JPH081796A

JPH081796A - 面追従接触圧制御方式の面作業用ロボット

Info

Publication number: JPH081796A
Application number: JP16487994A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ookami; 嘉彰狼; Tetsuo Koyama; 哲郎小山
Original assignee: HIRATA KYOGYO KUMIAI
Current assignee: HIRATA KYOGYO KUMIAI
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な形状であっても面形状変化に追従して
常に最適な面接触圧で自動的にＦＲＰ成形体の脱泡作業
等の面作業を行うことができる。【構成】産業用ロボットのハンド１に単一又は複数の
空圧式又は電気式の回転又は直進アクチュエータ７を有
する専用のハンド装置５を取付け、ハンド位置・速度を
ロボット制御器２１を通してコンピュータ制御し、且つ
ハンドの力・トルクも任意にコンピュータ制御できるよ
うにして、面作業具である脱泡ローラ１１を一自由度又
は二自由度の制御を行なうようにした。【効果】面接触圧を任意に設定でき且つ負荷が変動す
ると自動的に調節して常に設定圧力を保つようにするこ
とができ、常に一定圧力でスムーズに面作業を行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＦＲＰ（強化プラスチ
ック）成形体の成形に際して行う脱泡作業や、プラスチ
ック発泡体面等への塗装作業等、面形状が変化しても一
定の接触圧で面作業を行うことが要求される面作業を自
動的に行うことができる面追従接触圧制御方式の面作業
ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＦＲＰ（強化プラスチック）成
形体の成形に際して、ＦＲＰを吹き付けた後、ＦＲＰが
硬化するまでの間にＦＲＰ層内に含まれている気泡を押
し潰して除去する脱泡作業を行う必要がある。従来、こ
の脱泡作業は、脱泡用ローラを用いて専ら人手によって
行っているが、硬化前の数分間の極めて短時間で行わな
ければならず、しかも極めて単調で且つかなりの力作業
であること、さらに揮発性有機物のガス及びガラス短繊
維の飛散等のため作業環境が劣悪であること等から、早
くから自動化・ロボット化の要求が叫ばれ、例えば特開
昭６１−１３３１６４号公報、実開平５−５３９２７号
公報に記載されているようなＦＲＰ脱泡作業用ロボット
が提案されている。

【０００３】前記従来提案されているＦＲＰ脱泡作業用
ロボットは、ロボットアームの先端に圧力調整部を介し
てローラアームを取付け、該ローラアームに圧力調整部
に設けられたカウンターウェイトとベローズ又は無抵抗
シリンダとの組合せにより、略一定の回転トルクを与
え、作業アーム先端に取り付けたローラを被成形体（以
下、ワークという）表面に押し付けて移動するようにな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】脱泡作業をロボットで
行う場合、脱泡を適切に且つ効果的に行うには、次のよ
うな条件を満たすことが望ましい。脱泡圧力（脱泡ローラがＦＲＰ層面を押す圧力）は、
面仕上げ度や強度の要求を満たすように、ワークの形
状、ローラの寸法・形状・材質、樹脂・ガラス繊維等の
組成、気温・湿度等の環境条件、及び脱泡作業中のＦＲ
Ｐの硬化進行状態に対応して常に最適な値が選定でき、
且つ任意に変更が可能であり、面の凹凸形状の変化に対
して脱泡ローラに無理な力が作用しないようにすばやく
応答できるできること。脱泡ローラとワークとの位置・角度関係がワークの組
成・形状に応じて任意に指定できること。脱泡ローラの移動方向、脱泡ローラへの力の作用方向
及び速度がワークの形状や組成等に応じて任意に指定で
きること。ロボットの原点とワークの相対位置にズレがあって
も、所定の圧力を維持できること。脱泡作業開始時にローラがワーク面に減り込まないよ
うに軽く接触でき、スムーズに脱泡作業が開始できるこ
と。

【０００５】しかしながら、前記従来の脱泡ロボットの
場合、カウンターウェイトとベローズ又は無抵抗シリン
ダとの組合せにより、脱泡ローラの圧力を調節している
ので、応答性や微妙な圧力調整等に問題があり、前記
〜の要求を満足に満たすに到っていない。また、ハン
ドの脱泡ローラの押しつけ方向は常に一方向であるの
で、水平壁面と垂直壁面を有するワークの場合、連続し
て効率的に脱泡作業を行うことができない等の問題があ
る。また、同様な問題は例えば、プラスチック発泡体等
柔らかい面に塗装する場合もある。

