JP2017087307A - ロボットおよびロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】鉛直方向に並んだ複数の載置部に対して対象物を載置することができるロボットおよびかかるロボットを備えるロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボットは、第1回動軸周りに回動可能な第1アームと、第1アームに、第1回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第2回動軸周りに回動可能に設けられた第2アームと、を有するロボットアームを備え、鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置の前記複数の載置部のそれぞれに対して対象物を載置することが可能であることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、ロボットおよびロボットシステムに関するものである。
従来、例えば電子機器等の検査は、主に、作業者による手作業で行っていた。そのため電子部品の検査の際、作業者が誤って対象物を落下させ、対象物を損傷させてしまうことがあった。また、電子機器等の検査では、複数の検査部が平面的に配置されていたため、複数の検査装置を設置するための広いスペースが必要であった。
そこで、近年では、鉛直方向に沿って積層された複数の検査部を有する検査チャンバー(検査部)と、対象物を搬送する搬送ユニットと、搬送ユニットを移動させるコンベアーと、を有するハンドラーモジュールが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載のハンドラーモジュールでは、搬送ユニットが、コンベアーによって鉛直方向に沿って移動し、所定の検査チャンバーに対象物を搬送する。そして、対象物が検査チャンバーにて検査される。
しかし、特許文献1に記載のハンドラーモジュールでは、対象物を搬送する搬送ユニットがコンベアーによって移動可能に支持されており、搬送ユニットとコンベアーとを有する構造体(装置)が、大型になってしまう。そのため、ハンドラーモジュールを設置するスペースが広く必要であった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の本発明により実現することが可能である。
本発明のロボットは、第1回動軸周りに回動可能な第1アームと、
前記第1アームに、前記第1回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第2回動軸周りに回動可能に設けられた第2アームと、を有するロボットアームを備え、
鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置の前記複数の載置部のそれぞれに対して対象物を載置することが可能であることを特徴とする。
前記第1アームに、前記第1回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第2回動軸周りに回動可能に設けられた第2アームと、を有するロボットアームを備え、
鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置の前記複数の載置部のそれぞれに対して対象物を載置することが可能であることを特徴とする。
このようなロボットによれば、鉛直方向にロボットアームの先端を移動させることができるため、鉛直方向に並んだ複数の載置部に対して対象物を載置することができる。そのため、このようなロボットを用いれば、ロボットと載置装置とを有する装置(ロボットシステム)を小型にすることができ、当該装置の設置スペースを従来のコンベアーを備えた装置よりも小さくすることができる。
本発明のロボットでは、前記載置装置とは異なる位置に設けられている作業装置が有する作業部において作業することが可能であることが好ましい。
これにより、ロボットは、前述した載置装置とは異なる位置に設けられた作業機器においても、各種作業を行うことができる。
本発明のロボットでは、前記ロボットアームの先端は、水平方向および鉛直方向に移動可能であることが好ましい。
これにより、ロボットは、例えば、水平方向および垂直方向に並んだ複数の載置部に対して対象物を載置することができる。
本発明のロボットでは、前記ロボットアームには、撮像する機能を有する撮像部が設けられていることが好ましい。
これにより、例えば、対象物や載置部等を撮像することができ、よって、ロボットは、撮像されたデータを基にして、載置部に対して対象物を載置する作業等を的確に行うことができる。
本発明のロボットでは、前記ロボットアームには、力検出器が設けられていることが好ましい。
これにより、ロボットは、例えば、ロボットアームの先端にエンドエフェクターを設けた際、対象物に対するエンドエフェクターの接触状態を把握することができ、よって、ロボットは、エンドエフェクターにより対象物を的確な把持力で把持等することができる。
本発明のロボットでは、基台を備え、
前記第1アームは、前記基台に前記第1回動軸周りに回動可能に設けられていることが好ましい。
これにより、基台に対して第1アームおよび第2アームを回動させることができる。
前記第1アームは、前記基台に前記第1回動軸周りに回動可能に設けられていることが好ましい。
これにより、基台に対して第1アームおよび第2アームを回動させることができる。
本発明のロボットでは、前記基台は、前記基台を移動可能な移動機構に支持されていることが好ましい。
これにより、ロボットは、載置部に対して対象物を載置する作業等をより広い範囲で行うことができる。
本発明のロボットでは、前記基台は、前記基台を支持する支持部材を介して取付部に取り付けられていることが好ましい。
これにより、支持部材の構成に対応した状態で支持部材を介してロボットを取付部に取り付けることができる。
本発明のロボットでは、前記支持部材は、前記基台と前記取付部とを離間させて前記基台を支持していることが好ましい。
これにより、基台と取付部との間に空間を設けることができ、前記空間に、例えば配線等の部材を配置することができる。
本発明のロボットシステムは、本発明のロボットと、
前記ロボットに対して水平方向に並んで設けられ、鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置と、を備えることを特徴とする。
前記ロボットに対して水平方向に並んで設けられ、鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置と、を備えることを特徴とする。
このようなロボットシステムによれば、鉛直方向にロボットアームの先端を移動させることができるため、鉛直方向に並んだ複数の載置部に対して対象物を載置することができる。そのため、ロボットが対象物を載置することができる載置部の数が多いロボットシステムを提供することができる。また、従来のようにコンベアー(具体的には、鉛直方向にロボットを移動させるコンベアー)を用いずとも、ロボットによって対象物を載置する作業を行うことができるため、従来の装置に比べて小型なロボットシステム(装置)を提供することができる。
本発明のロボットシステムでは、前記載置装置は、前記対象物を検査する検査部を含むことが好ましい。
これにより、載置部に載置された対象物を検査部によって対象物の検査をすることができる。
本発明のロボットシステムでは、前記載置装置は、鉛直方向に並んだ複数の前記載置部を有する載置列を複数有し、
複数の前記載置列は、水平方向において前記ロボットと前記載置装置との並び方向とは異なる方向に沿って並んで設けられており、
複数の前記載置列のうち、前記第n回動軸から最も離間した位置に設けられた前記載置列が有する前記載置部の数は、前記第n回動軸に最も近接した位置に設けられた前記載置列が有する前記載置部の数よりも少ないことが好ましい。
複数の前記載置列は、水平方向において前記ロボットと前記載置装置との並び方向とは異なる方向に沿って並んで設けられており、
複数の前記載置列のうち、前記第n回動軸から最も離間した位置に設けられた前記載置列が有する前記載置部の数は、前記第n回動軸に最も近接した位置に設けられた前記載置列が有する前記載置部の数よりも少ないことが好ましい。
これにより、ロボットアームの先端の可動範囲に複数の載置部を効率よく設置することができる。
本発明のロボットシステムでは、前記載置部は、円弧上に配置されていることが好ましい。
これにより、ロボットアームの先端の可動範囲に複数の載置部を効率よく設置することができる。
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットを複数有することが好ましい。
これにより、複数のロボットによって載置部に対して対象物を載置する作業等を行うことができるため、単位時間当たりの作業数の高いロボットシステムを提供することができる。
これにより、複数のロボットによって載置部に対して対象物を載置する作業等を行うことができるため、単位時間当たりの作業数の高いロボットシステムを提供することができる。
本発明のロボットシステムでは、複数の前記ロボットは、協調動作することができることが好ましい。
これにより、複数のロボットは、協調して作業を行うことができるため、例えば対象物の搬送、組み立ておよび検査等の各種作業の効率を上げることができる。
以下、本発明のロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
[第1実施形態]
≪ロボットシステム≫
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。図2は、図1に示すロボットの概略正面図である。図3は、図1に示すロボットの模式図である。
≪ロボットシステム≫
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。図2は、図1に示すロボットの概略正面図である。図3は、図1に示すロボットの模式図である。
なお、以下では、説明の都合上、図1および図2中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図1および図2中の基台側を「基端」または「上流」、その反対側(ハンド側)を「先端」または「下流」と言う。
また、図1では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸であるX軸、Y軸およびZ軸を矢印で図示しており、その矢印の先端側を「+(プラス)」、基端側を「−(マイナス)」としている。また、以下では、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。
また、X軸とY軸を含むXY平面が水平となっており、Z軸が鉛直となっている。ここで、本願明細書で言う「水平」とは、完全な水平に限定されず、水平に対して5°以下の範囲で傾斜している場合も含む。また、本願明細書で言う「鉛直」とは、完全な鉛直に限定されず、鉛直に対して5°以下の範囲で傾斜している場合も含む。
図1に示すロボットシステム100は、例えば電子部品および電子機器等の対象物を検査する検査工程等で用いられ、対象物の検査を行うことができる装置である。
電子部品は、各種電子機器に用いられる部品であり、例えば、ダイオードやトランジスタ等の能動部品、コンデンサ等の受動部品、パッケージや基板等の機能部品、および、これらを組み合わせた部品(例えば、GPS(Global Positioning System)モジュール基板、SiP(System in Package)デバイス)等が挙げられる。また、電子機器としては、例えば、パソコン、携帯電話(多機能型携帯電話(スマートフォン)を含む)、時計(例えば、GPS機能付き時計等)、カメラ、ゲーム機等が挙げられる。また、対象物の検査としては、例えば、音声検査、画像検査、導通検査(電気的な検査)、通信検査、外観検査、バイブレーター、センサー等の各部の駆動状態を確認する機能検査等が挙げられる。
図1に示すように、ロボットシステム100は、ベース部材21と、カバー部材22(安全カバー)と、供給装置3(作業装置)と、検査装置4と、ロボット1と、移動機構5と、を有する。本実施形態のロボットシステム100では、供給装置3とロボット1と検査装置4とが、この順に+X軸方向側から−X軸方向側に向かって並んでいる。また、移動機構5は、ロボット1とベース部材21との間に設けられていて、ロボット1を下方から支持している。
以下、ロボットシステム100が有する各部を順次説明する。
<ベースおよびカバー部材>
ベース部材21は、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5を支持し、カバー部材22は、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5を保護する機能を有する。
<ベースおよびカバー部材>
ベース部材21は、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5を支持し、カバー部材22は、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5を保護する機能を有する。
図1に示すように、ベース部材21の上面には、供給装置3と、検査装置4と、ロボット1を支持している移動機構5とが設置されている。そして、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5を覆うようにカバー部材22がベース部材21の上方に設けられている。これにより、ベース部材21とカバー部材22とで囲まれた空間S1内に、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5が収納されている。なお、図1では、カバー部材22の−Y軸方向側の部分(面)を省略して図示している。
また、カバー部材22には、図示はしないが、供給装置3、検査装置4、ロボット1および移動機構5にアクセスすることができる扉等が設けられている。例えば、カバー部材22の+X軸方向側には、供給装置3にアクセスすることができる扉等が設けられている。
<供給装置>
供給装置3は、例えば作業者によって対象物が供給される機器である。また、供給装置3は、供給された対象物を載せて置く載置装置でもあり、また、供給部31は、対象物を収納する収納する収納機器としても機能している。
供給装置3は、例えば作業者によって対象物が供給される機器である。また、供給装置3は、供給された対象物を載せて置く載置装置でもあり、また、供給部31は、対象物を収納する収納する収納機器としても機能している。
図1に示すように、供給装置3は、Y軸方向に沿って並ぶ複数(本実施形態では3つ)の供給部31(作業部)を有している。複数の供給部31は、それぞれ、Z軸方向に沿って積み重ねられた複数の供給板32を有している。この供給板32上には、複数の対象物を載置することができ、供給板32の上面は、複数の対象物を載置する載置面321として機能している。
複数の供給板32は、着脱可能になっていて、作業者は、例えばカバー部材22の+X軸方向側に設けられた扉(図示せず)から供給板32を供給部31内に設置したり、供給部31から供給板32を取り出したりすることができる。
また、本実施形態では、+Y軸方向側の供給部31には、ツールチェンジャー33が設けられている。ツールチェンジャー33は、後述するロボット1に取り付けられる各種エンドエフェクターが用意されている。
以上、供給装置3について説明した。なお、本実施形態では、供給装置3は、ベース部材21に固定して設けられているが、供給装置3は、例えばY軸方向に沿って移動可能なコンベアー(図示せず)を備えた構成であってもよく、供給装置3は、空間S1内外を移動できるように構成されていてもよい。
<検査装置>
検査装置4(載置装置)は、対象物を載置でき、載置された対象物を検査する機器である。
検査装置4(載置装置)は、対象物を載置でき、載置された対象物を検査する機器である。
検査装置4は、対象物を検査する複数の検査部41と、各検査部41を制御する図示しない検査部制御装置と、を備えている。検査部制御装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)が内蔵されたパーソナルコンピューター(PC)等で構成することができる。なお、検査部制御装置は、検査装置4に内蔵されていてもよいし、また、検査装置4とは別体であってもよい。
図1に示すように、複数の検査部41は、Y軸方向(水平方向においてロボット1と検査装置4との並び方向とは異なる方向)およびZ軸方向に沿って並んだ行列状に設けられている。すなわち、Z軸方向に沿って並んだ複数(本実施形態では6つ)の検査部41を有する検査列40が、Y軸方向に沿って複数(本実施形態では3つ)並んでいる。
このように、検査装置4は、複数の検査部41がY軸方向(水平方向)に沿って並ぶだけでなく、Z軸方向(鉛直方向)に沿って積層されている。このため、Z軸方向に沿って積層した検査部41の数分だけ、検査装置4のXY平面における検査装置4の設置面積を小さくすることができる。
また、複数の検査部41は、それぞれ、+X軸方向側に開口した検査室(凹部)を有し、検査室内には載置板42が設けられている。載置板42は、検査部制御装置の制御により、検査室内からロボット1側に突出したり、検査室内に退避したりする。すなわち、載置板42は、X軸方向に沿って移動可能になっている。
載置板42の上面は、XY平面に平行で、対象物を載置することができる載置面421である。載置面421に載置された対象物は、載置板42が検査室内に退避している状態で検査部41にて検査される。
このような複数の検査部41では、対象物に対してそれぞれ異なる内容の検査が行われる。すなわち、本実施形態のロボットシステム100では、検査部41の数に応じた数の複数の検査を対象物に対して行うことが可能である。
以上、検査装置4について説明した。なお、本実施形態では、載置板42は、XY平面に平行な載置面421を有する板状の部材であったが、載置板42の構成は、対象物を支持または載置することができる構成であれば、特に限定されない。例えば、載置板42は、対象物を挟持することにより対象物を支持する構成であってもよい。
また、本実施形態では、検査装置4は、18個の検査部41を有しているが、検査部41の数は、複数であればよく、任意である。また、本実施形態では、18個の検査部41が、Z軸方向に6行、Y軸方向に3列の行列状に配置されているが、検査部41の行および列のそれぞれの数は、任意である。
また、本実施形態では、載置板42は、検査部制御装置の制御により移動するよう構成されているが、例えば載置板42を移動させるレバー(図示せず)を検査装置4に設け、このレバーを作業者やロボット1が操作するように構成されていてもよい。
<ロボット>
ロボット1は、対象物の給材、除材および搬送等の作業を行うことができ、例えば、供給装置3から対象物を選定して給材し、その対象物を検査装置4に搬送し、検査装置4に対象物を載置することができる。
ロボット1は、対象物の給材、除材および搬送等の作業を行うことができ、例えば、供給装置3から対象物を選定して給材し、その対象物を検査装置4に搬送し、検査装置4に対象物を載置することができる。
図2に示すように、ロボット1は、基台11と、ロボットアーム10と、を有している。ロボットアーム10は、第1アーム12(第nアーム)、第2アーム13(第(n+1)アーム)、第3アーム14、第4アーム15、第5アーム16および第6アーム17(6つのアーム)と、を備えている。すなわち、ロボット1は、基台11と、第1アーム12と、第2アーム13と、第3アーム14と、第4アーム15と、第5アーム16と、第6アーム17とが基端側から先端側に向かってこの順に連結された垂直多関節(6軸)ロボットである。第6アーム17の先端には、図1に示すように、対象物を把持するハンド91等のエンドエフェクターを着脱可能に取り付けることができるようになっている。また、図2に示すように、ロボット1は、第1駆動源401、第2駆動源402、第3駆動源403、第4駆動源404、第5駆動源405および第6駆動源406(6つの駆動源)と、を備えている。
また、ロボット1は、ロボットアーム10の先端部に設けられた撮像部192および力検出器193を有している。
また、ロボット1は、ロボット1の各部の作動を制御する図示しないロボット制御装置(制御部)を備えている。このロボット制御装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)が内蔵されたパーソナルコンピューター(PC)等で構成することができる。なお、ロボット制御装置は、ロボット1に内蔵されていてもよいし、また、ロボット1とは別体であってもよい。
なお、以下では、第1アーム12、第2アーム13、第3アーム14、第4アーム15、第5アーム16および第6アーム17をそれぞれ「アーム」とも言う。また、第1駆動源401、第2駆動源402、第3駆動源403、第4駆動源404、第5駆動源405および第6駆動源406をそれぞれ「駆動源(駆動部)」とも言う。
(基台)
図2に示すように、基台11は、本実施形態のような所謂床置き型の垂直多関節ロボットであるロボット1の最も下方に位置し、移動機構5に固定される部分(取り付けられる部材)である。また、本実施形態では、基台11は、その上部に設けられた板状のフランジ111を有している。また、基台11の下方には、各種配線等を接続するコネクタ191(接続部)が設けられている。
図2に示すように、基台11は、本実施形態のような所謂床置き型の垂直多関節ロボットであるロボット1の最も下方に位置し、移動機構5に固定される部分(取り付けられる部材)である。また、本実施形態では、基台11は、その上部に設けられた板状のフランジ111を有している。また、基台11の下方には、各種配線等を接続するコネクタ191(接続部)が設けられている。
(ロボットアーム)
図2に示すロボットアーム10は、基台11に対して回動可能に支持されており、アーム12〜17は、それぞれ、基台11に対し独立して変位可能に支持されている。
図2に示すロボットアーム10は、基台11に対して回動可能に支持されており、アーム12〜17は、それぞれ、基台11に対し独立して変位可能に支持されている。
第1アーム12は、湾曲または屈曲した形状をなしている。第1アーム12は、基台11に設けられ、水平方向(第1方向)に延びる第1部分121と、第2アーム13に設けられ、垂直方向(第1方向とは異なる第2方向)に延びる第2部分122と、第1部分121と第2部分122との間に位置し、水平方向および垂直方向に対して傾斜した方向(第1方向および第2方向とは異なる方向)に延びる第3部分123と、を有している。より具体的には、第1アーム12は、基台11に接続され、基台11から鉛直方向上方に延出してから水平方向に延出した第1部分121と、第1部分121の基台11との接続部とは反対側の端部から第1部分121と遠ざかる方向へ傾斜しながら鉛直方向上方に延出した第3部分123と、第3部分123の先端から鉛直方向上方に延出した第2部分122と、を有している。なお、これら第1部分121、第2部分122および第3部分123は、一体で形成されている。また、第1部分121と第2部分122とは、図2の紙面手前から見て(後述する第1回動軸O1および第2回動軸O2の双方と直交する正面視で)、ほぼ直交(交差)している。
第2アーム13は、長手形状をなし、第1アーム12の先端部(第2部分122の第3部分123とは反対の端部)に接続されている。
第3アーム14は、長手形状をなし、第2アーム13の第1アーム12が接続されている端部とは反対の端部に接続されている。第3アーム14は、第2アーム13に接続され、第2アーム13から水平方向に延出した第1部分141と、第1部分141から鉛直方向に延出した第2部分142と、を有している。なお、これら第1部分141および第2部分142は、一体で形成されている。また、第1部分141と第2部分142とは、図2の紙面手前から見て(後述する第3回動軸O3および第4回動軸O4の双方と直交する正面視で)、ほぼ直交(交差)している。
第4アーム15は、第3アーム14の第2アーム13が接続されている端部とは反対の端部に接続されている。第4アーム15は、互いに対向する1対の支持部151、152を有している。支持部151、152は、第5アーム16との接続に用いられる。
第5アーム16は、支持部151、152の間に位置し、支持部151、152に接続されることで第4アーム15と連結している。なお、第4アーム15は、この構造に限らず、例えば、支持部が1つ(片持ち)であってもよい。
第6アーム17は、平板状をなし、第5アーム16の先端部に接続されている。また、第6アーム17の先端部(第5アーム16と反対側の端部)には、ハンド91が着脱可能に装着される(図1参照)。図1に示すように、本実施形態では、ハンド91としては、対象物を把持することができる2本の指部を有する構成のものを用いている。なお、本実施形態では、エンドエフェクターとしてハンド91を用いているが、エンドエフェクターとしては、対象物を、例えば、把持、吸着、支持等をすることができれば、いかなる構成であってもよい。
なお、前述した各アーム12〜17の外装(外形を構成する部材)は、それぞれ、1つの部材で構成されていてもよいし、複数の部材で構成されていてもよい。
次に、図3を参照しつつ、アーム12〜17の駆動とともに駆動源401〜406について説明する。
図3に示すように、基台11と第1アーム12とは、関節(接続部分)171を介して連結されている。なお、関節171は、基台11に含まれていてもよく、また、含まれていなくてもよい。
関節171は、基台11に連結された第1アーム12を基台11に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第1アーム12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な第1回動軸O1(第n回動軸)を中心に(第1回動軸O1周りに)回動可能となっている。また、第1回動軸O1は、ロボット1の最も上流側にある回動軸である。この第1回動軸O1周りの回動は、モーター401Mを有する第1駆動源401の駆動によりなされる。また、モーター401Mは、ケーブル(図示せず)を介してモータードライバー301に電気的に接続されていて、モータードライバー301を介して制御部(図示せず)により制御される。なお、第1駆動源401はモーター401Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター401Mからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。
また、第1アーム12と第2アーム13とは、関節(接続部分)172を介して連結されている。関節172は、互いに連結された第1アーム12と第2アーム13のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第2アーム13は、第1アーム12に対し、鉛直方向と平行な第2回動軸O2(第(n+1)回動軸)を中心に(第2回動軸O2周りに)回動可能となっている。第2回動軸O2は、第1回動軸O1と直交している。この第2回動軸O2周りの回動は、モーター402Mを有する第2駆動源402の駆動によりなされる。また、モーター402Mは、ケーブル(図示せず)を介してモータードライバー302に電気的に接続されていて、モータードライバー302を介して制御部(図示せず)により制御される。なお、第2駆動源402はモーター402Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター402Mからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第2回動軸O2は、第1回動軸O1に直交する軸と平行であってもよく、また、第2回動軸O2は、第1回動軸O1と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。
また、第2アーム13と第3アーム14とは、関節(接続部分)173を介して連結されている。関節173は、互いに連結された第2アーム13と第3アーム14のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第3アーム14は、第2アーム13に対して、水平方向と平行な第3回動軸O3を中心に(第3回動軸O3周りに)回動可能となっている。第3回動軸O3は、第2回動軸O2と平行である。この第3回動軸O3周りの回動は、モーター403Mを有する第3駆動源403の駆動によりなされる。また、モーター403Mは、ケーブル(図示せず)を介してモータードライバー303を介して電気的に接続されていて、モータードライバー303を介して制御部(図示せず)により制御される。なお、第3駆動源403はモーター403Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター403Mからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。
また、第3アーム14と第4アーム15とは、関節(接続部分)174を介して連結されている。関節174は、互いに連結された第3アーム14と第4アーム15のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第4アーム15は、第3アーム14に対し、第3アーム14の中心軸方向と平行な第4回動軸O4を中心に(第4回動軸O4周りに)回動可能となっている。第4回動軸O4は、第3回動軸O3と直交している。この第4回動軸O4周りの回動は、モーター404Mを有する第4駆動源404の駆動によりなされる。また、モーター404Mは、ケーブル(図示せず)を介してモータードライバー304に電気的に接続されていて、モータードライバー304を介して制御部(図示せず)により制御される。なお、第4駆動源404はモーター404Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター404Mからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第4回動軸O4は、第3回動軸O3に直交する軸と平行であってもよい、また、第4回動軸O4は、第3回動軸O3と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。
また、第4アーム15と第5アーム16とは、関節(接続部分)175を介して連結されている。関節175は、互いに連結された第4アーム15と第5アーム16の一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第5アーム16は、第4アーム15に対し、第4アーム15の中心軸方向と直交する第5回動軸O5を中心に(第5回動軸O5周りに)回動可能となっている。第5回動軸O5は、第4回動軸O4と直交している。この第5回動軸O5周りの回動は、モーター405Mを有する第5駆動源405の駆動によりなされる。また、モーター405Mは、ケーブル(図示せず)を介してモータードライバー305に電気的に接続されていて、モータードライバー305を介して制御部(図示せず)により制御される。なお、第5駆動源405はモーター405Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター405Mからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第5回動軸O5は、第4回動軸O4に直交する軸と平行であってもよく、また、第5回動軸O5は、第4回動軸O4と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。
また、第5アーム16と第6アーム17とは、関節(接続部分)176を介して連結されている。関節176は、互いに連結された第5アーム16と第6アーム17の一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第6アーム17は、第5アーム16に対し、第6回動軸O6を中心に(第6回動軸O6周りに)回動可能となっている。第6回動軸O6は、第5回動軸O5と直交している。この第6回動軸O6周りの回動は、モーター406Mを有する第6駆動源406の駆動によりなされる。また、モーター406Mは、ケーブル(図示せず)を介してモータードライバー306に電気的に接続されていて、モータードライバー306を介して制御部(図示せず)により制御される。なお、第6駆動源406はモーター406Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター406Mからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、第6回動軸O6は、第4回動軸O4に直交する軸と平行であってもよく、また、第6回動軸O6は、第5回動軸O5に直交する軸と平行であってもよく、また、第6回動軸O6は、第5回動軸O5と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。
そして、このような駆動をするロボット1は、第6アーム17の先端部に接続されたハンド91で対象物を把持したまま、各アーム12〜17等の動作を制御することにより、対象物の搬送等の作業を行うことができる。なお、ハンド91の駆動は、ロボット制御装置により制御される。
(撮像部)
撮像部192は、例えば、ハンド91によって把持する対象物や、検査部41および供給部31等を撮像する機能を有する。
撮像部192は、例えば、ハンド91によって把持する対象物や、検査部41および供給部31等を撮像する機能を有する。
撮像部192は、例えばCCD等の撮像素子を備えており、図2に示すように、第5アーム16の先端方向を撮像することができるように第5アーム16に取り付けられている。また、撮像部192により撮像させた撮像データは、ロボット制御装置に入力される。
このような撮像部192によって、例えば対象物や検査部41等を撮像し、その撮像データに基づき、ロボット1は、ハンド91によって供給板32から目的の対象物を的確に選定して給材することができる。また、対象物の外形及び位置を計測することにより周辺部品と干渉なく正確な位置に給材することができる。さらに、その給材した対象物を所定の載置面421上に載置したりする作業を的確に行うことができる。
(力検出器)
力検出器193は、ハンド91が受ける外力を検出する機能を有する。
力検出器193は、ハンド91が受ける外力を検出する機能を有する。
図2に示すように、力検出器193は、第6アーム17の先端に設けられている。この力検出器193は、例えば、互いに直交する3軸(x軸、y軸、z軸)の各軸方向の力および各軸まわりの力(モーメント)を検出する力覚センサーで構成されており、例えば、受けた外力に応じて電荷を出力する圧電素子(図示せず)を有している。また、力検出器193から出力された信号は、ロボット制御装置に入力される。
このような力検出器193によって、例えば、対象物に対するハンド91の接触状態を検出し、その検出結果(信号)に基づき、ロボット1は、ハンド91によって対象物を的確な把持力で把持等することができる。
以上、ロボット1の簡単な構成について説明した。このような構成のロボット1は、前述したように、6つ(複数)のアーム12〜17を有する垂直多関節ロボットであるため、駆動範囲が広く、高い作業性を発揮することができる。
例えば、ロボット1は、複数のアーム12〜17を有するため、ロボットアーム10の先端の姿勢を任意に変更することができる。そのため、ロボット1は、対象物の形状や配置等に応じて、ロボットアーム10の先端の姿勢を任意に変更することで、ハンド91によって目的の対象物を供給部31から選定して給材したり、目的の検査部41に対象物を載置したりする作業等を行うことができる。
また、ロボット1は、複数のアーム12〜17を有することで、ロボットアーム10の先端をXY平面に平行な方向(水平方向)およびZ軸方向(鉛直方向)のそれぞれの方向に沿って移動させることができる。このため、ロボット1は、XY平面に平行な方向およびZ軸方向のそれぞれの方向に沿って複数並んだ検査部41に対してロボットアーム10の先端を接近させることができる。そのため、ロボット1は、ハンド91によって、より多くの検査部41に対して対象物を配置することができる。
また、前述したように、ロボット1は、第1アーム12の基端側が基台11に取り付けられており、これにより、各アーム12〜17を基台11に対して回動させることができる。そして、本実施形態では、ロボット1は、所謂床置き型のロボットであるため、ロボット1よりも鉛直方向上方側におけるロボット1の作業範囲をより広くすることができる。
次に、図4〜図11を参照しつつ、ロボット1が有する各アーム12〜17の関係について説明する。
図4は、図1に示すロボットの第1アーム、第2アームおよび第3アームが重なっていない状態の概略側面図である。図5は、図1に示すロボットの第1アーム、第2アームおよび第3アームが重なっている状態の概略側面図である。図6は、図1に示すロボットの動作を説明するための図である。図7は、図6に示すロボットの動作におけるハンドの移動経路を示す図である。図8は、図1に示すロボットの第1アームおよび第3アームが交差している状態の概略側面図である。図9は、図1に示すロボットの第1アームおよび第3アームが重なっている状態の概略側面図である。図10および図11は、それぞれ、図1に示すロボットの先端が可動範囲を説明するための図である。
なお、以下の説明では、第3アーム14、第4アーム15、第5アーム16および第6アーム17については、これらを真っ直ぐに伸ばした状態、換言すれば、図4および図5に示すように、第4回動軸O4と第6回動軸O6とが一致しているか、または平行である状態で考えることとする。
まず、図4に示すように、第1アーム12の長さL1は、第2アーム13の長さL2よりも長く設定されている。
ここで、第1アーム12の長さL1とは、第2回動軸O2の軸方向から見て、第2回動軸O2と、第1アーム12を回動可能に支持する軸受部61(関節171が有する部材)の図4中の左右方向に延びる中心線611との間の距離である。また、第2アーム13の長さL2とは、第2回動軸O2の軸方向から見て、第2回動軸O2と、第3回動軸O3との間の距離である。
また、図4および図5に示すように、ロボット1は、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12と第2アーム13とのなす角度θを0°にすることが可能なように構成されている。すなわち、ロボット1は、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12と第2アーム13とが重なることが可能なように構成されている。特に、前述したように、第1アーム12の長さL1は、第2アーム13の長さL2よりも長く設定されているため、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12と第2アーム13とが重なった場合、第2アーム13が第1アーム12に干渉しないように構成されている。
ここで、前記第1アーム12と第2アーム13とのなす角度θとは、第2回動軸O2の軸方向から見て、第2回動軸O2と第3回動軸O3とを通る直線621(第2回動軸O2の軸方向から見た場合の第2アーム13の中心軸)と、第1回動軸O1とのなす角度である(図4参照)。
また、図5に示すように、ロボット1は、第2回動軸O2の軸方向から見て、第2アーム13と、第3アーム14とが重なることが可能なように構成されている。したがって、ロボット1は、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12と、第2アーム13と、第3アーム14とが同時に重なることが可能なように構成されている。
また、図4に示すように、第3アーム14、第4アーム15および第5アーム16の合計の長さL3は、第2アーム13の長さL2よりも長く設定されている。これにより、図5に示すように、第2回動軸O2の軸方向から見て、第2アーム13と第3アーム14とを重ねたとき、第2アーム13からロボットアーム10の先端、すなわち、第6アーム17の先端を突出させることができる。これによって、ハンド91が、第1アーム12および第2アーム13と干渉することを防止することができる。
ここで、第3アーム14、第4アーム15および第5アーム16の合計の長さL3とは、第2回動軸O2の軸方向から見て、第3回動軸O3と第5回動軸O5との間の距離である(図4参照)。この場合、第3アーム14、第4アーム15および第5アーム16は、図4に示すような第4回動軸O4と第6回動軸O6とが一致しているか、または平行である状態である。
このようなロボットアーム10を有するロボット1では、上記のような関係を満たすことにより、図6に示すように、第1アーム12を回動させずに、第2アーム13、第3アーム14を回動させることにより、第2回動軸O2の軸方向から見て第1アーム12と第2アーム13とのなす角度θが0°となる状態(第1アーム12と第2アーム13とが重なった状態)を経て、ロボットアーム10の先端を第1回動軸O1周りに180°異なる位置に移動させることができる。
このようなロボットアーム10の駆動により、ロボット1は、図7に示すように、ハンド91を矢印64、65で示すように移動させる動作を行わずに、ロボットアーム10の先端およびハンド91を矢印63で示すように移動させる動作を行うことができる。すなわち、ロボット1は、第1回動軸O1の軸方向から見て、ロボットアーム10の先端およびハンド91を直線上に移動させる動作を行うことができる。これより、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。このため、ロボットシステム100の設置面積Sを比較的小さくすることができる。
具体的には、ロボットシステム100の設置面積Sは、0.5m2以上、4m2以下であるのが好ましく、1.0m2以上、3.5m2以下あるのがより好ましく、1.5m2以上、3.0m2以下あるのがさらに好ましい。
このような比較的小さな設置面積Sであっても、ロボットシステム100は、ロボット1が対象物を載置できる載置面421の数を十分に確保することができる。すなわち、検査部41の数(検査項目の数)を十分に確保することができる。
一方、上記下限値未満であると、例えばハンド91の形状やロボット1の動作モード等によっては、ロボット1の動作時に、ロボット1が供給装置3や検査装置4に干渉するおそれがある。また、上記上限値を超えると、ロボットシステム100が過剰に大型になり、ロボットシステム100を設置することができる場所が限定される可能性がある。
また、前述したように、ロボット1が、第1回動軸O1の軸方向から見て、ロボットアーム10の先端およびハンド91を直線上に移動させる動作を行うことができるため、ロボットシステム100の高さ(垂直方向に沿った高さ)を比較的小さくすることができる。
また、ロボット1は、第1回動軸O1の軸方向から見て、ハンド91を直線上に移動させる動作が可能であるため、ハンド91を第1回動軸O1周りに180°異なる位置に移動させる際、例えば、前述したように第1アーム12を回動させないか、または、第1アーム12の回動角(回動量)を小さくすることができる。このように、第1アーム12の第1回動軸O1周りの回動角を小さくすることで、第1回動軸O1の軸方向から見て、基台11よりも外側に張り出している部分(第2部分122および第3部分123)を有する第1アーム12の回動を小さくすることができるため、ロボット1が例えば供給装置3、検査装置4およびカバー部材22等に干渉することを防止または低減することができる。
また、ロボット1は、第1回動軸O1の軸方向から見て、ハンド91を直線上に移動させる動作が可能であるため、ロボット1の動きを少なくすることができ、例えば供給装置3から検査装置4にハンド91を効率良く移動させることができる。そのため、タクトタイムを短縮することができ、作業効率を向上させることができる。
また、ロボット1は、第1回動軸O1の軸方向から見て、ハンド91を直線上に移動させる動作が可能であるため、ロボット1の動きを把握し易い。
ここで、ロボット1が、ハンド91を第1回動軸O1周りに180°異なる位置に移動させる際、従来のロボットのように単純に第1アーム12を第1回動軸O1周りに回動させると、ロボット1が例えば供給装置3、検査装置4およびカバー部材22等に干渉するおそれがある。そのため、ロボット1と供給装置3、検査装置4およびカバー部材22等との干渉を回避するための退避点をロボット1に教示する必要がある。例えば、図1に示すように、ハンド91が検査装置4側に位置している状態から、第1アーム12のみを第1回動軸O1周りに90°回転させたとき、ロボット1がY軸側のカバー部材22に干渉する場合には、ロボット1がカバー部材22に干渉しないよう、多数の退避点をロボット1に教示する必要がある。このように従来のロボットのように第1アーム12を第1回動軸O1周りに回動させると、多数の退避点を教示することが必要であり、膨大な数の退避点が必要になり、教示に多くの手間および長い時間を要する。
これに対し、ロボット1では、ハンド91を第1回動軸O1周りに180°異なる位置に移動させる際、第1回動軸O1の軸方向から見て、ハンド91を直線上に移動させる動作が可能であることで、干渉するおそれがある領域を非常に少なくすることができる。このため、教示する退避点の数を低減することができ、教示に要する手間および時間を低減することができる。すなわち、ロボット1では、教示する退避点の数は、例えば、従来のロボットの1/3程度になり、飛躍的に教示が容易になる。
また、ロボット1では、第3アーム14および第4アーム15の図2中の左側の二点鎖線で囲まれた領域(部分)105は、ロボット1がロボット1自身および他の部材と干渉しないか、または干渉し難い領域(部分)である。このため、領域105に、所定の部材を搭載した場合、その部材は、ロボット1および周辺装置等に干渉し難い。このため、ロボット1では、領域105に、所定の部材を搭載することが可能である。特に、領域105のうち、第3アーム14の図2中の左側の領域に前記所定の部材を搭載する場合は、その部材が供給装置3および検査装置4等と干渉する確率はさらに低くなるので、より効果的である。
領域105に搭載可能なものとしては、例えば、前述した撮像部192の駆動を制御する制御装置や、吸着機構の電磁弁等が挙げられる。例えば、ハンド91の代わりに例えば吸着機構を有するエンドエフェクターを設ける場合に、その吸着機構の電磁弁等を領域105に設置すると、ロボット1が駆動する際に前記電磁弁が邪魔にならない。このように、領域105は、利便性が高い。
また、ロボット1では、基台11と第1アーム12との間において、図2中の右側の二点鎖線で囲まれた領域(部分)106も、前述した領域105と同様、ロボット1がロボット1自身および他の部材と干渉しないか、または干渉し難い領域(部分)である。この領域106は、第1アーム12が、第3部分123を有する構成であることによる。
また、図8に示すように、ロボット1は、第3回動軸O3の軸方向から見て、第1アーム12と、第3アーム14、第4アーム15および第5アーム16のうちの少なくとも1つのアームとが交差することが可能なように構成されている。
また、図9に示すように、ロボット1は、第3回動軸O3の軸方向から見て、第1アーム12と、第3アーム14、第4アーム15および第5アーム16のうちの少なくとも1つのアームとが重なることが可能なように構成されている。
このように、ロボット1は、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12に対して第3アーム14、第4アーム15および第5アーム16のうちの少なくとも1つのアームを交差させたり重ねたりすることができる。これにより、ロボットアーム10の先端を第2回動軸O2に近づけることができる。そのため、基台11と第2回動軸O2との間の領域におけるロボット1の作業範囲を広くすることができる。
また、図10および図11に示すように、ロボット1は、球面状をなす仮想面C1上に沿って、ロボットアーム10の先端部を移動させることができる。なお、図10は、ロボット1の側面図を示し、図11はロボット1の下面図を示している。
仮想面C1は、第1回動軸O1と第2回動軸O2との交点Pを中心とする球面であって、交点Pと第5回動軸O5との間の距離を最も離間させた状態(図10および図11の2点鎖線で示されたロボット1の状態)で、ロボットアーム10を駆動したときの第5回動軸O5の描く軌跡の集合体により形成された面である。したがって、この仮想面C1は、ロボットアーム10の先端部(具体的には、第5回動軸O5)の最大可動域を示す。
また、図10および図11に示すように、ロボット1は、球面状をなす仮想面C2上に沿ってロボットアーム10の先端部を移動させることができる。
仮想面C2は、交点Pを中心とする球面であって、交点Pと第5回動軸O5との間の距離を最も近づけた状態(図10および図11の実線で示されたロボット1の状態)で、ロボットアーム10を駆動したときの第5回動軸O5の描く軌跡の集合体により形成された面である。したがって、この仮想面C2は、ロボットアーム10の先端部(具体的には、第5回動軸O5)の最小可動域を示す。
そして、前述したように、ロボット1は、図4、図5、図8および図9に示すような各種姿勢をとることが可能である。そのため、前述した最大可動域と最小可動域との間の範囲内にロボットアーム10の先端部を移動させることができる。したがって、ロボットアーム10の先端部の可動範囲は、仮想面C1と仮想面C2との間の空間S2である。なお、厳密には、ロボットアーム10が基台11に干渉しないよう、ロボットアーム10の先端部の可動範囲は、空間S2のうちの基台11を除く範囲である。
このように、ロボット1は、交点Pを中心としてほぼ球状にロボットアーム10の先端部を移動させることができる。
<移動機構5>
図1に示す移動機構5は、ロボット1をY軸方向に沿って往復移動可能に支持する機能を有する。
図1に示す移動機構5は、ロボット1をY軸方向に沿って往復移動可能に支持する機能を有する。
移動機構5は、例えば、基台11を取り付けるための板状の取付部50と、取付部50をY軸方向に沿って往復移動させる走行軸55と、走行軸55を駆動させる駆動源(図示せず)と、移動機構5の各部を制御する移動機構制御装置(図示せず)と、を有している。
駆動源としては、例えば、サーボモーター、ステッピングモーター、リニアモーター等のモーターや、油圧シリンダー、空気圧シリンダー等を備えるものが挙げられる。
このような移動機構5によって、ロボット1はY軸方向に沿って移動できるため、ロボット1は、水平方向に沿って広範囲にわたって設けられている複数の検査部41および複数の供給部31において作業することができる。
また、前述したように、ロボット1が、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12と第2アーム13とが重なることが可能な構成であるため、ロボット1は、基台11に対するロボットアーム10の重心位置の偏心量を小さくできる。その結果、ロボットアーム10にかかるヨーイング、ピッチングおよびローリング方向の負荷を小さくすることができる。そのため、取付部50にかかる負荷を小さくできるので、取付部50を支持する走行軸55を小さくすることができる。
以上、ロボットシステム100の構成について説明した。
以上、ロボットシステム100の構成について説明した。
次に、ロボットシステム100におけるロボット1の作業の一例について図12〜図14を参照しつつ説明する。
図12〜図14は、それぞれ、図1に示すロボットの作業の一例を説明するための図である。
なお、以下のロボット1の作業に際し、作業者は、予め、ロボット1が行う作業内容や、ロボット1に対する各検査部41や各供給部31の位置をロボット1にティーチングしておく。
まず、図12に示すように、ロボット1は、供給板32上に載置された対象物60を供給部31の上方からハンド91により把持し、供給部31から目的の対象物60を選定し、給材する。この際、ロボット1は、撮像部192からの撮像データや力検出器193からの信号を基にしてロボットアーム10およびハンド91を駆動させる。これにより、ロボット1は、目的の対象物を的確に選定したり、目的の対象物を的確な把持力で把持することができる。以下、ロボット1の各作業においても、同様のことが言える。
次に、ロボット1は、第2アーム13および第3アーム14をそれぞれ回動させることにより、第2回動軸O2の軸方向から見て第1アーム12と第2アーム13とが重なった状態を経て、ハンド91を第1回動軸O1周りに180°異なる位置に移動させる。これにより、ロボット1は、対象物60を供給部31から検査部41に搬送する。
次に、図13に示すように、検査装置4は、載置板42を検査室内から突出させ、ロボット1は、載置板42の載置面421上に対象物60を載置する。その後、検査装置4は、載置板42を検査室内に退避させ、検査部41にて対象物60の検査をする。対象物60の検査が終了したら、検査装置4は、載置板42を再び検査室内から突出させる。その後、ロボット1は、載置面421上に対象物60をハンド91により把持する。
次に、図14に示すように、ロボット1は、検査部41から当該検査部41とは異なる検査部41に対象物60を搬送する。次いで、上述したことと同様にして、ロボット1は、載置板42の載置面421上に対象物60を載置し、その後、検査部41は、対象物60の検査をする。
このようにして、ロボット1によって対象物60が各検査部41に搬送され、各検査部41によって対象物が検査される。
そして、各検査が終了したら、ロボット1は、再び、供給部31に対象物60を搬送する。
以上のように、ロボット1によって搬送等の作業が行われることで、ロボットシステム100において対象物60の複数の検査を行うことができる。
前述したように、本実施形態のロボット1は、第2回動軸O2から見て第1アーム12と第2アーム13とが重なることが可能であるため、第1回動軸O1の軸方向から見て、ハンド91を直線上に移動させる動作が可能である。このため、検査装置4に対するロボット1の距離が比較的近い場合であっても、ロボット1は、ロボットアーム10が検査装置4に干渉することを回避しつつ、ハンド91によってZ軸方向に並んだ比較的多くの検査部41に対して対象物60を載置する作業等を行うことができる。また、同様に、供給装置3に対するロボット1の距離が比較的近い場合であっても、ロボット1は、ロボットアーム10が供給装置3に干渉することを回避しつつ、ハンド91によって供給部31において対象物60を選定し給材する作業等を行うことができる。また、供給装置3および検査装置4に対するロボット1のそれぞれの距離が比較的近い場合であっても、カバー部材22等に干渉することを回避しつつ、供給装置3および検査装置4との間にロボットアーム10の先端を移動させることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図15は、本発明の第2実施形態に係るロボットシステムが有するロボットおよび検査装置を示す概略図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、検査装置が有する検査部の配置が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図15では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
<検査装置>
図15に示すロボットシステム100Aが有する検査装置4Aは、5つの載置列40Aを有している。なお、以下では、5つの載置列40Aを、−Y軸方向側から+Y軸方向側に向かって順に、「載置列40a」、「載置列40b」、「載置列40c」、「載置列40d」、「載置列40e」ということもある。
図15に示すロボットシステム100Aが有する検査装置4Aは、5つの載置列40Aを有している。なお、以下では、5つの載置列40Aを、−Y軸方向側から+Y軸方向側に向かって順に、「載置列40a」、「載置列40b」、「載置列40c」、「載置列40d」、「載置列40e」ということもある。
載置列40b、載置列40cおよび載置列40dは、それぞれ、Z軸方向に沿って並ぶ
5つの検査部41を有している。一方、載置列40aおよび載置列40eは、それぞれ、Z軸方向に沿って並ぶ3つの検査部41を有している。このように、検査装置4Aでは、ロボット1の第1回動軸O1から最も離間した位置に設けられた載置列40a、40eが有する各検査部41の数が、ロボット1の第1回動軸O1に最も近接した位置に設けられた載置列40cが有する各検査部41の数よりも少ない。
5つの検査部41を有している。一方、載置列40aおよび載置列40eは、それぞれ、Z軸方向に沿って並ぶ3つの検査部41を有している。このように、検査装置4Aでは、ロボット1の第1回動軸O1から最も離間した位置に設けられた載置列40a、40eが有する各検査部41の数が、ロボット1の第1回動軸O1に最も近接した位置に設けられた載置列40cが有する各検査部41の数よりも少ない。
また、載置列40aおよび載置列40eがそれぞれ有する3つの検査部41は、載置列40b、載置列40cおよび載置列40dの下から2番目から4番目までの3つの検査部41に対して、Y軸方向に沿って並ぶように配置されている。
ここで、前述したように、ロボット1は、交点Pを中心とした球状の空間S2内においてロボットアーム10の先端部を移動させることができる。なお、図15の2点鎖線で示す円C1’は、ロボット1の可動範囲である球状をなす空間S2を、検査装置4のロボット1側の面に沿って切断した場合の切断面の外周縁を示している。したがって、X軸方向から見たとき、ロボット1は、検査装置4に対して、円C1’内の領域にロボットアーム10の先端を移動させることができる。このように、上記のようにロボット1の可動範囲に応じた形状に複数の検査部41を配置することで、ロボットアーム10の先端の移動可能な範囲に複数の検査部41を効率よく設置することができる。そのため、小型で、かつ、検査部41の数の多いロボットシステム100Aを実現することができる。
このようなロボットシステム100Aによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図16は、本発明の第3実施形態に係るロボットシステムが有するロボットおよび検査装置を示す斜視図である。図17は、図16に示すロボットを支持する支持部を説明するための図である。図18は、図16に示すロボットを支持する支持部の変形例を説明するための図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、検査装置が有する検査部の配置が異なること、および、支持部材を有すること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第3実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図16〜図18では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
<検査装置>
図16に示すロボットシステム100Bが有する検査装置4Bでは、Z軸方向から見て、複数の検査部41が円弧状に配置されている。より具体的には、検査装置4Bは、2つの検査部41を有する載置列40Bを複数有し、複数の載置列40Bが、Z軸方向から見て、ロボット1の第1回動軸O1を中心とした円弧状に配置されている。また、複数の載置列40Bは、それぞれ上側の検査部41よりも下側の検査部41の方が+X軸方向側に位置している。
図16に示すロボットシステム100Bが有する検査装置4Bでは、Z軸方向から見て、複数の検査部41が円弧状に配置されている。より具体的には、検査装置4Bは、2つの検査部41を有する載置列40Bを複数有し、複数の載置列40Bが、Z軸方向から見て、ロボット1の第1回動軸O1を中心とした円弧状に配置されている。また、複数の載置列40Bは、それぞれ上側の検査部41よりも下側の検査部41の方が+X軸方向側に位置している。
ここで、前述したように、ロボット1は、交点Pを中心とした球状の空間S2内においてロボットアーム10の先端部を移動させることができる。したがって、上記のようにロボット1の可動範囲に応じた円弧状に複数の検査部41を配置することで、ロボットアーム10の先端の移動可能な範囲に複数の検査部41を効率よく設置することができる。そのため、小型で、かつ、検査部41の数の多いロボットシステム100Bを実現することができる。
<支持部材>
図16に示すように、ロボットシステム100Bは、移動機構5が有する取付部50に対して基台11を支持する4つの支持部材51を有している。
図16に示すように、ロボットシステム100Bは、移動機構5が有する取付部50に対して基台11を支持する4つの支持部材51を有している。
4つの支持部材51は、それぞれ、横断面が略六角形状をなす棒状の部材である。支持部材51は、その一端がフランジ111の下面の角部に接続され、他端が取付部50に接続されている。
また、図17に示すように、各支持部材51は、基台11の第1回動軸O1に沿った長さよりも長く、基台11と取付部50とを離間させた状態で基台11を取付部50に対して支持している。そして、基台11と取付部50との間には、空間S3が形成されている。これにより、空間S3に、基台11に設けられたコネクタ191に接続された配線18等を配置することができ、配線18が必要以上に屈曲してしまうことを低減することができる。
また、前述した説明では、支持部材51は、基台11と取付部50とを離間させた状態で基台11を支持しているが、図18に示すように、支持部材51は、取付部50に形成された貫通孔501内に基台11が貫通した状態で、基台11を取付部50に対して支持していてもよい。すなわち、このように基台11を取付部50に取り付けることで、ロボット1と移動機構5とからなる構造体の低背化を図ることができる。
なお、支持部材51の形状、配置および数は、取付部50に対して基台11を支持することができれば特に限定されない。例えば、各支持部材51の横断面形状は、円形状や、四角形等の六角形以外の多角形状であってもよい。
このようなロボットシステム100Bによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図19は、本発明の第4実施形態に係るロボットシステムが有する支持部を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、支持部材を有すること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第4実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図19では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図19に示すロボットシステム100Cは、移動機構5が有する取付部50に対して基台11を支持する2つの支持部材52を有している。
2つの支持部材51は、それぞれ、Y軸方向から見て略L字状に屈曲した板状の部材である。支持部材51は、取付部50に取り付けられている部分522と、取付部50からZ軸方向に沿って延出している部分523とを有している。そして、部分522の+Z軸方向側の端部が、フランジ111に取り付けられている。
また、各支持部材52の部分523は、基台11の第1回動軸O1に沿った長さよりも長く、支持部材52は、基台11と取付部50とを離間させた状態で基台11を取付部50に対して支持している。このような支持部材52によっても、前述した第2実施形態と同様に、基台11と取付部50との間に空間を形成することができる。
また、支持部材52の部分523には、その厚さ方向(X軸方向)に貫通した孔521が設けられている。孔521を有することで、基台11のメンテナンス等の際に、基台11に容易にアクセスすることができる。例えば、基台11の側方に電池ボックス(図示せず)等が設けられている場合、その電池ボックスの近傍に孔521を設けることが好ましい。
なお、前述した説明では、部分523に、部分523を貫通した孔521を設けたが、孔521の代わりに、例えば、切り欠きや開閉可能な扉等を設けてもよい。
このようなロボットシステム100Cによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図20は、本発明の第5実施形態に係るロボットシステムが有する支持部を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、支持部材の構成が異なること以外は、前述した第4実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第5実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図20では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図20に示すロボットシステム100Dは、移動機構5が有する取付部50に対して基台11を支持する2つの支持部材53を有している。
2つの支持部材53は、それぞれ、Y軸方向から見て略L字状に屈曲した板状の部材である。支持部材53は、取付部50に取り付けられている部分532と、部分532からZ軸方向に沿って延出している部分533とを有している。そして、部分533の+Z軸方向側の端部の面531が、フランジ111に取り付けられている。面531は、水平面に対して傾斜する方向に沿って切り欠かれることにより形成されている。それゆえ、ロボット1は、支持部材53によって、第1回動軸O1水平面に対して傾斜した状態で、取付部50に取り付けられている。
このように、ロボット1は、支持部材53の構成に応じた状態で取付部50に取り付けられる。そのため、取付部50に対するロボット1の配置(角度等)を考慮した構成の支持部材53を用いることで、取付部50に対するロボット1の配置を容易に設定することができる。
このようなロボットシステム100Dによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図21は、本発明の第6実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図21は、本発明の第6実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、ロボットを複数有すること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第6実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図21では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図21に示すロボットシステム100Eは、ロボット1を2つ有している。2つのロボット1は、Y軸方向に沿って並んで設けられていて、それぞれ移動機構5に接続されていている。これら2つのロボット1は、それぞれ独立した動作が可能である。さらに、2つのロボット1は、協調して作業を行うことができる。例えば、2つのロボット1は、予め設定されたプログラムに基づき、互いが干渉し合わないタイミングで、互いに異なる対象物の搬送等を行うことができる。また、例えば、2つのロボット1は、一方のロボット1が対象物を把持し、その対象物に対して、他方のロボット1が部品を組み込む作業を行ってもよい。
このように、2つのロボット1を有することで、各ロボット1によって対象物に対する各種作業を行うことができるため、単位時間当たりの作業数が多い(作業効率の高い)ロボットシステム100を実現することができる。
また、ロボット1が、前述したように、第2回動軸O2の軸方向から見て、第1アーム12と第2アーム13とが重なることが可能なように構成されているため、2つのロボット1同士を近接させて配置しても、互いが干渉することを回避することができる。そのため、2つのロボット1の設置スペースを小さくすることができ、よって、ロボットシステム100の設置面積を小さくすることができる。
このようなロボットシステム100Eによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図22は、本発明の第7実施形態に係るロボットシステムを示す概略図である。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図22は、本発明の第7実施形態に係るロボットシステムを示す概略図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、ロボットの配置、ロボットを複数有すること、および、検査装置および供給装置のそれぞれの配置や数等が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第7実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図22では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図22に示すロボットシステム100Fでは、2つの検査装置4a、4bと、供給装置3Fと、2つのロボット1a、1bを有している。
検査装置4aと、ロボット1aと、ロボット1bと、検査装置4bとは、この順に−X軸側から+X軸側に向かって並んでいる。また、供給装置3Fは、ロボット1の下方に設けられている。
検査装置4a、4bは、それぞれ、第1実施形態における検査装置4とロボットシステム100における配置が異なること以外は、第1実施形態における検査装置4と同様の構成である。
供給装置3Fは、3の供給部31を有し、これら供給部31が、X軸方向に並んで設けられている。
ロボット1a、1bは、それぞれ、天井部101(取付部)の天井面102に基台11のフランジ111が取り付けられていて、基台11よりも第1アーム12が鉛直下方に位置している所謂天吊り型のロボットである。また、ロボット1a、1bは、所謂天吊り型であること以外、第1実施形態におけるロボット1と同様の構成である。ロボット1a、1bが所謂天吊り型であることため、ロボット1a、1bは、それぞれ、鉛直下方における作業範囲をより広くすることができる。
また、2つのロボット1a、1bは、前述した第6実施形態の2つのロボット1と同様に、それぞれ協調して作業を行うことができ、例えば、ロボット1aが検査装置4aと供給装置3Fとの間における対象物の搬送を行い、ロボット1bが検査装置4bと供給装置3Fとの間における対象物の搬送を行うことができる。
このようなロボットシステム100Fは、特に、検査時間の比較的長い検査(例えば、数十分程度の時間を要する検査)をする検査部41を設けた場合に有効である。
なお、例えば、図22に示すロボットシステム100Fでは、検査装置4a、4bの代わりに、検査装置4a、4bの設置された位置に供給装置(作業者によって対象物が供給される備品供給装置)を設け、供給装置3Fの代わりに、供給装置3Fの位置にロボット1a、1bが部品等の組立てを行う組立て装置を設けてもよい。すなわち、ロボットシステム100Fを部品の組立てを行う組立てシステムとして用いてもよい。
このようなロボットシステム100Fによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態について説明する。
図23は、本発明の第8実施形態に係るロボットシステムを示す概略図である。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。
図23は、本発明の第8実施形態に係るロボットシステムを示す概略図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、検査装置および供給装置の数や配置等が異なること以外は、前述した第7実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第8実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図23では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図23に示すロボットシステム100Gでは、検査装置4Gと、2つの供給装置3a、3bと、2つのロボット1a、1bを有している。
供給装置3aと、ロボット1aと、ロボット1bと、供給装置3bとは、この順に−X軸側から+X軸側に向かって並んでいる。また、検査装置4Gは、ロボット1の下方に設けられている。
検査装置4Gは、5つの検査部41を有し、これら検査部41が、X軸方向に並んで設けられている。
供給装置3a、3bは、それぞれ、第1実施形態における供給装置3とロボットシステム100における配置が異なる以外、第1実施形態における供給装置3と同様の構成である。
ロボット1a、1bは、前述した第6実施形態の2つのロボット1と同様に、それぞれ協調して作業を行うことができ、例えば、ロボット1aが検査装置4Gと供給装置3aとの間における対象物の搬送を行い、ロボット1bが検査装置4Gと供給装置3bとの間における対象物の搬送を行うことができる。
このようなロボットシステム100Gは、特に、検査時間の比較的短い検査(例えば、数分程度の時間を要する検査)をする検査部41を設けた場合に有効である。
また、このようなロボットシステム100Gによっても、ロボット1が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
以上、本発明のロボットおよびロボットシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、ロボットが有するロボットアームの回動軸の数は、6つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回動軸の数は、例えば、2つ、3つ、4つ、5つまたは7つ以上でもよい。また、前記実施形態では、ロボットが有するアームの数は、6つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットが有するアームの数は、例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、または、7つ以上でもよい。
また、前記実施形態では、ロボットが有するロボットアームの数は、1つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットが有するロボットアームの数は、例えば、2つ以上でもよい。すなわち、ロボットは、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。
また、前記実施形態では、ロボットは、第2回動軸の軸方向から見て第1アームと第2アームとが重なる構成のロボットを例に説明したが、本発明のロボットは、第2回動軸の軸方向から見て第1アームと第2アームとが重なっていない構成も含む。
また、前記実施形態では、本発明のロボットシステムが対象物の検査を行うことができる装置である検査装置である場合を例に説明したが、本発明のロボットシステムは、例えば、ロボットが部品の組立てを行う組立てシステムとして用いてもよい。
1…ロボット、1a…ロボット、1b…ロボット、3…供給装置、3F…供給装置、3a…供給装置、3b…供給装置、4…検査装置、4A…検査装置、4B…検査装置、4G…検査装置、4a…検査装置、4b…検査装置、5…移動機構、10…ロボットアーム、11…基台、12…第1アーム、13…第2アーム、14…第3アーム、15…第4アーム、16…第5アーム、17…第6アーム、18…配線、21…ベース部材、22…カバー部材、31…供給部、32…供給板、33…ツールチェンジャー、40…検査列、40A…載置列、40B…載置列、40a…載置列、40b…載置列、40c…載置列、40d…載置列、40e…載置列、41…検査部、42…載置板、50…取付部、51…支持部材、52…支持部材、53…支持部材、55…走行軸、60…対象物、61…軸受部、63…矢印、64…矢印、65…矢印、91…ハンド、100…ロボットシステム、100A…ロボットシステム、100B…ロボットシステム、100C…ロボットシステム、100D…ロボットシステム、100E…ロボットシステム、100F…ロボットシステム、100G…ロボットシステム、101…天井部、102…天井面、105…領域、106…領域、111…フランジ、121…第1部分、122…第2部分、123…第3部分、141…第1部分、142…第2部分、151…支持部、152…支持部、171…関節、172…関節、173…関節、174…関節、175…関節、176…関節、191…コネクタ、192…撮像部、193…力検出器、301…モータードライバー、302…モータードライバー、303…モータードライバー、304…モータードライバー、305…モータードライバー、306…モータードライバー、321…載置面、401…第1駆動源、401M…モーター、402…第2駆動源、402M…モーター、403…第3駆動源、403M…モーター、404…第4駆動源、404M…モーター、405…第5駆動源、405M…モーター、406…第6駆動源、406M…モーター、421…載置面、501…貫通孔、521…孔、522…部分、523…部分、531…面、532…部分、533…部分、611…中心線、621…直線、C1…仮想面、C1'…円、C2…仮想面、O1…第1回動軸、O2…第2回動軸、O3…第3回動軸、O4…第4回動軸、O5…第5回動軸、O6…第6回動軸、P…交点、S…設置面積、S1…空間、S2…空間、S3…空間、θ…角度、L1、L2、L3…長さ
Claims (15)
- 第1回動軸周りに回動可能な第1アームと、
前記第1アームに、前記第1回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第2回動軸周りに回動可能に設けられた第2アームと、を有するロボットアームを備え、
鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置の前記複数の載置部のそれぞれに対して対象物を載置することが可能であることを特徴とするロボット。 - 前記載置装置とは異なる位置に設けられている作業装置が有する作業部において作業することが可能である請求項1に記載のロボット。
- 前記ロボットアームの先端は、水平方向および鉛直方向に移動可能である請求項1または2に記載のロボット。
- 前記ロボットアームには、撮像する機能を有する撮像部が設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロボット。
- 前記ロボットアームには、力検出器が設けられている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボット。
- 基台を備え、
前記第1アームは、前記基台に前記第1回動軸周りに回動可能に設けられている請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボット。 - 前記基台は、前記基台を移動可能な移動機構に支持されている請求項6に記載のロボット。
- 前記基台は、前記基台を支持する支持部材を介して取付部に取り付けられている請求項6または7に記載のロボット。
- 前記支持部材は、前記基台と前記取付部とを離間させて前記基台を支持している請求項8に記載のロボット。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載のロボットと、
前記ロボットに対して水平方向に並んで設けられ、鉛直方向に並んだ複数の載置部を有する載置装置と、を備えることを特徴とするロボットシステム。 - 前記載置装置は、前記対象物を検査する検査部を含む請求項10に記載のロボットシステム。
- 前記載置装置は、鉛直方向に並んだ複数の前記載置部を有する載置列を複数有し、
複数の前記載置列は、水平方向において前記ロボットと前記載置装置との並び方向とは異なる方向に沿って並んで設けられており、
複数の前記載置列のうち、前記第n回動軸から最も離間した位置に設けられた前記載置列が有する前記載置部の数は、前記第n回動軸に最も近接した位置に設けられた前記載置列が有する前記載置部の数よりも少ない請求項10または11に記載のロボットシステム。 - 前記載置部は、円弧上に配置されている請求項10ないし12のいずれか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットを複数有する請求項10ないし13のいずれか1項に記載のロボットシステム。
- 複数の前記ロボットは、協調動作することができる請求項10ないし14のいずれか1項に記載のロボットシステム。
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