JP4591624B1 - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】クリーンルームで使用可能でタクトタイムを短縮できる産業用ロボットを提供する。
【解決手段】ワークを載置するハンド８と、前記ハンド８を前記ワークの所定の位置から取り出しおよび供給するアーム２と、前記アーム２と上下移動機構１１が支持部材１０により連結され、前記上下移動機構１１の下部に台座１３が設けられ、前記台座１３が旋回する基台１４に振り子ストッパ１７が備えられたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを搬送する産業用ロボットに関する。

従来の産業用ロボットは、クリーンルーム内で用いられるものが提案されており、出願人も、これまでに開発してきた（例えば、特許文献１参照）。
このような産業用ロボットは、クリーンルーム内で使用されるために、装置やストッカ間に配置され、作業するものであって、発塵を極端に嫌う傾向がある。
また、昨今ではワークの搬送時間、すなわちタクトタイムを短くして生産性を向上させる要求が強くなってきている。そのために産業用ロボットの動作速度の向上を図る一方で、動作シーケンスの最適化が図られるようになってきている。

特許４１６８４１０号公報

しかしながら、従来の産業用ロボットでは、台座の旋回を防止するストッパが180度の位置に取り付けられていた。厳密に180度の位置にストッパが設置されている場合、ストッパの肉厚分だけ産業量ロボットの旋回角度は、±１７９度程度しかとれないようになっており、死角となる部分を有していた。このような場合、図５に示すように動作シーケンスとしてＡ−Ｄ−Ｃ−Ａの順番でワークを搬送する場合、ＤからＣへ移動する際に、ストッパでＡに対して１８０度の位置であるＣに旋回できないために、反転して移動する必要があった。そのためにタクトタイムが長くなる問題が生じていた。
このような問題を解決するために、ストッパの形態として、特開平１０−１５６７８６号公報に見られるような振り子式ストッパを採用することが想定される。しかしながら、一般的な産業用ロボットの場合、防塵対策に対する技術思想はなく、このような振り子式ストッパを採用してもクリーンルームへの適用はできなかった。さらに、移動台車上に載置された産業用ロボットではないので、どの位置に振り子式ストッパを配置すれば、最適化の技術思想もないことから、ワークを搬送する産業用ロボットへの適用は困難であった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、クリーンルームで使用可能でタクトタイムを短縮できる産業用ロボットを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ワークを載置するハンドと、前記ハンドを前記ワークの所定の位置から取り出しおよび供給するアームと、前記アームと上下移動機構が支持部材により連結され、前記上下移動機構の下部に台座が設けられ、前記台座が旋回する基台に振り子ストッパが備えられたものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記振り子ストッパが、前記ハンドの移動方向および前記支持部材の移動方向に互いに直交する軸線上に関して揺動するように前記基台の上面に配置されたものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記振り子ストッパが、前記ハンドの移動方向および前記支持部材の移動方向に互いに直交する軸線上に関して左右対称に動作するように前記基台の上面に配置されたものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記振り子ストッパが、前記基台を載置した移動台車の移動方向に関して前記台座の旋回中心を通る軸線に関して揺動するように前記基台の上面に配置されたものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記振り子ストッパが、前記基台を載置した移動台車の移動方向に関して前記台座の旋回中心を通る軸線に関して左右対称に動作するように前記基台の上面に配置されたものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記振り子ストッパの下側面コネクタが設けられ、前記基台の中で分岐されるケーブルベアの長さが同じであるものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記振り子ストッパの下側面コネクタが設けられ、前記基台の中で分岐されるケーブルベアの長さが何れか一方が他方に比べて長いものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記振り子ストッパが、ベース、振り子、支持部、固定部から構成されたものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記ベースが、前記振り子と耐摩耗性材料を介して前記振り子の形状に倣うように接触するものである。
また、請求項１０に記載の発明は、前記支持部は耐摩耗性材料のスリーブから構成され、前記振り子の回転方向および重力方向を支持するものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記耐摩耗性材料が、フッ素系樹脂またはポリマー系材料の何れかから構成されたものである。

本発明によると、低発塵のストッパを構成することができ、クリーンルームにおける作業が実現できるとともに、最短な動作でワークを搬送することができ、タクトタイムを短縮することができる。

