(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ブラシ部材は、分割部を有するブラシ本体部を含み、前記分割部は、互いに分離可能な一対の対向面を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の塗装ロボット。
前記リングの内周には、前記ねじ溝に係合する係合突起が形成され、前記リングの厚み方向に沿った前記係合突起の長さは、前記ねじ溝のピッチの1.5倍以上であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の塗装ロボット。
前記リングは、前記ボールねじが通過する貫通孔を有し、前記貫通孔の周囲に、前記ブラシ部材側に向けて突出する環状突起が形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の塗装ロボット。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、本発明者らは、ロボットアームの先端側にボールねじを設け、このボールねじが外方に露出する塗装ロボットの開発を進めている。しかしながら、このような塗装ロボットにおいては、ボールねじが外方に露出しているため、塗装時に塗料が塗装ロボット側に跳ね返り、ボールねじに塗料が付着ないし堆積するおそれがある。この場合、塗装ロボットの稼働を継続することにより、ボールねじのナット内部にも塗料による悪影響が生じ、ボールねじが故障するおそれがある。このような不具合を防止するため、数時間単位でボールねじの汚染状況を確認する作業を行う必要が生じる場合もある。また、ボールねじに塗料が付着したことが確認された場合には、手作業で塗料を清掃する必要がある。
【0005】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、塗装ロボットのボールねじに塗料や塵埃等が堆積することを防止することが可能な、塗装ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、塗装ロボットであって、ロボット本体と、前記ロボット本体から露出するとともに、ねじ溝を有するボールねじと、前記ボールねじの周囲に設けられたボールねじ清掃ユニットとを備え、前記ボールねじ清掃ユニットは、前記ボールねじの前記ねじ溝に係合するとともに、前記ボールねじと連動して回動するリングと、前記リングに連結され、前記ボールねじを清掃するブラシ部材と、前記リングに対して一体となって回動するとともに前記ブラシ部材を取り囲むケースとを有することを特徴とする塗装ロボットである。
【0007】
本発明は、前記ケースに、前記ボールねじに付着した付着物を排出する排出孔が設けられていることを特徴とする塗装ロボットである。
【0008】
本発明は、前記排出孔を覆うように付着物除去テープが貼着されていることを特徴とする塗装ロボットである。
【0009】
本発明は、前記ブラシ部材は、分割部を有するブラシ本体部を含み、前記分割部は、互いに分離可能な一対の対向面を有することを特徴とする塗装ロボットである。
【0010】
本発明は、前記リングの内周には、前記ねじ溝に係合する係合突起が形成され、前記リングの厚み方向に沿った前記係合突起の長さは、前記ねじ溝のピッチの1.5倍以上であることを特徴とする塗装ロボットである。
【0011】
本発明は、前記リングは、前記ボールねじが通過する貫通孔を有し、前記貫通孔の周囲に、前記ブラシ部材側に向けて突出する環状突起が形成されていることを特徴とする塗装ロボットである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、塗装ロボットのボールねじに塗料や塵埃等が堆積することを防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の一実施の形態について、
図1乃至
図5を参照して説明する。
図1乃至
図5は、本発明の一実施の形態を示す図である。
【0015】
[塗装ロボットの構成]
まず、
図1及び
図2により、本発明の一実施の形態による塗装ロボットの構成について説明する。
【0016】
図1に示すように、塗装ロボット10は、ロボット本体20と、ロボット本体20から外方に露出するボールねじ30と、ボールねじ30の周囲に設けられたボールねじ清掃ユニット50とを備えている。
【0017】
このうちロボット本体20は、固定部21と、ワーク保持部22と、ピラー23と、ベース24と、ダイ1アーム25と、ダイ2アーム26とを有している。
【0018】