【０００６】そこで本発明は、前記〜の要求を満た
してＦＲＰ脱泡作業を自動的に行うことができる等、面
形状が変化しても設定された所定の接触圧で面作業を自
動的に行うことができる面追従接触圧制御方式の面作業
用ロボットを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の面追従接触圧制御方式の面作業ロボットは、産業用
ロボットに単一又は複数のアクチュエータを有する専用
のハンドを取付け、ハンド位置・速度をロボット制御器
を通してコンピュータ制御し、且つハンドの力・トルク
も任意にコンピュータ制御できるようにして、面作業具
を一自由度又は二自由度の制御を行なって面形状が変化
しても設定面接触圧で面作業を行うことができるように
したもので、次の構成を有している。

【０００８】即ち、本発明の面追従接触圧制御方式の面
作業ロボットは、先端に面作業具を取り付けた作業アー
ムと、該作業アームの基端部を保持し、該作業アームを
介して前記面作業具に面形状変化に追従して面接触圧を
制御可能に付与するアクチュエータとからなるハンド装
置を、ロボットアーム先端に取付けてなることを特徴と
している。

【０００９】前記アクチュエータとして、空圧式又は電
気式の回転アクチュエータ、空圧式又は電気式の直進ア
クチュエータが採用でき、ワークの面形状が平面や緩や
かな曲面の場合は単一のアクチュエータを採用し、ワー
クの面形状が急激な立上りを持つ場合や、複雑な形状を
持つ場合は、２以上のアクチュエータを組み合わせて採
用する。

【００１０】単一の空圧式又は電気式の回転アクチュエ
ータを採用する場合は、該回転アクチュエータの回転軸
に作業アームホルダーを固定し、該作業アームホルダー
に作業アームを取り付け、回転トルクにより面作業具に
所定の面接触圧を与えるようにする。その際、作業アー
ムは、作業アームホルダーに対して軸心周りに回転可能
で、且つワークとローラの衝突時に衝撃が吸収できるよ
うに軸方向にはダンパを介して支持されるようにするの
が望ましい。

【００１１】単一の空圧式又は電気式の直進アクチュエ
ータを採用する場合は、直進アクチュエータのプランジ
ャーに作業アームを固定するか又はプランジャーが作業
アームを兼ねるようにして、プランジャーの軸方向の力
により面作業具に所定の面接触圧を与える。

【００１２】空圧式の回転又は直進アクチュエータは、
空気圧供給・排出用の２個のポートを有し、該２個のポ
ートにそれぞれ電気空圧変換器を介して空気圧を供給
し、２個のポートに供給される空気圧の差によって出力
軸の回転方向又はプランジャーの変位方向を制御し、且
つ該電気空圧変換器に予め設定されたプログラムに従っ
て与えられる制御電圧に比例して前記アクチュエータが
前記面作業具に面接触圧を付与するように構成されてい
る。

【００１３】電気式の回転又は直進アクチュエータは、
コンピュータに予め設定されたプログラムに従ってコン
ピュータから操作信号がサーボ増幅器を介して送られ、
その回転方向又はプランジャーの作動方向及びその回転
トルク又は作動圧力が制御される。

【００１４】複数のアクチュエータの組合せとして、空
圧式又は電気式回転アクチュエータと空圧式又は電気式
直進アクチュエータを採用する場合、手首に空圧式回転
アクチュエータを取付け、該回転アクチュエータの回転
軸に直進アクチュエータを固定し、該直進アクチュエー
タに作業アームを取り付ける。

【００１５】複数の回転又は直進アクチュエータの組合
せとして、２個の空圧式又は電気式回転アクチュエータ
を採用する場合、手首に第１の回転アクチュエータ取付
け、その回転軸に固定された揺動ブラケットの端部に第
２の回転アクチュエータを固定し、且つ第２の回転アク
チュエータの回転軸に作業アームホルダーを固定し、該
作業アームホルダーに作業アームを取り付けて構成す
る。

【００１６】本発明の面作業ロボットは、前記面作業具
としてＦＲＰ脱泡作業用の脱泡ローラを採用すれば、Ｆ
ＲＰ脱泡作業用のロボットとして、塗装用ローラを採用
すれば、面塗装用ロボットとして、あるいはモータ付き
研磨ローラを採用すれば面研磨仕上げロボットとして適
用でき、面作業具を面作業の対象物に応じて適宜の作業
具に取り替えることによって、任意の面作業に適用でき
る。

