JP2005081499A

JP2005081499A - 多関節ロボットの移動システム

Info

Publication number: JP2005081499A
Application number: JP2003317106A
Authority: JP
Inventors: Hideo Narita; 英郎成田; Hisanori Nakamura; 尚範中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-09-09
Also published as: JP4134858B2

Abstract

【課題】デッドスペースの少ない状態でかつ高い自由度でもって、多関節ロボットを作業場の床面で移動できるようにし、それにより、多関節ロボットを用いた各種作業をきわめて効率的に行うことを可能とする。
【解決手段】一方端にハンドＥを、他方端に給電ユニット６０を備えた基部５０を持ち、アームに備えたモータにより旋回軸を移動できるようにした多関節ロボット本体１０を床面上で移動するに際し、床面に複数個の第１ベースＧと第２ベースＰを設置する。移動に際し、ハンドＥで第２ベースＰを把持して固定点とし、その状態でモータを作動して旋回軸を移動する操作をロボットに与え、その移動により基部５０を別の第１ベースＧ２まで移動し、該第１ベースＧ２に基部５０を保持固定して、次工程の作業を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車用部品の生産ラインなどで用いられる多関節ロボットが作業場で移動するときの自由度を大きくできるようにした多関節ロボットの移動システムに関する。

自動車用部品の生産ラインなどにおいて、部品の移動や組み付け作業に多関節ロボットが用いられる。いくつかの作業を１台のロボットで行うような場合、ロボット本体の位置を床面内で移動させることが必要となることがある。そのような場合、アームの旋回軸に加えて走行用の軸を別途付加し移動させるか、別の可動ベースの上にロボットを置くようにしている。可動ベースを用いる場合には、作業場の床面に例えば直線状の（あるいは曲線部を持つ）走行レールが敷かれ、その上を移動する可動ベースに多関節ロボットが載せられる。走行レールに沿うようにして複数個の工作機械が配置され、一作業を終えると、多関節ロボットは走行レールに沿い次の工作機械に向けて移動する。

このように走行レールを床面に敷設する態様は、多関節ロボットの移動の自由度を制限するばかりでなく、ロボットが移動する途中の空間および平面がデッドスペースとなる。また、作業内容の変更により工作機械の配置や数を変える必要が出てきたときは、走行レールを敷き直すことが必要となる。従来の走行レールをそのまま用いようとすると、工作機械の配置や数は制限を受ける。ロボットに走行軸を追加する場合も同様であり、この場合にはさらに、走行軸のための別の制御システムが必要となる。

多関節ロボットの床面における移動の自由度を高める手段として、ロボットを自走式の移動台車に乗せたものが、特許文献１（特開平１１−１１４８５７号公報）、特許文献２（特開２００１−３４１０８５号公報）などに記載されている。

特開平１１−１１４８５７号公報特開２００１−３４１０８５号公報

特許文献１、２に記載されるような自走式台車にロボットを乗せたものは、走行レールに沿って移動するものと比較すれば、移動の自由度は高い。しかし、自走用の駆動装置や車輪あるいは移動制御機構などを移動台車内に配置することが必要であり移動台車は大きなものとなり、床面を移動するのにかなりのスペースを必要とする。そのスペースは床面にけるデッドスペースとなる。また、多関節ロボット自体は狭い空間内で必要な作業を行い得るものであっても、移動台車が占めるスペースが大きいために、多数の多関節ロボットを密接して配置することができず、ロボットの作業面からも制約を受ける。さらに、移動台車の走行とその制御を安定したものとするために、床面は均一な平面としておく必要があり、床面の造成に慎重な作業が求められる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デッドスペースの少ない状態でかつ高い自由度でもって、多関節ロボットを作業場の床面で移動できるようにし、それにより、多関節ロボットを用いた各種作業をきわめて効率的に行うことを可能とする、多関節ロボットの新規な移動システムを提供することにある。

本発明による多関節ロボットの移動システムは、一方端にツール取り付け部を他方端に給電ユニットを備えた基部を持ちアームに備えたモータにより旋回軸を移動できるようにした多関節ロボット本体と、多関節ロボット本体を床面に保持するために床面に設けられた２個以上の第１ベースとを備え、多関節ロボット本体の基部と第１ベースとは保持と開放とが切り換え可能とされており、いずれか１つの第１ベースに基部を保持した状態で１つの作業を行い、該第１ベースとの保持を開放した後、モータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により、基部を他のいずれかの第１ベースに保持させ、その状態で次作業を行うことを反復できるようにされているこを特徴とする。

