JP2010115725A - ロボット用取付ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット本体に取付けるための締結固定子が保護用のカバーの穴部から落下することがないように構成しながら、取外した締結固定子をロボット本体に確実に固定することができるロボット用取付ユニットを提供する。
【解決手段】カバー５１に形成された長穴部５３は、ボルト４８の着座面を側方から視認可能に開口しているので、長穴部５３から塵や油等の異物が入り込んでボルト４８の着座面に付着した場合であっても、それらを清掃することによりボルト４８を確実に締付けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット本体に設けられた複数の取付位置のうちの一つに工具による締付固定子に対する締付けにより取付けられ、その取付状態で保護用のカバーで覆われるロボット用取付ユニットに関する。

従来、ロボットの先端にはエンドエフェクタを取付けるための取付ユニットをボルトにより取付けるようにしている。この取付ユニットには、取付ユニットの保護、或いは人の安全のためにカバーが装着されている。
特開２００３−１６６３０４号公報

この取付ユニットは、ロボット本体に対する取付位置が変更可能であることから、取付ユニットの位置を変更するときには、カバーを外し、固定しているネジやボルトなどの締結固定子を外し、位置を変更した後、再び締結固定子を取付け、その後再びカバーを取付けるという作業が行われていた。
ところが、このような取り付け方法では、作業者の熟練度合いによっては、締結固定子を落としてしまい、ロボットやその周辺にある他の機器に締結固定子を挟み込んでしまうというトラブルが発生する虞がある。

そこで、この改善策として、カバーに締結固定子を着脱する工具のみが通過可能な穴部を形成し、カバーを外すことなく締結固定子を着脱する方法が考えられている。
しかしながら、今度は、締結固定子をカバー内に収納したまま上記穴部から塵や油が入り込んだ場合に作業者がそれらに気がつくことなく工具で締結固定子を締付けたときは、締結固定子の着座面に塵や油が存在するような事態が発生し、取付ユニットを確実に固定できなくなる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ロボット本体に取付けるための締結固定子が保護用のカバーの穴部から落下することがないように構成しながら、取外した締結固定子をロボット本体に確実に固定することができるロボット用取付ユニットを提供することにある。

請求項１の発明によれば、工具を穴部に通過させて締結固定子に対する締付けを解除することにより取付ユニットをロボット本体から取外すことができる。この場合、締結固定子は穴部を通過することは不可能であることから、穴部から締結固定子が落ちることはなくカバー内に収納された状態となるので、次の締付け作業を容易に行うことができる。
ここで、穴部は、締付固定子の着座面を側方から視認可能に構成されているので、穴部から塵や油等の異物が入り込んで締結固定子の着座面に付着した場合であっても、それらを清掃した状態で締結固定子を締付けることができる。
請求項２の発明によれば、一つの長穴部で上述した２つの機能を同時に発揮することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図５に示すように、これに限定されることはないが、ロボット１は一対のスタンド２ａ、２ｂによって上端のスライド部３が両端から懸架されることにより水平に支持されており、下方に設置されたコンベア（図示せず）により運搬された部品に対して所定の処置を施すことができる。

スライド部３の下面には、長手方向（図６において左右方向）に延びたガイドレール４が取付けられており、ガイドレール４に移動体５が移動可能に係合している。また、スライド部３には直動軸としてのボールねじ（図示せず）が収容されている。スライド部３に内蔵されたボールねじには図示しないナット部材が螺合しており、ナット部材には上述した移動体５が連結されている。図６におけるスライド部３の右端部には直動用モータ６が取付けられ、直動用モータ６の出力軸（図示せず）は前述のボールねじに連結されている。スライド部３の側面に取付けられた電源ボックス７（図７示）には外部からパワーサプライ用ケーブルが導かれ、前述の直動用モータ６へと接続されている。これにより、直動用モータ６を駆動してボールねじを回転させると、スライド部３に対して回転不能であるナット部材がボールねじ上を移動するため、移動体５は図６において左右方向（Ｘ軸方向）に移動する。

