JP2021020258A - 搬送ロボット及び工作物搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型であり簡単且つ安価な構成で工作物の搬送が可能な搬送ロボット及び工作物搬送装置を提供する。【解決手段】第１アーム２４０は、その長手方向がモータ軸２３１の軸線方向に直交する姿勢に配置されて、第１端２４１がモータ軸２３１に固定され、第１プーリ２４３と、第２プーリ２４４と、第１ベルト２４５と、第２プーリ２４４に同軸固定される第１回転軸部材２４６とを備える。第２アーム２５０は、その長手方向が第１回転軸部材２４６の軸線方向に直交する姿勢に配置されて、第３端２５１が第１回転軸部材２４６に固定され、第３プーリ２５３と、第４プーリ２５４と、第２ベルト２５５と、第４プーリ２５４に同軸固定される第２回転軸部材２５６と、を備える。ハンド部２６０は、第２回転軸部材２５６に固定され、第１アーム２４０及び第２アーム２５０の姿勢変化に伴って同一姿勢で直線運動する。【選択図】図７

Description

本発明は、搬送ロボット及び工作物搬送装置に関する。

従来、工作物の搬送等にアーム型の搬送ロボットが広く用いられている（例えば、特許文献１等参照。）。このアーム型の搬送ロボットは、複数のアームと、複数の関節と、アーム毎に設けられたモータとを有し、各モータによって各アームを個別に回転駆動することで姿勢を自在に変化させて所望の動作が可能に構成されている。このような搬送ロボットは、直交する２以上の走行レールに沿って移動する直交ロボット（直交ローダとも称される）と比較すると、サイズを小さくできると共に、且つ動作の自由度を向上できるという利点がある。

特開２０１８−６９３７０号公報

しかしながら、アーム型の搬送ロボットは、複数のアームに対してそれぞれモータを設けて各アームを駆動する構成のため、構造が複雑になると共に、コストが高くなるという問題がある。一方、このような搬送ロボットは、姿勢を自在に変化させて様々な動作を行うことができる性能を有しているが、工作機械における工作物の比較的単純な搬送専用で使用する場合においては、オーバースペックとなっている場合もあると考えられる。

本発明は、小型であり簡単且つ安価な構成で工作物の搬送が可能な搬送ロボット及び工作物搬送装置を提供することを目的とする。

本発明に係る搬送ロボットは、ベース体と、長手方向の両端に第１端と第２端とを有し、前記第１端が前記ベース体に連結される第１アームと、長手方向の両端に第３端と第４端とを有し、前記第３端が前記第１アームの前記第２端に連結される第２アームと、前記第２アームの前記第４端に連結され、工作物を解放可能に保持する保持部とを備える搬送ロボットである。

そして、本発明に係る搬送ロボットは、前記ベース体に取り付けられてモータ軸を回転させるモータを備え、前記第１アームは、その長手方向と前記モータ軸の軸線方向とが交差する姿勢に配置されて、前記第１端が前記モータ軸に固定され、前記第１アームは、さらに、前記第１端に前記モータ軸と同軸に設けられて前記ベース体に固定される第１プーリと、前記第２端に回転可能に設けられる第２プーリと、前記第１プーリと前記第２プーリとの間に架け渡される第１ベルトと、前記第２プーリに同軸固定される第１回転軸部材と、を備え、前記第２アームは、その長手方向と前記第１回転軸部材の軸線方向とが交差する姿勢に配置されて、前記第３端が前記第１回転軸部材に固定され、前記第２アームは、さらに、前記第２端に固定される第３プーリと、前記第４端に回転可能に設けられる第４プーリと、前記第３プーリと前記第４プーリとの間に架け渡される第２ベルトと、前記第４プーリに同軸固定される第２回転軸部材と、を備え、前記保持部は、前記第２回転軸部材に固定され、前記第１アーム及び前記第２アームの姿勢変化に伴って直線運動する。

この構成によれば、モータがモータ軸を回転させると、第１端がモータ軸に固定された第１アームがモータ軸の軸線周りに旋回する。第１プーリは、ベース体に固定されているため、モータ軸の回転によって回転しない。第２端に回転可能に設けられた第２プーリは、第１ベルトを介して第１アームの旋回による回転力が伝達されてモータ軸の回転とは反対方向に回転する。このとき、第２プーリに同軸固定された第１回転軸部材は、第２プーリの回転と同一方向に回転する。これに伴い、第３端が第１回転軸部材に固定された第２アームは、第１アームとは反対方向に旋回する。第３プーリは、第２端に固定されているため相対回転位置は変化しない。第４端に回転可能に設けられた第４プーリは、第２ベルトを介して第２アームの旋回による回転力が伝達されて第２プーリの回転とは反対方向（すなわち、モータ軸の回転と同一方向）に回転する。このとき、第４プーリに固定される第２回転軸部材は、第４プーリの回転と同一方向に回転する。第２回転軸部材に固定された保持部は、第２回転軸部材によって第４プーリの回転と同一方向、すなわち第１アームの旋回方向と同一方向に旋回する。

つまり、本発明に係る搬送ロボットによれば、１個のモータによって、第１アーム及び第２アームの姿勢を変化させることで、保持部を同一姿勢で直線運動させることができる。よって、小型であり簡単且つ安価な構成で工作物を搬送することができるという効果を奏する。

