JP2009233775A - 吊り型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】走行レールに対する支柱の設置位置の変更を可能とすると共に、支柱の位置変更の作業を行う際の安全性を確保する。
【解決手段】支柱上に水平に設けられた支持プレート３に走行レール４を取付ける。走行レール４の上面部に、径小な第１円筒部１４と径大な第２円筒部１５とを一体に備える取付部７を設ける。支持プレート３の先端部に上面から見て円弧状の立下り壁部３ａを介して薄肉な被取付部１６を設ける。被取付部１６に、取付部７の第１円筒部１４が開口部から矢印Ａ方向に水平に挿入されるＵ字状切込み部１６ａを形成する。第１円筒部１４がＵ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入された状態で、被取付部１６の先端部のＵ字状切込み部１６ａの開口部両側部分に、第２円筒部１５の投影面から露出した一定長さの露出端部１６ｂ，１６ｂが生ずる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の支柱の支持プレートの先端部同士間に掛け渡されるように取付けられる直線状の走行レールと、この走行レールに吊り下げられた状態で当該走行レールに沿って移動可能に設けられるロボット本体とを備える吊り型ロボットに関する。

工場設備において組立等の作業を行うロボットとして、例えば特許文献１に開示された吊り型ロボットが知られている。この吊り型ロボットは、工場の床上に設置される２本の支柱の上端部間に、走行レールを掛け渡すように設け、その走行レールにロボット本体（ロボットアーム）を吊り下げ状態に支持させ、ロボット本体が走行レールに沿って往復移動しながら作業を行うように構成されている。
特開昭６３−６８３８２号公報

ところで、上記の吊り型ロボットにおいては、走行レールを架設するための支柱は、走行レールの取付方向が一つしかなく、走行レールを配設したい位置に対して、支柱を設置する位置は固定的に決まってくる。そのため、工場等の現場において、例えば設備のレイアウト等に合せて、走行レールの配設位置に対する支柱の設置位置を変更したいといった要望があっても、対応することはできなかった。

そこで、本発明者は、走行レールに設けられる取付部を、支柱の上端に設けられる支持プレートに対し任意の取付方向から取付可能な構成とすることにより、走行レールに対する支柱の設置位置を変更可能にすることを考えた。しかし、走行レールに対する支柱の設置位置を変更する際には、支柱に対する走行レールの固定が一旦外されることになるため、走行レールの落下等の虞が考えられ、その際の作業者の安全性を確保することが重要となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、走行レールに対する支柱の設置位置の変更を可能としたものであって、支柱の位置変更の作業を行う際の安全性を確保することができる吊り型ロボットを提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の吊り型ロボットは、ロボット本体が吊り下げ状態に設けられる走行レールを、一対の支柱の支持プレートの先端部同士間に掛け渡すように取付けるものにあって、支持プレートの先端部に、Ｕ字状切込み部を設けると共に、走行レールに、Ｕ字状切込み部の開口部から挿入されることにより嵌合する第１円筒部と、この第１円筒部の上部に位置し支持プレートのＵ字状切込み部の周囲部上面に係止される径大な第２円筒部とを有する取付部を設け、その取付部を、第１円筒部がＵ字状切込み部の奥部まで挿入された状態で支持プレートに固定されるように構成すると共に、その状態では、支持プレートの先端部のＵ字状切込み部の開口部両側の部分が、第２円筒部の投影面から露出するように構成したところに特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、走行レールは、取付部が支柱の支持プレートに固定されることにより、下方への抜止め状態に取付けられる。このとき、走行レールの取付部（第１円筒部）が円形であり、Ｕ字状切込み部の奥部に挿入された状態で固定されるので、取付部に対し、Ｕ字状切込み部の開口部つまり支持プレートがどの方向を向いていても、取付部を支持プレートに支持させることができる。このため、走行レールの配設位置に対して、支柱の設置位置を、第１円筒部の中心軸部分を中心として回転方向に変更することが可能となる。

