JP2007044655A

JP2007044655A - Coating robot

Info

Publication number: JP2007044655A
Application number: JP2005233556A
Authority: JP
Inventors: Yuji Negishi; 岸祐司根; Hiroshi Hagiwara; 原弘萩
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: JP4864378B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a motor capacity without requiring an explosion-proof type motor as a drive motor. <P>SOLUTION: The motors for driving respective shafts of a coating robot are collectively arranged on a base part 11 and a space installed with the base part and a working space installed with a robot body for performing a coating step are partitioned by a partition wall 24. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、塗装ロボットに係り、特に、アームが水平面上を旋回するスカラー型の塗装ロボットに関する。 The present invention relates to a painting robot, and more particularly to a scalar type painting robot in which an arm turns on a horizontal plane.

近年は、自動車の車体をはじめとして、機械製品の塗装工程は、産業用ロボットによる自動化が進んでいる。そこで、この種の代表的な塗装ロボットの従来例を図５に示す（特許文献１）。 In recent years, the painting process of machine products including automobile bodies has been automated by industrial robots. FIG. 5 shows a conventional example of this type of typical painting robot (Patent Document 1).

この塗装ロボット１は、垂直多関節型ロボットである。ベース３の上には、コラム４が回動自在に設置されている。ロボットアームは、第１アーム６、第２アーム８とから構成されており、第２アーム８の先端部には、手首ユニット９が連結されている。手首ユニット９には、塗装ガン１０が装着されている。この塗装ガン１０からは、ミスト状の塗料が被塗装物２に吹き付けられる。 The painting robot 1 is a vertical articulated robot. On the base 3, a column 4 is rotatably installed. The robot arm is composed of a first arm 6 and a second arm 8, and a wrist unit 9 is connected to the tip of the second arm 8. A paint gun 10 is attached to the wrist unit 9. From the coating gun 10, a mist-like paint is sprayed onto the article 2.

この塗装ロボット１では、コラム４は水平面上で矢印θ1方向に回動し、第１アーム６は、駆動ユニット５により駆動されて鉛直面上を矢印θ2方向に回動する。第２アーム８は、駆動ユニット７に駆動されて同じく鉛直面上を矢印θ3方向に回動するようになっている。
特願平１１−１６９７６２号公報 In this painting robot 1, the column 4 rotates in the direction of arrow θ1 on the horizontal plane, and the first arm 6 is driven by the drive unit 5 to rotate on the vertical plane in the direction of arrow θ2. The second arm 8 is driven by the drive unit 7 so as to rotate on the vertical plane in the direction of the arrow θ3.
Japanese Patent Application No. 11-169762

しかしながら、従来の垂直多関節型の塗装ロボットでは、以下のような問題があった。
すなわち、図５に示す塗装ロボットの場合、それぞれ各関節部に駆動ユニット５、７が設けられており、これらの駆動ユニット５、７は、駆動モータと減速機を備えた重量のあるユニットである。さらに、多関節アームの先端部には、塗装ガン１０のようなエンドエフェクタを駆動するための手首ユニット９を設ける必要がある。第１アーム６についてみれば、アームの重量に加え、駆動ユニット７や手首ユニット９の重量が加わりことになる。このように、垂直多関節型のロボットでは、アームの重量が重くなり駆動するモータに大きな容量のモータが必要となる。 However, the conventional vertical articulated painting robot has the following problems.
That is, in the case of the painting robot shown in FIG. 5, the drive units 5 and 7 are provided at the respective joints, and these drive units 5 and 7 are heavy units including a drive motor and a speed reducer. . Further, it is necessary to provide a wrist unit 9 for driving an end effector such as the paint gun 10 at the tip of the articulated arm. If it sees about the 1st arm 6, in addition to the weight of an arm, the weight of the drive unit 7 and the wrist unit 9 will be added. As described above, in the vertical articulated robot, the weight of the arm is increased, and a motor having a large capacity is required as a driving motor.

また、塗装には、シンナーなどの溶剤で溶かした塗料を使用する場合が多いので、塗装を行う作業場室内の雰囲気中には、気化した溶剤が混じる。このため、溶剤に引火しないようにするため、図５の塗装ロボットでは、駆動ユニット５、７のモータは、防爆型のモータにする必要がある。防爆モータは、通常のモータに比べて高価であり、また、重量も重くなる。 In many cases, a paint dissolved in a solvent such as thinner is used for painting, and thus the vaporized solvent is mixed in the atmosphere in the working room where the painting is performed. For this reason, in order to prevent the solvent from being ignited, in the coating robot of FIG. Explosion-proof motors are more expensive and heavy than ordinary motors.

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、駆動モータに防爆型のモータを必要とせず、しかも、モータ容量を低減化できるようにした塗装ロボットを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a painting robot that solves the problems of the prior art, does not require an explosion-proof motor as a drive motor, and can reduce the motor capacity. .

