JPH074721B2 - プリロード型工具ホルダーを備えたロボット - Google Patents

プリロード型工具ホルダーを備えたロボット

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JPH074721B2
JPH074721B2 JP60090732A JP9073285A JPH074721B2 JP H074721 B2 JPH074721 B2 JP H074721B2 JP 60090732 A JP60090732 A JP 60090732A JP 9073285 A JP9073285 A JP 9073285A JP H074721 B2 JPH074721 B2 JP H074721B2
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tool
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幸夫 西浜
祐造 沢田
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q9/00Arrangements for supporting or guiding portable metal-working machines or apparatus
    • B23Q9/0064Portable machines cooperating with guide means not supported by the workpiece during working

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はプリロード型工具ホルダーを備えたロボット
に関するものであって、特にロボットに切削、研削、研
摩等の重作業を行わせることのできるプリロード型工具
ホルダーを備えたロボットに係る。
(従来の技術) 水平間節形のロボットは、その作動範囲が広いことか
ら、多くの分野において使用されているが、このロボッ
トを用いて切削、研削、研摩等の重作業を行おうとする
場合には、次のような問題点が生じている。すなわちこ
の種作業において生ずる加工時の動的反応力が大きいた
めに、この反力に耐え得るのに充分な剛性を有する大形
のロボットを使用したり、あるいは上記反力を軽減する
ために1回当たりの切削量を減少させなければならない
ということである。前者の場合には装置自体が高価なも
のになると共に、その運動性が損なわれるという欠点が
あり、また後者の場合には充分な作業能率が得られない
という欠点がある。
そこで本出願人は、上記欠点を解決するために、先の出
願(特願昭58−134214号)特開昭60−25673号にて次の
ようなロボットを提案した。このロボットは、第6図に
示すように、アクチュエータによって駆動されるメイン
アーム51の先端部に工具52を装着し、一方上記メインア
ーム51とは別のサブアーム53を設けると共に、このサブ
アーム53の基端を位置決め基準部54に、その先端を上記
メインアーム51の先端部近傍に取付けた構成を有してい
る。この場合、サブアーム53にはメインアーム51の移動
に追従して移動可能に設けられている。このロボットに
よれば、工具に作用する加工反力や動的負荷がサブアー
ム53によっても保持されることになるため、上記反力や
負荷によってメインアーム51の先端位置が、変位するの
を防止することが可能となる。
(発明が解決しようとする問題点) ところで上記ロボットにおいては、メインアーム51とは
別に、さらにサブアーム53が必要となるために、その構
造が複雑で高価なものになってしまうという欠点があ
る。また研削、研摩作業のように作業中に工具を被加工
部の形状に沿って連続的に移動させる必要のある作業
に、上記のような構造のロボットをそのまま適用するこ
とは不可能で、解決すべき問題点が種々残されている。
この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、切削、研削、研摩等の重作業を高能率に、かつロボ
ットの剛性を高めることなく行うことができ、しかもそ
の構造が簡素で安価に構成することのできるプリロード
型工具ホルダーを備えたロボットを提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) そこでこの発明のプリロード型工具ホルダーを備えたロ
