JP7110781B2 - ロボット用のジャケット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに装着されるロボット用のジャケットに関する。

従来、ロボットにジャケットを装着することがある（例えば、特許文献１参照）。このようなジャケットは、外部からの異物によってロボットが損傷することを防止したり、ロボットの内部からオイル等の異物が外部に飛散したりすることを防止したりすること等を目的として装着されている。以下、このような目的で装着されているジャケットを、便宜的に保護ジャケットと称する。また、ここでいうロボットとは、様々な用途に対応可能な汎用的なもの、つまりは、いわゆる垂直多関節型ロボットや水平多関節型ロボットを想定している。

特開２０１０－２７４３７３号公報

さて、ロボットは、一般的には予め教示された動作を繰り返し行うように制御されている。そして、保護ジャケットは、ロボットの動作つまりは姿勢の変化を妨げないように形成されている。そのため、保護ジャケットは、ロボットが同じ動作が繰り返した場合には、ロボットの姿勢の変化に追従して引っ張られたり捩れたりすることがある。

しかしながら、ロボットは、その表面にボルトの頭が露出していたり、ボルトを挿入するためのザグリが設けられていたり、アームの表面に稜線が形成されていたりする。以下、このようにロボットの表面に存在する凹凸や稜線によって形成される尖った部位を、角部と称する。

そのため、ロボットが姿勢の変化を繰り返すと、保護ジャケットの内面が角部に何度も接触したり擦れたりすることになり、保護ジャケットが摩耗したり、保護ジャケットの表面にラミネートが貼られている場合にはそのラミネートが剥離したりする等、保護ジャケットが損傷するおそれがある。
そこで、保護ジャケットが損傷するおそれを低減することができるロボット用のジャケットを提供する。

請求項１に記載した発明では、ロボット用のジャケットは、保護ジャケットを装着するロボットに対して当該保護ジャケットの内側に装着されるものであって、ロボットの表面に形成されている角部を覆う位置に設けられ、角部を覆っている表面を当該角部よりも鈍角にする。

このようなジャケットを装着することにより、角部に対応する位置の表面は、実際の角部よりも鈍角になっている。これにより、保護ジャケットは、自重やロボットの姿勢の変化によって角部に対応する位置に接触するとしても、角部に直接的に接触することは無く、インナージャケットの表面に接触する。そして、角度に対応するジャケットの表面は、鈍角つまりは鋭さが低減されていることから、保護ジャケットの内面を削ったり、角部に力が集中したりすることが抑制される。したがって、保護ジャケットの摩耗や、例えば保護ジャケットの表面にコーティングされているラミネートの剥離等が防止され、保護ジャケットが損傷するおそれを低減することができる。

また、ジャケットは、角部を覆うように設けられる。ロボットは、手先側から設置部へ向かう長手方向において関節が回転するだけで無く、腕を捻るようにして関節が回転することがある。そのため、保護ジャケットは、全周から角部に接触する可能性がある。そのため、ジャケットにより角部を覆うことにより、角部の全周に渡って保護ジャケットの損傷を低減することができる。

さらに、ジャケットは、保護ジャケットとは別体で設けられている。保護ジャケットを保護する場合、例えば保護ジャケットの内側に当て布のようにして緩衝材等を縫い付けることも考えられる。しかし、緩衝材を縫い付ける縫い目から液体が浸入あるいは離脱するおそれがあるとともに、ロボットの姿勢が変化した際には角部に対して緩衝材が相対的に移動することで緩衝材自体が損傷するおそれがある。そして、緩衝材が損傷した場合には、保護ジャケットを全体的に取り外すことが必要になる。

これに対して、保護ジャケットとは別体になっているジャケットを装着することにより、角部に対して相対的に移動することが無い又は少ないことからジャケット自体が損傷することを低減できるとともに、仮にジャケットが破損した場合にはジャケット単体を交換すれば良い。そのため、保護ジャケットやロボットに手を加えること無く、容易に交換でき、使い勝手を向上させることができる。