前記の目的を達成するために、本発明は、複数の水平アームからなる水平多関節アームと、上下方向に移動自在な上下アームを備え、前記上下アームの先端に塗装ガンを有する塗装ロボットにおいて、前記塗装ロボットの各軸を駆動するモータをベース部に集中配置し、前記ベース部が設置される空間と、ロボット本体が設置され塗装工程を行う作業空間との間を仕切壁で隔絶したことを特徴とするものである。 To achieve the above object, the present invention provides a horizontal articulated arm composed of a plurality of horizontal arms, a vertical arm movable in the vertical direction, and a painting robot having a coating gun at the tip of the vertical arm. The motor that drives each axis of the painting robot is concentrated on the base part, and the space where the base part is installed and the work space where the robot body is installed and performs the painting process are separated by a partition wall. It is a feature.

また、本発明では、前記仕切壁は天井壁であり、塗装ロボットのすべてモータが集中配置されるベース部を最上位の位置に配置し、前記天井壁からロボット本体を下方に垂設することが好ましい。 Further, in the present invention, the partition wall is a ceiling wall, and the base portion where all the motors of the painting robot are centrally arranged is arranged at the highest position, and the robot body is suspended from the ceiling wall. preferable.

また、本発明では、前記ベース部の底面と、天井壁の下面が同一面上にあることが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable that the bottom face of the said base part and the lower surface of a ceiling wall are on the same plane.

本発明によれば、塗装ロボットの各軸を駆動するモータをベース部に集中配置し、前記ベース部が設置される空間と、ロボット本体が設置され塗装工程を行う作業空間との間を仕切壁で隔絶したので、各軸の駆動モータに防爆型のモータを必要とせず、しかも、モータ容量を低減化でき、安価のモータを用いることができ、省エネルギーなロボットにすることができる。 According to the present invention, the motor for driving each axis of the painting robot is concentrated on the base portion, and the partition wall is provided between the space where the base portion is installed and the work space where the robot body is installed and performs the painting process. Therefore, an explosion-proof motor is not required for the drive motor of each axis, and the motor capacity can be reduced, an inexpensive motor can be used, and an energy-saving robot can be obtained.

以下、本発明による塗装ロボットの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による塗装ロボットの実施形態の側面図であり、図１において、参照番号１０は、塗装ロボットの全体を示し、１１はベース部、１２は２つの水平アームからなる水平多関節アームを示す。この実施形態では、水平多関節アーム１２は、第１アーム１４と第２アーム１６とからなり、第２アーム１６の先端には上下アーム１８が設けられている。上下アーム１８の先端の手首部２０には、エンドエフェクタとして塗装ガン２２が取り付けられている。 Hereinafter, an embodiment of a painting robot according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a side view of an embodiment of a painting robot according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 indicates the whole painting robot, 11 is a base portion, and 12 is a horizontal articulated joint composed of two horizontal arms. Indicates an arm. In this embodiment, the horizontal articulated arm 12 includes a first arm 14 and a second arm 16, and an upper and lower arm 18 is provided at the tip of the second arm 16. A painting gun 22 is attached to the wrist 20 at the tip of the upper and lower arms 18 as an end effector.

この塗装ロボット１０は、制御軸を４軸有している産業用ロボットである。図１に示すように、第１軸は、第１アーム１４が水平面上で旋回する軸で、第２軸は、第１アーム１４と第２アーム１６とを連結する関節部において第２アームが水平面上で旋回する軸である。第３軸は、上下アーム１８において手首部２０を鉛直方向に昇降移動させる軸である。第４軸は、手首部２０において水平な軸周りに塗装ガン２２を揺動させる軸である。 The painting robot 10 is an industrial robot having four control axes. As shown in FIG. 1, the first axis is an axis on which the first arm 14 pivots on a horizontal plane, and the second axis is a joint part connecting the first arm 14 and the second arm 16, and the second arm is An axis that swivels on a horizontal plane. The third axis is an axis that moves the wrist 20 vertically in the vertical arm 18. The fourth axis is an axis that swings the coating gun 22 around a horizontal axis in the wrist portion 20.

本実施形態による塗装ロボット１０は、従来のようにロボットのベース部が作業場の床面に設置される塗装ロボットと異なり、ベース部１１が作業場の天井２４に据え付けられており、ベース部１１から水平多関節アーム１２が下方に垂設された構造となっている。 The painting robot 10 according to the present embodiment is different from the painting robot in which the base portion of the robot is installed on the floor surface of the work place as in the prior art, and the base portion 11 is installed on the ceiling 24 of the work place, The articulated arm 12 has a structure in which it is suspended downward.

