとを備え、
前記他端に第１雄ねじが設けられ、
前記フランジが、前記シャフトを貫通させる貫通孔を備えるとともに、前記圧縮ばねの径方向内方に配置され、前記第１雄ねじに締結される第１ナット部材によって、前記他端に着脱可能に保持される第１フランジ部材と、前記第１ナット部材を貫通させる中央孔を有するとともに、前記第１フランジ部材の外周縁に締結具によって前記後端板側から着脱可能に固定された第２フランジ部材とを備え、
前記後端板が、前記第２フランジ部材の外周縁を突き当てる当接部と、該当接部よりも径方向内方かつ前記中央孔よりも径方向外方において前記第２フランジ部材の表面を外部に露出させる開口部とを備え、
前記前端板および前記後端板の少なくとも一方が、前記筒体に着脱可能に取り付けられているばねバランサ装置。
【請求項２】
前記後端板が、前記開口部を外側から着脱可能に閉塞する蓋体を備える請求項１に記載のばねバランサ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のばねバランサ装置の分解方法であって、
前記第２フランジ部材を前記当接部に突き当てた状態で、前記第１ナット部材および前記締結具を取り外し、
前記第１雄ねじを締結させる雌ねじを備える内孔と前記中央孔よりも小さい外径の外面に第２ナット部材がねじ込まれた第２雄ねじが設けられた円筒状の冶具の先端面を前記第１フランジ部材の表面に突き当てた状態で、前記雌ねじに前記第１雄ねじを締結して、前記取付ブロックを前記前端板の外面に押し付け、
前記第２ナット部材を前記第２フランジ部材の表面に突き当たるまで前記第２雄ねじに対して締めこみ、
前記前端板または前記後端板と前記筒体とを分離し、
前記第２ナット部材を緩めるばねバランサ装置の分解方法。
【請求項４】
前記第１雄ねじと前記第２雄ねじとが逆ねじの関係である請求項３に記載のばねバランサ装置の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばねバランサ装置とその分解方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットにおいて、動力補助のために使用されるばねバランサ装置として、産業用ロボットに装着される前の初期状態として、内部の圧縮ばねに圧縮力が作用しているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなばねバランサ装置は、廃棄等を目的として分解する際に、プレス機等を用いて圧縮ばねの圧縮力を解放する処理が行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７７４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、産業用ロボットが導入されている現場にプレス機が設置されているとは限らず、現場においてばねバランサ装置を分解することが困難であるという不都合がある。
本発明は、プレス機を用いることなく、簡易な冶具により容易に分解することができるばねバランサ装置とその分解方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、筒体と、該筒体の両端を閉塞する位置に配置された前端板および後端板とを備えるケーシングと、前記前端板を板厚方向に貫通して長手方向に移動可能に配置されるシャフトと、該シャフトの前記ケーシング外に配置される一端に固定された取付ブロックと、該シャフトの前記ケーシング内に配置される他端に固定されたフランジと、前記前端板と前記フランジとの間に、圧縮された状態で配置されている圧縮ばねとを備え、前記他端に第１雄ねじが設けられ、前記フランジが、前記シャフトを貫通させる貫通孔を備えるとともに、前記圧縮ばねの径方向内方に配置され、前記第１雄ねじに締結される第１ナット部材によって、前記他端に着脱可能に保持される第１フランジ部材と、前記第１ナット部材を貫通させる中央孔を有するとともに、前記第１フランジ部材の外周縁に締結具によって前記後端板側から着脱可能に固定された第２フランジ部材とを備え、前記後端板が、前記第２フランジ部材の外周縁を突き当てる当接部と、該当接部よりも径方向内方かつ前記中央孔よりも径方向外方において前記第２フランジ部材の表面を外部に露出させる開口部とを備え、前記前端板および前記後端板の少なくとも一方が、前記筒体に着脱可能に取り付けられているばねバランサ装置である。
【０００６】
本態様によれば、筒体とシャフトの一端に固定された取付けブロックとを、ロボットの回転軸に平行な軸線回りに回転可能に取り付けて、ロボットを作動させることにより、ケーシング内からシャフトが引き出される方向に移動させられると、フランジと前端板との間で圧縮ばねがさらに圧縮されてシャフトをケーシング内に引き込む方向に弾発力が作用する。これにより、ロボットの動力を補助することができる。
【０００７】