本発明の実施例を示す産業用ロボットの斜視図 本発明の実施例を示す基台の上面図 本発明の実施例を示す振り子ストッパの側断面図 本発明の実施例を示す産業用ロボットの動作シーケンス 本発明の実施例を示すその他の産業用ロボットの斜視図 従来の産業用ロボットの動作シーケンス

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

本実施形態は図1に示すように、産業用ロボット１は、関節部３，４，５により回転可能に連結されて回転駆動源よる回転力を伝達し所望の動作をさせるアーム２を二組備えている。また、アーム２によりワークを保持するハンド部８は図中矢印Ｘで示すワークの取り出し・供給方向に直線移動可能であるように構成される。
また、アーム２が設けられている支持部材１０を上下に移動させる上下移動部材１１を備えて、アーム２の上下位置を調整可能としている。また、上下移動機構１１の台座１３は回動可能に設けられ、産業用ロボット１を旋回して向きを変えられるようにしている。台座１３は基台１４に備えられ、基台１４は移動台車１５上に配置されている。
基台１４に配置されたコネクタ１６は、図２に示すように移動台車１５の移動方向と同方向になるように配置されている。また、振り子ストッパ１７は基台１４の上面でかつコネクタ１６の上部に配置され、振り子ストッパ１７の振り幅の中心が旋回中心１８と移動台車の移動方向に関して軸線上で一致するように配置されている。このようにすることで、台座１３が旋回した際にストッパの肉厚分を吸収して±１８１．５度程度旋回することが可能となるものである。つまり、コネクタ１６の位置および振り子ストッパ１７の位置と旋回中心１８の位置関係によって、産業用ロボット１の初期設置位置が求められるものである。また、コネクタ１６が移動台車１５の移動方向と同方向でかつ旋回中心１８と振り子ストッパ１７を移動台車１５の移動方向に関する軸線上に対称に動作するように配置されている場合、基台１４内のケーブルベア１９の長さは、台座１３が±１８０．５度旋回するだけの長さを確保し、対称に配置される。このような構成が最適なケーブルベア１９の最適な構成である。モータの配置やコネクタの数によって異なるので限定されるものではない。
また、振り子ストッパ１７は旋回中心１８の移動台車１５の移動方向の軸線上の基台１４上にあれば良いので、コネクタ１６の上部でなく、コネクタ１６の反対方向に配置されていても良い。
本実施形態では、移動台車上に産業用ロボット１が配置された場合について説明した。移動台車がない場合のコネクタ位置は、産業用ロボットの初期設置状態においてハンドの上下移動方向およびワークの取り出し・供給方向に対して直交する方向に配置されており、そのコネクタ１６の上部または旋回中心を通ってワークの取り出し・供給方向に対して直交する方向に対して対称に動作するように振り子ストッパ１７が配置されれば良いのである。
また、台座１３には、アーム２０先端に円筒ストッパ２１が備えられている。台座１３が旋回すると円筒ストッパ２１が振り子ストッパ１７と接触して旋回動作を規制するのである。
当然、産業用ロボット１の台座１３の旋回角度は不図示のコントローラにより監視され、台座１３に備えられたエンコーダにより指令位置（１８０度）になったら、減速停止するものであり、円筒ストッパ２１の肉厚により振り子ストッパ１７に接触するものである。

次に、振り子ストッパの詳細について図３を用いて説明する。振り子ストッパ１７は、ベース１７１、振り子１７２、支持部１７３、固定部１７４から構成されており、ベース１７１は振り子１７２の形状に沿うように傾斜状に形成され、振り子１７２と接触する部分には耐摩耗性材料である高耐摩耗性ウレタンが設置されている。同様に振り子１７２の両側面にも高耐摩耗性ウレタンが設置されており、台座１３から伸びたアーム２０先端に配置された円筒ストッパ２１と接触する。円筒ストッパ２１もまた、耐摩耗性材料である高耐摩耗性ウレタンから構成されている。振り子１７２は耐摩耗性材料である高耐摩耗性ウレタンのスリーブ（支持部）１７３で回転自在に支持されている。スリーブ１７３は基台１４と締結する固定部１７４と間隙が設けられているので、ある程度の自由に動くことができ、振り子１７２の重力方向も支持するようにカラー１７５を備えている。
本実施例では支持部１７３をすべり軸受のスリーブで説明したが、その限りではなく、一般的な転がり軸受を用いることも可能である。
また、耐摩耗性材料として高耐摩耗性ウレタンを例に説明したが、その他の材料として、フッ素樹脂、ポリウレタンやホリオキシメチレン等のポリマー材料から構成されて入れば良い。
このような構成にすることによって、振り子１７２とベース１７１との接触、振り子１７２と円筒ストッパ２１との接触部分を耐摩耗性材料である高耐摩耗性ウレタンで構成したことにより、クリーンルームで使用しても発塵を少なくすることができる。さらに、円筒ストッパ２１と振り子１７２との接触を、円筒ストッパ２１を円筒上にすることによって接触面積を小さくすることで発塵をさらに少なくしている。