図１に示すように、ベース部１１は、台座２５を備えており、この台座２５の周りにはフランジ部２５ａが形成されている。他方、天井２４には、台座２５の大きさに対応する取付穴２６があけられており、台座２５を天井２４の取付穴２６に装着すると、フランジ２５ａで係止するようになっている。このとき、台座２５の下面と天井面は同一面上にある。なお、図１では、ベース部１１にハウジング２７が取り付けられた状態になっている。 As shown in FIG. 1, the base portion 11 includes a pedestal 25, and a flange portion 25 a is formed around the pedestal 25. On the other hand, a mounting hole 26 corresponding to the size of the pedestal 25 is formed in the ceiling 24. When the pedestal 25 is mounted in the mounting hole 26 of the ceiling 24, it is locked by a flange 25a. At this time, the lower surface of the base 25 and the ceiling surface are on the same plane. In FIG. 1, the housing 27 is attached to the base portion 11.

次に、図２は、本実施形態による塗装ロボットの内部構造を示す断面図である。 Next, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the painting robot according to the present embodiment.

まず、ベース部１１には、ロボットの第１軸乃至第４軸を駆動するサーボモータが集中配置されており、従来のロボットのように、多関節アーム側にモータが組み込まれたものとは基本構造が相違している。この実施形態では、参照番号３０は第１アーム１４を旋回させる第１軸モータであり、３１は第２アーム１６を旋回させる第２軸モータである。３２は上下アーム１８を上下に昇降させる第３軸モータである。なお手首部２０を揺動させる第４軸モータは、第３軸モータ３２の裏側に配置されており、図２では図示されていない。これらのモータには、防爆型ではない通常のモータが用いられている。 First, servo motors for driving the first to fourth axes of the robot are centrally arranged on the base unit 11, which is basically different from that in which a motor is incorporated on the articulated arm side like a conventional robot. The structure is different. In this embodiment, reference numeral 30 is a first axis motor that rotates the first arm 14, and 31 is a second axis motor that rotates the second arm 16. Reference numeral 32 denotes a third axis motor that moves the upper and lower arms 18 up and down. The fourth axis motor that swings the wrist portion 20 is disposed on the back side of the third axis motor 32 and is not shown in FIG. For these motors, ordinary motors that are not explosion-proof are used.

塗装ロボット１０の水平多関節アーム１２では、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、第１アーム１４は水平面上を回動し、第２アーム１６は、第１アーム１４の下で水平面上を回動するようになっている。ベース部１１と第１アーム１４を連結する関節部には、第１の減速機３４が設けられており、この第１減速機３４の出力軸に第１アーム１４の基端部が取り付けられている。第１アーム１４と第２アーム１６を連結する関節部には、第２の減速機３５が設けられている。第２減速機３５の出力軸には、第２アーム１６の基端部が固定されている。これら第１減速機３４、第２減速機３５には例えばハーモニックドライブが用いられている。 In the horizontal articulated arm 12 of the painting robot 10, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the first arm 14 rotates on the horizontal plane, and the second arm 16 moves to the first arm 14. It is designed to rotate on a horizontal plane below. A first speed reducer 34 is provided at a joint portion connecting the base portion 11 and the first arm 14, and a base end portion of the first arm 14 is attached to an output shaft of the first speed reducer 34. Yes. A second speed reducer 35 is provided at a joint portion connecting the first arm 14 and the second arm 16. A base end portion of the second arm 16 is fixed to the output shaft of the second reduction gear 35. For example, a harmonic drive is used for the first reduction gear 34 and the second reduction gear 35.

次に、第１軸乃至第４軸の各伝動系の構成について図２を参照しながら説明する。
第１軸の伝動系
第１軸モータ３０の回転軸にはプーリ３６が軸着されている。第１減速機３４の入力軸にはプーリ３７が軸着されている。プーリ３６とプーリ３７にはタイミングベルト３８が巻き掛けられており、第１軸モータ３０の動力は、プーリ３６、３７、タイミングベルト３８からなるベルト伝動機構を介して第１減速機３４に伝えられ、第１減速機３４の出力軸に直結した第１アーム１４が回動するようになっている。 Next, the configuration of each transmission system of the first to fourth axes will be described with reference to FIG.
1st axis transmission system
A pulley 36 is attached to the rotation shaft of the first shaft motor 30. A pulley 37 is attached to the input shaft of the first speed reducer 34. A timing belt 38 is wound around the pulley 36 and the pulley 37, and the power of the first shaft motor 30 is transmitted to the first speed reducer 34 via a belt transmission mechanism including the pulleys 36 and 37 and the timing belt 38. The first arm 14 directly connected to the output shaft of the first speed reducer 34 is rotated.

