JPH08141946A

JPH08141946A - ならい機構付ペンホルダー

Info

Publication number: JPH08141946A
Application number: JP28357194A
Authority: JP
Inventors: Takuya Fukuda; 拓也福田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】曲面等を有する被マーキング物であっても容
易に正確なマーキング作業を行うことができるならい機
構付ペンホルダーを提供する。【構成】保持部材１の垂直軸方向に、支持部材３を上
下動可能にガイドするガイド部材４と案内軸５とを設
け、このガイド部材４と支持部材３との間に両部材１，
３を反発方向に付勢する圧縮バネ８を設け、前記支持部
材３にマーキングペン２を支持するペンホルダー本体１
１を揺動可能に設け、このペンホルダー本体１１にマー
キング面に沿って摺動する一対のカムフォロア１４をペ
ン２を挟んで設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、形鋼等に
対する加工位置等のけがき作業やマーキング作業を行う
産業用ロボットのペンホルダーに関し、更に詳しくは、
曲面等を有するワークの面に沿ってペンホルダーが摺動
しながらけがき作業やマーキング作業を行うならい機構
付ペンホルダーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人手によって形鋼等に対する
加工位置等のけがき作業やマーキング作業等（以下、総
称してマーキング作業という。）を行う場合、作業時間
の長期化や作業ミス等の発生が多く、また多品種のワー
ク（以下、被マーキング物という。）への対応が難しい
ため、産業用ロボットにマーキングペン（以下、単にペ
ンという。）を取付けて作業を行わせることにより、作
業時間の短縮や作業ミスの防止、あるいは多品種の被マ
ーキング物への対応を図ろうとしている。

【０００３】このマーキング作業を行うペンホルダーｈ
は、図５(a) の縦断面図と(b) の側面図に示すように、
ロボットＲに取着される保持部材５１の先端にガイド部
材５２が設けられ、このガイド部材５２に形成された案
内孔５２ａに沿って上下動可能な案内軸５３が設けられ
ており、この案内軸５３の下端に支持部材５４が設けら
れている。そして、この支持部材５４と上記ガイド部材
５２との間に介装された圧縮バネ５５によって支持部材
５４がガイド部材５２の反対側に付勢されており、この
支持部材５４の下面にはペン５７が支持されたペンホル
ダー本体５６が設けられている。すなわち、常にガイド
部材５２に対してペン５７が押し付け勝手になってい
る。

【０００４】従って、保持部材５１の垂直軸方向、つま
り、ペン５７の軸方向にのみ圧縮バネ５５による所定の
ストロークを有する逃げ機構が設けられた形式であり、
このペンホルダーｈでマーキング作業を行う場合、ロボ
ットＲによって所定の座標でガイド部材５２を下方に押
し下げることにより、このガイド部材５２が圧縮バネ５
５を介して支持部材５４とともにペン５７を被マーキン
グ物表面Ｗ（以下、マーキング面という。）に押し付
け、その状態でロボットＲが所定の座標へ移動すること
により所定のマーキング作業を行っている。この時、ペ
ン５７の押付力は圧縮バネ５５のバネ定数と押し付け量
によって決まる。

【０００５】なお、この種の従来技術として、実公平4-
47606 号公報記載の考案があるが、この考案は多機種の
被マーキング物に対応することができるマーキング装置
で振動ペン装置が設けられた考案に関するもので、この
装置に設けられた振動ペン装置も上記従来技術と同様に
ペンがその軸方向にのみ移動可能な構成である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロボットＲ
に設けられたペンホルダーｈによってマーキング作業を
行う被マーキング物は、平板状の表面以外に曲面を有す
る、例えばパイプ表面や湾曲した板状物表面等もある。

【０００７】一方、上記ペン５７は、その構造上、軸方
向に押し付けた状態でマーキング作業を行わなければ規
則正しくインクが出ず、ペン５７が傾いた状態で使用し
た場合にはマーキングの仕上がり精度の悪化やインクの
かすれ等を生じてしまう。つまり、マーキング面Ｗとの
直角状態（以下、面直という。）を保ちながら作業を行
わなければ精度良くマーキング作業が行えない。

【０００８】従って、上記ペンホルダーｈによってマー
キング作業を行う場合には、ペン５７とマーキング面Ｗ
との面直を保ちながら所定のマーキング作業が行えるよ
うにペン５７の座標を制御する必要があるため、このた
めのロボットＲのティーチングが難しく、特に曲面への
マーキング作業を行う場合には非常に困難を要する場合
がある。つまり、曲面のマーキング面Ｗとペン５７との
面直を保つためには、ロボットＲをＸ−Ｙ座標において
回転も含めて連続的に制御（以下、座標制御という。）
しなければならず、その座標制御が非常に煩雑で困難を
要している。