次に動作について図４を用いて説明する。動作シーケンスとしてＡ−Ｄ−Ｃ−Ａの順番でワークを搬送する場合である。ＡからＤへ反時計回りに９０度旋回し、不図示のワークの搬入、搬出動作を行い、次にＤからＣへ反時計回りに９０度旋回し（Ａから１８０度旋回したことになる）、ワークの搬入、搬出動作を行い、ＣからＡへ時計回りに１８０度旋回して、一連の動作を完了する。つまり、旋回量は３６０度となる。筆者らによると図５で示した旋回量は５４０度であり、旋回角度差は１８０度となり、移動時間で表すと２秒タクトタイムを短縮することが可能となる。
このように、移動台車の移動方向と同方向にコネクタを備え、旋回中心と移動台車の移動方向の軸線上に振り子ストッパを備えることにより、旋回角度の死角をなくすことができることからタクトタイムを短縮することができる。
また、振り子ストッパの接触部分に耐摩耗性材料を用いることにより、低発塵となり、クリーンルームで使用できるようになる。
本実施形態は好適な一例であるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲に置いて種々変形実施可能である。
本実施形態では、アームの側部に上下移動機構を備えた例を用いて説明したが、図５に示すようなリンク型のロボットでも良く、基台１４上に台座１３を有して上下に移動を可能にするリンク機構２２を備えたものでも良い。このように産業用ロボットを旋回する機構を備えたものであれば良いことは当然である。

１ 産業用ロボット
２ アーム
３ 関節部
４ 関節部
５ 関節部
８ ハンド
１０ 支持部材
１１ 上下移動機構
１３ 台座
１４ 基台
１５ 移動台車
１６ コネクタ
１７ 振り子ストッパ
１７１ ベース
１７２ 振り子
１７３ スリーブ
１７４ 固定部
１７５ カラー
１８ 旋回中心
１９ ケーブルベア
２０ アーム
２１ 円筒ストッパ
２２ リンク機構

Claims (3)

1. ハンドが、回転可能な関節部により構成されたアームの一端と連結され、
   前記アームは、前記ハンドがワークを供給および取り出すように動く際に、肘関節が張り出しながら駆動され、
   前記アームの他方端が前記アームの基端の関節部が備えられた支持部材に取り付けられ、
   前記支持部材は上下方向への昇降を可能とするコラムまたはリンクから構成される上下移動機構に取り付けられ、
   前記ハンドは、前記アームの前記肘関節の張り出し方向と前記上下機構の昇降方向に互いに直交する方向に移動し、
   前記上下移動機構の下部は台座に取り付けられ、前記台座は旋回中心を中心にして旋回し、前記台座に取り付けられたストッパアームの先端にストッパが備えられ、
   前記台座の旋回により前記ストッパは、前記台座の下部に備えられた前記基台上面に揺動自在に配置された振り子に減速停止しながら当接し、
   前記振り子は、前記基台の下部に備えられた移動機構の移動方向を向いて前記旋回中心を通る軸線上の点を中心にして揺動するとともに、前記振り子の揺動角度に応じた角度で開口した前記基台に備えられたベースの開口面に接触するように動作し、
   前記振り子と前記ベースの接触面には耐摩耗性材料が備えられ、
   前記振り子の下側面の前記基台にコネクタが設けられ、前記基台の中で分岐されるケーブルベアが前記コネクタに接続され、前記ケーブルベアの長さが何れか一方が他方に比べて長い
   ことを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記振り子は、前記移動機構の移動方向を向いて前記旋回中心を通る軸線を中心にして左右対称に動作することを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
3. 前記耐摩耗性材料は、フッ素系樹脂またはポリマー系材料の何れかから構成されたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。

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