請求項２に記載した発明によれば、ロボット用のジャケットは、伸縮性の材料により筒状に形成され、収縮することによってロボットの表面に密に接触するとともに、自身の厚みによって角部を覆う箇所の表面を当該角部よりも鈍角にする。

これにより、ジャケットは、内側に向かって収縮する力によってロボットに密着するとともに、自身の厚みによって、つまりは、角部の実際の形状を再現しない程度の厚みによって角部を覆う箇所の表面を実際の角度よりも鈍角にする。したがって、別途固定部材を要することなくジャケットをロボットに容易に固定することができるとともに、筒状に形成されていることから、例えばハンド等を取り外すこと無くロボットに容易に着脱することができる。

請求項３に記載した発明によれば、ロボット用のジャケットは、伸縮性を有する材料として、シート状のゴム材の表面に平織りまたはメリヤス織りした表面生地を貼り付けたものを採用する。これにより、伸縮性を確保することができるとともに、角部の実際の形状を再現しない程度の厚み、つまりは、角部に対応する位置の表面を実際の角部よりも鈍角にするための厚みを、シート状のゴム材によって容易に確保することができる。

請求項４に記載した発明によれば、ロボット用のジャケットは、硬質性の材料により形成され、自身の硬さによって角部を覆う箇所の表面を当該角部よりも鈍角にする。この場合、ロボット用のジャケットは、例えばプラスチックや金属等の硬質性の材料により形成することができる。このような構成によっても、角部を覆う形状となっていることから、角部に対応する位置の表面が実際の角部よりも鈍角になり、保護ジャケットの摩耗や角部に力が集中することによるラミネートの剥離等が防止され、保護ジャケットが損傷するおそれを低減することができる。

ロボットの姿勢が変化する態様を模式的に示す図 インナージャケットの取り付け態様を模式的に示す図 インナージャケットの構成を模式的に示す図 インナージャケットによる角部の鈍角化の態様を模式的に示す図 インナージャケットの他の構成を模式的に示す図

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、本発明によるジャケットをインナージャケット１と称し、外部からの異物による損傷や内部からの異物の飛散等を防止する目的で装着されるジャケットを保護ジャケット２と称して説明する。

図１に示すように、ロボット３は、設置環境によっては保護ジャケット２が装着されることがある。ここでは、ロボット３として複数のアームを有する垂直多関節型ロボットである６軸ロボットを想定しているが、いわゆる７軸ロボットや水平多関節型のいわゆる４軸ロボットもインナージャケット１（図２参照）の適用対象である。なお、図１では、説明の簡略化のために、インナージャケット１については図示を省略している。

ロボット３は、周知のように設置面に設置された状態で図示しないコントローラに姿勢を制御されつつ各種の作業を実行する。具体的には、ロボット３は、ベース３ａ上に連結されているショルダ３ｂ、ショルダ３ｂに連結されている下アーム３ｃ、下アーム３ｃに連結されている第一上アーム３ｄ、第一上アーム３ｄに連結されている第二上アーム３ｅ、第二上アーム３ｅに連結されている手首３ｆ、手首３ｆに連結されているフランジ３ｇを備えている。また、フランジ３ｇには、保護ジャケット２を固定するアタッチメント４、および作業用のハンドが取り付けられる。

このような、ロボット３は、作業中にその姿勢が何度も変化する。具体的には、ロボット３の作業中には、例えば姿勢Ａと姿勢Ｂとして一例を示すような姿勢の変化が何度も行われる。そして、ロボット３には、例えばボルトの頭等、ロボット３の表面から突出している状態の角部５が存在する。

この角部５は、ロボットの３表面に形成される一般的に言う鋭く尖ったような形状の部位であり、ボルトを挿入するためのザグリや、アームの表面に形成されている稜線等も含まれる。つまり、角部５は、ロボット３の表面から突出している部位だけで無く、窪んだ部位も含んである。なお、説明の簡略化のために図１では保護ジャケット２とロボット３との間に隙間を設けて示しているが、実際には、保護ジャケット２はロボット３と接触した状態になることがある。

