(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
回動軸を介して該ベース部に回動可能に連結されたアーム部と、
重力により前記回動軸に作用する負荷に抗した反発力を付与するバランサ装置であって、一端部が前記ベース部に、他端部が前記アーム部にそれぞれ回動可能に連結されたバランサ装置とを備え、
前記ベース部および前記アーム部はそれぞれバランサ支持部を有し、
前記バランサ装置は、
シリンダと該シリンダ内から反発力が付与されるピストンロッドとを有するバランサと、
少なくとも一方の前記バランサ支持部に取り付けられ、前記シリンダおよび前記ピストンロッドの少なくとも一方の端部であるバランサ端部を前記バランサ支持部に対して回動可能に支持する結合部材と、
前記結合部材に形成された第１端面と前記バランサ支持部または前記バランサ端部に形成された第２端面とを締結し、その締結力により前記ピストンロッドを前記シリンダ内に押し込む締結手段とを有することを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
請求項１に記載の産業用ロボットにおいて、
前記バランサは、前記シリンダ内に圧縮性ガスが封入されたガススプリング形式のバランサであることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
前記締結手段は、ねじを有することを特徴とする産業用ロボット。
【請求項４】
請求項３に記載の産業用ロボットにおいて、
前記第１端面および前記第２端面は、前記バランサの伸縮方向に対してそれぞれ垂直に形成され、前記ねじは、前記バランサの伸縮方向に沿って螺合されることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の産業用ロボットにおいて、
前記第２端面は、前記バランサ支持部に形成され、
前記結合部材は、前記バランサ支持部に締結された前記結合部材に対して前記バランサが回動可能となるように、前記バランサ端部を貫通した軸が挿入される軸挿入部を有することを特徴とする産業用ロボット。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の産業用ロボットにおいて、
前記第２端面は、前記バランサ端部に形成され、
前記結合部材は、
前記バランサの伸縮方向に前記バランサ端部を移動可能に支持する移動可能支持部と、
前記バランサと一体に回動可能となるように、前記バランサ支持部を貫通した軸が挿入される軸挿入部とを有することを特徴とする産業用ロボット。
【請求項７】
請求項６に記載の産業用ロボットにおいて、
前記移動可能支持部は、前記バランサ端部が貫通する貫通孔であり、
前記バランサ端部は、前記貫通孔を貫通した前記バランサ端部に設けられた前記貫通孔よりも大きいプレート部を有し、該プレート部が前記第２端面を形成することを特徴とする産業用ロボット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の産業用ロボットにおいて、
前記バランサ装置は、前記ピストンロッドの周囲を覆う筒状の保護部材をさらに有することを特徴とすする産業用ロボット。
【請求項９】
請求項８に記載の産業用ロボットにおいて、
前記保護部材は、前記バランサの伸縮方向に変形可能に構成され、
前記保護部材の一端部は、前記シリンダの外周面に固定され、他端部は、前記バランサ支持部または前記結合部材に固定されていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の産業用ロボットにおいて、
前記保護部材は、弾性変形可能な弾性素材からなることを特徴とする産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重力による負荷に対抗する力を発生させるバランサ装置を備える産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
