JP3511485B2 - ロボット - Google Patents
ロボットInfo
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Description
工業用のロボットに関するものである。
は、溶接によって形成されるビードやシーリングによっ
て形成されるシーラが、ワークの設置状態によって重力
の影響を受けるとビードやシーラがその場で留まらず流
れ出しビード形状やシーラ塗布形状が変化してしまい品
質が低下してしまう恐れがある。このため、アーク溶接
やシーリングを2台のロボットの協調作業により行い、
高品質化を図ろうとするシステムがある。従来では、例
えばアーク溶接の場合、図6で示すように、ワークWを
把持する第1ロボット50と溶接トーチTを把持した第
2ロボット60の2台の多関節6軸ロボットを対向配置
し、アーク溶接溶融池が重力により垂れないようワーク
Wの姿勢を制御しながら、溶接トーチTとワークWの相
対軌跡と速度を制御して加工している。このものは第1
ロボット50はワークWの制御の他、ワークWの搬入、
搬出も行える。また、ワークの姿勢を1軸又は2軸で制
御しながら溶接トーチとワークの相対軌跡と相対速度を
制御して加工するものもある。このものでは、ワークW
の姿勢制御のみを行う。
ト50において、ワーク中心を基準にワークWの姿勢を
変化させようとすると、手首の3軸のみでは対応できな
いため、手首以外の基本3軸を回動させているが、基本
3軸の動作が大きくなるため、サイクルタイムが長くな
る。また、基本3軸の動作が大きくなることからロボッ
トが振動し易くなり加工品質の低下を招いている。ま
た、図6に示すようなシステムでは手首の5軸70の動
作角度の制限によりワークに対するツール(溶接トーチ
T)のアプローチ方向の作業方向が制限される。また、
構造上、手首の5軸からハンド部重心位置までの距離が
大きく、モータや減速機が大きくなりコストアップとな
る問題がある。更に、制御軸数が多いため教示作業に時
間を要する。また、ワークの姿勢を1軸又は2軸で制御
するものにおいては、制御軸数が少ないが、ワークとト
ーチとの相対的な姿勢関係は無限であるため、このよう
な教示作業には熟練を要する。
全方向に変換可能にし、このようなロボットを用いるこ
とで、多様な協調ロボットを提供することである。
め本発明は、請求項1に記載の通り、共通のコラムベー
スの立面に2つの多関節ロボットを上下配置し、上側の
ロボットに溶接トーチを鉛直に把持し、下側のロボット
にワークを把持させ、この2つのロボットの強調作業に
よりワークを加工するロボットであって、前記下側のロ
ボットは、水平面に対し45°の角度の第1軸線回りに
旋回するポジショナ第1アームと、前記ポジショナ第1
アームに第2軸線回りに旋回可能に結合されたポジショ
ナ第2アームと、前記ポジショナ第2アームに第3軸線
回りに回転するワーク把持部材とからなるフランジを設
け、前記第2軸線は第1軸線と45°の角度を持つ軸線
上に配置され、前記第3軸線は前記第1軸線と前記第2
軸線との交点を通りかつ前記第2軸線と45°の角度を
持つ軸線上に配置され、前記第1軸線、第2軸線及び第
3軸線の交点Pにワークの中心が一致するよう配置され
ていることを特徴とするものである。
スの立面に2つの多関節ロボットを上下配置し、上側の
ロボットに溶接トーチを鉛直に把持し、下側のロボット
にワークを把持させ、この2つのロボットの強調作業に
よりワークを加工するロボットであって、前記下側のロ
ボットは、第1鉛直軸線回りに水平旋回し、かつ前記第
1鉛直軸線に対し直交する第1水平軸線回りに回転する
アームと、このアームに設けられ第2鉛直軸線回りに水
平旋回し、かつこの第2鉛直軸線に対し直交する第2水