本発明に係る工作物搬送装置は、上記搬送ロボットと、前記ベース体を、前記工作物に対する複数の作業位置に沿って移動させる移動機構とを備える。

この構成によれば、移動機構によりベース体を所望の作業位置に移動させることができると共に、１個のモータによって、第１アーム及び第２アームの姿勢を変化させることで、保持部を同一姿勢で直線運動させることができる。よって、小型であり簡単且つ安価な構成で、複数の作業位置間で工作物を搬送することができるという効果を奏する。

実施形態に係る工作物搬送装置を適用した加工システムの全体構成を示す正面図である。 加工システムの全体構成を示す右側面図である。 加工システムの全体構成を示す平面図である。 搬送ロボットの内部構造を正面視にて示す内部構造図である。 搬送ロボットのアーム本体の組み付け構造を示す分解斜視図である。 搬送ロボットのアーム伸長時における内部状態を側面視にて示す内部構造図である。 搬送ロボットのアーム屈曲時における内部状態を側面視にて示す内部構造図である。 パレット装置の外観を示す全体斜視図である。 パレット装置の送り機構の内部構造を側面視にて示す内部構造図である。 搬出パレットにおける工作物の送り出し動作の様子を示す動作説明図である。 搬送ロボットが搬入位置に位置する状態を示す工作機械の正面図である。 搬送ロボットが加工位置の真上に位置する状態を示す工作機械の正面図である。 搬送ロボットが工作物を加工位置へ搬送した状態を示す工作機械の正面図である。 搬送ロボットが工作物の搬出位置に位置する状態を示す工作機械の正面図である。 搬送ロボットがハンド部でパレット装置の動作レバーを押下する様子を示す工作機械の正面図である。

以下、本発明の搬送ロボット及び工作物搬送装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（１．加工システム１の全体構成）
本発明の搬送ロボット及び工作物搬送装置を適用した加工システム１の実施形態の全体構成について、図１〜図３を参照しつつ説明する。加工システム１は、研削盤１００と、研削盤１００において工作物Ｗの搬入位置Ｐ１、搬出位置Ｐ２及び加工位置Ｐ３の間で工作物Ｗの搬送を行う工作物搬送装置２００とを備えて構成される。尚、搬入位置Ｐ１、搬出位置Ｐ２及び加工位置Ｐ３は、Ｘ軸方向において左から右へ順に並んで位置している。また、搬入位置Ｐ１及び搬出位置Ｐ２は、Ｙ軸方向において研削盤１００より上方の高さに位置し、加工位置Ｐ３は研削盤１００のテーブル１２１上に位置している。

（２．研削盤１００の構成）
研削盤１００は、円筒研削盤であって、ベッド１０２に支持された工作物Ｗに対して砥石車１１１を相対移動させて研削加工を行う工作機械である。研削盤１００は、砥石台１１０と、Ｚ軸送り装置（図略）と、工作物支持装置１２０と、Ｘ軸送り装置（図略）と、制御装置１４０と、機体カバー１０３とを備えて構成される。

砥石台１１０は、砥石軸（図示せず）を介して回転可能に設けられる砥石車１１１を有している。砥石台１１０には、工作物Ｗを研削する砥石車１１１を回転駆動させる砥石回転駆動装置（図略）が設けられている。

また、砥石台１１０は、ベッド１０２の上面に配置され砥石車１１１の中心軸に直交する方向に延びる図示しないガイドレール上に案内支持されている。砥石車１１１は、Ｚ軸送り装置により、ベッド１０２の上面と平行で且つ工作物Ｗの径方向であるＺ軸方向（図１で紙面手前方向）に移動するようになっている。また、Ｚ軸送り装置のＺ軸モータ及び砥石回転駆動装置は、制御装置１４０により砥石車１１１のＺ軸方向への移動および砥石車１１１の回転数を制御される。

工作物支持装置１２０は、円柱状の工作物Ｗの中心軸の回りに回転可能となるように、工作物Ｗの両端を支持する。工作物支持装置１２０は、テーブル１２１と、主軸台１２２と、心押台１２３とを有する。テーブル１２１は、研削盤１００のベッド１０２の上面に配置され砥石車１１１の中心軸方向に延びる図示しないガイドレール上に案内支持されている。テーブル１２１は、Ｘ軸モータとＸ軸ボールねじとからなるＸ軸送り装置(図略)により、ベッド１０２の上面と平行で且つ工作物Ｗの軸方向であるＸ軸方向（図１左右方向）に移動するようになっている。

主軸台１２２および心押台１２３は、テーブル１２１の上面に対向して配置され工作物Ｗの一端または他端をそれぞれ支持している。主軸台１２２には、主軸回転駆動装置（図略）により回転する主軸１２７が備えられており、主軸１２７が回転駆動されることにより工作物Ｗが回転するように構成されている。また、主軸回転駆動装置は、制御装置１４０により主軸１２７の回転数や回転位相などを制御される。工作物Ｗは、テーブル１２１の移動方向（Ｘ軸方向）と平行な軸回りに回転可能に両端を支持されるとともに、主軸回転駆動装置により回転駆動される。

