JP2007054939A - 産業用ロボット及びその輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分解せずに輸送できるようにした産業用ロボットを得ること。
【解決手段】複数の上下軸３ａ、３ｂと、該複数の上下軸間に上下動可能に設置され、水平方向に伸縮しワークを搬送する水平伸縮軸２０と、を備える産業用ロボットにおいて、前記水平伸縮軸が俯仰動可能に設置されていて、前記水平伸縮軸が前記上下軸に対して直角〜略平行まで俯仰動可能であり、前記水平伸縮軸を俯仰動させるアクチュエータを備え、前記産業用ロボットの稼動時には、前記アクチュエータによる前記水平伸縮軸の俯仰動の角度範囲を所定角度範囲内に規制する機械的ストッパを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワークハンドリングに用いられる産業用ロボット及びその輸送方法に関するものである。

従来の産業用ロボットとして、直線ガイド機構によって上下軸上を上下動するスライダーに、第１アームの基端のベースを回動可能に取付けると共に、着脱自在の締着ボルトでスライダーとベースとの回動を制止し、梱包（輸送）時には、スライダーを上下軸の上部へ移動させ、締着ボルトを取外してベースのスライダーに対する回動を自由とし、アーム全体をベースの回動によってスライダーの面上を９０°旋回してアーム全体を上下軸に沿って折り曲げ垂下し、ロボット全体の平面形状をコンパクトに折畳むことができる水平多関節型ロボットがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平０１−２８９６８６号公報（特許請求の範囲、第２頁、第５図、第６図）

しかしながら、上記従来の技術は、１本の上下軸に水平多関節アームが水平回動可能に取付けられている産業用ロボットにしか適用することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２本（複数）の長尺の上下軸の間に、水平方向に伸縮する長尺の水平伸縮軸を備える産業用ロボットであって、分解せずに輸送できるようにした産業用ロボットを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の上下軸と、該複数の上下軸間に上下動可能に設置され、水平方向に伸縮しワークを搬送する水平伸縮軸と、を備える産業用ロボットにおいて、前記水平伸縮軸が俯仰動可能に設置されていることを特徴とする。

この発明によれば、水平伸縮軸を所定の角度に俯仰させ、複数の上下軸の一方を下にし、他方を上にするように産業用ロボットを横倒し姿勢にして台車上に積載することにより、分解することなく、道路法第４条の２に定められた「特殊な車両」扱いとせずに輸送することができる産業用ロボットが得られるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる産業用ロボットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる産業用ロボットの実施の形態１の概略斜視図であり、図２−１は、同背面図であり、図２−２は、同側面図であり、図３−１は、図２−１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３−２は、伸縮軸２０を４５°傾斜させた状態を示す図であり、図３−３は、伸縮軸２０を垂直に立てた状態を示す図であり、図４は、産業用ロボットの輸送姿勢を示す図である。

図１〜図２−２に示すように、実施の形態１の産業用ロボット１００は、産業用ロボット１００を据付けるための矩形盤状の基台１と、中央部が基台１上にＺ軸（垂直軸）回りに旋回可能に設置される下フレーム２と、下フレーム２の両端部に垂直に立設され支持される柱状の２本（複数）の上下軸３ａ、３ｂと、上下軸３ａ、３ｂの上端部同士を繋ぐ上フレーム２１と、上下軸３ａ、３ｂに設けられた上下ガイドに係合し、同期して上下にスライドする上下軸スライダー４ａ、４ｂと、上下軸スライダー４ａ、４ｂ間に懸架されるチルトベース５と、チルトベース５上にチルト軸６を介して、略中央部がＹ軸回りに旋回可能（俯仰動可能）に設置されＸ軸（水平軸）方向に延在する梁状のフォークベース軸７と、フォークベース軸７上にそれぞれ独立してＸ軸方向にスライド可能に設置されたフォーク第１軸８ａ及びフォーク第２軸８ｂと、を備えている。

