JPH06155361A - 鍛造作業用ロボットの緩衝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットアームとグリップ部との間に、前後
に配置した２組の平行リンクとこれを保持するシリンダ
機構の働きによって、鍛造時の衝撃力に対してワークを
把持するグリップ部を上下及び水平方向に変位可能に保
持して緩衝機能を果たし、しかも初期位置への復帰を可
能にする。 【構成】 鍛造作業用ロボットのロボットアーム２とグ
リップ部３との間に、上下回り回動自在に枢支され、か
つ、リンクが上下に並設された平行リンク５，６を、前
後に配置し、各平行リンク５，６を上下回り回動自在に
保持する各流体圧シリンダ機構７，８をそれぞれ設け、
グリップ部３をロボットアーム２に対して上下方向およ
び水平方向へ変位自在に保持する構成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばハンマ鍛造等
の型鍛造は勿論、プレス鍛造にも適用可能な鍛造作業用
ロボットの関連技術に係り、特に、ロボットアームとグ
リップ部との間に、前後に配置した２組の平行リンクの
働きによって、鍛造時の衝撃力に対してワークを把持す
るグリップ部を上下及び水平方向に変位可能に保持して
緩衝機能を果たす鍛造作業用ロボットの緩衝装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】鍛造作業，なかでもハンマ型鍛造の場
合、従来人手作業が主で、有効なハンドリングロボット
はなかった。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】ところで、鍛造作業，なかでもハンマ型鍛
造において、ハンドリングの自動化を考えた場合、ワー
クの端部を掴む把持打ちが要求されるが、この場合、鍛
造時に衝撃力により瞬間的にワークが上下方向に変位
し、かつ、把持部が水平方向に伸長することが考えら
れ、ワークを掴むグリップ部は、上下・水平方向の緩衝
装置が要求される。

【０００４】さらに、多くの場合、ハンマは吊り基礎の
上に設置され、ハンマ打撃によって、ハンマ自体が上下
に大きく浮き沈みする。この上下動は２０〜３０mmに達
することもあり、グリップ部が直接ロボットアームに装
着されている場合、ロボットアームに過大な曲げ力がか
かり、ロボットの破損原因にもなる。

【０００５】グリップ部分のみでは、打撃時の衝撃、ワ
ークの変形、ハンマの浮き沈みに対して完全に緩衝する
ことは不可能で、ロボットを保護するための何等かの緩
衝装置が必要である。

【０００６】この発明は、上記のような課題に鑑み、そ
の課題を解決すべく創案されたものであって、その目的
とするところは、ロボットアームとグリップ部との間
に、前後に配置した２組の平行リンクとこれを保持する
シリンダ機構の働きによって、鍛造時の衝撃力に対して
ワークを把持するグリップ部を上下及び水平方向に変位
可能に保持して緩衝機能を果たし、しかも初期位置への
復帰を可能にすることのできる鍛造作業用ロボットの緩
衝装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めにこの発明は、鍛造作業用ロボットのロボットアーム
とグリップ部との間に、上下回り回動自在に枢支され、
かつ、リンクが上下に並設された平行リンクを、前後に
配置し、各平行リンクを上下回り回動自在に保持する各
流体圧シリンダ機構をそれぞれ設け、グリップ部をロボ
ットアームに対して上下方向および水平方向へ変位自在
に保持する構成よりなるものである。

【０００８】ここで、平行リンクを保持する２基の流体
圧シリンダ機構は、中立復帰ができる中間停止型で、流
体圧シリンダ機構に流体圧をかけることによって平行リ
ンクを常に一定姿勢に保持し、衝撃力が加わったときの
み、流体圧シリンダ機構および平行リンクが変位して衝
撃を吸収緩和し、その後元の位置に自動的に復帰させる
ことが可能である。

【０００９】

【作用】以上のような構成を有するこの発明は、次のよ
うに作用する。すなわち、鍛造時、ワークに上下方向の
衝撃力が与えられると、グリップ部とロボットアームと
の間に上下回り回動自在に枢支されている平行リンクを
通して、平行リンクを保持しているシリンダ機構にその
衝撃力が作用し、２組の平行リンクを各々その相対角度
を変えて、しかも元のロボットアーム中心軸に平行に下
方へ変位させ、その衝撃力を緩和するように作用する。

