JPS5877478A - 工業用ロボツト - 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】 本発明は工業用ロゴツ）　Ｋ１４１　Ｌ、、％Ｋａポッ
ト可動部の運動を空圧シリンダによって駆動する工業用
レポッ）Ｋおける該ロボット可動部の運動停止を高精度
に達成しかつ停止時における衝撃を充分に減少する丸め
の改良Ｋ１１ｌする。

一般に賞ボットアーム、ロボット手首、四ボットハンド
略Ｏ工業用ｐボットの可動ＩＩＯ駆動装置として空圧シ
リンダを用いる場合があ抄、この場合に捻回動部の停止
位置にストッパを設けるととによりて位置決め制御をお
こなう方式が多く採られる。ロボット可動ｓＯ運動をス
トッパで停止させる場合には両者の接触時の衝撃が大き
くなるために、可動部がストッパに接触する手前の３Ｉ
Ｉｉ肖量の位置でオイルダンパ等のシ嘗ツクアブソーバ
により衝撃を吸収する方策が採られる。然しなから工業
用ロボットの高速性能を向上すぺ〈可動部を高速て作動
させると、り璽ツクアブソーバで吸収すべき運動エネル
ギーも大きく女るＯで、必然的に大容量のシ請ツタアブ
ソーバが必要となり大型化すると共にプスト高を招く不
都合がある。

依って本発明の目的は空圧シリンダを可動部の駆動装置
として用いる工業用−ボットにおいて、上述の不都合を
回避し、可動部の運動停止を高精度にかつ低衝撃で達成
する空圧制御回路を備え、小容量のシｍｙクアブソーパ
で４円滑にかっ高精度に停止位置決め可能にした工業用
四ポットを提供すゐヒとにある。

本発明によれば、筒ボット可動部０動作を空圧シリンダ
で駆動すると共にストッパで位置決め停止する工業用ｐ
ボッＨにおいて、前記の空圧シリンダと空圧源とのＲＫ
該空圧シリンダのストローク方向を変える方向切替回路
と、該空圧シリンダロス）Ｅｌ−り速度を段階的に減速
する速度切替回路とからなる空圧制御回路を具備する仁
とを特徴とするもＯである。

上述のように速度切替回路を有した空圧制御回路を具備
するヒとにより、ストッパによる＠央停止が行われる前
ＫＶｖａｖクアプソーパでロボット可動部の運動エネル
ギーを吸収するときに該四ボット可動部紘予め速度が高
速運動時の速度から減速されているのでシ冒ツクアブソ
ーバ０エネルｄｆ−吸収容量は小さくてもよく、シかも
ストッパが停止されるので瞬時的に所走の停止位置で正
確に停止するという諸効果が得られる。以下、本発明を
添付図面に示す実施例に基き詳細に説明する。