ボットにおいては、ロボットのアーム1に取着される基
部3と、この基部3に被加工部Aに近接、離反する方向
に対して往復動自在に支持されたホルダー本体4とを有
し、上記ホルダー本体4には一対のガイド部12、12を設
け、上記一対のガイド部12、12は被加工部Aを跨ぐと共
に、その両側の参照面B上を上記被加工部Aを沿って摺
動するよう配置し、かつ被加工部Aに研削等の加工を施
するための回転工具15を上記ガイド部12、12間に配置
し、また上記基部3とホルダー本体4との間に弾性部材
10を介設すると共に、さらに上記基部3とホルダー本体
4との間には、両者の相対位置を検出するための検出手
段17を装着した構成のプリロード型工具ホルダーを備
え、さらに上記両ガイド部12、12を参照面B上に押圧、
接触させた状態で上記研削等の加工を行う際に、上記基
部3とホルダー本体4との間の相対位置を検出手段17に
より検出して該相対位置が略一定になるように上記アー
ム1を駆動する駆動手段を設けたことを特徴としてい
る。
(作用) 上記の結果、ロボットのアーム1を駆動することによっ
て、ホルダー本体4に設けたガイド部12、12を参照面B
に押圧、接触させ、この状態で回転工具15によって被加
工部Aを連続的に削除するという作業を行うことが可能
となる。この場合、ホルダー本体4は参照面Bに対し、
回転工具15に作用する反力よりも大きなプリロードで押
圧される訳であるが、このプリロードによって弾性部材
10が変形し、基部3とホルダー本体4との相対位置が変
化するので、両者の相対位置を検出手段17によって検出
し、駆動手段でもってこの検出値を一定に保持するよう
にロボットのアーム1を駆動することにより、上記プリ
ロードを所定値に維持することが可能となる。そして上
記のようなプリロードをホルダー本体4に作用させるこ
とによって、回転工具15に作用する加工反力や動的負荷
は、上記弾性部材10を含めたロボットのアーム1側のバ
ネ定数とホルダー本体4とのバネ定数に応じて分配され
ることとなり、ロボットのアーム1の分担する加工反力
や動的負荷が軽減される。この結果、ロボットのアーム
1の剛性を高めることなく、研削等の重作業を高能率を
行うことが可能となる。
(実施例) 次ぎにこの発明のプリロード型工具ホルダーを備えたロ
ボットの具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。
第1図及び第2図において、1はロボットのアームを示
しており、このアーム1の先端部にロボット用プリロー
ド型工具ホルダー2が取着されている。この工具ホルダ
ー2は、上記アーム1に取着される基部3と、この基部
3に往復動自在に支持されたホルダー本体4とを有して
いる。この場合、ホルダー本体4には、基部2の方向へ
と延びる一対のガイドバー5、5が突設されており、こ
れらのガイドバー5、5が、基部2に穿設されらガイド
孔6、6内に摺動自在に嵌入されている。なお上記ガイ
ドバー5、5の各先端部には座金7、7が取着されてい
るが、これはガイドバー5、5の抜出防止用のものであ
る。そして上記基部3とホルダー本体4両者とにおけ
る、両者の相対向する位置には、それぞれ凹所8、9が
形成され、この凹所8、9内にプリロード用弾性部材と
してのバネ10が介設されている。図の場合、バネ10とし
て皿バネを用いた例を示してあるが、これはその全体を
コンパクトにするためである。なお上記バネ10によっ
て、上記ホルダー本体4は、その先端側、つまり基部3
とは逆方向に付勢されているものとする。
上記ホルダー本体4は、第1図のように正面視が概略四
角形のブロック状のものであって、その先端側(図にお
ける下側)の略中央部には、U字状の切除部11が形成さ
れており、この切除部11の両側の位置には、ガイド部を
構成する一対のガイドプレート12、12が取着されてい
る。このガイドプレート12は、被加工体の表面を摺動す
るものであるため、テフロンやポリフロン(いずれも登
録商標)製の、あるいはこれらでその表面をコーティン
グした低摩擦板を使用するのが好ましい。また上記ホル
ダー本体4の背部には、第2図のように、フランジ13が
突設され、このフランジ13に工具支持台14が装着されて
いる。この工具支持台14には、ロータリーバー、カッタ
ー等の回転工具15を具えた工具本体16が装着されてお
り、上記回転工具15は上記切除部11の略中央部に配置さ
れている。なお第2図において、17はリニアポテンショ