保護ジャケット２は、ロボット３の手先側からベース３ａ側までの全体を覆う筒状のシート状部材２ａと、シート状部材２ａの長手方向の複数箇所において複数箇所で内面側に設けられてシート状部材２ａをロボット３側に接続する内面バンド２ｂ、および、シート状部材２ａの表面に設けられている外面バンド２ｃを備えている。なお、説明の簡略化のために、保護ジャケット２についてはシート状部材２ａの断面にて示している。

シート状部材２ａは、耐水性と例えば次亜塩素酸系の洗浄液等により洗浄することができるように耐薬品性とを有するものを採用している。このシート状部材２ａは、長手方向の途中に、シート状部材２ａを長手方向に折り重ねることにより当該シート状部材２ａの周方向の全域に渡る袋状に形成され、保護ジャケット２の長手方向における見かけ上の長さを可変とする伸縮部２ｄが形成されており、いわゆる亀の首のような構造をしている。

また、シート状部材２ａは、その表面に設けられ、伸縮部２ｄの表面と、当該伸縮部２ｄによって覆われる連結位置よりも長手方向において後段側に位置するシート状部材２ａの表面、特には、後段側に他の伸縮部２ｄを設けられている場合にはその伸縮部２ｄの表面との間を連結する伸縮性の外面バンド２ｃを備えている。これらにより、保護ジャケット２は、ロボット３の姿勢の変化に追従可能な構造、つまりは、ロボット３の動作を妨げない構造となっている。なお、保護ジャケット２は、ロボット３の手先側で一端が固定されている。

インナージャケット１は、図２に断面視にて示すように、保護ジャケット２を装着したロボット３において、角部５を覆う位置に装着されている。なお、図２ではロボット３の手先側にインナージャケット１を装着した例を示しているが、インナージャケット１は、手先側だけで無く、角部５が存在する場所に適宜装着することができる。

このインナージャケット１は、図３に示すように、伸縮性の材料により両端が開口した筒状に形成されている。具体的には、インナージャケット１は、クロロプレンをシート状に成形したゴム材１ａの表面に、平織りまたはメリヤス織りしたいわゆるジャージのような表面生地１ｂを貼り付けた伸縮性の材料を筒状にすることで形成されている。このとき、ロボット３の手先側に装着されるインナージャケット１の場合であれば、その内径（Ｗ１０）は、フランジ３ｇの外径（Ｗ１。図２参照）よりも小さく形成されている。

また、インナージャケット１は、角部５を含んだアームの外径（Ｗ２。図２参照）に伸長可能な伸縮性を有している。そのため、インナージャケット１は、収縮することによって、ロボット３の表面に密に接触する。つまり、インナージャケット１は、角部５に対して相対的に移動することが抑制されている。

また、インナージャケット１は、平織りまたはメリヤス織りした表面生地１ｂによって、その表面が滑らかに形成されている。本実施形態では、インナージャケット１は、天竺とも称される平織りしたものを採用している。また、インナージャケット１は、ゴム材１ａと表面生地１ｂとを積層することにより、ある程度の厚み（Ｗ１１）を有している。このため、インナージャケット１は、いわゆるウェットスーツのような表面仕上がりで形成されており、表面の摩擦抵抗が比較的小さくなっている。なお、図３は、説明のために意図的に厚み（Ｗ１１）を拡大して示している。

このインナージャケット１の厚み（Ｗ１１）は、角部５の大きさに応じて設定することもできるが、例えばロボット３の表面から垂直方向に突出する角部５のうち最大のものを想定し、インナージャケット１を装着した状態における角部５の表面が、角部５よりも鈍角になるような厚み（Ｗ１１）を採用することができる。なお、インナージャケット１の長さ（Ｗ１２）は、例えば１箇所の角部５を覆う長さにしたり、隣り合う複数の角部５を覆う長さにしたりする等、装着する部位に応じて選択することができる。