平軸線回りに旋回し第2水平軸線と交差する軸線方向に
延在したポジショナ第1アームと、前記ポジショナ第1
アームに結合され第3水平軸線回りに旋回するポジショ
ナ第2アームと、前記ポジショナ第2アームに結合され
第4水平軸線回りに回転するワーク把持部材とからなる
フランジを設け、前記第3水平軸線は第2水平軸線と4
5°の角度を持つ軸線上に配置され、前記第4水平軸線
は前記第2水平軸線と前記第3水平軸線との交点を通り
かつ前記第3水平軸線と45°の角度を持つ軸線上に配
置され、前記第2水平軸線と第3水平軸線の交点Pにワ
ークの中心が一致するよう配置されていることを特徴と
するものである。
基づいて説明する。
全体を示す斜視図であり、アーク溶接ロボットを例示す
る。1はフロア上に立設されているコラムベースであ
り、このコラムベース1の共通の立面の上側に溶接ロボ
ット2を、また、下側にワーク把持ロボット3を配置
し、前記コラムベース1と並設された制御装置28によ
って前記アーク溶接ロボット2とワーク把持ロボット3
との2台を協調作業させるようにしたものである。
ス1の立面に基台4が固定され、この基台4に鉛直軸線
の第1軸7により水平旋回する第1アーム6と、この第
1アーム6に水平軸線の第2軸9aにより上下旋回する
第2アーム8と、この第2アーム8に鉛直軸線の第3軸
11により水平旋回し、かつ水平軸線の第2軸9b回り
に回動する工具把持アーム10とから構成されており、
前記工具把持アーム10には溶接トーチTを把持してい
る。前記第2アーム8にはリンク12が第2アーム8と
平行に設けられており、第2アーム8の上下旋回時に前
記溶接トーチTが常に鉛直方向姿勢を保つよう工具把持
アーム10を制御するものである。
上側の溶接ロボット2の基台4の下方のコラムベース1
の立面に固設された基台13の固定部13aに固定され
ている。前記固定部13aは水平面に対し45°の傾斜
面である。前記ワーク把持ロボット3は固定部13aに
対して直交(水平面に対して45°の角度)する第1軸
19a(第1軸線)と交差する軸線方向に延在し前記第
1軸19a(第1軸線)回りに旋回するポジショナ第1
アーム25と、前記ポジショナ第1アーム25に第2軸
22a(第2軸線)回りに旋回可能に結合されたポジシ
ョナ第2アーム26と、前記ポジショナ第2アーム26
に第3軸21a(第3軸線)回りに回転するフランジF
に取り付けられたワーク取付台24(ワーク把持部材)
とからなるポジショナ23によって構成されており、前
記ポジショナ第1アーム25が基台4に形成されている
固定部13aの傾斜面に対して直交する方向の第1軸1
9a(第1軸線)回りに旋回するよう設けられている。
前記第2軸22a(第2軸線)は第1軸19aと45°
の角度を持つ軸線上に配置され、前記第3軸21aは前
記第1軸19a(第1軸線)と前記第2軸22a(第2
軸線)との交点を通り、かつ第2軸22a(第2軸線)
と45°の角度を持つ軸線上に配置されていている。
尚、この実施例1において、固定部13aは水平面に対
し45°の傾斜面としたが、ワーク取付台24上にクラ
ンプするワークの形状に応じて0°〜90°の範囲で選
択する。
者によりフランジFにワークが取り付けられた後、溶接
加工作業時にはワークの姿勢を制御して溶接部位を重力
方向に対して常にある姿勢、例えば、溶接トーチTに対
してワークの溶接部位が鉛直状態の姿勢となるように、
あるいは、溶接部位が溶接トーチTの前進方向または後
退方向に少し傾いた姿勢となるようにワークの姿勢を一
定に保つように制御し、上側の溶接ロボット2と協調し
て作業を行うものである。
ワークの3次元空間内の姿勢の自由度を有し、上側の溶
接ロボット2は溶接トーチTが常に鉛直方向に姿勢を固
定された状態で3次元空間内の自由度を有してワークを
溶接加工する。従って、下側のワークの溶接部位が溶接
