JP2015120241A - 垂直多関節型ロボット及びロボットセル - Google Patents

Abstract

【課題】天井に設置する場合であれ、設置対象となる天井の高さを低く抑えることのできる垂直多関節型ロボット、及び該垂直多関節型ロボットを備えるロボットセルを提供する。
【解決手段】天吊りされる垂直多関節型ロボット１０は、複数のアームが重力方向に非平行な回転軸Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５を有する関節を介して順に連結されて構成されるアーム部と、前記アーム部を支持するベース１１とを備えている。垂直多関節型ロボット１０は、前記ベース１１の少なくとも一部が天井面を貫通した状態で天井部２４に設置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットにかかり、特に垂直多関節型ロボット、及び該垂直多関節型ロボットを備えるロボットセルに関する。

従来、複雑な動作をする産業用ロボットの一つとして、垂直多関節型ロボットが知られている。垂直多関節型ロボットは、複数のアームが順次関節を介して相互に連結されるとともに、それら関節のうちのいくつかが重力方向に非平行な回転軸を有している。これにより垂直多関節型ロボットは、その先端に設けられる作業端の移動範囲に高い自由度を付与することができるようになっている。

ところで、垂直多関節型ロボットは、多様な作業環境に用いられるようになるにつれて、その設置場所としても、床面にとどまらず、壁面や天井などに設置される例も増えつつある。事実、例えば特許文献１には、天井に設置された垂直多関節型ロボットの例が記載されている。この特許文献１に記載の垂直多関節型ロボットには、重力方向に非平行な回転軸（Ｗ軸及びＵ軸）を有する関節により順次連結される３つのアーム（旋回部、第１アーム及び第２アーム）と、それらアームに連結されるとともにアーム長さ方向に平行な回転軸（θ軸）を有する関節と、それらアームを天井の表面（下面）に設置する基台とが設けられている。すなわちこの垂直多関節型ロボットは、天井に基台の底面を介して取り付けられるようになっている。

特開平１−２７４９７５号公報

ところで、特許文献１に記載の垂直多関節型ロボットのように、基台の底面を介してロボットを天井に取り付けることができるようにはなるものの、基台の底面を天井に取付けるようにすると、その基台の高さの分だけアームの位置が天井に対して低くなる。このため、垂直多関節型ロボットを天井に設置する際、天井には基台の長さを考慮した高さが必要となる。とりわけ近年、自立型の生産設備として採用が進みつつあるロボットセルの場合には、その天井に垂直多関節型ロボットを設置することで作業範囲を大きく確保することが検討されている一方で、天井を含めた高さを低く抑えることによりロボットセルの安定性の向上やさらなる小型化への期待も高い。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、天井に設置する場合であれ、設置対象となる天井の高さを低く抑えることのできる垂直多関節型ロボット、及び該垂直多関節型ロボットを備えるロボットセルを提供することにある。

本発明の垂直多関節型ロボットは、複数のアームが重力方向に非平行な回転軸を有する関節を介して順に連結されて構成されるアーム部と、前記アーム部を支持する基台とを備えて天吊りされる垂直多関節型ロボットであって、前記基台の少なくとも一部が天井を貫通した状態で天井に設置されることを要旨とする。

このような構成によれば、天井に設置される垂直多関節型ロボットの基台の少なくとも一部が天井を貫通しているため、天井の下方に突出される垂直多関節型ロボットの長さを短くすることができるようになる。これにより、垂直多関節型ロボットを天吊りする場合であれ、当該ロボットが設置される天井の高さを低くすることができるようになる。その結果、垂直多関節型ロボットが設置される天井の高さ制限が緩和されるとともに、設置の自由度も向上されるようになる。

ちなみに、床面に設置される垂直多関節型ロボットは、作業範囲が基台の設置位置よりも高いことが多いために、アーム部の位置を高くすることで利便性を高めるようにしているが、上記構成によれば、このようなロボットを天吊りする場合であれ、天井の高さを低く抑えることができるようになる。

この垂直多関節型ロボットは、前記アーム部は、該アーム部を支持する位置が前記基台の中心線上からずれるオフセットを有して前記基台に支持されており、前記基台は、その中心線が天井面に対し傾きを有して前記天井に設置されることを要旨とする。

通常、床面に設置される垂直多関節型ロボットは、基台部分が作業範囲に含まれないために、アーム部を基台の中心線よりも外側に偏倚させることで利便性を高めていることが多い。一方、天吊りされる垂直多関節型ロボットは、そもそも作業範囲に基台部分が含まれないため、基台の中心線に対してアーム部を偏倚させる必要がない。

