JPH0253539A - 産業用ロボットの加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は産業用ロボットの加工ヘッドに係り、特に加工
ヘッド部の重量を低減して、小型で高い加工精度を備え
る産業用ロボットの加工ヘッドに関する。

（従来の技術） カブラン水車のランナ羽根やガイドベーンなど複雑な３
次元曲面を有する機械部品の表面の仕上げ加工を実施す
る場合は、駆動装置の出力軸先端に砥石中などの仕上工
具を装着したハンドグラインダー４ｒどの加工装置が用
いられている。

加１作業を行なう場合は、ハンドグラインダーによって
加工対象物表面を研削した後に、ゲージによって寸法を
確認し、所定の寸法に達するまで上記グラインダー掛け
と、ゲージ計測とを繰り返して、仕上げ加工を実施して
いる。

しかし４丁から上記のハンドグラインダーによる研削作
業および寸法計測作業は、全て作業員の手作業となるた
め加工精度が低く、また飛散する研削粉が充満する作業
環境で実施されるため、その防′Ｓ管理をｍ重に実施す
る必要があった。

上記問題点を解決するためにアーム先端部に研削用■貝
を装着した産業用ロボットの加工ヘッドを使用して、仕
上げ加工を自動的に無人で実施する研削装置も一部で実
用化されている。

この研削１置によれば、予めフライス加工等によって所
定寸法近くまで粗仕上げされた３次元曲面を有する被加
工部品は、アーム先端に装着された研削工具によって高
精度に研磨される。ロボットアームの動きは、ロボット
本体に装備したティーチングプレイバック機構または数
値制御Ｉ（ＮＣ）機構によって自動的に制御されるため
、加工対象面が高精度に仕上げられるとともに、無人化
運転が可能となり、部品の加二［工程が大幅に改善され
る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒ（発明が
解決しようとする課題） しかしながら従来の産業用ロボットの加工ヘッドにＪ３
いては、アームの先端に装着した加工工具を駆動させる
ための駆動力を発生し伝達する駆動装置（アクチュエー
タ）、減速歯車機構、リンク機構などがアーム内に装備
されるため、アーム自体の荷重が大きくなる欠点がある
。アームの自重の増大によって必然的にアームを駆動す
るロボット本体が大型化し、複雑な機構を有することと
なり、ロボット設備の製造費が膨大になる傾向がある。

そのため設備費を抑制し軽量化を図るアクチュエータを
含めた加工ヘッドの全重量が制限され、必然的に加工ヘ
ッドのψ位重量当りの加工工具の出力が低く抑制され、
加工作業が効率的に実施できない問題点がある。

また加工ヘッドの重陽が大きいためにアームが移動する
際に、加工工具と被加工物との接触圧力がアームのＢ　
ｆｈにより大きく変化し、高い加工精度が得られないと
いう問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、加工ヘッド部の１譬を軽減して、小型で高い加工精
度を備える産業用ロボットの加工ヘッドを提供すること
を目的とする。

（発明の構成） （課題を解決するための手段） 本発明は、アーム先端に装着した加工工具を有し、駆動
装置から伝達された駆動力によって加工工具を駆動する
産業用ロボッｌ−の加工ヘッドにおい・で、駆動装置を
加工ヘッドから分離してアームから隔離した位置に配設
するとともに、加工工具と駆動装置とをフレキシブルシ
ャフトで接続したことを特徴とする。

（作用） 上記構成の産業用ロボットの加工ヘッドによれば、アー
ム先端に装着した加工工具を駆動する駆動装置を、加工
ヘッドから分離してアームから隔離した位置に配設して
いるため、加工ヘッド自体の１出が大幅に低減され、ア
ームに作用する荷重も小さい。そのためアームを旋回駆
動する機構が大幅に簡素化され、ロボット全体の小型軽
量化が図られ、ロボッ１一般備を安価に製造することが
できる。

また、加工工具を駆動する駆動力は、隔離した位置に配
設された駆動装置から軽量なフレキシブルシャフトによ
って効率的に伝達される。この場合、加工ヘッドに作用
する荷重は、加工ヘッドに一端を接続したフレキシブル
シャフトの荷重のみとなる。この荷重は、歯車機構およ
びリンク機構等を装備した従来の加工ヘッドと比較して
極めて小さくなる。そのため、ロボット本体の機構を小
型化、簡素化することが可能となり、また加工ヘッドの
甲位重Ｒ当りの加工工具の出力を大きく設定することが
可能となる。また加工ヘッドおよびアームの重層が軽減
されることにより、アームの揺動時における加工工具と
被加工部品との接触圧力が低減される。

そのため、加工抵抗の変動が抑制され、加工効率が著し
く向上するとともに、高い精度で加工作業を実施するこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。第１図は本発明に係る産業用ロボットの加工ヘ
ッドの一実施例を足す断面図である。

