JPH06297382A - ロボットの耐熱化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱間プレス成形作業でのロボットの耐熱化装
置であって耐熱能力を向上させたものである。 【構成】 ロボット先端軸を囲む遮熱板１０の内側に多
層断熱体４５を備え、更にその内側に冷却送気管１７を
巡らしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機等の材料として
用いられるチタン材部品等の熱間プレス成形作業のため
のロボットの耐熱化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】チタン材部品の熱間プレス成形作業工程
にあっては、図４、図５に示すようにチタン材部品の熱
間プレス機４への搬出・搬入が産業用ロボット１により
行なわれる。この場合、熱間プレス機４からシャトル５
が搬出された状態では、シャトル５上の熱板６とワーク
７が７００℃程に加熱された状態にあり、ロボット１特
にアーム２や手首軸３等の先端軸が高温に晒される。

【０００３】ここで、熱板６上に載置されるワーク７の
構造並びにロボット１の最先端の軸に取付けられたエン
ドエフェクタ８につき図６、図７にて説明する。図６に
あってワーク７は、ベース７５０、このベース７５０上
に固定される下型７４０及び横押し型７３０、下型７４
０上に置かれる被成形部品であるチタン材部品７２０、
部品位置決めピン７６０、上型７１０にて構成されてい
る。このうち、下型７４０に設けられた部品位置決め穴
７４１に部品位置決めピン７６０が装着される構造であ
り、この部品位置決めピン７６０の逃げのため上型７１
０に位置決めピン逃し穴７１４が形成されている。ま
た、ベース７５０上には上型位置決めピン７５１が備え
られ上型７１０の位置決め穴７１１に嵌合され得る。ま
た、ベース７５０上にあって横押し型７３０には、横引
き穴７３１が形成され、横方向移動によりチタン材部品
７２０の側面を成形するようになっている。更に、上型
７１０には、センシング穴７１３やハンドリング用の把
持穴７１２が形成されている。

【０００４】他方、図４、図５に示すロボット１のアー
ム２の先端部に備えられた手首軸３にはエンドエフェク
タ８が装着されている。このエンドエフェクタ８は図７
に示すようにエフェクタ本体２４とこのエフェクタ本体
２４に装着されたセンシングエフェクタ２０、上型用エ
フェクタ２１、横押しエフェクタ２２、及び部品用エフ
ェクタ２３とからなる。ここで、センシング用エフェク
タ２０は上型７１０のセンシング穴７１３のセンシング
を行ない、上型エフェクタ２１は上型７１０の把持穴７
１２の把持を行ない、横押しエフェクタ２２は横押し型
７３０の横引き穴７３１との係止による横方向移動を行
ない、そして部品用エフェクタ２３はチタン材部品７２
０のハンドリングを行なう。

【０００５】かかる図６、図７の構造にあって、予め冷
間プレスにて予備成形されたチタン材部品７２０は、部
品用エフェクタ２３にて把持されて下型７４０上に位置
決めされ置かれる。このとき部品位置決めピン７６０は
部品位置決め穴７４１に嵌まり込む。ついでチタン材部
品７２０の側面成形のため横押しエフェクタ２２を用い
て横押し型７３０を下型７４０側に移動すると共に、上
型エフェクタ２１にて上型７１０を把持し上型位置決め
ピン７５１に位置決め穴７１１を合わせられる。このと
き、センシングエフェクタ２０にてセンシング穴７１３
のセンシングが行なわれる。

【０００６】さて、上述の構造ワーク７やエンドエフェ
クタ８の利用により熱間プレス機４からワーク７の搬出
入が行なわれるのであるが、前述の如く熱板６やワーク
７は７００℃という高温に加熱されているため、輻射熱
や対流熱によるロボット１の加熱を防止すべくロボット
１には遮熱手段が施される。すなわち、図４、図５、図
７に示すようにエフェクタ本体２４にはこれを被うよう
にエンドエフェクタ遮熱板９が施され、ロボット１の手
首軸３より先端には遮熱板１０が、アーム２には遮熱板
１１が、そしてロボット本体（第１、２、３軸）には遮
熱板１２がそれぞれ施されている。この場合、ロボット
各軸の動作範囲が図８、図９の如く第１軸２８では２７
０°旋回、第２軸２９では前後１１５°、第３軸３０で
は上下１４０°、第４軸２５では５４０°回転、第５軸
２６では上下に２４０°、そして第６軸２７では５４０
°回転という具合に大きく、この動作を妨げることなく
遮熱板１１を備える必要がある。図８、図９ではロボッ
ト本体、アーム２、手首軸３に金鋼枠と多層ポリイミド
フィルムにて形成した遮熱板１０、１１、１２が配置さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の図４〜図９に示
す従来の構造において、ロボット本体や手首軸３に遮熱
板１０、１１、１２を施す場合、多層ポリイミドフィル
ムを用いるわけであるが、７００℃付近の雰囲気中にあ
ってはこの多層ポリイミドフィルムのみでは遮熱効果と
して不充分であるという問題がある。また、手首軸３を
被う遮熱板１０は有蓋でエンドエフェクタ遮熱板９を被
うようにスカート状に垂れ下がった構造であり、熱板６
からの輻射熱や対流熱がこのエンドエフェクタ遮熱板９
と手首軸３の遮熱板１０との間隙より入り込み耐熱が不
完全である。以上の結果、熱間成形作業は、短時間作業
とならざるを得ない。