固定部21は、ロボット本体20を支持するものであり、床面に対して固定されている。この固定部21には、ロボット本体20を駆動する図示しない駆動部(モータ)が配置されていても良い。
【0019】
ワーク保持部22は、塗装ロボット10により塗装作業を行う際、ワークW(塗装対象物)を保持するものである。このワーク保持部22は、固定部21に対して固定されている。また、ワーク保持部22には、ワークWを取り付けるためのワーク取付部22aが突設されている。この場合、ワーク保持部22には、複数(例えば4つ)のワーク取付部22aが設けられている。各ワーク取付部22aは、鉛直方向に延びる回転軸回りにワークWを回転させることができる。そして、複数(例えば4つ)のワーク取付部22aのうち、一部(例えば2つ)のワーク取付部22aに保持されたワークWに対して塗装作業を行い、この間、他の一部(例えば2つ)のワーク取付部22aに保持されたワークWを交換又は待機させることができる。
【0020】
ピラー23は、鉛直方向に延びる回動軸J
Aを中心に固定部21及びワーク保持部22に対して回動自在となっている。また、ベース24は、ピラー23に対して固定されている。
【0021】
ダイ1アーム25は、回動軸J
Bを中心にベース24に対して回動自在となっており、ダイ2アーム26は、回動軸J
cを中心にダイ1アーム25に対して回動自在となっておいる。なお、回動軸J
B、J
cは互いに平行に配置されるとともに、ともに水平方向に延びている。
【0022】
なお、ロボット本体20の構成は、これに限られるものではなく、一般に用いられるロボット(例えば垂直多関節ロボット)を用いることができる。
【0023】
ボールねじ30は、ダイ2アーム26の先端から横方向(水平方向)に突出し、ロボット本体20から外方に露出している。このボールねじ30は、ダイ2アーム26を幅方向に横切るようにダイ2アーム26の内部を通過している。また、ボールねじ30は、回動軸J
Dを中心にダイ2アーム26に対して回動自在となっている。回動軸J
Dは、回動軸J
B、J
cに対して平行であり、水平方向に延びている。さらに、ボールねじ30は、ボールねじ30の長手方向に平行な横行軸J
Eに沿って、ダイ2アーム26に対して移動(直動)自在となっている。
【0024】
図2に示すように、ボールねじ30は、ねじ軸40と、ねじ軸40に螺旋状に形成されたねじ溝31と、ねじ軸40にその長手方向に沿って形成されたスプライン溝32とを有している。この場合、ボールねじ30は、ボールねじスプラインからなり、横行軸J
Eに沿った直線移動と、回動軸J
Dの周囲の回転移動との両方が可能となっている。なお、ボールねじ30は、必ずしも回動軸J
Dの周囲の回転移動を行う必要はなく、スプライン溝32は必ずしも形成されていなくても良い。
【0025】
ボールねじ30のねじ溝31には、ボールねじナット33が螺合されている。また、ボールねじナット33には、第1プーリ34が連結され、第1プーリ34には、第1タイミングベルト35が架け渡されている。この第1タイミングベルト35は、第1電動モータ36に架け渡されている。そして、第1電動モータ36からの駆動力は、第1タイミングベルト35によって第1プーリ34に伝達され、これによりボールねじナット33が回転する。このとき、ボールねじナット33に螺合されたねじ軸40は、ねじ軸40の長手方向(横行軸J
E)に沿って直線的に移動する。
【0026】
ボールねじ30のスプライン溝32には、スプラインナット37が係合されている。スプラインナット37には、第2プーリ38が連結され、第2プーリ38には、第2タイミングベルト39が架け渡されている。この第2タイミングベルト39は、第2電動モータ41に架け渡されている。そして、第2電動モータ41からの駆動力は、第2タイミングベルト39によって第2プーリ38に伝達され、これによりスプラインナット37が回転する。このとき、スプラインナット37に係合されたねじ軸40は、ねじ軸40の中心軸(回動軸J
D)周りに回転する。
【0027】
ボールねじ30の両端には、それぞれ略U字状のU字状部材42が連結されている。さらにこれら一対のU字状部材42の間には、細長い棒状のスプレーガン取付部材43が連結されている。このスプレーガン取付部材43は、ボールねじ30に対して平行に設けられている。また、スプレーガン取付部材43には、ワークWに塗料を塗布するスプレーガンGを取り付けるための取付孔44が形成されている。この場合、上述したボールねじ30と、一方のU字状部材42と、スプレーガン取付部材43と、他方のU字状部材42とが互いに連結されてループ状に構成されている。
【0028】
