JP2015120205A - ロボットおよびロボットのメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスを安全に行うこと。
【解決手段】実施形態に係るロボットは、基台と、旋回ベースと、アームと、バランサと、第１取付部と、複数の第２取付部とを備える。前記旋回ベースは、前記基台に対して旋回可能に連結される。前記アームは、前記旋回ベースに対して基端部が回動可能に連結される。前記バランサは、前記旋回ベースおよび前記アームに連結され、旋回ベースとアームとの間に力を付与する。前記第１取付部は、前記バランサの軸方向の変位を規制する治具の一端が取り付けられ、前記バランサと前記アームとの連結部分に設けられる。前記複数の第２取付部は、前記治具の他端がいずれか１つに取り付けられ、前記旋回ベースに所定間隔をあけて設けられる。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、ロボットおよびロボットのメンテナンス方法に関する。

従来、スポット溶接用途などに用いられるロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるロボットは、例えば、床面などに固定される基台部に対して略水平に旋回可能に設けられる旋回ベースと、旋回ベースに対して略垂直に回動可能に設けられるアームとを備えている。また、旋回ベースには、重力補償用のバランサが連結される。

ここで、ロボットが故障などで停止した場合、停止したロボットのアームは、アームの回動軸にトルクを付与するモータのロック機能により、旋回ベースに対して任意の回動姿勢を維持したままである。作業者等は、このようなアームの姿勢のままモータ交換などのメンテナンスを行うことになるが、モータが取り出されるとロックが解除されてしまう。

モータによるロックが解除されると、アームの自重とバランサの引張力との関係から、アームが回動方向のいずれかへと倒れることが考えられる。したがって、ロボットのメンテナンスを行うにあたっては、まず、バランサを軸方向に治具で固定してから作業を開始する必要がある。

特開２０１１−２００９８９号公報

しかしながら、上記したようにバランサを固定した場合でも、停止したロボットのアームの姿勢によっては、治具の引張力が十分にアームに作用せずにアームの姿勢が変化してしまうという問題があった。このため、ロボットのメンテナンスを安全に行う観点からは改善の余地があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、メンテナンスを安全に行うことができるロボットおよびロボットのメンテナンス方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットは、基台と、旋回ベースと、アームと、バランサと、第１取付部と、複数の第２取付部とを備える。前記旋回ベースは、前記基台に対して所定の旋回軸まわりに旋回可能に連結される。前記アームは、前記旋回ベースに対して前記旋回軸に略垂直な回動軸まわりに基端部が回動可能に連結される。前記バランサは、前記旋回ベースおよび前記アームのそれぞれに連結され、旋回ベースとアームとの間に力を付与する。また、前記第１取付部は、前記バランサの軸方向の変位を規制する治具の一端が取り付けられるとともに、バランサと前記アームとの連結部分に設けられる。さらに、前記複数の第２取付部は、前記治具の他端がいずれか１つに取り付けられるとともに、前記旋回ベースに所定間隔をあけて設けられる。

実施形態の一態様によれば、ロボットのメンテナンスを安全に行うことができる。

図１は、実施形態に係るロボットの模式的な正面図である。 図２Ａは、治具を取り付けたロボットの正面図である。 図２Ｂは、図２Ａと同じ位置に治具を取り付けたロボットの右側面図である。 図３Ａは、図２Ａとは異なる位置に治具を取り付けたロボットの正面図である。 図３Ｂは、図３Ａと同じ位置に治具を取り付けたロボットの左側面図である。 図４Ａは、治具の他端および第２取付部の概略斜視図である。 図４Ｂは、治具の他端および他の第２取付部の概略斜視図である。 図５Ａは、治具が正常に作用する場合の説明図である。 図５Ｂは、図５Ａにおける第２取付部の拡大図である。 図６Ａは、治具が正常に作用しない場合の説明図である。 図６Ｂは、図６Ａにおける第２取付部の拡大図である。 図７Ａは、治具が正常に作用する場合の説明図である。 図７Ｂは、図７Ａにおける他の第２取付部の拡大図である。 図８Ａは、治具が正常に作用しない場合の説明図である。 図８Ｂは、図８Ａにおける他の第２取付部の拡大図である。 図９は、実施形態に係るロボットにおける治具の取付設定の説明図である。 図１０は、実施形態に係るロボットのメンテナンス方法の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットおよびロボットのメンテナンス方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本願発明が限定されるものではない。

まず、図１を参照して、実施形態に係るロボット１０の構成を簡単に説明する。図１は、ロボット１０の模式的な正面図である。

図１に示すように、ロボット１０は、いわゆる垂直多関節型のロボットであり、基台１１と、旋回ベース１２と、アーム１３と、揺動部１４と、フランジ部１５と、バランサ１６とを備える。

基台１１は、床面などに固定される支持ベースである。旋回ベース１２は、かかる基台１１上に旋回可能に設けられる。アーム１３は、旋回ベース１２に対して回転可能に設けられる。

アーム１３の先端部には揺動部１４が揺動可能に設けられる。また、揺動部１４の先端部には、この揺動部１４に対して回転可能にフランジ部１５が設けられる。

さらに、ロボット１０は、バランサ１６を備える。バランサ１６は、旋回ベース１２およびアーム１３のそれぞれに回動可能に連結される。バランサ１６は、旋回ベース１２とアーム１３との間に引張力を付与する。なお、この実施形態では、旋回ベース１２とアーム１３との間に引張力を付与するタイプのバランサを例に説明するが、バランサは流体圧またはバネ力等によりバランサの軸方向の力をベース１２とアーム１３とに付与するものであればよく、例えば旋回ベース１２とアーム１３とにそれぞれ圧縮力（引張力と逆向きの力）を付与するものでもよい。その場合、バランサの取り付け位置は、バランサの特性に応じて変更されることとなる。

