JP6677689B2

JP6677689B2 - ロボット

Info

Publication number: JP6677689B2
Application number: JP2017188123A
Authority: JP
Inventors: 一隆中山; 健一郎安部; 昌宏森岡
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2020-04-08
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: US20190091854A1; CN109571424B; US10737382B2; CN109571424A; JP2019063876A; DE102018123212A1

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

従来、ロボットのベース下部にキャスタを備えるとともに、ベースを昇降させるアウトリガーを備えるロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１のロボットは、設置する際には、アウトリガーを下降させてベースおよびキャスタを浮上させてアウトリガーによってロボットを支持するようになっている。一方、ロボットを移設する際には、アウトリガーを上昇させることにより、ロボット全体の重量をキャスタによって支持させた状態で、ロボットに水平方向の力を作用させることにより、キャスタを転動させてロボットを水平方向に移動することができる。

実開昭６２−２０７７２号公報

しかしながら、特許文献１のロボットは、設置時にはアウトリガーによって押し上げられているだけの固定されていない状態で動作させる必要があるため、安定的に動作させることができないという不都合がある。また、移設時に、ロボットに水平方向の力が作用すると、ロボットの重心が高い位置にある場合には、ロボットが転倒し易く、移設作業が困難であ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、安定的に動作させることができるとともに、移設容易性を向上することができるロボットを提供することを目的としている。

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、被設置面に固定手段によって設置される平坦な設置面部を備えるベースと、該ベースに対して移動可能に設けられた可動部と、前記設置面部に該設置面部の設置面から出没可能に格納され、移設時に前記設置面から突出させられ前記設置面と前記被設置面との間の摩擦を低減する摩擦低減機構とを備え、前記ベースが、前記設置面部から少なくとも移設の際の移動方向前方に張り出した状態と張り出していない状態とで切替可能に配置される転倒防止部材を備え、前記設置面部が、該設置面部の中央に上方に延びる隆起部分を有し、前記摩擦低減機構が、前記隆起部分の内部の空間内に格納され、前記摩擦低減機構が、前記転倒防止部材に接続されていないロボットを提供する。

本態様によれば、ロボットを移設する際には、設置面部から転倒防止部材を少なくとも移設の際の移動方向前方に張り出した状態に配置させることにより、見かけ上の設置面部を大きくして、ベースおよび該ベースに移動可能に設けられた可動部が、移送中に傾いても全体の重心を設置面部の内側に維持して、転倒し難くすることができる。そして、移載後には、被設置面に設置面部を固定手段によって固定することにより、ベースに対して可動部を安定的に動作させることができる。固定手段による固定後には、転倒防止部材は不要となるので、移設後に転倒防止部材の張り出していない状態に切り替えることにより、設置スペースの拡大を防止することができ、被設置面に設置された状態で転倒防止部材が邪魔にならないようにすることができる。

上記態様においては、前記転倒防止部材が脱着可能であってもよい。
このようにすることで、ロボットを移設する際には、設置面部から転倒防止部材を少なくとも移設の際の移動方向前方に張り出した状態に取り付けることにより、転倒し難くすることができる。また、移載後には、転倒防止部材を取り外すことにより、張り出していない状態に切り替えることによって、設置スペースの拡大を防止することができ、被設置面に設置された状態で転倒防止部材が邪魔にならないようにすることができる。

また、上記態様においては、前記設置面部に設けられ、移設時に前記設置面部の設置面と前記被設置面との間の摩擦を低減する摩擦低減機構を備える。
このようにすることで、移設時には、固定手段によるベースの被設置面への固定を解除した状態で、ロボットを水平方向に押すだけで、摩擦低減機構が被設置面との間の摩擦を低減させて、ロボットを容易に移動させることができる。そして、移設後には、被設置面に固定手段によって固定することにより、ロボットを安定的に動作させることができる。

また、上記態様においては、前記摩擦低減機構が、前記設置面部に、該設置面部の前記設置面から出没可能に格納され、移設時に前記設置面から突出させられる。
このようにすることで、移設時には固定手段による設置面部の固定を解除した後、摩擦低減機構を設置面から下方に突出させる。これにより、ロボットを水平方向に押すだけで、摩擦低減機構が被設置面との間の摩擦を低減させて、ロボットを容易に移動させることができる。そして、摩擦低減機構を設置面より上方に引っ込めることにより、設置面部の設置面を移設先の被設置面に密着させ、固定手段により再度、固定設置することができる。