一対のボールねじ清掃ユニット50は、それぞれダイ2アーム26の先端であって、ボールねじ30の周囲を取り囲むように設けられている。この場合、ボールねじ清掃ユニット50は、ダイ2アーム26の両側にそれぞれ設けられている。なお、これら一対のボールねじ清掃ユニット50の構成は互いに略同一であるので、以下においては、一方のボールねじ清掃ユニット50を例にとって説明する。
【0029】
[ボールねじ清掃ユニットの構成]
次に、
図3及び
図4を参照して、ボールねじ清掃ユニット50の構成について説明する。
【0030】
図3及び
図4に示すように、ボールねじ清掃ユニット50は、ダイ2アーム26側から順に、軸受止め部材51と、軸受(取付部材)52と、止め輪53と、フランジ54と、リング55と、ブラシ部材56と、ブラシ押さえ57と、ケース58とを有している。これら軸受止め部材51、軸受52、止め輪53、フランジ54、リング55、ブラシ部材56、ブラシ押さえ57、及びケース58は、ボールねじ30と同軸上に配置されるとともに、それぞれ略環形状を有し、その環の内部をボールねじ30が通過可能となっている。
【0031】
軸受止め部材51は、軸受52をダイ2アーム26の内側から支持するものである。この軸受止め部材51は、ダイ2アーム26のうちボールねじ清掃ユニット50を収容する収容空間27内に配置されている。また、軸受止め部材51は、ダイ2アーム26の内側から軸受52の内輪に当接している。
【0032】
軸受(取付部材)52は、例えばボールベアリングからなり、フランジ54、リング55、ブラシ部材56及びケース58をダイ2アーム26に対して回動自在に取り付けるものである。この軸受52は、その内輪が軸受止め部材51とフランジ54とによって挟持され、その外輪が止め輪53によってダイ2アーム26の収容空間27内に固定されている。
【0033】
止め輪53は、例えばC形止め輪からなり、ダイ2アーム26の環状溝28内に嵌め込まれている。この止め輪53と、ダイ2アーム26の係止段部29とにより、軸受52が保持されている。これにより軸受52の、ボールねじ30の長手方向への移動が規制されている。
【0034】
フランジ54は、円環状の周縁部54aと、周縁部54aから内側(ダイ2アーム26側)に突出する円環状の内側突部54bと、周縁部54aから外側(ケース58側)に突出する円環状の外側突部54cとを含んでいる。このうち内側突部54bは、軸受止め部材51及び軸受52に当接している。また、外側突部54cの内周は、リング55を取り囲むように配置され、外側突部54cの外周には、ケース58を螺着するためのオスねじが形成されている。さらに、フランジ54は、ボルト、ねじ等の締結部材61により軸受止め部材51に連結され、フランジ54と軸受止め部材51とにより、軸受52が挟み込まれている。
【0035】
リング55は、ボルト、ねじ等の締結部材62(
図3参照)により、フランジ54に連結されている。このリング55は、ボールねじ30のねじ溝31に係合するとともに、ボールねじ30の横行移動と連動してボールねじ30の中心軸周りに回動する。リング55の内周には、ねじ溝31に係合する係合突起55aが形成されている。この係合突起55aは、ねじ溝31に対応する形状、すなわち、ねじ溝31に対応する螺旋の一部を構成する形状を有し、ボールねじ30の長手方向に対して斜めに延びている。このリング55の係合突起55aがボールねじ30のねじ溝31に係合することにより、ボールねじ30が横行移動した際に、ボールねじ30の直線運動がリング55の回転運動として伝達されるようになっている。
【0036】
なお、本実施の形態において、リング55の厚み方向に沿った係合突起55aの長さ(ボールねじ30の長手方向に沿う長さ)は、ねじ溝31のピッチPより短いが、これに限られるものではない。例えば、リング55の厚み方向に沿う係合突起55aの長さをねじ溝31のピッチPより長くし、とりわけピッチPの1.5倍(1.5P)以上としてもよい。この場合、リング55の係合突起55aがねじ溝31に引っ掛かりリング55が回転しにくくなる不具合をより確実に防止することができる。
【0037】
ブラシ部材56は、ブラシ押さえ57によってリング55に連結されている。このブラシ部材56は、ボールねじ30のねじ溝31やねじ軸40を清掃し、ねじ溝31やねじ軸40に付着した塗料や塵埃等の付着物を除去するものである。
図5に示すように、ブラシ部材56は、ブラシ本体部56aと、ブラシ本体部56aの内周に植設された樹脂ブラシ56bとを有している。このうち樹脂ブラシ56bは、ボールねじ30側に向けて延び出しており、ボールねじ30に接触するようになっている。これにより、ボールねじ30の周囲を確実に清掃することができる。また、ブラシ本体部56aは、略円環状を有するとともに、分割部56cを有している。分割部56cは、互いに分離可能な一対の対向面56d、56dを有している。この分割部56cにおいて、一対の対向面56d、56dを引き離すようにブラシ本体部56aを広げることにより、ブラシ部材56が大きく開かれる。これにより、ブラシ部材56をボールねじ30の周囲に容易に着脱することができ、ブラシ部材56の交換やメンテナンスを容易に行うことができる。