本態様に係るばねバランサ装置を分解するには、ロボットから取り外した状態、すなわち、ケーシング内において圧縮ばねが最大限に伸びて第２フランジ部材の外周縁を後端板の当接部に突き当てている状態において、後端板に設けられた開口部を経由して、シャフトの他端の第１雄ねじから第１ナット部材を取り外す。また、開口部を経由して、第２フランジ部材を第１フランジ部材に取り付けている締結具を取り外す。
【０００８】
次いで、シャフトの第１雄ねじを締結させる雌ねじを備える内孔と第２フランジ部材の中央孔よりも小さい外径の外面に第２ナット部材がねじ込まれた第２雄ねじが設けられた円筒状の冶具を開口部からケーシング内に挿入し、第１雄ねじを雄ねじに締結することにより、取付ブロックを前端板に突き当て、冶具の第２ナット部材を第２フランジ部材に突き当てる。
【０００９】
これにより、圧縮ばねの圧縮力が、シャフトによって連結された取付ブロックと第２ナット部材との間で保持されるので、前端板または後端板の少なくとも一方を筒体から取り外す。この状態で、冶具の第２雌ねじに対して第２ナット部材を緩めていくことにより、前端板と第２フランジ部材との間隔を徐々に広げて、圧縮ばねの圧縮力を徐々に解放していくことができる。すなわち、本態様によれば、プレス機を用いることなく、簡易な冶具により容易に分解することができる。
【００１０】
上記態様においては、前記後端板が、前記開口部を外側から着脱可能に閉塞する蓋体を備えていてもよい。
この構成により、蓋体を後端板に取り付けることによって開口部を閉塞し、ケーシング内部を密閉して、塵埃やミストの進入を防止することができる。分解時には蓋体を取り外して、分解作業を容易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、上記いずれかのばねバランサ装置の分解方法であって、前記第２フランジ部材を前記当接部に突き当てた状態で、前記第１ナット部材および前記締結具を取り外し、前記第１雄ねじを締結させる雌ねじを備える内孔と前記中央孔よりも小さい外径の外面に第２ナット部材がねじ込まれた第２雄ねじが設けられた円筒状の冶具の先端面を前記第１フランジ部材の表面に突き当てた状態で、前記雌ねじに前記第１雄ねじを締結して、前記取付ブロックを前記前端板の外面に押し付け、前記第２ナット部材を前記第２フランジ部材の表面に突き当たるまで前記第２雄ねじに対して締めこみ、前記前端板または前記後端板と前記筒体とを分離し、前記第２ナット部材を緩めるばねバランサ装置の分解方法である。
【００１２】
上記態様においては、前記第１雄ねじと前記第２雄ねじとが逆ねじの関係であることが好ましい。
この構成により、冶具を取り付けた状態から、第２雄ねじに対して第２ナット部材を回転させて緩めていく際に、第２ナット部材に加えたトルクが、冶具全体が回転させる方向に作用しても、シャフトの第１雄ねじと冶具の雌ねじとの締結が緩むことを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プレス機を用いることなく、簡易な冶具により容易に分解することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るばねバランサ装置が取り付けられている状態のロボットの一例を部分的に示す図である。
【図２】図１のばねバランサ装置の初期状態を示す縦断面図である。
【図３】図２のばねバランサ装置から蓋体を取り外した状態を示す縦断面図である。
【図４】図３のばねバランサ装置から第１フランジ部材と第２フランジ部材とを締結するボルトおよびシャフトの雄ねじに締結されていた第１ナット部材を取り外した状態を示す縦断面図である。
【図５】図４のばねバランサ装置のシャフトの雄ねじを利用して治具を取り付ける状態を示す縦断面図である。
【図６】図５のばねバランサ装置に取り付けた治具において第２ナット部材を締結する作業を説明する縦断面図である。
【図７】図６のばねバランサ装置のボルトを取り外してケーシング本体を前端板から取り外した状態を示す縦断面図である。
【図８】図７のばねバランサ装置に取り付けた治具の第２ナット部材を緩めて圧縮ばねの圧縮力を解放する作業を説明する縦断面図である。
【図９】図１のばねバランサ装置の分解方法を説明するフローチャートである。
【図１０】図１のばねバランサ装置の第１の変形例を説明する縦断面図である。
【図１１】図７のばねバランサ装置の第２の変形例を説明する縦断面図である。
【図１２】図７のばねバランサ装置の第３の変形例を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係るばねバランサ装置１とその分解方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るばねバランサ装置１は、図１に示されるように、例えば、直立多関節型のロボット１００の重力軸、すなわち、水平な軸線回りにベース１１０に対して回転可能に支持されるアーム１２０を駆動するモータ（図示略）の動力を補助するために使用されるものである。
