JPS6150769A - 研磨用ロボツトの安全装置 - 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、プレス金型あるいはプラノチック成形用金型
等を研磨する研磨用ロボットの安全装置に関するもので
ある。

〈従来の技術〉 従来では、金型等に見られる複雑な形状の曲面を研磨す
るに適した装こがなかったために、ｆｌａ率の悪い手作
業による研磨を強いられていた。

本発明者は、これら従来の実状に鑑みて自動研磨を行う
ことができる研磨用ロボットを開発し、これを特願昭５
８−２１４８８１号として先に出願した。

尚、これは、研磨工具を所要の向きで自動的に圧動させ
ることができ、複雑な形状をもった曲面部をも能率的に
研磨できるティーチング機能をもったロボットである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前記？ｉ！Ｆ磨用ロ不用ロボット憶装養にティーチング
された通りの作業を実行できるのみであり、研磨工具を
装着したアームに大きな外力が加わった場合にも、記憶
装着からの指示に基づいて研■を続行しようとするため
に、例えば、研磨ロボットの周囲に設けられている安全
棚等を越えて作業者が不用意にアームに接触した場合に
は思わぬ２１Ｇ故を招く可能性があった。

本発明は、研磨用ロボットの運転中に作業者が万一アー
ムに接触したとしても、アームの移動にともなう不１１
１の２１１８を的確に回避できる？ｉＩ′Ｆ磨用口ポッ
トの安全装置を提供することを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 先端部に研磨工具を装着したアームを記憶装置にティー
チングさせた作業内容に従って揺動させて研磨作業を行
うよう構成した研磨用ロボットにおいて、前記アームの
基端部に減速手段を組込むと共に、作業時のアームの伝
達トルクを所定値に制限する手段を前記減速手段に組込
んで研磨用ロボットの安全装置を構成している。

〈作用） 例えば作業者がアームに接触した場合の・ようにアーム
に所定値以上の大きな外力が加わった場合は減速手段に
滑りを発生させてアームが停止あるいは押し戻されるよ
うにして研磨用ロボットの安全性を高くしつつ、通常の
運転に際しては減速手段による減速作用でアームに加え
られる駆動トル拳 りを必要かつ充分な大きざにしてアームを的確にＮ！２
Ｉ＋させ、もってティーチングされた通りの作業を確実
に実行させることができるようにしている。又、ティー
チングに際しては減速手段の減速機能を解除させてアー
ムを軽快に移動させることができ、これによりティーチ
ング時の作業者の負担を軽減できるようにしている。

（実施例〉 第１図及び第２図は本発明の一実施例を備えた研磨用ロ
ボットの全体を示している。これらの図において、基台
ｌに工具駆動機構２と被研磨物を１１１ｍするテーブル
３とが設けられている。前記工具駆動機構２は、基台１
のガイド棒４に膚動自在に保持したケース５がハンドル
６で昇降できるようになっており、このケース５には基
軸７を中心に揺動する第一アーム８と、該第−アーム８
の先端に枢軸９によって連結した第二アームｌＯが設け
られ、この第二アームｌＯに工具（砥石）を取付けるた
めのホルダｌｌが設けられる。又、前記基ｌ１ｊｌ１７
に隣接して設けられた回転軸１２を中心に回動するもう
１つのアーム１３と工具取付用の前記第二アーム１０と
の間にリンク１４がピン１５．１８で連結されている。

ｔ５−アーム８及びアーム１３の回動操作は、第二アー
ムｌＯ及びリンク１４を介して合成され、ホルダ１１に
固定された工具（砥石）の平面運動となる。

次に、第３図及び第４図を参照してケース５内に組込ん
だ第一アーム８の揺動Ｒ構について説明する。まず、ケ
ース５に設けた保持筒２０にはケース５から上方に突出
する回転筒２１を回動自在に装着しており、この回転筒
２１の上端に前記第一アーム８の基端を一体に結合して
いる。又１回転筒２１の下端を差！！ＩＪ機構式の減速
機２２（ハーモニックドライブの商標で商品化されてい
るものがよい）に結合している。

