JPH0615151B2 - 工業用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ドリルマシンなどのような切削機械として使
用される工業用ロボットに関する。

［従来の技術］ 最近、工業用ロボットの進歩は目覚ましく、工場内には
多種類のロボットが導入されて稼働している。特に、運
搬、組み立て、溶接、塗装などの作業分野にはそれぞれ
専用のロボットが普及し、作業能率の向上に貢献してい
る。

しかしながら、従来の工業用ロボットは上記したような
運搬、組み立て、溶接、塗装などの作業用が多数を占め
ており、これらの性能は著しく進歩しているが、エンド
ミルやドリルなどのような切削加工、研削加工などの加
工分野には未だ充分な性能のロボットが開発されていな
い。

すなわち、上記のような切削加工、研削加工を行わせる
ためのロボットとしては、ロボット本体に、このロボッ
ト本体から略水平方向に延びるアーム部を設け、このア
ーム部の先端に上下方向に移動される上下移動部を取り
付け、この上下移動部に加工ツールを取り付けた構成が
知られている。このような加工用ロボットにおいては、
各加工に必要な剛性、防水、防塵性が要求されるばかり
でなく、加工精度が所定のレベル以上であることを補償
しなければならない。この加工用ロボットにおいては、
剛性や防水、防塵性能を要求仕様に引き上げることはさ
程困難ではないが、加工精度をレベルアップすることは
容易ではない。

すなわち、組立作業に使用されるロボットの場合は、部
品の受取や受渡し、あるいは単純組み立て作業であるか
ら、各組立てポイントにおける単純繰り返し作業の精度
のみを必要とし、その再現性が所定精度であればよい。

また、溶接や塗装用ロボットの場合は、むしろ上記組立
作業用ロボットよりも精度は低くてよく、切削加工用ロ
ボットの場合の1/10〜1/100程度の精度で充分である。

これに対し、切削加工用ロボットの場合、加工ツールを
被加工品に対して所定加工位置に移動させる必要がある
ばかりでなく、加工中のツールの移動経路が加工精度に
大きな影響を及ぼし、このため加工面に対して各移動軸
の平行度および垂直度（以下静的精度と称する）が実際
の加工精度（孔精度）以上に高い精度が要求されるもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の場合、使用する部品の加工精度を
いくら限界まで上げても、各部品の組合わせによる累積
誤差等のための現状の組立用ロボットにおける単純繰り
返し作業の精度（略０．０２〜０．１mm）並みの静的精
度は確保できない不具合があった。

この点が切削加工や研削加工用ロボットの普及、導入の
障害になっていた。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、ロボットの静的精度が向上し、切削
加工や研削加工用ロボットによる適用可能な工業用ロボ
ットを提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、加工用のロボットにおいて、ロボッ
ト本体の据付面と被据付面との間に、加工ツールが上記
ロボット本体の被据付面に対して平行に移動するように
調整する第１の調整部材を介在させるとともに、アーム
部の先端と上下移動部の間に、上記加工ツールが上記ロ
ボット本体の被据付面に対して垂直に移動するように調
整する第２の調整部材を設けたことを特徴とする。

［作用］ 本発明によると、ロボット本体の据付面と被据付面との
間に加工ツールが上記ロボット本体の被据付面に対して
平行に移動するように調整する第１の調整部材を介在さ
せたから、加工ツールが被据付面と平行にＸおよびＹ方
向に高精度に移動できるとともに、アーム部の先端と上
下移動部の間に上記加工ツールが上記ロボット本体の被
据付面に対して垂直に移動するように調整する第２の調
整部材を設けたから、加工ツールが被据付面に対して垂
直、つまりＺ方向に高精度に移動でき、静的精度が格段
に向上する。

［実施例］ 以下本発明について、第１図および第２図に示す第１の
実施例にもとづき説明する。

図において、１はコラムであり、このコラム１が本発明
のロボット本体を構成している。コラム１は側面がコ字
形をなしており、この上部２ａおよび下部２ｂにはそれ
ぞれサーボモータ３ａ、３ｂおよび減速機４ａ、４ｂが
設けられている。

上部２ａに設置されたサーボモータ３ａは減速機４ａを
介して上部回転軸５ａを回転駆動するようになってい
る。上部回転軸５ａはコラム１の上部２ａから下向きに
突出されており、この突出端部には上部回転節６ａが取
着され、この上部回転節６ａには上部基端アーム７ａが
水平方向に延びて連接されている。上記サーボモータ３
ａの回転により上部基端アーム７ａは水平面内で旋回さ
れるようになっている。

下部２ｂに設置されたサーボモータ３ｂは減速機４ｂを
介して下部回転軸５ｂを回転駆動するようになってい
る。この下部回転軸５ｂはコラム１の下部２ｂから上向
きに突出されて上記上部回転軸５ａと離間して対向され
ており、この下部回転軸５ｂの突出端部には下部回転節
６ｂが取着されている。この下部回転節６ｂは下部基端
アーム７ｂが水平方向に延びて連設されている。上記サ
ーボモータ３ｂの回転により下部基端アーム７ｂも水平
面内で旋回されるようになっている。