制御装置１４０は、加工プログラムの実行によって数値制御することで工作物Ｗを研削加工することができ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等を有するコンピュータを用いて構成されたＣＮＣ制御装置である。制御装置１４０は、Ｘ軸送り装置やＺ軸送り装置、砥石軸を回転駆動させる砥石回転駆動装置、主軸１２７を回転駆動させる主軸回転駆動装置が接続されていると共に、各種センサが接続されており、各センサからの信号を処理すると共に各部を制御するものである。尚、制御装置１４０は、加工プログラム等を入力するための入力手段や、処理内容や処理状況等を出力するための出力手段（ともに図示せず）を更に備えている。

制御装置１４０は、さらに、工作物搬送装置２００の制御をも行う。制御装置１４０は、具体的には、後述する走行用モータ２１５と接続され、ベース体２２１の走行制御を行う。また、制御装置１４０は、後述する旋回用モータ２３０と電気的に接続され、搬送ロボット２２０の旋回制御を行う。さらに、制御装置１４０は、後述するハンド部２６０と電気的に接続されて把持爪２６１の開閉制御を行う。尚、ハンド部２６０が、本発明における工作物を解放可能に保持する保持部を構成するものである。

機体カバー１０３は、鋼板等により構成され、研削盤１００の上述した各部全体の前後左右の側面と上面とで覆っている。機体カバー１０３は、工作物Ｗを加工位置Ｐ３へ出し入れするための開口１０４と、開口１０４を開閉自在に閉鎖するシャッタ１０５とを備えている。工作物Ｗの加工位置Ｐ３は、加工中の工作物Ｗが支持される主軸台１２２と心押台１２３との間である。シャッタ１０５は、工作物Ｗの加工位置Ｐ３へ供給されるクーラントが周囲に飛散することを防止するために設けられる。

（３．工作物搬送装置２００の構成）
次に、工作物搬送装置２００の構成について説明する。工作物搬送装置２００は、図１、図２に示すように、研削盤１００の上方、すなわち研削盤１００全体を覆う機体カバー１０３の上面に設けられて、工作物Ｗを搬入位置Ｐ１と、搬出位置Ｐ２と、加工位置Ｐ３との間で搬送する装置である。工作物搬送装置２００は、移動機構２１０と、搬送ロボット２２０と、パレット装置２７０とを備えて構成される。尚、以下の説明において、搬入位置Ｐ１と搬出位置Ｐ２とを包括して搬入搬出位置Ｐ１，Ｐ２とも称する。

（３．１ 移動機構２１０の構成及び作動）
移動機構２１０は、搬送ロボット２２０のベース体２２１を、Ｘ軸方向に移動させる機構である。移動機構２１０は、一対の支柱２１２と、走行台２１３と、走行用モータ２１５とを備えて構成される。

一対の支柱２１２は、機体カバー１０３の上面に左右一対で立設され、上下方向（Ｙ軸方向）に延在している。走行台２１３は、一対の支柱２１２上端間で左右方向（Ｘ軸方向）に延設されている。走行台２１３の前面には、２本の架設レール２１４が上下に間隔を隔てて設けられ、左右方向（Ｘ軸方向）に延設されている。

走行用モータ２１５は、搬送ロボット２２０のベース体２２１の前面に取り付けられている。走行用モータ２１５は、モータ軸２１７に取り付けられたピニオンギア２１８を回転させる。走行台２１３に取り付けられた複数の歯部を有するラック２１９は、ピニオンギア２１８と噛み合っている。走行用モータ２１５の回転により、ベース体２２１は、架設レール２１４に沿って水平なＸ軸方向に走行移動する。

（３．２ 搬送ロボット２２０の構成及び作動）
搬送ロボット２２０は、図４に示すように、ベース体２２１と、旋回用モータ２３０と、第１アーム２４０と、第２アーム２５０と、ハンド部２６０とを備えて構成される。ベース体２２１は、上述した通り、移動機構２１０によって架設レール２１４に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。旋回用モータ２３０は、ベース体２２１に取り付けられてモータ軸２３１を回転させる。旋回用モータ２３０は、モータ軸２３１をＸ軸方向に向けて配置される。

第１アーム２４０は、長手方向の両端に第１端２４１と第２端２４２とを有し、第１端２４１がベース体２２１に連結される。第２アーム２５０は、長手方向の両端に第３端２５１と第４端２５２とを有し、第３端２５１が第１アーム２４０の第２端２４２に連結される。尚、本明細書において、第１端２４１は、第１アーム２４０における長手方向における一方側の端面に隣接する側面を含む領域を指している。第２端２４２、第３端２５１及び第４端２５２も同様である。以下、第１アーム２４０と第２アーム２５０の構成について、図４乃至図７を参照しつつ具体的に説明する。

まず、第１アーム２４０のアーム本体の構造について、図５を参照しつつ説明する。第１アーム２４０は、図５に示すように、一対の金属板２４０ａを所定間隔で平行に向かい合わせて配置し、円筒状のピン及びピンの内周に螺合するボルトとからなる連結部材２４０ｐを用いて複数箇所で互いに連結することによりアーム本体が構成されている。金属板２４０ａは、レーザ加工機等によって所望の輪郭形状（本実施形態では長手方向両端が丸みを帯びた長尺形状）に加工されたものである。金属板２４０ａは、強度を確保可能な範囲であれば複数箇所で円形や三角形等の穴開け加工を施して軽量化を図る構成としてもよい。本実施形態における一対の金属板２４０ａを連結部材２４０ｐで連結してなる第１アーム２４０の構造によれば、従来の鋳物や溶接等によってシェル状に形成さる構造と比較して内部機構を観察しやすく、埃等がかかっても支障ない環境下で使用する場合、ベルトが切れた場合等、構成部品のメンテナンス性に優れているという利点がある。第２アーム２５０は、第１アーム２４０と同一長さで同一形状であり、アーム本体の構造は第１アーム２４０と同一であるため、詳細な説明を省略する。

