JP2006095614A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 アームに接続される長尺部材が、基台の固定部に対する基台の可動部の回転に起因する摩擦によって損傷および破損してしまうという不具合を防ぐことができるロボットを提供する。
【解決手段】 塗装ロボット１は、基台４に旋回自在に設けられるアーム３の先端部８に塗装ガン９が装着され、この塗装ガン９を予め定める位置および姿勢に配置して、ワーク２の塗装作業をする。前記基台４は、予め定める設置位置に設置されて固定される固定部５と、アーム３の基端部７に固定され、固定部５に対して回転軸線Ｌまわりに回転駆動される可動部６とを有する。アーム３に接続される長尺部材１７は、固定部５の固定側案内部２１によって形成される固定側内部空間２２および可動部６の可動側案内部２４によって形成される可動側内部空間２５を、回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、産業用ロボットに関し、特に塗装ロボットに関する。

従来の技術は、特許文献１に記載されている。従来の技術のロボットは、基台の固定部である固定ベースと、基台の可動部であるロボット旋回胴とを含む。ロボット旋回胴は、固定ベースに対して回転軸線まわりに回転駆動される。固定ベースおよび旋回胴には、固定ベースからロボット旋回胴にわたって前記回転軸線に沿って貫通孔が形成される。この貫通孔には、アームに接続される長尺部材であるケーブル類が挿通される。固定ベースは、前記回転軸線から離れた側部に、開口が形成される。ケーブル類は、固定ベースの前記開口から退出する。

特開平７−１０８４８５号公報

前記従来の技術では、固定ベースの、前記回転軸線から離れた側部に、開口が形成され、この開口からケーブル類が退出される。したがって、ケーブル類は曲げて設置しなければならないので、ロボットの旋回動作に伴って、回転軸線まわりに捩られるとともに、回転軸線まわりに大きく変位してしまう。それ故、ケーブル類には曲げと捩りの力がかかるとともに、ケーブル類と固定ベースとが接触しやすく、摩擦が生じて損傷、破損してしまう。従来の技術ではケーブル類に余計な力がかかるとともに、回転に起因する摩擦によってケーブル類が損傷、破損してしまうという問題がある。

したがって本発明の目的は、アームに接続される長尺部材に余計な力がかからないように、前記長尺部材を配置することができ、かつ、前記長尺部材が、基台の固定部に対する基台の可動部の回転に起因する摩擦によって損傷および破損してしまうという不具合を防ぐことができるロボットを提供することである。

本発明は、基台に旋回自在に設けられるアームの先端部に所定のエンドエフェクタが装着され、このエンドエフェクタを予め定める位置および姿勢に配置して、所定の作業を行うロボットであって、
基台は、予め定める設置位置に設置されて固定される固定部と、アームの基端部が固定され、固定部に対して回転軸線まわりに回転駆動される可動部とを有し、
固定部は、アームまたはエンドエフェクタに接続される可撓性を有する長尺部材が前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する固定側内部空間を形成し、前記長尺部材の挿通方向の上流側に臨んで開放される固定側案内部を有し、
可動部は、前記長尺部材が前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する可動側内部空間を形成し、前記長尺部材の挿通方向の下流側に臨んで開放される可動側案内部を有し、可動側内部空間が固定側内部空間に連通することを特徴とするロボットである。

また本発明は、固定部は、略水平な設置面を有する設置台に設置されて固定されることを特徴とする。

また本発明は、可動部は、固定部に固定される回転駆動手段によって、固定部に対して回転軸線まわりに回転駆動されることを特徴とする。

また本発明は、基台は、固定側内部空間を挿通して可動部に固定され、前記長尺部材が前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する補助内部空間を形成し、この補助内部空間が可動側内部空間に連通する筒状の補助案内部をさらに有することを特徴とする。

また本発明は、基台は、固定側案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部に設けられ、補助案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部よりも、内方に突出して、前記長尺部材に当接する当接部材をさらに有することを特徴とする。

また本発明は、当接部材は、固定側案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部に沿って、環状に形成されることを特徴とする。

また本発明は、アームの先端部には、所定のエンドエフェクタとして塗装ガンが装着され、長尺部材として、塗装ガンに塗料を供給するための塗装ガン用ホースを含み、所定の作業として、ワークの塗装作業を行う塗装ロボットであることを特徴とする。

本発明によれば、アームに接続される長尺部材は、固定側内部空間および可動側内部空間を、回転軸線に沿って大略的に一直線状に緩やかに挿通する。したがって、固定部に対する可動部の回転に伴う、固定側内部空間および可動側内部空間での前記長尺部材の回転軸線まわりの変位を、抑えることができる。それ故、前記長尺部材と固定側案内部との間の摩擦、および前記長尺部材と可動側案内部との間の摩擦を、抑えることができる。これによって、前記各摩擦による前記長尺部材の損傷および破損を防ぐことができる。

また前記長尺部材は、固定側内部空間および可動側内部空間を、回転軸線に沿って大略的に一直線状に緩やかに挿通することができ、しかも固定側案内部は、長尺部材の挿通方向の上流側に臨んで開放されるとともに、可動側案内部は、長尺部材の挿通方向の下流側に臨んで開放される。したがって、固定部および可動部の近傍での前記長尺部材の曲げを可及的に抑えることができる。これによって、長尺部材に余計な力がかかることを防ぐことができる。

