JPS6213160B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可動ロボツト腕の先に、順次回転軸線
を異にする複数の手首関節を介して砥粒噴射ノズ
ルの支持部材を取付けた作業ロボツトにおける可
動ロボツト腕手首部の防護装置に関する。

（従来の技術） 従来製品の耐疲労強度の向上や被加工物の残留
応力の除去等を計るため、被加工物の形状に合わ
せてシヨツトピーニングする場合は、砥粒（金
属、ガラス、金剛砂等の粒子）を圧縮空気により
噴射するノズルを調節可能に支持させると共に、
被加工物自体を回転或いは傾斜させたり、位置換
えしたりする各取付治具を設けておいて、該各取
付治具に対するノズルの最適位置を決めて作業す
るのを普通とする。従つて被加工物の位置換えの
都度、ノズル先端と被加工物との間の距離調節を
行わねばならないし、複雑な被加工物の凹凸面と
ノズルとの間の距離を一定に維持してシヨツトピ
ーニングすることは不可能で、製品の安定した品
質保証を得ることができなかつた。特に航空機の
重要構造部品のように著しく複雑な突起や凹部を
持つ部品の場合は、作業の段取換えと、ノズルと
被加工物の間の適正距離合わせに多くの工数を要
し、作業能率が上がらぬため、最終的には人手に
よる作業となる場合が多く、塵埃からの作業員の
保護と相俟つて作業ロボツトの使用が望ましい。

このような作業ロボツトはその砥粒噴射ノズル
の移動を、該ノズル先端と被加工物の凹凸面との
間の距離が略一定となるようにプログラム制御さ
せ、且つ被加工物取付け台車の移動と砥粒噴射と
をロボツトからの合図信号により制御するなどの
方式にすればよいことは明らかである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしここで問題となるのは可動ロボツト腕先
端に取付けた手首部の防護である。これは各手首
関節の回転部分を可及的に接近させている手首部
が、ノズルの噴射砥粒や被加工物に当たつて飛散
させられた砥粒、或いは該被加工物の摩耗粉の衝
突により摩耗や歪を生ずるし、該砥粒や摩耗粉が
各手首関節の回転接触部分や該関節の駆動部に侵
入して、その摩耗やスイツチ等の故障を招くから
で、この欠点は第６図に示すように密閉室Ｃに対
し鎖線示の位置Ｅ、Ｆ間を移動する台車Ｄ上に取
付けた被加工物Ｗの両側に作業ロボツトＲを対向
配設した場合に特に著しい。

この問題を解決するため、鋼板などの金属板よ
りなるカバーと、該カバー内への砥粒や摩耗粉の
侵入防止手段とを手首部に取付けたのでは、カバ
ーが上述の砥粒等の打撃により歪を生じて、各手
首関節の駆動を妨げる。このカバー歪を生じない
ように板厚の増大と補強骨設置等によつてカバー
剛性を増すと、砥粒噴射ノズルやその可撓性配管
によるロボツト負荷とカバー重量とが該ロボツト
の可搬重量（37Kg程度）を越え、使用不可能とな
る。

又このカバーを取付ける代りに、各手首関節部
分の外部露出面に直接ゴム外套を貼着して飛散し
た砥粒等を該ゴム外套で緩衝するようにすると、
相隣る手首関節部分間への砥粒や摩耗粉の侵入防
止機構を取付けることができなくなる。しかもシ
ヨツトピーニング時の噴射速度が音速に近いた
め、該ゴム外套の硬度と肉厚を大きくせねばなら
なくなり、ゴム外套の重量増加と砥粒噴射反力等
によつて可動ロボツト腕手首部を円滑に運動させ
難くなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこの問題に対処するもので、３次元的
に移動可能な可動ロボツト腕先端に、Ｘ軸を中心
として回動可能な第１の手首関節部分と、該第１
手首関節部分に対しＸ軸と直角なＹ軸を中心とし
て回動可能な第２の手首関節部分と、該第２手首
関節部分に対しＹ軸を直角なＺ軸を中心として回
動可能な第３の手首関節部分とを順次取付け、該
第３手首関節部分の先端に支持部材を介して砥粒
噴射ノズルを取付けたシヨツトピーニング装置に
おいて、可動ロボツト腕５の先端部と第１，第２
の手首関節部分７，８の外側に、夫々空気通路を
形成する間隔を置いて、金属薄板よりなる筐体の
外周面にゴムその他の弾性体よりなる外套を貼着
した両端開放のカバーを取付けて、相隣るカバー
の端部間に、僅少の空気吹出用間隙を置いて回動
自在に嵌合する重なり部分を設け、且つ第２手首
関節部分８のカバーの先端部とこれを回動自在に
貫通する第３の手首関節部分９との間にも僅少の
空気吹出用間隙を設けて、該各空気吹出用間隙を
形成する内外壁面の内、少くも一方の壁面を前記
外套で構成させ、互いに連通した全カバー内空気
通路の可動ロボツト腕側端末を閉塞して、可動ロ
ボツト腕側のカバー内に常時圧縮空気を供給し得
る手段を設け、被加工物に当たつて飛散する砥粒
や摩耗粉等がカバーに与える衝撃を、前記外套の
弾性変形と空気通路内の空気圧で支持された筐体
構成薄板の弾性撓みとによつて緩衝するように構
成したことを特徴とする。

