JP2000198089A - 工業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ軸方向に長手のガイドレール１８０に移動
自在に支持されるロボット本体１８１と、ロボット本体
にＸ軸方向の回転軸線回りに揺動自在に支持されるロボ
ットアーム１８２とを備えるロボットにおいて、Ｘ軸方
向寸法を短縮してロボットを小形化する。 【解決手段】 ロボット本体１８１を、ガイドレール１
８０に摺動自在に係合する基板部１８１ａと、基板部１
８１ａのＸ軸方向一方の半部に立設したケース部１８１
ｂとを有するものに形成し、ケース部１８１ｂのＸ軸方
向他方の側面に減速機１８２ａを介してロボットアーム
１８２を片持ち支持する。ケース部１８１ｂの周囲一側
部にＸ軸方向に直交する姿勢で駆動モータ１８２ｂを取
付け、該モータ１８２ｂと減速機１８２ａとをケース部
１８１ｂ内のベベルギア機構を介して連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガイドレールに移
動自在に支持されるロボット本体と、ロボット本体に、
ガイドレールの長手方向たるＸ軸方向の回転軸線回りに
揺動自在に支持されるロボットアームとを備える工業用
ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の工業用ロボットにおいて
は、一般に、ロボット本体に形成した二股部にロボット
アームを両端支持し、この二股部のＸ軸方向外側に取付
けた駆動モータでロボットアームを揺動させるように構
成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のもので
は、ロボットアーム用の駆動モータがロボット本体から
Ｘ軸方向に張り出し、ロボットのＸ軸方向寸法が大きく
なる。ここで、共通のガイドレール上に複数のロボット
を搭載する場合、上記の如くロボットのＸ軸方向寸法が
大きいと、ロボット相互の干渉を生じ易くなる。

【０００４】本発明は、以上の点に鑑み、Ｘ軸方向寸法
を短縮できるようにした小形の工業用ロボットを提供す
ることを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は、ガイドレールに移動自在に支持されるロボッ
ト本体と、ロボット本体に、ガイドレールの長手方向た
るＸ軸方向の回転軸線回りに揺動自在に支持されるロボ
ットアームとを備える工業用ロボットにおいて、ロボッ
ト本体を、ガイドレールに摺動自在に係合する基板部
と、基板部のＸ軸方向一方の半部に立設したケース部と
を有するものに形成し、ケース部のＸ軸方向他方を向く
側面に、前記回転軸線上に位置する減速機を介してロボ
ットアームを片持ち支持すると共に、ケース部の周囲に
一側部にＸ軸方向に直交する姿勢で駆動モータを取付け
て、ケース部内に駆動モータを減速機に連結するベベル
ギア機構を収納している。

【０００６】本発明によれば、ロボット本体のケース部
のＸ軸方向幅内にロボットアーム用の駆動モータを収め
ることができ、また、ケース部に減速機を介して片持ち
支持させるロボットアームもロボット本体の基板部のＸ
軸方向他方の半部の幅内に収めることができる。かく
て、ロボット本体からＸ軸方向に張り出す部分を無くし
て、ロボットのＸ軸方向寸法を可及的に短縮できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、前方に向って順
に、フロア投入ステーション１とルーフ投入ステーショ
ン２と組立ステーション３とアイドルステーション４と
を配置した車体組立ラインを示している。

【０００８】フロア投入ステーション１にはフロアＷ１
用の置台５が設けられており、図示しない上流側のフロ
ア加工ラインから払出されるフロアＷ１を置台５上に立
設した複数のワーク受け５ａにより位置決めして支持し
得るようにしている。組立ステーション１にも、図３に
示す如く、フロアＷ１を位置決めして支持する複数のワ
ーク受け６ａを立設した置台６が設けられており、フロ
ア投入ステーション１の置台５に載置されたフロアＷ１
を第１トランスファ装置７₁によりフロア投入ステーシ
ョン１から組立ステーション３にルーフ投入ステーショ
ン３を通過させて搬送し、組立ステーション３の置台６
に載置するようにしている。

