JP2963430B1 - 加工推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 本発明は、ロボット・アーム型加工装置にお
いて、大きな推力荷重、例えば、２０kN以上の推力加重
を必要とする作業を可能とする加工推力付与機構付ロボ
ット・アーム型加工装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ロボット・アームと、ロボット・アーム
の先端部に取り付けた推力型加工機と、ロボット・アー
ムあるいは推力型加工機に設置された可動反推力受け手
段と、推力型加工機が加工作業を行う際に可動推力受け
手段と係合して加工機の反推力を受け止め加工機に推力
を付与する、加工装置本体側に設置された固定反推力受
け手段とからなる加工推力付与機構付ロボット・アーム
型加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推進型加工機をロ
ボット・アームの先端に取り付けたロボット・アーム型
加工装置に関し、より詳しく述べると推進型加工機をロ
ボット・アームの先端に取り付けた加工推力付与機構付
ロボット・アーム型加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボット装置には、大別して
（１）部品を機械の中に挿入したり、また機械から加工
品を取り出して保管庫に並べるような作業等を行うため
の製品搬送を目的とした搬送用ロボット装置と、（２）
作業目的に見合った加工機をロボット・アーム先端部に
固定し各種の加工作業をそれぞれ所定の位置で直接行う
作業用ロボット加工装置とがある。

【０００３】一般には、どちらの形式のロボット装置
も、同じような駆動機構を有し、多次元の動きをコンピ
ュータおよびサーボモータによって制御してロボット・
アームを任意の位置で停止し所望の作業を自動的に行わ
せている。

【０００４】また、現在ロボット装置の多くの駆動機構
は、（１）１個のロボット・アームを複数のアーム片で
多関節化して形成し、隣接するアーム片同士を互いに回
動可能に連結し端部アーム片に加工機を取付けた多関節
旋回型ロボット・アーム駆動機構と、（２）直交する直
線ガイドレールに加工機を取り付けロボット・アームを
任意の座標点に移動することを可能とする直交移動型ロ
ボット・アーム駆動機構とに分かれる。これらのロボッ
ト・アーム駆動機構には、大別してロボット・アームを
水平方向に動かす水平移動形式とロボット・アームを垂
直方向に動かす垂直移動形式の2種類がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】多関節旋回ロボットで
は、１本のロボット・アームを分離した複数のアーム片
を隣接するアーム片が互いに旋回可能となるように結合
して一体的に形成しているため、ロボット・アームの強
度が低く、ロボット・アーム先端において大きな垂直荷
重を付与する必要がある作業には適さなかった。

【０００６】直線ガイドレールを交差して組み合わせロ
ボット・アームをガイドレールに沿って移動可能とする
直交移動型ロボット機構においては、ガイド・レールの
交差移動部にベアリングガイドレールを固定しており、
旋回移動方式よりはロボット・アーム先端部までのアー
ム距離が少ないため、より大きな垂直荷重を付与するこ
とができる。しかしながら、現在では最大３ｋＮ程度の
耐垂直荷重程度のロボット・アーム駆動機構が使用され
ているに過ぎなかった。

【０００７】一方、現在産業用ロボットとしては、多関
節旋回ロボット装置が部品の組み立て、スポット溶接、
ハンダ付け、吹き付け塗装、バリ取り等に用いられ、ま
た直交移動型ロボットは上記以外の目的、例えば、小径
ドリルの穴明け、小径のリベットかしめ、ねじ締め、小
径のプレス圧入等の作業に使用されているに過ぎず、例
えば２０ｋＮ以上の高推力を直接ロボット・アーム先端
にかけロボット・アーム長さで倍加されるモーメントに
耐えうるロボット・アーム型加工装置は従来なかった。

【０００８】本発明は、大きな推力荷重、例えば、２０
ｋＮ以上の推力加重を必要とする作業を可能とする加工
推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置を提供する
ことを目的とする。なお、本発明の加工推力付与機構付
ロボット・アーム型加工装置は、多関節旋回型ロボット
装置および直交移動型ロボット装置の両方に対して適用
でき、多関節旋回型ロボット・アーム機構および直交移
動型ロボット・アーム機構の基本構造は従来のものと同
一あるいは類似の構造とすることができる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の第一の発明は、ロボット・アームと、ロボッ
ト・アームの先端部にスライド・テーブルを介して取り
付けられ加工具を備えた推力型加工機と、推力型加工機
に設置された可動反推力受け手段と、推力型加工機が加
工作業を行う際に可動推力受け手段と係合して推力型加
工機の反推力を受け止め加工機に推力を付与する、加工
装置本体側に設置された固定反推力受け手段とからな
り、可動反推力受け手段が推力型加工機の固定反推力受
け手段との対向面に配置されたシリンダ機構であり、シ
リンダ機構は、シリンダとシリンダに対し軸方向に移動
可能にシリンダ内部に挿入され軸方向外側に押し出され
て外側端部が固定反推力受け手段に当接するピストン軸
とからなり、該スライド・テーブルは推進型加工機の加
工具が被工作物に当たった場合反推力作用方向に移動し
て加工具による被加工物に対する衝撃を和らげる加工推
力付与機構付ロボット・アーム型加工装置に関する。ま
た、本願の第２の発明は、ロボット・アームと、ロボッ
ト・アームの先端部に取り付けられ推力型加工機と、ロ
ボット・アームに設置された可動反推力受け手段と、推
力型加工機が加工作業を行う際に可動推力受け手段と係
合して加工機の反推力を受け止め推力型加工機に推力を
付与する、加工装置本体側に設置された固定反推力受け
手段とからなり、可動反推力受け手段がロボット・アー
ムの固定反推力受け手段との対向面に配置されたシリン
ダ機構であり、シリンダ機構は、シリンダとシリンダに
対し軸方向に移動可能にシリンダ内部に挿入され軸方向
外側に押し出されて外側端部が固定反推力受け手段に当
接するピストン軸とからなる加工推力付与機構付ロボッ
ト・アーム型加工装置に関する。

