JP2018015828A

JP2018015828A - 切断システム及び切断方法

Info

Publication number: JP2018015828A
Application number: JP2016146773A
Authority: JP
Inventors: 順英佐藤; Yorihide Sato
Original assignee: Able Corp
Current assignee: Able Corp
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: JP6099799B1

Abstract

【課題】多軸ロボット装置の腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け、障害物を避けながら切断刃を被切断物の設置場所に搬送できるとともに、被切断物を切断するとき、多軸ロボット装置の腕部の回転駆動等に影響されずに被切断物を真直ぐに切断することができる切断システム及び切断方法を提供する。【解決手段】切断システムは、円盤状の切断刃１００を被切断物であるカバー７の設置場所に搬送する切断用多軸ロボット装置１と、切断刃１００を直線駆動する切断刃駆動装置２と、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する切断刃姿勢制御装置３を有し、遠隔操作により、被切断物であるカバー７を切断することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔操作によって、切断刃を被切断物の設置場所へ搬送して、被切断物を切断する切断システム及び切断方法に関する。

従来から、多軸ロボット装置の腕部の先端に切断刃を取付けて、被切断物を切断する切断装置が知られている。この切断装置は多軸ロボット装置の腕部を上下駆動、左右駆動及び回転駆動させることができるので、作業現場に障害物が多数存在しても、障害物を避けながら切断刃を被切断物の設置場所へ搬送することができる。

ところで、従来の切断装置においては、円盤状の切断刃を使用した場合でも、多軸ロボット装置の腕部の上下駆動、左右駆動及び回転駆動により、障害物を避けながら切断刃を被切断物の設置場所へ搬送することができる。
しかしながら、被切断物を切断しようとした場合、特に多軸ロボット装置の腕部の関節の動き（回転運動）によって、腕部の先端が円弧を描く動きをするため、切断刃を正確に直線的に駆動させることができない。この状態で、被切断物を切断刃によって切断しようとすると、切断中に切断刃が浮き上がる動きをする。従って、被切断物を真直ぐに切断することが困難である。

本発明は、上述した従来の課題に鑑みてなされたものであり、多軸ロボット装置の腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け切断する場合において、障害物が多く存在する作業現場で障害物を避けながら切断刃を被切断物の設置場所に搬送できるとともに、被切断物を切断するとき、多軸ロボット装置の腕部の回転駆動等に影響されずに被切断物を真直ぐに切断することができる切断システム及び切断方法を提供することを目的とする。

上述した従来の課題を解決し、上述した目的を達成するため、本発明の切断システムは、腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け、前記腕部の駆動によって、前記切断刃を被切断物の設置場所へ搬送する切断用多軸ロボット装置と、前記切断刃を直線駆動して前記被切断物を切断する切断刃駆動装置と、前記切断刃の刃面が前記被切断物に対して直角となるように前記切断刃の姿勢を制御する切断刃姿勢制御装置と、前記各装置を外部から作動させる遠隔操作装置とを有することを特徴とする。

この構成によれば、障害物が多く存在する作業現場において、障害物を避けながら円盤状の切断刃を被切断位置に搬送できるとともに、切断刃により被切断物を真直ぐに切断することができる。

好適には、本発明は、前記切断システムにおいて、前記切断刃姿勢制御装置は、前記切断刃の刃面の姿勢を検出する水平器と、前記水平器を撮像する監視カメラを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、作業者が切断刃の姿勢を遠隔操作装置のモニター６０で確認することができる。したがって、作業者は切断状況をアナログで確認しながら制御することができるので、切断中でも切断刃の姿勢を細かに制御することができ、被切断物を真直ぐに切断することができる。

好適には、本発明は、前記切断システムにおいて、前記切断刃駆動装置は前記切断刃を駆動するラック・アンド・ピニオン機構を有することを特徴とする。
この構成によれば、切断刃を正確かつ確実に直線駆動することができる。したがって、切断刃の刃面が被切断物に対して直角となるように切断刃を駆動することができ、被切断物を切断刃によって真直ぐに切断することができる。

好適には、本発明は、前記切断システムにおいて、前記被切断物が切断されて切取られる部分を掴む把持装置と、前記把持装置を被切断物の設置場所に搬入・搬出する把持用多軸ロボット装置と、前記各装置を作動させる遠隔操作装置と有することを特徴とする。
この構成によれば、被切断物の切断される部分を掴んで切断することができるので、被切断物の切断部分に負荷が加わることはなく、スムーズに被切断物を切断し切取ることができる。

本発明の切断方法は、遠隔操作によって被切断物を切断する切断方法であって、円盤状の切断刃を切断用多軸ロボット装置の腕部の先端に取付け、前記腕部の駆動によって、前記切断刃を前記被切断物の設置場所に搬送する切断刃搬送工程と、前記切断刃の刃面が前記被切断物に対して直角となるように前記切断刃の姿勢を制御する切断刃姿勢制御工程と、前記切断刃を直線駆動させて前記被切断物を切断して切取る切断工程とを有し、前記切断工程は、前記被切断物を水平方向に切断する第１切断工程と、前記第１切断工程の切断方向と直交して前記被切断物を垂直に切断する第２切断工程とを有し、前記第１切断工程は前記第２切断工程より先に行われるとともに、前記被切断物を切断して切取る最後の工程で前記第２切断工程を行うことを特徴とする切断方法。

