WO2020122223A1

WO2020122223A1 - ロボット及びそれを備えるロボットシステム

Info

Publication number: WO2020122223A1
Application number: PCT/JP2019/048849
Authority: WO
Inventors: 橋本　猛
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-06-18
Also published as: JP7223571B2; CN113272103A; TW202035081A; JP2020093348A; DE112019006177T5; US20210299855A1

Abstract

手首部を有するロボットアームと、前記手首部の先端に設けられ、外部に設けられた被連結部に対して連結可能な連結部と、記憶部、及び前記記憶部に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサを有するロボット制御装置と、を備え、前記被連結部は、ワークを設置するための設置台に対して取り付けられ、前記設置台は、前記ワークの種類に応じて設置幅を調整可能であり、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で、前記被連結部を回転させて前記設置幅を調整することを特徴とする。

Description

ロボット及びそれを備えるロボットシステム

　本発明は、ロボット及びそれを備えるロボットシステムに関する。

　従来から、ファクトリーオートメーション（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ、いわゆる「ＦＡ」）の需要が高まっており、それに応じるためのロボットが提案されている。このようなロボットが、例えば、特許文献１のハンドリングシステムで提案されている。

　特許文献１には、ワークストッカとトレイの間に配置される双腕ロボットが記載されている。当該双腕ロボットは、ワークストッカに保管されたワークを右腕部と左腕部でワークの持ち直し動作を行いながらトレイまで搬送して位置決めする。

特開２０１２－１９６７６８号公報

　ところで、従来から、ロボットと同じ作業現場に配置され、ワークの種類に応じて設置幅を調整可能な設置台が知られている。しかし、特許文献１及び従来からあるその他のロボットは、前記設置幅を自立的に調整することについて考慮されていない。したがって、前記設置幅を調整する作業は、一般に、人手で直接的に行われるか、或いは人手で専用器具を操作して行われていた。しかし、このように前記設置幅を調整する作業は、手間や時間がかかってしまうという問題があった。特に、後者の場合、専用器具の準備やメンテナンスなどにも手間や時間がかかってしまうという問題があった。

　そこで、本発明は、ワークの種類に応じて設置幅を調整可能な設置台の前記設置幅を簡単な装置構成で自立的に調整することが可能な、ロボット及びそれを備えるロボットシステムを提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明に係るロボットは、手首部を有するロボットアームと、前記手首部の先端に設けられ、外部に設けられた被連結部に対して連結可能な連結部と、記憶部、及び前記記憶部に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサを有するロボット制御装置と、を備え、前記被連結部は、ワークを設置するための設置台に対して取り付けられ、前記設置台は、前記ワークの種類に応じて設置幅を調整可能であり、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で、前記被連結部を回転させて前記設置幅を調整することを特徴とする。

　上記構成によれば、連結部を被連結部に対して連結した状態で、被連結部を回転させてワークの種類に応じて設置幅を調整するので、前記設置幅を簡単な装置構成で自立的に調整することが可能となる。

　前記連結部及び前記被連結部のいずれか一方が嵌合雌部として構成され、前記連結部及び前記被連結部のいずれか他方が前記嵌合雌部に対して嵌合可能な嵌合雄部として構成され、前記連結部は、前記嵌合雌部と前記嵌合雄部が嵌合することで前記被連結部に対して連結可能であってもよい。

　上記構成によれば、前記連結部と前記被連結部とを簡単な構造で連結させることが可能となる。

　例えば、前記連結部は、前記被連結部を保持可能な保持部として構成され、前記保持部が前記被連結部を保持することで前記被連結部に対して連結してもよい。

　前記ロボットアームの先端に取り付けられるエンドエフェクタをさらに備え、前記エンドエフェクタは、前記被連結部及び前記設置台とは別個に設けられるワークに対して作業を行うための第１エンドエフェクタと、前記連結部を有することで前記被連結部及び前記回転対象物を回転させるための第２エンドエフェクタと、を有してもよい。

　上記構成によれば、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとに互いに異なる作業を行わせることができるので、多様な作業を行うことが可能となる。

　前記手首部の先端と前記エンドエフェクタとの間に設けられるツールチェンジャーをさらに備えることで、前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとを自立的に取り替え可能であってもよい。

　上記構成によれば、１つのロボットアームの先端で第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとを自立的に取り替えることができるので、設置スペースが比較的狭い場合であっても、簡単な装置構成で多様な作業を行うことが可能となる。

　前記ロボットアームの先端に取り付けられるエンドエフェクタをさらに備え、前記エンドエフェクタは、前記被連結部及び前記設置台とは別個に設けられるワークに対して作業を行うことが可能な第３エンドエフェクタとして構成され、前記連結部は、前記第３エンドエフェクタ又は前記第３エンドエフェクタの一部として構成され、前記被連結部は、前記第３エンドエフェクタ又は前記第３エンドエフェクタの一部に対して連結可能な構造を有してもよい。

