JPH01500096A - ロボット作動装置の液圧シリンダ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ロボット作動装置の液圧シリンダ組立体本発明は、工業用ロボット及び特に、ロ ボット作動装置の駆動手段を操作若しくは作動する必要なしに該作動装置の種々 の可動部材の運動を可能ならしめるためにロボット作動装置の駆動手段を連結解 除するための新規な方法及び装置に関する。

従来の技術において用いられるある特定の型式の工業用ロボットは、−ｉに支持 ユニットと、この支持ユニットに搭載されて一つの鉛直軸の周りに回転可能な基 体ユニットと、第一の水平軸の周りに回動運動するように上記回転可能な基体ユ ニットに装着された下部腕部材と、第二の水平軸の周りに回動運動するように下 部腕部材の上端部に装着された上部腕部材と、腕関節組立体を介して上部腕部材 の自由端に自在に連結された工具支持部材とから構成されている。各部材の相対 的な運動は、加圧流体、電動モータ、加圧空気等によって動力を与えられる駆動 手段によって遂行せしめられる。

かかるロボットに要求される運動をプログラムする一つの方法は、駆動手段を非 活性状態にして、一連の所望の運動を通して手動によりロボットの機能部材を動 かすことを必要とする。ロボットの種々の軸に配設されたセンサは運動をプログ ラムする量制御システムへ位置情報を提供する。ロボットの制御システムへ送ら れたかかる位置情報は、ロボットの作動プログラムを規定する。

典型的には、プログラム処理の間、駆動手段は、各部材の運動をより難しくする 作動可能状態に維持される。

従って、プログラムの間かかる駆動手段を連結解除状態にすることが望ましい、 しかしながら、プログラム処理の開駆動手段を連結解除状態にする従来技術によ る方法は、複雑な装置の設計と高価な製造費用を必要とし、而も十分な性能を得 るには不満足なものと認識されていた。

斯して、プログラム処理の間工業用ロボットの駆動手段を連結解除状態にするた めの改良された方法及び装置を提供することの必要性が明らかにされるに至った 。

従って、工業用ロボットの駆動手段を連結解除状態にするための改良された手段 を提供することが本発明の第一の目的である。

本発明の他の目的は、駆動手段が連結されている時も連結解除状態にある時にも 構成部材の適正な整列を維持することと及び制御システムへ正確な位置データを 供給することに効果的である、プログラム目的のｔ；めに工業用ロボットの駆動 手段を連結解除状態にするための改良された手段を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、設計上簡単であり製造のために比較的安価であり、 さらに性能上の効果が大きい工業用ロボットの駆動手段を連結解除状態にするた めの改良された手段を提供することである。

本発明のその他の諸口的及び利点は、添付の図面に関連づけてなされる以下の記 述により本発明が関連する技術分野の当業者にとってより明らかになるであろう ０図において、 第１図は本発明による工業用ロボットシステムの斜視図である； 第２図は第１図に示されたロボットの部分破断正面図である； 第３図は本発明の実施例による第１図及び第２図に示されたロボットに用いられ る液圧シリンダ組立体の拡大側面図である；そして 第４図は第３図に示された組立体の部分拡大縦断面図である。

第１図を参照して、通常、ロボット作動装置１０．加圧流体源１１及びロボット 作動装置の動作を制御するためのユニット１２から成る、被加工片に対し加工作 業をなすための工業用ロボットシテスムが図示されている。

一般に、ロボット作動装置は、固定支持ユニット１３と、該支持ユニット上に搭 載されていて一つの鉛直軸の周りに回転するようにされた基体ユニット１４と、 一対の下部水平軸の周りに回動運動するように各々の下端部が基体ユニット１４ に装着された一対の下部セントより成る腕部材１５及び１６と、一対の上部水平 軸の周りに回動運動するように腕上ット１５及び１６の上端部に装着された上部 腕部材１７及び上部腕部材の自由端部に装着された腕関節組立体１８とより構成 されている。