この方法によれば、被切断物において、切取られる部分の自重が被切断物における水平方向の切断部分に負荷として加わることを防ぐことができる。したがって、切断刃によって被切断物をスムーズに切断して、切取ることができる。

好適には、本発明は、前記切断方法において、被切断物が切断されて切取られる部分を掴む把持工程を有することを特徴とする。
この方法によれば、把持装置によって、被切断物の切取られる部分を掴みながら、被切断物を切断することができるので、切断時に、被切断物の切断部分に負荷が加わり、切断刃が噛むことを防ぐことができる。したがって、被切断物をスムーズに切断して、切取ることができる。

好適には、本発明は、前記切断方法において、被切断物が切断されて切取られた部分を搬送する回収工程を有することを特徴とする。
この方法によれば、把持装置の遠隔操作によって、被切断物の切取られた部分を掴んで回収することができるので、作業者が立ち入ることが困難な作業現場からでも切取られた部分を簡単に回収することができる。

本発明によれば、多軸ロボット装置の腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け切断する場合において、障害物が多く存在する作業現場で障害物を避けながら切断刃を被切断物の設置場所に搬送できるとともに、被切断物を切断するとき、多軸ロボット装置の腕部の回転駆動等に影響されずに被切断物を真直ぐに切断することができる切断システム及び切断方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る切断システムの概要を示すブロック図である。切断システムの概要を示す側面図である。切断用多軸ロボット装置を現場に設置したときの状態を示す斜視図である。切断用多軸ロボット装置の拡大斜視図である。切断用多軸ロボット装置を作業現場に搬送する吊り枠体の拡大斜視図である。切断刃駆動装置の拡大斜視図である。切断刃駆動装置において切断刃の取付け位置が変更された状態を示す拡大斜視図である。把持装置が把持用多軸ロボット装置に取付けられた状態を示す拡大側面図である。把持装置を示す拡大側面図である。切断刃駆動装置の他の例を示す斜視図である。切削装置が把持用多軸ロボット装置に取付けられている状態を示す斜視図である。切削装置の拡大斜視図である。本発明の実施形態のカバーの拡大斜視図である。カバーを水平方向から切断する状態を示す拡大斜視図である。カバーに開口部が形成された状態を示す拡大斜視図である。カバーにおいて、切断される部分を把持装置によって把持して切断している状態を示す拡大斜視図である。本発明の実施形態に係る切断方法を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態に係る切断システム及び切断方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る切断システムの概要を示すブロック図である。図２は、切断システムの概要を示す側面図である。図３は、切断用多軸ロボットを現場に設置したときの状態を示す斜視図である。図４は、切断用多軸ロボットの拡大斜視図である。図５は、切断用多軸ロボットを作業現場に搬送する吊り枠体７の拡大斜視図である。図６は、切断刃駆動装置の拡大斜視図であり、被切断物を垂直に切断するときの切断刃の支持状態を示す図である。図７は、切断刃駆動装置において切断刃の取付け位置が変更された状態を示す拡大斜視図である。図８は、把持装置が把持用多軸ロボット装置に取付けられた状態を示す拡大側面図である。図９は、把持装置を示す拡大側面図である。

本実施形態においては、被切断物である箱形状のカバー（以下、カバーという）７の切断を例としたものであるが、本発明の被切断物はカバー７の切断に限定されず、壁や屋根等の板材の切断にも適用される。

（切断システムの全体構成）
図１〜図５に示すように、切断システムは、腕部１Ａの先端に円盤状の切断刃１００を取付け、腕部１Ａの駆動によって、切断刃１００を被切断物であるカバー７の設置場所へ搬送する切断用多軸ロボット装置２と、切断刃１００を直線駆動する切断刃駆動装置２と、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する切断刃姿勢制御装置３と、カバー７が切断されて切取られる部分を掴む把持装置４と、把持装置４をカバー７の設置場所に搬送する把持用多軸ロボット装置５と、切断用多軸ロボット装置１、切断刃駆動装置２、切断刃姿勢制御装置３、把持装置４及び把持用多軸ロボット装置５を外部から作動制御する遠隔操作装置６を有している。

（切断用多軸ロボット装置）
図３に示すように、切断用多軸ロボット装置（以下、クローラーロボットという）１は基台１Ａ上の中央部分に設置されている。切断用多軸ロボット１の腕部１Ｂの先端には切断刃駆動装置２が取り付けられている。

図４示すように、クローラーロボット１は６関節を備えた６軸ロボットである。クローラーロボット１は、胴体部１Ｃを図４中矢印Ａ方向に水平に回転させる第１軸１ａと、胴体部１Ｃを前後（図１５中矢印Ｄ方向）に動かす第２軸１ｂと、腕部１Ｂを上下（図４中矢印Ｂ方向）に動かす第３軸１ｃと、腕部１ＢＡを図４中矢印Ｆ方向に回転させる第４軸１ｄと、腕部１Ｂの先端を上下（図４中矢印Ｇ方向）に振る第５軸１ｅと、腕部１Ｂの先端を図４中矢印Ｈ方向に回転させる第６軸１ｆを備えている。クローラーロボット１は、腕部１Ｂ及び胴体部１Ｃの動きによって腕部１Ｂの先端を上下駆動、左右駆動及び回転駆動することができる。
切断刃１００が、クローラーロボット１の腕部１Ａの先端に取付けられているので、腕部１０Ａの駆動によって、障害物を避けて切断刃１００をカバー７の設置場所へ搬送することができる。