移動体５の下方には、アーム８が移動体５に対して鉛直なＲ軸を中心に回転可能に取付けられている（図５示）。移動体５には旋回用モータ９が取り付けられており、旋回用モータ９はケーブルベア１０により保護されたパワーサプライ用ケーブルにより電源ボックス７と接続されている。尚、ケーブルベア１０は一般的に使用されているものと同様のものであるが、図５および図７において、その外形状は簡素化されて表わされている。旋回用モータ９はパワーサプライ用ケーブルを介して電力が供給されることにより駆動され、アーム８をＲ軸を中心に水平面内に回転させることができる。

一方、アーム８は上下方向には不動であり、このアーム８に対して上下方向に移動可能に第１昇降部１１が連結され、さらに第１昇降部１１に対して上下方向に相対移動可能に第２昇降部１２が接続されている（以下、第１昇降部１１および第２昇降部１２を包括して昇降部という）。これにより、第１昇降部１１および第２昇降部１２はアーム８に対してテレスコピック（伸縮自在）に形成されており、アーム８とともに水平面内に回転可能となっている。

図９に示すように、第１昇降部１１の第１レール部材１３はアーム８の上下一対の第１ガイド部材１４と係合している。また、第２昇降部１２の第２レール部材１５は第１昇降部１１の上下一対の第２ガイド部材１６と係合している。これらにより、アーム８と第１昇降部１１および第１昇降部１１と第２昇降部１２は、互いに上下方向（Ｚ軸方向）に相対移動可能に形成されている。

アーム８を形成するアームハウジング１７中には昇降用モータ１８が設けられており、昇降用モータ１８の出力軸１９はアームハウジング１７に形成された貫通孔２０に挿通され、第１昇降部１１に形成されたスロット２１を貫通した後、先端に固着されたピニオンギヤ２２が第２昇降部１２に形成されたラック２３と噛合している。昇降用モータ１８には前述のパワーサプライ用ケーブルが接続されており、これを介して電力を供給することにより昇降用モータ１８を駆動すると、ピニオンギヤ２２が回転しラック２３を介して第２昇降部１２を上下動させることができる。

アームハウジング１７の側端部の上下位置からは一対の係合部２４ａ、２４ｂが突出している。また、第１昇降部１１の上端には、アームハウジング１７の上部係合部２４ａと対向し、これに対して上方から係合可能な上部ストッパ部２５ａが形成されている。また、第１昇降部１１の下端には、アームハウジング１７の下部係合部２４ｂと対向して、これに対して下方から係合可能な下部ストッパ部２５ｂが形成されている。また、第１昇降部１１のストッパ部２５ａ、２５ｂが形成された側と反対側の面には、上下方向の略中央部に停止部２６が突出しており、また、下方には係止部２７が突出している。

一方、第２昇降部１２の第１昇降部１１と対向した側の上端には、前述した第１昇降部１１の停止部２６に対して上方から係合可能な位置決め部２８が形成されており、下端には第１昇降部１１の係止部２７に対して下方から係合可能な支承部２９が突出している。また、第２昇降部１２の第１昇降部１１と対向した側と反対側の面の下方には、回転軸用モータ（取付ユニットに相当）３０が取付けられている。回転軸用モータ３０の下端部先端には減速機３１が取付けられており、減速機３１を介して、ワークを把持、あるいはワークに穴あけ加工等の処置を施す図示しないツールが回転軸用モータ３０に対し連結可能になっている。尚、上述した直動用モータ６、旋回用モータ９、昇降用モータ１８および回転軸用モータ３０の作動は、図外の制御装置により制御されている。

回転軸用モータ３０は上述したパワーサプライ用ケーブルに接続されたフラットケーブル３２により電力が供給（電気を授受）されて、ツールを回転駆動することが可能となっている。フラットケーブル３２は電線をゴムあるいは樹脂材料等により被覆した一対のケーブル３３、３４（図８示）を、並列状態にした上で互いに溶着により接合して平板状に形成したものである。フラットケーブル３２はアームハウジング１７の第１昇降部１１との対向方向（図８において左右方向）に対する側面３５から引き出され、側面３５に沿って、一旦、上方へと昇った後、第１昇降部１１へ近づくように横方向（図８において右方）に移動する。