したがってこのような構成によれば、上記オフセットを有して基台の中心線から偏倚するようにアーム部が設けられる場合であれ、基台を天井の所定の位置に支持しつつこれを傾けることで、上記オフセットによる偏倚の影響を軽減させた状態でアーム部を配置させることが可能となる。

この垂直多関節型ロボットは、前記基台は、前記天井面に対する中心線の傾きを維持し得る支持具を介して前記天井に設置されることを要旨とする。
このような支持具を用いることにより、天井面に対し傾きを維持しての垂直多関節型ロボットの設置が容易になる。また、天井に設けられる取付け孔（貫通孔）などの形状等にかかわらず、当該ロボットの天井への取付け姿勢を支持具の形状により調整することができるようにもなるので、基台を天井面に対して傾けて設置する場合であれ、その設置が容易であるとともに、取付け姿勢の自由度も高く維持される。

この垂直多関節型ロボットは、前記支持具は、前記基台の側面に当接する面と前記天井に当接する面とが直交する形状であることを要旨とする。
このように、基台に当接する面と天井に当接する面とが直交する支持具を用いることで、基台の側面を天井面に対して直角に維持することが容易になる。

この垂直多関節型ロボットは、前記支持具には、前記基台の中心線と前記天井面とのなす角を可変とする角度調整部が前記基台に当接する面に設けられていることを要旨とする。

このような支持具を用いることにより、天井面に対する基台の中心線の傾きを調整することが容易となり、ひいては天吊りする垂直多関節型ロボットとしての作業範囲の設定も容易になる。

この垂直多関節型ロボットは、前記天井は、自立型の生産設備として自動化されたロボットセルの天井部分であることを要旨とする。
このような構成によれば、ロボットセルの天井部分に垂直多関節型ロボットの基台が貫通して設けられるので、この天井部分に貫通される基台の長さ分だけ当該ロボットセルの天井の高さを低くすることができるようになる。ちなみにロボットセルでは、その天井部分を当該ロボットセルのベースに支柱を介して支持することが一般的であることから、天井部分の高さが低くなることによってロボットセル自体が小型化されるようになる。また、天井部分を支持する支柱の短縮化は、支柱の剛性確保を容易として、ロボットの動作に伴い生じる振動等に対するロボットセル自体の耐性の向上にも有効である。

この垂直多関節型ロボットは、前記基台は、前記ロボットセルの天井部分の中央部に支持される態様で設置されること要旨とする。
このような構成によれば、ロボットセルの天井部分の中央部に垂直多関節型ロボットが支持されるので、基台からの負荷や振動が天井部分に均等に配分されるようになる。これにより、ロボットセルの設計が容易になるとともに、支持されるロボットとしてもその振動等が抑制されて作業精度の向上が図られるようにもなる。

この垂直多関節型ロボットは、前記アーム部の動作範囲の中心が、前記ロボットセルの前記天井部分に対向する作業面の中央に設定されることを要旨とする。
このような構成によれば、ロボットセルのように、天井部分と作業面との相対位置関係が固定されるとともに、ロボットの設置位置とロボットの動作範囲との間の位置関係にも制約が生じる場合であれ、ロボットの動作範囲の中心を作業面の中央に配置することができるので、ロボットセルの作業面を有効利用することができるようになる。

本発明のロボットセルは、天井部分を有するとともに、該天井部分にロボットが天吊りされ、自立型の生産設備として自動化されたロボットセルであって、前記天井部分に天吊りされるロボットとして、上記記載の垂直多関節型ロボットが採用されていることを要旨とする。

このような構成によれば、天井部分に設置される垂直多関節型ロボットの基台の少なくとも一部が天井部分を貫通しているため、天井部分の下方に突出する垂直多関節型ロボットの長さを短くすることができるようになる。これにより、垂直多関節型ロボットを天井部分に天吊りする場合であれ、当該ロボットが設置される天井部分の高さを低くすることができるようになる。その結果、ロボットの設置にかかる天井部分の高さ制限が緩和されるとともに、設置の自由度も向上されるようになる。

また、ロボットセルは、天井部分の高さが低くなることから、小型化はもとより、重心位置が下がることによる安定化も促進されるようになる。そして小型化は、ロボットセルそのものの剛性の確保を容易にするとともに、耐振性の向上に寄与するようにもなる。

本発明にかかる垂直多関節型ロボットを備えるロボットセルを具体化した第１の実施形態についてその正面構造を示す正面図。 同実施形態の垂直多関節型ロボットの正面構成を正面図。 同実施形態の垂直多関節型ロボットの基台部付近の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態の垂直多関節型ロボットを天井に設置するための金具の斜視構造について示す斜視図。 本発明にかかる垂直多関節型ロボットを具体化した第２の実施形態についてその基台部付近の斜視構造を示す斜視図。 本実施形態の垂直多関節型ロボットを天井に取り付ける金具の一例についてその斜視構造を示す斜視図。 本実施形態の垂直多関節型ロボットを天井に取り付ける金具のその他の例についてその斜視構造を示す斜視図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる垂直多関節型ロボットが採用されたロボットセルを具体化した第１の実施形態について図に従って説明する。図１は、垂直多関節型ロボット１０を備えるロボットセル２０の構造の概略を正面から示す図である。