次に、第１アーム２４０及び第２アーム２５０の内部構造について、図４、図６及び図７を参照しつつ説明する。第１アーム２４０は、その長手方向がモータ軸２３１の軸線方向に直交する姿勢に配置されて、第１端２４１がモータ軸２３１に固定される。第１アーム２４０は、第１端２４１にモータ軸２３１と同軸に設けられてベース体２２１に固定される第１プーリ２４３と、第２端２４２に回転可能に設けられる第２プーリ２４４とを備えている。第１アーム２４０は、さらに、第１プーリ２４３と第２プーリ２４４との間に架け渡される第１ベルト２４５と、第２プーリ２４４に同軸固定される第１回転軸部材２４６とを備えている。第１プーリ２４３と第２プーリ２４４との歯数比は、２：１である。よって、第１プーリ２４３と第２プーリ２４４との回転比は、１：２である。

第２アーム２５０は、その長手方向が第１回転軸部材２４６の軸線方向に直交する姿勢に配置されて、第３端２５１が第１回転軸部材２４６に固定される。第２アーム２５０は、第２端２４２に固定される第３プーリ２５３と、第４端２５２に回転可能に設けられる第４プーリ２５４とを備えている。第２アーム２５０は、さらに、第３プーリ２５３と第４プーリ２５４との間に架け渡される第２ベルト２５５と、第４プーリに同軸固定される第２回転軸部材２５６とを備えている。第３プーリ２５３と第４プーリ２５４との歯数比は、１：２である。よって、第３プーリ２５３と第４プーリ２５４との回転比は、２：１である。つまり、第１プーリ２４３、第２プーリ２４４及び第３プーリ２５３、第４プーリ２５４の回転比は、１：２：１である。

次に、ハンド部２６０の構成について説明する。ハンド部２６０は、工作物Ｗを解放可能に把持する部材であって、第２回転軸部材２５６にブラケット２５８を介して固定される。ハンド部２６０は、公知のエアチャックと称される装置であり、開閉可能な一対の把持爪２６１と、エアシリンダ２６２とを備えて構成される。ハンド部２６０は、制御装置１４０からの指令信号に基づいて、エアシリンダ２６２によって一対の把持爪２６１が開閉駆動されて、工作物Ｗを解放する開状態と、工作物Ｗを把持する閉状態とで切り換えられる。

次に、搬送ロボット２２０の各部の作動について説明する。制御装置１４０の指令によって旋回用モータ２３０が駆動されてモータ軸２３１を矢印Ａ方向（図７で時計回り）に回転させると、第１端２４１の側面がモータ軸２３１に固定された第１アーム２４０が、モータ軸２３１周りに矢印Ｂ方向（図７で時計回り）に旋回する。このとき、第１プーリ２４３は、ベース体２２１に固定されているため、モータ軸２３１の回転によって回転しない。

第２端２４２に回転可能に設けられた第２プーリ２４４は、第１ベルト２４５を介して第１アーム２４０の旋回による回転力が伝達されてモータ軸２３１の回転とは反対方向である矢印Ｃ方向に回転する。このとき、第２プーリ２４４に同軸固定された第１回転軸部材２４６は、第２プーリ２４４の回転と同一方向に回転する。

これに伴い、第３端２５１の側面が第１回転軸部材２４６に固定された第２アーム２５０は、第１回転軸部材２４６周りに第１アーム２４０とは反対方向の矢印Ｄ方向に旋回する。第３プーリ２５３は、第２端２４２に固定されているため、第２端２４２に対する相対回転位置は変化しない。ここで、第１プーリ２４３、第２プーリ２４４及び第３プーリ２５３の回転比は、１：２であるので、第２アーム２５０は、第１アーム２４０とは反対方向に２倍の角度で旋回することになる。

第４端２５２に回転可能に設けられた第４プーリ２５４は、第２ベルト２５５を介して第２アーム２５０の旋回による回転力が伝達されて第２プーリ２４４の回転とは反対方向の矢印Ｅ方向（すなわち、モータ軸２３１の回転と同一方向）に回転する。このとき、第４プーリ２５４に同軸固定される第２回転軸部材２５６は、第４プーリ２５４の回転と同一方向に回転する。第１プーリ２４３、第２プーリ２４４及び第３プーリ２５３、第４プーリ２５４の回転比は、１：２：１であるので、第２回転軸部材２５６にブラケット２５８を介して固定されたハンド部２６０は、第２回転軸部材２５６によって第４プーリ２５４の回転と同一方向、すなわち第１アーム２４０の旋回方向と同一方向に同一角度だけ旋回する。

つまり、搬送ロボット２２０は、１個の旋回用モータ２３０によって、第１、第２アーム２４０，２５０が姿勢変化することで、ハンド部２６０を同一姿勢で上下方向に直線運動させることができる。

