JP2016190296A

JP2016190296A - ロボットシステム

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Publication number: JP2016190296A
Application number: JP2015071201A
Authority: JP
Inventors: 和重赤羽; Kazue Akaha
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-11-10
Also published as: US20160288339A1; US10173331B2; CN106002932A

Abstract

【課題】人間とロボットセルとの交換が簡単であるロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１が設けられているセル５とを含み、人間との共存が可能であるロボットセル５０を有し、ロボットセル５０の設置面積は、６３７，５００ｍｍ２未満であり、ロボットセル５０は、移動可能であることを特徴とする。また、ロボット１は、第ｎ（ｎは１以上の整数）回動軸周りに回動可能な第ｎアームと、第ｎアームに、前記第ｎ回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第（ｎ＋１）回動軸周りに回動可能に設けられた第（ｎ＋１）アームと、を有し、第ｎアームの長さは、第（ｎ＋１）アームの長さよりも長く、第（ｎ＋１）回動軸から見て、第ｎアームと前記第（ｎ＋１）アームとが重なることが可能であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットシステムに関するものである。

従来、ロボットアームを備えたロボットが知られている。ロボットアームは複数のアーム（アーム部材）が関節部を介して連結され、最も先端側（最も下流側）のアームには、エンドエフェクターとして、例えば、ハンドが装着される。関節部はモーターにより駆動され、その関節部の駆動により、アームが回動する。そして、ロボットは、例えば、ハンドで対象物を把持し、その対象物を所定の場所へ移動させ、組立等の所定の作業を行う。

このようなロボットとして、特許文献１には、複数のアームを有する双腕ロボットが開示されている。また、特許文献１には、前記双腕ロボットと、双腕ロボットを覆うカバーとを有するロボットセルについて開示されている。そして、特許文献１では、ロボットセルを複数配列することにより、製造ラインを構成することが可能であることが開示されている。

このように、ロボットセルにより製造ラインを構成できることから、近年、人間が作業している生産ラインにおいて、人間とロボットセルとを置き換えることが求められている。

特開２０１４−１８０７２３号公報

しかしながら、一般的に、ロボットセルを設置するための設置スペースは人間の作業スペースよりも大きいため、人間をロボットセルに置き換えようとする場合、製造ライン全体を大型化させるなど製造ライン全体の大掛かりな変更が必要であった。そのため、例えば、製造する製品の機種変更に伴って人間をロボットに置き換えようとすると、製造ライン全体を変更しなければならず、その変更に手間（特に、コストや時間）がかかるという問題があった。

本発明の目的は、人間とロボットセルとの交換が簡単であるロボットシステムを提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）
本発明のロボットシステムは、ロボットと、前記ロボットが設けられているセルとを含むロボットセルを有し、
前記ロボットセルの設置面積は、６３７，５００ｍｍ^２未満であり、
前記ロボットセルは、移動可能であることを特徴とする。

このような設置面積であれば、人間が作業する作業領域の大きさと同等あるいは同等以下であるため、人間とロボットセルとの交換を容易に行うことができる。このため、例えば製造ライン全体を変更するような大掛かりな変更をせずとも、人間とロボットセルとを交換することで、製造ラインを変更することができる。

（適用例２）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットは、
第ｎ（ｎは１以上の整数）回動軸周りに回動可能な第ｎアームと、
前記第ｎアームに、前記第ｎ回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第（ｎ＋１）回動軸周りに回動可能に設けられた第（ｎ＋１）アームと、を有し、
前記第ｎアームの長さは、前記第（ｎ＋１）アームの長さよりも長く、
前記第（ｎ＋１）回動軸から見て、前記第ｎアームと前記第（ｎ＋１）アームとが重なることが可能であることが好ましい。

これにより、第（ｎ＋１）アームの先端を第ｎ回動軸周りに１８０°異なる位置に移動させる場合にロボットが干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。これによって、セルの小型化を図ることができる。そのため、上記のようなロボットセルの設置面積であっても、前記移動の際に、ロボットがセルに干渉することをより抑制することができる。

（適用例３）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットは、前記セルに設けられた基台を備え、
前記第ｎアームは前記基台に設けられていることが好ましい。

これにより、基台に対して第ｎアームおよび第（ｎ＋１）アームを回動させることができる。

（適用例４）
本発明のロボットシステムでは、前記設置面積は、５００，０００ｍｍ^２未満であることが好ましい。

このような設置面積であると、人間とロボットセルとの交換をより簡単に行うことができる。このため、例えば製造ライン全体を変更するような大掛かりな変更をせずとも、人間とロボットセルとを交換することで、製造ラインをより容易に変更することができる。

（適用例５）
本発明のロボットシステムでは、前記設置面積は、４００，０００ｍｍ^２未満であることが好ましい。

（適用例６）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットセルには、前記ロボットセルの目的の設置位置に対する前記ロボットセルの位置を定める位置決め部が設けられていることが好ましい。

