JP2009119563A - 吊り型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】一対の支柱間に架設された走行レールに旋回アームを有したロボット本体を往復移動可能に吊り下げ支持した構成の吊り型ロボットにおいて、ロボット本体が支柱のごく近くで停止した位置でのアームの旋回範囲を広げる。
【解決手段】一対の支柱のうちの一方の支柱６において、ロボット本体９の移動空間２１側の側部に切り欠き部分２２を設ける。すると、ロボット本体９が支柱６の直ぐ近くの位置で停止してアームを旋回させた場合、アームが支柱６に当たることなく旋回できる範囲が広がる。
【選択図】図４

Description

本発明は一対の支柱間に架設された走行レールに旋回アームを有したロボット本体を往復移動可能に吊り下げ支持した構成の吊り型ロボットに関する。

吊り型ロボットとしては、例えば特許文献１に示されたものがある。これは、床に設置される基台に一対の支柱を立設して当該一対の支柱間に走行レールを架設し、この走行レールにロボット本体を吊り下げ状態に支持してロボット本体が走行レールに沿って往復移動できるように構成したものである。
特開平５−１６９３７９号公報

吊り型ロボットにおいて、旋回するアームを有したものでは、ロボット本体が支柱の直ぐ近くの始点位置或いは終点位置に移動したとき、アームを大きく旋回させようとすると、当該アームが支柱に衝突してしまう。このため、吊り型ロボットにあっては、支柱に近い位置では、動作可能領域が狭められるという問題がある。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、支柱に近い位置でのアームの旋回範囲を広げることができる吊り型ロボットを提供することにある。

請求項１では、一対の支柱のうちの少なくとも一方の支柱において、ロボット本体の移動空間側の側部が切り欠かれ、または、一対の支柱のうちの少なくとも一方の支柱を三角形状とし、最も長い辺が移動空間側に臨むように配置されているので、ロボット本体が一方の支柱の直ぐ近くの位置でアームを旋回させた場合、アームが支柱に当たることなく旋回できる範囲が広がる。

請求項２では、支柱の側部の切り欠き部分の下端は、アームまたは当該アームと一体に旋回する部分の下端よりも低い範囲での最大高さに定められているので、切り欠き部分を最小限に止めることができる。また、支柱の強度の減少を極力防止できる。
請求項３では、移動空間側の側部が切り欠かれた支柱には、補強用のリブが設けられているため、支柱の強度の減少を極力防止できる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。図４は産業用ロボット装置を示している。なお、この図４の前後方向が産業用ロボット装置の左右方向となっている。この産業用ロボット装置１は、床に据え付けられる基台２上に例えば２台のロボット３，４が左右に並べて設けられている。また、基台２の上部前側には左右方向に移動するベルトコンベア（搬送装置）５が設けられている。そして、ベルトコンベア５によってワークが移動されると、このワークに対して２台のロボット３，４が順次作業を行いワークの加工あるいはワークへの部品組み付けなどを行うようになっている。

次に、２台のロボット３，４の構成につき説明するが、これらは同一構成であるので、一方のロボット３について説明し、他方のロボット４については説明を省略する。ロボット３は、基台２上に前後方向に離して立設された一対の支柱６，７間に走行レール８を架設し、この走行レール８にロボット本体９を吊り下げ状態に支持して前後方向に往復移動可能に構成してなる。

つまり、図２にも示すように、走行レール８上に移動体１０が往復移動可能に支持されており、この移動体１０の左右両側には垂下部１０ａが形成されている。そして、移動体１０の左右一対の垂下部１０ａ間に基盤１１が固定され、この基盤１１の下面にベース１２が取り付けられている。従って、ベース１２は、走行レール８に移動体１０を介して吊り下げられた状態となり、走行レール８に沿って一対の支柱６，７間を往復移動できるようになっている。

図３に示すように、走行レール８の前後両側には、ブラケット１３が固定されており、この両ブラケット１３間にボールねじ機構（直動機構）のねじ棒１４が回転可能に支持されている。このねじ棒１４は、移動体１０に固定されたボールねじ機構のナット（図示せず）と螺合し、後側のブラケット１３に配設されたモータ１５によって正逆回転される。そして、ねじ棒１４が回転すると、移動体１０、ひいてはベース１２がねじ棒１４の回転方向に応じて前方或いは後方へと移動する。なお、ねじ棒１４は、両ブラケット１３間に取り付けられたフレーム１６により覆われている。

