JP7015421B1 - 外付けロボット用架台および外付けロボットシステム - Google Patents

Abstract

工作機械の外部に設置される外付けロボット用架台（１）であって、工作機械に位置決め状態に固定される固定ユニット（２）と、固定ユニット（２）に着脱可能に取り付けられる可動ユニット（３）とを備え、固定ユニット（２）に、工作機械に対して作業を行うロボット（２００）を設置可能なロボット設置面（８）が設けられ、固定ユニット（２）および可動ユニット（３）の両方に跨ってロボット（２００）の動作範囲が配置され、固定ユニット（２）および可動ユニット（３）に、可動ユニット（３）が固定ユニット（２）に取り付けられた状態で、工作機械とともにロボット（２００）の動作範囲の外側を取り囲む安全柵（６，７）がそれぞれ設けられている外付けロボット用架台（１）である。

Description

本開示は、外付けロボット用架台および外付けロボットシステムに関するものである。

従来、工作機械の外面に位置決め状態に固定され、ロボットを搭載するとともに、ロボットの動作範囲の外側を覆う安全柵が設けられたストッカが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１のストッカは、工作機械に対して移動可能な台座にロボットを搭載するとともに、台座の上部空間に、ロボットが取り扱う加工前後のワーク、交換用の工具および治具などを保管している。台座に搭載されたロボットは、工作機械のドアを経由して接続される工作機械内部の空間と、ストッカ内の空間との間でワーク等を移動させる。

ストッカは、工作機械に取り付けられるときに工作機械に対向する側面以外の３つの側面が安全柵によって取り囲まれている。このため、ストッカが工作機械に固定された後には、外部からの工作機械およびストッカ内へのアクセスが困難になり、保守時には、ストッカ全体を工作機械から取り外す必要がある。特許文献１には、ストッカを工作機械に着脱可能にかつ位置決め状態に取り付ける装着部および被装着部が開示されている。

特開２０１９－１５０８９４号公報

工作機械の外部に設置されるロボットにより工作機械にワークを供給したり、工作機械からワークを取り出したりする場合には、ロボットが、工作機械に対して高精度に位置決めされている必要がある。しかしながら、ストッカを工作機械に対して着脱可能かつ位置決め状態に固定する装着部および被装着部では、ロボットを工作機械に対して高精度に位置決めすることは困難であり、ストッカの移動後には、ロボットを再教示しなければならない。

したがって、工作機械の外部に設置されたロボットを安全柵によって取り囲みながら、工作機械あるいはロボット等の保守容易性を向上し、かつ、保守後にロボットの再教示が不要であることが望まれている。

本開示の一態様は、工作機械の外部に設置される外付けロボット用架台であって、前記工作機械に位置決め状態に固定される固定ユニットと、固定ユニットに着脱可能に取り付けられる可動ユニットとを備え、前記固定ユニットに、前記工作機械に対して作業を行うロボットを設置可能なロボット設置面が設けられ、前記固定ユニットおよび前記可動ユニットの両方に跨って前記ロボットの動作範囲が配置され、前記固定ユニットおよび前記可動ユニットに、該可動ユニットが前記固定ユニットに取り付けられた状態で、前記工作機械の外面とともに前記ロボットの動作範囲の外側を取り囲む安全柵がそれぞれ設けられている外付けロボット用架台である。

本開示の一実施形態に係る外付けロボット用架台および外付けロボットシステムを示す斜視図である。 図１の外付けロボット用架台および外付けロボットシステムにおいて、固定ユニットと可動ユニットとを分離した状態を示す斜視図である。 工作機械に隣接して設置された図１の外付けロボットシステムを模式的に示す平面図である。 図３の外付けロボットシステムにおいて、可動ユニットを固定ユニットから分離して退避させた状態を模式的に示す平面図である。 図１の外付けロボットシステムの設置の変形例を模式的に示す平面図である。 図１の外付けロボットシステムの設置の他の変形例を模式的に示す平面図である。 図１の外付けロボット用架台および外付けロボットシステムの変形例を示す斜視図である。 工作機械に隣接して設置された図７の外付けロボットシステムを模式的に示す平面図である。

