JP2001239447A - 荷重バランス型フローティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はロボットアームに装着され、被加工
物の仕上げ作業等を行う荷重バランス型フローティング
装置に関する。従来の装置は、ロボット姿勢変化に伴い
フローティング荷重が変化し均一仕上げ加工が難しく、
また均一仕上げ加工には装置が複雑になり、準備作業等
に長時間要する不具合があった。本発明は従来装置の不
具合を解消する荷重バランス型フローティング装置の提
供を課題とする。 【解決手段】 本発明の荷重バランス型フローティング
装置は、取付けブロックに基端部が固着され、工具に掛
かるフローティング荷重を発生させる方向に工具を移動
させるベースブロック、工具を駆動する加工具に一端が
枢支され、他端がベースブロックに枢支されて、内部の
導入したエアーにより伸縮するロッドにより加工具を移
動させるエアーシリンダ、エアーシリンダに導入するエ
アーを制御し、フローティング荷重を所要の大きさにす
る電空レギュウレータを設けるものとした。これによ
り、ロボットがどの様な姿勢でも、フローティング荷重
は、本体荷重の影響をうけず一定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット等の先端
部に設けられ被加工物の仕上げ作業に使用するための荷
重バランス型フローティング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットに設けた工具により被加
工物の面取り、磨き作業等を行うにあたっては、工具に
掛かる荷重を所定の範囲に保ち、均一な仕上がり面を実
現させるために、荷重バランス型フローティング装置が
使用されている。

【０００３】図１２に示すように、先端に設けるように
した工具としての切削冶具、砥石又はバフホイール４ａ
等の研削工具により、被加工物の面取り又は磨き作業を
行うようにしている、スピンドル４を一方向にのみフロ
ーティング荷重１１が掛けられるようにしている。この
ような、従来の荷重バランス型フローティング装置とし
ての一方向フローティング装置１は、ロボットフランジ
９の前面に取り付けた取付けブロック１０を介して固着
されたケーシング５内にエアシリンダ７を設け、エアシ
リンダ７内のロッド１４側に設けたスプリンク６と、ピ
ストン１３側に導入されるエアー８圧とのバランスによ
り、左右に移動するロッド１４の動きに対応して、下端
部にコロを設けたベースブロック２が左右に移動し、ベ
ースブロック２の下端に固着された加工具としてのボデ
ー３が左右に移動することにより、ボデー３内を貫通し
て回転作動するスピンドル４の先端に設けられたバフホ
イール４ａ等の一方向のみに、フローティング荷重１１
を発生させるようにしている。

【０００４】即ち、スピンドル４の先端に設けたバフホ
イール４ａに発生するフローティング荷重１１は、ケー
シング５内に設置されたスプリング６のバネ力とピスト
ン１３に作用するエアー８圧力とにより決り、バフホイ
ール４ａには一方向の所定範囲のフローティング荷重を
発生させることができる。

【０００５】しかしながら、このような一方向フローテ
ィング装置１では、図１２に示すようなボデー３の軸心
方向と本体荷重１２の方向とを一致させて、一軸フロー
ティング装置水平姿勢で使用するときには、特に問題は
生じないが、加工具としてのボデー３の軸心方向と本体
荷重１２の方向とが一致しないとき、特に、図１３に示
すように、ボデー３の軸心方向と本体荷重１２の方向と
が直交するような姿勢で使用される場合には、本体荷重
１２の大きさが、フローティング荷重１１に加算された
り、又は減算されたりすることが生じるために、バフホ
イール４ａに掛かるフローティング荷重１１が極端に変
化し、バフホイール４ａには所定の荷重を負荷させるこ
とが難しく、均一な仕上り面を形成することが難しい。

【０００６】さらに、このフローティング荷重１１の大
きさは、ボデー３の軸方向の鉛直からの傾斜角によって
本体荷重１２のフローティング荷重１１方向成分が変化
するため、極端に言えば、図１２に示す一軸フローティ
ング装置では、水平姿勢でしか使用できないという不具
合がある。

【０００７】次に、図１４はスピンドル４の全方向にフ
ローティング荷重１１が掛けられるようにした、従来の
荷重バランス型フローティング装置としての全方向フロ
ーティング装置１５である。図に示す様に、ロボットフ
ランジ９の先端（下端）面に直接、又は図１２に示す様
に取付ブロック１０を介して、一端（上端）側が固着さ
れたケーシング５の他端側には、ケーシング５の外周部
に沿って配設された複数のバネ材１６を介してベースブ
ロック２が連結されている。

