JP7095447B2 - Protective jacket for robots - Google Patents
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本発明は、複数のアームを有するロボットに装着するロボット用の保護ジャケットに関する。 The present invention relates to a protective jacket for a robot to be attached to a robot having a plurality of arms.
従来、ロボットを保護すること等を目的として、ロボットに装着する保護ジャケットが考案されている。このような保護ジャケットには、ロボットの可動範囲を制限しないようにジャバラ構造を採用したものや、例えば特許文献1のように関節部分で分離させた構造を採用したものがある。しかしながら、ジャバラ構造のものは比較的高コストになる傾向に加え、蛇腹部分が折り畳まれると外形が大きくなることでロボットの可動範囲を制限しかねない。また、分離した構造のものは、分離している部分から保護ジャケット内部に異物が侵入したり、逆に内部から異物が放出されるおそれもあり、ロボットの設置環境によっては採用できない場合がある。
Conventionally, a protective jacket to be attached to a robot has been devised for the purpose of protecting the robot. Some such protective jackets have a bellows structure so as not to limit the movable range of the robot, and some have a structure separated by joints as in
そこで、全体が袋状であるような一体の保護ジャケットを用いることができれば望ましい。しかし、このような形態の保護ジャケットにも、以下のような問題がある。例えば、垂直6軸型のロボットであれば、保護ジャケットの一端は、ロボットアームの先端部である6軸部分に固定される。一般に6軸は、180°を超えて回転可能に構成されている。そのため、図10に示すように、保護ジャケットの生地に捩じれによる大きな変形が生じて、保護ジャケットが損傷し易くなる。 Therefore, it is desirable to be able to use an integrated protective jacket that is entirely bag-shaped. However, such a form of protective jacket also has the following problems. For example, in the case of a vertical 6-axis robot, one end of the protective jacket is fixed to the 6-axis portion which is the tip of the robot arm. Generally, the 6 axes are configured to be rotatable beyond 180 °. Therefore, as shown in FIG. 10, the fabric of the protective jacket is greatly deformed by twisting, and the protective jacket is easily damaged.
そこで、全体が一体であっても、ロボットの可動範囲を過度に制限することなく、軸の回転による損傷を回避できるロボット用の保護ジャケットを提供する。 Therefore, we provide a protective jacket for a robot that can avoid damage due to rotation of the shaft without excessively limiting the movable range of the robot even if the whole is integrated.
請求項1記載のロボット用の保護ジャケットは、一端部がアームの先端部に固定されて、設置部までを覆う筒状のシート状部材からなる。そのシート状部材は、先端部側に固定されている基端部から外周方向に伸びてシート状部材の筒状部分の先端部分を閉塞すると共に、先端部の外径よりも大となる直径を有する、円板状の先端面部を有している。そして、先端面部の外周から設置部側に伸びる筒状部分の内径は、関節部に対応する部位以外では、先端面部の内径以上である。
The protective jacket for a robot according to
すなわち、シート状部材が、アーム先端部の外径よりも大となる直径を有する円板状の先端面部を有しており、且つ先端面部の外周から設置部側に伸びる筒状部分の内径は、関節部に対応する部位以外で先端面部の内径以上となっていることで、アームの先端部が180°を超えて回転した際に、シート状部材が固定されている基端部の近傍において生じる捩じれが相対的に小さくなると共に、捩じれを設置部方向に分散させることができる。これにより、基端部の近傍に捩じれが集中する状態が緩和される。 That is, the sheet-shaped member has a disk-shaped tip surface portion having a diameter larger than the outer diameter of the arm tip portion, and the inner diameter of the tubular portion extending from the outer circumference of the tip surface portion toward the installation portion is In the vicinity of the base end where the sheet-like member is fixed when the tip of the arm rotates beyond 180 ° because it is equal to or larger than the inner diameter of the tip surface except for the part corresponding to the joint . The twist that occurs is relatively small, and the twist can be dispersed toward the installation portion. As a result, the state in which twists are concentrated in the vicinity of the base end portion is alleviated.