【0038】
ブラシ押さえ57は、ボルト、ねじ等の締結部材63によりリング55に固定されている。このブラシ押さえ57は、リング55との間でブラシ部材56を挟み込み、ブラシ部材56をリング55に対して固定するものである。この場合、ブラシ押さえ57は、ボールねじ30との間に形成された環状空間57aを有している。そしてブラシ部材56によって除去された付着物は、環状空間57aからケース58内に排出されるようになっている。
【0039】
ケース58は、ブラシ部材56を取り囲むように設けられている。これにより、ブラシ部材56によって掻き取られた塗料や塵埃等の付着物がケース58の内部に一時的に貯留される。ケース58は、ケース外周面58aと、ケース外周面58aから内側(ダイ2アーム26側)に延びる環状側面58bとを有している。環状側面58bの内側にはメスねじが形成され、このメスねじは、フランジ54の外側突部54cに形成されたオスねじ(上述)と螺合するようになっている。これにより、工具を用いることなく手作業でケース58をフランジ54に対して締め込む作業を行うことができるので、ケース58の分解及び取付作業を容易に行うことができる。さらに、ケース外周面58aにはローレット加工が施されており、手作業でも滑ることなくケース58をフランジ54に対して着脱することができる。このように、ケース58をフランジ54に対して連結することにより、ケース58がフランジ54及びリング55に対して一体となって回動するようになっている。
【0040】
さらにケース58の環状側面58bには、ボールねじ30に付着した塗料や塵埃等の付着物を排出する排出孔58cが設けられている。この排出孔58cは、ケース58の内部空間に連通しており、ブラシ部材56の径方向に対向する位置に設けられている。これにより、ブラシ部材56が回転した際に、ブラシ部材56によって掻き出された付着物が、遠心力で排出孔58c方向に飛ばされる。また排出孔58cは、側面視で略円形状を有しており、環状側面58bを貫通するように形成されている。排出孔58cは複数設けられ、環状側面58bの周方向に沿って等間隔に形成されている。
【0041】
さらに、ケース58の環状側面58bには、排出孔58cを覆うように、樹脂製の付着物除去テープ59が貼着されている。ブラシ部材56によって掻き出された付着物は、排出孔58cから排出され、付着物除去テープ59に付着する。この付着物除去テープ59は、通常時には排出孔58cを覆う一方、メンテナンス時には、排出孔58cから引き剥がされる。塗料や塵埃等の付着物は、付着物除去テープ59とともに廃棄される。これにより、付着物除去テープ59に付着した塗料や塵埃等の付着物を効率良く取り除くことができる。なお、ケース58の内部にある付着物の有無を視認しやすくするため、付着物除去テープ59は透明又は半透明とすることが好ましい。
【0042】
[本実施の形態の作用]
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【0043】
塗装ロボット10を用いてワークWに対して塗装作業を行う場合、まず、ワーク保持部22に、塗装対象となるワークWを保持する。続いて、ロボット本体20及びボールねじ30を予め設定されたプログラムに基づいて移動する。これにより、スプレーガン取付部材43に取り付けられたスプレーガンGからワークWに向けて適宜塗料を塗布する。このようにワークWに向けて塗料が塗布されることにより、ワークWに対して塗装が施される。このとき、ロボット本体20の周囲に塗料が飛散し、その一部がロボット本体20から露出するボールねじ30にも付着する。また、ボールねじ30には、雰囲気中の塵埃等が付着する場合もある。
【0044】
このように、塗装ロボット10を用いて塗装作業を行っている間、ロボット本体20のピラー23及びベース24は、回動軸J
Aを中心に固定部21に対して回動し、ダイ1アーム25は、回動軸J
Bを中心にベース24に対して回動し、ダイ2アーム26は、回動軸J
cを中心にダイ1アーム25に対して回動する。さらに、ボールねじ30は、回動軸J
Dを中心にダイ2アーム26に対して回動し、かつ横行軸J
Eに沿って、ダイ2アーム26に対して直動する。
【0045】
続いて、塗装作業中、ボールねじ30が横行軸J
Eに沿って直動する場合の作用について説明する。
【0046】
ボールねじ30が横行軸J