本発明では、多関節ロボット本体と、作業中に当該多関節ロボット本体を床面に安定的に保持するためのベース（第１ベース）とは、本質的に別部材として構成され、床面の適宜の箇所に２個以上の第１ベースが設置される。第１ベースは多関節ロボット本体を安定した状態に保持できればよく、それ自体で移動することを要しないので、小さくかつ簡単に設置することができる。一方、多関節ロボット本体は、一方端にツール取り付け部を持ち、他方端に給電ユニットを備えた基部を持ち、かつ、アームに備えたモータを駆動することにより、その旋回軸を個々に移動できるようにした形態のものである。

床スペースに必要な工作機械を配置し、多関節ロボット本体のアームの移動軌跡を考慮して適数の第１ベースを床面に設ける。作業順に従い、いずれか１つの第１ベースに多関節ロボット本体の基部を固定して保持状態とする。基部と第１ベースとの間には、作業中は多関節ロボット本体を安定して保持しておくことができ、移動時には容易に保持を開放できる適宜の着脱機構が設けられる。

多関節ロボット本体の他端側にはツール取り付け部を介して作業に必要なツール（ハンドなど）を取り付ける。他方端である基部は給電ユニットを備えており、そこに制御盤からのモータ駆動用の電力および制御用の信号が、直接あるいは他の給電ユニットを介して送られる。入力する制御信号に応じて多関節ロボットは所要の旋回軸の移動を行い、１つの工作機械に対する所要の作業を行う。

一工程の作業が終了したときに、多関節ロボット本体の一部を適宜の手段により固定した状態とする。固定した状態とするロボットの部位およびその態様は任意であり、場合によっては、工作機械側にハンドを固定することにより固定状態を得るようにしてもよい。その状態で着脱機構を操作してロボット本体の基部と第１ベースとの保持を開放する。制御盤からの制御信号により、アームに備えたモータを作動して所要の旋回軸の移動を行い、ロボット本体の基部を他のいずれかの第１ベースにまで移動させる。そこで、当該第１ベースに対して基部を保持する作業を行う。次に、制御盤からの信号でモータを作動しロボット本体の他端側、すなわちハンド側を次の工作機械に対向する位置まで移動して所要の作業を行う。以下、必要なだけこのサイクルを反復する。

上記のように、本発明による多関節ロボットの移動システムでは、従来のように、走行軸や走行レール上を走る可動ベースを必要とせず、また自走式の台車を用いることなく、ロボット本体を床面上で移動させることができる。移動は床面に設けた２個以上の第１ベースを多関節ロボット本体の自らの動きにより選択しながら適宜移動できるので、移動の自由度は大きい。それにより工作機械の配置パターンも多様化することができる。前記のように、第１ベースは多関節ロボット本体を安定的に保持できるものであればよく、スポット的に設けることができるので、床面でのデッドスペースは、走行レールや自走式台車を用いる場合と比較してきわめて少なくなる。また、大きな自走式台車も走行レールも必要としないので、多数の多関節ロボットを近接して床面に配置することが可能となり、狭いスペース内で多くの作業をロボットに委ねることも可能となる。第１ベースの床面での高さが個々に異なっていても、その違いをロボットの制御機構にティーチすることにより、容易に克服することができる。

本発明による多関節ロボットの移動システムにおける他の態様では、多関節ロボット本体の移動時に、基部でない他の一部を固定しかつ開放する手段として、床面に１個以上の第２ベースを備える。いずれか１つの第１ベースに基部を保持した状態で１つの作業を行った後に、アーム内のモータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作にり、前記基部以外の他の一部を第２ベースに保持させる。その後、基部と第１ベースとの保持状態を開放し、前記と同様にして基部を他のいずれかの第１ベースに移動しそこに保持させる。そして、第２ベースと前記ロボットの他の一部との開放を行い、以下、異動先での工作機械に対してロボットの作業を行うようにする。なお、第２ベースは、１個でもよく２個以上でもよい。

多関節ロボット本体における前記第２ベースとの保持と開放が切り換えできるようにされている箇所は、多関節ロボット本体のツール取り付け部に取り付けたハンドそのものであってもよい。その場合に、第２ベースはハンドが把持できるようにされた床面上の単なる突起や支柱であってよい。ロボット本体が持つハンドの形状や工作機械の配置環境などを考慮して、第２ベースの形状や数を適宜設定すればよい。

