JP2013237121A - ロボットの動作範囲を拡張するロボット用旋回装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走行軸等を使用せずにロボットの動作範囲を大幅に拡張でき、保守面やコスト面でも有利なロボット用旋回装置の提供。
【解決手段】旋回装置10は、床面12に設置される基部14と、鉛直方向に延びる旋回中心軸線16回りに旋回可能になるように基部14に接続される旋回部18と、旋回部18に形成された、ロボット20を搭載するためのロボット搭載部22と、旋回部18を旋回中心軸線16回りに旋回駆動するモータ等の駆動部24とを有する。ロボット20は、ロボット搭載部22に取付けられるロボットベース部26と、鉛直方向の回動中心軸線28回りに回動可能となるようにロボットベース部26に取付けられたロボットアーム部30とを備え、旋回中心軸線16から水平方向に予め定めた距離dだけオフセットするように、ロボットベース部26がロボット搭載部22に取付けられる。
【選択図】図1
【解決手段】旋回装置10は、床面12に設置される基部14と、鉛直方向に延びる旋回中心軸線16回りに旋回可能になるように基部14に接続される旋回部18と、旋回部18に形成された、ロボット20を搭載するためのロボット搭載部22と、旋回部18を旋回中心軸線16回りに旋回駆動するモータ等の駆動部24とを有する。ロボット20は、ロボット搭載部22に取付けられるロボットベース部26と、鉛直方向の回動中心軸線28回りに回動可能となるようにロボットベース部26に取付けられたロボットアーム部30とを備え、旋回中心軸線16から水平方向に予め定めた距離dだけオフセットするように、ロボットベース部26がロボット搭載部22に取付けられる。
【選択図】図1
Description
本発明は、産業用ロボットの動作範囲を拡張するためのロボット用旋回装置に関する。
産業用ロボットを用いた生産システムでは、そのコスト低減及び効率向上等を図るために、該ロボットの動作範囲をできるだけ拡張することが望まれる。例えば生産システムを開示する特許文献1には、「本生産システムは、汎用の各ロボットアーム7,8を組み合わせて双腕ロボット1を構成したので、高価な多関節構造のロボットアームと比較して設備コストが安価で済む。また、双腕ロボット1が走行レール10(走行軸)上を走行して任意の位置に位置決め可能であるので、各工作機械2〜4とのワーク6の受け渡しを1台の双腕ロボット1で済ませることができる」と記載されている。
またプレス機械とロボットによるワークのプレス処理装置を開示する特許文献2には、「プレス機械間の距離が長い場合にも機械間に配設した直線走行路に沿うロボット基台の直線走行と、同ロボット基台の縦軸線回りのロボット腕の旋回とアーム軸方向の伸縮動作との組合せ動作によりワーク把持用ハンドを一方のプレス機械と他方のプレス機械との間で短時間の移動が可能であり、依って、ワークの自動搬送サイクル時間を短縮することが可能になる」と記載されている。
さらに、多関節ロボットを備えたロボットシステムを開示する特許文献3には、「多関節ロボットのアーム部分の旋回軸線と回転ユニットの回転テーブルの回転軸線とが非平行になるように、多関節ロボットが回転ユニットに連結されるので、多関節ロボットの自由度が一つ増すことになる。従って、多関節ロボットの自由度を増しつつ、安価なロボットシステムを提供することができる」と記載されている。
特許文献1に記載の生産システムでは、産業用ロボットと各工作機械との間のワークの受け渡しを行うために、該ロボットが走行可能な走行軸を生産ラインに沿って設置されているが、各工作機械の前面に該走行軸を設置する必要があり、工作機械の保守面では望ましいシステムとはいえない。また特許文献2に記載のプレス処理装置では、通常、プレス機はピット内に設置され、プレス機周りやプレス機間はピットカバーで養生されていることが多いので、走行路を設置することが難しい場合がある。さらに特許文献3に記載のロボットシステムでは、回転ユニット上にロボットを設置しているが、これはロボットの自由度を増やすことを主目的としており、ロボットの動作範囲の大幅な拡張を企図したものではない。