また、シート状部材の関節部に対応する部位の筒状部分の内径が、先端面部の内径未満で、且つ前記部位にあるアームの外径よりも大になっていることで、関節部が垂直方向に曲がる動作をした際に、当該部位に発生するシート状部材のたるみを軽減できる。これにより、前記部位に、異物が滞留・付着し難くなる。また、仮に前記部位に、異物が滞留・付着しても、関節部が曲がった状態から延びた状態に変化してたるみが解消された際に、滞留・付着していた異物が飛散し難くなる。 Further, the inner diameter of the tubular portion of the portion corresponding to the joint portion of the sheet-shaped member is smaller than the inner diameter of the tip surface portion and larger than the outer diameter of the arm in the portion, so that the joint portion is vertical. It is possible to reduce the slack of the sheet-shaped member generated in the portion when the motion of bending in the direction is performed. This makes it difficult for foreign matter to stay and adhere to the portion. Further, even if a foreign substance stays or adheres to the portion, the foreign substance that has stayed or adhered becomes difficult to scatter when the joint portion changes from a bent state to an extended state and the slack is eliminated. ..
そして、ロボットが垂直6軸型のアームを有するものであれば、伸縮による影響を最も受け易いシート状部材の部位は、第2軸及び第3軸の関節部となるので、保護ジャケットを垂直6軸型のアームにフィットさせることができる。 If the robot has a vertical 6-axis type arm, the part of the sheet-like member that is most susceptible to expansion and contraction is the joints of the 2nd and 3rd axes, so the protective jacket is vertically 6 It can be fitted to a shaft-shaped arm.
加えて、設置部を覆うシート状部材の筒状部分の内径を、先端部分の内径よりも大きく設定する。一般に、複数のアームを有する多関節型のロボットは、設置部側のアームの内径が先端部側よりも大きくなっている。したがって、保護ジャケットをこのような形状にフィットさせて、保護ジャケットの内径を不要に大きくすることを回避できる。 In addition, the inner diameter of the tubular portion of the sheet-like member that covers the installation portion is set to be larger than the inner diameter of the tip portion . Generally, in an articulated robot having a plurality of arms, the inner diameter of the arm on the installation portion side is larger than that on the tip portion side. Therefore, it is possible to fit the protective jacket to such a shape and avoid unnecessarily increasing the inner diameter of the protective jacket.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について図1から図8を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態では、ロボット1として複数のアームを有するいわゆる垂直多関節型の6軸ロボットを想定している。このロボット1は、例えば床面等の設置面2に設置された状態で、制御装置である図示しないコントローラに接続されて各種の作業を実行する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a so-called vertical articulated 6-axis robot having a plurality of arms is assumed as the
ロボット1は、設置部に相当するベース1a上に、鉛直方向の軸心を持つ第1軸を介してショルダ1bが水平方向に回転可能に連結されている。ショルダ1bには、第1軸に直交する回転軸である第2軸を介して、下アーム1cが回転可能に連結されている。この下アーム1cの先端側には、第2軸に平行な回転軸である第3軸を介して第一上アーム1dが、下アーム1cに対して回転可能に連結されている。第一上アーム1dの先端側には、第3軸に直交する回転軸である第4軸を介して第二上アーム1eが、第一上アーム1dと同軸で捻り回転可能に連結されている。