【００１０】

【作用】本発明の加工推力付与機構付ロボット・アーム
型加工装置によれば、ロボット装置のロボット・アーム
の端部に取り付けた加工機が、被加工物を加工する際に
高い推力を必要とする場合にあっても、ロボット・アー
ムあるいは推力型加工機に設置された可動反推力受け手
段と加工装置本体側に設置された固定反推力受け手段と
が係合することによって反推力を受け止めるので、ロボ
ット・アームあるいは直交ガイドレールに対し実質的に
負荷をかけることなく加工処理をすることが可能とな
る。なお、本明細書にいう「反推力」とは、加工具を被
工作物に対して押圧加工する際に反力として推力作用方
向とは反対方向に働く力をいう。

【００１１】推力型加工機とは、被加工品に対し加工機
の加工具を押し当て加工具に推力を与えつつ加工する加
工機をいい、例えば曲げ加工機、かしめ加工機、刻印
機、圧入機等のプレス加工機、ボルト・ナット締め機、
刃物を回転させながら加工するドリル穴あけ機、エンド
ミル切削機等をあげることができる。

【００１２】可動反推力受け手段は、ロボット・アーム
あるいは推力型加工機側に設置され、推力型加工機が被
加工物を加工する際に加工具の推力方向と反対方向ある
いは同方向に移動し、加工機本体側に設置された固定反
推力受け手段と係合し、それによって加工具の推力の反
力を可動反推力受け手段と固定反推力受け手段とで受け
止め、加工機の加工具が被加工物を加工する際に必要な
推力を加工具に付与する。

【００１３】可動反推力受け手段と固定反推力受け手段
は、互いに一対となっておりかつ加工具からの反推力を
受け止める作用をする。固定反推力受け手段は、加工装
置本体側に固定されている。加工装置本体にはロボット
・アームが取り付けられているが、加工機本体側とは例
えば、加工装置の天井板、機台上面、機台に取り付けた
下板、側壁等をいう。可動反推力受け手段と固定反推力
受け手段としては、以下の態様が好ましい例として例示
される。

【００１４】（１）固定反推力受け手段が加工装置本体
の天井板である。

【００１５】加工装置の天井板は、高い反推力荷重に耐
えることができるように頑丈に、例えば２０ｋＮ以上の
反推力荷重に耐えるように形成されている。また、この
場合天井板を電磁石あるいは真空吸着パッドが吸着可能
な材料で形成し、一方ピストン軸の外側端部には天井板
に対し吸着可能な電磁石あるいは真空吸着パッドを取り
付ることが好ましい。例えば、強力に固定する場合の電
磁石としては、３００ｋｇｆ（３ｋＮ）の吸着力を有す
るものを使用する。本例の場合には、天井板の対向面は
面の平行度および面粗度がでるように仕上げることが好
ましい。可動反推力受け手段と固定反推力受け手段とを
係合させることにより加工具からの反推力を確実に受け
止めるとともに加工具が横方向のぶれを防止することが
できる。また、ピストン軸の上端面は天井板の下面に対
し推力／反推力方向に対し垂直面方向で当接することが
好ましい。

【００１６】なお、固定反推力受け手段が加工装置本体
の天井板であり、前記可動反推力受け手段がロボット・
アームの天井板との対向面に配置されたシリンダ機構で
あり、該シリンダ機構はシリンダとピストン軸とからな
る。この場合にも、上述の理由から、この場合天井板が
電磁石あるいは真空吸着パッドが吸着可能な材料で形成
し、一方ピストン軸には天井板に吸着できる電磁石ある
いは真空吸着パッドを取りつけることが好ましい。シリ
ンダ機構は、（１）と同様の構成、機能を有する。ま
た、シリンダ機構は複数設けてもよい。

【００１７】（２）前記固定反推力受け手段が加工装置
本体の機台の上面あるいは機台に取り付けた下板であ
る。

【００１８】（３）前記固定反推力受け手段が前記加工
装置本体の機台に立設した側板に対し固定した天井板部
である。

【００１９】（４）前記固定反推力受け手段が前記加工
装置本体の機台に立設した側板に対し固定した天井板部
である。

【００２０】なお、本発明の加工推力付与機構付ロボッ
ト・アーム型加工装置は、従来と同様のロボット・アー
ム駆動機構を有し、該ロボット・アーム駆動機構はＣＰ
Ｕと、ＣＰＵからの簡単な電気プログラム指令によって
主軸を回転移動させるためのサーボモータあるいはステ
ッピングモータと、主軸の回転角度の位置検出を行うロ
ータリーエンコーダとの組み合わせからなり、それによ
ってロボット・アームが移動可能とされる空間内の任意
の座標位置にロボット・アームを移動可能としている。
このようなロボット・アーム駆動機構は従来技術に属す
るので、その図示及び説明は省略する。