これにより、ロボットセルを目的の設置位置に配置することを容易に行うことができる。そのため、人間とロボットセルとの交換をより簡単に行うことができる。

（適用例７）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットセルを移動させる移動機構と、
前記移動機構の駆動を制御する移動制御部と、を備えていることが好ましい。

これにより、ロボットセルを自動で移動させることができ、また、ロボットセルを目的の設置位置により容易に配置することができる。そのため、人間とロボットセルとの交換をより簡単に行うことができる。

本発明のロボットシステムの第１実施形態を示す斜視図である。図１に示すロボットの正面図である。図１に示すロボットの概略図である。図１に示すロボットの側面図である。図１に示すロボットの側面図である。図１に示すロボットの動作を説明するための図である。図１に示すロボットの作業時の動作を説明するための図である。図１に示すロボットが有するロボットアームの先端部の移動経路を示す図である。図１に示すロボットシステムを用いた製造ラインの一例の一部を示す図である。図１に示すロボットシステムを用いた製造ラインの一例を示す図である。図１に示すロボットシステムの正面図である。図１に示すロボットセルに設けられた位置決め部を説明するための図である。本発明のロボットシステムの第２実施形態を示す図である。

以下、本発明のロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットシステムの第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットの正面図である。図３は、図１に示すロボットの概略図である。図４および図５は、それぞれ、図１に示すロボットの側面図である。図６は、図１に示すロボットの動作を説明するための図である。図７は、図１に示すロボットの作業時の動作を説明するための図である。図８は、図１に示すロボットが有するロボットアームの先端部の移動経路を示す図である。図９は、図１に示すロボットシステムを用いた製造ラインの一例の一部を示す図である。図１０は、図１に示すロボットシステムを用いた製造ラインの一例を示す図である。図１１は、図１に示すロボットシステムの正面図である。図１２は、図１に示すロボットセルに設けられた位置決め部を説明するための図である。なお、図１２では、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図を示している。

なお、以下では、説明の都合上、図１〜図７、図１１および図１２（ｂ）中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う（第２実施形態の図１３（ｂ）も同様）。また、図１〜図７、図１１および図１２（ｂ）中の基台側を「基端」または「上流」、その反対側（ハンド側）を「先端」または「下流」と言う（第２実施形態の図１３（ｂ）も同様）。また、図１〜図７、図１１および図１２（ｂ）中の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする（第２実施形態の図１３（ｂ）も同様）。

図１に示すロボットシステム１００は、セル５と、ロボット１とを含むロボットセル５０を有している。

このロボットシステム１００は、例えば、腕時計のような精密機器等を製造する製造工程等で用いることができる。また、ロボット１は、当該精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。

また、ロボットシステム１００は、図示しないロボット制御装置（制御部）を有している。ロボット制御装置は、セル５内に設けられていてもよく、また、ロボット１に内蔵されていてもよく、また、ロボットセル５０とは、別体であってもよい。また、ロボット制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）等で構成することができる。

〈セル〉
図１に示すように、セル５は、ロボット１を囲む枠体であり、移動可能に構成されており、移設を容易に行えるようになっている。このセル５内において、主に、ロボット１が組立等の作業を行う。

セル５は、セル５全体を例えば地面（床）等の設置スペースに設置させる４つの足部５４と、これら足部５４に支持されている作業台（台部）５２と、作業台５２上に設けられた枠体部５１と、枠体部５１内の上方に設けられた天井部５３と、を有している。

作業台５２の上面は、天井部５３に対向しており、ロボット１が部品の給材および除材等の作業を行うことができる作業面５２１となっている。

また、作業面５２１上には、枠体部５１が設けられている。枠体部５１は、鉛直方向に延びている４つの柱（支柱）５１１と、４つの柱５１１の上端に設けられた枠状の上部５１３とを有している。なお、隣り合う柱５１１同士の間（枠体部５１の側面部）および上部５１３には、例えば作業者や粉じん等の異物が枠体部５１内に侵入しないようにするために安全板（図示せず）が設置されていてもよい。

また、上部５１３の下方には、天井部（取付部）５３が設けられている。天井部５３は、ロボット１を支持する部材であり、本実施形態では四角形の板状（枠状）をなしている。天井部５３は、その４隅が枠体部５１の４つの柱５１１に支持されている。このような天井部５３の下面が天井面（取付面）５３１であり、この天井面５３１に後述するロボット１の基台１１が支持されている。

なお、上記の説明では、ロボット１が天井部５３に取り付けられていたが、ロボット１は、例えば上部５１３に取り付けられていてもよい。その場合には、上部５１３の下面または上面を、天井面（取付面）と捉えてもよい。また、セル５は、足部５４を有していなくてもよい。その場合には、作業台５２が、直接、設置スペースに設置されていてもよい。

