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JP4004157B2 - Robot for work - Google Patents

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JP4004157B2
JP4004157B2 JP31263298A JP31263298A JP4004157B2 JP 4004157 B2 JP4004157 B2 JP 4004157B2 JP 31263298 A JP31263298 A JP 31263298A JP 31263298 A JP31263298 A JP 31263298A JP 4004157 B2 JP4004157 B2 JP 4004157B2
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常人 森
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業用ロボットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、所定の作業、例えば塗装を行わせる塗装ロボットには、6自由度の多関節型ロボットが使用されている。
【0003】
図6に示すように、この塗装用ロボット51は、基台52に鉛直方向の第1軸心回りで旋回自在に支持された旋回台53と、この旋回台53に水平方向の第2軸心回りで回転自在に支持された第1アーム54と、この第1アーム54の先端部に水平方向の第3軸心回りで回転自在に支持された第2アーム55と、この第2アーム55の先端に設けられるとともに塗装ガンGが取り付けられた3軸方向の自由度を有する手首部56とから構成されている。
【0004】
この塗装用ロボット51により、例えば被塗装部材61の鉛直塗装面62を水平方向で塗装する場合、図7の模式図で示すように、第1アーム54と第2アーム55とを折曲させるとともにその折曲角度を変化させながら、塗装ガンGを水平方向で移動させて塗装を行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の塗装ロボットの構成によると、鉛直塗装面62を水平方向で塗装する作業では、通常、アームが折曲された状態で移動されるため、手首部56の回転中心が旋回台53の旋回軸心上を通過する場合があり、すなわちロボット軌道に肩特異点が存在することになり、したがってこの肩特異点を避けるための面倒な制御を必要とするという問題があり、またアームを折曲させた状態で移動させるため、そのアームの折曲部(肘部)が、図8に示すように、塗装面の端部付近において、隔壁部63などに衝突するという問題もあった。
【0006】
そこで、本発明は、肩特異点の発生を防止し得るとともに、アームの折曲部と他の部材との衝突を回避し得る作業用ロボットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の作業用ロボットは、所定方向の案内経路を有し、互いに平行に配置される一対のガイド部材と、これら両ガイド部材に沿って案内される左右一対の箱型状の移動体と、これら両移動体の間に配置されるとともに当該両移動体に軸受を介してその移動方向と直交する方向の第1軸心回りで回転自在に設けられた第1回転体と、この第1回転体に、旋回軸受を介して第1軸心と直交する方向の第2軸心回りで回転自在に設けられた第2回転体と、この第2回転体に設けられるとともに3軸方向の自由度を有する手首部とから構成したものである。
【0008】
上記の構成によると、第1回転体と第2回転体とは、互いに直交した状態で設けられるとともに、両回転体は、所定方向で移動自在な移動体側に設けられているため、所定方向での移動については、回転体同士の姿勢を変えることなく行うことができ、したがってロボットにおける肩特異点の発生を防止することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における作業用ロボットを、図1〜図5に基づき説明する。
【0010】
本実施の形態においては、作業用ロボットを、例えば箱型状の構造物(具体的には、船殻ブロック)の内壁面を、塗装する塗装ロボットに適用した場合について説明する。
【0011】
図1〜図3に示すように、この塗装ロボット1は、例えば水平方向で互いに平行に配置される一対の案内レール(ガイド部材)11と、これら両案内レール11の案内経路(θ1)に案内される走行車輪12およびその駆動部(図示せず)をそれぞれ有する左右一対の箱型状の移動体13と、これら移動体13に、軸受14を介して案内レール11と直交する水平方向の第1軸心(θ2)回りで回転自在に設けられた箱型状(またはポール型)の第1回転体15と、この第1回転体15に旋回軸受16を介して第1軸心と直交する第2軸心(θ3)回りで回転自在に設けられたポール型の第2回転体17と、この第2回転体17のポール先端部に設けられるとともに3軸(θ4〜θ6)回りの自由度を有する手首部18とから構成されている。この手首部18の先端に作業機器である塗装ガンGが取り付けられる。この塗装ロボット1の駆動機構の構造を模式的に示すと図4のようになる。なお、図4に、上記各軸心方向を示しておく。
【0012】
この塗装ロボット1により、図1に示すように、例えば箱型状の船殻ブロック2の内壁面を水平方向に沿って塗装する場合、案内レール11を、内壁面である被塗装面3に沿って水平方向に配置し、手首部18の塗装ガンGを上下方向で移動させて塗装を行わせるとともに、移動体13を案内レール11に沿って走行させれば、所定長さに亘って、被塗装面3を支障なく塗装することができる。
【0013】
そして、この塗装作業時、手首部18の塗装ガンGの移動は、上下方向だけで良く、すなわち少なくとも2本のアームを折曲させるものではなく、したがって折曲するアームを介して手首部を水平方向に移動させるものに比べて、肩特異点の発生を回避することができる。なお、この塗装ロボット1の塗装範囲を図示すると、図5(a)および(b)の斜線部のようになる。図5(a)は側面図、(b)は(a)のB−B矢視図である。
【0014】
また、アームを折り曲げながら手首部を前後方向で移動させる場合に生じる、アームの折曲部が船殻ブロックの端壁面に衝突するという不具合も防止することができる。
【0015】
このように、水平方向に移動自在な移動体13に、互いに直交する方向で設けられた回転体15,17の一方に、塗装ガンGが取り付けられた手首部18を取り付けたので、アームを折曲させた状態でかつアームの動作により塗装ガンを水平方向で移動させる必要がなく、したがってロボットにおける肩特異点の発生を防止することができる。すなわち、肩特異点を避けるための面倒な制御を必要としないとともに、アームを折曲させる必要がないため、アームの折曲部と被塗装部材とが衝突するという不具合をも回避することができる。
【0017】
さらに、上記実施の形態においては、作業用ロボットとして、塗装ロボットに適用した場合について説明したが、勿論、他の作業、例えば溶接ロボットなどにも適用し得るものである。
【0018】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によると、第1回転体と第2回転体とは、互いに直交した状態で設けられるとともに、両回転体は、所定方向で移動自在な移動体側に設けられているため、所定方向での移動については、回転体同士の姿勢を変えることなく行うことができ、したがってロボットにおける肩特異点の発生を防止することができる。すなわち、肩特異点を避けるための面倒な制御を必要としないとともに、アームを折曲させる必要がないため、アームの折曲部と被作業部材側とが衝突するという不具合をも回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における塗装ロボットによる塗装作業を示す斜視図である。
【図2】同塗装ロボットの側面図である。
【図3】図2のA−A矢視図である。
【図4】同塗装ロボットの駆動機構を示す模式図である。
【図5】同塗装ロボットの塗装範囲を示す図である。
【図6】 従来例における塗装ロボットの概略構成を示す側面図である。
【図7】 従来例における塗装ロボットの塗装作業を説明する側面図である。