図１に示すように、ロボットセル２０は、天吊りされた垂直多関節型ロボット１０を備えている。ロボットセル２０には、当該セル全体を床部などに設置させる足部２１と、足部２１に支持される作業台部２２と、作業台部２２から上方に垂直に設けられる４本の支柱２３（２本のみ図示）とが設けられている。また、４本の支柱２３の上方先端（作業台部２２とは逆方向の端部）には天井部２４が支持されている。

本実施形態のロボットセル２０は、移設を容易とするために、各足部２１の有する高さ調節機能などを通じて床面等への設置が容易に行えるようになっているものである。
作業台部２２は、その上面に天井部２４に相対向するとともにロボットセル２０において部品等への作業が行なわれる作業面２２Ａが設けられている。作業面２２Ａは、天吊りされた垂直多関節型ロボット１０の動作範囲ＲＡに含まれる作業領域ＭＡと、同動作範囲ＲＡに含まれない作業外領域ＥＡ１，ＥＡ２とに区画される。

天井部２４は、垂直多関節型ロボット１０を吊り下げるように支持することができるものであって、垂直多関節型ロボット１０の天吊り支持に要する剛性を備えるように金属材料などから矩形板状に構成されている。天井部２４は、その４隅がそれぞれ支柱２３の上方先端に接続されることで、その下面（天井面）を作業台部２２の作業面２２Ａに向けるように作業台部２２の上方に支持される。天井部２４は、その中央部に取り付け孔２４Ｈが貫通形成されている。取り付け孔２４Ｈには、一部を貫通させるように垂直多関節型ロボット１０が取付けられる。このようにしてロボットセル２０には、垂直多関節型ロボット１０が天吊り設置される。

垂直多関節型ロボット１０は、図２に示すように、例えば６軸の垂直多関節型のものとして構成されている。すなわち、垂直多関節型ロボット１０は、基台としてのベース１１と、ベース１１に可動連結されたショルダー部１２と、ショルダー部１２に固定されてショルダー部１２とともにベース１１に対して移動するオフセット部１２Ａと、オフセット部１２Ａに可動連結された第１アーム１３とを備えている。また、第１アーム１３に可動連結された第２アーム１４と、第２アーム１４に可動連結された第３アーム１５と、第３アーム１５に可動連結された手首１６と、手首１６に可動連結されたフランジ１７とを備えている。

詳述すると、ベース１１には、同ベース１１の長さ方向に沿う中心軸Ｃ１が設けられているとともに、ショルダー部１２が同中心軸Ｃ１を回転中心に旋回可能に支持されている。ショルダー部１２には、先の中心軸Ｃ１に対して所定の角度θ１を有するとともに、所定の長さＬ１２を有するオフセット部１２Ａが固定連結されている。すなわちオフセット部１２Ａは、その先端に接続される各アーム１３〜１５等からなるアーム部をベース１１の中心軸Ｃ１に対して平行方向に所定のオフセット距離Ｌｅｘ、垂直方向に所定のオフセット距離Ｌｅｙだけそれぞれ偏移、いわゆるオフセットさせている。

オフセット部１２Ａには、オフセット部１２Ａの長さ方向に対して直交する回転軸Ｃ２が設けられているとともに、第１アーム１３が回転軸Ｃ２を回転中心に旋回可能に支持されている。なお通常、回転軸Ｃ２は、重力方向に対して非平行となる、例えば直交するように設けられていることから、第１アーム１３はオフセット部１２Ａに対して上下動されるようになる。

第１アーム１３には、同第１アーム１３の長さ方向に対して直交する回転軸Ｃ３が設けられているとともに、第２アーム１４が回転軸Ｃ３を回転中心に旋回可能に支持されている。なお通常、回転軸Ｃ３も、重力方向に対して非平行となる、例えば直交するように設けられていることから、第２アーム１４は第１アーム１３に対して上下動されるようになる。第２アーム１４には、同第２アーム１４の長さ方向に沿う中心軸Ｃ４が設けられるとともに、第３アーム１５が中心軸Ｃ４を回転中心に回転可能に支持されている。

