JP5549702B2 - 搬送装置およびロボットシステム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、搬送装置およびロボットシステムに関する。

従来、先端部がそれぞれ円形軌道上を通過する旋回アームと、旋回アームの両端部にそれぞれ取付けられたターンテーブルと、ターンテーブルを旋回アームへの取付位置で軸周りに回転させるテーブル回転機構とを備える搬送装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

上記した従来の搬送装置では、円形軌道の中心に関して対称位置にある搬出入位置と作業位置との間を、ターンテーブル上でワークを支持しながら搬送することができる。すなわち、従来の搬送装置では、搬出入位置でワークをターンテーブルに供給する動作と、作業位置においてワークへの加工作業とを、略同時に行うことができるため、効率的な作業が実現できる。

特許第４１９０６３１号公報

しかしながら、上記した従来の搬送装置では、アーム旋回中はターンテーブルをアームに対して回転しない構成とするか、若しくは、アーム旋回中にターンテーブルが、搬送装置の設置面に対して回転しない構成としていた。そして、後者の構成の場合、アームの旋回によってターンテーブルが作業位置と搬出入位置との間を移動する間に、アームの回転方向とは逆向きにターンテーブルを１８０度回転させていた。これは、作業位置と搬出入位置との間でターンテーブルの姿勢を常に同一に維持するためである。

搬送装置の旋回アームが旋回する際には、旋回によってターンテーブル上のワークが風を切ることになるが、上述した従来の構成では、風がワークへ当たる位置に偏りが生じてしまう。

これでは、表面が湿っているようなワークの場合、ゴミなどがワークの一部の面に偏って付着することになる。また、例えば、加工作業が塗装作業であったりすると、ワークの面によって乾燥速度が異なることになって塗装品質の均一化を図れなくなるおそれがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送途中において、ワークに対して風が偏って当たることを防止することのできる搬送装置およびロボットシステムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る搬送装置は、設置面に設置された基台から複数方向に延在し、前記基台上に中心軸周りに旋回可能に設けられ、各先端部がそれぞれ円形軌道上を通過可能な旋回アームと、前記旋回アームの前記各先端部に取付けられ、前記円形軌道上に設けられた作業位置と搬出入位置との間で、所定のワークを載置しながら搬送可能なターンテーブルとを備える。そして、前記旋回アームが旋回して、前記ターンテーブルが前記作業位置から前記搬出入位置に移動する間に、当該ターンテーブルが、前記設置面に対して３６０度の整数倍（但し０を除く）で回転する。

本願の開示する搬送装置およびロボットシステムの各態様によれば、搬送途中において、ワークに対して風が偏って当たることを防止できる。したがって、加工後のワークに対し、風による悪影響が当該ワークの所定の面に偏ることを防止でき、品質の均一化に寄与することができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの使用状態を示す説明図である。 図２は、同ロボットシステムの一部断面視による説明図である。 図３は、実施形態に係る搬送装置の駆動機構を示す断面視による説明図である。 図４は、同駆動機構の一部を拡大した説明図である。 図５Ａは、旋回アームの一方の側が作業位置に位置した状態を示す平面視による説明図である。 図５Ｂは、旋回アームの一方の側が作業位置以外の位置に位置した状態を示す平面視による説明図である。 図６は、実施形態におけるターンテーブルの回転を示す説明図である。 図７Ａは、同ターンテーブルの作業位置と搬出入位置との間における公転と自転とを示す説明図である。 図７Ｂは、比較例１に係るターンテーブルの作業位置と搬出入位置との間における公転と自転とを示す説明図である。 図７Ｃは、比較例２に係るターンテーブルの作業位置と搬出入位置との間における公転と自転とを示す説明図である。 図８は、変形例１に係るターンテーブルの作業位置と搬出入位置との間における公転と自転とを示す説明図である。 図９は、変形例２に係るターンテーブルの作業位置と、搬出位置および搬入位置との間の公転と自転とを示す説明図である。 図１０は、他の実施形態に係るロボットシステムの使用状態を示す説明図である。 図１１は、他の実施形態に係るロボットシステムの使用状態を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する搬送装置およびロボットシステムの実施形態を詳細に説明する。ただし、以下の実施形態における例示で本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの使用状態を示す説明図、図２は同ロボットシステムの一部断面視による説明図である。先ず、本実施形態に係るロボットシステム３の概略について説明する。

図示するように、ロボットシステム３は、旋回アーム１１を備える搬送装置１と、ワーク５を加工する作業ロボット２とが組み合わされて構成され、安全柵４２で仕切られた作業ブース４内に配置されている。

作業ロボット２は、産業用としての多関節型ロボットであり、図２に示すように、搬送装置１の略中央位置に、ロボット取付ベース６２を介して一体的に取付けられている。

そして、ロボット取付ベース６２に、作業ロボット２の下部に設けられたベース部２１を取付け、このベース部２１から複数の関節部を有するロボットアーム２２を延在させている。なお、本実施形態に係る作業ロボット２は、６つの関節軸を備えるロボットとしているが、軸数は一例であって６軸に限定されるものではない。

また、本実施形態に係るロボットシステム３は、ワーク５の表面を塗装するためのものとしている。そのため、作業ロボット２を塗装ロボットとしており、ロボットアーム２２の先端には、エンドエフェクタとしてスプレーノズル２３が取付けられている。なお、エンドエフェクタを変更することによって、作業ロボット２には様々な作業を実行させることが可能である。

図１に示すように、作業ブース４の内部空間には、旋回アーム１１の旋回軌跡に対応する円形軌道Ｒ上に、搬出入位置４０と作業位置４１とが予め設けられている。搬出入位置４０と作業位置４１とは、円形軌道Ｒの中心、すなわち、ここでは旋回アーム１１の旋回中心Ｏ（図６を参照）となる中心軸に関して対称位置に設けられている。