【０００８】また、バネ材１５と連結されたベースブロ
ック２の反対（下端）側の面には、スピンドル４を回動
自在に駆動可能にして貫通させるようにしたボデー３の
基端部が固着されている。また、ケーシング５の他端側
には、バネ材１６と干渉しない位置のケーシング５の外
周部に沿って、図１２に示すケーシング５内に設けたエ
アシリンダ７と同様な構造にされたエアシリンダ１７が
複数配設されている。

【０００９】全方向フローティング装置は、上述の構成
にされているので、フローティング荷重１１方向と反対
側のベースブロック２上に配置されたエアシリンダ１７
に所定圧力のエアー８を導入することにより、エアシリ
ンダ１７から突出するロッド１４の先端部が、バネ材１
６の強度に抗してベースブロック２を押し下げ傾けるこ
とにより、スピンドル４には所要方向に任意の大きさの
フローティング荷重１１を発生させることができる。

【００１０】しかしながら、このような全方向フローテ
ィング装置１７では、図１４に示すようなボデー３の軸
心方向と本体荷重１２の方向とが一致する、いわゆる全
方向フローティング装置１５を垂直姿勢で使用するとき
には、特に問題は生じないが、スピンドルホルダーであ
るボデ−３の軸心方向と本体荷重１２の方向とが一致し
ないとき、特に、図１５に示すように、ボデー３の軸心
方向と本体荷重１２の方向とが直交するような場合に
は、本体荷重１２の大きさがフローティング荷重１１を
発生させる方向によっては、フローティング荷重１１に
加算されたり又は減算されたりすることが生じるため
に、スピンドル４の先端に設けたバフホイール４ａに掛
かるフローティング荷重１１が極端に変化し、バフホイ
ール４ａには所定の荷重を負荷して使用することができ
ず、均一な仕上り面を形成することが難しい。

【００１１】また、このフローティング荷重１１の大き
さは、前述した一方向フローティング装置１と同様に、
ボデー３の本体荷重１２の方向である鉛直方向からの傾
斜角によって変化するため、極端に言えば、図１４に示
す全方向フローティング装置水平姿勢でしか使用できな
いという不具合がある。

【００１２】なお、前述した一方向フローティング装置
１又は全方向フローティング装置１５でも、エアシリン
ダ６に導入されるエアー８の圧力をボデー３の傾斜に応
じて変化するフローティング荷重１１に対応して変化さ
せ、又はエアー８の圧力を変えるとともに、エアー８を
導入するエアシリンダ１７を変えることにより、鉛直方
向に作用する本体荷重１２によるフローティング荷重１
１はボデー３の姿勢角のいかんに拘わらず一定にするこ
とはできる。

【００１３】しかしながら、このようにして、ボデー３
の姿勢角に拘わらずフローティング荷重１１を所望する
一定の大きさにする場合は、ボデー３の姿勢角に対応し
たエアー８の圧力制御、エアシリンダ１７の選択が必要
となり、このために装置が複雑化するとともに、加工作
業によっては、加工工程に沿った圧力制御プログラムの
作成等、作業前の準備作業に膨大な時間を要することに
なる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、被加工物の加工を行う
ロボットのどのような姿勢にも対応して、工具に負荷さ
れるフローティング荷重を一定にして、しかも、作業時
における姿勢角の変化にも拘わらず、本体荷重がフロー
ティング荷重に影響しないようにして、しかもエアー圧
の制御又はエアシリンダの選択作業を不要にして、所望
する大きさの荷重を工具に負荷させることができるよう
にした荷重バランス型フローティング装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このため、第１番目の本
発明の荷重バランス型フローティング装置は、次の手段
とした。

【００１６】（１） 被加工物の面取り、磨き作業を行
うロボットア−ムの先端部のロボットフランジに取り付
けられた取付けブロックの前面に基端部が固着され、先
端に面取り、磨き作業を行う工具を駆動する加工具を設
け、駆動により被加工物を均一な仕上がり面にする工具
に掛かる荷重を、加工具を相対的に移動させてフローテ
ィング荷重を所定の範囲に保たせるベースブロックを設
けた。なお、ベースブロックと相対的に移動する加工具
の移動は、ベースブロックの下面に沿って移動するもの
でも、ベースブロックに対し回転移動させる様にしたも
のでも良い。