前記長尺部材が複数、設けられる場合、各長尺部材は、曲がった状態で捩られると、互いに干渉し合いやすく、干渉した場合は無理な力がかかってしまい、摩耗が進行してしまう。この点を考慮して、前述のように、長尺部材の曲げを可及的に抑えることによって、固定部に対する可動部の回転に伴う、各長尺部材間の干渉を小さくして、各長尺部材間の摩擦を抑える。これによって、前記摩擦による各長尺部材の損傷および破損を防ぐことができる。

また、前記長尺部材は、固定側内部空間および可動側内部空間に、無理な曲げのない状態で配置することができる。これによって、前記長尺部材の配置作業に関する作業性を向上させることができる。

また本発明によれば、固定部は、略水平な設置面を有する設置台に設置されて固定されるので、ロボットの設置作業の際に、作業者は、ロボットを設置台にあずけることができる。換言すると、ロボットが設置台によって下方から支持された状態、したがってロボットが安定した状態で、作業者は、ロボットの基台の固定部を、設置台に取付けることができる。

したがって作業者は、固定部を、設置台の設置面上の予め定める設置位置に容易に位置合わせすることができる。このようにして、ロボットの設置作業に関する作業性を向上させることができる。また、作業者が固定部を設置台に取付けているときに、ロボットが落下してしまうという危険が防がれる。このようにして、ロボットの設置作業時における安全性を向上させることができる。

また本発明によれば、可動部を回転駆動させるための回転駆動手段は、固定部に固定される。このように前記回転駆動手段が固定部に設けられるので、前記回転駆動手段が可動部に設けられる場合に比べて、可動部の重量を小さくすることができる。これによって可動部を回転駆動させるときに、前記回転駆動手段にかかる負荷を小さくすることができる。それ故、可動部を回転駆動させるための回転駆動手段として、出力の小さな回転駆動手段を用いることができる。したがって前記回転駆動手段の小形化および軽量化を図るとともに、前記回転駆動手段に要するコストを低減することができる。

また前記回転駆動手段が、外部空間に開放された状態で、固定部に固定されることによって、回転駆動手段の交換および回転駆動手段への配線などに対する作業性を向上させることができる。

また本発明によれば、固定側内部空間を挿通する筒状の補助案内部が設けられる。補助案内部は、可動側内部空間に連通する補助内部空間を形成する。前記長尺部材は、可動側内部空間および補助内部空間を、前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する。

補助案内部は、可動部に固定されるので、補助案内部は、可動部の可動側案内部とともに回転軸線まわりに回転する。したがって、固定部に対する可動部の回転に伴う、前記長尺部材と固定側案内部との間の摩擦を、抑えることができる。これによって、前記摩擦による前記長尺部材の損傷および破損を防ぐことができる。

また本発明によれば、固定側案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部には、当接部材が設けられる。この当接部材は、補助案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部よりも、内方に突出して、前記長尺部材に当接する。したがって、前記長尺部材と補助案内部の前記開口部との接触を防ぐことができる。それ故、固定部に対する可動部の回転に伴う、前記長尺部材と補助案内部の前記開口部との間の摩擦を防ぐことができる。これによって前記摩擦による前記長尺部材の損傷および破損を防ぐことができる。

また本発明によれば、当接部材は、固定側案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部に沿って、環状に形成される。したがって、前記長尺部材と補助案内部の前記開口部との接触を確実に防ぐことができる。

また本発明によれば、前述のロボットは、アームの先端部には塗装ガンが装着され、塗装ガンには塗装ガン用ホースによって塗料が供給される。このロボットは、ワークを塗装する塗装ロボットとして用いられる。ワークの塗装にあたっては、アームの先端部がワークに沿って移動される必要がある。前述のロボットは、アームに接続される長尺部材が、固定側内部空間および可動側内部空間を、回転軸線に沿って緩やかに挿通するので、アームの先端部をワークに沿って移動させてワークを塗装するときに、前述のように、摩擦による前記長尺部材の損傷および破損を防ぐことができる。

図１は、本発明の実施の一形態の塗装ロボット１の構成を示す正面図である。本実施の形態の塗装ロボット１は、自動車ボディなどのワーク２を塗装するために用いられる。詳しくは、塗装ロボット１は、搬送されているワーク２に対して、所定の位置に塗料を吹き付けるために用いられる。塗装ロボット１は、アーム３および基台４を含んで構成される。

基台４は、固定部５および可動部６を有する。固定部５は、予め定める設置位置に設置されて固定される。可動部６は、固定部５に対して回転軸線Ｌまわりに回転駆動される。可動部６は、固定部５に関して、回転軸線Ｌの方向の一方側に設けられる。

アーム３は、基端部７および先端部８を有する。基端部７には、基台４の可動部６が固定される。基端部７は、可動部６とともに、回転軸線Ｌまわりに回転駆動される。基端部７は、前記可動部６に関して、回転軸線Ｌの方向の一方側に設けられる。先端部８には、塗料を霧状に噴出する塗装ガン９が、所定のエンドエフェクタとして装着される。