搬出入位置４０では、後述するターンテーブル１２に対して未処理のワーク５を供給したり、塗装処理後のワーク５を取り出したりする。一方、作業位置４１では、ワーク５に対して作業ロボット２による塗装処理が実行される。なお、搬送装置１については後に詳述する。

また、本実施形態に係るロボットシステム３は、スプレーノズル２３に所定の塗料やエアを供給するスプレー盤２４と、ロボットシステム３を駆動させるコントローラ２５とを備えている。なお、図１では省略したが、図２に示すようにスプレーノズル２３とスプレー盤２４との間には塗料ホース２６が接続されており、作業ロボット２とコントローラ２５とは、電気ケーブル２７，２８，２９を介して接続されている。

スプレー盤２４は、線状体である塗料ホース２６を介してスプレーノズル２３に所定の塗料やエアを供給する塗料供給装置、および、スプレーノズル２３に塗料を噴霧させるためのエアを供給するエア供給装置などを収納している。

コントローラ２５は、スプレーノズル２３からの噴射タイミングを含め、搬送装置１および作業ロボット２を設定動作で駆動させるための作業プログラムを格納している。

搬送装置１は、設置面１００に配設される基台６と、この基台６の上に旋回自在に設けられた旋回アーム１１とを備えている。

基台６は、少なくとも旋回アーム１１の旋回中心Ｏ（図６を参照）を含む中空部６０を有する中空構造としている。そして、この中空部６０に所定の線状体、すなわち、ロボット用の第１電気ケーブル２７、第２電気ケーブル２８および第３電気ケーブル２９、さらには塗料ホース２６などを挿通可能としている。

旋回アーム１１は、その両端にターンテーブル１２が取付けられており、これらターンテーブル１２，１２は、旋回アーム１１の旋回により、円形軌道Ｒ上に予め設けられた搬出入位置４０と作業位置４１とのいずれにも位置することができる。

すなわち、略直線状に形成された旋回アーム１１の両先端に取付けられたターンテーブル１２，１２は、円形軌道Ｒに沿って公転移動して、円形軌道Ｒ上に予め設けられた搬出入位置４０と作業位置４１とに至ることができる。こうして、ターンテーブル１２，１２は、搬出入位置４０と作業位置４１との間で、ワーク５を載置しながら搬送する。

また、これらターンテーブル１２，１２は、旋回アーム１１への取付位置において、ワーク５を載置した状態で水平方向に軸周りに自転可能に構成されている。本実施形態においては、旋回アーム１１の両先端が搬出入位置４０と作業位置４１とに位置したときに、当該旋回アーム１１の旋回を停止するように搬送装置１を制御する。そして、作業位置４１に位置したターンテーブル１２を自転させる一方、搬出入位置４０に位置したターンテーブル１２は回転を禁止するようにしている。

なお、旋回アーム１１の旋回タイミングや、ターンテーブル１２の搬出入位置４０、作業位置４１にそれぞれ位置したときの回転の禁止や回転態様についても、前述のコントローラ２５に格納された作業プログラムによって制御することができる。

こうして、搬出入位置４０においてワーク５を一方のターンテーブル１２に載置し、次いで、旋回アーム１１を１８０度旋回させてワーク５を作業位置４１に搬送して、この作業位置４１において塗装作業を行うことができる。そして、塗装作業中においては、ターンテーブル１２をその位置で水平回転させることにより、立体的な表面を有するワーク５の全体をムラなく塗装することができる。

一方、作業位置４１で作業がなされているときには、搬出入位置４０にあるターンテーブル１２は停止しており、次に塗装されるべき未処理のワーク５が載置される。そして、作業位置４１において塗装作業が終了すると、旋回アーム１１をさらに１８０度旋回させてワーク５を搬出入位置４０に搬送して塗装を終えた処理済のワーク５を搬出する。このとき、作業位置４１には、先に搬出入位置４０で載置された未処理のワーク５が載置されたターンテーブル１２が位置している。なお、搬出入位置４０と作業位置４１との間の旋回アーム１１の旋回方向は、両位置で反転して往復するように旋回してもよいし、両位置を通過するように、常に同一方向に旋回してもよい。

このように、本実施形態に係るロボットシステム３では、作業プログラムに従って効率的に塗装作業を行うことが可能である。また、ワーク５の塗装対象面が凹凸のある三次元形状であっても、均一な塗装膜厚で塗装処理を行うことが可能である。

なお、ワーク５としては、例えば、携帯電話の筐体、パーソナルコンピュータの筐体、あるいは自動車のインストルメントパネルなどが挙げられる。しかし、塗装されるべきものであって、かつ、搬送装置１のターンテーブル１２，１２に載置可能なものであれば、ワーク５はいかなるものであっても構わない。また、ターンテーブル１２に一度に載置されるワークは１つでも複数でもよい。

上述の本実施形態における搬送装置１およびロボットシステム３の特徴的な構成は、搬送装置１の旋回アーム１１が１８０度回転してターンテーブル１２が搬出入位置４０と作業位置４１との間を通過あるいは往復する間のターンテーブル１２，１２の自転の態様にある。

すなわち、旋回アーム１１が１８０度回転してターンテーブル１２が搬出入位置４０と作業位置４１との間を通過あるいは往復する間に、ターンテーブル１２，１２が、設置面１００に対して３６０度の整数倍で回転するように構成している。