第２の伝動系
第２軸の伝動系は、大きくみると、第２軸モータ３１の動力を第１伝動軸４０から第２アーム１６内に組み込まれたベルト伝動機構により第２減速機３５に伝える構成になっている。この実施形態では、第１伝動軸４０は、第２軸モータ３１の回転軸に直結しており、第１減速機３４を同軸に貫通して第１アーム１４側まで延びている。第１アーム１４の内部では、第１伝動軸４０の先端部にプーリ４１が固着され、第２減速機３５の入力軸にはプーリ４２が取り付けられている。そして、これらのプーリ４１、４２にタイミングベルト４３が巻き掛けられて、これらは、第１伝動軸４０から動力を第２減速機３５に伝達する第１ベルト伝動機構を構成している。 Second transmission system The transmission system of the second shaft is, when viewed broadly, the power of the second shaft motor 31 is transferred from the first transmission shaft 40 to the second reduction gear 35 by the belt transmission mechanism incorporated in the second arm 16. It has a structure to convey. In this embodiment, the first transmission shaft 40 is directly connected to the rotation shaft of the second shaft motor 31 and extends coaxially through the first speed reducer 34 to the first arm 14 side. Inside the first arm 14, a pulley 41 is fixed to the tip of the first transmission shaft 40, and a pulley 42 is attached to the input shaft of the second reduction gear 35. The timing belt 43 is wound around the pulleys 41 and 42, and these constitute a first belt transmission mechanism that transmits power from the first transmission shaft 40 to the second speed reducer 35.

第３軸の伝動系
次に、第３軸の伝動系は、第３軸モータ３２の動力を手首部２０を上下方向に昇降させるボールねじ機構に伝動する伝動系である。この第３軸伝動系は、大きくみると、第２伝動軸４４と、第３伝動軸４５と、第１アーム１４内でこれらの伝動軸間でベルト伝動を行う機構と、第２アーム１６内で第３伝動４５とボールナット４６との間でベルト伝動を行う機構とから構成されている。 Third Axis Transmission System Next, the third axis transmission system is a transmission system that transmits the power of the third axis motor 32 to a ball screw mechanism that moves the wrist portion 20 up and down. The third shaft transmission system can be broadly divided into a second transmission shaft 44, a third transmission shaft 45, a mechanism for performing belt transmission between these transmission shafts in the first arm 14, and a second arm 16 in the second arm 16. And a mechanism for performing belt transmission between the third transmission 45 and the ball nut 46.

まず、第２伝動軸４４は、第１伝動軸４０の外側に同軸に嵌挿されている中空の伝動軸であり、一端部はベース部１１側に突き出ており、プーリ４７が軸着されている。第２伝動軸４４の他端部は第１アーム１４側に軸受けで支持されており、プーリ４８が軸着されている。第３軸モータ３２の回転軸にはプーリ４９が直結されており、プーリ４７、４９にはタイミングベルト５０が巻き掛けられている。 First, the second transmission shaft 44 is a hollow transmission shaft that is coaxially fitted to the outside of the first transmission shaft 40, and one end portion protrudes toward the base portion 11 side, and the pulley 47 is attached to the shaft. Yes. The other end of the second transmission shaft 44 is supported by a bearing on the first arm 14 side, and a pulley 48 is axially attached. A pulley 49 is directly connected to the rotation shaft of the third shaft motor 32, and a timing belt 50 is wound around the pulleys 47 and 49.

この実施形態の場合、第２減速機３５には同軸多重伝動軸が貫通しており、同軸多重伝動軸のうち、第３伝動軸４５は、一番外側の最も短い中空伝動軸である。この第３伝動軸４５の両端部には、プーリ５１、５２が固着されている。第２伝動軸４４のプーリ４８と第３伝動軸４５のプーリ５１には、タイミングベルト５３が巻き掛けられている。これらプーリ４８、５１は、第２軸伝動系の第１ベルト伝動機構のプーリ４１、４２と同軸のプーリになっており、第２伝動軸４４から動力を第３伝動軸４５に伝達する第２ベルト伝動機構を構成している。 In the case of this embodiment, a coaxial multiple transmission shaft passes through the second reduction gear 35, and among the coaxial multiple transmission shafts, the third transmission shaft 45 is the outermost shortest hollow transmission shaft. Pulleys 51 and 52 are fixed to both ends of the third transmission shaft 45. A timing belt 53 is wound around the pulley 48 of the second transmission shaft 44 and the pulley 51 of the third transmission shaft 45. These pulleys 48 and 51 are pulleys coaxial with the pulleys 41 and 42 of the first belt transmission mechanism of the second shaft transmission system, and the second transmission shaft 44 transmits power to the third transmission shaft 45. It constitutes a belt transmission mechanism.

第２アーム１６の内部では、上下アーム１８の内部に長さ方向に挿入されているボールねじ５４に螺合するボールナット４６が回転自在に取り付けられており、このボールナット４６には、同軸にプーリ５５が固定されている。第３伝動軸４５のプーリ５２とボールナット４６に固定されたプーリ５５には、タイミングベルト５３が巻き掛けられけており、これらは、第３伝動軸４５からボールねじ５４に螺合するボールナット４６に動力を伝達する第３ベルト伝動機構を構成している。 Inside the second arm 16, a ball nut 46 that is screwed into a ball screw 54 inserted in the length direction inside the upper and lower arms 18 is rotatably attached. A pulley 55 is fixed. A timing belt 53 is wound around a pulley 52 fixed to the pulley 52 and the ball nut 46 of the third transmission shaft 45, and these are ball nuts screwed into the ball screw 54 from the third transmission shaft 45. A third belt transmission mechanism that transmits power to 46 is configured.