【０００８】更に、前述の従来構造の遮熱板１０は、図
８、図９のように金網枠と多層ポリイミドフィルムにて
第４軸２５、第５軸２６、第６軸２７を囲ってしまう構
造であるため、エフェクタ本体２４の内部へのアクセス
はやっかいであり、設備保全のための作業が面倒で長時
間作業となっている。また、ロボットの教示に当っては
第４軸２５、第５軸２６、第６軸２７の動きをみながら
ロボットを教示する必要があるが、これら各軸２５、２
６、２７での遮熱板１０は、ロボットにしっかり固定さ
れており構造上容易に脱着できないようになっているの
で、教示作業上大きな支障となっている。

【０００９】本発明は、上述の問題に鑑み、遮熱板の耐
熱能力を向上し、手首軸の遮熱板とエンドエフェクタ遮
熱板とを隙間なくしかも簡易に着脱可能とし、またロボ
ット教示作業も支障なく行なえるようにしたロボットの
耐熱化装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成擦る本
発明は、（１）ロボットの先端軸の回りを囲んだ遮熱板
の内周壁上に平板状フィルムと凹凸状フィルムとを複数
枚積層した多層断熱体を備え、この多層断熱体の内周壁
面に強制空冷を施す手段を備え、たことを特徴とし、
（２）ロボットの先端軸の回りを囲んだ遮熱板を上記先
端軸に取付けたエンドエフェクタの遮熱板と係止具にて
隙間無く結合したことを特徴とし（３）ロボットの先端
軸の回りを囲んだ遮熱板は上方向に向ってラッパ状で無
蓋の形状としたことを特徴とし（４）多層断熱体の内周
壁面を強制空冷とする手段は、上記内周壁面に沿って空
気噴出孔を設けた送気管を巡らして形成したことを特徴
とする。

【００１１】

【作用】手首軸等の先端軸の回りに遮熱板と共に多層断
熱体を備えて、この多層断熱体の内側を強制空冷するこ
とにより、断熱を向上させしかも冷却を行なうことから
従来より遮熱効果が向上し、また、エンドエフェクタ遮
熱板に先端軸遮熱板を係止具例えばボルトにて隙間なく
結合することから、従来のような隙間からの輻射熱や対
流熱の浸入はなくなって、耐熱が効果的となり、更に、
先端軸遮熱板をラッパ状に形成しており第４軸、第５
軸、第６軸の作動範囲も支障なく設けることができて教
示作業も問題なく、また、前述のようにラッパ状に形成
ししかも前述の係止具にて先端軸の遮熱板を簡易に着脱
することができ、エフェクタ本体へのアクセス等が容易
かつ短時間で済む。

【００１２】

【実施例】ここで、図１〜図３を参照して本発明の実施
例を説明する。図１において、図８、図９と同一部分に
は同符号を付す。図１は全体の構造を示し熱間プレス機
４よりシャトル５が搬出された状態を示す。ロボット１
に対しては、ロボットの第１軸、第２軸、第３軸につき
遮熱板１２が施されており、アーム２につき遮熱板１１
が施されており、そして第４軸２５、第５軸２６、第６
軸２７につき遮熱板１０が施されている。このうち、遮
熱板１０はエンドエフェクタ遮熱板９とボルト１５にて
隙間なく結合されており、この遮熱板１０の形状は無蓋
のラッパ状に上に向って拡がっている。この場合、遮熱
板１０の下端とエンドエフェクタ遮熱板９との結合は、
熱板６からの輻射熱や対流熱の浸入を妨ぐよう隙間なく
ボルト結合されていると共に、遮熱板９を着脱容易とす
るためにボルト結合されている。ここで、結合は隙間な
くかつ着脱容易にできれば良いので、他の耐熱の係止具
にて行なうこともできる。遮熱板１０は、また、無蓋の
ラッパ状に形成されており、第４軸２５、第５軸２６、
第６軸２７にて可及的に支障なく動き得るようになって
いる。

