JP2604961B2 - ツールまたはワークの支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多軸ロボットにグライ
ンダーあるいはバフ装置等のツールを装着して、このツ
ールを、所定位置に保持されたワークに押し付けつつ移
動させることにより、または、多軸ロボットにワークを
装着して、このワークを、所定の位置に保持されたツー
ルに対して押し付けつつ移動させることによりこのワー
クにバリ取りまたは磨き等の加工を施す際に好適なツー
ルまたはワークの支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多軸ロボットを用いて例えばプレ
ス品あるいは鋳造品等のワークのバリ取り、スミ肉溶接
部の研削あるいは表面処理前の素材の磨き等の各種の加
工の自動化を行う場合に、グラインダー等のツールをた
だ単に多軸ロボットの先端に装着して、このツールを一
定の力でワークに押し付けつつ所定の軌跡に沿って移動
させることにより行うか、あるいはツールの装着部に力
センサー等の圧力感知手段を取り付けておき、その出力
信号に基づいて多軸ロボットの位置を修正することでツ
ールのワークに対する押し付け力を適性値に保持しつ
つ、このツールを所定の軌跡で移動させるという手法が
採られていた。ところが、多軸ロボットの移動軌跡を修
正することにより押し付け力を適正値に保持するには限
界があり、また移動軌跡の修正するには一定の時間を要
する等の理由から複雑な形状のワークに対してツールを
高速で追従させることは困難であり、このため多軸ロボ
ットを高速で作動させることができず、従って作業の高
速化を図ることができなかった。そこで、本出願人は、
この問題を解決すべく先に特願平４−２６９２２２号に
おいて多軸ロボットを用いてバリ取り作業等を自動化す
る場合に好適なツールまたはワークの支持装置を提供し
た。

【０００３】この支持装置によれば、ツールまたはワー
クの押し付け力は多軸ロボットの動作とは独立して制御
されるので、ツールはワークの複雑な起伏形状あるいは
その位置ズレに対して時間遅れを生ずることなく滑らか
に追従され、よって多軸ロボットを高速で稼働させて効
率のよいバリ取りあるいは磨き加工を自動で行うことが
できた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記支持
装置によればより品質の高いバリ取り等の加工を自動で
行うことができるようになったのであるが、同支持装置
にあってもさらに改良すべき点があった。

【０００５】すなわち、バリ取りあるいは磨きといった
仕上げあるいは補修加工は、通常わずかな押し付け力で
行う場合が多い。これは、手作業で行う場合に作業者が
経験することからも明らかである。そして、この押し付
け力は場合によっては押し付け側のツールまたはワーク
等の自重に相当する力よりもさらに微小であることが要
求される。この点で、上記従来の支持装置にあってはツ
ール等の自重がそのままワークに負荷される構成であっ
たので、これに相当する力よりもさらに小さな押し付け
力でワークを加工することができなかった。このため、
より手作業に近いきめ細かな仕上げ加工等を行うことが
困難であり、同支持装置によってもなおこれら仕上げ作
業等には不向きな場合があった。

【０００６】本発明はこの問題を解決すべくなされたも
ので、ツールまたはワークをそれらの自重に相当する力
よりもさらに小さな押し付け力で押し付けることによ
り、より軽加工力が要求されるバリ取り等の仕上げ加工
をより手作業に近い状態で行うことのできるツールまた
はワークの支持装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため請求項１記載の
ツール支持装置は、多軸ロボットを用いてツールをワー
クに押し付けてこのワークに所定の加工を施す際に用い
られる前記ツールの支持装置であって、前記ツールを、
前記多軸ロボットのアーム先端に揺動可能、かつバラン
スウエイトを用いて該揺動支点に対して点対称に釣り合
わせた平衡状態に支持し、該平衡状態のツールを加圧装
置により、前記多軸ロボットに対向する部位に支持され
たワークに押し付け可能であるとともに、ストッパ装置
により、前記ツールの揺動範囲を全揺動範囲の中途位置
に規制可能な構成としたことを特徴とする。この中途位
置はロボットのティーチングを行う場合の基準位置とな
るもので、かかる中途位置にティーチングレベルを設定
することにより、実際の加工時においてワークのズレや
凸凹に対応できる加工ストロークを得ることができる。
このツール支持装置は、多軸ロボット側にツールを支持
する一方、この多軸ロボットに対向する部位にワークを
支持して、多軸ロボットを作動させてツールを移動させ
ることによりこのワークに加工を施す場合に用いられ
る。