【０００９】このため、従来の曲面へのマーキング作業
は、ある程度の面直を保てるようにロボットＲのティー
チングを簡易的に行う場合があるが、この場合、正確な
面直を保てない時にペン先に曲げ力が作用してペン先の
早期磨耗や損傷等を発生してペンの寿命を著しく減少さ
せてしまう。

【００１０】また、ロボットＲによる座標制御を厳密に
しなければペン先を必要以上に押し付けて押付力が高く
なる場合があり、これによってもペン先の損傷やペンの
早期交換やそのための作業中止もあり、このことからも
ロボットの正確な座標制御が必要とされる。

【００１１】しかも、ロボットＲを正確に座標制御する
ためには、予め被マーキング物の形状や寸法等を正確に
計測し、その値に合致するように正確に座標制御させる
必要があるとともに、被マーキング物の位置決めも正確
に行う必要があるため、マーキング作業を行うまでの準
備作業が非常に煩雑で時間を要する作業となり、非常に
作業効率の悪い作業となって、これらがロボットによる
マーキング作業を困難な作業としている。

【００１２】この出願に係る発明は上記課題に鑑みて、
曲面等を有する被マーキング物であっても容易に正確な
マーキング作業を行うことができるならい機構付ペンホ
ルダーを提供することを一つの目的とし、簡易な座標制
御でもマーキング作業中にペン先に作用する押付力を所
定値に保つことができるならい機構付ペンホルダーを提
供することをもう一つの目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るならい機構付ペンホルダーは、保持
部材によって産業用ロボットに取着して支持部材側に支
持したマーキングペンにより被マーキング物にマーキン
グ作業を行うペンホルダーにおいて、前記保持部材の垂
直軸方向に、前記支持部材を上下動可能にガイドする案
内手段を設け、該案内手段に前記保持部材と支持部材と
を反発方向に付勢する付勢部材を設け、前記支持部材に
前記マーキングペンを支持するペンホルダー本体を揺動
可能に設け、該ペンホルダー本体に前記被マーキング物
に沿って摺動する一対のカムフォロアを前記ペンを挟ん
で設けたことを特徴とするものである。

【００１４】請求項２に係るならい機構付ペンホルダー
は、上記請求項１のならい機構付ペンホルダーにおい
て、ペンホルダー本体と保持部材との間に、該ペンホル
ダー本体の軸方向を保持部材の垂直軸方向に保持する姿
勢制御部材を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項３に係るならい機構付ペンホルダー
は、上記請求項１又は請求項２のならい機構付ペンホル
ダーにおいて、ペンホルダー本体に、ペンの軸方向押付
力を所定力に保つ押付力調節部材を設けたことを特徴と
するものである。

【００１６】

【作用】請求項１〜３に係るならい機構付ペンホルダー
によれば、保持部材の垂直軸方向に設けられた案内手段
により支持部材が上下動可能にガイドされ、この支持部
材は案内手段に設けられた付勢部材により保持部材と反
発する方向に付勢された状態で、この支持部材に揺動可
能に設けられたペンを支持するペンホルダー本体に被マ
ーキング物に沿って摺動する一対のカムフォロアがペン
を挟んで設けられているため、保持部材を産業用ロボッ
トに取着してマーキング面にペンを押し付けるとペンホ
ルダー本体に設けられたカムフォロアが被マーキング物
の表面に沿うようペンホルダー本体が揺動し、この状態
でマーキング作業を行うと、カムフォロアが被マーキン
グ物の表面に沿って摺動し、曲面であってもカムフォロ
アとともにペンホルダー本体が揺動して面直を保ってマ
ーキング作業を行うことができる。この時、ペンとペン
ホルダー本体と支持部材とが一体的に付勢部材に抗して
変位する。

【００１７】特に、請求項２に係るならい機構付ペンホ
ルダーによれば、ペンホルダー本体と保持部材との間に
設けられた姿勢制御部材により、マーキング作業時以外
の時にペンホルダー本体の軸方向を保持部材の垂直軸方
向に保持することができる。

【００１８】また、特に請求項３に係るならい機構付ペ
ンホルダーによれば、ペンホルダー本体に設けられた押
付力調節部材により、マーキング作業中にペンの軸方向
押付力を所定値に保つことができる。