クローラーロボット１の胴体部１Ｃには、第１監視用カメラ８Ａが取り付けられている。第１監視用カメラ８Ａは、切断刃１００をカバー７の設置場所に搬送するとき、搬送される切断刃１００の搬出状況を撮像するためのものである。第１監視用カメラ７Ａによって撮像される動画は遠隔操作装置６に設けられているモニター６０に映し出される。したがって、作業者はモニター６０を見ながら障害物を避けて切断刃１００を搬送することができる。

クローラーロボット１を作業現場に搬送するときは、図５に示す吊り枠体７を使用して行われる。
吊り枠体９は、四角形状の天井部９Ａと、天井部９Ａの四隅部に垂下形成されている４本の脚部９Ｂを有している。したがって、クローラーロボット１は天井部９Ａの下で各脚部９Ｂによって囲まれたスペースに位置する状態になる。
なお、各脚部９Ｂの基台１Ａ上への位置決め構造及び取付け構造は同一につき、以下の説明においては、１本の脚部９Ｂについて説明する。
脚部９Ｂの先端には第１嵌合体１０Ａが取り付けられており、第１嵌合体１０Ａを基台１Ａに取り付けられている第２嵌合体１０Ｂに嵌合させることにより脚部９Ｂを基台１Ａ上に位置決めすることができる。そして、第１嵌合体１０Ａと第２嵌合体１０Ｂとの間に設けられている取付け装置（図示は省略する）を作動させることにより脚部９Ｂの先端を基台１ａ上に取付け固定する。

２本の脚部９Ｂの基端には吊り枠体９が吊り下げられて脚部９Ｂの先端が基台１Ａ上の所定の位置に位置決めされる状態を確認するための第２監視用カメラ８Ｂ及び第３監視用カメラ８Ｃが取付けられている。各監視用カメラ８Ｂ、８Ｃによって撮像された動画は遠隔操作装置６に備えられているモニター６０に映し出される。したがって、作業者はモニター６０を見ながら吊り枠体９を吊り下ろし、基台１Ａの所定の位置に位置決めすることができる。
吊り枠体９が取り付けられたクローラーロボット１は天井部９Ａに取り付けられている吊り部９Ｃにワイヤー（図示は省略する）を取付け、ワイヤーを搬送クレーン（図示は省略する）によって引き上げることにより、クローラーロボット１を作業現場へ搬入する。

吊り枠体９の天井部９Ａの側面には脚部９Ｂの基台１Ａ上への位置決め完了を表示する４個のランプ１０Ａと、脚部９Ｂの基台１Ａ上への取り付け完了を表示する回転灯１０Ｂが取り付けられている。ランプ１０Ａ及び回転灯１０Ｂはカメラ専用クレーンクレーン１１の先端に取り付けられている第４監視用カメラ８Ｄによって撮像され、その動画がモニター６０に映し出される。したがって、作業者はモニター６０を見て、脚部９Ｂの基台１Ａ上への位置決め及び取付けの完了を確認することができる。
また、作業現場にクローラーロボット１を設置した後、取り付け装置の作動を解除することにより、脚部９Ｂを基台１Ａ上から取り外し、吊り枠体９だけを作業現場から搬出し回収する。

（切断刃駆動装置）
図６に示すように、切断刃駆動装置２はラック・アンド・ピニオン機構２０を備えている。ラック・アンド・ピニオン機構２０は、モータ部２０Ａと、モータ部２０Ａの駆動により回転させられるピニオン部２０Ｂと、ピニオン部２０Ｂの駆動により往復直線動させられるラック部２０Ｃとからなり、ピニオン部２０Ｂの回転をラック部２０Ｃにより直線動に変換する機構である。

ピニオン部２０Ｂはクローラーロボット１の腕部１Ｂの先端に取付けられており、切断刃１００はラック部２０Ｃの先端に取付けられている。切断刃１００はラック部２０Ｃの直線駆動により、図６中矢印Ｉ方向または矢印Ｊ方向に直線的に駆動される。したがって、切断刃１００がクローラーロボット１の腕部１Ｂの先端に取付けられていても、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７に対して直角となるように切断刃１００を駆動することができ、カバー７を切断刃１００によって真直ぐに切断することができる。なお、切断刃１００をラック部２０Ｃのもう一方の先端に取付けられたものであってもよい。この場合、カバー７の切断領域を広くすることができる。

切断刃１００は図６中矢印Ｇ方向へ駆動されると切断動作となり、図６中矢印Ｈ方向へ駆動されると切断退避動作となる。ラック部２０Ｃの先端側には切断刃１００の切断状況を撮像するための第５監視用カメラ８Ｅが取り付けられている。
クローラーロボット１の腕部１Ｂの先端に取付けられた切断刃駆動装置２のラック部２０Ｃの先端に切断刃１００を取付けることにより、障害物が多く存在して作業が行い難い作業現場に設置されているカバー７の位置に切断刃１００を搬送し、カバー７を真直ぐに切断することができる。

なお、切断刃駆動装置２は、図７に示すように、中途部が直角に折曲されたラック部２０Ｅ有し、切断刃１００はラック部２０Ｅの先端に取り付けられている。このようにラック部２０Ｅの中途部が折り曲げるものを使用することによって、カバー７の奥の位置の部分を切断刃１００によって切断することができる。