【００１０】同様に、ワークに水平方向の衝撃力が与え
られると、上記と同様にシリンダ機構にその衝撃力が作
用し、２組の平行リンクを各々の相対角度を変えて、し
かも元のロボットアーム中心軸に平行に水平方向に変位
させ、その衝撃力を緩和するように作用する。

【００１１】さらに同様にワークに上下方向及び水平方
向の衝撃力が与えられると、上述の作用により上下及び
水平方向の、元のロボットアーム中心軸に平行な変位を
同時に行い、その衝撃力を緩和するように作用する。

【００１２】

【実施例】以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発
明をより具体的に説明する。ここで、図１は全体側面
図、図２は全体平面図、図３は全体動作図、図４（Ａ）
〜（Ｃ）は要部の動作説明図、図５は他の実施例の要部
側面図、図６はシリンダ機構の断面図である。

【００１３】図において、鍛造作業用ロボットのロボッ
ト本体１にはロボットアーム２が移動可能に取り付けら
れ、ロボットアーム２とグリップ部３との間には緩衝装
置４が取付けられている。グリップ部３の先端にはワー
クＷを直接把持するワーク把持部３ａが取付けられてい
る。

【００１４】緩衝装置４は、鍛造時にワークＷを保持す
るグリップ部３に作用する衝撃力がロボットアーム２に
伝わるを防ぐ装置で、前後に連接された２組の平行リン
ク５，６と、各平行リンク５，６を保持する各シリンダ
機構７，８とから主に構成されている。

【００１５】各平行リンク５，６は、上部リンク片５
ａ，下部リンク片５ｂ，上部リンク片６ａ，下部リンク
片６ｂがそれぞれ上下に並設されている。又各リンク片
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂはその両端側が、隣接のグリッ
プ部３、中央の結合リンク９並びにロボットアーム２
に、上下回りに回動自在に、それぞれ連結ピン１０，１
１，１２で連結支持されている。

【００１６】このうち、前部平行リンク５の各リンク片
５ａ，５ｂはその前端側が上記グリップ部３の後端に、
又後端側は結合リンク９に、それぞれ連結ピン１０，１
１で上下回りに回動自在に連結されている。後部平行リ
ンク６の各リンク片６ａ，６ｂはその前端側が結合リン
ク９に、又後端側は上記ロボットアーム２の先端に、そ
れぞれ連結ピン１１，１２で上下回りに回動自在に連結
されている。

【００１７】前部平行リンク５の各リンク片５ａ，５ｂ
の後端側と、後部平行リンク６の各リンク片６ａ，６ｂ
の前端側とは、結合リンク９上で交差して、同一の連結
ピン１１で上下回りに回動自在に連結されている。この
場合、前部平行リンク５は後端側が斜め上向きに傾斜
し、又後部平行リンク６は前端側が斜め上向きに傾斜し
て、結合リンク９上で交差して同一の連結ピン１１で上
下回りに回動自在に連結されている。前部平行リンク５
と後部平行リンク６とは連結ピン１１により前後に連接
している。

【００１８】前後部の各シリンダ機構７，８は各平行リ
ンク５，６を上下回り回動自在に保持する機器で、各シ
リンダ機構７，８には例えば図６に図示するように流体
圧で進退するピストン７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂがそれぞ
れ内蔵されており、各シリンダ機構７，８の前部にはピ
ストン７ａ，８ａの先端側が突出している。

【００１９】ピストン７ａ，８ａにはロッド側に、ピス
トン７ｂ，８ｂにはヘッド側に流体圧が常に供給されて
いて、ピストン７ａ，８ａは通常ストローク中央の中立
位置に保持されている。ピストン７ａ，８ａに引っ張り
力が作用すると、ピストン７ａ，８ａは引っ張り出され
てロッド側の流体は押し出されアキュムレータ１９に吸
収される。反対にピストン７ａ，８ａに押し込み力が作
用すると、ピストン７ａ，８ａは押し込まれ、ピストン
７ｂ，８ｂのヘッド側の流体が押し出されて、ピストン
７ａ，８ａ側に流入すると同時に余った流体がアキュム
レータ１９に吸収される。

