JP2642213B2 - 産業用ロボットの手首ツール - Google Patents
産業用ロボットの手首ツールInfo
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- JP2642213B2 JP2642213B2 JP2044937A JP4493790A JP2642213B2 JP 2642213 B2 JP2642213 B2 JP 2642213B2 JP 2044937 A JP2044937 A JP 2044937A JP 4493790 A JP4493790 A JP 4493790A JP 2642213 B2 JP2642213 B2 JP 2642213B2
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- JP
- Japan
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- tool
- wrist
- swivel joint
- joint
- nozzle
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シール剤又は塗装剤等の液状物をツールか
ら吐出処理する形態のロボットに適用されるものであ
り、産業用ロボット分野で利用されるものである。
ら吐出処理する形態のロボットに適用されるものであ
り、産業用ロボット分野で利用されるものである。
シーリングロボットや塗装ロボットにおいて、ロボッ
ト手首の先端にガンノズルを固定したもの（従来例１、
図示せず）は、従来より広く用いられている。またツー
ルに手首作業以外の作業自由度を付与する手段が最近に
なって提案されている（従来例２、第５図）。
ト手首の先端にガンノズルを固定したもの（従来例１、
図示せず）は、従来より広く用いられている。またツー
ルに手首作業以外の作業自由度を付与する手段が最近に
なって提案されている（従来例２、第５図）。
従来例２は第５図に示す如く、アクチュエータが平歯
車を回転し、ロボット手首軸方向に延びる軸Ａの先端の
ベベルギアがロボット手首に対して横方向の軸Ｂを矢印
Ｒ′方向に回転し、軸Ｂに直交突設した小アームを揺動
し、小アーム先端に取付けたシーリングガンにフリップ
運動（揺動運動）を付与する構成になっている。
車を回転し、ロボット手首軸方向に延びる軸Ａの先端の
ベベルギアがロボット手首に対して横方向の軸Ｂを矢印
Ｒ′方向に回転し、軸Ｂに直交突設した小アームを揺動
し、小アーム先端に取付けたシーリングガンにフリップ
運動（揺動運動）を付与する構成になっている。
三次元空間で作業するロボットは一般に基本３軸と手
首３軸との運動による６自由度を持っている。しかし作
業範囲に障害物がある場合や、複雑な部位で作業させる
場合には、６自由度に更に付加した冗長自由度を持たせ
て、これら作業を円滑に実施する必要がある。
首３軸との運動による６自由度を持っている。しかし作
業範囲に障害物がある場合や、複雑な部位で作業させる
場合には、６自由度に更に付加した冗長自由度を持たせ
て、これら作業を円滑に実施する必要がある。
また、ツールとしてのノズルが方向性を有している場
合、即ちノズル先端開口が開口中心に対して非対称の形
状（例えば矩形又は長円断面形状）を有している場合に
はノズルの方向を制御することも必要である。
合、即ちノズル先端開口が開口中心に対して非対称の形
状（例えば矩形又は長円断面形状）を有している場合に
はノズルの方向を制御することも必要である。
従来例１のものにあっては、手首回転によってノズル
の方向の制御は出来るが、ツールには冗長自由度が存在
しないために、障害物との干渉がある部位での作業や、
複雑な部位での作業には適用出来ない。
の方向の制御は出来るが、ツールには冗長自由度が存在
しないために、障害物との干渉がある部位での作業や、
複雑な部位での作業には適用出来ない。
また、従来例２のもの（第５図）にあっては、小アー
ムに取り付けられたシーリングガンにフリップ運動の冗
長自由度が付加されてはいるが、シーリングガン自体を
回転することが出来ないので、方向性を有するガンノズ
ルには適用出来ない。
ムに取り付けられたシーリングガンにフリップ運動の冗
長自由度が付加されてはいるが、シーリングガン自体を
回転することが出来ないので、方向性を有するガンノズ
ルには適用出来ない。
従って、従来のツールにあっては、特にシーリングで
望まれる、作業面に対しノズルが一定の角度を保ち、さ
らにノズルの進行方向に対しノズル開口方向が一定の角
度を保ったまま三次元軌跡を通る機能は全く備えていな
い。
望まれる、作業面に対しノズルが一定の角度を保ち、さ
らにノズルの進行方向に対しノズル開口方向が一定の角
度を保ったまま三次元軌跡を通る機能は全く備えていな
い。
本発明は、ツールを新規な構成とすることによって、