【０００９】また、ライン上方に、ルーフ投入ステーシ
ョン２と組立ステーション３との間に往復動自在な走行
枠８を設け、走行枠８にルーフＷ２用とリヤルーフレー
ルＷ３用とダッシュボードアッパＷ４用の各保持具
９₁，９₂，９₃を昇降自在に吊設し、図示しない移載機
によりルーフ投入ステーション２の側方から投入される
ルーフＷ２、リヤルーフレールＷ３、ダッシュボードア
ッパＷ４の３部材を各保持具９₁，９₂，９₃に受取ら
せ、走行枠８の組立ステーション３への往動でこれら３
部材Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を組立ステーションに搬入するよ
うにしている。

【００１０】そして、組立ステーション３において、置
台６上のフロアＷ１に左右のサイドパネルＷ５，Ｗ５を
溶接結合すると共に、リヤルーフレールＷ３及びダッシ
ュボードアッパＷ４の両端部を両サイドパネルＷ５，Ｗ
５に溶接結合し、更に、両サイドパネルＷ５，Ｗ５の上
縁部間にルーフＷ２を上方から挿入セットして、ルーフ
Ｗ２とサイドパネルＷ５とを溶接結合し、かくて組立て
られた自動車車体Ｗを第２トランスファ装置７₂により
組立ステーション３から図示しない下流側の車体増打ラ
インにアイドルステーション４を通過させて払出すよう
にしている。

【００１１】組立ステーション３の左右両側部には、夫
々、図３の左半部に示されている横方向内方の溶接位置
と、図３の右半部に示されている横方向外方の待機位置
とに進退自在な可動台１０が設けられており、可動台１
０に前後１対の支柱１０ａ，１０ａを立設して、両支柱
１０ａ，１０ａ間に前後方向の回転軸線１１ａ回りに回
転自在な回転枠１１を軸支している。そして、回転枠１
１にサイドパネルＷ５用のセット治具１２を取付け、セ
ット治具１２を横方向内方を向く内向き姿勢（図３の左
半部の姿勢）と上方を向く上向き姿勢（図３の右半部の
姿勢）とに回転枠９の回転で反転自在としている。セッ
ト治具１２は、枠組みした治具枠にサイドパネルＷ５を
位置決めして保持する複数のワーク受け１２ａやクラン
パー１２ｂを取付けて構成される。尚、図１ではセット
治具を省略している。

【００１２】回転枠１１は、回転軸線１１ａに沿って延
在する棒状部材１１ｂと、棒状部材１１ｂの前後両端の
フランジ部材１１ｃ，１１ｃとを備えており、前記各支
柱１０ａに前記回転軸線１１ａ上に位置させてモータ１
１ｄと同軸型減速機１１ｅとを取付け、この減速機１１
ｅの出力端に各フランジ部材１１ｃを連結して、回転枠
１１を回転させるようにしている。そして、前記両フラ
ンジ部材１１ｃ，１１ｃに前記セット治具１２の前後両
端部を着脱自在に連結し、車体の機種変更に際し機種に
応じてセット治具１２を交換し得るようにしている。

【００１３】また、セット治具１２が前記内向き姿勢と
なる位相に回転枠１１を回転したときに上方と下方を向
く棒状部材１１ｂの上面と下面とに、夫々、動作端に溶
接ガンＧを取付けた複数の溶接ロボット１３を上下逆向
きにして前後方向に移動自在に搭載している。尚、本実
施形態で棒状部材１１ｂは、２本の角パイプ１１ｂ₁，
１１ｂ₁を前後複数の連結片１１ｂ₂で結合して成るもの
に構成されているが、単一のパイプや中実棒で棒状部材
を構成しても良い。

