WO2020161988A1 - 作業機ユニット及び多関節ロボット - Google Patents

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大介 松家
服部　誠
伊藤　雅人
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Definitions

  • FIG. 14 shows that a perforator (working machine) is attached to the end effector connection part 11 of the articulated robot 10 installed on the robot ground plane 2, and a drill bit 102 of the perforator 101 is used to drill a target object (work target).
  • FIG. 3 is a front view showing a state in which the wall surface of the object 1 is being punched.
  • a drilling unit (working machine unit) 100 is a drilling machine (working machine) 101 such as a hammer drill, and a drill which is used by being attached to the tip end of the drilling machine 101 and drilling on a wall surface 1a of the drilling target (working target) 1.
  • the bit 102 and the punching machine 101 are fixed, and a support member 103 that is attached to the end effector connection portion 11 of the articulated robot 10 via an elastic member 107 such as rubber, a spring, or a damper is provided.
  • the above is the basic configuration of the punching unit 100.
  • the supporting member 103 is directly attached to the end effector connecting portion 11 without providing the elastic member 107 between the end effector connecting portion 11 and the supporting member 103. Is also good.
  • 201 is a hoistway provided inside the building 200 for installing an elevator
  • 202 is a wall surface of the hoistway 201
  • a wall surface on which the guide rail 203 is installed (for the drilling target 1 shown in FIG. It corresponds to the wall surface 1a).
  • the lower portion of the guide rail 203, which is shaded, is a guide rail fixed to the wall surface 202
  • the portion of the guide rail 204, which is thin, is an unfixed guide rail.
  • FIG. 11 shows the configuration of the upper linear guide portion shown by the dotted frame in FIG. 8 in order to further suppress the vibration of the drilling machine 101 in the rotation axis direction, as shown in FIG. That is, in the fourth embodiment, the support member 103 shown in FIG. 8 is replaced with an S-shaped support member 113, and the lower portion of the S-shaped support member 113 has the above-described first and second embodiments.
  • a linear guide portion 120 similar to that is provided.
  • a linear guide portion 122 having a linear guide 115 longer than the linear guide 104 of the linear guide portion 120 is provided on the upper side of the S-shaped support member 113.
