JP2012035371A

JP2012035371A - 搬送ロボット

Info

Publication number: JP2012035371A
Application number: JP2010178162A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nakagaki; 祐二中垣
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: JP5387529B2

Abstract

【課題】シンプルな構造で複数の種類のワークを搬送することができる搬送ロボットを提供する。
【解決手段】三次元に移動可能な移動部１１を備えた搬送ロボット１である。移動部１１は、第１ワーク８を把持するための第１把持部３と第２ツール４を接続するための第１接続部２３とを設けた第１ツールを有しする。第２ツール４は、第１接続部２３に着脱可能に係合する第２接続部４３を有すると共に、第２ワーク９を把持するための第２把持部５を有する。第１接続部２３と第２接続部４３は鉛直方向に互いに嵌合することにより水平方向の位置決めを行う位置決め部２４、４４を有している。
【選択図】図１２

Description

本発明は、生産ライン等でワークを搬送するために用いられる搬送ロボットに関する。

搬送ロボットは、従来から工場の生産ライン等においてワークを移動させるために用いられている。
例えば、生産ラインにおいて、パレットに積載されたワークの搬送を行う際には、上記搬送ロボットのアーム先端に設けた吊下げ部を有するツールにより、ワークに設けられた吊下げフックを吊り上げ、搬送を行う。そして、上記パレット上のワークを搬送した後に空となったパレットを移動する必要がある。このとき、上記アームからワークの搬送に用いたツールを取り外し、パレット搬送用ツールに交換することによって、パレットの移送作業を行うことで生産ラインの合理化を図ることができる。
このように、一台の搬送ロボットのツールを交換することにより、一台の搬送ロボットによりワークやパレットなど異なるものを搬送する方法が従来から知られている。

上記のツール交換の方法としては、上記搬送ロボットおよびツールにアダプタを設け、ツールチェンジャーによって、ツールを交換する方法が知られている（特許文献１参照）。
また、その他の方法としては、一つのツールに対して主目的の作業を行うメインツールと、その他の作業を行うサブツールを設ける方法がある（特許文献２参照）。

特開平１１−２０７６７５号公報特開平９−１４２６６２号公報

ところで、上記の方法には、以下の問題点がある。
ツールチェンジャーを用いる方法においては、ロボットおよびツールにアダプタを設ける必要があり、ツールの構造が複雑となる。また、ツールを駆動させるアクチュエータや、ワーク等を検知するセンサー類を設けた場合には、配管、配線の接続構造を設ける必要がある。そのため、更に構造が複雑となり、ツール交換の作業効率が悪化する場合がある。

また、一つのツールにメインツールとサブツールを設ける方法においては、メインツールの機能性を害さないように、サブツールを設ける必要がある。そのため、サブツールの配設位置や大きさが制限され、機能的に不十分となる場合や、機能性を満たすために構造が複雑となる場合がある。
したがって、これらの問題を発生することなく、一台の搬送ロボットにおいて複数の種類のワークを搬送することが強く望まれている。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、シンプルな構造で複数の種類のワークを搬送することができる搬送ロボットを提供しようとするものである。

本発明は、三次元に移動可能な移動部を備えた搬送ロボットにおいて、
上記移動部は、第１ワークを把持するための第１把持部と第２ツールを接続するための第１接続部とを設けた第１ツールを有しており、
上記第２ツールは、上記第１接続部に着脱可能に係合する第２接続部を有すると共に、第２ワークを把持するための第２把持部を有しており、
上記第１接続部と上記第２接続部は鉛直方向に互いに嵌合することにより水平方向の位置決めを行う位置決め部を有していることを特徴とする搬送ロボットにある。

次に本発明の作用効果を説明する。
本発明の搬送ロボットにおいては、第１ワークを把持するための第１把持部と第２ツールを接続するための第１接続部とを設けた第１ツールを有している。また、上記第２ツールは、上記第１接続部に着脱可能に係合する第２接続部を有すると共に、第２ワークを把持するための第２把持部を有している。