多関節型の産業用ロボットにおいて、重力による負荷の方向と反対方向に力を発生させてアーム駆動用のサーボモータの動力を補助するバランサを備えた産業用ロボットが知られている。例えば特許文献１には、シリンダ内に封入された圧縮性ガスによって、アームの姿勢変化に対応した反発力をピストンロッドに付与するガススプリング形式のバランサが記載されている。
【０００３】
ところで、この種のバランサは、アームの姿勢が変化した場合であってもピストンロッドがストローク端に達しないように、ピストンロッドをシリンダ内に所定量押し込んだ状態で取り付けられる。しかしながら、バランサの取り付け時に、圧縮性ガスのガス力に抗してピストンロッドを所定量押し込むことは困難である。
【０００４】
一方、シリンダ内にコイルスプリングを介装し、コイルスプリングのばね力によって発生した反発力をピストンロッドに付与するコイルスプリング形式のバランサも知られている（例えば特許文献２，３参照）。特許文献２では、シリンダの円筒面に貫通孔を設け、貫通孔を介してシリンダ内にストッパ部材を突設する。このストッパ部材によりコイルスプリングを圧縮状態に保持し、ピストンロッドに反発力が作用しない状態で、バランサの取り付けを行う。特許文献３では、シリンダの端壁に開口部を設け、リテーナを貫通したピストンロッドの端部に開口部を介してナットを螺合し、コイルスプリングを圧縮する。バランサの取り付けは、ナットを完全に螺合せず、ピストンロッドに反発力が作用しない状態で行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３８１８９号公報
【特許文献２】特許第３１４２７９１号公報
【特許文献３】特許第３６７３３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２，３記載のバランサは、シリンダに貫通孔または開口部を設けるため、コイルスプリング形式のバランサに適用することができても、圧縮性ガスを封入することが必要なガススプリング形式のバランサに適用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ベース部と、回動軸を介してベース部に回動可能に連結されたアーム部と、重力によって回動軸に作用する負荷の方向と反対方向に反発力を付与するバランサ装置であって、一端部がベース部に、他端部がアーム部にそれぞれ回動可能に連結されたバランサ装置とを備える産業用ロボットに適用される。そして、ベース部およびアーム部はそれぞれバランサ支持部を有し、バランサ装置は、シリンダと該シリンダ内から反発力が付与されるピストンロッドとを有するバランサと、少なくとも一方のバランサ支持部に取り付けられ、シリンダおよびピストンロッドの少なくとも一方の端部であるバランサ端部をバランサ支持部に対して回動可能に支持する結合部材と、結合部材に形成された第１端面とバランサ支持部またはバランサ端部に形成された第２端面とを締結し、その締結力によりピストンロッドをシリンダ内に押し込む締結手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バランサの端部をベース部またはアーム部のバランサ支持部に対して回動可能に支持する結合部材を設け、結合部材とバランサ支持部またはバランサの端部とを締結し、その締結力によりピストンロッドをシリンダ内に押し込むようにした。これにより、ガスシリンダ方式のバランサをロボットに容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る産業用ロボットの概略構成を示す側面図。
【図２Ａ】図１のバランサの内部構成を示す断面図であり、バランサの自然長状態を示す図。
【図２Ｂ】図１のバランサの内部構成を示す断面図であり、バランサが自然長状態から縮退した状態を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るバランサ装置の外観構成を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るバランサの取付状態を示す断面図。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態に係るバランサの取付手順を示す図。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るバランサの取付手順を示す図。