フォークベース軸、フォーク第１軸及びフォーク第２軸を総称して水平伸縮軸２０と呼び、フォーク第１軸８ａ及びフォーク第２軸８ｂを総称してフォーク軸と呼ぶこととする。

実施の形態１の産業用ロボット１００は、ワーク搬送ロボットであり、大型で平板状のワーク（たとえば、各辺の長さが１ｍを超えるような大型のガラス基板)を搬送する。以下に、産業用ロボット１００によるワークの搬送方法を説明する。図１に示すように、産業用ロボット１００を旋回させて、図示しないワーク保管棚の方向へ向ける。次に、上下軸スライダー４ａ、４ｂを上下にスライドさせて、フォーク第２軸８ｂの高さをワーク保管棚のワークの高さに合せる。

次に、フォーク第２軸８ｂを伸張させてワークの下側へ挿入し、上下軸スライダー４ａ、４ｂを少し上昇させてワークをフォーク第２軸８ｂ上に載せ、フォーク第２軸８ｂを収縮させてワークを取り込む。次に上下スライダー４ａ、４ｂ及びフォーク第１軸８ａを作動させ、フォーク第１軸８ａ上に次のワークを載せ、次のワークを取り込む。

次に、産業用ロボット１００を旋回させ、図示しないワーク加工装置の方向へ向ける。次に、上下軸スライダー４ａ、４ｂを上下にスライドさせて、フォーク第２軸８ｂの高さをワーク加工装置の加工台の高さに合わせる。次に、フォーク第２軸８ｂを伸張させ、ワークを加工台上に位置させ、上下軸スライダー４ａ、４ｂを少し下降させてワークを加工台に載せる。

ワークの加工が終わったら、フォーク第２軸８ｂを伸張させてワークの下側へ挿入し、上下軸スライダー４ａ、４ｂを少し上昇させて加工されたワークをフォーク第２軸８ｂ上に載せ、フォーク第２軸８ｂを収縮させてワークを取り込む。次に上下スライダー４ａ、４ｂ及びフォーク第１軸８ａを作動させ、加工台上に次のワークを載せ、加工が終わったら次のワークを取り込む。

次に、産業用ロボット１００を旋回させ、図示しない加工済ワーク保管棚の方向へ向け、上下スライダー４ａ、４ｂ、フォーク第２軸８ｂ及びフォーク第１軸８ａを作動させ、加工されたワークを加工済ワーク保管棚に載せる。

上記のように構成された、実施の形態１の大型ガラス基板搬送用の産業用ロボット１００は、上下軸３ａ、３ｂ及び水平伸縮軸２０が長尺であり、この産業用ロボット１００を輸送するために、図２−１及び図２−２に示す姿勢でトレーラー等の台車に載せると、全高が４.１ｍ、幅が２.５ｍを超えてしまい、道路法第４条の２に定められた「特殊な車両」扱いの特別な輸送方法を必要とする。

図３−１〜図３−３に示すように、チルトベース５の後部には、チルトベース側軸受部９ａが設けられ、フォークベース軸７には、フォーク側軸受部９ｂが設けられている。産業用ロボット１００は、工場に設置されて稼動するときには、チルトベース側軸受部９ａ及びフォーク側軸受部９ｂにピン９を挿通して両者を締結することにより、フォークベース軸７（及び水平伸縮軸２０）が水平に固定された状態で稼動する。

産業用ロボット１００を輸送するときには、ピン９を抜き取り、水平伸縮軸２０を上下軸３ａ、３ｂに対して、図３−２に示すように略４５°の角度に折り畳んだり（俯仰させたり）、図３−３に示すように平行になるように折り畳む。

図４に示すように、水平伸縮軸２０を折り畳んだ産業用ロボット１００を、梱包材３０で梱包し、一方の上下軸３ａを下に他方の上下軸３ｂ上にするように横倒し姿勢にし、台車としてのトレーラー４０に積載する。このように積載して輸送することにより、水平伸縮軸２０を分解することなく、輸送姿を全高４.１ｍ、全幅２.５ｍ以内に収めることができる。また、輸送するのに水平伸縮軸２０を分解しなくてすむので、分解用及び組立用の設備を必要とせず、輸送先の現地での立上時間を大幅に短縮することができる。