アーム３は、第１および第２アーム体１１，１２とを有する。第１アーム体１１は、長尺の部分であり、一端部１１ａおよび他端部１１ｂを有する。第２アーム体１２は、長尺の部分であり、一端部１２ａおよび他端部１２ｂを有する。前記基端部７には、第１アーム体１１の一端部１１ａが連結される。第１アーム体１１の他端部１１ｂには、第２アーム体１２の一端部１２ａが連結される。

第１アーム体１１は、前記基端部７に対して、第１旋回軸線Ｌ１まわりに旋回自在に連結される。第１旋回軸線Ｌ１は、回転軸線Ｌに垂直な仮想一平面内の軸線である。第１アーム体１１は、前記基端部７に固定される第１モータによって、旋回駆動される。第１モータは、たとえばサーボモータによって実現される。

第２アーム体１２は、第１アーム体１１に対して、第２旋回軸線Ｌ２まわりに旋回自在に連結される。第２旋回軸線Ｌ２は、第１旋回軸線Ｌ１に平行な軸線である。第２アーム体１２は、第１アーム体１１に固定される第２モータによって、旋回駆動される。第２モータは、たとえばサーボモータによって実現される。

アーム３は、第２アーム体１２に対して、塗装ガン９からの塗料の噴出方向を変えるための噴出方向変更機構１３をさらに有する。この噴出方向変更機構１３の一部がアーム３の先端部８となる。

このような塗装ロボット１は、所定のエンドエフェクタとしての塗装ガン９を予め定める位置および姿勢に配置して、所定の作業、本実施の形態ではワーク２の塗装作業を行うことができる。

アーム３および塗装ガン９には、複数の長尺部材１７が接続されている。長尺部材１７は、アーム３の動きに合せて撓むことができるように、可撓性を有する。長尺部材１７は、塗装ガン９および第２アーム体１２に設けられる機器に、制御部１８からの電力および制御信号を与えるためのケーブルを含む。前記第２アーム体１２に設けられる機器としては、塗装ガン９から噴出される塗料を切換えるための色換バルブ、電空レギュレータ、電磁弁および光ファイバ信号受信機など、塗装に必要な機器が含まれる。また長尺部材１７は、塗装ガン９に、エア供給源１９からのエアであって、塗装ガン９を駆動するためのエアを与えるためのエアホースと、塗装ガン９に、塗料供給源２０からの塗料を与えるための塗料ホースとを含む。

長尺部材１７は、シンナー用のホースを含んでいてもよい。また長尺部材１７は、塗装ガン９に静電気を与えるためのケーブルを含んでいてもよい。また第２アーム体１２にポンプ用モータが設けられる場合、長尺部材１７は、前記ポンプ用モータに、電力および制御信号を与えるためのケーブルを含んでいてもよい。

基台４の固定部５は、固定側案内部２１を有する。固定側案内部２１は、長尺部材１７が回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する固定側内部空間２２を形成する。固定側案内部２１は、前記長尺部材１７の挿通方向Ｂの上流側に臨んで開放される。挿通方向Ｂは、固定側内部空間２２から可動側内部空間２５に向かう方向である。

基台４の可動部６は、可動側案内部２４を有する。可動側案内部２４は、長尺部材１７が回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する可動側内部空間２５を形成する。可動側案内部２４は、前記長尺部材１７の挿通方向Ｂの下流側に臨んで開放される。

長尺部材１７は、固定側内部空間２２および可動側内部空間２５を、回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する。長尺部材１７は、固定側案内部２１の前記開口２３から退出して、制御部１８、エア供給源１９および塗料供給源２０に導かれる。長尺部材１７は、可動側案内部２４の前記開口２６から退出して、第２アーム体１２に導かれ、第２アーム体１２に設けられる機器を介して塗装ガン９に導かれる。長尺部材１７の、可動側案内部２４の前記開口２６から退出した部分は、その一部２７が、長尺部材１７を支持案内するダクトホース２８に収納されて、保護されている。ダクトホース２８に代えて、ケーブルベアが用いられてもよい。

図２は、塗装ブースに設けられた塗装ロボット１の外観を示す斜視図である。工場内には、壁３１によって、塗装ブースが確保される。塗装ブースでは、空気を上から下へ、図２の矢符Ａ１方向に流している。塗装ブースには、ワーク２を搬送する搬送装置３２と、搬送装置３２によって搬送されているワーク２を塗装する塗装ロボット１とが設けられる。壁３１の外側には、制御部１８、エア供給源１９および塗料供給源２０が設けられる。

塗装ロボット１の設置形態は、いわゆる棚置き設置である。塗装ブースには、壁３１から塗装ブースの内方に水平方向Ｃ１に延びる設置台３３が設けられる。設置台３３は、略水平な設置面３３ａを有する。略水平は、水平を含む。本実施の形態では、設置面３３ａと水平面との成す角度は０°である。すなわち設置面３３ａは水平である。塗装ロボット１の固定部５は、前記設置台３３に設置されて固定される。

基台４は、搬送装置３２によって搬送されているワーク２よりも上方に配置される。空気を上から下へ流している塗装ブースで、前記ワーク２よりも上方に基台４が設けられることによって、塗装ガン９から噴出された塗料が塗装ロボット１に付着することを防ぐことができる。基台４は、必ずしも前記ワーク２よりも上方に配置される必要はなく、前記ワーク２よりも下方に配置されてもよい。