【００２１】ロボット・アーム型加工装置としては、ロ
ボット・アームの先端に自動着脱交換が可能なチャック
装置を取り付け、パレットの任意の位置から多品種の部
品をプログラム指令によってつかんで取り出す作業や、
その逆に任意のパレット位置に部品を積載配置する搬送
作業を中心として行うロボット・アーム型加工装置や、
ロボット・アームの先端に軽量な加工機を取り付けプロ
グラム指令によって任意の位置に順次繰り返し移動・停
止をさせて同一の加工作業を行うロボット・アーム型加
工装置も含まれる。

【００２２】さらに、本発明の加工推力付与機構付ロボ
ット・アーム型加工装置は、アーム先端にプレス加工装
置等の加工機を取り付け、加工機をプログラム指令に従
ってロボット・アームを介して任意の位置に移動させ
る。加工機の先端には自動交換可能なチャック装置が取
り付けられている。チャック装置に圧入具を取り付ける
ことによって、部品をつかんだまま直接任意の位置にあ
る相手被加工部材に部品を圧入したり、またチャック装
置によって加工具を刻印加工具につかみ変えることによ
って任意の被加工部材にプログラム指令により異なる刻
印を打つことができる。

【００２３】例えば、通常ベアリングを圧入する場合に
は加工推力を必要とするが、本発明の加工推力付与機構
付ロボット・アーム型加工装置によればベアリングを直
接つかんで相手部品のベアリングケース内に直接圧入す
ることができる。また、加圧力を測定できるロードセル
センサを組み込むことによってベアリングを圧入する場
合の推力をベアリングケース毎に表示し所定の推力とな
るように加工管理することが可能となる高機能ロボット
・アーム型加工装置を提供することができる。

【００２４】本発明は、産業用ロボット装置として適用
できる他、歩行用ロボット装置および自動走行用ロボッ
ト装置にも適用できる。歩行用ロボット装置および自動
走行用ロボット装置の場合には、作業用空間において天
井板、底板、底板に取り付けた下板、あるいは側面板等
を加工機本体側として利用し、加工機本体側の固定型反
推力受け手段と加工機あるいはロボット・アーム側に取
り付けた可動反推力受け手段とを係合させた状態で加工
機が加工を行うようにすることもできる。本発明にいう
固定型反推力受け手段を取り付ける加工装置本体側とは
上記作業空間の天井板、底板、底板に取り付けた下板、
あるいは側面板等を含むものとする。歩行用ロボット装
置および自動走行用ロボット装置の場合には、任意の作
業空間で本発明が意図する加工作業をすることが可能と
なる。

【００２５】

【実施の態様】以下に、本発明を図示する実施態様に基
づいて具体的に詳細に説明する。図１は、本発明の第一
の実施態様である水平多間接形の加工推力付与機構付ロ
ボット・アーム型加工装置の正面図であり、図２は図１
の加工推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置全体
の縦断面図であり、加工機を加工位置に移動、位置させ
た状態を示す。図３は、可動反推力受け手段を固定反推
力受け手段に係合させる工程を説明する図１の加工推力
付与機構付ロボット・アーム型加工装置の縦断面図であ
り、図４は可動反推力受け手段を固定反推力受け手段に
係合させた状態で被加工物を加工する状態を示す図１の
加工推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置の縦断
面図である。

【００２６】図１において、加工装置機台Ｂ上には、複
数の支柱Ｐが立てられ、支柱Ｐの上部には天井板Cが取
り付け固定されている。また、天井板Ｃの下方外側には
アーム支柱Ｓが立設され、アーム支柱Ｓには旋回可能に
ロボット・アームＡが取りつけられている。ロボット・
アームＡは、アーム片Ａ１とＡ２とを互いに旋回可能と
なるように連結している。アーム支柱Ｓの上端部と連結
部のアーム片Ａ１の上端部とにはそれぞれアーム片Ａ１
とアーム片Ａ２とを旋回させるためのサーボモータＳＭ
１とＳＭ２とが取りつけられている。ロボット・アーム
Ａの先端部には加工機Ｍが取り付られ、加工機Ｍの上端
部にはシリンダ機構ＣＹが取り付けられている。図１で
は、加工機Ｍは天井板Ｃの下方に位置し、加工機Ｍの下
方には被加工物Ｘが機台Ｂ上の加工台Ｔに置かれてい
る。

【００２７】本実施態様の加工推力付与機構付ロボット
・アーム型加工装置について、図２乃至図４を参照して
さらに詳細に説明する。本加工推力付与機構付ロボット
・アーム型加工装置において、ロボット・アームＡの先
端部には軸受台１が固定され、スライドガイド軸２によ
ってスライド・テーブル３が上下に微小距離摺動自在に
取りつけられている。スライド・テーブル３には加工機
Ｍがブランケット（取りつけ板）４，４を介して固定ね
じ棒５により固定されている。スライド・テーブル３の
取りつけ位置は、スライド・テーブルに取り付けた後述
のシリンダ機構の電磁石が天井板の下面との間で微小距
離だけ上下に移動することによって天井板に吸着、離間
可能とする位置とし、スライド・テーブルの移動距離は
ピストン軸の移動距離と同一あるいは多少余分に移動で
きるよう設定してある。加工機Ｍ等をスライド・テーブ
ルに取り付け時には、加工機Ｍ等の自重で通常時は最下
点に位置している。