上記減速機２２は、簡単にいえば次の３゛つの部材から
構成されている。すなわち、中心の軸と、この＋ｌｉｌ
＋のカム状部に抑圧されて半径方向に変形可能な町ＪＡ
ギヤー及びこの可撓ギヤーに１−み合う内歯を有するケ
ーシングにより構成されている。尚。

この場合、可撓ギヤーとケーシングとの歯数は２枚異な
るため、ケーシングを固定して軸を回すと可撓ギヤーは
前記歯数差に相当する角度だけ回転する。

又、前記回転筒２２は可撓ギヤーに結合されており、前
記ケーシングにはブレーキ板２３を固定している。そし
て、ケーシングから下方に向う円筒部を前記ケージ５に
固定した保持筒２４に回転自在に保持させると共に、前
記中心の軸を保持筒２４の下端に配設したサーボモータ
２５の出力軸２６に結合している。

前記サーボモータ２５は正逆方向に回転制御されるもの
であり、該サーボモータ２５を駆動するとその出力軸２
６の回転（トルク）が減速機２１を介して回転筒２１に
伝達され、これにともなって基軸７を中心として第一ア
ーム８を回転筒２１とともに揺動させる。

前記回転筒２１には歯付円板２７が設けられており、こ
の歯付円板２７とロークリエンコーダ２８とを歯付ベル
ト２９で連動させている。従って、ロータリエンコーダ
２８の出力をもって第一アーム８の１．π動角度を検出
できると共に、このロータリエンコーダ２日の出力と図
示しない記憶装置からの信号に基づいて前記サーボモー
タ２５を正逆方向に駆動して設定した：ｇＡｒＨＪで前
記第１アーム８を連ｂ２状態で揺動させるようにしてい
る。

第３図乃至第５図を参照して工具ホルダの回動機構につ
いて説明する。前記第一アーム８の基端部に＋１１着し
た八ｆｄ＋７には該アーム８の内側で回転する歯付プー
リ３０を装着しており、前記第一７−ム８の外部に設け
たモータ３１により回転駆動される。一方、前記第一ア
ーム８と第二アーム１０とを連結する枢軸９には各アー
ム内で回転する歯付プーリ３２．３３が設けられ、第二
アーム１０の先端に設けたホルダ１１の回転ｆｔｂ３４
にも同様に歯付プーリ３５を装着している。ここに、前
記各歯付プーリ３０．３２．３３．３５は何れも同一直
径のものが使用されており、第一アーム８内に収容した
歯付ベルト３６を介してブーり前記３０．３２を相互に
連動させる　゛と共に、第一アーム８内の内部に収容し
た歯付ベルト３７を介してプーリ３３．３５を相互に連
動させることにより、モータ３１の回転力をホルダ１１
に伝達して該ホルダ１１に装着した研磨工具（図示省略
）の向きを変更できるようにしている。

ところで、前記リンク１４を往復移動させるアーム１３
の回転軸１２はケース５に回動可能に支持されている。

又、この回転軸１２はケース５の下方に設けたサーボモ
ータ４０により減速機（図示省略）を介して正逆方向に
回転駆動される。尚、この′ｌＪ、速機は前記回転筒２
１に設けたものと同様に差動機構成の減速機によって構
成されており、前記の場合と同様にブレーキ板４１を設
けると共に、このブレーキ板４１を前記ブレーキ板２３
と同一平面上に位置させている。さらに、前記回転軸１
２には前記回転筒２１に設けた歯付円板２７と同一の歯
付円板（図示省略）を装着しており、この円板と前記ロ
ークリエンコーダ２８に隣接して設けられたもう１つの
ロータリエンコーダ４２とを図示しない歯付ベルトを介
して連結することにより、アーム１３の揺動（Ｉｔ度を
検出してサーボモータ４０を制御するようにしている。