そのため、上記第１ツールに上記第２ツールを接続することなく、第１ツールをそのまま使用する場合には、上記第１ワークを上記第１ツールの上記第１把持部によって把持することができる。また、上記第１ツールに設けた上記第１接続部に、上記第２接続部を係合し上記第２ツールを接続した場合には、上記第２ワークを上記第２ツールに設けた上記第２把持部によって把持することができる。すなわち、上記移動部から上記第１ツールを取り外すことなく、上記第２ツールを係合することによって異なるワークの搬送を行うことができる。それゆえ、ツールチェンジャーを用いてツールを交換する場合に比べ、段取り替えの時間を大幅に短縮することができ、生産工程の効率向上を図ることができる。

また、上記第１ツールと上記第２ツールとは、上記第１接続部に対して上記第２接続部を上記のごとく互いに嵌合することによって接続することができる。そのため、上記第１接続部と上記第２接続部の構造をシンプルにすることができ、かつ上記第２ツールの着脱を、短時間で容易に行うことができる。それゆえ、さらなる生産工程の効率向上を図ることができる。

本発明によれば、シンプルな構造で複数の種類のワークを搬送することができる搬送ロボットを提供することができる。

実施例１における搬送ロボットを示す説明図。実施例１における第１ツールを示す正面視図。実施例１における第１ツールを示す右側面視図。実施例１における第１ツールを示す上面視図。実施例１における第１ツールの係合部を示す説明図。実施例１における第１ツールの接続部の（ａ）上面視を示す説明図、（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面を示す説明図。実施例１における第２ツールを示す正面視図。実施例１における第２ツールを示す右側面視図。実施例１における第２ツールを示す上面視図。実施例１における第２ツールの接続部の（ａ）下面視を示す説明図、（ｂ）Ｂ−Ｂ線矢視断面を示す説明図。実施例１における第１接続部と第２接続部の（ａ）結合前を示す説明図、（ｂ）結合後を示す説明図。実施例１における第１ツールと第２ツールの結合状態を示す説明図。

本発明において、上記搬送ロボットとしては、例えば、三次元に移動するアーム部分を備えると共に、その全体が所定の方向に移動するような走行部分を備えたものなど、公知の種々の形態の搬送装置を適用できる。少なくともワークをハンドリングするために三次元に移動可能な移動部を備えていればよい。

また、上記第１ツールに把持させる第１ワークとしては、例えば、エンジン等の自動車部品をはじめ、種々のワークを適用させることができる。
また、上記第１ツールは、被搬送物である第１ワークの形態に合わせて、種々の形態をとることができる。例えば、門型、フォーク型、その他種々の形態がある。いずれの形態であっても、上記第１接続部および上記第１把持部を備える必要がある。

また、上記第２ツールに把持させる第２ワークとしては、例えば、上記自動車用部品を積載するパレットをはじめ、種々のワークを適用させることができる。
また、上記第２ツールは、被搬送物である第２ワークの形態に合わせて、種々の形態をとることができる。例えば、門型、フォーク型、その他種々の形態がある。いずれの形態であっても、上記第２接続部および上記第２把持部を備える必要がある。

本発明の上記搬送ロボットにおいて、上記第１接続部と上記第２接続部とは、少なくとも一方が水平方向に突出した形状を呈していると共に、鉛直方向において対面し当接しうる対向面部を互いに有しており、該対向面部に上記位置決め部を設けてあること好ましい（請求項２）。
この場合、上記第１接続部と上記第２接続部とにおける上記対向面同士を鉛直方向において接近させることにより、上記対向面部に設けた上記位置決め部が機能する。そのため、上記第１接続部と上記第２接続部との位置決めを容易に行うことができる。

また、上記搬送ロボットにおいて、上記第１接続部と上記第２接続部における一方の上記対向面部には、他方の上記対向面部を対向させた際にその両側端に対面するガイド壁が設けられており、一方の上記対向面部を相対的に移動させて上記ガイド壁の内部に配置し、その後、上記第１接続部の上記対向面部を相対的に上昇させることによって、上記位置決め部を鉛直方向に嵌合しうるよう構成されていることが好ましい（請求項３）。

