(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に貫通孔を備えたフロントプレートをシリンダの先端に固定し、前記貫通孔に挿入したロッドの一端に取り付けたリテーナと前記フロントプレートとの間に予圧したスプリングを介装して、前記シリンダを機械の固定部に枢着すると共に前記ロッドの他端を機械の揺動可動部に枢着し、前記揺動可動部の姿勢変化によって前記固定部と揺動可動部との間に生じる重力負荷の変動を、スプリングの伸縮で生じる反力の変化により軽減するようにしたバネバランサ構造において、前記リテーナの中央部に貫通孔を設けて前記ロッドの一端を貫通させ、該ロッドの一端に刻設された雄ネジにナットを螺合することにより前記リテーナに対し前記ロッドを容易に回転できるようにし、さらに、中央部に開口を有するリアプレートを前記シリンダの後端に固設または一体に形成し、前記リアプレートの開口から前記ナットを締結できるようにしたことを特徴とするバネバランサ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バネバランサ構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットアーム等を始めとする機械の揺動可動部の姿勢変化によって生じる重力負荷の変動を相殺するバネバランサ構造が公知である。図５および図６に従来のバネバランサ構造を示す。
【０００３】
図５は、ロボットアーム１の主要部とバネバランサ２の外観を示す側面図であり、ロボットアーム１はベース３上に揺動可能に取り付けられてサーボモータ等を駆動源として垂直面内で揺動駆動されるようになっている。姿勢１ａに示すようにロボットアーム１が直立した状態ではロボットアーム１の中心軸に沿って作用する荷重がロボットアーム１とベース３の枢着点Ｑの半径方向に作用するだけでＱ点の周りに何らの回転モーメントも作用しないが、姿勢１ｂに示すようにロボットアーム１が反時計方向に揺動するとＱ点の周りに左回りの回転モーメントが、また、姿勢１ｃに示すようにロボットアーム１が時計方向に揺動するとＱ点の周りに右回りの回転モーメントが作用し、これらのモーメントに抗してロボットアーム１の静止状態を保つためにサーボモータ等に大きな負荷が作用して電力の無駄につながる。
【０００４】
バネバランサ２は、このような姿勢変化で生じる重力負荷の変動を相殺または軽減するために設けられたものであり、図６（ａ）に示す通り、概略において、シリンダ４，フロントプレート８，ロッド５，リテーナ６，コイルスプリング７，リアプレート１０によって構成される。
【０００５】
シリンダ４の先端には、中央部に貫通孔を備えたフロントプレート８が固設され、その貫通孔に挿通したロッド５の一端に取り付けられたリテーナ６とフロントプレート８との間に予圧したコイルスプリング７が介装されて、ロッド５が常にシリンダ４に突入する方向に付勢されている。なお、スリーブ９はロッド５の直動性を保持するための補助部材であり、フロントプレート８側にボルト等で固着されてロッド５の直動をガイドするようになっている。
【０００６】
シリンダ４の外周部両側には、ベース３上に一体に立設されたステープル１１のピン１２と嵌合するスリーブ１３が一体的に設けられ、図５に示すように、スリーブ１３およびピン１２を介し、シリンダ４がステープル１１に対して揺動自在に枢着されている。また、ロッド５の先端には、ロボットアーム１の下端部に固着されたピン１４と嵌合する貫通孔を備えたクレビス１５が一体的に設けられ、図４に示すように、ピン１４を介してロッド５の先端がロボットアーム１の下端部に揺動自在に枢着されている。
【０００７】
要するに、図５の姿勢１ｂに示すようにロボットアーム１が反時計方向に揺動すると、バネバランサ２の姿勢が２ｂの状態に変化してコイルスプリング７が圧縮され、クレビス１５がピン１４を引いてロボットアーム１に時計方向の回転モーメントを与えることによりロボットアーム１の姿勢変化で生じた重力負荷による反時計方向の回転モーメントを打ち消し、また、姿勢１ｃに示すようにロボットアーム１が時計方向に揺動すると、バネバランサ２の姿勢が２ｃの状態に変化してコイルスプリング７が圧縮され、クレビス１５がピン１４を引いてロボットアーム１に反時計方向の回転モーメントを与えてロボットアーム１の姿勢変化で生じた重力負荷による時計方向の回転モーメントを打ち消す構造である。
【０００８】
このような構成においては、重力負荷の打ち消し効果を安定的に維持する必要上、コイルスプリング７が最大限に伸長した状態でも、その内部に或る程度の弾性エネルギーが蓄圧されるようにする必要がある。つまり、コイルスプリング７を或る程度予圧した状態でフロントプレート８とリテーナ６との間に介装しなければならないということであって、さもないと、ロボットアーム１が図５に示す直立姿勢１ａの状態から僅かに傾いた際に、コイルスプリング７の反力による重力負荷の打ち消し効果が全く期待できなくなるといった問題が生じる。
【０００９】