【００１９】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１はならい機構付ペンホルダー
の一例を示す斜視図であり、図２は同ペンホルダーを一
部断面した正面図で、図３は同ペンホルダーを一部断面
した側面図である。

【００２０】図示するように、ロボットＲに取着する保
持部材１とペン２を支持する支持部材３との間には案内
手段ａが設けられており、この案内手段ａによって支持
部材３が保持部材１の垂直軸方向に上下動可能に支持さ
れている。

【００２１】この案内手段ａは、この実施例では、保持
部材１に平行に突設したガイド部材４と、このガイド部
材４を貫通する案内孔４ａ内を上下方向に滑動する２本
の案内軸５とから構成されており、この案内軸５はボル
ト６によって支持部材３の上部に結合されるとともに、
ガイド部材４の案内孔４ａを貫通した上部で連結部材７
に結合され、これら支持部材３と両案内軸５と連結部材
７とによって両案内軸５が平行に結合された矩形の枠体
が形成されている。なお、この案内手段ａは、支持部材
３を保持部材１の垂直軸方向に上下動可能にする構成
で、例えば約３０mm程度のストロークを有する逃げ機構
であればよい。また、この実施例では案内孔４ａにブッ
シュ４ｂを設けて案内軸５の上下滑動の円滑化を図って
いる。

【００２２】そして、上記支持部材３とガイド部材４と
の間には付勢部材たる圧縮バネ８が設けられており、こ
の圧縮バネ８によって支持部材３とガイド部材４、つま
り保持部材１とが常に反発する方向に付勢されている。
この付勢部材は圧縮バネ８が好ましいが、ストロークが
短くてよい場合には他のゴム部材等でもよい。

【００２３】なお、保持部材１の前面下方に位置する支
持部材３までの距離は、上記連結部材７の後方に設けら
れた調節部材９によって調節することが可能であり、こ
の調節部材９によって保持部材１側の突設部材１０との
垂直方向距離が調節可能なように構成されている。この
調節によって上記圧縮バネ８の付勢力も多少は調節され
る。

【００２４】一方、上記支持部材３の前面にはペン２を
支持するペンホルダー本体１１が揺動可能に設けられて
おり、このペンホルダー本体１１は、下部に設けられた
揺動孔１１ａを支持ボルト１２によって支持部材３側に
連結したもので、揺動孔１１ａの内径と僅かに隙間を有
する径の支持ボルト１２を揺動孔１１ａに挿通して支持
部材３の下部に設けられた支持孔３ａに結合することに
より、ペンホルダー本体１１は、この支持ボルト１２の
中心を回動中心Ｏとして所定の揺動角度αの範囲内（図
では左右約３０度、合計約６０度）で揺動可能なように
構成されている。この揺動角度αは、ペンホルダー本体
１１が所定角度揺動した位置で係止させるような構成で
あればよい。なお、この支持ボルト１２は、揺動孔１１
ａに挿通して支持部材３側に結合した状態でもペンホル
ダー本体１１が揺動できる寸法に形成されている。ま
た、この揺動角度αも、使用目的等に応じて適宜設定す
ればよい。

【００２５】そして、このペンホルダー本体１１の下部
には、被マーキング物の表面、つまり、マーキング面Ｗ
に沿って摺動する一対のカムフォロア１４が設けられて
おり、ボルト１５によってペンホルダー本体１１に取着
されたカムフォロア１４は外周部が回動自在に構成され
ている。この一対のカムフォロア１４は上記ペン２を挟
んで対向するように設けられており、図２の左右方向に
回動自在なように設けられている。

【００２６】また、このペンホルダー本体１１には、こ
の実施例では、ペン２を保持するためのペンケース１１
ｂが設けられており、このペンケース１１ｂから所定量
が突出されたペン２は、上記両カムフォロア１４から所
定量だけ突出するように設けられている。この突出量ｖ
は、ペン２がマーキング面Ｗに押し付けられた時にペン
２が上昇（後退）するに適した寸法に設定されている。

【００２７】更に、このペンケース１１ｂにはペン２の
軸方向押付力を所定力に保つための押付力調節部材であ
る調節バネ１３が設けられており、ペン２が上記マーキ
ング面Ｗに押し付けられて上記突出量ｖだけ後退した時
に最適な押付力となるように設定されている。この押付
力調節部材は、他にゴム筒のようなものであってもよ
い。

