JPH05212664A - ロボットのグラインダ作業用防振機構 - Google Patents

ロボットのグラインダ作業用防振機構

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Publication number
JPH05212664A
JPH05212664A JP1775092A JP1775092A JPH05212664A JP H05212664 A JPH05212664 A JP H05212664A JP 1775092 A JP1775092 A JP 1775092A JP 1775092 A JP1775092 A JP 1775092A JP H05212664 A JPH05212664 A JP H05212664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grinder
vibration
force sensor
robot
force
Prior art date
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Pending
Application number
JP1775092A
Other languages
English (en)
Inventor
Takami Kusaki
貴巳 草木
Kazunori Yamada
一徳 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 力センサの高精度検出を可能とし、ひいては
グラインダ作業の高精度の力制御を可能にするととも
に、力センサの疲労を防止できるロボットのグラインダ
作業用防振機構を提供すること。 【構成】 力センサ5はロボットの腕6に取付けられて
いる。ディスクグラインダ7は砥石8を備えている。力
センサ5とディスクグラインダ7とは防振機構1に連結
されている。防振機構1は、力センサ5を固定する固定
部材、ディスクグラインダ7を固定する固定部材および
これら固定部材の間に介在する防振ゴム等の防振部材で
構成されている。防振部材はZ軸方向に高い剛性を有
し、この剛性に比較してX,Y軸方向にははるかに低い
剛性を有する。防振機構1は、砥石8の回転で生じる遠
心力による振動、およびディスクグラインダ7が発生す
る熱が力センサに伝達されるのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、力センサを有するロボ
ットにより力制御をしながらグラインダ作業を行う場合
に用いる防振機構に係り、特にディスクグラインダによ
るグラインダ作業に好適なロボットのグラインダ作業用
防振機構に関する。
【0002】
【従来の技術】近来、産業用ロボットが人手に代わりグ
ラインダ作業を行う必要性が高まっているが、このよう
なグラインダ作業を熟練の作業者と同等にロボットに行
わせるためには、ロボットの力制御が必要である。すな
わち、グラインダとロボットアームとの間に力センサを
設け、この力センサによりグラインダ作業時の反力を検
出し、グラインダのワークへの押付け力が絶えず最適と
なるようにロボットを制御することが必要である。
【0003】従来、このようなロボットの力制御を行う
場合に、力センサとグラインダが結合している方向の軸
に対してグラインダの砥石の回転端面が直交した状態で
設けられるディスクグラインダにあっては、力センサと
グラインダとが通常金属部材で高剛性で直結され、グラ
インダのワークに対する押付け力が力センサにより検出
される構成が採用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、グラインダ
の砥石の重心と砥石の回転中心とは必ずしも一致してい
ないため、ディスクグラインダにあっては、グラインダ
作業時、砥石の回転に伴ってグラインダの押付け方向と
直交する方向に遠心力が働き、その力は、力センサとグ
ラインダとが上記従来装置のように高剛性で結合されて
いると、そのまま力センサに伝達されることになる。そ
の結果、力センサには、砥石の回転に同期してグライン
ダの押付け方向と直交する方向の振動が絶えず作用する
こととなり、前記振動により押付け方向で直交する方向
の力,モーメントが検出されるためその方向の力制御が
困難となり、ひいてはグラインダ作業の最適の制御が困
難になるという問題があるばかりでなく、当該振動によ
り力センサが疲労を起こしてその耐久性が低下する等の
悪影響が生じていた。特に、使用するグラインダが大型
になると、その振動が力センサの定格値を超えてしま
い、ついには、力センサが破壊を起こすという事態も生
じ得る。
【0005】また、ディスクグラインダにあっては、グ
ラインダ作業時、グラインダ本体から、あるいは、砥石
の回転端面全面で絶え間なく研削を行うことから多量の
熱を発生し、そのため、力センサとグラインダとが前記
のように直結されていると、その多量の熱がグラインダ
から力センサのひずみ検出部に直ちに伝達されて同検出
部に熱ひずみを生じさせることになる。その結果、力セ
ンサの零点がドリフトして荷重データに誤差が含まれ、
高精度の力制御が不可能になるという問題もあった。
【0006】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、力センサの所定方向の力の高精度の検出を
可能とし、かつ、当該力センサの耐久性の低下を防止す
ることができるロボットのグラインダ作業用防振機構を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、ディスク
グラインダと、このディスクグラインダの押付け方向の
力を検出する力センサとを備え、この力センサの検出値
