JP6649345B2

JP6649345B2 - ロボット

Info

Publication number: JP6649345B2
Application number: JP2017216982A
Authority: JP
Inventors: 大輔秋田; 正明上松
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: CN109760105A; US20190143440A1; JP2019084657A; DE102018218887A1; US10850344B2

Description

本発明は、自己清掃機能を有する産業用のロボットに関するものである。

従来、溶接ロボットによって保持された溶接トーチに付着したスパッタを除去するために溶接トーチを清掃する装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
また、プレス加工用の金型に付着した異物を除去するために金型を清掃する装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００６−１２２９１９号公報特開平７−４００５４号公報特開２００５−３１９３５１号公報

特許文献１〜３の清掃用の装置は、ロボット自体を清掃するものではない。ロボット自体に付着した異物はロボットの不具合の原因となり得る。例えば、ロボットの関節に設けられているオイルシールに切粉が噛み込むと、オイルシールの密閉性能が低下して関節の減速機等の破損を引き起こし得る。このような不具合を未然に防止するためには、ロボットを定期的に清掃することが望ましい。しかしながら、人による定期的な清掃や、清掃用の器具の設置および保守等は、手間とコストがかかるという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ロボット本体の定期的な清掃を簡便にかつコストをかけずに行うことができるロボットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、複数の関節を有するアームと、該アームの先端に着脱可能なエンドエフェクタとを備える垂直多関節型のロボット本体と、該ロボット本体に設けられ前記アームの異物が付着し易い所定の清掃対象部位を清掃する清掃機構と、前記ロボット本体を制御する制御部とを備え、前記清掃機構が、前記アームの先端部または前記エンドエフェクタに設けられ、清掃用流体を噴射する噴射口を備え、前記制御部は、前記噴射口を前記所定の清掃対象部位に向かせるように前記ロボット本体を制御するロボットである。
本態様によれば、ロボット本体に、ロボット本体自身の清掃対象部位を清掃するための清掃機構が搭載されている。したがって、人によるロボット本体の清掃や、清掃用の器具の設置および保守のような作業が不要であり、ロボット本体の定期的な清掃を簡便にかつコストをかけずに行うことができる。

上記態様においては、前記清掃機構が、前記所定の清掃対象部位に向かって清掃用流体を噴射する。
このようにすることで、所定の清掃対象部位に付着した異物を清掃用流体によって吹き飛ばす、または洗い流すことができる。

上記態様においては、前記清掃機構が、前記所定の清掃対象部位の近傍に設けられ、前記所定の清掃対象部位に向かって前記清掃用流体を噴射する噴射口を備えていてもよい。
このように清掃対象部位毎に噴射口を設けることで、噴射口から噴射された清掃用流体を清掃対象部位に確実に噴き付けて清掃対象部位を確実に清掃することができる。

上記態様においては、前記ロボット本体を制御する制御部を備え、前記清掃機構が、前記ロボット本体のアームの先端部または該アームの先端に取り付けられたエンドエフェクタに設けられ、前記清掃用流体を噴射する噴射口を備え、前記制御部は、前記噴射口を前記所定の清掃対象部位に向かせるように前記ロボット本体を制御する。
このようにロボット本体の動作によって噴射口を移動可能にすることで、複数の清掃対象部位を共通の噴射口を用いて清掃することができる。

本発明の参考例においては、前記清掃機構が、前記所定の清掃対象部位を振動させてもよい。
このようにすることで、所定の清掃対象部位に付着した異物を振動によって振り落とすことができる。

本発明の参考例においては、前記清掃機構が、前記所定の清掃対象部位の近傍に設けられ振動を発生する振動発生器を備えていてもよい。
振動発生器はロボット本体の任意の位置に設けることができるので、ロボット本体の任意の位置の清掃対象部位を振動発生器で振動させて清掃することができる。