次に、インナージャケット１の作用について説明する。
上記したように、ロボット３は、同じ動作を繰り返し行うように制御されることから、例えば図１に示した姿勢Ａと姿勢Ｂとの間の姿勢変化等が繰り返し発生する。そして、保護ジャケット２は、ロボット３の姿勢が変化すると、その姿勢の変化に追従して引っ張られたり捩れたりすることがある。そして、保護ジャケット２の内面が角部５に何度も接触したり擦れたりすると、保護ジャケット２が摩耗したり、保護ジャケット２の表面に耐水性や耐薬品性を持たせるためのラミネートがコーティングされている場合には、角部５によって力が集中する等の理由により、ラミネートが剥離したりすることがある。すなわち、角部５との接触等によって保護ジャケット２が損傷するおそれがある。

そこで、本実施形態では、保護ジャケット２を装着したロボット３に対して、その保護ジャケット２の内面側に、インナージャケット１をさらに装着している。このインナージャケット１は、上記したようにゴム材１ａと表面生地１ｂとを貼り合わせて形成されていることから、比較的滑らかな表面とある程度の厚み（Ｗ１２）とを有しており、ウェットスーツのような手触りと厚みとなるように仕上げられている。そして、筒状に形成されているインナージャケット１は、ハンド等を外すこと無く、ロボット３の手先側から装着可能となっている。

さて、図４に比較例（インナー無し）として示すように、ボルトの頭のような角部５は、ロボット３の表面から概ね垂直に設けられていることが多く、側面から見るとロボット３の表面に対して概ね９０度で突出し、鋭い端部（Ｒ１）を有する形状となっている。そのため、インナージャケット１を装着しない場合には、保護ジャケット２が直接的に鋭利な角部５に接触するため、上記したような損傷を招くおそれがある。なお、図４では、説明の簡略化のために保護ジャケット２が角部５に接触していない状態を示しているが、保護ジャケット２は、自重あるいはロボット３の姿勢の変化によって角部５に接触することになる。

これに対して、図４に実施例（インナー有り）として示すように、インナージャケット１を装着した場合には、インナージャケット１は、収縮によりロボット３の表面に密に接触する。その一方で、インナージャケット１は、ある程度の厚みを有していることから、その厚みによって、角部５の近傍においては角部５に密に接触することが無い。換言すると、角部５を覆うようにインナージャケット１を設けた場合、角部５の端部（Ｒ２）の表面が、角部５の実際の形状ではなく、角部５の前段側から後段側まで滑らかに形状が変化する状態、つまりは、角部５の実際の角度よりも鈍角になった状態になる。

このため、角部５に対応する位置で保護ジャケット２がインナージャケット１の表面に接触したとしても、インナージャケット１の表面が実際の角部５よりも滑らかになっていることから、また、インナージャケット１の表面自体の摩擦が比較的小さいことから、保護ジャケット２が摩耗したり、力が集中してラミネートが剥離したりすることが抑制される。このようにして、インナージャケット１は、保護ジャケット２の損傷を抑制する。

以上説明したインナージャケット１によれば、次のような効果を得ることができる。
インナージャケット１は、保護ジャケット２を装着したロボット３において当該保護ジャケット２の内側に装着されるものであって、ロボット３の表面に形成されている角部５を覆う位置に設けられ、前記角部５を覆っている表面を当該角部５よりも鈍角にする。

これにより、保護ジャケット２が自重やロボット３の姿勢の変化によって角部５に対応する位置に接触したとしても、インナージャケット１を装着することによって角部５に対応する位置の表面が、実際の角部５よりも鈍角になる。したがって、保護ジャケット２の摩耗や角部５に力が集中することによるラミネートの剥離等が防止され、保護ジャケット２が損傷するおそれを低減することができる。

また、インナージャケット１は、角部５を覆うように設けられる。ロボット３は、手先側から設置部へ向かう長手方向において関節が回転するだけで無く、腕を捻るようにして関節が回転することがある。そのため、保護ジャケット２は、全周から角部５に接触する可能性がある。そのため、インナージャケット１により角部５を覆うことにより、角部５の全周に渡って保護ジャケット２の損傷を低減することができる。