本開示の一実施形態に係る外付けロボット用架台１および外付けロボットシステム１００について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係る外付けロボットシステム１００は、図３に示されるように、工作機械１１０の側面ドアに隣接して設置されるシステムである。外付けロボットシステム１００は、図１に示されるように、本開示の一実施形態に係る外付けロボット用架台１と、ロボット２００と、ロボット２００を制御する制御装置３００とを備えている。

本実施形態に係る外付けロボット用架台１は、分離可能に組み合せられる固定ユニット２と可動ユニット３とを備えている。
固定ユニット２および可動ユニット３は、それぞれ、４本以上の脚により床面に設置される架台ベース４，５と、架台ベース４，５の上部に固定された安全柵６，７とを備えている。

固定ユニット２は、架台ベース４に固定され、ロボット２００を設置可能なロボット架台（ロボット設置面）８と、機器設置架台９とを備えている。機器設置架台９は、ロボット２００に対して位置決めが必要な交換用のハンド等のツールおよび工作機械１１０に供給するワーク等の部材の少なくとも１つを、ロボット架台８に対して位置決めされた状態に配置可能な架台である。
可動ユニット３は、制御装置３００を架台ベース５に搭載している。

固定ユニット２と可動ユニット３とが組み合わせられ、ロボット架台８にロボット２００が位置決め状態に固定されると、図３に示されるように、ロボット２００の動作範囲は、固定ユニット２および可動ユニット３の両方に跨る位置に配置される。

ロボット２００は、例えば、先端にハンド（図示略）を備えている。ロボット２００は、固定ユニット２に配置された機器設置架台９上のワーク（図示略）をハンドによって把持し、開放された側面ドアを経由して、工作機械１１０のチャックまでワークを搬送する。また、ロボット２００は、工作機械１１０において加工されたワークをチャックから取り外して、機器設置架台９上に配置する。このために、ロボット架台８に設置されたロボット２００は、固定ユニット２および可動ユニット３から工作機械１１０内部まで及ぶ動作範囲を備えている。

上述したように、本実施形態に係る外付けロボット用架台１は、工作機械１１０の側面ドアに対向して隣接する位置に設置される。外付けロボット用架台１は、例えば、平面視で長方形状に形成されている。安全柵６，７は、外付けロボットシステム１００が工作機械１１０に隣接して設置されたときに工作機械１１０側に面する１面を除く３面に配置されている。安全柵６，７は、工作機械１１０の側面に隣接して配置されたときに工作機械１１０とともにロボット２００の動作範囲の外側を取り囲んでいる。

すなわち、固定ユニット２と可動ユニット３とは、それぞれ平面視で、１辺に同じ長さの短辺を有する長方形状に形成され、同じ長さの短辺を含む連結面どうしを連結する方法で組み合わせられる。したがって、固定ユニット２および可動ユニット３には、図２に示されるように、外付けロボットシステム１００が工作機械１１０に隣接して設置されたときに工作機械１１０側に面する１面および連結面を除く２面に、それぞれ安全柵６，７が配置されている。固定ユニット２と可動ユニット３との連結は、例えば、図示しないボルトの締結によって行われる。

このように構成された本実施形態に係る外付けロボット用架台１および外付けロボットシステム１００の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る外付けロボットシステム１００は、システムインテグレータの工場において、組み立てられ、工作機械１１０を含めて立上げられることにより、ロボット２００および工作機械１１０の教示等が行われる。そして、外付けロボットシステム１００は、システムインテグレータにおける立上げ作業の終了後に、エンドユーザの工場に移設される。

すなわち、システムインテグレータの工場において、工作機械１１０に隣接して固定ユニット２が床面に固定され、固定ユニット２のロボット架台８にロボット２００が位置決め状態に設置され、固定ユニット２に可動ユニット３が連結される。この状態で、ロボット２００の動作範囲の外側が安全柵６，７によって囲われるので、ロボット２００によるワークの把持、搬送、および工作機械１１０への着脱等の必要な教示、および工作機械１１０の教示が行われる。

システムインテグレータの工場における立上げが終了した後には、固定ユニット２が床面から取り外される。そして、連結された固定ユニット２および可動ユニット３、固定ユニット２のロボット架台８に設置されたロボット２００および可動ユニット３に設置された制御装置３００からなる外付けロボットシステム１００が、一体としてエンドユーザの工場に搬送される。

