JPS5859755A - ならい装置 - 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】 ることを可能にした自動ならい「Ｊボツトに関するもの
である。

一般にロボットは記憶した位置や運動経路を精度よく再
生する。したがってロボットにより作業をしたい場合、
例えば接着ＡＡの塗布、アーク＃Ｉ接等の作業音したい
場合、作業の対象物であるワークに対してロボットの作
業部材の運動経路を正確に教え込むと、作業が正しく行
なわれる。しかしこの場合ロボットに対しワークが精度
よく位置決めされることと、ワークそのものめ〜ｍ求さ
れる。しかるに実際の作業においてはワークを精界があ
る。ワークの精度や取付は精度を高める代りにロボット
に高度な認識ンステム全備えることも考えられるが技術
上実用上現段階ではむずがしい。

本発明はワークは取付精度やワーク自身の精度に関係な
く精確にワークの作業実際の作業経路に沿って作業部材
を移動させることを可能にしたならい装置を提供するこ
とを目的としている。

本発明はこの目的を回転トルクを発生する装置、例えば
パルスモータ−等と、該回転トルク発生装置の出力軸に
その軸線に対して傾斜した状態で作業部材を支持する支
持装置と、必要に応じて回転トルク発生装置を回転可能
に支承する支承装置とを有するならい装置を作り出すこ
とにより達成した。

本発明により作業部材が回転ｉ・ルク発生装置の軸の１
わりに旋回され、ワークの作業すべき縁に所定のトルク
で押圧されることができ、ワークの増刊精度やワーク自
体の精度に」：し作業１１’ｔ’、置にずれがあっても
、回転ｉ・ルクに」：り作業部月がワークに常に所定の
力で押圧されるのでずれに応じて作業部制が旋回してそ
のずれを吸収補償するととができる。これにより作業部
材全支持するＦ７ボツトやその他の工作機械舌により作
業部（」がＰν）定められた経路に沿って移動されると
き、個々の１☆［置のずれ全吸収しながら、ずなわし微
少な旋回動をしながら作業部材は移動し、実際のワーク
の作業縁に沿った精確な作業を行なうことが可能である
。

本発明の詳細ケ図に示す実施例により説明する。

第１図においてロボットの腕１に本発明に係るならい装
置２が増刊けられ、該ならい装置２に取付けられた作業
部材２３、例えば接着材塗布ノズルがワーク４、例えば
重ねられた板材の例えば接着塗布等の作業がされる縁部
の段状の部分に押しつけられ、その状態でロボット１が
矢印で示すような運動経路全移動してワークの作業が行
なわれる。

ならい装置２は第２図に略図的に、第３図に詳細に示す
ように構成される。

第２図及び第３図においてならい装置２はハウジング５
を有する。ハウジング５にはベアリング６．７によりロ
ーター８が回動自在に支持されている。

ローター８には回転トルク発生装置９、例えばパルスモ
ータ−が固定されている。パルスモータ−９の出力軸１
０は正逆両方向に回転可能である。

パルスモータ−９は出力軸１０が突出した形式のものを
利用し、片側の出力軸１０にはカップリング１１により
第１ポテンシヨとメータ１２の軸が連結される。第１ポ
テンンヨメータ１２はローター８に固定されている。

ベアリング６と７の間においてハウジング５とローター
８との間の空間にコイルばね１３がローター８を取巻く
状態で配置されている。コイルばね１３の一端はロータ
ー８にねじ１４により固定されたリング１５に係止され
、他端はハウジング、５にねじ１６により固定されたり
／グ１７に係止されている。

ローター８には第２ボテンシ三１メータ１８ヲ固定した
支持部材１９が螺着固定されている。

ハウジング５の一端はプレート２０により閉鎖さし、他
端はカバー２１によりパルスモータ９　’ｆｒ：　含メ
て覆われている。

パルスモータ９の出力軸１０には第２図に示すように支
持具２２、例えばフォークエンド状に形成され作業部材
２３、全出力軸１０の１ｌｉｌｌ＋線に直交する軸線の
まわりに回動自在に支持する支持具が固定される。

作業部材２３と支持部材１９との間にはばね２４が取付
けられ作業部月２３ヲワークに押圧する作用をなす。

回転トルク発生装置９としては第３図のパルスモータ−
に限られず、例えば第４図に示すように直流ザーボモー
ター、油圧モーター、エヤモーター等を使用することも
できる。第〆１図にけ）・ウジング５に直流サーボモー
ター９′を固定し、該直流サーボモーター９′の出力軸
の一端にはパルスモータの場合と同様にハウジング５に
固定されたポテンショメーター１２の軸がカップリング
１１により連結されている。第４図においては第２ポテ
ンシヨメータは省略されている。