【図６】図５Ａの変形例を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るバランサ装置の外観構成を示す斜視図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るバランサの取付状態を示す断面図
【図９Ａ】バランサに保護部材を適用した例を示す図。
【図９Ｂ】図９Ａからバランサを縮退させた状態を示す図。
【図１０Ａ】図９Ａの変形例を示す図。
【図１０Ｂ】図９Ｂの変形例を示す図。
【図１１Ａ】図９Ａの他の変形例を示す図。
【図１１Ｂ】図９Ｂの他の変形例を示す図。
【図１２】図５Ａの他の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
−第１の実施形態−
以下、図１〜図６を参照して本発明の第１の実施形態に係る産業用ロボットについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る産業用ロボット１００の概略構成を示す側面図である。図１に示すロボット１００は、例えば垂直多関節型ロボットであり、床面に設置されるベース部１と、水平方向に延在する軸部４を中心にしてベース部１に回動可能に連結されたアーム部２と、重力により軸部４に作用する負荷に抗した反発力を付与するバランサ装置１１０とを備える。
【００１１】
アーム部２は、ベース部１に回動可能に連結され、上下方向に延在する下アーム２１と、下アーム２１の上端部に回動可能に連結され、水平方向に延在する上アーム２２とを有する。上アーム２２の先端部には手首部３が設けられている。軸部４には、サーボモータ５が連結され、サーボモータ５の駆動によりアーム部２は鉛直面内に沿って回動する。バランサ装置１１０は、バランサ１０を有する。
【００１２】
図２Ａ、図２Ｂは、それぞれバランサ１０の内部構成を示す断面図である。なお、図２Ａは、バランサ１０が最大に伸長した状態、すなわち自然長状態を、図２Ｂは、自然長状態からバランサ１０が所定量縮退した状態をそれぞれ示している。図２Ａ、図２Ｂに示すように、バランサ１０は、軸線Ｌ１を中心とした円筒形状のシリンダ１１と、ピストン１２ａとロッド１２ｂとが一体化されたピストンロッド１２とを有する。ピストン１２ａは、シリンダ１１内を軸線Ｌ１に沿って摺動可能である。
【００１３】
シリンダ１１内には、ピストン１２ａに面してロッド１２ｂの反対側に密閉空間１３が形成され、密閉空間１３に、不活性の圧縮性ガス１４（以下、単にガスと呼ぶことがある）が封入されている。ガス１４は、矢印に示すようにピストンロッド１２に対し反発力Ｆを付与し、ピストンロッド１２は反発力Ｆに抗してシリンダ１１に対し相対移動可能である。これにより、バランサ１０は軸線Ｌ１に沿って伸縮可能となっている。反発力Ｆは、密閉空間１３の容積が小さくなるに従い増大する。したがって、ピストン１２ａがストローク端に達した自然長状態（図２Ａ）において反発力Ｆは最小Ｆ１（＞０）となり、図２Ｂの反発力Ｆ２は図２Ａの反発力Ｆ１よりも大きい。
【００１４】
図１に示すように、バランサ装置１１０の一端部（ピストンロッド１２の端部）は、ベース部１に回動可能に連結され、他端部（シリンダ１１の端部）は、下アーム２１に回動可能に連結されている。バランサ１０は、アーム部２の回動に応じて伸縮し、これによりピストンロッド１２に反発力Ｆが作用する。反発力Ｆは、図示のようにアーム部２が鉛直方向に立設した状態からアーム部２が前方および後方に回動するに従い大きくなる。これによりバランサ装置１１０は、重力により回動軸４に作用する負荷の方向と反対方向に反発力Ｆによるトルクを発生し、サーボモータ５の動力を補助する。
【００１５】
このようなシリンダ１１内にガスを封入したガススプリング形式のバランサ１０（ガスバランサ）は、シリンダ内にコイルスプリングを介装したコイルスプリング形式のバランサに比べて小型化および軽量化を実現可能であり、設備全体をコンパクトに構成することができる。すなわち、ガススプリングは、比較的小型および軽量であるにも拘わらず大きな出力を発生することができるため、ガスバランサはコンパクトな機構で大きな補助トルクを発生することができる。したがって、軽量かつコンパクトで可搬重量が大きなロボットに用いて好適である。