ンメータを示しているが、これは基部3とホルダー本体
4との相対位置を検出する検出手段となるものである。
また第1図のように、上記ホルダー本体4には、その側
面と上記切除部11とを連通させる透孔18が形成され、こ
の透孔18には粉塵回収用のノズル19が接続されている。
そして上記した工具ホルダー2を用いて、溶接ビードの
余盛を削除するような場合の作動状態について説明す
る。この場合、例えば6自由度のロボットを用い加工経
路、姿勢等は予めティーチングしておき、工具ホルダー
2は、第1図及び第2図のように、回転工具15が溶接ビ
ードAの位置に位置し、またガイドプレート12、12がそ
の両側の参照面B、B上を摺動するように配置されるも
のとする。なお上記における溶接ビードAは、第1図に
おける紙面とは垂直な方向で、第2図の左右方向に延び
ているものとする。そしてロボットのアーム1を駆動
し、回転工具15を、第3図(a)(b)に示すように、
溶接ビードAを中心とする揺動軌路に沿って移動させる
ことにより、溶接ビードAの削除を行う。なお第3図
(c)のように、工具ホルダー2を、溶接ビードAに対
して傾斜した状態に配置し、これを直進させることにそ
てビードAの削除を行うこともある。
そして上記のような状態で溶接ビードAを削除する際に
は、ロボットのアーム1によって、上記バネ10を介して
ホルダー本体4を参照面B、Bに押圧する訳であるが、
次ぎにその際の回転工具15の保持機構について第4図に
基づいて説明する。図において、Kaはアーム1側の上記
バネ10を含めたバネ定数、またKgはホルダー本体4のバ
ネ定数、すなわち剛性をそれぞれ示してる。この場合、
上記ホルダー本体4は、アーム1によって、回転工具15
に作用する最大の加工反力Fnよりもさらに大きなプリロ
ードPで、参照面Bに押圧されているものとする。また
上記のような切削作業中は、基部3とホルダー本体4と
の相対位置関係、つまりバネ10の変位量を上記ポテンシ
ョンメータ17によって検出すると共に、この変位量が常
に一定になるようにロボットに設けた駆動手段(図示せ
ず)でもってアーム1を駆動して、上記プリロードPが
一定になるように制御する。このような構造において
は、ガイドプレート12、12が参照面Bから離れない範囲
では、KaとKgとが並列バネとして働き、回転工具15は合
成された剛性(Ka+Kg)によって保持されることにな
る。すなわちアーム1の剛性Kaが小さい場合であって
も、ホルダー本体4の剛性Kgを充分に大きくすれば、こ
のホルダー本体4の剛性Kgによって回転工具15が保持さ
れることになる訳である。このことは換言すれば、参照
面Bに対する回転工具15の保持剛性は、ロボットアーム
1の剛性にはほとんど影響されず、主として回転工具15
とガイドプレート12、12との間のホルダー本体4の剛性
によって定められ、この間に形成される閉構造によって
回転工具15が保持されることになるということである。
例えばプリロードPが100kg、回転工具15に作用する加
工反力Fnが80kgであって、両剛性の比をKg/Ka=7とし
た場合、加工反力のうち70kgはホルダー本体4によって
受支され、残りの10kgがアーム1へ作用することにな
る。
上記のようにホルダー本体4に対して、回転工具15に作
用する最大加工反力Fnよりもさらに大きなプリロードP
を作用させておけば、両ガイドプレート12、12が参照面
Bから離れない限り、上記反力の大部分がホルダー本体
4によって受支され、アーム1へはわずかな動負荷しか
作用せず、したがってロボットのアーム1の剛性を高め
なくても、研削等の重作業を高能率に行えることが明ら
かである。
また上記のようにガイドプレート12、12が参照面B上を
摺動するような機構を採用し、ガイドプレート12、12が
全ての方向に移動し得るようにしてあるため、参照面B
が三次元曲面の場合でも上記と同様に被加工部Aの加工
が可能である。更に回転工具15をガイドプレート12、12
の間に配置した構造であるため、プリロードP、加工反
力Fn及びガイドプレート12、12に作用する反力が全て、
第2図のC−C線を含む平面内に作用することになる
が、このように全ての力が一方向に作用する結果、安定
な切削加工を行うことが可能である。しかもプリロード
Pを参照面Bに垂直な方向にのみ作用させる構造である
ため、工具ホルダー2としては一自由度の機構でよいこ
とになり、その構造は簡素なものとなる。
また上記のような構造の工具支持台14を用いた場合に
