JPH106253A - 産業用ロボット装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 閉鎖空間のような狭い場所で塗装、等を行う
産業用ロボット装置及び制御方法に関し、奥深い空間で
のロボットの挿入、挿退を自動化する。 【解決手段】 車輪２１が付いた走行台車２上にはレー
ル２５上を移動可能な移動ベース３が搭載され、ベース
３には回転架台５が設けられる。架台５には多段式アー
ム４が回動可能に取付けられ、多段式アーム４は基部ア
ーム１１、その上で前後移動する中間アーム１２、更
に、アーム１２上で前後移動する上部アーム１３、アー
ム１３を支えるスタンド７からなり、上部アーム１３上
のレール２６上に作業ロボット６が移動する。走行台車
２には更にバンパー２２、アウトリガー２３、制御盤８
が設けられ、制御盤８には狭い作業空間の寸法、ロボッ
トの移動位置、回転角、等のデータを予め入力してお
き、走行台車２の走行、回転架台５の回転、多段式アー
ム４の伸縮が制御され、狭い場所へ挿入し、作業ロボッ
ト６で塗装を行い、その後挿退が自動的になされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船体の２重外壁ブ
ロック構造物のような、１面だけ開口している閉鎖空間
内の塗装および溶接等の作業を行う産業用ロボット装置
であり、その閉鎖空間内に自動的に挿入し、挿退する制
御機能を有した産業用ロボット装置とその制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、溶接および塗装等の作業用ロ
ボットとして種々提供されているが、ここでは一例とし
て実開昭５９−６９８９０号に開示されているロボット
について、図５に基づいて説明する。図５は塗装作業を
行っているロボットの作業概念図であり、図に示すよう
に、走行台車１１１上に設置された昇降用シリンダ１１
２のピストンロッド１１３の先端には、ブラケット１１
４が取付けられている。

【０００３】ブラケット１１４には腕ベース１１５が固
設されている。その腕ベース１１５には伸縮腕１２４が
伸縮自在に連結され、伸縮腕１２４には旋回筒１３１が
回転自在に支持され、該旋回筒１３１の先端には作業フ
レーム１３５が回転自在に枢支されて、作業フレーム１
３５には塗装用ガンを固設し円錐形のフード１４１が取
り付けられている。

【０００４】なお、伸縮腕１２４には伸縮用モータ１１
８、旋回筒１３１には旋回用シリンダ１３３、作業フレ
ーム１３５には回動用シリンダ１３７が連結されてい
る。

【０００５】従って、走行台車１１１を移動して凹凸な
被塗装物１４２に対して所定位置で停止させた後、必要
に応じて伸縮モータ１１８や旋回用シリンダ１３３或い
は回動用シリンダ１３７を駆動し、塗装ガンを塗装面１
４３と対向させ上下、左右、前後させて塗料を吹きつけ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術における溶接
および塗装用ロボットは、凹凸な被作業面に対向した位
置に走行台車を移動、停止しての作業は可能である。し
かし、走行台車の旋回ができない狭いＴ字路、Ｌ字路、
十字路の開口部を有する閉鎖ブロックの奥深い空間内部
の溶接および塗装作業等のロボット使用には、ロボット
の小型化を計るとともにその操作には常時被作業体との
干渉に注意をはらう必要がある。

【０００７】また、作業者が作業用具を内部に持ち込ん
で作業を行うためには、作業者に対する安全性・作業環
境および作業効率の低下などの課題を抱えている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために次の（１）乃至（３）の手段を提供す
る。

【０００９】（１） 閉鎖ブロックで奥深い空間内部を
有し、走行台車の進路変更ができないＴ字路、Ｌ字路、
十字路等を形成するワークの塗装、溶接等の作業をする
産業用ロボットであって、自走式の前記走行台車上に前
後移動する移動ベースを設け；その移動ベース上に水平
旋回機構を備えた伸縮自在な多段式アームを載置すると
ともに；同多段式アーム上に作業ロボットを自走自在に
設け；それらを制御する制御装置を具備した構造とし；
同制御装置は、前記ワーク内の開口部の近傍に前記走行
台車を移動、停止し、前記移動ベースの前後移動、前記
多段式アームの水平旋回作動及びその切り換えを制御す
ることによって、前記ワーク開口部や壁部に前記多段式
アームを干渉させることなく前記空間内部の奥に挿入、
挿退させることを特徴とする産業用ロボット装置。

【００１０】（２） 上記（１）において、前記多段式
アームは、前記水平旋回機構に連結された基部アーム、
中間移動アームおよび上部アームによって構成され、前
記基部アームに固設された伸縮作動用モータと、スプロ
ケット、チェーン、ギヤー及びラックの組み合わせ構造
によって、同伸縮作動用モータを正、逆回転させ、前記
中間アームおよび上部アームが同期して伸縮作動するこ
とを特徴とする産業用ロボット装置。