ここで、取付部の第１円筒部が、支持プレートのＵ字状切込み部に差込まれただけの固定されていない状態で、支持プレートひいては支柱を相対的に回転させることにより、支柱の位置変更が可能となるのであるが、その際に、取付部（第１円筒部）がＵ字状切込み部の奥部から開口部側にずれ動くことがあると、取付部が支持プレートから外れて走行レールの落下に至る虞が生ずる。このとき、取付部の第１円筒部がＵ字状切込み部の奥部まで挿入されている状態では、支持プレートの先端部のＵ字状切込み部の開口部両側の部分が第２円筒部から露出しているが、第１円筒部がＵ字状切込み部の奥部から開口部側にずれ移動した際には、その露出部分が第２円筒部によって隠れてしまうことになる。

従って、作業者が、支持プレートの先端部のＵ字状切込み部の開口部両側の露出部分を視認できていれば、取付部が支持プレートから外れる虞のない安全な状態であり、その部分が第２円筒部によって隠れて視認できなくなると、取付部が支持プレートから外れる虞があると容易に判断でき、危険回避のための対処を取ることができる。この結果、支柱の位置変更の作業を行う際の安全性を確保することができる。

また、本発明においては、前記支持プレートの先端部の露出部分の上面に、前記第１円筒部が前記Ｕ字状切込み部の奥部まで挿入された状態で、前記第２円筒部の外周に位置される抜止め用の突出部を設けることができる（請求項２の発明）。

これによれば、取付部の固定を外して支柱の位置変更の作業を行う際に、抜止め用の突出部によって、第１円筒部がＵ字状切込み部の奥部から開口部側にずれ動くことを抑制することができ、安全性をより高めることができる。この場合、支持プレートの先端部のＵ字状切込み部の開口部両側の部分は、走行レールと支柱との取付剛性には関与しない部分であるので、構造の大幅な設計変更などを伴わずに、抜止め用の突出部を容易に付加することが可能となる。

以下、本発明を具体化した一実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。まず、図３及び図４を参照しながら、本実施例に係る吊り型ロボット１の全体構成について述べる。尚、以下、前後左右といった方向を述べる際には、図４に示す向きで、その手前側を前方として説明する。

この吊り型ロボット１は、大まかに言って、工場設備の設置台（或いは床）Ｆ上に垂直に立上るように設置される左右一対の支柱２，２と、これら支柱２，２の上端部に夫々設けられた支持プレート３，３の先端部（前端部）同士間に掛け渡されるように取付けられ左右方向に直線状に延びる走行レール４と、この走行レール４に吊り下げられた状態で該走行レール４に沿って移動されるロボット本体５とを備える。

前記支柱２は、例えば、上下方向に長い角筒状に構成され、図３に示すように、その下端部のフランジ部が、設置台Ｆにボルト締めにより固定されている。この支柱２の上端部には、一方向（図３，図４では前方）に水平に延びる矩形板状をなす支持プレート３が、その基端部にてボルト締めにより固着されている。このとき、支柱２の上端部の左右の側面部には、支持プレート３の基端部との間にかけて夫々補強板６が取付けられている。支持プレート３の先端部には、前記走行レール４の上面部に設けられる取付部７が取付け固定されるようになっているのであるが、この取付構造の詳細については後述する。

前記走行レール４は、図２にも一部示すように、全体として横長な矩形箱状をなし、上記のように支持プレート３，３の先端部（前端部）同士間に左右方向に延びて取付けられている。図３に示すように、この走行レール４には、移動体８が該走行レール４に沿って直線移動可能に設けられていると共に、その移動体８を自在に移動させるための駆動機構が設けられている。詳しく図示はしないが、前記駆動機構は、走行レール４の右端部に配設されたモータ９（図４参照）や図示しないボールねじ機構などから構成されている。

前記ロボット本体５は、図３に示すように、前記移動体８の下面部に連結されたベース１０、水平方向に延びその基端側が前記ベース１０の下面に垂直軸を中心に旋回可能に取付けられたアーム１１、このアーム１１の先端面に上下動可能に取付けられた昇降体１２、この昇降体１２の下面側に垂直軸を中心に同軸回転可能に取付けられた手首部１３を備えて構成されている。また、手首部１３には、図示しないチャック等のハンドツールが着脱可能に取付けられるようになっている。