以下、かかるターンテーブル１２の自転態様について、搬送装置１の構成を具体的に説明しながら詳述する。先ず、図２〜図５Ｂを参照して、本実施形態に係るロボットシステム３が備える搬送装置１について説明する。図３は本実施形態に係る搬送装置１の駆動機構を示す断面視による説明図、図４は同駆動機構の一部を拡大した説明図、また、図５Ａは、旋回アーム１１の一方の側が作業位置４１に位置した状態を示す平面視による説明図、図５Ｂは同旋回アーム１１の一方の側が作業位置４１以外の位置に位置した状態を示す平面視による説明図である。

図２および図３に示すように、搬送装置１は、設置面１００に固定される設置ベース６１が下端に設けられ、上端にはロボット取付ベース６２が設けられた筒状の基台６に、旋回アーム１１が回転自在に設けられた構成を有する。旋回アーム１１は、基台６を中心にして直線状に延在しており、その両端に一対のターンテーブル１２，１２が取付けられている。

かかる旋回アーム１１を旋回させるアーム旋回機構７は、図３に示すように、基台６のアーム支持周面６ａに連接するとともに、旋回アーム１１の基部に連接したアーム旋回用リングギヤ７１と、このアーム旋回用リングギヤ７１に噛合する駆動ギヤ７３を出力軸７２１の先端に設けた旋回モータ７２とを備えている。なお、旋回モータ７２の出力軸７２１には減速機（図示せず）が連結されている。

旋回モータ７２は、基台６の外側に取付けられている。具体的には、搬送装置１が作業ブース４内に配置された場合、基台６の外側で、搬出入位置４０を向く側に、モータケーシング７００に収納された状態で取付けられる。

アーム旋回用リングギヤ７１は、旋回アーム１１の下部に固設されており、基台６のアーム支持周面６ａに連接したベアリングであるクロスローラ７０を介して基台６の周面に沿って回動して旋回アーム１１を旋回させる。

すなわち、アーム旋回機構７において、旋回アーム１１を旋回させる動力は、旋回モータ７２→出力軸７２１→駆動ギヤ７３→アーム旋回用リングギヤ７１→旋回アーム１１と伝えられることになる。こうして、ターンテーブル１２，１２が基台６周りを公転するように、旋回アーム１１を旋回させることができる。

なお、旋回モータ７２は、作業プログラムによって、アーム旋回用リングギヤ７１が１８０度回転する度に出力が停止するように制御される。つまり、旋回アーム１１は、円形軌道Ｒを旋回して、両先端部に設けられたターンテーブル１２を、基台６を挟んで対向して位置する搬出入位置４０と作業位置４１とで所定時間停止させつつ通過させたり、あるいは往復動作させたりすることができる。

かかる構成により、旋回モータ７２が駆動するとアーム旋回用リングギヤ７１が回転して、旋回アーム１１は、その先端が旋回軌跡を描きながら旋回する。すなわち、旋回アーム１１の両端にそれぞれ取付けられたターンテーブル１２が、搬出入位置４０と作業位置４１との間を円形軌道Ｒに沿って移動する。こうして、ターンテーブル１２に載置したワーク５を、搬出入位置４０から作業位置４１へ、あるいは作業位置４１から搬出入位置４０へと搬送することができる。

また、搬送装置１は、旋回アーム１１の両端部に水平方向に回転可能に設けられたターンテーブル１２，１２の一方が作業位置４１にあるとき、取付け位置において軸周りに自転させるテーブル回転機構８を備えている。

テーブル回転機構８は、旋回アーム１１のアームケース１１０内に収納されたケース内第１回転軸１２１およびケース内第２回転軸１２２と、これらと連動連結する一次側のテーブル回転軸８１とを備えている。

すなわち、図２および図３に示すように、ケース内第１回転軸１２１はターンテーブル１２に直結しており、垂直に延在している。一方、ケース内第２回転軸１２２は、先端がケース内第１回転軸１２１に連動連結し、アームケース１１０内を水平に伸延するとともに、基端には二次側傘歯車１２４を設けた伝達軸１２３が連結されている。

また、テーブル回転機構８は、図２および図３に示すように、一次側のテーブル回転軸８１に連動連結可能な動力源となるテーブル回転モータ８０を備えている。テーブル回転モータ８０は、基台６の外側であって、搬送装置１が作業ブース４内に配置された場合、基台６の外側で、作業位置４１を向く側に、ケーシング８００に収納された状態で取付けられている。

一次側のテーブル回転軸８１は、後述するテーブル自転機構の一部をも構成するものであり、図３に示すように、アーム旋回用リングギヤ７１に設けた貫通孔７１０内に挿通され、旋回アーム１１と共に基台６の周りを回動（公転）する。

また、一次側のテーブル回転軸８１は、図３に示すように、その先端には二次側傘歯車１２４と噛合する一次側傘歯車８１１が設けられている。一方、一次側のテーブル回転軸８１の基端には、図３および図４に示すように、基台６の外周面に固設されたガイド用リングギヤ６３と噛合可能であるとともに、テーブル回転モータ８０の回転軸８０１に連動連結した伝動ギヤ９１が設けられている。

なお、上述したテーブル回転機構８の中で、ケース内第１回転軸１２１、ケース内第２回転軸１２２、伝達軸１２３、および一次側のテーブル回転軸８１は、それぞれ基台６を挟んで対称位置となるように一対で設けられている。

基台６における作業位置４１の側に単一で設けられたテーブル回転モータ８０は、回転軸８０１が上方に伸延している。したがって、一次側のテーブル回転軸８１が作業位置４１の側に位置した際にはじめて、一次側のテーブル回転軸８１の基端に設けられた筒状の伝動ギヤ９１の下部と、テーブル回転モータ８０の回転軸８０１の先端に設けられた出力歯車８０２とが噛合する。