【００１４】回転枠１１には、更に、溶接ロボット１３
に接続すべきケーブル類を支持するケーブル支持枠１４
が取付けられている。ケーブル支持枠１４は、セット治
具１２が内向き姿勢となる位相に回転枠１１を回転した
状態において、棒状部材１１ｂに対し横方向外方、且
つ、上方に位置して前後方向に延在する、棒状部材１１
ｂの上面側に搭載した溶接ロボット１３用のケーブル類
を挿通支持するダクト状の上枠部１４ａと、棒状部材１
１ｂに対し横方向外方、且つ、下方に位置して前後方向
に延在する、棒状部材１１ｂの下面側に搭載した溶接ロ
ボット１３用のケーブル類を挿通支持するダクト状の下
枠部１４ｂと、上下の両枠部１４ａ，１４ｂの前後両端
部を連結する前後１対のダクト状の縦枠部１４ｃ，１４
ｃと、各縦枠部１４ｃの上端部から各支柱１０ａの前後
方向外側に張出すダクト状の張出し部１４ｄとを備え、
各縦枠部１４ｃにおいて回転枠１１の各フランジ部材１
１ｃに連結されている。そして、可動台１０の移動スペ
ースの前後両外側にケーブル担持部材１５を配置して、
その一端を張出し部１４ｄに連結し、ケーブル担持部材
１５から引出されるケーブル類のうち棒状部材１１ｂの
上面側に搭載する溶接ロボット１３用のケーブル類を張
出し部１４ｄを通して上枠部１４ａに挿入し、棒状部材
１１ｂの下面側に搭載する溶接ロボット１３用のケーブ
ル類を張出し部１４ｄと縦枠部１４ｃとを通して下枠部
１４ｂに挿入している。上下の各枠部１４ａ，１４ｂと
各溶接ロボット１３との間にはケーブル担持部材１３ａ
が配置されており、各枠部１４ａ，１４ｂから引出した
ケーブル類をケーブル担持部材１３ａに担持させて各溶
接ロボット１３に接続している。

【００１５】また、組立ステーション２の左右各側の上
下に夫々前後方向に長手の固定フレーム１６，１７を設
け、各フレーム１６，１７に、夫々、動作端に溶接ガン
Ｇを取付けた複数の溶接ロボット１８，１９を前後方向
に移動自在に搭載している。図中１８ａ，１９ａは夫々
溶接ロボット１８，１９用のケーブル類を担持するケー
ブル担持部材である。尚、図１ではケーブル担持部材１
５，１３ａ，１８ａ，１９ａを省略している。

【００１６】自動車車体Ｗの組立てに際しては、先ず、
可動台１０を待機位置に移動すると共に回転枠１１の回
転でセット治具１２を上向き姿勢に反転し、この状態で
図示しない移載機によりサイドパネルＷ５を上方からセ
ット治具１２にセットすると共に、フロアＷ１とルーフ
Ｗ２とリヤルーフレールＷ３とダッシュボードアッパＷ
４とを組立ステーション３に搬入する。次に、セット治
具１２を内向き姿勢に反転すると共に可動台１０を溶接
位置に移動し、フロアＷ１と夫々所定の組付位置に下降
させたリヤルーフレールＷ３及びダッシュボードアッパ
Ｗ４とにサイドパネルＷ５を側方から接合させ、この状
態で回転枠１１の棒状部材１１ｂの下面側に搭載した下
部溶接用の溶接ロボット１３によりサイドパネルＷ５を
フロアＷ１に溶接結合すると共に、棒状部材１１ｂの上
面側に搭載した上部溶接用の溶接ロボット１３によりリ
ヤルーフレールＷ３及びダッシュボードアッパＷ４の端
部をサイドパネルＷ５に溶接結合し、更に、左右のサイ
ドパネルＷ５，Ｗ５間に上方からルーフＷ２を挿入セッ
トし、上部溶接用の溶接ロボット１３によりサイドパネ
ルＷ５をルーフＷ２に溶接結合する。