また、上記態様においては、前記摩擦低減機構が、水平軸線回りに回転させられる車輪であってもよい。
このようにすることで、移設時には設置面から下方に突出させた車輪によってロボット全体の自重を支持し、車輪を水平軸線回りに回転させるだけで、被設置面との間の摩擦が低減されて、ロボットを容易に移動させることができる。

また、上記態様においては、前記車輪の回転を検出する回転検出部と、前記転倒防止部材の張り出しの有無を検出する作動検出部と、該作動検出部により前記転倒防止部材の張り出しが検出されていない状態で前記回転検出部により前記車輪の回転が検出されたときにアラームを報知する報知部とを備えていてもよい。
このようにすることで、転倒防止部材を張り出させていない状態で、ロボットを水平方向に押すと、回転検出部により車輪の回転が検出され、報知部によりアラームが報知される。これにより、移設を行う作業者に、転倒防止部材が張り出していないことを認識させることができ、転倒防止措置が講じられないまま移設作業が行われることを防止することができる。

本発明によれば、安定的に動作させることができるとともに、移設容易性を向上する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を示す斜視図である。図１のロボットの側面図である。図１のロボットの移設時の姿勢を示す側面図である。図１のロボットの支持用脚部の底面図である。図４のロボットの支持用脚部の底面に備えられた転倒防止部材の一例を示す斜視図である。図５の転倒防止部材を伸張させた状態を示す斜視図である。図５の転倒防止部材を回転させて放射状に配置した状態を示す底面図である。図７の状態から転倒防止部材を展開した状態を示す底面図である。図３の移設時の姿勢における重心位置を説明する側面図である。図３の移設時の姿勢を示す斜視図である。図１のロボットの移設時の他の姿勢の例を示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係るロボット１について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１は、図１に示されるように、床面（被設置面）Ｆに設置されるベース２と、ベース２に対して移動可能に設けられた可動部２０とを備えている。

可動部２０は、ベース２に対して鉛直な第１軸線Ａ回りに回転可能に支持された旋回胴３と、該旋回胴３に対して水平な第２軸線Ｂ回りに揺動可能に支持された第１アーム４と、該第１アーム４の先端に第２軸線Ｂに平行な第３軸線Ｃ回りに揺動可能に支持された第２アーム５と、該第２アーム５の先端に配置された３軸の手首６とを備えた６軸垂直多関節型ロボットである。

ベース２は、床面Ｆに沿って広がる平坦な、平面視略正方形の形態の支持用脚部（設置面部）７と、該支持用脚部７の中央から鉛直上方に延びる円柱状の柱状部８とを備えている。旋回胴３は、柱状部８の上端に回転可能に支持されている。

ベース２の支持用脚部７は、中央に若干上方に延びる円錐台状部分７ａを備えるとともに、該円錐台状部分７ａの外周に水平に延びる平板状の鍔部７ｂを備えている。鍔部７ｂは平面視略正方形に形成され、４隅に、鍔部７ｂを板厚方向に貫通する貫通孔（図４参照）９が設けられている。貫通孔９はアンカーボルト（固定手段）１０を貫通可能な内径を有し、アンカーボルト１０を利用してロボット１を床面Ｆに固定設置することができるようになっている。

また、ベース２の円錐台状部分７ａは、下部が中空に構成され、内部に、支持用脚部７の下面から出没させられる複数の車輪（図３参照：摩擦低減機構）１１と、該車輪１１を昇降させる昇降機構（図示略）とが収容されている。車輪１１は水平な軸線回りに回転可能に支持されている。昇降機構としては、例えば、柱状部８に備えられたハンドル（図示略）を回転させることにより、ラックアンドピニオンギヤ等によって複数、例えば４つの車輪１１を同時に昇降させる機構でよい。

