JP2011506109A5

JP2011506109A5 -

Info

Publication number: JP2011506109A5
Application number: JP2010536955A
Authority: JP
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2013-11-14

Description

他の実施形態では、上記で述べた方法はさらに、駆動システムが中間アセンブリ上を移動するための弾力性を有するように駆動システムを中間アセンブリ上に取り付けるステップと、工具を駆動システムが駆動できるように、工具支持体上に工具を取り付けるステップとのさらなる諸ステップによりロボット工具を製造するように展開される。

図１で示す研摩のためのシステムの例示的な実施形態では、研摩ベルト４１を用いる研摩工具４０は、バリを除去するために、ブリスク表面および縁部の輪郭をたどるようにプログラムされる接触点４３で、ブリスク（項目１２で示される）と接触する。研摩ベルト４１は、駆動システム３０により駆動される。駆動システム３０は、接触点４３の空間的な位置が、部品１２の局所的な幾何形状と一定の関係を有し、かつ研摩作業中、一定に維持されるように、弾力性を有するように取付け具２０に取り付けられる。加工中に工具経路の幾何形状を変更させる傾向のある、加工で誘起された力もしくは工具の摩耗、または他の原因のいずれも、駆動システム３０に対する特有の取付けシステム中に組み込まれた弾力性により吸収される。上記のように使用できる弾力性のある取付けシステムを、続いて本明細書で詳細に説明する。

図２、３、および４は、前に述べた駆動システム３０を、弾力性があるように取り付けるための取付け具２０の例示的な実施形態の部分的なアセンブリを示す。図５は、取付け具２０に取り付けられたモータ６０を示す。図６は、取付け具２０に取り付けられたモータ６０および研摩工具４０を備える装置１００の組み立てられた図を示す。取付け具の例示的な実施形態は、従来のロボットシステム１４またはマシニングセンタ（図示せず）のロボットアーム１６に、全体のアセンブリ１００を迅速に取り付けるために使用される従来の工具取付けシステム２２を備える。アダプタプレート２７は、従来の回転アクチュエータ２６を工具取付けシステム２２に取り付けるために、必要に応じて適宜使用することができる。回転アクチュエータ２６は、例えば、図１で示す研摩工具４０など、加工工具アセンブリに対して回転の自由度を可能にする。回転アクチュエータは、空気圧供給管路１１４により供給される空気により動力が与えられる従来の空気圧モータ（図示せず）により駆動される。代替的には、回転アクチュエータ２６は、従来の電気モータ（図示せず）により駆動することもできる。

工具取付けシステム２２に関して、加工工具の接触点４３の真位置を絶対的に位置決めするための、また取付け具２０における駆動システム３０を弾力性があるように取り付けるための本発明の例示的な実施形態が、図６〜８で示されている。これらの図を参照すると、立上がりガセット５６は、ベース２５の前端部に位置しており、従来の取付け手段を用いてベースプレート２５の側部に取り付けられる。アーチ型の形状を有する垂直フレーム５４が立上がりガセット５６に取り付けられており、したがって、立上がりガセットは垂直フレーム５４に対して側方支持を提供することができる。垂直フレームはまた、その下側端部で、ベース２５の前端部に取り付けることができる。

図６、７、および８は、研摩およびバリ取り工具４０を有する、部品を研摩し、かつバリ取りを行うための装置を示す。工具４０は、アームクランプ４６を用いてアームマウント４９に固定された接触アーム４２の前端部に取り付けられたローラ４４を備える。ローラは、ローラの回転軸４５の周りを回転することができる。アームクランプ４６は、本明細書で述べるように、アームロケータピン４７を用いてアームクランプ上に位置決めされる。工具４０は、前端部のローラ４４により、かつ後端部のベルト駆動ホイール６３により支持された研摩ベルト４１を有する。ベルト駆動ホイール６３は、駆動モータ６０に取り付けられ、回転軸６１の周りで回転する。研摩ベルト４１は、モータ６０およびベルト駆動ホイール６３により、ローラ４４の周りで駆動される。研摩およびバリ取りの場合、部品１２からの材料の除去は、部品１２の表面および縁部に対して、動いている研摩ベルト４１を接触させることにより達成される。加工中の研摩ベルト４１と部品１２の間の接触点４３の力は、接触アーム４２により、アームマウント４９および垂直フレーム５４へと伝達される。これらの力はレール９２に沿って移動することのできるモータ往復台６２へと伝達される。研摩ベルトは、２つの回転軸４５および６１を互いの方向に引っ張る傾向のある張力を有する。これは、調整ねじ５３を用いてばね５２に設定された圧縮力により対抗され、かつ反作用を受ける。研摩ベルト４１の張力は、調整ねじ５２を用いて設定される。接触アーム４２と、４１などの加工工具とを取り付ける特有の方法のため、加工中は常に、空間中の指定された位置に絶対的に位置決めされた工具接触点４３の空間的位置が、加工する力または他の工具条件によって、変わることはないことに留意されたい。従来の加工システムにおいて、工具接触点の真位置を変化させるこれらの要因は、本発明では、ばねブロック５０を介して往復台６２に加えられたばね５２からの圧縮力により、レール９２上に弾力性を有するように取り付けられた駆動モータ往復台６２の位置を自動的に変化させることによって、吸収される。

加工工具の接触点４３の真位置は、工具接触アーム（「工具支持体」）４２、アームロケータピン４７、およびアームマウント４９を用いて、空間中に絶対的に位置決めされる。アームマウント４９は、従来の手段を用いて垂直フレーム５４の上部に剛性を有するように取り付けられる。アームマウントは、加工中、研摩工具４０などの加工工具への支持を提供し、レール９２に沿って摺動できるモータ往復台６２に工具からの反作用力を伝達する。

本発明の他の態様では、ロボットに関する工具中心点の実質的に同じ真位置を維持しながら、異なる取付け具２０および異なる工具接触アーム４２の完全な交換可能性が達成される。これは、図９で示すように、一連の製造および組立ステップに関する本発明の実施形態を用いて達成される。個々の部品およびその組立の従来の製造法は、製造時許容差および組立の累積により、本来、変動を含んでいる。従来の方法におけるこれらの製造時許容差および組立の累積は、例えば、接触アーム１２０の先端で表されるものなどの工具中心点（「工具位置決め点」）の位置の変動を生ずる。工具中心点とは、ロボット１４が、ロボットの動作中に制御する、空間における位置決め点のことである。ロボット１４は、この工具中心点１２０の位置、速度、および回転が、製造、検査、および他のロボット用途における指定された目標を達成するのに必要なものとなるように制御する。

例えば、図６で示すものなど、工具アセンブリを製造する方法２００の本発明の例示的な実施形態を、番号２０２〜２２４により識別される一連のステップとして図９で示す。番号２０２の第１のステップでは、図２〜８で示されたベース２５、立上がりガセット５６、垂直フレーム５４などの個々の部品が、従来の手段を用いて製造される。位置決めピン４７（図７を参照）用のアーム取付け位置決め孔（「第１の位置決め機構」）１２２、およびアーム位置決め孔（「第２の位置決め機構」）１３２（図６を参照）を除き、個々の部品のすべての特徴が生成される。これらの個々の部品は、次いで、本明細書で前に述べたように組み立てられる（番号２０４）。取付け具アセンブリは、ロボットもしくは他のマシニングセンタの工具プレート（「基準部品」）２１、または座標系１７（図１を参照）に対して位置決めされている他の適切な部品に取り付けられる（番号２０６）。代替的には、座標系１７に関して、同様の位置的特性寸法を有するスレーブ工具プレートなど、等価な工具プレートを使用することもできる。アセンブリ全体は、次いで、アームマウント４９中に位置決め孔１２２を穴開けするために、フライス加工機、またはボール盤などの従来の工作機械上にセットアップされる（番号２０８）。このセットアップ中に、ロボット工具プレート２１（または使用される場合、等価なスレーブ工具プレート）が、機械の原点を設定するために使用される。本発明の例示的な実施形態２００のこの機構は、個々の部品加工および組立工程による許容差のどんな累積とも無関係に、ロボット座標系１７に対する位置決め孔１２２および位置決めピン４７の真位置の場所が、各取付け具２０上で、製造されたものと実質的に同じであることを保証する。前述のセットアップが完了すると、アームマウント４９上の位置決め孔１２２が穴開けされる（番号２１０）。孔に対するリーマ通しは適宜行われる。取付け孔１２４が、次いで、アームクランプ４６の取付け用として後で使用するために、アームマウント４９上に穴開けされる（番号２１２）。位置決めピン４７は、位置決め孔１２２中に圧入嵌めされる（番号２１４）。代替的には、位置決めピンは、以下で述べるように、接触アーム上の位置決め孔１３２中に圧入嵌めすることもできる。位置決め孔１２２を作成するための本明細書で述べたセットアップを行うことにより、位置決めピン４７は、この方法２００を用いて製造されるあらゆる取付け具２０上で、ロボット座標軸１７に関して実質的に同じ空間位置となる。