図３は、基台４の斜視図である。図４は、図３の矢符Ａ２方向から見た背面図である。図５は、図４の切断面線Ｓ５−Ｓ５から見た断面図である。図６は、図５の切断面線Ｓ６−Ｓ６から見た断面図である。

固定部５は、大略的に円筒状の固定部本体４１と、固定部本体４１を支持する支持部４２とを有する。固定部本体４１は、前記固定側案内部２１を有する。固定側案内部２１は、固定部本体４１の内周部である。固定側案内部２１は、大略的に円筒状である。固定側案内部２１の軸線は、固定部本体４１の軸線と一致する。支持部４２は、固定部本体４１の外周部に設けられる。支持部４２は、塗装ロボット１が設置台３３に設置された設置状態において、固定部本体４１の軸線および固定側案内部２１の軸線が、設置面３３ａに対して平行となるように、設けられる。

可動部６は、大略的に円筒状である。可動部６は、前記可動側案内部２４を有する。可動側案内部２４は、可動部６の内周部である。可動側案内部２４は、大略的に円筒状である。可動側案内部２４の軸線は、可動部６の軸線と一致する。

可動部６は、固定部本体４１と同軸に設けられる。可動部６の軸線および固定部本体４１の軸線は、回転軸線Ｌと一致する。可動部６は、固定部本体４１、したがって固定部５に対して、回転軸線Ｌまわりに回転自在に設けられる。

基台４は、筒状の補助案内部４４をさらに有する。補助案内部４４は、固定側内部空間２２を挿通する。補助案内部４４は、可動部６に固定される。補助案内部４４の軸線は、回転軸線Ｌと一致する。補助案内部４４は、長尺部材１７が回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する補助内部空間４５を形成する。補助内部空間４５は、可動側内部空間２５に連通する。アーム３および塗装ガン９に接続される長尺部材１７は、固定側内部空間２２に含まれる補助内部空間４５と、可動側内部空間２５とを、回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する。

基台４は、当接部材４７をさらに有する。当接部材４７は、固定側案内部２１の、前記挿通方向Ｂの上流側の開口部４８に設けられる。当接部材４７は、固定側案内部２１の前記開口部４８に沿って、環状に形成される。当接部材４７は、補助案内部４４の、前記挿通方向Ｂの上流側の開口部４９よりも、内方に突出する。すなわち、当接部材４７は、補助案内部４４の前記開口部４９よりも回転軸線Ｌに近づく方向に突出する。当接部材４７の内周部は、固定側案内部２１の前記開口２３を挿通する長尺部材１７に当接する。

基台４には、可動部６を回転駆動させるための回転駆動手段である第３モータ５１が設けられる。第３モータ５１は、固定部本体４１、したがって固定部５に固定される。第３モータ５１は、固定部本体４１に関して、回転軸線Ｌの方向の他方側に設けられる。第３モータ５１は、固定側案内部２１の前記開口２３を塞がないように、配置される。

第３モータ５１の回転動力は、減速ユニット５２を介して、可動部６に伝達される。減速ユニット５２には、回転軸線Ｌと同軸の貫通孔が形成される。減速ユニット５２は、ＲＶ（Rotor Vector）減速機、および波動歯車装置、いわゆるハーモニックドライブ（登録商標）などによって実現される。

図７は、塗装ロボット１の代表的な作業エリア７１を説明するための図である。図８は、塗装ロボット１の代表的な作業エリア７１を示す斜視図である。図９は、第１の比較用の塗装ロボット７２の代表的な作業エリア７３を説明するための図である。図１０は、第１の比較用の塗装ロボット７２の代表的な作業エリア７３を示す斜視図である。図１１は、第２の比較用の塗装ロボット１０１の代表的な作業エリア１０２を説明するための図である。図１２は、第２の比較用の塗装ロボット１０１の代表的な作業エリア１０２を示す斜視図である。

塗装ロボット１は、水平な設置面３３ａを有する設置台３３に設置されて固定される。塗装ロボット１は、予め定める基準状態において、第１アーム体１１が設置面３３ａに平行に延び、かつ第２アーム体１２が設置面３３ａに垂直に延びる。換言すると、塗装ロボット１は、基準状態において、第１アーム体１１が基端部７から水平に延び、かつ第２アーム体１２が第１アーム体１１の他端部１１ｂから鉛直下方に延びる。

可動部６は、基準状態における回転軸線Ｌまわりの基準位置から、固定部５に対して回転軸線Ｌまわりの両方向に回転駆動される。可動部６は、回転軸線Ｌまわりの両方向に、前記基準位置から、所定の回転角度、たとえば９０°以下の範囲内で、回転可能である。

第１アーム体１１は、基準状態における第１旋回軸線Ｌ１まわりの基準位置から、基端部７に対して第１旋回軸線Ｌ１まわりの両方向に旋回駆動される。第１アーム体１１は、第１旋回軸線Ｌ１まわりの両方向のうち、図７において第１アーム体１１の他端部１１ｂが下方に変位する方向に、前記基準位置から、所定の第１旋回角度、たとえば１１０°以下の範囲内で、旋回可能である。第１アーム体１１は、第１旋回軸線Ｌ１まわりの両方向のうち、図７において第１アーム体１１の他端部１１ｂが上方に変位する方向に、前記基準位置から、所定の第２旋回角度、たとえば６０°以下の範囲内で、旋回可能である。