この場合、図示はしないが、前記アーム１１は、ベース１０内に設けられたモータ及び回転伝達機構により水平方向に回転（旋回）され、前記昇降体１２は、アーム１１に設けられたモータ及びラック−ピニオン機構によってアーム１１の先端にて上下移動され、前記手首部１３は、昇降体１２に設けられたモータによって同軸回転される。前記移動体８の走行レール４に沿う移動（モータ９）、及び前記ロボット本体５の動作（各軸のモータ）、並びにハンドツールの動作は、図示しないロボットコントローラにより制御される。これにより、吊り型ロボット１による、例えば自動車用部品の組立作業などが行われるようになっている。

さて、前記支持プレート３に対する走行レール４の取付構造について、図１及び図２も参照して説明する。本実施例では、走行レール４の取付構造は、左右の支持プレート３部分において同等（対称的）な構成とされており、図１及び図２では、左側に位置する支持プレート３及び走行レール４の取付部分を代表させて示している。

まず、前記走行レール４の上面部には、この場合図４で左右の両端部に位置して、取付部７が夫々設けられている。図１（ａ）及び図２に示すように、この取付部７は、走行レール４の上面部に固着された径小な第１円筒部１４と、この第１円筒部１４の上面に同軸に設けられた径大な第２円筒部１５とを一体的に備えて構成されている。これら第１円筒部１４及び第２円筒部１５は共に薄形円板状をなし、そのうち第２円筒部１５の直径寸法は、走行レール４の幅寸法と同等又は若干大きく構成されている。第１円筒部１４の直径寸法は、第２円筒部１５の直径寸法の半分より若干大きくされている。また、第２円筒部１５の外周部には、例えば９０度間隔で４個のボルト締め用の段付き孔１５ａが形成されている。

これに対し、前記支持プレート３の先端部は、次のように構成されている。即ち、図１（ｂ）及び図２等に示すように、支持プレート３の先端部には、立下り壁部（段差部）３ａを介して、基端部側の約半分程度の厚みとされた薄肉な被取付部１６が設けられている。このとき、支持プレート３の厚肉部分と被取付部１６との境界となる立下り壁部３ａは、上面から見て、前記取付部７の第２円筒部１５の外周に沿うようなほぼ半円形の円弧状をなしている。前記被取付部１６の厚み寸法は、前記第１円筒部１４の厚み寸法より僅かだけ小さく構成され、また、立下り壁部３ａの高さ（厚み）寸法は、前記第２円筒部１５の厚み寸法とほぼ等しく構成されている。

そして、前記被取付部１６には、支持プレート３の先端辺で開口するＵ字状切込み部１６ａが形成されている。このＵ字状切込み部１６ａは、前記取付部７の第１円筒部１４が、開口部から矢印Ａ方向に水平に挿入されることにより嵌合するものであり、その幅寸法が、前記第１円筒部の直径寸法に対応して（僅かに大きくされて）いる。このＵ字状切込み部１６ａの切込み深さ（奥行）寸法は、第１円筒部１４がＵ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入された取付部７の取付け状態で、被取付部１６の先端部の、Ｕ字状切込み部１６ａの開口部両側部分に、前記第２円筒部１５の投影面（載置される領域）から露出した一定長さの露出端部１６ｂ，１６ｂが生ずる寸法とされている。

これにて、取付部７の第１円筒部１４を、被取付部１６のＵ字状切込み部１６ａに対し、矢印Ａ方向に該Ｕ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入した嵌合状態とすることにより、第２円筒部１５の下面が、被取付部１６の上面（Ｕ字状切込み部１６ａの周囲部の上面）に載置され、下方への抜止め状態に係止されるようになる。また、この状態では、第２円筒部１５の外周のうち奥部側が、立下り壁部３ａに接するように配置される。

