JPH0224604Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、プラスチツク成形用の金型などの表
面を研磨するための研磨用ロボツトに関するもの
である。

〔従来の技術とその問題点〕

従来、この種の研磨用ロボツトは、特開昭60−
108262号公報で紹介されている。すなわち、軸の
回りで揺動する第１アームと、この第１アームの
先端部に枢支されて揺動する第２アームと、この
第２アームの先端部の軸に吊設され、かつ、微振
動が与えられる研磨工具とを備え、これらの第１
および第２アームは、設定された角度範囲で正逆
転に切換えられて制御されるサーボモータによつ
て揺動し、研磨工具の位置決めをするとともに、
この研磨工具で、金型の表面を研磨するロボツト
が紹介されている。

しかしながら、かかる従来例では、第１および
第２アームは共に制御されるのは一定平面での揺
動のみであるため、研磨される金型の表面が略一
定平面であればその表面の研磨は可能であるが、
金型の表面に大きな凹凸があれば、かかる第１お
よび第２アームの水平状の揺動だけでは研磨でき
ない。そのため、かかる従来例では手動ハンドル
によつて第１および第２アーム全体を昇降させる
ようにしている。また、大きな凹凸のある金型を
研磨する場合、金型を載置する台を傾動させるこ
とが考えられるが、金型載置台を傾動させるに
は、被研磨体の金型が大形となれば好ましくな
く、ロボツトの製作費も嵩む。

一方、水平揺動する第１および第２アームなど
からなる多関節を備え、最先のアームの先端に研
磨工具を吊設した研磨ロボツトにおいて、第１お
よび第２アームなどを上下方向に移動させるボー
ルネジを設けた研磨用ロボツトは公知（例えば、
特開昭59−142062号公報参照）であるが、かかる
公知の研磨用ロボツトを、研磨工具近傍を把持し
て行う直接教示方式の簡易形ロボツトに適用しよ
うとすれば、第１アーム、第２アームおよびそれ
らに付随する部分を合せた大きな重量を、人力で
上下動させなければならず、特に、微妙な上下動
を教示することはきわめて困難となる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本考案は、かかる従来の欠点を除くため
に案出されたもので、その要旨とするところは、
水平揺動可能な長尺の第１および第２アーム４，
６から構成し、前記第１アーム４の先端と第２ア
ーム６とを回動可能のアームピン１０を介して連
結し、前記第２アーム６の先端に往復微振動をす
る研磨工具２５を吊設した直接教示方式のプレイ
バツク形の研磨用ロボツトにあつて、前記第１ア
ーム４を回動可能のレバーピン１１を介してボー
ルネジ１２のナツト１３に連結し、該ナツト１３
が螺合されたネジ軸１４の両端を、水平揺動可能
なコ字状ブラケツト１７で両端支持するととも
に、その両端に、クラツチ付のサーボモータ１５
およびエンコーダ１６をそれぞれ直結して設け、
これらの第１アーム４、第２アーム６およびコ字
状ブラケツト１７を装着したスライド部材１を、
他のエンコーダ３５およびサーボモータ３４によ
り上下摺動自在に設け、前記第２アーム６の先端
近傍に、教示の際に用いるためであつて作業者に
よつて研磨工具２５を上下動させるときの変位を
検出するためのロードセル３６を設け、該ロード
セル３６からの信号を前記スライド部材１用のサ
ーボモータ３４に与えることを特徴とする研磨用
ロボツトにある。

〔実施例〕

以下、本考案の構成を添付図面に示す実施例に
もとづき詳細に説明する。第１図は本考案の実施
例の原理の一部を示す斜視図を含んだ側面図、第
２図は第１図のＡ部詳細図を示す。

ロボツト本体２６の側面で上下方向に摺動する
スライド部材１の前面に、上下２個のブラケツト
２，２を突設し、これらの突出ブラケツト２に基
軸３を固着する。この基軸３の上方に第１アーム
４を回動自在に枢支し、この第１アーム４の基部
に第１レバー５を一体にして突設する。この基部
３の下方に第２アーム６を揺動させるため、第２
レバー７を回動自在に枢支する。この第２レバー
７の先端に上部第２レバーピン１８′を介して連
結レバー８を枢支して突設し、この連結レバー８
の先端に連結ピン９を介して第２アーム６の基部
を回動自在に枢支する。前記第１アーム４の先端
にこの第２アーム６をアームピン１０を介して回
動自在に枢支している。

前記第１および第２レバー５，７は第１の図示
では、同一長さで、かつ、その突出方向も一致さ
せるが、必ずしもこれに限らない。この第１レバ
ー５の先端と、第１レバーピン１１を介して、第
１のハイリードボールネジ１２のナツト１３とを
回動自在に枢支して連結する。このボールネジ１
２のネジ軸１４の一方端に第１サーボモータ１５
をクラツチ（図示せず）を介して連結し、他方端
に第１エンコーダ１６を連結する。これらのサー
ボモータ１５およびエンコーダ１６はコ字形ブラ
ケツト１７で支持され、このコ字形ブラケツト１
７は、前記突出ブラケツト２より延出した突部
２′を基部として揺動自在に枢支されている。

前記第２レバー７の先端と、第２レバーピン１
８を介して第２のハイリードボールネジ１９のナ
ツト２０とを回動自在に枢支して連結する。この
ボールネジ１９のネジ軸２１の一方端に第２サー
ボモータ２２をクラツチ（図示せず）を介して連
結し、他方端に第２エンコーダ２３を連結する。
これらのサーボモータ２２およびエンコーダ２３
はコ字形ブラケツト２４で支持されており、この
コ字形ブラケツト２４は前記下方の突出ブラケツ
ト２の突部部２′を基部として揺動自在に枢支さ
れている。

なお、２５は第２アーム６の先端に吊下された
研磨工具を示し、該研磨工具２５は研磨工具用モ
ータ５５（第２図参照）で微振動する。

第１および第２アーム４，６は以上のような構
成になつているので、スライド部材１を適宜位置
に停止させて、操作者が研磨工具２５の近傍を把
持して研磨工具２５をプラスチツク成形用金型Ｂ
（第２図参照）の表面に沿つて（これについては
後述する）摺動させ、エンコーダ１６，２３を介
して教示する。この場合、第１および／または第
２アーム４，６は矢印ａ，ｂのように揺動する
が、例えば、第１アーム４が矢印ａのように揺動
すれば、第１レバー５も同時に矢印ｂのように揺
動することから、ブラケツト１７も矢印ｃのよう
に若干揺揺動しながら、ナツト１３を螺進させ
て、ネジ軸１４に回動を与え、第１エンコーダ１
６を回動させる。この場合、ボールネジ１２はハ
イリード形の機構を採用しているので、極めて軽
い操作力で、ナツト１３は螺進する。

次いで、記憶再生用スイツチを入れれば、第１
および第２サーボモータ１５，２２によつて、第
１および第２のハイリードボールネジ１２，１９
が同時または個別に、正逆転を伴いながら回動す
る。例えば、第１のハイリードボールネジ１２の
ネジ軸１４が回動すれば、ネジ軸１４に矢印ｃの
ように若干の揺動を生じながらナツト１３が螺進
する。その結果、第１レバー５が揺動し、それに
よつて、第１アーム４が矢印ａ方向に揺動し所定
の位置に停止する。次いで、第２のハイリードボ
ールネジ１９のネジ軸２１が回動すれば、ネジ軸
２１に矢印ｆのように若干の揺動を与えながら、
ナツト２０が螺進する。その結果、第２レバー７
が揺動し、それによつて、連結レバー８を介して
第２アーム６が揺動し研磨工具２５を所定の位置
に停止させ、微振動している研磨工具２５が金型
Ｂ（第２図参照）の表面を研磨する。

ここにおいて、前記スライド部材１はロボツト
本体２６に対して上下に摺動するが、その構造は
次のとおりである。すなわち、ロボツト本体２６
の側面に軸受ブラケツト２７，２７を突設し、こ
の軸受ブラケツト２７に軸受２８を介してボール
ネジ２９を縦設する。このボールネジ２９のネジ
軸３０にナツト３１を螺合し、このナツト３１に
Ｌ形部材３２を介して前記のスライド部材１を固
定する。このネジ軸３０の上端にジヨイント３３
を介して第３サーボモータ３４および第３エンコ
ーダ３５を連結する。

一方、第２図に示すように、第２アーム６の先
端上面に、小型圧縮引張用ロードセル３６を固着
し、その一端に吊軸３７をボールジヨイント３８
を介して吊下する。この吊軸３７を、軸受外カラ
ー３９内でベアリング４０と軸受内カラー３９′
を介して保持する。この軸受外カラー３９を第２
アーム６の先端に固定する。この吊軸３７の中間
には、タイミングベルトプーリ４１を回動自在に
挿入し、このタイミングベルトプーリ４１を、軸
受内カラー３９′に上方ボルト４２を介して上下
摺動可能で、かつ、回動を固定するよう装着す
る。このプーリ４１に下方ボルト４４を介してフ
ランジ４３を上下摺動可能で、かつ、回動を固定
するよう装着する。このタイミングベルトプーリ
４１にタイミングベルト４５を巻回する。

この吊軸３７の下端にＬ字形大ブラケツト４６
をナツト４７で固定し、このＬ字形大ブラケツト
４６にＬ字形小ブラケツト４９をボルト４８で添
設する。

このＬ字形小ブラケツト４９には、ストツパ５
０を出没自在に設けた第１のエアシリンダ５１
と、第２のエアシリンダの内蔵した上下位置決め
用のスライドユニツト５２とを装着する。このス
ライドユニツト５２は固定部５３と可動部５４と
で構成し、固定部５３はＬ字形小ブラケツト４９
に添設し、可動部５４は第２のエアシリンダ（図
示せず）を内蔵する。この可動部５４の上方に研
磨工具用モータ５５を載置・固定し、下方に把持
筒５６を吊設する。この研磨用工具モータ５５は
中間軸５７を介して、スコツチヨーク等のスライ
ダ偏心輪機構５８を吊設する。このスライダ偏心
輪機構５８は、前記中間軸５７より突出した、研
磨工具用モータ５５の回転中心より若干偏心して
いる偏心ピン５９と、この偏心ピン５９の先端が
水平方向に往復できる溝６０のあるスライダ６１
と、このスライダ６１が水平方向に案内されるガ
イド部材６２と、から成つている。このスライダ
６１に研磨工具２５を吊設する。このガイド部材
６２は前記把持筒５６に袋状ナツト６３で着脱自
在に固着する。なお、６４はバランサ用の切欠、
６５はドライブユニツトを示す。

本実施例の上下方向の動作は次のようになつて
いる。第１のエアシリンダ５１にエアを、ストツ
パ５０を下方に突出するよう、下向き側に供給す
る。スライドユニツト５２の可動部５４にエア
を、ストツパ５０に可動部５４が当接するよう、
上向側に供給する。したがつて、可動部５４はス
ライドユニツト５２における中間に位置してい
る。この状態で、操作者は把持筒５６を把持し、
金型Ｂ上の所定の部分を教示する。操作者が把持
している把持筒５６を上下方向に操作する場合、
第１のエアシリンダ５１に下向きにエアが供給さ
れ、可動部５４に上向きにエアが供給されている
ことから、いわば中立設態で操作するので、その
操作は軽快にできる。したがつて、操作による力
は、スライドユニツト５２、小ブラケツト４９、
大ブラケツト４６、吊軸３９を介してロードセル
３６に伝達される。そして、ロードセル３６はこ
の操作力を鋭敏に検出して、それを電気信号に変
換の上、第３サーボモータ３４に指令を与える。
勿論、水平面を揺動操作は、前記のように、第１
および第２アーム４，６ともハイリードボールネ
ジ１２，１９を介在しているので、軽快に行われ
る。

次いで、第１のエアシリンダ５１に、ストツパ
５０を第１のエアシリンダ５１内に設入させるよ
う上向き側にエアを供給するとともに、可動部５
４内の第２のエアシリンダの下向き側にエアを供
給すれば、研磨工具２５は金型Ｂ表面に所定の圧
力で押圧されて再生操作により研磨を行う。この
場合、第１または第２アーム４，６が教示に反し
て金型Ｂ面へ下るよう動作すれば、研磨工具２５
は金型Ｂにより押圧されるのではなく、ストツパ
５０が没入しているので、可動部５４が上方に逃
げ、無用な押圧による研磨を防止する。

ここにおいて、ボルト４８を緩めＬ字形小ブラ
ケツト４９をボルト４８を中心として図示より
90゜回動させて再び締結すれば、研磨工具２５の
取付の向きは紙面に直角方向となり、その結果、
金型Ｂの垂直面が研磨できる。また、ナツト４７
を緩めＬ字形大ブラケツト４６を吊軸３７の中心
として若干回動させて再び締結すれば、研磨工具
２５の向きは傾いた状態となり、金型Ｂの傾斜面
が研磨できる。