〈ロボット〉
図２に示すように、ロボット１は、基台１１と、ロボットアーム１０とを有している。ロボットアーム１０は、第１アーム（第ｎアーム）１２、第２アーム（第（ｎ＋１）アーム）１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７（６つのアーム）と、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５および第６駆動源４０６（６つの駆動源）と、を備えている。なお、第６アーム１７の先端には、例えば、腕時計等のような精密機器、部品等を把持するハンド９１等のエンドエフェクターを着脱可能に取り付けることができるようになっている。

このロボット１は、基台１１と、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１６と、第６アーム１７とが基端側から先端側に向ってこの順に連結された垂直多関節（６軸）ロボットである。なお、以下では、第１アーム１２、第２アーム１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７をそれぞれ「アーム」とも言う。また、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５および第６駆動源４０６をそれぞれ「駆動源（駆動部）」とも言う。

図２に示すように、基台１１は、天井面５３１に固定される部分（取り付けられる部材）である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、複数本のボルトによる固定方法等を採用することができる。

なお、本実施形態では、基台１１の下部に設けられた板状のフランジ１１１が天井面５３１に取り付けられているが、基台１１の天井面５３１への取り付け箇所は、これに限定されず、例えば、基台１１の上面であってもよい。

また、基台１１には、後述する関節１７１が含まれていてもよく、また、含まれていなくてもよい（図３参照）。

図２に示すように、ロボットアーム１０は、基台１１に対して回動可能に支持されており、アーム１２〜１７は、それぞれ、基台１１に対し独立して変位可能に支持されている。

第１アーム１２は、屈曲した形状をなしている。第１アーム１２は、基台１１に接続され、基台１１から鉛直方向下方に延出した第１部分１２１と、第１部分１２１の下端から水平方向に延出した第２部分１２２と、第２部分１２２の第１部分１２１とは反対の端部に設けられ、鉛直方向に延出した第３部分１２３と、第３部分１２３の先端から水平方向に延出した第４部分１２４とを有している。なお、これら第１部分１２１、第２部分１２２、第３部分１２３および第４部分１２４は、一体で形成されている。また、第２部分１２２と第３部分１２３とは、図２の紙面手前から見て（後述する第１回動軸Ｏ１および第２回動軸Ｏ２の双方と直交する正面視で）、ほぼ直交（交差）している。

第２アーム１３は、長手形状をなし、第１アーム１２の先端部（第４部分１２４の第３部分１２３とは反対の端部）に接続されている。

第３アーム１４は、長手形状をなし、第２アーム１３の第１アーム１２が接続されている端部とは反対の端部に接続されている。

第４アーム１５は、第３アーム１４の第２アーム１３が接続されている端部とは反対の端部に接続されている。第４アーム１５は、互いに対向する１対の支持部１５１、１５２を有している。支持部１５１、１５２は、第５アーム１６との接続に用いられる。

第５アーム１６は、支持部１５１、１５２の間に位置し、支持部１５１、１５２に接続されることで第４アーム１５と連結している。

第６アーム１７は、平板状をなし、第５アーム１６の先端部に接続されている。また、第６アーム１７の先端部（第５アーム１６と反対側の端部）には、ハンド９１が着脱可能に装着される。ハンド９１としては、特に限定されず、例えば、複数本の指部（フィンガー）を有する構成のものが挙げられる。

なお、前述した各アーム１２〜１７の外装は、それぞれ、１つの部材で構成されていてもよいし、複数の部材で構成されていてもよい。

次に、図２および図３を参照しつつ、これらアーム１２〜１７の駆動とともに駆動源４０１〜４０６について説明する。なお、図３は、ロボット１の概略図を示しており、図２の右側から見た状態を示す。また、図３では、図２に示す状態からアーム１３〜１７を回動させた状態を示している。

図３に示すように、基台１１と第１アーム１２とは、関節（ジョイント）１７１を介して連結されている。関節１７１は、基台１１に連結された第１アーム１２を基台１１に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸（第ｎ回動軸）Ｏ１を中心に（第１回動軸Ｏ１周りに）回動可能となっている。第１回動軸Ｏ１は、基台１１が取り付けられた天井面５３１の法線と一致している。また、第１回動軸Ｏ１は、ロボット１の最も上流側にある回動軸である。この第１回動軸Ｏ１周りの回動は、モーター４０１Ｍを有する第１駆動源４０１の駆動によりなされる。また、第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０１Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０１を介してロボット制御装置により制御される。なお、第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０１Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。

また、第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節（ジョイント）１７２を介して連結されている。関節１７２は、互いに連結された第１アーム１２と第２アーム１３のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸（第（ｎ＋１）回動軸）Ｏ２を中心に（第２回動軸Ｏ２周りに）回動可能となっている。第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１と直交している。この第２回動軸Ｏ２周りの回動は、モーター４０２Ｍを有する第２駆動源４０２の駆動によりなされる。また、第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０２Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０２を介してロボット制御装置により制御される。なお、第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０２Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１に直交する軸と平行であってもよく、また、第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。