第３図及び第４図に例示したならい装置を用いたロボッ
トの接着剤塗布作業装置の一例を第５図に示す。

第５図においてロボットの腕ｌの取付ブラケット２５に
ならい装置２のハウジング５が固定されている（第３図
１．第４図参照）。回転トルク発生装置９の出力軸１０
に固定された支持部材２２に作業部材としての塗布ノズ
ル２３が支持ピン２６により図において上下に揺動自在
に支持されている。塗布ノズル２３と支持部材２２の間
にばばね２４例えばコイルばねや板ばね等が取付けられ
ている。ノズル２３はハウジング５のまわりにコイル状
に巻付けられた塗材チューブ２７によりブラケット２５
に固定されたバルブ２８と連結されている。バルブ２８
には塗材源と接続するチューブ２９とバルブ２８ｉＯＮ
・ＯＰ　Ｆする空気を供給するエアチューブ３０とが接
続されている。

ならい装置２を取付ける装置としては図のロボットの例
に限定されず、ならい動作を・必要とするあらゆる装置
例えば工作機械等も対象として考えられる。こσ細書中
では本発明に係るならい装置を利用できるあらゆる装置
を１コボットという言葉で代表して表現する。したがっ
てロボットという言葉にはいわゆる産業用ロボットに限
らずならい装置を適用するあらゆる装置が陰斗れている
。

作業部月としては接着材途布用のノズルに限らず、アー
ク溶接用の；・−チ熔ならい作業に適した工具が使用で
きる。

本ならい装置を用いた作動を以下に説明する。

特に工業用ロボットの１易合について説明するが他の工
作機械等のように工業用ロボットのように作業経路や作
業姿勢を自由に変えることのできない装置では最初の位
置決めは説明する例より簡単にす捷すことができる。

第６図ａにおいてノズル２３の先端が作業位置すなわち
板材４の接着材を塗布する板材４の端縁４ａの近くにあ
り、かっばね２４による張力に抗してノズル２３が板材
４に押しつけられ、ノズル２３が出力軸ｌＯと同軸線上
の位置から角度θ３の位置まで回動させられる状態にロ
ボットの位置全制御する。

次いで回転トルク発生装置９に予め定めたトルクを予め
定めた方向に発生するように電力を供給する。回転トル
ク発生装置９が第２図、第３図に示すようにパルスモー
タ−の場合には所定の数のパルスを、直流サーボモータ
ーの場合には所定の電流を供給する。これにより出力軸
ｌＯが第６図すの矢印で示す方向に回転するので、ノズ
ル２３が旋回Ｉ７、ノズル２３の先端が板材４の端縁４
αに当接する。

出力軸１０の回転角度すなわちノズル２３の旋回角度が
第１ポテンシヨメータ１２により検出される。

ノズル２３の先端が板材の端縁に当接するとノズル２３
の旋回は停止するので第１ポテンシヨメータ１２により
ノズル２３の先端の最初の位置決め位置から作業位置に
達するまでのノズル２３の旋回角度すなわち出力軸ｌＯ
の回転角度θ１全検出する。パルスモータ−９には回転
角度θ１以」一回転するようにパルスを送る。ノズル２
３が停止した後はパルスモータ−９のケーシングすなわ
ちローター８がばね１３の力に抗して回転される。これ
に」：リノズル２３には板材４の端縁に押しつけ力「で
押しつけられる。

第６図すに示すように出力軸の１ｌｌｌ　ｉｆｌ！５！
が板４Ａに交叉する点Ｏとノズルの先端が板４Ａに接す
る点Ｐとのの力がノズル２３の先端に加えられる。

第２ポテンンヨンメータ１８の出力＋Ｉｌ＋はハウジン
グ５又はハウジング５に固定されたブラケット２５に固
定されている。しだがってパルスモータ９に与えるパル
ス数に応じてモーター９のケーシングす々わちローター
８のハウジング５にχ・１する相ｚ１回転角度θ２を検
出する。パルスモータ−９により与えられる回転トルク
とコイルバネ１３に抗してパルスモータ−９全体を回そ
うとする回ルミトルク和が第１ポテンシヨメータ１２に
より検出され八角度θ１と第２ボテン７ヨメ−タ１８に
より検１］１された角度θ２の和θ１＋θまたけの回転
のためのトルクになるようにパルスモータ−９を制御す
ることにより、ノズル２３の先端ケ板（」の端縁４ａに
しっかり押し当てることができる。パルスモータ−９に
偏度のトルクｋ　生するパルス信号を与えるとノズル２
３の先端は板材の端縁を乗り越えてしまうのてノズル２
３を所定の位置に保持することができない。

