(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのハンドにベースフレームを取り付け、ベースフレームにＹ軸サーボモータを設け、このサーボモータの回転軸をＹ軸ボールネジとし、このボールネジにＺ軸フレームを螺合し、Ｚ軸フレームにＺ軸サーボモータを設けこのサーボモータの回転軸をＺ軸ボールネジとし、このボールネジにスライドフレームを螺合すると共に、このスライドフレームに複数本の直径０．１５ｍｍ前後の剥離・洗浄用高エネルギー密度ウォータジェットノズルを設け、このウォータジェットノズルは、Ｚ軸方向に一定間隔で一直線上に列設され、該ノズル径より小さい０．１ｍｍ以下の微少移動が可能にし、複雑形状のワークに対応できるように構成されたことを特徴とする剥離・洗浄装置。
【請求項２】
ロボットのハンドにベースフレームを取り付け、ベースフレームにＹ軸リニアモータを設け、このＹ軸リニアモータにＺ軸フレームをガイドするためのＺ軸リニアガイドを設け、Ｚ軸フレームにＺ軸リニアモータを設け、このＺ軸リニアモータにスライドフレームを設けると共に、このスライドフレームに複数本の直径０．１５ｍｍ前後の剥離・洗浄用高エネルギー密度ウォータジェットノズルを設け、このウォータジェットノズルは、Ｚ軸方向に一定間隔で一直線上に列設され、該ノズル径より小さい０．１ｍｍ以下の微少移動が可能にし、複雑形状のワークに対応できるように構成されたことを特徴とする剥離・洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、微少な移動動作ができるように構成したウオータジェットノズルをロボットに持たせてワークの塗膜やスケール等の剥離・洗浄作業を効率良く行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すように、多関節型ロボット０１にウオータジェットノズル０２を持たせて剥離・洗浄等の作業をさせる場合、直接ノズル０２をロボット０１のハンド０３に取り付け、ロボット０１自身を制御してノズル０２に所定の動作をさせている。
【０００３】
しかし、ロボットにノズルを装着して剥離・洗浄する場合、ロボットの軌跡精度が悪いため通常は拡散型ノズルもしくは噴流幅の広いノズルを、又は、複数ノズルを回転させて１回の剥離・洗浄幅を広くしたノズルを使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ロボットは繰り返し精度は良いが、微少な移動動作（0.1mm 以下）が正確にできないため、上述の如く拡散型ノズルや回転ノズルを使用しているのであるが、拡散型ノズルはせっかく高めたエネルギ密度を低くした使用法のため効率が悪くなり、回転ノズルは模様にムラができるため剥離ムラ等が起こる。
【０００５】
一方、エネルギ効率の高い微小径のノズルを複数本隙間なく並べることができれば解決すると考えられるが、ノズルの取付精度を含め至難のことである。
【０００６】
特開平１１−７６９５５号公報にも、ロボットのアーム先端に洗浄ノズルを持たせて台車等の大型部品を洗浄する装置が開示されている。しかし、一般的な産業ロボットは軌跡精度が悪く、そのため一回のスキャニングによる洗浄幅がある程度広くて、軌跡誤差以上ラップさせておかないと次のスキャニング時洗浄ができていないところが発生する。しかし、このような洗浄ノズルは汎用品であるが洗浄能力は低く、かつ剥離能力は殆どない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明に係る剥離・洗浄装置は、ロボットのハンドにベースフレームを取り付け、ベースフレームにＹ軸サーボモータを設け、このサーボモータの回転軸をＹ軸ボールネジとし、このボールネジにＺ軸フレームを螺合し、Ｚ軸フレームにＺ軸サーボモータを設けこのサーボモータの回転軸をＺ軸ボールネジとし、このボールネジにスライドフレームを螺合すると共に、このスライドフレームに複数本の直径０．１５ｍｍ前後の剥離・洗浄用高エネルギー密度ウォータジェットノズルを設け、このウォータジェットノズルは、Ｚ軸方向に一定間隔で一直線上に列設され、該ノズル径より小さい０．１ｍｍ以下の微少移動が可能にし、複雑形状のワークに対応できるように構成された。