第３図において最もよく示されるように、下部腕部材１５及び１６．上部腕部材 １７及び腕関節組立体１８の運動は、種々のリンク機構を介して下部腕部材、上 部腕部材及び腕関節組立体と機能的に連結されたーセントの液圧シリンダによっ て作動せしめられる。かかる構成の一例としては、符号２１において基体ユニッ ト１４と回動可能に連結されたシリンダ２０を有する液圧シリンダ組立体１９及 び符号２４において基体部材と回動可能に連結されたレバー２３と回動可能に連 結されたピストンロッド２２である。レバー２３の動作は、リンク２５と符号２ ７において下部腕部材１６に回動可能に連結されたクランク２６とクランク２６ 及び腕関節組立体の一構成要素に機能的に連結された制御ロッド２８とによって 、腕関節組立体に装着された加工工具を位置決めするための該腕関節組立体へ伝 達される。

動カニニット１１は、オイル貯蔵器、モータ、ポンプ。

フィルター及び適宜の制御手段を備えたー・般的な商用型のものである。この動 カニニットは、調水弁と多枝管組立体２９を介して加圧流体をロボット作動装置 へ供給する。

制御ユニット１２は、加工工具の実際の位置をプログラムされた位置と比較して 位置誤差を算定すると共にこの誤差を補正するために液圧シリンダを制御する選 択された調水弁へ相応の指令信号を発するように通常の方法で動作するマイクロ コンピュータを備えている。ロボット作動装置の各構成部材の位置は、液圧シリ ンダ組立体に直接装着された直線型ポテンショメータ３０によって検知される。

コンピュータのプログラムにおいて、腕関節組立体に装着された加工工具は、所 望の動作順序に従って物理的に作動せしめられる。かかる状態のもとで、ロボッ ト作動装置の各種ポテンショメータは、コンピュータをプログラムするために作 用する一連の位置信号を発生する。

第３図及び第４図を参照して、ピストンロッド２１は、そのヘッド部と連結され 且つシリンダの端部壁において軸方向に配設された開口を貫通するロッド部３１ と、ロッド部３２とを備えている。ロッド部３１には軸方向に配設されたボア３ ３と、上部傾斜面３５及び下部傾斜面３６を形成した環状の突出部３４とが設け られている。

ロッド部３２には軸方向のボア３３内に嵌入されたガイド部３７が設けられてい る。ガイド部３７はロッド部３１に対して軸方向に移動可能であり、ロッドヘッ ド部３２及びロッド部３１を軸方向に沿って整列状態に保持する。

ロッド部３２の下端部には担持部材３８が螺着されていて、該担持部材３８は、 突出部３４の環状の傾斜面３５が着座する環状の傾斜面３９と、ピストンロフト ２１の軸に対し鋭角に配置された複数の開口４０とを有している。この間口４０ には内方及び外方へ移動可能な一組の回転止め４１が配置されている。各回転止 めはロッド部３１の環状の傾斜面３６と当接可能な円筒表面４２と、内方へ移動 した時ロッド部３１の環状の傾斜面３５が当接する端面４３とを有している。

担持部材３８には回転止め４１の外側端面と係合する環状の傾斜面４５を有する 保持部材４４が装着されている。保持部材の傾斜面４５は、担持部材３８の底面 と保持部材４４との間に装置されたコイルスプリング４６によって回転止め４１ を夫々法がった位置に押圧するように該回転止め４１を変形可能に弾圧している 。

