JPH0435823A - 作業工具旋回装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、多種少量生産における部品の挿入、取出し、
組立て等に使用する汎用性に富んだ産業用ロボットの先
端部等に取付けられ任意の方向から所定の作業を行うよ
うに構成された作業工具旋回装置に関する。

［従来技術］ 最近、あらかじめ決められた作業位置に作業工具を移動
させ、その位置であらかじめ決められた作業を行うよう
に制御されたティーチングプレイバック方式のロボット
が組立て作業等に数多く利用されているが、その利用が
進むにしたがってその先端に取付ける作業工具およびそ
の作業工具を任意の姿勢に保持する各種装置が開発され
ている。

中でも、作業工具の汎用性を高めるためにワークの形状
に応じて作業工具の姿勢を変更するようにした作業工具
旋回装置は組立て作業の複雑化にともないその需要が増
大している。この作業工具旋回装置の一例として第４図
に示すねじ締めユニットを一端に持つ作業工具旋回装置
２がある。この作業工具旋回装置２はロボットの先端部
に取付けられており、その先端部で第１シリンダ５の作
動により昇降する昇降台４を有し、この昇降台４には下
方に延びる駆動軸（図示せず）を持つ第１サーボモータ
６が固゛定されている。この第１サーボモータ６の駆動
軸には取付は台７が固定されており、この取付は台７に
は水平方向に延びる駆動軸（図示せず）を持つ第２サー
ボモータ８が固定されている。この第２サーボモータ８
の駆動軸には減速機９を介して旋回軸１０が一体に回転
するように連結されており、この旋回軸１０にはこれと
交叉するようにねじ締めユニット１１の一部を構成する
スプラインシャフト１２が固定されている。このスプラ
インシャフト１２にはドライバ台１４が摺動自在に案内
されており、このドライバ台１４はスプラインシャフト
１２の上端を連結する上ブラケット１３ａに固定された
第２シリンダ１９の作動によりスプラインシャフト１２
に沿って昇降するように構成されている。また、前記ド
ライバ台１４にはモータ取付は台１５を介して駆動モー
タ１６がその駆動軸（図示せず）を下方にして固定され
ており、この駆動軸の回転が前記第２サーボモータ８の
駆動軸と交叉する方向に延びるドライバビット１８に伝
達されるように構成されている。

一方、前記スプラインシャフト１２の下端にはこれらを
連結するように下ブラケット１３ｂが固定されており、
この下ブラケット１３ｂには先端を閉じるように付勢さ
れた一対のチャック爪２０ａを持つチャックユニット２
０が前記ドライバビット１８の先端を案内するように連
結されており、チャック爪２０ａに保持されたねじ（図
示せず）を所定の位置に締付けるように構成されている
。

［発明が解決しようとする課題］ この作業工具旋回装置では、ねじ締めユニット１１が所
定作業位置上に達すると、あらかじめ決められた角度だ
け、第１サーボモータ６および第２サーボモータ８が回
転し、ねじ締めユニット１１をワーク（図示せず）上の
所定作業位置に適した姿勢に保持する。この時、第１サ
ーボモータ６を回転させて取付は台７を水平面上に旋回
させる場合はねじ締めユニット１１の重量が第１サーボ
モータ６の駆動軸の回転方向と無関係な方向に作用して
いるため第１サーボモータ６の回転トルクに影響を与え
ることがなく、第１サーボモータ６はその回転方向に拘
らず一定の回転トルクを出力する。

しかしながら、第２サーボモータ８はねじ締めユニット
１１を垂直方向に旋回させる関係でその重量が駆動軸の
回転方向の回転トルクとして駆動軸に作用し、所定回転
角だけ回転するように指令値を与えても、ねじ締めユニ
ット１１が直立姿勢から傾斜する場合には、ねじ締めユ
ニット１１が所定の傾斜角以上に回転する。また、逆に
ねじ締めユニット１１が傾斜姿勢から直立姿勢に復帰す
る場合には、ねじ締めユニット１１の重量が第２サーボ
モータ８の回転トルクを減じる回転トルクとなって駆動
軸に作用し、ねじ締めユニット１１の傾斜姿勢が直立姿
勢に復帰しないことがある。そのため、ねじ締めユニッ
トＩｔを所定の姿勢に変更するのに時間を要するばかり
か、ねじ締めユニット１１を所定の傾斜姿勢に保持して
後もねじ締めユニット１１の重量が第２サーボモータ８
の駆動軸を回転させる方向に作用し、ねじ締めユニット
１１が作動中にも作業工具旋回装置２が作動し、ねじ締
めユニ・ソト１１が正常に作業できない等の欠点が生じ
ている。

本発明は上記欠点の除去を目的とするもので、作業工具
を垂直方向に旋回させる際に作業工具の重量を軽減する
装置を付設した作業工具旋回装置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］ 上記課題を解決するため、取付は台に水平に延びる駆動
軸を持つサーボモータが一体に取付けられており、この
駆動軸にこれと交叉する方向に延びる作業工具が一体に
回転するように取付けられている。また、前記駆動軸に
はこれと一体に回転しかつ駆動軸と交叉する方向に延び
るレバーが固定されており、作業工具と一体に回転する
ように構成されている。

一方、前記取付は台にはサーボモータの上方に位置して
ガイドブロックが回動自在に取付けられており、このガ
イドブロックには駆動軸と交叉する方向に延びるシャフ
トが摺動自在に案内されている。また、前記シャフトは
ばねにより上方に付勢されており、しかもこのシャフト
の下端には前記レバーが回転自在に連結されている。

［作用コ 上記作業工具旋回装置では、取付は台に固定されたサー
ボモータに所定傾斜姿勢に応じて所定指令値が与えられ
、サーボモータが所定角度回転すると、その駆動軸とと
もに作業工具が垂直方向に一体に回転する。この時、作
業工具が傾斜すると、その重量が駆動軸に加わり、サー
ボモータの出力トルクを増す方向に影響を与えるが、作
業工具の傾斜にともなってレバーが回動する。これにと
もなってシャフトがガイドブロックとともに回動しなが
ら、ばねに逆らってガイドブロック内を摺動する。その
ため、作業工具の傾斜にともなってばねの弾性力が増大
し、作業工具の重量を相殺する。

したがって、サーボモータに与えられる指令値に正確に
対応してサーボモータはトルクを出力し、作業工具を所
定の傾斜姿勢に保持することができる。また、逆に作業
工具を直立させるためにサーボモータを逆方向に回転さ
せる場合にも、作業工具の重量がばねの弾性力により相
殺されているため、サーボモータに与えられる指令値に
正確に対応してサーボモータはトルクを出力し、作業工
具を直立する姿勢に復帰させることができる。

さらに、作業工具を所定傾斜姿勢に保持している間も、
作業工具の重量がサーボモータの駆動軸に加わるが、常
時ばねの弾性力によりその重量が相殺されているため、
作業工具作動中にサーボモータが作動することはなく、
作業工具は正確に作動することができる。

［実施例］ 以下、実施例を図面に基づき説明する。第１図および第
２図において、■はティーチングプレイバック方式のＸ
Ｙ子テーブル一部をなすＹテーブルであり、先端には作
業工具旋回装置２が連結されている。この作業工具旋回
装置２はＹテーブルｌの先端で垂直方向に延びるリニア
レール３を有し、このリニアレール３には昇降台４が案
内されている。

この昇降台４はＹテーブルｌ側に固定された第１シリン
ダ５のロッド５ａが連結されており、第１シリンダ５の
作動により昇降台４がリニアレール３に沿って昇降する
ように構成されている。前記昇降台４には第１サーボモ
ータ６がその駆動軸（図示せず）を下方にして固定され
ており、この駆動軸にはこれと一体に水平方向に旋回す
る取付は台７が連結されている。前記取付は台７には水
平方向に延びる第２サーボモータ８が固定されており、
その駆動軸（図示せず）には減速機９を介して旋回軸Ｉ
Ｏが連結されている。この旋回軸１０には作業工具の一
例のねじ締めユニット１１の一部をなすスプラインシャ
フト１２が旋回軸１０と交叉するように固定されている
。前記スプラインシャフト１２の上下端はそれぞれ上ブ
ラケット１３ａおよび下ブラケット１３ｂにより連結さ
れており、しかもこれらスプラインシャフト１２に沿っ
てドライバ台１４が昇降可能に案内されている。前記ド
ライバ台Ｉ４にはモータ取付は台１５を介して駆動モー
タ１６がその駆動軸（図示せず）を下方にして固定され
、しかもこの駆動軸には連接軸Ｉ７を介してドライバビ
ット１８．が一体に回転するように構成されている。ま
た、前記ドライバ台１４には前記上ブラケット１３ａに
固定された第２シリンダ１９のロッド１９ａが連結され
ており、この第２シリンダ１９の作動によりドライバ台
１４とともにドライバビット１８が昇降するように構成
されている。さらに、前記下ブラケット１３ｂには前記
ドライバビットＩ８の先端を案内するチャックユニット
２０が固定されている。このチャックユニット２０は先
端を閉じるように付勢された一対のチャック爪２０ａを
有しており、このチャック爪２０ａによりねじ供給管２
０ｂを通って供給されるねじ（図示せず）をドライバビ
ット１８の下方に位置させるように構成されている。

一方、前記旋回軸１０には前記第２サーボモータ８の駆
動軸と交叉する方向に延びるレバー２１が一体に回転す
るように固定されており、後記するシャフト２２の一端
に連結されている。また、前記取付は台７には第２サー
ボモータ８の上方に位置してガイドブロック２３が回動
自在に取付けられており。

このガイドブロック２３には前記第２サーボモータ８の
駆動軸と交叉する方向に延びるシャフト２２が摺動自在
に案内されている。このシャフト２２の周囲にはガイド
ブロック２３の上面に載置されたばね２４が配置されて
おり、このばね２４はシャフト２２の上端で螺合するナ
ツト２２ａに当接し、シャフト２２を上方に付勢するよ
うに構成されている。さらに、このシャフト２２の下部
にはストッパナツト２２ｂが螺合しており、このストッ
パナツト２２ｂによりシャフト２２がガイドブロック２
３から飛び出さないように構成されている。

上記ＸＹテーブルにおいて、Ｙテーブル１の先端に取付
けられたねじ締めユニット１１を所定作業位置の上方に
位置させ、第１サーボモータ６および第２サーボモータ
８をあらかじめ決められた所定回転角回転させるように
指令値を与える。第１サーボモータ６の回転により取付
は台７が水平面上を所定角度旋回して停止する。また、
第２サーボモータ８の回転にともなって旋回軸ｌＯが回
転し、ねじ締めユニット１１が傾斜すると、その傾斜に
ともなってその重量が第２サーボモータ８の駆動軸をさ
らに回転させる方向のトルクとなって旋回軸１０に加わ
る。この時、前記旋回軸ＩＯの回動にともなってレバー
２１が一体に回動し、これにともなってシャフト２２が
ガイドブロック２３とともに逆方向に回動する。同時に
、シャフト２２は第３図に示すようにばね２４に逆らっ
てガイドブロック２３に沿って摺動し、ばね２４の弾性
力は増大しながらシャフト２２およびレバー２１の一端
を上方に引っ張る方向のトルクとして作用する。そのた
め、このばね２４の弾性力により生じる回転トルクがね
じ締めユニット１１の重量により生じる回転トルクを相
殺することとなり、第２サーボモータ８は指令値に応じ
て所定回転角だけ正確に回転し、ねじ締めユニット１１
を所定の傾斜姿勢に正確に保持することができる。

また、前記ねじ締めユニット１１を直立する姿勢に復帰
させる場合にも、ねじ締めユニット１１の重量により旋
回軸ＩＯに生じるトルクがばね２４の弾性力による回転
トルクを相殺しているため、第２サーボモータ８は指令
値に応じて所定回転角だけ正確に逆方向に回転し、ねじ
締めユニット１１を所定の直立姿勢に正確に復帰させる
ことができる。

さらに、ねじ締めユニット１１を所定傾斜姿勢に保持し
て後も、ねじ締めユニット１１の重量により第２サーボ
モータ８の駆動軸を回動させる方向のトルクが作用する
が、常時ねじ締めユニット１１の傾斜にともないばね２
４の弾性力によりレバー２１に逆方向のトルクが作用し
ているので、ねじ締めユニット１１は傾斜角を増すこと
なく、その姿勢を保持することができ、ねじ締めユニッ
ト１１は正確にねじ締め作業を行うことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は作業工具を垂直方向に旋
回させる旋回装置に作業工具の傾斜にともないその重量
により旋回軸に生じる回転トルクを相殺する装置を付設
するように構成されているため、サーボモータの駆動軸
の回転方向に拘わらず作業工具を所定指令値に正確に応
じた回転角だけ回転させることができ、作業工具を所定
傾斜姿勢に迅速に変更することができるばかりか、直立
姿勢への復帰も迅速に行うことができる等の利点がある
。また、本発明は作業工具を所定傾斜姿勢に位置決めし
て後も、作業工具の重量がサーボモータの駆動軸を回動
させる方向のトルクとして作用するが、作業工具は常時
上方に付勢されて前記トルクを相殺するように構成され
ているため、作業工具が作動中に旋回装置が作動するこ
とがなく、作業工具は旋回装置の影響を受けることなく
、正確な作業を行うことができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の要部側面図、第２図は第１図の
要部正面図、第３図は本発明の動作説明図、第４図は従
来の作業工具旋回装置の要部説明図である。 ＩＹ子テーブル　　　　２　作業工具旋回装置、３　リ
ニアレール、　　　４　昇降台、５　第１シリンダ　　
　５ａロツド ６　第１サーボモータ、７　取付は台、８　第２サーボ
モータ、　９　減速機、ｌＯ旋回軸、　　　　　　１１
　　ねじ締めユニット、１２　　スプラインシャフト、
　１３ａ　　上ブラケット、１３ｂ下ブラケツト、　　
　　１４　　ドライバ台、１５　　モータ取付は台、　
１６　　駆動モータ、１７　　連接軸、　　　　　１８
　　ドライバビット、１９　　第２シリンダ、　１９ａ
ロツド２０　　チャックユニット、２０ａチヤツク爪、
２０ｂねじ供給管、　　２１　　レバー２２　　シャフ
ト、　　　　２２ａナツト、２２ｂストツパナツト、２
３　　ガイドブロック、２４　　ばね、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 取付け台に水平に延びる駆動軸を持つサーボモータを一
   体に取付け、この駆動軸にこれと交叉する方向に延びる
   作業工具を一体に回転するように取付けるとともに、前
   記駆動軸にこれと一体に回転しかつ交叉する方向に延び
   るレバーを固定する一方、 前記取付け台にサーボモータの上方に位置してガイドブ
   ロックを回動自在に取付け、このガイドブロックに前記
   駆動軸と交叉する方向に延びるシャフトを摺動自在に案
   内し、このシャフトをばねにより上方に付勢し、さらに
   このシャフトの下端に前記レバーを回動自在に連結した
   ことを特徴とする作業工具旋回装置。