（切断刃姿勢制御装置）
図３に示すように、切断刃姿勢制御装置３はアウトリガー３０を備えている。アウトリガー３０は基台１Ａに取付けられるクローラーロボット１を水平に支持するためのものである。アウトリガー３０は４本の支持脚部３１を有し、支持脚部３１は、基台１Ａにおいて、吊り枠体９の脚部９Ｂが設置される近傍に開閉自在に取付けられている。クローラーロボット１が作業現場に設置されるとアウトリガー３０の各支持脚部３１が開かれ、クローラーロボット１が支持される構造となっている。なお、アウトリガー３０の各支持脚部３１はクローラーロボット１を搬送するときは、閉じられた状態になる。

基台１Ａ上にはクローラーロボット１を駆動制御するための制御ボックス８１が取付けられている。制御ボックス８１の上面にはクローラーロボット１の水平状態を検出するための第１水平器１２Ａが取り付けられている。アウトリガー３０の駆動により、クローラーロボット１の姿勢を水平に調整するときは、カメラ専用クレーン１１の先端に取り付けられている第４監視用カメラ８Ｄによって、第１水平器１２Ａを撮像する。第１水平器１２Ａの測定状態の画像はモニター６０に映し出される。したがって、作業者はモニター６０を見ながら、クローラーロボット１の水平調整を行うことができる。

図６は、カバー７を垂直に切断するときの切断刃駆動装置２を示す図であり、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７の切断面に対して垂直に支持されている状態を示している。切断刃姿勢制御装置３は、切断刃駆動装置２のピニオン部２０Ｂの上面に取付けられた第２水平器１２Ｂと、ラック部２０Ｃの先端側の上面に取付けられた第３水平器１２Ｃと、モータ制御部２０Ｄの上面に取付けられた第４水平器１２Ｄと、ラック部２０Ｃの先端の側面に取付けられた第５水平器１２Ｅを備えている。

図６に示すように、切断刃１００が垂直に支持されているとき、第２水平器１２Ｂと第３水平器１２Ｃの測定状態はカメラ専用クレーン１１の先端に取り付けられている第４監視用カメラ８Ｄによって撮像され、切断刃１００の垂直状態の姿勢がモニター６０に映し出される。したがって、作業者はモニター６０を見ながら切断刃１００の姿勢を調整することができ、切断刃１００の刃面１００Ａをカバー７の切断面に対して常に垂直となるように姿勢制御することができる。

また、カバー７を水平に切断するときは、クローラーロボット１の腕部１Ｂ及び胴体部１Ｃを動かして、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７の切断面に対して水平となるように切断刃駆動装置２の姿勢を変えて、切断刃１００を水平に支持する。このとき、第４水平器１２Ｄはモータ制御部２０Ｄの上面に位置するとともに、第５水平器１２Ｅはラック部２０Ｃの先端の上面に位置する状態になる。このとき、第４水平器１２Ｄと第５水平器１２Ｅはカメラ専用クレーン１１の先端に取り付けられている第４監視用カメラ８Ｄによって撮像され、その動画がモニター６０に映し出される。したがって、作業者は切断刃１００の姿勢をモニター６０で見ながら、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７の切断面に対して水平となるようにクローラーロボット１を操作して、切断刃１００の姿勢を調整することができる。

このように、回転運動を行うクローラーロボット１の腕部１Ｂの先端に切断刃１００が取付けられていても、切断刃１００の刃面１００Ａがカバー７の切断面に対して直角となるように、切断刃１００の姿勢を制御することができるので、切断時に切断刃１００がカバー７に噛むような現象が起きるようなことはなく、カバー７をスムーズに切断することができる。
したがって、クローラーロボット１の腕部１Ｂの回転駆動等に影響されずにカバー７を真直ぐに切断することができる

なお、第２水平器１２Ｂ、第３水平器１２Ｃ、第３水平器１２Ｄ及び第４水平器１２Ｅはクローラーロボット１を搬送する搬送クレーン（図示は省略する）の先端に取付けられている監視用カメラ（図示は省略する）を利用しても撮像することができる。

なお、基台１Ａ上には、クローラーロボット１、切断刃駆動装置２及び切断刃姿勢制御装置３と遠隔操作装置６との間を接続する通信ケーブル（図示は省略する）や電源ケーブル（図示は省略する）が巻回収納されるケーブルドラム８２が取付けられている。

（把持用多軸ロボット装置）
図２及び図８に示すように、搬送クレーン１３の先端には把持用多軸ロボット装置（以下、クレーンロボットという）５が取り付けられている。クレーンロボット５はクローラーロボット１と同じように６関節を備えた６軸ロボットである。クレーンロボット５の構成はクローラーロボット１の構成と同一につき詳細な説明は省略する。搬送クレーン１３の先端にはクローラーロボット１の水平状態と切断刃１００の姿勢を確認し調整するための第６監視用カメラ８Ｆ及び第７監視用カメラ８Ｇが取付けられている。

（把持装置）
把持装置４はクレーンロボット５の腕部５Ａの先端に取り付けられており、把持装置４は、搬送クレーン１３の回転操作によって、１８０度の範囲で水平方向に回転自在である。
把持装置４には、図９に示すように、開閉自在な一対の把持部４０を有し、把持部４０は油圧ピストン・シリンダ機構４１を構成するピストン部４２の先端に取付けられている。
カバー７の切断時において、切取られる部分を掴むときは、搬送クレーン１３によって把持装置４をカバー７の設置場所へ下ろし、把持部４０を閉じることによって切取られる第２ブロック７ｂの１部を掴む。また、カバー７の切取られた部分を回収するときは、搬送クレーン１３によって把持装置４を切取られた部分の位置へ下ろし、把持部４０を閉じることによって切取られた部分を掴み回収する。