トーチTに対して鉛直状態の姿勢となるよう制御するこ
とにより、このワークに対し上側から常に鉛直方向姿勢
の溶接トーチTによってアーク溶接溶融池が重力により
垂れることなく溶接部位に留まった状態で溶接すること
ができる。
図略のワーク取付台上にクランプされているワークを、
点Pを基準に360°全方向の姿勢変換を可能とするも
のである。すなわち、第1軸19a(水平面に対し45
°軸線)回りに旋回するポジショナ第1アーム25の旋
回動と、前記第1軸19aの軸線に対し45°の角度で
第2軸22a回りに旋回するポジショナ第2アーム26
の旋回動と、前記第1軸19aと前記第2軸22aとの
交点を通り、かつ前記第2軸22a軸に対し45°の角
度の第3軸21a回りに旋回するワーク取付台24の回
転との相合作用によりワーク取付台のワークは、そのワ
ーク中心位置を基準に360°全方向に姿勢を変換す
る。
斜視図である。この実施例2もアーク溶接ロボットを例
示する。1は立設されているコラムベースであり、この
コラムベース1の共通の立面の上側に溶接ロボット2
を、また、下側にワーク把持ロボット3を配置し、前記
コラムベース1と並設された制御装置28によって前記
2台のアーク溶接ロボット2とワーク把持ロボット3と
を協調作業させるようにしたものである。
ス1の立面に基台4が固定され、この基台4に固定され
ている固定アーム5に鉛直軸線の第1軸7により水平旋
回する第1アーム6と、この第1アーム6に水平軸線の
第2軸9により上下旋回する第2アーム8と、この第2
アーム8に鉛直軸線の第3軸11により水平旋回する工
具把持アーム10とから構成されており、前記工具把持
アーム10には溶接トーチTを把持している。前記第2
アーム8にはリンク12が第2アーム8と平行に設けら
れており、第2アーム8の上下旋回時に前記溶接トーチ
Tが常に鉛直方向姿勢を保つよう工具把持アーム10を
制御するものである。
溶接ロボット2の基台4の下方のコラムベース1の立面
に基台13が固定され、この基台13に鉛直軸線の第1
軸15により水平旋回し、かつこの第1軸15と交差す
る水平軸線の第2軸16により上下旋回する第1アーム
14と、この第1アーム14に鉛直軸線の第3軸18に
より水平旋回し、かつこの第3軸18と交差する水平軸
線の第4軸19(第1水平軸線)により水平旋回する第
2アーム20と、この第2アーム20のフランジFにワ
ーク取付台24が取付けられたボジショナ23とから構
成されている。このワーク把持ロボット3の第1アーム
14にもリンク27が設けられており、第1アーム14
の上下旋回時に第2アーム20との結合部を常に水平姿
勢を保つようにしている。
軸線に対し45°の角度で第2アーム20の前方に傾斜
し、前記第4軸19により水平軸線(第1水平軸線)回
りに旋回するポジショナ第1アーム25と、このポジシ
ョナ第1アーム25に設けられ、前記第4軸19の軸線
(第1水平軸線)に対し45°の角度で第2アーム20
側に傾斜した軸線の第5軸22の軸線(第2水平軸線)
回りに旋回するポジショナ第2アーム26と、前記第4
軸19の軸線(第1水平軸線)と前記第5軸22の軸線
(第2水平軸線)の交点Pを通り、かつ前記第5軸22
の軸線(第2水平軸線)に対し45°の角度の第6軸2
1の軸線で(第3水平軸線)回りに旋回するフランジF
を備えている。このフランジFには前記ワーク取付台2
4が取付けられている。前記ポジショナ第1アーム25
は、その全体を第4軸19の水平軸線に対し45°の角
度で前方に傾斜させたものに限定されるものではなく、
前記第4軸19の水平軸線に対し直交して延在させ、ポ
ジショナ第2アーム26との結合部を第4軸19の水平
軸線に対し45°の角度で前方に屈曲した形状でも良
い。
すように、ワーク取付台24上にシリンダ32によって
