JPH03245987A - 産業用ロボットの手首ツール - Google Patents

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、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。

〔従来の技術］ 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）。

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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

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。

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。

また、従来例２のものく第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。

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
。

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
。

〔課題を解決するための手段及び作用〕例えば第１図に
示す如く、ロボット手首先端にハウジング１を付設し、
ハウジング内に設置したモータＭから回転機構を介して
先端のツール（ノズル）７に矢印Ｒの回転作用を付与す
ると共に、ハウジング内に設置したエアシリンダから先
曲がり機構を介してノズル７に矢印Ｆのフリップ作用を
付与するように構成する。

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。

また、回転機構としてモータシャフトとツールとを中間
のスイベルジヨイント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で連結したものに
あっては、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
運動を伝達するので、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がらスイベル
ジヨイント６のハウジング６７に流入し、ハウジングか
らスイベルジヨイント芯軸の導孔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。

〔実施例〕

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
ロンド先端の連結片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、スイベルジヨイント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、締付ナラ＋−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、
締付ナツト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＠１に固定した。

なお、スイベルジヨイント６は第３図に示す如く、芯軸
６１とジヨイントハウジング６７とから成り、ハウジン
グ６７は流入用通路Ｈ１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ＯＩ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
用の上輪６６及びワッシャ６５を備え、芯軸表面にはそ
れぞれ０リング６４及びダストシール６４が嵌めてあり
、本スイベルジヨイントと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、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、スイベルジヨイント６のジヨイントハウジング６
７の流入口０３は、締付はナンド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→供給ロ８→
スイベルジヨイント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の矢印にの制御動作によってノズル７には矢印Ｆのフ
リップ運動が付与出来、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、更にフリップ連動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。

またスイベルジヨ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ヨイントＪの基端を
固定し、ジヨイント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、芯軸６１の先端を締付ナツト
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、フレキシブルジゴイン）Ｊ
が可撓性高圧ホース９より高価である点、エアシリンダ
によるフリップ運動Ｆがフレキシブルジヨイントにも加
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＼劣るが、ジヨ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。

［発明の効果］ ロボット手首先端のツールは、光面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。

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
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。

【図面の簡単な説明】

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ヨイントの断面略
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ヨイントの芯軸基
端面に付設可能な固定手段の例示図である。 第５図は、従来例の失血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、５．１１、　　　　６：
スイベルジヨイント、７：ノズル、　　　　　８：供給
口、 ９：ホース、　　　　１０：取付片、 ６１：芯軸、　　　　　６２：基端面、６７：ジヨイン
トハウジング、　　６８二円孔。 第 図 第 ３ 某 図 アクチュエ 夕 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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。 ２、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る、請求
   項１に記載の手首ツール。 ３、請求項２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。 ４、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（Ｈ＿１）を通して前方に供給するように
   した、請求項２又は３に記載の手首ツール。 ５、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２から４項までのいずれか１項に記載の
   手首ツール。