JP3155226U - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の場所に移動可能、かつ低コストで、作業の安定性に優れた高機能なロボットシステムを提供する。【解決手段】ロボットシステムＡは、作業アームを有するロボット本体部Ｒと、中央部３１にロボット本体部Ｒを搭載した台車Ｄと、ロボット本体部Ｒを所定部位に固定する固定部材Ｓとを備えている。台車Ｄは、中央部３１の両端に設けられた連結部３２と、車輪３５が取りつけられた引き出し部３３とを備えている。固定部材Ｓは、中央部４１の両端に連結部を有し、連結部がアンカーボルトにより床面Ｅに固定される。位置決めピン２７を筒部材４７の位置決め穴に嵌合させて台車Ｄ（ロボット本体部Ｒ）を所定位置に設置する。回動部材４４を上方に回動させ、Ｕ溝に嵌合させた状態で、台車固定用レバー４５を締めて、ロボット本体部Ｒを所定位置に固定する。【選択図】図１

Description

本考案は、溶接，機械加工，積み卸しなどの作業を行う産業ロボットを備えたロボットシステムに関するものである。

近年、産業ロボット（マニュピレータ）は、人手に変わる自動作業用装置として、多方面で使用されている。そして、最近では、産業ロボットの機能性を向上させるための多くの提案がなされている。
例えば、特許文献１では、２つのハンドをロボットに設け、各ハンドで異なる物品種の積み付けを行うことにより、作業を停止してハンド交換の際のハンドの教示動作を行わなくてもよいようにしている。
特許文献２では、リニアモーター駆動によりガイドに沿って走行する産業ロボット用走行装置を提案している。
特許文献３では、車輪を駆動して移動する自立移動型ロボットに、各種作業を行う複数の機能モジュールを取り付けてなるロボットシステムを提案している。

特開平９−２５４０６３号公報 特開平６−１９７５１３号公報 特開２００７−１９３７３６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、離れた部位にある異なる物品種を１つのロボットで処理することはできないという不具合がある。

その点、特許文献２の技術では、ガイドに沿った複数の場所での作業が可能であるが、反面、ガイドの周辺領域に限定されるという不具合もある。
それに対し、特許文献３の技術では、ほとんど制限なく自由に移動できるという点で、上記２つの文献の技術よりも優れているといえる。

しかるに、特許文献３の技術では、自立走行型ロボット自体が高価であり、それに機能モジュール（マニュピレータ）を取り付けるので、システム全体として非常に高価なものとなり、機械加工などの工場現場には不向きである。
また、機能モジュールが作業を行う上で、ロボット自体の安定性が欠けるので、可能な作業に制限があるという不具合もある。

本考案の目的は、複数の場所に移動可能、かつ低コストで、作業の安定性に優れた高機能なロボットシステムを提供することにある。

本考案のロボットシステムは、作業アームを有するロボット本体部に、直接又は間接に車輪を取り付け、ロボット本体部の位置を固定するための固定部材とロボット本体部とを連結させる連結部材を設けたものである。

このロボットシステムにより、以下の作用効果が得られる。
このロボットシステムでは、車輪で移動することで、任意の場所に移動可能となり、複数の場所での作業を容易にできる。したがって、作業場所に設置するロボット本体部の数を低減することができ、機械設備の費用を削減することができる。
しかも、ロボットシステムは、特許文献２のような大がかりな機構や、特許文献３のような高価な部品を備える必要がなく、簡単な構造なので、低コストでロボットシステムを構築することができる。
また、固定部材により、ロボット本体部の位置を固定するようにしているので、作業の安定化を図ることもできる。
固定部位としては、通常は、床面でよいが、室の側壁，天井や、大きな装置の一部に固定することも可能である。ただし、固定部材を床面に取り付けることにより、作業の安定性が向上する。

上記ロボット本体部を載置する台部材をさらに設けて、車輪を台部材に取り付けるようにしてもよい。こうすることで、他種類のロボットに対して、共通の台部材を用いることができ、台部材の製造コストを削減することができる。
特に、台部材に、上記ロボット本体部の作業アームの移動範囲を区画する区画部材（安全柵）を配設することにより、ロボット本体部を移動して使用する場所自体には、安全柵を設けておく必要がない。よって、工場などの作業場所の設計の自由度が拡大することになる。