ところで、かかるロボット１０には、部品交換などのメンテナンスを行う場合に、安全性を確保するため、バランサ１６の伸縮を規制する治具が取り付けられる。ここで、治具の一端は、バランサ１６のアーム１３側に設けられた第１取付部１７に、治具の他端は、バランサ１６の旋回ベース１２側に設けられた第２取付部１８ａに、それぞれ取り付けられる。

しかし、アーム１３が所定の姿勢で停止した場合、つまり、治具の引張力が旋回ベース１２およびアーム１３に対して十分に作用しない姿勢でロボット１０が停止した場合には、治具を取り付けた状態であってもわずかな外力やロボット１０の自重等により、アーム１３の姿勢が変化してしまうことがあった。ここで、所定の姿勢とは、例えば、アーム１３の回動中心である回動軸Ｌと、バランサ１６の回動中心Ｏ３および回動中心Ｏ４を結ぶ線とが重なる姿勢付近の回動範囲２００を指す。なお、回動中心Ｏ３および回動中心Ｏ４は、治具の回動中心でもある。

そこで、実施形態に係るロボット１０では、上記した第２取付部１８ａとは別に、第２取付部１８ｂを設けることとした。図１に示すように、第２取付部１８ｂは、第２取付部１８ａから所定間隔おいて設けられる。

このように、複数の第２取付部１８を設けることにより、アーム１３の姿勢に応じて第２取付部１８を使い分けることが可能となる。例えば、アーム１３が上記した回動範囲２００にある場合には、第２取付部１８ａではなく、第２取付部１８ｂを用いることでアーム１３の姿勢変化を抑制することができる。この結果、ロボット１０のメンテナンスを安全に行うことができるようになる。

なお、実施形態に係るロボット１０では、アーム１３が所定の姿勢の場合に、治具を取付可能な第２取付部１８を１つに制限する機構を設けることとしたが、この点については図４Ａ、図４Ｂ等を用いて後述する。

また、図１では、第２取付部１８（１８ａ，１８ｂ）を２つ設けた場合について例示したが、第２取付部１８を３つ以上設け、そのうちの１つに治具を取り付けることとしてもよい。なお、第２取付部１８を３つ以上設けた構成でも、アーム１３が所定の姿勢の場合には取付可能な第２取付部１８を１つに制限しておくことが望ましい。

以下では、実施形態に係るロボット１０の構成についてさらに詳しく説明する。図１に示すように、旋回ベース１２は、基台１１に対し、所定の旋回軸Ｓまわりに旋回可能に連結される。なお、図中の矢印１００は、旋回ベース１２の旋回方向である。

アーム１３は、下部アーム１３ａと、上部アーム１３ｂとを備える。下部アーム１３ａは、旋回ベース１２に対し、基端部が旋回軸Ｓに略垂直な回動軸Ｌまわりに回動可能に連結される。なお、図中の矢印１０１ａおよび１０１ｂは、下部アーム１３ａの回動方向である。以下では、説明の便宜上、矢印１０１ａの向きをロボット１０の前方、矢印１０１ｂの向きをロボット１０の後方という。

また、図１には、バランサ１６のアーム１３側における回動中心Ｏ３、バランサ１６の旋回ベース１２側における回動中心Ｏ４をそれぞれ示している。

上部アーム１３ｂは、下部アーム１３ａの先端部に対し、基端部が回動軸Ｌに略平行な回動軸Ｕまわりに回動可能に連結される。なお、図中の矢印１０２は、上部アーム１３ｂの回動方向である。

また、上部アーム１３ｂは、回動軸Ｕに略垂直な回転軸Ｒまわりに回転可能に設けられる。なお、図中の矢印１０３は、上部アーム１３ｂの回転方向である。

揺動部１４は、上部アーム１３ｂの先端部に対し、回転軸Ｒに略垂直な揺動軸Ｂまわりに揺動可能に連結される。なお、図中の矢印１０４は、揺動部１４の揺動方向である。

フランジ部１５は、揺動部１４に対し、揺動軸Ｂに略垂直な回転軸Ｔまわりに回転可能に連結される。フランジ部１５には、例えば、スポット溶接ガンやワーク保持機構等のエンドエフェクタを取り付け可能とするエンドエフェクタ取付部が設けられる。なお、図中の矢印１０５は、フランジ部１５の回転方向である。

また、ロボット１０の各回転軸（旋回軸Ｓ、回動軸Ｌ、回動軸Ｕ、回転軸Ｒ、揺動軸Ｂ、回転軸Ｔ）には、それぞれの軸まわりに回転駆動力を付与するサーボモータＭＬが取り付けられている（図２Ｂ等参照）。

バランサ１６は、窒素ガス等の流体が封入されたシリンダ部１６ａと、かかる流体の圧力によって伸縮するロッド部１６ｂとを備える。なお、シリンダ部１６ａに封入される流体としては、その他の気体やオイル等の液体を用いた流体圧シリンダでもよい。また、バランサ１６は、流体を用いたものの他、圧縮バネまたは引張バネによりロッド部１６ｂに作用力を付与するものであってもよい。

また、バランサ１６は、旋回ベース１２および下部アーム１３ａにそれぞれ連結される。具体的には、バランサ１６は、シリンダ部１６ａの基端側が下部アーム１３ａに取り付けられ、ロッド部１６ｂの先端側が旋回ベース１２に取り付けられる。かかるバランサ１６は、旋回ベース１２と下部アーム１３ａとの間に適度な引張力を付与するものである。