【００１６】
ところで、アーム部２の回動時に、バランサ１０が図２Ａの自然長状態になると、すなわち、ピストン１２ａがシリンダ１１の端壁に接触すると、バランサ１０に過大な負荷が生じ、バランサ１０が破損するおそれがある。このため、アーム部２の回動時にピストン１２ａがシリンダ１１の端壁に接触しないように、バランサ１０は所定量縮退させられた状態でロボットに取り付けられる。しかしながら、シリンダ１１内にガス１４を封入した状態では、自然長状態のバランサ１０は反発力Ｆ１を発生しているため、反発力Ｆ１に抗してバランサ１０を取付位置まで縮退させることは困難である。
【００１７】
一方、ガス１４を封入していない状態、あるいはガス１４の封入量がわずかな状態でロボットにバランサ１０を取り付け、その後、ガス封入装置を介して外部からガス１４を封入することも考えられる。しかしながら、この場合には、例えばロボットの保守点検等によりガススプリングの交換や着脱等を行う度に、ガス封入装置を別途準備する必要があり、手間がかかる。そこで、本実施形態では、ガス１４を封入した状態でバランサ１０をロボットに容易に取付可能とするため、以下のように構成する。
【００１８】
図３は、第１の実施形態に係るバランサ装置１１０の外観構成を示す斜視図であり、図４は、バランサ１０の取付状態を示すバランサ装置１１０の断面図である。図３，図４に示すように、バランサ１０のシリンダ側の一端部には、軸線Ｌ１に直交する軸線Ｌ２に沿って貫通孔１５ａが開口された連結部１５が設けられている。貫通孔１５ａとアーム部２（下アーム２１）に突設された支持部２ａの貫通孔２ｂとには、それぞれ軸線Ｌ２に沿ってピン６が挿入され、バランサ１０の一端部は、ピン６を介して支持部２ａに回動可能に支持される。バランサ１０のロッド側の他端部には、軸線Ｌ１に対して垂直に延在する矩形状のプレート１６が固定されている。プレート１６の周囲には、断面コ字形状の結合部材３０が配置されている。結合部材３０は、バランサ１０とともにバランサ装置１１０を構成する。
【００１９】
結合部材３０は、軸線Ｌ１方向に平行に延在し、互いに対向する一対の平板部３１，３２と、平板部３１，３２に直交し、平板部３１，３２のシリンダ側端面にそれぞれ接続された平板部３３とを一体に有する。平板部３１，３２はプレート１６の両側に配置され、その先端部には、それぞれ軸線Ｌ１に直交する軸線Ｌ３に沿って貫通孔３１ａ，３２ａが開口されている。貫通孔３１ａ，３２ａとベース部１に突設された支持部１ａの貫通孔１ｂとには、それぞれ軸線Ｌ３に沿ってピン７が挿入され、結合部材３０は、ピン７を介して支持部１ａに回動可能に支持される。
【００２０】
平板部３３には、軸線Ｌ１と平行に貫通孔３３ａが開口されている。ピストンロッド１２の先端部は貫通孔３３ａを貫通し、ピストンロッド１２は、結合部材３０に対し軸線Ｌ１方向に相対移動可能となっている。図４に示すように、バランサ１０の自然長状態において、プレート１６の一端面１６ａ（シリンダ側端面）とこれに対向する平板部３３の端面３３ｂとの間には隙間ＣＬ１が存在し、プレート１６の他端面１６ｂとこれに対向する支持部１ａの端面１ｃとの間には隙間ＣＬ２が存在する。
【００２１】
図３に示すように、プレート１６は、貫通孔３３ａよりも大きく、プレート１６の四つ角部近傍にはそれぞれ貫通孔１６ｃが開口されている。これら貫通孔１６ｃに対応し、平板部３３には複数のねじ穴３３ｃが設けられている。ねじ穴３３ｃには、貫通孔１６ｃを貫通したボルト８が螺合され、ボルト８の締結力により、プレート１６の端面１６ａと平板部３３の端面３３ｂとが当接される。これにより、ガス１４の反発力Ｆに抗してバランサ１０が圧縮される。
【００２２】