また、第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節（ジョイント）１７３を介して連結されている。関節１７３は、互いに連結された第２アーム１３と第３アーム１４のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して、水平方向と平行な第３回動軸Ｏ３を中心に（第３回動軸Ｏ３周りに）回動可能となっている。第３回動軸Ｏ３は、第２回動軸Ｏ２と平行である。この第３回動軸Ｏ３周りの回動は、第３駆動源４０３の駆動によりなされる。また、第３駆動源４０３は、モーター４０３Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０３Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０３を介してロボット制御装置により制御される。なお、第３駆動源４０３はモーター４０３Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０３Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。

また、第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節（ジョイント）１７４を介して連結されている。関節１７４は、互いに連結された第３アーム１４と第４アーム１５のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第４アーム１５は、第３アーム１４に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸Ｏ４を中心に（第４回動軸Ｏ４周りに）回動可能となっている。第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３と直交している。この第４回動軸Ｏ４周りの回動は、第４駆動源４０４の駆動によりなされる。また、第４駆動源４０４は、モーター４０４Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０４Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０４を介してロボット制御装置により制御される。なお、第４駆動源４０４はモーター４０４Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０４Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３に直交する軸と平行であってもよい、また、第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。

また、第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節（ジョイント）１７５を介して連結されている。関節１７５は、互いに連結された第４アーム１５と第５アーム１６の一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第５アーム１６は、第４アーム１５に対し、第４アーム１５の中心軸方向と直交する第５回動軸Ｏ５を中心に（第５回動軸Ｏ５周りに）回動可能となっている。第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４と直交している。この第５回動軸Ｏ５周りの回動は、第５駆動源４０５の駆動によりなされる。また、第５駆動源４０５は、モーター４０５Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０５Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０５を介してロボット制御装置により制御される。なお、第５駆動源４０５はモーター４０５Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０５Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよく、また、第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。

また、第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節（ジョイント）１７６を介して連結されている。関節１７６は、互いに連結された第５アーム１６と第６アーム１７の一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第６アーム１７は、第５アーム１６に対し、第６回動軸Ｏ６を中心に（第６回動軸Ｏ６周りに）回動可能となっている。第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５と直交している。この第６回動軸Ｏ６周りの回動は、第６駆動源４０６の駆動によりなされる。また、第６駆動源４０６の駆動は、モーター４０６Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０６Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０６を介してロボット制御装置により制御される。なお、第６駆動源４０６はモーター４０６Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０６Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよく、また、第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５に直交する軸と平行であってもよく、また、第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。

そして、このような駆動をするロボット１は、第６アーム１７の先端部に接続されたハンド９１で精密機器、部品等を把持したまま、アーム１２〜１７等の動作を制御することにより、当該精密機器、部品を搬送すること等の各作業を行うことができる。なお、ハンド９１の駆動は、ロボット制御装置により制御される。
以上、ロボット１の構成について簡単に説明した。

次に、図４、図５および図６を参照しつつ、アーム１２〜１７との関係について説明するが、表現等を変え、種々の視点から説明する。また、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７については、これらを真っ直ぐに伸ばした状態、換言すれば、図４および図５に示すように、第４回動軸Ｏ４と第６回動軸Ｏ６とが一致しているか、または平行である状態で考えることとする。

まず、図４に示すように、第１アーム１２の長さＬ１は、第２アーム１３の長さＬ２よりも長く設定されている。

ここで、第１アーム１２の長さＬ１とは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２回動軸Ｏ２と、第１アーム１２を回動可能に支持する軸受部６１（関節１７１が有する部材）の図４中の左右方向に延びる中心線６１１との間の距離である。また、第２アーム１３の長さＬ２とは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２回動軸Ｏ２と、第３回動軸Ｏ３との間の距離である。

また、図５に示すように、ロボット１は、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θを０°にすることが可能なように構成されている。すなわち、ロボット１は、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と第２アーム１３とが重なることが可能なように構成されている。そして、第２アーム１３は、角度θが０°の場合、すなわち、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と第２アーム１３とが重なった場合、第２アーム１３が第１アーム１２の第２部分１２２および天井面５３１に干渉しないように構成されている。

ここで、前記第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θとは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２回動軸Ｏ２と第３回動軸Ｏ３とを通る直線（第２回動軸Ｏ２の軸方向から見た場合の第２アーム１３の中心軸）６２１と、第１回動軸Ｏ１とのなす角度である（図４参照）。

また、図５に示すように、ロボット１は、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２アーム１３と、第３アーム１４とが重なることが可能なように構成されている。すなわち、ロボット１は、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４とが同時に重なることが可能なように構成されている。