第３アーム１５には、同第３アーム１５の長さ方向に対して直交する回転軸Ｃ５が設けられているとともに、手首１６が回転軸Ｃ５を回転中心に旋回可能に支持されている。なお通常、回転軸Ｃ５も、重力方向に対して非平行となる、例えば直交するように設けられていることから、手首１６は第３アーム１５に対して上下動されるようになる。そして手首１６には、同手首１６の長さ方向に沿った中心軸Ｃ６が設けられているとともに、フランジ１７が中心軸Ｃ６を回転中心に回転可能に支持されている。

このような構造により、垂直多関節型ロボット１０は、天井部２４に固定されるベース１１に対して、同垂直多関節型ロボット１０の先端のフランジ１７を高い自由度で移動させることができるようになっている。

本実施形態では、ベース１１の側面には、支持具接続部１１Ｃが設けられている。支持具接続部１１Ｃは、ベース１１の側面に対して突出するように設けられているとともに、ベース１１の側面に対して突出する端面には、ベース１１の中心軸Ｃ１に平行な平面としての接続面１１Ｄが形成されている。接続面１１Ｄには、２つのねじ穴１１ｈが所定の間隔を開けてそれぞれ形成されているとともに、前記所定の間隔の中央の位置には１つの位置決めピン１１Ｐが設けられている。各ねじ穴１１ｈ内には、ボルトを螺合させるねじ溝が形成されている。なお、支持具接続部１１Ｃは、ベース１１の両側面に設けられており、ベース１１は上述した側面に対して対称となる逆側の側面にも、上述と同様の支持具接続部１１Ｃを備えている。このことからベース１１の両側面に設けられている各支持具接続部１１Ｃの接続面１１Ｄは相互にベース１１の外側に向く平行面となる。

支持具接続部１１Ｃには、図３に示すように、ベース１１を取り付け孔２４Ｈに取り付ける吊り支持具３０が接続される。吊り支持具３０は、その基端が支持具接続部１１Ｃに取り付けられると、その先端がベース１１の側面に対して外方向に張り出すような形状に構成されている。このことから、ベース１１の側面から張り出した吊り支持具３０の先端が取り付け孔２４Ｈの周囲に当接することにより、垂直多関節型ロボット１０がロボットセル２０の天井部２４に天吊り設置される。なお、図１に図示する天井部２４の形状に対して、説明の便宜上、図３に図示する天井部２４の形状を相違させているが、これらの技術的思想は同様のものである。

次に、吊り支持具３０について図に従って説明する。
吊り支持具３０は、図３及び図４に示すように、板状のベース接続部３１と板状の天井接続部３２とが直交するように連結固定されることにより構成されている。すなわち、ベース接続部３１が吊り支持具３０の基端を構成し、天井接続部３２が吊り支持具３０の先端を構成している。

ベース接続部３１は、その表面がベース１１の支持具接続部１１Ｃに接続固定される接続面となっている。ベース接続部３１の接続面には、支持具接続部１１Ｃの接続面１１Ｄの２つのねじ穴１１ｈに対応する位置にそれぞれ貫通孔３１ｈが形成されているとともに、接続面１１Ｄに突出する位置決めピン１１Ｐが嵌合するピン孔３１Ｐが形成されている。また、ベース接続部３１は、接続面に直交する側面に２つのねじ穴３１ｊが形成されている。２つのねじ穴３１ｊを有する側面は、２つ貫通孔３１ｈを結ぶ線に対して傾きθを有している。すなわち、２つ貫通孔３１ｈを結ぶ線と、２つのねじ穴３１ｊを結ぶ線とのなす角度が傾きθとされている。

天井接続部３２は、その表面が取り付け孔２４Ｈの周囲の天井部２４に接続固定される取り付け面となっている。天井接続部３２の取り付け面には、天井部２４に当接する部分に２つの貫通孔３２ｊが形成されているとともに、基端よりの部分には、ベース接続部３１の２つのねじ穴３１ｊに対応する貫通孔３２ｈがそれぞれ形成されている。

これにより、ベース接続部３１の２つのねじ穴３１ｊに天井接続部３２の貫通孔３２ｈを対応させるようにしてベース接続部３１と天井接続部３２とを当接させるとともに、貫通孔３２ｈを貫通するボルト３２Ｂをねじ穴３１ｊに螺合させることによってベース接続部３１と天井接続部３２とが締結されるようになる。すなわち、ベース接続部３１と天井接続部３２とが連結固定されることで、ベース接続部３１の接続面と天井接続部３２の取り付け面とが直交されるかたちになる。なおこのとき、天井接続部３２は、２つの貫通孔３１ｈを結ぶ線に対して傾きθを有するねじ穴３１ｊのある側面に連結されるので、ベース接続部３１の２つの貫通孔３１ｈを結ぶ線と天井接続部３２の取り付け面との間にも傾きθが生じる。