  • the punching machine 101 is guided by the linear guide 115 to move while urging the linear guides 104 and 115 toward the wall surface 1a, and the punching work or the like can be performed. Further, the punching machine 101 is configured such that the linear guide 104 is fixed to the working machine support member 114 that can move smoothly, and both ends of the working machine support member 114 are sandwiched by the elastic bodies 106 and 106 ′. Is configured to be connected to the working machine support member 114 via the S-shaped support member 113. The other structure is the same as that of the second embodiment described above.
  • the distance sensors 116a to 116c are provided to measure the distances at three different points, so that the wall surface 1a of the punching machine 101 is measured.
  • the verticality with respect to can be maintained more accurately. Therefore, since the drill bit 102 can be vertically applied to the object 1 to be drilled, more accurate drilling work or the like can be performed.
  • the distance sensors 116a to 116b may be non-contact type sensors using laser or ultrasonic waves, or contact type sensors such as linear potentiometers, but are not limited to these. Absent.

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Abstract

作業機ユニットは、作業機械のエンドフェクタ接続部に取り付けられる支持部材と、前記支持部材の一端側に取り付けられる作業機と、前記支持部材における前記エンドエフェクタ接続部への接続部を挟んで他端側に設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成されたリニアガイドを備える。また、前記リニアガイドは前記支持部材に設けられた貫通孔に通され、前記支持部材は前記リニアガイドに案内されて前記作業機の軸方向に移動するように構成されている。

Description

作業機ユニット及び多関節ロボット
　本発明は、作業機ユニット及び多関節ロボットに関し、特に、作業機ユニットを多関節ロボットに取り付けて、エレベーターの昇降路内へのガイドレールの付設作業を行うための作業機ユニット及び多関節ロボットとして好適なものである。
　日本、北米、欧州をはじめとする先進国では、少子高齢化に伴うエレベーター据付作業者の減少が問題となっており、エレベーター据付作業の省力化が求められている。現在、エレベーターのレール据付は、概ね人が行い、階床分の繰返し作業となる。このため、レールの据付作業は、エレベーターの据付作業時間全体の大部分を占めている。
　そこで、ロボット等を適用したレール据付作業の自動化技術が検討されているが、エレベーターの昇降路内は狭隘なため、レール据付けを自動化する装置（レール据付自動化装置）の搬入、設置位置、サイズ、重量、取り回しなどに制限がある。
　レール据付作業には、アンカーボルト用の穿孔、アンカーボルトの打設、ボルト及びナット締結、ブラケット配膳、位置決めなど、作業が多様である。
  このため、汎用性の高い多関節ロボットを、レール据付作業に適用し、そのエンドエフェクタ（例えば、穿孔機など）の交換で各作業に対応することが検討されている。
　この種の従来技術としては、特開２００４－９２２８号公報（特許文献１）に記載されているものなどがある。
  この特許文献１のものには、穿孔装置をロボットアームの先端に取付ける構成が記載されている。また、基台にドリルを移動自在に設け、押圧体によってワーク（穿孔対象物）の穿孔位置の周囲を押圧し、押圧体の基台に対する前後方向の位置を検出し、前記ドリルの基台に対する軸線方向の位置も検出する。更に、前記押圧体の位置と前記ドリルの位置とに基づいて、ドリルのワークに対する送り量を求め、送り手段により前記ドリルを、ワークに対する相対位置関係に基づく送り量により動作させることも記載されている。
特開２００４－９２２８号公報
　上記特許文献１のものは、航空機、高速車両、自動車等の構造体に用いられるワークに高精度で穴開け加工や皿取り作業することを想定した穿孔装置であるため、ドリルは回転動作のみで、穿孔作業時の反力や多関節ロボットの各関節に掛かるモーメントは比較的小さい。
　一方、コンクリートで建造されたエレベーターの昇降路壁面に、レールの据付けを行うために、アンカーボルト用の穿孔を行う場合、一般的にドリルとして、回転と打撃動作を同時に行うハンマドリルなどの穿孔機が用いられる。
　この穿孔機（ハンマドリルなど）を多関節ロボットに取り付けて対象壁面に穿孔作業を行う場合について、図１４を用いて説明する。図１４は、ロボット接地面２に据え付けられている多関節ロボット１０におけるエンドエフェクタ接続部１１に、穿孔機（作業機）を取り付け、前記穿孔機１０１のドリルビット１０２により、穿孔対象物（作業対象物）１の壁面に穿孔作業をしている状態を示す正面図である。