支持用脚部７を床面Ｆに固定する際には、昇降機構の作動により車輪１１を上昇させて、図２に示されるように、支持用脚部７の下面から下方に車輪１１が突出しないように円錐台状部分７ａの内部に収容するようになっている。ロボット１を移設する際には、昇降機構の作動により、図３に示されるように、車輪１１を下降させて支持用脚部７の下面から下方に車輪１１の少なくとも一部を突出させ床面Ｆと支持用脚部７の鍔部７ｂとの間の摩擦を低減するようになっている。支持用脚部７の下面から下方に突出した車輪１１は支持用脚部７の鍔部７ｂを床面Ｆから上昇させた状態に支持し、作業者がロボット１に水平方向の力を加えることにより水平軸線回りに回転して床面Ｆ上を転動し、ロボット１を容易に移動させることができるようになっている。

また、支持用脚部７には、床面Ｆへの設置時には収容されていて、移設に際して、鍔部７ｂよりも水平方向外方に延びるように展開（張り出し）させられる転倒防止部材７ｃを備えている。
転倒防止部材７ｃは、図４に示されるように、鍔部７ｂの４隅の下面側に、上述した４つの貫通孔９の軸線回りにそれぞれ回転可能に取り付けられた４枚の平板状部材であって、図５および図６に示されるように、複数枚、例えば、３枚の平板部材がアリ構造等によって入れ子式に脱落不可に組み合わせられており、図５に示されるように縮小させた状態と、図６に示されるように伸張された状態とに形態を変えることができるようになっている。

各転倒防止部材７ｃの３枚の平板部材には、図５および図６に示されるように、収縮させた状態で一致する切欠１２が設けられている。切欠１２は転倒防止部材７ｃを構成している平板部材の幅方向の一側に開放されている。これにより、図４に示されるように支持用脚部７の鍔部７ｂの下方に収容された状態では、支持用脚部７の円錐台状部分７ａに収容されている車輪１１が切欠１２内に配置され、車輪１１の昇降が転倒防止部材７ｃによって邪魔されないようになっているとともに、車輪１１を下降させて支持用脚部７を床面Ｆから浮上させた状態で、図７に示されるように、車輪１１に邪魔されることなく転倒防止部材７ｃを回転させ、図８に示されるように、放射状に伸張させられるようになっている。

第１アーム４は、図１に示されるように、柱状部８に対して径方向一方向にオフセットして配置され、柱状部８の長手軸に対して間隔をあけて平行に配置される平面に沿って回転するように配置されている。第１アーム４の長さはベース２の柱状部８の長さより短く設定されており、３６０°の動作範囲を備えている。また、柱状部８の太さ（横断面積）は第１アーム４の太さ（横断面積）とほぼ同等に設定されている。

第２アーム５は、図１に示されるように、柱状部８に対する第１アーム４のオフセット方向とは逆方向に同じ量だけオフセットして配置され、柱状部８の長手軸を含む平面に沿って回転するように配置されている。これにより、第２アーム５の中心軸は柱状部８の中心軸と同一平面上に配置されている。

このように構成された本実施形態に係るロボット１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１を使用するには、車輪１１および転倒防止部材７ｃを機能しない状態となるよう収納（格納）した状態で床面Ｆに支持用脚部７を設置し、鍔部７ｂの４隅の貫通孔９にアンカーボルト１０を使用して床面Ｆに固定する。これにより、床面設置型の６軸垂直多関節型ロボットとして動作させることができる。

この場合において、本実施形態に係るロボット１は、ベース２が平坦な支持用脚部７とその中心から鉛直上方に延びる円柱状の柱状部８とにより構成されており、柱状部８の長さが第１アーム４より長く、太さが第１アーム４と同等であるので、大きな空間を占有せず、作業者の作業空間を広く確保することができるという利点がある。

また、旋回胴３を細長い柱状部８の上端に配置し、柱状部８を第１アーム４より長く構成することで、図１に示されるように第１アーム４を第２軸線Ｂより上方に配置した動作状態のみならず、第１アーム４を第２軸線Ｂより下方に配置した天井吊り下げ式ロボットと同様の動作状態をも実現することができる。

そして、ロボット１を移設する際には、図３に示されるように、第２アーム５を柱状部８に沿わせるように第１アーム４および第２アーム５を折り畳んだ状態とすることにより、全体の重心位置を低い位置に配置して倒れにくくすることができる。この状態では、図９に示されるように、全体の重心位置が、支持用脚部７を底面とし、支持用脚部７の中心を通る鉛直線と第２軸線Ｂを含む平面との交点を頂点とする錐体状の空間（図中、斜線部）内に配置される。これにより、移設時にロボット１がある程度傾いても重心が支持用脚部７から外側に出ないように維持され、転倒しにくくすることができる。

