JP4286437B2 - 工業用ロボットの手首装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ロボットといった工業用ロボットのロボットアームの先端に設ける手首装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の手首装置として、ロボットアームの長手方向たるＵ軸方向の軸線回りに回転自在な第１手首部材に、Ｕ軸方向に直交するＶ軸方向の軸線回りに回転自在な第２手首部材を支持すると共に、第２手首部材に、Ｖ軸方向に直交するＷ軸方向の軸線回りに回転自在な第３手首部材を支持し、第３手首部材に搭載する溶接ガン等の工具をこれら第１乃至第３手首部材の回転で３次元的に任意の姿勢に変更し得るようにしたものが知られている。尚、手首装置には、ロボットアームに第１手首部材をＵ軸回りに回転自在に連結するものと、ロボットアームをＵ軸回りに回転自在として、ロボットアームに第１手首部材を固定するものとがある。
また、従来、上記した第３手首部材にツールホルダを介して複数の工具を搭載するようにしたものも知られている（特開平２−２４７０８３号公報、特開平８−８５０８５号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車車体等の多数の溶接箇所を有するワークの溶接を行う際、溶接箇所によって使用する溶接ガンの種類を変更することが必要になる場合がある。ここで、従来の溶接ロボットは、１台当り１個の溶接ガンしか搭載しておらず、各溶接ロボットで溶接できるのはこれに搭載した溶接ガンに適合する溶接箇所だけになり、多くの溶接ロボットを使用せざるを得なくなる。
【０００４】
この場合、手首装置の第３手首部材にツールホルダを介して第１と第２の２個の溶接ガンを搭載し、１台の溶接ロボットで第１の溶接ガンに適合する溶接箇所の溶接と、第２の溶接ガンに適合する溶接箇所の溶接とを行い得られるようにすれば、溶接ロボットの使用台数を減らすことができる。然し、このものでは、各溶接ガンの姿勢を独立して制御することができず、そのため、一方の溶接ガンでワークの入り組んだ箇所の溶接を行う際に、他方の溶接ガンがワークに干渉してしまうことがあり、実用的ではない。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、２個の工具を搭載可能で、且つ、各工具の姿勢を独立して制御することができるようにした工業用ロボットの手首装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、工業用ロボットのロボットアームの先端に設ける手首装置において、ロボットアームの長手方向をＵ軸方向、Ｕ軸方向に直交する方向をＶ軸方向、Ｖ軸方向に直交する方向をＷ軸方向として、Ｕ軸方向にのびる基部の先端にＶ軸方向両側にのびる１対の頭部を形成して成るＴ字形の第１手首部材と、両頭部のＶ軸方向外端部に、Ｖ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第２手首部材と、両第２手首部材に、Ｗ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第３手首部材と、ロボットアーム内に同軸状に軸支した第２手首部材用と第３手首部材用の各２本または各１本の駆動軸とを備えている。そして、第２手首部材用と第３手首部材用の駆動軸を各２本備える場合、第２手首部材用の各駆動軸は、第１手首部材内の連結機構を介して各第２手首部材に連結され、第３手首部材用の各駆動軸は、第１手首部材内及び第２手首部材内の連結機構を介して各第３手首部材に連結されるようにし、また、第２手首部材用と第３手首部材用の駆動軸を各１本備える場合、第２手首部材用の駆動軸は、第１手首部材内のクッラチ付きの連結機構を介して両第２手首部材に選択的に連結され、第３手首部材用の駆動軸は、第１手首部材内及び第２手首部材内のクラッチ付きの連結機構を介して両第３手首部材に選択的に連結されるようにしている。
【０００７】