さらに、バランサ１６は、旋回ベース１２側の取付部においては、回動軸Ｌに略平行な所定の回転軸まわりに回転可能に取り付けられる。また、バランサ１６は、下部アーム１３ａ側の取付部においても、回動軸Ｌに略平行な所定の回転軸まわりに回転可能に取り付けられる。

なお、旋回ベース１２におけるバランサ１６の取付部は、旋回ベース１２の旋回軸Ｓから離れた位置で、かつ、下部アーム１３ａの回動軸Ｌよりも基台１１側に配置される。すなわち、旋回ベース１２におけるバランサ１６の取付部は、旋回ベース１２よりもロボット１０の前方でバランサ１６の基端部を取り付けられるように構成されている。

このように取り付けられたバランサ１６によれば、バランサ１６が、旋回ベース１２側の取付部を介し、バランサ１６の基端側が旋回ベース１２よりもロボット１０の前方にあることで、下部アーム１３ａを後方へより広範囲に倒すことが可能となる。これは、後方へと倒れる下部アーム１３ａに対して、バランサ１６により、下方から支持する力が作用するためである。

これにより、スポット溶接作業等に際して、ロボット１０がとることのできる姿勢の自由度を向上させることができる。また、ロボット１０を運搬するのに際して、ロボット１０によりコンパクトな姿勢をとらせる、言うなればコンパクトにたたむことができるので、運搬容積を小さくすることができる。

また、このようにバランサ１６が取り付けられることによって、バランサが無い場合と比較して、ロボット１０に搭載するサーボモータ、減速機、ブレーキ等の駆動系の機構がより小型（低出力）のものでよいため、フットプリントを肥大化させにくい。すなわち、フットプリントを小型化させ、これにより、省スペース化を図ることができる。

なお、図示しないが、バランサ１６のロッド部１６ｂは、ロッド部１６ｂの伸縮に追従して伸縮するジャバラ状のカバー部材によって覆われている。これは、溶接用途に用いられる場合においては、スパッタ等の熱片による焼損を防ぐうえで効果的である。また、カバー部材は必ずしもジャバラ形状である必要はなく、ロッド部１６ｂを筒状に覆うものであればよい。

また、図示しないが、ロボット１０は、艤装ケーブルを備える。艤装ケーブルは、溶接装備用のケーブル類やホース類等である。艤装ケーブルは、例えば、上記したバランサ１６によって支持されつつ、バランサ１６の外側に下部アーム１３ａに沿わせて配索される。さらに、艤装ケーブルは、上部アーム１３ｂに対してこの上部アーム１３ｂの基端部外側から回り込ませながら、上部アーム１３ｂの先端部へ向けて配索される。

また、ロボット１０には、バランサ１６の軸方向の変位を規制するために後述する治具が取り付けられる。ロボット１０は、この治具の一端が取り付けられる第１取付部１７と、治具の他端が取り付けられる第２取付部１８とを備える。

第１取付部１７は、下部アーム１３ａとバランサ１６の基端側との連結部分に設けられる。具体的には、第１取付部１７は、下部アーム１３ａに取り付けられたバランサ１６の外側において、バランサ１６の回転軸上に設けられる。

第２取付部１８（１８ａ，１８ｂ）は、旋回ベース１２に所定間隔をあけて複数（この実施形態では２つ）設けられる。また、第２取付部１８のうちの１つ（第２取付部１８ａ）は、旋回ベース１２とバランサ１６との連結部分に設けられる。具体的には、第２取付部１８ａは、旋回ベース１２に取り付けられたバランサ１６の外側において、バランサ１６の回転軸上に設けられる。

また、第２取付部１８のうちの他の１つ（第２取付部１８ｂ）は、旋回ベース１２上において、第２取付部１８ａとは所定間隔をあけて、かつ、第２取付部１８ａと略平行に設けられる。

次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、実施形態に係るロボット１０に取り付けられる治具２０について説明する。図２Ａは、治具２０を取り付けたロボット１０の正面図であり、図２Ｂは、図２Ａと同じ位置に治具２０を取り付けたロボット１０の右側面図である。なお、図２Ａには、治具２０の一端２１ａの回動中心Ｏ３および他端２１ｂの回動中心Ｏ４（Ｏ５）をそれぞれ示している。また、図２Ａには、治具２０の軸線Ａ２を示している。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、治具２０は、ロッド状の本体２２と、本体２２の両端２１ａ，２１ｂに設けられる取付け部材２３ａ，２３ｂとを備える。

本体２２は、円筒状の接続部材２４と、２本のロッド部材２５，２５とを備える。接続部材２４の内周面にはねじ切り加工が施されている。また、各ロッド部材２５，２５の外周面にもねじ切り加工が施されている。各ロッド部材２５，２５は、接続部材２４の両端からそれぞれ接続部材２４に螺合される。かかる構成により、治具２０は軸方向に伸縮可能となり、治具２０の長さを調整するための調整部６０が形成される。

取付け部材２３ａ，２３ｂは、接続部材２４により２本のロッド部材２５，２５が１本のロッド状に接続されたものの両端、すなわち、本体２２の一端２１ａおよび他端２１ｂに設けられる。取付け部材２３ａ，２３ｂは、第１取付部１７および第２取付部１８に対してそれぞれ上記した下部アーム１３ａ等と略平行に回転可能に取り付けられる。なお、取付け部材２３ａ，２３ｂについては後にさらに詳述する。

