JP3738370B2

JP3738370B2 - ロボット用防振装置

Info

Publication number: JP3738370B2
Application number: JP25932994A
Authority: JP
Inventors: 高博早田; 文生隈井
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JPH0890482A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、産業用ロボットの手首部に取りつける工具等の振動を吸収するロボット用防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばロボットアームの先端にグラインダなどの工具を取り付け、鋳物のバリをとるような作業をする場合、工具の振動が激しいので、工具の振動をロボットアームに伝達しないように工具とロボットアームの間に振動吸収体を挿入してある。図６はその構造を示す断面図で、１はロボットアーム、１１はロボットアーム１の先端に設けたフランジ、２は振動発生体となる工具、２１は工具を保持する保持プレート、３はゴムなどからなる振動吸収体で、両端に取りつけたねじ３１によってフランジ１１と保持プレート２１の間に固定してある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、工具と保持プレートの自重によって振動吸収体が引き伸ばされた状態で平衡を維持しているため、工具の位置がロボットアームの姿勢が変わる度に、振動吸収体は異なった方向の引張り荷重と剪断荷重を受けて変形する。また、振動吸収体が引張り荷重を受けた状態で長期間使用すると、荷重を受けた方向に変位する経時的変化を生じる。
その結果、ロボットアームと工具との相対的位置が変動し、工具の制御点である先端部の位置がずれて、ロボットを動作させる軌跡が変動するという問題があった。
本発明は、振動吸収体の変位量を復元範囲内に抑えて、工具の制御点のずれを防止するロボット用防振装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、ロボットアームの先端に設けたフランジと、前記フランジに対向して設けた保持プレートと、前記保持プレートに固定した工具と、前記フランジと前記保持プレートを結合する振動吸収体とを備えたロボット用防振装置において、前記振動吸収体は、前記フランジの円周方向に等間隔に少なくとも２個設け、かつ前記保持プレートの前記フランジに対向する面に対して水平方向の振動を吸収する第１の振動吸収体と、前記フランジの円周方向に等間隔に少なくとも３個設け、かつ前記保持プレートの前記フランジに対向する面に対して垂直方向の振動を吸収する第２の振動吸収体とからなり、前記第１の振動吸収体は、前記保持プレートの上部に固定した金属からなる中空円筒状の内側カラーと、前記内側カラーの外周に固定した中空円筒状の防振ゴムと、内周に前記防振ゴムを固定し、かつ外周側を前記フランジに固定した外側カラーと、前記内側カラーの上端に当接するようにして、前記内側カラーの上部に配置され、外周に段付部を有するリング状のストッパと、前記内側カラーの中空部に通すとともに前記ストッパの上部に配置したナットと螺合し、前記ストッパとともに前記内側カラーを前記保持プレートに締付固定する取付ボルトと、前記ストッパの段付部の小径部と前記フランジに設けた取り付け穴との間および前記段付部の下面と前記フランジの上面との間に設け、かつ前記防振ゴムの復元可能な変位量の範囲内の隙間と、前記外側カラーおよび前記防振ゴムと前記保持プレートとの間に設け、かつ前記防振ゴムの復元可能な変位量の範囲内の隙間とを設け、前記第２の振動吸収体は、前記保持プレートに固定した中空円筒状のカラーと、前記カラーの上部に、かつカラーの上面を押し付けるように配置した押し付け板と、前記カラーの外側に設け、かつ前記フランジと前記保持プレートとの間に挿入された中空状の下側防振ゴムと、前記カラーの外側に設け、かつ前記フランジと前記押し付け板との間に配置した上側防振ゴムと、前記下側防振ゴムおよび上側防振ゴムのそれぞれ前記フランジ、前記押し付け板、および前記保持プレートとの接触する部分に設けた金属製保護板と、前記カラーの中空部に通すとともに前記押し付け板の上部に配置したナットと螺合する取付ボルトとを備え、前記カラーを、前記下側防振ゴム、前記フランジ、および上側防振ゴムに順に貫通させ、かつ、これらを前記押し付け板と保持プレートとで挟持するようにして、前記保持プレートに固定したものである。