本発明の参考例においては、前記ロボット本体を制御する制御部を備え、前記清掃機構が、前記関節からなり、前記制御部が、前記関節を振動動作させるように前記ロボット本体を制御してもよい。
このようにすることで、振動を発生させるための機器をロボット本体に追加することなく、関節およびその近傍を振動によって清掃することができる。

上記態様においては、前記所定の清掃対象部位が、前記関節に設けられたオイルシールであってもよい。
オイルシールを清掃することで、異物によるオイルシールの密閉性能の低下を防止することができる。

上記態様においては、前記所定の清掃対象部位への前記異物の付着を検知するセンサを備えていてもよい。
このようにすることで、清掃対象部位への異物の付着をセンサによって迅速に検知することができ、清掃対象部位を適切なタイミングで清掃することができる。

本発明によれば、ロボット本体の定期的な清掃を簡便にかつコストをかけずに行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットの全体構成を示す斜視図である。図１のロボットのアームの先端部の拡大図である。図１のロボットの変形例のアームの先端部を示す図である。図１のロボットの他の変形例のアームの先端部を示す図である。図１のロボットの他の変形例の構成図である。図１のロボットの他の変形例の構成図である。

本発明の一実施形態に係るロボットについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係るロボット１は、産業用ロボットであり、例えば、溶接等の加工を行う加工ロボットである。ロボット１は、図１に示されるように、ロボット本体２と、ロボット本体２に設けられロボット本体２を清掃する清掃機構３と、ロボット本体２および清掃機構３に接続されロボット本体２および清掃機構３を制御する制御装置４とを備えている。

ロボット本体２は、複数の関節Ｊ１〜Ｊ６を有するアーム５と、アーム５の先端に着脱可能なエンドエフェクタ６（図５および図６参照。）とを備えている。参照する図面には、ロボット本体２の一例として６軸の多関節ロボットが示されているが、他の種類のロボットを採用してもよい。
図２に示されるように、各関節Ｊ１〜Ｊ６には、減速機と、減速機からのオイル漏れを防止するためのオイルシール７とが設けられている。
エンドエフェクタ６は、例えば、溶接トーチのような加工用の装置を把持するハンドである。

清掃機構３は、ロボット本体２の所定の清掃対象部位の近傍に取り付けられたノズル３ａと、供給口３ｂと、ロボット本体２の内部を通ってノズル３ａと供給口３ｂとを接続する配管３ｃとを備えている。
ノズル３ａは、清掃対象部位に向かって開口する噴射口３ｄを有している。
供給口３ｂは、ロボット本体２の可動しない部分（例えばアーム５を支える基台８）に設けられていることが好ましい。

供給口３ｂには、外部配管（図示略）を介して、ロボット本体２の外部に配置されエアまたは水のような清掃用流体を供給する流体源（図示略）が接続される。流体源から供給口３ｂおよび配管３ｃを介してノズル３ａに清掃用流体が供給されることで、噴射口３ｄから清掃対象部位に向かって清掃用流体が噴射される。噴射口３ｄからの清掃用流体の噴射の開始および停止は、例えば、供給口３ｂと噴射口３ｄとの間に設けられたバルブ（図示略）を制御装置４が開閉させることで制御されるようになっている。

清掃対象部位は、異物が付着して堆積し易い部位であり、特に、異物がロボット本体２の不具合を引き起こす部位である。したがって、清掃対象部位は、ロボット本体２が行う作業やロボット本体２が設置される環境等に応じて選択される。

例えば、ハンド６に把持された溶接トーチによって溶接を行うロボット本体２の場合、溶接の過程で生じる金属の粉等のスパッタがハンド６およびアーム５に付着し易い。アーム５のうち、オイルシール７に噛み込んだスパッタは、オイルシール７の密閉性能の低下およびそれによる減速機等の破損を引き起こし得る。したがって、ハンド６およびオイルシール７が清掃対象部位として選択される。