【００２８】従って、このカムフォロア１４をマーキン
グ面Ｗに当接させると、上記ペンホルダー本体１１が支
持ボルト１２を中心に揺動して両カムフォロア１４がマ
ーキング面Ｗに当接するように傾く。このことはマーキ
ング面Ｗが曲面あるいは平面であっても、ロボットＲ
側、すなわち保持部材１側の垂直軸方向とは無関係に両
カムフォロア１４が当接するようにペンホルダー本体１
１が傾き、このペンホルダー本体１１が傾くことによっ
てペン２とマーキング面Ｗとの面直が常に保たれるよう
に作用する。

【００２９】このようにマーキング面Ｗの表面形状に沿
ってペン２が揺動して面直を保つ機構がならい機構Ｐ
で、この出願に係る発明における最も特徴とする構成で
あり、このならい機構Ｐを設けたペンホルダーがこの出
願に係る発明のならい機構付ペンホルダーＨである。

【００３０】ところで、この実施例では、支持部材３に
対して揺動可能に設けられたペンホルダー本体１１を、
常に保持部材１の垂直軸方向に保持するように制御する
ための姿勢制御部材が設けられており、この実施例では
この姿勢制御部材を引張バネ１６によって構成してい
る。この引張バネ１６は、ペンホルダー本体１１の背面
に設けられた下部係止部材１７と上述した連結部材７の
前面に設けられた上部係止部材１８との間に配設された
ものであり、図２の２点鎖線で示すようにペンホルダー
本体１１が揺動した時には下部係止部材１７が円弧を描
いて変位することにより引張バネ１６が伸長させられる
ので、常にペンホルダー本体１１を保持部材１の垂直軸
方向に復帰させるように作用する。このようにペンホル
ダー本体１１に姿勢制御部材を設けると、マーキング面
Ｗへのペンホルダー移動時やその他ペンホルダーＨの未
作業移動時等でも常にペン２を保持部材１の垂直軸方向
を保つことができ、その上、ペンホルダー本体１１の揺
動角度αを所定角度で規制する構成が不要となる。な
お、この引張バネ１６は、図３の２点鎖線ｅで示すよう
に設けても同様の作用をなすことができ、ペンホルダー
本体１１の軸方向を保持部材１の垂直軸方向に姿勢制御
できる配置であればよい。また、引張バネ１６であれば
大きな揺動角度αにも対応できるが、小さな揺動角度α
の場合には板バネ等であってもよい。

【００３１】以上のように構成されたならい機構付ペン
ホルダーＨによれば、図４の(a) 〜(c) の作用図に示す
ように作用して曲面を有するマーキング面Ｗにマーキン
グ作業を行うことができる。

【００３２】すなわち、ロボットによってマーキング面
ＷへペンホルダーＨを移動させると(a) 、まず、ペン２
の先端がマーキング面Ｗに当接し、更に移動させると両
カムフォロア１４がマーキング面Ｗに当接して圧縮バネ
８を所定量だけ押圧して所定の座標に達する。この時、
ペンホルダー本体１１とともに支持部材３と案内軸５及
び連結部材７が一体的に上昇する(b) 。

【００３３】この状態から、予めロボットの制御装置に
入力されているティーチングプログラムに従ってペンホ
ルダーＨを移動させると、両カムフォロア１４がマーキ
ング面Ｗに沿って移動し、マーキング面Ｗが曲面であっ
たとしてもその曲面に沿って両カムフォロア１４が摺動
するようにペンホルダー本体１１が揺動し(c) 、常にマ
ーキング面Ｗの表面とペン２との面直が保たれた状態で
マーキング作業を行うことができる。従って、ロボット
ＲをＸ−Ｙ座標において直線的に座標制御すればペンホ
ルダーＨ自体が回転するため、ロボットＲの座標制御が
極めて容易に行える。

【００３４】また、このように両カムフォロア１４がペ
ンホルダーＨの自重も受けてマーキング面Ｗを摺動しな
がらマーキング作業を行うため、ペン２がマーキング面
Ｗに当接してから両カムフォロア１４が当接するまでの
突出量ｖ（図２）を、調節バネ１３によるペン２の押付
力が小さな一定値となるように設定することにより、ペ
ン２とマーキング面Ｗとの面直とともに、ペン２に余分
な外力、例えば曲げ力や強い押付力等を作用させること
がないので、ペン２の寿命を最大限に延ばすことができ
る。