Claims

交換可能な取付け具（２０）を製造する方法であって、
工具（４０）を支持する工具支持体（４２）と、該工具支持体（４２）上に位置する工具位置決め点（１２０）と、前記工具（４０）を駆動するためのロボット（１４）とを備え該工具（４０）の動作を制御するためのシステム（３０）と一定の幾何学的寸法関係を有する基準部品（２１）を選択するステップを含み、
前記工具位置決め点（１２０）は、前記ロボット（１４）が、該ロボット（１４）の動作中に制御する空間における位置決め点であり、
前記方法は、さらに、
前記取付け具（２０）の部品群および前記基準部品（２１）を組み立てることにより、中間アセンブリを製作するステップと、
前記中間アセンブリを製作するステップの後に、前記中間アセンブリの前記基準部品（２１）以外の部品（４９）上に第１の位置決め機構（１２２）を作成するステップを含み、
前記第１の位置決め機構（１２２）は、前記中間アセンブリの前記部品群の１つ（４９）に機械を用いて穴をあけることにより作成され、該機械の原点は、前記基準部品（２１）に対して設定され、
前記方法は、さらに、
前記工具位置決め点（１２０）に対する第２の位置決め機構（１３２）を前記工具支持体（４２）上に前記工具位置決め点（１２０）から所定の寸法の位置に作成するステップと、
前記第１の位置決め機構（１２２）および前記第２の位置決め機構（１３２）が対応して係合するように、前記工具支持体（４２）および前記中間アセンブリを組み立てるステップと
を含む方法。
動作を制御するための前記システムがロボットである、請求項１記載の方法。
前記基準部品が、ロボットに対する工具マウントである、請求項１又は２記載の方法。
第１の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記中間アセンブリの部品上に穴を開けるステップを含む、請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
第１の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記中間アセンブリの部品中に位置決めピンを挿入するステップを含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載の方法。
第２の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記工具支持体上に穴を開けるステップを含む、請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
第２の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記工具支持体の穴に位置決めピンを挿入するステップを含む、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。
前記工具支持体を、前記中間アセンブリの部品に取り付けるステップをさらに含む、請求項１乃至７のいずれか１項記載の方法。
前記工具位置決め点が、前記工具支持体上の点であるように選択される、請求項１乃至８のいずれか１項記載の方法。
ロボット工具を製造する方法において、
工具（４０）を支持する工具支持体（４２）と該工具支持体（４２）上に位置する工具位置決め点（１２０）とを有する、前記工具（４０）の動作を制御するためのロボット（１４）システム（３０）と一定の幾何学的寸法関係を有する基準部品（２１）を選択するステップと、
部品群を選択するステップを含み、
前記工具位置決め点（１２０）は、前記ロボットシステムが、該ロボットシステムの動作中に制御する空間における位置決め点であり、
前記方法は、さらに、
前記取付け具（２０）の前記部品群および前記基準部品（２１）を組み立てることにより、中間アセンブリを製作するステップと、
前記中間アセンブリを製作するステップの後に、前記中間アセンブリの前記基準部品（２１）以外の部品（４９）上に第１の位置決め機構（１２２、１２４）を作成するステップを含み、
前記第１の位置決め機構（１２２、１２４）は、前記中間アセンブリの前記部品群の１つ（４９）に機械を用いて穴をあけることにより作成され、該機械の原点は、前記基準部品（２１）に対して設定され、
前記方法は、さらに、
前記工具位置決め点（１２０）に対する第２の位置決め機構（１３２、１３４）を前記工具支持体（４２）上に前記工具位置決め点（１２０）から所定の寸法の位置に作成するステップと、
前記第１の位置決め機構（１２２、１２４）および前記第２の位置決め機構（１３２、１３４）が対応して係合するように、前記工具支持体（４２）および前記中間アセンブリを組み立てるステップと、
駆動システムが、前記中間アセンブリ上を移動するための弾性を有するように、前記中間アセンブリ上に前記駆動システムを取り付けるステップと、
工具を、前記駆動システムで駆動できるように、前記工具支持体上に取り付けるステップと
を含む方法。
前記基準部品が、前記ロボットシステムのための工具マウントである、請求項１０記載の方法。
第１の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記中間アセンブリの部品上に穴を開けるステップを含む、請求項１０又は１１記載の方法。
第１の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記中間アセンブリの部品中に位置決めピンを挿入するステップを含む、請求項１０又は１１記載の方法。
第２の位置決め機構を作成する前記ステップが、前記工具支持体上に穴を開けるステップを含む、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。