（３．３ パレット装置２７０の構成及び作動）
次に、パレット装置２７０の構成について、図８〜図１０を中心に参照しつつ説明する。パレット装置２７０は、搬入パレット２７０ａと、搬出パレット２７０ｂと、動作レバー２８１を有する送り機構２８０とを備えて構成される。搬入パレット２７０ａは、棒状の工作物Ｗを１個ずつ載置可能なＶ字状の載置部が送り方向に沿って複数形成され、未加工の工作物Ｗを複数個載置させると共に、搬入位置Ｐ１に向かって１個ずつ順次送り出すための機構である。

具体的には、搬入パレット２７０ａは、載置台２７１ａと、送り台２７２ａとを有している。載置台２７１ａは、幅方向両側に設けられる一対の板状部材を有し、Ｖ字形状のヤゲンが同一ピッチで長手方向に複数形成されている。送り台２７２ａは、載置台２７１ａの幅方向内側に隙間を隔てて配置される一対の板状部材を有し、山形のヤゲンが載置台２７１ａのヤゲンと同一ピッチで複数形成されている。載置台２７１ａは、固定側の部材であり、動作しない。一方、送り台２７２ａは、可動側の部材であって、回転軸部材２７３ａが連結され、回転軸部材２７３ａの回転によって上下前後に旋回運動をするように構成されている。

搬出パレット２７０ｂは、搬入パレット２７０ａとは送り方向が逆になるようにＸ軸方向に並んで配置され、加工済みの工作物Ｗを搬出位置Ｐ２から１個ずつ順次送り出すことができる機構である。搬出パレット２７０ｂは、搬入パレット２７０ａと同一構成であるので、詳細な説明を省略する。尚、載置台２７１ｂが載置台２７１ａに、送り台２７２ｂが送り台２７２ａに、回転軸部材２７３ｂが回転軸部材２７３ａにそれぞれ対応している。

送り機構２８０は、動作レバー２８１の押下によって搬入パレット２７０ａに設けられる搬入側の回転軸部材２７３ａと、搬出パレット２７０ｂに設けられる搬出側の回転軸部材２７３ｂとを回転駆動する機構である。送り機構２８０は、頭部をなす動作レバー２８１と、動作レバー２８１の下方に延設されて複数の歯部を有するラック２８２と、ラック２８２の下部を上下動自在に収納する筐体２８３と、ラック２８２において動作レバー２８１と筐体２８３との間に介装されたスプリング２８４とを有している。筐体２８３の内部には、ピニオンギア２７４ａが固定された搬入側の回転軸部材２７３ａの端部と、ピニオンギア２７４ｂが固定された搬出側の回転軸部材２７３ｂの端部とが挿入されている。ピニオンギア２７４ａはラック２８２に隣接して配置され、ピニオンギア２７４ａの外周に形成された複数の歯部は、ラック２８２の複数の歯部と噛合している。ピニオンギア２７４ｂは、ピニオンギア２７４ａを挟んでラック２８２とは反対側に配置され、ピニオンギア２７４ｂの外周に形成された複数の歯部の一部はピニオンギア２７４ａの複数の歯部の一部と噛合している。

次に、パレット装置２７０の各部の作動について説明する。搬送ロボット２２０が、動作レバー２８１の真上で第１、第２アーム２４０，２５０を伸長させることにより、ハンド部２６０が下降して動作レバー２８１が押下されると、スプリング２８４の付勢力に抗してラック２８２が下方へスライド移動する。ラック２８２が下方へスライド移動するのに伴って、ラック２８２に噛合するピニオンギア２７４ａが、図９に矢印で示す反時計回りに回転する。これにより、ピニオンギア２７４ａに固定された搬入側の回転軸部材２７３ａが回転し、送り台２７２ａが上下前後に円弧運動を行うことで、載置台２７１ａのＶ字状の各溝に載置された未加工の工作物Ｗが、搬入位置Ｐ１に向かって図８に矢印で示す方向へ１個ずつ送られる。

同時に、ピニオンギア２７４ａに噛合するピニオンギア２７４ｂは、ピニオンギア２７４ａの回転によって駆動されて、図９に矢印で示す時計回りに回転する。これにより、ピニオンギア２７４ｂに固定された搬出側の回転軸部材２７３ｂが回転し、送り台２７２ｂが上下前後に円弧運動を行うことで、載置台２７１ｂのヤゲンの谷部に載置された加工済みの工作物Ｗが、搬出位置Ｐ２に向かって図８に矢印で示す方向へ１個ずつ送られる。ここで、図１０は、搬出パレット２７０ｂにおいて、搬出側の回転軸部材２７３ｂの回転により送り台２７２ｂが上下前後に円弧運動を行うことで、載置台２７１ｂのヤゲンの谷部に載置された加工済みの工作物Ｗが搬出位置Ｐ２方向へ１個ずつ送られる様子を示している。図１０では、送り台２７２ｂの旋回前の原位置を二点鎖線で示し、旋回端における位置を実線で示している。また、ａ点は、送り台２７２ｂの旋回前の原位置における工作物Ｗの中心を、ｂ点は同じく旋回端における工作物Ｗの中心をそれぞれ示している。送り台２７２ｂの旋回端において、工作物Ｗは送り台２７２ｂのヤゲンの谷部に支持され、転動することなく停止している。搬送ロボット２２０が動作レバー２８１の押下を解除すると、スプリング２８４によって動作レバー２８１が原位置に戻り、送り台２７２ｂも原位置へ戻る。ｂ点で転動停止していた工作物Ｗは、載置台２７１ｂのＳ斜面上を転動してｃ点で停止する。このように、工作物Ｗは、載置台２７１ｂのヤゲン上をａ点からｂ点を経てｃ点まで１ピッチ移動する。