なお、上部基端アーム７ａと下部基端アーム７ｂは互い
に一体的に同方向に旋回可能であるとともに、互いに独
立して旋回し得るようになっている。

上記上部基端アーム７ａと下部基端アーム７ｂには、そ
れぞれ枢軸８ａ、８ｂを介して上部先端アーム９ａと下
部先端アーム９ｂが回動自在に連結されている。

また、これら上部先端アーム９ａと下部先端アーム９ｂ
の先端は連結軸１０により互いに回動自在に連接されて
いる。

上記上部先端アーム９ａまたは下部先端アーム９ｂの先
端には、作業ヘッド１１が固定されている。この作業ヘ
ッド１１は側面コ字形のフレーム１２に上下移動部１３
を設けて構成されている。

上下移動部１３は、フレーム１２の上端にサーボモータ
１４を搭載しているとともに、このフレーム１２の上下
端部間に亘り上記サーボモータ１４に連結されたスクリ
ューロッド１５を架け渡してあり、サーボモータ１４に
よりスクリューロッド１５を回転するようになってい
る。そして、スクリューロッド１５には上下スライダ１
６がねじ係合して取付けられており、スクリューロッド
１５の回転に伴ってスライダ１６が上下に移動されるよ
うになっている。なお、スクリューロッド１５の回転に
伴ってスライダ１６は回転しないようになっている。

上下スライダ１６には、軸受ボックス１７が連結されて
おり、この軸受ボックス１７の上端には、加工用モータ
１８が取付けられている。また、軸受ボックス１７には
駆動軸１９が回転自在に貫通されており、この駆動軸１
９の上端は上記加工用モータ１８に連結されており、下
端は軸受ボックス１７の下面から突出して、チャック２
０を備えている。このチャック２０には、ドリルなどの
加工ツール２１が脱着可能に取付けられている。なお、
加工ツール２１はその軸が垂直方向となるようにしてチ
ャック２０に取付けられている。

また、加工しようとする孔径に応じて加工ツール２１を
取り換えることができるようになっている。

２２は加工されるワークを示す。

上記ロボット本体を構成するコラム１はこの下端の据付
面２５を、床面などのような被据付面２６に据え付けて
用いられるものであるが、これら据付面２５と被据付面
２６との間には、第１の調整部材として第１のスペーサ
２７が介挿されている。第１のスペーサ２７は、プレー
ト、またはブロック、あるいは伸縮脚であってもよい
が、上記加工ツール２１が床面などのような被据付面２
６に対して平行に移動し得るようにコラム１の傾きを調
整するものである。なお、この傾きはＸ方向ばかりでな
くＹ方向も調整するものである。

また、下部先端アーム９ｂの先端と、作業ヘッド１１の
上下移動部１３を構成するフレーム１２との間には、第
２の調整部材として第２のスペーサ２８が介挿されてい
る。この第２のスペーサ２８は、プレートやシムなどか
らなり、上記上下スライダ１６が上記ロボット本体の被
据付面２６に対して垂直に移動するように調整する。す
なわち、下部先端アーム９ｂとフレーム１２との間の傾
き具合を調整するものである。

さらに、上下スライダ１６と、軸受ボックス１７との間
には、第３の調整部材として第３のスペーサ２９が介挿
されている。この第３のスペーサ２９は、プレートやシ
ムなどからなり、上記加工ツール２１が上記ロボット本
体の被据付面２６に対して垂直に移動するように調整す
る。すなわち、上下スライダ１６と、軸受ボックス１７
との間の傾き具合を調整するものである。

このような構成による実施例の作用を説明する。

コラム１の上部２ａおよび下部２ｂに設けたそれぞれサ
ーボモータ３ａ、３ｂを回転させると、減速機４ａ、４
ｂを介して上下の基端アーム７ａ、７ｂが水平面内で旋
回され、このため上下の先端アーム９ａ、９ｂも水平面
内で旋回される。したがって、作業ヘッド１１の加工ツ
ール２１は水平に移動される。

この場合、上下のサーボモータ３ａ、３ｂのそれぞれ回
転量を調整することにより、加工ツール２１を、第２図
に示す点、点、点を通る二点鎖線で示す領域内を
ＸおよびＹ方向に移動させることができる。

このため、加工ツール２１をワーク２２の所定加工位置
に対向した上部位置に移動させることができる。

加工ツール２１がワーク２２の所定位置に対向される
と、上下移動部１３における加工用モータ１８を回転さ
せ、これにより駆動軸１９を介して加工ツール２１を回
転させる。また、サーボモータ１４を回転させてスクリ
ューロッド１５を回転させる。これにより、上下スライ
ダ１６がＺ方向、つまり下向きに移動され、よって回転
している加工ツール２１をワーク２２に近づけて穿孔加
工を開始し、この作動を所定時間続けることにより、所
定深さの穿孔がなされる。

上記のような作動をなす加工用ロボットにあっては、コ
ラム１下端の据付面２５と、床面などのような被据付面
２６の間に第１の調整スペーサ２７を介挿してあるか
ら、この第１のスペーサ２７によりコラム１の傾きを調
整すれば、上記加工ツール２１がＸおよびＹ方向に移動
される場合、つまり被据付面２６に対して平行に移動さ
れる場合に、その平行度を高精度に設定することができ
る。