本実施例の産業用ロボットの加工ヘッド１は、０ボツＩ
〜アーム２の先端に装着した加工工具としての砥石ＩＩ
３を有し、駆動装置４から伝達された駆動力によって砥
石車３を駆動する産業用ロボツトの加工ヘッドにおいて
、駆動装置４を加工ヘッド１−一ら分離してロボットア
ーム２から隔離した位置に配設するとともに、加工工具
としての砥石車３と駆動装置４とをフレキシブルシャフ
ト５で接続して構成される。

ロボットアーム２の先端部には、取付ベース６を介して
コの字状断面を有する第１アーム７が装着され、第１ア
ーム７の一方の側面には第１軸８を介して第２アーム９
が回動自在に取付けられる一方、第１アーム７の他方の
側面には固定金具１０を介してフレキシブルシャフト５
が接続される。

また第１アーム７の側面には、外部ばね受Ｇノ１１が固
定される一方、第１軸８の端部には、内部ばね受け１２
が固着されており、外部ばね受け１１と内部ばね受け１
２とは′ｆ＆巻ばね１３で接続され、第２アーム９が第
１軸８を中心に被加工物方向に回動するように付勢され
ている。

さらに第２アーム９の下端部には、第２軸１４を介して
加工工具である砥石車３が回転自在に装着されている。

砥石車３は、第２軸１４に貫装された磁石押え１５ａ、
１５ｂによって両面から挾まれて固定されている。

一方、駆動装置４は駆動モータ４ａと減速機４ｂとから
構成され、減速機４ｂの出力軸にはフレキシブルシャフ
ト５の一端が接続されている。

フレ駐シブルシャフト５は、屈曲自在なアウタデユープ
５ａと、アウタチューブ５ａ内に回転自在に挿通され、
減速＆１４ｂの回転力を砥石車３に伝達りるインナシャ
フト５ｂとから構成される。

ｙＡ速機４ｂから導出されたアウタチューブ５８は、第
１アーム７に嵌挿されたカラー１６に固定金具１０を介
して固定されている。

一方減速１１４ｂの出力軸に一端を接続されたインナシ
ャフト５ｂの他端は、砥石車３が固着された第２軸１／
４に接続される。

第２アーム９の側面には、回転するインナシャフト５ｂ
の周囲を被うように中空筒状のシ１！フトカバー１７が
装着され、また第２図に示すように砥石車３の上縁外周
部を被うように保護カバー１８が装着されている。

加工ヘッド１を先端に装着したロボットアーム２はティ
ーヂングブレイバック機構またはＮＣｆｌｌＪａｌｌ機
構等の制闇機構によって、予め入力された移動指示デー
タに基づいて移ｖＪｔｆｔ回し、被加工対象物の表面に
沿って移動する。駆動装置４の減速機４ｂの出力軸に接
続されたインナシャフト５ｂの回転力は第２軸１４に伝
達され、砥石車３を回転さける。

このとき加工ヘッド１から分離して設置された駆Ｏノ装
置４と、加工ヘッド１との相対位置の変化は、フレキシ
ブルシャフト５によって吸収される。

また砥石車３は、渦巻ばね１３によって被加工対象物方
向に付勢された第２アーム９に装着されているため、砥
石車３と被加工物との接触圧力は常に一定値に維持され
る。そのため、本加工ヘッド１をロボットアーム２の先
端に取付けて、被加工対象物の表面上を移動させる際に
、ロボットアーム２の揺動によって生じる研削特性の不
安定さが軽減され、加工表面の研削仕上を滑かに均一に
実施することができる。

また加工工具としての砥石車３に駆動力を伝達する手段
を軽量なフレキシブルシャフト５で構成しているため、
加工ヘッド１に作用する荷重が、従来例と比較して極め
て低くなる。そのため、研削砥石車３の研磨面に加工ヘ
ッド１の荷重が直接作用することは少なく、砥石車３の
移動が滑かになるとともに、曲面の研削精度を高くする
ことができる。

またロボットアーム２が軽量化されるため、ロボット本
体の駆動機構を小型に簡素に構成することが可能となり
、また加工ヘッド１の中位重量当りの加工１４の出力を
大きく設定できるなど、効率的な［１ボツト設備を安価
にＩｉｌ造する上で極めて有効である。

次に本発明の伯の実施例について第３図を参照して説Ｉ
ｌｌ　リ”る。なお第１閏に示す実施例と同一要素には
同一符号を付して、その詳細説明は省略する。木実ｉｆ
Ａ例の産業用ロボットの加工ヘッド１ａは、加ＩＩＪＩ
としてディスクグラインダー１９などの薄い円板状の研
削工具をロボット−アーム２の先端に装着して構成され
る。