第１図社本発明による工業用ロゴッ）Ｏ実施例を示す斜
視図である。同第１１ｉ！１ｆｆＫ示す工業用ロボット
はｐボット胴部ｌＯ内に装入されて左、右方向に直進運
動可能な第一〇四ボットアーム１２、との第一のロボッ
トアーム１２の一端に旋回軸受１４を介して旋回自在に
取付けられた第二のｐボットアーム１６、この第二〇ｃ
ｌボットアーム１６の下端にブラケット１８、ロボット
手首２０を介して取付けられたロボットハンド２２を具
備している。この四ボットハンド２２にはワーク把持用
０１対のグリッパ２４が備えられている。従ってこの工
業用ロボットは上述した四ボットハンド２２のグリッパ
２４でワークを把持したとき、第一のロボットアーム１
２０左右方向直進運動と第二〇−ポットアーム１６の旋
回運動によりて例えば工作機械のチャック装置４０に接
近動作Ｘ線離隔動作し、以って該チャック装Ｗ４０にワ
ークを着脱するのである。仁の際に勿論、必要に応じて
ロボット手首２０が旋回してチャック装置４０によるワ
ーク把持端のつけ替えを行うことも可能である。第１図
において矢印１Ｐ、′はロボットアーム１２の直進運動
方向を示し、矢印１Ｐ、′はロボットアーム１６の旋回
運動方向を示している。さて、第１のロボットアーム１
２の直進運動の駆動は空圧シリンダ２６によって行われ
、第２の四ボットアーム１６の旋回運動の駆動は空圧シ
リンダ２８によっておこなわれる。２６ａ＊２Ｂ−はそ
れぞれ空圧シリンダ２６，２８の作動桿である。１１１
図には明示されていないが、両ｐボットアーム１２．１
６の直進運動および旋回運動の停止位置決め制御はロボ
ットアーム１２，１６に固定されたストッパとロボット
胴部１０に該ストッパと対応する位置に該けられた位置
調節可能なドグ装置、更にストッパとドグ装置との当接
以前に作動するように配設されたシ冒ツクアブソーバ（
第１ＷＪＫは、ｐポットアーム１６の旋回運動における
Ｖｍｌツクアブソーバ３０の一部が図示されている。）
等によりて遂行されるが、本発明０％黴とする各ｐボッ
トアーム１２．１６０駆動用空圧シリンダ２６．２８に
おけるストレーり速度を段階的に滅達する空圧制御回路
社回路籟３２内に格納されている。なお、３１は工業用
ロボットを旋盤等の工作機械、その他の機械ＩＩＯ近傍
位置に設置するための取付金具、３４れシポットアーム
１２に取付けられ九後枠板である。

第２図は第１図に示した工業用四ボットにおける第１の
ロボットアーム１２の停止位置決めを高精度、軽―撃で
達成すゐための具体的゛構成例の詳細を示す機構図であ
）、ロボットアーム１２はロボット胴部１０の内部に設
けられた左・右１対の軸受３６．３６に軸承されて、既
述の如く矢印Ｐｓで示す第２図Ｏ左・右方向に直進運動
が可能でおる。ζＯａボットアーム１２の直進運動（摺
動）を駆動する空圧シリンダ２６は四ボット肩部１０に
取付金具３８，３８１１ｃよって固定されておシ、空圧
シリンダ２６０ｍ’′ストン桿４０の外側端４０８は接
続禅４２を介してレポットアーム１２〇一端、例えば図
示の如く右端近くＫＩｌｌ続されている。従９てピスト
ン稈４０が空圧シリンダ２６０シリンダ空２６ａ内を左
・右に運動すると、これに応じてロボットアーム１２の
直進運動が駆動されるのである。ロボットアーム１２の
左・右端にはストッパ４４ｍ、４４ｂがそれぞれ取付け
られておシ、この左・右Ｏストッパ４４ｍ、４４ｂが、
ロボット胴部１００左端、右端に取付けられたボルトね
じかもなる左・右のドグ装置４６ｍ、４６ｂＫ当接する
と冒ポットアーム１２の右方向又は左方向の直進運動が
停止するもので、これらドグ装置４６鳳、４６ｂはボル
トねじをロボット胴部１０Ｋｍ定されたナツトに対して
調節回転させるととによりストッパ４４ｍ、４４ｂとＯ
当接位置を調節し、讐ボッジアーム１２の停止位置を微
細に調整できるようＫしている。またｐボット胴部の左
・右端にはオイルダンパ等のシ冒ツクアプノーパ４８ｍ
、４８１１が設けられており、とのシ冒ツクアブソーバ
４８ｍ、４８ｂは胃ボットアーム１２のストッパ４４ｍ
、４４ｂがドダ装置４６ｍ、４６ｂＫ当接する前に該ス
トッパ４４Ｍｒｅ４４ｂ　　Ｋ衝接する位置に予め設定
されていてロボットアーム１２の運動エネルギーを吸収
する。なお、ロボットアーム１２がドグ装置４６１．４
６ｂに当接して停止すると、リンットスイッチ５０ａ。