　上記構成によれば、第３エンドエフェクタによって、被連結部及び設置台とは別個に設けられるワークに対して作業を行うことができ、且つ、被連結部及び回転対象物を回転させることができるので、設置スペースが比較的狭い場合であっても、簡単な装置構成で多様な作業を行うことが可能となる。

　例えば、前記ロボットアームは、前記手首部の先端を回転するための回転軸をさらに有し、前記被連結部は、前記設置台に設けられる回転対象物に対して取り付けられ、前記設置台は、前記回転対象物を回転されることで前記設置幅を調整可能であり、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で前記回転軸を回動することにより、前記被連結部及び前記設置台の回転対象物を回転させて前記設置幅を調整してもよい。

　上記構成によれば、ロボットに備えられている回転軸を回動して被連結部及び当該被連結部に取り付けられた設置台の回転対象物を回転するので、前記設置幅をいっそう簡単な装置構成で自立的に調整することが可能となる。

　前記回転軸は、回動可能な角度範囲が予め規定されており、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結してから前記回転軸を前記回転可能な角度範囲内で所定の角度だけ第１方向に回動したあと、前記連結部と前記被連結部が連結した状態を解放してから前記回転軸を前記第１方向とは反対側に回動する一連の動作を、前記被連結部及び前記回転対象物を所望の角度だけ第１方向に回転させるまで繰り返してもよい。

　上記構成によれば、回動可能な角度範囲が予め規定されている回転軸であっても、被連結部及び回転対象物を確実に所望の角度だけ回転させることが可能となる。

　前記回転軸は、回動可能な角度範囲が予め規定されており、前記手首部の先端と前記連結部との間に設けられるロータリージョイントをさらに備えることで、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記手首部の先端を前記回転可能な角度範囲を超えて回転させることが可能であってもよい。

　前記課題を解決するために、本発明に係るロボットシステムは、上記いずれかのロボットと、前記ロボットの外部に設けられる前記被連結部及び前記設置台と、を備えることを特徴とする。

　前記連結部に取り付けられる回転駆動装置と、前記回転駆動装置とは別個に設けられ、前記回転駆動装置を保持可能且つ解放可能であり、前記ロボットアームの先端に取り付けられる第４エンドエフェクタと、をさらに備え、前記被連結部は、前記設置台に設けられる回転対象物に対して取り付けられ、前記設置台は、前記回転対象物を回転されることで前記設置幅を調整可能であり、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記第４エンドエフェクタが前記回転駆動装置を保持し、且つ前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で前記回転駆動装置が駆動されることにより、前記被連結部及び前記設置台の回転対象物を回転させて前記設置幅を調整してもよい。

　上記構成によれば、上記いずれかのロボットを備えるので、ワークの種類に応じて設置幅を調整可能な設置台の前記設置幅を簡単な装置構成で自立的に調整することが可能となる。

　例えば、前記設置台は、段取り替え装置又は前記段取り替え装置の一部として構成されてもよい。

　本発明によれば、ワークの種類に応じて設置幅を調整可能な設置台の前記設置幅を簡単な装置構成で自立的に調整することが可能な、ロボット及びそれを備えるロボットシステムを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略的な正面図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムの段取り替え装置の一部及び第２エンドエフェクタを示す概略的な斜視図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムで被連結部及び回転対象物を回転させる様子を示す概略図であり、（Ａ）が連結部を被連結部に連結する前の図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムで、回転軸の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、被連結部及び回転対象物を所望の角度だけ第１方向に回転させる手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るロボットシステムの第１変形例で、回転軸の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、被連結部及び回転対象物を所望の角度だけ第１方向に回転させるための構造の一例を示す概略図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムの第２変形例で第１エンドエフェクタを第２エンドエフェクタに取り替える様子を示す概略図であり、（Ａ）が取り替え前の図、（Ｂ）が取り替えている際中の図、（Ｃ）が取り替えた後の図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムの第３変形例を示す要部の概略図であり、（Ａ）が連結部を被連結部に連結する前の図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムの第４変形例を示す要部の概略図であり、（Ａ）が連結部を被連結部に連結する前の図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。本発明の実施形態に係るロボットシステムの第５変形例を示す要部の概略図であり、（Ａ）がロボットの全体構成を示す概略図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。

　以下、本発明の実施形態に係るロボット及びそれを備えるロボットシステムについて、添付図面に基づき説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

　（ロボットシステム１０）
　図１は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略的な正面図である。また、図２は、同ロボットシステムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るロボットシステム１０は、双腕型のロボット２０と、当該ロボット２０に隣接して配置される段取り替え装置１００と、を備える。そして、本実施形態に係るロボットシステム１０は、ロボット２０に段取り替え装置１００を操作させることで、製造されるワークＷの種別（本実形態ではワークＷの幅）が変更される際に生じる段取り替えを行うことが可能である。