また、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７の合計の長さＬ３は、第２アーム１３の長さＬ２よりも長く設定されている。これにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２アーム１３と第３アーム１４とを重ねたとき、第２アーム１３からロボットアーム１０の先端、すなわち、第６アーム１７の先端を突出させることができる。これによって、ハンド９１が、第１アーム１２および第２アーム１３と干渉することを防止することができる。

ここで、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７の合計の長さＬ３とは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第３回動軸Ｏ３と、第６アーム１７の先端との間の距離である（図５参照）。この場合、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７は、図５に示すような第４回動軸Ｏ４と第６回動軸Ｏ６とが一致しているか、または平行である状態である。

このようなロボット１は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、第１アーム１２を回動させず、第２アーム１３を回動させることにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て角度θが０°となる状態を経て、第２アーム１３の先端を第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させることが可能である。このため、ロボットアーム１０の先端（第６アーム１７の先端）を図６（ａ）に示す位置（第１位置）から、図６（ｃ）に示すように第１アーム１２と第２アーム１３とが重なった状態を経て、ロボットアーム１０の先端を図６（ａ）に示す位置とは第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる図６（ｅ）に示す位置（第２位置）に移動させることができる。これにより、第１回動軸Ｏ１の軸方向から見て、ハンド９１（ロボットアーム１０の先端）を直線上に移動させることができる。なお、この移動の際、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７は、それぞれ、必要に応じて回動させる。

次に、図６、図７および図８を参照しつつ、ロボット１が行う作業およびその作業の際におけるロボット１の動作の１例について説明する。ここでは、ロボット１が部品配置部７２に配置された部品（ワーク）４２に、部品供給部７１に配置されている部品（ワーク）４１を組み込む組立作業を行う際のロボット１の動作について説明する。なお、部品供給部７１および部品配置部７２は、図１では図示していないが、図７および図８に示すように作業面５２１上に設けられている。

まず、図７に示すように、ロボット１は、ハンド９１で、部品供給部７１に配置されている部品４１を把持する。

次に、ロボット１は、図７に示すように第２アーム１３が第１アーム１２とずれた状態から、第１アーム１２を回動させず、第２アーム１３および第３アーム１４を回動させることにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θが０°となる状態を経て、ハンド９１を第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させる（図６参照）。これにより、ハンド９１により把持している部品４１を部品配置部７２上に移動させる。なお、この際、微調整として、第１アーム１２、第５アーム１６および第６アーム１７のうちの任意のものを回動させてもよい。
そして、ロボット１は、部品配置部７２上の部品４２に部品４１を組み込む。

このようにして、ロボット１により部品４２に部品４１を組み込む作業を行うことができる。また、ロボット１は、前述した動作と逆の動作、すなわち、部品配置部７２上に位置するハンド９１を部品供給部７１に移動させる動作を行うことができる。そして、ロボット１は、部品４２に部品４１を組み込む作業を繰り返すことができる。

上記のようなロボットアーム１０の駆動により、ロボット１は、図８に示すように、ハンド９１を矢印５７、５８で示すように移動させる動作を行わずに、ハンド９１を矢印５６で示すように移動させる動作を行うことができる。すなわち、ロボット１は、第１回動軸Ｏ１の軸方向から見て、ハンド９１（ロボットアーム１０の先端）を直線上に移動させる動作を行うことができる。これにより、ロボット１が干渉しないようにするための空間を小さくすることができるため、セル５の小型化を図ることができる。このため、ロボットセル５０を設置するための設置スペースの面積（設置面積）、すなわちセル５の鉛直方向から見た面積Ｓを、従来よりも小さくすることができる。

具体的には、面積Ｓは、６３７，５００ｍｍ^２未満であり、好ましくは５００，０００ｍｍ^２未満であり、より好ましくは４００，０００ｍｍ^２未満であり、さらに好ましくは３６０，０００ｍｍ^２以下である。前述したようにロボット１が上記動作を行うことができるため、上記のような面積Ｓであっても、ロボットアーム１０をセル５に干渉しないように駆動させることができる。

また、上記上限値未満の面積Ｓは、人間が作業する作業領域の大きさとほぼ同等あるいは同等以下である。このため、面積Ｓが上記上限値未満であると、例えば、人間とロボットセル５０との交換を容易に行うことができる。なお、上記と逆の変更、すなわち、ロボットセル５０を人間に変更することも簡単に行うことができる。また、面積Ｓは１０，０００ｍｍ^２以上であるのが好ましい。これにより、ロボットセル５０内部のメンテナンスを容易にすることができる。

このような交換を容易に行うことができるため、例えば、図９（ａ）および図１０（ａ）に示すように、部品（図示せず）を搬送する支持台付コンベアー７０の周囲に人間５００を配置した製造ライン１０００から、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、支持台付コンベアー７０の周囲に人間５００とロボットセル５０とが共存している製造ライン１０００に変更することを簡単に行うことができる。また、前記交換が容易であるため、支持台付コンベアー７０および人間５００の各配置やこれらの位置関係の変更をせずとも、製造ライン１０００を変更することができる。また、前記交換が容易であるため、交換する数や、交換する箇所を問わず、人間５００とロボットセル５０とが共存している製造ライン１０００に変更することができる。