アーム５の外側に外部機器が装着される場合、外部機器をアーム５から電気的に絶縁するための絶縁体がアーム５の外面に取り付けられる。絶縁体に金属の切粉等が堆積してしまうと外部機器がアーム５と導通して外部機器の破損を引き起こし得る。したがって、この場合には、絶縁体が清掃対象部位として選択される。
図１には、関節Ｊ５のオイルシール７用のノズル３ａのみが図示されているが、ノズル３ａは全ての清掃対象部位に対して設けられる。

制御装置４は、中央演算処理装置のようなプロセッサを備え、予め設定された清掃プログラムに従ってプロセッサが清掃機構３を作動させる清掃モードを有している。制御装置４は、予め設定されたスケジュールに従って清掃モードを定期的に実行する。例えば、制御装置４は、毎日、所定の時刻に、またはロボット本体２の作業の終了後に、清掃モードを実行する。あるいは、制御装置４は、ユーザの指示に従って任意のタイミングで清掃モードを実行してもよい。

次に、このように構成されたロボット１の作用について説明する。
本実施形態に係るロボット１によれば、定期的に清掃モードが実行されることで、ロボット本体２が行った作業等によって異物が付着した清掃対象部位が清掃される。具体的には、清掃モードにおいて、制御装置４が清掃機構３を作動させることで、ノズル３ａの噴射口３ｄから清掃対象部位に向かってエアまたは水のような清掃用流体が噴射される。これにより、清掃対象部位に付着していた異物は、エアによって吹き飛ばされ、または水によって洗い流される。
このような清掃対象部位の清掃が定期的に行われることで、清掃対象部位における異物の堆積およびそれよって引き起こされるロボット本体２の不具合が未然に防止される。

清掃対象部位が関節Ｊ１〜Ｊ６のオイルシール７である場合、制御装置４は、噴射口３ｄから清掃用流体を噴射させながら関節Ｊ１〜Ｊ６を回転させてもよい。関節Ｊ１〜Ｊ６の回転によってオイルシール７が回転することで、オイルシール７の全周にわたって清掃用流体を吹き付けることができる。あるいは、オイルシール７の全周にわたって清掃用流体が吹き付けられるように、複数の噴射口３ｄがオイルシール７の周方向に配列して設けられていてもよい。

このように、本実施形態によれば、ロボット本体２には、ロボット本体２自身を清掃する清掃機構３が搭載され、清掃機構３によるロボット本体２の清掃が定期的に自動で実行される。すなわち、人によるロボット本体２の清掃や、清掃用の器具の設置および保守が不要であり、ロボット本体２の定期的な清掃を簡便に、かつコストをかけずに行うことができる。

本実施形態においては、清掃機構３が、清掃対象部位に向かって清掃用流体を噴射することとしたが、これに代えて、清掃対象部位を振動させてもよい。
例えば、清掃機構３は、図３に示されるように、清掃対象部位の近傍に設けられ高速（例えば、５Ｈｚ以上）の振動を発生させる振動発生器３ｅを備え、振動発生器３ｅによって清掃対象部位を高速振動させることで、清掃対象部位に付着した異物を振り落とす。振動による清掃は、切粉のような乾いた異物の除去に有効である。

振動発生器３ｅに代えて、図４に示されるように、清掃機構３として関節Ｊ１〜Ｊ６を用い、制御装置４が、関節Ｊ１〜Ｊ６を駆動して関節Ｊ１〜Ｊ６を小刻みに繰り返し往復運動させることで振動を発生させてもよい。例えば、制御装置４は、各関節Ｊ１〜Ｊ６を＋９０°と−９０°との間で高速（例えば、５Ｈｚ以上）で回転振動させる。

エンドエフェクタ６に近いアーム５の先端部は異物が付着し易い。したがって、関節Ｊ５，Ｊ６の回転振動はアーム５の先端部（例えば関節Ｊ５，Ｊ６）に付着した異物の除去に有効である。図４は、関節Ｊ５の回転振動を示している。
先端に溶接トーチが接続された溶接ケーブルがアーム５の外側にアーム５に沿って配線されている場合には、溶接ケーブルにも異物が付着する。このような異物を除去するためには、最も基台８側の関節Ｊ１の回転振動によってアーム５全体を振動させることが有効である。