その後、フラットケーブル３２は下方へと延びてケーブルクランプ３６により、アームハウジング１７の側面３５に固定されている。ケーブルクランプ３６は鋼板あるいは板バネ材をプレス成型して形成されており、アームハウジング１７の側面３５にボルト締めされて固定されている。ケーブルクランプ３６は切片が鉤状に曲げられることによって形成された一対のクランプ部３７ａ、３７ｂを備えており、フラットケーブル３２はこのクランプ部３７ａ、３７ｂに挟持されることにより、アームハウジング１７の側面３５から所定距離だけ離れて（図８示）、アーム８と第１昇降部１１および第２昇降部１２との移動方向と平行の方向で、かつ垂れ下がっている部位のある方向からアーム８への方向に保持されている（図６示）。

ケーブルクランプ３６の上端には水平方向に延びるケーブルガイド３８が形成されており、これによりアームハウジング１７の側面３５から引き出されたフラットケーブル３２は水平方向に保持されている。また、ケーブルクランプ３６の下端には斜め方向に延びた撓みガイド３９が形成されており、これにより第２昇降部１２が下降した時のフラットケーブル３２の撓みを規制している（図５示）。

フラットケーブル３２はケーブルクランプ３６よりも下方において垂れ下がり、その後、再び上昇して第２昇降部１２の側面４０に取付けられている。第２昇降部１２の回転軸用モータ３０の取付面には、ストッパプレート４１が固着されている（図５示）。ストッパプレート４１は金属板により形成されており、取付ボルト（図示せず）により第２昇降部１２に固定されている。ストッパプレート４１の側端にはＣクランプ部４２が形成されており、これにフラットケーブル３２が保持されている。Ｃクランプ部４２はストッパプレート４１の端片が巻回されて形成されており、フラットケーブル３２はこれに挟持されることにより、前述したアームハウジング１７に対する場合と同様に、第２昇降部１２の側面４０から所定距離だけ離れて（図８示）、アーム８と第１昇降部１１および第２昇降部１２との移動方向と平行の方向で、かつフラットケーブル３２の垂れ下がっている部位のある方向から第２昇降部１２への方向に固定されている（図６示）。また、アーム８と回転軸用モータ３０との間を接続するフラットケーブル３２は、各ケーブル３３、３４がアーム８および第２昇降部１２の側面３５、４０から離れる方向（図８において上方）に並ぶように取付けられている。

図５に示すように、Ｃクランプ部４２から第２昇降部１２の側面４０上を上方へと延びたフラットケーブル３２は、ストッパプレート４１の上端に形成された折曲部４３に係止されることにより下方に向けて折り返されている。折曲部４３において折り返されたフラットケーブル３２は、ストッパプレート４１の回転軸用モータ３０側を下降して回転軸用モータ３０内に引き込まれている。第２昇降部１２の側面４０上にあるフラットケーブル３２は、ストッパプレート４１の縁部４４に当接することによって回転軸用モータ３０側への撓みが規制されている。

次に、上記回転軸用モータ３０の第２昇降部１２に対する取付構造について説明する。
図３は回転軸用モータ３０の斜視図、図４は回転軸用モータ３０の平面図である。回転軸用モータ３０はベース４５にモータ本体４６及び減速機３１を取付けて構成されている。ベース４５には溝状の案内部４７が４箇所形成されており、その案内部４７を閉鎖する部位に形成された図示しない孔部に挿入されたボルト（締付固定子に相当）４８により回転軸用モータ３０が第２昇降部１２に取付けられている。案内部４７の横幅寸法は、ボルト（当該ボルトと共に共締めされるワッシャーを含んでボルトと定義する）４８の頭部４８ａの直径よりも僅かに大きな寸法に設定されている。ボルト４８の頭部４８ａの中央には穴部４８ｂが形成されており、その穴部４８ｂに図示しない六角レンチ（工具に相当）が差し込まれるようになっている。

尚、案内部４７間には溝状のノックボルト用案内部４９が形成されており、そのノックボルト用案内部４９に形成された図示しないノック穴を通じてノックボルト５０が第２昇降部１２に形成された図示しない穴部に嵌合することによりベース４５が第２昇降部１２に対して精度よく位置決めされている。