さらに、前記被取付部１６の上面部には、図１（ｂ）でＵ字状切込み部１６ａの左右及び後部に位置して、３個のねじ穴（ボルト穴）１６ｃが形成されている。これらねじ穴１６ｃは、前記取付部７の第２円筒部１５の段付き孔１５ａに対応した位置、つまり、上記した第１円筒部１４をＵ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入した嵌合状態で、第２円筒部１５の４個の段付き孔１５ａのうち３個がラップする位置に形成されている。そして、その状態で、例えば六角穴付きボルトからなる３本のボルト１７を、段付き孔１５ａを通してねじ穴１６ｃにねじ込むことにより、取付部７（走行レール４）が、支持プレート３の先端部（被取付部１６）に固定されるようになるのである。

次に、上記構成の作用について述べる。今、一対の支柱２が、例えば図３、図４（実線）に示すように、設置台Ｆ上に、支持プレート３を共に前方を向けた状態で左右に位置して設置されているとする。この一対の支柱２に対し、走行レール４（ひいてはロボット本体５）を取付けるには、走行レール４を持上げてその上面の各取付部７を、各支持プレート３の先端部の被取付部１６の前方に位置させ、左右で同時に、第１円筒部１４を夫々Ｕ字状切込み部１６ａに対して前方から水平（矢印Ａ方向）に差込んでいくようにする。

第１円筒部１４をＵ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入すると、被取付部１６の上面に位置される第２円筒部１５の段付き孔１５ａのうち３個が、被取付部１６の３個のねじ穴１６ｃに夫々ラップするようになり、それらの位置合せ状態で、図１（ａ），図２に示すように、ボルト１７によるボルト締めを行う。左右の取付部７について同様にボルト締めを行うことにより、走行レール４は、図３、図４に示すように、両支持プレート３の被取付部１６間に掛け渡された状態に取付け固定されるのである。

この固定状態では、図１（ａ）及び図２に示すように、被取付部１６のうちＵ字状切込み部１６ａの開口部両側部分の露出端部１６ｂ，１６ｂが、第２円筒部１５の投影面（第２円筒部１５が載置されている領域）から露出するようになっている。また、第２円筒部１５の外周部のうち奥側のほぼ半周部分が、円弧状をなす立下り壁部３ａに対して、ほぼ隙間なく接触し、これと共に、第２円筒部１５の上面が、支持プレート３の上面（立下り壁部３ａよりも奥側）とほぼ面一状態となっている。

さて、本実施例では、上記した取付構造により、支柱２（支持プレート３）の設置位置が、走行レール４の配設位置に対し、取付部７の中心（第１円筒部１４の中心）の垂直軸を中心として、９０度間隔で、回転方向に変更可能とされる。即ち、走行レール４の取付部７（第１円筒部１４）が円形であり、Ｕ字状切込み部１６ａの奥部に挿入された状態で固定されるので、取付部７に対し、Ｕ字状切込み部１６ａの開口部つまり被取付部１６（支持プレート３）がどの方向を向いていても、取付部７を被取付部１６に支持させることが可能となる。

一例をあげると、例えば、図４に想像線で示すように、左側の支柱２（及び支持プレート３）を、上から見て９０度だけ反時計回り方向に回転させ、走行レール４の左側位置（支持プレート３が右方に延びる位置）に位置変更することができる。この位置変更の作業は、以下のようにして行うことができる。即ち、まず作業者は、支柱２の下部の設置台Ｆに対する固定を一旦外すと共に、ボルト１７を外して取付部７の被取付部１６に対する固定を解くようにする。

この状態では、Ｕ字状切込み部１６ａに第１円筒部１４が差込まれているものの、走行レール４に対して支持プレート３及び支柱２の移動（水平方向の回転移動）が可能となるので、作業者は、走行レール４（取付部７）をその位置に保持しておいたまま、支持プレート３及び支柱２を９０度だけ回転移動させる。そして、新たな位置で支柱２の下部を設置台Ｆに固定（ボルト締め）する。これと共に、第２円筒部１５の段付き孔１５ａのうち３個が、やはり９０度変位した被取付部１６の３個のねじ穴１６ｃに夫々ラップするようになるので、それらの位置合せ状態で、ボルト１７によるボルト締めを行うことにより、再び取付け固定することができる。