本実施形態においては、図５に示されるように、アーム５の先端部またはエンドエフェクタ６にノズル３ａが設けられていてもよい。制御装置４は、予め設定されたスケジュールに従って清掃モードを実行して清掃プログラムに従ってロボット本体２を制御することで、ノズル３ａの噴射口３ｄが清掃対象部位を向くようにアーム５を動作させてもよい。図５の例では、エンドエフェクタ６に設けられた噴射口３ｄが関節Ｊ１のオイルシール７を向くようにアーム５を動作させ、噴射口３ｄから清掃用流体を噴射しながら関節Ｊ１を回転させることで、関節Ｊ１のオイルシール７を全周にわたって清掃することができる。
このように、可動範囲の広いアーム５の先端部またはエンドエフェクタ６に噴射口３ｄを設け、アーム５の動作によってロボット本体２に対して噴射口３ｄを移動させることで、共通の噴射口３ｄを用いてロボット本体２の複数の清掃対象部位を清掃することができる。

図６に示されるように、噴射口３ｄに代えて電磁石３ｆがアーム５の先端部またはエンドエフェクタ６に設けられていてもよい。この場合、制御装置４は、電磁石３ｆが清掃対象部位の近傍に配置されるようにアーム５を動作させ、続いて電磁石３ｆに磁力を発生させる。これにより、清掃対象部位に付着している金属の切粉のような異物を電磁石３ｆに吸着させて清掃対象部位から異物を除去することができる。

エンドエフェクタ６を清掃するためのノズル３ａおよび電磁石３ｆは、ロボット本体２の基台８に設けられていてもよい。エンドエフェクタ６が基台８のノズル３ａまたは電磁石３ｆの近傍に配置されるようにアーム５を動作させることで、ノズル３ａからの清掃用流体によって、または電磁石３ｆの磁力によって、エンドエフェクタ６に付着した異物を除去することができる。

本実施形態においては、清掃対象部位における異物を検知するセンサが設けられていてもよい。センサは、例えば、ロボット本体２に設けられ、異物の堆積による清掃対象部位の色の変化を検知する視覚センサである。制御装置４は、センサによって異物が検知されたときに、自動で清掃モードを実行させる。あるいは、センサによる異物の検知結果に基づいて、ユーザが手動で清掃モードを実行させてもよい。
このようなセンサを設けることで、清掃対象部位への異物の付着を迅速に検知し、異物を適切なタイミングで除去することができる。

１ロボット
２ロボット本体
３清掃機構
３ａノズル（清掃機構）
３ｂ供給口（清掃機構）
３ｃ配管（清掃機構）
３ｄ噴射口（清掃機構）
３ｅ振動発生器（清掃機構）
３ｆ電磁石（清掃機構）
４制御装置（制御部）
５アーム
６エンドエフェクタ
７オイルシール
Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６関節

Claims

複数の関節を有するアームと、該アームの先端に着脱可能なエンドエフェクタとを備える垂直多関節型のロボット本体と、
該ロボット本体に設けられ前記アームの異物が付着し易い所定の清掃対象部位を清掃する清掃機構と、
前記ロボット本体を制御する制御部とを備え、
前記清掃機構が、前記アームの先端部または前記エンドエフェクタに設けられ、清掃用流体を噴射する噴射口を備え、
前記制御部は、前記噴射口を前記所定の清掃対象部位に向かせるように前記ロボット本体を制御するロボット。
前記清掃機構が、前記所定の清掃対象部位の近傍に設けられ、前記所定の清掃対象部位に向かって前記清掃用流体を噴射する噴射口をさらに備える請求項１に記載のロボット。
前記所定の清掃対象部位が、前記関節に設けられたオイルシールである請求項１または請求項２に記載のロボット。
前記所定の清掃対象部位への前記異物の付着を検知するセンサを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボット。