JP5432645B2 - Self-weight compensation mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、重量を有する物体の保持、移動等を実行する機構において、前記物体の重量による影響を相殺又は低減するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for offsetting or reducing the influence of the weight of an object in a mechanism for holding, moving, and the like of the object having a weight.
作業用ロボット、撮像装置用固定具等において、操作の対象となる物体の自重を機械的な構成により打ち消すことができる自重補償機構が用いられる。このような自重補償機構を備えることにより、前記物体を静止状態に維持するための動力を不要又は低減することが可能となる。 In a working robot, an imaging device fixture, and the like, a self-weight compensation mechanism that can cancel the self-weight of an object to be operated by a mechanical configuration is used. By providing such a self-weight compensation mechanism, the power for maintaining the object in a stationary state can be unnecessary or reduced.
特許文献1及び特許文献2において、ワイヤの一端側が引張りバネに連結し、他端側がプーリを介して所定の固定部材に固定され、前記引張りバネの弾性力により物体及びアーム部材の重量を補償する機構が開示されている。
In Patent Document 1 and
特許文献3において、アーム部材の回動に応じて変位するカム部材と、前記カム部材のカム面に当接するカムフォロアと、前記カムフォロアを前記カム面側に圧接する弾性力を有し収納部材に収納されるバネ部材とを備え、前記カム面は、前記アーム部材の所定の方向への回転に反発するトルクを発生させる形状を有することを特徴とするアームレストが開示されている。
In
また、特許文献4、特許文献5、及び特許文献6において、他の自重補償機構が例示されている。 In Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6, other self-weight compensation mechanisms are exemplified.
上記特許文献1及び特許文献2に開示される機構は、前記ワイヤ、前記プーリ等の機構を必要とする。これらの機構は、耐久性を向上させることが困難なものであり、高荷重状態での使用に適さないという問題がある。また、特許文献3に開示される機構は、アームレストを想定するものであって、高荷重状態での使用において、動作の安定性等に不安があるものである。
The mechanisms disclosed in Patent Document 1 and
本発明は、上記問題に鑑み、耐久性、動作の安定性等に優れた自重補償機構を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a self-weight compensation mechanism that is excellent in durability, operational stability, and the like.
本発明の一態様は、物体を保持し、回転軸を中心に回動するアーム部材と、前記アーム部材の回動に応じて変位し、前記変位に応じて、前記回転軸からの距離が変化するカム面が形成されたカム部材と、前記カム面に当接し、前記カム部材の変位に応じて変位する従動部材と、前記従動部材を前記カム面に圧接させる方向への弾性力を有する弾性部材と、前記アーム部材に連結されたピニオンと、前記ピニオンと噛み合い、前記カム部材に連結されたラック部材と、を備え、前記アーム部材の回動を前記カム部材の直線運動に変換する自重補償機構である。 One embodiment of the present invention includes an arm member that holds an object and rotates around a rotation axis, and is displaced according to the rotation of the arm member, and a distance from the rotation axis changes according to the displacement. A cam member having a cam surface formed thereon, a driven member that is in contact with the cam surface and is displaced in accordance with the displacement of the cam member, and an elasticity having an elastic force in a direction in which the driven member is pressed against the cam surface. a member, a pinion coupled to the arm member, meshing with the pinion, and a rack member coupled to the cam member, that converts the rotation of the arm member into linear motion of the cam member itself It is a heavy compensation mechanism.
また、本発明の他の態様は、物体を保持し、回転軸を中心に回動するアーム部材と、前記アーム部材の回動に応じて変位し、前記変位に応じて、前記回転軸からの距離が変化するカム面が形成されたカム部材と、前記カム面に当接し、前記カム部材の変位に応じて変位する従動部材と、前記従動部材を前記カム面に圧接させる方向への弾性力を間接的に生じさせる弾性部材と、前記弾性部材の前記弾性力を前記従動部材に伝達するリンク部材と、を備え、前記リンク部材の一端に前記従動部材が接続され、前記リンク部材の他端に前記リンク部材の回転軸が接続され、前記回転軸と前記従動部材との間において前記リンク部材に前記弾性部材の一端が接続され、前記リンク部材は、前記アーム部材の回動面に平行な平面上を回動する部材からなる、自重補償機構である。 According to another aspect of the present invention, there is provided an arm member that holds an object and rotates around a rotation axis, and is displaced according to the rotation of the arm member, and from the rotation axis according to the displacement. A cam member having a cam surface with a variable distance ; a driven member that is in contact with the cam surface and is displaced according to the displacement of the cam member; and an elastic force in a direction in which the driven member is pressed against the cam surface. and an elastic member which causes indirectly caused, and a link member for transmitting before SL driven member the elastic force of the elastic member, the driven member to one end of said link member is connected, the other of said link members One end of the elastic member is connected to the link member between the rotation shaft and the driven member, and the link member is parallel to the rotation surface of the arm member. From a member that rotates on a flat surface That is a weight compensation mechanism.
上記態様によれば、前記物体及び前記アーム部材が重力方向に変位する時、前記カム部材の変位を妨げるようなトルクが発生する。このトルクは、前記カム面の形状、前記リンク部材の構造等により適宜設定可能なものであり、これを前記物体及び前記アーム部材の重量に相当させることができる。これにより、アクチュエータ、操作者等により加えられた純粋なトルクのみにより前記アーム部材を操作することが可能となる。また、上記態様によれば、機構の動作の安定化を図ることができる。 According to the above aspect, when the object and the arm member are displaced in the direction of gravity, a torque is generated that prevents the cam member from being displaced. This torque can be set as appropriate depending on the shape of the cam surface, the structure of the link member, and the like, and this can correspond to the weight of the object and the arm member. As a result, the arm member can be operated only by a pure torque applied by an actuator, an operator, or the like. Further, according to the above aspect, the operation of the mechanism can be stabilized.
また、上記他の態様において、前記リンク部材には荷重部材が固定されており、この荷重部材の重さにより、前記従動部材が前記カム面に当接する圧力を増加させる、ものであることが好ましい。これにより、更なる動作の安定化を図ることができる。 In the above other embodiments, the have a load member fixed to the link member, that this by the weight of the load member, the driven member is Ru is increased pressure in contact with the cam surface, those Is preferred. As a result, the operation can be further stabilized.
また、前記カム部材は、少なくとも2つの前記カム面を備えていてもよい。このような態様においては、前記カム部材が線対称又は点対称の形状を有することが好ましい。更に、第1及び第2の前記カム面にそれぞれ当接する第1及び第2の前記従動部材と、前記第1及び第2の従動部材をそれぞれ前記カム部材の回転軸へ向かって加圧する機構と、を備えることが好ましい。このような態様により、更なる動作の安定化を図ることができる。また、前記弾性部材の弾性力が前記カム部材に対して両側から略均等に掛かるため、回転軸等の部材に掛かる負担が大幅に軽減される。これにより、耐久性・寿命の向上、小型且つ安価な軸受の使用等が可能となる。 The cam member may include at least two cam surfaces. In such an aspect, it is preferable that the cam member has a line-symmetric or point-symmetric shape. Furthermore, the first and second driven members that are in contact with the first and second cam surfaces, respectively, and a mechanism that pressurizes the first and second driven members toward the rotation shaft of the cam member, respectively. Are preferably provided. By such an aspect, further stabilization of the operation can be achieved. Further, since the elastic force of the elastic member is applied to the cam member from both sides substantially evenly, the load on the member such as the rotating shaft is greatly reduced. This makes it possible to improve durability and life, use a small and inexpensive bearing, and the like.
また、本発明の他の態様は、物体を保持し、回転軸を中心に回動するアーム部材と、前記アーム部材の回動に応じて変位し、前記変位に応じて、前記回転軸からの距離が変化するカム面が形成されたカム部材と、前記カム面に当接し、前記カム部材の変位に応じて変位する従動部材と、前記従動部材を前記カム面に圧接させる方向への弾性力を間接的に生じさせる弾性部材と、前記弾性部材の前記弾性力を前記従動部材に伝達するリンク部材と、を備え、前記リンク部材は、L字形状であって、当該L字形状の屈曲部を回転軸とし、一端に前記従動部材が接続され、他端に前記弾性部材が接続され、前記アーム部材の回動面に平行な平面上を回動する部材からなる、自重補償機構である。 According to another aspect of the present invention, there is provided an arm member that holds an object and rotates around a rotation axis, and is displaced according to the rotation of the arm member, and from the rotation axis according to the displacement. A cam member having a cam surface with a variable distance; a driven member that is in contact with the cam surface and is displaced according to the displacement of the cam member; and an elastic force in a direction in which the driven member is pressed against the cam surface. And a link member that transmits the elastic force of the elastic member to the driven member, and the link member is L-shaped, and the L-shaped bent portion. Is a self-weight compensation mechanism composed of a member rotating on a plane parallel to the rotation surface of the arm member, with the driven member connected to one end and the elastic member connected to the other end.
本発明によれば、ワイヤ、プーリ等を必要としない自重補償機構を提供することが可能となる。これにより、耐久性、動作の安定性等に優れた自重補償機構を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a self-weight compensation mechanism that does not require a wire, a pulley, or the like. This makes it possible to provide a self-weight compensation mechanism that is excellent in durability, operational stability, and the like.
以下に、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、異なる実施の形態において、同一又は同様の作用効果を奏する箇所については、同一の符号を付してその説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that, in different embodiments, portions having the same or similar operational effects are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に係る自重補償機構1の構成を示している。前記自重補償機構1は、アーム部材2、カム部材3、従動部材4、及び弾性部材5を備えている。
Embodiment 1
FIG. 1 shows the configuration of a self-weight compensation mechanism 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The self-weight compensation mechanism 1 includes an
前記アーム部材2は、その先端部に任意の物体10を保持可能な機構を備え、その後端部が回転軸11により所定の固定部材に回動可能に軸支されている。本実施の形態に係る前記アーム部材2は、関節機構を持たないロッド状の部材である。前記物体10は、所定の質量Mを有し、鉛直方向(図中下方)に重量Mgを発生させる。本実施の形態に係る前記アーム部材2は、前記回転軸11を中心として回動可能なピニオン12に固定されている。これにより、前記ピニオン12は前記アーム部材2と共に回動する。
The
前記カム部材3は、カム面15を備え、ラック16に固定されている。前記ラック16は、前記ピニオン12と噛合し、前記ピニオン12の回動に応じて矢印A方向にスライドする。この構成により、前記カム部材3は、前記ピニオン12の回転(前記アーム部材2及び前記物体10の変位)に伴い、同一平面上を矢印A方向にスライドする。前記カム面15は、滑らかな曲面から構成され、本実施の形態においては、矢印x方向に向かうに従い、徐々にその高さyが大きくなる形状を有している。
The
前記従動部材4は、前記カム面15に当接し、前記カム面15の形状に沿って変位する。前記従動部材4として、例えば車輪等の機構を適用することができる。
The driven member 4 abuts on the
前記弾性部材5は、前記従動部材4を前記カム面15に圧接させる方向(図中矢印Fで示す方向)への弾性力を有する。前記弾性部材5として、例えばコイルバネ等を適用することができる。
The elastic member 5 has an elastic force in a direction (indicated by an arrow F in the drawing) in which the driven member 4 is pressed against the
上記本実施の形態によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記アーム部材2及び前記ピニオン12は回転角θが増加する方向(矢印の方向)に回動し、前記ラック16及び前記カム部材3が図中右側にスライドする。この時、前記受動部材4が接する部分の前記カム面15の高さyが徐々に高くなり、前記弾性部材5のたわみ量が増加し、前記矢印F方向への圧力が増加する。これにより、前記カム部材3及び前記ラック16の図中右側へのスライド、前記ピニオン12及び前記アーム部材2の前記回転角θの増加方向への回動、及び前記物体10の下降が妨げられる。
According to the present embodiment, when the
上記構成において、前記物体10及び前記アーム部材2の重量、前記アーム部材2の長さ等に対応し、前記カム面15の形状、前記弾性部材5のばね定数、前記ピニオン12及び前記ラック16のギア比等を適切に設定することにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重を効果的に補償する(打ち消す)ことができる機構を構築することができる。
In the above configuration, the shape of the
実施の形態2
図2は、本発明の実施の形態2に係る自重補償機構21の構成を示している。前記自重補償機構21は、上記実施の形態1に係る自重補償機構1と比して、カム部材23の形状、及び前記アーム部材2と前記カム部材23との連結構造が異なっている。
FIG. 2 shows the configuration of the self-
本実施の形態に係る前記アーム部材2は、回転板22に固定されている。前記回転板22は、前記回転軸11を中心に回動可能に軸支されている。前記カム部材23は、前記回転板22に直接固定されている。
The
図3は、本実施の形態に係る前記カム部材23の形状を示している。前記カム部材23は、カム面25及び平坦面26を有する。前記カム面25は、前記従動部材4が当接する部分であり、曲率が異なる滑らかな曲面から構成される。前記曲率は、回転角αが増加する方向(矢印の方向)に向かうに従い、小さくなる。前記平坦面26には、回転中心部27が形成されている。前記回転中心部27は、前記回転軸11に固定される部分であり、前記平坦面26の中心部より図中右側にずれた位置に形成されている。距離rは、前記回転中心部27から前記カム面25までの距離を示している。前記距離rは、前記回転角αが増加するに従い、大きくなる。
FIG. 3 shows the shape of the
上記本実施の形態によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記アーム部材2、前記回転板22、及び前記カム部材23は前記回転角θが増加する方向に回動する。この時、前記カム面25の前記受動部材4が接する部分は、前記回転角αが増加する方向に移行していく。即ち、徐々に前記距離rが増加し、前記弾性部材5のたわみ量が増加し、前記矢印F方向への圧力が増加する。これにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重が補償される。
According to the present embodiment, when the
実施の形態3
図4は、本発明の実施の形態3に係る自重補償機構31の構成を示している。前記自重補償機構31は、上記実施の形態2に係る自重補償機構21と比して、リンク部材32を備える点で異なっている。
FIG. 4 shows the configuration of the self-weight compensation mechanism 31 according to
前記リンク部材32は、弾性部材35の弾性力を前記従動部材4に間接的に伝達するものである。本実施の形態に係る前記リンク部材32は、ロッド状の部材であり、その一端部は回転軸33により矢印C方向に回動可能に軸支される。前記リンク部材32の他端部には、前記従動部材4が固定される。また、前記弾性部材35の一端部は、所定の不動部36に固定され、その他端部は、前記リンク部材32の中間部(前記一端部と前記他端部との間)に固定される。前記弾性部材35は、矢印D方向への弾性力を有する。
The
上記本実施の形態によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記弾性部材35の引張量が増加し、前記矢印F方向への圧力が増加する。上記のように、前記従動部材4と前記弾性部材35との間に前記リンク部材32を介在させることにより、前記従動部材4等の動作を安定化させることができる。
According to the present embodiment, when the
実施の形態4
図5は、本発明の実施の形態4に係る自重補償機構41の構成を示している。前記自重補償機構41は、上記実施の形態3に係る自重補償機構31と比して、カム部材43の形状、前記リンク部材32と前記弾性部材35との連結構造等が異なっている。
Embodiment 4
FIG. 5 shows the configuration of the self-weight compensation mechanism 41 according to Embodiment 4 of the present invention. The self-weight compensation mechanism 41 differs from the self-weight compensation mechanism 31 according to the third embodiment in the shape of the
前記カム部材43は、穿設部44を備える円板状の部材である。前記穿設部44は、カム面45及び平坦面46を有する。前記カム面45は、上記実施の形態2及び3に係るカム面25に相当する。本実施の形態に係るカム面45は、図中右側に向かう程その曲率が小さくなる。前記平坦面46には、上記実施の形態2係る回転中心部27(図3参照)に相当する回転中心部47が形成されている。前記回転中心部47は、前記平坦面46の中心部より図中左側にずれた位置に形成されている。また、前記カム部材43は、前記アーム部材2に直接固定されており、前記回転軸11を中心に前記アーム部材2と共に回動する。前記従動部材4は、前記穿設部44内で前記カム面45に当接する。前記弾性部材35は、前記リンク部材32の中間部に連結され、矢印E方向への弾性力を有する。
The
上記構成によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記カム部材43は前記回転角θが増加する方向に回転する。この時、前記カム面45の前記受動部材4が接する部分の曲率が徐々に増加し、前記弾性部材35の引張量が増加し、前記矢印G方向への圧力が増加する。これにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重が補償される。
According to the above configuration, when the
実施の形態5
図6は、本発明の実施の形態5に係る自重補償機構51の構成を示している。前記自重補償機構51は、上記実施の形態4に係る自重補償機構41と比して、カム部材53の形状、加重部材58を備える点等で異なっている。
Embodiment 5
FIG. 6 shows the configuration of the self-weight compensation mechanism 51 according to the fifth embodiment of the present invention. The self-weight compensation mechanism 51 is different from the self-weight compensation mechanism 41 according to the fourth embodiment in that the
前記カム部材53は、図3に示す前記カム部材23を、前記平坦面26を対称線として反転させ一体化した形状を有している。前記カム部材53は、図中上下にそれぞれ前記カム面25を備えており、これら両カム面25の曲率は、共に図中右側程大きく、左側程小さい。前記カム部材53には、前記回転中心部27に相当する回転中心部57が形成されている。前記カム部材53は、前記アーム部材2に直接固定され、前記回転軸11を中心に前記アーム部材2と共に回動する。
The
前記リンク部材32は、上記実施の形態3又は4と同様に、その一端部が前記回転軸33により軸支され、その他端部が前記従動部材4に固定されている。そして、前記リンク部材32の中間部には、前記弾性部材35が連結されると共に、前記荷重部材58が固定される。前記弾性部材35は、矢印H方向への弾性力を有する。前記荷重部材58は、質量mを有し、鉛直方向に重量mgを発生させる。
As in the third or fourth embodiment, one end of the
上記構成によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記カム面25の形状により前記弾性部材35のたわみ量が増加して前記矢印F方向への圧力が増加し、更に前記荷重部材58の重量mgが前記カム面25に掛かる。これにより、上記他の実施の形態よりもばね定数が小さい前記弾性部材35を用いて、前記物体10及び前記アーム部材2の自重を補償することができる。
According to the above configuration, when the
実施の形態6
図7は、本発明の実施の形態6に掛かる自重補償機構61の構成を示している。前記自重補償機構61の特筆すべき点は、カム部材63の形状、従動部材64及び弾性部材65の配置等である。
Embodiment 6
FIG. 7 shows a configuration of a self-
前記カム部材63は、図3に示す上記実施の形態2に係るカム部材23を、前記回転中心部27を対称点として180°回転させた形状を有している。前記カム部材63は、図中上下側にそれぞれ前記カム面25が位置するように配置される。上側の前記カム面25の曲率は、図中左側へ行く程小さくなり、下側の前記カム面25の曲率は、図中右側へ行く程小さくなる。前記カム部材63は、前記アーム部材2に直接固定され、前記回転軸11を中心に前記アーム部材2と共に回動する。
The
前記両カム面25に対応して、それぞれ前記従動部材64、前記弾性部材65、ガイド部材67、及び台部材68が設けられている。前記従動部材64は、車輪等により構成され、前記ガイド部材67に軸支される。前記弾性部材65の一端部は、前記ガイド部材67に固定され、その他端部は前記台部材68に固定される。前記台部材68は、装置本体のケーシング等に固定される不動の部材である。本実施の形態においては、一対の前記ガイド部材67及び前記台部材68の間に、2つの前記弾性部材65が配置されている。前記弾性部材65は、矢印I方向への弾性力を有する。尚、上記構成は、前記カム部材63の実用的な可動範囲が回転角β程度となるように設計されることが好ましい。
The driven