【００１７】

【作用】空圧式の回転又は直進アクチュエータは、空気
圧供給・排出用の２個のポートに供給される空気圧の差
によって出力軸の回転方向又はプランジャーの変位方向
を制御することができ、且つ電気空圧変換器によって２
個のポートに供給する空気圧を制御することによって、
アクチュエータの出力を任意に制御することができる。
従って、電気空圧変化器に入力される制御電圧を予め設
定されたプログラムに従ってコンピュータから与えるこ
とによって、回転又は直進アクチュエータの出力を制御
でき、面作業具の面接触圧を制御することができる。電
気空圧変換器には、トルク検出手段があり、設定したト
ルク以上の負荷がかかると自動的に負荷を軽減する方向
に電気空圧変化器が制御され、設定された空気圧を常に
保つことができる。

【００１８】電気式の回転又は直進アクチュエータは、
コンピュータに予め設定されたプログラムに従ってコン
ピュータから操作信号がサーボ増幅器を介して送られ、
その回転方向又はプランジャーの作動方向及びその回転
トルク又は作動圧力が制御される。

【００１９】本発明の面追従接触圧制御方式の面作業ロ
ボットは、先端に面作業具を取り付けた作業アームを、
面接触圧を任意に設定でき且つ負荷が変動すると自動的
に調節して常に設定圧力を保つように作動するアクチュ
エータに保持させているので、ワーク面の物理的変化に
よる面作業具に対する抵抗の変化があっても、常に一定
圧力でスムーズに面作業を行うことができる。

【００２０】そして、面作業具の面接触圧は、アクチュ
エータをコンピュータにより制御することによって任意
に設定できるので、例えばＦＲＰの脱泡作業の場合、面
仕上げ度や強度の要求を満たすように、ワークの形状、
脱泡ローラの寸法・形状・材質、樹脂・ガラス繊維等の
組成、気温・湿度等の環境条件、及び脱泡作業中のＦＲ
Ｐの硬化進行状態に対応して常に最適な値が選定でき
る。

【００２１】また、ハンド装置の位置・速度をロボット
制御器を通してコンピュータ制御するので、ローラとワ
ークの位置・角度関係、ローラの移動方向・速度は面作
業対象面の組成・ワーク形状によって任意に指定でき
る。

【００２２】さらに、ロボットの原点とワークの相対位
置にズレがあっても、所定の圧力を維持できる。また、
ローラの面接触圧は任意に制御できるので、脱泡作業開
始時にワーク面に無圧力で軽く接触させることができ、
作業開始初期に面作業具がワーク面に減り込むことがな
く、脱泡作業がスムーズに開始することができる。

【００２３】ワークが緩やかな曲面の場合は単一のアク
チュエータを採用するので、簡単な装置構成となり、コ
ンピュータ・ソフトも簡単になるので、安価に提供でき
る。また、ワークが急激な立上りを持つ場合や、複雑な
形状を持つ場合は、２以上のアクチュエータを組み合わ
せて採用して、２自由度の制御を行う。従って、２個の
アクチュエータを組み合わせることによって、面作業具
に作用する力の方向を変更することができ、垂直壁面と
水平壁面を有するワークであっても連続的に面作業を行
うことができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の第１実施例に係る面追従接触
圧制御方式の面作業ロボットの概略模式図であり、以下
の実施例ではＦＲＰの脱泡作業用ロボットに適用した場
合について説明する。図中、１は産業用ロボットのロボ
ットアームであり、該アームの手首２に本発明の主要構
成であるハンド装置５が取り付けられている。本実施例
におけるハンド装置５は、手首２にブラケット６を介し
て空圧式回転アクチュエータ７を取り付け、該空圧式回
転アクチュエータの出力軸８に、先端に面作業具である
脱泡ローラ１１を回転自在に軸受した作業アーム１０を
保持するホルダー９が固定されて構成されている。作業
アーム１０は、ホルダーの嵌合孔内に軸心回りに回動可
能に嵌合支持され、且つその基端部とホルダー９との間
にダンパーが設けられ軸方向にクッション可能になって
おり、脱泡ローラが衝撃を受けた場合に衝撃を吸収でき
るようになっている。なお、図中１５は型枠、１６は脱
泡作業を行う対象物であるＦＲＰ成形体としてのワーク
である。

【００２５】前記空圧式回転アクチュエータ７は、空気
圧供給・排出用の２個のポートＡ、Ｂがあり、ポート
Ａ、Ｂに供給する空気圧力Ｐa、Ｐbの大小関係によっ
て、回転方向が決まるようになっている。本実施例では
Ｐa＞Ｐbならば右回転、Ｐa＜Ｐbならば左回転、Ｐa＝
Ｐbならば回転しないように設定されている。空圧式回
転アクチュエータの発生トルクの大きさは、２個のポー
トの圧力差｜Ｐa−Ｐb｜に比例する。したがって、この
圧力差を制御することにより、次式で表わされる脱泡圧
力Ｆsを任意に変化させることができる。Ｆs＝（Ｋt｜Ｐa−Ｐb｜／Ｌ）cosθ ここで、Ｋｔ：アクチュエータのトルク係数（一定）Ｌ：回転中心から接触点までの距離（一定） θ ：接触角度