かかる治具２０は、ロボット１０が故障などで停止した場合に、バランサ１６の軸方向の変位を規制することで、旋回ベース１２とアーム１３との間において引張力を安定させるためにロボット１０の所定位置に取り付けられる。以下では、この治具２０の用途と機能について説明する。

例えば、作業者等は、ロボット１０が停止した場合に部品交換などのメンテナンス作業を行う。この場合、アーム１３（下部アーム１３ａ）は、旋回ベース１２に対して任意の回動角度で停止することがある。それでも、作業者等は、下部アーム１３ａの姿勢にかかわらず作業を行うことがある。

ここで、メンテナンス作業時の問題点について具体例を挙げて説明する。通常、このようなロボット１０は、下部アーム１３ａを回動軸Ｌまわりに回動させる駆動力を付与するためにサーボモータＭＬを備える。サーボモータＭＬは、減速機ＧＬに回転力を入力し、減速機ＧＬの回転によりアーム１３（下部アーム１３ａ）が旋回ベース１２に対して回動軸Ｌまわりに回転するようになっている。

また、サーボモータＭＬには、回転位置を検出するエンコーダＥＮおよび回転制動力を付与させるブレーキＢＬが連結されている。ブレーキＢＬは、その制動力によりロボット１０の自重などの力に抗して回動軸Ｌまわりに回転を規制するようになっており、ロボット１０が停止した場合には、回動軸Ｌの回動をロックする機能を有する。

かかるロック機能により、ロボット１０が停止しても、下部アーム１３ａは停止姿勢を維持することができる。ところが、サーボモータＭＬを交換するために回動軸Ｌとの連結を解除してこのモータＭＬをロボット１０から取り外すと、回動軸Ｌに対するロックが解除される。これにより、それまで停止姿勢を維持していた下部アーム１３ａは無負荷状態となる。

サーボモータＭＬ（ブレーキＢＬ）による回動軸Ｌのロックが解除されると、下部アーム１３ａは、その姿勢によってはアーム１３の自重とバランサ１６の引張力とのうちいずれか勝る方へと傾倒することがある。すなわち、下部アーム１３ａがロボット１０の前方または後方のいずれかへ倒れる危険性がある。そして、アーム１３が倒れる方向は、作業者等にとっても予測しにくいことがある。

したがって、サーボモータＭＬを取り外す場合は、危険防止のためにも、まず、バランサ１６の軸方向の変位を規制して、バランサ１６の引張力を安定させてから作業を行う必要がある。

なお、バネ式のバランサであれば、一方端部を旋回ベースの内壁に固定することにより、バランサの軸方向の変位を規制することができた。ところが、上記したバランサ１６は、シリンダ部１６ａに流体が封入されたいわゆるガスバランサであり、シリンダ部１６ａを気密に保つ必要がある。例えば、シリンダ部１６ａに対して伸縮するロッド部１６ｂを直接把持してバランサ１６を軸方向に固定しようとすれば、ロッド部１６ｂの外周面が損傷する可能性がある。そうなると、本来はシールされたシリンダ部１６ａとの間に隙間が生じてしまい、シリンダ部１６ａの気密を維持することができない。

これらのことから、実施形態に係るロボット１０では、バランサ１６の軸方向の変位を規制するために、上述したように、第１取付部１７と、複数の第２取付部１８（１８ａ，１８ｂ）とをロボット１０に設けることとした。以下、図２Ａ〜図４Ｂを参照して、第１取付部１７および第２取付部１８ａ，１８ｂの構成について詳細に説明する。

図３Ａは、図２Ａとは異なる位置に治具２０を取り付けたロボット１０の正面図であり、図３Ｂは、図３Ａと同じ位置に治具２０を取り付けたロボット１０の左側面図である。また、図４Ａは、治具２０の他端２１ｂおよび第２取付部１８ａを示す概略斜視図であり、図４Ｂは、治具２０の他端２１ｂおよび他の第２取付部１８ｂを示す概略斜視図である。なお、図３Ａには、治具２０の一端２１ａの回動中心Ｏ３および他端２１ｂの回動中心Ｏ５（Ｏ４）をそれぞれ示している。また、図３Ａには、治具２０の軸線Ａ２を示している。

図２Ｂおよび図３Ｂに示すように、第１取付部１７は、受け部材３０を備える。受け部材３０は、略中央に円形の凹部３１ａが設けられた短い円筒状の受け部３１と、短い円柱状のはめ込み部３２とを備える。また、受け部３１は、はめ込み部３２の一端部に設けられ、はめ込み部３２よりも大径に形成される。なお、受け部材３０は、例えば、金属製の一体成形品である。

治具２０の一端２１ａには、受け部材３０と連結される取付け部材２３ａが設けられる。取付け部材２３ａは、嵌入部３３と、ロッド保持部３６とを備える。嵌入部３３は、フランジ部３４と、フランジ部３４の一方面に設けられ、受け部材３０の凹部３１ａに対して嵌入可能に形成された円板状の凸部３５とを備える。

ロッド保持部３６は、矩形ブロック状に形成される。また、ロッド保持部３６の略中央には治具２０のロッド部材２５が挿通可能に貫通した挿通穴３６ａが設けられる。挿通穴３６ａの内周面にはねじ切り加工が施されている。なお、取付け部材２３ａは、受け部材３０と同様、金属製の一体成形品等である。