また、その場合には、台部材と固定部材との間に連結手段を設けるのが便利であるが、ロボット本体部と固定部材との間に設けることも可能である。
車輪は、台部材から引き出し可能に設けられていることが好ましい。たとえば、ロボット本体部が固定部材に取りつけられる状態で、車輪を外方に引き出しておくことにより、ロボット本体部を使用する際の安定性が向上し、ひいては、作業アームの可動範囲が拡大する。

また、位置決めピンと位置決め穴との組み合わせのように、ロボット本体部の固定場所を一義的に定める位置決め手段をさらに設けることが好ましい。これにより、より高精度でロボットの作業を行うことが可能になる。

本考案によると、複数の場所に移動可能、かつ低コストで、作業の安定性に優れた高機能なロボットシステムを提供することができる。

本考案の実施の形態に係るロボットシステムのI-I線（図２参照）における断面と側面構造とを併せて示す図である。 本考案の実施の形態に係るロボットシステムの平面図である。 （ａ），（ｂ）は、本考案の実施の形態に係るロボットシステムの固定部材の側面図および平面図である。 ロボットシステムの連結部を上方から見た状態を示す平面図である。 ロボット本体部を固定部材に固定した状態を、一部を断面で示す側面図である。

図１は、本考案の実施の形態に係るロボットシステムＡのI-I線（図２参照）における断面と側面構造とを併せて示す図である。図２は、本考案の実施の形態に係るロボットシステムＡの平面図である。
図１および図２に示すように、実施の形態１に係るロボットシステムＡは、主要部品として、ロボット本体部Ｒと、ロボット本体部Ｒを搭載した台部材である台車Ｄと、ロボット本体部Ｒを所定部位に固定する固定部材Ｓとを備えている。

ロボット本体部Ｒは、基部１４と、第１関節部１０と、第２関節部１１と、先端にハンドを有する第３関節部１２とを備えた多関節ロボットである。第１関節部１０，第２関節部１１，および第３関節部１２が、作業アームとして機能する。
台車Ｄは、ロボット本体部Ｒを搭載した中央部３１と、中央部３１の両端に設けられた連結部３２と、中央部３１の両側、かつ両端に設けられた合計４個の引き出し部３３と、各引き出し部３３に取りつけられた合計４個の車輪３５とを備えている。
図１および図２は、引き出し部３３が中央部３１に収納されている状態を示している。車輪３５は、図１の中央部３１の途中を破断して示す状態で引き出し部３３に取りつけられ、引き出し部３３は、中央部３１の両側で摺動することで、外方に引き出し可能となっている。引き出し部３３の摺動構造は、周知慣用の構造であるので、図示を省略する。

また、台車Ｄの上には、主要部材としてコントローラ２０と、筐体２１と、鎖２２でつながれた安全柵２３とが配置されている。この鎖２２および安全柵２３により、ロボットの移動範囲を区画する区画部材が構成されている。筐体２１の側面にはロボット本体部Ｒを操作するための操作ボックス２４が取りつけられている。

台車Ｄ両端の連結部３２には、シリンダ２５が載置され、シリンダ２５のピストン２６の先端に位置決めピン２７が取りつけられている。図５に示すように、位置決めピン２７は、連結部３２に設けられたガイド穴３８に沿って、縦方向に摺動する。

固定部材Ｓは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ほぼ直線状に延びる中央部４１と、中央部４１の両端に設けられた連結部４２とを備えている。連結部４２には、中心軸Ｏ回りに回動する１対の回動部材４４と、各回動部材４４の先端のねじ部４６に螺合する台車固定用レバー４５と、台車Ｄの位置決めピン２７に係合するピン穴４７ａが形成された筒部材４７とが取り付けられている。
各連結部４２の外方には、固定部材Ｓを床面Ｅに取りつけるためのアンカーボルト４３が取りつけられる。

図４に示すように、台車Ｄの連結部３２には、底部が半円状のＵ溝３７が設けられており、固定部材Ｓの回動部材４４が上方に回動して、Ｕ溝３７の底部に係合する（図４の破線参照）構造となっている。
また、操作ボックス２４には、空気源を供給するためのエアーカプラ２８が配置されている。また、図４に示す位置には、相手機械との芯出しをするためのレーザーマーカー２９が配置されている。