（作 用） 上記構成によれば、可動ロボツト腕の先端部
と、外部に露出してこれに順次回転自在に接続さ
れた手首関節部分とに夫々取付けたカバーは、相
隣るカバーの端末重なり部分に夫々空気吹出用間
隙を設けて互いに回動自在であり、且つ互いに連
通した全カバー内空気通路の可動ロボツト腕側末
端を閉塞して、該閉塞側カバーに圧縮空気管を接
続しているから、該カバーや圧縮空気管が各手首
関節の回転運動を妨げる恐れがなく、圧縮空気管
よりカバー内空気通路に供給された圧縮空気が各
空気吹出用間隙より外部に噴出して、飛散砥粒や
摩耗粉等がカバー内、即ち手首関節内に侵入する
のを防止する。

又各空気吹出用間隙を形成する内外壁面の内、
少くも一方の壁面をゴム等よりなる外套で構成さ
せたから、該空気吹出用間隙を僅少にして、筐体
構成薄板を弾性支持する空気圧を空気通路内に維
持することができる。このため被加工物に当たつ
て飛散する高速砥粒や摩耗粉等がカバーに与える
衝撃を、外套の弾性変形と空気通路内の空気圧で
支持された筐体構成薄板の弾性撓みとによつて緩
衝するから、ゴム外套の肉厚を薄くしても該筐体
に永久歪を生じない。従つて相隣るカバーの重な
り部分の筐体が歪んで互いに圧接係合することに
より、相隣る手首関節部分の相対的回転を妨げる
恐れはない。

しかもカバーの筐体はその内部の圧縮空気圧に
耐えて外形を維持する強度を持つだけでよいから
該筐体の板厚を薄くして防護装置の軽重量化を計
ることができ、従つて前述の内部圧縮空気圧によ
る筐体壁板の弾性支持機能もそれだけ向上する。

（実施例） 図は本発明の一実施例を示し、作業ロボツトは
第５図に示すように、ベツド１にターンテーブル
を介し旋回自在に取付けた動力作動の旋回台２上
に、動力による前後傾動可能にコラム３の下部を
枢架４し、且つコラム傾動面内において動力によ
る上下揺動可能に可動ロボツト腕５の基部を該コ
ラム３の上端に枢架６したもので、可動ロボツト
腕５の先には、その基端に取付けた油圧モータに
よりＸ軸を中心として回動可能なエルボ状の手首
関節部分７と、該手首関節部分７に取付けた油圧
モータによりＹ軸を中心として回動可能なエルボ
状の手首関節部分８と、該手首関節部分８に取付
けた油圧モータによりＺ軸を中心として回動可能
な手首関節部分９とが順次接続されている。

このため第１図及び第４図に示すように先端の
手首関節部分９にリング１０とアーム状の支持部
材１１とを介して着脱可能に取付けた砥粒噴射ノ
ズル１２は可動ロボツト腕５に対し３次元的に移
動可能で、該ノズル１２はゴムホース１３を介し
て前記密閉室Ｃ外に設置した砥粒吹付け装置に接
続される。

１４は可動ロボツト腕５の先端部外周に取付け
たカバー、１５は手首関節部分７の外周に取付け
たカバー、１６は手首関節部分８の外周に取付け
たカバーを示し、各カバーは夫々組立完了した作
業ロボツトに取付け得るように左右２つ割りの筐
体と、その外側に接着したゴム外套とよりなり、
該２つ割りの筐体を夫々止ねじにより可動ロボツ
ト腕５或いは手首関節部分に固着することにより
該筐体は一体に結合されている。カバー１４の筐
体１４ａは、これを複数の止ねじ１７で可動ロボ
ツト腕５に取付ける基部環状部分の肉厚を大きく
して、該両者間に形成される空気通路１４ｂの基
端を閉塞し、該閉塞部に可撓性の圧縮空気管１８
を接続する。圧縮空気管１８は該空気通路を６気
圧程度の圧縮空気源に接続する。