【００３５】以上のように、ペン２を支持するペンホル
ダー本体１１がマーキング面Ｗに沿って摺動しながらマ
ーキング作業を行うので、ロボットのティーチングを簡
易的にしてマーキング面Ｗとペン２との面直を粗く設定
したとしても正確な面直が保て、これによりロボットの
ティーチングが容易になる。このことは被マーキング物
の位置決め精度や寸法及び形状にばらつきがあったとし
ても容易に対応することが可能になる。

【００３６】なお、上記実施例では、最も好ましい構成
の実施例を説明したが、上述した押付力調節部材や姿勢
制御部材は特になくてもこの出願に係る発明が目的とす
る曲面へのマーキング作業を容易に行うことができ、こ
の出願に係る発明は上記実施例に限定されるものではな
い。

【００３７】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うに構成しているので、以下に記載するような効果を奏
する。

【００３８】請求項１〜３に係るならい機構付ペンホル
ダーによれば、マーキング作業時にペンホルダー本体に
設けられた一対のカムフォロアが、曲面のマーキング面
であっても沿うようにペンホルダー本体が揺動しながら
マーキング面に沿って摺動してマーキング作業を行うた
め、被マーキング物の表面に対するペンの面直を保ちな
がら正確なマーキング作業を行うことが可能となるの
で、ロボットのティーチングを簡略化して効率的で正確
なマーキング作業が容易に可能となる。また、常に面直
を正確に保ったマーキング作業が行えるためペンの寿命
も長くなる。

【００３９】特に、請求項２に係るならい機構付ペンホ
ルダーによれば、ペンホルダー本体と保持部材との間に
設けられた姿勢制御部材により、マーキング作業時以外
の時にペンホルダー本体の軸方向を保持部材の垂直軸方
向に保持することができるので、ロボットのハンドリン
グ時等に常にペンを垂直軸方向に保持して正確なマーキ
ング作業の開始と終了が行えるマーキング作業が可能と
なる。

【００４０】また、特に請求項３に係るならい機構付ペ
ンホルダーによれば、ペンホルダー本体に設けられた押
付力調節部材により、マーキング作業中にペンの軸方向
押し付け力を一定に保つことができるので、常に所定値
の押し付け力によって仕上がりの美しい正確なマーキン
グ作業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係るならい機構付ペンホルダー全体
を示す斜視図である。

【図２】図１のペンホルダーを一部断面した状態を示す
正面図である。

【図３】図１のペンホルダーを一部断面した状態を示す
側面図である。

【図４】(a) 〜(c) は、図１のペンホルダーによるなら
い機構の作用を説明するための作用図である。

【図５】従来のペンホルダーを示す断面図であり、(a)
は一部断面した正面図、(b) は側面図である。

【符号の説明】

１…保持部材２…ペン３…支持部材４…ガイド部材５…案内軸７…連結部材８…圧縮バネ（付勢部材）９…調節部材１０…突設部材１１…ペンホルダー本体１１ａ…揺動孔１２…支持ボルト１３…調節バネ（押付力調節部材）１４…カムフォロア１６…引張バネ（姿勢制御部材）１７…下部係止部材１８…上部係止部材ａ…案内手段ｖ…突出量 α…揺動角度Ｗ…マーキング面Ｒ…ロボットＯ…回動中心Ｐ…ならい機構Ｈ…ならい機構付ペンホルダー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持部材によって産業用ロボットに取着
して支持部材側に支持したマーキングペンにより被マー
キング物にマーキング作業を行うペンホルダーにおい
て、前記保持部材の垂直軸方向に、前記支持部材を上下動可
能にガイドする案内手段を設け、該案内手段に前記保持
部材と支持部材とを反発方向に付勢する付勢部材を設
け、前記支持部材に前記マーキングペンを支持するペン
ホルダー本体を揺動可能に設け、該ペンホルダー本体に
前記被マーキング物に沿って摺動する一対のカムフォロ
アを前記ペンを挟んで設けたことを特徴とするならい機
構付ペンホルダー。
【請求項２】ペンホルダー本体と保持部材との間に、
該ペンホルダー本体の軸方向を保持部材の垂直軸方向に
保持する姿勢制御部材を設けたことを特徴とする請求項
１記載のならい機構付ペンホルダー。
【請求項３】ペンホルダー本体に、ペンの軸方向押圧
力を所定力に保つ押付力調節部材を設けたことを特徴と
する請求項１又は請求項２記載のならい機構付ペンホル
ダー。