図５は、台車Ｄを所定位置に固定するときの連結状態を、部分断面図と共に示す側面図である。
図中破線で示すように、引き出し部３３および車輪３５は、台車Ｄの中央部３１から側方に引き出されている（図２の破線参照）。
台車Ｄが所定位置に設置されたことをエアーカプラ２８やレーザーマーカー２９を用いて確認すると、台車Ｄのシリンダ２５のピストン２６を下方に押し出す。このとき、位置決めピン２７は、ガイド穴３８から下方に移動し、固定部材Ｓの筒部材４７のピン穴４７ａに嵌合される。台車Ｄの両側で位置決めピン２７とピン穴４７ａとが嵌合（係合）することで、台車Ｄが、ロボット本体部Ｒが作業を行う所定位置に位置決めされる。
そして、固定部材Ｓの連結部４２の回動部材４４が上方に回動して、台車Ｄの連結部３２のＵ溝３７に嵌合する。この状態で、台車固定用レバー４５を締結させる。台車Ｄの両側で、台車固定用レバー４５が締結されることにより、台車Ｄが所定位置に固定される。

上記シリンダ２５の位置決めピン２７および筒部材４７のピン穴４７ａにより、ロボット本体部Ｒの位置を設定する位置決め手段が構成されている。
ただし、位置決め手段は、上記構成に限定されるものではない。たとえば、床面Ｅからピンが突出して、台車Ｄのピン穴に係合する構造であってもよいし、凹部と突部とが係合する構造であってもよい。その他、位置決め手段として、周知慣用の係合方法を用いることができる。

また、台車ＤのＵ溝３７，固定部材Ｓの回動部材４４，および台車固定用レバー４５により、固定部材Ｓとロボット本体部Ｒとを，台車Ｄを介して連結させる連結手段が構成されている。
ただし、連結手段は上記構成に限定されるものではない。２つの部材を連結する方法としては、いろいろな種類の周知慣用の方法があり、いずれを用いてもよいものとする。

図２の破線で示す引き出し部３３が側方に引き出された状態で、ロボット本体部Ｒの作業アームが定められた作業を行う。作業としては、溶接，検査，塗装，および工作機械に対する材料の供給や完成品の取り出しなどの作業を行うことができる。
ここで、可動範囲Ｒeaは、ロボット先端部（ハンド）が機械的に移動可能な範囲を示す。
ただし、ロボットの作業においては、第３関節部１２先端のハンドが移動する範囲が、安全柵２３および鎖２２で区画された範囲からはみ出さないように、ソフトウェアによる教示が行われる。ロボットの行う作業に応じて、教示内容はその都度変更される。

本実施の形態によると、以下の作用効果を発揮することができる。
このロボットシステムＡでは、車輪３５で移動することで、任意の場所に移動可能となり、複数の場所での作業を容易にできる。
たとえば、昼間はロボット本体部Ｒをある場所に固定して機械加工を行い、夜間は、ロボット本体部Ｒを移動させて別の場所に固定し、ロボット本体部Ｒの作業アームを取り替えて、製品の組立や梱包作業を行うなど、１つのロボット本体部Ｒだけで、多機能の作業を行うことが可能になる。したがって、作業場所に設置するロボット本体部の数を低減することができ、機械設備の費用を削減することができる。
しかも、特許文献２のような大がかりな機構や、特許文献３のような高価な部品を備える必要がなく、簡単な構造なので、簡単な構造なので、低コストでロボットシステムＲを構築することができる。

また、作業時には、固定部材Ｓにより、ロボット本体部Ｒを固定するようにしているので、作業の安定化を図ることもできる。
上記実施の形態では、固定部位を床面Ｅとしたが、これに限定されるものではない。たとえば、作業の場所の状態や作業の種類によっては、室の側壁や大きな装置の一部に固定するようにしてもよい。また、ロボット本体部Ｒを天井面からつり下げて、床面付近でロボット本体部Ｒの作業アームを運動させてもよい。