【００２６】脱泡動作はコンピュータによって、Ｐa、
Ｐbを制御すると共にロボットアームの位置及び運動を
ロボット制御器を介して制御して、ローラの接触角度
θ、トルク及び移動方向と速度を得て行うことができ
る。その制御機構を図に基づいて説明する。

【００２７】図１において、２０はコンピュータであ
り、ロボット本体を制御するロボット制御機２１と通信
回線で接続されロボットを遠隔制御すると共に、空圧式
回転アクチュエータ７の空気圧供給・排出用ポートＡ、
Ｂにそれぞれ配管接続された電気空圧変換器２２、２
３、及び空圧式回転アクチュエータ７の出力軸の回転角
を検出する角度センサに接続された角度電圧変換器２４
と接続され、空圧式回転アクチュエータ７を遠隔制御す
るようになっている。なお、２５は電気空圧変換器２
２、２３に空気を送る空気源である。従って、本実施例
装置によれば、脱泡作業現場に位置するハンド部は、全
て空圧式になっているので防爆性に優れ、ＦＲＰの溶剤
に引火性が強いスチレンが使用されていても安全であ
る。

【００２８】コンピュータ２０の具体的手段が図２に示
されている。ＣＰＵ２６が共通バス３６により、ＲＡＭ
２７、ハードディスク２８、ディスプレー及びキーボー
ド２９、フロッピーディスク３０、ＡＤ変換器３１、Ｄ
Ａ変換器３２、３３、リレー出力３４、及び通信ポート
３５とインターフェースするようになっている。ＲＡＭ
２７は、ＣＰＵ２６のデータメモリとしてとして使わ
れ、ハードディスク２８及びフロッピーディスク３０
は、ＣＰＵの制御プログラム及びジョブデータ格納用と
して使用される。ＡＤ変換器３１は、空圧式回転アクチ
ュエータの出力軸の回転角を空気圧力差（差圧）に変形
する角度センサ１２の圧力差を電気信号に変換する差圧
変換器２４からのアナログ信号をディジタル信号に変換
するものであり、該信号はＣＰＵに読み込まれる。

【００２９】また、ＤＡ変換器３２、３３は、プログラ
ムに従って空圧式回転アクチュエータを制御するＣＰＵ
からの信号をＤ／Ａ変換するもので、所定の制御電圧を
電気空圧変換器２２、２３に出力する。

【００３０】電気空圧変換器２２、２３は、空気源２５
に接続されＤＡ変換器３２、３３の出力電圧に比例して
二次空気圧を発生させるものであり、出力電圧を保持し
て空圧式回転アクチュエータが所定のトルクを発生させ
るために必要な空気圧Ｐａ、Ｐｂを圧力ポートＡ、Ｂに
供給する。電気空圧変換器は、圧力検出器を内蔵してお
り、ワークの面形状の変化等により回転アクチュエータ
のトルクが変動すると、それに追従して圧力ポートＡ、
Ｂに供給する空気圧を調節して、回転アクチュエータが
常に設定された一定のトルクを発生させるように制御す
る。例えば脱泡ローラの脱泡圧力が高くなり、過負荷に
なるとそれに応じて設定トルクになるように電気空圧変
換器の空気がリークして二次空気圧を設定圧力まで低下
させる。従って、予めローラの回転トルクを設定してお
けば、ワークの面形状等が変化しても常にほぼ一定の圧
力で脱泡作業を行うことができる。

【００３１】ロボット制御器２１は、工業用ロボットの
制御装置で、ロボットアームの運動を予め設定されたプ
ログラムに従って制御するもので、ロボットアーム駆動
の各種アクチュエータを制御する。ロボットアームの運
動軌跡及びそれに応じてローラ支持角度の変位、速度
は、ワークの種類毎に予めティーチングして、ハードデ
ィスク２８またはフロッピーディスク３０に格納してお
き、作業シーケンスが開始されると、ＣＰＵに逐次読み
出されてティーチングした通りに、脱泡ローラがワーク
面を移動して脱泡作業を行うようになっている。