【００１７】尚、各溶接ロボット１３は夫々複数の打点
部の溶接を行うもので、打点数の多い機種ではサイクル
タイムが長くなる。この場合には、上下の固定フレーム
１６，１７に搭載した溶接ロボット１８，１９によりフ
ロアＷ１とルーフＷ２とに対するサイドパネルＷ５の溶
接をアシストし、サイクルタイムの短縮を図る。

【００１８】以上の如くして自動車車体Ｗの組立てを完
了すると、セット治具１２によるサイドパネルＷ５の保
持を解き、可動台１０の待機位置への移動と、セット治
具１２の上外向き姿勢への反転とを行って、セット治具
１２に次のサイドパネルＷ５をセットすると共に、組立
ステーション３からの自動車車体Ｗの払出しと、組立ス
テーション３への次のフロアＷ１、ルーフＷ２、リヤル
ーフレールＷ３、ダッシュボードアッパＷ４の搬入とを
行う。そして、以上の作業の繰返しで自動車車体Ｗを連
続して組立てる。

【００１９】尚、セット治具１２を横方向外方を向く外
向き姿勢に反転して、セット治具１２に横方向外方から
サイドパネルＷ５をセットすることも可能であり、ま
た、サイドパネルＷ５を予め組立てずに、サイドパネル
Ｗ５の構成部材をセット治具１２に所要の位置関係でセ
ットし、回転枠１１に搭載した溶接ロボット１３により
これら構成部材を溶接結合してサイドパネルＷ５を組立
てることも可能である。

【００２０】前記上方の固定フレーム１６に搭載する溶
接ロボット１８は、図４及び図５に示す如く、前後方向
をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、横方向をＺ軸方向と
して、固定フレーム１６の横側面にＹ軸方向に間隔を存
して並設したＸ軸方向に長手の１対のガイドレール１８
０，１８０に移動自在に支持されるロボット本体１８１
と、ロボット本体１８１にＸ軸方向の第１回転軸線回り
に揺動自在に支持される第１ロボットアーム１８２と、
第１ロボットアーム１８２の先端部にＸ軸方向の第２回
転軸線回りに揺動自在に支持される第２ロボットアーム
１８３とを備え、第２ロボットアーム１８３の先端に手
首１８４を介して溶接ガンＧを取付けて成るものに構成
されている。

【００２１】ここで、ロボット本体１８１は、ガイドレ
ール１８０，１８０に摺動自在に係合する基板部１８１
ａと、基板部１８１ａのＸ軸方向一方の半部においてＺ
軸方向に立設したケース部１８１ｂとを有するものに形
成されている。そして、ケース部１８１ｂのＸ軸方向他
方を向く側面に、前記第１回転軸線上に位置する同軸型
減速機１８２ａを介して第１ロボットアーム１８２を片
持ち支持すると共に、ケース部１８１ｂの周囲一側部に
Ｘ軸方向に直交する姿勢で第１ロボットアーム１８２用
の駆動モータ１８２ｂを取付け、ケース部１８１ｂ内
に、図９に示す如く、駆動モータ１８２ｂを減速機１８
２ａに連結するベベルギア機構１８２ｃを収納してい
る。また、第１ロボットアーム１８２の先端部のＸ軸方
向一方を向く側面に、前記第２回転軸線上に位置する同
軸型減速機１８３ａを介して第２ロボットアーム１８３
を片持ち支持すると共に、第１ロボットアーム１８２の
中間部のＸ軸方向一方を向く側面にＸ軸方向に平行な姿
勢で第２ロボットアーム１８３用の駆動モータ１８３ｂ
を取付けて、該モータ１８３ｂと減速機１８３ａとを巻
掛け伝動手段たるタイミングベルト１８３ｃを介して連
結している。これによれば、第１ロボットアーム１８２
とその駆動機構及び第２ロボットアーム１８３とその駆
動機構を共にロボット本体１８１のＸ軸方向幅内に収め
ることができ、ロボット本体１８１に対するＸ軸方向へ
の張出し部分を無くして、溶接ロボット１８のＸ軸方向
寸法を可及的に短縮できる。