エンドユーザの工場に搬送されてきた外付けロボットシステム１００は、工作機械１１０の側面ドア側に隣接する位置に配置され、工作機械１１０に対して位置合わせされた状態で、固定ユニット２を床面に固定する。このとき、システムインテグレータにおいて一旦設定された工作機械１１０と外付けロボットシステム１００との位置関係は、エンドユーザにおいては、厳密には、ずれているので、キャリブレーションを行う必要がある。そして、キャリブレーションを行うことによって検出されたずれの分だけ補正することにより、システムインテグレータにおいて教示されたプログラムを再教示することなくロボット２００および工作機械１１０を使用することができる。

工作機械１１０に隣接する位置に外付けロボットシステム１００を設置すると、可動ユニット３および固定ユニット２に設けられた安全柵６，７が、ロボット架台８に設置されているロボット２００の動作範囲の外側３面を覆い、残る１面は工作機械１１０によって覆われる。これにより、作業者がロボット２００の動作範囲に入ることが安全柵６，７によって禁止される。そして、ロボット２００は、安全柵に６，７によって囲まれた外付けロボット用架台１内の領域と、開放された側面ドアを経由した工作機械１１０内部の領域との間でワークの受け渡し作業等を行うことができる。

また、エンドユーザにおいて、ロボット２００、制御装置３００あるいは工作機械１１０を保守する必要が生じたときには、図２および図４に示されるように、可動ユニット３と固定ユニット２との連結を切り離す。そして、固定ユニット２は床面に固定されたままの状態で、可動ユニット３のみを退避させる。このとき、ロボット２００と制御装置３００とは、ケーブルの接続を取り外すだけで切り離すことができる。

可動ユニット３を移動させることにより、可動ユニット３に付属する安全柵７が取り去られるので、開放された固定ユニット２内および工作機械１１０に作業者が容易にアクセスすることが可能になる。また、可動ユニット３に搭載されている制御装置３００に対しても退避位置において、作業者が容易にアクセスすることができる。さらに、可動ユニット３が取り去られることにより、可動ユニット３が配置されていた空間を保守用の空間として確保することができ、保守作業の作業性を向上することができる。

この場合において、本実施形態に係る外付けロボット用架台１および外付けロボットシステム１００によれば、ロボット２００およびロボット２００に対して位置決めが必要とされるツールおよび部材は全て固定ユニット２に配置されているので、保守に際して位置を変更せずに済む。したがって、保守後に、ロボット２００の再教示を行わずに済み、余計な工数をかけずに済むという利点がある。

また、本実施形態に係る外付けロボット用架台１によれば、平面視で短辺を含む連結面によって固定ユニット２と可動ユニット３が連結されているので、連結を切り離した可動ユニット３は、連結面に直交する方向に移動させるだけで保守用空間を形成できる。すなわち、可動ユニット３を移動させる空間としても大きな空間を必要としないという利点がある。例えば、図５に示されるように、２つの工作機械１１０の間の狭い空間に外付けロボット用架台１が設置される場合等、可動ユニット３の移動スペースが限られている場合において、特に効果的である。

また、本実施形態においては、可動ユニット３が４本以上の脚によって床面に設置されている。したがって、固定ユニット２から切り離した状態でも可動ユニット３単独で安定して自立することができ、取り外した後に可動ユニット３を立て掛けたり床に寝かせたりする必要がなく、取り扱いが容易である。

また、可動ユニット３が、自立する架台ベース５を備えているので、固定ユニット２から切り離した後に、クレーンのみならずハンドフォーク等によって移動することができる。したがって、クレーンが備えられていない工場等、作業現場を選ぶことなく、保守作業を容易に行うことができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る外付けロボットシステム１００においては、固定ユニット２に機器設置架台９が配置され、ロボット２００に対して位置決めが必要な交換用のハンド等のツールあるいはワーク等の部材が機器設置架台９に配置されることとした。これに代えて、図６に示されるように、ロボット２００に対して位置決めが必要なツールあるいは部材が、固定ユニット２に固定されたコンベア等の搬送手段によって、固定ユニット２の外側から位置決め状態に搬送されてきてもよい。