上記構成によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記カム面25の形状により前記各弾性部材65のたわみ量が増加して矢印J方向への圧力が増加する。これにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重が補償される。このように、本実施の形態においては、前記カム部材63が点対称の形状を備え、前記弾性部材65の弾性力が前記カム部材63の上下方向から作用する。これにより、動作の安定化を図ることができる。また、前記弾性部材65の弾性力が前記カム部材63に対して上下方向から略均等に掛かるため、前記回転軸11等の部材に掛かる負担が大幅に軽減される。これにより、耐久性・寿命の向上、小型且つ安価な軸受の使用による低コスト化等を実現することができる。
According to the above configuration, when the
実施の形態7
図8は、本発明の実施の形態7に係る自重補償機構71の構成を示している。前記自重補償機構71は、上記実施の形態6に係る自重補償機構61と比して、前記カム部材63、弾性部材75、ガイド部材76の配置等が異なっている。
Embodiment 7
FIG. 8 shows the configuration of the self-
前記カム部材63は、前記両カム面25が図中左右側に位置するように配置される。前記カム部材63は、前記アーム部材2に固定され、前記アーム部材2と共に回動する。前記従動部材64は、前記ガイド部材76に軸支され、前記各カム面25に当接する。前記両ガイド部材76は、それらの長手方向が図中上下方向に沿うように配置される。前記弾性部材75は、前記両ガイド部材76の間に配置される。前記弾性部材75の両端部は、前記両ガイド部材76の対面する両端部に固定される。前記弾性部材75は、矢印K方向への弾性力を有する。
The
上記構成によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記カム面25の形状により前記各弾性部材75の引張量が増加して矢印L方向への圧力が増加する。これにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重が補償される。このような構成によっても、前記弾性部材75の弾性力を前記カム部材63の両側から作用させることができるので、動作の安定化を図ることができる。また、本実施の形態においては、前記弾性部材75が前記両ガイド部材76の間に配置されるため、上記実施の形態6に係る前記台部材68に相当する部材を不要にすることができる。これにより、上記実施の形態6に記載した効果に加え、機構の縮小化、軽量化等を図ることができる。
According to the above configuration, when the
実施の形態8
図9は、本発明の実施の形態8に係る自重補償機構81の構成を示している。前記自重補償機構81は、上記実施の形態7に係る自重補償機構71と比して、リンク部材86、弾性部材85の構造等が異なっている。
FIG. 9 shows a configuration of a self-
前記リンク部材86は、L字型の形状を有する。前記リンク部材86の屈曲部は、回転軸82により回動可能に軸支される。前記リンク部材86の一端部には前記従動部材64が軸支され、その他端部83には前記弾性部材85の一端部が固定される。前記弾性部材85の他端部84は、ケーシング等の不動部に固定される。前記弾性部材85は、矢印M方向への弾性力を有する。
The
上記構成によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記カム面25の形状により前記弾性部材86の引張量が増加して矢印L方向への圧力が増加する。これにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重が補償される。このような構成によっても、前記弾性部材85の弾性力を前記カム部材63の両側から作用させることができるので、動作の安定化、前記回転軸11等への負担の軽減、耐久性・寿命の向上、低コスト化等を図ることができる。また、本実施の形態によれば、前記弾性部材85を複数用いる必要がない。
According to the above configuration, when the
実施の形態9
図10は、本発明の実施の形態9に係る自重補償機構91の構成を示している。前記自重補償機構91は、上記実施の形態8に係る自重補償機構81と比して、リンク部材96、弾性部材95の構造等が異なっている。
Embodiment 9
FIG. 10 shows the configuration of the self-
前記リンク部材96の一端部は、回転軸92により回動可能に軸支される。前記リンク部材96の他端部93は、揺動可能な状態となっている。前記弾性部材95の一端部は、前記回転軸92に固定される。前記弾性部材95の他端部は、前記リンク部材96の他端部93に固定される。前記弾性部材95は、矢印N方向への弾性力を有する。前記従動部材64は、前記リンク部材96の中間部に軸支され、前記カム面25に当接する。
One end of the link member 96 is pivotally supported by a rotating
上記構成によれば、前記物体10及び前記アーム部材2が図中下方に変位する時、前記カム面25の形状により前記弾性部材95の引張量が増加して矢印L方向への圧力が増加する。これにより、前記物体10及び前記アーム部材2の自重が補償される。このような構成によっても、前記弾性部材95の弾性力を前記カム部材63の両側から作用させることができるので、動作の安定化、前記回転軸11等への負担の軽減、耐久性・寿命の向上、低コスト化等を図ることができる。
According to the above configuration, when the
尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜構成の変更、入れ替え、組み合わせ等が可能なものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed, replaced, combined, and the like without departing from the spirit of the present invention.