この場合、上記ガイド壁に沿って上記対向面部を移動させるため、上記ガイド壁の内部に一方の上記対向面部を配置することにより、上記第１接続部と上記第２接続部の水平方向の相対的な位置が決まる。したがって、位置決めをより容易に行うことができる。また、上記第１接続部の上記対向面部を相対的に上昇させ、上記第１接続部と上記第２接続部とを接近係合させることにより、上記位置決め部を鉛直方向に嵌合することができる。それゆえ、上記第１接続部と上記第２接続部の位置決めをより容易に、かつ確実に行うことができる。

また、上記搬送ロボットにおいて、上記位置決め部は、上記第１接続部と上記第２接続部の一方に設けた断面が略Ｖ字の凹形状を有する凹溝部と、他方に設けた断面が略山型の凸形状を有する凸状突起部とからなることが好ましい（請求項４）。
この場合、上記第１接続部に設けた位置決め部と上記第２接続部に設けた位置決め部とが嵌合する際に、上記凹溝部と上記凸状突起部とが噛み合うことにより位置決めされる。そのため、確実に位置決めを行うことができ、嵌合後の位置ずれを防止することができる。また、上記凹溝部の断面形状を略Ｖ字形状とし、上記凸状突起部の断面形状を略山形状として斜面を設けてある。そのため、上記凹溝部と上記凸状突起部の嵌合をより確実に行うことができる。

また、上記凹溝部および上記凸状突起部が嵌合状態において互いにスライドしうる形態、例えば直線レール状の場合には、その配設方向が２方向以上の方向性を有するように設定することが好ましい。つまり、上記凹溝部および上記凸状突起部の配列が、複数の直線により表される場合には、これが平行でなく、異なる方向に向いた２以上の直線の組み合わせとすることが好ましい。

これにより、上記凹溝部と上記凸状突起部とを嵌合させた状態で、上記凹溝部の底部と上記凸状突起部の頂点部に沿ってスライドすることを確実に防止することができ、嵌合後のズレをより確実に防止することができる。具体的には、上記位置決め部の嵌合部を上方から透視した場合の形態が、例えば、Ｖ字型、十字型、Ｈ字型、コ字型、口字型等などを形成する形態であることが好ましい。

（実施例１）
本発明にかかる搬送ロボット１について、図１〜図１２を用いて説明する。
本例の搬送ロボット１は、図１に示すごとく、三次元に移動可能な移動部１１を備えており、移動部１１は、第１ワーク８を把持するための第１把持部３と第２ツール４を接続するための第１接続部２３とを設けた第１ツール２を有している。第２ツール４は、第１接続部２３に着脱可能に係合する第２接続部４３を有すると共に、第２ワーク９を把持するための第２把持部５を有している。また、第１接続部２３と第２接続部４３は、鉛直方向に互いに嵌合することにより水平方向の位置決めを行う位置決め部２４、４４を有している。

また、位置決め部２４は、図６に示すごとく、第１接続部２３の上面に設けてあり、断面が略山形状の溝を形成した凸状突起部２４１からなる。また位置決め部４４は、図１０に示すごとく、第２接続部４３の下面に設けてあり、断面が略Ｖ形状の凹溝部４４１からなる。
また、第１ワーク８は２つのフック８１、８２を有する自動車用エンジンであり、上記第１把持部３は、フック８１、８２と係合可能な吊下げ部３１、３３からなる。また、第２ワーク９は第１ワーク８を積載したパレットであり、上記第２把持部５は、パレットを載置する２本のフォーク部４２からなる。

以下詳説する。
搬送ロボット１は、図１に示すごとく、アーム形状を有する移動部１１と、移動部１１の一端に配設されたリンク部１４と、リンク部１４の基端側に配設された駆動部１５を有している。移動部１１は、リンク部１４と結合したアーム部１２と、アーム部１２の先端側に結合した手首部１３を有しており、手首部１３には、ジョイント部１６を介して第１ツール２を配設してある。

また、搬送ロボット１は、移動部１１、リンク部１４、駆動部１５の各部に合計６つの回転軸Ｊ１〜Ｊ６を有しており、駆動部１４に設けた電動アクチュエータ（図示略）を駆動源とし、移動部１１を三次元に移動させることができる。
搬送ロボット１は、駆動部１５の底部に搬送スライダー１７を設けてあり、床面に配設された搬送レール１８上に搬送スライダー１７を介して移動可能に配設されている。搬送ロボット１は、搬送スライダー１７に設けた電動アクチュエータ（図示略）を駆動源として、搬送レール１６上を移動しワークを搬送することができる。