把持装置４がカバー７の設置場所に下ろされる様子は、第６監視用カメラ８Ｆ及び第７監視用カメラ８Ｇで撮像される。また、その様子はクローラーロボット１に取り付けられている第８監視用カメラ８Ｈでも撮像される。第６監視用カメラ８Ｆ及び第７監視用カメラ８Ｇ及び第８監視用カメラ８Ｈにて撮像された動画はモニター６０に映し出される。したがって、作業者はモニター６０で把持装置４が下ろされる様子や把持部４０が掴む様子を確認しながら、搬送クレーン１３及び把持装置４を操作することができる。

第６監視用カメラ８Ｆ及び第７監視用カメラ８Ｇは、基台１Ａ上に取付けられている第１水平器１２Ａ及び切断刃駆動装置２に取付けられている第２水平器１２Ｂ、第３水平器１２Ｃ、第４水平器１２Ｄ及び第５水平器１２Ｅも撮像することができるように構成されている。
把持装置４の把持部４０のエッジ部分には切断刃（図示は省略する）が形成されており、把持部４０の開閉操作により、木の枝等の細い被切断物を切断できる構成となっている。

なお、カバー７が鉄板で形成されたものであった場合、把持装置４として、カバー７に電磁石を吸着させて把持するものを使用してもよい。
なお、本実施形態においては、図１０に示すように、クレーンロボット５の腕部５Ａの先端に切断刃駆動装置２を取り付けることができるようになっている。
切断刃駆動装置１４にも切断刃駆動装置２と同じように切断刃１００の刃面１００Ａが被切断物の切断面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する機能が備えられている。

切断刃１００でカバー７を切断するために、切断刃駆動装置２を搬送クレーン１３によって被切断物の設置場所へ下ろすとき、搬送クレーン１３の先端に取付けられている第６監視用カメラ８Ｆ及び第７監視用カメラ８Ｇとクローラーロボット１に取り付けられている第８監視用カメラ８Ｈは切断刃駆動装置２が下ろされる動作及び切断刃１００によってカバー７が切断される動作を撮像する。したがって、作業者はモニター６０で切断刃駆動装置２が下ろされ様子や切断刃１００で切断される様子をモニター６０で確認しながら、搬送クレーン１３及び切断刃駆動装置２を操作することができる。

また、本実施形態においては、図１１及び図１２示すように、クレーンロボット５の腕部５Ａの先端に切削装置１６が取付けられた構成となっている。
切削装置１６は水平腕部１６Ａと水平腕部１６Ａの先端に取付けられたドリル部１６Ａを有しており、作業現場に設置されている被切削物にドリル部１６Ｂで穴を開けるために使用される。
切削装置１６を搬送クレーン１３によって被切削物の設置位置へ下ろすとき、搬送クレーン１３の先端に取付けられている第６監視用カメラ８Ｆ及び第７監視用カメラ８Ｇ、そしてクローラーロボット１に取り付けられている第８監視用カメラ８Ｈで切削装置１６が下ろされる様子及びドリル部１６Ｂによって穴があけられる様子を撮像することができる。したがって、作業者はモニター６０で切削装置１６が下ろされ様子やドリル部１６Ｂで穴が開けられる様子を確認しながら、搬送クレーン１３及び切削装置１６を操作することができる。

（遠隔操作装置）
図２に示すように、遠隔操作装置６は、作業者が立ち入ることが困難な作業現場から離れた位置に設置された操作室や操作車両内に設けられている。
遠隔操作装置６とクローラーロボット１との間、遠隔操作装置６と切断刃駆動装置２との間、遠隔操作装置６と切断刃姿勢制御装置３との間、遠隔操作装置６と把持装置４との間、そして遠隔操作装置６とクレーンロボット５と間は通信ケーブル及び電源ケーブルによって接続されている。

上述した実施形態の切断システムによれば、クローラーロボット１の腕部１Ｂの先端に切断刃駆動装置２を介して円盤状の切断刃１００を取付け切断する場合において、障害物が多く存在する作業現場で障害物を避けながら切断刃１００をカバー７の設置場所へ搬送できるとともに、カバー７を切断するとき、クローラーロボット１の腕部１Ｂの回転駆動等に影響されずにカバー７を真直ぐに切断することができる

また、上述した実施形態の切断システムによれば、把持装置４の把持部４０によってカバー７の切取られる部分を掴みながら、カバー７を切断することができるので、切断刃１００がカバー７の切断部分で噛むようなことはなく、スムーズに切断することができる。

また、上述した実施形態の切断装置によれば、カバー７の切取られた部分を把持装置４の遠隔操作によって回収することができるので、作業者が立ち入ることが困難な作業現場からでもカバー７の切取られた部分を簡単に回収することができる。

（切断方法）
本発明の実施形態のカバー７は、図１３に示すように、平行に対向する第１側板７０と第２側板７１を有するとともに、各側板７０、７１と直角に交わるＬ字形状の第３側板７２と第４側板７３を有している。したがって、カバー７の内部は、第１側板７０と、第２側板７１と第３測板７２と第４側板７３によって囲まれ空間部が形成されている。また、カバー７は、第１天板７４と第２天板を７５有し、各天板７４、７５は第１側板７０及び第２側板７１と平行な第５側板７６によって連結されている。したがって、カバー７の内部の空間部は第１天板７４、第２天板７５及び第５側板７６によって蓋がされた状態になっている。
なお、図１３〜図１６において、カバー７の手前側を基準として、水平な横方向をＸ軸とし、Ｘ軸と直交して水平な横方向をＺ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交して垂直な下方向をＹ軸とする。