５０ｂ　　がこれを検知し、との検知信号はｐボット制
御装置に送入されて四ポットの動作制御に用いられる。

さて、本発ＦＩＡＫよれば、空圧シリンダ２６から排気
される空圧は、ロボットアーム１２が右方向又は左方向
に直進運動してＶｗツクアプノーバ４８１．４８ｂＫＩ
ｒ＊する前にそＯ直進運動の速度を減速すべく一定の時
期に絞り５２１又は５２ｂを介して大気中に＃気される
。すなわち、空圧シリンダ２６においては、ピストン桿
４０Ｃ＞左・右摺動に応じてシリンダ１１２６ｍから排
気される空圧が予め設定した一定時期になると絞り５２
ｍ又は５２ｂを通過し、て大気中に放出されるので該絞
り５２！１又は５２ｂの絞シ効果によりピストン桿４０
の摺動速度が減速される。従りて、このピストン桿４０
に接続し九四ボットアーム１２の直進運動も減速される
のである。このようＫして四ボットアーム１２は事前に
減速されてからシーツクアプノーバ４８ｍ、４８ｂＫ衝
接して更に運動エネルギーを一吸収されるのでストッパ
４４ｍ、４４ｂがドグ装置４６ｍ、４６ｂと当接する際
には衝撃が充分に低減され、かつドグ装置４６鳳、４６
ｂＫ当接すると直ちに停止するのである。なお、第２図
は第１のロボットアーム１２に関する停止位置決めのた
めの構成例を図示しているが、第２のｐボットアーム１
６の旋回運動の停止位置決めにも全く同様の構成原理を
適用すればよく、ストッパ、ドグ装置、ジ−ツクアブソ
ーバ、絞り弁を適宜に用いて高精度、軽衝撃のもとにｐ
ボットアーム１６の旋回運動（矢印ｐ、）ｏ停止位置決
めが達成され、そＯ場合には空圧シリンダ２８のピスト
ン禅のストローク速度が一定時期に絞り弁の絞り作用で
減速される。

次に上述した空圧シリンダ２６．２８とそれらの空圧源
との間に配設される空圧制御回路の１！施例を第３図に
基いて説明する。

第３図に示す空圧制御回路紘空圧源８と空圧シリンダ２
６との間に配ｅされる第一の空圧制御回路６０ａ　ｋよ
び空圧源８と空圧シリンダ２Ｂと０間に配設される第二
の空圧制御回路６０ｂとを有してお臥両空圧制御回路＠
Ｑａ、Ｍｏｂの回路構成と作用原理は実質的に同様であ
る。従りて以下においては工業用−ボットの第１０ロボ
ツトリンク１２を駆動する空圧シリンダ２６の空圧制御
回路６０ａＫついて代表的に説明する。空圧制御回路６
０ａにおいて、空圧シリンダ２６０２つＯ空圧ボート２
６ｂ、２６Ｃと空圧源Ｂとの間にピストン桿４０の運動
方向を切替る電磁流路切替弁８Ｖ１が設けられ、この電
磁流路切替弁８Ｖ１の切替に応じて空圧源８と何れかＯ
空圧ポー）２６ｂ又１ｉ２６ｃが連通してピストン桿４
Ｇ１Ｃ）運動方向が切替えられる。また、電磁流路切替
弁８Ｖ１と２つの空圧ポー）２６ｂ、２６Ｃの間にそれ
ぞれチェック弁Ｃｖと絞シ弁ｔｍとからなる定圧弁が設
けられてピストン禅４０のストローク動作を安定化して
いる。更に電磁流路切替弁１１ＶＩの２つの排気ボート
はオンオフ電磁弁８ｖ２の２つの入力ポートに選択的に
接続きれるように配管されており、このオンオフ電磁弁
８Ｖ２　〇一方Ｏ出力ポートは絞り弁５２を介して大気
に連通し、他方の出力ポートは直接大気に連通している
。すなわち、空圧シリンダ２６０空圧ボート２６ｂ又は
２６Ｃからの排気は定圧弁および電磁流路切替弁８Ｖ１
の排気ボートを経てからオンオフ電磁弁８ｖ２のオンオ
フに応じて直接大気中に又は絞シ弁５２を介して大気中
に放出される。故に後者０＊）弁５２を介して大気中に
放出される場合には直接大気中に放出される場合に比較
して排気速度が減少する丸め、空圧シリンダ２６におい
てはピストン桿４０のス）ａ−り速度が減速されるので
ある。

