JPH03281189A - 作業工具装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ロボットの手首部等に取付けられ、特に研磨
作業を行うのに適した作業工具装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の作業工具装置は、第６図に示すようにロボットに
基準工作物上で加工軌跡を教示し、先端に取付けられた
回転砥石（工具）２７を駆動モータ６０によって駆動し
、フローティング装置２６によって、回転砥石２７を所
定の圧力で工作物５０に押しつけて工作物５０の研磨作
業を行う。ここでフローティング装置２６は、空気の圧
力によってピストン６１を押圧することにより回転砥石
２７を所定押圧力で一定方向に付勢して保持すると同時
に、工作物５０の形状の誤差、工作物毎に変化する加工
面の状態、工作物５０を設置する位置のずれ等から、工
作物５０が基準工作物との間に生じる変位を、回転砥石
２７がピストン６１の移動する方向にフローティングす
ることによって吸収する効果も兼ね備えていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 かかる従来の技術の様な作業工具装置では、工作物５０
の加工面におけるビス１〜ン６１が移動する方向と同方
向の変位は吸収できるが、自動車のボディの様な自由曲
面を研磨する時には、変位が多方向に生じているため、
これら全ての変位を吸収することはできない。このため
回転砥石２７の回転中心軸１０１と加工面の法線１０２
の方向が同一方向でない状態、即ち、回転砥石２７の砥
石面９０が工作物５０の目的とする加工位置に適切に面
接触していない状態となり易く、加工後の工作物５０の
加工状態が不均一となったり、工作物５０を必要以上に
加工して品質が劣化するという問題があった。また、こ
のような問題を避けるために自由曲面に合わせた加工軌
跡をロボットに教示することが行われるが、この作業は
非常に時間を要する反面、十分な効果が得られていない
。

本発明はこのような問題を解決して、自動車ボディの様
な自由曲面を研磨するときにも、工具の軸方向と加工面
の法線方向が同一方向となるようにして、工具を適切に
工作物の加工面に当接させ３− ることによって、均一かつ良好な加工を行うことのでき
る作業工具装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、ロボットの手首部に取付けられた筒体と、この筒
体内部に摺動可能に嵌挿された摺動部材と、この摺動部
材を所定押圧力で付勢する付勢手段と、前記摺動部材に
取付けられたフレームと、このフレームに固定された球
面軸受と、この球面軸受によって傾動可能に支持された
工具ホルダと、この工具ホルダに取り付けられた工具な
らびにこの工具を回転駆動する駆動装置と、前記工具ホ
ルダが傾動する角度を制限する第１ストッパと、前記工
具ホルダが前記工具の軸方向と同じ軸回りに回転する角
度を制限する第２ストッパとを備えたことを特徴とする
ものである。

〈作用〉 上記のように構成された作業工具装置において、駆動装
置は、工具を駆動して工作物の加工を行う。

この時、摺動部材は、筒体内部で摺動可能に案内されか
つ付勢手段によって所定押圧力で付勢されることで摺動
する方向にフローティング作用を有し、このフローティ
ング方向の工作物と作業工具装置との変位を吸収する。

また、工具の軸方向と工作物の加工面の法線方向が同一
方向とならず、工具の工作物への当接の仕方が不十分な
場合、工具が工作物より受ける反力によって、球面軸受
に支持された工具ホルダが傾動して工具の軸方向と加工
面の法線方向が同一方向となるように加工面に対する工
具の角度を変化させる。第１ストッパは、工具が過度に
傾動することにより、工具の軸方向が作業工具装置の中
心軸の方向より大きく傾き、上述した摺動部材による作
業工具装置の中心軸と同方向のフローティング作用が有
効に働かな（なることを防止するために、工具ホルダが
傾動する角度を制限する。第２ストッパは、工具の工作
物に対する相対的な回転が無くなり、工具ホルダがフレ
ームに対して回転することを防止する。

〈実施例〉 る。

第４図に示すように、ロボッ（・１０は６軸型のロボッ
トであり、基準工作物において加工軌跡が教示され、ア
ーム１５の先端に取付けられた作業工具装置２０の回転
砥石２７により磨き作業を行う。工作物５０は自動車用
フレームであり、塗装の途中の段階での汚れ等を除去す
る磨き作業を行うものである。

作業工具装置２０は、回転砥石２７を所定押圧力で付勢
して保持するフローティングシリンダ部２６と、回転砥
石２７を駆動すると共に、回転砥石２７が工作物５０よ
り受ける反力によって、回転砥石２７の工作物５０に対
する角度を変化させる姿勢変化部２８から構成されてい
る。

第３図は作業工具装置２０のフローティングシリンダ部
２６を示す図である。フローティングシリンダ部２６は
ロボット１０の手首部１７の先端に取付けられており、
円筒形状をしたシリンダ部１とその内部を摺動する摺動
部２から構成される装置 いる。シリンダ部１は案内部材３ａ、３ｂ、３ｃからな
り、案内部材３ａ、３ｂは回路のボルトにより一体的に
連結され、案内部材３ａ、３ｃは、案内部材３ｃに形成
されたネジ部とナツト９によって一体的に連結されてい
る。シリンダ部１には案内部材３ａ、３ｂ、３ｃよって
形成された第１シリンダ室４と案内部材３ｃ内部に形成
された第２シリンダ室５が設けられている。摺動部２は
摺動部材１０ａ、１０ｂおよび取付り部１１からなり、
これらは回路のボルトにより互いに連結されている。摺
動部材１０ａは第１シリンダ室４内をリニアブツシュ１
２を介して摺動し、一端はピストン部１２が形成され、
他端には取付は部１１が固定されている。摺動部材］Ｏ
ｂは第２シリンダ室５内を摺動し、一端が取付は部１１
に固定されている。第１シリンダ室４には、空気供給口
６および空気排出口８が形成され、回路の空気供給源よ
り空気供給口６を通して供給される圧縮空気の圧力によ
って、ピストン部１２を押圧して摺動部２をシリンダ部
Ｉ内に押し込む方向に移動させる。

第２シリンダ室５には、空気供給ロアが形成され、回路
の空気供給源より空気供給ロアを通して供給される圧縮
空気の圧力によって、摺動部材１０ｂの端面を押圧して
摺動部２をシリンダ部１から外に押し出す方向に移動さ
せる。取付は部１１には、シリンダ部１に摺接するスト
ッパ１３が取付けられている。ストッパ１３は、シリン
ダ部１に対して摺動部２が摺動するとス（−ツバＩ３に
形成された長穴１５内をシリンダ部１に取付けられたピ
ン１４が長穴１５の長手方向に相対的に移動し、ピン１
４が長穴工５の内側に当接することによって、摺動部２
の移動量を制限すると同時に、シリンダ部ｌに対して摺
動部２が回転することを防止する。

第１図および第２図は、フローティングシリンダ部２６
の取イ」け部１１に取付けられる姿勢変化部２８を示し
ている。姿勢変化部２８の先端には回転砥石２７が取付
けられ、これを取り囲むようにカバー２９が取付けられ
ている。回転砥石２７は、回路の偏心回転機構を介して
駆動部３０内部のエアモータ３１により回転中心軸１０
１を中心として偏心回転されるようになっている。工具
ホルダ３０は外部からの力によって、回転砥石２７の回
転中心軸１０１が作業工具装置２０の中心軸線１００に
対して傾動できるように球面軸受３２を介してフレーム
４５に支持されている。

第１ストッパ７０は、工具ホルダ３０に一体形成された
円筒状の凹部３３の内側をフレーム４５に取付けられた
凸部３７が当接することによって、回転中心軸１０１の
中心軸１ＩＩＡＩ　００からの傾き角を約５°に制限す
るようになっている。また、第２ストッパ８０は、フレ
ーム４５に取付けられた一対の係止板３８の内壁を工具
ホルダ３０に取付けられた当接ピン３４が当接すること
によって、工具ホルダ３０が中心軸線１００回りに回転
することを制限するようになっている。凹部３３の両側
には、回転砥石２７の回転中心軸１０１を作業工具装置
２０の中心軸線１００に一致させる姿勢復帰機構３９が
配置されている。姿勢復帰機構３９は、互いに向き合っ
た状態で配置され、かつ■溝９５が形成された一対の姿
勢復帰部材４０からなっている。この姿勢復帰部材４０
は、回路の空気供給源より空気供給口４２を通して供給
される空気の圧力により移動し、凹部３３を両側から挾
み込むことによって、■溝９５に沿って凹部３３を中心
軸線１００の方向へ移動させ回転中心軸１０１の中心軸
線１００からの傾きをＯとするようになっている。一対
の姿勢復帰部材４０の間にばバフ４１が取付けられてい
るため、このバネ４１の反力によって姿勢復帰部材４０
は移動前の状態にもどされる。

次に上記実施例の作用を説明する。加工開始時は、バネ
４１により、姿勢復帰部材４０を互いに離間させておく
。ロボット１０は、教示された加工軌跡に従って回転砥
石２７を工作物５０に押しつけて加工を行う。この時、
フローティングシリンダ部２６は、常に一定の圧力で回
転砥石２７が工作物５０に押しつけられるように空気供
給口６および空気供給ロアから供給される空気の量を調
節する。また、工作物５０の加工面に作業工具装置２０
の中心軸線１．００と同方向の変位が生じた０ 場合、摺動部２をシリンダ部１に押し込む方向の力が作
用してこの変位を吸収する。

第５図（ａ）に示すように、工作物５０の加工面の法線
１０２と回転砥石２７の回転中心軸１０１とが同一方向
でない場合、回転砥石２７の砥石面９０は加工面と面接
触せず、回転砥石２７の外周近辺で加工面と当接する。

この時、回転砥石２７は、加工面より反力Ｆを受ける。

この反力Ｆによって姿勢変化部２８の球面軸受３２は回
動し、第５図（ｂ）のように加工面の法線１０２と回転
砥石２７の回転中心軸１０１は同一方向となる。従って
、この姿勢変化部２８の作用によって、回転砥石２７の
砥石面９０は加工面と面接触して適切な加工が可能とな
る。

以上の過程において、第１ストッパ７０は、回転砥石２
７が過度に傾動し、回転砥石２７の回転中心軸１０１が
作業工具装置２０の中心軸線１００より大きく傾いてフ
ローティングシリンダ部２６の中心軸線１００と同方向
のフローティング作用が働かなくなることを防止する。

また、第２ストンパ８０は、回転砥石２７の工作物５０
に対する相対的な回転が０となり、工具ホルダ３０がフ
レーム４５に対して回転することを防止する。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明の作業工具装置は、摺動部材の
フローティング作用によって工作物と基準工作物の間に
生じる変位を吸収するとともに工具ホルダの傾動によっ
て、自由曲面を研磨するときにも適切に工具を加工面に
当接させることができるため、均一かつ良好に研磨作業
を行うことがでる。また、ロボットに複雑な加工軌跡を
教示する必要がないために、加工軌跡を教示する時間と
、第１図から第５図は本発明の作業工具装置の一実施例
を示し、第１図は姿勢変化部を示す図、第２図は第１図
の■矢視図、第３図はフローティングシリンダ部を示す
図、第４図は本実施例の全体構成図、第５図は本実施例
の作用を説明するだめの図である。第６図は従来技術を
示す図である。

■・・・シリンダ部、２・・・摺動部、６，７・・・空
気供給口、１０・・・ロボット、１７・・・手首部、２
０・・・作業工具装置、２７・・・回転砥石、３０・・
・工具ボルダ、３１・・・エアモータ、３２・・・球面
軸受、４５・・・フレーム、５０・・・工作物、７０・
・・第１ス［ツバ、８０・・・第２ストッパ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットの手首部先端に取付けられた工具によっ
   て、工作物を加工する作業工具装置であって、前記ロボ
   ットの手首部に取付けられた筒体と、この筒体内部に摺
   動可能に嵌挿された摺動部材と、この摺動部材を所定押
   圧力で付勢する付勢手段と、前記摺動部材に取付けられ
   たフレームと、このフレームに固定された球面軸受と、
   この球面軸受によって傾動可能に支持された工具ホルダ
   と、この工具ホルダに取り付けられた工具ならびにこの
   工具を回転駆動する駆動装置と、前記工具ホルダが傾動
   する角度を制限する第１ストッパと、前記工具ホルダが
   前記工具の軸方向と同じ軸回りに回転する角度を制限す
   る第２ストッパとを備えたことを特徴とする作業工具装
   置。