このように、上記上限値未満の面積Ｓであるロボットセル５０を有するロボットシステム１００であると、製造ライン１０００全体を変更するような大掛かりな変更をせずとも、製造ライン１０００を簡単に変更することができる。また、人間５００をロボットセル５０に交換しても製造ライン１０００の長さが長くなることを抑制することができる。

また、面積Ｓを小さくすることができることで、図８に示すように、セル５の幅Ｗを従来の幅ＷＸより小さく、具体的には、例えば、従来の幅ＷＸの８０％以下にすることができる。なお、本実施形態では、鉛直方向から見たときセル５が正方形をなしている。このため、本実施形態では、図８中の上下方向におけるセル５の幅（奥行き）Ｗと、図８中の左右方向におけるセル５の幅（横幅）Ｗとが同じであるが、これらは異なっていてもよい。その場合には、いずれかの幅Ｗを、例えば、従来の幅ＷＸの８０％以下にすることができる。

具体的には、幅Ｗは、８５０ｍｍ未満であるのが好ましく、７５０ｍｍ未満であるのがより好ましく、６５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい（図８および図１１参照）。これにより、上述した効果と同様の効果を十分に発揮することができる。なお、幅Ｗは、セル５の平均幅である。なお、幅Ｗは１００ｍｍ以上であるのが好ましい。これにより、ロボットセル５０内部のメンテナンスを容易にすることができる。

また、前述したように、ロボット１は、ロボットアーム１０の先端の高さをほぼ変化させずに（ほぼ一定のままで）ハンド９１を移動させることができる。このため、セル５の高さ（鉛直方向の長さ）Ｌを、従来の高さより低くすることができる（図１１参照）。具体的には、セル５の高さＬを、例えば従来の高さの８０％以下にすることができる。これにより、天井面５３１を低くすることができ、よって、ロボット１の重心の位置を低くすることができる。このため、ロボット１の動作により発生する振動を低減することができる。

具体的には、高さＬは、１，７００ｍｍ以下であるのが好ましく、１，０００ｍｍ以上１，６５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。前記上限値以下であると、セル５内でロボット１が動作した際の振動の影響をより一層抑制することができる。また、前記下限値以上であると、ロボット１が例えば作業面５２１に干渉するのを回避することができる。なお、上記の高さＬとは、セル５（足部５４を含む）の平均高さである。

次に、製造ライン１０００において、ロボットセル５０を支持台付コンベアー７０近傍の目的の設置位置に設置することについて説明する。

図１１に示すセル５は、フォークリフト（図示せず）等の搬送装置によって、持ち上げ搬送することができる。これにより、セル５を支持台付コンベアー７０近傍に搬送して、設置することができる。なお、支持台付コンベアー７０は、部品等を搬送するコンベアー７３と、コンベアー７３を支持する支持枠７４１と、支持枠７４１に接続され、支持台付コンベアー７０を地面等に設置するための複数の支持脚７４２とを有している。

上記のようにセル５を支持台付コンベアー７０近傍に設置する際、目的の設置位置にロボットセル５０をより容易に設置できるよう、ロボットセル５０には、４つの位置決め部８１が設けられている。

図１１および図１２に示すように、４つの位置決め部８１は、作業台５２の４つの側面のうち、支持台付コンベアー７０に臨む側面（図１１中の紙面手前側の側面）５２５の各角部に設けられている。これら位置決め部８１は、作業台５２から突出した一対の板部材８１１ａ、８１１ｂで構成されている。これら板部材８１１ａ、８１１ｂは、支持脚７４２の幅（鉛直方向から見た長さ）分、互いに離間している。これにより、板部材８１１ａ、８１１ｂにて支持脚７４２を鉛直方向から見て挟むことができる。

このような位置決め部８１を有することで、ロボットセル５０を支持台付コンベアー７０近傍の目的の設置位置により容易に配置することができる。そのため、前述した人間５００とロボットセル５０との交換をより簡単に行うことができる。また、板部材８１１ａ、８１１ｂにて支持脚７４２を鉛直方向から見て挟むことができるため、ロボットセル５０の図１２（ａ）における上下方向の移動（製造ラインの長さ方向の移動）を規制することができる。