【００２８】加工機Ｍの頭上には加工装置本体の天井板
Ｃが位置している。天井板Ｃは、電磁石が吸着可能な材
料から形成され、多関節旋回型ロボットまたは直交移動
型ロボットの移動エリア内に、たとえば２０kN以上の高
い反推力荷重に耐えることができるように装置の機台に
立設した支柱Ｐの上部に支持され門型状に形成されてい
る。天井板Ｃは、吸着面が所定の平行度および面粗度に
加工されている。また、加工機Ｍの下方には加工機の機
台上の被加工物搭載板Ｔに被加工板Ｘが置かれている。

【００２９】加工機Ｍは、シリンダ６とシリンダ６の上
下端部にそれぞれ取りつけたプレスヘッド７とプレスボ
トム８とシリンダ６の内周面を流体密状態で摺動するピ
ストン９を備えプレスボトムを貫通して下方に延びるプ
レスラム軸１０と、ラム軸１０の下端部に取りつけた加
工具（本実施例では刻印パンチ）１１とからなり、後述
するシリンダ機構ＣＹが加工機Ｍの上部に取り付けられ
加工機Ｍとシリンダ機構ＣＹとがブランケット４，４と
の間に固定ねじ棒５によって固定されている。加工具
（刻印パンチ）１１は、たとえば２０kNの高推力負荷下
に刻印加工をするようになっている。プレスヘッド７お
よびプレスボトム８とにはそれぞれ空気等の流体通路１
２，１３が設けられ流体源（図示せず）からシリンダ６
内部のピストン９の上下の空間に流体の出し入れが可能
となっている。

【００３０】シリンダ機構ＣＹは、加工機Ｍのプレスヘ
ッド７と、プレスヘッド７とブランケット４との間に固
定配置した円筒状ケース１４と、内周面を流体密状態で
摺動するピストン１５を備えケース１４を貫通して上方
に延びるピストン軸１６とからなり、ケース１４とプレ
スヘッド７とにはそれぞれ空気等の流体通路１７，１８
が設けられ流体源(図示せず)からケース１４内部のピス
トン１５の上下の空間に流体の出し入れが可能となって
いる。ピストン軸１６の上端部内部には電磁石１９が取
り付けられ、わずかの移動距離で天井板Ｃに吸着固定可
能となっている。また、加工機を取りつけたロボット・
アームは電磁石１９と天井板Ｃの下面との間に微小距離
だけ隔てて天井板下のの空間内の任意の位置に移動可能
となっている。

【００３１】本実施態様の作動についてについて以下に
図２ないし図４を参照して説明する。まず、ロボット・
アームを旋回移動して、ロボット・アームの端部の加工
機Ｍおよびシリンダ機構ＣＹ天井板の下方の所定の加工
位置に位置させる（図２）。この際、シリンダ機構ＣＹ
に取りつけた電磁石１９と天井板Ｃとの間の微小距離
が、例えば５ｍｍとなるように設定されている。

【００３２】次に、流体通路１８からケース１４の下方
空間に流体を供給し、ケース１４の上方空間から流体通
路１７を通して流体を排出することによってピストン軸
１６の上端部の電磁石１９を天井板Ｃに当接させ、所定
の信号（例えば、接触を感知して出される信号）に基づ
き電磁石１９に電流を通すことによって電磁石１９を天
井板Ｃに強固に吸着させる。これによって、加工機は水
平方向のぶれが防止される。本実施例では、電磁石Ｃを
ピストン軸１６の上端部内部に取り付けたが、加工機の
水平方向のぶれが大きくない場合には、電磁石は取り付
けずに直接ピストン軸１６の上端面を天井板Ｃの下面に
当接し、摩擦固定してもよい。

【００３３】この状態で、流体通路１２から円筒状シリ
ンダ６内部の上方空間に流体を供給し、円筒状シリンダ
６の下方空間から流体通路１３を通して流体を排出する
（図２）。これによって、プレスラム軸１０は下方に移
動し、刻印パンチ１１が被加工板Ｘに当接する。被加工
板Ｘに対して刻印パンチ１１が刻印作業に必要な推力、
たとえば２０ kNで下方に押圧される前に、反力で加工
機Ｍがスライド・テーブル３を上方に押し上げる。

【００３４】スライド・テーブル３が上方に移動すると
天井板Ｃに吸着固定されているピストン軸１６に対して
シリンダ機構のケース１４が上方に移動し、天井板と密
着しているピストン軸１６の下端部が加工機Ｍのプレス
ヘッド７の上面に押圧され、天井板Ｃ、ピストン軸１６
および加工機Ｍのプレスヘッド７とが互いに上下方向に
当接固定される。この状態で、さらに流体通路１２から
円筒状シリンダ６内部の上方空間に流体を供給し、円筒
状シリンダ６の下方空間から流体通路１３を通して流体
を排出することによって所定の推力でプレスラム軸１０
を介して刻印パンチ１１が被加工板Ｘに所定の刻印圧力
で押圧され被加工板Ｘに刻印を押す。

【００３５】本実施態様では、加工機Ｍの推力の反力で
ある反推力はピストン軸１６を介して天井板Ｃによって
受け止められ、また加工機Ｍのぶれはピストン軸が天井
板Ｃに吸収固定されていることによって防止される。