第２アーム体１２は、基準状態における第２旋回軸線Ｌ２まわりの基準位置から、第１アーム体１１に対して第２旋回軸線Ｌ２まわりの両方向に旋回駆動される。第２アーム体１２は、第２旋回軸線Ｌ２まわりの両方向のうち、図７において第２アーム体１２の他端部１２ｂが右方に変位する方向に、前記基準位置から、所定の第３旋回角度、たとえば６５°以下の範囲内で、旋回可能である。第２アーム体１２は、第２旋回軸線Ｌ２まわりの両方向のうち、図７において第２アーム体１２の他端部１２ｂが左方に変位する方向に、前記基準位置から、所定の第４旋回角度、たとえば９０°以下の範囲内で、旋回可能である。

塗装ロボット１が基準状態にあるときに、可動部６を回転駆動させることなく、第１および第２アーム体１１，１２を旋回駆動させることによって、アーム３の先端部８は、図７において仮想線で囲まれる領域７５内の任意の位置に移動される。前記仮想線で囲まれる領域７５のうち、図７において塗装ロボット１の下方で回転軸線Ｌの方向に延びる矩形の領域（図７の斜線部分）７６内で、アーム３の先端部８が移動されるとき、塗装ロボット１はワーク２を塗装することができる。

可動部６が設置面に平行な回転軸線Ｌまわりに回転駆動されるということも考慮すると、塗装ロボット１がワーク２を塗装することができる代表的な作業エリア７１は、図８に示すような半円筒状の領域となる。すなわち、塗装ロボット１の代表的な作業エリア７１は、回転軸線Ｌ上に中心を有しかつ半径が異なる２つの半円弧によって挟まれる領域を、回転軸線Ｌの方向に延ばした領域となる。

第１の比較用の塗装ロボット７２は、本実施の形態の塗装ロボット１に類似するので、同様の部分には、同一の符号を付して、説明を省略する。第１の比較用の塗装ロボット７２は、可動部６が固定部５に対して、設置面３３ａに垂直な回転軸線Ｌａまわりに回転駆動されるという点で、本実施の形態の塗装ロボット１と異なる。

第１の比較用の塗装ロボット７２が基準状態にあるときに、可動部６を回転駆動させることなく、第１および第２アーム体１１，１２を旋回駆動させることによって、アーム３の先端部８は、図９において仮想線で囲まれる領域７８内の任意の位置に移動される。前記仮想線で囲まれる領域７８のうち、図９に斜線で示す矩形の領域７９内で、アーム３の先端部８が移動されるとき、第１の比較用の塗装ロボット７２はワーク２を塗装することができる。

可動部６が設置面に垂直な回転軸線Ｌａまわりに回転駆動されるということも考慮すると、第１の比較用の塗装ロボット７２がワーク２を塗装することができる代表的な作業エリア７３は、図１０に示すような領域となる。すなわち、第１の比較用の塗装ロボット７２の代表的な作業エリア７３は、回転軸線Ｌａを軸線とする半円柱状の第１領域８１と、回転軸線Ｌａを軸線としかつ第１領域８１よりも半径の大きな半円柱状の第２領域８２とから成る領域である。

第１の比較用の塗装ロボット７２では、第１および第２アーム体１１，１２の旋回によって、アーム３の先端部８の高さを調整することができる。これに対して、本実施の形態の塗装ロボット１では、第１および第２アーム体１１，１２の旋回だけでなく、可動部６の回転によっても、アーム３の先端部８の高さを調整することができる。したがって本実施の形態の塗装ロボット１では、アーム３の先端部８の移動可能な範囲を、鉛直方向Ｃ２に関して大きくすることができる。これによって、本実施の形態の塗装ロボット１では、代表的な作業エリア７１を、鉛直方向Ｃ２に関して大きくすることができる。

第２の比較用の塗装ロボット１０１は、第１の比較用の塗装ロボット７２に類似するので、同様の部分には、同一の符号を付して、説明を省略する。第２の比較用の塗装ロボット１０１は、基準状態において、第１アーム体１１が基端部７から鉛直上方に延び、かつ第２アーム体１２が第１アーム体１１の他端部１１ｂから水平に延びるという点で、第１の比較用の塗装ロボット７２と異なる。

第２の比較用の塗装ロボット１０１が基準状態にあるときに、可動部６を回転駆動させることなく、第１および第２アーム体１１，１２を旋回駆動させることによって、アーム３の先端部８は、図１１において仮想線で囲まれる領域１０３内の任意の位置に移動される。前記仮想線で囲まれる領域１０３のうち、図１１に斜線で示す矩形の領域１０４内で、アーム３の先端部８が移動されるとき、第２の比較用の塗装ロボット１０１はワーク２を塗装することができる。

可動部６が設置面に垂直な回転軸線Ｌｂまわりに回転駆動されるということも考慮すると、第２の比較用の塗装ロボット１０１がワーク２を塗装することができる代表的な作業エリア１０２は、図１２に示すような領域となる。すなわち、第２の比較用の塗装ロボット１０１の代表的な作業エリア１０２は、回転軸線Ｌｂ上に中心を有しかつ半径が異なる２つの半円弧によって挟まれる領域を、回転軸線Ｌｂの方向に延ばした領域となる。