図１はカバーの装着状態で示す回転軸用モータ３０の斜視図、図２はその側面図である。ベース４５の側面に形成されたネジ孔４５ａ（図３示）には金属製のカバー５１がボルト５２によりネジ止めされており、そのカバー５１によりモータ本体４６全体が覆われることにより保護されている。カバー５１において、ボルト４８の頭部４８ａの正面方向となる部位から当該ボルト４８の着座面（第２昇降部１２との接触面）４８ｃの側方となる部位にわたって長穴部（穴部に相当）５３が形成されている。この長穴部５３の横幅は、図示しない六角レンチは通過可能であるのに対してボルト４８の頭部４８ａの通過が不可能な寸法に設定されている。

尚、第２昇降部１２は、回転軸用モータ３０を図５に示す取付位置に加えて例えば４０ｍｍ変位した位置に取付可能なように構成されており、ロボット１の仕様に合わせていずれかの位置に取付可能となっている。このような取付けは、通常は製造者が実施するものであるが、仕様変更に応じてユーザでも実施可能となっている。

次に、図９乃至図１０に基づき、上述した構成による昇降部１１、１２の作動方法について説明する。図９に示すように、アーム８に対して第１昇降部１１および第２昇降部１２が最上位置（上死点）にある時、第２昇降部１２はラック２３が静止した昇降用モータ１８のピニオンギヤ２２と噛合することにより保持されている。一方、第１昇降部１１は係止部２７が第２昇降部１２の支承部２９と係合することにより支持されている。

昇降用モータ１８に電力を供給して一方向に駆動すると、出力軸１９を介してピニオンギヤ２２が回転するため、これと係合したラック２３の移動により第２昇降部１２が下降する。第２昇降部１２の下降により、支承部２９により支持されている第１昇降部１１も自重により第２昇降部１２と一体となって下降する。

昇降用モータ１８の駆動により、第１昇降部１１および第２昇降部１２が所定距離だけ下降して第１昇降部１１の上部ストッパ部２５ａがアームハウジング１７の上部係合部２４ａに当接すると、第１昇降部１１はアーム８に固定されてそれ以上は下降しなくなり（図１０示）、それ以降、第２昇降部１２のみがアーム８および第１昇降部１１に対して下降する。

やがて、第２昇降部１２の位置決め部２８が第１昇降部１１の停止部２６に上方から係合すると第２昇降部１２はそれ以上は下降できなくなるため、制御装置は昇降用モータ１８の駆動を停止させる（図１０示）。制御装置は第２昇降部１２の下降停止による昇降用モータ１８の負荷電流の増大を検出して昇降用モータ１８の駆動を停止させてもよいし、パルスエンコーダ等により昇降用モータ１８の駆動量を検出して昇降用モータ１８を停止させてもよい。

図１０に示したように、第１昇降部１１および第２昇降部１２がアーム８に対して最も下降した位置（下死点）にある状態から、第１昇降部１１および第２昇降部１２をアーム８に対して上昇させる場合、昇降用モータ１８を前述した場合と逆方向に駆動させると、ピニオンギヤ２２の回転によるラック２３の移動により、第２昇降部１２のみがアーム８および第１昇降部１１に対して上昇する。

第２昇降部１２の上昇により、支承部２９がアーム８に支持された第１昇降部１１の係止部２７と係合すると、第１昇降部１１も第２昇降部１２とともに上昇を開始する。やがて、第１昇降部１１の下部ストッパ部２５ｂがアームハウジング１７の下部係合部２４ｂと係合すると、第１昇降部１１および第２昇降部１２はそれ以上は上昇できなくなるため、制御装置は昇降用モータ１８の駆動を停止させる（図９示）。

さて、回転軸用モータ３０は第２昇降部１２に対して取付位置の変更が可能であることから、ロボット１の仕様を変更する場合は、回転軸用モータ３０の取付位置を次のようにして適宜変更する。まず、カバー５１に形成された長穴部５３に六角レンチを通過させ、ボルト４８の頭部４８ａに形成された穴部４８ｂに六角レンチの先端を差し込んだ状態で回転することによりボルト４８を第２昇降部１２から螺脱する。このとき、第２昇降部１２から取外されたボルト４８はカバー５１の長穴部５３を通過して落下することはないので、案内部４７に留まることになる。次に、回転軸用モータ３０の位置を所望の位置に変更してから、ボルト４８の頭部４８ａの穴部４８ｂに六角レンチを差し込んだ状態で回転することによりボルト４８を第２昇降部１２に螺着する。これにより、ロボット本体である昇降部に対する回転軸用モータ３０の取付位置を任意に変更することができる。この場合、ボルト４８は案内部４７において締付方向を指向しているので、六角レンチによりボルト４８を容易に締付けることができる。