本発明によれば、各第３手首部材に工具を搭載し、各第２手首部材と各第３手首部材の回転で各工具の姿勢を独立して制御することができる。そして、１対の第３手首部材に夫々溶接ガンを搭載する場合、一方の第３手首部材に搭載した一方の溶接ガンを使用するときは、他方の第３手首部材に搭載した他方の溶接ガンをロボットアーム側に退避させた姿勢にして、ワークに対する他方の溶接ガンの干渉を回避し、この状態で一方の溶接ガンの姿勢を対応する第３手首部材と第２手首部材の回転で適宜に制御しつつワークの溶接を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は工業用ロボットたる溶接ロボットを示している。このロボットは、鉛直軸線回りに旋回自在なロボット本体１と、ロボット本体１上に水平軸線回りに揺動自在に立設した第１ロボットアーム２と、第１ロボットアーム２の上端に、第１ロボットアーム２の揺動軸線に平行な軸線回りに揺動自在に、且つ、後記するＵ軸回りに回転自在に連結した第２ロボットアーム３と、第２ロボットアーム３の先端の手首装置４とで構成されている。
【０００９】
手首装置４は、図２に示す如く、第２ロボットアーム３の長手方向たるＵ軸方向にのびる基部４０ａの先端に、Ｕ軸に直交するＶ軸方向両側にのびる１対の頭部４０ｂ，４０ｂを形成して成るＴ字形の第１手首部材４０を備えている。そして、第１手首部材４０を基部４０ａにおいて第２ロボットアーム３の先端に固定し、第１手首部材４０が第２ロボットアーム３と一体にＵ軸方向の軸線回りに回転されるようにしている。
【００１０】
また、第１手首部材４０の両頭部４０ｂ，４０ｂのＶ軸方向外端部に、サイクロ型の減速機４１1，４１2を介して１対の第２手首部材４２1，４２2をＶ軸方向の軸線回りに回転自在に支持し、更に、両第２手首部材４２1，４２2に、サイクロ型の減速機４３1，４３2を介して１対の第３手首部材４４1，４４2をＶ軸方向に直交するＷ軸方向の軸線回りに回転自在に支持している。そして、図１（Ｂ）に示す如く、一方の第３手首部材４４1にＣ形の溶接ガン５1を搭載すると共に、他方の第３手首部材４４2にＸ形の溶接ガン５2を搭載し、両溶接ガン５1，５2を選択的に使用してワークの溶接を行うようにしている。
【００１１】
第２ロボットアーム３内には、該アーム３の尾端部に搭載した各別の駆動源（図示せず）で駆動される第１乃至第４の４本の駆動軸４５，４６，４７，４８が同軸状に軸支されている。そして、一方の第３手首部材４４1用の減速機４３1の入力軸４３ａを、一方の第２手首部材４２1内のベベルギア４５ａと、Ｖ軸方向内方にのびる連結軸４５ｂと、第１手首部材４０内のベベルギア４５ｃとを介して第１駆動軸４５に連結し、他方の第３手首部材４４2用の減速機４３2の入力軸４３ａを、他方の第２手首部材４２2内のベベルギア４６ａと、Ｖ軸方向内方にのびる連結軸４６ｂと、第１手首部材４０内のベベルギア４６ｃとを介して第２駆動軸４６に連結し、一方の第２手首部材４２1用の減速機４１1の入力軸４１ａを第１手首部材４０内のベベルギア４７ａを介して第３駆動軸４７に連結し、他方の第２手首部材４２2用の減速機４１2の入力軸４１ａを第１手首部材４０内のベベルギア４８ａを介して第４駆動軸４８に連結し、両第２手首部材４２1，４２2と両第３手首部材４４1，４４2とを夫々独立して回転し得るようにしている。
【００１２】
かくて、２個の溶接ガン５1，５2の姿勢を独立して制御できるようになり、一方の溶接ガン、例えばＣ形溶接ガン５1を使用してワークの溶接作業を行う際に、Ｘ形溶接ガン５2を、図１（Ａ）（Ｂ）に示す如く、第２ロボットアーム３側に退避させた姿勢に維持し、ワークに対するＸ形溶接ガン５2の干渉を回避することができる。
【００１３】
また、上記手首装置４によれば、両第３手首部材４４1，４４2の一方に溶接ガン、他方にワーククランパーを搭載し、ワーククランパーを使用してのワークの搬送セット作業と、溶接ガンを使用してのワークの溶接作業とを行うこともできる。
【００１４】
また、上記実施形態では、両第２手首部材４２1，４２2と両第３手首部材４４1，４４2とを各別の駆動軸４５〜４８で回転させるようにしたが、駆動軸を両第２手首部材４２1，４２2に共用する第１の軸と、両第３手首部材４４1，４４2に共用する第２の軸との２本とし、第１の軸に両第２手首部材４２1，４２2をクラッチを介して選択的に連結すると共に、第２の軸に両第３手首部材４４1，４４2をクラッチを介して選択的に連結するようにしても良い。このもので図１に示す如くＣ形溶接ガン５1を使用する際は、Ｘ形溶接ガン５2用の第２手首部材４２2と第３手首部材４４2とを第１と第２の各軸に連結して、Ｘ形溶接ガン５2を第２ロボットアーム３側に退避させた姿勢にし、その後でＣ形溶接ガン５1用の第２手首部材４２1と第３手首部材４４1とを第１と第２の各軸に連結して、Ｃ形溶接ガン５1を適宜の姿勢に制御する。
【００１５】