また、コイルスプリング７が予圧されていても、リテーナ６がリアプレート１０に底突きしてコイルスプリング７の反力がリアプレート１０で受け止められてしまっては無意味であるから、コイルスプリング７が最大限に伸長した状態でも、リテーナ６とリアプレート１０との間に或る程度の間隙ΔＤが形成されるようにしなければならない。機械各部の組み立て誤差やバネバランサ２の取り付け誤差を解消してコイルスプリング７の反力による重力負荷の打ち消し効果を確保するためにも、この間隙ΔＤは重要である。
【００１０】
一方、ステープル１１のピン１２およびロボットアーム１のピン１４に対しバネバランサ２を円滑に揺動させるためには、ピン１２とピン１４が平行であるのと同様、バネバランサ２の組み立て段階で、スリーブ１３の中心軸とクレビス１５の貫通孔の中心軸とが完全に平行となるようにシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相を合わせておく必要があり、図６（ｂ）に示されるようにスリーブ１３の中心軸とクレビス１５の貫通孔の中心軸との間に捩じれが生じてしまった場合には、クレビス１５、即ち、ロッド５を強制的に回転させてシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相を修正しなければならなくなる。
【００１１】
しかし、バネバランサ２の組み立て段階でシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相を合わせるためには専用の治具を利用した複雑な組み立て作業が必要であり、また、組み立て作業が完了してからシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相を修正する場合には、既に、予圧したコイルスプリング７がリテーナ６とフロントプレート８との間に介装されており、クレビス１５とリテーナ６もロッド５に対して溶接されているので、クレビス１５を回転させるためには、実質的にこれと一体化されているリテーナ６を、リテーナ６とコイルスプリング７の端面との間に作用する強力な摩擦力に抗して回転させなければならず、大きな力が必要になるという問題が生じる。
【００１２】
更に、このような強制的な作業によってクレビス１５を回転させることができたとしても、リテーナ６とコイルスプリング７の端面との間の摩擦によってコイルスプリング７が捩られる場合があり、クレビス１５から力を取り除いたときにこの捩じれが回復し、当初予定した回転位置にリテーナ６やクレビス１５が静止しなくなるといった問題もある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、前記従来技術の欠点を解消し、組み立てが容易で、しかも、組み立てが完了してからでもロッドの先端とシリンダとの間の回転位置のずれを容易に修正することのできるバネバランサ構造を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中央部に貫通孔を備えたフロントプレートをシリンダの先端に固定し、前記貫通孔に挿入したロッドの一端に取り付けたリテーナと前記フロントプレートとの間に予圧したスプリングを介装して、前記シリンダを機械の固定部に枢着すると共に前記ロッドの他端を機械の揺動可動部に枢着して、前記揺動可動部の姿勢変化によって前記固定部と揺動可動部との間に生じる重力負荷の変動を、スプリングの伸縮で生じる反力の変化により軽減するようにしたバネバランサ構造において、前記リテーナの中央部に貫通孔を設けて前記ロッドの一端を貫通させ、該ロッドの一端に刻設された雄ネジにナットを螺合することにより前記リテーナに対し前記ロッドを容易に回転できるようにし、さらに、中央部に開口を有するリアプレートを前記シリンダの後端に固設または一体に形成し、前記リアプレートの開口から前記ナットを締結できるようにしたことを特徴とする構成により前記課題を達成した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１はリテーナ６の中央部に貫通孔を設けてロッド５の一端を貫通させ、ロッド５に刻設された雄ネジ１６にナット１９を螺合することによってリテーナ６にロッド５を回転自在に取り付けるようにした場合の実施形態について示す断面図である。
【００２０】
リテーナ６とロッド５の取り付け構造およびリアプレート１０の形状を除く他の構成に関しては図６の従来例と同様であるので、図１においては図６と重複する部分の記載は省略している。
【００２１】
図１に示すように、雄ネジ１６は縮径されたロッド５の一端に刻設され、リテーナ６の中央部には縮径されたロッド５の一端を通すための貫通孔１７が穿設されている。
【００２２】
リテーナ６は、最終的に、ロッド５の縮径部と大径部との間に形成された段差部１８と雄ネジ１６に螺合されたナット１９とによって表裏を挟まれてロッド５に一体的に固定されるが、バネバランサ２の組み立ての段階では、段差部１８とリテーナ６の内側端面との間に２〜３ピッチ分のネジ山を残してナット１９を螺合するようにし、リテーナ６に対してロッド５が自由に回転できるようにしておく。
