JP7148755B2

JP7148755B2 - ロボット用保守治具

Info

Publication number: JP7148755B2
Application number: JP2022509132A
Authority: JP
Inventors: 篤史堀米
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2041-10-12
Also published as: JPWO2022080337A1; US20230381982A1; DE112021003940T5; CN116367978A; WO2022080337A1

Description

本開示は、ロボット用保守治具に関するものである。

床面に設置されたロボットの上方に配置されたチェーンブロックによって、ロボットの保守作業の際に取り外されたモータを吊り上げる保守用具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平５－１１６０９１号公報

特許文献１の保守用具は、床面に設置されたロボットを前提とした保守用具であって、天井から吊り下げて設置される天吊り型のロボットの保守作業には使用することができない。
また、天吊り型のロボットの保守作業においては、ロボットが設置される架台が障害となって天井に設置されているクレーンを使用することができない。架台を分解してロボットとともに床面に降ろす場合には、天井のクレーンを利用して保守作業を行うことができるが、作業効率が悪い。
したがって、天吊り型のロボットを床面に降ろすことなく保守することが望まれている。

本開示の一態様は、架台に天吊り状態に設置されたロボットに着脱可能に取り付けられる治具本体と、前記架台に設置された前記ロボットにおける保守対象であるアクチュエータにより駆動される部分の前記ロボットの機構部の、前記アクチュエータに取り付いた状態における重心位置の鉛直上方に配置可能であり、前記機構部を第１吊下部材によって前記治具本体に吊り下げ可能な第１吊下部と、前記架台に設置された前記ロボットに取り付いた状態の前記アクチュエータの重心位置の鉛直上方に配置可能であり、前記アクチュエータを第２吊下部材によって前記治具本体に吊り下げ可能な第２吊下部とを備えるロボット用保守治具である。

本開示の一実施形態に係るロボット用保守治具を装着した天吊り型のロボットの一例を概略的に示す側面図である。図１のロボット用保守治具を装着したロボットを示す斜視図である。図１のロボット用保守治具によって、機構部および減速機を吊り下げた状態を示す斜視図である。図１のロボット用保守治具の第１変形例によって、機構部および減速機が吊り下げられた状態を示す斜視図である。図１のロボット用保守治具の第２変形例を装着したロボットを示す斜視図である。図１のロボット用保守治具をロボットに取り付ける方法の一例を説明する斜視図である。

本開示の一実施形態に係るロボット用保守治具１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット用保守治具１０は、図１に示されるように、架台Ｒに吊り下げて設置される天吊り型のロボット１００の保守作業に用いられる保守治具である。

ロボット１００は、例えば、図１に示されるように、架台Ｒの天井に下から設置されるベース１１０と、鉛直方向に延びる第１軸線（軸線）Ｊ１回りにベース１１０に対して回転可能に支持された旋回胴１２０とを備えている。また、ロボット１００は、水平方向に延びる第２軸線Ｊ２回りに旋回胴１２０に対して回転可能に支持された第１アーム１３０と、第２軸線Ｊ２に平行な第３軸線Ｊ３回りに第１アーム１３０に対して回転可能に支持された第２アーム１４０とを備えている。第２アーム１４０の先端には、３軸の手首ユニット１５０が支持されている。

本実施形態に係るロボット用保守治具１０は、図１および図２に示されるように、旋回胴１２０に対して第１アーム１３０を駆動するアクチュエータ１２１の交換等の保守を行う際に用いられる。また、ロボット用保守治具１０は、第１アーム１３０に対して第２アーム１４０を駆動するアクチュエータ１３１の交換等の保守を行う際に用いられる。以下、第１アーム１３０を駆動するアクチュエータ１２１を保守する場合を例に挙げて説明する。

第１アーム１３０を駆動するアクチュエータ１２１は、旋回胴１２０と第１アーム１３０との間に配置された減速機１２２と、旋回胴１２０に固定され、減速機１２２に入力する動力を発生するモータ（図示略）とを備えている。このモータを交換する場合には、モータを取り外す際、モータに備えられたブレーキが外れることによる第１アーム１３０の重力方向への回転を防止するために第１アーム１３０から先端側の機構部全体（以下、機構部１６０という。）を吊り下げておく必要がある。また、減速機１２２を交換する場合には、機構部１６０を減速機１２２から取り外さなければならないため、同様に、機構部１６０を吊り下げる必要がある。