ベース１１には、吊り支持具３０がそのベース接続部３１のピン孔３１Ｐを接続面１１Ｄに突出する位置決めピン１１Ｐに嵌合させるとともに、２つの貫通孔３１ｈをそれぞれ接続面１１Ｄのねじ穴１１ｈに対応させて、貫通孔３１ｈに貫通させたボルト３１Ｂがねじ穴１１ｈに螺合されることにより取り付けられる。これにより、吊り支持具３０がベース１１の側面に締結される。このとき、天井接続部３２の取り付け面は、２つの貫通孔３１ｈを結ぶ線に対して傾きθを有していることから、接続面１１Ｄの２つのねじ穴１１ｈを結ぶ線に対しても傾きθを有するようになる。接続面１１Ｄの２つのねじ穴１１ｈは、ベース１１の中心軸Ｃ１に対して直交するように設けられているので、天井接続部３２の取り付け面が、ベース１１の中心軸Ｃ１に対して直交する角度に対して傾きθだけ傾斜を有するようになる。

そして、この吊り支持具３０を通じてベース１１が天井部２４に取り付けられる。
すなわち、吊り支持具３０の天井接続部３２は、ベース１１が取り付け孔２４Ｈを貫通することにより、ベース１１から張り出す先端の部分が取り付け孔２４Ｈの周囲の天井部２４に当接される。そして、天井部２４に当接された部分に形成されている貫通孔３２ｊにボルト３３を通して天井部２４に形成されたねじ穴（図示略）締結することにより、ベース１１を天井部２４に固定させる。なお、天井接続部３２の取り付け面は、ベース１１の中心軸Ｃ１に直交する角度に対して傾きθだけ傾いていることから、吊り支持具３０が天井部２４に取り付けられることでベース１１は、天井部２４天井面の直交方向に対して中心軸Ｃ１が傾きθだけ傾斜するようになる。これにより、ベース１１に支持される垂直多関節型ロボット１０としても、天井部２４、すなわちロボットセル２０の垂直方向に対して傾きθを有するように天吊り設置されるようになる（図１参照）。

なお、傾きθを有するように天吊り設置された垂直多関節型ロボット１０は、オフセット部１２Ａの有する傾きθ１を相殺するようにもなり、回転軸Ｃ２が天井部２４の中央に寄せられる。回転軸Ｃ２が天井部２４の中央に寄ることで、オフセット部１２Ａの回転軸Ｃ２に連結されているアーム部（各アーム１３〜１５）が中央に寄ることとなり、アーム部の動作範囲ＲＡも天井部２４の中央に寄るようになる。すなわち、天井部２４に対向する作業台部２２の作業面２２Ａに対してもアーム部の動作範囲ＲＡが作業面２２Ａの中央位置に配置されるようになり、作業面２２Ａの中央位置に作業領域ＭＡを確保することができるようになる。これにより、作業領域ＭＡが作業面２２Ａから外れるようなことが軽減されて、作業領域ＭＡを作業面２２Ａに最も広く確保することができるようにもなる。また、作業領域ＭＡが中央部に配置されることで動作する垂直多関節型ロボット１０と支柱２３との間の干渉の可能性を軽減させたりすることができるようにもなる。

特にロボットセル２０は、天井面と作業面２２Ａとの相対位置関係が固定されて、それらの相対位置関係には自由度がほとんどない。そのため、垂直多関節型ロボット１０を、例えば、傾けずに天井部２４の中央部に配置すると、横方向のオフセット距離Ｌｅｘだけ、フランジ１７の作業範囲が作業面２２Ａの中央に対して偏倚する。また例えば、フランジ１７の動作範囲ＲＡを作業面２２Ａの中央に配置するために、垂直多関節型ロボット１０の位置を天井部２４の中央部から横方向のオフセット距離Ｌｅｘだけ偏倚させることもできるが、このときには天井部２４の重心が偏倚するとともに、ロボットセル２０の重心も偏倚してしまう。一方、本実施形態では、天吊りの垂直多関節型ロボット１０を天井部２４の中央部に配置させるとともに、フランジ１７の動作範囲ＲＡの中心を作業面２２Ａの中央部に設けることができる。これにより、重心が天井部２４の中心付近に維持されて安定性が維持されるとともに、ロボットセル２０としても重心が中心付近に維持されて安定性や耐振性の向上が図られる。また、作業面２２Ａに対する部品の配置自由度などが、支柱２３などとの干渉の可能性が小さくなる分だけ向上してロボットセル２０としての作業や用途の自由度が向上して利便性も高まる。