ノズル全所定位置に所定の力で押し当てて保持するには
ロボットの位置決め位置との関連でθ１＋θ２はあらか
じめ押し当て力ｆとの関連で設定されることができる。

〃１＋θ２は３６０°以内の範囲で選定できるようにす
ればあらゆる場に対応することができる。しかしノズル
の旋回範囲に何等かの障害物があると、ノズルは３６０
°の範囲内で旋回可能にしても障害物との当接により所
定のトルクを消費し、所定の作業位置に到達しないこと
も生ずる。このようなことはロボットの最初の位置決め
位置を制御することにより回避することができる。

ロボットの位置決め位置を適切に制御すれば角度θ１は
９０′″゛以内で十分選定することができる。更にはｒ
ｚｆツトの位置梗め位置の制ル１］１によって１、θ１
全０°、９０°、１８０°＋２７０’！限られた数個の
角度に設定することにより十分ノズルを・板４１４″、
Ｑのワークに対し正確に裔勢を保持することができ乙。

角度θ１によりノズル先ψ１１１１のイ）シ置決Ｍ）位
置と所定作業部１ｈとの荀、置う“’／’−ｋ　＋＋Ｉ
ｉ　ｉ’ｌＥ　ｌ、、角度θ２に、ノ、り発生トルク量
が設定される。ｆｒｊ１庄θ２が一定に保持されるとコ
イルバネ１３のねじれ角が一定に保たれ一定のトルク全
発生する。

所定の押当て力の下で作業部１’ｆｔにノズルの先端が
位置決めされると、ロボッｌ−１ｒＪ第６図（ｃ）に示
すように予め定められた経路に沿って移動し、その間ノ
ズルは仮相の端縁に押１し２けるカを受は脇力を受けな
がら移動するので、端縁の形状や寸法に誤差があっても
、ノズル端Ｑ」常に確実に仮相の端縁に押しつけられた
状態を保時しながら移動するので精確な作業が行なわれ
る。

板イＡ４すなわちワークの作業すべき縁部４ａが第７図
に示すように直線に利し誤差があっても、ロボツ［Ｃ−
直線りに沿って移動した場合ノズル２３は力ｆでワーク
に押圧されているためノズルの端部はワーク４の縁部の
形にならって移動することができる。ロボット自身ケワ
ークの端部に沿ツて複雑な経路を移動させることなく直
線動させても作業部材としてのノズルが正確に複雑な経
路に沿って移動することができる。すなわち誤差全作業
部材の旋回してより確実に吸収することができる。前記
のθｌ＋θ２はワークの誤差を全ての範囲で吸収できる
ように選定する必要がある。もしθ１＋θ２の値が小さ
すぎると誤差を吸収できず、ワークの縁部に達すること
ができない場合が生ずる。

ワークの面の誤差すなわち第６図の上下方向の誤差はば
ね２４に抗してノズル２３の先端をワークに押圧するこ
とにより吸収する。例えばワークの面が高くなるとノズ
ル２３の先端は上に押し上げられ、ワークの面が低くな
るとげね２４の力によりノズル２３が押し下げられワー
クの面に常に確実に押圧される。最初のロボットの位置
決め時にノズルをはね２４に抗して押し上げる量がほと
んどないとワークの面が下った場合にノズルは面の高さ
の変化に追随できなくなるので、最初にある程度ばね２
４に抗してノズル全押し回すように角度θ４全選定する
の〕がよい。

回転トルク発生装置が第４図に示すように直流サーボモ
ーターの場合には位置決め時には切換スイッチＳｆ位置
決めモードに切換え、ボテンンヨメータ１２による検出
位置のフィードバックに」：す、サーボアンプよりの電
流により匍１　ｉｌｌ　Ｌ　、出力ｉ１１＋　ｌ。

に増刊けられた作業部材の位置全調節する。作業時には
切換スイッチＳを押しっけモードにリノ換え、予め定め
た回転トルク’ｔＪｊえるに必要な電流をサーボアンプ
３１ヲ通じて直流サーボモーター９′ニ供給してモータ
ーのトルク制ｍｌ　ｆｆｉする。これに」：り作業部材
に所定の回転トルクが１５えられ作業部材がワークに前
記のように所定の力で押しつけられる。この後第６図０
により所定の経路に沿って移動される。

本発明１てよシ工業ロボットや工作機１ノ１に等に」：
り直線や単純な曲線に沿ってならい装置を移動さぜるこ
とにより作業部利は増刊誤差やワークの加工誤差により
生ずる複’＋Ｗ（な形状のワーク縁部に沿ってならい移
動することができ、正確に作業ができる。本発明による
と作業部材は予め定めた力によりワークの作業位置に押
圧する必要があるのでワークの作業位置は重ねた板イ」
の端縁による段部や■溝やＵ溝その他の溝状であること
が必要である。