また、治具２０は、取付け部材２３ａのさらに外側に、金属製等の矩形ブロック状の抜止め部材３７を備える。抜止め部材３７の略中央には、内周面にねじ切り加工が施された穴３７ａが設けられる。抜止め部材３７は、ロッド保持部３６の外周面に形成されたねじ山に螺合させることで、このロッド保持部３６に取り付けられる。

図２Ｂ、図３Ｂおよび図４Ａに示すように、第２取付部材１８ａは、受け部材４０を備える。受け部材４０は、略中央に円形の凹部４１ａが設けられた短い円筒状の受け部４１と、短い円柱状のはめ込み部４２とを備える。また、受け部４１は、はめ込み部４２の一端部に設けられ、はめ込み部４２よりも大径に形成される。

また、受け部４１の凹部４１ａにおける所定の位相には突起４３が設けられる。具体的には、図４Ａに示すように、突起４３は、凹部４１ａの内周面におけるいずれかの位置に凹部４１ａの中心方向に向けて突出して設けられる。なお、受け部材４０は、例えば、金属製の一体成形品である。

さらに、治具２０の他端２１ｂには、受け部材４０と連結される取付け部材２３ｂが設けられる。取付け部材２３ｂは、嵌入部４４と、ロッド保持部４７とを備える。嵌入部４４は、フランジ部４５と、フランジ部４５の一方面に設けられ、受け部材４０の凹部４１ａに対して嵌入可能に形成された円板状の凸部４６とを備える。

また、凸部４６には所定の位相範囲にわたって切欠き４６ａが設けられる。具体的には、図４Ａに示すように、切欠き４６ａは、凸部４６の外周面におけるいずれかの位置に、凸部４６が凹部４１ａに嵌入された状態でこの凹部４１ａに設けられた突起４３を収容するように設けられる。そして、突起４３と切欠き４６ａは、凸部４６が面方向に回転した場合に、その回転を所定角度に規制するように設けられる。また、これら突起４３と切欠き４６ａとによって、後述する制限部の制限機能が実現される。

ロッド保持部４７は、矩形ブロック状に形成される。また、ロッド保持部４７の略中央には治具２０のロッド部材２５が挿通可能に貫通した挿通穴４７ａが設けられる。挿通穴４７ａの内周面にはねじ切り加工が施されている。なお、取付け部材２３ｂは、受け部材４０と同様、金属製の一体成形品等である。

また、治具２０は、取付け部材２３ｂのさらに外側に、金属製等の矩形ブロック状の抜止め部材４８を備える。抜止め部材４８の略中央には、内周面にねじ切り加工が施された穴４８ａが設けられる。抜止め部材４８は、ロッド保持部４７の外周面に形成されたねじ山に螺合させることで、このロッド保持部４７に取り付けられる。

図２Ｂ、図３Ｂおよび図４Ｂに示すように、第２取付部材１８ｂは、受け部材５０を備える。受け部材５０は、略中央に円形の凹部５１ａが設けられた短い円筒状の受け部５１と、受け部５１に延設された略矩形の固定部５２とを備える。固定部５２は、図３Ｂに示すように、受け部５１の下方に延出し、旋回ベース１２の取付け位置の形状にあわせて屈曲形成される。固定部５２は、ボルトなどで旋回ベース１２に固定される。

また、受け部５１の凹部５１ａにおける所定の位相には突起５３が設けられる。具体的には、図４Ｂに示すように、突起５３は、凹部５１ａの内周面におけるいずれかの位置に凹部５１ａの中心方向に向けて突出して設けられる。なお、受け部材５０は、例えば、金属製の一体成形品である。

図２Ａおよび図３Ａに示すように、治具２０は、アーム１３の姿勢に応じて、２つの第２取付部１８ａ，１８ｂのうちのいずれか１つに取り付けられる。そして、治具２０は、２つの第２取付部１８ａ，１８ｂのいずれに取り付けられる場合でも同じものが用いられる。

そのため、治具２０は、第１取付部１７から２つの第２取付部１８ａ，１８ｂまでの距離に応じて、一端２１ａと他端２１ｂとの間の長さを調整するための調整部６０を備える。調整部６０は、上述したように、２本のロッド部材２５，２５が接続部材２４に螺合されることで、治具２０を伸縮可能とする。

さらに、２つの第２取付部１８ａ，１８ｂは、アーム１３が所定の姿勢である場合に、治具２０の他端２１ｂを取付可能な２つの第２取付部１８ａ，１８ｂをいずれか１つに制限する制限部を備える。

制限部には、治具２０の他端２１ｂにおける取付け部材２３ｂと接触する面（２つの第２取付部１８ａ，１８ｂにおけるそれぞれの受け部４１，５１の凹部４１ａ，５１ａ）の所定位置に突起４３，５３が設けられる。また、治具２０には、制限部と接触する面（他端２１ｂにおける取付け部材２３ｂの凸部４６）の所定位置に切欠き４６ａが設けられる。制限部では、これら各突起４３，５３および切欠き４６ａにより、治具２０の取付けの制限を実現させる。

なお、この実施形態では、制限部側に突起４３，５３を設け、治具２０側に切欠き４６ａを設ける構成としたが、例えば、制限部側に切欠きを設け、治具２０側に突起を設ける構成としてもよい。

次に、図５Ａ〜図８Ｂを参照して、制限部７０における治具２０の取付け制限について詳細に説明する。制限部７０は、アーム１３が所定の姿勢である場合に、治具２０の他端２１ｂを取付可能な２つの第２取付部１８ａ，１８ｂをいずれか１つに制限する機能を有する。