【００２０】このうち、前部シリンダ機構７は前部平行
リンク５を保持し、後部シリンダ機構８は後部平行リン
ク６を保持する。グリップ部３にワークＷを掴み、その
重量にバランスするように、ここには図示しないが、各
シリンダ機構７，８の圧力を調節する。

【００２１】前部シリンダ機構７は逆Ｌ字状の結合リン
ク９の前方に突出した上部に下向きに取付けられてい
る。前部シリンダ機構７は支持ピン１３により上下回り
回動自在に連結支持されて取付けられている。前部シリ
ンダ機構７のピストン７ａは下向きに指向し、そのピス
トン７ａの先端は、下方に位置し前方に向かって斜め下
向きに傾斜している上部リンク片５ａにピストンピン１
４により上下回り回動自在に連結されている。

【００２２】後部シリンダ機構８はロボットアーム２の
先端上部に前方に向けて水平向きに取付けられている。
後部シリンダ機構８は支持ピン１５により上下回り回動
自在に連結支持されて取付けられている。後部シリンダ
機構８のピストン８ａは前向きに指向し、そのピストン
８ａの先端は、前方に位置し前方に向かって斜め上向き
に傾斜している上部リンク片６ａにピストンピン１６に
より上下回り回動自在に連結されている。

【００２３】次に上記実施例の構成に基づく動作につい
て以下説明する。ここで鍛造作業を行うと、先端のワー
クＷは金型に嵌まり込み、その際下方に変位し、同時に
ワークＷはワーク把持部３ａの方向に向かって水平方向
に伸長する。

【００２４】グリップ部３には、図示しないが、上下方
向および水平方向の変位緩衝装置が設けられていて、上
下方向および水平方向の変位の大半を吸収するが、吸収
しきれなかった変位がグリップ部３の後端に装着された
緩衝装置４に作用する。

【００２５】緩衝装置４では、前部平行リンク５及び後
部平行リンク６が各連結ピン１０，１１，１２を回動支
点として上下回りに回動し、上部リンク片５ａ，６ａに
ピストンピン１４，１６でその先端が連結した各シリン
ダ機構７，８のピストン７ａ，８ａを変位させて、グリ
ップ部３をロボットアーム２中心軸に平行に変位させ、
上下および水平方向の変位を緩衝することになる。

【００２６】例えば、図４（Ａ）に図示するように、グ
リップ部３の変位が下向きに作用する場合には、各シリ
ンダ機構７，８のピストン７ａ，８ａは伸長し、前部平
行リンク５の各リンク片５ａ，５ｂの傾斜角度は大きく
なり、後部平行リンク６の各リンク片６ａ，６ｂの傾斜
角度は小さくなって、グリップ部３は前後には動かず、
水平を保持したまま下方にのみ変位する。したがって、
下向きに作用する変位を緩衝装置４は吸収緩衝して、ロ
ボットアーム２に変位が作用するのを防ぐ。

【００２７】また、図４（Ｂ）に図示するように、グリ
ップ部３の変位が水平向きの縮小方向に作用する場合に
は、前部シリンダ機構７のピストン７ａは伸長し、後部
シリンダ機構８のピストン８ａは後退し、前部平行リン
ク５の各リンク片５ａ，５ｂの傾斜角度は大きくなり、
又後部平行リンク６の各リンク片６ａ，６ｂの傾斜角度
も大きくなって、グリップ部３は上下には動かず、水平
を保持したまま後方にのみ変位する。したがって、水平
向きの縮小方向に作用する変位を緩衝装置４は吸収緩衝
して、ロボットアーム２に変位が作用するのを防ぐ。こ
の場合、連結ピン１０と１１及び連結ピン１１と１２の
間隔が同一のときには、前部平行リンク５と後部平行リ
ンク６の傾斜角度は同一となる。

【００２８】更にまた、図４（Ｃ）に図示するように、
グリップ部３の変位が上向きに作用する場合には、各シ
リンダ機構７，８のピストン７ａ，８ａは後退し、前部
平行リンク５の各リンク片５ａ，５ｂの傾斜角度は小さ
くなり、後部平行リンク６の各リンク片６ａ，６ｂの傾
斜角度は大きくなって、グリップ部３は前後には動か
ず、水平を保持したまま上方にのみ変位する。したがっ
て、上向きに作用する変位を緩衝装置４は吸収緩衝し
て、ロボットアーム２に変位が作用するのを防止する。