また、前記第２の振動吸収体のカラーの長さは、前記上側防振ゴム、前記フランジ、前記下側防振ゴム、および前記保持プレートの各厚みを合わせた長さより短くしたものである。
【０００５】
【作用】
上記手段により、第１の振動吸収体によって、保持プレートのフランジに対向する面に対して水平方向の振動を吸収し、第２の振動吸収体で、保持プレートのフランジに対向する面に対して垂直方向の振動を吸収する。
また前記水平方向の振動による保持プレートの変位量は、ストッパの段付部の小径部と取付穴との間の隙間量に制限され、上記垂直方向の振動による保持プレートの上方向の変位量は保持プレートと外側カラーの下面との間の隙間量の範囲に制限され、保持プレートの下方向の変位量はストッパの段付部の下面とフランジの上面との間の隙間量の範囲に制限されるので、工具の制御点である先端部の位置がずれて、ロボットを動作させる軌跡が変動するという問題を防ぐことができる。
なお、カラーの長さは、上側防振ゴム、フランジ、下側防振ゴム、保持プレートの各厚みを合わせた長さより短くしてあるので、上側防振ゴム、下側防振ゴムに予圧を加えることができ、上側防振ゴムおよび下側防振ゴムとフランジ、保持プレート、押し付け板のそれぞれとの間に隙間が開くことはない。また、予圧の大きさはカラーの長さを調節することによって、適当な値にすることができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の実施例を示す側断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面に沿う平断面図である。
図において、１はロボットアーム、１１はロボットアーム１の先端に固定した円板状のフランジで、円周方向に等間隔に４個の取付穴１２を備えている。２は振動発生体となる工具、２１は工具を保持する保持プレートで、フランジ１１の取付穴１２と同じピッチで取付穴２２を備え、フランジ１１に対向するように配置してある。４はフランジ１１の円周方向に等間隔に４個配置した第１の振動吸収体で、保持プレート２１のフランジ１１に対向する面に対して水平方向の振動を吸収するようにしてある。５は各第１の振動吸収体４の間に配置した第２の振動吸収体で、保持プレート２１のフランジ１１に対向する面に対して垂直方向の振動を吸収するようにしてある。第１の振動吸収体４および第２の振動吸収体５のそれぞれ両端は、フランジ１１の取付穴１２および保持プレート２１の取付穴２２に固定してある。
【０００７】
図３は第１の振動吸収体４の構造を示す側断面図である。図において、４１は金属からなる中空円筒状の内側カラー、４２は内側カラー４１の外周に固定した防振ゴム、４３は防振ゴム４２の外周に固定した外側カラー、４４は内側カラー４１の内径と同じ内径を備え、外周に段付部４４ａを有するリング状のストッパ、４５はストッパ４４と内側カラー４１の中に通した取付ボルト、４６は取付ボルト４５に噛み合うナットで、内側カラー４１およびストッパ４４を保持プレート２１に固定する。
内側カラー４１の一方端は保持プレート２１に固定し、他方端にはストッパ４４を密着させてあり、ストッパ４４の段付部４４ａの小径部と取付穴１２との間および段付部４４ａの下面とフランジ１１の上面との間には、防振ゴム４２の復元可能な変位量の範囲内の隙間量Ｇを設けてある。外側カラー４３の一方端はフランジ１１に固定してあり、他方端と保持プレート２１の上面との間には、防振ゴム４２の経時的な変位を含めた復元可能な変位量の範囲内の隙間量Ｇを設けてある。