そこで本発明は、走行軸等を使用せずにロボットの動作範囲を大幅に拡張でき、保守面やコスト面でも有利なロボット用旋回装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本願第1の発明は、床面に設置される基部と、鉛直方向に延びる旋回中心軸線回りに旋回可能になるように前記基部に接続される旋回部と、前記旋回部に形成された、ロボットを搭載するためのロボット搭載部と、前記旋回部を前記旋回中心軸線回りに旋回させる駆動部と、を備えたロボット用旋回装置であって、前記ロボット搭載部に搭載されるロボットは、ロボットベース部と、鉛直方向に延びる回動中心軸線回りに回動可能になるように該ロボットベース部に取付けられたロボットアーム部と、を備え、前記旋回中心軸線から水平方向に予め定めた距離だけオフセットするように、前記ロボットベース部が前記ロボット搭載部に取付けられることを特徴とする、ロボット用旋回装置を提供する。
第2の発明は、第1の発明において、前記旋回中心軸線について、前記旋回部の、前記ロボット搭載部と反対側の部位に配置されたカウンタバランスを有する、ロボット用旋回装置を提供する。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記ロボットの作業位置の下方の床面に設置され、前記ロボットの作業中に、下方から前記旋回部を固定支持する固定支持装置を有する、ロボット旋回装置を提供する。
本発明によれば、旋回部の旋回中心からロボットをオフセットさせて配置することにより、旋回部の旋回動作に伴いロボットの動作範囲を大幅に拡張することができる。従って複数のプレス機等の機械間のワークの搬送等の作業を1つのロボットで行うシステムを、走行軸や走行レールを用いずに実現することが可能となる。また走行軸な固定物を機械前面に設置する必要がないため、フォークリフト等による金型交換や保守スペースが確保できる。
旋回部をカウンタバランスを含む構成とすることにより、旋回装置が片持ち構造から両持ち構造になるため、旋回装置に作用するモーメントが低減し、旋回装置のコストダウンが可能になる。
固定支持装置を用いることにより、ロボットの動作負荷を該固定支持装置で支えることができ、旋回装置の剛性や強度を小さくすることが可能になり、旋回装置のコストダウンが可能になる。
図1は、本願発明に係るロボット用旋回装置の第1の実施形態を示す斜視図である。旋回装置10は、床面又は設置面12に設置される基部14と、鉛直方向に延びる旋回中心軸線16回りに旋回可能になるように基部14に接続される旋回部18と、旋回部18に形成された、ロボット20を搭載するためのロボット搭載部22と、旋回部18を旋回中心軸線16回りに旋回駆動するモータ等の駆動部24とを有する。
ロボット搭載部22に搭載されるロボット20は、ロボット搭載部22に取付けられるロボットベース部26と、回動中心軸線28回りに回動可能となるようにロボットベース部26に取付けられたロボットアーム部30とを備えており、回動中心軸線28が鉛直方向に延び、かつ旋回中心軸線16から水平方向に予め定めた距離dだけオフセットするように、ロボットベース部26がロボット搭載部22に取付けられる。つまり旋回部18は、旋回中心軸線16から略水平方向に延びる第1部分32を有し、第1部分32にロボット搭載部22が形成される。
このような構成によれば、旋回部18の旋回動作によって、ロボットベース部26は概ね、オフセット距離dを半径とする円周に沿って移動可能となり、換言すれば最大でオフセット距離dの2倍に相当する距離だけ床面12に対して移動可能となり、走行装置等を使用せずともロボット20の動作範囲を大きく拡張することができる。また走行軸等を床面に設置する必要がないので、例えばプレス機を含むシステムに本願発明を適用した場合、フォークリフト等による金型交換や保守のためのスペースを容易に確保することができる。