【００１７】（２）工具を設け駆動する加工具に一端が
枢支され、他端がベースブロックに枢支されて、内部に
導入したエアーの差圧により伸縮するロッドにより加工
具をベースブロックと相対的に移動させるエアーシリン
ダを設けた。なお、ベースブロックと加工具とを枢支連
結するエアーシリンダは、ロッド側とシリンダ側とをベ
ースブロック及び加工具に直接連結するようにしても良
く、又はベースブロックと加工具との間に設けたリンク
等の連結手段を介して間接的に連結するようにしたもの
でも良い。

【００１８】（３）エアーシリンダのピストン両側に導
入するエアーの圧力、流量を制御することによって、ロ
ッドの伸縮方向、大きさを制御し、工具に掛かる荷重を
フローティング荷重を所定の範囲に保たせる所要の大き
さに制御すべく、加工具をベースブロックと相対的に移
動させる電空レギュウレータを設けた。なお、電空レギ
ュウレータは、加工作業に応じてフローティング荷重を
指示するロボットコントロ−ラと、ロボットコントロ−
ラの指示をロボットの作業姿勢に対応させて順次伝達す
るシ−ケンサと、シ−ケンサからの指示を所定の電圧に
変換する変換器で制御されるものにすることが好まし
い。

【００１９】本発明の荷重バランス型フローティング装
置は、上述（１）〜（３）の手段にしたことにより、
（ａ）被加工物の面取り、磨き作業を行うロボットがど
の様な姿勢にされている場合においても、工具に掛かる
フローティング荷重は、本体荷重の影響をうけることが
なく所定範囲の一定荷重にでき、しかも、ロボットの姿
勢変化があっても大きさが変わることがなく、被加工物
の面取り、磨き作業を行う工具に掛かる荷重を常に加工
に最適な所定の範囲に保ち、被加工物を均一な仕上がり
面にすることができる。

【００２０】また、ロボットの姿勢変化時に必要として
いたエアー圧の制御、エアーシリンダの選択作業等が不
要になるとともに、作業前の作業工程に対応したエアー
シーケンス設定等に要する作業前の膨大な設定作業が不
要になる。

【００２１】また、第２番目の本発明の荷重バランス型
フローティング装置は、上述（１）−（３）の手段に加
え、次の手段とした。

【００２２】（４）ベースブロックが被加工物の面取
り、磨き作業を行うロボットアームの先端に取り付け
た、ロボットフランジに取り付けられた取付けブロック
の前面に基端部が固着され、前端に面取り、磨き作業を
行う工具を設け、工具の駆動により被加工物を均一な仕
上がり面にすることができる加工具の軸方向の重心位置
を枢支する軸受けを上端部に設けたブラケットを先端部
に立設したものとした。なお、軸受けで枢支する加工具
の重心位置は、軸方向とともに高さ方向にも重心位置を
通るものにすることが好ましくい。

【００２３】（５）エアーシリンダが重心位置より外れ
た軸方向位置の加工具に一端が枢支され、ベースブロッ
クに他端が枢支されて、内部を摺動するピストン両側に
電空レギュレ−タで制御され、導入されたエアーの差圧
により伸縮するロッドによって、軸受けで軸支された加
工具に重心位置回りの回転力を生じさせて、工具に回転
力に対応したフローティング荷重を発生させるものとし
た。

【００２４】なお、加工具に一端を枢支するエアーシリ
ンダは、軸受けで枢支される加工具の重心位置よりも、
取付けブロック側に位置するベースブロックに他端を枢
支して設けることが好ましい。

【００２５】本発明の荷重バランス型フローティング装
置は、上述（４）〜（５）の手段にしたことにより、上
述（ａ）に加え、（ｂ）フローティング荷重を発生させ
る機構が、加工具の軸方向の重心位置をブラケットの上
端部に設けた軸受けに枢支し、加工具軸方向の重心から
外れた位置に連結されたエアーシリンダのロッド伸縮に
より回転力を生じさせるものとしたので簡単な構造にす
ることができ、フローティング荷重を発生させる作動が
信頼性の高いものにできるとともに、安価なものにな
る。

【００２６】また、第３番目の本発明の荷重バランス型
フローティング装置は、上述（１）−（３）の手段に加
え、次の手段とした。

【００２７】（６）ベースブロックの上端部に加工具の
重量で発生する本体荷重が、フローティング荷重に影響
する度合を小さくするためにウエイトを設けた。なお、
ウエイトを可動自在に載置するベースブロックは、取付
けブロックの前面に取り付けられるものでなくても良
く、例えば、取付けブロックの側面に一端が連結され、
略同一面をなしてベースブロックの側部に配置するよう
にした、支持台等で形成するようにしたものでもよい。