この実施形態では、上下アーム１８は、第２アーム１６の先端部から垂直に垂下するように固定された矩形断面のアッパーアーム６０と、このアッパアーム６０に摺動自在に嵌合するロアーアーム６１とを入れ子型に組み合わせた構造の細長いアームである。手首部２０はロアーアーム６１の下端部に連結されている。 In this embodiment, the upper and lower arms 18 include an upper arm 60 having a rectangular cross section fixed so as to hang vertically from the tip of the second arm 16, and a lower arm 61 slidably fitted to the upper arm 60. It is an elongated arm with a structure combined in a nested type. The wrist part 20 is connected to the lower end part of the lower arm 61.

以上のような第３軸伝系により第３軸モータ３２の動力がボールナット４６に伝わり、このボールナット４６が回転すると、その回転はボールねじ５４を上下に移動させる推力に変えて、ボールねじ５４の下端部に連結している手首部２０が上下に昇降することになる。図４（ａ）は、手首部２０が最も下がった位置にある状態を示し、図４（ｂ）は、手首部２０が最も上にあがった位置にある状態を示す。 The power of the third shaft motor 32 is transmitted to the ball nut 46 by the third shaft transmission system as described above, and when the ball nut 46 rotates, the rotation is changed to a thrust force that moves the ball screw 54 up and down. The wrist 20 connected to the lower end of 54 moves up and down. FIG. 4A shows a state where the wrist portion 20 is at the lowest position, and FIG. 4B shows a state where the wrist portion 20 is at the highest position.

ボールねじ５４の下端は継手６２を介してウォーム６３が連結されており、このウォーム６３は軸受け６４により回転自在に支持されている。エンドエフェクタの揺動軸６５には、ウォームホイール６６が固着されており、このウォームホイール６６はウォーム６３に噛み合うようになっている。これらウォーム６３、ウォームホイール６６は、手首部２０における第４軸（Ａ軸）の揺動機構を構成している。 A worm 63 is connected to the lower end of the ball screw 54 via a joint 62, and the worm 63 is rotatably supported by a bearing 64. A worm wheel 66 is fixed to the swing shaft 65 of the end effector, and the worm wheel 66 meshes with the worm 63. The worm 63 and the worm wheel 66 constitute a swing mechanism of the fourth axis (A axis) in the wrist portion 20.

なお、本実施形態では、ボールねじ５４は、通常のボールねじと同様に螺旋状にボールねじ溝が形成されているとともに、軸方向にスプライン溝が形成されている。そして、ボールねじ５４には、スプライン溝を介してスプラインナット６８が嵌合するようになっている。これにより、ボールねじ５４は、ボールナット４６の回転を手首部２０の直線運動に変換する本来的な機能にともに、手首部２０の揺動機構に回転運動を伝達する、以下に説明する第４軸伝達系の伝動軸を兼ねることができる。 In the present embodiment, the ball screw 54 is formed with a spiral ball screw groove and a spline groove in the axial direction as in the case of a normal ball screw. A spline nut 68 is fitted into the ball screw 54 via a spline groove. Thereby, the ball screw 54 transmits the rotational motion to the swinging mechanism of the wrist portion 20 together with the original function of converting the rotation of the ball nut 46 into the linear motion of the wrist portion 20. Can also serve as the transmission shaft of the shaft transmission system.

第４軸の伝動系
次に、上下アーム１８の手首部２０を揺動させる揺動機構に第４軸モータから動力をベルト伝動する第４軸伝動系について説明する。
この第４軸伝動系は、大きくみると、図２において第４軸モータ（第３軸モータ３２に隠れて図示されず）から順に、第４伝動軸７０、第５伝動軸７２、スプラインナット６８、ボールねじ５４と、各伝動軸間をつなげるベルト伝動機構とから構成されている。 4th axis transmission system
Next, a description will be given of a fourth shaft transmission system in which power is transmitted from the fourth shaft motor to the swing mechanism that swings the wrist portion 20 of the upper and lower arms 18.
The fourth shaft transmission system is, when viewed roughly, in order from the fourth shaft motor (not shown by being hidden by the third shaft motor 32) in FIG. 2, in order from the fourth shaft 70, the fifth power shaft 72, and the spline nut 68. The ball screw 54 and a belt transmission mechanism that connects between the transmission shafts.

まず、第４伝動軸７０は、第２伝動軸４４の外側に嵌合する中空伝動軸であり、第２伝動軸４４ともに同軸多重伝動軸を構成している。この第４伝動軸７０のベース部１１に突き出た方の端部には、プーリ７１が軸着されており、このプーリ７１と第４軸モータの回転軸に取り付けてある図示しないプーリの間にタイミングベルト７２が巻き掛けられている。 First, the fourth transmission shaft 70 is a hollow transmission shaft fitted to the outside of the second transmission shaft 44, and the second transmission shaft 44 constitutes a coaxial multiple transmission shaft. A pulley 71 is pivotally attached to the end of the fourth transmission shaft 70 that protrudes from the base 11. Between the pulley 71 and a pulley (not shown) attached to the rotation shaft of the fourth shaft motor. A timing belt 72 is wound around.