なお、旋回アーム１１の旋回動作が停止し、一方のターンテーブル１２が作業位置４１に位置しているときには、他方のターンテーブル１２は搬出入位置４０に位置している。このとき、搬出入位置４０に位置したターンテーブル１２は、当該ターンテーブル１２と連結している一次側のテーブル回転軸８１の伝動ギヤ９１が、基台６の外周面に固設されたガイド用リングギヤ６３と機械的に噛合している。そのため、その位置で回転（自転）することはない。

このように、本実施形態に係る搬送装置１は、一対のターンテーブル１２，１２が、作業位置４１に位置する場合、テーブル回転モータ８０による所望する回転速度、回転数での回転を可能とし、しかも、その動力源であるテーブル回転モータ８０は１つで済むようにしている。したがって、コスト低減を図ることができる。

ところで、図４に示すように、伝動ギヤ９１の上部側はガイド用リングギヤ６３と噛合しているため、アーム旋回用リングギヤ７１が回転して旋回アーム１１が回動すると、伝動ギヤ９１はガイド用リングギヤ６３と噛み合いながら旋回アーム１１と共に回動（公転）することになる。

すなわち、一次側のテーブル回転軸８１は、旋回アーム１１と共に回動（公転）する。このとき、アーム旋回用リングギヤ７１に噛合する伝動ギヤ９１を介して一次側のテーブル回転軸８１は自転する（詳しくは後述する）。他方、一次側のテーブル回転軸８１は、前述したように、ケース内第２回転軸１２２およびケース内第１回転軸１２１を介してターンテーブル１２と連動連結している。したがって、一次側のテーブル回転軸８１の公転中における自転動作は、ケース内第２回転軸１２２およびケース内第１回転軸１２１を介してターンテーブル１２をも自転させることになる。

このように、本実施形態に係る搬送装置１は、ターンテーブル１２が搬出入位置４０と作業位置４１との間を通過あるいは往復する間に、ターンテーブル１２を自転させるテーブル自転機構を備えている。そして、このテーブル自転機構は、テーブル回転機構８の一部をなす一次側のテーブル回転軸８１を共有している。

一次側のテーブル回転軸８１は、先端が、ケース内第２回転軸１２２およびケース内第１回転軸１２１を介してターンテーブル１２に連動連結するとともに、基端には伝動ギヤ９１が固設され、基台６の外周面に固設されたガイド用リングギヤ６３と噛合して回転する構成となっている。

このとき、ターンテーブル１２の公転の角速度と自転の角速度を等しくしている。すなわち、旋回アーム１１の旋回の角速度と、ターンテーブル１２が搬出入位置４０と作業位置４１との間を通過あるいは往復する間の自転の角速度との速度比を１：１となるように設定している。なお、このときのターンテーブル１２の動作については、後に、図６および図７Ａ〜図７Ｃを用いて詳述する。

こうして、本実施形態における搬送装置１では、旋回アーム１１が１８０度旋回して、ターンテーブル１２が搬出入位置４０と作業位置４１との間を通過あるいは往復する間に、ターンテーブル１２が、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して１８０度回転することになる。

このように、テーブル回転機構８は、テーブル回転モータ８０を除く構成要素が旋回アーム１１と共に基台６周りを回動（公転）し、公転しながらターンテーブル１２を自転させている。そして、旋回アーム１１の一方のターンテーブル１２が作業位置４１に位置したときにはじめて、テーブル回転モータ８０と連動連結し、塗装作業に適した回転数や回転速度でターンテーブル１２を回転させることができる。

つまり、ターンテーブル１２を、所望する回転数や回転速度で回転させるテーブル回転機構８における動力は、旋回アーム１１の一方のターンテーブル１２が作業位置４１に位置したときを条件として、以下のように伝達されることになる。

すなわち、ターンテーブル１２を回転させる動力は、テーブル回転モータ８０→回転軸８０１→出力歯車８０２→伝動ギヤ９１→一次側のテーブル回転軸８１→一次側傘歯車８１１→二次側傘歯車１２４→伝達軸１２３→ケース内第２回転軸１２２→ケース内第１回転軸１２１→ターンテーブル１２と伝えられる。

上述の動力の伝達を実現するために、本実施形態では、図４および図５Ａに示すように、基台６に固設されガイド用リングギヤ６３の周縁部における作業位置４１と正対した位置に、円弧状の切欠部６４を形成している。

すなわち、１つのターンテーブル１２が作業位置４１側に位置して旋回アーム１１の旋回が停止すると、旋回アーム１１と共に基台６の周りを公転および自転していた一次側のテーブル回転軸８１の伝動ギヤ９１は、テーブル回転モータ８０の出力歯車８０２と噛合する。一方で、伝動ギヤ９１は、これまでガイド用リングギヤ６３に噛合して公転していたが、切欠部６４に位置することになってガイド用リングギヤ６３との噛合は外れる。

したがって、作業プログラムによって、旋回アーム１１の一方のターンテーブル１２が作業位置４１に位置した時点でアーム旋回機構７の旋回モータ７２を停止させると、旋回アーム１１は、基台６周りの旋回を停止する。その状態において、同じく作業プログラムによってテーブル回転モータ８０を駆動させれば、テーブル回転モータ８０からの動力は伝動ギヤ９１を介し、上述した動力伝達経路で示したようにターンテーブル１２へと伝達され、当該ターンテーブル１２を回転（自転）させることができる。そして、ターンテーブル１２が回転している間、作業ロボット２はターンテーブル１２上に載置されて回転するワークに対し塗装作業を行う。