【００３６】刻印作業が終了したら、流体の流れを切り
替えて加工機Ｍのプレスラム軸１０を上昇させ、電磁石
１９をオフとしシリンダ機構ＣＹのピストン軸１６を下
降させる。スライド・テーブル３は加工機の重さで下降
する。これによって、天井板Ｃからシリンダ機構ＣＹが
離間し、ロボット・アームによって加工機は所望の位置
に移動させることができる。

【００３７】本実施態様の加工推力付与機構付ロボット
・アーム型加工装置においては、ロボット・アームの先
端部にスライド・テーブルを介して取り付けられた刻印
パンチ付加工機は、天井板Ｃと加工機Ｍの天井板Ｃの対
向する端面に取り付けたピストン軸との間を所定の空間
距離だけ離間した状態を保ちながら天井板の下方空間を
任意に水平移動可能であり、ロボッド・アームの移動を
停止した停止位置で天井板を反推力発生の始点として利
用することができる。加工機Ｍの高い推力は天井板で受
け止めることができるので、垂直方向に高い推力で加工
具を被工作物に押圧しつつ刻印打ちをすることが可能と
なる。

【００３８】図５は、本発明の加工推力付与機構付ロボ
ット・アーム型加工装置の第二の実施態様示す。本実施
態様は、図１乃至図４に示した第一の実施態様における
加工機Ｍの上端部に取り付けたシリンダ機構ＣＹの代わ
りにロボット・アームＡの端部に取り付けた加工機Ｍの
近傍のアーム片Ａ２にシリンダ機構ＣＹ２を取り付けて
いる。図示は略すが、第一の実施態様とは異なり、加工
機Ｍはロボット・アームの端部にスライド・テーブルを
介することなくブランケットを介して直接取り付けてい
る。加工機自体の構造、作動は第一の実施態様のものと
同一であるので図示および説明は省略する。

【００３９】シリンダ機構ＣＹ２は、アーム片Ａ２の端
部に形成した凹部に着座したボトムプレート３１と、ボ
トムプレート３１の上に流体密に配置しボルトでボトム
プレート３１とともにロボット・アームに固定した円筒
状ケース３２と、流体密に円筒状ケース３２の内周面を
摺動するピストン３３を備えかつ上端部でケース３２を
流体密に貫通し、下端部でアーム片Ａ２の貫通口を流体
密に貫通するピストン軸３４と、ピストン軸３４の上端
部の凹部に取り付けた電磁石３５からなっている。ピス
トン軸３４の外周面とアーム片Ａ２の貫通口の内周面と
はピストン軸が該貫通口を緊密かつ摺動可能になる寸法
になっている。

【００４０】ケース３６およびボトムプレート３１には
それぞれ流体通路３６と３７とが設けられ、流体通路３
６と３７とはケース３２内のピストン３３の上下空間お
よび流体源に連結されている。ピストン３３の下方向の
移動はボトムプレート３１の上面で規制され、また上方
向の移動はケースの上端部の内端面で規制されている。
また、ピストン軸３４はキー３８およびキー溝３９の係
合によって回り止めされる。このようにキー38及びキー
溝を設けることは横ねじれ強度を上げることができるの
で好ましいが、設けなくともよい。キーおよびキー溝の
代わりに、スプライン構造としてもよい。この際、シリ
ンダ機構ＣＹ２に取りつけた電磁石２３と天井板との微
小距離が、たとえば５ｍｍとなるように設定されてい
る。なお、３０はピストン軸３４の軸受を示す。

【００４１】次に、本第二の実施態様の作動について、
簡単に説明する。まず、ロボット・アームＡ（アーム片
Ａ２）を移動させ天井板Ｃの下方の加工機Ｍを天井板Ｃ
の下方の所定の加工位置に位置させる。その後、流体通
路３７からケース３２の下方空間に流体を供給し、ケー
ス３２の上方空間から流体通路３６を通して流体を排出
することによってピストン軸３４の上端部の電磁石３５
を天井板Ｃに当接させ、所定の信号（例えば、接触を感
知して出力される信号）に基づき電磁石３５に電流を通
すことによって電磁石３５を天井板Ｃに強固に吸着させ
る。

【００４２】上述したように、ピストン軸３４の外周面
とアーム片Ａ２の貫通口の内周面とはピストン軸が貫通
口を緊密かつ摺動可能になる寸法になっており、また加
工の際に加工反力として働く反推力方向とピストン軸の
軸心とは平行となっていて一致していない。従って、加
工の際の反推力はピストン軸３４の外周面とアーム片Ａ
２の貫通口の内周面との間でのこじれ力によって受け止
められる。その結果、ロボット・アームＡのアーム片Ａ
２の水平方向のぶれは電磁石３５が天井板Ｃに強固に吸
着されることによって制止され、また反推力はピストン
軸３４の外周面とアーム片Ａ２の貫通口の内周面との間
でのこじれ力によって制止され、ロボット・アーム１に
固定してある加工機Ｍが所定の加工動作する際に反推力
が受け止められかつ水平方向のぶれを防止することがで
きる。

【００４３】また、回り止めキー３８およびキー溝３９
とを係合させることによって、あるいはスプラインギア
を入れてピストン軸を補強することによってねじれ強度
を上げることができる。従って、ロボット・アームの先
端部に穴明け機、切削機を取り付けた場合に、上記実施
態様のように垂直のみならず傾斜した状態でも安定して
穴明け作業、切削作業が可能となる。