第１アーム１４の先端部に配置されている第５伝動軸７２は、第３伝動軸４５の内側に同軸に挿入された中空伝動軸であり、第３伝動軸４５とともに同軸多重伝動軸を構成している。第４伝動軸７０の先端にはプーリ７３が取り付けられ、このプーリ７３と、第５伝動軸７２の上端に取り付けられたプーリ７４にタイミングベルト７５が巻き掛けられている。これらのプーリ７３、７４は、上述した第１ベルト伝動機構のプーリ４１、４２および第２第２ベルト伝動機構のプーリ４８、５１と同軸のプーリとして構成されており、第４伝動軸７１から動力を前記第５伝動軸７２に伝達する第４ベルト伝動機構を構成するようになっている。 The fifth transmission shaft 72 disposed at the tip of the first arm 14 is a hollow transmission shaft that is coaxially inserted inside the third transmission shaft 45 and constitutes a coaxial multiple transmission shaft together with the third transmission shaft 45. is doing. A pulley 73 is attached to the tip of the fourth transmission shaft 70, and a timing belt 75 is wound around the pulley 73 and a pulley 74 attached to the upper end of the fifth transmission shaft 72. These pulleys 73 and 74 are configured as pulleys coaxial with the pulleys 41 and 42 of the first belt transmission mechanism and the pulleys 48 and 51 of the second belt transmission mechanism described above. Is configured to constitute a fourth belt transmission mechanism.

さらに、第５伝動軸７２の下端にはプーリ７６が軸着されており、スプラインナット６７と同軸に固着されたプーリ７７とプーリ７６にはタイミングベルト７８が巻き掛けられている。プーリ７６は、第３ベルト伝動機構のプーリ５２と同軸のプーリを構成し、プーリ７６とタイミングベルト７８とともに、第５伝動軸７２からスプラインナット６８を介してボールねじ５４に回転を伝達する第５ベルト伝動機構を構成している。ボールねじ５４は、ウォーム６３を回し、ウォームホイール６６は回転を手首部２０でのエンドエフェクタの揺動に変えることになる。 Further, a pulley 76 is attached to the lower end of the fifth transmission shaft 72, and a timing belt 78 is wound around the pulley 77 and the pulley 76 that are fixed coaxially with the spline nut 67. The pulley 76 constitutes a pulley coaxial with the pulley 52 of the third belt transmission mechanism, and, together with the pulley 76 and the timing belt 78, transmits the rotation from the fifth transmission shaft 72 to the ball screw 54 via the spline nut 68. It constitutes a belt transmission mechanism. The ball screw 54 turns the worm 63, and the worm wheel 66 changes the rotation to swing of the end effector at the wrist 20.

以上のような第３軸伝動系と第４軸伝動系の伝動機構と一体的に組み込むようにして、本実施形態では、エンドエフェクタである塗装ガン２２の向きを水平関節アームの回動に連動して一定の方向に保持する平行リンク機構が次のように構成されている。 In this embodiment, the direction of the coating gun 22 as the end effector is linked to the rotation of the horizontal joint arm so as to be integrated with the transmission mechanisms of the third axis transmission system and the fourth axis transmission system as described above. Thus, the parallel link mechanism that holds in a fixed direction is configured as follows.

平行リンク機構
この平行リンク機構は、基本的に、中空プーリ軸８０と、プーリ軸８２と、これらのプーリ軸のそれぞれに設けられたプーリとタイミングベルトから構成されている。 Parallel link mechanism
This parallel link mechanism basically includes a hollow pulley shaft 80, a pulley shaft 82, and a pulley and a timing belt provided on each of these pulley shafts.

まず、中空プーリ軸８０は、上述した第２伝動軸４４、第４伝動軸７０とともに同軸の中空軸を構成する一番外側の中空軸である。この場合、中空プーリ軸８０は、第１減速機３４を同軸に貫いて、ベース部１１に対して固定されている。この中空プーリ軸８０には、第１プーリ８１が固着されている。 First, the hollow pulley shaft 80 is the outermost hollow shaft that forms a coaxial hollow shaft together with the second transmission shaft 44 and the fourth transmission shaft 70 described above. In this case, the hollow pulley shaft 80 passes through the first speed reducer 34 and is fixed to the base portion 11. A first pulley 81 is fixed to the hollow pulley shaft 80.