所定時間が経過し塗装作業が終了した後は、作業プログラムによりテーブル回転モータ８０を停止させる一方で、アーム旋回機構７の旋回モータ７２を駆動して旋回アーム１１が再び旋回を開始する。こうすることにより、一次側のテーブル回転軸８１の伝動ギヤ９１は、テーブル回転モータ８０の出力歯車８０２との噛合が外れ、切欠部６４から移動して、再び、ガイド用リングギヤ６３に噛合し、旋回アーム１１の旋回に連動して基台６に対して公転および自転を開始する。なお、図５Ｂは、一次側のテーブル回転軸８１が作業位置４１以外の位置に存在している状態を示しており、伝動ギヤ９１がガイド用リングギヤ６３と噛み合い、自転しながら旋回アーム１１と共に回動（公転）している。

以上、説明してきたように、本実施形態に係るロボットシステム３および作業ロボット２は、テーブル回転機構８の一部とアーム旋回機構７の一部とにより、テーブル自転機構が構成される。そして、このテーブル自転機構により、ターンテーブル１２は、円形軌道Ｒに沿って公転移動するとともに、ワーク５を載置した状態で水平方向に自転可能に構成される。すなわち、旋回アーム１１が１８０度回転してターンテーブル１２が搬出入位置４０と作業位置４１との間を通過あるいは往復する間に、ターンテーブル１２，１２を、設置面１００に対して３６０度の整数倍で回転させることができる。

ここで、ターンテーブル１２の動作について、図６および図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。いずれも、搬送装置１を上から平面視した図である。図６は、本実施形態におけるターンテーブル１２の回転を示す説明図、図７Ａは、同ターンテーブル１２の作業位置４１と搬出入位置４０との間における公転と自転とを示す説明図である。また、図７Ｂは、比較例１に係るターンテーブル１２の作業位置４１と搬出入位置４０との間における公転と自転とを示す説明図、図７Ｃは、比較例２に係るターンテーブル１２の作業位置４１と搬出入位置４０との間における公転と自転とを示す説明図である。なお、図７Ｂおよび図７Ｃにおいても、本実施形態に係る搬送装置１の構成要素と同じ構成要素については同一符号を付して、詳細な説明は省略する。なお、これらの図では、説明のためにターンテーブル１２を図１や図２よりも大きく描いている。

図６においては、搬送装置１の旋回アーム１１に設けられた一方のターンテーブル１２が、Ａ，Ｂ，ＣおよびＤの辺からなる矩形形状であり、紙面左側に搬出入位置４０が、紙面右側に作業位置４１が設けられていることとする。そして、旋回アーム１１の旋回中心Ｏを通る軸線Ｌが搬出入位置４０と作業位置４１とを結ぶように位置するとともに、一方のターンテーブル１２が作業位置４１に位置するときを初期状態（ａ）とする。

初期状態（ａ）では、ターンテーブル１２は、紙面右側に辺Ａが面し、紙面左側に辺Ｃが面しており、紙面下側に辺Ｂが、そして辺Ｂと対向して紙面上側に辺Ｄが面している。なお、ここでは、旋回アーム１１は、時計回りで旋回するものとする。

旋回アーム１１が初期状態（ａ）から４５度旋回した状態（ｂ）では、ターンテーブル１２の辺Ａは、紙面下側に面している。すなわち、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、搬送装置１の設置面１００に対して９０度回転していることが分かる。これは、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して４５度回転した結果であり、この状態では、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して９０度（４５度＋４５度）回転する。

同様に、旋回アーム１１が初期状態（ａ）から９０度旋回した状態（ｃ）では、ターンテーブル１２の辺Ａは、紙面左側に面している。すなわち、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、搬送装置１の設置面１００に対して１８０度回転していることが分かる。これは、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して９０度回転した結果であり、この状態では、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して１８０度（９０度＋９０度）回転する。

また、旋回アーム１１が初期状態（ａ）から１３５度旋回した状態（ｄ）では、ターンテーブル１２の辺Ａは、紙面上側に面している。すなわち、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、搬送装置１の設置面１００に対して２７０度回転していることが分かる。これは、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して１３５度回転した結果であり、この状態では、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して２７０度（１３５度＋１３５度）回転する。

そして、旋回アーム１１が初期状態（ａ）から１８０度旋回し、一方のターンテーブル１２が作業位置４１に位置するときの状態（ｅ）では、ターンテーブル１２の辺Ａは、初期状態（ａ）と同じように、紙面右側に面している。すなわち、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、搬送装置１の設置面１００に対して３６０度回転していることが分かる。これは、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して１８０度回転した結果であり、この状態では、ターンテーブル１２は、初期状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して３６０度（１８０度＋１８０度）回転する。

次に、図７Ａと、図７Ｂおよび図７Ｃを比較しながら、本実施形態に係る搬送装置１およびロボットシステム３が、ターンテーブル１２上に保持されたワーク５に対し、搬送途中においては風が偏って当たることを防止できることについて説明する。図７Ａは、図６で示した各状態（ａ）〜（ｅ）を同一の円形軌道Ｒ上に表している。

なお、図７Ａ〜図７Ｃにおいては、紙面上側に作業位置４１が、紙面下側に搬出入位置４０が設けられていることとする。また、各図における符号Ｒ１は、矩形のターンテーブル１２を設けた旋回アーム１１が旋回した場合の最外側の円形軌道を示し、符号Ｒ２は、ターンテーブル１２の中心が描く円形軌道を示している。

図７Ａに示すように、ターンテーブル１２が、作業位置４１から搬出入位置４０まで１８０度公転する間に、設置面１００に対しては３６０度自転している。したがって、ターンテーブル１２は、１８０度の範囲で円形軌道Ｒに沿って公転する際に、設置面１００に対して１回転分自転することになる。