第１の実施形態におけるバランサ装置１１０の取付手順について説明する。バランサ１０には、予めガス１４が封入され、バランサ１０はガス１４の反発力Ｆにより自然長状態とされる。また、例えば、平板部３３の貫通孔３３ａにピストンロッド１２を挿通した後、ピストンロッド１２の先端部にプレート１６を固定することで、バランサ１０に結合部材３０が連結される。なお、平板部３３を、軸線Ｌ１を含む平面によって切断した一対の半割れ構造とし、プレート１６が固定されたピストンロッド１２を挟み込むように半割れ構造の平板部３３同士を締結して、バランサ１０と結合部材３０とを連結するようにしてもよい。
【００２３】
この状態で、バランサ１０の連結部１５の貫通孔１５ａを介して支持部２ａの貫通孔２ｂにピン６を挿入し、バランサ１０の一端部を、軸線Ｌ２を中心にしてアーム部２に回動可能に支持する。さらに、結合部材３０の貫通孔３１ａ，３２ａを介して支持部１ａの貫通孔１ｂにピン７を挿入し、バランサ１０の他端部を、結合部材３０を介し軸線Ｌ３を中心にしてベース部１に回動可能に支持する。このとき、バランサ１０は自然長状態であり、プレート１６の両側にはそれぞれ隙間ＣＬ１，ＣＬ２が存在する。このため、バランサ１０に外部から圧縮力を付与する必要がなく、バランサ１０のロボット（ベース部１、アーム部２）への取付が容易である。結合部材３０は、ピストンロッド１２に対して軸線Ｌ１を中心にして相対回転可能であり、軸線Ｌ１を中心にした回転方向の結合部材３０の位置合わせ（位相合わせ）も容易である。
【００２４】
次いで、図５Ａに示すように、プレート１６の貫通孔１６ｃ（図３）にボルト８を挿入し、結合部材３０のねじ穴３３ｃにボルト８を螺合する。これによりガス１４の反発力Ｆに抗してピストンロッド１２が矢印Ａ方向に移動し、バランサ１０が縮退する。図５Ｂに示すように、ボルト８の締結力によりプレート１６の端面１６ａと結合部材３３の端面３３ｂとが当接すると、ピストンロッド１２は自然長状態から所定量ΔＬだけ押し込まれる。これにより、バランサ１０が使用状態にセットされ、バランサ１０の取付作業が完了する。
【００２５】
なお、ボルト８のねじ込みは、例えばアーム部２の回動範囲内でバランサ１０が最大に伸長する状態において行う。これによりピストンロッド１２の移動量、すなわちボルト８のねじ込み量を最小限に抑えることができ、バランサ１０の取付作業が一層容易となる。バランサ１０をロボットから取り外す場合は、上述したのと逆の手順で行えばよい。
【００２６】
以上の第１の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ベース部１の支持部１ａに結合部材３０を回動可能に取り付け、この結合部材３０の貫通孔３３ａに、プレート１６が設けられたバランサ１０のピストンロッド１２を挿入し、ボルト８によってプレート１６と結合部材３０とを締結することで、ピストンロッド１２をシリンダ１１内に所定量ΔＬ押し込むようにした。これによりガス１４の反発力Ｆが作用しない状態で、ガススプリング形式のバランサ１０をロボットに容易に取り付けることができる。また、バランサ１０をロボットに取り付けた後、ボルト８のねじ込みにより、バランサ１０を容易に使用状態にセットできる。
【００２７】
（２）結合部材３０は、バランサ１０の伸縮方向にプレート１６を移動可能に支持する貫通孔３３ａと、バランサ１０と一体に回動可能となるようにベース部１の支持部１ａを貫通したピン７が挿入される貫通穴３１ａ，３２ａとを有する。この結合部材３０は、平板部３１〜３３により断面コ字形状に構成されるので、例えば厚板部材を折り曲げることで容易かつ安価に構成することができる。
【００２８】
（３）プレート１６と結合部材３０とをボルト８によって締結するので、大きな締結力を発生させることができ、ガス１４の反発力Ｆに打ち勝ってピストンロッド１２を容易に所定量ΔＬ押し込むことができる。また、ボルト８は、レンチやスパナ等の一般的な工具を用いて容易に螺合することができる。
【００２９】
（４）シリンダ１１と結合部材３０とは軸線Ｌ１を中心にして相対回転可能なので、ピン６の挿入時におけるアーム部２の支持部２ａに対する連結部１５の位置合わせ、およびピン７の挿入時におけるベース部１の支持部１ａに対する結合部材３３の位置合わせを容易に行うことができる。
【００３０】