取付ベース２０の内面には、かさ歯車２１ａを固着した
回転軸２２ａが一対のブラケット２３ａ。

２３ｂによって回転自在に支持され、回転軸２２ａには
、図示しない駆動装置から導出されたインナシャフト５
ｂの他端が接続される。またかさ歯車２１ａに噛み合う
かさｍ車２１ｂを固着した回転軸２２ｂがブラケット２
４ａ、２４ｂによって回転自在に支持されている。そし
てディスクグラインダー１９は回転軸２２ｂの下端に止
めねじ２５によって固定されている。

図示しない駆動装置からの駆動力はフレキシブルシャツ
１−５のインナシャ７１〜５ｂによって回転軸２２ａに
伝達され、さらに一対のかさ歯車２１ａ、２１ｂによっ
て回転軸の方向が９０度変換され、回転軸２２ｂに伝達
される。回転軸２２ｔ）に一体内に固着されたディスク
グラインダー１９は、所定の回転数で高速回転し、加工
対象物の表面を研磨する。

本実施例においても、駆動装置からの駆動力はフレキシ
ブルシャフト５を介して伝達される機構を有しているた
め、加工ヘッド１ａのＥＩ［は低く抑制される。したが
って第１図に示す実施例と同様にロボッ］・本体機構を
小型簡素に構成することが可能となり、加工精度を向上
させることができる。

以上の実施例の説明では、円板状の研削砥石を加工工具
として使用した加工ヘッドの例で示しているが、本発明
の加工ヘッドは上記のような工具の種類、用途に限定さ
れることなく、広く適用することができる。

すなわち円板状砥石以外に円錐状砥石や砲弾型砥石にも
適用できることはもちろん、砥石以外の加工工具、例え
ばロークリファイル、パフ等の他に、エンドミル等の切
削工具を装着して使用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り、本発明に係る産業用ロボットの加工ヘ
ッドによれば、アーム先端に装着した加工工具を駆動す
る駆動装置を、加工ヘッドから分離してアームから隔離
した位置に配設しているため、加工ヘッドの重量が大幅
に低減され、アームに作用する荷重−ｂ小さい。そのた
めアームを旋回駆動する機構が大幅に簡素化され、ロボ
ット全体の小型軽量化が図られ、ロボット設備を安価に
製造することができる。

また、加工工具を駆動する駆動力は、隔離した位置に配
設された駆動装置から軽小なフレキシブルシャフトによ
って効率的に伝達される。そのため加工ヘッドに作用す
る荷重は、加工ヘッドに一端を接続したフレキシブルシ
ャフトの・荷重のみとなる。この荷重は、歯車機構およ
びリンク機構等を装備した従来の加工ヘッドと比較して
極めて小さくなる。そのため、ロボット本体の機構を小
型化、簡素化することが可能となり、また加工ヘッドの
単位型は当りの加工工具の出力を大きく設定、すること
が可能となる。また加工ヘッドおよびアームの重Ｍが軽
減されることにより、アームの揺！７１ＦＲにおける加
工工具と被加工部品との接触圧力が低減される。

そのため、ロボッ１−アームの揺動による加工抵抗の変
動が抑制され、加工効率が著しく向上するとともに、高
い精度で加工作業を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る産業用ロボットの加工ヘッドの一
実施例を示す断面図、第２図は第１図における■−■矢
視側面図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。 １．１ａ・・・加工ヘッド、２・・・ロボットアーム、
３・・・砥石車（加工工具）、４・・・駆動装置、４ａ
・・・駆動モータ、４ｂ・・・減速機、５・・・フレキ
シブルシャフト、５ａ・・・アウタチューブ、５ｂ・・
・インナシャフト、６・・・取付ベース、７・・・第１
アーム、８・・・第１軸、９・・・第２アーム、１０・
・・固定金具、１１・・・外部ばね受け、１２・・・内
部ばね受け、１３・・・渦巻ばね、１４・・・第２軸、
１５ａ、１５ｂ・・・砥石押え、１６・・・カラー、１
７・・・シＶフト力バー　１８・・・保護カバー、１９
・・・ディスクグラインダー　２０・・・取付ベース、
２１ａ、２１ｂ・・・かさ歯車、２２ａ、２２ｂ・・・
回転軸、２３ａ、２３ｂ、２４ａ。 ２４ｂ・・・ブラケツＩ・、２５・・・止めねじ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーム先端に装着した加工工具を有し、駆動装置から伝
   達された駆動力によつて加工工具を駆動する産業用ロボ
   ットの加工ヘッドにおいて、駆動装置を加工ヘッドから
   分離してアームから隔離した位置に配設するとともに、
   加工工具と駆動装置とをフレキシブルシャフトで接続し
   たことを特徴とする産業用ロボットの加工ヘッド。