【００２８】（７）加工具及びウエイトを加工具の軸方
向にベースブロックに対して相対的に移動させるリニヤ
ーガイドを、ベースブロックと加工具及びウエイトとの
間に介装し設けるものとした。なお、リニヤーガイドは
移動時にリンクの作動により多少上下動する加工具及び
ウエイトの上下動を吸収できる構造のものを採用するこ
とがのぞましい。

【００２９】（８）一端が加工具に枢着され他端がウエ
イトに枢着されて、エアーシリンダの内部に導入したエ
アーの差圧により伸縮するロッドにより作動するウエイ
トの移動量を、加工具に伝達し加工具とウエイトとを相
対的に移動させるリンクを設けた。なお、リンクはウエ
イトに枢支連結されたリンク部材と加工具に枢支連結さ
れたリンク部材との間に枢支連結された中間リンク部材
とからなり、中間リンク部材の中央部にベースブロック
又は支持台等から突設されたピンで枢支した支点を設
け、支点回りに中間リンク部材を回転させてウエイトの
移動につれて、加工具をウエイトの移動方向とは逆方向
に移動させる機構のものを採用することが好ましい。

【００３０】（９）エアーシリンダが、一端をベースブ
ロックに枢着し他端をウエイトに枢着して、伸縮するロ
ッドによって移動するウエイトの移動量をリンクを介し
て加工具に伝達し、加工具をフローティング荷重方向に
移動させ、フローティング荷重を発生させるものとし
た。

【００３１】本発明の荷重バランス型フローティング装
置は、上述（６）〜（９）の手段にしたことにより、上
述（ａ）に加え、（ｃ）水平姿勢では本体荷重及びウエ
イト荷重は、ロボットフランジに対して垂直に作用し、
ロボット自体が本体荷重及びウエイト荷重を保持し、こ
れらの荷重はフローティング荷重には影響を与えず、前
斜姿勢でも、後斜姿勢でも、さらには垂直姿勢でも本体
荷重のフローティング方向の分力とウエイト荷重のフロ
ーティング方向の分力がリンクの支点で釣り合い、互に
打ち消し合うため、どのような姿勢でも、フローティン
グ荷重には影響を与えず所定範囲のフローティング圧力
を工具に与えることができる。また、フローティング方
向の分力とウエイト荷重の分力の釣り合いは、本体荷重
及びウエイト荷重の関係が、これらの荷重分力と本体腕
及びウエイト腕の各ア−ム長さの積が等しくなるように
設計製作することで成立させることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の荷重バランス型フ
ローティング装置の実施の一形態を図面にもとづき説明
する。なお、図１２〜図１５に示す部材と同一若しくは
類似の部材には同一符号を付して説明は省略する。図１
は本発明の荷重バランス型フローティング装置の実施の
第１形態を示す側面図および作動システムを示す図、図
２は図１に示す荷重バランス型フローティング装置を装
着したロボットによる仕上げ加工を行っている側面図で
ある。

【００３３】図２に示すように、本実施の形態の荷重バ
ランス型フローティング装置２０（以下単にフローティ
ング装置という）は、前述した一方向フローティング装
置１および全方向フローティング装置１５と同様に、ロ
ボット２１のアームの先端部に設けられたロボットフラ
ンジ９に、取付けブロック１０を介して取り付けられて
いる。フローティング装置２０のスピンドル４先端に装
着された、切削冶具、砥石又はバフホイール等の研削工
具２９は、加工を行うために最適な所定のフローティン
グ荷重１１が負荷されて、被加工物２２のフランジ２３
の外周に沿って移動させられ、フランジ２３外周の面取
り、磨き作業等を行い、フランジ２３外周を均一な面に
仕上げていく。

【００３４】このフローティング装置２０は、取付けブ
ロック１０の前面に直交させて基端部が固着されるとと
もに、先端部には略直交して取付けブロック１０の前面
と略平行にされたブラケット２５を立設したベースブロ
ック２４、ブラケット２５の上端部に設けられ、ボデー
３、交換アダプター２７、エアーＧＲ２８、スピンドル
４および本実施の形態では工具２９として切削工具を図
示したが、前述した工具２９からなる加工具の重心位置
を軸支する軸受２６、軸受２６よりの後方の取付ブロッ
ク１０側に設けられ、シリンダ側端部がベースブロック
２４に枢着されるとともに、ロッド側端部がボデー３に
軸受２６により枢着されて、ロッド１４側にスプリング
６を設けるようにした図１２に示すエアシリンダ７とは
異り、ピストン１３の両側に導入されるエアー８の差圧
によりロッド１４を伸縮させるエアーシリンダ３０、エ
アー源３１からエアーシリンダ３０の両側に導入される
エアー８の圧力、流量を調節する電空レギュレータ３２
からなる。