（５）締結面であるプレート１６の端面１６ａおよび結合部材３０の端面３３ｂを、バランサ１０の伸縮方向に対してそれぞれ垂直に形成し、ボルト８をバランサ１０の伸縮方向に沿って螺合するようにした。これにより、ボルト８の締結力がロスなくガス１４の反発力に対抗するので、ガス１４の反発力Ｆに抗して結合部材３０をピストンロッド２３の端部（プレート２６）に容易に結合することができる。
【００３１】
以上では、プレート１６に貫通孔１６ｃを設けるとともに、結合部材３０にねじ孔３３ｃ（雌ねじ部）を設けて、両者を締結するようにしたが、プレート１６と結合部材３０の締結の態様はこれに限らない。例えば図６に示すように、結合部材３０に貫通孔を、プレート１６にねじ孔（雌ねじ部）をそれぞれ設け、結合部材３０側からボルト８を螺合して、プレート１６と結合部材３０を締結してもよい。この場合、図５Ａと比較するとボルト８の挿入方向が逆となり、結合部材３０の外側空間でボルト８をねじ込むため、工具の取り扱いが容易である。
【００３２】
−第２の実施形態−
図７、図８を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、ピストンロッド１２の先端部におけるバランサ１０の取付構造である。なお、以下では、第１の実施形態との相違点を主に説明する。
【００３３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るバランサ装置１１０の外観構成を示す斜視図であり、図８は、バランサ１０の取付状態を示すバランサ装置１１０の断面図である。なお、図３，図４と同一の箇所には同一の符号を付している。図７，８に示すように、ピストンロッド１２の先端部には、プレート１６に代えて連結部１７が設けられ、連結部１７には、軸線Ｌ１に垂直に貫通孔１７ａが開口されている。連結部１７の周囲には結合部材４０が配置されている。結合部材４０は、バランサ１０とともにバランサ装置１１０を構成する。
【００３４】
結合部材４０は、軸線Ｌ１方向に延在し、互いに対向する一対の平板部４１と、シリンダ１１の反対側の一対の平板部４１の端部同士を接続する平板部４２と、シリンダ１１側の一対の平板部４１の端部から軸線Ｌ３に平行に延在するフランジ部４３とを一体に有する。一対の平板部４１は連結部１７の両側に配置され、フランジ部４３は連結部１７の外側（軸線Ｌ１から離れる方向）に延びている。一対の平板部４１には、それぞれ軸線Ｌ１と垂直に貫通孔４１ａが開口され、貫通孔４１ａと連結部１７の貫通孔１７ａとには軸線Ｌ３に沿ってピン７が挿入される。これにより結合部材４０がバランサ１０の端部に回動可能に連結される。
【００３５】
図８に示すように、ベース部１の支持部１ａは例えば上方が開口したコ字形状を呈し、支持部１ａは開口部１ｄを有する。ピストンロッド１２はこの開口部１ｄに挿入され、ピストンロッド１２の先端部は開口部１ｄを介して支持部１ａの端面１ｂから突出している。なお、ベース部１の支持部１ａに、連結部１７よりも大きな貫通孔を開口し、ピストンロッド１２の先端部を、貫通孔を貫通して支持部１ａの端面１ｂから突出させてもよい。バランサ１０が自然長状態においては、結合部材４０のフランジ部４３の端面４３ａとこれに対向する支持部１ａの端面１ｅとの間に、隙間ＣＬ３が存在する。図示は省略するが、フランジ部４３には軸線Ｌ１に平行に貫通孔が開口され、この貫通孔に対応して支持部１ａにねじ孔（雌ねじ部）が設けられている。フランジ部４３の貫通孔に図示しないボルトを挿入し、ボルトを支持部１ａのねじ孔に螺合する。これにより、ボルトの締結力により端面１ｅ，４３ｅ同士が当接し、ガス１４の反発力Ｆに抗してバランサ１０が圧縮される。
【００３６】
第２の実施形態におけるバランサ装置１１０の取付手順について説明する。バランサ１０には、予めガス１４が封入され、バランサ１０はガス１４の反発力Ｆにより自然長状態とされる。この状態で、バランサ１０の連結部１５の貫通孔１５ａを介して支持部２ａの貫通孔２ｂにピン６を挿入し、バランサ１０の一端部を、軸線Ｌ２を中心にしてアーム部２に回動可能に支持する。さらに、バランサ１０の他端部がベース部１の開口部１ｄを介して突出した状態で、結合部材４０の貫通孔４１ａを介して連結部１７の貫通孔１７ａにピン７を挿入し、ピン７を介してバランサ１０の端部に結合部材４０を回動可能に連結する。