ここで、上記の位置変更の作業中に、支持プレート３の被取付部１６に対する取付部７の固定が一時的に解かれて、取付部７の第１円筒部１４がＵ字状切込み部１６ａに差込まれただけの状態とされる。このため、取付部７（第１円筒部１４）がＵ字状切込み部１６ａの奥部から開口部側にずれ動くことがあり、ひいては、第２円筒部１５の被取付部１６に対する係止が外れて、走行レール４の落下などにつながる虞がある。

ところがこのとき、第１円筒部１４がＵ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入されている安全な（取付部７のずれ動きのない）状態では、被取付部１６の露出端部１６ｂが第２円筒部１５に隠されることなく露出されており、これに対し、取付部７がＵ字状切込み部１６ａの奥部から開口部側にずれ移動した際には、露出端部１６ｂが第２円筒部１５によって隠れてしまうことになる。また、同様に、第１円筒部１４がＵ字状切込み部１６ａの奥部まで挿入されている状態では、第２円筒部１５の外周部と立下り壁部３ａとの間の隙間がほとんどない状態となるが、取付部７がずれ移動した際には、第２円筒部１５と立下り壁部３ａとの間の隙間が大きく開くようになる。

従って、作業者が、支持プレート３の先端部に位置する露出端部１６ｂを視認できていれば、取付部７が被取付部１６から外れる虞のない安全な状態であり、その部分が第２円筒部１５によって隠れて視認できなくなると、取付部７が被取付部１６から外れる虞があると容易に判断でき、危険回避のための対処を取ることができる。本実施例では、作業者が、第２円筒部１５の外周部と立下り壁部３ａとの間の隙間を見ることによっても、取付部７が被取付部１６から外れる虞があるかどうかを容易に判断することができる。

これにより、作業者は、支持プレート３の先端部の露出端部１６ｂ（あるいは第２円筒部１５と立下り壁部３ａとの間の隙間）を注意しながら見ることにより、走行レール４の配設位置に対する支柱２（支持プレート３）の設置位置の変更の作業を十分に安全に行うことができるのである。尚、支柱２（支持プレート３）の設置位置の変更については、左右の支柱２，２の夫々について任意に行うことが可能であり、様々なパターンとすることが可能である。

このように本実施例の吊り型ロボット１によれば、走行レール４の配設位置に対する支柱２（支持プレート３）の設置位置の変更を可能とすることができ、例えば、工場内の設備のレイアウト等に合せて走行レール４の配設位置に対する支柱２の設置位置を変更したいといった要望に対応することができる。そして、支柱２の位置変更の作業を行う際に、支持プレート３（被取付部１６）に対する取付部７の固定が一旦外される事情があっても、作業者の安全性を確保することができるという優れた効果を得ることができる。

図５は、本発明の他の実施例を示すものであり、上記一実施例と異なる点は、支持プレート３の先端部の被取付部２１の構成にある。即ち、この実施例でも、被取付部２１には、Ｕ字状切込み部２１ａが形成され、そのＵ字状切込み部２１ａの開口部両側部分に、第２円筒部１５の投影面（固定状態での第２円筒部１５の載置領域）から露出する一定長さの露出端部２１ｂ，２１ｂが設けられる。また、被取付部２１には、やはり３個のねじ穴２１ｃが設けられる。

このとき、前記被取付部２１のうち露出端部２１ｂ，２１ｂは、図５（ｂ）に示すように、第２円筒部１５が載置される部分（投影面）よりも若干だけ上方に凸となるよう（厚みが上方に大きくなる段差状）に構成されている。従って、本実施例では、露出端部２１ｂ，２１ｂの上面全体が、第１円筒部１４が前記Ｕ字状切込み部２１ａの奥部まで挿入された状態で、第２円筒部１５の外周に位置される抜止め用の突出部とされている。尚、この突出部（露出端部２１ｂ）は、第１円筒部１４をＵ字状切込み部２１ａに挿入する際の支障にならない程度の高さ寸法で形成されることは勿論である。