【００３２】その作業シーケンスの一例を図３及び図４
に示すフローチャートにより説明する。プログラムがス
タートすると、まずキボードよりオペレーターが入力し
た脱泡作業するワークの品種コードを取得し（ステップ
）、該ワークの脱泡作業が終了しているか否かを判断
して終了してなければ（ステップ）、指定品種コード
によってフロッピーディスク又はハードディスクからジ
ョブファイルを生成してＲＡＭに登録する（ステップ
）。ジョブファイルが登録済みであると（ステップ
）、準備完了信号を出力して（ステップ）、ジョブ
ファイルから作業シーケンスをＣＰＵに読込み（ステッ
プ）、作業シーケンスを実行する（ステップ）。な
お、途中ステップでワークの脱泡作業が終了している
場合は、ステップに進んで終了する。また、ステップ
でジョブファイルが登録済みでない場合は、ステップ
に進んで異常信号を出力してステップに戻る。

【００３３】ステップの作業シーケンス実行の具体例
を、図４の作業シーケンスフローチャートに基づいて説
明する。該作業シーケンスによれば、作業シーケンスが
実行されると、まずハンド（空圧式回転アクチュエー
タ）の空気圧を０に設定し(ステップａ)、作業開始許可
の信号を取得する(ステップｂ)。作業開始がＯＫであれ
ば(ステップｃ)、ハンドを作業原点に移動し(ステップ
ｄ)、ローラを持ち上げる(ステップｅ)。この状態で作
業開始位置にハンドが移動し(ステップｆ)、作業開始の
準備を終了する。準備が終了していると(ステップｇ)、
ローラを下げワーク面に接触させ(ステップｈ)、約１秒
程度待機する(ステップｉ)。この状態ではローラはワー
ク面に軽く接触している状態であり、脱泡圧力は負荷さ
れていない。従って、待機した状態であっても脱泡ロー
ラがワーク面に減り込むことがない。

【００３４】次いで、圧力ポートＡ、Ｂに設定された所
定の空気圧が供給されて、脱泡ローラが所定の圧力で加
圧されると共に(ステップｊ)、ロボットアームが所定の
速度で移動して脱泡作業を開始する。脱泡作業は、予め
ティーチングして記憶されている。脱泡作業の一例が図
５に示されている。

【００３５】図５に於いて、1)が前記ステップｇの状態
であり、2)がステップｈ〜ｊを経て脱泡作業を開始し、
脱泡ローラがワーク面を所定圧で押しながら移動するこ
とによって脱泡が行われる。この状態でローラを壁面な
どで限定される境界まで移動させる。3)左限界点で折り
返し、脱泡を続行する。4)右限界点で折り返し、前記2)
〜3)の動作を必要回数だけ繰り返し紙面において垂直方
向にも移動しながら脱泡作業を行う。5)所定の面積を脱
泡後は、ローラを上げる。次いで、6)アクチュエータを
作動させホルダーを略１８０°反転させることによって
ローラに対する作業アームの向きを代えて、前記1)の動
作と同様にローラ脱泡面まで下ろす。以下、前記2)〜4)
と同様な工程を繰り返すことによって、ローラの向きを
代えて両側にある立上り部や凹み部も同様な条件で加圧
することができ、均一に脱泡作業を行うことができる。

【００３６】以上のような脱泡作業が終了すると（ステ
ップｌ）、脱泡ローラを持ち上げる（ステップｍ）と共
に、ハンドを持ち上げロボットを原点に移動させる（ス
テップｎ）。脱泡作業が全て終了すると（ステップ
ｏ）、洗浄動作を実行する（ステップｐ）。

【００３７】図６は、本発明の第２実施例に係る面追従
接触圧制御方式の面作業ロボットを示している。本実施
例では、アクチュエータとして、空圧式直進アクチュエ
ータを採用してハンド装置３９を構成している。即ち、
本実施例ではロボットアームの手首２にブラケット１８
を介して空圧式直進アクチュエータ４０を固定し、その
プランジャー４１が作業アームとなっており、その先端
に脱泡ローラ１１が回転自在に設けられている。空圧式
直進アクチュエータ４０は、空圧式回転アクチュエータ
と同様に２個のポートＡ、Ｂを有し、実施例１と同様に
ポートＡ、Ｂの空気圧を制御することによって脱泡ロー
ラの加圧力を任意に制御することができる。但し、本実
施例の場合は、加圧力は作業アームの軸方向に作用する
ので、図のように作業アームをなるべく直角に近い状態
になるように取付け面が傾斜したブラケット１８に介し
て手首２に固定し、図６において型枠１５の右端部側の
脱泡作業を行う場合は、ハンド本体を図から手首軸心回
りに１８０°回動させることができるようになってい
る。

【００３８】その他の構成及びその作動は、前記実施例
とほぼ同様であるので、前記実施例と同様な部分につい
ては、同一符号を付し詳細な説明を省力する。なお、以
下の実施例においても同様とする。