は、回転工具15の位置調整を容易に行うことが可能であ
る。さらに上記のように回転工具15を切除部11内に配置
し、この切除部11内の粉塵を回収するようにした場合に
は、切屑の回収を効果的に行うことができ、作業能率と
作業環境の改善を図ることができる。
なお上記実施例においては、ガイドー5、5とバネ10と
を別の位置に設けた例を示しているが、第5図のよう
に、ガイドバー5、5とバネ10とを同軸上に配置するこ
とも可能である。
(発明の効果) この発明のプリロード型工具ホルダーを備えたロボット
は上記のように構成されたものであり、したがってこの
発明のプリロード型工具ホルダーを備えたロボットによ
れば、ロボットによる研削、研摩、切削等の重作業を、
アームの剛性を高めることなく、高能率に行うことが可
能となる。しかもその構成が簡素であるために安価に提
供することが可能である。また回転工具を参照面に沿っ
て正確に移動させることが可能であるため、精度のよい
研削等の加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のロボットにおいて使用するプリロー
ド型工具ホルダーの一実施例の正面図、第2図はその側
面図、第3図(a)(b)(c)は上記工具ホルダーに
よる切削経路の一例をそれぞれ示す説明図、第4図は上
記工具ホルダーによる回転工具の保持機構の説明図、第
5図は工具ホルダーの変更例の説明図、第6図は従来例
の説明図である。 1……アーム、2……工具ホルダー、3……基部、4…
…ホルダー本体、10……バネ、12……ガイドプレート、
15……回転工具、17……ポテンションメータ、A……被
加工部、B……参照面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボットのアーム(1)に取着される基部
    (3)と、この基部(3)に被加工部(A)に近接、離
    反する方向に対して往復動自在に支持されたホルダー本
    体(4)とを有し、上記ホルダー本体(4)には一対の
    ガイド部(12)(12)を設け、上記一対のガイド部(1
    2)(12)は被加工部(A)を跨ぐと共に、その両側の
    参照面(B)上を上記被加工部(A)に沿って摺動する
    よう配置し、かつ被加工部(A)に研削等の加工を施す
    ための回転工具(15)を上記ガイド部(12)(12)間に
    配置し、また上記基部(3)とホルダー本体(4)との
    間に弾性部材(10)を介設すると共に、さらに上記基部
    (3)とホルダー本体(4)との間には、両者の相対位
    置を検出するための検出手段(17)を装着した構成のプ
    リロード型工具ホルダーを備え、さらに上記両ガイド部
    (12)(12)を参照面(B)上に押圧、接触させた状態
    で上記研削等の加工を行う際に、上記基部(3)とホル
    ダー本体(4)との間の相対位置を検出手段(17)によ
    り検出して該相対位置が略一定になるように上記アーム
    (1)を駆動する駆動手段を設けたことを特徴とするプ
    リロード型工具ホルダーを備えたロボット。
JP60090732A 1985-04-26 1985-04-26 プリロード型工具ホルダーを備えたロボット Expired - Lifetime JPH074721B2 (ja)

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JPS61249237A JPS61249237A (ja) 1986-11-06
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FR2694712B1 (fr) * 1992-08-12 1994-09-23 Snecma Dispositif de marquage installé sur une machine-outil à commande numérique.
JP2014040001A (ja) * 2013-11-26 2014-03-06 Ihi Corp ワーク加工装置とその制御方法

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JPS61249237A (ja) 1986-11-06

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