この場合、第２図に示す点、点、点でそれぞれ被
据付面２６から加工ツール２１までの高さを測定し、こ
れらの測定値が目標値以下におさまるように第１の調整
スペーサ２７にてコラム１の傾きを調整する。

また、下部先端アーム９ｂの先端と、上下移動部１３を
構成するフレーム１２との間には、第２の調整スペーサ
２８を介挿したので、下部先端アーム９ｂとフレーム１
２との間の傾き具合を調整することによって、上下スラ
イダ１６が上下移動する場合に被据付面２６に対して高
精度で垂直に移動するように調整することができる。

この場合は、第２図に示すＸおよびＹ方向の両者につい
て垂直度を調整する。

さらに、上下スライダ１６と軸受ボッスク１７との間に
は、第３の調整スペーサ２９が介挿されているから、こ
の第３のスペーサ２９により上下スライダ１６と軸受ボ
ックス１７との傾き具合を、第２図に示すＸおよびＹ方
向の両者について調整すると、加工ツール２１を被据付
面２６に対して高精度に垂直に移動させることができ
る。

すなわち、各調整スペーサ２７，２８，２９により据付
姿勢や、取り付け部、連結部の組立誤差を調整するの
で、静的精度が向上される。

このため、加工ツール２１による加工開始から加工終了
までの経路を高精度に設定することができ、切削加工や
研削加工が精度で実現可能となる。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、第３図および第４図は本発明をそれぞれ異な
るタイプの工業用ロボットに適用した例を示す。

第３図の例において、３０はロボット本体、３１は基端
アーム、３２は基端アーム旋回用モータ、３３は先端ア
ーム、３４は先端アーム旋回用モータであり、その他の
構成は第１の実施例と同様である。

この場合も各調整スペーサ２７，２８，２９により据付
姿勢や、取り付け部、連結部の組立誤差を調整して静的
精度を向上することができる。

第４図の例において、４０はロボット本体、４１は旋回
アーム、４２はアーム旋回用モータ、４３は上下移動部
であり、その他の構成は第１の実施例と同様である。

この場合も各調整スペーサ２７，２８，２９によって組
立誤差を調整して静的精度を向上することができる。

さらにまた、各実施例では、第１、第２、および第３の
調整スペーサ２７，２８，２９を用いた場合を説明した
が、加工ツール２１を被据付面２６に対して垂直な方向
に精度出しをするには、第２の調整スペーサ２８または
第３の調整スペーサ２９のいづれか一方のみであっても
よく、加工の種類、ツールの種類によってはスライダ１
６に軸受ボックス１７等を設けないタイプもあるから、
少なくとも第２の調整スペーサ２８を設ければ初期の目
的を達成することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、ロボット本体の据
付面と被据付面との間に設けた第１の調整部材により加
工ツールが被据付面に対し高精度に平行に移動するよう
に調整することができるとともに、アーム部の先端と上
下移動部の間に設けた第２の調整部材により上記加工ツ
ールが上記被据付面面に対して高精度で垂直に移動する
ように調整することができ、静的精度が格段に向上す
る。このため、加工終了までの経路の精度を高く確保す
ることができ、切削加工や研削加工などに導入して高性
能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は加工用ロボットの側面図、第２図はその平面図、
第３図および第４図はそれぞれ本発明の第２および第３
の実施例を示す側面図である。 １……コラム、３ａ、３ｂ……サーボモータ、４ａ、４
ｂ……減速機、５ａ、５ｂ……回転軸、７ａ、７ｂ……
基端アーム、９ａ、９ｂ……先端アーム、１１……作業
ヘッド、１２……フレーム、１３……上下移動部、１４
……サーボモータ、１５……スクリューロッド、１６…
…上下スライダ、１７……軸受ボックス、１８……加工
用モータ、１９……駆動軸、２１……加工ツール、２２
……ワーク、２５……据付面、２６……被据付面、２７
……第１の調整スペーサ、２８……第２の調整スペー
サ、２９……第３の調整スペーサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット本体と、このロボット本体から略
   水平方向に延びたアーム部と、このアーム部の先端に設
   けられ上下方向に移動される上下移動部と、この上下移
   動部に取り付けられた加工ツールとを具備した工業用ロ
   ボットにおいて、 上記ロボット本体の据付面と被据付面との間に、上記加
   工ツールが上記ロボット本体の被据付面に対して平行に
   移動するように調整する第１の調整部材を介在させると
   ともに、上記アーム部の先端と上記上下移動部の間に、
   上記加工ツールが上記ロボット本体の被据付面に対して
   鉛直に移動するように調整する第２の調整部材を設けた
   ことを特徴とする工業用ロボット。
2. 【請求項２】上下移動部と加工ツールとの間に、加工ツ
   ールの軸方向がロボット本体の被据付面に対して鉛直方
   向の姿勢となるように調整する第３の調整部材を設けた
   ことを特徴とする第１の請求項記載の工業用ロボット。