　穿孔機１０１は、打撃機構をドリルの回転軸上に持つため、長身の物が多く、これを多関節ロボットの先端に取付けると、図１４に示すように、穿孔箇所から遠方で穿孔機１０１を多関節ロボット１０で支持することになる。また、この図に示すように、ドリルビット１０２の穿孔角度が穿孔対象物１の壁面１ａに対して垂直ではない場合、多関節ロボット１０の各関節部１２，１３，１４に大きなモーメントが加わる。このため、各関節部１２，１３，１４の許容モーメントを超過して穿孔作業が困難になる課題がある。
　仮に、穿孔対象物１に対して、ドリルビット１０２を垂直に当てることができたとしても、回転と打撃動作を同時に行う穿孔機１０１におけるドリルビット１０２の先端の振れ回りを抑えるように多関節ロボット１０を制御することは困難である。
　また、関節部の許容モーメントが大きくなるように多関節ロボット１０を構成した場合、一般に、多関節ロボット１０は大型で重量も大きくなるため、狭隘なエレベーター昇降路などでの取り回しは困難になる。
　本発明の目的は、小型の多関節ロボットを用いることのできる作業機ユニットを得ることにある。
　本発明の他の目的は、狭隘な空間でも取り回しを容易に行うことのできる多関節ロボットを得ることにある。
　上記目的を達成するため、本発明は、作業機械のエンドエフェクタ接続部に取り付けられる支持部材と、前記支持部材の一端側に取り付けられる作業機と、前記支持部材における前記エンドエフェクタ接続部への接続部を挟んで他端側に設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成されたリニアガイドを備え、前記リニアガイドは前記支持部材に設けられた貫通孔に通され、前記支持部材は前記リニアガイドに案内されて前記作業機の軸方向に移動するように構成されていることを特徴とする。
　本発明の他の特徴は、作業機械のエンドエフェクタ接続部に取り付けられるＳ字型の支持部材と、前記Ｓ字型の支持部材の一端側に取り付けられる作業機と、前記Ｓ字型の支持部材における前記エンドエフェクタ接続部への接続部を挟んで他端側に設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成されたリニアガイドを備える下部側のリニアガイド部と、前記Ｓ字型の支持部材の一端側に前記作業機を挟むように設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に、作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成された一対のリニアガイドを有する上部側のリニアガイド部と、前記各リニアガイドは前記支持部材に設けられた貫通孔に通され、前記Ｓ字型の支持部材は、該支持部材の一端側と他端側に設けられたリニアガイドに案内されて前記作業機の軸方向に移動するように構成され、前記上部側のリニアガイド部は、前記リニアガイドにおける作業対象物側に設けられたリニアガイドベースと、このリニアガイドベースと前記Ｓ字型の支持部材との間に配置され前記作業機を取り付けるための作業機支持部材を備え、この作業機支持部材には貫通孔が形成され、この作業機支持部材も前記リニアガイドに案内されて、作業機の回転軸方向に移動するように構成され、更に前記作業機支持部材と前記リニアガイドベースとの間と、前記Ｓ字型の支持部材と前記作業機支持部材との間にはそれぞれ弾性体が設けられている作業機ユニットにある。
　本発明の更に他の特徴は、複数の関節部と、前記関節部に接続された複数のアーム部を備え、最も先端側となる前記アーム部にはエンドエフェクタ接続部が設けられている多関節ロボットにおいて、前記エンドエフェクタ接続部には、上述した何れかの作業機ユニットが取り付けられていることにある。
　本発明によれば、小型の多関節ロボットを用いることのできる作業機ユニットを得ることができ、また、狭隘な空間でも取り回しを容易に行うことのできる多関節ロボットを得ることができる。
本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例１を示す正面図である。 図１に示すリニアガイド部の平面図である。 図１に示す作業機ユニット及び多関節ロボットを用いて穿孔作業をしている状態を説明する正面図である。 エレベーター昇降路における自動レール据付装置を説明する概略図である。 エレベーター昇降路における自動レール据付装置の他の例を説明する概略図である。 図１に示すリニアガイド部の変形例１を示す平面図である。 図１に示すリニアガイド部の変形例２を示す平面図である。 本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例２を示す正面図である。 図８に示す上部側のリニアガイド部分の平面図である。 本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例３を示す正面図である。 本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例４を示す正面図である。 図１１に示す上部側のリニアガイド部分の平面図である。 本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例５を示す正面図である。 多関節ロボットに穿孔機を接続して穿孔作業をしている状態を示す正面図である。
　以下、本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
　本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例１を図１～図７を用いて説明する。図１は、本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例１を示す正面図である。
まず、この図１を用いて多関節ロボットの構成について説明する。
　多関節ロボット（作業機械）１０は、ロボット接地面２に据え付けられたベース１５、このベース１５の上部に旋回可能に構成されたボディ部１６、このボディ部１６に関節部１２を介して第１アーム部１７が取り付けられ、この第１アーム部１７には関節部１３を介して第２アーム部１８、第３アーム部１９が取り付けられ、最も先端側となる第３アーム部１９の先端には関節部１４を介して、エンドエフェクタ接続部１１が設けられている。