第１ツール２は、図２〜図４に示すごとく、ジョイント部１６と結合したベース部２１と、ベース部２１の長手方向（水平方向）と直交するよう、その下面に設けたレール部２５、２６とを有する。また、レール部２５、２６は、その下面にレールを有し、該レール上を移動可能に配設された可動ユニット２７を有している。また、ベース部２１は、その側面に２つの吊下げ部３１、３２を設けてあり、可動ユニット２７の下面には、３つの吊下げ部３３〜３５が設けてある。

吊下げ部３１は、図５に示すごとく、いずれも第１ワーク８に設けたフック８１を挿入可能な間隙を介して対峙するよう垂下した一対の支柱部３６と、この支柱部３６の下端部において水平方向に架け渡された架設部３７を有してなる。尚、他の吊下げ部３２〜３５についても吊り部３１と同様の構造を有している。また、フック８１、８２の先端部は、吊下げ部３１〜３５の架設部３７と係合可能な湾曲形状を有している。

図２〜図４に示すごとく、可動ユニット２７は、レール部２５に設けた電動アクチュエータ２８を駆動源として上記レール上を移動することができる。可動ユニット２７を移動することにより、ベース部２１に設けた吊下げ部３１、３２と、可動ユニット２７に設けた吊下げ部３３〜３５との間隔を調整し、第１ワーク８に設けたフック８１、８２への引掛け作業性の向上および異なる大きさのワークへの対応を行うことができる。
本例では、可動ユニットの駆動源として電動アクチュエータを用いたが、液圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ等を用いることも可能である。

また、図２に示すごとく、ジョイント部１６の下側の位置には、第２ツール４を接続するための第１接続部２３が設けてある。また、第１接続部２３の両側端には、ガイド壁２３１を有し、開口部を形成している。第１接続部２３が第２接続部４３に対向しうる対向面部である上面には、図６に示すごとく、断面が略山形状からなる５つの凸状突起部２４１を略Ｈ形状に配設した位置決め部２４を設けてある。また、第１ツール２が有するジョイント部１６の下側の位置において、第２接続部を接続した際に第２接続部の上面と対向する部位には、第１接続部２３と係合した第２接続部４３の外れを防止するための当て部２９を設けてある。

本例の第２ツール４は、図７〜図９に示すごとく、本体部４１の上部に第１接続部２３と係合させるための第２接続部４３を有している。本体部４１は上下方向に延びる縦片部４１１と、該縦片部４１１の下端において左右方向に延びる、横片部４１２とを連ねて略逆Ｔ字形状を呈している。本体部４１の下部の横片部４１２の両端には、前方に略平行に延びる２本のフォーク部４２を設けてある。第２接続部４３は、水平方向に延びた板状形状を呈し、接続部２３に対向しうる対向面部である下面には、図１０に示すごとく、略Ｖ字形状からなる５つの凹溝部４４１を略Ｈ形状に配設した位置決め部４４を設けてある。

本例において、搬送ロボット１を用いて第１ワーク８および第２ワーク９を搬送する方法を説明する。
第１ツール２を用いて第１ワーク８を搬送する際には、第１ツール２に設けたカメラ（図示略）を用いて、搬送起点に載置された第１ワーク８が有する２つのフック８１、８２の位置を認識する。移動部１１は、第１ツールに設けた吊下げ部３１、３３とフック８１、８２とを係合するために、吊下げ部３１、３３とフック８１、８２の水平方向位置を合わせつつ、第１ワーク８の上方へと第１ツール２を移動する。このとき、可動ユニット２３を移動することにより、吊下げ部３１、３３の間の距離をフック８１、８２の間の距離よりも広くしてある。

移動部１１は、吊下げ部３１が下方となるように第１ツール２を傾斜させ、吊下げ部３１とフック８１とを係合することができる高さまで第１ツール２を下降させる。そして、移動部１１は、第１ツール２を横方向に移動し、吊下げ部３１をフック８１の湾曲部の下方へと移動する。次に、移動部１１は、第１ツール２を略水平とし、吊下げ部３３をフック８２に係合することができる高さへと移動させる。