ロボット用保守治具１０は、治具本体２０と、第１吊下部３０と、第２吊下部４０とを備えている。
治具本体２０は、例えば、鋼材を組み合わせて高剛性に構成されたフレーム状の構造物であって、旋回胴１２０の側面に形成されているロボット運搬用のネジ孔にボルトを締結することにより旋回胴１２０に固定される。

図２に示す例では、治具本体２０は、旋回胴１２０に固定されることにより、旋回胴１２０からロボット１００の前方に向かって片持ち梁状に水平に延びる平行な一対の長尺部材２１を備えている。また、治具本体２０は、旋回胴１２０に装着された状態の一対の長尺部材２１の上面に架け渡される複数の連結部材２２と、一対の長尺部材２１の中央に平行に配置され、連結部材２２の上面に架け渡される支持部材２３とを備えている。

第１吊下部３０は、支持部材２３の下面に設けられたネジ孔に締結されることにより固定された、例えば、アイボルトのような環状部（取付部）３０ａを有する吊り金具により構成されている。第１吊下部３０は、図１に示されるように、減速機１２２に取り付けられている状態の機構部１６０が保守姿勢を取っているときの機構部１６０の重心位置の略鉛直上方に配置される。機構部１６０の保守姿勢は、例えば、第１アーム１３０を鉛直下方に延ばし、第２アーム１４０を水平方向に延ばした姿勢である。

第２吊下部４０は、第２軸線Ｊ２に平行に延びる棒状部材により構成され、一対の長尺部材２１の上面に架け渡されて固定されている。第２吊下部４０は、旋回胴１２０に取り付けられている状態の減速機１２２の重心位置の略鉛直上方に配置されている。

このように構成された本実施形態に係るロボット用保守治具１０の作用について以下に説明する。
天吊り型のロボット１００の減速機１２２を交換する場合には、まず、図２に示されるように、架台Ｒに吊り下げられた状態のロボット１００の旋回胴１２０に治具本体２０を取り付ける。

次いで、第１吊下部３０の環状部３０ａに取り付けた第１吊下部材３５によって、第１吊下部３０に機構部１６０を吊り下げる。第１吊下部材３５は、図２に示す例では、３組のチェーンブロック３５ａおよび吊りベルト３５ｂを備える。

チェーンブロック３５ａの両端に配置した吊りベルト３５ｂの一方を第１吊下部３０の環状部３０ａに取り付けるとともに、他方の吊りベルト３５ｂを機構部１６０の各部に回し掛けあるいは機構部１６０に取り付けた吊り金具１６０ａに引っ掛ける。そして、チェーンブロック３５ａを操作して各吊りベルト３５ｂの張力を調整する。この状態で、機構部１６０を減速機１２２に取り付けているボルトを取り外すことにより、機構部１６０を減速機１２２から切り離して第１吊下部３０に吊り下げることができる。

この場合において、第１吊下部３０は、減速機１２２に取り付いている状態の機構部１６０の重心位置の略鉛直上方に配置されているので、機構部１６０は、減速機１２２から切り離された状態においては、その重心位置の鉛直上方において吊り下げられる。これにより、減速機１２２から切り離された瞬間に、機構部１６０が急激に移動することを防止して、安定した吊り下げ状態に維持することができる。

次に、図３に示されるように、第１吊下部３０に吊り下げられた機構部１６０を矢印Ａに示されるように、鉛直線回りに回転させて向きを変更する。機構部１６０の重心位置は、第２軸線Ｊ２よりも前方に配置されているので、重心位置を通過する鉛直線回りに回転させることにより、減速機１２２から切り離された機構部１６０を減速機１２２から遠ざける方向に移動させることができる。
これにより、ロボット１００から減速機１２２を取り外す際の作業スペースを広く確保することができ、作業効率を向上することができる。

次に、機構部１６０を移動させることにより露出した減速機１２２を第２吊下部４０に取り付けた第２吊下部材４５によって吊り下げる。第２吊下部材４５は、チェーンブロック４５ａと、減速機１２２に固定された治具４５ｂとを備える。チェーンブロック４５ａの一方のフックを第２吊下部４０に引っ掛け、他方のフックを治具４５ｂに引っ掛けた状態で、チェーンブロック４５ａを操作することにより、チェーンブロック４５ａのワイヤの張力を調整する。この状態で、減速機１２２を旋回胴１２０に固定しているボルトを取り外すことにより、旋回胴１２０から取り外された減速機１２２を第２吊下部材４５によって吊り下げることができる。

この場合において、第２吊下部４０が旋回胴１２０に取り付けられた状態の減速機１２２の重心位置の略鉛直上方に配置されているので、減速機１２２を旋回胴１２０から切り離しても減速機１２２を安定した吊り下げ状態に維持することができる。

さらに、第２吊下部材４５を棒状部材からなる第２吊下部４０に沿って移動させることにより、吊り下げた減速機１２２を旋回胴１２０から離れる方向に移動させることができる。これにより、減速機１２２を旋回胴１２０などに接触しない位置まで移動させた状態で、チェーンブロック４５ａを操作して減速機１２２を床面まで吊り下ろすことができる。そして、修復した減速機１２２または新たな減速機１２２に第２吊下部材４５を付け替え、再度チェーンブロック４５ａを操作して第２軸線Ｊ２の位置まで減速機１２２を吊り上げて旋回胴１２０に取り付け、機構部１６０を減速機１２２に取り付ける。これにより、減速機１２２の交換作業が終了する。

本実施形態によれば、旋回胴１２０に固定された治具本体２０に、減速機１２２および機構部１６０を吊り下げるので、ロボット１００を取り付けている架台Ｒに邪魔されることなく、減速機１２２の交換作業を行うことができる。すなわち、天井クレーンを使用することなく、天吊りされた状態のロボット１００の減速機１２２を保守することができる。

また、治具本体２０を旋回胴１２０に固定することにより、治具本体２０を旋回胴１２０に連動させることができる。これにより、ベース１１０に対する旋回胴１２０の角度に関わらず、第１吊下部３０を機構部１６０の重心位置の鉛直上方に配置し、第２吊下部４０を減速機１２２の重心位置の鉛直上方に配置することができる。

なお、本実施形態においては、第１吊下部３０は、治具本体２０の支持部材２３に固定された環状部３０ａを有する吊り金具によって構成されていた。これに代えて、環状部３０ａが、治具本体２０に対して鉛直線回りに回転可能に構成されていてもよい。

これにより、図３に示されるように、減速機１２２から切り離され、第１吊下部材３５によって第１吊下部３０に吊り下げられた状態の機構部１６０を、容易に鉛直線回りに回転させ向きを変更することができる。すなわち、機構部１６０を減速機１２２から容易に引き離すことができ、ロボット１００から減速機１２２を取り外す際の作業スペースが広く確保され、減速機１２２に対する保守作業の作業性を向上することができる。

また、第１吊下部３０を構成する吊り金具を取り付け可能なネジ孔が、支持部材２３の長手方向に間隔をあけて複数設けられていてもよい。この場合、手首ユニット１５０先端に取り付けるツール等の重量によって機構部１６０の重心位置が変化するため、重心位置の鉛直上方に最も近い位置のネジ孔に吊り金具を固定すればよい。

また、第１吊下部３０が、図４に示されるように、連結部材２２の下面に長尺部材２１と平行に固定されたレール３１と、レール３１に沿って水平方向に移動可能に支持されたスライダ３２とを備え、スライダ３２に吊り金具が固定された構造であってもよい。

これにより、スライダ３２の位置を調整することにより、機構部１６０の重心位置の鉛直上方に最も近い位置に吊り金具を配置することができるとともに、吊り下げられた機構部１６０を水平方向に移動させ、減速機１２２からより容易に遠ざけることができる。
また、レール３１の方向は、重心位置の調整のためには一対の長尺部材２１の中央に配置されていることが好ましいが、機構部１６０を移動するためには、任意の水平方向に沿って配置されていてもよい。
また、第２吊下部４０が第２軸線Ｊ２に平行に延びている場合を例示したが、これに代えて、水平方向の任意の方向に延びていてもよい。

また、本実施形態においては、第１吊下部３０に取り付ける第１吊下部材３５が、吊り下げられた機構部１６０の高さ位置を調節するチェーンブロック３５ａを備えることとした。これに代えて、図５に示されるように、第１吊下部３０がチェーンブロック等の第１高さ調節機構３６を備えてもよい。
同様に、第２吊下部４０が吊り下げた減速機１２２の高さ位置を調節するチェーンブロック等の第２高さ調節機構４６を備えてもよい。

また、本実施形態においては、図６に示されるように、ロボット用保守治具１０は、治具本体２０を旋回胴１２０の位置まで引き上げるためのチェーンブロックを固定する治具吊上げ用治具２６を旋回胴１２０またはベース１１０に固定することにしてもよい。治具本体２０は、一体として吊り上げられてもよいし、重量物であるため、長尺部材２１、連結部材２２および支持部材２３を別々に吊り上げて、旋回胴１２０に固定しながら組み立ててもよい。

また、本実施形態においては、治具本体２０を旋回胴１２０に固定することにしたが、これに代えて、保守の際にベース１１０に対して旋回胴１２０を特定の保守位置に配置できる場合には、治具本体２０をベース１１０に固定してもよい。治具本体２０をベース１１０に取り付けることにより、旋回胴１２０に取り付ける場合よりも、機構部１６０の上方の作業スペースを広げることができる。

また、本実施形態においては、減速機１２２を交換する場合について説明したが、これに代えて、モータを交換する場合に適用してもよい。モータを交換する場合には、機構部１６０を減速機１２２から切り離さずに、第１吊下部材３５によって機構部１６０を第１吊下部３０に吊り下げ、第２吊下部材４５によってモータを第２吊下部４０に吊り下げた状態で、旋回胴１２０からモータを取り外せばよい。

１０ロボット用保守治具
２０治具本体
３０第１吊下部
３０ａ環状部（取付部）
３５第１吊下部材
３６第１高さ調節機構
４０第２吊下部
４５第２吊下部材
４６第２高さ調節機構
１００ロボット
１１０ベース
１２０旋回胴
１２１，１３１アクチュエータ
１６０機構部
Ｊ１第１軸線（軸線）
Ｒ架台

Claims

架台に天吊り状態に設置されたロボットに着脱可能に取り付けられる治具本体と、
前記架台に設置された前記ロボットにおける保守対象であるアクチュエータにより駆動される部分の機構部の、前記アクチュエータに取り付いた状態における重心位置の鉛直上方に配置可能であり、前記機構部を第１吊下部材によって前記治具本体に吊り下げ可能な第１吊下部と、
前記架台に設置された前記ロボットに取り付いた状態の前記アクチュエータの重心位置の鉛直上方に配置可能であり、前記アクチュエータを第２吊下部材によって前記治具本体に吊り下げ可能な第２吊下部とを備えるロボット用保守治具。
前記ロボットが、前記架台に固定されるベースと、鉛直な軸線回りに該ベースに対して回転可能に支持された旋回胴とを備え、
前記治具本体が、前記旋回胴に着脱可能に固定される請求項１に記載のロボット用保守治具。
前記第１吊下部が、前記第１吊下部材を取り付ける取付部を備え、該取付部が前記治具本体に対して、鉛直線回りに回転可能に支持されている請求項１または請求項２に記載のロボット用保守治具。
前記第１吊下部が、前記第１吊下部材を取り付ける取付部を備え、該取付部が前記治具本体に対して、水平方向に移動可能に支持されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のロボット用保守治具。
前記第２吊下部が、前記第２吊下部材の取付位置を前記治具本体に対して、水平方向に移動可能である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のロボット用保守治具。
前記第１吊下部が、吊り下げた前記機構部の高さ位置を調節可能な第１高さ調節機構を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のロボット用保守治具。
前記第２吊下部が、吊り下げた前記アクチュエータの高さ位置を調節可能な第２高さ調節機構を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のロボット用保守治具。