圧流体がシリンダ２０の両端に供給されたときロッド部３２と一緒に作動装置の 構成部材へ連結要素４７を介して運動を伝達すべく伸長及び収縮動作をなすよう に、ロッド部３２にロックされている。しかしながら、コンピュータをプログラ ムするために一連の動作に従って構成部材を物理的に動作させることが必要とさ れる場合の如く、ロボット作動装置の構成部材を液圧シリンダから連結解除状態 にすることが望まれるときは何時でも、連結解除状態にされるべき液圧シリンダ の構成部材は、ロッド２１を収縮させて、保持部材４４をシリンダの端部壁に装 着された押圧バンド４８に当接せしめるように物理的に作動される。ロッドが収 縮し続けると、保持部材４４と押圧パッド４８との当接は、コイルスプリング４ ６０作用に抗して保持部材４４を担持部材３８上に持ち上がらせて、これにより 環状の傾斜面３６は回転止めを外方へ送り出し、さらに環状の突出部３４が引っ 込んだ回転止めを乗り越えて、ロッド部３２をロッド部３１から解除させる。か かる状態のもとで、ロッド部３２が連結されている構成部材は、コンピュータの プログラムを可能ならしめるように、容易に動作できるように自由にされる。プ ログラム操作の間のロッド部３２とロッド部３１との整列は、軸方向のポア３３ 内を自由に摺動するガイド部３７によって維持される。押圧バンド４８の緩衝効 果は、回転止めが広がってロッド部３１がロッド部３２と再びロック状態になる ことなしに環状の突出部３４が回転止め４１を乗り越えることを可能にする。

プログラミング処理が完了し、ロボット作動装置を作動するために液圧シリンダ を構成部材と再び連結することが必要になった場合は、ロッド部３２は、突出部 ３４の環状の傾斜面３５が回転止め４１の端面４３と係合するまでシリンダに向 って収縮せしめられるだけで良い。

この収縮が続くと、傾斜面３５は、突出部３４が第４図に示される如き位置まで 回転止めを乗り越えるのを許容するように、回転止め４１を引っ込み位置へ送り 出す。

かかる状態のもとで、突出部３４の環状の傾斜面３５は担持部材３８の環状の傾 斜面３９上へ着座せしめられ、また回転止め４１は、その円筒表面４２が突出部 ３４の環状の傾斜面３６とロック状態に係合するように伸長せしめられる０回転 止め４１への突出部３４の確実な着座がスプリングワッシャ４９によって保証さ れる。

ピストンロッド２１が第４図に示されるような状態にある場合、ロボ７）の作動 上決定的な影響を与えるロッド部分３１及びロッド部分３２間の遊びが生じない ように、スプリング４６によって与えられる力は回転止め４１をその伸長された ロック位置に保持するのに十分な大きさである。液圧シリンダによって作動され る構成部材を該液圧シリンダから解放すべくスプリング４６０力に打ち勝つため には、ロッドは、押圧パッド４８と係合してスプリング４６のカに打ち勝つのに 十分な大きさの力で収縮せしめられねばならないであろう。

第３図に最も良く示されているように、直線型ポテンショメータ３０には、一対 のブラケット手段５１及び５２によってシリンダ２０に剛固に固着されたメイン ボディ部５０と、保持ナツト手段５５によってロッド部３２に固着されたブラケ ット手段５４によって該ロッド部３２に剛固に固着された摺動要素５３とが備え られている。

ロフト部３２がロフト部３１に連結されているか連結されていないかに拘らず、 ロッド部３２が伸長若しくは収縮すると、摺動要素５３は、コンピュータのプロ グラム動作中、又は作動装置の作動中に構成部材の位置を検知するために、流体 組立体が機能的に連結されている構成部材の位置を検知すべく移動せしめられる であろうことは分かるであろう。

更に、液圧シリンダのロッドの連結解除が、該シリンダのロッド端部に加圧流体 を供給することによりロッドを収縮せしめることによって、若しくは保持部材を 下方へ動かして押圧バッドと接触せしめることによってなされ得ることは分かる であろう、又、ロボット作動装置の通常の作動動作中、液圧シリンダのロッドが 押圧バッドと係合して不注意に連結解除状態を引き起こさせるほど十分に収縮さ れることがないように、液圧シリンダによって作動されるリンク機構が設計され 得ることも認識されるべきである。