に基づいて前記ディスクグラインダによるグラインダ作
業を行うロボットにおいて、力センサと結合される第1
の固定部材と、ディスクグラインダを固定する第2の固
定部材と、これら第1の固定部材と第2の固定部材との
間に設けられディスクグラインダの押付け方向と直交す
る方向の振動を取り除く防振部材とを設けることにより
達成される。
【0008】
【作用】上記手段においては、力センサと結合される第
1の固定部材とディスクグラインダを固定する第2の固
定部材との間に、特にディスクグラインダの押付け方向
と直交する方向の振動を取り除く防振部材が設けられて
いるため、ディスクグラインダによるグラインダの押付
け方向と直交する方向に遠心力が働いて振動が生じて
も、その振動は、力センサに伝わる前に防振部材により
未然に取り除かれる。また、このような防振機構を用い
ると、力センサとディスクグラインダとの間に防振機構
が介在してこれらが直結されないこととなるから、ディ
スクグラインダによるグラインダ作業時に発生する大量
の熱は、力センサに直接伝達されることなく、これらが
直結されている場合に較べて力センサに伝わる熱量を相
対的に少なくでき、ディスクグラインダから力センサへ
の熱伝達の防止効果も同時に奏する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5により
説明する。まず、本発明の実施例に係る防振機構の概要
を図1により説明する。同図は、本実施例の防振機構を
設けたロボットの手首部の構成を概略的に示したもの
で、1は防振機構、5はロボットアーム6に支持されて
いる力センサ、7はディスクグラインダ、8はその砥石
である。力センサ5およびディスクグラインダ7は防振
機構1に連結されている。
【0010】ディスクグラインダ7は、ロボットでグラ
インダ作業を行う場合に、砥石8の回転平面を図示され
ていないワークに押付けて回転させながら研削を行うも
のであるが、その回転に伴って前述の理由により振動が
発生し、その振動は、力センサ5に伝達されようとす
る。防振機構1は、その振動の伝達経路である力センサ
5とディスクグラインダ7との間に設けられ、振動を減
衰させて取り除く機能を果たす。その振動は、前述のと
おり、砥石8の回転による遠心力がもたらすものである
から、振動機構1における除振の対象となる力は、図に
示す座標系のX,Y軸方向の力であり、それ故、防振機
構1は、ディスクグラインダ7の押付け方向と直交する
方向の振動を取り除くことのできる機能を持つものであ
れば足りる。
【0011】一方、ロボットでグラインダ作業を行う場
合には、グラインダ7をワークに押付け、その反力であ
る図中のZ軸方向の力を検出しながら、その押付け力が
最適となるように制御をし、ワークをなぞる必要がある
から、その制御を適切に行い、ワークの仕上がり形状を
正確に認識できるようにする上で、防振機構1のZ軸方
向の剛性は高い方が望ましい。したがって、防振機構1
は、本質的にはX,Y軸方向の振動を取り除くことがで
きるものであればよいとしても、Z軸方向の剛性ができ
るだけ高いものの方が望ましい。
【0012】次に、その防振機構1自体の一実施例を図
2および図3により説明する。各図で、2は力センサ5
と適宜の手段により結合されている第1の固定部材、3
はディスクグラインダ7を適宜の手段により固定する第
2の固定部材、4はこれら第1の固定部材2と第2の固
定部材3の間に設けられた防振ゴムであり、防振機構1
は、これら第1の固定部材2、第2の固定部材3および
防振ゴム4で構成されている。
【0013】防振ゴム4は、図3に示されているよう
に、その両端面にそれぞれねじ部4Sが形成されてお
り、図2に示されるように第1の固定部材2及び第2の
固定部材3をこれらのねじ部4Sにナットで個々に取り
付けるようにしている。そして、その防振ゴム4は、圧
縮剛性は高く、かつ、この圧縮剛性に較べて剪断剛性が
非常に低い特性を有するゴム材が用いられ、図3に示す
ようにX,Y軸方向の剛性がZ軸方向の剛性に対して数
分の一という特性を有している。それ故、このような特
性の防振ゴム4を設けた防振機構1はX,Y軸方向の振
動を取り除くという機能を持ちながらも、Z軸方向の力
の伝達をそこなわないだけの剛性を確保している。
【0014】ところで、図2、図3に示す実施例の防振
機構1は、前記のように第1の固定部材2及び第2の固
定部材3を防振ゴム4の両端に個々に取り付けるように
しているから、防振ゴム4が切断した場合に、第2の固
定部材とともにディスクグラインダ7が落下する危険が
ある。
【0015】このような欠点を改善した防振機構の他の
実施例を図4に示す、。図4に示す防振機構1は、力セ
ンサ5と結合されている第1の固定部材2とディスクグ
ラインダを固定する第2の固定部材3との間に防振ゴム
4Aを設け、さらに、第1の固定部材2の第2の固定部
材3と反対側に挾着部材3Bを設けて、この挾着部材3
Bと第1の固定部材2との間にも防振ゴム4Bを設け、
第1の固定部材2、防振ゴム4A,4Bを第2の固定部
材3と挾着部材3Bとの間に挾んだ状態で第2の固定部
材3と挾着部材3Bを挾み込みボルトとそのナットで結
合したものである。
【0016】ディスクグラインダ7を固定する第2の固
定部材3は、このように第1の固定部材2を挾んだ状態
で挾着部材3Bと結合しているから、ディスクグライン
ダ7は、防振ゴム4A,4Bが切断状態となっても図
2,3に示す実施例のもののように落下する危険はな
い。
【0017】また、防振ゴム4A,4Bは、図2,3に
示す防振ゴム4と同様の特性を有するものであり、か
つ、第1の固定部材2の両側に設けられているので、本
実施例の防振機構1は、Z軸方向の正負いずれの方向に
作用する力に対しても剛性が高いという特長を有する。
【0018】図5は図4に示す防振ゴム4A,4Bの具