第２ベースとの保持と開放が切り換えできるようにされるロボット本体の箇所は、いずれかの（好ましくは、ツール取り付け部に最も近い側の）アームであってもよい。その場合に、該アームには基部に備えた給電ユニットと同様な給電ユニットを備えることは望ましい。第２ベースに適宜の給電機構、例えば、制御盤に接続した別置き給電ユニットを備えておき、当該アームを第２ベースに保持するときに、双方の給電ユニットを接続する。この態様では、第２ベース側から移動時に必要な電源と制御信号を送ることができるので、移動時に基部に備えた第１給電ユニットと制御盤との接続を解除することが可能となる。それにより、それぞれの第１ベースに制御盤からの給電部を備えておくことにより、基部に配線（電力線や信号線）が接続しない状態で多関節ロボットの移動を行うことが可能となり、移動時のデッドスペースは一層小さくなる。

本発明によるもう一つの多関節ロボットの移動システムは、先端側と基部側に本体側給電ユニットを備えかつアームに備えたモータにより旋回軸を移動できるようにした多関節ロボット本体と、多関節ロボット本体を床面に保持するために床面に設けられた２個以上の第１ベースとを備え、各第１ベースは各本体側給電ユニットに接続および開放可能な第２給電ユニットを有し、基部側の本体側給電ユニットがいずれかの第１ベースの第２給電ユニットに接続しているときには、先端側の本体側給電ユニットには第３給電ユニットを介してツールが接続しており、その状態で１つの作業を行い、作業終了後に先端側の本体側給電ユニットから第３給電ユニットおよびツールを取り外した後、開放された先端側の本体側給電ユニットをモータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により他の第１ベースの第２給電ユニットに接続し、その後、基部側の本体側給電ユニットと第１給電ユニットとの接続を開放し、モータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により、開放された基部側の本体側給電ユニットを同じあるいは別個のツールを装着した第３給電ユニットに接続して次作業を行うことを反復できるようにされているこを特徴とする。

この態様では、各工程でハンドの形状が異なる場合、あるいはツールそのものが異なる場合でも、それに適切に対応しながら、多関節ロボット本体の移動を行うことができる。この態様では、作業時に床面の第１ベースに支持される側が、基部と先端側とに交互に入れ替わるので、多関節ロボット本体は基部側と先端側とが形状および重さに大きな違いのない形態のものを用いることが推奨される。また、当然に、いずれの端部が第１ベースに保持されている場合でも、他端側に装着したツールが所要の作業を行うことができるように、信号系や電力供給系に配慮することは必要である。この態様において、本体側給電ユニットとして例えば従来知られた雄形ツールチェンジャーを用い、第２と第３の給電ユニットとして該雄形ツールチェンジャーと組み合うことのできる雌形ツールチェンジャーを用いることは効果的である。

本発明において、多関節ロボット本体の構成や形状に特に制限はないが、移動操作の容易性を考慮すると、アーム同士が第１の旋回軸を介して接続している第１関節部と、該第１の旋回軸の軸心線に傾斜した軸心線を持つ第２の旋回軸を介して接続している第２関節部とをそれぞれ少なくとも１箇所以上有しており、各旋回軸を駆動するモータおよび減速機構は各旋回軸ごとに配置されるようにされている多関節ロボットは好適である。

上記の多間接ロボット本体は、例えば水平旋回軸である第１の旋回軸により接続されたアームと、第１の旋回軸の軸心線に傾斜した軸心線を持つ第２の旋回軸（傾斜旋回軸）により接続されたアームとが、好ましくは交互に複数個が連接してアーム全体を構成するようにされており、従来の形態のロボットと比較して、デッドスペースを小さくすることができる。そのために、多数のロボットを近接して配置することが可能となり、ロボットの使用環境に対する自由度はさらに大きくなる。

本発明による多関節ロボットの移動システムを用いることにより、デッドスペースの少ない状態でかつ高い自由度でもって、多関節ロボットを作業場の床面内で移動させることができ、多関節ロボットを用いた各種作業環境をきわめて効率的することができる。

以下、実施の形態により本発明を説明する。図１および図２は、本発明による多関節ロボットの移動システムの第１形態を説明する図であり、図１は多関節ロボットの作業中の状態を示し、図２はその移動時での各ステップを説明している。

図１に示す多関節ロボット本体１０は、複数本のアームＡ（Ａ１〜Ａ６）とアームとアームを繋ぐ複数の関節Ｂ（Ｂ１〜Ｂ５）とを備えており、先端のアームＡ６には手首機構Ｄを介してツールとしてのハンドＥが取り付けてある。最下端のアームＡ１は基部５０に連接しており、基部５０には信号線と動力線を備えた給電ユニット６０が取り付けてある。必要な場合には、基部５０にもモータが配置し、基部５０とアームＡ１との間に軸回転を生じさせてもよい。