ところで、カバー５１に形成された長穴部５３から塵や油等の異物が案内部４７に入り込み、それらがボルト４８の着座面４８ｃに付着した状態でボルト４８を締付けたときは、ボルト４８の締付が不確実となる虞がある。
しかしながら、本実施形態では、図１及び図２に示すように長穴部５３はボルト４８の着座面４８ｃの側方にも開口しているので、作業者は、ボルト４８の着座面４８ｃに異物の有無を確認し、異物が存在していた場合は、異物を清掃することによりボルト４８を確実に締付けることができる。

このような実施形態によれば、カバー５１には、ボルト４８を着脱するための六角レンチが通過可能であると共にボルト４８が通過不能な長穴部５３が形成されていると共に、その長穴部５３は、ボルト４８の頭部４８ａの正面方向からボルト４８の着座面４８ｃの側方となる部位にわたって連続して開口しているので、回転軸用モータ３０から取外したボルト４８がカバー５１の長穴部５３から落下することはなくカバー５１内に収納された状態となり、回転軸用モータ３０の位置を変更した状態での締付け作業を容易に行うことができる。
しかも、長穴部５３は、ボルト４８の着座面を側方から視認可能に開口しているので、長穴部５３から塵や油等の異物が入り込んでボルト４８の着座面４８ｃに付着した場合であっても、それらを清掃することによりボルト４８を確実に締付けることができる。

＜その他の実施形態＞
カバー５１に長穴部５３を形成するのに代えて、ボルト４８の頭部４８ａの正面方向に第１の穴部を形成すると共に、ボルト４８の着座面４８ｃの側方に第２の穴部を形成するようにしてもよい。つまり、本発明でいう穴部を複数の穴部から構成するようにしてもよい。
ロボット本体に取付ける取付ユニットとしては回転軸用モータ３０に限定されることなく、カバーで保護されるように構成されたものであれば種々のものに適用することができる。

本発明の一実施形態におけるカバーの装着状態で示す回転軸用モータの斜視図 カバーの装着状態で示す回転軸用モータの側面図 カバーを取外した状態で示す回転軸用モータの斜視図 カバーを取外した状態で示す回転軸用モータの平面図 本発明のロボットの設置状態における全体斜視図 図５に示したロボットの正面図 図６の下面図 図７の一部を簡略した拡大図 昇降部の作動機構を示した部分断面図 図９において第１昇降部および第２昇降部が最も下降した状態を示した図

符号の説明

図面中、１はロボット、８はアーム、１１は第１昇降部（ロボット本体）、１２は第２昇降部（ロボット本体）、３０は回転軸用モータ（取付ユニット）、４８はボルト（締付固定子に相当）、４８ａは頭部、４８ｂは穴部、４８ｃは着座部、５１はカバー、５３は長穴部（穴部）である。

Claims (2)

1. ロボット本体に設けられた複数の取付位置のうちの一つに締付固定子により取付けられ、その取付状態で保護用のカバーで覆われるロボット用取付ユニットであって、
   前記締付固定子は、頭部部分の中央に工具が差し込まれる穴部が形成されており、その穴部に工具が差し込まれることにより着脱され、
   前記カバーには、前記締付固定子を着脱するための工具が通過可能であると共に前記締付固定子が通過不能な穴部が形成され、
   前記穴部は、少なくとも前記締付固定子の頭部の正面方向および当該締付固定子の着座面の側方が開口していることを特徴とするロボット用取付ユニット。
2. 前記穴部は、少なくとも前記締付固定子の頭部の正面方向から前記締付固定子の着座面の側方となる部位にわたって連続して開口した長穴部であることを特徴とする請求項１記載のロボット用取付ユニット。

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