In the
第二上アーム1eの先端側には、第4軸に直交する回転軸である第5軸を介して手首1fが回転可能に連結されている。そして、手首1fには、第5軸に直交する回転軸である第6軸を介して、先端部としてのフランジ1gが、手首1fと同軸で捻り回転可能に連結されている。これら第1軸~第6軸は、ロボット1の関節軸に相当する。
A
フランジ1gには、図2に示すように、保護ジャケット3をロボット1側に固定するための固定部材4が、フランジ1gに共に回転可能な状態で取り付けられている。この固定部材4は、円柱状に形成されており、一方の面側でフランジ1gに取り付けられるとともに、フランジ1gとは反対側の面側に図示しないエンドエフェクタを装着可能な構造となっている。
As shown in FIG. 2, a
また、固定部材4の外周面には、保護ジャケット3を固定するためのネジ穴が複数設けられている。なお、図2に示す固定部材4の構造は一例であり、エンドエフェクタをフランジ1gに直接的に取り付け可能なように円筒状の構造とすることもできる。保護ジャケット3の内部には、支持部材である複数のリング10が固定配置されている。これにより、保護ジャケット3の先端部分は、固定部材4に固定されている部分から図中で略垂直に立ち上がる形状となっており、円筒の上底部に相当する先端面部3Fを有している。
Further, a plurality of screw holes for fixing the
保護ジャケット3は、概ね5つの部分に分かれてロボット1の全体を覆っている。ロボット1の先端部であるフランジ1g側から主として第6軸~第4軸部分を覆う部分は先端部3aであり、主として第4軸~第2軸部分を覆う部分は中間部3cである。また、主として第2軸及び第1軸部分を覆う部分は基底部3eである。先端部3a及び中間部3cの内径は同一であり、基底部3eの内径はそれらよりも大きくなっている。
The
また、先端部3aと中間部3cとの間は第3軸に対応する部位であり、この部分は、それらよりも内径が小さい第1くびれ部3bにより連結されている。また、中間部3cと基底部3eとの間は第2軸に対応する部位であり、この部分は、中間部3cよりも内径が小さい第2くびれ部3dにより連結されている。そして、先端部3aの後端側と中間部3cの先端側,中間部3cの後端側と基底部3eの先端側にもそれぞれリング10が配置されており、これらにより保護ジャケット3の外形が概ね円筒状に維持されている。尚、基底部3eの先端側に配置されているリング10Bは、他のリング10よりも径大である。また、基底部3eは、ベース1a側の端部が例えば床面に密に固定されている。なお、図1では説明の簡略化のため、保護ジャケット3は長手方向に沿った断面を示している。また、図3には、保護ジャケット3の外形をモデル的に示している。
Further, the portion between the
保護ジャケット3を構成するシート状部材は、本実施形態では、耐水性と、例えば次亜塩素酸系の洗浄液等により洗浄できるように耐薬品性とを有するものを採用している。ただし、シート状部材の伸縮性はごく小さいものであり、延び縮みし難いものとなっている。また、シート状部材は、ロボット1が繰り返し同じ作業をする場合でも破損したりせずに耐えられる強度を有する材料が望ましく、例えば厚さが0.5mm程度のナイロン製である。そして、保護ジャケット3の内部に固定配置されるリング10も、やはりナイロン製である。
As the sheet-shaped member constituting the
円筒状の保護ジャケット3は、その内径が各アームの直径よりも大きく形成されているとともに、長手方向の長さが、ロボット1の姿勢によらず、ロボット1の先端部から設置部までのアーム表面に沿った長さよりも長くなるように形成されている。
The cylindrical
なお、保護ジャケット3の大きさ,特にはロボット1を収納する空間を形成する内径は、ロボット1のアームの形状等に応じて適宜設計することができる。また、先端部3a,中間部3c,基底部3eは、必ずしも長手方向において同一の内径とする必要はなく、アームの動作に支障を来さない範囲で、僅かなテーパを有する円錐台状にしても良い。
The size of the
次に、本実施形態の保護ジャケット3の先端部3aを、内径がアーム先端部の外径よりも大きな円筒状とした理由について説明する。図2に示すように、保護ジャケット3の先端部3aは、固定部材4に固定されている。このとき、当該部分のシート状部材は、固定部材4の外周面に複数設けられているネジ穴を用いて、例えばネジ4aにより固定される。そのため、シート状部材は、第6軸の手首1f;フランジ1gが回転すると、それに伴って周方向に捩れることになる。尚、ネジ4aに替えてホースバンドを用いて、固定部材4に先端部3aを固定しても良い。
Next, the reason why the
この時、先端部の形状が、図4に示すように固定部材4に固定されている基端部から、直ぐにテーパ部分が開始されるような円錐台形状をしていると、基端部の近傍では回転する角度が大きくなり、断面の周長が短い部分に保護ジャケット,シート部材の捩じれが集中してしまう。
At this time, if the shape of the tip portion is a truncated cone shape such that the tapered portion is immediately started from the proximal end portion fixed to the fixing