　前記各関節部１２～１４にはモータ等の駆動装置が設けられ、各関節部は決められた範囲内で稼働する機能を有し、これにより各アーム部は揺動できるように構成されている。即ち、各関節部の稼働機能により、アーム部を含む多関節ロボット１０の全体の姿勢は作業上必要な姿勢に変化し、前記エンドエフェクタ接続部１１の部分は作業上必要とされる位置に移動できるようになっている。
　次に、前記多関節ロボット１０のエンドエフェクタ接続部１１に取り付けられる作業機ユニット１００の具体的実施例について説明する。本実施例の作業機ユニット１００は、壁や構造物等の作業対象物（穿孔対象物）１にアンカーボルトを打設するための孔を穿孔するための穿孔ユニットである場合について説明する。穿孔ユニット（作業機ユニット）１００は、ハンマドリルなどの穿孔機（作業機）１０１、この穿孔機１０１の先端部に取り付けて使用され前記穿孔対象物（作業対象物）１の壁面１ａに穿孔するドリルビット１０２、前記穿孔機１０１を固定すると共に、前記多関節ロボット１０のエンドエフェクタ接続部１１に、ゴム、バネ、ダンパー等の弾性部材１０７を介して取り付けられる支持部材１０３を備えている。
　前記穿孔機１０１は、回転、打撃、回転及び打撃動作のいずれか一つ以上の動作が可能なものであり、また複数の動作が可能な場合は、動作を任意に切り替えることができるように構成されている。
　また、本実施例では、前記穿孔機１０１は前記支持部材１０３の一端側（上端側）に取り付けられ、前記エンドエフェクタ接続部１１を挟んで前記支持部材１０３の他端側（下端側）には、点線枠で示すように、前記穿孔機１０１の回転軸方向と平行に設けたリニアガイド１０４を有するリニアガイド部１２０が設けられている。前記リニアガイド１０４は前記支持部材１０３に形成された貫通孔に通され、前記支持部材１０３はリニアガイドに案内されて前記穿孔機１０１の回転軸方向に移動するように構成されている。
　即ち、前記リニアガイド１０４は、穿孔機１０１に対して、エンドエフェクタ接続部１１を支点とした反対側に取付けられており、穿孔機１０１の回転軸とリニアガイド１０４は平行になっている。
　また、前記リニアガイド１０４における前記壁面１ａ側にはリニアガイドベース１０５が取り付けられ、このリニアガイドベース１０５と前記支持部材１０３との間にはバネやダンパー等の弾性体１０６が設けられて、前記リニアガイド１０４を壁面１ａ側に付勢するように構成している。
　なお、本実施例では前記弾性体１０６をコイルバネで構成し、このコイルバネをリニアガイド１０４に挿入し、このコイルバネの一端を前記支持部材１０３に固定し、他端を前記リニアガイドベース１０５に固定している。これにより、前記穿孔ユニット１００が壁面１ａに対し後退したときに、リニアガイド１０４が支持部材１０３から脱落するのを防止できる。なお、ナットや止めピンなどの脱落防止部材を、リニアガイド１０４の反リニアガイドベース１０５側端部に設けるようにして、リニアガイド１０４が支持部材１０３から脱落しないように構成しても良い。
　図２は、図１に点線枠で囲まれた部分、即ちリニアガイド１０４を含むリニアガイド部１２０の平面図である。本実施例では、前記リニアガイド１０４は、図２に示すように、１対のリニアガイド１０４ａ，１０４ｂにより構成され、１対のリニアガイド１０４ａ，１０４ｂのそれぞれに弾性体１０６を設けている。また、一対のリニアガイド１０４ａ，１０４ｂにおける前記壁面１ａ側にはリニアガイドベース１０５が取り付けられている。また、支持部材１０３とリニアガイドベース１０５は平行になるように構成されている。
　以上が、穿孔ユニット１００の基本構成である。なお、穿孔時の反力が小さい場合には、エンドエフェクタ接続部１１と支持部材１０３との間に弾性部材１０７を設けることなく、直接、支持部材１０３をエンドエフェクタ接続部１１に取り付けるようにしても良い。
　図３は、図１に示す多関節ロボット１０及び穿孔ユニット１００を用いて穿孔作業をしている状態を説明する正面図である。即ち、図１に示す多関節ロボット１０の姿勢から、多関節ロボット１０により穿孔ユニット１００を穿孔対象物１に向けて押込み、穿孔作業を行っている状態を示す図である。
　穿孔機１０１が穿孔対象物１から受ける反力により、エンドエフェクタ接続部１１を支点としたモーメントが多関節ロボット１０に掛かろうとする。しかし、本実施例では、支持部材１０３を介して接続されているリニアガイド１０４、このリニアガイド１０４の先端に取り付けられ穿孔対象物１に押し付けられているリニアガイドベース１０５及び弾性体１０６を備えている。従って、このリニアガイド部１２０の作用により、前記穿孔機１０１により生じるモーメントを受け、エンドエフェクタ接続部１１に掛かるモーメントを抑制することができるので、多関節ロボット１０の各関節部１２～１４に掛かる負荷を抑制することできる。
　また、回転と打撃を用いるハンマドリルのような穿孔機１０１は、回転軸方向に高周波成分を多く含む振動が多く発生するが、本実施例では、バネやゴム等の弾性部材１０７を介して多関節ロボット１０に接続するように構成しているので、この弾性部材１０７によっても、多関節ロボット１０の各関節部１２～１４に掛かる負荷を抑制することできる。
　なお、リニアガイドベース１０５を押し当てる壁面１ａに凹凸がある場合には、リニアガイドベース１０５の下面（穿孔対象物１或いは周囲の構造物と接触する面）にゴムやスポンジのような弾性物を取付けることで、前記凹凸を吸収して、凹凸を有する壁面１ａにならうようにすることができる。また、穿孔対象物１の内部の鉄筋等を超音波や電磁誘導を利用して検出する鉄筋検出手段をリニアガイドベース１０５に設置するようにしても良い。
　前記リニアガイド部１２０に設けた弾性体１０６は、ドリルビット１０２を穿孔対象物１から引き抜く際に、リニアガイドベース１０５を穿孔前の位置に戻す役割も兼ねている。また、前記ドリルビット１０２の代わりに、アンカーボルト用のハンマを穿孔機１０１に取付けることで、穿孔後のアンカーボルト打設にも対応することができる。
　更に、エンドエフェクタ接続部１１に力学センサを取付けることで、一定の力で支持部材１０３を押込むことができる。また、コンクリート壁（穿孔対象物１）に埋設された鉄筋や非金属などの硬質物質にドリルビット１０２が接触した際、その反力も前記力学センサで検出することができるから、ドリルビット１０２等の破損を防止することも可能となる。