【０００８】一方、多軸ロボットを用いてワークを加工
するにあたり、上記とは逆にワークを多軸ロボット側に
支持する一方、ツールを多軸ロボットに対向する部位に
支持して、多軸ロボットを作動させてワークを移動させ
ることによりこのワークに所定の加工を施す場合も考え
られる。このため請求項２記載のワーク支持装置は、多
軸ロボットを用いてツールをワークに押し付けてこのワ
ークに所定の加工を施す際に用いられる前記ワークの支
持装置であって、前記ワークを、前記多軸ロボットのア
ーム先端に揺動可能、かつバランスウエイトを用いて該
揺動支点に対して点対称に釣り合わせた平衡状態に支持
し、該平衡状態のワークを加圧装置により、前記多軸ロ
ボットに対向する部位に支持されたツールに押し付け可
能であるとともに、ストッパ装置により、前記ワークの
揺動範囲を全揺動範囲の中途位置に規制可能な構成とし
たことを特徴とする。

【０００９】さらに、請求項１および２記載の支持装置
は、多軸ロボット側に設けてツールまたはワークを支持
する構成であるが、この支持装置は多軸ロボットに対向
する部位に設けてツールまたはワークを支持する構成で
あってもよい。

【００１０】そこで、請求項３記載のツール支持装置
は、多軸ロボットを用いてツールをワークに押し付けて
このワークに所定の加工を施す際に用いられる前記ツー
ルの支持装置であって、前記ツールを、前記多軸ロボッ
トに対向する部位に揺動可能、かつバランスウエイトを
用いて該揺動支点に対して点対称に釣り合わせた平衡状
態に支持し、該平衡状態のツールを加圧装置により、前
記多軸ロボットのアーム先端に支持されたワークに押し
付け可能であるとともに、ストッパ装置により、前記ツ
ールの揺動範囲を全揺動範囲の中途位置に規制可能な構
成としたことを特徴とし、また、請求項４記載のワーク
支持装置は、多軸ロボットを用いてツールをワークに押
し付けてこのワークに所定の加工を施す際に用いられる
前記ワークの支持装置であって、前記ワークを、前記多
軸ロボットに対向する部位に揺動可能、かつバランスウ
エイトを用いて該揺動支点に対して点対称に釣り合わせ
た平衡状態に支持し、該平衡状態のワークを加圧装置に
より、前記多軸ロボットのアーム先端に支持されたツー
ルに押し付け可能であるとともに、ストッパ装置によ
り、前記ワークの揺動範囲を全揺動範囲の中途位置に規
制可能な構成としたことを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項５記載のツールまたはワー
クの支持装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載し
たツールまたはワークの支持装置であって、ツールまた
はワークは、四節リンク機構を介して多軸ロボットのア
ーム先端、若しくはこの多軸ロボットに対向する部位に
支持される構成としたことを特徴とする。

【００１２】

【００１３】

【作用】請求項１〜４のいずれかに記載した支持装置に
よれば、多軸ロボットあるいは多軸ロボットに対向する
部位に支持されたツールまたはワークは、バランスウエ
イトにより揺動支点に対して点対称に釣り合った平衡状
態に支持されている。つまり、理論的にはツールまたは
ワークはその自重が相殺されて零になったと同様の状態
（無重量状態）が実現される。なお、この平衡状態を実
現すべくツールまたはワークを釣り合わせる時点におい
ては、加圧装置はツールまたはワークに対して押し付け
力を付与しないフリーの状態としておく。

【００１４】この平衡状態で、加圧装置を作動させてツ
ールを一定の押し付け力でワークに押し付けた場合に、
この押し付け力として上記ツールの自重はワークに負荷
されない。つまり、ワークに負荷される押し付け力から
ツールの自重の要素が除外される。このことから、加圧
装置の推力を小さくすることにより、ツールの自重より
小さな押し付け力を得ることができる。仮に、ツールを
重力方向に釣り合わせない場合には、ワークに対して少
なくともツールの自重に相当する押し付け力が負荷さ
れ、それ以上小さな押し付け力を得ることはできない。