これに対して、図5に示すように、先端部3aが、固定部材4よりも径が大きな先端面部3Fを有していることで、捩じれが生じる範囲が広くなるため1箇所に集中しなくなり、周長の変化が小さくなる。これにより、保護ジャケット3の傷みが緩和される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, since the
また、従来から提案されているロボット用保護ジャケットで、前述した従来のジャバラ構造のものや分離型のものは、コストが高くなったり、ロボット1の可動範囲を制限してしまったり、ジャケット内部に異物が侵入したり、ジャケット内部から異物が放出されたりするおそれがある。
In addition, among the protective jackets for robots that have been proposed conventionally, the conventional bellows structure and the separate type described above are expensive, limit the movable range of the
例えば食品工場等の清潔さが求められる現場では一般的に定期清掃が毎日行われるものの、ジャバラ構造では表面に多くの凹凸が形成されること、また、分離構造では関節部分が狭く奥行きが深い溝状になることから、拭き残し等が発生するおそれが高くなるとともに、ロボット1が動作した際に拭き残された異物や放出されたり、洗浄液が残留したりするおそれがある。
For example, in sites where cleanliness is required, such as in food factories, regular cleaning is generally performed every day, but in the bellows structure, many irregularities are formed on the surface, and in the separated structure, the joints are narrow and deep grooves. Since the shape is formed, there is a high possibility that unwiped residue or the like will occur, and there is a risk that foreign matter left unwiped or released or the cleaning liquid remains when the
また、ロボット1の可動範囲を確保するために生地を大きくすると、アームを回転させた際に関節の内側となる部分が大きく弛むことから、弛んだ部分がめくれ上がると、つまりは、撓んだ部分が保護ジャケット3の表面から離間するように移動すると、ワークに接触するおそれが高くなることから、ロボット1の可動範囲を制限するおそれがある。
Also, if the fabric is enlarged to secure the movable range of the
さらに、ロボット1の先端はワークを把持したりするために下方に向けられることが多く、その際には第一上アーム1dや第二上アーム1eが斜め下方に向くこと、また、ロボット1はアームを旋回させる動作をすることが多いことから、ジャケットの表面に凹凸が生じ易くなり、異物が付着又は飛散し易くなる。
Further, the tip of the
例えば、保護ジャケットの形状を、全ての内径が等しい円筒状にすることを想定すると、図8に示すように、第2軸,第3軸に対応する部位に、大きな窪みやたるみが生じる。図6は、実際のロボットにおける5軸周辺の写真であり、破線の楕円で囲った部分に窪みが生じている。図8に示す姿勢Aのように、保護ジャケット3には、その長さが余剰となる部位Rが発生する。なお、姿勢Aは、各アームが真っ直ぐに鉛直上方に向かうことで関節に掛かる負荷が低減される姿勢であり、待機姿勢とも称される。
For example, assuming that the shape of the protective jacket is a cylinder having the same inner diameter, as shown in FIG. 8, large dents and slacks are generated in the portions corresponding to the second axis and the third axis. FIG. 6 is a photograph of the periphery of the five axes in an actual robot, and a dent is generated in a portion surrounded by a broken line ellipse. As shown in the posture A shown in FIG. 8, a portion R having an excess length is generated in the
余剰部位Rは、ロボット1の可動範囲を確保するために必要な構造であるものの、姿勢B,Cに示すように自重によって垂れ下がる部位Raとなったり、反対側の位置では窪みを生じる部位Rbとなったりする。つまり、余剰部位Rは、アームの回転を制限しないために必要な構造ではあるものの、垂れ下がってしまうとワークや周辺設備に接触する可能性がある部位であり、ロボット1全体としての可動範囲を逆に制限してしまうおそれや異物の付着等を発生させる虞がある部位でもある。
Although the surplus portion R has a structure necessary for securing the movable range of the