【００４４】本実施例では、電磁石をピストン軸２０の
上端部内部に取り付けたが、加工機の水平方向のぶれが
大きくない場合には、電磁石は取り付けずに直接ピスト
ン軸20の上端面を天井板の下面に当接し、摩擦固定して
もよいことは第一の実施態様と同じである。刻印作業が
終了したら、流体の流れを電磁石をオフとし、シリンダ
機構ＣＹ２のピストン軸３４を下降させる。これによっ
て、天井板Ｃからシリンダ機構ＣＹが離間し、ロボット
・アームによって加工機は所望の位置に移動させること
ができる。

【００４５】図６は、図５に示す加工推力付与機構付ロ
ボット・アーム型加工装置をさらに変形させた第四の実
施態様である。本実施例では、加工機Ｍとして穴あけ機
（エアドリルユニット）がロボット・アームＡの端部に
取り付られている。ロボット・アームＡは、アーム片Ａ
１、Ａ２とからなり、アーム片Ａ１とＡ２とは回動可能
に結合されている。アーム片連結部の下方にはアーム片
Ａ２をアーム片Ａ１に対して相対的に回転させる駆動手
段ＳＭ２が連結され、またアーム片Ａ１の他端部は支柱
Ｓに回動可能に取りつけられ、支柱Ｓにはアーム片Ａ１
を回動させる駆動手段ＳＭ１が連結されている。

【００４６】本実施例では上記連結部の上部に第二のシ
リンダ機構ＣＹ３が取り付けられている。第二のシリン
ダ機構は、アーム片Ａ２の先端側に位置する第一のシリ
ンダ機構とほぼ同一の構造および機能を有する。本実施
態様の場合は、図５あるいは図６に示す加工推力付与機
構付ロボット・アーム型加工装置に比べてシリンダ機構
を複数としたことによってさらに強力かつ安定して加工
機の反推力を受け止め、かつ加工機のぶれを防止するこ
とができる。

【００４７】第７図は、機台Ｂに上面に下板５１を取り
付け固定反推力受け手段とした第四の実施態様の正面図
である。固定反推力受け手段としての下板５１に対して
はアーム片Ａ２の下面には可動反推力受け手段としての
電磁石５２を備えたシリンダ機構５３が設けられてい
る。図７の実施態様では、さらに一組の可動反推力受け
手段および固定反推力受け手段が天井板Ｃとアーム片Ａ
２の上面に設けたシリンダ機構５４とによって形成され
ている。下板５１とシリンダ機構５３とで反推力受け手
段として十分であれば、シリンダ機構５４を省略するこ
ともできる。本実施例では、被加工物Ｘを置く加工台Ｔ
は、レール上をモータＳＭ３によって横方向に移動可能
となっている。

【００４８】図８および図９は、本発明を直交水平移動
型ロボット・アーム型加工装置に適用した本発明の第五
の実施態様の一部切断した斜視図および右側面図であ
る。図中、機台Ｂの上面の両側で支柱Ｐの内側に一対の
Ｘ軸レール６１−１，６１−２とが敷設され、それぞれ
のＸ軸６１−１，６１−２の上面にはＸ軸に沿って移動
可能とした一対のガイド支柱６２−１，６２−２とが取
りつけられ、ガイド支柱６２−１，６２−２の上端部に
はＹ軸レール６３が貫通している。Ｙ軸レール６３には
Ｙ軸に沿って移動可能に取りつけたロボット・アーム６
４、アームの端部に取り付けた軸受台６５、軸受台６５
にスライド用ガイド軸６６によって取りつけたスライド
・テーブル６７、スライド・テーブル６６に固定したブ
ランケット(取りつけ板)６８−１，６８−２を介して加
工機Ｍが取り付けられている。図中ＳＭは、加工機Ｍを
Ｙ軸に沿って移動させるサブモータである。

【００４９】加工機Ｍの上端部には電磁石を備えたシリ
ンダ機構ＣＹが取り付けられている。本実施態様の加工
機、電磁石並びにシリンダ機構、加工機をロボット・ア
ーム端部に取り付ける構造および機能は、第一の実施態
様の構造および機能とほぼ同一であるので、説明を省略
する。加工機のＸ軸に沿った移動およびＹ軸に沿った移
動は、図示せぬコンピュータによって制御され加工機は
所望の座標点に移動可能となっている。

【００５０】図１０は、本発明の第六の実施態様である
垂直移動型多関節ロボット・アーム加工装置の正面図で
ある。本実施例では、アームＡは垂直方向に互いに旋回
可能としたアーム片Ａ１１とＡ２２とからなり、アーム
片Ａ２２の機端部は水平、垂直方向に旋回可能に支柱Ｓ
に取り付けられている。サーボ・モータＳＭによってロ
ボット・アームを旋回し、加工機を所定の位置に移動固
定可能となっている。

【００５１】第二の実施態様で説明した電磁石付シリン
ダ機構ＣＹがアーム片Ａ２２の先端部に取り付けられて
いる。また、機台には加工位置に対応した位置に側板７
１が立設され、側板７１の上端部には天井板が固定さ
れ、天井板７２の下面には固定反推力受け手段としての
突起７３が設けられている。突起７３の下面７３ａは、
加工機が加工する状態に保持された場合に電磁石の上面
が突起７３の下面７３と密着するような傾斜が与えられ
ている。