図４は第２の振動吸収体５の構造を示す側断面図である。図において、５１は保持プレート２１の取付穴２２に挿入してある中空円筒状のカラー、５２はカラー５１の外側に設けた中空状の下側防振ゴムで、フランジ１１と保持プレート２１との間に挿入されており、フランジ１１と保持プレート２１に接触する部分には金属製の保護板５２１、５２２を備えてある。５３は上側防振ゴムで、フランジ１１とカラー５１の上面を押し付ける押し付け板５４との間に配置してあり、フランジ１１と押し付け板５４との接触する部分には金属製の保護板５３１、５３２を備えてある。５５はカラー５１の中を通した取付ボルト、５６は取付ボルト５５に噛み合うナットで、上側防振ゴム５３をフランジ１１に押し付け、さらにフランジ１１を介して下側防振ゴム５２を保持プレート２１に押し付けている。なお、カラー５１の長さは、上側防振ゴム５３、フランジ１１、下側防振ゴム５２、保持プレート２１の各厚みを合わせた長さより短くすることによって、上側防振ゴム５３、下側防振ゴム５２に予圧を加えている。また、予圧の大きさはカラー５１の長さを調節することによって、適当な値にすることができる。
【０００８】
いま、工具２によって振動が発生すると、保持プレート２１は任意の方向に振動して変位を繰り返す。
保持プレート２１が上方向に変位すると、第１の振動吸収体４の内側カラー４１とストッパ４４、および第２の振動吸収体５のカラー５１が上方向に変位する。その結果、第２の振動吸収体５の下側防振ゴム５２が圧縮されて、振動を吸収する。
このとき、第１の振動吸収体４の防振ゴム４２には剪断力が作用するが、剪断方向のバネ定数の方が圧縮方向のバネ定数より小さいため、ほとんどの荷重は下側防振ゴム５２が受ける。また、防振ゴム４２の外側カラー４３はフランジ１１に固定されていて変位しないため、保持プレート２１の上方向の変位量は保持プレート２１と外側カラー４３の下面との間の隙間量Ｇの範囲に制限される。
保持プレート２１が下方向に変位すると、第１の振動吸収体４の内側カラー４１とストッパ４４、および第２の振動吸収体５のカラー５１が下方向に変位する。その結果、第２の振動吸収体５の上側防振ゴム５３が圧縮されて、振動を吸収する。
このとき、上方向の変位と同じく、第１の振動吸収体４の防振ゴム４２には剪断力が作用するが、剪断方向のバネ定数の方が圧縮方向のバネ定数より小さいため、ほとんどの荷重は上側防振ゴム５３が受ける。また、保持プレート２１の下方向の変位量はストッパ４４の段付部４４ａの下面とフランジ１１の上面との間の隙間量Ｇの範囲に制限される。
【０００９】
次に、保持プレート２１が左右方向に変位すると、第１の振動吸収体４の内側カラー４１とストッパ４４および第２の振動吸収体５のカラー５１が左右横行に変位する。その結果、防振ゴム４２が圧縮されて振動を吸収する。
このとき、防振ゴム４２は円筒形であるので、保持プレート２１が保持プレート２１と平行な左右どちらの方向に変位しても常に圧縮される。また、防振ゴム４２を固定している内側カラー４１は保持プレート２１に固定してあるので、防振ゴム４２が左右の振動によってずれることはなく、水平方向の振動による変位量は、ストッパ４４の段付部４４ａの小径部と取付穴１２との間の隙間量Ｇの範囲内に制限される。また、第２の振動吸収体５の下側防振ゴム５２および上側防振ゴム５３は剪断力を受けるが、剪断方向のバネ定数の方が圧縮方向のバネ定数より小さいため、ほとんどの荷重は第１の振動吸収体４の防振ゴム４２で受ける。
また、図５に示すように、保持プレート２１の中心軸に対するねじり方向の振動については、左右方向と同じ作用で振動を吸収し、保持プレート２１を折り曲げるような、保持プレート２１の平面に平行な軸の回りのモーメントについては、上下方向と同じ作用で振動を吸収する。
なお、上記実施例では振動吸収のために防振ゴムを使用した例について説明したが、防振ゴムの代わりにバネやエアダンパー等の振動を吸収できるるものであれば同様の効果が得られる。