  エンドエフェクタ接続部１１にツールチェンジャを接続することで、穿孔以外の作業をさせるためのツールと交換することもできる。
　次に、エレベーター昇降路における自動レール据付作業を、多関節ロボットを用いて行う例を、図４、図５を用いて説明する。図４はエレベーター昇降路における自動レール据付装置を説明する概略図、図５はエレベーター昇降路における自動レール据付装置の他の例を説明する概略図である。
　図４において、２０１は建物２００の内部に設けられ、エレベーターを設置するための昇降路、２０２は昇降路２０１の壁面で、ガイドレール２０３が設置される壁面（図１に示す穿孔対象物１の壁面１ａに相当）である。下部の濃い網掛けで示すガイドレール２０３は、壁面２０２に固定されているガイドレール、薄い網掛けで示すガイドレール２０４は、まだ固定されていない未固定のガイドレールである。
　２０５はアンカーボルト（図示せず）で壁面２０２に固定されているベースブラケット、２０６は前記ベースブラケット２０５に固定されたレールブラケットである。
  ２０７はガイドレールの据付けを行うためのレール固定ユニットで、このレール固定ユニット２０７は、昇降路２０１の上部に接地された揚重機２０８により昇降できるように構成されている。
　また、前記レール固定ユニット２０７には、図１に示すような多関節ロボット１０が２台設置され、この多関節ロボット１０には穿孔ユニット１００が取り付けられている。この多関節ロボット１０により、前記壁面２０２にアンカーボルトを打設するための穿孔作業等を行い、また前記ベースブラケット２０５や前記レールブラケット２０６を取り付けなどの据付け作業を自動で行うように構成されている。
　なお、図４に示す２０９はガイドレール２０３，２０４を取り付けるため、位置基準を作るためのレーザー照射器、２１０は前記レーザー照射器２０９からのレーザー光線を基準として前記レール固定ユニット２０７の位置決めするための位置検出部である。また、２１１は作業ベース、２１２はガイドシュー、２１３はレールテンプレート、２１４は前記未固定のガイドレール２０４を仮止めするためのワイヤである。
  前記レール固定ユニット２０７には、前記多関節ロボット１０等を制御する制御装置２１５や、アンカーボルトなどの部品を格納する部品格納箱２１６等も載置されている。
　図５はエレベーター昇降路における自動レール据付装置の他の例であり、この例ではレール位置決めユニットを備えているものである。基本構成は図４に示すものと同様であるが、この例では、レール位置決めユニット２１７を追加設置している点が図４に示すものと異なっている。前記レール位置決めユニット２１７には、位置検出部２１８やレール位置決め装置２１９が備えられている。２２０はレール位置決めユニット連結部である。
  また、この例では、レール位置決めユニット２１７用のレーザー照射器２２１も設けられている。他の構成は図４に示すものと同様である。
　これら図４、図５に示すように、昇降路２０１内でのガイドレール据付け作業は、狭隘な空間で行われるため、ガイドレール据付け作業を行う多関節ロボット１０や穿孔ユニット１００はできる限り小型化する必要がある。
　この要求に対し、本実施例では、図１に示したように、前記穿孔機１０１は前記支持部材１０３の一端側（上端側）に取り付けられ、前記エンドエフェクタ接続部１１を挟んで前記支持部材１０３の他端側（下端側）には、点線枠で示すように、前記穿孔機１０１の回転軸方向と平行に設けたリニアガイド１０４を有するリニアガイド部１２０が設けられている。この構成により、穿孔機１０１の少なくとも一部がエンドエフェクタ接続部１１よりも後ろ側に配置される構成となり、穿孔ユニット１００を取り付けた多関節ロボット全体の大きさを小さくできる。従って、狭隘な空間でも取り回しを容易に行うことのできる多関節ロボットを得ることができる。
　また、前記穿孔ユニット１００にはリニアガイド部１２０が設けられていることにより、多関節ロボット１０に作用するモーメントを低減することができる。従って、より許容モーメントの小さい小型の多関節ロボット１０の使用が可能となる穿孔ユニット（作業機ユニット）を得ることができる。
　従って、本実施例によれば、エレベータ昇降路でのガイドレール据付け作業のような狭隘な空間での多関節ロボット１０の取り回しが容易となり、ガイドレール据付け作業を容易に行える効果が得られる。
＜変形例１＞
　図６は図１に示すリニアガイド部１２０の変形例１を示す平面図である。図１、図２で説明したリニアガイド部１２０は、一対（２本）のリニアガイド１０４ａ，１０４ｂにより構成されているが、この変形例１では、図６に示すように、支持部材１０３における下端側（反穿孔機１０１側）の中央に、リニアガイド１０４を１本だけ設ける構成としたものである。この変形例１では、リニアガイド部１２０を１本のリニアガイド１０４で構成しているため、構成部品を少なくでき、穿孔ユニット１００の軽量化を図ることができる。
　なお、この変形例１とする場合、穿孔時の左右方向へのブレを抑えるために、リニアガイドベース１０５を、壁面１ａへの接触面積が広くなるように構成すると良い。
  他の構成は上述した実施例１と同様である。
＜変形例２＞
　図７は図１に示すリニアガイドの変形例２を示す平面図である。図１、図２で説明したリニアガイド部１２０は、棒状のリニアガイド１０４と弾性体１０６を用いて構成しているが、この変形例２では、図７に示すように、伸縮可能なエアシリンダにより構成されたリニアガイド１０８としたものである。
  他の構成は上述した実施例１と同様である。
　次に、本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例２を、図８及び図９を用いて説明する。図８は本実施例２の作業機ユニット及び多関節ロボットの正面図、図９は図８に示す上部側のリニアガイド部分の平面図である。