【００１１】（３） 上記（１）の産業用ロボット装置
の制御装置に、ワークの開口部および壁部の寸度、走行
台車の設置位置、移動ベースの移動距離、多段式アーム
の幅および長さの各数値を入力しておき；これら数値に
基いて前記移動ベースと前記多段式アームを自動制御
し；前記ワーク開口部や壁部に前記多段式アームを干渉
させることなく、前記空間内部の奥に挿入、挿退させ、
同ワークの空間内部の奥の塗装作業等を可能としたこと
を特徴とする産業用ロボット装置の制御方法。

【００１２】本発明は上記の手段により、その（１）の
手段においては、制御装置が走行台車を制御して閉鎖ブ
ロックで奥深い空間内部を有する狭いＴ字路、Ｌ字路、
十字路を形成するワークの所定位置に走行させ、停止さ
せる。その後、例えば制御装置の操作ボタンを押して多
段式アームを支持している移動ベースを駆動し、狭い空
間の入口近辺まで移動させると共に多段式アームの旋回
作動とを連動して行い、多段式アームはワークの空間内
部のどの部分にも干渉することなく挿入し、位置決めす
ることができる。位置決め後、必要に応じて多段式アー
ムを伸縮させる。位置決めされたロボット装置は、例え
ば制御装置の作業開始ボタンを押すことにより多段式ア
ームに搭載された作業ロボットを作動させる。作業ロボ
ットは教示された作動によって前後に移動し、空間内部
を塗装する。

【００１３】ワークの空間内部の指定された範囲の塗装
が終了すると、制御装置は作業用ロボットを所定の位置
へ後退させ、多段式アームを挿入時と逆の動作で旋回、
移動して最短の長さに縮少し、走行台車を走行させて原
点に復帰させ、停止する。

【００１４】（２）においては、上記の多段式アームが
基部アーム、中間移動アーム及び上部アームの３段から
なり、上部アームに作業用ロボットを自走自在にレール
等を介して搭載し、伸縮作業用モータを基部アームに設
け、この動力をスプロケット、チェーン、ギヤー、ラッ
クの組み合せからなる機構によって伝達し、中間移動ア
ーム、上部アームを伸縮させることができる。従って多
段式アームを簡単な機構で構成し、基部アームを水平旋
回機構に支持することによりアームの伸縮と旋回の制御
が容易にできるものである。

【００１５】（３）は上記（１）の産業用ロボット装置
の制御方法であって、制御装置にあらかじめワークの空
間内部の寸法、走行台車の設置位置、移動ベースの移動
距離、多段式アームの幅および長さ、等のデータを入力
し、記憶させておき、制御装置において、これらデータ
に基づいて多段式アームが空間内部の壁面に干渉させな
いように移動ベースの移動と多段式アームの移動及び旋
回を制御すると共に作業用ロボットの制御も行うので正
確な制御がなされる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る産業用ロボット装置の斜視図、図２は
産業用ロボット装置の多段式アームの作動機構を示す斜
視図である。

【００１７】図１において、１は産業用ロボット装置全
体を示し、２は走行台車、３は走行台車２上の移動ベー
ス、４は後述する多段式アームで、基部アーム１１、中
間アーム１２、上部アーム１３から構成される。５は移
動ベース３に設けられた回転架台、６は多段式アーム４
に設けられた作業ロボット、７は多段式アーム４のスタ
ンド、８は制御盤で走行台車上に設けられ、各装置を制
御する。２１は走行台車２の車輪、２２はバンパー、２
３はアウトリガー、２５は移動ベース３が移動するレー
ル、２６は作業ロボット６の移動用のレール、２７はス
タンド７の先端に設けられたローラである。

【００１８】上記のように、産業用ロボット装置１の走
行台車２は、駆動機構（図示省略）により駆動される複
数の車輪２１を備え自走することができ、前後部には安
全機構を具備したバンパー２２が装着されており、車輪
２１の内側に引出し式のアウトリガー２３が装着されて
いる。この走行台車２の上面には移動ベース３がレール
２５を介して載置されて、駆動機構（図示省略）によっ
て前後方向に往復動する。

【００１９】多段式アーム４（本実施の形態では３段）
は、基部アーム１１、中間アーム１２、上部アーム１３
によって形成され、基部アーム１１は前記移動ベース３
上に載置された回転架台５に連結され水平方向に回動す
る。

【００２０】中間アーム１２は前記基部アーム１１に伸
縮自在に保持され、更に該中間アーム１２に上部アーム
１３が伸縮自在に保持されて、上部アーム１３の上面に
は作業ロボット６（本実施の形態では塗装ロボット）が
レール２６を介して走行自在に搭載されている。

【００２１】スタンド７は前記上部アーム１３の先端下
部に取り付けられ、図示されない作動手段により任意の
位置で停止固定できる折り畳み式で、その下部先端には
ローラ２７を設け、多段式アーム４伸長時の先端重量を
支えることにより、アームの撓みを吸収し、安定した状
態で移動支持する。

【００２２】また、走行台車２上には制御盤８が載置さ
れ、走行台車２、回転架台５、多段式アーム４、作業ロ
ボット６、スタンド７の制御機能が内蔵されている。

【００２３】次に、図２により基部アーム１１、中間ア
ーム１２、上部アーム１３からなる多段式アーム４の伸
縮駆動機構を説明する。基部アーム１１の後部下にモー
タ３０が基部アーム１１と一体のブラケット３１を介し
て固定され、該モータ３０の出力軸にはスプロケット３
２が固定されている。

【００２４】その上部にスプロケット３３，３４が回転
自在に軸支され、更に、基部アーム１１の前部にスプロ
ケット３５が回転自在に軸支されて、スプロケット３２
と３３はチェーン３６、スプロケット３４と３５はチェ
ーン３７が張着され、モータ３０の起動により動力がチ
ェーン３７に伝達される。また、基部アーム１１の内側
面にはラック３８が固設されている。

【００２５】中間アーム１２はこれに固着又は一体形成
された連結金具４０によって前記チェーン３７と連結さ
れ、モータ３０の起動によりチェーン３７とともに移動
する。中間アーム１２の後部にはギヤー４１とスプロケ
ット４２が同一軸で回転自在に軸支され、ギヤー４１は
前記ラック３８と噛合し、中間アーム１２の移動により
このギヤー４１は回転する。前部には従動スプロケット
４３と伝達スプロケット４４とテンションスプロケット
４５が、それぞれが回転自在に軸支されて配設され、ス
プロケット４２，４３，４４，４５はチェーン４６の張
着によってギヤー４１の回転動力が伝達される。

【００２６】中間アーム１２の前部のスプロケット４４
の軸にはギヤー４８が軸支され、該ギヤー４８は上部フ
レーム１３に固設されたラック４７と噛合し、チェーン
４６により回転するギヤー４８により、該上部フレーム
１３は中間フレーム１２と同期して、前後に移動伸縮す
る構造の多段式アーム４である。

【００２７】図３は本実施の形態の産業用ロボット装置
とワークとの関係位置を示す平面図である。次に、図３
に基づいて閉鎖ブロックでＬ字路を形成し、奥深い空間
内部を有するワーク６０における作用を説明する。

【００２８】ロボット装置１は走行台車２に載置されて
いる制御盤８に内蔵されているコンピュータの記憶装置
に、予め図３に示す進路６０ａの幅寸度“Ｋ”、開口部
６０ｅの幅寸度“Ｌ”、走行台車２の停止位置寸度“Ｍ
１”と“Ｍ２”、移動ベース３の後退位置と所要ストロ
ークの“Ｎ１”と“Ｎ２”、移動ベース３の軸心“Ｃ”
よりの多段式アーム４の前端および後端の寸度“Ｒ１”
と“Ｒ２”と、基部アーム１１の幅“Ｒ３”および多段
式アーム４の旋回角度と方向（本実施の形態では９０°
右旋回）各数値を入力しておく。

【００２９】図３に示すように本実施の形態でのワーク
６０は、進路６０ａにＬ型の奥深い空間内部６０ｆを形
成した構造物で、空間内部６０ｆ内への走行台車２の進
入は不可能である。そこで、ロボット装置１はリモコン
操作により走行台車２を進路６０ａの所定位置に移動停
止し、走行台車２に設けられたアウトリガー２３を引き
出して安定した状態に固設する。

【００３０】図４は本実施の形態に係る産業用ロボット
装置のアームの作動軌跡を示す平面図である。図４に基
ずいて多段式アーム４の作動軌跡について説明する。固
設されたロボット装置１は、制御盤８の〔アーム挿入〕
ボタンを押すことによって、移動ベース３と多段式アー
ム４は前記の入力データに基づいて、コンピュータで演
算された出力信号によって制御され、図４に示すような
軌跡を描いて作動する。

【００３１】即ち、ロボット装置１は、移動ベース３の
移動作動（Ｃ１→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４→Ｃ５）と多段式ア
ーム４の旋回作動（Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ５とＳ
１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５）を連動して行い、多段式
アーム４はワーク６０のどの部分にも干渉することな
く、ワーク開口部６０ｅの中心に挿入位置決めされる。
即ち、入力データによって移動ベース３が“Ｎ２”移動
する間に、多段式アーム４は９０°右旋回するものであ
る。