【００１３】遮熱板１０の内側には後述の多層断熱体が
備えられるが、この多層断熱体の内壁には図２にも示す
ように送気管１７が一周巡って配置されている。送気管
１７には多数の空気噴出孔４４（図３参照）が形成され
遮熱板１０の上方と下方とに向って冷却風が吹き付けら
れるようになっている。この場合、送気管１７は例えば
薄肉ステンレス鋼管であり、直径１mmの空気噴出孔４４
を上下に１００mm間隔をもって形成し多層断熱体４５の
内周壁面に沿って５kg／cm² 程度の圧縮空気圧を供給し
て２ｍ／秒の空気流を形成するようにできる。

【００１４】図３は遮熱板１０の内側に装着される多層
断熱体４５を主に示したものである。すなわち、例えば
反射率が８０％程度で板厚0.５mmのステンレス材を遮熱
板１０とし、多層断熱体４５は平板状のポリイミドフィ
ルム４１と凹凸を施した本例では波形の表面にアルミニ
ウム蒸着を施したポリイミドフィルム４２とからなり、
これらが交互に積層されて形成されている。この場合、
このポリイミドフィルム４１、４２は、２５０℃の耐熱
寿命を８年程度有するもので、平板状の板厚0.５mmのも
のと波形の板厚１mmのものを用いることができる。な
お、凹凸のポリイミドフィルムは、本例では波形とした
がいわゆるエンボス加工を施したものでもよい。

【００１５】かかる構造にした結果、一例を述べると、
７００℃に加熱された熱板６上及びワーク７にエンドエ
フェクタ８を長時間熱間成形作業状態で静止させ耐熱性
を確認した結果、遮熱板１０の表側高反射面で表面温度
３００℃が遮熱板１０の内側で１５０℃迄降温し、次に
断熱層４５の内周壁面（図３のＡ面）では３０℃に降
温、冷却空気の吹出し空気噴出孔４４の回りでは２７℃
の外気温迄降温出来る結果を得た。これにより７００℃
高温物体上から８００mm離れた位置でのロボットの長時
間作業が可能となった。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、遮
熱板に多層断熱体を備え内壁を強制空冷することによ
り、遮熱・冷却効果が向上し、ロボットの一層の耐熱化
を図ることができる。ロボットの第４軸、第５軸、第６
軸をエンドエフェクタ遮熱板と隙間の無い様に遮熱板で
熱的保護をしたことにより７００℃の高温熱間成形プレ
ス上での高温ワークの把持作業が汎用産業用ロボットで
従来１分程度しか出来なかったが３０分程度迄外気常温
状態で出来る様になった。更にらっぱ状の遮熱板に改善
し、エンドエフェクタ遮熱板へ上方から嵌込み４面をボ
ルトで装着出来る様になった為脱着が容易となり設備保
全時従来遮熱板脱着に４０分程度要していたものが５分
程度で出来る様になった。又ロボット教示作業はロボッ
ト手首軸の動きを常時見ながら行う為、従来は遮熱板の
脱着に４０分程度要していたものが上方端がらっぱ状の
開口部となっている為遮熱板の脱着を行なわずロボット
教示出来る様になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成図。

【図２】図１のＡ矢視斜視図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】従来の熱間成形作業概念平面図。

【図５】従来の熱間成形作業概念側面図。

【図６】ワークの分解斜視図。

【図７】図５のＡ矢視図。

【図８】従来の一例の全体構成図。

【図９】図８のＡ矢視図。

【符号の説明】

３ 手首軸 ７ ワーク ９ エンドエフェクタ遮熱板 １０、１１、１２ 遮熱板 １５ ボルト １７ 送気管 ２５ 第４軸 ２６ 第５軸 ２７ 第６軸 ４１、４２ ポリイミドフィルム ４４ 空気噴出口 ４５ 多層断熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 昌良 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの先端軸の回りを囲んだ遮熱板
   の内周壁上に平板状フィルムと凹凸状フィルムとを複数
   枚積層した多層断熱体を備え、 この多層断熱体の内周壁面に強制空冷を施す手段を備
   え、 たことを特徴とするロボットの耐熱化装置。
2. 【請求項２】 ロボットの先端軸の回りを囲んだ遮熱板
   を上記先端軸に取付けたエンドエフェクタの遮熱板と係
   止具にて隙間無く結合したことを特徴とする請求項１の
   ロボットの耐熱化装置。
3. 【請求項３】 ロボットの先端軸の回りを囲んだ遮熱板
   は上方向に向ってラッパ状で無蓋の形状としたことを特
   徴とするロボットの耐熱化装置。
4. 【請求項４】 多層断熱体の内周壁面を強制空冷とする
   手段は、上記内周壁面に沿って空気噴出孔を設けた送気
   管を巡らして形成したことを特徴とするロボットの耐熱
   化装置。