ベース１２の下部には、アーム１７が旋回可能に配設されている。このアーム１７は、ベース１２内に配設されたモータによってベルト伝導機構（いずれも図示せず）を介して正逆方向に水平旋回されるようになっており、その旋回中心Ｏは、図１に示すように、上から見た状態で、走行レール８の幅方向中心線Ｃから横方向、例えば右方に離れた位置となるように構成されている。なお、アーム１７の旋回中心Ｏは、走行レール８の幅方向中心線Ｃに一致させても良い。

アーム１７の先端部には、昇降板（昇降体）１８が上下方向に移動可能に支持されている。この昇降板１８は、アーム１７内に配設された図示しないモータによってピニオン‐ラック機構を介して上下動されるようになっている。そして、昇降板１８に縦軸型のモータ１９が取り付けられており、このモータ１９の回転軸の下端部に手首部材２０が取り付けられている。手首部材２０には、図示しないチャックが取り付けられ、このチャックに作業用の工具或いはワークへの組み付け部品などが把持されるようになっている。

以上のベース１２からアーム１７および昇降板１８を経て手首部材２０にまで至る全体によって前記ロボット本体９が構成されている。このロボット本体９は、一対の支柱６，７間を移動空間２１として当該移動空間２１を前側の支柱６近くの始点位置と後側の支柱７近くの終点位置との間で往復移動するようになっている。そして、アーム１７は３６０度旋回可能であるが、アーム１７の旋回中心Ｏが走行レール８の幅方向中心線Ｃから右方に離れていることから、ロボット作業は、専ら走行レール８の右方側において行うようになっている。

さて、一対の支柱６，７は、中空角形をなしているが、前側の支柱（一方の支柱）６は、ロボット本体９の動作領域を広げるために一部分切り欠かれている。即ち、上述のように、ロボット本体９がベルトコンベア５によって搬送されてくるワークに対し、専ら走行レール８の右方において作業を行うところから、ロボット本体９が前側の支柱６に接近した例えば始点位置において、アーム１７のベルトコンベア５側への旋回領域を拡げるために、前側の支柱（一方の支柱）６の上側部分において、移動空間２１側の側部、具体的には移動空間２１側の側部である後側面（壁）の全部および後側面に隣接する他の側面である右側面（壁）の全部が切り欠かれている。従って、支柱６の切り欠き部分２２が形成された上側部分の断面形状はＬ字状となっている。

この支柱６の後側面から右側面にわたる切り欠き部分２２は、支柱６の上端から所定の長さ寸法だけ下方に下がった部分までにわたり形成されている。この切り欠き部分２２の下端は、本実施形態では、アーム１７の下端よりも低い範囲での最大高さ位置、つまりアーム１７の下端が切り欠き部分２２内に進入することを妨げないようにするためには、アーム１７の下端と同じ高さ位置でよいが、これではアーム１７の下端が切り欠き部分２２の下端に摺接するので、摺接しないような最小限の寸法だけ更に下げた位置に定められている。
なお、アーム１７と一体に旋回する部材、例えば昇降板１８が切り欠き部分２２内に進入するようであれば、切り欠き部分２２の下端は、昇降板１８を最下位置に下降させたときの当該昇降板１８の下端よりも低い範囲での最大高さ位置に設定すれば良い。

支柱６は、切り欠き部分２２の形成により、強度が低くなる。この強度低下を補うために、支柱６の前側面と左側面には、その下端から上端にわたるリブ２３が一体に形成されている。なお、リブ２３は別体のものを溶接などによって固着するようにしても良い。このリブ２３の支柱６からの突出高さＨは、支柱６の下端に設けられている矩形の取り付け座６ａの出っ張り長さＬ以下（本実施形態では同じ）に設定されている。この取り付け座６ａは、前支柱６を基台２に固定するためのもので、四隅がボルト２４によって基台２に固定されている。なお、後側の支柱７にも、同様の取り付け座７ａが設けられている。