【００２２】尚、ロボット本体１８１のＹ軸方向外側部
にはロボット本体１８１用の駆動モータ１８１ｃが取付
けられており、該モータ１８１ｃに同軸型減速機１８１
ｄを介して連結されるピニオン１８１ｅを固定フレーム
１６に固定のラック１８１ｆに噛合させて、ロボット本
体１８１をＸ軸方向に移動させるようにしている。ま
た、手首１８４は、上記溶接ロボット１３の手首１３４
と同様に、第２ロボットアーム１８３の長手方向たるＵ
軸回りに回動自在な第１手首部１８４₁と、Ｕ軸に直交
するＶ軸回りに回動自在な第２手首部１８４₂と、Ｖ軸
に直交するＷ軸回りに回動自在な第３手首部１８４₃と
から成る３軸構造のものに構成されており、第３手首部
１８４₃に溶接ガンＧを取付けている。そして、第２ロ
ボットアーム１８３の尾端に第１手首部１８４₁用の駆
動モータ１８４₁ａと第２手首部１８４₂用の駆動モータ
１８４₂ａとを取付け、駆動モータ１８４₁ａに同軸型減
速機１８４₁ｂとギア１８４₁ｃとを介して連結される中
空の回転軸１８４₁ｄを第２ロボットアーム１８３の中
空部に挿通して、この回転軸１８４₁ｄの先端に第１手
首部１８４₁を連結すると共に、駆動モータ１８４₂ａに
直結される回転軸１８４₂ｂを回転軸１８４₁ｄの中空部
に挿通し、この回転軸１８４₂ｂの先端に第１手首部１
８４₁内のベベルギア１８４₂ｃと同軸型減速機１８４₂
ｄとを介して第２手首部１８４₂を連結し、また、第２
手首部１８４₂に第３手首部１８４₃用の駆動モータ１８
４₃ａを取付け、このモータ１８４₃ａに同軸型減速機１
８４₃ｂを介して第３手首部１８４₃を連結している。

【００２３】溶接ロボット１８用のケーブル担持部材１
８ａは、ロボット本体１８１に取付けたケーブル受け１
８５に連結されており、該担持部材１８ａに担持される
ケーブル類のうちロボット本体１８１用と第１ロボット
アーム１８２用の駆動モータ１８１ｃ，１８２ｂに対す
るケーブル類をケーブル受け１８５で分岐してこれら駆
動モータ１８１ｃ，１８２ｂに接続し、残りのケーブル
類をロボット本体１８１のケース部１８１ｂの第１回転
軸線回りの周面に沿わせて配設してから第１ロボットア
ーム１８２の揺動方向片側の側面に掛け渡し、ここで第
２ロボットアーム１８３用の駆動モータ１８３ｂに対す
るケーブル類を分岐して該モータ１８３ｂに接続し、更
に、残りのケーブル類を第１ロボットアーム１８２の揺
動方向片側の側面と、次に該アーム１８２の先端部の第
２回転軸線回りの周面とに沿わせて配設してから第２ロ
ボットアーム１８３の尾端部に掛け渡し、ここで第１手
首部１８４₁用と第２手首部１８４₂用の駆動モータ１８
４₁ａ，１８４₂ａに対するケーブル類を分岐してこれら
モータ１８４₁ａ，１８４₂ａに接続し、その残りの第３
手首部１８４₃用の駆動モータ１８４₃ａに対するケーブ
ル類ＣＭと、溶接ガンＧ用のケーブル類ＣＧとを夫々第
２ロボットアーム１８３の外面に形成した各凹溝１８３
ｄ，１８３ｅに収容した状態で第２ロボットアーム１８
３に沿わせて配置し、これらケーブル類を第２ロボット
アーム１８３の先端近傍で該アーム１８３から引出して
駆動モータ１８４₃ａと溶接ガンＧとに接続している。
尚、溶接ガンＧ用のケーブル類ＣＧは、ロボット本体１
８１のケース部１８１ｂの周面から第１ロボットアーム
１８２の先端部周面に亘ってこれら面の外側にケーブル
クランパ１８６を介して保持され、各駆動モータ１８３
ｂ，１８４₁ａ，１８４₂ａ，１８４₃ａ用のケーブル類
ＣＭはケース部１８１ｂの周面と第２ロボットアーム１
８２の側面及び先端部周面とに形成した凹溝１８１ｇ，
１８２ｄに収容されている。