まず、図５Ａ〜図６Ｂを用いて、治具２０が第２取付部１８ａに取り付けられる場合に、制限部７０に関連する各部の動作について説明する。図５Ａは、治具が正常に作用する場合の説明図であり、図５Ｂは、図５Ａにおける第２取付部の拡大図である。また、図６Ａは、治具が正常に作用しない場合の説明図であり、図６Ｂは、図６Ａにおける第２取付部の拡大図である。

図５Ａに示すように、アーム１３が、アーム１３の回動軸Ｌと治具２０の軸線Ａ２とが離れるような姿勢の場合、治具２０は、下部アーム１３ａに対して正常に作用する。すなわち、治具２０は、アーム１３の姿勢変化を抑制するのに十分な引張力を付与する。

なお、治具２０の軸線Ａ２とは、治具２０の一端２１ａの回動中心Ｏ３と他端２１ｂの回動中心Ｏ４とを結んだ線である。また、回動中心Ｏ３および回動中心Ｏ４は、治具２０の一端２１ａおよび他端２１ｂの回動中心であるとともに、上記したバランサ１６の各端部の回動中心でもある。

そして、このようなアーム姿勢の場合、第２取付部１８ａでは、図５Ｂに示すように、制限部７０の突起４３が治具２０の切欠き４６ａに収容された状態で凸部４６が凹部４１ａに嵌入される。すなわち、図５Ａに示すようなアーム姿勢の場合には、治具２０の他端２１ｂを第２取付部１８ａに取り付けることが可能となる。

また、図６Ａに示すように、アーム１３が所定の姿勢、すなわち、アーム１３が、アーム１３の回動軸Ｌと治具２０の軸線Ａ２とが重なるような姿勢の場合、治具２０は、下部アーム１３ａに対して正常に作用しない。治具２０は、図示の状態では引張力が低下しており、アーム１３の姿勢変化を抑えられない。さらに、治具２０は、この場合の軸線Ａ２の角度から前方および後方に同等の角度（例えば、前方に＋Ｄ°、後方に−Ｄ°）の回動範囲２００でアーム１３の姿勢変化を抑えられない。

このようなアーム姿勢の場合、第２取付部１８ａでは、図６Ｂに示すように、治具２０がアーム１３の回動に伴って回動中心Ｏ４を中心点に所定角度回転している。したがって、治具２０の他端２１ｂを第２取付部１８ａに取り付けようとしても、制限部７０の突起４３と治具２０側の切欠き４６ａとが一致していないため、凸部４６が凹部４１ａに嵌入されない。すなわち、図６Ａに示すようなアーム姿勢の場合には、治具２０の他端２１ｂを第２取付部１８ａに取り付けることができない。

次に、図７Ａ〜図８Ｂを用いて、治具２０が他の第２取付部１８ｂに取り付けられる場合に、制限部７０に関連する各部の動作について説明する。図７Ａは、治具が正常に作用する場合の説明図であり、図７Ｂは、図７Ａにおける他の第２取付部の拡大図である。また、図８Ａは、治具が正常に作用しない場合の説明図であり、図８Ｂは、図８Ａにおける第２取付部の拡大図である。

図７Ａに示すように、他の第２取付部１８ｂの場合も第２取付部１８ａの場合と同様に、アーム１３が、アーム１３の回動軸Ｌと治具２０の軸線Ａ２とが離れるような姿勢の場合、治具２０は、下部アーム１３ａに対して正常に作用する。すなわち、治具２０は、アーム１３の姿勢変化を抑制するのに十分な引張力を付与する。

なお、治具２０の軸線Ａ２とは、治具２０の一端２１ａの回動中心Ｏ３と他端２１ｂの回動中心Ｏ５とを結んだ線である。

そして、このようなアーム姿勢の場合、他の第２取付部１８ｂでは、図７Ｂに示すように、制限部７０の突起５３が治具２０の切欠き４６ａに収容された状態で凸部４６が凹部５１ａに嵌入される。すなわち、図７Ａに示すようなアーム姿勢の場合には、治具２０の他端２１ｂを他の第２取付部１８ｂに取り付けることが可能となる。

また、図８Ａに示すように、アーム１３が所定の姿勢、すなわち、アーム１３が、アーム１３の回動軸Ｌと治具２０の軸線Ａ２とが重なるような姿勢の場合、治具２０は、下部アーム１３ａに対して正常に作用しない。治具２０は、図示の状態では引張力が低下しており、アーム１３の姿勢変化を抑えられない。さらに、治具２０は、この場合の軸線Ａ２の角度から前方および後方に同等の角度（例えば、前方に＋ｄ°、後方に−ｄ°）の回動範囲２０１でアーム１３の姿勢変化を抑えられない。

このようなアーム姿勢の場合、他の第２取付部１８ｂでは、図８Ｂに示すように、治具２０がアーム１３の回動に伴って回動中心Ｏ５を中心点に所定角度回転している。したがって、治具２０の他端２１ｂを他の第２取付部１８ｂに取り付けようとしても、制限部７０の突起５３と治具２０側の切欠き４６ａとが一致していないため、凸部４６が凹部５１ａに嵌入されない。すなわち、図８Ａに示すようなアーム姿勢の場合には、治具２０の他端２１ｂを他の第２取付部１８ｂに取り付けることができない。

そして、かかる２つの第２取付部１８ａ，１８ｂでは、治具２０を取り付けられない場合のアーム１３の所定の姿勢がそれぞれ異なるため、いずれか一方が取付不可能である場合には他方が取付可能となる。すなわち、制限部７０は、アーム１３が所定の姿勢の場合に、２つの第２取付部１８ａ，１８ｂをいずれか１つに制限することができる。