従来例の問題点を解決するものであり、従来例ツールで
は得られなかった有効機能をツールに付与するものであ
る。
従来例の問題点を解決するものであり、従来例ツールで
は得られなかった有効機能をツールに付与するものであ
る。
例えば第１図に示す如く、ロボットの手首先端にツー
ル作動用の先曲がり機構と回転機構とを配設し、回転機
構が、手首に配設したモータ（Ｍ）のシャフトにスイベ
ルジョイント（６）の芯軸（61）を連結し、該芯軸（6
1）に可撓ホース（９）を連結し、該ホース（９）に軸
受で支持されたツール（７）を連結した機構であり、先
曲がり機構が、手首に配設したシリンダー（２）の連結
片（３）を手首先端に揺動自在に軸支（Ｘ）したＬ型レ
バー（４）の一端に係合し、Ｌ型レバー（４）の他端に
ツール（７）を配設した構成であり、両機構の作動によ
ってツール（７）にフリップ作用（Ｆ）と回転作用
（Ｒ）とを付与出来るように構成する。
ル作動用の先曲がり機構と回転機構とを配設し、回転機
構が、手首に配設したモータ（Ｍ）のシャフトにスイベ
ルジョイント（６）の芯軸（61）を連結し、該芯軸（6
1）に可撓ホース（９）を連結し、該ホース（９）に軸
受で支持されたツール（７）を連結した機構であり、先
曲がり機構が、手首に配設したシリンダー（２）の連結
片（３）を手首先端に揺動自在に軸支（Ｘ）したＬ型レ
バー（４）の一端に係合し、Ｌ型レバー（４）の他端に
ツール（７）を配設した構成であり、両機構の作動によ
ってツール（７）にフリップ作用（Ｆ）と回転作用
（Ｒ）とを付与出来るように構成する。
従って、ノズルには、ロボット手首に対する６自由度
の外に、更にノズル自体のフリップ運動Ｆと回転運動Ｒ
との冗長自由度が付加されて、ノズルは作業面に対して
一定の角度を保ち、さらにノズル進行方向に対してもノ
ズル開口方向が一定の角度を保ったままでシール剤又は
塗料の塗布が可能になる。
の外に、更にノズル自体のフリップ運動Ｆと回転運動Ｒ
との冗長自由度が付加されて、ノズルは作業面に対して
一定の角度を保ち、さらにノズル進行方向に対してもノ
ズル開口方向が一定の角度を保ったままでシール剤又は
塗料の塗布が可能になる。
さらに回転機構としてモータシャフトとツールとを中
間のスイベルジョイント６と可撓性ホース９とで連結
し、且つ先曲がり機構としてシリンダー２の連結片とツ
ールとを回動自在に軸支したＬ型レバー４で連結したの
で、ロボット手首との同期制御により、正確適切なフリ
ップ運動Ｆと、可撓性ホース９が曲げ自在で回転運動を
伝達し、ノズル７はフリップ運動に干渉されることなく
モータＭによる制御回転が付与出来る。
間のスイベルジョイント６と可撓性ホース９とで連結
し、且つ先曲がり機構としてシリンダー２の連結片とツ
ールとを回動自在に軸支したＬ型レバー４で連結したの
で、ロボット手首との同期制御により、正確適切なフリ
ップ運動Ｆと、可撓性ホース９が曲げ自在で回転運動を
伝達し、ノズル７はフリップ運動に干渉されることなく
モータＭによる制御回転が付与出来る。
また、ツール７への材料供給を、供給口８からスイベ
ルジョイント６のハウジング67に流入し、ハウジングか
らスイベルジョイント芯軸の導孔H1を通して供給する場
合には、回転機構の回転運動に何ら干渉されることな
く、材料を正確、且つ安定的に供給出来る。
ルジョイント６のハウジング67に流入し、ハウジングか
らスイベルジョイント芯軸の導孔H1を通して供給する場
合には、回転機構の回転運動に何ら干渉されることな
く、材料を正確、且つ安定的に供給出来る。
例1: 第１図に示す如く、ロボットの手首（図示なし）の先
端にハウジング１を突設し、ハウジング１内にエアシリ
ンダ２とモータＭとを並設し、エアシリンダ２のピスト
ンロッド先端の連結片３をＬ型レバー４の横方向アーム
４′の先端の長孔Ｇ内にピンＰで係合した。Ｌ型レバー
４はハウジング１から突設した取付片10にピボット軸Ｘ
で回動自在に軸支し、Ｌ型レバー４の前方突出アーム
４″の先端に軸受５を固定した。
端にハウジング１を突設し、ハウジング１内にエアシリ
ンダ２とモータＭとを並設し、エアシリンダ２のピスト
ンロッド先端の連結片３をＬ型レバー４の横方向アーム
４′の先端の長孔Ｇ内にピンＰで係合した。Ｌ型レバー
４はハウジング１から突設した取付片10にピボット軸Ｘ
で回動自在に軸支し、Ｌ型レバー４の前方突出アーム
４″の先端に軸受５を固定した。
また、モータＭのシャフトを、スイベルジョイント６
の芯軸61（第３図）の基端面のメス穴（第４図（ｄ））
に嵌入固定し、芯軸61の先端に、締付ナットＳを介し
て、可撓性は有するが回転運動の伝達には支障の無い高
圧ホース９の基端を固定し、高圧ホース９の先端を、締
付ナットＳを介してアーム４″先端に軸受５で固定され
たノズル７の基端１に固定した。
の芯軸61（第３図）の基端面のメス穴（第４図（ｄ））
に嵌入固定し、芯軸61の先端に、締付ナットＳを介し
