JP2024077676A - ロボット固定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットおよびその制御装置を複数の工程で用いる場合に、各工程の床に架台を高精度で堅固にかつ簡単に固定することが可能なロボット固定システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかるロボット固定システム(固定システム100)の構成は、ロボット110と、ロボット110の動作を制御する制御装置102と、少なくともロボット110および制御装置102が積載される架台120と、建物の床10に取り付けられ架台120が固定されるアンカープレート140と、アンカープレート140から上方に突出するピン142と、架台120に形成されピンが嵌入される位置決め穴(位置決め穴136a)と、を備え、アンカープレート140は、建物の床10の異なる位置に複数配置されており、架台120が異なる位置に配置自在となっている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明にかかるロボット固定システム(固定システム100)の構成は、ロボット110と、ロボット110の動作を制御する制御装置102と、少なくともロボット110および制御装置102が積載される架台120と、建物の床10に取り付けられ架台120が固定されるアンカープレート140と、アンカープレート140から上方に突出するピン142と、架台120に形成されピンが嵌入される位置決め穴(位置決め穴136a)と、を備え、アンカープレート140は、建物の床10の異なる位置に複数配置されており、架台120が異なる位置に配置自在となっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、ロボットおよび制御装置を架台ごと建物の床に固定するロボット固定システムに関する。
近年、工場等の生産現場において産業用ロボット(以下、単にロボットと称する)が用いられている。ロボットは、一か所に固定して設置されて単一の工程の作業を行うことが多い。しかしながら、多品種少量生産で様々な作業の自動化に対応するため、産業用ロボットの設置位置を一か所に限定せず、別の工程の作業箇所に適宜移動して使用するケースが増えてきている。
移動可能なロボットとしては、例えば特許文献1にロボット一体型移動システムが開示されている。特許文献1のロボット一体型移動システムは、ロボット本体と、架台と、マニピュレータと、ロボット用コントローラとを備えている。特許文献1のロボット一体型移動システムでは、ロボット本体、マニピュレータおよびロボット用コントローラを架台に搭載している。また架台には、架台を移動可能とするキャスタが設けられている。
ロボットが高効率および高精度で作業を行うためには、ワークの搬送装置や加工装置に対して、ロボットを正確に位置決めする必要がある。しかしながら、別の工程の作業箇所に架台を移動させるたびにコンクリートの床にアンカーボルトで直接固定したり、取り除いたりする作業は困難である。特許文献1の構成では移動は容易であるが、キャスタによって架台ひいてはそれに搭載されたロボットを移動する場合、キャスタの自由度が高いがゆえに位置決めを行う際に架台の位置を微調整しなくてはならない。このため、調整作業に時間や労力がかかってしまう。
また特許文献1では、キャスタによってロボット等を架台ごと移動した後に、キャスタに隣接しているジャッキのような部材によって架台を床に固定するものと考えられる。しかしながら、ジャッキはあくまでも床に乗っているだけであり、固定されていない状態である。すると、振動や意図しない荷重がかかった際に架台の位置がずれてしまうおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑み、ロボットおよびその制御装置を複数の工程で用いる場合に、各工程の床に架台を高精度で堅固にかつ簡単に固定することが可能なロボット固定システムを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明にかかるロボット固定システムの代表的な構成は、ロボットと、ロボットの動作を制御する制御装置と、少なくともロボットおよび制御装置が積載される架台と、建物の床に取り付けられ架台が固定されるアンカープレートと、アンカープレートから上方に突出するピンと、架台に形成されピンが嵌入される位置決め穴と、を備え、アンカープレートは、建物の床の異なる位置に複数配置されており、架台が前記異なる位置に配置自在となっている。
上記アンカープレートは、架台を移動方向に案内する案内壁と、架台の移動方向の終端を規制する突き当てブロックと、を有するとよい。
上記架台の位置決め穴は、アンカープレートのピンに対して90度ごとに設けられているとよい。
上記アンカープレートに、アンカープレートに対して架台を締め付けて固定するクランプが設けられているとよい。
当該ロボット固定システムは、アンカープレートに架台を締め付けるクランプと、ロボットにエアを供給するエア流路と、減圧されたエアがエア流路から供給される分岐流路と、架台においてクランプの当接位置に配置された、クランプが架台をクランプした際に封止される分岐流路の開口と、分岐流路の圧力を検出する圧力センサと、を備えるとよい。