　本実施例２のものにおいて、多関節ロボット１０の部分の構成は図１に示す実施例１と同様である。また、穿孔ユニット（作業機ユニット）１００の部分におけるリニアガイド部１２０の構成についても、実施例１と同様である。即ち、穿孔機（作業機）１０１が支持部材１０３の一端側（上端側）に取り付けられ、エンドエフェクタ接続部１１を挟んで前記支持部材１０３の他端側（下端側）に、前記穿孔機１０１の回転軸方向と平行に設けたリニアガイド１０４を有するリニアガイド部１２０が設けられている。
　本実施例２が実施例１と異なる点は、図８に点線枠で示すように、支持部材１０３の一端側（上端側）に取り付けられている前記穿孔機（作業機）１０１の部分にも、リニアガイド部１２１を設けていることである。即ち、図９に示すように、前記リニアガイド部１２１は、前記穿孔機１０１を挟み込むように、支持部材１０３に設けられた一対のリニアガイド１０４（１０４ａ，１０４ｂ）と、前記リニアガイド１０４における前記壁面１ａ（図８参照）側端部に取り付けられたリニアガイドベース１０５と、このリニアガイドベース１０５と前記支持部材１０３との間に設けられた弾性体１０６を備えている。
　リニアガイド部１２１に設けられたリニアガイド１０４も、前記支持部材１０３に形成された貫通孔に通され、前記支持部材１０３はリニアガイド部１２１のリニアガイド１０４にも案内されて、前記穿孔機１０１の回転軸方向に移動するように構成されている。即ち、本実施例では、穿孔機１０１を取り付けている支持部材１０３を、下部側のリニアガイド部１２０と上部側のリニアガイド部１２１を用いて案内するので、穿孔対象物（作業対象物）１の壁面１ａに対し垂直方向に、より高精度で、前記支持部材１０３を移動させることができる。従って、穿孔機１０１のドリルビット１０２も前記壁面１ａに高精度で垂直に移動させることができ、壁面１ａへの穿孔作業を高精度に行うことができる。
　なお、本実施例２では、上部側のリニアガイド部１２１のリニアガイドベース１０５には、その中央部、即ちドリルビット１０２に対応する位置に、前記ドリルビット１０２が通過できるように開口部１０５ａが形成されている。他の構成は上述した実施例１と同様である。
　本実施例２によれば、上述した実施例１と同様の効果を得ることができる上に、穿孔機１０１に近い位置にもリニアガイド部１２１を設けているので、穿孔作業時の穿孔機１０１のブレを更に抑制することができる。また、穿孔機１０１側のリニアガイド部１２１のリニアガイドベース１０５を穿孔対象物１に押し付けることにより、穿孔対象物１に対するドリルビット１０２の垂直度もより正確に保持できるので、壁面１ａに対する精度の良い穿孔作業等を行うことが可能となる。
　本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例３を、図１０を用いて説明する。図１０は本実施例３を示す正面図であり、上述した図１及び図８と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
　本実施例３においては、図１０に示すように、穿孔機（作業機）１０１の穿孔作業時に発生する粉塵を吸引するため、穿孔ユニット（作業機ユニット）１００に集塵装置（集塵手段）を付加したものである。前記集塵装置は、真空ポンプ（吸引ポンプ）等を備える集塵機１０９、前記集塵機１０９に接続され柔軟性や伸縮性のあるフレキシブルな集塵ホース１１０、この集塵ホースに接続され支持部材１０３の移動方向に伸縮自在な伸縮ホース１１１及び前記伸縮ホース１１１の先端に連結され穿孔箇所付近に配置される集塵口１１２を備えている。
　また、前記集塵ホース１１０と前記伸縮ホース１１１の接続部付近は支持部材１０３に取り付けられている。穿孔機１０１による穿孔作業時には、支持部材１０３が穿孔対象物１の方向へ押込まれるが、前記伸縮ホース１１１により支持部材１０３の移動に追従させることができるように構成されている。なお、前記伸縮ホース１１１としては、図１０に示すように、伸縮自在なテレスコピック型とし、バネなどの弾性体で伸縮できるようにしたものや、弾性体入りの蛇腹状ホースなどで構成することができる。
  他の構成は、上述した実施例２と同様である。
　本実施例３によれば、上述した実施例１や２と同様の効果が得られ、更に穿孔作業時に発生する粉塵がエレベーターの昇降路など狭い空間に充満するのを防止でき、穿孔作業時等における作業環境を改善することができる効果も得ることができる。
　本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例４を、図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は本実施例４を示す正面図、図１２は図１１に示す上部側のリニアガイド部分の平面図であり、上述した図１、図８及び図９と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
　図１１は、穿孔機１０１の回転軸方向の振動を更に抑制するため、図８の点線枠で示す上部側のリニアガイド部分の構成を、図１１に示す構成としたものである。即ち、本実施例４では、図８に示す支持部材１０３に変えて、Ｓ字型の支持部材１１３で構成し、このＳ字型の支持部材１１３の下部側には上述した実施例１や２と同様のリニアガイド部１２０を設けている。また、前記Ｓ字型の支持部材１１３の上部側には前記リニアガイド部１２０のリニアガイド１０４よりも長いリニアガイド１１５を有するリニアガイド部１２２が設けられている。前記リニアガイド１１５は、前記Ｓ字型の支持部材１１３に形成された貫通孔に通され、前記Ｓ字型の支持部材１１３は、前記リニアガイド１１５にも案内されて、穿孔機（作業機）１０１の回転軸方向に移動するように構成されている。
　即ち、前記Ｓ字型の支持部材１１３は、リニアガイド部１２０のリニアガイド１０４と、リニアガイド部１２２のリニアガイド１１５に案内されて、穿孔機１０１の回転軸方向に移動するように構成されている。
　また、図１１及び図１２に示すように、前記リニアガイド１１５における穿孔対象物（作業対象物）１の壁面１ａ側にはリニアガイドベース１０５が取り付けられ、このリニアガイドベース１０５と前記Ｓ字型の支持部材１１３との間には、穿孔機１０１を取り付けるための作業機支持部材（穿孔機支持部材）１１４が配置されている。この作業機支持部材１１４にも貫通孔が形成されており、該作業機支持部材１１４も前記リニアガイド１１５に案内されて、穿孔機１０１の回転軸方向に滑らかに移動するように構成されている。