て、可撓性は有するが回転運動の伝達には支障の無い高
圧ホース９の基端を固定し、高圧ホース９の先端を、締
付ナットＳを介してアーム４″先端に軸受５で固定され
たノズル７の基端１に固定した。
なお、スイベルジョイント６は第３図に示す如く、芯
軸61とジョイントハウジング67とから成り、ハウジング
67は流入用通路H3及び芯軸をとりまく環状路を形成する
ための円孔68とを備え、芯軸61は流出用通路H1、及び円
孔68との連絡開口O1を備えており、ハウジング67の両側
には、それぞれ軸方向相対移動規制用の止輪66及びワッ
シャ65を備え、芯軸表面にはそれぞれＯリング63及びダ
ストシール64が嵌めてある。本スイベルジョイントは基
本概念では慣用のものと同じであるが、ハウジング67を
固定状態に、芯軸61を回転状態に適用するため、芯軸61
の基端面62には他の回転体と固定する手段を施す必要が
あり、その手段としては、例えば第４図（ａ）〜（ｄ）
に示す如き、丸棒手段、キー溝手段、フランジ手段、及
びメス穴手段等、慣用の各種連結手段の適用が可能であ
る。
軸61とジョイントハウジング67とから成り、ハウジング
67は流入用通路H3及び芯軸をとりまく環状路を形成する
ための円孔68とを備え、芯軸61は流出用通路H1、及び円
孔68との連絡開口O1を備えており、ハウジング67の両側
には、それぞれ軸方向相対移動規制用の止輪66及びワッ
シャ65を備え、芯軸表面にはそれぞれＯリング63及びダ
ストシール64が嵌めてある。本スイベルジョイントは基
本概念では慣用のものと同じであるが、ハウジング67を
固定状態に、芯軸61を回転状態に適用するため、芯軸61
の基端面62には他の回転体と固定する手段を施す必要が
あり、その手段としては、例えば第４図（ａ）〜（ｄ）
に示す如き、丸棒手段、キー溝手段、フランジ手段、及
びメス穴手段等、慣用の各種連結手段の適用が可能であ
る。
また、スイベルジョイント６のジョイントハウジング
67の流入口O3は、締付けナットＳを介して供給口８と連
通し、材料供給導管Ｃを供給口８に連通した。
67の流入口O3は、締付けナットＳを介して供給口８と連
通し、材料供給導管Ｃを供給口８に連通した。
得られたツールにあっては、材料が導管Ｃ→供給口８
→スイベルジョイント６→可撓性高圧ホース９→ノズル
７へと矢印Ａの如く流通供給出来ると共に、エアシリン
ダ２の矢印Ｋの制御動作によってノズル７には矢印Ｆの
フリップ動作が付与出来、モータＭによる制御回転でノ
ズル７には矢印Ｒの回転運動がフリップ運動Ｆに干渉さ
れることなく付与出来た。
→スイベルジョイント６→可撓性高圧ホース９→ノズル
７へと矢印Ａの如く流通供給出来ると共に、エアシリン
ダ２の矢印Ｋの制御動作によってノズル７には矢印Ｆの
フリップ動作が付与出来、モータＭによる制御回転でノ
ズル７には矢印Ｒの回転運動がフリップ運動Ｆに干渉さ
れることなく付与出来た。
従って、この手首ツールは、ロボットの６自由度を有
する手首に、更にフリップ運動Ｆと回転運動Ｒとの冗長
自由度が付加出来て、加工面に対してノズルは、一定の
角度を保ったまま三次元軌跡を通ることが可能となっ
た。またスイベルジョイントはハウジング１に固定され
ているためノズルのフリップ運動制御の信頼性を損なう
ことがなかった。
する手首に、更にフリップ運動Ｆと回転運動Ｒとの冗長
自由度が付加出来て、加工面に対してノズルは、一定の
角度を保ったまま三次元軌跡を通ることが可能となっ
た。またスイベルジョイントはハウジング１に固定され
ているためノズルのフリップ運動制御の信頼性を損なう
ことがなかった。
例2: 第２図に示す如く、回転機構として、モータシャフト
に慣用のステンレス製フレキシブルジョイントＪの基端
を固定し、ジョイントＪの先端をスイベルジョイント芯
軸基端面62に基端面から突出した丸棒固定手段（第４図
（ａ））によって固定し、丸軸61の先端を締付ナットＳ
を介してノズル７の基端に固定して構成した。それ以外
は例１と同様に実施した。即ち、例２は回転機構のみが
例１と相違するだけである。
に慣用のステンレス製フレキシブルジョイントＪの基端
を固定し、ジョイントＪの先端をスイベルジョイント芯
軸基端面62に基端面から突出した丸棒固定手段（第４図
（ａ））によって固定し、丸軸61の先端を締付ナットＳ
を介してノズル７の基端に固定して構成した。それ以外
は例１と同様に実施した。即ち、例２は回転機構のみが
例１と相違するだけである。
得られたツールにあっては、フレキシブルジョイント
Ｊが可撓性高圧ホース９により高価である点、エアシリ
ンダによるフリップ運動Ｆがフレキシブルジョイントに
も加えられその反力に対抗するためにエアシリンダのパ
ワーを上げる必要のある点により、経済的観点から例１
のものよりやゝ劣るが、ジョイントとしてのねじり剛性
が高く、むしろホースよりは信頼性は高く、例１と実質
上同一の作用効果を奏し、発明の所期の目的は十分に達
成出来た。
Ｊが可撓性高圧ホース９により高価である点、エアシリ
ンダによるフリップ運動Ｆがフレキシブルジョイントに
も加えられその反力に対抗するためにエアシリンダのパ
ワーを上げる必要のある点により、経済的観点から例１
のものよりやゝ劣るが、ジョイントとしてのねじり剛性
が高く、むしろホースよりは信頼性は高く、例１と実質
上同一の作用効果を奏し、発明の所期の目的は十分に達
成出来た。
ロボット手首先端のツールは、先曲がり機構によって
ツールの狙い角度一定の条件の下で姿勢変換が可能とな
って、アームが干渉しそうな場合でも干渉を回避するこ
とが出来る。
ツールの狙い角度一定の条件の下で姿勢変換が可能とな
って、アームが干渉しそうな場合でも干渉を回避するこ
とが出来る。
ツールの回転機構により、ツールが手首中心軸線上に
ない場合でも、ツールの方向を制御することが出来る。
ない場合でも、ツールの方向を制御することが出来る。
即ち、ツールには、ロボット手首に対する６自由度の
外に、更にフリップ運動と回転運動との自由度が付加さ
れているため、方向性を有するツール（ノズル）による
作業領域が拡大し、作業範囲内に障害物が随所にある場
合や、複雑な部位で作業する場合にも、ツールの合理
的、且つスムーズな作業作動が可能となる。
外に、更にフリップ運動と回転運動との自由度が付加さ
れているため、方向性を有するツール（ノズル）による
作業領域が拡大し、作業範囲内に障害物が随所にある場
合や、複雑な部位で作業する場合にも、ツールの合理
的、且つスムーズな作業作動が可能となる。
さらに、回転機構としてモータシャフトとツールとの
中間のスイベルジョイント６と可撓性ホース９とで連結
し、且つ先曲がり機構としてシリンダー２の連結片とツ
ールとを回動自在に軸支したＬ型レバー４で連結したの
で、ロボット手首との同期制御により、正確適切なフリ
ップ運動Ｆと、可撓性ホース９が曲げ自在で回転運動を
伝達し、ノズル７はフリップ運動に干渉されることなく
モータＭによる制御回転が付与出来る。
中間のスイベルジョイント６と可撓性ホース９とで連結
し、且つ先曲がり機構としてシリンダー２の連結片とツ
ールとを回動自在に軸支したＬ型レバー４で連結したの
で、ロボット手首との同期制御により、正確適切なフリ
ップ運動Ｆと、可撓性ホース９が曲げ自在で回転運動を
伝達し、ノズル７はフリップ運動に干渉されることなく
モータＭによる制御回転が付与出来る。
第１図は、本発明ツールの第１実施例の一部縦断面図で
ある。 第２図は、本発明ツールの第２実施例の一部縦断面図で
ある。 第３図は、本発明に用いるスイベルジョイントの断面略
示図である。 第４図（ａ）．（ｂ）．（ｃ）．（ｄ）は、それぞれ本
発明に用いるスイベルジョイントの芯軸基端面に付設可
能な固定手段の例示図である。 第５図は、従来例の先曲がり機構の略示図である。 1:ハウジング、2:エアシリンダ、 3:連結片、4:L型アーム、 5:軸受、6:スイベルジョイント、 7:ノズル、8:供給口、 9:ホース、10:取付片、 61:芯軸、62:基端面、 67:ジョイントハウジング、68:円孔。
ある。 第２図は、本発明ツールの第２実施例の一部縦断面図で
ある。 第３図は、本発明に用いるスイベルジョイントの断面略
示図である。 第４図（ａ）．（ｂ）．（ｃ）．（ｄ）は、それぞれ本
発明に用いるスイベルジョイントの芯軸基端面に付設可
能な固定手段の例示図である。 第５図は、従来例の先曲がり機構の略示図である。 1:ハウジング、2:エアシリンダ、 3:連結片、4:L型アーム、 5:軸受、6:スイベルジョイント、 7:ノズル、8:供給口、 9:ホース、10:取付片、 61:芯軸、62:基端面、 67:ジョイントハウジング、68:円孔。
フロントページの続き (72)発明者 上松 正明 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭57−127689（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】ロボットの手首先端にツール作動用の先曲
がり機構と回転機構とを配設し、回転機構が、手首に配
設したモータ（Ｍ）のシャフトにスイベルジョイント
（６）の芯軸（61）を連結し、該芯軸（61）に可撓ホー
ス（９）を連結し、該ホース（９）に軸受で支持された
ツール（７）を連結した機構であり、先曲がり機構が、
手首に配設したシリンダー（２）の連結片（３）を手首
先端に揺動自在に軸支（Ｘ）したＬ型レバー（４）の一
端に係合し、Ｌ型レバー（４）の他端にツール（７）を
配設した構成であり、両機構の作動によってツール
（７）にフリップ作用（Ｆ）と回転作用（Ｒ）とを付与
出来るように構成した産業用ロボットの手首ツール。 - 【請求項２】請求項１に記載のツールにおいて、回転機
構を、手首先端に配設したモータ（Ｍ）のシャフトにフ