カバー１５の筐体１５ａは、その両端部を夫々
複数の止ねじ１９，２０，２１で手首関節部分７
に取付けるが、略該止ねじ挿通箇所の板厚だけを
厚くして、該筐体と手首関節部分の間に空気通路
１５ｂを形成させる。又カバー１６の筐体１６ａ
は、手首関節部分８の両側に夫々固着した取付金
具８′に適宜のねじ止め手段により取付けられ
る。１４ｃ，１５ｃ，１６ｃは夫々カバー１４，
１５，１６のゴム外套、２２はカバー１４，１５
の重なり部分間にＸ軸を中心として円環状に形成
させた空気吹出用間隙、２３はカバー１５，１６
の重なり部分間にＹ軸を中心として円環状に形成
させた空気吹出用間隙、２４はカバー１６の先端
部と、手首関節部分９と一体のリング１０との間
にＺ軸を中心として円環状に形成させた空気吹出
用間隙を示し、可動ロボツト腕５の外周にはゴム
外套２５を接着し、且つロボツト本体は第５図に
鎖線で示すように下端を開放したゴムカバー２６
で被覆することは勿論である。

図示の筐体１４ａ，１６ａの先端開口部のよう
に、開口部の壁板厚さを大きくして剛性を増大す
る必要がある所では、該開口部の外套厚さを、そ
れのみで飛散砥粒などによる衝撃を緩衝し得るよ
うに増大するが、それ以外の各外套の肉厚さ３mm
程度の薄いもので充分である。又各カバー内筐体
の壁板は、その重なり部分外側の端末開口部や止
ねじ取付部を除けば、１〜1.5mm程度の薄板であ
る。

（発明の効果） 本発明によれば次のような効果がある。

(1) 砥粒噴射時に激しく飛散した砥粒等による可
動ロボツト腕手首部の摩耗が防げ、特にその手
首関節内やその駆動部に砥粒や摩耗粉が侵入す
ることによる故障を完全に防止できる。

(2) 飛散砥粒等がカバーに与える衝撃を、その外
套と空気通路内の空気圧で弾性的に支持された
筐体壁板とにより受止めるから、該筐体に歪が
発生して、手首関節の回転を妨げる恐れがな
い。

(3) 飛散砥粒による可動ロボツト腕手首部の故障
を必配せずに、砥粒噴射ノズルを被加工物の凹
凸面に従来よりも接近させて、しかも該両者間
の距離を略一定に保持して作業できるため、作
業能率の大巾な向上と製品の品質保証とが得ら
れる。

(4) 手首部防護装置の重量を節減できるので、ロ
ボツト駆動動力を浪費する恐れがない。

(5) カバー外套が防音機能を持つため、手首部の
発する騒音を軽減でき、作業環境もよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の縦断側面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図Ｂ部の
詳細図、第４図は本発明一実施例の斜視図、第５
図は作業ロボツト全体の斜視図、第６図は作業ロ
ボツト配置を示す平面図である。 ５…可動ロボツト腕、７，８，９…手首関節部
分、１１…支持部材、１２…砥粒噴射ノズル、１
３…ゴムホース、１４，１５，１６…カバー、１
４ａ，１５ａ，１６ａ…筐体、１４ｂ，１５ｂ，
１６ｂ…空気通路、１４ｃ，１５ｃ，１６ｃ…外
套、１８…圧縮空気管、２２，２３，２４…空気
吹出用間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３次元的に移動可能な可動ロボツト腕先端
   に、Ｘ軸を中心として回動可能な第１の手首関節
   部分と、該第１手首関節部分に対しＸ軸と直角な
   Ｙ軸を中心として回動可能な第２の手首関節部分
   と、該第２手首関節部分に対しＹ軸と直角なＺ軸
   を中心として回動可能な第３の手首関節部分とを
   順次取付け、該第３手首関節部分の先端に支持部
   材を介して砥粒噴射ノズルを取付けたシヨツトピ
   ーニング装置において、可動ロボツト腕５の先端
   部と第１，第２の手首関節部分７，８の外側に、
   夫々空気通路を形成する間隔を置いて、金属薄板
   よりなる筐体の外周面にゴムその他の弾性体より
   なる外套を貼着した両端開放のカバーを取付け
   て、相隣るカバーの端部間に、僅少の空気吹出用
   間隙を置いて回動自在に嵌合する重なり部分を設
   け、且つ第２手首関節部分８のカバーの先端部と
   これを回動自在に貫通する第３の手首関節部分９
   との間にも僅少の空気吹出用間隙を設けて、該各
   空気吹出用間隙を形成する内外壁面の内、少くも
   一方の壁面を前記外套で構成させ、互いに連通し
   た全カバー内空気通路の可動ロボツト腕側端末を
   閉塞して、可動ロボツト腕側のカバー内に常時圧
   縮空気を供給し得る手段を設け、被加工物に当た
   つて飛散する砥粒や摩耗粉等がカバーに与える衝
   撃を、前記外套の弾性変形と空気通路内の空気圧
   で支持された筐体構成薄板の弾性撓みとによつて
   緩衝するように構成したことを特徴とする可動ロ
   ボツト腕手首部の防護装置。