給電ユニット６０は、ロボット制御盤７０とケーブル７１を介して接続しており、制御盤７０からの各モータへの駆動電力と制御信号が送られる。基部５０は、床面Ｆに固定的に設けられた第１ベースＧに着脱自在に取り付けてあり、適宜の着脱機構８０で締め付けることにより、基部５０（すなわち多関節ロボット本体１０）は第１ベースＧに保持されて安定的に支持された状態となり、着脱機構８０を開放することにより、前記保持状態は開放される。

この例において、各アームは、後に図３を用いて１つの例を詳述するような駆動系に構成されている。すなわち、各アームＡ１〜Ａ６は、アーム同士が第１の旋回軸（図では垂直方向の旋回軸）を介して接続している第１関節部と、該第１の旋回軸の軸心線に傾斜した軸心線を持つ第２の旋回軸を介して接続している第２関節部とをそれぞれ少なくとも１箇所以上有して接続している。そして、各旋回軸を駆動するモータが各旋回軸ごとに配置されていて、制御盤からの信号により、各モータが選択的かつ制御された量だけ回転することにより、各旋回軸は所望量だけ回転移動し、結果として、多関節ロボット本体は、その全体姿勢を所望の姿勢にみずから変えることができる。図１に示すものにおいて、関節Ｂ４は「第１関節部」に相当し、他の関節Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５は「第２関節部」に相当するものとして示しているが、これは１つの例であって、「第１関節部」と「第２関節部」の数や順序は任意であってよい。

図３において、第１のアームＡ１１は駆動源としてのモータＭ１を備える。モータＭ１はエンコーダとブレーキ装置を内蔵した形式のものであり、この例では、回転駆動軸１２を水平方向に向け、その先端にベベルギア１３を取り付けている。もちろん回転駆動軸１２を垂直方向に向けて取り付けてもよく、その場合にはベベルギア１３を要しない。

第１のアームＡ１１には中空の固定軸１４が垂直方向に立設しており、該軸１４に外嵌合するように水平旋回軸（前記「第１の旋回軸」に相当する）１５が装着されている。水平旋回軸１５の下端にはベベルギア１６が取り付けてあり、モータＭ１の回転駆動軸１２に取り付けたベベルギア１３と噛み合っている。なお、ベベルギア１３とベベルギア１６との噛み合いは１つの減速機構を形成している。第１のアームＡ１１の上端面には、中空の固定軸１４の軸心線Ｌ１（同時に水平旋回軸１５の軸心線でもある）と同心円上に、ベアリングＢのアウターレースＢ１が固定されている。一方、水平旋回軸１５側にはベアリングＢのインナーレースＢ２が適宜の手段を介して固定されると共に、その上端には、スラストベアリング１７などを介して円筒形状である第２のアームＡ２１の下端面２１が固定されている。従って、モータＭ１が回転駆動すると、その回転はベベルギア１３およびベベルギア１６を介して水平旋回軸１５に伝えられ、第２のアームＡ２１は３６０度の範囲で回転する。この水平旋回軸１５の部分は前記した「第１関節部」を構成する。

第２のアームＡ２１は円筒形であり、上端面はその軸心線（軸心線Ｌ１と一致している）に対して４５度で傾斜した傾斜面２２とされている。第２のアームＡ２１の上には、下端面がその軸心線に対して４５度で傾斜した傾斜面３１とされた円筒形の第３のアームＡ３１が位置している。第２のアームＡ２１と第３のアームＡ３１とは、その傾斜面２２と傾斜面３１とが、軸心線Ｌ１に対して４５度で傾斜しかつ軸心線Ｌ１と交差する軸心線Ｌ２を持つ傾斜旋回軸（前記「第２の旋回軸」に相当する）３２により相対回転可能に連接されている。

すなわち、第２のアームＡ２１の傾斜面２２には軸心線Ｌ２を中心線とする開口２５が形成され、また、軸心線Ｌ２の同心円上には、上記したベアリングＢと同様のベアリングＢのインナーレースＢ２が固定されている。一方、第３のアームＡ３１の傾斜面３１には、前記軸心線Ｌ２を中心線とする中空の固定軸３３が傾斜面３１に対して垂直方向に取り付けてあり、該固定軸３３は第２のアームＡ２１の前記空間２４に達している。固定軸３３に外嵌合するようにして傾斜旋回軸３２が装着されており、その上端（第３のアームＡ３１側）には歯車３４が取り付けられる。傾斜旋回軸３２の外周部は、第３のアームＡ３１の傾斜面３１に固定された前記ベアリングＢのアウターレースＢ１と適宜の手段を介して一体化している。