　更に、前記作業機支持部材１１４と前記リニアガイドベース１０５との間にはバネやダンパー等の弾性体１０６が設けられ、前記Ｓ字型の支持部材１１３と前記作業機支持部材１１４との間にもバネやダンパー等の弾性体１０６´が設けられている。また、この実施例においても、リニアガイド部１２２は、図１２に示すように、一対のリニアガイド１１５（１１５ａ，１１５ｂ）により構成されている。
　上述した構成としたことにより、リニアガイド１０４及び１１５を壁面１ａ側に付勢しながら、穿孔機１０１がリニアガイド１１５に案内されて移動し、穿孔作業等を行えるように構成されている。また、穿孔機１０１は、リニアガイド１０４を滑らかに移動可能な前記作業機支持部材１１４に固定され、この作業機支持部材１１４の両端を弾性体１０６及び１０６´で挟み込む構成とし、多関節ロボット１０とは、前記作業機支持部材１１４と前記Ｓ字型の支持部材１１３を介して接続される構成としている。
  他の構成は上述した実施例２と同様である。
　このように本実施例では、振動発生源である穿孔機１０１を、バネやダンパー等の弾性体１０６，１０６´で挟み込むことにより、Ｓ字型の支持部材１１３に伝わる振動を抑制できるように構成されている。
  従って、本実施例４によれば、上述した実施例１や２と同様の効果が得られる上に、Ｓ字型の支持部材１１３に伝わる振動を更に抑制できる構成としているので、多関節ロボット１０に伝播する振動も更に抑制することができる。このため、本実施例４では、上述した図１や図８に示す弾性部材１０７を省略することも可能となる。
　本発明の作業機ユニット及び多関節ロボットの実施例５を、図１３を用いて説明する。図１３は本実施例５を示す正面図であり、上述した図１と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
　本実施例５において、基本構成は上述した実施例１と同様である。本実施例５では実施例１のものに対し、図１３に示すように、距離センサ１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃを追加設置したものである。距離センサ１１６ａは穿孔機（作業機）１０１付近の支持部材１０３に、距離センサ１１６ｂはリニアガイド１０４ａ（図２参照）付近の支持部材１０３に、距離センサ１１６ｃはリニアガイド１０４ｂ（図２参照）付近の支持部材１０３にそれぞれ配置されて設置されている。
　これらの距離センサ１１６ａ～１１６ｃは支持部材１０３と穿孔対象物（作業対象物）１の壁面１ａとの間の距離を測定するもので、各距離センサ１１６ａ～１１６ｃで検出された距離１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃが等しくなるように、多関節ロボット１０の先端部の関節部１４の角度を制御する。これにより、支持部材１０３を壁面１ａと平行になるように制御できるから、穿孔機１０１のドリルビット１０２を壁面１ａに対し精度よく垂直に保持して、穿孔作業等が行える。
  他の構成は上述した実施例１と同様である。
　本実施例５によれば、上述した実施例１と同様の効果が得られる上に、距離センサ１１６ａ～１１６ｃを設けて、異なる３点の距離を計測しているので、穿孔機１０１の壁面１ａに対する垂直度を、より正確に保持することが可能となる。従って、穿孔対象物１に対しドリルビット１０２を垂直に当てることができるから、より精度の高い穿孔作業等が可能となる。
  なお、前記距離センサ１１６ａ～１１６ｂとしては、レーザーや超音波を用いた非接触型のもの、或いはリニアポテンショメータなどの接触型のものなどを用いることができるが、これらのものに限定されるものではない。
　以上、上述した本発明の各実施例によれば、多関節ロボットの先端部に脱着可能に接続された作業機ユニットを備え、この作業機ユニットを上記各実施例のように構成しているので、多関節ロボットを用いた穿孔作業等において、エンドエフェクタから多関節ロボットに伝わる反力やモーメントを低減し、作業機の垂直度も維持することができる。この結果、関節部の許容モーメントの小さな小型の多関節ロボットでも穿孔作業が可能となり、小型の多関節ロボットを用いることのできる穿孔ユニットを得ることができる。
　また、作業機（穿孔機）の少なくとも一部を多関節ロボットのエンドエフェクタ接続部よりも後ろ側（作業対象物の反対側）に配置することができるので、作業機ユニットを取り付けた多関節ロボット全体の大きさを小さくすることもできる。従って、エレベーターの昇降路などの狭隘な空間でも取り回しを容易に行うことのできる多関節ロボットを得ることができる。更に、エンドエフェクタの交換ができ、穿孔以外の作業（アンカーボルトの打設、ボルト及びナットの締結、ブラケット配膳、位置決め作業など）にも対応可能となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では作業機ユニットに用いるエンドエフェクタとして、ハンマドリルなどの穿孔機を用いたもので説明したが、本発明は穿孔機に限るものではなく、アンカーボルトの打設、ボルト及びナットの締結、ブラケット配膳、位置決め作業など多彩な作業を行うエンドエフェクタを用いるものにも同様に適用できるものである。また、上述した実施例ではリニアガイドに弾性体を備える構成としているが、弾性体を備ていない場合でも、作業機の壁面に対する垂直度を維持できる効果は得られる。