〔考案の効果〕

本考案によれば 第１アームと、この第１アームを駆動するサ
ーボモータおよび第１アームの揺動を検知する
エンコーダとの間に、ボールネジを介在させた
ので、ボールネジが減速機の機能を果たし、サ
ーボモータ直結でありながら他の減速機を必要
としない。したがつて、減速機によるロツク作
用（一般に歯車型の減速機では、その出力側か
ら逆に駆動することはできず、減速機はロロツ
ク装置となる）はなく、サーボモータによつて
第１アームを駆動することや、また、その逆の
第１アームを操作者が教示することによつてそ
の動きをエンコーグに伝えることが、正逆同一
状態で円滑に行われるので、直接教示方式のプ
レイバツク形の研磨ロボツトに好適となる。し
かも、歯車型減速機に発生しがちなバツクラシ
ユもないことから、第２アームの先端に取付け
られた研磨工具の再生による作動が正確に行わ
れるので、アームを長尺にすることができ、し
たがつて、大型の金型研磨にも適用することが
できる。

ボールネジのナツトに取付けられたレバーピ
ンでもつて、第１レバーを連結したので、構造
簡単となり、教示の際それだけ、第１レバーの
動きがボールネジに直結されたエンコーダに正
確に伝わるので、直接教示方式をとるプレイバ
ツク形の研磨ロボツトに好適となる。

ボールネジのネジ軸の両端をコ字状ブラケツ
トで両端支持し、しかも、その両端にクラツチ
付のサーボモータおよびエンコーダをそれぞ
れ、直結して設けたので、ネジ軸の一端にサー
ボモータが直結され、他端にエンコーダが直結
された構造となつて、サーボモータとエンコー
ダとの間に回転差が生じないのは勿論、サーボ
モータやエンコーダ用のブラケツトを特に設け
る必要がなく、ボールネジ支持用のコ字状ブラ
ケツトがそのまま利用でき、きわめて構造簡単
となり、それだけ慣性質量を小さくできる。し
たがつて、作業者の操作力が小さくてすみ、ボ
ールネジの軽快さに併せて、サーボモータを小
容量化でき、直接教示方式をとるプレイバツク
形の研磨ロボツトに好適となる。

研磨工具近傍にロードセルを設け、このロー
ドセルを、第１アームおよび第２アームの上下
方向の位置を教示する際の上下位置検出用とし
て使用し、第１および第２アームを作業者の力
で直接上下移動せず、ロードセルの検知で代行
するので、その操作力を殆ど必要としない。し
たがつて、殊に、前記の揺動教示とこのロー
ドセルによる上下教示とがともに軽快となつ
て、直接教示方式をとるプレイバツク形の研磨
ロボツトに好適となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の一部斜視側面図、第
２図は第１図のＡ部詳細図を示す。 ４……第１アーム、６……第２アーム、２５…
…研磨工具、２９……ボールネジ、３６……ロー
ドセル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 水平揺動可能な長尺の第１および第２アーム
   ４，６から構成し、前記第１アーム４の先端と第
   ２アーム６とを回動可能のアームピン１０を介し
   て連結し、前記第２アーム６の先端に往復微振動
   をする研磨工具２５を吊設した直接教示方式のプ
   レイバツク形の研磨用ロボツトにあつて、 前記第１アーム４を回動可能のレバーピン１１
   を介してボールネジ１２のナツト１３に連結し、
   該ナツト１３が螺合されたネジ軸１４の両端を、
   水平揺動可能なコ字状ブラケツト１７で両端支持
   するとともに、その両端に、クラツチ付のサーボ
   モータ１５およびエンコーダ１６をそれぞれ直結
   して設け、 これらの第１アーム４、第２アーム６およびコ
   字状ブラケツト１７を装着したスライド部材１
   を、他のエンコーダ３５およびサーボモータ３４
   により上下摺動自在に設け、 前記第２アーム６の先端近傍に、教示の際に用
   いるためであつて作業者によつて研磨工具２５を
   上下動させるときの変位を検出するためのロード
   セル３６を設け、 該ロードセル３６からの信号を前記スライド部
   材１用のサーボモータ３４に与えることを特徴と
   する研磨用ロボツト。