第３のアームＡ３１内にはモータＭ２が備えられており、モータＭ２の回転駆動軸に取り付けた歯車３５と歯車３４は噛み合っている。従って、モータＭ２が回転駆動すると、その回転は歯車３５および歯車３４を介して傾斜旋回軸３２に伝えられ、それにより、第３のアームＡ３１は第２のアームＡ２１に対して相対的に３６０度の範囲で回転することができる。この傾斜旋回軸３２の部分が前記した「第２関節部」を構成する。

第３のアームＡ３１の上端面は水平面３６となっており、そこには、前記第１のアームＡ１１の上端面におけると実質的に同じようにして水平旋回軸１５Ａが装着される。すなわち、水平面３６の中心には開口３７が形成されており、その中心線は図示のようにロボット全体が垂直姿勢となったときに、前記軸心線Ｌ１と一致するようにされる。前記開口３７の軸心線を中心線とする中空の固定軸１４Ａが垂直方向に固定され、該固定軸１４Ａに外嵌合するように水平旋回軸１５Ａが装着される。

水平旋回軸１５Ａの下端には歯車１６Ａが取り付けてあり、第３のアームＡ３１内に装着されたモータＭ３の回転駆動軸に取り付けた歯車（図３には示されない）と噛み合っている。第３のアームＡ３１の上端水平面３６には、固定軸１４Ａの軸心線と同心円上にベアリングＢのアウターレースＢ１が固定され、水平旋回軸１５Ａの外周部にはベアリングＢのインナーレースＢ２が適宜の手段を介して固定される。そして、水平旋回軸１５Ａのの上端には、スラストベアリング１７Ａなどを介して、前記第２のアームＡ２１と同じ構成の第４のアームＡ４１が同様にして固定される。従って、モータＭ３が回転駆動すると、その回転はその歯車と歯車１６Ａを介して水平旋回軸１５Ａに伝えられ、第４のアームＡ４１を第３のアームＡ３１に対して相対的に３６０度の範囲で回転させる。この水平旋回軸１５Ａの部分も前記した「第１関節部」を構成する。

上記した「第１関節部」の構成と「第２関節部」の構成とが適宜組み合わされて、図１に示したような多関節ロボット本体１０が構成されている。なお、図３において、Ｃは多関節ロボット本体１０の操作に必要な電力線や信号線などのケーブルであり、その端部は前記した給電ユニット６０に接続すると共に、各アーム内の空間および各旋回軸に形成した中空部を通して、必要とされる箇所まで案内される。この形態の多関節ロボットでは各旋回軸（関節部）ごとにモータを配置するようにしたので、ロボット全体（基部から先端までを）をほぼ同じ径のものとして製造することができ、本発明のような移動システムに用いる多関節ロボット本体として特に好適となる。

前記したように、図１に示す多関節ロボット本体１０においては、最上位のアームＡ６には手首機構Ｄを介してハンドＥが取り付けられ、最下段のアームＡ１は（必要な場合には「第１関節部」を介して）基部５０に接続している。この多関節ロボット本体１０を用いて作業を行うに際して、最初に、床面Ｆに必要な数だけ設置されている第１ベースＧのいずれかに基部５０を着脱機構８０を用いて安定的に保持させると共に、制御盤７０からのケーブル７１を給電ユニット６０に接続する。図１はその状態を示しており、ケーブル７１を介して送られる電力と制御信号とにより、多関節ロボット本体１０は所定の所定の作業を行う。１ステップの作業を終了した後、図２に示す工程により、多関節ロボット本体１０を次の工作機械に向けて移動させる。

図２に示すように、この例では、床面Ｆには第１ベースＧ（Ｇ１〜Ｇｎ）に加えて、１個以上の第２ベースＰ（図２では１個のみをが示される）が設置してある。最初に、多関節ロボット本体１０のアームに備えたモータを制御盤からの信号により制御してロボットの姿勢制御（旋回軸移動）を行い、手首機構Ｄに取り付けたハンドＥで床面Ｆに固定した第２ベースＰを把持させる（図２ａ）。その姿勢で、第１ベースＧ１の着脱機構８０を操作して第１ベースＧ１と基部５０との保持を開放する（図２ｂ）。解放後、モータを駆動制御し、第２ベースＰを固定点として多関節ロボットみずからの姿勢制御（旋回軸移動）を行い、次の第１ベースＧ２上に基部５０を位置させる（図２ｃ）。着脱機構８０を用いて基部５０を次の第１ベースＧ２に安定的に保持させた後、ハンドＥと第２ベースＰとの固定状態を開放し、多関節ロボット本体１０を次の工作機械（不図示）に対して作業できる位置と姿勢とする（図２ｄ）。