ワークWをクランプ、アンクランプするクランパ31が
設けられており、このクランパ31によってクランプさ
れたワークWは溶接したい箇所WEを溶接ロボット2の
溶接トーチTによって溶接加工される。尚、ワークをク
ランプする際には、ワークの中心0が交点Pと一致する
ようにすることによりロボットの動作領域を最少にする
ことができる。
ークWの作業領域への搬入、搬出動作を行い、溶接加工
作業時にはワークの姿勢を制御して溶接部位を重力方向
に対して常にある姿勢、例えば、溶接トーチTに対して
ワークの溶接部位が鉛直状態の姿勢となるように、ある
いは、溶接部位が溶接トーチTの前進方向または後退方
向に少し傾いた姿勢となるようにワークの姿勢を一定に
保つように制御し、上側の溶接ロボット2と協調して作
業を行うものである。
ト3はワークWの3次元空間内の移動と姿勢の自由度を
有し、上側の溶接ロボット2は溶接トーチTが常に鉛直
方向に姿勢を固定された状態で3次元空間内の移動の自
由度を有してワークを溶接加工する。従って、下側のワ
ークの溶接部位が溶接トーチTに対して鉛直状態の姿勢
となるよう制御することにより、このワークに対し上側
から常に鉛直方向姿勢の溶接トーチTによってアーク溶
接溶融池が重力により垂れることなく溶接部位に留まっ
た状態で溶接することができる。
ワーク取付台24上にクランプされているワークWを、
点Pを基準に360°全方向の姿勢変換を可能とするも
のである。
線)の軸線回りに回転する第2アーム20によって前記
第4軸19(第1水平軸線)の軸線回りに旋回するポジ
ショナ第1アーム25の旋回動と、前記第4軸19の軸
線(第1水平軸線)に対し45°の角度で第2アーム2
0側に傾斜した軸線の前記第5軸22の軸線(第2水平
軸線)回りに旋回するポジショナ第2アーム26の旋回
動と、前記第4軸19の軸線(第1水平軸線)と前記第
5軸22の軸線(第2水平軸線)の交点Pを通りかつ前
記第5軸22の軸線(第2水平軸線)に対し45°の角
度の第6軸21の軸線(第3水平軸線)回りに旋回する
ワーク取付台24の回転との相合作用によりワーク取付
台24のワークWは、そのワーク中心位置0を基準に3
60°全方向に姿勢を変換する。
も、ワークWの動作角度が制限されることがなく、ワー
クWに対する溶接トーチTの作業方向の制限がなく溶接
加工することができる。また、ポジショナ23のみでワ
ークWの姿勢変換の動作を行うため、ロボット3の動作
が小さくなり振動が押さえられ加工品質を向上すると共
に、ワークWの姿勢変換時に基本3軸の動作がないた
め、サイクルタイムが向上する。さらに、ワーク取付台
24の重心位置が手首軸回転中心近傍に位置するため、
モータや減速機を小さくすることができる。
ット2とワーク把持ロボット3は共通のコラムベース1
の1つの面に取り付けられていることにより、設置環境
温度変化時に溶接ロボット2とワーク把持ロボット3と
のアームの伸縮が相殺され、アーム伸縮誤差が低減し協
調作業時の相対位置精度が確保される。
ト3の上下立体配置構成により、設備スペースを小さく
することができ、床面の省スペースが図られる。
持ロボット3の2台のロボットは共通のコラムベース1
をベースにしたツインアーム形態であるため、一度キャ
リブレーション作業を行うのみで設備を移設したとして
も、従来の対向配置のようなロボットのキャリブレーシ
ョン作業が不要となる。
項1及び請求項2のロボットにおいてはポジショナによ
りワークの360°の全方向の姿勢変換が実現でき作業
角度に制限なく加工することができると共に、加工品質
及びサイクルタイムを向上するすることができる。ま
た、モータや減速機を小さくすることができるのでコス
トダウンが図られる利点を有している。特に請求項1の
ロボットでは、3軸の少ない軸数によってワークの36