　（ロボット２０）
　図１に示すように、本実施形態に係るロボット２０は、基台２２と、当該基台２２に支持された第１ロボットアーム３０ａ及び第２ロボットアーム３０ｂ（以下、「一対のロボットアーム３０ａ、３０ｂ」と称することがある）と、を備える。また、同ロボット２０は、第１ロボットアーム３０ａの先端に取り付けられる第１エンドエフェクタ５０ａと、第２ロボットアーム３０ｂの先端に取り付けられる第２エンドエフェクタ５０ｂと、をさらに備える。そして、同ロボット２０は、第１ロボットアーム３０ａ、第２ロボットアーム３０ｂ、第１エンドエフェクタ５０ａ、及び第２エンドエフェクタ５０ｂの動作を制御するためのロボット制御装置７０をさらに備える（図２参照）。

　（一対のロボットアーム３０ａ、３０ｂ）
　一対のロボットアーム３０ａ、３０ｂは、それぞれ、基台２２に支持された水平多関節型のロボットアームである。一対のロボットアーム３０ａ、３０ｂは、それぞれ、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることが可能である。なお、第２ロボットアーム３０ｂは、第１ロボットアーム３０ａと同様の構成を有する。したがって、ここでは第１ロボットアーム３０ａについてのみ説明し、第２ロボットアーム３０ｂの同様となる説明は繰り返さない。

　第１ロボットアーム３０ａは、関節軸ＪＴ１～ＪＴ４を有する。そして、第１ロボットアーム３０ａには、関節軸ＪＴ１～ＪＴ４に対応付けられるように、回転駆動用のモータ（図示せず）が設けられる。第１ロボットアーム３０ａは、第１リンク３２、第２リンク３４、及びリスト３６（手首部）と、を有する。

　第１リンク３２は、基台２２の上面に固定される基軸２４と回転式の関節軸ＪＴ１により連結されることで、基軸２４の軸心を通るように規定された鉛直方向に延びる軸線まわりに回動可能である。第２リンク３４は、第１リンク３２の先端と回転式の関節軸ＪＴ２により連結されることで、第１リンク３２の先端に規定された鉛直方向に延びる軸線まわりに回動可能である。

　リスト３６は、第２リンク３４の先端と直動式の関節軸ＪＴ３を介して連結される。リスト３６は、直動式の関節軸ＪＴ３によって、第２リンク３４に対して昇降移動可能である。また、リスト３６は、その先端にメカニカルインターフェイス３８を有する。当該メカニカルインターフェイス３８には、第１エンドエフェクタ５０ａが取り付けられる。メカニカルインターフェイス３８は、回転式の関節軸ＪＴ４（回転軸）によって、リスト３６に対して、鉛直方向に延びる軸線まわりに回動可能である。

　第１ロボットアーム３０ａの第１リンク３２の基端側の軸線と、第２ロボットアーム３０ｂの第１リンク３２の基端側の軸線とは同一直線上に存する。また、第１ロボットアーム３０ａの第１リンク３２とロボットアーム３０ｂの第１リンク３２とは高低差を設けて配置される。

　（第１及び第２エンドエフェクタ５０ａ、５０ｂ）
　第１エンドエフェクタ５０ａは、第１ロボットアーム３０ａのメカニカルインターフェイス３８（第１ロボットアームの手首部の先端）に取り付けられる。第１エンドエフェクタ５０ａは、後述する被連結部８０及び設置台１１０とは別個に設けられるワークＷに対して作業を行うために設けられる。

　第２エンドエフェクタ５０ｂは、第２ロボットアーム３０ｂのメカニカルインターフェイス３８（第２ロボットアームの手首部の先端）に取り付けられる。第２エンドエフェクタ５０ｂは、その基端部がメカニカルインターフェイス３８に取り付けられる軸部材５２と、当該軸部材５２の先端部に設けられる大径部５４と、当該大径部５４の先端に設けられる連結部５８と、を有する。

　図１に示すように、連結部５８は、後述する被連結部８８（嵌合雌部）に対して嵌合可能な嵌合雄部として構成される。なお、当該嵌合雄部及び後述する嵌合雌部のうち少なくともいずれか一方には、回り止めが形成される。このように回り止めが形成されることで、被連結部８８は、連結部５８と一体的に回転可能となる。軸部材５２、大径部５４、及び連結部５８は、それぞれ、互いの軸線が同一直線上に位置するように構成される。

　（ロボット制御装置７０）
　ロボット制御装置７０は、例えば、基台２２に内蔵される。図２に示すように、ロボット制御装置７０は、記憶部７２（例えば、メモリなど）と、当該記憶部７２に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサ７４（例えば、ＣＰＵなど）と、を有する。

　（段取り替え装置１００）
　図３は、本実施形態に係るロボットシステムの段取り替え装置の一部及び第２エンドエフェクタを示す概略的な斜視図である。図３に示すように、段取り替え装置１００は、ワークＷを設置するための設置台１１０を有する。設置台１１０は、ワークの種類に応じて設置幅を調整可能である。