さらに、インナージャケット１は、保護ジャケット２とは別体で設けられている。保護ジャケット２を保護する場合、例えば保護ジャケット２の内側に当て布のようにして緩衝材等を縫い付けることも考えられる。しかし、緩衝材を縫い付ける縫い目から液体が浸入あるいは離脱するおそれがあるとともに、ロボット３の姿勢が変化した際には角部５に対して緩衝材が相対的に移動することで緩衝材自体が損傷するおそれがある。そして、緩衝材が損傷した場合には、保護ジャケット２を全体的に取り外すことが必要になる。

これに対して、保護ジャケット２とは別体になっているインナージャケット１を装着することにより、角部５に対して相対的に移動することが無い又は少ないことからインナージャケット１自体が損傷することを低減できるとともに、仮にインナージャケット１が破損した場合にはインナージャケット１単体を交換すれば良い。そのため、保護ジャケット２やロボット３に手を加えること無く、容易に交換でき、使い勝手を向上させることができる。

また、インナージャケット１は、伸縮性の材料により筒状に形成され、収縮することによってロボット３の表面に密に接触するとともに、自身の厚みによって角部５を覆う箇所の表面を当該角部５よりも鈍角にする。このとき、インナージャケット１は、内側に向かって収縮する力によってロボット３に密着するとともに、自身の厚みによって、つまりは、角部５の実際の形状を再現しない程度の厚みによって角部５を覆う箇所の表面を当該角部５よりも鈍角にする。このため、インナージャケット１は、他の部材を要することなくロボット３に容易に固定することができるとともに、アタッチメント４やハンドを取り外すこと無くロボット３に容易に着脱することができる。

また、インナージャケット１は、伸縮性を有する材料として、クロロプレンゴムをシート状に成形したゴム材１ａの表面に、平織りまたはメリヤス織りしたジャージのような表面生地１ｂを貼り付けたものを採用している。これにより、角部５の実際の形状を再現しない程度の厚みを容易に確保することができる。このとき、表面生地１ｂを保護ジャケット２と接触する側にのみ設けたことから、ロボット３と接触する内面側はゴム材１ａが露出しており、インナージャケット１の収縮力およびゴム材１ａの摩擦抵抗によって、ロボット３の姿勢が変化した場合であってもインナージャケット１がずれたり手先側に寄ってしまったりすることを防止できる。

さて、ここまでは伸縮性を有する材料つまりは柔軟な材料で形成したインナージャケット１の例を示したが、硬質性の材料により形成することもできる。例えば、インナージャケット１は、図５に示すように、例えばプラスチックや金属等の硬質性の材料により、角部５を覆うとともに、角部５に対応する位置の表面が実際の角部５よりも鈍角になるように形成することができる。このような構成によっても、保護ジャケット２の摩耗や角部５に力が集中することによるラミネートの剥離等が防止され、保護ジャケット２が損傷するおそれを低減することができる。

実施形態では１つのインナージャケット１を設ける構成を例示したが、１つのロボット３に対して複数箇所にインナージャケット１を設ける構成とすることもできる。

図面中、１はインナージャケット（ロボット用のジャケット）、１ａはゴム材、１ｂは表面生地、２は保護ジャケット、３はロボット、５は角部、Ｒ２は角部の端部（角部に対応する位置の表面）を示す。

Claims (4)

1. 保護ジャケットを装着したロボットにおいて当該保護ジャケットの内側に装着されるロボット用のジャケットであって、
   前記ロボットの表面に形成されている角部を覆う位置に設けられ、前記角部を覆っている表面を当該角部よりも鈍角にすることを特徴とするロボット用のジャケット。
2. 伸縮性の材料により筒状に形成され、収縮することによって前記ロボットの表面に密に接触するとともに、自身の厚みによって前記角部を覆う箇所の表面を当該角部よりも鈍角にすることを特徴とする請求項１記載のロボット用のジャケット。
3. 前記伸縮性を有する材料は、シート状のゴム材の表面に平織りまたはメリヤス織りした表面生地を貼り付けたものであることを特徴とする請求項２記載のロボット用のジャケット。
4. 硬質性の材料により形成され、自身の硬さによって前記角部を覆う箇所の表面を当該角部よりも鈍角にすることを特徴とする請求項１記載のロボット用のジャケット。
   

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