JP3738370B2 - ロボット用防振装置 - Google Patents
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Description
【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 (2)
- 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。
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