以上説明したように、本実施形態の運転支援装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）天井部２４に設置される垂直多関節型ロボット１０のベース１１の少なくとも一部を天井部２４の天井面に貫通させることで、天井面の下方に突出される垂直多関節型ロボット１０の長さを短くした。これにより、垂直多関節型ロボット１０を天吊りする場合であれ、当該ロボットが設置される天井部２４の高さを低くすることができるようになる。その結果、垂直多関節型ロボットが設置される天井部２４の高さ制限が緩和されるとともに、設置の自由度も向上されるようになる。

ちなみに、床面に設置される垂直多関節型ロボットは、作業範囲がベースの設置位置よりも高いことが多いために、アーム部の位置を高くすることで利便性を高めるようにしているが、上記構成によれば、このようなロボットを天吊りする場合であれ、天井部２４の高さを低く抑えることができるようになる。

（２）通常、床面に設置される垂直多関節型ロボットは、ベース部分が作業範囲に含まれないために、アーム部をベースの中心線よりも外側に偏倚させることで利便性を高めていることが多い。一方、天吊りされる垂直多関節型ロボットは、そもそも作業範囲に基台部分が含まれないため、基台の中心線に対してアーム部を偏倚させる必要がない。

したがって、オフセット部１２Ａにより上記オフセットを有してベース１１の中心軸Ｃ１から偏倚するようにアーム部が設けられる場合であれ、ベース１１を天井部２４の所定の位置に支持しつつこれを傾けることで、上記オフセットによる偏倚の影響を軽減させた状態でアーム部を配置させることが可能となる。

（３）吊り支持具３０を用いることにより、天井面に対し傾きを維持しての垂直多関節型ロボット１０の設置を容易にした。また、天井部２４に設けられる取り付け孔２４Ｈ（貫通孔）などの形状等にかかわらず、当該ロボットの天井部２４への取付け姿勢を吊り支持具３０の形状により調整することができるようにもなるので、ベース１１を天井面に対して傾けて設置する場合であれ、その設置が容易であるとともに、取付け姿勢の自由度も高く維持される。

（４）ベース１１の側面に当接する面と天井部２４に当接する面とが直交する吊り支持具３０を用いることで、ベース１１の側面を天井面に対して直角に維持することが容易になる。

（５）吊り支持具３０を用いることにより、天井面に対するベース１１の中心軸Ｃ１の傾きを調整することが容易になることにより、天吊りする垂直多関節型ロボット１０としての動作範囲ＲＡの設定も容易になる。

（６）ロボットセル２０の天井部２４に垂直多関節型ロボット１０のベース１１が貫通して設けられるので、この天井部２４に貫通されるベース１１の長さ分だけ当該ロボットセル２０の天井高を低くすることができるようになる。ちなみにロボットセル２０では、その天井部２４を当該ロボットセル２０のベースとしての作業台部２２に支柱２３を介して支持するものであるから、天井部２４の高さが低くなることによってロボットセル２０自体が小型化されるようになる。また、天井部２４を支持する支柱２３の短縮化は、支柱２３の剛性確保を容易として、ロボットの動作に伴い生じる振動等に対するロボットセル２０自体の耐性の向上にも有効である。

（７）ロボットセル２０の天井部２４の中央部に垂直多関節型ロボット１０を支持するので、ベース１１からの負荷や振動が天井部２４に均等に配分される。これにより、ロボットセル２０の設計が容易になるとともに、支持されるロボットとしてもその振動等が抑制されて作業精度の向上が図られるようにもなる。

（８）ロボットセル２０は、天井部２４と作業面２２Ａとの相対位置関係が固定されるとともに、垂直多関節型ロボット１０の設置位置と同ロボットの動作範囲ＲＡとの間の位置関係にも制約が生じる。しかしこの場合であれ、垂直多関節型ロボット１０の動作範囲ＲＡの中心を作業面２２Ａの中央に配置することができるので、ロボットセル２０の作業面２２Ａを有効利用することができるようになる。

（第２の実施形態）
本発明にかかる垂直多関節型ロボットが採用されたロボットセルを具体化した第２の実施形態について、図５に従って説明する。図５は、垂直多関節型ロボット１０が天井部２４に天吊りされる態様を示す斜視図である。なお、本実施形態では、吊り支持具４０が、先の第１の実施形態の吊り支持具３０と相違するものの、その他の構成は先の第１の実施形態の構成と同様であるので、ここでは主に相違点について説明することとし、説明の便宜上、同様の部材には同様の符号を付しその説明を割愛する。

図５に示すように、垂直多関節型ロボット１０は、ロボットセル２０の天井部２４の取り付け孔２５にベース１１を貫通させるようにして、ロボットセル２０に天吊り設置されている。