実施の形態２．
図５−１は、本発明にかかる産業用ロボットの実施の形態２のチルトベース５及び水平伸縮軸２０を示す背面図であり、図５−２は、同側面図であり、図５−３は、同正面図であり、図５−４は、水平伸縮軸２０が前方を下向きに傾けた状態を示す側面図であり、図５−５は、水平伸縮軸２０が前方を上向きに傾けた状態を示す側面図であり、図６−１は、水平伸縮軸２０による搬送時のガラス基板の軌跡を示す図であり、図６−２は、水平伸縮軸を上昇させながら伸張させたときのガラス基板の軌跡を示す図であり、図６−３は、水平伸縮軸を、上昇させ、かつ仰動させながら伸張させたときのガラス基板の軌跡を示す図である。

図５−１に示すように、チルトベース５の中央後部には、サーボモータ１０と、サーボモータ１０の回転を減速し水平伸縮軸２０（フォークベース軸７）をチルト軸６（Ｙ軸）回りに俯仰させる減速機１１が備えられている。サーボモータ１０と減速機１１を総称してアクチュエータと呼ぶこととする。

産業用ロボット１００の水平伸縮軸２０上に大型のガラス基板５０（図６−１参照）を載せ、水平伸縮軸２０を伸張させて搬送すると、水平伸縮軸２０、チルドベース５、上下軸３ａ、３ｂ及び下フレーム５が撓み変形し、水平伸縮軸２０が伸びるほど撓み量が増え、ガラス基板５０は、図６−１に示すような軌跡を描いて搬送される。

水平伸縮軸２０の搬送距離が長いと、搬送開始から終了までの間に、ガラス基板５０が産業用ロボット１００の撓みにより下降する幅（以下、「基板占有幅」という）は大きな幅となる。基板占有幅が大きいと、ガラス基板５０を保管する保管棚の上下スペースを大きくしなければならない。

図６−１に示す基板占有幅は、水平伸縮軸２０の伸張に応じて、上下軸スライダー４ａ、４ｂを上昇させることにより、ガラス基板５０の後端部を下降させないようにして、図６−２に示すように、基板占有幅を図６−１に示すものより小さくすることができる。しかしながら、上下軸スライダー４ａ、４ｂを上昇させるだけでは、ガラス基板５０の俯角（ピッチ角）を小さくすることはできない。

水平伸縮軸２０の伸張に応じて、上下軸スライダー４ａ、４ｂを上昇させるとともに、図５−１に示すサーボモータ１０を制御して水平伸縮軸２０を仰動させることにより、ガラス基板５０の俯角（ピッチ角、傾き）を補正し、図６−３に示すように、基板占有幅をさらに小さくすることができる。それ故、上下方向の幅が狭い場所にもワークを搬送することが可能となる。

図５−２〜図５−５に示すように、フォーク側軸受部９ｂには、上下に長い長孔９ｃが設けられ、産業用ロボット１００の稼動時には、長孔９ｃ及びチルトベース側軸受部９ａを通してピン９を挿通しておく。フォーク側軸受部９ｂ、チルトベース側軸受部９ａ及びピン９は、機械的ストッパを構成し、水平伸縮軸２０は、図５−４に示すピン９が長孔９ｃの下端に当接する位置（俯角位置）から、図５−５に示すピン９が長孔９ｃの上端に当接する位置（仰角位置）までの所定角度範囲内しか俯仰動することができない。

サーボモータ１０の通常（稼動時）の俯仰動制御範囲は、ピン９が長孔９ｃの上端又は下端に当たらない範囲とされている。サーボモータ１０やコントローラの異常により、水平伸縮軸２０が暴走するようなときは、ピン９が長孔９ｃの上端又は下端に当たり暴走を防止する。

輸送時や長期休止時等に、水平伸縮軸２０を折り畳むときは、ピン９を引き抜き、サーボモータ１０を通常（稼動時）の俯仰動制御範囲を超えて駆動することにより、所望の角度に折り畳むことができる。