可動ユニット２７を移動させ、吊下げ部３１、３３の間の距離とフック８１、８２の間の距離とを同一とし、吊下げ部３３をフック８２の湾曲部の下方へと移動する。そして、移動部１１は、第１ワーク８を上昇させることにより、吊下げ部３１、３３とフック８１、８２とを係合させ、さらに上昇することにより第１ワーク８を吊下げ、搬送を行う。
尚、第１ワーク８を搬送終点に載置する際には、上記とは逆手順の動作を行うことにより、吊下げ部３１、３２とフック８１、８２の係合を解除することができる。

次に、第２ツール４を用いて第２ワーク９を搬送するために、第１ツール２と第２ツール４の結合を行う。第２ツール４は、上記搬送起点に設けられた第２ツール載置台上に載置された状態にある。搬送ロボット１は、第１ツール２に設けたカメラ（図示略）を用いて、第２ツール４が有する第２接続部４３の位置を検知する。移動部１１は、第１ツール２を第２ツール４の前方へ移動し、第１接続部２３の開口部と第２接続部４３の先端部を対向させる。そして、第１ツール２を第２ツール４に向け移動し、第１接続部２３の開口部に第２接続部を挿入する。

そして、移動部１１は、第１ツール２を鉛直方向において上昇させ第１接続部２３と第２接続部４３を係合させる。このとき、図１１に示すごとく、第１接続部２３の対向面に設けた位置決め部２４と第２接続部４３の対向面に設けた位置決め部４４とを鉛直方向に嵌合させることにより位置決めを行い、第１ツール２と第２ツール４の結合を行う。結合後においては、第２接続部を第１接続部に押し付ける方向に第２ツール４の自重がかかる共に、第１ツール２に当て部２９を設けたことにより、第２ツール４が意図せずに外れることを防止してある。
尚、上記とは逆手順を行うことで、第１ツール２と第２ツール４の結合を解除することができる。

第１ツール２に結合した第２ツール４により、第２ワーク９（パレット）を搬送する際には、図１２に示すように、第２ツール４が有するフォーク部４２を、第２ワーク９が有する差し込み口に挿通させ、移動部１１により第２ツール４を上昇させることにより、フォーク部４２に載置し搬送を行う。

本例の作用効果について説明する。
本例の搬送ロボット１においては、第１ワーク８を吊下げるための吊下げ部３１〜３５と第２ツール４を接続するための第１接続部２３を設けた第１ツール２を有している。また、第２ツール４は、第１接続部２３に着脱可能に係合する第２接続部４３を有すると共に、第２ワーク９を載置するためのフォーク部４２を有している。

そのため、第１ツール２に第２ツール４を接続することなく、第１ツール２をそのまま使用する場合には、第１ワーク８を第１ツール２の吊下げ部３１〜３５のいずれか２箇所によって、把持することができる。また、図１２に示すごとく、第１ツール２に設けた第１接続部２３に、第２接続部４３を係合し第２ツール４を接続した場合には、第２ワーク９を第２ツール４に設けたフォーク部４２によって把持することができる。すなわち、移動部１１から第１ツール２を取り外すことなく、第２ツール４を係合することによって異なるワークの搬送を行うことができる。それゆえ、ツールチェンジャーを用いてツールを交換する場合に比べ、段取り替えの時間を大幅に短縮することができ、生産工程の効率向上を図ることができる。

また、第１ツール２と第２ツール４とは、第１接続部２３に対して第２接続部４３を上記のごとく互いに嵌合することによって接続することができる。そのため、第１接続部２３と第２接続部４３の構造をシンプルにすることができ、かつ第２ツール４の着脱を、短時間で容易に行うことができる。それゆえ、さらなる生産工程の効率向上を図ることができる。