【００１５】次に、例えば傾斜面を仕上げ加工する場合
のように、ツールまたはワークが水平方向に対して傾斜
した場合を考えると、この場合にも、ツールまたはワー
クを揺動支点に対して点対称に釣り合わせることによ
り、任意の傾斜位置で平衡状態を実現することができ、
従って上記と同様にツールまたはワークの自重に相当す
る力より小さな力で押し付けることができる。このよう
に、ツールまたはワークがその揺動支点に対して点対称
に釣り合わせられるのでツールまたはワークがいかなる
角度に傾斜しようとも、ツールまたはワークはその傾斜
位置に平衡状態（自重が相殺された状態）に保持され、
従ってツールまたはワークを傾斜させた状態でも従来不
可能であった小さな押し付け力で加工を施すことができ
る。これは、ツールまたはワークの揺動支点と、該揺動
支点に対する両側（ツールまたはワーク側とバランスウ
エイト側）の重心の３点が一直線上に位置される構成に
より得られる。この点、揺動支点と、この揺動支点に対
する両側の重心が一直線上にない場合には、水平位置で
の平衡状態を得ることは可能であるが、傾斜位置での平
衡状態を得ることができず、従って傾斜位置ではツール
の自重の一部が押し付け力として作用してしまう。この
ことは、水平位置での平衡状態に釣り合わせたツール
を、例えば手で押して傾斜させた後に、手を離すと水平
位置に戻されてしまうことから明らかであり、この戻す
ための力が上記押し付け力として作用することとなって
しまう。この水平位置に戻そうとする力は水平位置から
の傾斜角度が大きいほど大きくなる。このように、請求
項１〜４のいずれかに記載した支持装置によれば、ツー
ルまたはワークがいかなる傾斜位置にあっても常に点対
称に釣り合った平衡状態に保持されるので、ツールまた
はワークの押し付け力は常に加圧装置の押し付け力のみ
となり、従ってツールまたはワークの傾斜角度に関係な
く押し付け力が一定に保持される。さらに、ツールまた
ワークは加圧装置により多軸ロボットの挙動とは独立し
て傾動可能であるので、ワークの起伏形状や加工中にお
ける位置ズレに対して時間遅れを生ずることなく追従さ
れ、これにより多軸ロボットを高速で稼働させた場合で
あっても品質の高い加工を行うことができる。

【００１６】また、請求項１〜４のいずれかに記載した
支持装置によれば、ストッパ装置によってツールまたは
ワークの揺動範囲を、その全揺動範囲のうちの中途位置
に規制することができ、従ってツールまたはワークの揺
動上限および／または揺動下限を規制することができ
る。ここで、揺動範囲を規制するとは、揺動範囲を全揺
動範囲の一部に狭める場合の他、全揺動範囲の中途位置
において揺動不能に固定する場合も含まれる。このよう
に揺動範囲を中途位置に規制した状態で多軸ロボットの
ティーチングを行うことにより、実際のロボット動作時
（加工時）に当該ストッパ装置を解除しておけば、上記
中途位置を基準レベル（前記基準位置）としてツールま
たはワークの押し付け方向および反押し付け方向への傾
動が許容され、これによりワーク加工部位の両方向への
変位に対してツールを追従させるための加工ストローク
が得られ、ワークに良好な加工を施すことができる。こ
のように、多軸ロボットを用いて加工等の処理を行う場
合には、通常多軸ロボットに対して所定の移動軌跡を記
憶させるべくティーチングを行うことが必須であるが、
このティーチングを行う場合に、ストッパ装置によって
ツールまたはワークを全揺動範囲の中途位置に規制する
ことによりティーチングレベルを適切に設定できる。こ
こで、上記中途位置を全揺動範囲のほぼ中間のレベルに
設定し、この中間レベルで多軸ロボットのティーチング
を行うこととすれば、ツールまたはワークをその押し付
け方向およびその反対方向の両方向に最も広い範囲で揺
動させることができる。さらに、ツールまたはワークは
加圧装置により積極的に揺動可能であるので、多軸ロボ
ットの挙動とは独立して揺動可能であり、このことから
ワークの起伏形状あるいは位置ズレに対して時間遅れを
生ずることなく追従され、従って多軸ロボットを高速で
稼働させても良好な加工を行うことができる。

【００１７】また、上記ストッパ装置を作動させてツー
ルの揺動上限を規制したまま加工を行うと、例えばバリ
の高さを一定以下に規制しつつ仕上げ加工を施すことが
できる。

【００１８】次に、請求項５記載の支持装置によれば、
ツールまたはワークは揺動支点に対して点対称に釣り合
わせられた平衡状態に支持されるので、その自重がワー
クまたはツールに負荷されることはなく、従って前記し
たと同様の作用を得る。しかも、このツールまたはワー
クは四節リンク機構を介して揺動可能に支持されている
ので、この四節リンク機構を平行リンク機構とすればツ
ールのワークに対する押し付け角度、またはワークのツ
ールに対する押し付け角度はその揺動可能な範囲の全範
囲において一定に保持される。すなわち、ツールまたは
ワークは平行移動するのでより精密な仕上げ加工がなさ
れる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１ないし図１２に
基づいて説明する。図１は、多軸ロボットＲのアームＲ
ａの先端にツールＴを装着したものを主体とする溶接仕
上げ装置の全体を示している。ツールＴは、通常用いら
れる電動式（またはエア式）のディスクグラインダーで
あり、本発明の実施にあたっては特に変更することなく
用いられる。