プーリ軸８２は、中空軸である第３伝動軸４５、第５伝動軸７２と同軸の軸であり、第５伝動軸７２の内側を第２減速機３５と同軸に貫通している。このプーリ軸８２の両端部は軸受けで支持されている。プーリ軸８２の上端には第２プーリ８３が固着され、下端には第３プーリ８４が固着されている。また、スプラインナット４６を介して上下アーム１８と一体に第４プーリ８５が設けられている。なお、上下アーム１８は、第２アーム１６の先端で軸受け８６によって回転可能に支持されている。第１プーリ８１と第２プーリ８２にはタイミングベルト８７が巻き掛けられている。同様に、第３プーリ８４と第４プーリ８５には、タイミングベルト８８が巻き掛けられている。そして、これら第１プーリ８１と第２プーリ８３、第３プーリ８４と第４プーリ８５は、それぞれ同一ピッチ円で同じ歯数をもっているプーリである。 The pulley shaft 82 is a shaft coaxial with the third transmission shaft 45 and the fifth transmission shaft 72 that are hollow shafts, and penetrates the inside of the fifth transmission shaft 72 coaxially with the second reduction gear 35. Both ends of the pulley shaft 82 are supported by bearings. A second pulley 83 is fixed to the upper end of the pulley shaft 82, and a third pulley 84 is fixed to the lower end. A fourth pulley 85 is provided integrally with the upper and lower arms 18 via the spline nut 46. The upper and lower arms 18 are rotatably supported by bearings 86 at the tips of the second arms 16. A timing belt 87 is wound around the first pulley 81 and the second pulley 82. Similarly, a timing belt 88 is wound around the third pulley 84 and the fourth pulley 85. The first pulley 81 and the second pulley 83, and the third pulley 84 and the fourth pulley 85 are pulleys having the same pitch circle and the same number of teeth.

本実施形態による塗装ロボットによれば、ロボットの多関節アームをベース部１１から下方に垂設した水平多関節アーム１２として構成し、ロボットの第１軸乃至第４軸をそれぞれ駆動するモータは、天井２４で仕切られた最上位にあるベース部１１に集中的に配置されており、塗装作業が行われる作業空間から仕切壁である天井２４によってベース部１２が隔絶された構造にすることができる。したがって、第１モータ３０、第２軸モータ３１、第３軸モータ３２、図示しない第４軸モータは作業場の雰囲気とは隔離されているから、これらのモータは防爆型のモータにする必要がなくなる。 According to the painting robot according to the present embodiment, the articulated arm of the robot is configured as a horizontal articulated arm 12 that hangs downward from the base portion 11, and the motors that respectively drive the first to fourth axes of the robot are: The base portion 11 is intensively arranged on the uppermost base portion 11 partitioned by the ceiling 24, and the base portion 12 can be separated from the work space where the painting work is performed by the ceiling 24 which is a partition wall. . Accordingly, since the first motor 30, the second shaft motor 31, the third shaft motor 32, and the fourth shaft motor (not shown) are isolated from the atmosphere in the workplace, these motors do not need to be explosion-proof motors. .

また、第１アーム１４、第２アーム１６はともに水平面上を旋回し、水平多関節アーム１２の動作には、重力に抗した動きがなくなるため、第１アーム１４、第２アーム１６、上下アーム１８の重量がそのままモータの負荷としてかかることがないので、上記のように防爆型にする必要がない上に、各軸のモータ３０、３１、３２の容量は小さなもので十分であり、安価なモータを利用できる。 Further, both the first arm 14 and the second arm 16 turn on the horizontal plane, and the movement of the horizontal articulated arm 12 does not move against gravity, so the first arm 14, the second arm 16, the upper and lower arms Since the weight of the motor 18 is not directly applied as a load on the motor, it is not necessary to make it an explosion-proof type as described above, and the capacity of the motors 30, 31, 32 of each axis is small and sufficient, and is inexpensive. A motor can be used.

また、上下アーム１８では、重力に抗して手首部２０を上下移動させたり、水平な揺動軸６５の周りにエンドエフェクタを揺動させる動きがあるが、これらの上下移動用の第３軸モータ３２や、揺動用の駆動モータを上下アーム１８に取り付ける必要がなく、ベース部１１に配置することで防爆型のモータにしなくてもよい。 The vertical arm 18 moves the wrist 20 up and down against gravity and swings the end effector around the horizontal swing shaft 65. These third axes for vertical movement It is not necessary to attach the motor 32 or the swinging drive motor to the upper and lower arms 18, and it is not necessary to provide an explosion-proof motor by arranging it on the base portion 11.

しかも、ボールねじ溝とともにスプライン溝を有するボールねじ５４と、スプラインナット６８と組み合わせることにより、ボールねじ５４は、ボールナット４６に伝わる回転運動を手首部２０の上下直線運動に変換する機能と、手首部２０の揺動機構を構成するウォーム６３に回転運動を伝達する伝動軸としての機能を併せ持つので、上下アーム１８を重量の軽減とともに全体として細長いスリムな構造にすることができる。 Moreover, by combining the ball screw 54 having the spline groove with the ball screw groove and the spline nut 68, the ball screw 54 has a function of converting the rotational motion transmitted to the ball nut 46 into the vertical linear motion of the wrist portion 20, and the wrist. Since it also has a function as a transmission shaft for transmitting the rotational motion to the worm 63 constituting the swinging mechanism of the unit 20, the upper and lower arms 18 can be reduced in weight and have a slender and slim structure as a whole.