詳述すると、垂直多関節型ロボット１０は、ベース１１の支持具接続部１１Ｃに吊り支持具４０が取り付けられている。吊り支持具４０は、矩形板状の部材から形成されるとともに、側面には、支持具接続部１１Ｃのねじ穴１１ｈまで貫通された貫通孔が貫通形成されている。そして、支持具接続部１１Ｃはその貫通孔を挿通されたボルト４１により支持具接続部１１Ｃに対して締結される。これにより、吊り支持具４０は、ベース１１の側面から外方向に向って先端を張り出すようにベース１１に取り付けられ入る。

また、吊り支持具４０は、ベース１１が取り付け孔２５を挿通されたとき、ベース１１の側面から張り出した先端の表面が天井面に当接する。そして、吊り支持具４０は、天井面と当接する先端部分に貫通孔が形成されているとともに、この貫通孔に挿通するボルト４２を天井面に形成されたねじ穴に締結することによって、ベース１１を天井部２４に取り付けさせる。これによってベース１１は天井部２４の下面（天井面）を挿通するように取り付けられるようになることから、ベース１１が天井面を挿通する分だけ、ベース１１の長さが短くなり、作業面と天井面（天井部２４）との間の距離を短くすることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によっても先の第１の実施形態の前記（１），（４），（６），（７）の効果と同等もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、次のような効果が得られるようになる。

（９）天井部２４に設置される垂直多関節型ロボット１０のベース１１の少なくとも一部を簡単な構造の吊り支持具４０を介して天井部２４の天井面に貫通設置させることで、天井面の下方に突出される垂直多関節型ロボット１０の長さを短くした。これにより、垂直多関節型ロボット１０を天吊りする場合であれ、当該ロボットが設置される天井部２４の高さを低くすることができるようになる。その結果、垂直多関節型ロボットが設置される天井部２４の高さ制限が緩和されるとともに、設置の自由度も向上されるようになる。

なお、上記各実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、吊り支持具３０のベース接続部３１の２つ貫通孔３１ｈを結ぶ線と、２つのねじ穴３１ｊを結ぶ線とのなす角度が傾きθに定められている場合について例示した。しかしこれに限らず、ベース接続部に角度調整部を設けて、例えば２つの貫通孔を結ぶ線と、２つのねじ穴を結ぶ線とのなす角度を調整可能としてもよい。

例えば、図６に示す角度調整部は、２つの貫通孔のうち、一方を、先の第１の実施形態と同様の貫通孔３１ｈとし、他方を先の貫通孔３１ｈを回転中心とした長孔３１ｋとしている。またこのとき、ピン孔も先の貫通孔３１ｈを回転中心とした長穴３１ｑとする。これにより、ベース１１に対する吊り支持具の取り付け角度を角度θ２の範囲で可変できるようになり、天井部２４に対する垂直多関節型ロボット１０の取り付け姿勢の自由度が向上する。

・また、例えば、図７に示す角度調整部は、２つの貫通孔のうち、一方を、先の第１の実施形態と同様の貫通孔３１ｈとし、他方を先の貫通孔３１ｈを回転中心とした長孔３１ｍとしている。なおこの場合、長孔３１ｍの周囲にはボルトの位置決めをするガイド部３１ｎを形成することで、調整できる角度を幾つかに限定して、調節角度を選択設定できるようにしている。またこのとき、貫通孔３１ｈを回転中心とするとともに、各調整角度に対応する角度にそれぞれピン孔３１ｒ設けるようにする。これによっても、吊り支持具３０とベース１１との取り付け角度が角度θ３の範囲で選択可変となり、天井部２４に対する垂直多関節型ロボット１０の取り付け姿勢の自由度が向上する。

・上各実施形態では、天井部２４が４本の支柱２３により指示される場合について例示した。しかしこれに限らず、天井部は、ロボットセルの天井部分として垂直多関節型ロボットを支持可能な剛性を有するものであれば、それを支える支柱の数は３本以下でも、５本以上でもよい。また支柱も、棒状の部材に限らず、面状、格子状の部材等であってもよい。これにより様々な支柱形状のロボットセルに対してこの垂直多関節型ロボットを天吊り設置することができるようになる。

・上各実施形態では、天井部２４が板状の矩形である場合について例示した。しかしこれに限らず、天井部は、ロボットセルの天井部分として垂直多関節型ロボットを支持可能な剛性を有するものであれば、その形状は円形でも、楕円形でも、多角形状でもよい。これによっても様々な天井形状のロボットセルに対してこの垂直多関節型ロボットを天吊り設置することができるようになる。

・上記第１の実施形態では、吊り支持具３０がベース接続部３１と天井接続部３２とから構成される場合について例示したが、これに限らず、吊り支持具は、ベースを天井部に傾けて取付けることができるのであれば、一体形成されていても、さらに複数の部品から構成されるのであってもよい。