【００５２】図１１は、第七の実施態様の縦断面図であ
り、図１０に示す第六の実施態様の変形例である。シリ
ンダ機構ＣＹは図５に示す実施態様のシリンダ機構と類
似のものを使用しているので図５の実施態様と同一ある
いは類似の部材には同一の符号を付して、その説明を省
略する。本実施例では、ピストン３３の下面とボトムプ
レート31との間でピストン軸３４の外周にはばね４０が
配置されピストン軸を上方に常時付勢しており、ピスト
ン軸は流体シリンダあるいはソレノイド等で上下に移動
する構造とはなっていない。加工作業にあたっては、ロ
ボット・アームＡを水平、垂直方向に移動させてピスト
ン軸３４の端部の凹部に固定した電磁石３５を突き当て
直接天井板Ｃに吸着固定させる。この場合、ばね４０が
電磁石３５を天井板Ｃに突き当てる際の緩衝作用をし、
ばねの沈み距離によって電磁石３５が天井板Ｃに当接す
る際の衝撃を吸収している。ピストン軸３４は電磁石３
５によって天井板Ｃから吊り下げられるとともに、ピス
トン軸３４とアーム片Ａ２の軸受部との間で反推力を受
け止める。

【００５３】図１２は、図１１の第七の実施態様の変形
例である第八実施態様の一部を示す横断面である。本実
施態様では、ピストン軸１３３の下端部はロボット・ア
ームのアーム片Ａ２に設けた凹部にボルトで固定されて
いる。ピストン軸１３３の上端部側にはシリンダ１３４
が緊密かつ摺動可能に挿入され、かつスプリング１３５
を介してアーム片Ａ２の上面に固定されスプリング１３
５によってシリンダ１３４は常時上方に付勢されてい
る。シリンダ１３４の上端部の凹部には電磁石１３６が
取り付けられている。この場合、ばね１３５が電磁石１
３６を天井板Ｃに突き当てる際の緩衝作用をし、ばねの
沈み距離によって電磁石１３６が天井板Ｃに当接する際
の衝撃を吸収している。シリンダ１３４は電磁石１３５
によって天井板Ｃから吊り下げられるとともに、シリン
ダ１３４とピストン軸１３３との間のこじれ力によって
制止され反推力を受け止める。

【００５４】なお、本発明を加工推力付与機構付ロボッ
ト・アーム型加工装置について説明してきたが、本発明
を加工機の代わりに積み込みクレーン装置に適用するこ
とができる。ロボット・アーム先端に昇降用クレーン装
置をつけて、ロボット・アームに上述の１個または複数
個の電磁石を取り付けたシリンダを固定して、ロボット
・アームが所定の位置に移動停止するとロボット・アー
ムの先端部の昇降クレーン装置で荷物の積み込みまたは
積み降ろしなどの搬送作業を行うことができる・この場
合の荷物の積み込み時のロボット・アームはシリンダの
こじれ力にて反推力を制止しているため、積み荷の降ろ
し置き場所の変更はあらかじめ置き台を移動させるか、
ロボット・アーム内をクレーン走行させることで移動さ
せることができる。

【００５５】

【発明の効果】本願発明の加工推力付与機構付ロボット
・アーム型加工装置によれば、ロボット・アームに実質
的に負荷をかけることなく加工時に必要とされる推力を
加工機の加工具に付与することができる。従って、従来
必要とされた加工時の位置固定用モータトルクを軽減す
ることができるとともに、ロボット本体の必要強度を低
減でき加工装置の製造コストを下げることができる。従
って、本発明は、省電力、省エネルギーに寄与し、かつ
小型化、軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施態様である水平多間接形の
加工推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置の正面
図である。

【図２】図１の加工推力付与機構付ロボット・アーム型
加工装置全体の縦断面図であり、加工機を加工位置に移
動、位置させた状態を示す。

【図３】可動反推力受け手段を固定反推力受け手段に係
合させる工程を説明する図１の加工推力付与機構付ロボ
ット・アーム型加工装置の縦断面図である。

【図４】可動反推力受け手段を固定反推力受け手段に係
合させた状態で被加工物を加工する状態を示す図1の加
工推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置の縦断面
図である。

【図５】本発明の加工推力付与機構付ロボット・アーム
型加工装置の第二の実施態様示す。

【図６】第三の実施態様の縦断面図であり、図５に示す
第二の実施態様の変形例である。

【図７】機台Ｂに上面に下板５１を取り付け固定反推力
受け手段とした第四の実施態様の正面図である。

【図８】本発明を直交水平移動型ロボット・アーム型加
工装置に適用した本発明の第五の実施態様の一部切断し
た斜視図および右側面図である。

【図９】本発明を直交水平移動型ロボット・アーム型加
工装置に適用した本発明の第五の実施態様の一部切断し
た斜視図および右側面図である。

【図１０】本発明の第六の実施態様である垂直移動型多
関節ロボット・アーム加工装置の正面図である。

【図１１】本発明の第七の実施態様である垂直移動型多
関節ロボット・アーム加工装置のシリンダ機構を示す縦
断面図である。

【図１２】本発明の第八の実施態様である垂直移動型多
関節ロボット・アーム加工装置のシリンダ機構を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