【００３２】多段式アーム４の位置決めがされたロボッ
ト装置１は、〔作業開始〕ボタンを押すことによって、
多段式アーム４の上部アーム１３上に搭載された作業ロ
ボット６が、教示された作動によってワークの空間内部
６０ｆを塗装する。

【００３３】該空間内部６０ｆの奥行き寸度は予め制御
盤８のコンピュータの記憶装置に入力されており、必要
に応じて前記多段式アーム４はモータ３０の正逆回転に
より、中間アーム１２と上部アーム１３が同期して伸縮
作動する。この時上部アーム１３に連結されたスタンド
７は下方に位置して床面に接し、多段式アーム４の先端
重量を受けながら安定状態で移動する。

【００３４】ワーク６０内の指定された範囲の塗装が終
了すると、制御盤８の制御により、作業ロボット６は最
後退位置に移動停止し、スタンド７は折り畳まれて上方
に位置すると、多段式アーム４が最短長さに縮小され、
制御盤８の〔アーム挿退〕ボタンを押すと、図４の挿入
時の作動と逆の作動をして走行台車２の中心の原点に復
帰停止する。

【００３５】つぎにアウトリガー２３による固定を解除
し、走行台車２を作動してワーク６０外に引き出して作
業終了となる。なお、ワークの進入路形状は、行き止ま
りのＴ字路、直進可能なＴ字路、十字路でも、作業可能
であることは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上、具体的に説明した如く、本発明の
産業用ロボット装置は走行台車の旋回進入のできない閉
鎖ブロックで奥深い空間内部を有し、Ｔ字路、Ｌ字路、
十字路を形成するワークの空間内部に、走行台車を移動
設置し、移動ベースと多段式アーム（伸縮自在）を制御
装置による制御によって、奥深い空間内部への挿入、挿
退を可能な構成とし、更に、ワークの寸度、移動ベース
や多段式アームの各種寸度を入力したロボットの制御方
法を設けることで、ワーク入口（開口部）の幅が狭くて
も、ロボットを自動的にワークの壁面などと干渉するこ
となく設置することが可能となり、作業者は従来の様な
細かい注意を払うこともなく、安全性と作業環境の改善
を計り設置時間の短縮等によって、作業効率の向上をさ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る産業用ロボット装
置を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係る産業用ロボット装
置のアームの作動構造を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る産業用ロボット装
置とワークの関係位置を示す平面図である。

【図４】本発明の実施の一形態に係る産業用ロボット装
置のアームの作動軌跡を示す平面図である。

【図５】従来技術のロボット装置の作業概念図である。

【符号の説明】

１ ロボット装置 ２ 走行台車 ３ 移動ベース ４ 多段式アーム ５ 回転架台 ６ 作業ロボット ７ スタンド ８ 制御盤 １１ 基部アーム １２ 中間アーム １３ 上部アーム ２５，２６ レール ３０ モータ ３６，３７，４６ チェーン ３８，４７ ラック ４１，４８ ギヤー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉鎖ブロックで奥深い空間内部を有し、
   走行台車の進路変更ができないＴ字路、Ｌ字路、十字路
   等を形成するワークの塗装、溶接等の作業をする産業用
   ロボットであって、自走式の前記走行台車上に前後移動
   する移動ベースを設け；その移動ベース上に水平旋回機
   構を備えた伸縮自在な多段式アームを載置するととも
   に；同多段式アーム上に作業ロボットを自走自在に設
   け；それらを制御する制御装置を具備した構造とし；同
   制御装置は、前記ワーク内の開口部の近傍に前記走行台
   車を移動、停止し、前記移動ベースの前後移動、前記多
   段式アームの水平旋回作動及びその切り換えを制御する
   ことによって、前記ワーク開口部や壁部に前記多段式ア
   ームを干渉させることなく前記空間内部の奥に挿入、挿
   退させることを特徴とする産業用ロボット装置。
2. 【請求項２】 前記多段式アームは、前記水平旋回機構
   に連結された基部アーム、中間移動アームおよび上部ア
   ームによって構成され、前記基部アームに固設された伸
   縮作動用モータと、スプロケット、チェーン、ギヤー及
   びラックの組み合わせ構造によって、同伸縮作動用モー
   タを正、逆回転させ、前記中間アームおよび上部アーム
   が同期して伸縮作動することを特徴とする請求項１記載
   の産業用ロボット装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の産業用ロボット装置の制
   御装置に、ワークの開口部および壁部の寸度、走行台車
   の設置位置、移動ベースの移動距離、多段式アームの幅
   および長さの各数値を入力しておき；これら数値に基い
   て前記移動ベースと前記多段式アームを自動制御し；前
   記ワーク開口部や壁部に前記多段式アームを干渉させる
   ことなく、前記空間内部の奥に挿入、挿退させ、同ワー
   クの空間内部の奥の塗装作業等を可能としたことを特徴
   とする産業用ロボット装置の制御方法。