（４． 加工システム１における工作物Ｗの搬送の流れ）
次に、加工システム１における工作物Ｗの搬送の流れの一例について、図１１〜図１５を中心に参照しつつ説明する。尚、初期状態では、加工システム１前面の図示しない窓部を介して、作業者によって搬入パレット２７０ａに未加工の工作物Ｗが予め載置されている。また、搬送ロボット２２０は、図１に示す初期位置で待機しているものとする。

まず、搬送ロボット２２０が、図１において左端の初期位置（搬入位置Ｐ１）に位置するとき、シャッタ１０５は機体カバー１０３上面の開口１０４を閉塞している。旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を伸長させてハンド部２６０を真下へ下降させ、エアシリンダ２６２により把持爪２６１を開閉することで未加工の工作物Ｗを把持した後、第１、第２アーム２４０、２５０を屈曲させて真上に上昇させて元の高さへ復帰させる（図１１参照）。

次に、搬送ロボット２２０を移動機構２１０によりＸ軸方向右方に向かって加工位置Ｐ３の真上まで移動させる。このとき、ベース体２２１に固定されたシャッタ１０５もＸ軸方向右側に向かって一体的に移動するため、機体カバー１０３の開口１０４は開放される（図１２参照）。

次に、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を伸長させて、開口１０４を通してハンド部２６０を垂直方向に真下へ下降させて工作物Ｗを加工位置Ｐ３へ搬送する（図１３参照）。そして、工作物Ｗが主軸台１２２と心押台１２３とで支持された後、エアシリンダ２６２により把持爪２６１を開放し、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を屈曲させて真上に上昇させて元の高さへ復帰した後、移動機構２１０により搬送ロボット２２０をＸ軸方向左側へ初期位置まで移動させる。このとき、ベース体２２１に固定されたシャッタ１０５もＸ軸方向左方に向かって一体的に移動するため、機体カバー１０３の開口１０４は閉塞される（図１参照）。このように機体カバー１０３の開口１０４がシャッタ１０５により閉塞された状態で、研削盤１００による工作物Ｗの加工が実行される。

研削盤１００による工作物Ｗの加工が終了すると、搬送ロボット２２０を移動機構２１０によりＸ軸方向右側に向かって加工位置Ｐ３の真上まで移動させる。次に、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を伸長させて、シャッタ１０５の移動により開放された開口１０４を通してハンド部２６０を加工位置Ｐ３まで下降させる。ハンド部２６０の把持爪２６１を閉鎖して加工済みの工作物Ｗを把持し、第１、第２アーム２４０、２５０を屈曲させて真上に上昇させて元の高さへ復帰した後、移動機構２１０により搬送ロボット２２０をＸ軸方向左側へ搬出位置Ｐ２の真上まで移動させる（図１４）。

次に、ハンド部２６０のエアシリンダ２６２により把持爪２６１を閉鎖して加工済みの工作物Ｗを把持し、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を伸長させてハンド部２６０を搬出位置Ｐ２まで下降させ、把持爪２６１を開放することにより、搬出パレット２７０ｂ上へ載置する。

続いて、把持爪２６１を閉鎖し、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を屈曲させてハンド部２６０を上昇させた後、搬送ロボット２２０を移動機構２１０によりＸ軸方向左側に向かって動作レバー２８１の真上まで移動させる。そして、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を伸長させて、ハンド部２６０の把持爪２６１下面で動作レバー２８１を押し下げる。これにより、搬出パレット２７０ｂに載置された加工済みの工作物Ｗは１個ずつ搬出位置Ｐ２側から送られ、同時に、搬入パレット２７０ａに載置された未加工の工作物Ｗは１個ずつ搬入位置Ｐ１側へ送られる。

次に、旋回用モータ２３０の駆動により第１、第２アーム２４０、２５０を屈曲させてハンド部２６０を上昇させた後、搬送ロボット２２０を移動機構２１０によりＸ軸方向左側に向かって搬入位置Ｐ１真上の初期位置に復帰させる。以降、加工システム１は、上述した動作を繰り返すことにより、未加工の工作物Ｗの搬入から、研削盤１００での加工、加工済みの工作物Ｗの搬出まで一連の処理を行うことができる。

（５．まとめ）
上述したように、本実施形態に係る搬送ロボット２２０によれば、１個の旋回用モータ２３０によって、第１、第２アーム２４０，２５０が姿勢変化することで、ハンド部２６０を直線運動させることができる。よって、小型であり簡単且つ安価な構成で工作物Ｗを搬送することができるという効果を奏する。

また、搬送ロボット２２０において、第１アーム２４０と第２アーム２５０とは軸支間距離Ｌが等しい。この構成によれば、第１アーム２４０の第１端２４１の真下でハンド部２６０を垂直に直線運動させることができる。さらに、第１プーリ２４３と第２プーリ２４４との回転比が１：２であり、第３プーリ２５３と第４プーリ２５４との回転比は、２：１である。この構成によれば、第１アーム２４０の所定方向に所定角度だけ旋回するとき、第２アーム２５０は反対方向に２倍の角度で旋回し、ハンド部２６０が第１アーム２４０と同一方向に同一角度で旋回するので、ハンド部２６０を同一姿勢で垂直に直線運動させることができる。