これに対して、本実施形態の保護ジャケット3では、くびれ部3b,3dを設けている。6軸アームの第2軸及び第3軸は、何れも垂直方向に曲がるように動作する関節部である。そこで、本実施形態では、第2軸,第3軸に対応する部位に内径が小さいくびれ部3b,3dを設けることで、図1や図7に示すように、当該部位に生じる窪みや3Rbやたるみを3Ra小さくし、異物の付着や滞留を極力防止する。また、異物が付着等した際には、その飛び出しもし難くしている。
On the other hand, the
以上のように本実施形態によれば、保護ジャケット3は、一端がロボット1のアームの先端部側に固定されて、設置部側までを覆う筒状のシート状部材からなる。そのシート状部材は、先端部側に固定されている基端部から外周方向に伸びて、先端部の径よりも大となる内径の先端面部3Fを有している。そして、先端面部3Fの外周から設置部側に伸びる筒の内径は、アームの途中部位に存在する垂直方向への曲げ動作を行う1つ以上の関節部に対応する部位を除いて先端面部3Fの内径以上とし、関節部に対応する部位の筒の内径は、先端面部3Fの内径未満で、且つ前記部位にあるアームの外径よりも大にした。
As described above, according to the present embodiment, the
これにより、アームの先端部が180°を超えて回転した際に、シート状部材が固定されている基端部の近傍において生じる捩じれを、設置部方向に分散させることができ、基端部の近傍に捩じれが集中する状態を緩和できる。 As a result, when the tip of the arm rotates beyond 180 °, the twist generated in the vicinity of the base end to which the sheet-shaped member is fixed can be dispersed toward the installation part, and the base end can be dispersed. It is possible to alleviate the situation where twists are concentrated in the vicinity.
また、シート状部材の関節部に対応する部位であるくびれ部3b,3dの内径は、先端面部の内径未満で、且つ前記部位にあるアームの径よりも大としたので、関節部が垂直方向に曲がる動作をした際に、当該部位に発生するシート状部材のたるみを軽減できる。これにより、くびれ部3b,3dに異物が滞留・付着し難くなる。また、仮にくびれ部3b,3dに、異物が滞留・付着しても、関節部が曲がった状態から延びた状態に変化してたるみが解消された際に、滞留・付着していた異物が飛散し難くなる。
Further, since the inner diameters of the constricted
そして、垂直6軸型のアームを有するロボット1について、くびれ部3b,3dをそれぞれ第2軸,第3軸の位置に対応させた。すなわち、伸縮による影響を最も受け易いシート状部材の部位は、第2軸及び第3軸の関節部となるので、保護ジャケット3を垂直6軸型のアームにフィットさせることができる。
Then, for the
また、保護ジャケット3が設置部側を覆う基底部3eの内径を、先端面部3Fの内径よりも大きくしたので、保護ジャケット3を、一般的な複数のアームを有する多関節型のロボットの形状にフィットさせて、保護ジャケット3の内径を不要に大きくすることを回避できる。
Further, since the inner diameter of the
(第2実施形態)
図9は第2実施形態であり、本発明の保護ジャケットを、人型に近い双腕型のロボット11に適用した場合を示す。ロボット11は、頭部12,胴部13,右アーム14R及び左アーム14Lを備えている。右アーム14R,左アーム14Lは、胴部13において肩に相当する部位から延設されており、それぞれ第1実施形態のロボット1と同様の垂直6軸アームである。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a second embodiment, showing a case where the protective jacket of the present invention is applied to a double-
保護ジャケット15も、ロボット11の上記各部に対応して頭部15a,胴部15b,右アーム部15R及び左アーム部15Lを備えている。そして、これらのアーム部15R及び15Lは、第1実施形態の保護ジャケット3と同様に、先端面部15RF及び15LF,先端部15Ra及び15La,第1くびれ部15Rb及び15Lb,中間部15Rc及び15Lc,第2くびれ部15Rd及び15Ld,基底部15Re及び15Leを備えている。
以上のように第2実施形態によれば、保護ジャケット15を、双腕型のロボット11に適用できる。
The
As described above, according to the second embodiment, the
(その他の実施形態)
保護ジャケット3を構成するシート状部材は、1枚物のシートを用いる構成とすることもできるが、必ずしも1枚物である必要は無く、長手方向や周方向に分割された複数のシートを筒状に貼り合わせ又は縫い合わせた構成とすることもできる。
くびれ部は、必要に応じて設ければ良い。
ナイロン製のリング10に替えて、樹脂製や金属製のリングを用いても良い。
(Other embodiments)
The sheet-shaped member constituting the
The constriction may be provided as needed.