また、制限部７０では、切欠き４６ａによって、２つの第２取付部１８ａ，１８ｂにそれぞれ取り付けられた治具２０の他端２１ｂの回動範囲が設定される。これにより、例えば、アーム１３の回動可能な範囲のうち、ある角度からある角度までは第２取付部１８の１つ（第２取付部１８ａ）に治具２０を取付可能にして、それ以外の範囲は他の第２取付部１８ｂに治具２０を取付可能にするという取付設定が可能となる。

以下では、実施形態に係るロボット１０において、制限部７０によるアーム１３の姿勢に対応した治具２０の取付設定について説明する。図９は、ロボット１０における治具２０の取付設定の説明図である。なお、図９では、上記したアーム１３は、回動軸Ｌを回動中心として、およそ０°〜１８０°の範囲で回動可能に設けられたものとする。また、図９では、アーム１３を軸線Ａ１で示している。

図９に示すように、アーム（軸線Ａ１）は、その回動可能な範囲のうち、任意の基準姿勢Ｆから前方の回動範囲３００にあるときは第２取付部の１つに治具が取付可能に設定される。また、アーム（軸線Ａ１）が基準姿勢Ｆから後方の回動範囲３０１にあるときは他の第２取付部に治具が取付可能に設定される。

ここで、アーム（軸線Ａ１）が回動範囲３００にあるときは、他の第２取付部において治具が取り付けられない回動範囲２０１を含むため、治具を他の第２取付部に取り付けることができない。同様に、アーム（軸線Ａ１）が回動範囲３０１にあるときは、第２取付部の１つにおいて治具が取り付けられない回動範囲２００を含むため、治具をこの第２取付部に取り付けることができない。

２つの第２取付部において治具の取付けをこのように設定することにより、取付不可の第２取付部に治具を誤って取り付けることを確実に防止できる。

なお、図９に示す取付設定の例では、アームの基準姿勢Ｆから前後の所定の回動範囲３０２において第２取付部がいずれも取付可能に設定される。これにより、例えば、アームが基準姿勢Ｆにある場合に治具をどちらの第２取付部にも取り付けられるという効果が得られる。すなわち、図４Ａおよび図４Ｂに示すような突起４３，５３や切欠き４６ａを厳密に設計しなくて済むようになる。

実施形態に係るロボット１０によれば、アーム１３の姿勢に応じて２つの第２取付部１８ａ，１８ｂを使い分けることが可能となる。例えば、第２取付部１８ａに取り付けられた治具２０がアーム１３（下部アーム１３ａ）に対して作用しないようなアーム１３の姿勢の場合には、治具２０は他の第２取付部１８ｂに取り付けられる。このとき、アーム１３は、第２取付部１８ｂに対して所定の姿勢ではない。これにより、アーム１３が所定の姿勢となることを回避することができる。この結果、メンテナンスを安全に行えるようになる。

また、実施形態に係るロボット１０によれば、第２取付部１８の１つ（第２取付部１８ａ）がバランサ１６と旋回ベース１２の連結部分に設けられることで、アーム１３が所定の姿勢（治具２０が下部アーム１３ａに対して作用しない姿勢）であることを容易に判別することができる。

さらに、実施形態に係るロボット１０によれば、制限部７０によってアーム１３が所定の姿勢の場合には治具２０を取付可能な第２取付部１８を１つに制限するため、治具２０の誤取付を防止できる。

また、実施形態に係るロボット１０によれば、第２取付部１８ａ，１８ｂにおいて、制限部７０が治具２０の取付けを突起４３，５３および切欠き４６ａによってメカニカルに規制するため、治具２０の誤取付を簡素な構成で確実に防止できる。

さらに、実施形態に係るロボット１０によれば、制限機能を実現させる切欠き４６ａが凸部４６における所定の位相範囲にわたって設けられることで、制限部７０において制限範囲と非制限範囲とを設定することができる。

また、実施形態に係るロボット１０によれば、治具２０が、この治具２０の長さを調整する調整部６０を備えることで、共通の治具２０を第１取付部１７からの距離が異なる２つの第２取付部１８ａ，１８ｂに対して用いることができる。

なお、実施形態に係るロボット１０では、図９に示すように、第２取付部１８ａ，１８ｂごとに取付可能な範囲を設定する構成としている。しかし、これに限定されず、例えば、治具２０が、通常は第２取付部１８のいずれか１つ（例えば、第２取付部１８ａ）に取り付けられ、この第２取付部１８ａの取付不可な範囲のみ他の第２取付部１８ｂに取り付けられるように設定する構成としてもよい。

次に、図１０を参照して、実施形態に係るロボット１０のメンテナンス方法について説明する。図１０は、実施形態に係るロボット１０のメンテナンス方法の処理手順を示すフローチャートである。なお、以下では、図１を共に参照して説明を行う。

図１および図１０に示すように、ロボット１０のメンテナンスを行う場合、まず、アーム１３を停止させる（ステップＳ１０１）。このときアーム１３は、旋回ベース１２に対して任意の姿勢で停止する。この場合のアーム１３の姿勢とは、具体的には、旋回ベース１２に対する下部アーム１３ａの姿勢のことをいう。

アーム１３が停止すると、バランサ１６の軸方向の変位を規制するために、第１取付部１７に治具の一端の取付けを行う（ステップＳ１０２）。

次いで、アーム１３が所定の姿勢か否かの判別を行う（ステップＳ１０３）。なお、アーム１３の所定の姿勢とは、アーム１３、バランサ１６および治具の配置が、アーム１３の回動軸Ｌと治具の一端の回動中心Ｏ３および他端の回動中心Ｏ４を結んだ線とが重なるような配置となるアーム１３の姿勢のことをいう。そして、アーム１３が所定の姿勢の場合には、治具は下部アーム１３ａに対して作用しないため、治具の引張力が低下する。したがって、アーム１３が所定の姿勢にあるときは、治具が取り付けられていてもアーム１３の姿勢変化を抑えることができない。