　具体的には、設置台１１０は、外面に螺子溝が形成された螺子軸１１２（回転対象物）と、螺子軸１１２を回転されることで当該螺子軸１１２上を軸方向に移動するように当該螺子軸１１２に螺合されたナット１１４ａ、１１４ｂと、を有する。すなわち、螺子軸１１２及びナット１１４ａ、１１４ｂは、いわゆるボール螺子として構成され、螺子軸１１２の回転運動をナット１１４ａ、１１４ｂの直線運動に変換することができるように構成される。

　また、設置台１１０は、ベース板１１５と、その厚み方向が螺子軸１１２の軸方向と一致するようにナット１１４ａに取り付けられるガイド板１１７ａと、その厚み方向が螺子軸１１２の軸方向と一致するようにナット１１４ｂに取り付けられるガイド板１１７ｂと、を有する。

　ガイド板１１７ａは、ベース板１１５に穿設された矩形状の貫通孔１１６ａに挿入される。そして、ガイド板１１７ａは、ナット１１４ａが螺子軸１１２上を軸方向に移動することに伴い、ベース板１１５に穿設された貫通孔１１６ａ内を螺子軸１１２の軸方向に移動する。同様に、ガイド板１１７ｂは、ベース板１１５に穿設された矩形状の貫通孔１１６ｂに挿入される。そして、ガイド板１１７ｂは、ナット１１４ｂが螺子軸１１２上を軸方向に移動することに伴い、ベース板１１５に穿設された貫通孔１１６ｂ内を螺子軸１１２の軸方向に移動する。

　螺子軸１１２の軸方向における中央部には、ベース板１１５に立設される軸受け１１８ａ、１１８ｂが取り付けられる。螺子軸１１２は、ナット１１４ａ及びガイド板１１７ａの側に設けられ、軸受け１１８ａによって回転可能に支持される第１螺子軸１１２ａと、ナット１１４ｂ及びガイド板１１７ｂの側に設けられ、軸受け１１８ｂによって回転可能に支持される第２螺子軸１１２ｂと、を有する。

　第１螺子軸１１２ａと第２螺子軸１１２ｂとは、軸受け１１８ａと軸受け１１８ｂの間に設けられるカップリング１１９によって互いに連結される。そして、第２螺子軸１１２ｂの外面には、第１螺子軸１１２ａとは逆回転の螺子溝が形成される。

　上記構成によれば、螺子軸１１２を回転されることで、ナット１１４ｂ及びガイド板１１７ｂは、螺子軸１１２の軸方向においてナット１１４ａ及びガイド板１１７ａと逆向きに移動する。そして、ガイド板１１７ａとガイド板１１７ｂとの間の距離が、ワークＷの設置幅を構成する。なお、ガイド板１１７ａとガイド板１１７ｂとの間にワークＷを設置するためのユニット部材を介在させてもよい。このような場合、ユニット部材又は当該ユニット部材の一部がワークＷを設置するための設置幅を構成する。

　（被連結部８０）
　図４は、本実施形態に係るロボットシステムで被連結部及び回転対象物を回転させる様子を示す概略図であり、（Ａ）が連結部を被連結部に連結する前の図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。図３及び図４に示すように、本実施形態に係るロボットシステム１０は、互いに噛み合う第１傘歯車８２及び第２傘歯車８６をさらに備える。

　第１傘歯車８２は、軸部８３と、当該軸部８３の先端に設けられるギヤ部８４と、を有する。第１傘歯車８２は、その基端部（すなわち、軸部８３の基端部）が軸受け１１８ｃを介して段取り替え装置１００の壁面に取り付けられ、その軸部８３が水平方向に延びるように配置される。そして、第１傘歯車８２は、その基端部（同前）が螺子軸１１２の軸方向における端部に取り付けられる。

　第２傘歯車８６は、軸部８７と、当該軸部８７の先端に設けられるギヤ部８９と、を有する。第２傘歯車８６は、その基端部（すなわち、軸部８７の基端部）が軸受け１１８ｄを介して段取り替え装置１００の壁面に取り付けられ、その軸部８７が鉛直方向に延びるように配置される。このとき、軸部８７の基端が上側に位置し、軸部８７の先端（及びギヤ部８９）が下側に位置する。

　そして、第２傘歯車８６は、その基端（すなわち、軸部８７の基端）に被連結部８８が形成される。本実施形態では、被連結部８８は、第２傘歯車８６の軸部８７の基端に形成される嵌合雌部として構成される。上記構成によれば、本実施形態では、被連結部８８は、第１及び第２傘歯車８２、８６を介して設置台１１０に設けられる螺子軸１１２（回転対象物）に対して取り付けられる。本実施形態のように、被連結部８８は、第２エンドエフェクタ５０ｂの連結部５８ｂに対して連結可能な構造を有してもよい。

　（ロボット２０の動作態様）
　本実施形態に係るロボット２０は、記憶部７２に格納されたプログラムがプロセッサ７４によって実行されるとき、図４（Ｂ）に示すように、第２エンドエフェクタ５０ｂの連結部５８を第２傘歯車８６の被連結部８８に対して連結した状態で、第２ロボットアーム３０ｂの関節軸ＪＴ４（回転軸）を回動することにより、被連結部８８及び設置台１１０の螺子軸１１２（回転対象物）を回転させて設置幅を調整することが可能である。