以上のように、本発明にかかる産業用ロボットは、輸送して稼動現場を換えて作業する産業用ロボットに有用であり、特に、大型の産業用ロボットに適している。

本発明にかかる産業用ロボットの実施の形態１の概略斜視図である。 同背面図である。 同側面図である。 図２−１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 伸縮軸を４５°傾斜させた状態を示す図である。 伸縮軸を垂直に立てた状態を示す図である。 産業用ロボットの輸送姿勢を示す図である。 本発明にかかる産業用ロボットの実施の形態２のチルトベース及び水平伸縮軸を示す背面図である。 同側面図である。 同正面図である。 水平伸縮軸が前方を下向きに傾けた状態を示す側面図である。 水平伸縮軸が前方を上向きに傾けた状態を示す側面図である。 水平伸縮軸による搬送時のガラス基板の軌跡を示す図である。 水平伸縮軸を上昇させながら伸張させたときのガラス基板の軌跡を示す図である。 水平伸縮軸を上昇させ、かつ仰動させながら伸張させたときのガラス基板の軌跡を示す図である。

符号の説明

１ 基台
２ 下フレーム
３ａ、３ｂ 上下軸
４ａ、４ｂ 上下軸スライダー
５ チルトベース
６ チルト軸
７ フォークベース軸
８ａ フォーク第１軸（フォーク軸）
８ｂ フォーク第２軸（フォーク軸）
９ ピン（ストッパ）
９ａ チルトベース側軸受部（ストッパ）
９ｂ フォーク側軸受部（ストッパ）
９ｃ 長孔
１０ サーボモータ（アクチュエータ）
１１ 減速機（アクチュエータ）
２０ 水平伸縮軸
２１ 上フレーム
３０ 梱包材
４０ トレーラー
１００ 産業用ロボット

Claims (11)

1. 複数の上下軸と、該複数の上下軸間に上下動可能に設置され、水平方向に伸縮しワークを搬送する水平伸縮軸と、を備える産業用ロボットにおいて、
   前記水平伸縮軸が俯仰動可能に設置されていることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記水平伸縮軸が前記上下軸に対して直角〜略平行まで俯仰動可能であることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 前記水平伸縮軸を俯仰動させるアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の産業用ロボット。
4. 前記産業用ロボットの稼動時には、前記アクチュエータによる前記水平伸縮軸の俯仰動の角度範囲を所定角度範囲内に規制するストッパを備えることを特徴とする請求項３に記載の産業用ロボット。
5. 前記産業用ロボットは、前記水平伸縮軸の俯仰動により、前記水平伸縮軸が伸張したときの撓みによるワークの傾きを補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の産業用ロボット。
6. 前記産業用ロボットを据付けるための基台と、
   該基台上に旋回可能に設置され、前記複数の上下軸を支持する下フレームと、
   前記複数の上下軸のそれぞれに、上下スライド可能に係合する複数の上下軸スライダーと、
   該複数の上下軸スライダー間に懸架されるチルトベースと、
   を備え、
   前記水平伸縮軸は、前記チルトベース上に俯仰動可能に設置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の産業用ロボット。
7. 前記アクチュエータは、前記チルトベースに設置されていることを特徴とする請求項６に記載の産業用ロボット。
8. 前記水平伸縮軸は、
   前記チルトベース上にチルト軸を介して俯仰動可能に設置され、水平方向に延在する梁状のフォークベース軸と、
   該フォークベース軸上に水平方向にスライド可能に設置され、ワークを搬送するフォーク軸と、
   を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の産業用ロボット。
9. 前記チルトベースにはチルトベース側軸受部が設けられ、前記フォークベース軸にはフォーク側軸受部が設けられ、前記チルトベース側軸受部と前記フォーク側軸受部とをピンで締結することにより、前記フォークベース軸が水平に固定されることを特徴とする請求項８に記載の産業用ロボット。
10. 前記ストッパは、前記チルトベース側軸受部又はフォーク側軸受部に形成された上下方向の長孔と、該長孔に挿通されたピンとで構成されることを特徴とする請求項９に記載の産業用ロボット。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の産業用ロボットの水平伸縮軸を所定の角度に俯仰させるステップと、
    前記複数の上下軸の一方を下にし、他方を上にするように前記産業用ロボットを横倒し姿勢にして台車上に積載するステップと、
    前記台車により前記産業用ロボットを輸送するステップと、
    を備えることを特徴とする産業用ロボットの輸送方法。

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