【０００８】
また、ロボットのハンドにベースフレームを取り付け、ベースフレームにＹ軸リニアモータを設け、このＹ軸リニアモータにＺ軸フレームをガイドするためのＺ軸リニアガイドを設け、Ｚ軸フレームにＺ軸リニアモータを設け、このＺ軸リニアモータにスライドフレームを設けると共に、このスライドフレームに複数本の直径０．１５ｍｍ前後の剥離・洗浄用高エネルギー密度ウォータジェットノズルを設け、このウォータジェットノズルは、Ｚ軸方向に一定間隔で一直線上に列設され、該ノズル径より小さい０．１ｍｍ以下の微少移動が可能にし、複雑形状のワークに対応できるように構成された。
【０００９】
上記構成により、ウオータジェットノズルの所定位置への移動、位置決め等の動作はロボットで制御し、ロボットの苦手とする微少な移動動作を、ノズルユニットに装備した微少移動機構で制御することができる。従って、多関節型ロボットを使って微少な移動動作を要求される作業にも対応できる。また、微少移動機構によって、拡散型ノズルや回転ノズルを使用することなく、ウオータジェットのもつ高いエネルギ密度を保持しつつ効率的な剥離・洗浄が可能となる。
【００１０】
この場合、微少移動機構を信頼性の高い、構成的にも簡素なボールネジ方式又はリニアモータ方式によって構成し、また、作業の自由度を高めるため（複雑な形状のワークにも対応できるよう）微少移動機構の制御軸をＹＺ軸としている。
【００１１】
また、複数本のウオータジェットノズルが一定方向に一定間隔をもって列設しておけば、ノズルを微少移動することによりウオータジェットのもつ高いエネルギ密度を保持しつつ効率よくムラのない剥離・洗浄が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、ボールネジ方式（制御軸１軸）による微少移動機構を採用した場合の本願発明の基本的思想を示し、図１(a)は要部図（一部を断面で示した概略側面図）、図１(b)は図１(a)におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図示するように、多関節型ロボット１（図５）のアーム２先端のハンド３にベースフレーム４が取り付けられ、このベースフレーム４に複数本のウオータジェットノズル（以下、単に「ノズル」ともいう）５ａを備えたノズルユニット５が設けられ、このノズルユニット５に微少移動機構６が装備されている。
【００１４】
ベースフレーム４は、図面上、上部の台板４ａと、この台板４ａ中央から垂下した縦板４ｂと、この縦板４ｂの下部に台板４ａと一定間隔をもってこれに平行な平板状の支板４ｃからなる。縦板４ｂを挟んで台板４ａの片側がロボットのハンド３に取り付けられ、これに対向する他の側に微少移動機構６を構成するサーボモータ７とボールネジ８が設けられている。すなわち、サーボモータ７の回転軸はボールネジ８として構成されて、図面上、下方に延び、ボールネジ８の下端は支板４ｃに軸支されている。
【００１５】
ボールネジ８にはノズルユニット５を備えたスライドフレーム９が螺合しており、このスライドフレーム９の前部には縦方向に複数本（図では４本）のウオータジェットノズル５ａが一定間隔で列設されている。このウオータジェットノズル５ａとしては、剥離能力の高い直径０.１５ｍｍ前後のノズルが使用される。
【００１６】
スライドフレーム９の中央部にボールネジ８が螺合挿通し、この両側にボールネジ８に対し平行に延びる一対のリニアガイド１０がスライドフレーム９の移動を円滑にするために設けられている。
【００１７】
したがって、サーボモータ７を作動させてボールネジ８を回転させればスライドフレーム９はネジ作用によって図面上縦（Ｚ軸）方向に微少移動するようになっている。このスライドフレーム９の微少移動に伴ってスライドフレーム９の前面に配設したウオータジェットノズル５ａの微少移動が（0.1ｍｍ以下の移動も）可能になる。かかる微少移動機能により、剥離能力の高い（直径０.１５ｍｍ前後）のノズルが使用できる。
【００１８】