なお、本実施形態では、位置決め部８１は４つ設けられていたが、位置決め部８１の数は特に限定されず任意である。また、位置決め部８１は板部材８１１ａ、８１１ｂで構成されていたが、例えば、板部材８１１ａ、８１１ｂのいずれか一方を備えていなくてもよい。また、位置決め部８１の構成は、図１２に示す構成に限定されない。例えば、ロボットセル５０に凸状部材が設けられており、支持台付コンベアー７０に前記凸状部材に対応する凹状部材が設けられている構成であってもよい。なお、ロボットセル５０に凹状部材が設けられ、支持台付コンベアー７０に凸状部材が設けられていてもよい。このような凹状部材と凸状部材を嵌め合わせることで、ロボットセル５０の位置決めを行ってもよい。

また、前述したように、ロボットセル５０は、フォークリフト等の搬送装置によって搬送することが可能であるが、ロボットセル５０にキャスター（図示せず）が設けられており、キャスターによって移動可能になっていてもよい。また、ロボットセル５０が自走するよう構成されていてもよい。その場合には、ロボットシステム１００は、ロボットセル５０を移動させる移動機構（図示せず）と、移動機構の駆動を制御する移動制御部（図示せず）と、ロボットセル５０の位置を把握する位置検出部（図示せず）とを有しているとよい。なお、移動機構としては、例えば、ロボットセル５０を移動させるローラー（車輪）およびモーター（駆動部）等を有する構成が挙げられる。また、移動制御部としては、例えば、ＣＰＵが内蔵されたパーソナルコンピューター等を有する構成が挙げられる。また、位置検出部としては、例えば、電子カメラ等の撮像部や、光学式センサー等が挙げられる。なお、位置検出部は、ロボットセル５０に設けられていてもよく、支持台付コンベアー７０に設けられていてもよい。また、位置検出部は、ロボットセル５０および支持台付コンベアー７０の双方の位置を把握することができれば、ロボットセル５０および支持台付コンベアー７０以外の箇所に設けられていてもよい。このような構成により、位置検出部にて支持台付コンベアー７０に対するロボットセル５０の相対位置を検出し、その検出結果に基づいて移動機構の駆動を移動制御部により制御する。これにより、ロボットセル５０を目的の設置位置へと自走させることができる。このような構成によっても、ロボットセル５０を目的の設置位置に、より容易に移動させ配置することができるため、人間５００とロボットセル５０との交換をより簡単に行うことができる。

＜第２実施形態＞
図１３は、本発明のロボットシステムの第２実施形態を示す図である。なお、図１３では、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図を示している。また、図１３は、図１２に対応しており、ロボットシステムとともに、支持台付コンベアーが図示されている。

以下、この図を参照して第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態のロボットシステムでは、位置決め部の構成が異なる以外は、前述した実施形態と同様である。

図１３に示すロボットシステム１００が有する位置決め部８２は、作業台５２の側面５２５の上側角部に設けられている。

位置決め部８２は、側面視でＬ字状に屈曲した形状をなしている。この位置決め部８２は、鉛直方向に沿って延出し、作業台５２に固設されている部分８２１と、作業台５２から水平方向に沿って延出した部分８２２とを有している。そして、部分８２２の高さが、支持枠７４１の高さよりも高くなっている。

このような位置決め部８２は、ロボットセル５０を支持台付コンベアー７０の近傍に配置する際の目印として機能する。例えば、支持台付コンベアー７０の支持脚７４２に対する部分８２２の位置を確認しながら、ロボットセル５０を設置することで、支持台付コンベアー７０近傍の目的の設置位置にロボットセル５０をより容易に設置することができる。

なお、支持台付コンベアー７０に、目的の設置位置を把握するための目印が設けられていてもよい。また、目的の位置に対する目印として位置決め部８２を設ける際には、位置決め部８２の構成は図１３に示す構成に限定されず、目印としての機能を発揮するものであればいかなる構成であってもよい。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明のロボットシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前記実施形態では、ロボットが有するロボットアームの回動軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回動軸の数は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。また、前記実施形態では、ロボットが有するアームの数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットが有するアームの数は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、または、７つ以上でもよい。

また、前記実施形態では、ロボットが有するロボットアームの数は、１つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットが有するロボットアームの数は、例えば、２つ以上でもよい。すなわち、ロボットは、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。

また、前記実施形態では、１つのセル内に１つのロボットを有する形態について説明したが、１つのセル内に配置するロボットの数は、これに限定されず、２つ以上であってもよい。

また、前記実施形態では、ロボットの基台を固定する箇所である取付面として、天井面を挙げたが、取付面は、これに限定されない。取付面は、例えば、天井部の上面、枠体の上部の下面や上面、柱部、作業面等であってもよい。