A resin or metal ring may be used instead of the
また、実施形態では単に筒状と称したが、保護ジャケット3は断面が円形のものに限らず、四角形等の多角形状のものや楕円形状のものを採用することができる。つまり、本明細書で言う筒状とは、ロボット1の周囲を覆うことができる任意の形状を含んでいる。したがって、支持部材の形状も環状に限ることなく、多角形状や楕円形状でも良い。
6軸以外のアームを有するロボットに適用しても良い。
Further, although it is simply referred to as a cylinder in the embodiment, the
It may be applied to a robot having an arm other than 6 axes.
図面中、1はロボット、1a~1fはアーム、3は保護ジャケット、3aは先端部、3bは第1くびれ部、3cは中間部、3dは第2くびれ部、3eは基底部、3Fは先端面部、11はロボット、15は保護ジャケットを示す。 In the drawing, 1 is a robot, 1a to 1f are arms, 3 is a protective jacket, 3a is a tip, 3b is a first constriction, 3c is an intermediate part, 3d is a second constriction, 3e is a base, and 3F is a tip. A face portion, 11 indicates a robot, and 15 indicates a protective jacket.
Claims (1)
複数のアームの先端部から設置部までを覆う筒状に形成され、一端部が前記先端部に固定されるシート状部材を有し、
前記シート状部材は、前記先端部に固定されている基端部から外周方向に伸びて前記シート状部材の筒状部分の先端部分を閉塞すると共に、前記アームの先端部の外径よりも大となる直径を有する、円板状の先端面部を有し、
前記アームの途中部位に存在する垂直方向への曲げ動作を行う1つ以上の関節部に対応する部位の前記シート状部材の筒状部分の内径は、前記先端部分の内径未満で、且つ前記部位にあるアームの外径よりも大であり、
前記ロボットが、垂直6軸型をなす、前記複数のアームを有するもので、前記関節部は、第2軸及び第3軸であり、
前記先端面部の外周から前記設置部側に伸びる前記シート状部材の筒状部分の内径は、前記関節部に対応する部位以外では、前記先端部分の内径以上であり、
前記設置部を覆うシート状部材の筒状部分の内径は、前記先端部分の内径よりも大きく設定されているロボット用の保護ジャケット。 A protective jacket for robots that can be attached to robots with multiple arms.
It has a sheet-like member that is formed in a cylindrical shape that covers from the tips of a plurality of arms to the installation portion , and one end thereof is fixed to the tip portion .
The sheet-shaped member extends in the outer peripheral direction from the base end portion fixed to the tip end portion to close the tip end portion of the tubular portion of the sheet-shaped member, and is larger than the outer diameter of the tip end portion of the arm. It has a disk-shaped tip surface portion having a diameter of
The inner diameter of the tubular portion of the sheet-like member at the portion corresponding to one or more joints that perform a vertical bending motion existing in the middle portion of the arm is smaller than the inner diameter of the tip portion , and the said. It is larger than the outer diameter of the arm at the site,
The robot has the plurality of arms forming a vertical 6-axis type, and the joints are the second axis and the third axis.
The inner diameter of the tubular portion of the sheet-shaped member extending from the outer periphery of the tip surface portion toward the installation portion is equal to or larger than the inner diameter of the tip portion except for the portion corresponding to the joint portion.
A protective jacket for a robot in which the inner diameter of the tubular portion of the sheet-shaped member covering the installation portion is set to be larger than the inner diameter of the tip portion .
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