・上記第１の実施形態では、吊り支持具３０がベース１１を天井部２４に傾けて取り付ける場合について例示したが、これに限らず、吊り支持具は、ベースを天井部に傾けずに取付けてもよい。

・上記各実施形態では、垂直多関節型ロボット１０をロボットセル２０の天井面を貫通するように天吊りする場合について例示した。しかしこれに限らず、この垂直多関節型ロボットを、建物の天井などであれ、天井面を貫通するように設置してもよい。これにより、天井面と、垂直多関節型ロボットの動作範囲との間の距離を短縮化させることができるようになる。

・また、この垂直多関節型ロボットを、建物の天井などに傾けて天吊り設置すれば、天井と垂直多関節型ロボットの動作範囲との相対位置関係を調節可能にすることができる。
・上記各実施形態では、垂直多関節型ロボット１０にベース１１に対してアーム部をオフセットさせるオフセット部１２Ａが設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、垂直多関節型ロボットには、オフセット部が設けられていなくてもよい。これによっても、ベースを天井面に貫通設置するようにすることで、天井面と垂直多関節型ロボットの動作範囲との間の距離を短縮化させることができるようになる。

・上記各実施形態では、垂直多関節型ロボットは６軸の垂直多関節型である場合について例示した。しかしこれに限らず、作業に必要な自由度が確保できるのであれば、垂直多関節型ロボットの軸数は、５軸以下でも、または、７軸以上でもよい。また、アーム部等の連結軸の向きや組み合わせも上記各実施形態の組み合わせのみに限定されない。これにより、多種多様の垂直多関節型ロボットを高い自由度の下で天吊り設置することができるようになる。

１０…垂直多関節型ロボット、１１…ベース、１１Ｃ…支持具接続部、１１Ｄ…接続面、１１ｈ…ねじ穴、１１Ｐ…位置決めピン、１２…ショルダー部、１２Ａ…オフセット部、１３…第１アーム、１４…第２アーム、１５…第３アーム、１６…手首、１７…フランジ、２０…ロボットセル、２１…足部、２２…作業台部、２２Ａ…作業面、２３…支柱、２４…天井部、２４Ｈ，２５…取り付け孔、３０，４０…吊り支持具、３１…ベース接続部、３１Ｂ，３２Ｂ，３３，４１，４２…ボルト、３１ｈ…貫通孔、３１ｊ…ねじ穴、３１ｋ，３１ｍ…長孔、３１ｎ…ガイド部、３１Ｐ…ピン孔、３１ｑ…長穴、３２…天井接続部、３２ｈ，３２ｊ…貫通孔、Ｃ１，Ｃ４，Ｃ６…中心軸、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５…回転軸。

Claims (9)

1. 複数のアームが重力方向に非平行な回転軸を有する関節を介して順に連結されて構成されるアーム部と、前記アーム部を支持する基台とを備えて天吊りされる垂直多関節型ロボットであって、
   前記基台の少なくとも一部が天井を貫通した状態で天井に設置される
   ことを特徴とする垂直多関節型ロボット。
2. 前記アーム部は、該アーム部を支持する位置が前記基台の中心線上からずれるオフセットを有して前記基台に支持されており、
   前記基台は、その中心線が天井面に対し傾きを有して前記天井に設置される
   請求項１に記載の垂直多関節型ロボット。
3. 前記基台は、前記天井面に対する中心線の傾きを維持し得る支持具を介して前記天井に設置される
   請求項２に記載の垂直多関節型ロボット。
4. 前記支持具は、前記基台の側面に当接する面と前記天井に当接する面とが直交する形状である
   請求項３に記載の垂直多関節型ロボット。
5. 前記支持具には、前記基台の中心線と前記天井面とのなす角を可変とする角度調整部が前記基台に当接する面に設けられている
   請求項４に記載の垂直多関節型ロボット。
6. 前記天井は、自立型の生産設備として自動化されたロボットセルの天井部分である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の垂直多関節型ロボット。
7. 前記基台は、前記ロボットセルの天井部分の中央部に支持される態様で設置される
   請求項６に記載の垂直多関節型ロボット。
8. 前記アーム部の動作範囲の中心が、前記ロボットセルの前記天井部分に対向する作業面の中央に設定される
   請求項６または７に記載の垂直多関節型ロボット。
9. 天井部分を有するとともに、該天井部分にロボットが天吊りされ、自立型の生産設備として自動化されたロボットセルであって、
   前記天井部分に天吊りされるロボットとして、請求項１〜８のいずれか一項に記載の垂直多関節型ロボットが採用されている
   ことを特徴とするロボットセル。

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