Ｂ 加工装置機台Ｂ Ｐ 支柱 Ｃ 天井板 Ｓ アーム支柱Ｓ Ａ ロボット・アーム Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ２２ アーム片 Ｍ１，Ｍ２ サーボモータ Ｍ 加工機 ＣＹ シリンダ機構 Ｘ 被加工物 Ｔ 加工台 １ 軸受台 ２ スライドガイド軸 ３ スライド・テーブル ３、４ ブランケット（取りつけ板） ５ 固定ねじ棒 ８ 被加工物搭載板 ６ シリンダ ７ プレスヘッド ８ プレスボトム ９ ピストン １０ プレスラム軸 １１ 加工具 １２，１３ 流体通路 １４ ケース １５ ピストン １６ ピストン軸 １７，１８ 流体通路 １９ 電磁石 ３０ 軸受 ３１ ボトムプレート３１ ３２ 円筒状ケース３２ ３３ ピストン ３４ ピストン軸 ３５ 電磁石 ３６ ケース ３６，３７ 流体通路 ３８ キー ３９ キー溝３９ ４０ ばね ５１ 下板 ６１−１，６１−２ Ｘ軸レール ６２−１，６２−２ ガイド支柱 ６３ Ｙ軸レール ６４ ロボット・アーム ６５ 軸受台 ６６ スライド用ガイド軸６６ ６７ スライド・テーブル ６８−１，６８−２ ブランケット（取りつけ板） ７１ 側板 ７２ 天井板 ７３ 突起 ７３ａ 突起の下面 １３３ ピストン軸 １３４ シリンダ １３５ スプリング １３６ 電磁石

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット・アームと、ロボット・アーム
   の先端部にスライド・テーブルを介して取り付けられ加
   工具を備えた推力型加工機と、推力型加工機に設置され
   た可動反推力受け手段と、推力型加工機が加工作業を行
   う際に可動推力受け手段と係合して推力型加工機の反推
   力を受け止め加工機に推力を付与する、加工装置本体側
   に設置された固定反推力受け手段とからなり、可動反推
   力受け手段が推力型加工機の固定反推力受け手段との対
   向面に配置されたシリンダ機構であり、シリンダ機構
   は、シリンダとシリンダに対し軸方向に移動可能にシリ
   ンダ内部に挿入され軸方向外側に押し出されて外側端部
   が固定反推力受け手段に当接するピストン軸とからな
   り、該スライド・テーブルは推進型加工機の加工具が被
   工作物に当たった場合反推力作用方向に移動して加工具
   による被加工物に対する衝撃を和らげる加工推力付与機
   構付ロボット・アーム型加工装置。
2. 【請求項２】 前記固定反推力受け手段が前記加工装置
   本体の天井板であることを特徴とする請求項１に記載し
   た加工推力付与機構付ロボット・アーム型加工装置。
3. 【請求項３】前記固定反推力受け手段が前記加工装置本
   体の機台に立設した側板に対し固定した天井板部である
   請求項１に記載した加工推力付与機構付ロボット・アー
   ム型加工装置。
4. 【請求項４】前記固定反推力受け手段を電磁石あるいは
   真空吸着パッドが吸着可能な材料で形成し、一方ピスト
   ン軸の外側端部には天井板に対し吸着可能な電磁石ある
   いは真空吸着パッドを取り付た請求項１乃至３のいずれ
   かに記載した加工推力付与機構付ロボット・アーム型加
   工装置。
5. 【請求項５】 前記加工推力付与機構付ロボット・アー
   ム型加工装置が多関節水平旋回移動形式、多関節垂直旋
   回移動形式、直交移動形式のいずれかである請求項１乃
   至４のいずれかに記載した加工推力付与機構付ロボット
   ・アーム型加工装置。
6. 【請求項６】 ロボット・アームと、ロボット・アーム
   の先端部に取り付けられ推力型加工機と、ロボット・ア
   ームに設置された可動反推力受け手段と、推力型加工機
   が加工作業を行う際に可動推力受け手段と係合して加工
   機の反推力を受け止め推力型加工機に推力を付与する、
   加工装置本体側に設置された固定反推力受け手段とから
   なり、可動反推力受け手段がロボット・アームの固定反
   推力受け手段との対向面に配置されたシリンダ機構であ
   り、シリンダ機構は、シリンダとシリンダに対し軸方向
   に移動可能にシリンダ内部に挿入され軸方向外側に押し
   出されて外側端部が固定反推力受け手段に当接するピス
   トン軸とからなる加工推力付与機構付ロボット・アーム
   型加工装置。
7. 【請求項７】 前記固定反推力受け手段が加工装置本体
   の天井板である請求項６に記載した加工推力付与機構付
   ロボット・アーム型加工装置。
8. 【請求項８】 前記固定反推力受け手段が加工装置本体
   の機台の上面あるいは機台に取り付けた下板である請求
   項６に記載した加工推力付与機構付ロボット・アーム型
   加工装置。
9. 【請求項９】 前記固定反推力受け手段を電磁石あるい
   は真空吸着パッドが吸着可能な材料で形成し、一方ピス
   トン軸の外側端部には天井板に対し吸着可能な電磁石あ
   るいは真空吸着パッドを取り付た請求項6乃至8のいずれ
   かに記載した加工推力付与機構付ロボット・アーム型加
   工装置。
10. 【請求項１０】 前記加工推力付与機構付ロボット・ア
    ーム型加工装置が多関節水平旋回移動形式、多関節垂直
    旋回移動形式、直交移動形式のいずれかである請求項６
    乃至１０のいずれかに記載した加工推力付与機構付ロボ
    ット・アーム型加工装置。