【００３７】
次いで、結合部材４０のフランジ部４３の貫通孔を介してベース部１の支持部１ａのねじ孔にボルトを螺合し、結合部材４０を支持部１ａに締結する。これによりガス１４の反発力Ｆに抗して、ピストンロッド１２が隙間ＣＬ３の長さ分だけ自然長状態から押し込まれる。以上で、バランサ１０の取付作業が完了する。
【００３８】
このように第２の実施形態では、結合部材４０は、バランサ１０の端部を貫通したピン７が挿入される貫通穴４１ａを有し、ベース部１に締結された結合部材４０に対しバランサ１０を回動可能に支持するようにした。すなわち、結合部材４０をバランサに一体に固定するのではなく、支持部１ａに一体に固定するようにした。そして、結合部材４０のフランジ部４３をベース部１の支持部１ａにボルトによって締結することで、ピストンロッド１２をシリンダ１１内に所定量押し込むようにした。これによりガススプリング形式のバランサ１０をロボットに容易に取り付けることができる。
【００３９】
−変形例−
以上説明したバランサ１０のピストンロッド１２の周囲を保護部材で覆うようにしてもよい。図９Ａ，図９Ｂは、第１の実施形態のバランサ１０に保護部材を適用したバランサ装置１１０の例を示す図である。なお、図９Ａは、バランサ装置１１０がロボットに取り付けられた状態において、バランサ１０が最大に伸長した状態を、図９Ｂは最大に縮退した状態をそれぞれ示す。
【００４０】
図９Ａ，図９Ｂに示すように、保護部材５１は、シリンダ１１よりも大径の円筒形状を呈し、その一端部は結合部材３０の端面に固定され、他端部はシリンダ１１の外周面から隙間をあけて配置されている。このように保護部材５１を設けることで、シリンダ１１の端部１１ａ（ロッド１２ｂの摺動部）に設けられたシール部に、外部からの異物等が付着することを防止できる。これによりシリンダ１１のシール性が確保され、バランサ１０の耐久性を向上できる。また、保護部材５１をシリンダ１１よりも大径としたので、バランサ１０の伸縮時に保護部材５１とシリンダ１１とが干渉することを防止できる。
【００４１】
図１０Ａ，図１０Ｂは、図９Ａ，図９Ｂの変形例を示す図である。図１０Ａ、図１０Ｂの保護部材５２は、例えば布状の素材を伸縮可能な蛇腹状に構成したものである。保護部材５２の内径はシリンダ１１の外径とほぼ等しく、保護部材５２の一端部は、結合部材３０の端面に固定され、他端部は、シリンダ１１の外周面に固定されている。これによりピストンロッド１２の周囲空間が密閉され、ピストンロッド１２への異物の付着を確実に防止できる。また、保護部材５２は、バランサ１０の伸縮時にシリンダ１１の外周面に沿って移動することなく伸縮変形するので、保護部材５２をコンパクトに構成することができる。
【００４２】
図１１Ａ，図１１Ｂは、図９Ａ，図９Ｂの他の変形例を示す図である。図１１Ａ，図１１Ｂの保護部材５３は、ゴム等の弾性変形可能な弾性素材を構成材とする。そして、図１０Ａ、図１０Ｂと同様、弾性部材５３の一端部は、結合部材３０の端面に固定され、弾性部材５３の他端部は、シリンダ１１の外周面に固定されている。この場合、バランサ１０の伸縮に伴い弾性部材５３が弾性変形し、ピストンロッド１２の周囲空間は常に密閉されているので、ピストンロッドへ１２への異物の付着を確実に防止できる。
【００４３】
なお、図９Ａ〜図１１Ｂでは、結合部材３０を有するバランサ装置１１０に保護部材５１〜５３を適用したが、結合部材４０を有するバランサ装置１１０（図８）にも保護部材５１〜５３を同様に適用できる。したがって、保護部材５１〜５３の端部を支持部１ａに固定してもよい。図９Ａ，図９Ｂでは、保護部材５１を結合部材３０に固定したが、シリンダに固定してもよく、バランサ以外に固定してもよい。また、シリンダ１１の端部１１ａを保護できるのであれば、保護部材５１はピストンロッド１２の全体を覆わなくてもよく、ピストンロッド１２の長さ方向一部のみを覆うようにしてもよい。図１０Ａ，図１０Ｂにおいて、バランサ１０の伸縮方向に変形可能に構成するのであれば、保護部材５２は金属等、種々の素材によって構成することができる。例えば保護部材５２をテレスコピック構造としてもよい。