本発明によれば、ロボットおよびその制御装置を複数の工程で用いる場合に、各工程の床に架台を高精度で堅固にかつ簡単に固定することが可能なロボット固定システムを提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、本実施形態にかかるロボット固定システム(以下、固定システム100と称する)を説明する斜視図である。図1において装置前方をFr、装置後方をRr、装置右側をR、装置左側をLで示している。
図1に示す本実施形態の固定システム100は、ロボット110、ロボット110の動作を制御する制御装置102、およびそれらが積載される架台120を有する。ロボット100は複数の関節を有する多関節ロボットであり、ロボットアーム112を有する。
架台120は、上板122、下板124、それらの間に配置される一対の側板126、および下板124が固定されるベース板130を含んで主要部が構成される。上板122に、スライドユニット190を介してロボット110が載置されていて、上板122、下板124および一対の側板126によって形成された空間に制御装置102が収容されている。また下板124において側板126の側方に、配線等(不図示)が収容された接続ボックス104が配置されている。スライドユニット190の下方かつ接続ボックス104の上方には、レーザ式スキャンセンサ106が側板126に固定されている。
また図1に示すように固定システム100は、建物の床10に取り付けられて架台120が固定されるアンカープレート140を有する。本実施形態のアンカープレート140は、センタープレート150、およびその両側に配置される一対のサイドプレート160を含んで構成される。センタープレート150と一対のサイドプレート160とは、所定間隔Dをあけて床10に取り付けられている。
図2は、図1のアンカープレート140への架台120の着脱について説明する斜視図である。図2(a)は、架台120がアンカープレート140に固定された状態を例示している。図2(b)は、架台120がアンカープレート140から取り外された状態を例示している。
ロボット110等を積載した架台120をアンカープレート140から取り外す際には、リフト200を移動方向M1に移動し、図2(a)に示すようにセンタープレート150と一対のサイドプレート160との間(所定間隔D)にリフト200のフォーク210を挿し込む。クランプ170の締結を解除した状態でリフト200によって架台120を持ち上げ、後述する位置決めブロック136の位置決め穴136aをアンカープレート140のピン142から引き抜く。そして図2(b)に示すように、フォーク210に架台120を支持させた状態でリフト200を移動方向M2に移動し、架台120をアンカープレート140から取り外す。
架台120をアンカープレート140に設置する際には、リフト200によって固定システム100をアンカープレート140の上に移動させる。そしてピン142が位置決め穴136aに入るようにフォーク210を降下させると、架台120がアンカープレート140の上にされる。そしてクランプ170を締結することにより、設置が完了する。
図3は、図1の架台120の異なる位置への移動について説明する図である。本実施形態の固定システム100ではアンカープレート140は、図3に示すように建物の床10の異なる複数の位置である位置Aと位置Bのそれぞれに配置(設置)されている。かかる構成によればロボット110を、位置Aにおいて行われる工程の作業が完了した後に、フォーク210によって架台120ごと位置Bに移動し、位置Bにおいて行われる工程に用いることができる。
図4は、図1の架台120のベース板130およびアンカープレート140を説明する図である。図4(a)は、架台120のベース板130およびアンカープレート140の斜視図である。図4(b)は、アンカープレート140のピン142近傍を拡大した模式的な断面図である。
図4(a)に示すように架台120のベース板130の下面には、その中央にスペーサ132が取り付けられていて、四隅にそれぞれ据付ブロック134が取り付けられている。またベース板130の下面には、四辺の中央にそれぞれ位置決めブロック136が取り付けられている。位置決めブロック136には、垂直方向に位置決め穴136aが形成されている。なお本実施形態では位置決め穴136aが位置決めブロック136を貫通しているように図示しているが、ピン142を係入できる深さがあればよく、貫通していない有底の穴であってもよい。
アンカープレート140を構成するセンタープレート150および160は、それぞれボルト12によって床10に固定されている。センタープレート150には、そこから上方に突出するピン142がボルト150aによって固定されて設けられている。上述した位置決めブロック136の位置決め穴136aは、このピン142が係入される位置決め穴として機能する。