Eに沿って直動することに伴い、ねじ溝31もボールねじ30の長手方向に移動する。この際、リング55の係合突起55aが螺旋状のねじ溝31に案内されて回転し、これによりリング55がボールねじ30の周囲で回転する。このとき、リング55とともに、軸受止め部材51、フランジ54、ブラシ部材56、ブラシ押さえ57及びケース58も一体となって高速で回転する。
【0047】
次に、ブラシ部材56がボールねじ30の周囲で回転することにより、ブラシ部材56の樹脂ブラシ56bがボールねじ30に付着した塗料や塵埃等の付着物を掻き出す。この掻き出された付着物は、ブラシ部材56の回転による遠心力によって径方向に飛ばされ、ブラシ押さえ57の環状空間57aを通過し、その後、ケース58の排出孔58cから排出される。この排出孔58cから排出された付着物は、付着物除去テープ59に付着し、ケース58内に留まる。
【0048】
その後、塗装作業が完了し、ロボット本体20が停止する。その後、付着物除去テープ59をケース58から引き剥がすことにより、付着物除去テープ59に付着した塗料や塵埃等の付着物をまとめて除去することができる。
【0049】
このように本実施の形態によれば、ボールねじ清掃ユニット50は、ボールねじ30のねじ溝31に係合するとともに、ボールねじ30と連動して回動するリング55と、リング55に連結され、ボールねじ30を清掃するブラシ部材56と、リング55に対して一体となって回動するとともにブラシ部材56を取り囲むケース58とを有する。この場合、ボールねじ30の移動(直動)と連動して、リング55及びブラシ部材56が回動し、ブラシ部材56がボールねじ30を清掃するので、ボールねじ30に塗料や塵埃等の付着物が堆積することを防止することができる。これにより、ボールねじ30の移動(直動)に起因して、塗料や塵埃等の付着物がロボット本体20の内部に入り込んでしまう不具合を防止することができる。この結果、ボールねじ30の故障を防止するとともに、長寿命化を実現することができる。しかも、このような動作は、ロボット本体20が通常の塗装作業を行っている間に実施することができるので、ボールねじ30の清掃を行うためのプログラムを別途作成する必要は生じない。
【0050】
また、本実施の形態によれば、ブラシ部材56がケース58によって取り囲まれているので、ブラシ部材56によって除去された付着物をケース58に貯めておき、適宜、ケース58を取り外して付着物を除去することができる。これにより、ボールねじ30の清掃作業を簡単に実行することができる。
【0051】
また本実施の形態によれば、ケース58に、ボールねじ30に付着した付着物を排出する排出孔58cが設けられているので、ブラシ部材56が回転した際の遠心力を用いて、ブラシ部材56によって掻き出された付着物をケース58から排出することができる。
【0052】
また本実施の形態によれば、ケース58の排出孔58cを覆うように付着物除去テープ59が貼着されているので、付着物除去テープ59を剥離することにより、付着物除去テープ59とともに付着物を廃棄することができる。
【0053】
また本実施の形態によれば、ブラシ部材56は、分割部56cを有するブラシ本体部56aを含み、分割部56cは、互いに分離可能な一対の対向面56d、56dを有するので、分割部56cにおいてブラシ本体部56aを広げることにより、ブラシ部材56をボールねじ30の周囲に容易に着脱することができる。
【0054】
[変形例]
上記実施の形態において、リング55のうち、ブラシ部材56側を向く面が平坦面となっている場合を例にとって説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、リング55は、
図6に示す形状を有していても良い。すなわち
図6において、リング55は、ボールねじ30が通過する円筒状の貫通孔55bを有している。また、貫通孔55bの周囲には、ブラシ部材56側に向けて突出する環状突起55cが形成されている。環状突起55cは、その断面においてブラシ部材56の樹脂ブラシ56bが当接する湾曲部を有している。この場合、環状突起55cにより、樹脂ブラシ56bの整流方向をダイ2アーム26に対して外側に向けることができる。これにより、ボールねじ30がダイ2アーム26側に横行した際に、樹脂ブラシ56bの毛先がダイ2アーム26側に倒れることが防止されるので、掻き取られた塗料等の付着物がダイ2アーム26側に入り込んでしまう不具合をより確実に防止することができる。なお、ねじ溝31に係合する係合突起55aは、環状突起55cの内側に形成され、貫通孔55b内に突出している。
【0055】
上記実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。