【００３５】また、流量を調節する電空レギュレータ３
２は、ロボットコントローラ３３より所定の設定された
フローティング荷重１１をシーケンサー３４に指示し、
これをシーケンサー３４では、ロボットの姿勢に対応し
た指示値にして変換器３５に送り、変換器３５では指示
値に対応して所定の電圧に変え、この電圧により制御す
るようにしている。これにより電空レギュレータ３２
は、所定のエアー８圧力を保ちながらエアーシリンダー
３０にエアー８を供給し、ロッド１４を伸縮させること
により、軸受け２６を介して工具２９位置で矢視で示
す、フローティング方向のフローティング荷重１１を発
生させることができるとともに、フローティング荷重１
１をコントローラ３３に設定された一定の大きさの荷重
に保つことができる。

【００３６】本実施の形態のフローティング装置２０
は、上述した構成にされているので、フローティング装
置２０を用いたロボット２１により、例えば、図２に示
すフランジ２３外周面の面取り作業を行うときは、ロボ
ット２１のアーム先端にフローティング装置２０を取り
付け、被加工物２２の加工要求精度に合わせて予めフロ
ーティング荷重１１を設定し、これをロボットコントロ
ーラ３３のロボットプログラムで指示しておき、ロボッ
トの姿勢変化に対応して変化する本体荷重１２がフロー
ティング荷重１１に影響しないように軸受け２６で受
け、シーケンサー３４で所要の面取りに対応した指示値
を電空レギュレータ３２を制御して、当該フランジ２３
外周面の形状に沿って、ロボット２１でフローティング
装置２０を作動させる。

【００３７】さらに、本実施の形態のフローティング装
置２０では、図３に示すように水平姿勢では加工具の本
体荷重１２は、軸受け２６が設けられている重心に作用
し、工具２９に必要なフローティング荷重１１は、エア
ーシリンダー３０のピストン１３側およびロッド１４に
導入されるエアー８の圧力に比例して発生し、従来装置
と同様に一定のフローティング荷重を工具に発生させる
ことができる。しかも、このフローティング荷重１１
は、図４に示す前斜姿勢でも、図５に示す垂直姿勢で
も、本体荷重１２は軸受け２６に掛かるため、フローテ
ィング荷重１１には影響を与えないので、如何なる姿勢
においても所望する一定した圧力のフローティング荷重
１１を工具２９に与えることができる。

【００３８】なお、図２に示す加工事例においては、次
の内容でフランジ２３外周面の面取りが均一に加工でき
た。

【００３９】 加工物材質 ＩＮＣＯ７１８鋳物 面取り要求精度 ０．２５４〜０．７６２ｍ／ｍ フローティング荷重 １５０ｇ〜２００ｇ なお、本実施の形態のフローティング装置２０では、フ
ローティング荷重は０ｇ〜２ｋｇに設定することができ
る。

【００４０】次に、本発明の荷重バランス型フローティ
ング装置の実施の第２形態を説明する。なお、本実施の
形態では実施の第１形態と同様に図１２〜図１５に示す
部材と同一若しくは類似の部材には同一符号を付し、更
に図１〜図５に示す部材と同一若しくは類似の部材には
同一符号を付して詳細説明は省略する。

【００４１】図６は本実施の形態の荷重バランス型フロ
ーティング装置を示す側面図および作動システムを示す
図、図７は図６に示す荷重バランス型フローティング装
置を装着したロボットによる仕上げ加工を行っている図
で、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢
視Ａの拡大図、図８は水平姿勢での荷重とフローティン
グ圧力を示す図、図９は前傾姿勢での荷重とフローティ
ング圧力を示す図、図１０は後傾姿勢での荷重とフロー
ティング圧力を示す図、図１１は垂直姿勢での荷重とフ
ローティング圧力を示す図である。

【００４２】図に示すように、図７（ａ）に示すロボッ
ト２１のア−ム先端に図６に示すロボットフランジ９を
取り付け、このロボットフランジ９の前面に本実施の形
態の（荷重バランス型）フローティング装置３６を取付
けブロック１０を介して取り付ける。このフローティン
グ装置３６は、図６に示す様に加工具としてのボデ−３
と、ボデ−３による本体荷重１２とバランスさせるウエ
イト荷重を生じさせるウエイト３７と、ボデ−３および
ウエイト３７をベ−スブロック２４と相対的に移動させ
るリニア−ガイド３８と、フローティング荷重１１圧力
を発生させるエアシリンダ７と、ボデ−３とウエイト３
７とを連結しエアシリンダ７のロッド１４で駆動される
ウエイト３７の動きと反対側にボデ−３をベ−スブロッ
ク２４と相対的に移動させるリンク３９から構成されて
いる。