【００２０】ロボットＲは、予め所定の移動軌跡がティ
ーチングされた多軸ロボットであり、ツールＴの砥石Ｔ
ａを一定の力でワーク３のスミ肉溶接部Ｗａに沿って押
し付けつつ移動するようにプログラムされている。

【００２１】図中４は、ワークＷを固定するための治具
であり、この治具４と上記ロボットＲは相互に一定の間
隔をおいて基台５上に固定されている。ワークＷは、例
えば図示するようにフランジ材とウエブ材を溶接してな
るもので、そのスミ肉溶接部Ｗａが適量だけ研削される
ことでこのワークＷの溶接仕上げ加工がなされる。

【００２２】さて、ツールＴは、以下説明する本例の支
持装置１を介してロボットアームＲａの先端に取付けら
れている。この支持装置１は、図２に示すようにロボッ
トアームＲａの先端に取付けられた支持ブラケット１０
と、この支持ブラケット１０に図示上下方向に揺動可能
に支持されたスイングフレーム１２と、このスイングフ
レーム１２と上記支持ブラケット１０との間に装着され
てこのスイングフレーム１２を図示上下方向に揺動させ
るための加圧装置としての加圧シリンダ１３と、上記ス
イングフレーム１２の揺動を規制するためのストッパ装
置等から構成されている。

【００２３】支持ブラケット１０は、略逆Ｕ字状をなす
二股状に形成されており、その両側片間にスイングフレ
ーム１２が支点１７を中心にして図示上下方向に揺動可
能に支持されている。支点１７は、図示するように概ね
スイングフレーム１２の後端寄りの下部に位置されてい
る。このスイングフレーム１２の先端部（図示左端部）
に、ツールＴが砥石Ｔａを下方へ向けた姿勢で装着され
ている。

【００２４】また、このスイングフレーム１２の後端部
には、ほぼ全長にねじ部が形成されたスタッドボルト２
３が後方へ突き出した状態に取付けられている。このス
タッドボルト２３に、それぞれ所定の重量を有する二つ
のバランスウエイト１８，１９が装着されている。両バ
ランスウエイト１８，１９はそれぞれナット２５，２０
によってこのスタッドボルト２３の長手方向所定の位置
で固定されている。スタッドボルト２３の基部側に装着
されたバランスウエイト１８が粗調整用とされ、先端側
に装着されたバランスウエイト１９が微調整用とされて
いる。

【００２５】さらに、このスイングフレーム１２の後端
部下面にも、ほぼ全長にねじ部が形成されたスタッドボ
ルト２４が下方へ突き出した状態に取付けられており、
このスタッドボルト２４の長手方向所定の位置には縦方
向調整用のバランスウエイト２１が装着されている。こ
のバランスウエイト２１は、固定ナット２２によって上
記所定位置に固定されている。このバランスウエイト２
１の位置を調整することにより、支点１７に対して図示
右側（バランスウエイト側）の重心の位置を重力方向に
移動させ、これにより支点１７とこの支点１７に対して
図示左右の重心の位置が一直線上に位置するよう調整す
ることができる。

【００２６】支持ブラケット１０とスイングフレーム１
２との間に装着された加圧シリンダ１３は復動形式のエ
アシリンダで、図示省略した電磁弁で作動される。この
電磁弁は中間開放タイプの３位置弁が用いられている。