1,11,21,31,41,51,61,71,81,91 自重補償機構
2 アーム部材
3,23,43,53,63 カム部材
4,64 従動部材
5,35,65,75,85,95 弾性部材
15、25,45 カム面
32,86,96 リンク部材
58 荷重部材
67,76 ガイド部材
1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91 Self-
Claims (8)
前記アーム部材に連結されたピニオンと、
前記ピニオンと噛み合い、前記アーム部材の回動によって直線運動するラック部材と、
前記ラック部材に連結されて当該ラック部材の直線運動に伴って直線運動するとともに、前記ラック部材の直線運動を前記ラック部材の直線運動方向に対して直交する方向であるy方向の直線運動に変換するためのカム面を有するカム部材と、
前記カム面に当接し、前記カム部材の前記直線運動変位に応じて前記y方向に直線運動変位する従動部材と、
前記従動部材を前記カム面に圧接させる方向への弾性力を有する弾性部材と、を備え、
前記カム面は、
前記物体が下方に移動する向きに前記アーム部材が回動するに従って前記従動部材を前記弾性力に抗して徐々に押すように、前記y方向における前記ラック部材からの距離が徐々に大きくなる形状である
ことを特徴とする自重補償機構。 Holding the object, and the arm member you rotate about an axis of rotation,
A pinion connected to the arm member;
A rack member that meshes with the pinion and linearly moves by rotation of the arm member ;
The rack member is connected to the rack member and linearly moves with the linear motion of the rack member , and the linear motion of the rack member is converted into a linear motion in the y direction that is orthogonal to the linear motion direction of the rack member. A cam member having a cam surface for
A driven member that contacts the cam surface and linearly moves in the y direction in response to the linear motion displacement of the cam member;
And an elastic member having an elastic force in a direction for pressing the driven member to the cam surface,
The cam surface is
A shape in which the distance from the rack member in the y direction gradually increases so as to gradually push the driven member against the elastic force as the arm member rotates in the direction in which the object moves downward. Is
A self-weight compensation mechanism characterized by that .
前記アーム部材に連結されて当該アーム部材の回転に伴って回転運動するとともに、前記アーム部材の回転運動を前記アーム部材の前記回転軸に直交する方向の直線運動に変換するためのカム面を有するカム部材と、
前記カム面に当接し、前記カム部材の回転運動に応じて直線運動変位する従動部材と、
前記従動部材を前記カム面に圧接させる方向への弾性力を間接的に生じさせる弾性部材と、
前記弾性部材の前記弾性力を前記従動部材に伝達するリンク部材と、を備え、
前記リンク部材の一端に前記従動部材が接続され、前記リンク部材の他端に前記リンク部材の回転軸が接続され、
前記リンク部材の前記回転軸と前記従動部材との間において前記リンク部材に前記弾性部材の一端が接続され、
前記リンク部材は、前記アーム部材の回動面に平行な平面上を回動する部材からなり、
前記カム面は、
前記物体が下方に移動する向きに前記アーム部材が回動するに従って前記従動部材を前記弾性力に抗して徐々に押すように、前記アーム部材の前記回転軸からの距離が徐々に変化する形状である
ことを特徴とする自重補償機構。 Holding the object, and the arm member you rotate about an axis of rotation,
The cam member is connected to the arm member and rotates with the rotation of the arm member, and has a cam surface for converting the rotation of the arm member into a linear motion in a direction perpendicular to the rotation axis of the arm member. A cam member;
A driven member for linear movement displaced the cam surface contact, depending on the rotational movement of the cam member,
An elastic member that indirectly generates an elastic force in a direction in which the driven member is pressed against the cam surface;
A link member that transmits the elastic force of the elastic member to the driven member;
The driven member is connected to one end of the link member, and the rotation shaft of the link member is connected to the other end of the link member,
One end of the elastic member is connected to the link member between the rotation shaft of the link member and the driven member,
The link member is Ri Do a member which rotates on a plane parallel to the rotation plane of the arm member,
The cam surface is
A shape in which the distance of the arm member from the rotation axis gradually changes so that the driven member is gradually pushed against the elastic force as the arm member rotates in the direction in which the object moves downward. Is
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
前記リンク部材には荷重部材が固定されており、この荷重部材の重さにより、前記従動部材が前記カム面に当接する圧力を増加させる
ことを特徴とする自重補償機構。 In the self-weight compensation mechanism according to claim 2,
A load member is fixed to the link member, and the weight of the load member increases the pressure with which the driven member abuts the cam surface.
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
前記カム部材は、少なくとも2つの前記カム面を備える
ことを特徴とする自重補償機構。 In the self-weight compensation mechanism according to claim 2 or claim 3,
The cam member includes at least two cam surfaces.
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
前記カム部材は、線対称の形状を有する
ことを特徴とする自重補償機構。 In the self-weight compensation mechanism according to claim 4,
The cam member, that have a shape of a line symmetry
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
前記カム部材は、点対称の形状を有する
ことを特徴とする自重補償機構。 In the self-weight compensation mechanism according to claim 4,
The cam member, that have a shape of point symmetry
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
第1及び第2の前記カム面にそれぞれ当接する第1及び第2の前記従動部材と、
前記第1及び第2の従動部材をそれぞれ前記カム部材の回転軸へ向かって加圧する機構と、を備える
ことを特徴とする自重補償機構。 In the self-weight compensation mechanism according to claim 5 or 6,
The first and second driven members abutting on the first and second cam surfaces, respectively;
And a mechanism for pressurizing toward the axis of rotation of the first and second driven members respectively said cam member
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
前記アーム部材に連結されて当該アーム部材の回転に伴って回転運動するとともに、前記アーム部材の回転運動を前記アーム部材の前記回転軸に直交する方向の直線運動に変換するためのカム面を有するカム部材と、
前記カム面に当接し、前記カム部材の回転運動に応じて直線運動変位する従動部材と、
前記従動部材を前記カム面に圧接させる方向への弾性力を間接的に生じさせる弾性部材と、
前記弾性部材の前記弾性力を前記従動部材に伝達するリンク部材と、を備え、
前記リンク部材は、L字形状であって、当該L字形状の屈曲部を回転軸とし、一端に前記従動部材が接続され、他端に前記弾性部材が接続され、前記アーム部材の回動面に平行な平面上を回動する部材からなり、
前記カム面は、
前記物体が下方に移動する向きに前記アーム部材が回動するに従って前記従動部材を前記弾性力に抗して徐々に押すように、前記アーム部材の前記回転軸からの距離が徐々に大きくなる形状である
ことを特徴とする自重補償機構。 Holding the object, and the arm member you rotate about an axis of rotation,
The cam member is connected to the arm member and rotates with the rotation of the arm member, and has a cam surface for converting the rotation of the arm member into a linear motion in a direction perpendicular to the rotation axis of the arm member. A cam member;
A driven member that comes into contact with the cam surface and linearly moves in accordance with the rotational movement of the cam member;
An elastic member that indirectly generates an elastic force in a direction in which the driven member is pressed against the cam surface;
A link member that transmits the elastic force of the elastic member to the driven member;
The link member is L-shaped, the L-shaped bent portion is a rotation axis, the driven member is connected to one end, the elastic member is connected to the other end, and the rotation surface of the arm member Do a member which rotates on a plane parallel to the Ri,
The cam surface is
A shape in which the distance from the rotation shaft of the arm member gradually increases so that the driven member is gradually pushed against the elastic force as the arm member rotates in the direction in which the object moves downward. Is
Self weight compensation mechanism, characterized in that.
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