次いで、第６図乃至第８図を参照してブレーキ板２３．
４１の機構を説明する。ブレーキ板２３．４１は前述の
ようにケース５内の同一平面上に設けられており、対向
する面の内側で各ブレーキ板２３．４１の側壁を挟持す
る２つのブレーキ体５０．５０．５１゜５１が設けられ
ている。ここに、前記ブレーキ体５０．５０．５１．５
１はそれぞれ同一線上に配設されたシリンダ５２．５２
．５３．５３に収容されている。又、ブレーキ体５０．
５０．５１．５１の側面先端部を平面円弧状に形成する
と共に、この円弧状の側面を前記ブレーキ板２３．４１
の外周面に接触させている。そして、シリンダ５２．５
２．５３．５３の開口部に設けた栓体５４と各ブレーキ
体５０．５０．５１．５１の基端面とのＩｔｆＪに張設
したバネ５５の弾力（張力）により、これらのブレーキ
体５０．５０．５１．５１をそれぞれ接近付勢させ、以
って、ブレーキ体５０．５０．５１．５１の側面先端部
をブレーキ板３２．４１に所定の圧力で圧接保持させて
ブレーキ板２３．４１に大きなブレーキトルクを与えて
いる。

一方、前記ブレーキ体５０．５０．５１．５１の先端間
に形成された隙間にはバネ５５に抗してブレーキ体５０
．５０．５１．５１を後退（解放）作動させる操作板５
６を設けている。この操作板５６は、前記ケース５に回
動自在に保持されており、その両端近傍電絡方形にして
いる。そして、その一端を一方のブレーキ体５０．５０
の先端間に挿入すると共に、他端を他方のブレーキ体５
１．５１の先端間に挿入している。そして、ケース５に
固定したエアシリンダ５７のピストンロッド５８の先端
を前記操作板５Ｂの中央部に固定した連結杆５９に枢着
することにより、エアシリンダ５７のピストンロッド５
８を前後に移動させて操作板５Ｂを回動操作できるよう
にしている。

尚、操作板５６を垂直に保持させているときは４ブレ一
キ体５０．５０．５１．５１がバネ５５のりｉ力（張力
）によって互いにブレーキ板２３．４１を圧接し、これ
により所定のブレーキトルクを与えているが、エアシリ
ンダ５７を作動させてそのピストンミツド５８を前進さ
せると、連結杆５９を介して操作板５６が傾斜され、こ
れによって各ブレーキ体５０．５０．５１．５１をバネ
５５に抗して後退させてブレーキを解放する構成となっ
ている。

上記のように構成した研磨ロボットを実際に運転するに
は、まず、テーブル３上に被研磨物を固定する０次に、
ホルダ１１を握って作業内容を記憶装着にティーチング
するが、このティーチングに先立ってエアシリンダ５７
を作動させ、ビスｉ・ンロッド５８及び連結杆５９を介
して操作板５６を＃Ｉ斜させることにより、バネ５５に
抗してブレーキ体５０．５０．５１．５１を後退させて
ブレーキを開放し、これにより減速機２２の減速機部を
開放して第一アーム８及び第二アーム１０の回動抵抗を
小さくする。その後、被研磨物の形状に合わせてホルダ
１１を握って第一アーム８及び第一アーム８Ｏを実際の
研磨作業の場合と同様に移動（揺動）させて記憶袋とに
作業手順をティーチングする。

このようなティーチングが終了した後にエアシリンダ５
７を復帰させて操作板５Ｂを直立させ、これによりブレ
ーキ体５０．５０．５１．５１をブレーキ板２３．４１
に圧接復帰させてブレーキをかけることに１　　　　　
　　　　より、研磨作業を開始する。

ここに、研磨作業時におけるアーム８．１３はサーボモ
ータ２５．４０を動力源とし、減速Ｊａ２２の伝達トル
クによって駆動される。この減速機２２の伝達トルクは
減速機２２のケーシングに加えられた拘束力、つまり、
ケーシングと一体に形成されているブレーキ板２３．４
１に与えられるブレーキトルクの大きさによって制限さ
れる。又、ブレーキトルクはブレーキ板２３．４１とブ
レーキ体５０．５０．５１．５１との間の摩擦力によっ
て得ているのでアーム８．１３に所定値より大きな外力
が加わった場合はブレーキ板２３．４１とブレーキ体５
０．５０．５１．５１との間に滑りが発生してアーム８
．１３が停止又は押し戻されることになる。従って、ブ
レーキ体５０．５０．５１．５１をブレーキ板２３．４
１に圧接保持させるバネ５５の弾力あるいはブレーキ体
５０．５０．５１．５１とブレーキ板２３．４１との間
の彦擦係数を適当な値に調整するなどして減速機２２の
伝達トルクを研磨作業に必要な所定値に制限すれば１．
Ｅｌ！動しているアームに万一作業者の腕等が衝突した
としてもアームが腕等との衝突によって停止又は押し戻
されるため、アームとの衝突による傷害を回避すること
ができ、この種研磨ロボットの安全性が向上する。