【符号の説明】
1 塗装ロボット
2 船殻ブロック
3 被塗装面
11 案内レール
12 走行車輪
13 移動体
15 第1回転体
17 第2回転体
18 手首部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a working robot.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an articulated robot with 6 degrees of freedom has been used as a painting robot for performing a predetermined operation, for example, painting.
[0003]
As shown in FIG. 6 , the painting robot 51 includes a turntable 53 supported on a base 52 so as to be turnable around a first axis in the vertical direction, and a second axis in the horizontal direction on the turntable 53. A first arm 54 rotatably supported around the first arm 54, a second arm 55 rotatably supported around a third axial center in the horizontal direction at the tip of the first arm 54, and the second arm 55 It comprises a wrist portion 56 having a degree of freedom in three axial directions provided at the tip and having a coating gun G attached thereto.
[0004]
This coating robot 51, for example, when painting the vertical coated surface 62 of the object to be coated member 61 in the horizontal direction, as shown by the schematic diagram of FIG. 7, causes bent first arm 54 and second arm 55 While changing the bending angle, the painting gun G was moved in the horizontal direction for painting.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the configuration of the conventional painting robot, in the operation of painting the vertical painting surface 62 in the horizontal direction, the arm is usually moved in a bent state. This means that there will be a shoulder singularity in the robot trajectory, thus requiring troublesome control to avoid this shoulder singularity, and the arm Since the arm is moved in a bent state, the bent portion (elbow portion) of the arm collides with the partition wall 63 or the like in the vicinity of the end of the painted surface as shown in FIG.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a working robot capable of preventing the occurrence of a shoulder singularity and avoiding a collision between a bent portion of an arm and another member.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the working robot of the present invention, have a predetermined direction of the guide route, the pair being parallel to each other guide member and a pair of left and right guided along these two guide members a box-shaped moving member, a first rotatably provided in the direction of the first axis about perpendicular to the direction of movement through the bearing to the both the mobile while being disposed between these two mobile A rotator, a second rotator provided on the first rotator via a swivel bearing so as to be rotatable around a second axis in a direction orthogonal to the first axis, and provided on the second rotator And a wrist portion having a degree of freedom in three axial directions.
[0008]
According to the above configuration, the first rotating body and the second rotating body are provided in a state of being orthogonal to each other, and both the rotating bodies are provided on the movable body side movable in a predetermined direction. This movement can be performed without changing the postures of the rotating bodies, so that the generation of shoulder singularities in the robot can be prevented.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a working robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0010]
In the present embodiment, a case will be described in which the working robot is applied to a painting robot that paints, for example, an inner wall surface of a box-shaped structure (specifically, a hull block).