  また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１…作業対象物（穿孔対象物）、１ａ…壁面、２…ロボット接地面、１０…多関節ロボット（作業機械）、１１…エンドエフェクタ接続部、１２～１４…関節部、１５…ベース、１６…ボディ部、１７…第１アーム部、１８…第２アーム部、１９…第３アーム部、１００…作業機ユニット（穿孔ユニット）、１０１…作業機（穿孔機）、１０２…ドリルビット、１０３…支持部材、１０４，１０４ａ，１０４ｂ…リニアガイド、１０５…リニアガイドベース、１０５ａ…開口部、１０６，１０６´…弾性体、１０７…弾性部材、１０８…リニアガイド（エアシリンダ）、１０９…集塵機、１１０…集塵ホース、１１１…伸縮ホース、１１２…集塵口、１１３…Ｓ字型の支持部材、１１４…作業機支持部材（穿孔機支持部材）、１１５，１１５ａ，１１５ｂ…リニアガイド、１１６ａ～１１６ｃ…距離センサ、１１７ａ～１１７ｃ…距離、１２０，１２１，１２２…リニアガイド部、２００…建物、２０１…昇降路、２０２…壁面、２０３，２０４…ガイドレール、２０５…ベースブラケット、２０６…レールブラケット、２０７…レール固定ユニット、２０８…揚重機、２０９，２２１…レーザー照射器、２１０，２１８…位置検出部、２１１…作業ベース、２１２…ガイドシュー、２１３…レールテンプレート、２１４…ワイヤ、２１５…制御装置、２１６…部品格納箱、２１７…レール位置決めユニット、２１９…レール位置決め装置、２２０…レール位置決めユニット連結部。

Claims (15)

  1. 　作業機械のエンドエフェクタ接続部に取り付けられる支持部材と、
    　前記支持部材の一端側に取り付けられる作業機と、
    　前記支持部材における前記エンドエフェクタ接続部への接続部を挟んで他端側に設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成されたリニアガイドを備え、
    　前記リニアガイドは前記支持部材に設けられた貫通孔に通され、前記支持部材は前記リニアガイドに案内されて前記作業機の軸方向に移動するように構成されていることを特徴とする作業機ユニット。
  2. 　請求項１に記載の作業機ユニットにおいて、前記リニアガイドの部分に弾性体或いは減衰器の少なくともいずれか一方を備えることを特徴とする作業機ユニット。
  3. 　請求項１に記載の作業機ユニットにおいて、前記リニアガイドにおける前記作業対象物側の端部に固定されたリニアガイドベースを備え、このリニアガイドベースを作業対象物或いはその周囲の構造物に当接させるように構成されていることを特徴とする作業機ユニット。
  4. 　請求項３に記載の作業機ユニットにおいて、前記リニアガイドベースにおける作業対象物側の端面に、凹凸を吸収する弾性物を設けていることを特徴とする作業機ユニット。
  5. 　請求項１に記載の作業機ユニットにおいて、前記支持部材と前記エンドエフェクタ接続部との間に弾性部材を設けることを特徴とする作業機ユニット。
  6. 　請求項１に記載の作業機ユニットにおいて、前記リニアガイドは、支持部材の前記他端側に一対設けられていることを特徴とする作業機ユニット。
  7. 　請求項１に記載の作業機ユニットにおいて、支持部材の前記一端側にも前記作業機を挟むように一対のリニアガイドを設け、このリニアガイドも前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成され、且つ前記支持部材に設けられた貫通孔に通されており、
    　前記支持部材は、該支持部材の一端側と他端側に設けられたリニアガイドに案内されて前記作業機の軸方向に移動するように構成されていることを特徴とする作業機ユニット。
  8. 　請求項１に記載の作業機ユニットにおいて、前記作業機械は多関節ロボットであり、この多関節ロボットのエンドエフェクタ接続部に前記支持部材が取り付けられることを特徴とする作業機ユニット。
  9. 　請求項８に記載の作業機ユニットにおいて、前記作業機は穿孔機であることを特徴とする作業機ユニット。
  10. 　請求項８に記載の作業機ユニットにおいて、前記作業機はアンカーボルトの打設を行うものであることを特徴とする作業機ユニット。
  11. 　請求項９に記載の作業機ユニットであって、前記支持部材の少なくとも３個所に距離センサを設け、前記穿孔機は作業対象物の壁面に対し垂直になるように、前記多関節ロボットにより制御されることを特徴とする作業機ユニット。
  12. 　作業機械のエンドエフェクタ接続部に取り付けられるＳ字型の支持部材と、
    　前記Ｓ字型の支持部材の一端側に取り付けられる作業機と、
    　前記Ｓ字型の支持部材における前記エンドエフェクタ接続部への接続部を挟んで他端側に設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成されたリニアガイドを備える下部側のリニアガイド部と、
    　前記Ｓ字型の支持部材の一端側に前記作業機を挟むように設けられ、前記作業機の軸方向と平行に配置されると共に、作業対象物或いはその周囲の構造物に当接するように構成された一対のリニアガイドを有する上部側のリニアガイド部と、
    　前記各リニアガイドは前記支持部材に設けられた貫通孔に通され、前記Ｓ字型の支持部材は、該支持部材の一端側と他端側に設けられたリニアガイドに案内されて前記作業機の軸方向に移動するように構成され、
    　前記上部側のリニアガイド部は、前記リニアガイドにおける作業対象物側に設けられたリニアガイドベースと、このリニアガイドベースと前記Ｓ字型の支持部材との間に配置され前記作業機を取り付けるための作業機支持部材を備え、この作業機支持部材には貫通孔が形成され、この作業機支持部材も前記リニアガイドに案内されて、作業機の回転軸方向に移動するように構成され、更に前記作業機支持部材と前記リニアガイドベースとの間と、前記Ｓ字型の支持部材と前記作業機支持部材との間にはそれぞれ弾性体が設けられていることを特徴とする作業機ユニット。
  13. 　複数の関節部と、前記関節部に接続された複数のアーム部を備え、最も先端側となる前記アーム部にはエンドエフェクタ接続部が設けられている多関節ロボットにおいて、
    　前記エンドエフェクタ接続部には、請求項１～１１の何れか一項に記載の作業機ユニットが取り付けられていることを特徴とする多関節ロボット。
  14. 　請求項１３に記載の多関節ロボットにおいて、前記エンドエフェクタ接続部には、力学センサが設けられていることを特徴とする多関節ロボット。
  15. 　請求項１３に記載の多関節ロボットにおいて、
    　前記作業機による作業時に排出される粉塵を集塵するための集塵手段を有することを特徴とする多関節ロボット。
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