また、前記実施形態では、特許請求の範囲に規定した第ｎ回動軸、第ｎアーム、第（ｎ＋１）回動軸、第（ｎ＋１）アームの条件（関係）について、ｎが１の場合、すなわち、第１回動軸、第１アーム、第２回動軸、第２アームにおいて、その条件を満たす場合について説明したが、本発明では、これに限らず、ｎは、１以上の整数であり、ｎが１以上の任意の整数において、前記ｎが１の場合と同様の条件を満たしていればよい。したがって、例えば、ｎが２の場合、すなわち、第２回動軸、第２アーム、第３回動軸、第３アームにおいて、前記ｎが１の場合と同様の条件を満たしていてもよく、また、ｎが３の場合、すなわち、第３回動軸、第３アーム、第４回動軸、第４アームにおいて前記ｎが１の場合と同様の条件を満たしていてもよく、また、ｎが４の場合、すなわち、第４回動軸、第４アーム、第５回動軸、第５アームにおいて前記ｎが１の場合と同様の条件を満たしていてもよく、また、ｎが５の場合、すなわち、第５回動軸、第５アーム、第６回動軸、第６アームにおいて前記ｎが１の場合と同様の条件を満たしていてもよい。

また、前記実施形態では、垂直多関節ロボットを例に説明したが、本発明のロボットシステムが有するロボットは、これに限定されず、例えば、水平多関節ロボット等いかなる構成のロボットであってもよい
また、前記実施形態では、部品等を搬送する装置として支持台付コンベアーを備える製造ラインについて説明したが、部品等を搬送する装置は、これに限定されない。

１００‥‥ロボットシステム
１１１‥‥フランジ
１‥‥ロボット
１０‥‥ロボットアーム
１１‥‥：基台
１２‥‥第１アーム
１２１‥‥第１部分
１２２‥‥第２部分
１２３‥‥第３部分
１２４‥‥第４部分
１３‥‥第２アーム
１４‥‥第３アーム
１５‥‥第４アーム
１５１、１５２‥‥支持部
１６‥‥第５アーム
１７‥‥第６アーム
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６‥‥関節
５０‥‥ロボットセル
５‥‥セル
５１‥‥枠体部
５１１‥‥柱（支柱）
５１３‥‥上部
５２‥‥作業台
５２１‥‥作業面
５２５‥‥側面
５３‥‥天井部
５３１‥‥天井面
５４‥‥足部
４１‥‥部品
４２‥‥部品
５６、５７、５８‥‥矢印
６１‥‥軸受部
６１１‥‥中心線
６２１‥‥直線
７１‥‥部品供給部
７２‥‥部品配置部
７０‥‥支持台付コンベアー
７３‥‥コンベアー
７４１‥‥支持枠
７４２‥‥支持脚
８１‥‥位置決め部
８１１ａ、８１１ｂ‥‥板部材
８２‥‥位置決め部
８２１．８２２‥‥部分
９１‥‥ハンド
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６‥‥モータードライバー
４０１‥‥第１駆動源
４０１Ｍ‥‥モーター
４０２‥‥第２駆動源
４０２Ｍ‥‥モーター
４０３‥‥第３駆動源
４０３Ｍ‥‥モーター
４０４‥‥第４駆動源
４０４Ｍ‥‥モーター
４０５‥‥第５駆動源
４０５Ｍ‥‥モーター
４０６‥‥第６駆動源
４０６Ｍ‥‥モーター
５００‥‥人間
１０００‥‥製造ライン
Ｊ１、Ｊ２‥‥回動軸
Ｌ‥‥高さ
Ｏ１‥‥第１回動軸
Ｏ２‥‥第２回動軸
Ｏ３‥‥第３回動軸
Ｏ４‥‥第４回動軸
Ｏ５‥‥第５回動軸
Ｏ６‥‥第６回動軸
Ｓ‥‥面積
θ‥‥角度
Ｗ、ＷＸ‥‥幅
Ｌ‥‥高さ

Claims

ロボットと、前記ロボットが設けられているセルとを含むロボットセルを有し、
前記ロボットセルの設置面積は、６３７，５００ｍｍ^２未満であり、
前記ロボットセルは、移動可能であることを特徴とするロボットシステム。
前記ロボットは、
第ｎ（ｎは１以上の整数）回動軸周りに回動可能な第ｎアームと、
前記第ｎアームに、前記ｎ回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第（ｎ＋１）回動軸周りに回動可能に設けられた第（ｎ＋１）アームと、を有し、
前記第ｎアームの長さは、前記第（ｎ＋１）アームの長さよりも長く、
前記第（ｎ＋１）回動軸から見て、前記第ｎアームと前記第（ｎ＋１）アームとが重なることが可能である請求項１に記載のロボットシステム。
前記ロボットは、前記セルに設けられた基台を備え、
前記第ｎアームは前記基台に設けられている請求項２に記載のロボットシステム。
前記設置面積は、５００，０００ｍｍ^２未満である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記設置面積は、４００，０００ｍｍ^２未満である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記ロボットセルには、前記ロボットセルの目的の設置位置に対する前記ロボットセルの位置を定める位置決め部が設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記ロボットセルを移動させる移動機構と、
前記移動機構の駆動を制御する移動制御部と、を備えている請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボットシステム。