JPH04348861A - ロボットの工具支持構造 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具の被加工物に対す
る距離変更動作の円滑化に有効なロボットの工具支持構
造に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、支持した工具と被加工物との距
離を変更可能なロボットの工具支持構造として、例えば
、軸方向移動可能に本体内に支持した押付ユニットをワ
ーク上のバリに対して進出させるための第１のピストン
とバリに対して後退させるための第２のピストンとを備
えた「バリ取り装置」（実開平２ー１０７４１６号公報
）等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では、押付ユニットをワーク上のバリに対して進出さ
せるための第１のピストンと、バリに対して後退させる
ための第２のピストンとの押付ユニットへの作用力伝達
点が、進出、後退方向である押付ユニットの軸方向と直
交方向に離れて位置するため、軸方向に対して押付ユニ
ットをねじる向きの曲げモーメントが発生してしまい、
押付ユニットの軸方向の円滑な摺動の阻害を招致すると
いう問題があった。また、工具による被加工物加工時、
加工反力の上記軸方向成分も押付ユニットに対する同様
な曲げモーメントを発生するので、加工時の押付ユニッ
トの軸方向の円滑な摺動を妨げるという不具合点もあっ
た。さらに、第１のピストンや第２のピストンの摺動抵
抗が、押付ユニットの軸方向の摺動に悪影響を与えると
いう問題もあった。

【０００４】本発明は、上記従来技術の課題を一挙に解
決し、工具の被加工物に対する距離変更動作を好適に円
滑化するロボットの工具支持構造の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項１に記載の構成は、工具の被加工物に
対する距離を変更可能に支持するロボットの工具支持構
造において、前記ロボットに配設した第１支点回りに回
動自在に軸支されると共に、前記工具把持部に配設した
第１連結点に回動自在に軸支される第１節部材と、上記
ロボットに配設した第２支点回りに回動自在に軸支され
ると共に、上記工具把持部に配設した第２連結点に回動
自在に軸支される第２節部材と、上記ロボットに配設さ
れ、上記工具の被加工物に対する距離を変更する作用力
を上記第１節部材、もしくは、第２節部材のいずれか一
方に伝達する動力部と、を備えたことを特徴とするロボ
ットの工具支持構造を要旨とするものである。また、請
求項２に記載の構成は、工具の被加工物に対する距離を
変更可能に支持するロボットの工具支持構造において、
前記ロボットに配設した第１支点回りに回動自在に軸支
されると共に、前記工具把持部に配設した第１連結点に
回動自在に軸支される第１節部材と、上記ロボットに配
設した第２支点回りに回動自在に軸支されると共に、上
記工具把持部に配設した第２連結点に回動自在に軸支さ
れる第２節部材と、上記ロボットに配設され、上記工具
の被加工物に対する距離を変更する作用力を上記第１節
部材、もしくは、第２節部材のいずれか一方に伝達する
動力部と、上記ロボットに配設され、上記工具及び上記
工具把持部の自重相当の力を上記第１節部材、もしくは
、第２節部材の少なくとも一方に伝達する自重相殺部と
、を備えたことを特徴とするロボットの工具支持構造を
要旨とするものである。

【０００６】

【作用】上記請求項１に記載の構成は、ロボットに配設
した第１支点と工具把持部に配設した第１連結点とに各
々回動自在に軸支した第１節部材、ロボットに配設した
第２支点と工具把持部に配設した第２連結点とに各々回
動自在に軸支した第２節部材、第１連結点と第２連結点
との間に位置する工具把持部および第１支点と第２支点
との間に位置するロボットが四節回転連鎖を構成し、こ
れに、動力部が工具の被加工物に対する距離を変更する
作用力を伝達するよう働く。すなわち、工具の被加工物
に対する方向の運動を四節回転連鎖により実現するので
ある。また、上記請求項２に記載の構成では、ロボット
に配設した第１支点と工具把持部に配設した第１連結点
とに各々回動自在に軸支した第１節部材、ロボットに配
設した第２支点と工具把持部に配設した第２連結点とに
各々回動自在に軸支した第２節部材、第１連結点と第２
連結点との間に位置する工具把持部および第１支点と第
２支点との間に位置するロボットが四節回転連鎖を構成
し、これに、動力部が工具の被加工物に対する距離を変
更する作用力を伝達すると共に、自重相殺部が工具及び
工具把持部の自重相当の力を伝達するよう働く。すなわ
ち、工具の被加工物に対する方向の運動を四節回転連鎖
により実現すると共に、工具および工具把持部の自重相
当の重量を相殺するのである。従って、本発明のロボッ
トの工具支持構造は、工具の被加工物に対する運動を円
滑化するよう働く。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。 第１実施例 本発明の第１実施例であるロボットのツールホルダを図
１〜図２に基づいて説明する。図１に示すように、ロボ
ットのツールホルダ１は、ロボット２のロボットハンド
等に固定されたフレーム３、該フレーム３に回動自在に
軸支されたリンク４，５、該リンク４，５で支持された
工具であるサンダ６、該サンダ６およびその把持部の自
重を相殺すべく上記フレーム３と上記リンク４，５との
間に張架されたスプリング７、上記サンダ６をその軸方
向に摺動させる作用力を上記リンク４に作用するエアシ
リンダ８および上記サンダ６により回転する回転軸９に
取り付けられてワークを研磨するサンダプレート１０か
ら構成されている。

【０００８】フレーム３の上隅部にはシャフトからなる
第１支点１１が配設され、リンク４はこの第１支点１１
回りに回動自在に軸支されている。一方、エアモータ、
または、電動モータからなるサンダ６を把持する把持部
２２の上隅部には、シャフトからなる第１連結点１２が
配設され、上記リンク４はこの第１連結点１２にも回動
自在に軸支されている。また、フレーム３の下隅部には
シャフトからなる第２支点１３が配設され、リンク５は
この第２支点１３回りに回動自在に軸支されている。一
方、サンダ６を把持する把持部２２の下隅部には、シャ
フトからなる第２連結点１４が配設され、上記リンク５
は、この第２連結点１４にも回動自在に軸支されている
。さらに、上記リンク４の第１支点１１に対して第１連
結点１２と反対側の端部にはシャフト１５を介してスプ
リング７およびエアシリンダ８の可動部が連結されてい
る。そのスプリング７の他端およびエアシリンダ８の固
定部は、フレーム３の下隅部に配設されたシャフト３１
に固定されている。

【０００９】エアシリンダ８に空気が供給されていない
場合には、スプリング７の張力がシャフト１５を介して
リンク４に矢印Ａ方向に作用するので、リンク４には第
１支点１１回りに矢印Ｂ方向のモーメントが働く。また
、把持部２２を介してリンク４に連動するリンク５にも
第２支点１３回りに矢印Ｂ方向のモーメントが働く。 したがって、第１連結点１２および第２連結点１４は矢
印Ｃ方向に向かう力を受け、回転軸９およびサンダプレ
ート１０にも矢印Ｃ方向に向かう力が作用する。この力
は、サンダ６および把持部２２の自重を相殺する力であ
る。

【００１０】一方、エアシリンダ８に空気が供給された
場合には、スプリング７の張力に抗してエアシリンダ８
の可動部からの力がシャフト１５を介してリンク４に矢
印Ｄ方向に作用するので、リンク４には第１支点１１回
りに矢印Ｅ方向のモーメントが働く。また、把持部２２
を介してリンク４に連動するリンク５にも第２支点１３
回りに矢印Ｅ方向のモーメントが働く。したがって、第
１連結点１２および第２連結点１４は矢印Ｆ方向に向か
う力を受け、回転軸９およびサンダプレート１０にも矢
印Ｆ方向に向かう力が作用する。この力は、サンダ６を
図示しないワークに押しつける加工力である。

【００１１】ここで、図２に示すように、スプリング７
およびエアシリンダ８からの作用力伝達部であるシャフ
ト１５と第１支点１１との距離ａに対する、第１支点１
１と第１連結点１２との距離ｂの比であるレバー比ａ／
ｂを小さく設定するほど、エアシリンダ８の可動部と固
定部との間の摺動抵抗がサンダ６に及ぼす影響を少なく
できる。すなわち、リンク４，５の摺動抵抗をＬＦ　、
エアシリンダ８の摺動抵抗をＳＦ、サンダ６と把持部２
２との摺動抵抗をＵＦとすると、これらの各量相互の関
係は、次式（１）のように記述できる。 ＵＦ　＝　ＬＦ　＋　（ａ／ｂ）・ＳＦ　　・・・　　
（１）したがって、レバー比ａ／ｂを小さく設定するほ
ど、サンダ６の回転軸９の軸方向の運動は円滑になる。 なお、リンク４，５は、図２に２点鎖線で示す位置から
破線で示す位置まで、回転軸９の軸方向に沿って距離ｃ
だけ下降する。しかし、この軸方向の移動量である距離
ｃに比較して、軸方向と直交方向の回転軸の移動量は距
離ｄと微小である。これは、リンク４，５の回転運動に
より軸方向には比較的大きな移動量ｃを生じても、リン
ク４，５の径方向の移動量は微小距離ｄで済むためであ
る。