以下、同じ工程を、第１ベースＧ３，・・・Ｇｎに向けて順次反復することにより、デッドスペースのない状態で、多関節ロボット本体１０を床面Ｆ内の任意の位置に移動させることができる。それにより、工作機械の配置にも大きな自由度を与えることが可能となり、床面Ｆの有効利用と共に作業の効率化も可能となる。

図４〜図６は、本発明による移動システムの他の態様を示している。この態様では、図４に示すように、制御盤７０からのケーブル７１はカップラー７２を備え、カップラー７２は基部５０に取り付けた給電ユニット６０に対して着脱できるようになっている。さらに、図５に示すように、複数個設置される第１ベースＧ１・・Ｇｎのすべてに制御盤７０からのケーブル７１が分配器７２ａを介して分配されており、制御盤７０はいずれか１つのケーブル７１に選択的に電力と信号を送るようにされている。さらに、手首機構Ｄを接続するアームＡ６は基部側給電ユニット６０と同様な補助的給電ユニット６１も備え、そこにアーム内を走るケーブルＣ（図３参照）が接続している。この多関節ロボット本体１０Ａが１つの第１ベースＧに基部５０を固定して作業を行う態様は、図１、図２に基づき説明した多関節ロボット本体１０の場合と同様であり、同じ機能を奏する部材には同じ符号を付して、説明は省略する。

この例において、第２ベースＰ１は前記補助的給電ユニット６１に接続する給電機構７３を備えており、図５に示すよう、給電機構７３はケーブル７４を介して分配器７２ａに接続している。そして、１ステップの作業を終了した後、図６に示す工程により、多関節ロボット本体１０Ａは次の工作機械に向けて移動する。すなわち、制御盤７０からの信号をケーブル７１を介して取り込み、補助的給電ユニット６１と給電機構７３とを接続した状態で、アームＡ６を第２ベースＰ１に固定する（図６ａ）。その姿勢で、第１ベースＧ１の着脱機構８０を操作して第１ベースＧ１と基部５０との保持を開放する。それにより、カップラー７２は給電ユニット６０から離脱し、給電ユニット６０すなわち基部５０はケーブル７１からフリーとなる。それと同時に、制御盤７０からの電力と信号とをケーブル７４を介して給電機構７３に送り込む（図６ｂ）。

ケーブル７４、給電機構７３および補助的給電ユニット６１を介して送られてくる電力と制御信号によりモータを適宜制御し、第２ベースＰ１を固定点として多関節ロボットみずからの姿勢制御（旋回軸移動）を行い、次の第１ベースＧ２上に基部５０を位置させる（図６ｃ）。そして、着脱機構８０を用いて基部５０を当該第１ベースＧ２に安定的に保持させると同時に、そこに分配してあるケーブル７１のカップラー７２を給電ユニット６０に接続する。また、補助的給電ユニット６１と給電機構７３との接続を解除してアームＡ６と第２ベースＰ１と固定状態を開放する。その後、ケーブル７１を介して給電ユニット６０に送られてくる電力と信号により多関節ロボット本体１０Ａの姿勢制御を行い、次の工作機械（不図示）に対して作業できる位置と姿勢とする（図６ｄ）。

以下、同じ工程を第１ベースＧ３，・・・Ｇｎに向けて順次反復して行うことは、図１、図２に示したものと同様である。図４〜図６に示す態様では、ロボットの基部５０が１つの第１ベースＧ１から次の第１ベースＧ２に移動するときに、制御盤７０からのケーブル７１を引きずることがないので、移動時のデッドスペースをさらに小さいものとすることができる。

図７〜図９は、本発明による移動システムのさらに他の態様を示している。この態様で使用する多関節ロボット本体１０Ｂは、基部５０はその下端側に本体側給電ユニット６３を備え、最上位のアームＡ６はその先端部に同様な本体側給電ユニット６４を備える。また、床面Ｆに設置する第１ベースＧは前記本体側給電ユニット６３、６４と接続可能な第２給電ユニット７７を備える。図示しないが、本体側給電ユニット６３、６４と第２給電ユニット７７との接続状態を安定させるために図１に示したと同様な着脱手段８０も備えられる。第２給電ユニット７７は機能的には図４に示した形態で用いたカップラー７２と同様なものでよく、そこにケーブル７１を介して制御盤７０からの電力と信号が送られる。本体側給電ユニット６３、６４は、前記第２給電ユニット７７に接続して電力と信号と受け渡しができるものであればよく、本体側給電ユニット６３、６４のアーム側には図３に示したケーブルＣが接続している。