本発明によるならい装置は上記のように作業部拐として
工具を用いて接着溶接等の加工作業の外に第８図に示す
ようにワーク４′の縁部の形状全検出する検出器として
使用することもできる。この場合作業部材３としてｄ先
端の鋭利な検出棒を用い、ロボット等ケ直線等の適当な
経路Ｌ　Ｊ、を移動させ、所定時間間隔又は所定移動距
離又は予め定めた定点における第１ポテン／ヨメータ１
２の角度を検出し、それにより検出棒の先端位置を算出
すればワークの形状を正確に知ることができる。この形
状検出はアークＭ接のｍ接線の検出に利用することもで
きる。

作業部月３としてグラインダ−３２全第９図に示すよう
に作業部材３として取付けた支持アーム３３の先端部に
増刊けると、ばね２４による押刊は力によりグラインダ
ー３２の砥石がワーク４〃に抑圧された状態でパリとり
作業が容易に行なわれることができる。

本発明により簡単外構造で、複４イ１な制御装置を必要
とせずに信頼性の高い作業が実施できる。実際の作業部
分の形状に比べて節？１′Ｌな経路で作業部材全移動さ
ぜることかでき、その教える経路も精度があ捷り高くな
くても」、い。ワークの決置決め精度やワーク自体の精
度が悪くても本発明により高精度で作業位置の作業部材
によるならい移動が可能である。又本発明によりならい
装置を鋭角的な経路で移動さぜる場合にも正確に作業部
４：Ａ’　ｋならい移動さぜることができる３゜ 本発明に」：ると作業部（」を途中で交換した場合にも
作業部Ａ」の正確外ならい移動が保持できる。

本発明により作業部（」が作業ｆ〃置から前説したとき
はコイルはねの作用により押しつけ力がＯとなり角度θ
２が０となるので、簡単に検出することができ異常検出
が容易である。

本発明により簡単でコンパクトな装置かえられ、低コス
１、ならい装置を提供すもことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るならい装置を増刊けたロボットの
例の略斜視図、第２図は本発明に係るならい装置の略図
、第３図は第２図に対応する詳細々断面図、第４図は回
転トルク発生装置に直流サーボモーターを用いた場合の
一例の略図、第５図は本発明に係るならい装置を用い接
着制塗布作業をする装置の例を示す斜視図、第６図は本
発明によるならい装置による作動全順次説明する図、第
７図はならいの状態をワークの端縁を拡大した状態で示
す平面図、第８図はワーク形状を検出する場合の例を示
す平面図、第９図ははり取りをグラインダーにより行な
う場合の斜視図である。 ｌ・・・ロボット（移動する装置） ２・・・ならい装置　　　４９．ワーク５・・・ハウシ
ング　　　９・・・回転トルク発生装置１０・・・出力
軸　　　　　１２・・・ポテンショメータ１３・・・コ
イルばね　　１８・・・第２ボデンゾヨメータ２２・・
支持部４」２３・・・作業部・１」２４・・・ばね 第６図 （０）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　あらかじめ定めた経路に沿って移動する装置
   に増刊可能であり、作業部材全取付可能なならい装置に
   おいて、前記移動する装置に取付けられるハウジングと
   該ハウジングに支持される回転トルク発生装置と、該回
   転トルク発生装置の出力軸に取付られるボテンノヨンメ
   ータ及び支持部材と、該支持部材に前記出力軸の軸線に
   直交する軸線のまわりに回動可能に支持される作業部材
   とを有し、作業部材の先端全ワークに回転トルク発生装
   置により与えられるトルクに応じた力に押圧することを
   特徴とするならい装置。
2. （２）回転トルク発生装置がトルクモーターよりなり、
   該パルスモータ−が出力軸線と同一軸線のまわりに回転
   可能に前記ハウジングに支持されることと　＠　ｇ己ボ
   テンノヨンメ−タがパルスモニター出力軸とパルスモー
   タ−ケーシングとに連結されパルスモータ−の出力１１
   ｑ１１の回転角度を検出可能に形成されることと、前Ｍ
   １２　’　／レスモーターと前記／１ウジングに両・７
   ｊ！１ｉのそれぞれが係止されたコイルバネと、前記ノ
   ・ウジングと前記パルスモータ−のケーシングとに連結
   され・・ウジングとパルスモータ−の相り・１回転角全
   検出する第２ポテンシヨメーターが設けらＪｌ、でいる
   こと全特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のならい
   装置。
3. （３）回転Ｉ・ルク発生装置が直Ｈ，−’）−ホモ−タ
   ーにより形成されていることｆｒ：　’Ｆ徴とする特Ｉ
   Ｙｒ請求の範囲第１項に記載のならい装置。。