【００１２】以上説明したように、本第１実施例によれ
ば、サンダ６の回転軸９の軸方向の運動が円滑になるた
め、特に、バリ取り作業、ビード取り作業時に加工仕上
げ面が平滑になるという顕著な効果を奏する。これは、
バリ、ビード等の高さや大きさは一様でないため、加工
作業時には、サンダ６の回転軸９の軸方向への適度なに
げが必要になるが、この適度のにげは、サンダ６の回転
軸９の軸方向への精密な位置制御により実現されるので
、この方向への円滑な運動を保証する必要があるためで
ある。また、レバー比ａ／ｂを小さく設定することによ
り、エアシリンダ８の摺動抵抗がサンダ６の摺動抵抗に
及ぼす影響を最小限に制限できる。さらに、フレーム３
、リンク４，５、把持部２２からなる平行リンク機構で
サンダ６を支持したので、ロボットのツールホルダ１の
剛性が高まり、研磨加工作業の精度が向上すると共に、
ロボットのツールホルダ１の信頼性、耐久性も高まる。 また、サンダ６の軸方向の移動量ｃは大きくても、回転
軸９の軸方向と直交方向への変位量は微小距離ｄで済む
ので、バリ取り作業、ビード取り作業に支障を来すこと
はない。さらに、サンダ６および把持部２２の自重を相
殺するスプリング７を張設したため、エアシリンダ８の
僅かな作用力でもサンダ６を回転軸９方向へ移動できる
と共に、その移動時の応答性も高まり、加工時の制御特
性も向上する。

【００１３】以上、本発明の実施例について説明したが
、本発明は、このような実施例に何等限定されるもので
はなく、その技術思想を逸脱しない範囲内において例え
ば、動力部としてエアシリンダに代えてバネ、モータを
適用する等、種々の態様により実現し得ることは勿論で
ある。

【００１４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明の請求項１
および請求項２に記載の構成は、工具の被加工物に対す
る方向の運動を四節回転連鎖により実現するため、工具
の被加工物に対する運動を円滑化できるというきわめて
優れた効果を奏する。また、第１節部材の第１支点と第
１連結点との距離および第２節部材の第２支点と第２連
結点との距離と、これに対する動力部からの作用力伝達
点から第１、または、第２支点までの距離との比を所望
の値に設定することにより、動力部の運動抵抗が工具の
運動に与える影響を最小限に制限できる。さらに、工具
を運動させる構造を四節回転連鎖で構成したため、剛性
を高めることができ、加工精度が向上するとともに、信
頼性、耐久性も高まる。また、四節回転連鎖により工具
の運動を実現しているので、工具の被加工物に向かう方
向の移動量が大きくても、その方向と直交する方向への
工具の変位は微小であり、加工作業の精度を充分保持で
きる。なお、請求項２に記載の構成では、工具および工
具把持部の自重相当の重量を相殺したため、工具の運動
をより一層円滑化できると共に、工具の運動の応答性が
高まるので、動力部から伝達する作用力が小さくて済み
、しかも、工具と被加工物との距離を正確に保持できる
。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明第１実施例の側面図である。

【図２】　　本発明第１実施例の動作を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 １・・・ロボットのツールホルダ、２・・・ロボット、
３・・・フレーム、 ４，５・・・リンク、６・・・サンダー、７・・・スプ
リング、８・・・エアシリンダ １１・・・第１支点、１２・・・第１連結点、１３・・
・第２支点、 １４・・・第２連結点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　工具の被加工物に対する距離を変更可
   能に支持するロボットの工具支持構造において、前記ロ
   ボットに配設した第１支点回りに回動自在に軸支される
   と共に、前記工具把持部に配設した第１連結点に回動自
   在に軸支される第１節部材と、上記ロボットに配設した
   第２支点回りに回動自在に軸支されると共に、上記工具
   把持部に配設した第２連結点に回動自在に軸支される第
   ２節部材と、上記ロボットに配設され、上記工具の被加
   工物に対する距離を変更する作用力を上記第１節部材、
   もしくは、第２節部材のいずれか一方に伝達する動力部
   と、を備えたことを特徴とするロボットの工具支持構造
   。
2. 【請求項２】　　工具の被加工物に対する距離を変更可
   能に支持するロボットの工具支持構造において、前記ロ
   ボットに配設した第１支点回りに回動自在に軸支される
   と共に、前記工具把持部に配設した第１連結点に回動自
   在に軸支される第１節部材と、上記ロボットに配設した
   第２支点回りに回動自在に軸支されると共に、上記工具
   把持部に配設した第２連結点に回動自在に軸支される第
   ２節部材と、上記ロボットに配設され、上記工具の被加
   工物に対する距離を変更する作用力を上記第１節部材、
   もしくは、第２節部材のいずれか一方に伝達する動力部
   と、上記ロボットに配設され、上記工具及び上記工具把
   持部の自重相当の力を上記第１節部材、もしくは、第２
   節部材の少なくとも一方に伝達する自重相殺部と、を備
   えたことを特徴とするロボットの工具支持構造。