上述の構成からなる空圧制御回路６０１に＆いて、いま
第３図では電磁流路切替弁１ｉｖｉが空圧シリンダ２６
０空圧ボート２６Ｃと空圧源８とを連通するように切替
えられている。すなわちピストン禅４０はシリンダ室２
６皇の内方に向けてストローク動作する。とのとき空圧
シリンダ２６の空圧ボート２６ｂから排出される排気は
定圧弁、電磁流路切替弁８ＶＩＣ）排気ボートをそれぞ
れ経てオンオフ電磁弁ＩＶ２　Ｋ導かれ、このオンオフ
電磁弁ＢＶ２が例えばオン状態であれば大気中に直接放
出され、オフ状態に切替えられると絞シ弁５２を介して
大気中に放出されるのである。従りてオンオフ電磁弁８
Ｖ２０切替時期を制御することにより空圧シリンダ２６
Ｃ）ピストン桿４０が減速される時期を制御することが
できる。依ワてピストン桿４０と接続された工業用ロボ
ットの第一のロボットアーム１２におけるストッパ４４
ｂ（第２図参照）がシ璽ツクアブソーバ４８ｂと衝接す
る前にピストン桿４０およびロボットアーム１２の運動
速度が減速されるようにオンオフ電磁弁８Ｖ２の切替時
期を制御すれば、ロボットアーム１２の停止位置決めを
高精度、軽衝撃によりて達成することができるのである
。なお、電磁流路切替弁８Ｖ１が空圧源８と空圧シリン
ダ２６０空圧ポー）　２６ｂを連通するように切替えら
れている場合Ｋａ空圧ボート２６Ｃから放出される排気
に対して上述と同様にオンオフ電磁弁８Ｖ２　Ｃ）切替
時期を制御すれば、ピストン桿４０を高速ストｐ−り動
作から低速ストローク動作へ一定時期に減速することが
でき、従って第２図におけるロボットアーム１２０スト
ツパ４４ｍがシ曹ツクアブソーバ４８１に衝接する以前
Ｋｗｘボットアーム１２の直進速度を減速させることが
できるのである。更にオンオフ電磁弁８Ｖ２０切替時期
は空圧シリンダ２６におけるピストン桿４００ストロー
ク方向を切替えるために電磁流路切替弁８Ｖ１を切替え
てからピストン桿４０のストローク速度を予め見込んで
設定した時間後に切替信号をロボット制御装置から発生
させるととＫより行うことができるが、別にピストン桿
４０のストローク動作量又は第一四ボットアーム１２Ｃ
）直進動作量が、ちょうどストッパ４４ａ１又は４４ｂ
とジ−ツクアブソーバ４８ｍ又は４８ｂとの衝接位置よ
り適正量だけ手前の位！に達したととをリイットスイッ
チ痔で検出し、このリミッＦスイッチ峰の検出信号でオ
ンオフ電磁弁ＳＶ２　Ｏ切替時期を制御するようＫして
もよい。

第４図は上述した電磁流路切替弁！Ｉｖ１ｃ）切替時期
１．オンオフ電磁弁８Ｖ２の切替時期、空圧シリンダ２
６のピストン桿４０の速度変化を、横軸を時間軸にして
示した動作ダイアグラムである。第４図におき、弁８Ｖ
１の縦軸における１０′は空圧源Ｓと空圧ポート２６ｂ
とが連通されるとき、１１′は空圧源８と空圧ポート２
６Ｃとが連通されるときである。また弁８Ｖ２において
は、オンのとき出力ポートが直接大気に連通され、オフ
のとき出力ポートが絞勤弁を介して大気に連通される。