さらに、本実施形態の塗装ロボット１０では、以下のような効果が得られる。 Furthermore, in the painting robot 10 of the present embodiment, the following effects can be obtained.

塗装が行われる作業場では、シンナーなどの溶剤が室内に滞留するのを防止するために、図１において矢印で示すように常に、一定方向の空気の流れを発生させている。ところが、この空気の流れが、上下アーム１８に当たって気流の乱れを生じさせる原因にもなり得る。塗装中は、塗装ガン２２からワークＷに向けて吹き出される塗料が気流の乱れの影響を受けることになる。 In a workplace where painting is performed, in order to prevent a solvent such as thinner from staying in the room, a flow of air in a certain direction is always generated as indicated by an arrow in FIG. However, this air flow may hit the upper and lower arms 18 and cause turbulence of the airflow. During painting, the paint blown from the painting gun 22 toward the workpiece W is affected by the turbulence of the airflow.

しかしながら、本実施形態の塗装ロボット１０によれば、上下アーム１８は、上述したように、上下移動機構、揺動機構を駆動するモータの取付がなく、角筒形状のアッパーアーム６０とロアーアーム６１を入れ子型に組み合わせた全体として細長いスリムな構造になっているので、空気の流れが当たっても気流の乱れが生じ難くなり、塗装ガン２２から噴出される塗料への乱流の影響を少なくして、塗装ムラの発生を防止できる。 However, according to the painting robot 10 of the present embodiment, as described above, the upper and lower arms 18 are not provided with motors for driving the vertical movement mechanism and the swing mechanism, and the upper and lower arms 60 and 61 having a rectangular tube shape are provided. Since it has a slim and slim structure as a whole in combination with the nesting type, it is difficult to cause turbulence of the air flow even if it hits the air flow, and the influence of the turbulent flow on the paint ejected from the coating gun 22 is reduced. , Can prevent the occurrence of uneven coating

また、本実施形態の塗装ロボット１０では、ベース部１１の底面と、天井壁２４の下面が同一面上にあるので、天井面２４に沿った気流に乱れ生じ難いともに、天井面の汚れ防止のためにシートなどが張りやすくなる利点がある。 Further, in the painting robot 10 of the present embodiment, the bottom surface of the base portion 11 and the lower surface of the ceiling wall 24 are on the same surface, so that the airflow along the ceiling surface 24 is less likely to be disturbed and the ceiling surface is prevented from being soiled. Therefore, there is an advantage that the sheet or the like is easily stretched.

本発明による塗装ロボットの一実施形態を示す側面図。The side view which shows one Embodiment of the painting robot by this invention. 実施形態による塗装ロボットの縦断面図。The longitudinal section of the painting robot by an embodiment. 実施形態による塗装ロボットの水平多関節アームの動きを示す斜視図。The perspective view which shows the motion of the horizontal articulated arm of the painting robot by embodiment. 実施形態による塗装ロボットの上下アームの動きを示す斜視図。The perspective view which shows the motion of the upper and lower arms of the painting robot by embodiment. 従来の塗装ロボットの側面面図。A side view of a conventional painting robot.

Explanation of symbols

１０塗装ロボット
１１ベース部
１２水平多関節アーム
１４第１アーム
１６第２アーム
１８上下アーム
２０手首部
２２塗装ガン（エンドエフェクタ）
３０第１軸モータ
３１第２軸モータ
３２第３軸モータ
３４第１減速機
３５第２減速機
４６ボールナット
５４ボールねじ
６３ウォーム
６４ウォームホイール
６８スプラインナット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Paint robot 11 Base part 12 Horizontal articulated arm 14 1st arm 16 2nd arm 18 Upper and lower arm 20 Wrist part 22 Paint gun (end effector)
30 1st axis motor 31 2nd axis motor 32 3rd axis motor 34 1st speed reducer 35 2nd speed reducer 46 Ball nut 54 Ball screw 63 Worm 64 Warm wheel 68 Spline nut

Claims

In a painting robot having a horizontal articulated arm composed of a plurality of horizontal arms and a vertical arm movable in the vertical direction, and having a painting gun at the tip of the vertical arm,
The motor that drives each axis of the painting robot is concentrated on the base part, and the space where the base part is installed and the work space where the robot body is installed and the painting process is performed are separated by a partition wall. Characteristic painting robot.

2. The partition wall is a ceiling wall, and a base portion on which all motors of a painting robot are concentrated is disposed at a top position, and a robot body is vertically suspended from the ceiling wall. The painting robot described in 1.

The painting robot according to claim 2, wherein a bottom surface of the base portion and a lower surface of the ceiling wall are on the same plane.