例えば、0.15ｍｍ直径のウオータジェットノズルをロボットの位置決め機能により所定の位置にセットした後、ウオータジェットノズルから噴流を吐出して作業させながら微少移動機構により4/100ｍｍずつ所定方向に移動していけば、剥離・洗浄にムラが起きず、剥離能力も高い（高いエネルギ密度をそのまま維持している）ので作業効率がよい。また、ロボットを使用しているため複雑形状のワークに対応でき、また、多品種のワークにも対応できる。
【００１９】
なお、図１は制御軸が１軸の場合であるが、後述するように２軸での制御も可能である。
【００２０】
図２は、リニアモータ方式（制御軸１軸）による微少移動機構を採用した場合の本願発明の基本的思想を示し、図２(a)は要部図（一部を断面で示した側面図）、図２(b)は図２(a)におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００２１】
図示するようにロボット１のハンド３に略逆Ｌ形のベースフレーム１１が取り付けられ、このベースフレーム１１にリニアモータ１２による微少移動機構１３が装備されていると共に、ニアモータ１２の両側にリニアガイド１４が設けられている。微少移動機構１３によってＺ軸方向に微少移動できるスライドフレーム１５には、上記と同様に複数本のウオータジェットノズル５ａが一定間隔で列設されてなるノズルユニット５が設けてある。この場合も制御軸は１軸であるが、後述するように複数軸での制御も可能である。
【００２２】
この構成でも、ウオータジェットノズル５ａの所定の位置への移動（位置決め）をロボット１に行わせ、ノズル５ａの微少な移動動作が必要なとき、ロボット１の動作を保持しリニアモータ１２を作動することによって、リニアガイド１４をガイドとして必要動作を行わせることができる。
【００２３】
図３は、第一実施形態を示し、制御軸がＹＺ軸の２軸であって、ボールネジ方式による微少移動機構を備えているものである。図３(a)は要部図（一部を断面で示した側面図）、図３(b)は図３(a)におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【００２４】
図示するように、ボックス状のベースフレーム１６がロボット１のハンド３に取り付けられ、ベースフレーム１６の側面にＹ軸サーボモータ１７が設けられ、このＹ軸サーボモータの１７の回転軸がＹ軸ボールネジ１８として構成されて、両者でＹ軸方向の微少移動機構６Ｙが形成されている。また、このＹ軸ボールネジ１８の上下両側にＹ軸リニアガイド１９が配設されている。Ｙ軸ボールネジ１８にＺ軸フレーム２０が螺合しており、Ｙ軸サーボモータ１７の作動により、Ｚ軸フレーム２０はＹ軸方向（図面上水平方向）に微少移動可能になっている。Ｚ軸フレーム２０にはＺ軸サーボモータ２１が設けられており、このサーボモータ２１の回転軸はＺ軸ボールネジ２２として構成されて、Ｚ軸方向の微少移動機構６Ｚが形成されている。Ｚ軸ボールネジ２２にはスライドフレーム２３が螺合し、スライドフレーム２３にノズルユニット（複数本のウオータジェットノズル５ａを一定間隔で列設したもの）５が設けられている。スライドフレーム２３にはＺ軸ボールネジ２２の両側にリニアガイド２３が設けられている。
【００２５】
この構成では、ウオータジェットノズル５ａはＹＺ軸の２方向に微少移動可能になっており、微少動作が必要なときはロボット１の動作を保持し、ノズルユニット５に装備した２軸のＹＺ軸サーボモータ１７、２１によりベースフレーム１６とＺ軸フレーム２０のリニアガイド１９，２４をガイドとしてＹＺ軸ボールネジ１８，２２を介して必要動作を行わせる。ワークの形状などによって必要に応じてＹ軸およびＺ軸のいずれかの方向に或いは双方に微少にノズルを移動することによって複雑な形状のワークに対応でき、このときも剥離洗浄のムラをなくすことができる。
【００２６】
図４は、第二実施形態を示し、第一実施形態と同様に制御軸がＹＺ軸の２軸であって、ボールネジ方式に代えてリニアモータ方式による微少移動機構を備えているものである。図４(a)は要部図（一部を断面で示した側面図）、図４(b)は図４(a)におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。
【００２７】