【００４３】なお、図においては、ウエイト３７は取付
けブロック１０の側面に一端が連結され、略ベ−スブロ
ック２４と同一面をなしてベ−スブロック２４の側部に
配置されるようにした、支持板上に可動自在に載置する
ようにしているが、説明の便宜上以下の説明において
は、特に区別する必要のない場合は、この支持板を含め
てベ−スブロック２４と称することとする。

【００４４】また、ロボットコントロ−ラ３３より所定
のフローティング荷重１１を指示し、これをシ−ケンサ
−３４に送り変換器３５を介して所定の電圧に変えて電
空レギュレ−タ３２を制御して、エア−源３１からのエ
ア−流量を調整してフローティング荷重１１に対応する
エア−を送り込みエアシリンダ７内をシリンダ圧力４２
にする。エアシリンダ７ではシリンダ圧力４２を保ちな
がらロッド１４を作動させてウエイト３７を駆動し、ウ
エイト３７の作動により一端が枢着されたリンク３９の
中間リンク部材を、取付けブロック１０から突設させた
支点４０回りに作動させてボデ−３を移動させ、ボデ−
３先端に設けた工具としてのバフホイ−ル２９における
フローティング荷重１１を所定の範囲に保持するように
している。

【００４５】本実施の形態のフローティング装置３６を
用いてロボット２１によるＲ取り作業を行うときには、
ロボット２１に本実施の形態のフローティング装置３６
を取り付け、被加工物２２に対する要求精度に合わせて
予めフローティング荷重１１を設定し、これをロボット
コントロ−ラ３３のロボットプログラムで指示してお
き、被加工物２２の加工部位の形状に沿ってロボット２
１でフローティング装置３６を動かす。なお、必要なフ
ローティング荷重１１は、エアシリンダ３０がロッド１
４に与えウエイト３７を駆動するシリンダ圧力４２に比
例する。

【００４６】本実施の形態のフローティング装置３６
は、図８に示すような水平姿勢では本体荷重１２及びウ
エイト荷重４１は、ロボットフランジ９に対して垂直で
あり、ロボット２１自体が本体荷重１２及びウエイト荷
重４１を受けるため、これらの荷重はフローティング荷
重１１には影響を与えない。

【００４７】また、本実施の形態のフローティング装置
３６は、図９に示す前斜姿勢でも、図１０に示す後斜姿
勢でも、さらには図１１に示す垂直姿勢でも、本体荷重
１２のフローティング方向の分力Ｗ1x４３とウエイト荷
重の分力Ｗ2x４４がリンク３９により支点４０で釣り合
う（打ち消し合う）ため、どのような姿勢でも、フロー
ティング荷重１１には影響を与えないで一定した圧力を
工具に与えることができる。

【００４８】さらに、本体荷重１２のフローティング方
向の分力Ｗ1x４３とウエイト荷重４１のフローティング
方向の分力Ｗ2x４４の釣り合いは、分力Ｗ1x４３及び分
力Ｗ2x４４と本体腕長さｒ1 びウエイト腕長さｒ2 との
関係がＷ1 ・ｒ1=Ｗ2 ・ｒ2になるように設計製作する
ことで成立させることができる。

【００４９】なお、図７に示す加工事例においては、次
の内容で被加工物２２のフランジ２３外周面の面取りが
均一に加工することができた。

【００５０】 加工物材質 Ｎｉ系合金材及び鉄鋼材 面取り要求精度 ０．１〜５．０ｍｍ フローティング荷重 １００ｇ〜５ｋｇ なお、本実施の形態のフローティング装置３６では、フ
ローティング荷重１１を０ｇ〜１０ｋｇに設定すること
ができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の荷重バラ
ンス型フローティング装置は、ロボットア−ム先端部の
ロボットフランジに取り付けられた取付けブロックの前
面に基端部が固着され、先端に面取り、磨き作業を行う
工具を駆動する加工具を設け、被加工物を均一な仕上が
り面にする駆動時に掛かる荷重を、加工具を相対的に移
動させフローティング荷重の所定の範囲に保つベースブ
ロック、加工具に一端が枢支され、他端がベースブロッ
クに枢支されて、エアー差圧により伸縮するロッドで加
工具をベースブロックと相対的に移動させるエアーシリ
ンダ、エアーシリンダに導入するエアーの圧力、流量を
制御して、ロッドの伸縮方向、大きさを制御し、工具に
掛かる荷重をフローティング荷重の所定の範囲に制御す
べく、加工具をベースブロックと相対的に移動させる電
空レギュウレータを設けるものとした。

【００５２】これにより、被加工物の面取り、磨き作業
を行うロボットがどの様な姿勢においても、工具に掛か
るフローティング荷重は、本体荷重の影響をうけること
なく所定範囲にでき、しかも、ロボットの姿勢変化によ
って変らず、被加工物の面取り、磨き作業を行うときに
掛かる荷重を加工に最適な所定の範囲に保ち、被加工物
を均一な仕上がり面にすることができる。また、ロボッ
トの姿勢変化時に必要としていたエアー圧の制御、エア
ーシリンダの選択作業等が不要になり、作業前の作業工
程に対応したエアーシーケンス設定等に要する膨大な設
定作業が不要になる。

【００５３】また、本発明の荷重バランス型フローティ
ング装置は、ロボットアームの先端に取り付けたロボッ
トフランジに取り付けられた取付けブロックの前面に基
端部が固着され、前端に面取り、磨き作業を行う工具を
設け、工具の駆動により被加工物を均一な仕上がり面に
する加工具の軸方向の重心位置を枢支する軸受を、上端
部に設けたブラケットを先端部に立設したベースブロッ
ク、重心位置より外れた軸方向位置の加工具に一端が枢
支され、ベースブロックに他端が枢支されて、ピストン
両側に導入したエアーの差圧により伸縮するロッドで、
軸受けで軸支された加工具に重心位置回りの回転力を生
じさせて、工具に回転力に対応したフローティング荷重
を発生させるエアーシリンダを設けるものとした。

【００５４】これにより、フローティング荷重を発生さ
せる機構が、加工具の重心位置をブラケットの上端部に
設けた軸受けに枢支し、軸方向の重心から外れた位置に
連結されたエアーシリンダのロッド伸縮により加工具に
回転力を生じさせるものとしたので簡単な構造のものに
でき、フローティング荷重を発生させる作動機構が信頼
性の高いものにでき、安価なものになる。

【００５５】また、本発明の荷重バランス型フローティ
ング装置は、ベースブロックの上端部に設けたウエイ
ト、ベースブロックと加工具及びウエイトとの間だに介
装され、加工具及びウエイトを加工具の軸方向にベース
ブロックと相対的に移動させるリニヤーガイド、一端が
加工具に枢着され他端がウエイトに枢着されて、内部に
導入したエアーの差圧により伸縮するロッドにより、加
工具とウエイトとを相互に逆方向に移動させるリンク、
一端をベースブロックに枢着し他端をウエイトに枢着し
て、伸縮するロッドによってウエイトを移動させリンク
を介して加工具にフローティング荷重を発生させるエア
シンダを設けるものとした。

【００５６】これにより、水平姿勢では本体荷重及びウ
エイト荷重は、ロボットフランジに対して垂直にでき、
ロボット自体が本体荷重及びウエイト荷重を受け、これ
らの荷重はフローティング荷重には影響を与えず、前斜
姿勢でも、後斜姿勢でも、さらには垂直姿勢でも本体荷
重のフローティング方向の分力とウエイト荷重の分力が
リンクの支点で釣り合い打ち消し合い、どのような姿勢
でもフローティング荷重には影響を与えず一定した圧力
を工具に与えることができる。また、フローティング方
向の分力とウエイト荷重の分力の釣り合いは、本体荷重
及びウエイト荷重の関係が各分力とア−ム長さの積が等
しくなる設計製作で成立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の荷重バランス型フローティング装置の
実施の第１形態を示す側面図および電空レギュレータの
作動システムを示す図、

【図２】図１に示す荷重バランス型フローティング装置
を装着したロボットによる仕上げ加工を示す図で、図２
（ａ）はロボットの側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に
示す矢視Ａ−Ａにおける加工されたフランジの正面図、

【図３】図１に示す荷重バランス型フローティング装置
を水平状態で使用しているときの側面図、

【図４】図１に示す荷重バランス型フローティング装置
を斜め下方に向けて使用しているときの側面図、

【図５】図１に示す荷重バランス型フローティング装置
を鉛直下方に向けて使用しているときの側面図、

【図６】本発明の荷重バランス型フローティング装置の
実施の第２形態を示す側面図および作動システムを示す
図、

【図７】図６に示す荷重バランス型フローティング装置
を装着したロボットによる仕上げ加工を行っている図
で、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢
視Ａの拡大図、