【００２３】
この実施形態の場合、バネバランサ２の組み立て完了後にシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相のずれが発見された場合であっても、これを後から容易に修正することができるので、組み立ての段階でシリンダ４とクレビス１５の回転位置を正確に合わせる必要はない。
【００２４】
そして、バネバランサ２の組み立て完了後に図６（ｂ）に示されるようなシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相のずれが検出された場合には、図４に示すようにしてクレビス１５を回転させて、実質的な現物合わせによりロボットアーム１側のピン１４にクレビス１５の貫通孔を差し込めるようにする。
【００２５】
クレビス１５を固着したロッド５はリテーナ６に対して回転自在とされているので、クレビス１５の回転位置の修正は容易である。また、クレビス１５から手を放しても一旦決めた回転位置にロッド５およびクレビス１５がそのまま維持されるので、ピン１４とクレビス１５の貫通孔との間に捩じり戻しによる噛りが生じることもない。
【００２６】
リテーナ６とロッド５の最終的な固定作業は、リアプレート１０の中央部に穿設された開口２０からボックスレンチ等を差し込み、ナット１９でリテーナ６をロッド５に完全に締結させることで達成される。また、この作業によりリテーナ６の位置が組み立て段階で残しておいたネジ山の分だけフロントプレート８側に向けて前進し、リテーナ６とリアプレート１０との間に必要とされる間隙ΔＤが確保される。
【００２７】
図２はリテーナ６の中央部に雌ネジ２１を設けてロッド５の一端に刻設した雄ネジ１６を直に螺合することによってリテーナ６にロッド５を回転自在に取り付けるようにした場合の実施形態について示す断面図である。
【００２８】
リテーナ６とロッド５の取り付け構造を除く他の構成に関しては図５の従来例と同様であるので、図２においては図６と重複する部分の記載は省略している。
【００２９】
図２に示すように、雄ネジ１６は縮径されたロッド５の一端に刻設され、リテーナ６の中央部にはロッド５の雄ネジ１６を螺合させるための雌ネジ２１が刻設されている。
【００３０】
バネバランサ２の組み立てに際し、ロッド５の雄ネジ１６と大径部との間に形成された段差部１８とリテーナ６の内側端面との間に２〜３ピッチ分のネジ山を残して雄ネジ１６にリテーナ６を螺合するようにし、リテーナ６に対してロッド５が或る程度回転できるようにしておく。
【００３１】
この際、リテーナ６の回り止めとして段差部１８とリテーナ６の内側端面との間にスプリングワッシャ等を介装してもよく、その場合は、ロッド５の回転を妨げないよう、スプリングワッシャに圧縮される余地を残して取り付けるようにする。
【００３２】
前記と同様、バネバランサ２の組み立て完了後にシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相のずれが発見された場合であっても、これを後から容易に修正することができるので、組み立ての段階でシリンダ４とクレビス１５の回転位置を正確に合わせる必要はない。
【００３３】
バネバランサ２の組み立て完了後に図６（ｂ）に示されるようなシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相のずれが検出された場合には、クレビス１５を回転させて、実質的な現物合わせによりロボットアーム１側のピン１４にクレビス１５の貫通孔を差し込めるようにする。
【００３４】
クレビス１５を固着したロッド５はリテーナ６に対して回転可能とされているので、クレビス１５の回転位置の修正は容易である。また、クレビス１５から手を放しても一旦決めた回転位置にロッド５およびクレビス１５がそのまま維持されるので、ピン１４とクレビス１５の貫通孔との間に捩じり戻しによる噛りが生じることもない。
【００３５】
図３はリテーナ６の中央部に貫通孔１７を設けてロッド５を貫通させ、ロッド５の一端に設けたフランジ２２によってリテーナ６の抜け止めを形成し、更に、リテーナ６を前進させるための押圧部材を突入させるための孔２３をリアプレート１０に設けることで、リテーナ６に対してロッド５を回転自在に取り付けるようにした場合の実施形態について示す断面図である。
【００３６】
リテーナ６とロッド５の取り付け構造およびリアプレート１０の形状を除く他の構成に関しては図６の従来例と同様であるので、図３においては図６と重複する部分の記載は省略している。
【００３７】
図３に示すように、ロッド５の一端にはリテーナ６の抜け止めとなるフランジ２２が一体に形成され、ロッド５の全長は、フランジ２２の内側端面の位置までリテーナ６が後退したときに、リテーナ６とリアプレート１０との間に必要とされる間隙ΔＤが形成されるように調整されている。
【００３８】