体例の斜視図である。防振ゴム4A,4Bは図示されて
いるように、X軸方向及びY軸方向に向けて設定できる
ばかりでなく、ディスクグラインダ7から伝わる熱の放
熱効果も大きい。なお、当該凹凸の形成は一面だけであ
ってもよい。
【0019】このような防振機構1を、ロボットでグラ
インダ作業を行う時に用いると、力センサ5とディスク
グラインダ7との間に防振機構1が介在してこれらが直
結されないこととなるから、振動を防止して押付け方向
の高精度の力検出を行うことができ、かつ、力センサの
疲労や破損を防止することができるばかりでなく、ディ
スクグラインダから力センサへの熱伝達の防止効果を発
揮することができ、しかも防振ゴム4,4A,4Bは、
いずれも熱伝導率の低いゴム材で形成されたものである
から、その熱伝達の防止効果を一層顕著に発揮すること
ができ、この点からも、きわめて高精度の力制御が可能
となる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、力センサと結合される
第1の固定部材とディスクグラインダを装着する第2の
固定部材との間に、特にディスクグラインダの押付方向
の振動を取り除く部材が設けられているため、ディスク
グラインダによるグラインダ作業時に、砥石の重心と砥
石の回転中心とが一致しないことによりディスクグライ
ンダの押付方向と直交する方向に遠心力が働いて振動が
生じても、その振動は、力センサに伝わる前に同部材に
より未然に取り除かれる。その結果、力センサによる押
付け方向の高精度の力検出および力制御が可能となり、
又、このような振動で力センサが疲労、破壊を起こす等
の障害を防止することができ、力センサの耐久性の向上
が期待できる。
【0021】また、本発明の防振機構をロボットでグラ
インダ作業を行う時に用いると、力センサとディスクグ
ラインダとの間に防振機構が介在してこれらが直結され
ないこととなるから、ディスクグラインダによるグライ
ンダ作業時に発生する大量の熱は、力センサに直接伝達
されることなく、これらが直結されている場合に較べて
力センサに伝わる熱量を少なくすることができる。その
結果、その大量の熱がグラインダから力センサのひずみ
検出部に直ちに伝達されて同検出部に熱ひずみを生じさ
せ、高精度の力制御が不可能になるという問題も同時に
解決され、この点からも高精度の力制御を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る防振機構を設けたロボッ
トの手首部の構成を概略的に示した側面図である。
【図2】図1に示す防振機構の側面図である。
【図3】図2に示す防振ゴムの側面図である。
【図4】図1に示す防振機構の側面図である。
【図5】図4に示す防振ゴムの斜視図である。
【符号の説明】
1 防振機構 2 第1の固定部材 3 第2の固定部材 3B 挾着部材 4,4A,4B 防振ゴム 5 力センサ 6 ロボットアーム 7 ディスクグラインダ 8 砥石

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディスクグラインダおよびこのディスク
    グラインダの押付け方向の力を検出する力センサを備
    え、この力センサの検出値に基づいて前記ディスクグラ
    インダによるグラインダ作業を行なうロボットにおい
    て、前記力センサと結合される第1の固定部材と、前記
    ディスクグラインダを固定する第2の固定部材と、前記
    第1の固定部材と前記第2の固定部材との間に介在し前
    記ディスクグラインダの押付け方向と直交する方向の振
    動を取り除く防振部材とを設けたことを特徴とするロボ
    ットのグラインダ作業用防振機構。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のロボットのグラインダ作
    業用防振機構において、前記第1の固定部材と対向する
    側に挾着部材を設け、この挾着部材と前記第1の固定部
    材との間に前記防振部材と剛性が同一特性である他の防
    振部材を設け、前記第2の固定部材と前記挾着部材とを
    結合したことを特徴とするロボットのグラインダ作業用
    防振機構。
  3. 【請求項3】 前記防振部材は、前記押付け方向と直交
    する面のうちの少なくとも1つに多数の凹凸が形成され
    た弾性部材であることを特徴とする請求項2記載のロボ
    ットのグラインダ作業用防振機構。
  4. 【請求項4】 前記防振部材は、前記押付け方向よりも
    これと直交する方向の剛性が低い部材であることを特徴
    とする請求項1又は請求項2記載のロボットのグライン
    ダ作業用防振機構。
JP1775092A 1992-02-03 1992-02-03 ロボットのグラインダ作業用防振機構 Pending JPH05212664A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013035080A (ja) * 2011-08-04 2013-02-21 Toyo Advanced Technologies Co Ltd ワイヤソー
CN110039449A (zh) * 2018-01-15 2019-07-23 上海铼钠克数控科技股份有限公司 应用于打磨机器人的打磨方法和系统
JP2021085868A (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 エルエス、エレクトリック、カンパニー、リミテッドLs Electric Co., Ltd. 熱画像監視装置及びそれを含む配電盤

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