【００２４】これによれば、ロボット本体１８１と第１
ロボットアーム１８２とに沿ってこれらのＸ軸方向幅内
に収まるようにケーブル類をスペース効率良く配設で
き、また、ロボット本体１８１と第１ロボットアーム１
８２との間及び第１ロボットアーム１８２と第２ロボッ
トアーム１８３との間のケーブル掛け渡し部分におい
て、ケーブル類はロボット本体１８１のケース部１８１
ｂ周面や第１ロボットアーム１８２の先端部周面から第
１ロボットアーム１８２や第２ロボットアーム１８３の
揺動方向に延出されるため、この延出部分を第１ロボッ
トアーム１８２や第２ロボットアーム１８３に向けてＵ
字状湾曲させて掛け渡し部分の弛みを付けることがで
き、その結果、第１ロボットアーム１８２や第２ロボッ
トアーム１８３の揺動に追従して掛け渡し部分が規則的
に動き、掛け渡し部分でケーブル類が第１ロボットアー
ム１８２や第２ロボットアーム１８３にからみ付くこと
を防止できる。

【００２５】尚、第３ロボットアーム１８３の尾端に
は、溶接ガンＧ用のケーブル類ＣＧのうち溶接ガンＧの
加圧シリンダ用エア配管を接続する切替バルブＧＶが取
付けられており、また、ロボット本体１８１の基板部１
８１ａに、ガイドレール１８０用のカバー１８０ａを挿
通する透孔部１８１ｈを形成し、基板部１８１ａのＸ軸
方向一端に、カバー１８０ａをＺ軸方向両側から挟む１
対の挟みローラ１８１ｉ，１８１ｉを取付けると共に、
基板部１８１ａのＸ軸方向他端にカバー１８０ａをＸ軸
方向内側から支える支えローラ１８０ｊを取付けてい
る。

【００２６】以上、溶接ロボット１８に本発明を適用し
た実施形態について説明したが、溶接ロボット以外の工
業用ロボットにも同様に本発明を適用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、Ｘ軸方向寸法を短縮してロボットを小形化で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明ロボットを具備する車体組立ラインの
斜視図

【図２】 車体組立ラインの側面図

【図３】 図２のIII-III線から見た組立ステーション
の正面図

【図４】 図２のIV-IV線拡大截断面図

【図５】 図４のV-V線截断面図

【図６】 図４のVI-VI線截断面図

【符号の説明】

１８ 溶接ロボット（工業用ロボット） １８０
ガイドレール １８１ ロボット本体 １８１
ａ 基板部 １８１ｂ ケース部 １
８２ 第１ロボットアーム １８２ａ 減速機 １８
２ｂ 駆動モータ １８２ｃ ベベルギア機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイドレールに移動自在に支持されるロ
   ボット本体と、ロボット本体に、ガイドレールの長手方
   向たるＸ軸方向の回転軸線回りに揺動自在に支持される
   ロボットアームとを備える工業用ロボットにおいて、 ロボット本体を、ガイドレールに摺動自在に係合する基
   板部と、基板部のＸ軸方向一方の半部に立設したケース
   部とを有するものに形成し、 ケース部のＸ軸方向他方を向く側面に、前記回転軸線上
   に位置する減速機を介してロボットアームを片持ち支持
   すると共に、 ケース部の周囲一側部にＸ軸方向に直交する姿勢で駆動
   モータを取付けて、ケース部内に駆動モータを減速機に
   連結するベベルギア機構を収納する、 ことを特徴とする工業用ロボット。