尚、アームの駆動経路に減速機を介装しているので研磨
に必要なアームの伝達トルクを容易に（することができ
ると共に、ティーチング時にはこの減速機を開放してそ
の減速機１走を解除するようにしているのでアームを軽
快に移動（ティーチング操作）することができ、これに
より、ティーチング作業者の負担を軽減できることは詳
述するまでもない。

又、工具を被研磨物に押圧する力は、ホルダ１１の上部
に設けたエアシリンダ（図示省略）で発生する構成とな
っている。

上記実施例では減速機２２を差動機構式の減速機によっ
ても一５成しているが、所定値以上のトルクが加わった
ときに滑りを発生して最大伝達トルクを制限するＪｊｌ
ｔＦ、を有する減速手段であればその具体構成は任意で
ある。

〈発明の効果〉 本発明においては、アームの伝達トルクを研磨作業に必
要な所定値に制限するようにしているために、アームが
過大なトルクで駆動されるようなことがなく、これによ
りアームとのせ１突による各種のトラブルを回避するこ
とができ、研磨ロボットの安全性を向上できる。

又、研磨工具を装着するアームの駆動経路に前記減速機
を介在させた構成であるために、アームを必要かつ充分
なトルクで確実に揺動させることができ、しかも、ティ
ーチングに先立って前記減速機を開放することでアーム
の揺動抵抗を充分に小さくできるためにティーチング作
業者の負担を軽減できるというように、研磨ロボットの
安全性及び操作性をともに向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体を組立てた平面図、第２図は正面図、第３
図は第一アームの揺動機構を表わす断面図、第４図は第
二アームの回転機構を表わす断面図、第５図は第二アー
ムを駆動するリンクの取付状態を表わす断面図、第６図
はブレーキ板構造の平面図、第７図は同正面図、第８図
は第６図のＡ−Ａ断面図である。 １・・・λ（台　　　　　　２・・・工具駆動機構３・
・・テーブル　　　　４・・・ガイド杯５・・・ケース
　　　　　６・・・ハンドル７・・・基軸　　　　　　
８・・・第一アーム９・・・枢軸　　　　　　ＩＯ・・
・第二アーム１］・・・ホルダ　　　　　１２・・・回
転軸１３・・・アーム　　　　　１４・・・リンク１５
．１６・・・ビン　　　　２０・・・保持筒２１・・・
回転筒　　　　　２２・・・減速機２３・・・ブレーキ
板　　　２４・・・保持筒２５・・・サーボモータ　　
２６・・・出力軸２７・・・歯付円板　　　　２８・・
・ロータリエンコーダ２９・・・歯付ベルト３０・・・
歯付プーリ３１・・・モータ　　　　　３２．３３・・
・歯付プーリ３４・・・回転軸　　　　　３５・・・歯
付プーリ３８．３７・・・歯付ベル）　　４０・・・サ
ーボモータ４２・・・ブレーキ板　　　４２・・・ロー
タリエンコーダ５０．５１・・・ブレーキ体　５２．５
３・・・シリンダ５４・・・栓体　　　　　　５５・・
・バネ５Ｂ・・・操作板　　　　　５７・・・エアシリ
ンダ５８・・・ピストンロッド　５９・・・連結杆特許
出願人　アイダエンジニアリング株式会社代　理　人　
　弁理士　　中　　山　　　　Ｉｌ！７（ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基端部を中心として揺動するアームの先端部に研磨工具
   を装着し、ティーチングされた作業内容に従つて前記ア
   ームを揺動させて研磨作業を行うよう構成した研磨用ロ
   ボットにおいて、前記アームの基端部に減速手段を組込
   むと共に、アームの伝達トルクを制限する手段を前記減
   速手段に組込んだことを特徴とする研磨用ロボットの安
   全装置。