ツール取り付け部は、前記最上位のアームＡ６の先端部に取り付けた本体側給電ユニット６４に着脱自在であり接続した状態で電力と信号と受け渡しができる第３給電ユニット７８と、適宜の手首機構Ｄ１を備え、該手首機構Ｄ１にはハンドＥのような適宜のツールが取り付けられる。第３給電ユニット７８は本体側給電ユニット６４を介して制御盤７０から送られてくる電力と信号を受け、それによりハンドＥは操作される。この態様において、本体側給電ユニット６３、６４として例えば従来知られた雄形ツールチェンジャーのようなものを用いることができ、第２給電ユニット７７と第３給電ユニット７８として該雄形ツールチェンジャーと組み合うことのできる雌形ツールチェンジャーのようなものを用いることは効果的である。

この多関節ロボット本体１０Ｂは、図７に示すように、基部５０に取り付けた本体側給電ユニット６３を１つの第１ベースＧに取り付けた第２給電ユニット７７に接続し、最上位のアームＡ６の先端部に取り付けた本体側給電ユニット６４にハンドＥを備えた第３給電ユニット７８を接続した状態で、制御盤７０からの電力と信号を受けながら、図１、図２に基づき説明した多関節ロボット本体１０と同様にして作業を行う。

移動時の手順を図９を参照して説明する。なお、この態様では、前記した第２ベースＰ、Ｐ１に相当するものを必要としない。図８に示すように、すべての第１ベースＧ、・・Ｇｎには制御盤７０からのケーブル７１が分配器７２ａを介して配線され、その第２給電ユニット７７にそれぞれ接続している。さらに、床面Ｆの適所には適数のツール受け具９０が配置してある。図９ａは、図７に示した状態で１つの工作機械に対するワークの供給作業を行っている状態を示す。この作業工程を終えた後、制御盤７０からの信号がケーブル７１を介して送られ、多関節ロボット１０Ｂは、ツール受け具９０にハンドＥを置くと共に、第３給電ユニット７８と本体側給電ユニット６４との接続を開放する（図９ｂ）。

解放後、送られてくる制御信号によりモータを適宜制御して多関節ロボットみずからの姿勢制御（旋回軸移動）を行い、アームＡ６先端側の本体側給電ユニット６４を次の第１ベースＧ２上に位置させ、該第１ベースＧ２に取り付けてある第２給電ユニット７７に接続する（図９ｃ）。第１ベースＧ１の第２給電ユニット７７と基部５０に設けた本体側給電ユニット６３との接続を開放した後、モータを適宜制御して多関節ロボットみずからの姿勢制御（旋回軸移動）を行う（図９ｄ）。そして、基部５０の下端部に取り付けた本体側給電ユニット６３を別のハンドＥ１を置いている第２のツール受け具９０ａの上に移動させた後、その本体側給電ユニット６３とハンドＥ１を備えた第３給電ユニット７８とを接続する（図９ｅ）。以下、制御盤７０から第１ベースＧ２に取り付けた第２給電ユニット７７に送られてくる電力と信号により、次の工作機械（不図示）に対するロボット作業を行う（図９ｆ）。

以下、同じ工程を第１ベースＧ３，・・・Ｇｎに向けて順次反復して行うことは、上記した形態のものと同様である。図７〜図９に示す態様では、ワークの供給に異なるツールを必要とする工作機械が連続するような作業場の環境においても、デッドスペースのない状態でロボットを移動させながら、作業を継続して行うことが可能となる。

なお、多関節ロボット本体におけるアームと関節（旋回軸）の構成例の一例を図３に示したが、図３の例において、アームＡ３１にその上下端に配置した水平旋回軸および傾斜旋回軸のための２個の駆動モータ（Ｍ２とＭ３）を収容し、アームＡ２１，Ａ４１内には駆動モータを収容しないようにしたのは、同じ関節数でありながら、個々のアームに駆動モータを配置する場合よりもロボットの全長を短縮することができるからであり、長さに制限のないロボットの場合には、各アームにそれぞれ１つのモータを配置するようにしてもよい。

本発明による多関節ロボットの移動システムの第１形態における多関節ロボットの作業中の状態を示す図。図１に示す多関節ロボットが移動するときの手順を説明する図。多関節ロボットのアームと旋回軸の関係の一例を説明する図。本発明による多関節ロボットの移動システムの第２形態における多関節ロボットの作業中の状態を示す図。図４に示す多関節ロボットと制御盤との関係を示す図。図４に示す多関節ロボットが移動するときの手順を説明する図。本発明による多関節ロボットの移動システムの第３形態における多関節ロボットの作業中の状態を示す図。図７に示す多関節ロボットと制御盤との関係を示す図。図７に示す多関節ロボットが移動するときの手順を説明する図。