上記構成では、架台120をアンカープレート140に固定する際に、アンカープレート140のピン142を位置決めブロック136の位置決め穴136aに係入させることにより、架台120とアンカープレート140との位置決めを好適に行うことができる。そして本実施形態の固定システム100では、複数の工程ごとの床10(複数の位置)にアンカープレート140がそれぞれ配置されていて、アンカープレート140がボルト12によって床10に固定されている。これにより、ロボット110およびその制御装置102を複数の工程で用いる場合に、各工程の床10に架台120を高精度で堅固にかつ簡単に固定することが可能となる。
また本実施形態では図4(a)に示すように、ベース板130はほぼ正方形であり、位置決めブロック136はアンカープレート140のピン142に対して鉛直軸Cを中心に90度ごとに設けられている。これにより、架台120ひいてはロボット110を140に対して90度ごとに回転した方向に位置決めすることができる。したがって、ロボット110のロボットアーム112の位置や方向に応じて架台120の設置角度を好適に変更することが可能となる。
なお、本実施形態では2つのピン142および4つの位置決め穴136aを備える構成を例示したが、これに限定するものではなく、4つのピンと2つの位置決め穴にしたり、4つのピンと4つの位置決め穴にしたりするなど、それらの数は適宜変更してもよい。また、アンカープレート140は3本のプレートで構成するように説明したが、センタープレート150を省略した2本のサイドプレート160で構成してもよい。その場合はサイドプレート160に位置決めのためのピンを設ければよい。
図4(b)に示すようにベース板130の位置決め穴136aは、下方に向かうにしたがって径が大きくなる円錐台形状となっていて、アンカープレート140のピン142は上方に向かうにしたがって径が小さくなる円錐形状となっている。これにより、位置決め時に位置決め穴136aに対するピン142の位置に若干のずれが生じても、ピン142が位置決め穴136aの側面に沿って案内される。したがって、位置決め穴136aとピン142との位置合わせが容易となり、架台120をアンカープレート140に効率的に固定することが可能となる。
また図4(a)に示すように本実施形態の固定システム100では、アンカープレート140は案内壁162および突き当てブロック152を有する。案内壁162は、サイドプレート160の長手方向の縁に沿って配置され、リフト200のフォーク210をその移動方向M1(図2(a)参照)に案内する。突き当てブロック152は、センタープレート150の長手方向の端に配置され、架台120の移動方向M1の終端を規制する。
上記構成によれば、移動方向M1すなわちセンタープレート150とサイドプレート160との間にフォーク210を挿入する方向に架台120を移動させる際、移動方向M1と交差する方向(幅方向W)(図2(a)参照)へのフォーク210の移動が案内壁162によって規制される。したがって、フォーク210をセンタープレート150およびサイドプレート160の間に好適に案内することができる。
センタープレート150およびサイドプレート160との間にフォーク210を挿入し、移動方向M1にフォーク210を進めると、それに支持された架台120の下面に設けられている位置決めブロック136が突き当てブロック152に当接する。これにより、フォーク210の過度な進入を防ぐことができ、上述した位置決め穴136aとピン142との位置合わせを良好に行うことができる。
図5はクランプ170の近傍を説明する拡大図である。説明の便宜上、図5ではベース板130および案内壁162を破線で示している。図5に示すように本実施形態の固定システム100は、アンカープレート140に架台120を締め付ける(厳密にはサイドプレート160にベース板130を締め付ける)クランプ170を備える。
図5に示すようにクランプ170は、ハンドル172、アーム174、ベース176を有するトグルクランプである。ハンドル172およびアーム174は、サイドプレート160に固定されたベース176によって回動可能に連結されている。
また図4(a)に示すようにベース板130には、アーム174が進入可能なスリット130aが形成されていて、案内壁162にもアーム174が進入可能なスリット162aが形成されている。図5に示すように、据付ブロック134の上面134aと下面134bとの間には、アーム174が当接する段差134cが形成されている。
アンクランプ時(非締結時)は、図4に示すようにハンドル172はサイドプレート160に対して傾斜していて、アーム174はサイドプレート160に対して垂直となっている。クランプ時には、ハンドル172を図5に示すに示すR1方向に回動させて垂直状態とする。するとアーム174はハンドル172に連動してR2方向に回動する。
回動したアーム174はベース板130のスリット130aおよび案内壁162のスリット162aに進入して段差134cに当接して水平状態となり、サイドプレート160にベース板130が締め付けられる。これにより、ベース板130をサイドプレート160すなわちアンカープレート140に強固に固定することができる。
上述したようにサイドプレート160にベース板130を締め付けたら、アイボルト180および連結プレート182を用いてハンドル172をベース板130に固定する。図5に示すように、連結プレート182の両端には、ハンドル用穴182aとアイボルト用穴182bがそれぞれ形成されている。