また、第１接続部２３と第２接続部４３とは、少なくとも一方が水平方向に突出した形状を呈していると共に、鉛直方向において対面し当接しうる対向面部を互いに有しており、該対向面部に位置決め部２４、４４を設けてある。
そのため、第１接続部２３と第２接続部４４とを接続することにより、上記対向面部に設けた位置決め部２４、４４が機能する。それゆえ、第１接続部２３と第２接続部４３との位置決めを容易に行うことができる。

また、第１接続部２３と第２接続部４３における一方の上記対向面部には、他方の上記対向面部を対向させた際にその両側端に対面するガイド壁２３１が設けられており、第２接続部４３の上記対向面部を相対的に移動させてガイド壁２３１の内部に配置し、その後、第１接続部２３の上記対向面部を相対的に上昇させることによって、位置決め部２４、４４を鉛直方向に嵌合しうるよう構成されている。

そのため、上記ガイド壁に沿って上記対向面部を移動させるため、ガイド壁２３１の内部に第２接続部４３を配置することにより、第１接続部２３と第２接続部４３の相対的な位置が決まる。したがって、位置決めをより容易に行うことができる。また、第１接続部２３を相対的に上昇させ、第２接続部４３と係合することにより、位置決め部２４、４４を鉛直方向に嵌合することができる。それゆえ、第１接続部２３と第２接続部４３の位置決めをより容易に、かつ確実に行うことができる。

また、位置決め部２４、４４は、第２接続部４３に設けた断面が略Ｖ字の凹形状を有する凹溝部と、第１接続部２３に設けた断面が略山型の凸形状を有する凸状突起部とからなる。
そのため、位置決め部２４と位置決め部４４とが嵌合する際に、凹溝部４４１と凸状突起部２４１とが噛み合うことにより位置決めされる。そのため、確実に位置決めを行うことができ、嵌合後の位置ずれを防止することができる。また、凹溝部４４１の断面形状を略Ｖ字形状とし、凸状突起部２４１の断面形状を略山形状として斜面を設けてある。そのため、凹溝部４４１と凸状突起部２４１の嵌合をより確実に行うことができる。

また、位置決め部２４、４４を略Ｈ形状に配置してある。そのため、凹溝部４４１と凸状突起部２４１とを嵌合させた状態で、凹溝部４４１の底部と凸状突起部２４１の頂点部に沿ってスライドすることを確実に防止することができ、嵌合後のズレをより確実に防止することができる。

１搬送ロボット
１１移動部
２第１ツール
２３第１接続部
２４位置決め部
３第１把持部
３１〜３５吊下げ部
４第２ツール
４２フォーク部
４３第２接続部
４４位置決め部
５第２把持部
８第１ワーク
８１、８２フック
９第２ワーク

Claims

三次元に移動可能な移動部を備えた搬送ロボットにおいて、
上記移動部は、第１ワークを把持するための第１把持部と第２ツールを接続するための第１接続部とを設けた第１ツールを有しており、
上記第２ツールは、上記第１接続部に着脱可能に係合する第２接続部を有すると共に、第２ワークを把持するための第２把持部を有しており、
上記第１接続部と上記第２接続部は鉛直方向に互いに嵌合することにより水平方向の位置決めを行う位置決め部を有していることを特徴とする搬送ロボット。
請求項１に記載の搬送ロボットにおいて、上記第１接続部と上記第２接続部とは、少なくとも一方が水平方向に突出した形状を呈していると共に、鉛直方向において対面しうる対向面部を互いに有しており、該対向面部に上記位置決め部を設けてあることを特徴とする搬送ロボット。
請求項２に記載の搬送ロボットにおいて、上記第１接続部と上記第２接続部における一方の上記対向面部には、他方の上記対向面部を対向させた際にその両側端に対面するガイド壁が設けられており、一方の上記対向面部を相対的に移動させて上記ガイド壁の内部に配置し、その後、上記第１接続部の上記対向面部を相対的に上昇させることによって、上記位置決め部を鉛直方向に嵌合しうるよう構成されていることを特徴とする搬送ロボット。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の搬送ロボットにおいて、上記位置決め部は、上記第１接続部と上記第２接続部の一方に設けた断面が略Ｖ字の凹形状を有する凹溝部と、他方に設けた断面が略山型の凸形状を有する凸状突起部とからなることを特徴とする搬送ロボット。