さて、図１に示すように、ベース１２が支柱６の直ぐ近くの始点位置で停止した状態において、アーム１７をベルトコンベア５側である時計回り方向に旋回させたとする。この場合、支柱６に切り欠き部分２２が形成されていないとすると、アーム１７の時計回り方向の旋回の限界位置は、図１に二点鎖線で示すように、走行レール８の幅方向中心線Ｃと直交する線であって旋回中心Ｏを通る基準線Ｐからα度旋回した位置である。つまり、アーム１７が支柱６の後面部分の右側の角部（図１で右下の角部）に当接する直前の位置である。

しかしながら、本実施形態では、支柱６に切り欠き部分２２が設けられていることから、図１に実線で示すように、アーム１７は、支柱６の前面壁（図１で左側の壁）に当接する直前の位置までβ度（β＞α）旋回でき、アーム１７の旋回範囲が拡大し、ロボット３の動作領域を広くすることができる。
また、切り欠き部分２２を設けたことにより前側の支柱６の強度低下は避けられないが、本実施形態では、前側の支柱６にリブ２３を設けたので、切り欠き部分２２を設けたことによる強度低下を最小限に止めることができ、実用上の問題を生じないようにすることができる。

図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、上記第１の実施形態との相違は、前側の支柱６を中空ではなく、中実としたところにある。この中実の支柱６に対し、切り欠き部分２２は、後側面の左方部から右側面の前方部まで切り欠き量が次第に増加するように例えば三角形状に切り欠いて形成されている。

図６は本発明の第３の実施形態を示すもので、支柱６を、下端から上端までの全体を断面三角形となるように形成し、その最も長い辺である斜面側が移動空間２１側に臨むように、且つ、その最も長い辺である斜面がロボット本体９の移動方向に対して傾くようにして基台２上に固定したものである。この結果、支柱６の側面のうち、移動空間２１に臨む面がアーム１７の旋回の邪魔とならないように傾くので、支柱６の直ぐ近くの位置でのアーム１７の旋回範囲を広くすることができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
アーム１７の旋回範囲を後側の支柱７のすぐ近くの位置においても広げる場合には、後側の支柱７にも切り欠き部分を設けるようにすれば良い。
リブ２３の本数は、１本に限らず、２本或いはそれ以上であっても良い。
リブ２３の断面形状は、矩形に限られず、半円形など種々の形状が考えられる。

本発明の第１の実施形態を示すもので、ロボット本体が支柱の間近で停止したときのアームの旋回範囲を示す横断平面図 走行レールに吊り下げ支持されたロボット本体を示す縦断正面図 走行レールに吊り下げ支持されたロボット本体を示す縦断側面図 産業用ロボット装置を示す斜視図 本発明の第２の実施形態を示す前側の支柱の横断平面図 本発明の第３の実施形態を示す前側の支柱の横断平面図

符号の説明

図面中、３，４はロボット、６，７は支柱、８は走行レール、９はロボット本体、１０は移動体、１２はベース、１７はアーム、１８は昇降板、２１は移動空間、２２は切り欠き部分、２３はリブを示す。

Claims (3)

1. 一対の支柱と、
   前記一対の支柱間に掛け渡された直線状の走行レールと、
   前記走行レールに吊り下げられた状態で当該走行レールに沿って前記一対の支柱間の移動空間を往復移動するベースおよびこのベースに旋回可能に配設されたアームを有したロボット本体と
   を備え、
   前記一対の支柱のうちの少なくとも一方の支柱の前記移動空間側の側部を切り欠き、または、前記一対の支柱のうちの少なくとも一方の支柱を三角形状とし、最も長い辺が前記移動空間側に臨むように配置されていることを特徴とする吊り型ロボット。
2. 請求項１記載の吊り型ロボットにおいて、
   前記一対の支柱のうちの少なくとも一方の支柱の前記移動空間側の側部が切り欠かれ、その側部の切り欠き部分の下端は、前記アームまたは当該アームと一体に旋回する部分の下端よりも低い範囲での最大高さに定められていることを特徴とする請求項１記載の吊り型ロボット。
3. 請求項１または２記載の吊り型ロボットにおいて、
   前記移動空間側の側部が切り欠かれた前記一方の支柱には、補強用のリブが設けられていることを特徴とする吊り型ロボット。

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