図示した実施形態では、ロボットアーム部30は、回動中心軸線28回りに回動可能となるようにロボットベース部26に取付けられた回転胴部34と、回転胴部34に対して回転可能に取付けられた上腕36と、上腕36に対して回転可能に取付けられた前腕38と前腕38に対して回転可能に取付けられたロボットハンド40とを備えた多関節ロボットであるが、本願発明の適用対象はこのような形態のロボットに限られない。なお旋回部18の形状や材質は、得ようとするロボットの動作範囲やロボットの重量等に基づいて定められるが、図1に示すように、その軽量化のために、適当な大きさの開口部42を1つ以上、旋回部18に設けてもよい。
図2は、本願発明に係るロボット用旋回装置の第2の実施形態を示す斜視図である。旋回装置110は、床面又は設置面12に設置される基部114と、鉛直方向に延びる旋回中心軸線116回りに旋回可能になるように基部114に接続される旋回部118と、旋回部118に形成された、ロボット20を搭載するためのロボット搭載部122と、旋回部118を旋回中心軸線116回りに旋回駆動するモータ等の駆動部124とを有する。なおロボット搭載部122に搭載されるロボット20は図1のものと同様のものでよく、またロボット20と旋回中心軸線116との位置関係も図1のものと同等でよいので、詳細な説明は省略する。
第2の実施形態に係る旋回装置110は、旋回部118の構成が第1の実施形態の旋回部18と異なる。具体的には、旋回部118は、旋回中心軸線116から略水平方向に延びる第1部分132を有するとともに、旋回中心軸線116について、第1部分132とは反対方向に略水平方向に延びる第2部分134とを有し、さらに第2部分134にはカウンタバランス148が配置される。
つまり第2の実施形態では、旋回中心軸線116について、旋回部118の、ロボット搭載部122と反対側の部位にカウンタバランス148が設けられる。第2の実施形態では、旋回部118が、第1の実施形態の旋回部18のように基部14で支持された片持ち構造ではなく、基部114にてその略中間を支持され、両側に2つの重量物(ロボット20とカウンタバランス148)を備えた構造となる。従って旋回装置110に作用するモーメントを低減でき、結果として旋回装置のコスト(設計強度)を低く抑えることができる。なお旋回部118の形状や材質は、得ようとするロボットの動作範囲やロボット及びカウンタバランスの重量等に基づいて定められるが、図2に示すように、その軽量化のために、適当な大きさの開口部142を1つ以上、旋回部118に設けてもよい。
図3は、第2の実施形態に係る旋回装置110において、ロボット20の作業位置の下方の床面に設置され、旋回部118を下方から固定支持する固定支持装置150を設けた例を示す図である。固定支持装置150は、床面に設置された本体部152と、本体部152に対して略鉛直方向に可動に構成された可動支持部154とを有し、例えば油圧シリンダ、水圧シリンダ又は空気圧シリンダのような形態を採ることができる。また可動支持部154の上端部は、旋回部118が所定の旋回角度位置にあるときに、旋回部118の下面にがたつきなく係合できる形状を有する。
図3の例では、旋回部118の第1部分132の下面に凹状部156が形成され、凹状部156の下方に配置された固定支持装置150の可動支持部154の上端部は、凹状部156と相補的な形状の凸状部となっている。同様に、旋回部118の第2部分134の下面に凹状部158が形成され、凹状部158の下方に配置された、固定支持装置150と同様の固定支持装置150′の可動支持部154′の上端部は、凹状部158と相補的な形状の凸状部となっている。但し本願発明はこのような例に限られず、例えば旋回部118の下面に凸状部を設け、固定支持装置の可動支持部の上端を該凸状部に係合する凹状部としてもよい。
固定支持装置を用いることにより、旋回部118をロボット20の作業位置に対応した旋回角度位置に正確に位置決めして保持することができ、ロボット20の作業安定性が向上する。また固定支持装置は、ロボット20の重量やロボット20の作業中にロボット20に作用する動作負荷等を旋回部118の下側から受けることができるので、旋回装置(旋回部)の剛性や強度を小さくすることができ、装置のコストダウンを図ることができる。なお固定支持装置は、図1の旋回装置10に設けることももちろん可能である。