ステップＳ１０３における判別の結果、アーム１３が所定の姿勢である場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、複数（この実施形態では２つ）の第２取付部１８のうち、制限部によって１つに制限された第２取付部１８（例えば、第２取付部１８ｂ）に治具の他端の取付けを行う（ステップＳ１０４）。

そして、サーボモータなどの部品の交換を行う（ステップＳ１０５）。その際、治具が下部アーム１３ａに対して正常に作用しているため、アーム１３が倒れるなどの危険性はない。したがって、交換部品がアーム１３の姿勢を保持するためのロック機能を有するサーボモータ等であっても、安全にロボット１０から取り外すことができる。

また、ステップＳ１０３における判別の結果、アーム１３が所定の姿勢でない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、予め決められた第２取付部１８（例えば、第２取付部１８ａ）に対して治具の他端の取付けを行う（ステップＳ１０６）。この場合は、アーム１３の姿勢が変化することはない。そして、サーボモータなどの部品の交換を行う（ステップＳ１０５）。

実施形態に係るロボット１０のメンテナンス方法によれば、アーム１３が所定の姿勢の場合には、制限部によって２つの第２取付部１８（１８ａ，１８ｂ）のうち取付可能な第２取付部１８が１つに制限されるため、治具の誤取付けを確実に防ぐことができる。

なお、実施形態に係るロボット１０のメンテナンス方法では、第１取付部１７への取付けを先行して行う構成としている。しかし、これに限定されず、第２取付部１８から先に取付けを行うように構成してもよい。この場合、アーム１３が所定の姿勢であるか否かの判別は、第２取付部１８の取付けよりも先に行う。

また、実施形態に係るロボット１０のメンテナンス方法では、かかるメンテナンス作業を実行するものが作業者等であることを想定しているが、作業者等に限定されず、例えば、他のロボットに上記手順を実行させるように構成することも可能である。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１０ ロボット
１１ 基台
１２ 旋回ベース
１３ アーム
１３ａ 下部アーム
１６ バランサ
１７ 第１取付部
１８ 第２取付部
２０ 治具
２１ａ 一端
２１ｂ 他端
４１ａ 円形の凹部
４３ 突起
４６ 円形の凸部
４６ａ 切欠き
５１ａ 円形の凹部
５３ 突起
６０ 調整部
７０ 制限部
１００ 旋回方向
１０１ａ 回動方向
１０１ｂ 回動方向
Ｓ 旋回軸
Ｌ 回動軸
Ａ１ 軸線
Ａ２ 軸線

Claims (7)

1. 基台と、
   前記基台に対して所定の旋回軸まわりに旋回可能に連結される旋回ベースと、
   前記旋回ベースに対して前記旋回軸に略垂直な回動軸まわりに基端部が回動可能に連結されるアームと、
   前記旋回ベースおよび前記アームのそれぞれに連結され、前記旋回ベースと前記アームとの間に力を付与するバランサと、
   前記バランサの軸方向の変位を規制する治具の一端が取り付けられるとともに、前記バランサと前記アームとの連結部分に設けられる第１取付部と、
   前記治具の他端が取り付けられるとともに、前記旋回ベースに所定間隔をあけて設けられる複数の第２取付部と
   を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記第２取付部のうちいずれか１つは、
   前記バランサと前記旋回ベースとの連結部分に設けられること
   を特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 前記第２取付部は、
   前記アームが所定の姿勢である場合に、前記治具の他端を取付可能な前記第２取付部を１つに制限する制限部
   をそれぞれ備えることを特徴とする請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記制限部は、
   前記治具と接触する面の所定位置に設けられる突起または切欠きを備え、
   前記治具は、
   前記制限部と接触する面の所定位置に設けられる切欠きまたは突起を備えること
   を特徴とする請求項３に記載のロボット。
5. 前記突起は、
   円形の凹部における所定の位相に設けられ、
   前記切欠きは、
   前記凹部と嵌合する円形の凸部における所定の位相範囲にわたって設けられること
   を特徴とする請求項４に記載のロボット。
6. 前記治具は、
   前記第１取付部と前記第２取付部との間の距離に応じて前記一端と前記他端との間の長さを調整する調整部を備えること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のロボット。
7. 基台と、前記基台に対して所定の旋回軸まわりに旋回可能に連結される旋回ベースと、前記旋回ベースに対して前記旋回軸に略垂直な回動軸まわりに基端部が回動可能に連結されるアームと、前記旋回ベースおよび前記アームのそれぞれに連結され、前記旋回ベースと前記アームとの間に力を付与するバランサと、前記バランサの軸方向の変位を規制する治具の一端が取り付けられるとともに、前記バランサと前記アームとの連結部分に設けられる第１取付部と、前記治具の他端が取り付けられるとともに、前記旋回ベースに所定間隔をあけて設けられる複数の第２取付部とを備えるロボットにおける前記アームを所定の姿勢で停止させる停止工程と、
   前記治具が、前記第１取付部に取り付けられるとともに、前記第２取付部のうち当該治具が取付可能な１つに取り付けられる取付工程と、
   前記ロボットにおける部品の交換が行われる交換工程と
   を含むことを特徴とするロボットのメンテナンス方法。

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