また、上記実施形態では、第２ロボットアーム３がＵ軸回りに回転自在であるため、第１手首部材４０を第２ロボットアーム３に固定したが、第２ロボットアーム３がＵ軸回りに回転しないものであって、第２ロボットアーム３に第１手首部材４０をＵ軸方向の軸線回りに回転自在に支持する場合にも同様に本発明を適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２個の工具を搭載して、各工具の姿勢を独立して制御することができ、１台のロボットで分担可能な作業範囲を拡大して、生産性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）本発明装置を具備するロボットの側面図、（Ｂ）図１（Ａ）のロボットの先端部分の平面図
【図２】 手首装置の断面図
【符号の説明】
３ ロボットアーム ４ 手首装置
４０ 第１手首部材 ４２1，４２2 第２手首部材
４４1，４４2 第３手首部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ロボットといった工業用ロボットのロボットアームの先端に設ける手首装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の手首装置として、ロボットアームの長手方向たるＵ軸方向の軸線回りに回転自在な第１手首部材に、Ｕ軸方向に直交するＶ軸方向の軸線回りに回転自在な第２手首部材を支持すると共に、第２手首部材に、Ｖ軸方向に直交するＷ軸方向の軸線回りに回転自在な第３手首部材を支持し、第３手首部材に搭載する溶接ガン等の工具をこれら第１乃至第３手首部材の回転で３次元的に任意の姿勢に変更し得るようにしたものが知られている。尚、手首装置には、ロボットアームに第１手首部材をＵ軸回りに回転自在に連結するものと、ロボットアームをＵ軸回りに回転自在として、ロボットアームに第１手首部材を固定するものとがある。
また、従来、上記した第３手首部材にツールホルダを介して複数の工具を搭載するようにしたものも知られている（特開平２−２４７０８３号公報、特開平８−８５０８５号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車車体等の多数の溶接箇所を有するワークの溶接を行う際、溶接箇所によって使用する溶接ガンの種類を変更することが必要になる場合がある。ここで、従来の溶接ロボットは、１台当り１個の溶接ガンしか搭載しておらず、各溶接ロボットで溶接できるのはこれに搭載した溶接ガンに適合する溶接箇所だけになり、多くの溶接ロボットを使用せざるを得なくなる。
【０００４】
この場合、手首装置の第３手首部材にツールホルダを介して第１と第２の２個の溶接ガンを搭載し、１台の溶接ロボットで第１の溶接ガンに適合する溶接箇所の溶接と、第２の溶接ガンに適合する溶接箇所の溶接とを行い得られるようにすれば、溶接ロボットの使用台数を減らすことができる。然し、このものでは、各溶接ガンの姿勢を独立して制御することができず、そのため、一方の溶接ガンでワークの入り組んだ箇所の溶接を行う際に、他方の溶接ガンがワークに干渉してしまうことがあり、実用的ではない。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、２個の工具を搭載可能で、且つ、各工具の姿勢を独立して制御することができるようにした工業用ロボットの手首装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、工業用ロボットのロボットアームの先端に設ける手首装置において、ロボットアームの長手方向をＵ軸方向、Ｕ軸方向に直交する方向をＶ軸方向、Ｖ軸方向に直交する方向をＷ軸方向として、Ｕ軸方向にのびる基部の先端にＶ軸方向両側にのびる１対の頭部を形成して成るＴ字形の第１手首部材と、両頭部のＶ軸方向外端部に、Ｖ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第２手首部材と、両第２手首部材に、Ｗ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第３手首部材と、ロボットアーム内に同軸状に軸支した第２手首部材用と第３手首部材用の各２本または各１本の駆動軸とを備えている。そして、第２手首部材用と第３手首部材用の駆動軸を各２本備える場合、第２手首部材用の各駆動軸は、第１手首部材内の連結機構を介して各第２手首部材に連結され、第３手首部材用の各駆動軸は、第１手首部材内及び第２手首部材内の連結機構を介して各第３手首部材に連結されるようにし、また、第２手首部材用と第３手首部材用の駆動軸を各１本備える場合、第２手首部材用の駆動軸は、第１手首部材内のクッラチ付きの連結機構を介して両第２手首部材に選択的に連結され、第３手首部材用の駆動軸は、第１手首部材内及び第２手首部材内のクラッチ付きの連結機構を介して両第３手首部材に選択的に連結されるようにしている。