図4は、固定支持装置が旋回部118の固定支持を解除した状態を示す。具体的には、固定支持装置150及び150′の可動支持部154及び154′が下降して、それぞれ旋回部118の凹状部156及び158から離れ、旋回部118が旋回可能となっている。なお図示例では4つの固定支持装置が使用されているが、固定支持装置が1つの場合でも一定の固定支持効果は得られ、故に固定支持装置の個数は旋回部の形状やロボットの重量等に応じて適宜決定できる。
図5は、図3に示したロボット用旋回装置110を含むプレス処理システムを示す斜視図である。プレス処理システム200は、所定距離離れて配置された第1のプレス機202及び第2のプレス機204と、図3に示したロボット用旋回装置110とを備えており、旋回装置110は両プレス機の略中間に配置されている。システム200では、旋回装置110に搭載されたロボット20を用いて第1のプレス機202から第2のプレス機204へ(或いはその逆)部品を受け渡す処理を行うものとする。各プレス機の周辺はピットになっており、参照符号206で示すような作業者用デッキが施工されている。
図5に示すシステム200では、ロボット20が離隔配置された複数の機械(ここではプレス機202及び204)にアクセスできるように図2に示すオフセット距離dを設定することにより、旋回装置110における旋回部118の旋回動作と、ロボット20の(アーム)動作により、ロボット20は双方のプレス機にアプローチすることができ、両プレス機間での部品の受け渡し等の所定作業を行うことができる。すなわち本システムでは、ロボットのための走行レールのような固定構造物を設置しなくとも、比較的離れた2つのプレス機に対して1つのロボットがアプローチ可能となる。また各プレス機の前面(右斜め下方側の面)は、金型交換やメンテナンスの際にはロボット20を退避させる必要があるが、上述のように本システムでは走行レール等の構造物をプレス機前面に設置する必要がなく、またロボット本体をプレス機前面に設置する必要もないので、メンテナンス性等の向上も図られる。
10、110 ロボット用旋回装置
12 設置面
14、114 基部
18、118 旋回部
20 ロボット
22、122 ロボット搭載部
26、126 ロボットベース部
30、130 ロボットアーム部
148 カウンタバランス
150、150′ 固定支持装置
200 プレス処理システム
202、204 プレス機
12 設置面
14、114 基部
18、118 旋回部
20 ロボット
22、122 ロボット搭載部
26、126 ロボットベース部
30、130 ロボットアーム部
148 カウンタバランス
150、150′ 固定支持装置
200 プレス処理システム
202、204 プレス機
Claims (3)
- 床面に設置される基部と、
鉛直方向に延びる旋回中心軸線回りに旋回可能になるように前記基部に接続される旋回部と、
前記旋回部に形成された、ロボットを搭載するためのロボット搭載部と、
前記旋回部を前記旋回中心軸線回りに旋回させる駆動部と、を備えたロボット用旋回装置であって、
前記ロボット搭載部に搭載されるロボットは、ロボットベース部と、鉛直方向に延びる回動中心軸線回りに回動可能になるように該ロボットベース部に取付けられたロボットアーム部と、を備え、
前記旋回中心軸線から水平方向に予め定めた距離だけオフセットするように、前記ロボットベース部が前記ロボット搭載部に取付けられることを特徴とする、ロボット用旋回装置。 - 前記旋回中心軸線について、前記旋回部の、前記ロボット搭載部と反対側の部位に配置されたカウンタバランスを有する、請求項1に記載のロボット旋回装置。
- 前記ロボットの作業位置の下方の床面に設置され、前記ロボットの作業中に、下方から前記旋回部を固定支持する固定支持装置を有する、請求項1又は2に記載のロボット旋回装置。
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