そのため、旋回アーム１１が旋回する際、すなわちターンテーブル１２が公転する際に、ターンテーブル１２上に保持されたワーク５の風切り面が漸次変化することになる。つまり、ワーク５を作業位置４１から搬出入位置４０まで搬送する間において、ワーク５に対して風が偏って当たることを防止することができる。特に、本実施形態に係るロボットシステム３は、ワーク５の塗装作業を実行するものであるため、塗装後のワーク５の乾燥度合いが各面間で略均一化され、塗装品質の均一化を図ることができる。

また、搬出入位置４０と作業位置４１とでは、ターンテーブル１２の設置面１００に対する相対的な姿勢は同じである。つまり、ターンテーブル１２に載置するワーク５の姿勢も搬出入位置４０と作業位置４１とで不変となる。そのため、塗装に最適な姿勢、あるいは取り扱いに最適な姿勢でワーク５をターンテーブル１２上に載置すれば、そのままの姿勢で塗装や搬出入が行えるので、作業能率が高まる。

他方、図７Ｂに示す比較例１では、ターンテーブル１２は、作業位置４１から搬出入位置４０まで１８０度公転する間に、設置面１００に対して相対的な姿勢を変えることがない。つまり、設置面１００に対して、見かけ上は自転しない状態で公転することになる。これは、ターンテーブル１２が１８０度の範囲で円形軌道Ｒに沿って公転する際に、旋回アーム１１に対して、旋回アーム１１の旋回方向と逆方向に１８０度回転した結果である。この状態では、ターンテーブル１２は、設置面１００に対して０度（１８０度−１８０度）回転したことになる。

上述したように、ワーク５の姿勢が搬出入位置４０と作業位置４１とで不変となるのは好ましいが、これでは、結果的に、ターンテーブル１２上に載置されたワーク５の風切り面も殆ど変わらないことになる。すなわち、ワーク５を作業位置４１から搬出入位置４０まで搬送する間において、ワーク５に対しては風が偏って当たってしまう。つまり、塗装後、ワーク５の面によって乾燥度合いにばらつきが生じたり、塗料流れが偏って生じたりして、塗装品質の均一化を図ることが難しくなる。また、偏った面に埃や塵などが付着する虞も生じてしまう。

また、図７Ｃに示す比較例２では、ターンテーブル１２は、旋回アーム１１に固定されている。したがって、作業位置４１から搬出入位置４０まで１８０度公転する間に、設置面１００に対しては、旋回アーム１１同様に１８０度回転することになる。つまり、設置面１００に対して自転することなく公転している。

そのため、作業位置４１から搬出入位置４０まで１８０度回転する間に、ワーク５は、略一定の面でのみ風を切ることになり、他の面には渦流などが生じる。つまり、塗装後、ワーク５の面によって乾燥度合いが異なったり、やはり、塗料流れが偏って生じたりして、塗装品質の均一化を図ることが難しくなる。また、埃や塵なども一定面に付着するようになる虞も生じる。しかも、ワーク５の姿勢が、作業位置４１と搬出入位置４０とでは、反対向きとなるので、作業能率の面からはやや不利となる。

(変形例１)
また、搬送装置１の旋回アーム１１は、両端にターンテーブル１２を備えた略直線形状としたが、例えば、図８に示すように、旋回中心Ｏとなる中心軸から２つのアーム１１Ａ，１１Ｂを１２０度の間隔をあけて、略Ｖ字状に延在させた構成とすることもできる。

図８は、変形例１に係るターンテーブルの作業位置と搬出入位置との間における公転と自転とを模式的に示した説明図である。図示するように、２つのアーム１１Ａ，１１Ｂには、それぞれターンテーブル１２Ａ，１２Ｂが取付けられている。そして、両ターンテーブル１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、取付位置において水平方向に軸周りに自転可能に構成されている。

この例の場合、旋回アーム１１の円形軌道Ｒ上には、２つの搬出入位置４０１，４０２と、作業位置４１０とが、予め、１２０度の間隔で設定されていることとする。なお、矢印Ｆは、搬出入位置４０1,４０２におけるワーク５（図１を参照）の搬入および搬出を表す。

以下、この場合の搬送装置１の動作について説明する。図８に示すように、第１の状態（ａ）では、一方のターンテーブル１２Ａが作業位置４１０に位置しており、ワーク５に対する塗装作業が行われている。そして、その間に、他方のターンテーブル１２Ｂが、図において右側に位置する搬出入位置４０１にて塗装前のワーク５の供給を受けている。なお、この第１の状態（ａ）では、一方のターンテーブル１２Ａの辺Ａは、紙面上側に面している。

塗装作業を終えると、旋回アーム１１が反時計回りに旋回し、一方のターンテーブル１２Ａ上の塗装済みのワーク５を、図において左側に位置する搬出入位置４０２へと搬送する。このとき、塗装前のワーク５の供給を受けた他方のターンテーブル１２Ｂは、作業位置４１０に向かっている。このように、塗装後に、旋回アーム１１が反時計回りで旋回動作する状態を第２の状態（ｂ）とする。なお、図８に示す第２の状態（ｂ）では、旋回アーム１１は６０度旋回している。

第２の状態（ｂ）では、例えば、旋回アーム１１が第１の状態（ａ）から６０度旋回（公転）した場合、ターンテーブル１２Ａの辺Ａは、紙面下側に面している。すなわち、ターンテーブル１２Ａは、第１の状態（ａ）と比べると、搬送装置１の設置面１００に対して１８０度回転していることが分かる。これは、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して１２０度回転した結果であり、ターンテーブル１２Ａは、第１の状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して１８０度（６０度＋１２０度）回転している。また、この間にターンテーブル１２Ｂも旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して１２０度回転しており、第１の状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して１８０度（６０度＋１２０度）回転している。