【００２７】次に、支持ブラケット１０の上部先端には
固定側ストッパブロック１１が前方へ張出し状に設けら
れている。一方、この固定側ストッパブロック１１の下
方であって上記スイングフレーム１２の上面には、この
固定側ストッパブロック１１に対向して可動側ストッパ
ブロック１４が取付けられている。また、支持ブラケッ
ト１０の上部後端にはストッパシリンダ１５が配置さ
れ、このストッパシリンダ１５のロッドの先端にはスト
ッパプレート１６が取付けられている。このストッパプ
レート１６は、ストッパシリンダ１５を作動させること
により図示左右方向にスライドされる。そして、ストッ
パシリンダ１５を突出し方向に作動すると、ストッパプ
レート１６は上記両ストッパブロック１１，１４間に突
き出され、この状態で上記加圧シリンダ１３を引込み方
向に作動させると、可動側ストッパブロック１４が、間
に上記ストッパプレート１６を挟み込んだ状態で固定側
ストッパブロック１１に押し付けられ、これによりスイ
ングフレーム１２はその揺動可能な範囲のほぼ中間位置
で揺動不能に固定される。逆に、ストッパシリンダ１５
を引込み方向に作動すると、ストッパプレート１６は図
示右方に移動して両ストッパブロック１１，１４間から
退避される。この退避した状態で、上記電磁弁を中間位
置に切り換えて加圧シリンダ１３をフリーの状態として
おけば、スイングフレーム１２が一定の範囲で上下方向
に揺動可能となる。このように、ストッパシリンダ１
５、ストッパプレート１６および両ストッパブロック１
１，１４が本例の支持装置１におけるストッパ装置を構
成している。このストッパ装置は、後述するように主と
してロボットＲのティーチング時に利用される。

【００２８】本例の支持装置１は以上のように構成され
たものであり、次にこの支持装置１を備えたロボットＲ
のティーチングの手順について説明する。先ず、ティー
チングに先立って、支持装置１のセッティングが行われ
る。すなわち、図３に示すようにストッパシリンダ１５
を引込み方向に作動させてスイングフレーム１２を揺動
可能な状態としておく。

【００２９】さらに、加圧シリンダ１３を作動させるた
めの電磁弁を中間の開放位置に切り換えて、この加圧シ
リンダ１３をフリーの状態すなわちスイングフレーム１
２に対してこの加圧シリンダ１３が何ら力を作用しない
状態としておく。次に、バランスウエイト１８，１９，
２１の位置を調整して、支点１７とこれに対して図示左
側に位置するツールＴ側の重心と図示右側に位置するバ
ランスウエイト側の重心とが一直線上に位置した状態で
釣合いを取る。これにより、ツールＴは支点１７を中心
として点対象に釣り合わせられ、従ってスイングフレー
ム１２が揺動可能な範囲の全範囲において平衡状態が保
持され、同範囲内においていずれの位置であってもツー
ルＴの自重は相殺されて、結果的にその自重が零である
無重量状態が実現される。

【００３０】図３において、スイングフレーム１２が下
限まで揺動した時の砥石Ｔａの位置をレベルＬ2 で示
し、スイングフレーム１２が上限まで揺動した時の砥石
Ｔａの位置をレベルＬ3 で示し、そのほぼ中間に位置す
る時の砥石Ｔａの位置をレベルＬ1 としてそれぞれ示し
ている。このレベルＬ1 が以下述べるティーチングレベ
ルとされる。

【００３１】以上のようにしてツールＴを平衡状態とし
た上でロボットＲのティーチングが行われる。ティーチ
ングを行うには、先ず図４に示すようにストッパシリン
ダ１５を突出し方向に作動させてストッパプレート１６
を固定側ストッパブロック１１と可動側ストッパブロッ
ク１４間に突き出し、さらに、加圧シリンダ１３を引込
み方向に作動させる。これにより、ストッパプレート１
６は固定側と可動側の両ストッパブロック１１，１４間
に挟み込まれた状態となってスイングフレーム１２はそ
の揺動可能な範囲のほぼ中間の位置で揺動不能に固定さ
れ、従ってツールＴは砥石ＴａをティーチングレベルＬ
1 に位置させた状態で揺動不能に固定される。こうし
て、ツールＴの位置を固定した状態で、砥石Ｔａを所定
の軌跡に沿って移動させることによりこのロボットＲの
ティーチングを行う。

【００３２】ロボットＲのティーチングが終了すると、
ストッパシリンダ１５は再び引込み側に作動されて、ス
トッパプレート１６は両ストッパブロック１１，１４間
から引き出される。これにより、スイングフレーム１２
はふたたび揺動可能な状態となるのであるが、ツール１
２とバランスウエイト１８，１９，２１は平衡状態にあ
るので、ツールＴは下方または上方へ移動することなく
その位置に留まった状態に保持される。