【００２９】図３に図示するように、グリップ部３が前
方斜め上から押圧されると、前部シリンダ機構７のピス
トン７ａのみが伸長し、グリップ部３は後方斜め下に変
位して、ロボットアーム２の変位を防止する。

【００３０】グリップ部３に作用する外力が消滅する
と、先程変位した各シリンダ機構７，８が中立位置に戻
り、前部平行リンク５及び後部平行リンク６を初期位置
に復帰させることになる。

【００３１】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、この考案の精神を逸脱しない範囲で種々
の改変をなし得ることは勿論である。例えば、上記実施
例では、前部平行リンク５の後端側と後部平行リンク６
の前端側が交差して同一の連結ピン１１で連結されてい
る場合で説明したが、これに限定されるものではなく、
図５に図示するように、別々の連結ピン１７，１８で上
下回り回動自在に連結されていてもよい。

【００３２】また、前部シリンダ機構７が結合リンク９
上に連結支持されている場合で説明したが、これに限定
されるものではなく、グリップ部３の後端側に連結支持
されていてもよい。同様に、後部シリンダ機構８がロボ
ットアーム２の先端側の上部に連結支持されている場合
で説明したが、これに限定されるものではなく、結合リ
ンク９上に連結支持されていてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、この発
明に係る鍛造作業用ロボットの緩衝装置によれば、ロボ
ットアームとグリップ部との間に、前後に配置した２組
の平行リンクとこれを保持するシリンダ機構の働きによ
って、鍛造時の衝撃力に対してワークを把持するグリッ
プ部を上下及び水平方向に変位可能に保持して緩衝機能
を果たし、ロボットアームに変位が作用するのを防ぐこ
とができる。先端グリップ部の上下方向及び水平方向の
変位はつねにロボットアーム軸と平行で、しかも衝撃的
変位にも対応でき、さらに初期位置への復帰を可能にす
ることができ、ロボット本体の安全性の向上をもたらす
ことができる等、極めて新規的有益なる効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す全体側面図である。

【図２】この発明の実施例を示す全体平面図である。

【図３】この発明の実施例を示す全体動作図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の実施例の要部の動
作説明図である。

【図５】この発明の他の実施例の要部側面図である。

【図６】この発明の実施例に使用されるシリンダ機構の
断面図である。

【符号の説明】

１・・・ロボット本体 ２・・・ロボットアーム ３・・・グリップ部 ３ａ・・・ワーク把持部 ４・・・緩衝装置 ５・・・前部平行リンク ５ａ・・・上部リンク片 ５ｂ・・・下部リンク片 ６・・・後部平行リンク ６ａ・・・上部リンク片 ６ｂ・・・下部リンク片 ７・・・前部シリンダ機構 ７ａ，７ｂ・・・ピストン ８・・・後部シリンダ機構 ８ａ，８ｂ・・・ピストン ９・・・結合リンク １０，１１，１２，１７，１８・・・連結ピン １３，１５・・・支持ピン １４，１６・・・ピストンピン １９・・・アキュムレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 幸雄 長崎県長崎市新小が倉１丁目11−11 (72)発明者 荒木 匡輔 長崎県長崎市葉山１丁目33−24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍛造作業用ロボットのロボットアームと
   グリップ部との間に、上下回り回動自在に枢支され、か
   つ、リンクが上下に並設された平行リンクを、前後に配
   置し、各平行リンクを上下回り回動自在に保持する各流
   体圧シリンダ機構をそれぞれ設け、グリップ部をロボッ
   トアームに対して上下方向および水平方向へ変位自在に
   保持することを特徴とする鍛造作業用ロボットの緩衝装
   置。
2. 【請求項２】 平行リンクを保持する２基の流体圧シリ
   ンダ機構は、中立復帰ができる中間停止型で、流体圧シ
   リンダ機構に流体圧をかけることによって平行リンクを
   常に一定姿勢に保持し、衝撃力が加わったときのみ、流
   体圧シリンダ機構および平行リンクが変位して衝撃を吸
   収緩和し、その後元の位置に自動的に復帰させることが
   可能である請求項１記載の鍛造作業用ロボットの緩衝装
   置。