また、孔２３はリアプレート１０を貫通する雌ネジによって構成され、この雌ネジ２３に押圧部材となる雄ネジ２４を螺合してネジジャッキのように突入させることにより、リテーナ６をコイルスプリング７の予圧に抗して前進させ、フランジ２２とリテーナ６との当接面、つまり、フランジ２２の内側端面とリテーナ６の外側端面との間に間隙を形成させて、リテーナ６と独立してロッド５を自在に回転させられるようになっている。
【００３９】
なお、リテーナ６をコイルスプリング７の予圧に抗して前進させる際にリテーナ６とロッド５の摺動面に不用意な噛りが発生するのを防止する必要上、雌ネジ２３は、リアプレート１０の周方向に沿って等間隔に複数配備することが望ましい。図３に示す例では１８０度ピッチで２ヵ所に配備している。
【００４０】
前記と同様、バネバランサ２の組み立て完了後にシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相のずれが発見された場合であっても、ロッド５の回転によってこれを後から容易に修正することができるので、組み立ての段階でシリンダ４とクレビス１５の回転位置を正確に合わせる必要はない。
【００４１】
そして、バネバランサ２の組み立て完了後に図６（ｂ）に示されるようなシリンダ４とクレビス１５の回転位置の位相のずれが検出された場合には、図３に示すようにしてリアプレート１０の孔２３(雌ネジ２３)に押圧部材となる雄ネジ２４を螺合し、雄ネジ２４の先端でリテーナ６を押圧して前進させ、フランジ２２とリテーナ６との当接面に間隙を形成させてロッド５が自由に回転できるようにしてクレビス１５の回転位置合わせを行う。
【００４２】
また、押圧部材となる雄ネジ２４として長めのものを使用してコイルスプリング７を圧縮すれば、クレビス１５をロッド５の軸方向にも或る程度自由に突出縮退させることができるので、バネバランサ２の取り付けに際して軸方向の誤差が生じてロボットアーム１側のピン１４とクレビス１５の貫通孔の位置にずれが生じたような場合にも、この取り付け誤差を解消して簡単に組立作業を行うことができる。
【００４３】
その後、押圧部材となる雄ネジ２４の螺合を解除してリアプレート１０から取り外せば、リテーナ６とリアプレート１０との間に必要とされる間隙ΔＤが自動的に形成される。
【００４４】
図３の実施形態ではリアプレート１０の孔２３を雌ネジによって構成し、この孔に雄ネジ２４を螺合することによってリテーナ６を容易に前進させられるようにしているが、リアプレート１０に孔さえ開けておけば、そこから押圧部材を突入させてリテーナ６を前進させることは可能である。
【００４５】
例えば、リアプレート１０に２つの孔を穿設して一方の孔からロッド材等の押圧部材を突入させてリテーナ６を前進させておき、その間にもう一方の孔からＬ型の六角レンチを突入させてその先端屈曲部をリアプレート１０の内側に引っ掛けてリテーナ６の戻りを防止することによっても、最低限必要とされる機能は達成することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、バネバランサの組み立てが完了してからでもロッドの先端とシリンダとの間の回転位置のずれを容易に修正することができるので、回転位置を合わせるための専用治具を用いた複雑な組み立て作業をなくしてバネバランサの製造工程を簡略化することができる。
【００４７】
また、組み立てが完了してからロッドの先端とシリンダとの間の回転位置のずれを修正する際には、予圧されたコイルスプリングの押圧力によってロッドの回転が阻害されることはないので、僅かな力でロッドを回転させて修正作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のバネバランサの内部構造を示す断面図である。
【図２】本発明の他の一実施形態のバネバランサの内部構造を示す断面図である。
【図３】本発明の更に他の一実施形態のバネバランサの内部構造を示す断面図である。
【図４】一実施形態のバネバランサの取り付け状態を示す断面図（ａ）と正面図（ｂ）である。
【図５】従来のバネバランサを示す側面図である。
【図６】従来のバネバランサの内部構造を示す断面図（ａ）と問題となる回転位置のずれを示す正面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１  ロボットアーム
２  バネバランサ（従来例）
３  ベース
４  シリンダ
５  ロッド
６  リテーナ
７  コイルスプリング
８  フロントプレート
９  スリーブ
１０  リアプレート
１１  ステープル
１２  ピン
１３  スリーブ
１４  ピン
１５  クレビス
１６  雄ネジ
１７  貫通孔
１８  段差部
１９  ナット
２０  開口
２１  雌ネジ
２２  フランジ
２３  孔（雌ネジ）
２４  押圧部材（雄ネジ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003673390.tif 000004
【図４】
0003673390.tif 000005
【図５】
0003673390.tif 000006
【図６】
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