また、制御装置３００を可動ユニット３に搭載する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、制御装置３００は固定ユニット２に搭載されていてもよい。また、制御装置３００に代えて、ロボット２００に対して位置決めを必要としない１つ以上の装置あるいは部材を搭載してもよい。例えば、固定ユニット２に、ツールあるいはワークを押えるシリンダ等が設置される場合に、シリンダ等を制御する制御機器（エアユニットあるいは油圧装置等）が可動ユニット３に搭載されていてもよい。

また、ロボット２００がロボット架台８に位置決めピンによって位置決め状態に、かつ、着脱可能に固定されていてもよい。これにより、ロボット２００をロボット架台８から取り外しても、ロボット２００を元通りの位置に戻すことができる。固定ユニット２のロボット架台８が工作機械１１０に対して固定された状態に維持されるので、ロボット２００を戻した後の再教示が不要となる。

また、可動ユニット３はロボット２００に対して位置決めされる必要がないので、床面に設置するための脚に代えて、退避時の移動を容易にするキャスタを備えていてもよい。
また、本実施形態においては、固定ユニット２と可動ユニット３との着脱状態を検知するセンサ（例えば、近接センサなど）を備えていてもよい。これにより、固定ユニット２と可動ユニット３との着脱状態を正確に検知し、固定ユニット２と可動ユニット３とが分離された状態で工作機械１１０やロボット２００が稼働することを抑制することができる。

また、本実施形態においては、外付けロボット用架台１として、安全柵６，７が工作機械１１０側に面する１面を除く３面に配置されているものを例示したが、これに代えて、図７に示されるように、安全柵６，７が対向する２面のみに配置されているものを採用してもよい。

これにより、例えば、図８に示されるように、右側面に側面ドアが設けられた工作機械１１０と、左側面に側面ドアが設けられた工作機械１１０との間の狭い空間に外付けロボット用架台１が設置される場合において、可動ユニット３を移動させる空間としても大きな空間を必要としない点で特に効果的である。

１ 外付けロボット用架台
２ 固定ユニット
３ 可動ユニット
６，７ 安全柵
８ ロボット架台（ロボット設置面）
１１０ 工作機械
２００ ロボット
３００ 制御装置

Claims (8)

1. 工作機械の外部に設置される外付けロボット用架台であって、
   前記工作機械に位置決め状態に固定される固定ユニットと、該固定ユニットに着脱可能に取り付けられる可動ユニットとを備え、
   前記固定ユニットに、前記工作機械に対して作業を行うロボットを設置可能なロボット設置面が設けられ、
   前記固定ユニットおよび前記可動ユニットの両方に跨って前記ロボットの動作範囲が配置され、
   前記固定ユニットおよび前記可動ユニットに、該可動ユニットが前記固定ユニットに取り付けられた状態で、前記工作機械とともに前記ロボットの動作範囲の外側を取り囲む安全柵がそれぞれ設けられている外付けロボット用架台。
2. 前記固定ユニットが、前記ロボットに対して位置決めを必要とする装置および部材の少なくとも１つを、前記ロボット設置面に対して位置決めされた状態に搭載可能である請求項１に記載の外付けロボット用架台。
3. 前記ロボットに対して位置決めを必要とする部材がワークである請求項２に記載の外付けロボット用架台。
4. 前記ロボットに対して位置決めを必要とする装置が、前記ロボットに着脱可能に装着されるツールである請求項２または請求項３に記載の外付けロボット用架台。
5. 前記可動ユニットが、前記ロボットに対して位置決めを必要としない装置および部材の少なくとも１つを搭載可能である請求項２に記載の外付けロボット用架台。
6. 前記ロボットに対して位置決めを必要としない装置が、前記ロボットを制御する制御装置である請求項５に記載の外付けロボット用架台。
7. 前記固定ユニットと前記可動ユニットとの着脱状態を検知するセンサを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の外付けロボット用架台。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の外付けロボット用架台と、
   前記固定ユニットの前記ロボット設置面に設置されたロボットとを備える外付けロボットシステム。

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