すなわち、ロボット１を移設する際には、図７に示すようにロボット１を折り畳んだ状態で、電源を切断し、支持用脚部７を床面Ｆに固定していたアンカーボルト１０を取り外し、図示しない昇降機構を作動させて円錐台状部分７ａの内部に格納されていた車輪１１を下降させることにより、支持用脚部７の下面よりも下方に車輪１１を突出させて、支持用脚部７を床面Ｆから浮上させる。これにより、４つの車輪１１によってロボット１の全重量が支持される。

この状態で、転倒防止部材７ｃが、支持用脚部７と床面Ｆとの間に挟まれた状態から解放されるので、図７に示されるように、転倒防止部材７ｃを水平回転させて支持用脚部７の外側に放射状に配置し、図３、図８および図１０に示されるように、各転倒防止部材７ｃを構成している３枚の平板部材を長さ方向に伸張させるように展開する。これにより、４枚の転倒防止部材７ｃが支持用脚部７の周囲に放射状に４方向に広げられるので、転倒防止効果をさらに向上することができるという利点がある。図１０において、転倒防止部材７ｃの切欠１２は省略している。

そして、この状態で、作業者がロボット１の側面に外力を付与して押圧することにより、車輪１１を床面Ｆに転動させて、外力を付与した方向にロボット１を容易に移動させることができる。支持用脚部７の外側に放射状に延びる４枚の転倒防止部材７ｃによって、支持用脚部７が見かけ上水平方向に広げられるので、移送中の転倒を防止することができる。

このように、本実施形態に係るロボット１によれば、第１アーム４の長さ以上の長さを有しかつ第１アーム４の太さと同様の太さを有する柱状部８の上に旋回胴３を取り付けているので、床面Ｆに設置可能でありながら、天井吊り下げ式のロボットのように人間の作業空間を広く確保できるという利点がある。また、第１アーム４および第２アーム５を折り畳んだ状態の全体の重心位置を、支持用脚部７を底面とし、支持用脚部７の中心を通る鉛直線と第２軸線Ｂを含む平面との交点を頂点とする錐体状の空間内に配置しているので、移設時にロボット１を横から押して傾斜しても倒れにくく移設容易性を向上することができるという利点がある。

さらに、転倒防止部材７ｃを展開することにより上記錐体状の空間を水平方向に広げることができ、転倒防止効果を向上して、さらに移設の容易性および安全性を向上することができる。
また、本実施形態に係るロボット１によれば、第１アーム４および第２アーム５を折り畳むことにより、ロボット１全体を、支持用脚部７を底面とする柱状の空間内に収めることができ、多数並べて格納したり搬送したりする際にスペースの有効利用を図ることができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、図３に示されるように第１アーム４および第２アーム５を折り畳んだ状態を移設時の姿勢として説明したが、転倒防止部材７ｃを展開することにより、図１１に示されるように第１アーム４および第２アーム５を第２軸線Ｂの上方に配置した状態で移設することにしても、倒れにくくすることができる。図１１においては転倒防止部材７ｃの切欠１２は省略している。

また、ベース２の柱状部８は鉛直方向に伸縮可能な構造を有していてもよい。このようにすることで、柱状部８を伸張させてより高い位置まで到達可能な動作範囲を設定することができ、柱状部８を収縮させて、折り畳んだときの重心位置をより低く設定することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、転倒防止部材７ｃとして３枚の平板部材を入れ子式に組み合わせて伸縮可能な構造としたが、単一の平板部材からなるものでもよい。また、転倒防止部材７ｃを支持用脚部７に回転可能に取り付けて移設時に回転させることにより支持用脚部７の外側に放射状に突出させることとしたが、これに代えて、転倒防止部材７ｃを支持用脚部７に着脱可能に取り付けることにしてもよい。

また、支持用脚部７を固定する被設置面として床面Ｆを例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意の被設置面、例えば、床面Ｆに設置される支持台の上面等に設置固定することにしてもよい。
また、支持用脚部７の形状を、平面視略正方形として説明したが、これに限定されるものではなく、他の任意の形態を有していてもよい。