これらＯ弁８ＶＩＪＶ２の切替に応じてピストン桿４０
のストローク速度は初期には一定カーブで増速し、−室
Ｏ高速値に達し、弁８Ｖ２のオフによりて減速され、減
速期間の終期ＫＶ１ツクアブソーバ４８ａ又は４８ｂの
動作領域がある仁とが示されている。

なお、第３図に示したオンオフ電磁弁８Ｖ２に連設して
、例えば第５図に示すように同様のオンオフ電磁弁８Ｖ
３と絞υ弁とを設ければ、空圧シリンダ２６のビストイ
桿４００ストローク速度、従ワてロボットアーム１２の
直進速度を２段階に減速して停止位置決め制御を更に微
細に調節するととも可能であり、オンオフ電磁弁を更に
複数個、直列に連設すれば、複数段に減速することもで
きる。

上述した第３図、第４図０＠明は空圧制御回路６０麿に
関するものであるが、空圧シリンダ２８と空圧源８との
間に配置された空圧制御回路６０ｂも同ＳＯ構成が設け
られていることは既述ｃｒａｂであり、同回路６０ｂに
おける電磁流路切替弁８ｖ五′が回路６０ｍの弁８Ｖ１
に対応し、オンオフ電磁弁８Ｖ２’が回路６０Ｊｌ　（
Ｄ弁８Ｖ２　Ｋ対応する、更に本発明の原理は空圧シリ
ンダ２６，２８０作動負荷がほぼ開部のものであれば、
これら空圧シリンダ２６．２８からの排気をチェック弁
経由で一流路゛［１とめ、オンオフ電磁弁８Ｖ２，８Ｖ
２′、ｌＶ３等を一回路Ｋｔとめた構成とすること一可
能である。

以上、本発明を実施例に基き説明し九が、本発ｖ４によ
れげ、四ポットアームｆＩＩｉＯＥ１ポット可動部の停
止時における衝撃を充分に減少させ、小容量のシ習ツク
アブソーバを利用し表から高精度ｋかつ円滑に停止位置
決めを達成すゐのでコンパクトで高性能の工業用ロボッ
トが獲搏できる。

【図面の簡単な説明】

例における外形図、第２図は第１図に示す工業用ロゴッ
）Ｋ具備される停止位置決め機構の構成例を示す機構図
、第３図は空圧制御回路の実施例を示す回路図、第４図
は第３１１の空圧制御回路にお社る電磁流路切替弁、オ
ンオフ電磁弁、空圧シリンダのピストン桿の動作ダイヤ
グラム、第５図は第３図の空圧制御回路の変更例を示す
部分回路図。 １０・・・ロボット胴部、１２・・・第一のロボットア
ーム、１６・・・第２のりポットアーム、２２・・・ｐ
ボットハンド、２６．２８−・・空圧シリンダ、４０・
・・ピストン桿、４４ｍ、４４ｂ−・・ストッパ、４６
畠、４６ｂ・・・ドグ装置、４８ｍ、４８ｂ・・・７箇
ツクアブソー／（，５２ｍ、５２ｂ・・・絞り、６０ｍ
、６０ｂ−・・第１、第２０空圧制御Ｕ路、ｓ’ｌ、８
Ｖ１’−・・電磁流路切替弁、８ｖ２゜８Ｖ２’、８Ｖ
３・・・オンオフ電磁弁。 第１１１１ 第２図 弓“

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ロボット可動部の動作を空圧シリンダで駆動する
   と共にストッパで位置決め停止する工業用！ポットにお
   いて、前記空圧シリンダと空圧源との間に該空圧シリン
   ダのストローク方向を変える方向切替回路と該空圧シリ
   ンダのストローク速度を段階的に減速する速度切替回路
   とからなる空圧制制回路を具備した工業用ロボット。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボットにお
   いて、前記速度切替回路は前記空圧シリンダの排気口を
   直接大気に連通させる第一の空圧路と、絞り弁を介して
   大気に連通させる第二の空圧路との間を切替える電磁流
   路制御弁を具備してなる工業用−ボット。