また、上記実施例では第１の振動吸収体および第２の振動吸収体をそれぞれ４個備えた場合について説明したが、第１の振動吸収体は最低２か所、第２の振動吸収体は最低３か所あればよい。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、工具を保持する保持プレートとロボットアームのフランジとの間に、保持プレートのフランジに対向する面に対して平行な方向の振動と、垂直な方向の振動を吸収する２種類の振動吸収体を設け、保持プレートの変位量を振動吸収体の復元性のある範囲内に制限するようにしてあるので、ロボットアームと工具との相対的位置が大きく変動することがなく、安定したロボットを動作させる軌跡が得られるロボット用防振装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施例を示すＡ−Ａ断面に沿う平断面図である。
【図３】本発明の実施例の第１の振動吸収体を示す側断面図である。
【図４】本発明の実施例の第２の振動吸収体を示す側断面図である。
【図５】本発明の実施例の吸収する振動の方向を示す説明図である。
【図６】従来例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ロボットアーム、１１フランジ、１２、２２取付穴、２工具、２１保持プレート、４第１の振動吸収体、４１内側カラー、４２防振ゴム、４３外側カラー、４４ストッパ、４４ａ段付部、４５、５５取付ボルト、４６、５６ナット、５第２の振動吸収体、５１カラー、５２下側防振ゴム、５３上側防振ゴム、５４押し付け板

Claims

ロボットアームの先端に設けたフランジと、前記フランジに対向して設けた保持プレートと、前記保持プレートに固定した工具と、前記フランジと前記保持プレートを結合する振動吸収体とを備えたロボット用防振装置において、
前記振動吸収体は、
前記フランジの円周方向に等間隔に少なくとも２個設け、
かつ前記保持プレートの前記フランジに対向する面に対して水平方向の振動を吸収する第１の振動吸収体と、
前記フランジの円周方向に等間隔に少なくとも３個設け、かつ前記保持プレートの前記フランジに対向する面に対して垂直方向の振動を吸収する第２の振動吸収体とからなり、
前記第１の振動吸収体は、
前記保持プレートの上部に固定した金属からなる中空円筒状の内側カラーと、
前記内側カラーの外周に固定した中空円筒状の防振ゴムと、
内周に前記防振ゴムを固定し、かつ外周側を前記フランジに固定した外側カラーと、
前記内側カラーの上端に当接するようにして、前記内側カラーの上部に配置され、外周に段付部を有するリング状のストッパと、
前記内側カラーの中空部に通すとともに前記ストッパの上部に配置したナットと螺合し、前記ストッパとともに前記内側カラーを前記保持プレートに締付固定する取付ボルトと、
前記ストッパの段付部の小径部と前記フランジに設けた取り付け穴との間および前記段付部の下面と前記フランジの上面との間に設け、かつ前記防振ゴムの復元可能な変位量の範囲内の隙間と、
前記外側カラーおよび前記防振ゴムと前記保持プレートとの間に設け、かつ前記防振ゴムの復元可能な変位量の範囲内の隙間とを設け、
前記第２の振動吸収体は、
前記保持プレートに固定した中空円筒状のカラーと、
前記カラーの上部に、かつカラーの上面を押し付けるように配置した押し付け板と、
前記カラーの外側に設け、かつ前記フランジと前記保持プレートとの間に挿入された中空状の下側防振ゴムと、
前記カラーの外側に設け、かつ前記フランジと前記押し付け板との間に配置した上側防振ゴムと、
前記下側防振ゴムおよび上側防振ゴムのそれぞれ前記フランジ、前記押し付け板、および前記保持プレートとの接触する部分に設けた金属製保護板と、
前記カラーの中空部に通すとともに前記押し付け板の上部に配置したナットと螺合する取付ボルトとを備え、
前記カラーを、前記下側防振ゴム、前記フランジ、および上側防振ゴムに順に貫通させ、かつ、これらを前記押し付け板と保持プレートとで挟持するようにして、前記保持プレートに固定したことを特徴とするロボット用防振装置。
前記第２の振動吸収体のカラーの長さは、前記上側防振ゴム、前記フランジ、前記下側防振ゴム、および前記保持プレートの各厚みを合わせた長さより短くした請求項１記載のロボット用防振装置。