【０００７】
本発明によれば、各第３手首部材に工具を搭載し、各第２手首部材と各第３手首部材の回転で各工具の姿勢を独立して制御することができる。そして、１対の第３手首部材に夫々溶接ガンを搭載する場合、一方の第３手首部材に搭載した一方の溶接ガンを使用するときは、他方の第３手首部材に搭載した他方の溶接ガンをロボットアーム側に退避させた姿勢にして、ワークに対する他方の溶接ガンの干渉を回避し、この状態で一方の溶接ガンの姿勢を対応する第３手首部材と第２手首部材の回転で適宜に制御しつつワークの溶接を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は工業用ロボットたる溶接ロボットを示している。このロボットは、鉛直軸線回りに旋回自在なロボット本体１と、ロボット本体１上に水平軸線回りに揺動自在に立設した第１ロボットアーム２と、第１ロボットアーム２の上端に、第１ロボットアーム２の揺動軸線に平行な軸線回りに揺動自在に、且つ、後記するＵ軸回りに回転自在に連結した第２ロボットアーム３と、第２ロボットアーム３の先端の手首装置４とで構成されている。
【０００９】
手首装置４は、図２に示す如く、第２ロボットアーム３の長手方向たるＵ軸方向にのびる基部４０ａの先端に、Ｕ軸に直交するＶ軸方向両側にのびる１対の頭部４０ｂ，４０ｂを形成して成るＴ字形の第１手首部材４０を備えている。そして、第１手首部材４０を基部４０ａにおいて第２ロボットアーム３の先端に固定し、第１手首部材４０が第２ロボットアーム３と一体にＵ軸方向の軸線回りに回転されるようにしている。
【００１０】
また、第１手首部材４０の両頭部４０ｂ，４０ｂのＶ軸方向外端部に、サイクロ型の減速機４１1，４１2を介して１対の第２手首部材４２1，４２2をＶ軸方向の軸線回りに回転自在に支持し、更に、両第２手首部材４２1，４２2に、サイクロ型の減速機４３1，４３2を介して１対の第３手首部材４４1，４４2をＶ軸方向に直交するＷ軸方向の軸線回りに回転自在に支持している。そして、図１（Ｂ）に示す如く、一方の第３手首部材４４1にＣ形の溶接ガン５1を搭載すると共に、他方の第３手首部材４４2にＸ形の溶接ガン５2を搭載し、両溶接ガン５1，５2を選択的に使用してワークの溶接を行うようにしている。
【００１１】
第２ロボットアーム３内には、該アーム３の尾端部に搭載した各別の駆動源（図示せず）で駆動される第１乃至第４の４本の駆動軸４５，４６，４７，４８が同軸状に軸支されている。そして、一方の第３手首部材４４1用の減速機４３1の入力軸４３ａを、一方の第２手首部材４２1内のベベルギア４５ａと、Ｖ軸方向内方にのびる連結軸４５ｂと、第１手首部材４０内のベベルギア４５ｃとを介して第１駆動軸４５に連結し、他方の第３手首部材４４2用の減速機４３2の入力軸４３ａを、他方の第２手首部材４２2内のベベルギア４６ａと、Ｖ軸方向内方にのびる連結軸４６ｂと、第１手首部材４０内のベベルギア４６ｃとを介して第２駆動軸４６に連結し、一方の第２手首部材４２1用の減速機４１1の入力軸４１ａを第１手首部材４０内のベベルギア４７ａを介して第３駆動軸４７に連結し、他方の第２手首部材４２2用の減速機４１2の入力軸４１ａを第１手首部材４０内のベベルギア４８ａを介して第４駆動軸４８に連結し、両第２手首部材４２1，４２2と両第３手首部材４４1，４４2とを夫々独立して回転し得るようにしている。
【００１２】
かくて、２個の溶接ガン５1，５2の姿勢を独立して制御できるようになり、一方の溶接ガン、例えばＣ形溶接ガン５1を使用してワークの溶接作業を行う際に、Ｘ形溶接ガン５2を、図１（Ａ）（Ｂ）に示す如く、第２ロボットアーム３側に退避させた姿勢に維持し、ワークに対するＸ形溶接ガン５2の干渉を回避することができる。
【００１３】
また、上記手首装置４によれば、両第３手首部材４４1，４４2の一方に溶接ガン、他方にワーククランパーを搭載し、ワーククランパーを使用してのワークの搬送セット作業と、溶接ガンを使用してのワークの溶接作業とを行うこともできる。
【００１４】
また、上記実施形態では、両第２手首部材４２1，４２2と両第３手首部材４４1，４４2とを各別の駆動軸４５〜４８で回転させるようにしたが、駆動軸を両第２手首部材４２1，４２2に共用する第１の軸と、両第３手首部材４４1，４４2に共用する第２の軸との２本とし、第１の軸に両第２手首部材４２1，４２2をクラッチを介して選択的に連結すると共に、第２の軸に両第３手首部材４４1，４４2をクラッチを介して選択的に連結するようにしても良い。このもので図１に示す如くＣ形溶接ガン５1を使用する際は、Ｘ形溶接ガン５2用の第２手首部材４２2と第３手首部材４４2とを第１と第２の各軸に連結して、Ｘ形溶接ガン５2を第２ロボットアーム３側に退避させた姿勢にし、その後でＣ形溶接ガン５1用の第２手首部材４２1と第３手首部材４４1とを第１と第２の各軸に連結して、Ｃ形溶接ガン５1を適宜の姿勢に制御する。
【００１５】
また、上記実施形態では、第２ロボットアーム３がＵ軸回りに回転自在であるため、第１手首部材４０を第２ロボットアーム３に固定したが、第２ロボットアーム３がＵ軸回りに回転しないものであって、第２ロボットアーム３に第１手首部材４０をＵ軸方向の軸線回りに回転自在に支持する場合にも同様に本発明を適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２個の工具を搭載して、各工具の姿勢を独立して制御することができ、１台のロボットで分担可能な作業範囲を拡大して、生産性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）本発明装置を具備するロボットの側面図、（Ｂ）図１（Ａ）のロボットの先端部分の平面図
【図２】 手首装置の断面図
【符号の説明】
３ ロボットアーム ４ 手首装置
４０ 第１手首部材 ４２1，４２2 第２手首部材
４４1，４４2 第３手首部材
Claims (2)
- 工業用ロボットのロボットアームの先端に設ける手首装置において、
ロボットアームの長手方向をＵ軸方向、Ｕ軸方向に直交する方向をＶ軸方向、Ｖ軸方向に直交する方向をＷ軸方向として、
Ｕ軸方向にのびる基部の先端にＶ軸方向両側にのびる１対の頭部を形成して成るＴ字形の第１手首部材と、
両頭部のＶ軸方向外端部に、Ｖ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第２手首部材と、
両第２手首部材に、Ｗ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第３手首部材と、
ロボットアーム内に同軸状に軸支した第２手首部材用と第３手首部材用の各２本の駆動軸とを備え、
第２手首部材用の各駆動軸は、第１手首部材内の連結機構を介して各第２手首部材に連結され、第３手首部材用の各駆動軸は、第１手首部材内及び第２手首部材内の連結機構を介して各第３手首部材に連結されることを特徴とする工業用ロボットの手首装置。 - 工業用ロボットのロボットアームの先端に設ける手首装置において、
ロボットアームの長手方向をＵ軸方向、Ｕ軸方向に直交する方向をＶ軸方向、Ｖ軸方向に直交する方向をＷ軸方向として、
Ｕ軸方向にのびる基部の先端にＶ軸方向両側にのびる１対の頭部を形成して成るＴ字形の第１手首部材と、
両頭部のＶ軸方向外端部に、Ｖ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第２手首部材と、
両第２手首部材に、Ｗ軸方向の軸線回りに回転自在に支持させた１対の第３手首部材と、
ロボットアーム内に同軸状に軸支した第２手首部材用と第３手首部材用の各１本の駆動軸とを備え、
第２手首部材用の駆動軸は、第１手首部材内のクッラチ付きの連結機構を介して両第２手首部材に選択的に連結され、第３手首部材用の駆動軸は、第１手首部材内及び第２手首部材内のクラッチ付きの連結機構を介して両第３手首部材に選択的に連結されることを特徴とする工業用ロボットの手首装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN107856056B (zh) * | 2017-12-18 | 2024-02-20 | 浙江钱江机器人有限公司 | 一种机器人的腕部件 |
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2000
- 2000-07-18 JP JP2000217792A patent/JP4286437B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002036163A (ja) | 2002-02-05 |
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