　図５は、本実施形態に係るロボットシステムで、回転軸の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、被連結部及び回転対象物を所望の角度だけ第１方向に回転させる手順の一例を示すフローチャートである。ここで、第１及び第２ロボットアーム３０ａ、３０ｂの関節軸ＪＴ４（回転軸）は、それぞれ、回動可能な角度範囲が予め規定されている。これにより、第１及び第２ロボットアーム３０ａ、３０ｂに内蔵される配線及び配管などが捻れて損傷することを防止することができる。

　このように、第２ロボットアーム３０ｂの関節軸ＪＴ４（回転軸）の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、ロボット２０は、記憶部７２に格納されたプログラムをプロセッサ７４によって実行することで、図５に示すステップＳ１～Ｓ３を行ってもよい。

　まず、ロボット２０は、連結部５８を被連結部８８に対して連結してから関節軸ＪＴ４（回転軸）を回転可能な角度範囲内で所定の角度だけ第１方向に回動する（図５においてステップＳ１）。

　次に、ロボット２０は、連結部５８と被連結部８８が連結した状態を解放してから関節軸ＪＴ４（回転軸）を第１方向とは反対側に回動する（図５においてステップＳ２）。

　そして、ロボット２０は、上記一連の動作（すなわち、ステップＳ１、Ｓ２）を、被連結部８８及び螺子軸１１２（回転対象物）を所望の角度だけ第１方向に回転させるまで繰り返す（図５においてステップＳ３）。

　（効果）
　従来から、ワークの種類に応じて設置幅を調整可能な設置台が知られていた。しかし、従来からある前記設置台の設置幅を調整する作業は、一般に、人手で直接的に行われるか、或いは人手で専用器具を操作して行われていた。しかし、このように前記設置幅を調整する作業は、手間や時間がかかってしまうという問題があった。特に、後者の場合、専用器具の準備やメンテナンスなどにも手間や時間がかかってしまうという問題があった。

　一方、本実施形態に係るロボット２０は、連結部５８を被連結部８８に対して連結した状態で、被連結部８８を回転させて設置幅を調整するので、人手を要さず、また、専用器具が必要になることもない。上記の通りであるため、本実施形態に係るロボット２０は、前記設置幅を簡単な装置構成で自立的に調整することが可能となる。

　また、本実形態では、連結部５８は、嵌合雌部と嵌合雄部が嵌合することで被連結部８８に対して連結可能であるため、連結部５８と被連結部８８とを簡単な構造で連結させることが可能となる。

　そして、本実施形態に係るロボット２０は、ロボット２０に備えられている関節軸ＪＴ４（回転軸）を回動して被連結部８８及び当該被連結部８８に取り付けられる設置台１１０の螺子軸１１２（回転対象物）を回転するので、前記設置幅をいっそう簡単な装置構成で自立的に調整することが可能となる。

　また、本実施形態では、図５のフローチャートにおけるステップＳ１～Ｓ３を行うことで、回動可能な角度範囲が予め規定されている関節軸ＪＴ４（回転軸）であっても、被連結部８８及び螺子軸１１２（回転対象物）を確実に所望の角度だけ回転させることが可能となる。

　さらに、本実施形態では、第１エンドエフェクタ５０ａで被連結部８８及び設置台１１０とは別個に設けられるワークＷに対して作業を行いつつ、第２エンドエフェクタ５０ｂで被連結部８８及び螺子軸１１２（回転対象物）を回転させることができるので、効率よく作業を行うことが可能となる。

　そして、本実施形態に係るロボットシステム１０は、上記ロボット２０を備えるので、上記ロボット２０と同様の効果を奏する。

　（変形例）
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

　（第１変形例）
　図６に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第１変形例について説明する。図６は、上記実施形態に係るロボットシステムの第１変形例で、回転軸の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、被連結部及び回転対象物を所望の角度だけ第１方向に回転させるための構造の一例を示す概略図である。なお、本変形例に係るロボットシステムは、ロータリージョイント９０を備えることを除き、上記実施形態に係るロボットシステム１０と同様の構成を備える。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。

　第２ロボットアーム３０ｂの関節軸ＪＴ４（回転軸）の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、ロボット２０は、図５に示すステップＳ１～３を行う代わりに、図６に示す態様で第２ロボットアーム３０ｂのリスト３６の先端（手首部の先端）にロータリージョイント９０が取り付けられてもよい。

　すなわち、図６に示すように、第２ロボットアーム３０ｂの関節軸ＪＴ４（回転軸）の回動可能な角度範囲が予め規定されている場合、ロボット２０は、リスト３６の先端と第２エンドエフェクタ５０ｂ（及び連結部８８）との間に設けられるロータリージョイント９０をさらに備えることで、記憶部７２に格納されたプログラムがプロセッサ７４によって実行されるとき、リスト３６の先端を回転可能な角度範囲を超えて回転させることが可能となる。