ハンドル用穴182aには、クランプ時に垂直になったハンドル172が挿入される。そしてアイボルト用穴182bとベース板130に形成されている螺合穴130b(図4(a)参照)とを位置決めし、アイボルト用穴182bと螺合穴130bにアイボルト180を挿入する。
上記構成によれば、ハンドル172がベース176に固定され、意図しない荷重がかかったことによるハンドル172の移動が規制される。したがって、ベース板130とアンカープレート140とをより確実に固定することが可能となる。なお、本実施形態ではクランプ170としてトグルクランプを例示したが、これに限定するものではなく、他の既知のクランプ機構を用いてもよい。
図6は、クランプ確認機構300を説明する模式図である。図6(a)はクランプ確認機構300の全体を説明する図、図6(b)は据付ブロック134近傍を説明する図である。図6(a)に示すように本実施形態のクランプ確認機構300は接続ボックス104に収容されている。クランプ確認機構300は、エア流路310、ロボット用減圧弁312、ロボット用圧力センサ314、分岐流路320、クランプ確認用減圧弁322およびクランプ確認用圧力センサ324を含んで構成される。
エア流路310は、コンプレッサ等のエア源(不図示)からのエアをロボット110に供給する流路である。ロボット用減圧弁312は、エア流路310に配置され、エア源から供給されたエアを「ロボット110に供給する際の設定圧(例えば0.5MPa)」に減圧する。ロボット用圧力センサ314は、エア流路310においてロボット用減圧弁312よりも下流側に配置され、ロボット110に供給されているエアの圧力を検出し、エアの圧力が設定圧(例えば0.4MPa)を満たしているかを監視する。
分岐流路320は、エア流路310から分岐する流路であり、ロボット用減圧弁312において減圧されたエアが供給される。クランプ確認用減圧弁322は、分岐流路320に配置され、エア流路310から供給された「減圧されたエア」を「クランプ確認用に用いる際の設定圧(例えば0.1MPa)」に減圧する。
図6(b)に示すように、クランプ170の当接位置となる「据付ブロック134の段差134c」には、分岐流路320の開口326が配置されている。クランプ確認用減圧弁322において減圧されたエアは、分岐流路320の開口326に供給される。クランプ確認用圧力センサ324は、分岐流路320においてクランプ確認用減圧弁322よりも下流側に配置され、クランプ確認用減圧弁322よりも下流側の分岐流路320の圧力を検出し、エアの圧力が設定圧(例えば0.08MPa)を満たしているかを監視する。
上記構成によれば、サイドプレート160にベース板130を締め付けられているクランプ時には、アーム174が、実線で示されるように分岐流路320の開口326を封止する。したがって、クランプ確認用圧力センサ324におけるエアの設定圧が満たされる。
これに対し、ハンドル172が開いてクランプ170が解除されると、アーム174は破線で示されるように垂直になり、開口326が露出している状態になる。すると、分岐流路320の圧力が低下するため、クランプ確認用圧力センサ324において検出されるエアの圧力はクランプ確認用圧力センサ324の設定圧を下回る。
したがって本実施形態の固定システム100によれば、ベース板130およびサイドプレート160をクランプした後に、クランプ確認用圧力センサ324によって分岐流路320の圧力を監視することにより、その圧力がクランプ確認用圧力センサ324の設定圧を下回ったことでクランプ異常を検出することができる。これにより、異常を早期に発見し、対応することが可能となる。
図7は、図1のスライドユニット190を説明する図である。図7において装置前方をFr、装置後方をRr、装置右側をR、装置左側をLで示している。図1および図7に示すように本実施形態の固定システム100は、ロボット110と架台120の間にスライドユニット190を備えている。スライドユニット190は、不使用時には図3に示すようにロボット110の下方に収容され、使用時には図1および図7に示すようにロボット110の下方で外側(横方向)に向かって展開(伸長)される。
図7に示すように本実施形態ではスライドユニット190は上下2段構成となっていて、下側には装置の前後方向(Fr-Rr方向)に展開する2つのスライドユニット190があり、上側には装置の左右方向(L-R方向)に展開する2つのスライドユニット190があり、合計4つのスライドユニット190を備えている。
各スライドユニット190は3段レールとなっていて、固定レール192、第1レール194、および第2レール196およびボス198を含んで構成される。固定レール192は、架台120に固定されているレールである。第1レール194は、固定レール192に連結されていて、固定レール192に対してスライド走行可能である。第2レール196は、第1レール194に連結されていて、第1レール194に対してスライド走行可能である。