この構成によれば、取付部７の固定を外して支柱２の位置変更の作業を行う際に、抜止め用の突出部（露出端部２１ｂ）が第２円筒部１５の外周を係止することによって、第１円筒部１４がＵ字状切込み部２１ａの奥部から開口部側にずれ動くことを抑制することができ、安全性をより高めることができる。この場合、支持プレート３の先端部の被取付部２１の露出端部２１ｂ、２１ｂ部分は、走行レール４と支柱２との取付剛性には関与しない部分であるので、構造の大幅な設計変更などを伴わずに、抜止め用の突出部を容易に付加することが可能となる。

尚、被取付部の露出端部に設けられる抜止め用の突出部としては、様々な変形が考えられる。例えば、露出端部の上面に、ピンのような突起が固定的に設けられていても良い。また、突出部として、露出端部の上面において上下動可能であり通常時はばねにより上方に付勢される爪を設けることもできる。この場合、第１円筒部１４のＵ字状切込み部への挿入時には、その爪が第２円筒部１５の下面によって押されて下方に押し込まれ、第２円筒部１５が通過した後に、その爪が露出端部の上面から突出して第２円筒部１５の外周に位置されるようになる。

そして、上記各実施例では、支柱２（支持プレート３）を９０度ピッチで回転方向に位置変更可能としたが、例えば、第２円筒部１５に形成される段付き孔１５ａを９０度間隔で４個設けることに代えて、孔の配置ピッチをより細かく（孔の個数を多く）すれば、支柱の設置位置の変更をより多様に行うことができる。被取付部側に設けられるねじ穴についても、配置（ピッチ）や個数を変更することができる。

その他、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば、支持プレート３については、立下り壁部３ａを設けずに、基端から先端まで全体的に均一な厚み寸法の板から構成しても良く、この場合、第２円筒部１５が支持プレート３の上面に載置される形態となる。また、走行レール４やロボット本体５等の具体的な構成についても、様々な変形が可能であるなど、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例を示すもので、走行レールの取付状態の支持プレートの先端部の平面図（ａ）及び走行レールが取付けられていない状態の支持プレートの先端部の平面図（ｂ） 図１（ａ）のII−II線に沿う縦断側面図 吊り型ロボットの外観を示す斜視図 吊り型ロボットの平面図 本発明の他の実施例を示すもので、支持プレートの先端部の平面図（ａ）及び縦断側面図（ｂ）

符号の説明

図面中、１は吊り型ロボット、２は支柱、３は支持プレート、３ａは立下り壁部、４は走行レール、５はロボット本体、７は取付部、１４は第１円筒部、１５は第２円筒部、１６，２１は被取付部、１６ａ，２１ａはＵ字状切込み部、１６ｂは露出端部、２１ｂは露出端部（突出部）を示す。

Claims (2)

1. 一方向に延びる支持プレートを有する一対の支柱と、
   これら一対の支柱の支持プレートの先端部同士間に掛け渡されるように取付けられる直線状の走行レールと、
   この走行レールに吊り下げられた状態で当該走行レールに沿って移動可能に設けられるロボット本体とを備える吊り型ロボットであって、
   前記支持プレートの先端部には、Ｕ字状切込み部が設けられていると共に、前記走行レールには、前記Ｕ字状切込み部の開口部から挿入されることにより嵌合する第１円筒部と、この第１円筒部の上部に位置し前記支持プレートのＵ字状切込み部の周囲部上面に係止される径大な第２円筒部とを有する取付部が設けられており、
   前記走行レールの取付部は、前記第１円筒部が前記Ｕ字状切込み部の奥部まで挿入された状態で前記支持プレートに固定されるように構成されていると共に、その状態では、前記支持プレートの先端部の前記Ｕ字状切込み部の開口部両側の部分が、前記第２円筒部の投影面から露出するように構成されていることを特徴とする吊り型ロボット。
2. 前記支持プレートの先端部の露出部分の上面には、前記第１円筒部が前記Ｕ字状切込み部の奥部まで挿入された状態で、前記第２円筒部の外周に位置される抜止め用の突出部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の吊り型ロボット。

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