[0011]
As shown in FIGS. 1 to 3, the painting robot 1 includes, for example, a pair of guide rails (guide members) 11 arranged in parallel with each other in the horizontal direction, and guide paths (θ 1 ) of the both guide rails 11. A pair of left and right box-shaped moving bodies 13 each having a traveling wheel 12 to be guided and a driving unit (not shown), and a horizontal direction orthogonal to the guide rail 11 via the bearings 14 are connected to these moving bodies 13. A box-shaped (or pole-shaped) first rotating body 15 rotatably provided around the first axis (θ 2 ), and a first axis centered on the first rotating body 15 via a swivel bearing 16. A pole-type second rotating body 17 provided so as to be rotatable around a second axis (θ 3 ) orthogonal to each other, and three axes (θ 4 to θ 6) provided at the pole tip of the second rotating body 17. ) Wrist part 18 having a degree of freedom of rotation. A painting gun G, which is a work device, is attached to the tip of the wrist 18. A structure of the drive mechanism of the painting robot 1 is schematically shown in FIG. FIG. 4 shows the directions of the axes.
[0012]
As shown in FIG. 1, for example, when the inner wall surface of the box-shaped hull block 2 is coated along the horizontal direction by the coating robot 1, the guide rail 11 is moved along the surface to be painted 3 that is the inner wall surface. If the paint gun G on the wrist 18 is moved in the vertical direction to perform painting, and the mobile body 13 travels along the guide rail 11, it is covered over a predetermined length. The painted surface 3 can be painted without hindrance.
[0013]
At the time of this painting operation, the movement of the painting gun G on the wrist 18 is only required in the vertical direction, that is, it does not cause at least two arms to be bent. It is possible to avoid the occurrence of shoulder singularities compared to those that move in the direction. In addition, when the painting range of this painting robot 1 is illustrated, it will become like the shaded part of FIG. 5 (a) and (b). Fig.5 (a) is a side view, (b) is a BB arrow line view of (a).
[0014]
Further, it is possible to prevent a problem that the bent portion of the arm collides with the end wall surface of the hull block, which occurs when the wrist portion is moved in the front-rear direction while the arm is bent.
[0015]
Thus, since the wrist part 18 to which the coating gun G is attached is attached to one of the rotary bodies 15 and 17 provided in a direction orthogonal to the movable body 13 that is movable in the horizontal direction, the arm is folded. It is not necessary to move the coating gun in the horizontal direction in the bent state and by the operation of the arm, and thus it is possible to prevent the occurrence of a shoulder singular point in the robot. That is, troublesome control for avoiding the shoulder singularity is not required, and it is not necessary to bend the arm, so that it is possible to avoid the problem that the bent portion of the arm collides with the member to be coated. .
[0017]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the working robot is applied to a painting robot has been described. Of course, the present invention can also be applied to other work such as a welding robot.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the first rotating body and the second rotating body are provided in a state of being orthogonal to each other, and both the rotating bodies are provided on the moving body side that is movable in a predetermined direction. Therefore, the movement in the predetermined direction can be performed without changing the postures of the rotating bodies, and therefore, the generation of shoulder singularities in the robot can be prevented. That is, troublesome control for avoiding the shoulder singularity is not required, and it is not necessary to bend the arm, so that it is possible to avoid the problem that the bent portion of the arm collides with the work member side. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a painting operation by a painting robot in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the painting robot.
FIG. 3 is a view taken along arrow AA in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic view showing a drive mechanism of the painting robot.
FIG. 5 is a view showing a painting range of the painting robot.
FIG. 6 is a side view showing a schematic configuration of a painting robot in a conventional example .
FIG. 7 is a side view illustrating a painting operation of a painting robot in a conventional example .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coating robot 2 Hull block 3 Surface 11 to be painted 11 Guide rail 12 Traveling wheel 13 Moving body 15 First rotating body 17 Second rotating body 18 Wrist part

Claims (1)

所定方向の案内経路を有し、互いに平行に配置される一対のガイド部材と、
これら両ガイド部材に沿って案内される左右一対の箱型状の移動体と、
これら両移動体の間に配置されるとともに当該両移動体に軸受を介してその移動方向と直交する方向の第1軸心回りで回転自在に設けられた第1回転体と、
この第1回転体に、旋回軸受を介して第1軸心と直交する方向の第2軸心回りで回転自在に設けられた第2回転体と、
この第2回転体に設けられるとともに3軸方向の自由度を有する手首部とから構成したこと
を特徴とする作業用ロボット。
Have a predetermined direction of the guide route, a pair of guide members which are arranged parallel to each other,
A pair of left and right box-shaped moving bodies guided along these guide members;
A first rotating body that is disposed between the two moving bodies and is rotatably provided around the first axis in a direction perpendicular to the moving direction of the both moving bodies via a bearing ;
A second rotating body provided on the first rotating body so as to be rotatable around a second axis in a direction orthogonal to the first axis via a slewing bearing ;
A work robot characterized by comprising a wrist portion provided on the second rotating body and having a degree of freedom in three axial directions.
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