【００１６】
ばねバランサ装置１は、図１に示されるように、ベース１１０に揺動可能に支持されるケーシング２と、アーム１２０に揺動可能に取り付けられるシャフト３とを備えている。
ケーシング２は、図２に示されるように、円筒状のケーシング本体（筒体）４と、ケーシング本体４の両端を閉塞する前端板５および後端板６と、前端板５に設けられた貫通孔７に配置されシャフト３を長手方向に移動可能に支持する滑り軸受８とを備えている。
【００１７】
前端板５は、ケーシング本体４に対してボルト９により着脱可能に取り付けられている。
また、後端板６はケーシング本体４に一体的に設けられ、ケーシング本体４の後端に内鍔状に突出し中央に開口部１１を有する周縁部１０と、該周縁部１０にボルト１２により着脱可能に取り付けられ開口部１１を閉塞する蓋体１３とを備えている。周縁部１０は、後述する第２フランジ部材２０の外周縁を突き当てる当接部として機能する。
【００１８】
シャフト３には、ケーシング２の外部に配置される一端に取付ブロック１４が固定され、ケーシング２の内部に配置される他端に雄ねじ（第１雄ねじ）１５が形成されている。
本実施形態に係るばねバランサ装置１は、図３および図４に示されるように、雄ねじ１５に締結されるナット部材（第１ナット部材）１６によってシャフト３の他端に取付状態に保持されるフランジ１７と、フランジ１７と前端板５との間に挟まれる位置に、圧縮された状態で配置される圧縮ばね１８とを備えている。
【００１９】
フランジ１７は、圧縮ばね１８の径方向内方に配置される径寸法を有する円板状の第１フランジ部材１９と、第１フランジ部材１９の該周縁に板厚方向に重ねられた状態で、後端板６側からボルト（締結具）２１によって着脱可能に取り付けられた第２フランジ部材２０とを備えている。
第１フランジ部材１９は、中央にシャフト３を貫通させる貫通孔２２を備えている。貫通孔２２にシャフト３の他端を貫通させた状態で、シャフト３の雄ねじ１５に後端板６側からナット部材１６を締結することにより、第１フランジ部材１９がシャフト３の他端側から脱落しない状態に保持される。
【００２０】
第２フランジ部材２０は、ナット部材１６の外形よりも大きな内径寸法を有する中央孔２３を備えている。圧縮ばね１８は、コイルスプリングであって、前端板５と第２フランジ部材２０との間に配置される径寸法を有している。
【００２１】
次に、本実施形態に係るばねバランサ装置１を分解するための治具２００について説明する。
この治具２００は、図５に示されるように、治具本体２１０とナット部材（第２ナット部材）２２０とを備えている。治具本体２１０は、円柱状（円筒状）に形成され、先端側から軸方向に沿って軸方向の途中位置まで設けられた中央孔２１１を備え、中央孔２１１の内面にシャフト３の雄ねじ１５を締結させる雌ねじ２１２を備えている。
【００２２】
中央孔２１１の深さは、図６に示されるように、取付ブロック１４を前端板５に突き当てる位置に配置したシャフト３の雄ねじ１５を、中央孔２１１内の雌ねじ２１２に締結していく途中で、治具本体２１０の先端が第１フランジ部材１９の表面に突き当たる程度の深さに設定されている。
【００２３】
また、治具本体２１０の中央孔２１１側の先端の外面には、雄ねじ（第２雄ねじ）２１３が設けられ、ナット部材２２０が締結されている。本実施形態においては、治具本体２１０の雄ねじ２１３と雌ねじ２１２とは逆ねじの関係を有している。
また、治具本体２１０の後端近傍には、スパナのような工具を係合させるための一対の平面部２１４が、径方向に対向して設けられている。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係るばねバランサ装置１の分解方法について、図９のフローチャートを参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る分解方法は、図２に示されるように、ロボット１００から取り外された状態から分解する方法である。
【００２５】
図２の状態では、ケーシング２内の圧縮ばね１８が、その弾発力によって伸張し、第２フランジ部材２０を後端板６の周縁部１０である当接部に押し当てている予圧状態にある。すなわち、圧縮ばね１８の圧縮力が、ケーシング２の前端板５と後端板６とによって受けられているので、この状態では、ケーシング本体４に前端板５を固定しているボルト９を外すことは困難である。
【００２６】
本実施形態に係る分解方法は、まず、図３に示されるように、ボルト１２を緩めて後端板６の蓋体１３を後端板６から取り外し、開口部１１を開放する（ステップＳ１）。
次いで、図４に示されるように、開放された開口部１１に露出しているナット部材１６をシャフト３の雄ねじ１５に対して緩めて取り外すとともに、第１フランジ部材１９に第２フランジ部材２０を固定しているボルト２１を緩めて取り外す（ステップＳ２）。
【００２７】