【００３９】図７は、本発明の第３実施例に係る面追従
接触圧制御方式の面作業ロボットを示している。本実施
例では、アクチュエータとして、電気式回転アクチュエ
ータ４５を採用してハンド装置４４を構成してあり、第
１実施例のアクチュエータを空圧式から電気式に置き換
えたものに相当する。従って、その制御機構も空圧式か
ら電気式に変更を伴う点で相違するのみで、基本的には
第１実施例と同様である。即ち、電気式の場合は、電気
式回転アクチュエータが設定脱泡圧力を得るように、サ
ーボ増幅器４７を介して操作電圧が電気式回転アクチュ
エータに与えられ、脱泡作業中脱泡ローラに一定の回転
トルクが与えられるようになっている。また、電気式回
転アクチュエータにはトルク検出器が設けられ、脱泡作
業中に出力軸４６のトルクを常時検出し、該検出値をト
ルク電圧変換器４８を介してコンピュータに入力する。
コンピュータでは、Ａ／Ｄ変化器を介してＣＰＵに読み
込まれ、設定圧力（トルク）と比較され、ワーク面の形
状が変化しても、常に設定トルクを維持するようにフィ
ードバック制御を行う。

【００４０】図８は、本発明の第４実施例に係る面追従
接触圧制御方式の面作業ロボットを示している。本実施
例では、アクチュエータとして、電気式直進アクチュエ
ータ５０を採用してハンド装置４９を構成してあり、第
２実施例のアクチュエータを空圧式から電気式に置き換
えたものに相当する。従って、その制御機構も空圧式か
ら電気式に変更を伴う点で相違するのみで、基本的には
第２実施例と同様であり、電気式に関する制御は第３実
施例と同様である。なお、本実施例では、電気式直進ア
クチュエータのプランジャーの作動圧力を常時検出し
て、その検出値を圧力電圧変換器５１を介してコンピュ
ータに入力し、設定圧力と比較し、常に設定トルクを維
持するようにフィードバック制御するようになってい
る。

【００４１】図９は、本発明の第５実施例に係る面追従
接触圧制御方式の面作業ロボットを示している。本実施
例と次に示す第６実施例は、２つのアクチュエータを組
み合わせてハンド装置５３を構成し、ワークが急激な立
上りや複雑な２次元形状を持つ場合でも均一に脱泡作業
ができるように構成されている。

【００４２】図９に示す実施例においては、まず第１実
施例と同様にロボットアームの手首２にブラケットを介
して空圧式回転アクチュエータ７を取付け、その出力軸
８に図６に示す第２実施例と同様な空圧式直進アクチュ
エータ４０を固定してある。各アクチュエータはそれぞ
れ一対の電気空圧変換器２２₁、２３₁、２２₂、２３₂を
介して前記第１実施例又は第２実施例と同様に制御する
ことができる。

【００４３】従って、本実施例の場合、脱泡ローラの脱
泡圧力は、回転アクチュエータ７又は直進アクチュエー
タ４０の何れかで選択的に制御でき、さらには両者の複
合作用によっても制御できる。例えば、図９に示すよう
なワーク５５の場合、左右両側の立上り壁５６、５７及
び内部の急激な立上り部５８面の脱泡作業では、回転ア
クチュエータ７の回転軸を固定して、脱泡圧力のコント
ロールは専ら直進アクチュエータ４０で行い、それ以外
の面の脱泡作業の場合は、逆に直進アクチュエータ４０
のプランジャーを固定して脱泡圧力のコントロールは専
ら回転アクチュエータ７で行なうようにする。それによ
り、従来の脱泡作業ロボットでは困難であった垂直面を
含むようなワークの脱泡作業もスムーズに行うことがで
きる。

【００４４】図１０は、本発明の第６実施例に係る面追
従接触圧制御方式の面作業ロボットを示している。本実
施例では、２個の空圧式回転アクチュエータを組み合わ
せてハンド装置６０を構成している。即ち、ロボツトア
ーム１の手首に固定された第１の空圧式回転アクチュエ
ータ６１の出力軸６２に、揺動アーム６３を固定し、該
揺動アームの先端部に第２の空圧式回転アクチュエータ
６４が固定されている。そして、その出力軸６５に第１
実施例と同様にホルダー６５を固定し、該ホルダーに先
端部にローラ６６を回転自在に保持している作業アーム
６７を回転及び軸方向にクッション可能に保持してい
る。第２の回転アクチュエータ６４には、ホルダー６５
が一定角度範囲内で揺動可能にストッパー６８が設けら
れている。