第2レール196の端部には、パレット20の下面に形成されたボス穴22に係合するボス198が配置されている。そしてボス198をパレット20のボス穴22に係合することにより、スライドユニット190にパレット20が載置される。パレット20はワークを収納するトレイであり、ワークの形状に応じた仕切りや凹形状が形成されている。そしてロボット110は、パレット20に収納されたワークを加工装置に供給したり、加工装置から取り出したワークをパレット20に収納したりする。
例えば図1および図7の破線では、上側の一対のスライドユニット190が右方向Rに展開していてパレット20が載置されていて、下側の一対のスライドユニット190が後方向Rrに展開していてパレット20が載置されている。また図7の実線では、上側の一対のスライドユニット190が左方向Lに展開していて、下側の一対のスライドユニット190が前方向Frに展開していて、それぞれパレット20が載置される。このように本実施形態の固定システム100によれば、ロボット110の前後左右4方向のうち、任意の2方向にパレット20を配置することができ、ロボット110の作業スペースを飛躍的に拡張することが可能となる。
特に、本実施形態によれば、ロボット110はアンカープレート140に対して90度ごとに異なる方向に設置することができる。したがってパレット20を前後左右の任意の方向に設置することにより、工程のレイアウトに柔軟に対応することができる。
また先に説明したように本実施形態の固定システム100はレーザ式スキャンセンサ106を備えていて、図1および図7に示すようにレーザ式スキャンセンサ106はスライドユニット190よりも下方に配置されている。レーザ式スキャンセンサ106は、スライドユニット190よりも下方における水平面の所定範囲内での物体の有無を検出する。物体としては、作業員やカートなどを想定している。そしてレーザ式スキャンセンサ106が物体の近接を検出すると、制御装置102はロボット110の動作を制限または停止する。
仮にレーザ式スキャンセンサ106がスライドユニット190よりも上方に配置されていると、動作しているロボット110をレーザ式スキャンセンサ106が物体として検出してしまうおそれがある。これに対し、レーザ式スキャンセンサ106がスライドユニット190よりも下方に配置されていることにより、動作しているロボット110を検出対象として除外することができ、レーザ式スキャンセンサ106の誤検出を好適に防ぐことが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、ロボットおよび制御装置を架台ごと建物の床に固定するロボット固定システムとして利用することができる。
10…床、12…ボルト、20…パレット、22…ボス穴、100…固定システム、102…制御装置、104…接続ボックス、106…レーザ式スキャンセンサ、110…ロボット、112…ロボットアーム、120…架台、122…上板、124…下板、126…側板、130…ベース板、130a…スリット、130b…螺合穴、132…スペーサ、134…据付ブロック、134a…上面、134b…下面、134c…段差、136…位置決めブロック、136a…位置決め穴、140…アンカープレート、142…ピン、150…センタープレート、150a…ボルト、152…突き当てブロック、160…サイドプレート、162…案内壁、162a…スリット、170…クランプ、172…ハンドル、174…アーム、176…ベース、180…アイボルト、182…連結プレート、182a…ハンドル用穴、182b…アイボルト用穴、190…スライドユニット、192…固定レール、194…第1レール、196…第2レール、198…ボス、200…リフト、210…フォーク、300…クランプ確認機構、310…エア流路、312…ロボット用減圧弁、314…ロボット用圧力センサ、320…分岐流路、322…クランプ確認用減圧弁、324…クランプ確認用圧力センサ、326…開口、D…所定間隔
Claims (4)
- ロボットと、
前記ロボットの動作を制御する制御装置と、
少なくとも前記ロボットおよび前記制御装置が積載される架台と、
建物の床に取り付けられ前記架台が固定されるアンカープレートと、
前記アンカープレートから上方に突出するピンと、
前記架台に形成され前記ピンが嵌入される位置決め穴と、
を備え、
前記アンカープレートは、前記建物の床の異なる位置に複数配置されており、前記架台が前記異なる位置に配置自在となっていることを特徴とするロボット固定システム。 - 前記位置決め穴は、前記アンカープレートのピンに対して90度ごとに設けられていることを特徴とする請求項1に記載のロボット固定システム。
- 前記アンカープレートに、該アンカープレートに対して前記架台を締め付けて固定するクランプが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のロボット固定システム。
- 前記ロボットにエアを供給するエア流路と、
減圧された前記エアが前記エア流路から供給される分岐流路と、
前記架台において前記クランプの当接位置に配置された、前記クランプが前記架台をクランプした際に封止される前記分岐流路の開口と、
前記分岐流路の圧力を検出する圧力センサと、
を備えることを特徴とする請求項3に記載のロボット固定システム。
Publications (1)
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