第２の比較用の塗装ロボット１０１では、作業エリア１０２を鉛直方向Ｃ２に関して大きくすることができるけれども、作業エリア１０２の上側で塗装を行う場合、第１アーム体１１の他端部１１ｂが、設置面から高くなってしまい、塗装ブースの天井を高くする必要がある。これに対して、本実施の形態の塗装ロボット１では、基準状態にある塗装ロボット１の可動部６を９０度、回転させ、第１および第２アーム体１１，１２を略水平な仮想一平面内で動作させることによって、作業エリア７１の上側で塗装を行うことができる。したがって塗装ブースの天井を低くすることができる。

図１３は、塗装ロボット１の設置状態を示す正面図である。図１４は、第３の比較用の塗装ロボット９１の設置状態を示す正面図である。第３の比較用の塗装ロボット９１は、本実施の形態の塗装ロボット１に類似するので、同様の部分には、同一の符号を付して、説明を省略する。第３の比較用の塗装ロボット９１は、支持部９２が、固定部本体４１に関して、回転軸線Ｌの方向の他方側に設けられているという点で、本実施の形態の塗装ロボット１と異なる。

第３の比較用の塗装ロボット９１の設置形態は、いわゆる壁掛け設置である。第３の比較用の塗装ロボット９１は、鉛直な設置面９３ａを有する設置台９３に設置されて固定される。前記設置台９３は、壁から塗装ブースの内方に水平方向Ｃ１に延びる。これに対して、本実施の形態の塗装ロボット１の設置形態は、前述のように、棚置き設置である。

壁掛け設置の場合、第３の比較用の塗装ロボット９１の設置作業の際に、作業者は、第３の比較用の塗装ロボット９１を設置台９３にあずけることができない。これに対して、本実施の形態のように棚置き設置の場合、塗装ロボット１の設置作業の際に、作業者は、塗装ロボット１を設置台３３にあずけることができる。換言すると、塗装ロボット１が設置台３３によって下方から支持された状態、したがって塗装ロボット１が安定した状態で、作業者は、塗装ロボット１の基台４の固定部５を、設置台３３に取付けることができる。

したがって作業者は、固定部５を、設置台３３の設置面３３ａ上の予め定める設置位置に容易に位置合わせすることができる。このようにして、塗装ロボット１の設置作業に関する作業性を向上させることができる。また、作業者が固定部５を設置台３３に取付けているときに、塗装ロボット１が落下してしまうという危険が防がれる。このようにして、塗装ロボット１の設置作業時における安全性を向上させることができる。

本実施の形態では、設置面３３ａと水平面との成す角度は０°であるけれども、前記角度は、０°に限る必要はなく、設置面３３ａと水平面との成す角度は、０〜３０°に選ばれればよい。０〜３０°の範囲では、作業者は、塗装ロボット１が安定した状態で、塗装ロボット１の固定部５を設置台３３に取付けることができる。３０°を超えると、作業者は、塗装ロボット１が不安定な状態で、塗装ロボット１の固定部５を設置台３３に取付けなければならない。

壁掛け設置の場合、設置台９３は、基台４に関して、回転軸線Ｌの方向の他方側に配置される。それ故、壁掛け設置の場合は、回転軸線Ｌの方向に関して、基台４および設置台９３の分だけスペースが必要である。これに対して、棚置き設置の場合、設置台３３は、回転軸線Ｌの方向に関して、基台４と同じ位置に配置される。それ故、棚置き設置の場合は、回転軸線Ｌの方向に関して、基台４の分だけスペースが必要である。したがって棚置き設置の場合は、壁掛け設置の場合に比べて、回転軸線Ｌの方向に関して、設置台９３の分だけ、スペースを省略することができる。

以上のような本実施の形態によれば、アーム３に接続される長尺部材１７は、固定側内部空間２２および可動側内部空間２５を、回転軸線Ｌに沿って大略的に一直線状に緩やかに挿通する。したがって、固定部５に対する可動部６の回転に伴う、固定側内部空間２２および可動側内部空間２５での長尺部材１７の回転軸線Ｌまわりの変位を、抑えることができる。それ故、長尺部材１７と固定側案内部２１との間の摩擦、および長尺部材１７と可動側案内部２４との間の摩擦を、抑えることができる。これによって、前記各摩擦による長尺部材１７の損傷および破損を防ぐことができる。

また本実施の形態によれば、長尺部材１７は、固定側内部空間２２および可動側内部空間２５を、回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通することができ、しかも固定側案内部２１は、長尺部材１７の挿通方向Ｂの上流側に臨んで開放されるとともに、可動側案内部２４は、長尺部材１７の挿通方向Ｂの下流側に臨んで開放される。したがって、固定部５および可動部６の近傍での長尺部材１７の曲げを可及的に抑えることができる。これによって、長尺部材１７に余計な力がかかることを防ぐことができる。

本実施の形態のように、長尺部材１７が複数、設けられる場合、各長尺部材１７は、曲がった状態で捩られると、互いに干渉し合い易く、干渉した場合は無理な力がかかってしまい、磨耗が進行してしまう。この点を考慮して、前述のように、長尺部材１７の曲げを可及的に抑えることによって、固定部５に対する可動部６の回転に伴う、長尺部材１７間の干渉を小さくして、長尺部材１７間の摩擦を抑える。これによって、前記摩擦による長尺部材１７の損傷および破損を防ぐことができる。