　（第２変形例）
　図７に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第２変形例について説明する。図７は、上記実施形態に係るロボットシステムの第２変形例で第１エンドエフェクタを第２エンドエフェクタに取り替える様子を示す概略図であり、（Ａ）が取り替え前の図、（Ｂ）が取り替えている際中の図、（Ｃ）が取り替えた後の図である。なお、本変形例に係るロボットシステムは、ツールチェンジャー１２０で第２ロボットアーム３０ｂの先端に取り付けられるエンドエフェクタを自立的に取り替えることを除き、上記実施形態に係るロボットシステム１０と同様の構成を備える。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。

　図７（Ａ）に示すように、本変形例の初期状態において、第２ロボットアーム３０ｂのリスト３６の先端（手首部の先端）には、被連結部８８及び設置台１１０とは別個に設けられるワークＷに対して作業を行うためのエンドエフェクタ５０ｃが取り付けられる。図示するように、エンドエフェクタ５０ｃは、例えば、ワークＷを把持するための把持部を有する構造であってもよい。そして、本変形例に係るロボット２０は、第２ロボットアーム３０ｂの先端（手首部の先端）とエンドエフェクタ５０ｃとの間に設けられるツールチェンジャー１２０をさらに備える。

　本変形例では、エンドエフェクタ５０ｃでワークＷに対して作業を行ったあと、図７（Ａ）に示すように、エンドエフェクタ５０ｃを、ロボット２０及び段取り替え装置１００に隣接して設けられるエンドエフェクタ交換装置１３０の上方まで移動させる。

　そして、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、エンドエフェクタ交換装置１３０は、ベース部１３２の上面から交換部１３４を突出させて当該交換部１３４でエンドエフェクタ５０ｃを覆い、エンドエフェクタ５０ｃと第２エンドエフェクタ５０ｂとを第２ロボットアーム３０ｂの先端（手首部の先端）で取り替える。ここで、第２エンドエフェクタ５０ｂは、上記実施形態の場合と同様に、連結部５８を有することで被連結部８８及び設置台１１０の螺子軸１１２（回転対象物）を回転させることが可能である。

　本変形例に係るロボット２０は、ツールチェンジャー１２０を備えることで、エンドエフェクタ５０ｃ（第１エンドエフェクタ）と第２エンドエフェクタ５０ｂとを自立的に取り替え可能である。そして、本変形例では、１つの第２ロボットアーム３０ｂの先端でエンドエフェクタ５０ｃと第２エンドエフェクタ５０ｂとを取り替えることで、設置スペースが比較的狭い場合であっても、簡単な装置構成で多様な作業を行うことが可能となる。

　（第３変形例）
　図８に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第３変形例について説明する。図８は、上記実施形態に係るロボットシステムの第３変形例を示す要部の概略図であり、（Ａ）が連結部を被連結部に連結する前の図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。なお、本変形例に係るロボットシステムは、第２ロボットアーム３０ｂの先端にエンドエフェクタ５０ｃが取り付けられること、及び第２傘歯車８６の構造を除き、上記実施形態に係るロボットシステム１０と同様の構成を備える。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。

　図８に示すように、本変形例に係るロボット２０は、被連結部８８及び設置台１１０とは別個に設けられるワークＷに対して作業を行うことが可能なエンドエフェクタ５０ｃ（第３エンドエフェクタ）を有する。そして、本変形例では、被連結部８８´が上記実施形態で説明した第２傘歯車８６の軸部８７として構成され、エンドエフェクタ５０ｃに設けられる連結部５８´が被連結部８８´を把持可能な把持部（保持可能な保持部）として構成される。すなわち、連結部５８´は、把持部が第２傘歯車８６の軸部８７を把持することで被連結部８８´に対して連結する。これにより、被連結部８８´は、エンドエフェクタ５０ｃ又は当該エンドエフェクタ５０ｃの一部に対して連結可能な構造を有する。

　上記構成によれば、エンドエフェクタ５０ｃ（第３エンドエフェクタ）によって、被連結部８８´及び設置台１１０とは別個に設けられるワークＷに対して作業を行うことができ、且つ、被連結部８８´及び螺子軸１１２（回転対象物）を回転させることができるので、設置スペースが比較的狭い場合であっても、簡単な装置構成で多様な作業を行うことが可能となる。

　（第４変形例）
　図９に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第４変形例について説明する。図９は、本実施形態に係るロボットシステムの第４変形例を示す要部の概略図であり、（Ａ）が連結部を被連結部に連結する前の図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。なお、本変形例に係るロボットシステムは、第２ロボットアーム３０ｂの先端にエンドエフェクタ５０ｃが取り付けられること、及び連結部５８´に取り付けられる回転駆動装置１４０を備えることを除き、上記実施形態に係るロボットシステム１０と同様の構成を備える。したがって、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。

　本変形例に係るロボット２０は、連結部５８´に取り付けられる回転駆動装置１４０と、当該回転駆動装置１４０とは別個に設けられ、当該回転駆動装置１４０を保持可能且つ解放可能であり、第２ロボットアーム３０ｂの先端（手首部の先端）に取り付けられるエンドエフェクタ５０ｃ（第４エンドエフェクタ）と、を備える。

　図９に示すように、本変形例では、記憶部７２に格納されたプログラムがプロセッサ７４によって実行されるとき、エンドエフェクタ５０ｃ（第４エンドエフェクタ）が回転駆動装置１４０を保持し、且つ連結部５８´を被連結部８８に対して連結した状態で回転駆動装置１４０が駆動されることにより、被連結部８８及び設置台１１０の螺子軸１１２（回転対象物）を回転させて設置幅を調整する。

　図１０に基づき、上記実施形態に係るロボットシステムの第５変形例について説明する。図１０は、本実施形態に係るロボットシステムの第５変形例を示す要部の概略図であり、（Ａ）がロボットの全体構成を示す概略図、（Ｂ）が連結部を被連結部に連結して被連結部及び回転対象物を回転させている図である。

　上記実施形態及び第１乃至第４変形例では、ロボット２０が基台２２に支持された水平多関節型のロボットアームを有する場合について説明した。一方、本変形例に係るロボット２０´は、垂直多関節型のロボットアームを有する。

　具体的には、本変形例に係るロボット２０´は、基台２２´と、当該基台２２´にその基端が連結されるロボットアーム３０´と、ロボットアーム３０´の先端部に取り付けられる第２エンドエフェクタ５０ｂと、ロボット制御装置５０´と、を備える。

　本変形例のロボットアーム３０´は、６つの関節軸ＪＴ１´～ＪＴ６´と、これらの関節軸によって順次連結される５つのリンク３２ａ～３２ｅと、を有する。関節軸ＪＴ１´は、基台２２´とリンク３２ａの基端部とを鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。関節軸ＪＴ２´は、リンク３２ａの先端部とリンク３２ｂの基端部とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第３関節軸ＪＴ３´は、リンク３２ｂの先端部とリンク３２ｃの基端部とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。

　関節軸ＪＴ４´は、リンク３２ｃの先端部とリンク３２ｄの基端部とをリンク３２ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。第５関節軸ＪＴ５´は、リンク３２ｄの先端部とリンク３２ｅの基端部とをリンク３２ｄの長手方向と直交する方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。関節軸ＪＴ６（回転軸）は、ロボットアーム３０´の手首部の先端（及び当該手首部に取り付けられる第２エンドエフェクタ５０ｂ）を回転する。本変形例に係る第２エンドエフェクタ５０ｂは、上記実施形態のそれ（第２エンドエフェクタ５０ｂ）と同じ構造であるため、ここではその説明を繰り返さない。

　本変形例に係るロボット２０´は、垂直多関節型のロボットアームを有するので、図９（Ｂ）に示すように、設置台１１０に設けられる螺子軸１１２（回転対象物）に対して直方体１５０を取り付け、被連結部８８´を当該直方体１５０の側面から水平方向に延びるように形成される嵌合雌部として構成することができる。したがって、本変形例では、上記実施形態及び第１乃至第３変形例の場合のように、第１傘歯車８２及び第２傘歯車８６を必要としないため、この点において装置構成を簡単にすることができる。

　上記実施形態では、連結部５８が嵌合雄部として構成され、被連結部８８が嵌合雌部として構成される場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、連結部５８が嵌合雌部として構成され、被連結部８８が嵌合雄部として構成されてもよい。

　上記実施形態及びその変形例では、ロボットアームが双腕の水平多関節型、又は垂直多関節型として構成される場合を説明したが、この場合に限定されない。例えば、ロボットアームは、片腕の水平多関節型として構成されてもよい。或いは、ロボットアームは、極座標型として構成されてもよいし、円筒座標型として構成されてもよいし、直角座標型として構成されてもよいし、又は、その他の型として構成されてもよい。

　上記実施形態及びその変形例では、設置台１１０が段取り替え装置１００の一部として構成される場合を説明した。しかし、この場合に限定されず、設置台１１０は、他の装置又はその一部として構成されてもよい。

　１０　ロボットシステム
　２０　ロボット
　２２　基台
　２４　基軸
　３０　ロボットアーム
　３２　第１リンク
　３４　第２リンク
　３６　リスト
　３８　メカニカルインターフェイス
　５０　エンドエフェクタ
　５２　軸部材
　５４　大径部
　５８　連結部
　７０　ロボット制御装置
　７２　記憶部
　７４　プロセッサ
　８２　第１傘歯車
　８３　軸部
　８４　ギヤ部
　８６　第２傘歯車
　８７　軸部
　８８　被連結部
　８９　ギヤ部
　９０　ロータリージョイント
　１００　段取り替え装置
　１１０　設置台
　１１２　螺子軸
　１１２ａ　第１部分
　１１２ｂ　第２部分
　１１４　ナット
　１１５　ベース板
　１１６　貫通孔
　１１７　ガイド板
　１１８　軸受け
　１１９　カップリング
　１２０　ツールチェンジャー
　１３０　エンドエフェクタ交換装置
　１３２　ベース部
　１３４　交換部
　１４０　回転駆動装置
　１５０　直方体
　ＪＴ　関節軸
　Ｗ　ワーク

Claims

　手首部を有するロボットアームと、
　前記手首部の先端に設けられ、外部に設けられた被連結部に対して連結可能な連結部と、
　記憶部、及び前記記憶部に格納されたプログラムを実行するためのプロセッサを有するロボット制御装置と、を備え、
　前記被連結部は、ワークを設置するための設置台に対して取り付けられ、前記設置台は、前記ワークの種類に応じて設置幅を調整可能であり、
　前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で、前記被連結部を回転させて前記設置幅を調整することを特徴とする、ロボット。
　前記連結部及び前記被連結部のいずれか一方が嵌合雌部として構成され、
　前記連結部及び前記被連結部のいずれか他方が前記嵌合雌部に対して嵌合可能な嵌合雄部として構成され、
　前記連結部は、前記嵌合雌部と前記嵌合雄部が嵌合することで前記被連結部に対して連結可能である、請求項１に記載のロボット。
　前記連結部は、前記被連結部を保持可能な保持部として構成され、前記保持部が前記被連結部を保持することで前記被連結部に対して連結する、請求項１に記載のロボット。
　前記ロボットアームの先端に取り付けられるエンドエフェクタをさらに備え、
　前記エンドエフェクタは、前記被連結部及び前記設置台とは別個に設けられるワークに対して作業を行うための第１エンドエフェクタと、前記連結部を有することで前記被連結部及び前記回転対象物を回転させるための第２エンドエフェクタと、を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のロボット。
　前記手首部の先端と前記エンドエフェクタとの間に設けられるツールチェンジャーをさらに備えることで、前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとを自立的に取り替え可能な、請求項４に記載のロボット。
　前記ロボットアームの先端に取り付けられるエンドエフェクタをさらに備え、
　前記エンドエフェクタは、前記被連結部及び前記設置台とは別個に設けられるワークに対して作業を行うことが可能な第３エンドエフェクタとして構成され、
　前記連結部は、前記第３エンドエフェクタ又は前記第３エンドエフェクタの一部として構成され、
　前記被連結部は、前記第３エンドエフェクタ又は前記第３エンドエフェクタの一部に対して連結可能な構造を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のロボット。
　前記ロボットアームは、前記手首部の先端を回転するための回転軸をさらに有し、
　前記被連結部は、前記設置台に設けられる回転対象物に対して取り付けられ、前記設置台は、前記回転対象物を回転されることで前記設置幅を調整可能であり、
　前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で前記回転軸を回動することにより、前記被連結部及び前記設置台の回転対象物を回転させて前記設置幅を調整する、請求項１乃至６のいずれかに記載のロボット。
　前記回転軸は、回動可能な角度範囲が予め規定されており、
　前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記連結部を前記被連結部に対して連結してから前記回転軸を前記回転可能な角度範囲内で所定の角度だけ第１方向に回動したあと、前記連結部と前記被連結部が連結した状態を解放してから前記回転軸を前記第１方向とは反対側に回動する一連の動作を、前記被連結部及び前記回転対象物を所望の角度だけ第１方向に回転させるまで繰り返す、請求項７に記載のロボット。
　前記回転軸は、回動可能な角度範囲が予め規定されており、
　前記手首部の先端と前記連結部との間に設けられるロータリージョイントをさらに備えることで、前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記手首部の先端を前記回転可能な角度範囲を超えて回転させることが可能な、請求項７に記載のロボット。
　前記連結部に取り付けられる回転駆動装置と、
　前記回転駆動装置とは別個に設けられ、前記回転駆動装置を保持可能且つ解放可能であり、前記ロボットアームの先端に取り付けられる第４エンドエフェクタと、をさらに備え、
　前記被連結部は、前記設置台に設けられる回転対象物に対して取り付けられ、前記設置台は、前記回転対象物を回転されることで前記設置幅を調整可能であり、
　前記記憶部に格納されたプログラムが前記プロセッサによって実行されるとき、前記第４エンドエフェクタが前記回転駆動装置を保持し、且つ前記連結部を前記被連結部に対して連結した状態で前記回転駆動装置が駆動されることにより、前記被連結部及び前記設置台の回転対象物を回転させて前記設置幅を調整する、請求項１乃至３のいずれかに記載のロボット。
　請求項１乃至１０のいずれかに記載のロボットと、前記ロボットの外部に設けられる前記被連結部及び前記設置台と、を備えることを特徴とする、ロボットシステム。
　前記設置台は、段取り替え装置又は前記段取り替え装置の一部として構成される、請求項１１に記載のロボットシステム。