一方のターンテーブル１２Ａが搬出入位置４０２へ至った状態を第３の状態（ｃ）とする。この第３の状態（ｃ）では、搬出入位置４０２において、塗装後のワーク５が搬出される一方、他方のターンテーブル１２Ｂ上のワーク５は、作業位置４１０において塗装される。

そして、この第３の状態（ｃ）では、ターンテーブル１２Ａの辺Ａは、紙面上側に面している。すなわち、旋回アーム１１が第１の状態（ａ）から１２０度旋回（公転）する間に、ターンテーブル１２Ａは、第１の状態（ａ）と比べると、搬送装置１の設置面１００に対して３６０度回転していることが分かる。これは、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して２４０度回転した結果であり、ターンテーブル１２Ａは、第１の状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して３６０度（１２０度＋２４０度）回転している。

また、この間にターンテーブル１２Ｂも旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して２４０度回転しており、第１の状態（ａ）と比べると、設置面１００に対して３６０度（１２０度＋２４０度）回転している。

次に、第３の状態（ｃ）で塗装作業を終えると、今度は、旋回アーム１１は時計回りに旋回し、他方のターンテーブル１２Ｂ上の塗装済みのワーク５を、図において右側に位置する搬出入位置４０１へと搬送する。このとき、図において左側に位置する搬出入位置４０２にて新たに塗装前のワーク５の供給を受けた一方のターンテーブル１２Ａは、作業位置４１０に向かっている。このように、塗装後に、旋回アーム１１が時計回りで旋回動作する状態を第４の状態（ｄ）とすると、この第４の状態（ｄ）の後、旋回アーム１１は前述の第１の状態（ａ）へと復帰する。第３の状態（ｃ）から第１の状態（ａ）へ復帰する際にも、旋回アーム１１が１２０度旋回（公転）する間にターンテーブル１２Ａ、１２Ｂは旋回アームの旋回方向と同方向に、旋回アーム１１に対して２４０度回転しており、第３の状態（ｃ）と比べると、設置面１００に対して３６０度（１２０度＋２４０度）回転する。その後は、再度第１の状態（ａ）〜第４の状態（ｄ）のサイクルを繰り返す。

このように、第１の状態（ａ）から第３の状態（ｃ）に至る間、また、第３の状態（ｃ）から第１の状態（ａ）に至る間、つまり、塗装直後のワーク５を搬送する間に、ワーク５もターンテーブル１２Ａ（１２Ｂ）と共に、設置面１００に対して１回転している。そのため、塗装直後のワーク５に対して風が偏って当たることを防止することができ、ワーク５の乾燥度合いが略均一化され、塗装品質の均一化を図ることができる。

（変形例２）
また、搬送装置１の旋回アーム１１は、略直線形状でもなく、また、略Ｖ字形状でもなく、例えば、図９に示す用に、旋回中心Ｏとなる中心軸から３つのアーム１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを１２０度の間隔で放射状に延在させた構成とすることもできる。

図９は、変形例２に係るターンテーブルの作業位置と、搬出位置および搬入位置との間の公転と自転とを模式的に示す説明図である。図示するように、３つのアーム１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃには、それぞれターンテーブル１２が取付けられている。そして、各ターンテーブル１２は、その取付位置において水平方向に軸周りに自転可能に構成されている。

また、この場合、旋回アーム１１の円形軌道Ｒ上には、搬入位置４００と、作業位置４１０と、搬出位置４２０とが、予め、時計回りに１２０度の間隔で設定されていることとする。なお、搬入位置４００でのワーク５（図１を参照）の供給は、矢印ｆ１の方向でなされ、搬出位置４２０でのワーク５の取り出しは、矢印ｆ２の方向でなされる。

すなわち、この例では、搬出入位置が、円形軌道Ｒ上に、作業位置４１０で塗装されたワーク５の搬出を行う搬出位置４２０と、塗装前のワーク５の搬入を行う搬入位置４００とに分離して設けられている。

そして、旋回アーム１１が、１２０度ずつ、搬入位置４００→作業位置４１０→搬出位置４２０と、時計回りに順に公転するとき、少なくとも、作業位置４１０から搬出位置４２０へと公転する間に、ターンテーブル１２を搬送装置１の設置面１００（図２および図３を参照）に対して３６０度の整数倍で回転するように構成することができる。

例えば、作業位置４１０から搬出位置４２０へと公転する間に、ターンテーブル１２を設置面１００に対して１回転（３６０度で回転）させる場合、旋回アーム１１が１２０度旋回する間に、ターンテーブル１２を、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に、自身が取付けられたアーム（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）に対して２４０度回転させるのである。

かかる構成としても、例えば、ターンテーブル１２上のワーク５に対して塗装作業を行う場合、塗装直後のワーク５に対して風が偏って当たることを防止することができる。そのため、ワーク５の乾燥度合いが各面間で略均一化され、塗装品質の均一化を図ることができる。

上述してきたように、本実施形態に係る搬送装置１は、旋回アーム１１が旋回してターンテーブル１２が搬出入位置４０、４０１、４０２（あるいは搬出位置４２０／搬入位置４００）と、作業位置４１、４１０との間を通過あるいは往復する間に、ターンテーブル１２が、旋回アーム１１の旋回方向と同方向に当該旋回アームに対して回転し、この間の設置面１００に対する旋回アーム１１の回転角度と、旋回アーム１１に対するターンテーブル１２の回転角度との和が、３６０度の整数倍となるように構成されている。