図１３〜図１６に従い、遠隔操作によって、カバー７を切断して、カバー７の一部を切り取る切断方法について説明する。
「ステップ１：ＳＴ１」
作業者は、遠隔操作装置６に備えられているモニター６０を見ながら、作業現場へ搬送されているクローラーロボット１の腕部１Ａの先端を自在に作動させて、切断刃駆動装置２に取付けられている切断刃１００を被切断物となるカバー７が設置されている場所に搬送する。
このとき、クローラーロボット１は切断刃１００が取り付けられている腕部１Ｂを上下駆動、前後駆動及び回転駆動させ、腕部１Ｂを自在に動かすことができる。したがって、作業現場において、多数存在する障害物を避けながら、切断刃１００をカバー７の設置場所へ正確かつ確実に搬送することができる。
なお、クローラーロボット１の腕部１Ｂの先端に切断刃１００を駆動する切断刃駆動装置２が取り付けられているが、クローラーロボット１の腕部１Ｂの操作により、障害物を避けながら搬送することができ、切断刃駆動装置２が切断刃１００の搬送の障害となることはない。

「ステップ２：ＳＴ２」
先ず、切断刃１００としては、図７に示すように、切断刃駆動装置２のラック部２０Ｅが水平方向に直角に折れ曲がり、切断刃１００がクローラーロボット１の前方に突き出て、切断刃１００の刃面１００Ａが垂直となるように支持されたもの使用する。
切断刃駆動装置２のピニオン部２０Ｂ及びラック部２０Ｅに取り付けられている水平器１２Ｂ及び１２Ｃの状態をカメラ専用クレーン１１の第４監視用カメラ８Ｄを介してモニター６０で確認しながら、切断刃１００の刃面１００Ａが第１天板７４の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ３：ＳＴ３」
次に、ラック部２０Ｃを駆動させて、切断刃１００を図１３中Ｘ軸方向に直線駆動させ、第１天板７４を第１ライン７４Ａに沿って切断する。次に、切断刃１００を一旦抜き取り、切断刃１００を図１３中Ｙ軸方向に駆動させ、第４側板７６を第１ライン７６に沿って切断する。次に、切断刃１００を一旦抜き取り、切断刃１００を図１３中Ｘ軸方向に駆動させ、第２天板７５を第１ライン７５Ａに沿って切断する。
なお、切断中においても、作業者はモニター６０を見ながら切断刃１００の刃面１００Ａが第１天板７４の板面、第４側板７６の板面、そして第２天板７５の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ４：ＳＴ４」
次に、切断刃１００をカバー７から一旦抜き取り、切断刃１００を図３に示すものに交換する。この時、切断刃１００は刃面１００Ａが図３に示す垂直状態から水平状態に支持される。

「ステップ２：ＳＴ２」
切断刃駆動装置２のピニオン部２０Ｂに取り付けられている第４水平器１２Ｄとラック部２０Ｃに取り付けられている第５水平器１２Ｅの測定状態をモニター６０で確認しながら、切断刃１００の刃面１００Ａが、図１４に示すように第３側板７２の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ３：ＳＴ３」
次に、ラック部２０Ｃを駆動させて、切断刃１００を図１３中Ｘ軸方向に直線駆動させ、第３側板７２を第１ライン７２Ａに沿って切断する。
次に、切断刃１００を第３側板７２から一旦抜き取り、切断刃１００を図１３中Ｚ軸方向に直線駆動させ、第１側板７０を第１ライン７０Ａに沿って切断する。
なお、切断中においても、作業者はモニター６０を見ながら切断刃１００の刃面１００Ａが第３側板７２の板面及び第１側板７０の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ４：ＳＴ４」
次に、クローラーンロボット１の腕部１Ｂを回転させて、切断刃１００の刃面１００Ａが第１天板７４の板面に対して垂直となるように切断刃１００の支持状態を変更させる。

「ステップ２：ＳＴ２」
次に、ピニオン部２０Ｂに取付けられている第２水平器１２Ｂ及びラック部２０Ｃの先端に取り付けられている第３水平器１２Ｃの測定状態をモニター６０で確認しながら、切断刃１００の刃面１００Ａが第１天板７４の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ３：ＳＴ３」
次に、ラック部２０Ｃを駆動させて、切断刃１００を図１３中Ｚ軸方向に直線駆動させ、第１天板７４を第２ライン７４Ｂに沿って切断する。
次に、切断刃１００を第１天板７４から一旦抜き取り、切断刃１００を図中Ｙ軸方向に直線駆動させて、第３側板７２を第２ライン７２Ｂに沿って切断する。次に、切断刃１００を第１側板７２から一旦抜き取り、切断刃１００を図１３中Ｚ軸方向に直線駆動させ、第２天板７５を第２ライン７５Ｂに沿って切断する。
なお、この切断中においても、作業者はモニター６０を見ながら切断刃１００の刃面１００Ａが第１天板７４の板面、第２天板７５の板面及び第３側板７２の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ４：ＳＴ４」
次に、切断刃１００をカバー７から一旦抜き取り、切断刃１００を図７に示すものに交換する。