以上の詳細な記述から、前述の発明が関連する技術分野における当業者の範囲内 で成立する多数の本願発明の変更、改良及び変形が存在することは明白であろう 。しかしながら、本願発明の精神から逸脱しない全てのかかる態様は請求の範囲 によってのみ限定される範囲内のものとして考えられるべきである。

ＦＩＧ、　４゜ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．その両端に配設された加圧流体源と連通可能な開口を有する液圧シリングと 、上記液圧シリンダに配設されていて、該シリンダの一端を貫通して伸びる上記 液圧シリンダに対して伸長及び収縮可能なロッドを有するピストンと、上記ピス トンロッドは上記液圧シリンダ内に配設されたピストンに連結され且つ該シリン ダの一端にある開口を介して伸長する第一の部分と、第二の部分とを有し、上記 第一のロッド部分は軸方向に沿って形成されたボアを有すると共に上記第二のロ ッド部分はこれらロッド部分を軸方向に整列して保持するために上記ボア内にお いて軸方向に沿って移動可能なガイド部分を有していて、さらに上記ロッド部分 を相互に解除可能にロックするための手段と、を備えている液圧シリンダ組立体 。
2. ２．上記ロック手段は、上記各ロッド部分の相対的な第一の所定の軸方向に沿っ た変位位置で上記ロッド部分を相互にロックするように作動し得る、請求の範囲 １に従う組立体。
3. ３．上記ロック手段は、上記各ロッド部分の上記シリンダに対する第二の所定の 軸方向に沿った変形位置で上記ロッド部分を相互にロック解除するように作動し 得る、請求の範囲２に従う組立体。
4. ４．上記ロック手段は、上記第一のロッド部分と機能的に係合可能な第二のロッ ド部分に装着された回転止め手段を有している請求の範囲１に従う組立体。
5. ５．上記回転止め手段は、上記各ロッド部分の相対的な第一の所定の軸方向に沿 った変位位置で上記ロッド部分を相互にロックするように作動し得る、請求の範 囲４に従う組立体。
6. ６．上記回転止め手段は、上記各ロッド部分の上記シリンダに対する第二の所定 の軸方向に沿った変位位置で上記ロッド部分を相互に解放するように作動し得る 、請求の範囲５に従う組立体。
7. ７．上記回転止め手段は、上記第二のロッド部分に装着され且つ上記第一のロッ ド部分とのロック及びロック解除の係合位置間を移動可能である少なくとも一つ の回転止めと、上記第二のロッド部分に軸方向に沿って移動可能に装着された保 持部材とを有し、上記保持部材は、上記回転止めを伸長された位置及び上記第一 のロッド部分とのロック係合位置へ付勢する両方向における、上記保持部材の上 記第二のロッド部分に対する軸方向に沿った変位位置で作動し得る上記回転止め と係合可能なカム手段を有し、また上記保持部材は上記回転止めを伸長された位 置に付勢する両方向に上記保持部材及び上記第二のロッド部分を弾圧して変位せ しめるための手段を有している請求の範囲４に従う組立体。
8. ８．上記ロッドが、上記回転止めが引っ込むのを許容するために両方向に上記保 持部材を上記第二のロッド部分に対して変位させるべく収縮せしめられたとき上 記保持部材によって当接可能な、上記液圧シリンダ上の表面を有している請求の 範囲７に従う組立体。
9. ９．上記第一のロッド部分は、上記回転止めが、両方向における上記第一及び第 二のロッド部分の変位位置で引っ込められるようにするために上記回転止めの第 一の表面と係合可能であり、且つ上記各ロッド部分を相互にロックするために上 記回転止めと上記第二のロッド部分との間に配置可能である突出部を有している 請求の範囲８に従う組立体。
10. １０．上記シリンダー上に装着されていて上記ロッド部分が上記シリンダ内に収 縮したとき上記保持部材と係合可能である押圧パッドを有している請求の範囲８ に従う組立体。