【００４５】第１の空圧式回転アクチュエータ６１のポ
ートＡ１、Ａ２、及び第２の空圧式回転アクチュエータ
６４のポートＢ１、Ｂ２にはそれぞれ圧力検出手段を有
する一対の電気空圧変換器７０、７１及び７２、７３が
連結され、前記実施例と同様にコンピュータによってそ
の作動及び圧力が制御されるようになっている。また、
第１の空圧式回転アクチュエータ６１には、角度検出器
が設けられており、出力軸の回転角を検出して角度電圧
変換器７５を介してコンピュータに入力できるようにな
っている。

【００４６】本実施例装置によって、垂直壁面８０と略
水平面８１を有するワーク８２の脱泡作業を行う場合の
一例を図１１により説明する。１）水平面８１の脱泡作業では、第２のアクチュエータ
６４はホルダー６５がストッパー６８に係合した状態で
固定し、第２のアクチュエータと作業アームは一体化さ
れ、第１の回転アクチュエータ６１のトルクによって脱
泡圧力を制御する。脱泡ローラが垂直壁面８０の直前に
達すると、ロボットアームは所定位置で停止し、アクチ
ュエータ６１の出力軸が矢印ａ方向に回転すると共に、
アクチュエータ６４が所定圧力に制御されアクチュエー
タよる脱泡作業が開始される。２）脱泡ローラ１１が垂直壁面に接触する位置で停止
し、ハンドが上方に移動する。３）回転アクチュエータ６１の角度を制御して揺動アー
ム６３を所定角度に固定し、且つアクチュエータ６４を
所定トルクに維持するように制御して、その状態でハン
ドを上昇させ、アクチュエータ６４による脱泡作業を行
う。４）脱泡ローラ６６が上方限界位置に達すると、作業ア
ームが矢印ｂ方向に回動するように回転アクチュエータ
６４が作動する。５）ローラが垂直壁面から離れて脱泡作業を終了する。

【００４７】以上、本発明の種々の実施例を示したが、
本発明は上記実施例に限るものでなく、種々の設計変更
が可能である。例えば上記実施例５及び実施例６のよう
に複数のアクチュエータを組み合わせる場合、空圧式回
転アクチュエータ、空圧式直進アクチュエータ、電気式
回転アクチュエータ、電気式直進アクチュエータの何れ
の組合せでも可能である。また、例えば第１実施例にお
いて、作業アームを可撓性材で形成して該アームに押圧
力センサーを設けて、脱泡作業中における作業アームの
撓みを検出することによって脱泡圧力を検出し、該検出
値によって電気空圧変化器からの作動空気圧を設定圧に
保つように制御するようにしても良い。また、以上の実
施例では、ＦＲＰの脱泡作業用ロボットに適用した場合
について説明したが、本発明の面追従接触圧制御方式の
面作業用ロボットは、面作業具を面作業の対象物に応じ
て適宜の作業具に取り替えることによって、例えば塗装
用ローラを採用すれば、面塗装用ロボットとして、ある
いはモータ付き研磨ローラを採用すれば面研磨仕上げロ
ボットとして適用でき、面形状が変化しても一定の接触
圧で面作業を行うことが要求される種々の面作業に適用
できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に次のような格別の効果を奏する。本発明の面追従接触
圧制御方式の面作業ロボットによれば、面接触圧を任意
に設定でき、且つ面形状が変化して負荷が変動すると自
動的に調節して常に設定圧力を保つようにすることがで
きるので、常に一定圧力でスムーズに面作業を行うこと
ができる。

【００４９】また、ハンド装置の位置・速度をロボット
制御器を通してコンピュータ制御するので、面作業具と
ワークの位置・角度関係、面作業具の移動方向・速度は
面作業対象の組成・ワーク形状によって任意に指定で
き、効率良く面作業を行うことができる。

【００５０】ワークが緩やかな曲面の場合は単一のアク
チュエータを採用するので、簡単な装置構成となり、コ
ンピュータ・ソフトも簡単になるので、安価に提供でき
る。

【００５１】また、ワークが急激な立上りを持つ場合
や、複雑な形状を持つ場合は、２以上のアクチュエータ
を組み合わせて採用して、２自由度の制御を行ことがで
き、垂直壁面と水平壁面を有するワークであっても自動
的に且つ連続的に面作業を行うことができる。

【００５２】ＦＲＰ脱泡作業用ロボットに適用すれば、
脱泡ローラの脱泡圧力は、アクチュエータをコンピュー
タにより制御することによって任意に設定できるので、
面仕上げ度や強度の要求を満たすように、ワークの形
状、ローラの寸法・形状・材質、樹脂・ガラス繊維等の
組成、気温・湿度等の環境条件、及び脱泡作業中のＦＲ
Ｐの硬化進行状態に対応して常に最適な値が選定でき
る。