「ステップ２：ＳＴ２」
切断刃駆動装置２のピニオン部２０Ｂに取付けられている第２水平器１２Ｂ及びラック部２０Ｃに取り付けられている第３水平器１２Ｃの測定状態を第４監視カメラ８Ｄで撮像し、その動画をモニター６０で確認しながら、切断刃１００の刃面１００Ａが第１側板７０の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

「ステップ３：ＳＴ３」
次に、ラック部２０Ｃを駆動させて、切断刃１００を図１３中Ｙ軸方向に直線駆動させ、第１側板７０を第２ライン７０Ｂに沿って切断する。
なお、切断中においても、作業者はモニター６０を見ながら切断刃１００の刃面１００Ａが第１側板７０の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

上述のように、カバー７の各側板７０Ｂ、７２、７６及び各天板７４、７５を切断することにより、第１側板７０の第１ライン７０Ａ及び第２ライン７０Ｂ、第３側板７２の第１ライン７２Ａ及び第２ライン７２Ｂ、第１天板７４の第１ライン７４Ａ及び第２ライン７４Ｂによって囲まれている第１ブロック７ａが切取られる。
なお、第１ブロック７ａが切取られるとき、先に、第３側板７２を水平な第１ライン７２Ａに沿って切断するとともに、第１側板７０を水平な第１ライン７０Ａに沿って切断し、最後に第１側板７０を垂直な第２ラインに沿って切断する。先に、第３側板７２を水平な第１ライン７２Ａに沿って切断するとともに、第１側板７０を水平な第１ライン７０Ａに沿って切断することにより、第１側板７０及び第３側板７２を水平に切断するときに、切り取られる第１ブロック７ａの自重が切断刃１００に直接負荷として作用することを防ぐことができる。したがって、切断刃１００が切断部分で挟み込まれるようなことはなく、第１ブロック７ａをスムーズに切取ることができる。

なお、第１天板７４を第１ライン７４Ａに沿って切断し、第５側板７６を第１ライン７６Ａに沿って切断し、第２天板７５を第１ライン７５Ａに沿って切断するときに、切断刃１００を交換することなく、第１の側板７０を第２ライン７０Ｂに沿って連続して切断して、最後に第３側板７２の第２ライン７２Ｂを切断するようにしても、第１ブロック７ａの自重が切断刃１００に直接負荷として作用することを防ぐことができ、第１ブロック７ａをスムーズに切取ることができる。

「ステップ２：ＳＴ３」
次に、切断刃１００として、図３に示したものを使用して、切断刃１００の刃面１００Ａが第３側板７２の板面に対して直角となるように支持する。次に、ピニオン部２０Ｂに取付けられている第２水平器１２Ｂ、及びラック部２０Ｃに取り付けられている第３水平器２０Ｃの測定状態をモニター６０で確認しながら、図１５に示すように、切断刃１００の刃面１００Ａが第２側板７２の板面に対して直角となるように切断刃１００を支持する。

「ステップ３：ＳＴ３」
次に、図１５及び図１６に示すように、カバー７において、第１ブロック７ａが切取られることにより開口形成された開口部７ｃへクレーンロボット５に取付けられた把持装置４を挿入し、把持部４０で第１天板７４の一部を掴む。
次に、把持部４０で第１天板７４の一部を掴んだ状態で、ラック部２０Ｃを駆動させて、切断刃１００を図１６中Ｙ軸方向に直線駆動させ、第３側板７２の第３ライン７２Ｃを切断する。
なお、切断中においても、作業者はモニター６０を見ながら切断刃１００の刃面１００Ａが第３側板７２の板面に対して直角となるように切断刃１００の姿勢を制御する。

上述のように、カバー７の第３側板７２、第５側板７６及び第１天板７４及び第２天板７５天板を切断することにより、第３側板７２の第１ライン７２Ａ、第２ライン７２Ｂ及び第３ライン７２Ｃ、第５側板７６の第１ライン７６Ａ、第１天板７４の第１ライン７４Ａ、及び第２天板７５の第１ライン７５Ａ及び第２ライン７５Ｂによって囲まれている第２ブロック７ｂが切取られる。
第２側板７２の第３ライン７２Ｃを切断するとき、把持部４０によって第１天板７４の一部が掴まれ支持されているので、切断時に第２ブロック７ｂの自重が偏って第３側板７２の切断部分（第３ライン７２Ｃ）に負荷として加わるようなことはなく、切断部分で切断刃１００が噛むことを防ぐことができる。したがって、第２ブロック７ｂをスムーズに切取ることができる。

「ステップ５：ＳＴ５」
第２ブロック７ａは予め把持部４０によって掴まれているので、切断後、第２ブロック７ｂは、そのまま、クレーンロボット５によってカバー７が設置されている場所から回収される。
また、先に、カバー７から切取られ、作業現場に置かれている第１ブロック７ａは把持部４０によって掴まれ、クレーンロボット５によって、カバー７が設置されている場所から回収される。

なお、本発明の切断方法によれば、第２ブロック７ｂを先に切取り、その後、把持装置４の把持部４０で第１ブロック７ａの第１天板７４の一部を掴んで、第１側板７０の第３ライン７０Ｃを最後に切断して、第１ブロック７ａを切取るようにしてもよい。

上述した実施形態の切断方法によれば、障害物が多く存在する作業現場において、障害物を避けながら切断刃１００をカバー７が設置されている場所に搬送できるとともに、切断刃１００に負荷を与えることなく、カバー７を真直ぐに切断して、カバー７から第１ブロック７ａ及び第２ブロック７ｂを切取ることができる。

また、上述した実施形態の切断方法によれば、把持装置４の把持部４０によって、カバー７の切り落とされる第２ブロック７ｂを掴みながら、カバー７を切断することができるので、切断時に第２ブロック７ｂの自重が偏って第３側板７２の切断部分に負荷として加わり、切断部分で切断刃１００が噛むことを防ぐことができる。したがって、カバー７をスムーズに切断して、第２ブロック７ｂを切取ることができる。

また、上述した実施形態の切断方法によれば、把持装置４を遠隔操作することによって、第１ブロック７ａ及び第２ブロック７ｂを回収することができるので、作業者が立ち入ることが困難な作業現場からでも各ブロック７ａ、７ｂを簡単に回収することができる。
なお、本発明の切断方法は、被切断物の切取られる部分を掴む工程及び被切断物の切取られた部分を回収する工程を含むものには限定されない。

このように、本発明の切断システム及び切断方法によれば、多軸ロボット装置の腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け切断する場合において、障害物が多く存在する作業現場で障害物を避けながら切断刃を被切断物の設置場所に搬送できるとともに、被切断物を切断するとき、多軸ロボット装置の腕部の回転駆動等に影響されずに被切断物を真直ぐに切断することができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明は、遠隔操作によって、切断刃を被切断物の設置場所へ搬送して、被切断物を切断する切断システム及び切断方法に適用される。

１・・・・・・・・・・・・・・クローラーロボット（切断用多軸ロボット装置）
２・・・・・・・・・・・・・・切断刃駆動装置
３・・・・・・・・・・・・・・切断刃姿勢制御装置
４・・・・・・・・・・・・・・把持装置
５・・・・・・・・・・・・・・クレーンロボット（搬送用多軸ロボット装置）
６・・・・・・・・・・・・・・遠隔操作装置
７・・・・・・・・・・・・・・カバー（被切断物）
７ａ・・・・・・・・・・・・・第１ブロック
７ｂ・・・・・・・・・・・・・第２ブロック
７Ａ〜７Ｈ・・・・・・・・・・第１〜第８監視用カメラ
１４Ａ〜１４Ｅ・・・・・・・・第１〜第５水平器
２０・・・・・・・・・・・・・ラック・アンド・ピニオン機構
１００・・・・・・・・・・・・円盤状の切断刃
１００Ａ・・・・・・・・・・・刃面

上述した従来の課題を解決し、上述した目的を達成するため、本発明の切断システムは、腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け、前記腕部の駆動によって、前記切断刃を被切断物の設置場所へ搬送する切断用多軸ロボット装置と、前記切断刃を直線駆動して前記被切断物を切断する切断刃駆動装置と、前記切断刃の刃面が前記被切断物に対して直角となるように前記切断刃の姿勢を制御する切断刃姿勢制御装置と、前記被切断物が切断されて切取られる部分を掴む把持装置と、前記把持装置を被切断物の設置場所に搬入・搬出する把持用多軸ロボット装置と、前記各装置を外部から作動制御させる遠隔操作装置とを有することを特徴とする。

また、この構成によれば、被切断物の切断される部分を掴んで切断することができるので、被切断物の切断部分に負荷が加わることはなく、スムーズに被切断物を切断し切取ることができる。

Claims

腕部の先端に円盤状の切断刃を取付け、前記腕部の駆動によって、前記切断刃を被切断物の設置場所へ搬送する切断用多軸ロボット装置と、
前記切断刃を直線駆動して前記被切断物を切断する切断刃駆動装置と、
前記切断刃の刃面が前記被切断物に対して直角となるように前記切断刃の姿勢を制御する切断刃姿勢制御装置と、
前記各装置を外部から作動制御させる遠隔操作装置と、
を有する切断システム。
前記切断刃姿勢制御装置は、前記切断刃の刃面の姿勢を検出する水平器と、前記水平器を撮像する監視カメラを備えている請求項１に記載の切断システム。
前記切断刃駆動装置は前記切断刃を駆動するラック・アンド・ピニオン機構を備えている請求項１又は請求項２に記載の切断システム。
前記被切断物が切断されて切取られる部分を掴む把持装置と、
前記把持装置を被切断物の設置場所に搬入・搬出する把持用多軸ロボット装置と、
前記各装置を作動させる遠隔操作装置と、
を有する請求項１〜請求項３に記載のいずれかに記載の切断システム。
遠隔操作によって被切断物を切断する切断方法であって、
円盤状の切断刃を切断用多軸ロボット装置の腕部の先端に取付け、前記腕部の駆動によって、前記切断刃を前記被切断物の設置場所に搬送する切断刃搬送工程と、
前記切断刃の刃面が前記被切断物に対して直角となるように前記切断刃の姿勢を制御する切断刃姿勢制御工程と、
前記切断刃を直線駆動させて前記被切断物を切断して切取る切断工程と、
を有し、
前記切断工程は、前記被切断物を水平方向に切断する第１切断工程と、前記第１切断工程の切断方向と直交して前記被切断物を垂直に切断する第２切断工程とを有し、前記第１切断工程は前記第２切断工程より先に行われるとともに、前記被切断物を切断して切取る最後の工程で前記第２切断工程を行うことを特徴とする切断方法。
前記被切断物が切断されて切取られる部分を掴む把持工程を有する請求項５に記載の切断方法。
前記被切断物が切断されて切取られた部分を搬送する回収工程を有する請求項５または請求項６のいずれかに記載の切断方法