【００３３】以上で本例の溶接仕上げ装置のセッティン
グが完了する。そして、実際の仕上げ加工にあたって
は、加圧シリンダ１３か突き出されてスイングフレーム
１２が下限位置まで揺動され、砥石ＴａがレベルＬ2 に
位置される。そして、この状態でロボットＲが起動され
て、ツールＴの砥石ＴａがワークＷに所定の押し付け力
で押し付けられてその反力により概ねレベルＬ1 まで戻
された状態で、所定の軌跡に沿って移動されることによ
り行われる。ここで、ツールＴはバランスウエイト１
８，１９，２１と釣り合って平衡状態に保持されている
ので、スイングフレーム１２を含むツールＴの自重は相
殺されて無重量状態と同じ状態となっている。このた
め、ツールＴの自重に相当する力がワークＷに負荷され
ることはなく、ワークＷに対するツールＴの押し付け力
は、加圧シリンダ１３の推力にほぼ等しい値となる。こ
のように、ツールＴの自重は押し付け力として作用しな
いため、加圧シリンダ１３の推力を十分小さくすること
により、押し付け力をツールＴの自重に相当する力より
も小さくすることができ、従来実現できなかった小さな
押し付け力で仕上げ加工をすることができる。

【００３４】また、ツールＴを移動させつつ例えばワー
クＷの水平面から傾斜面の仕上げ加工に移行する場合
に、スイングフレーム１２が水平状態から傾斜状態に変
化した場合であっても、ツールＴは支点１７に対して点
対象に釣り合わされているためこの傾斜状態であって
も、ツールＴの自重がワークＷに負荷されない無重量状
態が維持される。このように、ツールＴはその揺動可能
な範囲の全範囲において常に無重量状態に維持されるの
で、いかなる形状のワークＷに対しても従来得られなか
った非常に小さな押し付け力で仕上げ加工をすることが
でき、手作業により近い状態できめ細かな仕上げ加工を
施すことができる。

【００３５】さらに、ツールＴの自重は押し付け力の要
素として除外されているので、ツールＴの押し付け力は
スイングアーム１２の傾斜角度に関係なく常に一定に保
たれ、安定した加工を行うことができ、また、この押し
付け力は加圧シリンダ１３の推力を適宜変更することに
より任意に設定可能であるので、軽加工のみならず従来
通りの中・重加工にも適用可能である。

【００３６】また、ツールＴは、加圧シリンダ１３を作
動させることによりロボットＲの挙動とは独立して移動
可能であるので、ワークＷの起伏形状あるいは位置ズレ
に対して時間遅れを生ずることなく追従され、従ってロ
ボットＲを高速で稼働させた場合であっても品質の高い
各種の仕上げ加工を行うことができる。

【００３７】以上説明した実施例では、支持装置１がロ
ボットＲのアームＲａの先端に設けられ、この支持装置
１にツールＴを支持する一方、ワークＷをロボットＲに
対向する部位、具体的には基台５上の治具４に固定され
た場合を例示して説明したが、本例の支持装置１はこれ
に限定されることなく図９〜図１１に示すようにして用
いることができる。図９は、ロボットアームＲａの先端
に支持装置１ａを取付け、この支持装置１のスイングフ
レーム１２にワークＷを支持する一方、ロボットＲに対
向する基台５上に所定の治具４を用いてツールＴを支持
した場合を示している。また、図１０はロボットアーム
Ｒａの先端にツールＴを支持する一方、その対向部位に
支持装置１を設置し、この支持装置１のスイングフレー
ム１２にワークＷを支持した場合を示し、図１１はロボ
ットアームＲａの先端に所定の治具４を用いてワークＷ
を支持する一方、対向部位に支持装置１を配置して、そ
のスイングフレーム１２にツールＴを支持した場合を示
している。すなわち、図９が請求項２記載の発明の実施
例を示し、図１０が請求項３記載の発明の実施例を示
し、図１１が請求項４記載の発明の実施例を示してい
る。

【００３８】また、以上例示した支持装置１において
は、加圧装置として加圧シリンダ１３を用いた場合を例
示したが、加圧装置はシリンダに限定されるものではな
く、例えば図５に示すように一定のばね定数を有する圧
縮コイルばね３０を用いることも可能である。この場合
には、図示するように支持ブラケット１０の下端部にス
トッパ３１をスイングフレーム１２の下方に張り出すよ
うにして設けておき、これをスイングフレーム１２の揺
動下限を規制するストッパとして用いる。すなわち、圧
縮コイルばね３０によりスイングフレーム１２が下方に
揺動されてその下面がストッパ３１に当接した位置が下
限位置であり、この時の砥石ＴａのレベルがレベルＬ2
とされる。なお、図示は省略したがこのように加圧装置
を圧縮コイルばね３０とした場合には、ティーチングに
あたりツールＴをレベルＬ1 に保持しておくために、す
なわち圧縮コイルばね３０によるスイングフレーム１２
の下方への揺動を揺動可能範囲のほぼ中間位置で規制す
るための所定の位置規制手段を用いる。ストッパシリン
ダ１５、ストッパプレート１６および両ストッパブロッ
ク１１，１４からなるストッパ装置は同様にして用いら
れる。