符号の説明

Ａ１〜Ａ６…アーム、Ｂ１〜Ｂ５…関節、Ｃ…多関節ロボット本体内を走るケーブル、Ｄ，Ｄ１…手首機構、Ｅ，Ｅ１…ツールとしてのハンド、Ｆ…床面、Ｇ（Ｇ１〜Ｇｎ）…第１ベース、Ｍ…モータ、Ｐ，Ｐ１…第２ベース、１０、１０Ａ，１０Ｂ…多関節ロボット本体、１５…第１の旋回軸（第１関節部）、３２…第２の旋回軸（第２関節部）、５０…基部、６０…給電ユニット、６１…補助的給電ユニット、６３，６４…本体側給電ユニット、７０…ロボット制御盤、７１…ケーブル、７２…カップラー、７２ａ…分配器、７３…補助的給電ユニットに接続する給電機構、７４…ケーブル、７７…第２給電ユニット、７８…第３給電ユニット、８０…着脱機構、９０、９０ａ…ツール受け具

Claims

一方端にツール取り付け部を他方端に給電ユニットを備えた基部を持ちアームに備えたモータにより旋回軸を移動できるようにした多関節ロボット本体と、多関節ロボット本体を床面に保持するために床面に設けられた２個以上の第１ベースとを備え、多関節ロボット本体の基部と第１ベースとは保持と開放とが切り換え可能とされており、いずれか１つの第１ベースに基部を保持した状態で１つの作業を行い、該第１ベースとの保持を開放した後、モータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により、基部を他のいずれかの第１ベースに保持させ、その状態で次作業を行うことを反復できるようにされているこを特徴とする多関節ロボットの移動システム。
さらに、床面に１個以上の第２ベースを有し、多関節ロボットは基部以外の箇所で第２ベースとの保持と開放とが切り換え可能とされており、いずれか１つの第１ベースに基部を保持した状態で１つの作業を行った後、モータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により前記基部以外の箇所を第２ベースに保持させ、その後、基部と第１ベースとの保持状態を開放し、開放された基部をモータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により他のいずれかの第１ベースに保持させ、かつ、第２ベースとの開放を行い、その状態で次作業を行うことを反復できるようにされているこを特徴とする請求項１に記載の多関節ロボットの移動システム。
多関節ロボットにおける前記第２ベースとの保持と開放が切り換え可能とされている箇所は、多関節ロボットのツール取り付け部に取り付けたハンド部分であることを特徴とする請求項２に記載の多関節ロボットの移動システム。
多関節ロボットにおける前記第２ベースとの保持と開放が切り換え可能とされている箇所は、いずれかの１つのアームであり、該アームは給電ユニットを備えており、かつ、第２ベースは該アームに設けた給電ユニットへの給電機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の多関節ロボットの移動システム。
先端側と基部側に本体側給電ユニットを備えかつアームに備えたモータにより旋回軸を移動できるようにした多関節ロボット本体と、多関節ロボット本体を床面に保持するために床面に設けられた２個以上の第１ベースとを備え、各第１ベースは各本体側給電ユニットに接続および開放可能な第２給電ユニットを有し、基部側の本体側給電ユニットが第１ベースの第２給電ユニットに接続しているときは、先端側の本体側給電ユニットには第３給電ユニットを介してツールが接続しており、その状態で１つの作業を行い、作業終了後に先端側の本体側給電ユニットから第３給電ユニットおよびツールを取り外した後、開放された先端側の本体側給電ユニットをモータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により他の第１ベースの第２給電ユニットに接続し、その後、基部側の本体側給電ユニットと第１給電ユニットとの接続を開放し、モータを作動して旋回軸を移動するみずからの操作により、開放された基部側の第１給電ユニットを同じあるいは別個のツールを装着した第３給電ユニットに接続して次作業を行うことを反復できるようにされているこを特徴とする多関節ロボットの移動システム。
多関節ロボットが、アーム同士が第１の旋回軸を介して接続している第１関節部と、該第１の旋回軸の軸心線に傾斜した軸心線を持つ第２の旋回軸を介して接続している第２関節部とをそれぞれ少なくとも１箇所以上有しており、各旋回軸を駆動するモータは各旋回軸ごとに配置されるようにされている形態の多関節ロボットであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の多関節ロボットの移動システム。