JPH02145273A

JPH02145273A - 球面作業ロボット

Info

Publication number: JPH02145273A
Application number: JP29948788A
Authority: JP
Inventors: Kazumitsu Takai; 一光高井
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1988-11-29
Publication date: 1990-06-04
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JP2597508B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は球面もしくは曲面上の作業に適した球面作業ロ
ボットに関する。

（従来の技術）従来、球面もしくは曲面上の作業に適したロボットとし
て本出願人は特開昭６３−１９１５８３　（昭和６２年
１月３０日出願「球面作業ロボット装置」）なるものを
提案した。

これはベースに設置した回転自在の第１回転軸に第１ア
ームを取り付け、第１アームに回転自在で、かつその軸
線が前記第１回転軸の軸線と直交するよう第２回転軸を
取り付け、該第２回転軸に取り付けた第２アームの先端
部に、その軸線が第２回転軸の軸線と直交するよう摺動
輪を設置するとともに、摺動軸の先端部に作業工具を装
着し、前記第１回転軸および第２回転軸には夫々回転駆
動機構を連結したロボットにおいて、ワーク支持軸を中
心・とじて回転する回転筒に第１アームの基部を固定し
、第１アームがワーク外周を３６０度自由に回転し得る
如くなしたことを特徴としたもので、第１アームがワー
ク外周を３６０度自由に回転し得る如くしたので、ロボ
ットアームとワーク支持軸との干渉の範囲を最小とする
ことが出来、そのためロボットのもつ広い作業範囲を十
分活用する事が可能である。

また、ロボットのコンプライアンスが曲面（円周）方向
に大きく、かつシール軸方向に小さいので１本発明のロ
ボットを組立作業に用いた場合、こじれの少ない挿入作
業が可能となる効果も有する。

また、以上の特長を活かしたものであれば組立作業ばか
りでなく加工等、他の作業にも適用できる等の効果があ
った。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、ワークが大型となって、ロボット作業中
心とワークの曲率中心とを一致させるために支持軸を大
きく移動させる必要がある場合、同様にワークを交換す
るために支持軸を大きく移動させたい時など、支持軸を
移動させるストロークに限界があるためにこの点制限を
受けるという問題があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、ベース
に設置した回転自在の第１回転軸に第１腕を取付は第１
腕に回転自在で、かつその軸線が前記第１回転軸の軸線
と直交するよう第２回転軸を取付け、該第２回転軸に取
り付けた第２腕の先端部に、その軸線が第２腕の軸線と
直交し、かつ第１回転軸の軸線と交わるようツール軸を
設置するとともに、ツール軸の先端部に作業工具を装着
し、前記第１回転軸および第２回転軸には夫々回転湘動
機構を連結するようにした球面作業ロボットに於て、前
記作業工具をへだててベースと反対側に前記第１回転軸
と平行な方向を基軸の一つとする直角座標型ロボットを
設け、該直角座標型ロボットの最終軸に第１回転軸方向
に伸びるアームを取り付け、該アーム先端に作業対象物
を把持する把持装置を設けたことを特徴とする。

以下、図示した実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図で架台１にベース２が固定されている。該ベース２
にはサーボモーター３が設けられており、サーボモータ
ー３の図示省略の出力軸は図示省略の第１回転軸に連結
している。

さらに該第１回転軸は第１腕４の基部４ａと結合してい
る。第１腕はＬ字型をしていて第１回転軸の軸９５に沿
って伸びている。第１腕の先端４ｂでは第２回転軸（図
示省略）がその軸線６を眞記第１回転軸の軸線５と直交
させて軸支されている。第２回転軸は第１腕４先端４ｂ
に設けられたサーボモーター７と連結するとともに、第
２腕８の基部８ｂとも結合している。

第２腕８はＬ字型をしていて、その先端８ｂではその軸
線９が第２回転軸の軸線６と直交し。

かつ第１回転軸の軸線５と交わるような摺動軸１０が摺
動自在に軸支されている。該摺動軸１０は第２腕８に設
けられた図示省略の駆動装置によって駆動される６摺動軸１０には軸線９に沿って作業工具１１が設けられ
ている。ｌｌａは作業工具１１先端の作業部（例えば、
カッターなど）でその中心は軸ｍ９と一致している。

一方、前記架台１には作業工具１１をはさんでベース２
の反対側にｘ、ｙ、ｚの直交軸を有する直角座標ロボッ
ト１２が、そのｘ、ｙ、ｚの基軸のうちどれか一つ（第
１図の場合はＹ軸）の軸が前記第１回転軸の軸線５と平
行になるように設けられている。Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸の最
終軸（第１図の場合はＺ軸）に第１回転軸５方向に伸び
るアーム１３が取り付けられている。該アーム１３の先
端には把持装置１４が設けられている。１５は把持装置
１４によって把持された作業対象であるワークである。

また、ロボット１２の作業範囲はワーク１５が前記軸線
５と軸線６の交点を中心としてＸ。

Ｙ、Ｚ方向のストロークが大体対称になるよう設けられ
ている。１７はＸ軸ベース、１８はＸ軸駆動用サーボモ
ーター　１つはＹ軸ベース、２０はＹ軸駆動用サーボモ
ーター、２１はＹ軸の出力部分１９′に取り付けられた
Ｚ軸ユニットである。

次に作用について説明する。ロボット１２によってワー
ク１５を把持装置１４で把持し、サーボモーター３，７
を所定量回動し、摺動軸１０を軸９の方向に摺動して第
１図又は第２図又は第３図の如く姿勢を変え乍らワーク
１５に作業工具１１を当接し、ワーク１５表面のかなり
広い範囲にわたって加工を行う（把持装置１４との干渉
がなければ全表面の加工が出来る。）第４図の場合１作
業面１５ａの曲率中心０％Ｉと作業工具保持側ロボット
２３の各回転軸の交点０を一致させ、かつ作業工具の軸
線９を作業面１５ａの法線と一致させ加工を行う、２２
は交点０を通る直角座標ロボット１２のＹ軸と直角でＹ
軸と平行な軸線である。

次にワーク１５の作業（加工）面１５ａ′を加工する場
合、第５図の如く、直角座標ロボット１２と作業工具保
持側ロボット２３が移動して加工面１５ａ′の曲率中心
Ｏｗ’　と作業工具保持側ロボット２３の各回転軸の交
点０を一致させ。

かつ１作業工具の軸線９を作業面１５ａ’の法線と一致
させ加工を行う。ｄは加工面１５ａから加工面１５ａ′
に移動した後の直角座標ロボット１２の移動距離で図中
では２次元的に表現したが実際はＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動
する。又、ワーク１５も二次元的に表現したがこれも三
次元面であり、ロボット２３により作業工具先端は二次
元上で位置決めされる。

なお、上述した実施例ではワークの各作業面の曲率中心
と作業工具保持側ロボット２３の各回転軸の交点を一致
させ、かつ作業工具の軸線とワークの作業面における法
線を一致させたが、ワーク１５や作業工具１１や刃物１
１ａの条件によっては必ずしも一致させずに作業する事
もできる。但し、その場合は作業工具保持側ロボット２
３側の受ける反力に回転軸に対するモーメントが生ずる
ため、サーボの位置ゲインを高くする必要がある。また
、加工方向が作業面の法線方向だけでなく、各ロボット
が経路制御を行い連続して加工を行う場合も同様である
。

（効　果）以上述べてきたように、本発明はベースに設置した回転
自在の第１回転軸に第１腕を取付は第１腕に回転自在で
、かつその軸線が前記第１回転軸の軸線と直交するよう
第２回転軸を取付け、該第２回転軸に取り付けた第２腕
の先端部に、その軸線が第２腕の軸線と直交し、かつ第
１回転軸の軸線と交わるようツール軸を設置するととも
に、ツール軸の先端部に作業工具を装着し、前記第１回
転軸および第２回転軸には夫々回転駆動機構を連結する
ようにした球面作業ロボットに於て、前記作業工具をへ
たててベースと反対側に前記第１回転軸と平行な方向を
基軸の一つとする直角座標型ロボットを設け、該直角座
標型ロボットの最終軸に第１回転軸方向に伸びるアーム
を取り付け、該アーム先端に作業対象物を把持する把持
装置を設けたので、ワークを把持している直角座標ロボ
ットの作業範囲を大きくできるので大きなワークに対し
て作業する際、ワークのより広い部分に対して作業を行
うことが可能となるばかりか、ワーク曲面の曲率中心と
軸線５と軸線６の交点を一致させる事が容易となる効果
がある。

また、第１腕を直角座標ロボットに干渉せずに３６０°
以上回転させることができ、この点においてもワークの
広い範囲に対して作業が可能となる。

その他に、干渉がより少ないため直角座標ロボットによ
るワーク交換も容易となる効果がある。

なお、各軸の関係が保持されれば架台１を直立させ、Ｙ
軸もしくはＹ軸が鉛直方向を向くようにしても良いし、
直角座標ロボット１２もしくは作業工具保持側を天井か
ら吊り下げるように設置することもできる。

第１図でＹ軸を鉛直方向にすると最負荷が大きいと判所
されるサーボモーター３の軸線も鉛直となり負荷が軽減
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例斜視図、第２図。第３図は第１図の作業工具の姿勢を変えた斜視図、第４
図、第５図は非球面の別々の曲面を加工する場合のワー
クと作業工具の向きを示す正面説明図である。１・・・架台３．７・・・サーボモーター５・・・第１回転軸の軸線６・・・第２回転軸の軸線１０・・・摺動軸１２・・・ロボット１４・・・把持装置１７・・・Ｘ軸ベース２１・・・Ｚ軸ユニット２・・・ベース４・・・第１腕８・・・第２腕９・・・第２腕軸線１１・・・作業工具１３・・・アーム１５・・・ワーク１９・・・Ｙ軸ベース

Claims

【特許請求の範囲】

ベースに設置した回転自在の第１回転軸に第１腕を取付
け第１腕に回転自在で、かつその軸線が前記第１回転軸
の軸線と直交するよう第２回転軸を取付け、該第２回転
軸に取り付けた第２腕の先端部に、その軸線が第２腕の
軸線と直交し、かつ第１回転軸の軸線と交わるようツー
ル軸を設置するとともに、ツール軸の先端部に作業工具
を装着し、前記第１回転軸および第２回転軸には夫々回
転駆動機構を連結するようにした球面作業ロボットに於
て、前記作業工具をへだててベースと反対側に前記第１
回転軸と平行な方向を基軸の一つとする直角座標型ロボ
ットを設け、該直角座標型ロボットの最終軸に第１回転
軸方向に伸びるアームを取り付け、該アーム先端に作業
対象物を把持する把持装置を設けたことを特徴とする球
面作業ロボット。