また、固定部５および可動部６の近傍での長尺部材１７の曲げを可及的に抑えることができるので、長尺部材１７は、固定側内部空間２２および可動側内部空間２５に、無理なく配置することができる。これによって、長尺部材１７の配置作業に関する作業性を向上させることができる。長尺部材１７が破損したときには、作業者は、長尺部材１７を容易に取り替えることができる。

さらに、固定部５および可動部６の近傍での長尺部材１７の曲げを可及的に抑えることができるので、外観もよくすることができる。

また本実施の形態によれば、支持部４２が固定部本体４１の外周部に設けられ、固定側案内部２１の前記開口２３が開放される。したがって塗装ロボット１が設置台３３に設置された設置状態において、作業者は、基台４に関して、回転軸線Ｌの方向の他方側から、固定側案内部２１の前記開口部４８を目視しながら、固定側内部空間２２および可動側内部空間２５に長尺部材１７を配置することができる。これによって、作業者は、長尺部材１７を容易に配置することができる。

また本実施の形態によれば、可動部６を回転駆動させるための第３モータ５１は、固定部５に固定される。このように第３モータ５１が固定部５に設けられるので、第３モータ５１が可動部６に設けられる場合に比べて、可動部６の重量を小さくすることができる。これによって可動部６を回転駆動させるときに、第３モータ５１にかかる負荷を小さくすることができる。それ故、可動部６を回転駆動させるための第３モータ５１として、出力の小さなモータを用いることができる。したがって第３モータ５１の小形化および軽量化を図るとともに、第３モータ５１に要するコストを低減することができる。

第３モータ５１は、外部空間に開放された状態で、固定部に固定される。これによって、第３モータ５１の交換および第３モータへの配線などに対する作業性を向上させることができる。

また本実施の形態によれば、固定側内部空間２２を挿通する筒状の補助案内部４４が設けられる。補助案内部４４は、可動側内部空間２５に連通する補助内部空間４５を形成する。長尺部材１７は、可動側内部空間２５および補助内部空間４５を、前記回転軸線Ｌに沿って緩やかに挿通する。

補助案内部４４は、可動部６に固定されるので、補助案内部４４は、可動部６の可動側案内部２４とともに回転軸線Ｌまわりに回転する。したがって、固定部５に対する可動部６の回転に伴う、長尺部材１７と固定側案内部２１との間の摩擦を抑えることができる。これによって、前記摩擦による長尺部材１７の損傷および破損を防ぐことができる。

また本実施の形態によれば、可動側案内部２４および補助案内部４４は、大略的に円筒状であるので、固定部５に対する可動部６の回転に伴う、長尺部材１７と可動側案内部２４との間の摩擦、および長尺部材１７と補助案内部４４との間の摩擦を抑えることができる。これによって、前記各摩擦による長尺部材１７の損傷および破損を防ぐことができる。

また本実施の形態によれば、固定側案内部２１の、前記挿通方向Ｂの上流側の開口部４８には、当接部材４７が設けられる。この当接部材４７は、補助案内部４４の、前記挿通方向Ｂの上流側の開口部４９よりも、内方に突出して、長尺部材１７に当接する。したがって、長尺部材１７と補助案内部４４の前記開口部４９との接触を防ぐことができる。それ故、固定部５に対する可動部６の回転に伴う、長尺部材１７と補助案内部４４の前記開口部４９との間の摩擦を防ぐことができる。これによって前記摩擦による長尺部材１７の損傷および破損を防ぐことができる。

また本実施の形態によれば、当接部材４７は、固定側案内部２１の、前記挿通方向Ｂの上流側の開口部４８に沿って、環状に形成される。したがって、長尺部材１７と補助案内部４４の前記開口部４９との接触を確実に防ぐことができる。たとえば、長尺部材１７が撓んでも、長尺部材１７と補助案内部４４の前記開口部４９との接触を確実に防ぐことができる。また、当接部材４７は環状であるので、補助案内部４４の前記開口部４９に当接部材４７を確実に固定することができる。さらに、当接部材４７を環状とすることによって、当接部材４７の部品形成を容易化することができる。

図１５は、塗装ロボット１の設置例を示す平面図である。図１６は、図１５の切断面線Ｓ１６−Ｓ１６から見た断面図である。図１７は、図１５の切断面線Ｓ１７−Ｓ１７から見た断面図である。図１５〜図１７には、ワーク２の搬送形態が連続の場合、すなわちワーク２の移動を止めることなく、ワーク２を連続的に搬送する場合の、塗装ロボット１の設置例を示す。

塗装ブースは、ワーク２の搬送方向Ｄ１に延びる。塗装ブースには、複数の塗装ロボット１が設けられる。複数の塗装ロボット１は、塗装ブース内で搬送されているワーク２の両側に設けられる。前記ワーク２の両側では、各塗装ロボット１が、ワーク２の搬送方向Ｄ１に並ぶように、所定の間隔Ｗ１１をあけて配置される。