【００３９】さらに、このストッパ装置は例示した構成
のものに限らず、例えばピンを用いてスイングフレーム
１２の揺動を規制する構成であってもよく、要はロボッ
トＲのティーチングにあたって、スイングフレーム１２
の揺動を規制してツールＴをレベルＬ1 に保持可能な構
成であればよい。

【００４０】また、図６に示すように二本のストッパシ
リンダを並設し、それぞれのロッドに厚さの異なるスト
ッパプレート３５，３６を装着して、ストッパ装置を二
段階さらには三段階以上に構成してもよい。二段階の構
成とすると、いずれか一方のストッパシリンダを選択し
て突き出し方向に作動させて、加圧シリンダ１３を引込
み方向に作動させることによりツールＴを二レベルで固
定することができ、従ってそれぞれのレベルでツールＴ
を固定した状態で加工を行うことができる。例えば、板
厚の厚いストッパプレート３５を前記ティーチングレベ
ルＬ1 用とし、板厚の薄いストッパプレート３６をこの
ティーチングレベルＬ1 よりも上方のレベルＬ4 用（図
３参照）とすると、スイングフレーム１２の揺動上限を
レベルＬ3 からレベルＬ4 に狭めてバリの高さを一定以
下に制御しつつ仕上げ加工を施すことができる。

【００４１】さらに、支持装置１は、ツールＴとして例
示したディスクグラインダに限らず、例えば図８に示す
ようにベルトタイプのサンダーＴ′にも適用可能であ
る。

【００４２】次に、本発明の別態様の実施例を説明す
る。以上説明した支持装置１は、支持フレーム１０に一
点で支持されたスイングフレーム１２を介してツールＴ
（またはＴ′、以下同じ）またはワークＷを上下方向に
揺動可能に支持する、言わば一点支持方式の支持装置１
であったが、図１２に示した支持装置４０は、ツールＴ
またはワークＷは四節リンク機構４３を介して支持す
る、言わばリンク支持方式の構成となっている。なお、
同図において変更を要しない部材については前記表記し
た符号をそのまま用いた。

【００４３】多軸ロボットＲのアームＲａの先端には同
じく二股状の支持ブラケット４１が取付けられ、この支
持ブラケット４１には四節リンク機構４３を介してスイ
ングフレーム４２が支持されている。このスイングフレ
ーム４２にツールＴが装着されている。この四節リンク
４３は、対向する支点間距離が同じである平行リンク機
構とされている。

【００４４】この四節リンク機構４３の図示下側の下リ
ンクアーム４３ａの後端（図示右端）には、前記したと
同様のバランスウエイト１８，１９，２１が装着されて
おり、これによりツールＴは重力方向に釣り合わせられ
て平衡状態に支持されている。なお、バランスウエイト
１８，１９，２１は図示上側の上リンクアーム４３ｂに
装着することとしてもよく、また双方に装着してツール
Ｔを釣り合わせることも可能である。その他、加圧装置
１３、ストッパブロック１１，１４、ストッパシリンダ
１５等については前記例示した支持装置１と同様であ
る。

【００４５】以上の構成によっても、ツールＴはバラン
スウエイト１８，１９，２１によって平衡状態に支持さ
れるので、ツールＴの自重（四節リンク機構４３および
スイングフレーム４２の自重含む）はワークＷに対する
押し付け力の要素から除外され、従って加圧装置１３の
推力を適宜設定することによりこのツールＴをその自重
よりも小さな力でワークＷに押し付けることができる。
また、四節リンク機構４３は平行リンク機構とされてい
るので、ツールＴの砥石Ｔａは平行移動する。すなわ
ち、この砥石Ｔａのワークに対する押し付け角度はこの
砥石Ｔａの変位可能な範囲の全範囲において一定に保持
されるので、前記例示した一点支持方式に比してより精
密な仕上げ加工を施すことができる。その他前記一点支
持方式による場合と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ツールまたはワーク
は、その自重をワークまたはツールに対して負荷しない
状態で支持されるので、加圧装置の推力を調整すること
によりツールまたはワークの押し付け力をその自重に相
当する力よりもさらに小さな力で押し付けて加工するこ
とができる。このことから、非常に小さな押し付け力が
要求されるバリ取りあるいはバフ研磨といった仕上げ加
工を手作業に近い状態で良好に行うことができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示し、支持装置がロボット側
に装着され、この支持装置でツールを支持した態様の溶
接仕上げ装置の全体側面図である。