上記実施の形態では、ロボット本体部Ｒを載置する台部材３１を設けているが、台部材３１は、必ずしもなくてもよい。ロボット本体部Ｒの基部１４を十分大きくして、それに車輪を取り付けもよい。
ただし、台部材Ｄに車輪３５を取りつけることで、他種類のロボット本体部Ｒに対して、共通の台部材Ｄを用いることができ、台部材Ｓの製造コストを削減することができる。
その場合、上記実施形態のように、台部材Ｄと固定部材Ｓとの間に連結手段を設けるのが普通であるが、ロボット本体部Ｒと固定部材Ｓとの間に連結手段を設けることも可能である。

上記実施の形態のように、車輪３５が引き出し部３３に取りつけられ、引き出し部３３が台部材Ｄから水平方向に引き出し可能に設けられて、固定部材Ｓに台部材Ｄを固定する状態では、車輪３５が外方に引き出されていることにより、ロボット本体部Ｒを使用する際の安定性が向上し、ひいては、作業アームの可動範囲が拡大する。
ただし、引き出し部３３が図２の破線に示すように引き出される構造でなくてもよい。たとえば、引き出し部３３が斜め外方に引き出される構造であれば、長手方向に直交する方向における作業アームの運動に対しても安定性が向上する。ひいては、作業アームの可動範囲Ｒeaが拡大する。ただし、ロボットシステムＡが占める面積が拡大する不利益も生じるので、メリット，デメリットを勘案して、引き出し方向や引き出し長さを設定すればよい。

上記実施の形態では、位置決めピン２７と位置決め穴４７ａとの組み合わせによる位置決め手段を設けているので、より高精度でロボットの作業を行うことが可能になる。

上記実施の形態のように、台部材Ｄに、ロボット本体部Ｒの作業アームの教示範囲を区画する区画部材である安全柵２３（および鎖２２）を配設することにより、ロボット本体部Ｒを移動して使用する場所自体には、安全柵を設けておく必要がない。よって、工場などの作業場所の設計の自由度が拡大することになる。

上記開示された本考案の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本考案の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本考案の範囲は、実用新案登録請求の範囲の記載によって示され、さらに実用新案登録請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本考案は、溶接，検査，塗装，工作機械に対する材料の供給や完成品の取り出し作業，組立，パレタイズ，荷卸しなどの作業を自動的に行う、いわゆる産業ロボットを使用するために利用することができる。

Ａ ロボットシステム
Ｄ 台車
Ｅ 床面
Ｒ ロボット本体部
Ｓ 固定部材
１０ 第１関節部
１１ 第２関節部
１２ 第３関節部
１４ 基部
２０ コントローラ
２１ 筐体
２２ 鎖（区画部材）
２３ 安全柵（区画部材）
２４ 操作ボックス
２５ シリンダ
２６ ピストン
２７ 位置決めピン
３１ 中央部
３２ 連結部
３３ 引き出し部
３５ 車輪
３７ Ｕ溝
４１ 中央部
４２ 連結部
４３ アンカーボルト
４４ 回動部材
４５ 台車固定用レバー
４６ ねじ部
４７ 筒部材
４７ａ 位置決め穴
Ｒea 可動範囲

Claims (7)

1. 作業アームを有するロボット本体部と、
   上記ロボット本体部に直接又は間接に取り付けられた車輪と、
   上記ロボット本体部の位置を固定するための固定部材と、
   上記固定部材と上記ロボット本体部とを連結させる連結手段と、
   を備えているロボットシステム。
2. 請求項１記載のロボットシステムにおいて、
   上記ロボット本体部を載置する台部材をさらに備え、
   上記車輪は、上記台部材に取り付けられている。
3. 請求項２記載のロボットシステムにおいて、
   上記台部材には、上記ロボット本体部の作業アームの移動範囲を区画する区画部材が配設されている。
4. 請求項２または３記載のロボットシステムにおいて、
   上記車輪は、上記台部材から引き出し可能に設けられている。
5. 請求項２〜４のうちいずれか１つに記載のロボットシステムにおいて、
   上記連結手段は、上記台部材および固定部材に設けられている。
6. 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のロボットシステムにおいて、
   上記固定部材は、床面に取り付けられている。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１つ記載のロボットシステムにおいて、
   上記ロボット本体部の位置を設定する位置決め手段をさらに備えている。

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