各塗装ロボット１は、それらの回転軸線Ｌの方向が、ワーク２の搬送方向Ｄ１、したがって塗装ブースの長さ方向と、同一となるように設けられる。これによって、回転軸線Ｌの方向が塗装ブースの幅方向Ｄ２と同一となる場合に比べて、塗装ブースの幅Ｗ１２を、小さくすることができる。

各塗装ロボット１は、それらの基台４が、塗装ブース内で搬送されているワーク２よりも上方に配置されるように、設けられる。各塗装ロボット１は、塗装ブース内で搬送されているワーク２の上面部および側面部に対して塗料を噴出して、ワーク２の前記各部を塗装することができる。

前述の実施の各形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば前記図１５〜図１７では、ワーク２の搬送形態は連続であるけれども、ワーク２の搬送形態はタクトであってもよい。すなわち、搬送方向Ｄに延びる搬送経路上の１または複数の位置でワーク２の移動を一時的に止めるようにして、ワーク２を断続的に搬送するようにしてもよい。

前述の実施の形態では、アーム３の先端部８には、所定のエンドエフェクタとして塗装ガン９が装着されるけれども、前記先端部８に装着されるエンドエフェクタは、塗装ガン９に限定されるものではない。たとえば、アーム３の先端部８には、溶接ガンが装着されてもよい。この場合は、塗装ロボット１は、溶接のための溶接ロボットとなる。

長尺部材１７は、エンドエフェクタに応じて異なる。長尺部材１７は、冷却用水などをエンドエフェクタに与えるための供給用ホースを含んでいてもよい。

本発明の実施の一形態の塗装ロボット１の構成を示す正面図である。 塗装ブースに設けられた塗装ロボット１の外観を示す斜視図である。 基台４の斜視図である。 図３の矢符Ａ２方向から見た背面図である。 図４の切断面線Ｓ５−Ｓ５から見た断面図である。 図５の切断面線Ｓ６−Ｓ６から見た断面図である。 塗装ロボット１の代表的な作業エリア７１を説明するための図である。 塗装ロボット１の代表的な作業エリア７１を示す斜視図である。 第１の比較用の塗装ロボット７２の代表的な作業エリア７３を説明するための図である。 第１の比較用の塗装ロボット７２の代表的な作業エリア７３を示す斜視図である。 第２の比較用の塗装ロボット１０１の代表的な作業エリア１０２を説明するための図である。 第２の比較用の塗装ロボット１０１の代表的な作業エリア１０２を示す斜視図である。 塗装ロボット１の設置状態を示す正面図である。 第３の比較用の塗装ロボット９１の設置状態を示す正面図である。 塗装ロボット１の設置例を示す平面図である。 図１５の切断面線Ｓ１６−Ｓ１６から見た断面図である。 図１５の切断面線Ｓ１７−Ｓ１７から見た断面図である。

符号の説明

１ 塗装ロボット
２ ワーク
３ アーム
４ 基台
５ 固定部
６ 可動部
７ 基端部
８ 先端部
９ 塗装ガン
１７ 長尺部材
２１ 固定側案内部
２２ 固定側内部空間
２３ 開口
２４ 可動側案内部
２５ 可動側内部空間
２６ 開口
３３ 設置台
３３ａ 設置面
４４ 補助案内部
４５ 補助内部空間
４７ 当接部材

Claims (7)

1. 基台に旋回自在に設けられるアームの先端部に所定のエンドエフェクタが装着され、このエンドエフェクタを予め定める位置および姿勢に配置して、所定の作業を行うロボットであって、
   基台は、予め定める設置位置に設置されて固定される固定部と、アームの基端部が固定され、固定部に対して回転軸線まわりに回転駆動される可動部とを有し、
   固定部は、アームまたはエンドエフェクタに接続される可撓性を有する長尺部材が前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する固定側内部空間を形成し、前記長尺部材の挿通方向の上流側に臨んで開放される固定側案内部を有し、
   可動部は、前記長尺部材が前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する可動側内部空間を形成し、前記長尺部材の挿通方向の下流側に臨んで開放される可動側案内部を有し、可動側内部空間が固定側内部空間に連通することを特徴とするロボット。
2. 固定部は、略水平な設置面を有する設置台に設置されて固定されることを特徴とする請求項１記載のロボット。
3. 可動部は、固定部に固定される回転駆動手段によって、固定部に対して回転軸線まわりに回転駆動されることを特徴とする請求項１または２記載のロボット。
4. 基台は、固定側内部空間を挿通して可動部に固定され、前記長尺部材が前記回転軸線に沿って緩やかに挿通する補助内部空間を形成し、この補助内部空間が可動側内部空間に連通する筒状の補助案内部をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のロボット。
5. 基台は、固定側案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部に設けられ、補助案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部よりも、内方に突出して、前記長尺部材に当接する当接部材をさらに有することを特徴とする請求項４記載のロボット。
6. 当接部材は、固定側案内部の、前記挿通方向の上流側の開口部に沿って、環状に形成されることを特徴とする請求項５記載のロボット。
7. アームの先端部には、所定のエンドエフェクタとして塗装ガンが装着され、長尺部材として、塗装ガンに塗料を供給するための塗装ガン用ホースを含み、所定の作業として、ワークの塗装作業を行う塗装ロボットであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のロボット。

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