レキシブルジョイント（Ｊ）を連結し、該ジョイント
（Ｊ）にスイベルジョイント（６）の芯軸（61）を連結
し、該芯軸（61）にツール（７）を連結した構成とした
手首ツール。 - 【請求項３】ツール（７）への材料の供給を、導管
（Ｃ）から供給口（８）に流入し、供給口（８）からス
イベルジョイント（６）のジョイントハウジング（67）
に流入し、ジョイントハウジング（67）からスイベルジ
ョイントの芯軸の導孔（H1）を通して前方に供給するよ
うにした、請求項１又は２に記載の手首ツール。 - 【請求項４】スイベルジョイントの芯軸（61）の基端面
（62）に連結構造（丸棒キー溝、フランジ、メス穴）を
付設した、請求項１から３までのいずれか１項に記載の
手首ツール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2044937A JP2642213B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 産業用ロボットの手首ツール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2044937A JP2642213B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 産業用ロボットの手首ツール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245987A JPH03245987A (ja) | 1991-11-01 |
| JP2642213B2 true JP2642213B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=12705399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2044937A Expired - Lifetime JP2642213B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 産業用ロボットの手首ツール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642213B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108818610A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-16 | 宣城南巡智能科技有限公司 | 一种仿真机器人的关节结构 |
| KR102184553B1 (ko) * | 2020-02-17 | 2020-12-01 | (주)대명티에스 | 실러 도포용 스위벨 건 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014207872A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 株式会社安川電機 | ロボット |
| JP7286531B2 (ja) * | 2019-12-27 | 2023-06-05 | 川崎重工業株式会社 | 多軸ロボットおよびその制御方法 |
| CN112483502B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-07-08 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | 一种自回弹多介质环保柔性液压缸 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57127689A (en) * | 1981-01-28 | 1982-08-07 | Tokico Ltd | Robot arm |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP2044937A patent/JP2642213B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108818610A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-16 | 宣城南巡智能科技有限公司 | 一种仿真机器人的关节结构 |
| KR102184553B1 (ko) * | 2020-02-17 | 2020-12-01 | (주)대명티에스 | 실러 도포용 스위벨 건 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03245987A (ja) | 1991-11-01 |
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