【図２】ロボットアームの先端に装着された支持装置の
側面図である。

【図３】支持装置の作動状態を示す側面図である。

【図４】ツールをティーチングレベルに保持した状態に
おける支持装置の側面図である。

【図５】加圧装置として圧縮コイルバネを用いた態様の
支持装置の側面図である。

【図６】別態様のストッパ装置を備えた支持装置の正面
概略図である。

【図７】スイングフレームを傾斜させた状態の支持装置
の側面図である。

【図８】ツールとしてベルトサンダーを支持した状態の
支持装置の側面図である。

【図９】ロボット側に支持装置を装着してワークを支持
する一方、ツールを対向部位に支持した場合の側面図で
ある。

【図１０】ロボット側にツールを支持する一方、対向部
位に支持装置を設置してワークを支持した場合の側面図
である。

【図１１】ロボット側にワークを支持する一方、対向部
位に支持装置を設置してツールを支持した場合の側面図
である。

【図１２】本発明の別実施例を示し、平行移動方式によ
る支持装置の側面図である。

【符号の説明】 Ｔ…ツール（ディスクグラインダー）、Ｔａ…砥石 Ｗ…ワーク １…支持装置（一点支持方式） １０…支持ブラケット １２…スイングフレーム １３…加圧シリンダ（加圧装置） １５…ストッパシリンダ １６…ストッパプレート １７…支点 １８…バランスウエイト（粗調整用） １９…バランスウエイト（微調整用） ２１…バランスウエイト（縦方向調整用） ３０…圧縮コイルばね（加圧装置） ４０…支持装置（リンク支持方式） ４３…四節リンク機構

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多軸ロボットを用いてツールをワークに
   押し付けてこのワークに所定の加工を施す際に用いられ
   る前記ツールの支持装置であって、 前記ツールを、前記多軸ロボットのアーム先端に揺動可
   能、かつバランスウエイトを用いて該揺動支点に対して
   点対称に釣り合わせた平衡状態に支持し、該平衡状態の
   ツールを加圧装置により、前記多軸ロボットに対向する
   部位に支持されたワークに押し付け可能であるととも
   に、ストッパ装置により、前記ツールの揺動範囲を全揺
   動範囲の中途位置に規制可能な構成としたことを特徴と
   するツールの支持装置。
2. 【請求項２】 多軸ロボットを用いてツールをワークに
   押し付けてこのワークに所定の加工を施す際に用いられ
   る前記ワークの支持装置であって、 前記ワークを、前記多軸ロボットのアーム先端に揺動可
   能、かつバランスウエイトを用いて該揺動支点に対して
   点対称に釣り合わせた平衡状態に支持し、該平衡状態の
   ワークを加圧装置により、前記多軸ロボットに対向する
   部位に支持されたツールに押し付け可能であるととも
   に、ストッパ装置により、前記ワークの揺動範囲を全揺
   動範囲の中途位置に規制可能な構成としたことを特徴と
   するワークの支持装置。
3. 【請求項３】 多軸ロボットを用いてツールをワークに
   押し付けてこのワークに所定の加工を施す際に用いられ
   る前記ツールの支持装置であって、 前記ツールを、前記多軸ロボットに対向する部位に揺動
   可能、かつバランスウエイトを用いて該揺動支点に対し
   て点対称に釣り合わせた平衡状態に支持し、該平衡状態
   のツールを加圧装置により、前記多軸ロボットのアーム
   先端に支持されたワークに押し付け可能であるととも
   に、ストッパ装置により、前記ツールの揺動範囲を全揺
   動範囲の中途位置に規制可能な構成としたことを特徴と
   するツールの支持装置。
4. 【請求項４】 多軸ロボットを用いてツールをワークに
   押し付けてこのワークに所定の加工を施す際に用いられ
   る前記ワークの支持装置であって、 前記ワークを、前記多軸ロボットに対向する部位に揺動
   可能、かつバランスウエイトを用いて該揺動支点に対し
   て点対称に釣り合わせた平衡状態に支持し、該 平衡状態
   のワークを加圧装置により、前記多軸ロボットのアーム
   先端に支持されたツールに押し付け可能であるととも
   に、ストッパ装置により、前記ワークの揺動範囲を全揺
   動範囲の中途位置に規制可能な構成としたことを特徴と
   するワークの支持装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載した
   ツールまたはワークの支持装置であって、ツールまたは
   ワークは、四節リンク機構を介して多軸ロボットのアー
   ム先端、若しくはこの多軸ロボットに対向する部位に支
   持される構成としたことを特徴とするツールまたはワー
   クの支持装置。