0°の全方向の姿勢変換を可能とし、構成部材を低減し
ているとともにワークの中心0が交点Pと一致するよう
にすることによりロボットの動作領域を最少にすること
ができる。さらに、前記の効果に加え、1つのコラムベ
ース面の上側に溶接トーチを鉛直に把持するロボットを
配置し、下側に前記ワークを把持するポジショナを備え
たロボットを配置して協調作業するようにした構成によ
り、設置環境温度の変化時のアーム伸縮誤差が低減し、
協調作業時の相対位置精度が確保され加工品質を向上す
る。また、上下ロボットを立体的に配置した構成により
複数のロボットを設置するスペースの省スペース化が図
られると共に、一度キャリブレーション作業を行うのみ
で設備を移動したとしても各ロボットの位置合わせのキ
ャリブレーション作業を不要とし、現地設置時の作業を
容易かつ迅速に行うことができる。また、必要最少限の
軸数で協調ロボットを構成できることから、教示作業も
簡単にでき教示時間も短縮できる。
示す斜視図
示す斜視図
面図
Claims (2)
- 【請求項1】共通のコラムベースの立面に2つの多関節
ロボットを上下配置し、上側のロボットに溶接トーチを
鉛直に把持し、下側のロボットにワークを把持させ、こ
の2つのロボットの強調作業によりワークを加工するロ
ボットであって、前記下側のロボットは、水平面に対し
45°の角度の第1軸線回りに旋回するポジショナ第1
アームと、前記ポジショナ第1アームに第2軸線回りに
旋回可能に結合されたポジショナ第2アームと、前記ポ
ジショナ第2アームに第3軸線回りに回転するワーク把
持部材とからなるフランジを設け、前記第2軸線は第1
軸線と45°の角度を持つ軸線上に配置され、前記第3
軸線は前記第1軸線と前記第2軸線との交点を通りかつ
前記第2軸線と45°の角度を持つ軸線上に配置され、
前記第1軸線、第2軸線及び第3軸線の交点Pにワーク
の中心が一致するよう配置されていることを特徴とする
ロボット。 - 【請求項2】共通のコラムベースの立面に2つの多関節
ロボットを上下配置し、上側のロボットに溶接トーチを
鉛直に把持し、下側のロボットにワークを把持させ、こ
の2つのロボットの強調作業によりワークを加工するロ
ボットであって、前記下側のロボットは、第1鉛直軸線
回りに水平旋回し、かつ前記第1鉛直軸線に対し直交す
る第1水平軸線回りに回転するアームと、このアームに
設けられ第2鉛直軸線回りに水平旋回し、かつこの第2
鉛直軸線に対し直交する第2水平軸線回りに旋回し第2
水平軸線と交差する軸線方向に延在したポジショナ第1
アームと、前記ポジショナ第1アームに結合され第3水
平軸線回りに旋回するポジショナ第2アームと、前記ポ
ジショナ第2アームに結合され第4水平軸線回りに回転
するワーク把持部材とからなるフランジを設け、前記第
3水平軸線は第2水平軸線と45°の角度を持つ軸線上
に配置され、前記第4水平軸線は前記第2水平軸線と前
記第3水平軸線との交点を通りかつ前記第3水平軸線と
45°の角度を持つ軸線上に配置され、前記第2水平軸
線と第3水平軸線の交点Pにワークの中心が一致するよ
う配置されていることを特徴とするロボット。
Priority Applications (1)
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JP15459299A JP3511485B2 (ja) | 1998-10-08 | 1999-06-02 | ロボット |
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JP10-300302 | 1998-10-08 | ||
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