【図８】水平姿勢での荷重とフローティング圧力を示す
図、

【図９】前傾姿勢での荷重とフローティング圧力を示す
図、

【図１０】後傾姿勢での荷重とフローティング圧力を示
す図、図１１は垂直姿勢での荷重とフローティング圧力
を示す図、

【図１１】垂直姿勢での荷重とフローティング圧力を示
す図、

【図１２】一方向にのみフローティング荷重が掛けられ
るようにした従来の荷重バランス型フローティング装置
の水平姿勢側面図、

【図１３】図６に示す荷重バランス型フローティング装
置の垂直姿勢側面図、

【図１４】全方向にフローティング荷重が掛けられるよ
うに従来の荷重バランス型フローティング装置の水平姿
勢側面図、

【図１５】図８に示す荷重バランス型フローティング装
置の垂直姿勢側面図である。

【符号の説明】

１ 一方向フローティング装置 ２ ベースブロック ３ ボデー ４ スピンドル ５ ケーシング ６ スプリング ７ エアシリンダ ８ エアー ９ ロボットフランジ １０ 取付けブロック １１ フローティング荷重 １２ 本体荷重 １３ ピストン １４ ロッド １５ 全方向フローティング装置 １６ バネ材 １７ エアシリンダ ２０ （荷重バランス型）フローティング装置 ２１ ロボット ２２ 被加工物 ２３ フランジ ２４ ベースブロック ２５ ブラケット ２６ 軸受 ２７ 交換アダプター ２８ エアーＧＲ ２９ 工具 ３０ エアーシリンダ ３１ エアー源 ３２ 電空レギュレータ ３３ ロボットコントローラ ３４ シーケンサ ３５ 変換器 ３６ （荷重バランス型）フローティング装置 ３７ ウエイト ３８ リニヤ−ガイド ３９ リンク ４０ 支点 ４１ ウエイト荷重 ４２ シリンダ圧力 ４３ 本体荷重のフローティング方向の分力 ４４ ウエイト荷重のフローティング方向の分力

フロントページの続き (72)発明者 藤原 和行 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA02 AA06 AA09 AA14 BB04 CB03 CB04 3F060 AA00 FA11 GA16 HA22 HA24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の面取り、磨き作業を行う工具
   に掛かるフローティング荷重を所定の範囲に保ち、均一
   な仕上がり面にするためロボットアームの先端に取り付
   けられる荷重バランス型フローティング装置において、
   取付けブロックの前面に基端部が固着され、前記工具に
   掛かる前記フローティング荷重を発生させる方向に前記
   工具を移動させるベースブロックと、前記工具を設け駆
   動する加工具に一端が枢支され、他端が前記ベースブロ
   ックに枢支されて、内部に導入したエアーにより伸縮す
   るロッドにより前記工具を移動させるエアーシリンダ
   と、前記エアーシリンダに導入するエアーを制御し、前
   記フローティング荷重を所要の大きさに制御する電空レ
   ギュウレータとからなることを特徴とする荷重バランス
   型フローティング装置。
2. 【請求項２】前記加工具の軸方向重心位置を枢支する軸
   受けを上端部に設けたブラケットを先端部に立設した前
   記ベースブロックと、重心位置より外れた位置の前記加
   工具に一端が枢支され、他端が前記ベースブロックに枢
   支され、伸縮する前記ロッドによって枢支点まわりに回
   転させ前記工具に前記フローティング荷重を発生させる
   前記エアーシリンダとからなることを特徴とする請求項
   １の荷重バランス型フローティング装置。
3. 【請求項３】前記ベースブロックの上端部に設けたウエ
   イトと、前記加工具及びウエイトを前記加工具の軸方向
   に移動させるリニヤーガイドを設けた前記ベースブロッ
   クと、一端が前記加工具に枢着され他端が前記ウエイト
   に枢着されて、作業時に前記加工具と前記ウエイトとを
   相互に逆方向に移動させるリンクと、一端が前記前記ベ
   ースブロックに枢着され他端が前記ウエイトに枢着され
   て、伸縮する前記ロッドによって前記リンクを介して前
   記加工具に前記フローティング荷重を発生させる前記エ
   アーシリンダとからなることを特徴とする請求項１の荷
   重バランス型フローティング装置。