【００４４】
上記実施形態では、結合部材３０とプレート１６および結合部材４０と支持部１ａを締結する締結手段としてボルト、すなわちねじを用い、結合部材３０に形成された端面３３ｂ（第１端面）とプレート１６の端面１６ａ（第２端面）、または結合部材４０に形成された端面４３ａ（第１端面）と支持部１ａに形成された端面１ｅ（第２端面）とを締結したが、結合部材３０，４０に形成された第１端面と支持部１ａ（バランサ支持部）またはプレート１６（バランサ端部）に形成された第２端面とを締結し、その締結力によりピストンロッド１２をシリンダ内に押し込むのであれば、ねじ以外により締結手段を構成することもできる。
【００４５】
図１２は、その一例を示す図である。図１２では、ピストンロッド１２の先端側にねじ部１２ｃが形成され、ねじ部１２ｃにナット１９が螺合されている。ナット１９を回転させて図の矢印Ｂ方向に移動させ、ナット１９の端面を結合部材３０の端面に当接させた後、さらにガス１４の反発力に抗してナット１９をねじ込む。これにより、プレート１６と結合部材３０との間の隙間ＣＬ１が減少し、プレート１６と結合部材３０とが締結される。
【００４６】
上記実施形態では、バランサ装置１１０のシリンダ側の端部をアーム部２に、ピストンロッド側の端部をベース部１にそれぞれ回動可能に連結するようにしたが、シリンダ側の端部をベース部１に、ピストンロッド側の端部をアーム部２にそれぞれ回動可能に連結してもよい。上記実施形態では、ベース部１の支持部１ａにより、結合部材を介してバランサ端部が支持されるバランサ支持部を構成したが、アーム部２の支持部２ａにより、結合部材を介してバランサ端部が支持されるバランサ支持部を構成してもよい。ベース部１とアーム部２の両方のバランサ支持部で、バランサ１０の両端部を、結合部材を介して支持するようにしてもよい。
【００４７】
上記第１の実施形態では、結合部材３０に、バランサ１０の伸縮方向にバランサ端部（プレート１６）を移動可能に支持する貫通孔３３ａ（移動可能支持部）と、支持部１ａを貫通したピン７（軸）が挿入される貫通穴３１ａ，３２ａ（軸挿入部）とを設け、結合部材３０がバランサ１０と一体に回動可能となるようにした。また、上記第２の実施形態では、結合部材４０に、連結部１７（バランサ端部）を貫通したピン７が挿入される貫通孔４１ａ（軸挿入部）を設け、支持部１ａに締結された結合部材４０に対してバランサ１０が回動可能となるようにした。しかしながら、バランサ支持部１ａまたは２ａに取り付けられ、シリンダ１１およびピストンロッド１２の少なくとも一方の端部であるバランサ端部をバランサ支持部に対して回動可能に支持するのであれば、結合部材の構成はいかなるものでもよい。プレート１６を矩形状としたが、貫通孔３３ａよりも大きければプレート部の形状はいかなるものでもよい。
【００４８】
上記実施形態では、シリンダ内に圧縮性ガス１４が封入されたガススプリング形式のバランサ１０を用いたが、シリンダ内にコイルスプリングが介装されたコイルスプリング形式のバランサを用いてもよい。すなわち、本実施形態に係るバランサ１０は、シリンダ１１の内部が密閉されているため、種々の形式のバランサとして用いることができ、汎用性が高い。
【００４９】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１    ベース部
１ａ    支持部
１ｂ    端面（第２端面）
２    アーム部
８    ボルト
１０    バランサ
１１    シリンダ
１２    ピストンロッド
１６    プレート
１６ａ    端面（第２端面）
１７    連結部
３０    結合部材
３１ａ，３２ａ    貫通孔
３３ａ    貫通孔
３３ｂ    端面（第１端面）
４０    結合部材
４１ａ    軸挿入部
４３ａ    端面（第１端面）
５１〜５３    保護部材
１１０    バランサ装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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