また、本実施形態においては、車輪１１の回転を検出する回転検出部（図示略）と、転倒防止部材７ｃの展開の有無を検出する作動検出部（図示略）と、該作動検出部により転倒防止部材７ｃの展開が検出されていない状態で回転検出部により車輪１１の回転が検出されたときにアラームを報知する報知部（図示略）とを備えていてもよい。

この場合、転倒防止部材７ｃを展開していない状態で、ロボット１を水平方向に押すと、回転検出部により車輪１１の回転が検出され、報知部によりアラームが報知される。これにより、移設を行う作業者に、転倒防止部材７ｃが張り出していないことを認識させることができ、転倒防止措置が講じられないまま移設作業が行われることを防止することができる。

また、本実施形態においては、摩擦低減機構として車輪１１を例示したが、車輪１１としては、水平に配置されるシャフト回りに回転させられる車輪の他、中心軸が水平に配置される円柱状のコロあるいは球体状のボールを採用してもよい。また、摩擦低減機構は、車輪１１に限定されるものではなく、被設置面である床面Ｆと支持用脚部７の鍔部７ｂとの間の摩擦を低減可能な任意の材質、例えば、４フッ化エチレン樹脂等の低摩擦係数の樹脂製のシートあるいはプレートが鍔部７ｂの底面に貼付されていてもよい。この場合、摩擦低減部材は底面から出没可能に設けられていなくてもよい。

また、本実施形態においては、転倒防止部材７ｃを支持用脚部７のベース２の４隅から放射状に突出させることとしたが、これに代えて、少なくとも移設時に移動方向の前方となる方向に突出させることにしてもよい。また、本実施形態においては、転倒防止部材７ｃを水平回転させて支持用脚部７の外側に突出させることとしたが、これに代えて、転倒防止部材７ｃを支持用脚部７に着脱可能に設け、移載時の必要に応じて支持用脚部７に取り付け、少なくとも移設時に移動方向の前方となる方向に突出させることにしてもよい。

また、本実施形態においては、可動部２０として、ベース２の上部に第１軸線Ａ回りに回転可能な旋回胴３、旋回胴３に第２軸線Ｂ回りに揺動可能な第１アーム４、第１アーム４の先端に第３軸線Ｃ回りに揺動可能な第２アーム５および第２アーム５の先端に配置された３軸手首６を備える６軸垂直多関節型ロボットを例示したが、これに代えて、他の任意の軸構成のロボットを採用してもよい。

また、本実施形態においては、ベース２が支持用脚部７と柱状部８とを備えるロボット１を例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意の構造のロボットを採用してもよい。

１ロボット
２ベース
７支持用脚部（設置面部）
７ｃ転倒防止部材
１０アンカーボルト（固定手段）
１１車輪（摩擦低減機構）
２０可動部
Ｆ床面（被設置面）

Claims

被設置面に固定手段によって設置される平坦な設置面部を備えるベースと、
該ベースに対して移動可能に設けられた可動部と、
前記設置面部に該設置面部の設置面から出没可能に格納され、移設時に前記設置面から突出させられ前記設置面と前記被設置面との間の摩擦を低減する摩擦低減機構とを備え、
前記ベースが、前記設置面部から少なくとも移設の際の移動方向前方に張り出した状態と張り出していない状態とで切替可能に配置される転倒防止部材を備え、
前記設置面部が、該設置面部の中央に上方に延びる隆起部分を有し、前記摩擦低減機構が、前記隆起部分の内部の空間内に格納され、
前記摩擦低減機構が、前記転倒防止部材に接続されていないロボット。
前記転倒防止部材が、前記張り出した状態において前記設置面部の最外周よりも外方に広がる平板状部材である請求項１に記載のロボット。
前記転倒防止部材が脱着可能である請求項１または請求項２に記載のロボット。
前記摩擦低減機構が、水平軸線回りに回転させられる車輪である請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボット。
前記車輪の回転を検出する回転検出部と、
前記転倒防止部材の張り出しの有無を検出する作動検出部と、
該作動検出部により前記転倒防止部材の張り出しが検出されていない状態で前記回転検出部により前記車輪の回転が検出されたときにアラームを報知する報知部とを備える請求項４に記載のロボット。
前記ベースが、前記隆起部分の中央から鉛直上方に延びる柱状部を有し、該柱状部の上端に前記可動部が支持されている請求項１から請求項５のいずれかに記載のロボット。