また、第１アーム２４０は、一対の金属板２４０ａを所定間隔で平行に向かい合わせて配置し、連結部材２４０ｐを用いて複数箇所で互いに連結することによりアーム本体が構成されている。第２アーム２５０も同様の構成である。よって、従来のアーム型ロボットにおいて、鋳物や溶接等によってアーム本体がシェル状に形成される構造と比較して、内部機構を観察しやすく、ベルト等の消耗部品を含む構成部品のメンテナンス性に優れている。

また、本実施形態に係る工作物搬送装置２００によれば、搬送ロボット２２０と、ベース体２２１を、工作物Ｗに対する複数の作業位置に沿って移動させる移動機構２１０とを備える。

この構成によれば、移動機構２１０により搬送ロボット２２０のベース体２２１を所望の作業位置に移動させることができると共に、１個の旋回用モータ２３０によって、第１、第２アーム２４０，２５０が姿勢変化することで、ハンド部２６０を直線運動させることができる。よって、小型であり簡単且つ安価な構成で、複数の作業位置間で工作物Ｗを搬送することができるという効果を奏する。

また、工作物搬送装置２００は、工作物Ｗを加工する工作機械としての研削盤１００に対して設置され、移動機構２１０は、ベース体２２１を研削盤１００における工作物Ｗの搬入搬出位置Ｐ１，Ｐ２と加工位置Ｐ３とに対応してＸ軸方向に移動させるように構成されている。つまり、工作物搬送装置２００は、移動機構２１０により工作物Ｗを水平方向（Ｘ軸方向）に搬送し、さらに搬送ロボット２２０により工作物Ｗを垂直方向（Ｙ軸方向）に搬送することができる。

また、研削盤１００は、周囲を覆う機体カバー１０３を備え、機体カバー１０３は、工作物Ｗを加工位置Ｐ３へ出し入れするための開口１０４と、開口１０４を開閉自在に閉鎖するシャッタ１０５とを備えている。シャッタ１０５は、ベース体２２１と連結され、ベース体２２１のＸ軸方向の移動に伴って開閉される。よって、シャッタ１０５の駆動源としてシリンダ装置や位置センサ等を別途設ける必要が無くなり、構成の簡単化並びに低コスト化を図ることができる。

さらに、工作物搬送装置２００は、搬入パレット２７０ａ及び搬出パレット２７０ｂと、これら搬入、搬出パレット２７０ａ，２７０ｂ上で工作物Ｗを搬入、搬出位置Ｐ１，Ｐ２に送り出す送り機構２８０とを有するパレット装置２７０を備えている。そして、送り機構２８０は、搬送ロボット２２０におけるハンド部２６０の動作によって駆動される。よって、送り機構２８０の駆動源を別途設ける必要が無くなり、構成の簡単化並びに低コスト化を図ることができる。

（６．変形例）
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、研削盤１００に対して本発明の工作物搬送装置２００を設置した加工システムの例を示したが、これには限られない。研削盤以外の各種工作機械に対して本発明の工作物搬送装置２００を適用することが可能である。また、上記実施形態では、搬送ロボット２２０を移動機構２１０と組み合わせて工作物搬送装置とした例を示したが、用途に応じて搬送ロボット２２０単体で用いる構成としてもよい。

上述した実施形態では、搬送ロボット２２０を下向きに配置し、工作物Ｗを垂直方向（Ｙ軸方向）に搬送する例を示したが、これには限られず、如何なる向きに配置してもよい。例えば、搬送ロボット２２０を横向きに配置し、工作物Ｗを水平方向（左右向き配置の場合はＸ軸方向、前後向き配置の場合はＺ軸方向）に搬送するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、移動機構２１０においてベース体２２１をＸ軸方向に走行移動させる構成は走行用モータ２１５、ピニオンギア２１８及びラック２１９を用いた上述した構成に限られず、例えば、ベース体２２１をボールねじ機構によりＸ軸方向に直線移動させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、第１プーリ２４３と第２プーリ２４４と回転比を１：２とし、第３プーリ２５３と第４プーリ２５４との回転比を２：１とした例を示したが、これには限られない。第１プーリ２４３と第２プーリ２４４との回転比がｍ：ｎであるとき、第３プーリ２５３と第４プーリ２５４との回転比が、ｎ：ｍとなるように設定すればよい。

また、上述した実施形態では、第１アーム２４０をその長手方向とモータ軸２３１の軸線方向とが直交する姿勢で配置する例を示したが、長手方向とモータ軸２３１の軸線方向とが交差する姿勢に配置すればよい。同様に、第２アーム２５０をその長手方向と第１回転軸部材２４６の軸線方向とが直交する姿勢に配置する例を示したが、長手方向と第１回転軸部材２４６の軸線方向とが交差する姿勢に配置すればよい。

また、上述した実施形態では、第２アーム２５０の第４端２５２に、工作物Ｗを解放可能に把持するハンド部２６０を連結する例を示したが、これには限られない。ハンド部２６０に代えて、工作物Ｗを解放可能に保持する保持部として、工作物Ｗを磁力やエアで吸着する吸着部や、工作物を係止するフック部等を設ける構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、第２プーリ２４４と、第１回転軸部材２４６と、第３プーリ２５３とをそれぞれ別体で設けて固定する構成としたが、これには限られない。例えば、第２プーリ２４４と第１回転軸部材２４６、或いは第１回転軸部材２４６と第３プーリ２５３をそれぞれ一体化する構成としてもよいし、１個のプーリが第２プーリ２４４、第１回転軸部材２４６及び第３プーリ２５３を兼ねる構成としてもよい。

Ｗ…工作物、Ｐ１…搬入位置、Ｐ２…搬出位置、Ｐ３…加工位置、１…加工システム、１００…研削盤（工作機械）、１０３…機体カバー、１０４…開口、１０５…シャッタ、２００…工作物搬送装置、２１０…移動機構、２２０…搬送ロボット、２２１…ベース体、２３０…旋回用モータ（モータ）、２３１…モータ軸、２４０…第１アーム、２４１…第１端、２４２…第２端、２４３…第１プーリ、２４４…第２プーリ、２４５…第１ベルト、２４６…第１回転軸部材、２５０…第２アーム、２５１…第３端、２５２…第４端、２５３…第３プーリ、２５４…第４プーリ、２５５…第２ベルト、２５６…第２回転軸部材、２６０…ハンド部（保持部）、２７０…パレット装置、２７０ａ…搬入パレット（パレット）、２７０ｂ…搬出パレット（パレット）、２８０…送り機構。

Claims (11)

1. ベース体と、
   長手方向の両端に第１端と第２端とを有し、前記第１端が前記ベース体に連結される第１アームと、
   長手方向の両端に第３端と第４端とを有し、前記第３端が前記第１アームの前記第２端に連結される第２アームと、
   前記第２アームの前記第４端に連結され、工作物を解放可能に保持する保持部と、
   を備える搬送ロボットであって、
   前記ベース体に取り付けられてモータ軸を回転させるモータを備え、
   前記第１アームは、その長手方向と前記モータ軸の軸線方向とが交差する姿勢に配置されて、前記第１端が前記モータ軸に固定され、
   前記第１アームは、さらに、
   前記第１端に前記モータ軸と同軸に設けられて前記ベース体に固定される第１プーリと、
   前記第２端に回転可能に設けられる第２プーリと、
   前記第１プーリと前記第２プーリとの間に架け渡される第１ベルトと、
   前記第２プーリに同軸固定される第１回転軸部材と、
   を備え、
   前記第２アームは、その長手方向と前記第１回転軸部材の軸線方向とが交差する姿勢に配置されて、前記第３端が前記第１回転軸部材に固定され、
   前記第２アームは、さらに、
   前記第２端に固定される第３プーリと、
   前記第４端に回転可能に設けられる第４プーリと、
   前記第３プーリと前記第４プーリとの間に架け渡される第２ベルトと、
   前記第４プーリに同軸固定される第２回転軸部材と、
   を備え、
   前記保持部は、前記第２回転軸部材に固定され、前記第１アーム及び前記第２アームの姿勢変化に伴って直線運動する、搬送ロボット。
2. 前記第１プーリと前記第２プーリとの回転比がｍ：ｎであるとき、前記第３プーリと前記第４プーリとの回転比は、ｎ：ｍである、請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記ｍは１であり且つ前記ｎは２である、請求項２に記載の搬送ロボット。
4. 前記第１アームと前記第２アームとは軸支間距離が等しい、請求項１乃至３の何れか一項に記載の搬送ロボット。
5. 前記第１アームは、その長手方向と前記モータ軸の軸線方向とが直交する姿勢に配置され、
   前記第２アームは、その長手方向と前記第１回転軸部材の軸線方向とが直交する姿勢に配置される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の搬送ロボット。
6. 前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ一対の金属板を所定間隔で平行に向かい合わせて配置し、連結部材を用いて複数箇所で互いに連結することによりアーム本体が構成される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の搬送ロボット。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の搬送ロボットと、
   前記ベース体を、前記工作物に対する複数の作業位置に沿って移動させる移動機構と、
   を備える、工作物搬送装置。
8. 前記工作物搬送装置は、前記工作物を加工する工作機械に対して設置され、
   前記移動機構は、前記ベース体を前記工作機械における前記工作物の搬入搬出位置と加工位置とに沿って移動させるように構成された、請求項７に記載の工作物搬送装置。
9. 前記工作機械は、周囲を覆う機体カバーを備え、
   前記機体カバーは、前記工作物を前記加工位置へ出し入れするための開口と、前記開口を開閉自在に閉鎖するシャッタと、
   を備え、
   前記シャッタは、前記ベース体と連結され、前記ベース体の移動に伴って開閉される、請求項８に記載の工作物搬送装置。
10. 前記工作物搬送装置は、さらに、
    未加工又は加工済みの前記工作物が載置されるパレットと、前記パレット上で前記工作物を前記搬入搬出位置に送り出す送り機構とを有するパレット装置を備え、
    前記送り機構は、前記搬送ロボットにおける前記保持部の動作によって駆動される、請求項８又は９に記載の工作物搬送装置。
11. 前記工作機械は、研削盤であり、
    前記工作物搬送装置は、前記研削盤の上方に配置され、
    前記移動機構は、前記研削盤の上方で前記ベース体を水平方向に移動するように構成され、
    前記搬送ロボットは、前記加工位置の真上位置と前記加工位置との間で前記工作物を垂直方向に搬送する、請求項８乃至１０の何れか一項に記載の工作物搬送装置。

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