JP2006088293A

JP2006088293A - ロボットステーション

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Publication number: JP2006088293A
Application number: JP2004279320A
Authority: JP
Inventors: Haruhiro Tokida; 晴弘常田; Kazuhide Koike; 一秀小池; Yoshiki Shimura; 芳樹志村
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】ワークを搬送するアームおよびハンド部の動作範囲に死角が生じないようにし、全方位に等しくワークを送り出し尚かつどの方位の作業ステーションからもワークを受け取ることができるようにする。
【解決手段】ロボット移動ステーション１を中心として各作業ステーション２がワーク１０に対し組立・加工・洗浄等の各工程が行われる各作業ステーション２にワーク１０を送り出しあるいは各作業ステーション２からワーク１０を受け取り又はワーク１０に対して作業を行う産業用ロボットＭを載置する回転テーブル５と、回転テーブル５の中央に配置され、これと一体となって回転可能な回転軸３と、回転軸３近傍に配置した回転軸３を回転させる回転軸用駆動装置４とを備え、回転テーブル５を中心として各作業ステーション２がその周囲に配置されるとともに、産業用ロボットＭは、回転テーブル５とは独立の駆動ユニットとなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを載置して作業位置へ移動させるロボットステーションに関する。

生産ライン上で製品・部品等の物品（本明細書ではこれらを「ワーク」と呼ぶ）を搬送し又は組立加工作業をするために産業用ロボットが利用されている。産業用ロボットは、ワークの組立・加工・洗浄等の各工程が行われる各作業ステーションに対しワークを送り出したり受け取ったりしてワークを順次搬送し又は組立加工作業をする。

従来の産業用ロボットとして、ワークを保持するためのアームおよびハンドを有するものが広く使用されてきている。一例を挙げて説明すれば、例えば、回転自在なベース上でその回転中心から偏心した位置に設けられた回動可能な第１アーム、この第１アームの先端部に回動可能に取り付けられた第２アーム、この第２アームの先端部に回動可能に取り付けられたハンド部を備えた、スカラー型とも呼ばれる関節型のロボットがある（例えば、特許文献１参照）。あるいは、鉛直方向に積み上げられたワークの一つひとつを搬送するべく、アーム機構を昇降させるためのＺ軸を備えたいわばＺ軸付きスカラーロボットも利用されている。ちなみに、ハンド部の先端にはワークの種類等に応じて種々のものが適用され、例えばワークを把持して運ぶチャック装置が取り付けられるなどしている（例えば、特許文献２参照）。

また、簡易小型の産業用ロボットして、Ｚ軸及び旋回軸により構成するとともに、搬送移動のための機構として、リニアモータ等の水平スライド機構を有する産業用のロボットもある（特許文献３参照）。

特開平１１−１３８４７４号公報特開平１１−１２３６７５号公報特開２００４−９１５２号公報

しかしながら、上述したような特許文献１または２に示す構成のスカラー型ロボットの場合、各アームおよびハンド部の動作範囲に死角が生じるという問題がある。すなわち、スカラー型ロボットにおいては例えば第１アームを支持する部分が円筒状になっていることがあり、各アームおよびハンド部を動作させる際にこの円筒状部分が邪魔になる結果、動作範囲に死角が生じてしまうことがある。

また、特許文献３に示すＺ軸及び旋回軸により構成した産業用のロボットでは、搬送移動のための機構を個別にロボット毎に設けており、水平移動させるためにロボット本体の他にレール等の移動ガイドを別個に設ける必要がある。このため、レール等ガイドの歪みによりロボット本体を精度良く安定姿勢で移動させることが困難であり、余分なコストもかかる。更に、一定の移動範囲を確保するためにレールを長くしたり、生産ラインや装置内の他の機構との干渉を避けてレールの設置場所を工夫したりする必要があり、一層、設計上及びコスト上の問題が顕著である。

そこで、本発明は、ワークを搬送するアームおよびハンド部の動作範囲に死角が生じないようにし、全方位に等しくワークを送り出し尚かつどの方位の作業ステーションからもワークを受け取ることができるロボットステーションを提供することを目的とする。さらに、本発明は、生産ラインや装置内の他の機構と干渉することなく、自在に複数のロボット配置ができるとともに、一定の移動範囲を確保できるロボットステーションを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ロボットステーションが、ワークに対し組立・加工・洗浄等の各工程が行われる各作業ステーションにワークを送り出しあるいは各作業ステーションからワークを受け取り又はワークに対して作業を行う産業用ロボットを載置する回転テーブルと、回転テーブルの中央に配置され、これと一体となって回転可能な回転軸と、該回転軸近傍に配置した回転軸を回転させる回転軸用駆動装置とを備え、回転テーブルを中心として各作業ステーションがその周囲に配置されるとともに、産業用ロボットは、回転テーブルとは独立の駆動ユニットであることを特徴とするものである。

本発明にかかるロボットステーションは、その周囲に各種作業ステーションが配置され、これら作業ステーションの中心にて回転テーブルを回転させて、この回転テーブル上に載置した産業用ロボットを所定位置に移動させるので、レール等の特別の手段を要さず、単純な構成によって、生産ラインに必要な一定の範囲での産業用ロボットの移動を確保することができる。また、回転テーブルの回転軸及び駆動装置は回転テーブルのほぼ中心にあるので産業用ロボットの移動と干渉することもなく、生産ラインの必要に応じて回転テーブル上の任意の位置に複数のロボットを配置することができる。

更に、産業用ロボットは、回転テーブル、回転軸及び回転軸用駆動装置よりなる一組のユニット（テーブルユニット）とは別の独立の駆動ユニットとして構成されているので、機械設計のみならず制御システムの設計についても、上述の任意配置が一層容易なものとなっている。

また、請求項２に記載の発明のように、産業用ロボットは、回転テーブルの回転中心以外の位置に自転可能に設けられ回転軸を中心としてその周りを移動するハンド支持軸と、該ハンド支持軸を回転テーブル上で自転させる旋回用駆動装置と、回転テーブルに対してハンド支持軸を昇降させる昇降用駆動装置と、各作業ステーションとの間でワークを授受のためワークを保持し、又はワークに対して作業を行うためにハンド支持軸に設けられたハンド部とを備え、回転テーブルの回転軸は、少なくとも３６０°回転可能であることが好ましい。

本発明にかかるロボットステーションはその周囲に各種作業ステーションが配置され、これら作業ステーションの中心にて回転テーブルを回転させて回転テーブル上に載置した産業用ロボットを所定位置に移動させる。このとき、産業用ロボットのハンド支持軸およびハンド部は当該回転テーブルの回転軸を中心としたいわば公転運動をし、各作業ステーションの前を周状に移動する。また、ハンド支持軸はそれ自身が回転つまり自転運動をすることによってハンド部を旋回させることができる。要するに、このロボットステーションは、産業用ロボットを載置することにより、回転軸からハンド支持軸までの要素をスカラー型ロボットにおける第１アームのごとく動作させ、さらに、ハンド支持軸から先の部分をスカラー型ロボットにおける第２アームおよびハンド部のごとく動作させることができる。

しかも、このようにロボットステーションに産業用ロボットを載置すると、回転テーブルという３６０°以上回転可能な機構によって第１アームに相当する要素を構成していることから、従来のスカラー型ロボットのような複数のアームを有することに起因する死角を生じることがない。このため、全方位に等しくワークを送り出し尚かつどの方位の作業ステーションからもワークを受け取ることが可能となる。

以上のようなロボットステーションには、請求項３に記載のように、ハンド支持軸、旋回用駆動装置、昇降用駆動装置およびハンド部を含んだ産業用ロボットが複数設けられていても好ましい。こうした場合、１つのシステムにおいて種類（大きさや形状）の異なるワークを同時に取り扱うことが可能となることから、例えば同一システム内で大きさ・種類の異なるワークを産業用ロボットによって同時に搬送して組立用ステーションに送り込み、当該組立用ステーションにてこれらワークを組み立てるといったシステムを構築することも可能となる。

また、請求項４に記載のように、搬送対象であるワークとして大きさまたは形状の異なる複数種を同時に取り扱うことも好ましい。従来の産業用ロボットにおいては、複数のハンドモジュールを備えている場合であってもハンド部には大きさや形状の等しい同一種のものが使用されているのが通常であったため、同一種のワーク、あるいは種類が異なっているとしても大きさや形状が多少異なる程度のワークしか取り扱うことができないという実情があった。これに対し、複数の産業用ロボットを備えた本発明にかかるロボットステーションにおいては、ハンド部の大きさや形状を変えれば複数種のワークを同時に取り扱うことも可能となる。

請求項１にかかるロボットステーションによると、ワークに対し組立・加工・洗浄等の各工程が行われる各作業ステーションにワークを送り出しあるいは各作業ステーションからワークを受け取り又はワークに対して作業を行う産業用ロボットを載置する回転テーブルと、回転テーブルの中央に配置され、これと一体となって回転可能な回転軸と、該回転軸近傍に配置した回転軸を回転させる回転軸用駆動装置とを備え、回転テーブルを中心として各作業ステーションがその周囲に配置されるとともに、産業用ロボットは、回転テーブルとは独立の駆動ユニットであることを特徴とするものである。

これにより、ロボットステーションは、その周囲に各種作業ステーションが配置され、これら作業ステーションの中心にて回転テーブルを回転させて、この回転テーブル上に載置した産業用ロボットを所定位置に移動させるので、レール等の特別の手段を要さず、単純な構成によって、生産ラインに必要な一定の範囲での産業用ロボットの移動を確保することができる。また、回転テーブルの回転軸及び駆動装置は回転テーブルのほぼ中心にあるので産業用ロボットの移動と干渉することもなく、生産ラインの必要に応じて回転テーブル上の任意の位置に複数のロボットを配置することができる。

請求項２記載のロボットステーションによると、ワークを搬送するアームおよびハンド部の動作範囲に死角が生じることがなく、全方位に等しくワークを送り出し尚かつどの方位の作業ステーションからもワークを受け取ることが可能となる。しかも、このロボットステーションによれば回転テーブルを回転させることによってハンド支持軸やハンド部などを各作業ステーション前の所定位置まで移動させることができるため、比較的単純な構成とすることができる。

しかも、ハンド部、ハンド支持軸、旋回用駆動装置、昇降用駆動装置などは一つのモジュールとして構成することができ、さらに、このモジュールを構成するハンド支持軸は鉛直方向に延びる細いシャフトによって構成することができるから、各パーツがこのハンド支持軸の周囲にコンパクトに配置されたモジュールを構成することもできる。従来のスカラー型ロボットの場合だと重量バランスや強度などの点で種々の制約を受ける場面もありえたが、本発明にかかるロボットステーションにおいては、回転テーブル上に産業用ロボットを設置する構成であるから比較的自由度があり、各パーツの配置という点でも種々の方法がとりえる。したがって産業用ロボットを複数設置する場合における設計の自由度は大きく、産業用ロボットどうしの干渉、あるいは産業用ロボットと回転軸等との干渉を避けるような構造にしやすい。加えて、上述のように産業用ロボットをコンパクトにすれば、回転テーブル上に例えば複数の産業用ロボットを設置するのにも有利となる。

請求項３の搬送用ロボットによると、複数の産業用ロボットを備えていることから搬送動作の同時進行が可能となり、その分だけ作業に要する時間（タクトタイム）を短縮することが可能となる。

請求項４のロボットステーションによると、上述したように複数種のワークを同時に取り扱うことも可能となる。こうした場合、１つのシステムにおいて種類（大きさや形状）の異なるワークを同時に取り扱うことが可能となることから、例えば同一システム内で大きさ・種類の異なるワークを各産業用ロボットによって同時に搬送して組立用ステーションに送り込み、当該組立用ステーションにてこれらワークを組み立てるといったシステムを構築することも可能となる。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３に本発明の一実施形態を示す。本発明にかかるロボットステーションは、例えば、ワーク１０に対し組立・加工・洗浄等の各工程が行われる各作業ステーション２にワーク１０を送り出しあるいは各作業ステーション２からワーク１０を受け取るというものである。本実施形態にかかるロボットステーション１は、当該ロボットステーション１を中心としてその周囲に各作業ステーション２が配置されていて、これら各作業ステーション２との間でワーク１０の授受を行う装置として機能する。一例を示せば、当該ロボット移動ステーション１を中心としてその周囲に６０°おきに作業ステーション２を設置するための６つのスペースＳを設け、これらスペースＳに組立用ステーション、加工用ステーション、洗浄用ステーションといった各種作業ステーション２を適宜配置することによって種々の生産システムを構築できるようになっており、その中心に配置されるロボット移動ステーション１は各作業ステーション２にワーク１０を送り出しあるいは各作業ステーション２からワーク１０を受け取る働きをする（図２参照）。この場合における生産システムの態様としては種々のものがあるが、本実施形態では、２機の搬送用ステーション２ａ，２ｄが中央のロボットステーション１を挟んで対向している２つのスペースＳにそれぞれ設置され、両搬送用ステーション２ａ，２ｄ間の隣り合う２つのスペースＳに２機の洗浄用ステーション２ｂ，２ｃが隣接するように設置されたシステムを例として説明する（図２参照）。各洗浄用ステーション２ｂ，２ｃと対向する位置にある２つのスペースＳにはどの作業ステーション２も設置されていない。

ここでまず各作業ステーション２の概略を説明しておく。第１の搬送用ステーション２ａは、複数のワーク１０が載置されたトレイ２５を外部からこのシステム内へと運び入れ、洗浄等を終えた後のワーク１０を再びトレイ２５に載せてシステム外に運び出す装置である。特に図示していないが、この第１の搬送用ステーション２ａにはトレイ２５を移動させるためのレール等の各種装置が設けられている。

第２の搬送用ステーション２ｄは、搬送車２６を所定位置に待機させ、複数のワーク１０を載せた後にシステムの外部へと運び出し、あるいは逆にこの搬送車２６を使って複数のワーク１０を外部から運び入れるために利用される作業ステーションである。この第２の搬送用ステーション２ｄは搬送車２６が走行する軌道レール２７を備えており、さらに、この軌道レール２７の一部を方向転換するための転換装置２８も備えている（図１参照）。転換装置２８によって方向転換した軌道レール２７は他のレールと接続されて搬送車２６をそのレールの方向へと導くことになるが、本実施形態では第２の搬送用ステーション２ｄの概略構成のみを図示し、他のレール等については図示を省略している。

洗浄用ステーション２ｂ，２ｃは各ワーク１０を洗浄する装置によって構成されているもので、例えば本実施形態では第１洗浄用ステーション２ｂおよび第２洗浄用ステーション２ｃの２機の作業ステーションを隣接するように配置している（図２参照）。一般的に洗浄に要する時間は比較的長くなる場合があるが、本実施形態ではこのように２つの洗浄用ステーション２ｂ，２ｃを並べて配置し、両装置にて同時に洗浄できる構成とすることによって洗浄に要する時間を短縮できるようにしている。

本実施形態における洗浄用ステーション２ｂ，２ｃの洗浄装置は、４つの槽を備えた回転洗浄槽２８を有し、ワーク１０をこれら４つの槽に順次浸漬させることによって洗浄するという装置である。洗浄剤には例えば脱脂力が高い炭化水素系洗浄剤や揮発性の高いフッ素系洗浄剤など、あるいは有機溶媒を使用しない場合であれば浄水などが洗浄対象となるワーク１０の種類や用途に応じて使用される。また、洗浄装置にはワーク１０を回転洗浄槽２８の各洗浄槽に浸漬するためのワークホルダ２９が設けられている（図１参照）。ワークホルダ２９は、ロボットステーション１から受け取ったワーク１０を保持したまま昇降して各洗浄槽に順次浸漬させていく。このようにワークホルダ２９が昇降するタイミングに合わせて回転洗浄槽２８が回転し、例えば第１槽→第２槽→第３槽→第４槽というように各槽にワーク１０を順次浸漬させて洗浄を行う。

本実施形態におけるロボットステーション１の周囲には４機の各作業ステーション２ａ〜２ｄが６０°おきに配置されている（図２参照）。これら各作業ステーション２ａ〜２ｄに対してワーク１０を送り出しあるいは各作業ステーション２ａ〜２ｄからワーク１０を受け取る本実施形態のロボットステーション１は、回転軸３と、回転軸用駆動装置４と、回転テーブル５及び産業用ロボットＭを備えたロボットとして構成されている。

さらに、産業用ロボットＭは、ハンド支持軸６と、ハンド支持軸６用の旋回用駆動装置７と、ハンド支持軸６用の昇降用駆動装置８と、ワーク１０を把持等するハンド部９とから構成され、これらは、上述した回転軸３、回転軸用駆動装置４、回転テーブル５とは独立の駆動ユニットで構成されている。各部の構成は以下のようになっている。

回転軸３は、当該ロボットステーション１のほぼ中央に配置された鉛直のシャフトによって構成されているもので、回転テーブル５を回転させる際の回転中心として機能する（図１参照）。図１においては、この回転軸３の中心軸をθ１軸として示している。

回転軸用駆動装置４は上述した回転軸３を回転させるための装置である。例えば本実施形態においては、ハンド支持軸６を各作業ステーション２ａ〜２ｄの正面に精度よく位置決めできるようにステッピングモータを利用することとしているが、装置の駆動源がステッピングモータに限定されるということではなくこれ以外のモータ等を使用することもできる。ただ、どのような駆動源を用いるにせよ、回転軸３および回転テーブル５の可動域は制限を受けるものではないが、本実施形態では少なくとも１回転以上（３６０°以上）確保されていることが望ましい。こうすることにより、回転軸３を中心としてハンド支持軸６およびハンド部９をいずれの方向にも向かせることができ、ハンド支持軸６が移動できない領域がなくなっていわゆる動作の死角がなくなることになる。ただし、回転軸３周りにハンド支持軸６を移動させる際には、回転軸３および回転テーブル５を時計回り、半時計回りの両方向に適宜回転させて移動させるようにすることが望ましい。すなわち、本実施形態のロボットステーション１においては旋回用駆動装置７の駆動源や昇降用駆動装置８の駆動源が回転テーブル５に取り付けられている関係上、回転軸３および回転テーブル５を一方向にのみ回転させ続けるとこれら各駆動源への配線が回転軸３の周りに絡み付くことが起こりうるが、上述したように両方向に適宜回転させればこのように回転軸３の周りに絡み付くのを防止することができる。

回転テーブル５は、ハンド支持軸６を保持しながら回転するいわば回転卓であり、上述した回転軸３に取り付けられこの回転軸３と一体となって回転するようになっている（図１参照）。また、この回転テーブル５のうち回転中心以外の部分には、産業用ロボットＭのハンド支持軸６を回転（自転）可能な状態で取り付けるための取付孔５ａが設けられている。

この回転テーブル５は、平板状の回転卓となっているので、生産ラインのニーズに応じて適宜の位置に、産業用ロボットＭを取り付ける取付孔５ａを設けることができる。より具体的には、回転テーブル５の回転軸３の回転中心から取付孔５ａまでの距離を変更することも可能であり、複数の産業用ロボットＭを配置した場合には各産業用ロボットＭの間隔を変更することも可能である。また、回転テーブル５は産業用ロボットＭが取り付けられるフレームとしても機能しており、フレームに適する適宜の板厚及び堅固な構成とされている。

さらに、取付孔５ａは、円形でなくても、長孔でもよく、回転テーブル５の径方向または周方向に産業用ロボット５を移動可能にしてもよい。

ハンド支持軸６はハンド部９を支持し尚かつ旋回させるために設けられている軸であり、回転テーブル５の回転中心以外に設けられた取付孔５ａに取り付けられている。例えば本実施形態におけるハンド支持軸６は鉛直な丸軸であり、回転テーブル５を上下に貫くようにして上述の取付孔５ａに回転可能な状態で取り付けられている（図１参照）。したがって、本実施形態のハンド支持軸６は回転テーブル５上で自身が回転することによってハンド部９を旋回運動させるいわば自転運動と、回転テーブル５とともに回転軸３の周りを回るいわば公転運動との両方を行うことができる。なお、図１においてはこのハンド支持軸６の中心軸をθ２軸として示している（図１参照）。

このようなハンド支持軸６とともに、ハンド支持軸６を回転テーブル５上で自転させる旋回用駆動装置７と、ハンド支持軸６を昇降させる昇降用駆動装置８とがそれぞれ設けられている。さらには、回転テーブル５上でハンド支持軸６を昇降させるための機構（ハンド昇降機構）１２と、回転テーブル５上でハンド支持軸６を回転（自転）させてハンド部９を旋回させるための機構（ハンド旋回機構）１３とがそれぞれ設けられている。以下、ハンド昇降機構１２とハンド旋回機構１３のそれぞれについて説明する（図３参照）。なお、図３においてはこれらハンド昇降機構１２やハンド旋回機構１３を解りやすく示すために回転テーブル５を想像線で表すこととしている。

ハンド昇降機構１２は、ハンド支持軸６とこのハンド支持軸６を支承するブシュ１４とハンド支持軸６を昇降させる昇降用駆動装置８とからなる。昇降用駆動装置８はハンド支持軸６を昇降させてハンド部９を上下に移動させるための装置で、内部にモータを有している。ブシュ１４はハンド支持軸６を回転可能かつ軸滑り可能に支持する軸受であり、回転テーブル５の取付孔５ａに装着されている（図１参照）。例えば本実施形態のブシュ１４は、ハンド支持軸６を貫通させる旋回用駆動装置７の中空部分にフランジ部が引っ掛かるまで嵌め合わせられ、この旋回用駆動装置７と一体的な状態となっている。また、ブシュ１４とは異なる位置を支承するベアリング１６がこのブシュ１４よりも下方側に設けられている（図１参照）。さらに本実施形態では、ハンド支持軸６のうち回転テーブル５よりも下部分の一部にねじ部６ａを設けるともに、このねじ部６ａと噛み合う雌ねじを内周に有する回転筒１５をこのねじ部６ａの周囲に設けている（図１参照。図３においてはこの回転筒１５の図示を省略している）。回転筒１５はベアリング１６によって回転可能ではあるが軸方向へは移動しないように支持されている。回転筒１５の周りにはこの回転筒１５を回転させるプーリ１７が固着されている（図１参照）。このプーリ１７と、昇降用駆動装置８のモータ軸に取り付けられたプーリ１８との間にはタイミングベルト１９が掛け渡されている（図３参照）。昇降用駆動装置８を駆動してプーリ１８，１７を回転させると、これに伴い回転筒１５が回転し、噛み合うねじの作用によってハンド支持軸６が昇降する。

ハンド旋回機構１３は、ハンド支持軸６の上端部に水平方向を向くように取り付けられた旋回アーム１１、およびこの旋回アーム１１の先端に取り付けられたハンド部９をハンド支持軸６ごと回転させるための機構である。本実施形態のハンド旋回機構１３は、シャフト旋回ガイド２０、旋回片２１、フレーム２２、旋回用駆動装置７などで構成されている。旋回用駆動装置７は、シャフト旋回ガイド２０と旋回片２１を介してハンド支持軸６を所定量回転させるモータを内部に有している。シャフト旋回ガイド２０はハンド支持軸６の途中に設けられた大径部であり、ハンド支持軸６に対し回転不可能なように一体化されている。旋回片２１はハンド支持軸６と同心円上を回転する例えば半円筒形状やＬ字形状等とされた部材で、内面側にシャフト旋回ガイド２０の側縁と係合する溝部を有している。この溝部はハンド支持軸６の軸方向に延びる溝からなり、シャフト旋回ガイド２０が垂直方向に移動するのを許容するが自由な回転は規制する。また旋回片２１の上部側には旋回用駆動装置７が設けられており、この旋回用駆動装置７を駆動することによって旋回片２１を回転させ、この旋回片２１を介してシャフト旋回ガイド２０およびハンド支持軸６を同量回転させ、旋回アーム１１およびハンド部９を旋回させることができるようになっている。

旋回アーム１１は、回転可能なハンド支持軸６の上端から水平方向に延びるように取り付けられていて、このハンド支持軸６が回転するのに伴い同量だけ旋回する。本実施形態ではこの旋回アーム１１の先端に設けられたハンド部９によって部品等を把持（または吸引）し、各作業ステーション２ａ〜２ｄ間を搬送するようにしている。さらに、本実施形態における旋回アーム１１は水平軸Ｃを中心として回転可能であり、モータ２３を駆動すれば把持したワーク１０を回転させることができるのはもちろん、例えば異形のワーク１０を掴んだり離したりする際に僅かにハンド部９を傾けることもできるようになっている。

ハンド部９は、ワーク１０を把持等して持ち上げ移動させるための装置であり、例えば本実施形態では、一対の把持片でワーク１０の側部等を挟み込む構造としている（図３参照）。ここで、図３に示しているのは板状の一対の把持片からなるハンド部９であるが、形状は一例にすぎず、例えばこれら把持片を途中で直角に折り曲げてＬ字形のハンド部９とするなど、取り扱うワーク１０や各作業ステーション２の形態に応じて種々変更することが可能である（図１、図２参照）。また、本願では特に図示はしないが、例えばワーク１０を吸引して把持するようにしたいわゆるエアーチャックをハンド部９として使用することもできる。さらには、ハンド部９から発生することのある塵埃を吸入して作業ステーション２などに塵埃が舞い降りないようにするための塵埃吸入装置を備えることも好ましい。本願では特に図示していないが、例えば、旋回アーム１１の下部であってハンド部９の近傍位置に塵埃吸入孔を設け、この吸入孔から塵埃を吸引するようにすれば塵埃が拡散するのを防止でき、特に洗浄用ステーション２ｂ，２ｃにてワークの洗浄処理を行う場合に有効的である。

上述したように本実施形態のロボットステーション１は、旋回アーム１１やハンド部９といったワーク１０を実際に把持して搬送する部材がブシュ１４よりも上方に配置され、さらに、ハンド昇降機構１２やハンド旋回機構１３の主要部分はこのブシュ１４よりも下方に配置されていることから、ハンド支持軸６の軸方向に関し重量配分が均等化されてブシュ１４に対する重量バランスが保たれている。

また本実施形態のロボットステーション１は、回転テーブル５を回転させることによって、この回転テーブル５上に設けられたハンド支持軸６やハンド部９などを各作業ステーション２ａ〜２ｄの前の所定位置で停止させることができる。つまり、本実施形態のロボットステーション１においては、必要量のみ回転するという比較的単純な構成の回転テーブル５があたかも従来の搬送用ロボットにおける第１のアームのように機能することから、回転量を微調整するだけで第１アームとしての機能をまかなうことができる。

さらに、回転テーブル５の可動域として少なくとも１回転以上（３６０°以上）を確保することによりハンド部９をいずれの方向にも向けることができるようになり、ワーク搬送時における死角がなくなるという利点がある。したがって、このような構成のロボットステーション１によればどの方向に配置された作業ステーション２に対してもワーク１０を無理なく送り出し、またこれら各作業ステーション２から洗浄や加工を終えたワーク１０を受け取りさらに搬送することができるというように、従来のスカラー型搬送ロボットでは困難であった領域まで届くことになる。

しかも、図１や図３から明らかなように、ハンド部９、ハンド支持軸６、旋回用駆動装置７、昇降用駆動装置８などからなる装置（以下「産業用ロボット」といい、図３中において符号Ｍで示す）は駆動装置や駆動源までもを含んだ独立した駆動ユニットとして構成されており、回転テーブル５上に設置された場合に占める面積ないしは領域が少ない。すなわち、産業用ロボットＭを構成するハンド支持軸６は鉛直方向に延びる細いシャフトによって構成され、尚かつ旋回用駆動装置７や昇降用駆動装置８を構成する各パーツはこのハンド支持軸６の周囲にコンパクトに配置されていることから（図３参照）、回転テーブル５上で旋回運動（あるいは昇降運動）した場合に他の装置（例えば回転テーブル５の真下に設けられている回転軸３や回転軸用駆動装置４など）と干渉するようなことがない。したがって作業中に故障が生ずるおそれが皆無であり、例えば回転テーブル５やハンド支持軸６を高速動作させる場合に干渉等を問題にせずに済む。また、このように産業用ロボットＭがコンパクトで他の部品と干渉しがたい構成になっているということは、本実施形態にかかるロボットステーション１を組み立てたり保守したりする作業者にとっても扱いやすい装置ということになる。

加えて、上述のように産業用ロボットＭがコンパクトであることは、回転テーブル５上に複数の産業用ロボットＭを設置するのにも有利である。この場合における産業用ロボットＭの配置は特に対称的な位置に限定されるわけではない。すなわち、例えば２機の産業用ロボットＭを回転テーブル５上に設置する場合、回転軸３を挟んだ対称位置に各産業用ロボットＭを配置すれば重量バランスといった点からは有利となりうるがこれは配置の一例にすぎない。本実施形態で説明したロボットステーション１によれば、組立・加工・洗浄等の各工程が行われる作業ステーションを当該ロボットステーション１の周囲に自由に配置することができ、システムに応じて自由にレイアウトできる点が特徴的である。そして、こうした場合において、ロボットステーション１が複数の産業用ロボットＭを備えていることは搬送動作の同時進行が可能になるという点で有利であり、その分だけ作業に要する時間（タクトタイム）を短縮することが可能となる。例えば本実施形態のように洗浄用ステーション２ｂ，２ｃを並列させたシステムであれば、各洗浄用ステーション２ｂ，２ｃに対してほぼ同時にワーク１０を送り出し、洗浄が終了すれば各ワーク１０を同時に受け取るというような並列した作業も可能となるから、時間差を設けてワーク１０を送り出したり受け取ったりする場合よりもタクトタイムが短縮される。また、複数のワーク１０を同時に取り扱うようにすればその分だけ回転テーブル５の回転量や各ハンド部９の動作量が少なくて済むことになるから、各装置に対する負担が減少することにつながる。

また、従来のスカラー型（関節型）のロボットアームの場合であれば多関節構造をとるが、本実施形態のロボットステーション１の場合には各産業用ロボットＭが回転テーブル５上で昇降および回転（旋回）するという構造をとるために、関節どうしの干渉を考慮する必要がなく小型化しやすいという利点もある。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態においては、ロボットステーション１の周囲に設けられた６つのスペースＳに２機の搬送用ステーション２ａ，２ｄと２機の洗浄用ステーション２ｂ，２ｃを設置した形態を例として説明したがこれは一例であり、上述したように各スペースＳには各種作業ステーション２を適宜配置することができる。他の例を挙げれば、図２に示す２つのスペースＳにさらに２機の洗浄用ステーションを設置することができるし、あるいは「かしめ」などの加工ステーションや組立ステーションといった他の作業ステーションを設置することもできる。

また、上述した実施形態ではロボットステーション１の周囲に６つのスペースＳが等間隔（６０°おき）に設けられ、当該スペースＳに各種作業ステーション２を放射状に設置できるいわば星型のシステムを例として説明したがこれも一例にすぎず、例えば４つのスペースＳ、８つのスペースＳとするなど、システムの機能や規模、各作業ステーションのサイズなどに応じて適宜形態を変えることができる。等間隔に設けられたスペースＳのすべてに作業ステーション２を設置すれば当該作業ステーション２の配置間隔（ないしは配置角度）はある一定の基準間隔ということになるし、作業ステーション２が設置されていないスペースＳがあればその部分における作業ステーションの配置間隔（ないしは配置角度）は基準間隔（ないしは基準角度）の２倍、３倍、…というように倍数間隔ということになる。ちなみに、本実施形態で説明したシステムは通常時はロボットステーション１と一体をなすものであるが、必要に応じて各作業ステーション２を他のものに入れ換えることができるなど容易なレイアウト変更が可能であり汎用性が高いシステムである。

さらに、本実施形態のようなクラスタ型装置を複数台その供給排出口を接続することにより一貫ラインの構築ができる。すなわち、クラスター型装置の各ステーションには洗浄、組立、加工等のユニットが設置可能である為、本クラスター型装置にある製品の製造工程の装置を工程順に設置しそれを数珠繋ぎに接続すれば一貫ラインが構築できる。

また、産業用ロボットＭを２機ないしはそれ以上設置することによって搬送動作の同時進行が可能となりタクトタイム短縮が図れることは上述したとおりであるが、このように産業用ロボットＭを複数（例えば２機）設置する場合、各産業用ロボットＭのハンド部９の種類を変えるようにしてもよい。すなわち、ハンド部９の大きさや形状を異ならせることにより、１つのシステムにおいて種類（大きさや形状）の異なるワーク１０を同時に取り扱うことが可能となる。このような場合の１つの実施形態としては、同一システム内で大きさ・種類の異なるワーク１０を各産業用ロボットＭによって同時に搬送して組立用ステーションに送り込み、当該組立用ステーションにてこれらワーク１０を組み立てるといったシステムを挙げることができる。

本発明の一実施形態におけるロボットステーションおよびその周囲に設けられた作業ステーションの構成を示す部分縦断面図である。本実施形態のロボットステーションおよびその周囲に設けられた各作業ステーションを示す平面図である。本実施形態のロボットステーションにおける産業用ロボットを示す斜視図である。

符号の説明

１ロボットステーション
２作業ステーション
３回転軸
４回転軸用駆動装置
５回転テーブル
６ハンド支持軸
７旋回用駆動装置
８昇降用駆動装置
９ハンド部
１０ワーク
Ｍ産業用ロボット

Claims

ワークに対し組立・加工・洗浄等の各工程が行われる各作業ステーションに前記ワークを送り出しあるいは前記各作業ステーションから前記ワークを受け取り又は前記ワークに対して作業を行う産業用ロボットを載置する回転テーブルと、前記回転テーブルの中央に配置され、これと一体となって回転可能な回転軸と、該回転軸近傍に配置した前記回転軸を回転させる回転軸用駆動装置とを備え、前記回転テーブルを中心として前記各作業ステーションがその周囲に配置されるとともに、前記産業用ロボットは、前記回転テーブルとは独立の駆動ユニットであることを特徴とするロボットステーション。
前記産業用ロボットは、前記回転テーブルの回転中心以外の位置に自転可能に設けられ前記回転軸を中心としてその周りを移動するハンド支持軸と、該ハンド支持軸を前記回転テーブル上で自転させる旋回用駆動装置と、前記回転テーブルに対して前記ハンド支持軸を昇降させる昇降用駆動装置と、前記各作業ステーションとの間で前記ワークを授受のため前記ワークを保持し、又は前記ワークに対して作業を行うために前記ハンド支持軸に設けられたハンド部とを備え、前記回転テーブルの回転軸は、少なくとも３６０°回転可能なことを特徴とする請求項１に記載のロボットステーション。
前記産業用ロボットが前記回転テーブル上に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロボットステーション。
搬送又は作業の対象である前記ワークとして大きさまたは形状の異なる複数種を同時に取り扱うことを特徴とする請求項３に記載のロボットステーション。