図示するように、ベースフレーム２５がロボット１のハンド３に取り付けられ、このベースフレーム２５の側面にＹ軸方向の微少移動機構６Ｙを構成するＹ軸リニアモータ２６が設けられ、このＹ軸リニアモータ２６の両側にＺ軸フレーム２７をガイドするためのＹ軸リニアガイド２８が設けられている。Ｚ軸フレーム２７にはＺ軸方向の微少移動機構６Ｚを構成するＺ軸リニアモータ２９が設けられていると共に、ノズルユニット（複数本のウオータジェットノズル５ａを一定間隔で列設したもの）５が設けられている。Ｚ軸フレーム２７にはスライドフレーム３０が設けられ、Ｚ軸フレーム２７の両側にＺ軸リニアガイド３１が設けられている。
【００２８】
この構成においても、ウオータジェットノズル５ａは、微少移動機構６Ｙ，６ＺによってＹＺ軸の２方向に微少移動可能になっており、微少動作が必要なときはロボット１の動作を保持し、ノズルユニット５に装備した２軸のＹＺ軸リニアモータ２６，２９によりベースフレーム２５とＺ軸フレーム２７のＹＺ軸リニアガイ２８，３１ドをガイドとして必要動作を行わせる。
【００２９】
以上のような本願発明に係る剥離・洗浄装置は、図５に示すような、多関節型の産業ロボット１に配備され、ウオータジェットノズルの所定位置への移動、位置決め等の動作はロボットで制御し、ロボットの苦手とするワークＷに対する微少な移動動作を、ノズルユニット５に装備した微少移動機構で制御して効率的な剥離・洗浄作業を行うものである。このように、本願発明は、精密移動機能を有したノズルユニットをラフに位置決めする機能をもったロボットに持たせて剥離・洗浄をムラなく効率良く行う装置である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したような本願発明では、ロボットの弱点である微少な移動動作をノズルユニットの微少移動機構で補完し、拡散型ノズルや回転ノズルを使用することなく、ウオータジェットのもつ高いエネルギ密度を保持しつつムラのない剥離・洗浄を効率良く行うことができる。
【００３１】
従って、多関節型ロボットを使って微少な移動動作を要求される作業に対応できる結果、構成機器の簡略化が図れると共に、複雑な形状のワークにも、多品種のワークにも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボールネジ方式（制御軸１軸）による微少移動機構を採用した場合の本願発明の基本的思想を示し、(a)は要部図（一部を断面した側面図）、(b)は(a)におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】リニアモータ方式（制御軸１軸）による微少移動機構を採用した場合の本願発明の基本的思想を示し、(a)は要部図（一部を断面した側面図）、(b)は(a)におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】第一実施形態を示し、制御軸がＹＺ軸の２軸であって、ボールネジ方式による微少移動機構を備えているものである。(a)は要部図（一部を断面した側面図）、(b)は(a)におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】第二実施形態を示し、第一実施形態と同様に制御軸がＹＺ軸の２軸であって、ボールネジ方式に代えてリニアモータ方式による微少移動機構を備えているものである。(a)は要部図（一部を断面した側面図）、(b)は(a)におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図５】本願発明に係る剥離・洗浄装置を多関節型ロボットに装備したときの概略図である。
【図６】従来の多関節型ロボットにウオータジェットノズルを装備した場合の要部図である。
【符号の説明】
１…（多関節型）ロボット
３…ハンド
５…ノズルユニット
５ａ…ウオータジェットノズル
６、６Ｙ，６Ｚ…微少移動機構
７、１７、２１…サーボモータ
８、１８，２２…ボールネジ
９、１５，２３、３０…スライドフレーム
１２、２６，２９…リニアモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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