そして、図５に示されるように、シャフト３を長手方向に移動させて取付ブロック１４を前端板５に突き当て、後端板６の開口部１１から挿入した治具本体２１０の中央孔２１１の雌ねじ２１２に、シャフト３の雄ねじ１５を締結していく。
これにより、図６に示されるように、治具本体２１０の先端が第１フランジ部材１９の表面に密着する位置に治具２００を配置する（ステップＳ３）。
【００２８】
この状態で、図６に矢印で示されるように、治具本体２１０の外面の雄ねじ２１３に締結されているナット部材２２０を雄ねじ２１３に対して回転させて、第２フランジ部材２０の表面に突き当たる位置まで移動させる（ステップＳ４）。これにより、シャフト３の両端に固定された取付ブロック１４と治具２００のナット部材２２０とによって、前端板５と第２フランジ部材２０との間隔が広がることが阻止される。
【００２９】
すなわち、この状態で、ケーシング２の前端板５と後端板６とによって受けられていた圧縮ばね１８の圧縮力が、シャフト３によって連結された取付ブロック１４と治具２００のナット部材２２０とによって引き受けられる。
したがって、ケーシング本体４と前端板５とを固定しているボルト９を取り外しても、圧縮ばね１８の圧縮力が開放されずに保持されるので、図７に示されるように、ボルト９を外してケーシング本体４を前端板５から取り外すことができる（ステップＳ５）。
【００３０】
そして、図８に矢印で示されるように、治具本体２１０の雄ねじ２１３に対してナット部材２２０を回転させることにより、ナット部材２２０を治具本体２１０の後端側に徐々に移動させる（ステップＳ６）。
圧縮ばね１８の圧縮力が完全に解放される位置までナット部材２２０を後退させることにより、ばねバランサ装置１を分解することができる。
【００３１】
このように、本実施形態に係るばねバランサ装置１とその分解方法によれば、プレス機を用いることなく、簡易な冶具２００により容易に分解することができるという利点を有する。
すなわち、プレス機が利用できない現場等において、ばねバランサ装置１を簡易に分解して廃棄、ばねバランサ装置１を構成するケーシング２あるいは圧縮ばね１８等の部品の交換等の保守を容易に行うことができるという利点がある。
【００３２】
また、本実施形態においては、後端板６に設けた開口部１１を蓋体１３によって閉塞しているので、ケーシング２内部を密閉して、塵埃やミストの進入を防止することができる。また、分解時には蓋体１３を取り外して、分解作業を容易に行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、治具本体２１０の雌ねじ２１２と雄ねじ２１３とを逆ねじの関係に構成したので、図８に示されるように、ナット部材２２０を回転させて圧縮ばね１８の圧縮力を解放していく作業において、ナット部材２２０と治具本体２１０との間の摩擦によって治具本体２１０が回転しても、治具本体２１０の雌ねじ２１２とシャフト３の雄ねじ２１３との締結が緩むことを確実に防止することができるという利点がある。
【００３４】
なお、本実施形態においては、単一の圧縮ばね１８をケーシング２内に収容しているばねバランサ装置１を例示したが、図１０に示されるように、複数条の圧縮ばね１８，２４を収容するばねバランサ装置１に適用してもよい。
【００３５】
また、本実施形態においては、ケーシング本体４と後端板６とを一体的に構成し、ケーシング本体４と前端板５とをボルト９によって分離可能に固定している場合を例示したが、これに代えて、図１１に示されるように、ケーシング本体４と前端板５とを一体的に構成し、ケーシング本体４と後端板６とをボルト２５によって分離可能に固定してもよい。また、図１２に示されるように、前端板５および後端板６の両方をケーシング本体４に対してボルト９，２５によって分離可能に固定してもよい。
【００３６】
また、治具２００の雄ねじ２１３と雌ねじ２１２とを逆ねじの関係に構成したが、同一方向のねじでもよい。この場合には、平面部２１４を工具で抑えることにより、回転を阻止すればよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  ばねバランサ装置
２  ケーシング
３  シャフト
４  ケーシング本体（筒体）
５  前端板
６  後端板
１０  周縁部（当接部）
１１  開口部
１３  蓋体
１４  取付ブロック
１５  雄ねじ（第１雄ねじ）
１６  ナット部材（第１ナット部材）
１７  フランジ
１８，２４  圧縮ばね
１９  第１フランジ部材
２０  第２フランジ部材
２１  ボルト（締結具）
２２  貫通孔
２３  中央孔
２００  冶具
２１３  雄ねじ（第２雄ねじ）
２２０  ナット部材（第２ナット部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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