【００５３】そして、ローラの脱泡圧力は任意に制御で
きるので、脱泡作業開始時にワーク面に無圧力で軽く接
触させることができ、作業開始初期に脱泡ローラがワー
ク面に減り込むことがなく、脱泡作業がスムーズに開始
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面追従接触圧制御方式の面作業用ロボ
ットの第１実施例に係るＦＲＰ脱泡作業用ロボットの概
略模式図である。

【図２】第１実施例の制御機構のブロック図である。

【図３】第１実施例の作動フローチャートである。

【図４】その脱泡作業シーケンス部のフローチャートで
ある。

【図５】その脱泡作業工程図である。

【図６】本発明の第２実施例に係るＦＲＰ脱泡作業ロボ
ットの概略模式図である。

【図７】本発明の第３実施例に係るＦＲＰ脱泡作業ロボ
ットの概略模式図である。

【図８】本発明の第４実施例に係るＦＲＰ脱泡作業ロボ
ットの概略模式図である。

【図９】本発明の第５実施例に係るＦＲＰ脱泡作業ロボ
ットの概略模式図である。

【図１０】本発明の第６実施例に係るＦＲＰ脱泡作業ロ
ボットの概略模式図である。

【図１１】第６実施例装置による脱泡作業工程図であ
る。

【符号の説明】

１ロボットアーム２手首５、３９、４４、４９、６０ハンド装置７、６１、６４空圧式回転アクチュエータ９ホルダー１０、６７作業ア
ーム１１、６６脱泡ローラ１２角度センサ１６、５５ワーク２０コンピュー
タ２１ロボット制御器２２、２３、７０
〜７３電気空圧変換器４０空圧式直進アクチュエータ４５電気式回転
アクチュエータ５０電気式直進アクチュエータ６８ストッパー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に面作業具を取り付けた作業アーム
と、該作業アームの基端部を保持し、該作業アームを介
して前記面作業具に面形状変化に追従して面接触圧を制
御可能に付与するアクチュエータとからなるハンド装置
を、ロボットアーム先端に取付けてなることを特徴とす
る面追従接触圧制御方式の面作業ロボット。
【請求項２】前記アクチュエータが空圧式回転アクチ
ュエータであり、該空圧式回転アクチュエータの回転軸
に作業アームホルダーを介して前記作業アームが取り付
けられている請求項１記載の面追従接触圧制御方式の面
作業ロボット。
【請求項３】前記アクチュエータが空圧式直進アクチ
ュエータである請求項１記載の面追従接触圧制御方式の
面作業ロボット。
【請求項４】前記アクチュエータが空気圧供給・排出
用の２個のポートを有し、該２個のポートにそれぞれ電
気空圧変換器を介して空気圧を供給し、該電気空圧変換
器に予め設定された制御電圧を供給することによって、
前記アクチュエータが面形状変化に追従して設定圧力で
前記面作業具に接触圧を付与するようにした請求項１、
２又は３項記載の面追従接触圧制御方式の面作業ロボッ
ト。
【請求項５】前記アクチュエータが電気式回転アクチ
ュエータである請求項１記載の面追従接触圧制御方式の
面作業ロボット。
【請求項６】前記アクチュエータが電気式直進アクチ
ュエータである請求項記載の面追従接触圧制御方式の面
作業ロボット。
【請求項７】前記アクチュエータが空圧式回転アクチ
ュエータと空圧式直進アクチュエータとからなり、ハン
ド本体に空圧式回転アクチュエータが支持され、該空圧
式回転アクチュエータの回転軸に前記空圧式直進アクチ
ュエータが固定され、該直進アクチュエータに前記作業
アームが取り付けられている請求項１記載の面追従接触
圧制御方式の面作業ロボット。
【請求項８】前記アクチュエータが、ハンド本体に支
持された第１の空圧式回転アクチュエータと、該空圧式
回転アクチュエータの回転軸に固定された揺動アダプタ
ーの端部に支持された第２の空圧式回転アクチュエータ
からなり、該第２の空圧式回転アクチュエータの回転軸
に作業アームホルダーを介して作業アームが取り付けら
れている請求項１記載の面追従接触圧制御方式の面作業
ロボット。
【請求項９】前記面作業具がＦＲＰ脱泡作業用の脱泡
ローラであり、前記面作業ロボットがＦＲＰ脱泡作業用
のロボットである請求項１〜８何れか記載の面作業ロボ
ット。
【請求項１０】前記面作業具が塗装用ローラであり、
前記面作業ロボットが面塗装用ロボットである請求項１
〜８何れか記載の面作業ロボット。