なお、上述してきた実施形態では、ターンテーブル１２が、搬出入位置４０、４０１、４０２（あるいは搬出位置４２０／搬入位置４００）と、作業位置４１、４１０との間を通過あるいは往復する間に、ターンテーブル１２は設置面１００に対して１回転する構成としていた。しかし、２回転以上であっても構わない。このとき、搬出入位置（あるいは搬出位置／搬入位置）と作業位置とで、設置面１００に対するターンテーブル１２の姿勢（ワーク５の姿勢）は変わらないことが好ましいため、設置面１００に対して３６０度の整数倍で回転するように構成するとよい。なお、ターンテーブル１２の設置面１００に対する回転を２回転以上とする場合、旋回アーム１１の旋回方向とは逆方向に回転させてもよい。

ところで、上述してきた実施形態では、変形例を含め、搬送装置１としては、ターンテーブル１２が２つ以上のものとして説明した。しかし、例えば、先端部にターンテーブル１２が取付けられ、基端部が基台６に旋回自在に連動連結した片腕アームを備えた構成であってもよい。

なお、ロボットシステム３として、本実施形態では塗装作業を行うシステムとしたが、それに限ることはなく、所定の作業を行う作業ロボット２と、上述してきた構成の搬送装置１とを適宜組み合わせたものであればよい。

また、搬送装置１のターンテーブル１２は、本実施形態では、横長の矩形形状としたが、縦長のものであってもよい。あるいは、円形などでもよく、その形状はなんら限定されるものではない。

また、上述したロボットシステム３では、搬送装置１の上部に作業ロボット２を載設した構成としたが、作業ロボット２の配置についても上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図１０および図１１に示すように、搬送装置１と作業ロボット２とを分離して設置することもできる。

図１０に示した例は、作業ロボット２を作業ブース４の天井４４の近傍に配置して、ロボットアーム２２を下方に延在させて塗装作業を行うようにしたものである。

また、図１１に示した例は、搬送装置１と作業ロボット２とを、作業ブース４内において搬出入位置４０と作業位置４１とを結ぶ方向に直交する方向へ所定間隔をあけて並設したものである。

上述した実施形態のさらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 搬送装置
２ 作業ロボット
３ ロボットシステム
５ ワーク
６ 基台
７ アーム旋回機構
８ テーブル回転機構
１１ 旋回アーム
１２ ターンテーブル
４０ 搬出入位置
４１ 作業位置
６３ ガイド用リングギヤ
８１ テーブル回転軸
９１ 伝動ギヤ
Ｒ 円形軌道

Claims (8)

1. 設置面に設置された基台から複数方向に延在し、前記基台の中心軸周りに旋回可能に設けられ、各先端部がそれぞれ円形軌道上を通過可能な旋回アームと、
   前記旋回アームの前記各先端部に取付けられ、前記円形軌道上に設けられた作業位置と搬出入位置との間で、所定のワークを載置しながら搬送可能なターンテーブルと、
   を備え、
   前記旋回アームが旋回して、前記ターンテーブルが前記作業位置から前記搬出入位置に移動する間に、当該ターンテーブルが、前記設置面に対して３６０度の整数倍（但し０を除く）で回転する
   ことを特徴とする搬送装置。
2. 前記旋回アームが旋回して前記ターンテーブルが前記作業位置と前記搬出入位置との間を通過あるいは往復する間に、当該ターンテーブルが、前記旋回アームの旋回方向と同方向に当該旋回アームに対して回転し、
   この間の前記設置面に対する前記旋回アームの回転角度と、前記旋回アームに対する当該ターンテーブルの回転角度との和が、３６０度の整数倍（但し０を除く）となる
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記作業位置と前記搬出入位置とは、
   前記円形軌道の中心に関して対称位置にあり、
   前記基台を中心に直線状に延在する前記旋回アームが１８０度旋回し、当該旋回アームの両端部に取付けられた前記ターンテーブルが前記作業位置と前記搬出入位置との間を通過あるいは往復する間に、当該ターンテーブルは、前記設置面に対して３６０度の整数倍（但し０を除く）で回転する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送装置。
4. 前記旋回アームが１８０度旋回して前記ターンテーブルが前記作業位置と前記搬出入位置との間を通過あるいは往復する間に、当該ターンテーブルが、前記旋回アームの旋回方向と同方向に当該旋回アームに対して１８０度回転する
   ことを特徴とする請求項３に記載の搬送装置。
5. 前記旋回アームと共に前記基台の外周に沿って回動するテーブル回転軸を有し、前記ターンテーブルが前記作業位置と前記搬出入位置との間を通過あるいは往復する間に、前記ターンテーブルを自転させるテーブル自転機構を備え、
   前記テーブル回転軸は、
   先端が前記ターンテーブルに連動連結するとともに、基端には、前記基台の外周面に固設されたガイド用のリングギヤと噛合して回転する伝動ギヤが固設されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の搬送装置。
6. 前記基台は、少なくとも電気ケーブルを含む線状体を挿通可能な中空部を有する中空構造であり、前記テーブル回転軸および前記旋回アームを駆動する動力源が、前記基台の外側に配置されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の搬送装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の搬送装置と、
   前記作業位置において、前記ターンテーブル上に載置されたワークを加工する作業ロボットと、
   を備えることを特徴とするロボットシステム。
8. 前記作業ロボットを、前記ワークを塗装する塗装ロボットとし、
   前記旋回アームの略中央位置に一体的に取付けた
   ことを特徴とする請求項７に記載のロボットシステム。

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