JP3931277B2 - 多関節型ロボット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助マニピュレータを備えた多関節型ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多関節型ロボットを、組立工程、特に自動車の艤装工程に使用することが広く行われている。この艤装工程で使用される多関節型ロボットは、その先端に把持装置を備え、前記把持装置で艤装品を把持して、車体まで搬送位置決めする。位置決めが完了すると、ネジ締め装置を備えた別の多関節型ロボットが、前記艤装品を前記車体に締結していた。つまり、搬送位置決め用ロボットと、ネジ締め用ロボットの２台のロボットを使用して、艤装作業を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来技術では、次のような問題がある。
（１）車体の大きさや、設備のレイアウトの制約から、２台のロボットが配置出来ない場合がある。また、２台のロボットを配置すると、場所を取るので、他の設備が配置上の制約を受ける。
（２）例えば、車室内に計器盤のような部品を取り付ける場合、ドアや窓のような、大きさの限られた開口から、ロボットのアームを車室に差し入れるので、２台のロボットのアームを同時に車室に入れられない場合がある。また、アームを車室に入れられたとしても、所望の姿勢を取れない場合がある。このような場合、部品の搬入位置決めとネジ締めを２工程に分けなければならないので、製造ラインの構成が複雑になる。
（３）２台のロボットを、互いに干渉しないように動作させる必要があるので、ティーチングが複雑で手間がかかる。また干渉を避けるような動作軌跡を選ぶので、ロボットの動作経路が冗長になり、ロボットの作業時間が長くなる。
そこで、本発明は従来２台のロボットで行っていた作業を１台で行えるロボットを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、多関節型ロボットのアーム上に、複数の自由度を持つ補助マニピュレータを備え、前記補助マニピュレータを、前記アームに平行に折り畳めるように構成するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示す多関節型ロボットの側面図であり、図２は、同じロボットの上部アーム付近を拡大した側面図である。
図において、１は多関節型ロボットＲの固定ベースで、設置場所に固定されている。２は旋回ヘッドで、固定ベース１に垂直な第１軸１ａ回りに旋回可能に、固定ベース１に取り付けられている。３は下部アームで、旋回ヘッド２に、水平な第２軸２ａを中心に、前後に回動可能に取り付けられている。４は上部アーム基部で、下部アーム３の先端に、水平な第３軸３ａを中心に、上下に回動可能に取り付けられている。５は上部アーム回転部で、その長さ方向に延びる第４軸４ａ回りに回転可能に、上部アーム基部４に支持されている。上部アーム回転部５には、凹所５１が設けてある。６は手首部で、上部アーム回転部５の先端に取り付けられ、軸４ａと直角をなす第５軸５ａと、第５軸５ａと直角をなす第６軸６ａの２個の軸回りの回転自由度を持つ。７は把持装置で、手首部６の先端に取り付けられている。把持装置７はワーク８を着脱自在に把持する。このロボットＲの各軸は、図示しないモータによって駆動される。従ってロボットＲは、手首部６の先端において、６個の自由度を持ち、ワーク８を、自在に搬送して、位置決めすることができる。ここで、このロボットＲの固定ベース１から手首部６に至る６自由度のマニピュレータを主マニピュレータと呼ぶことにする。
９は補助マニピュレータである。９１は補助マニピュレータ９の回転ベースで、上部アーム回転部５に取り付けられ、軸４ａ回りに、上部アーム回転部５とは独立に回転駆動される。９２は第１アームで、軸９１ａ回りに、回転可能に回転ベース９１に取付けられている。９３は第２アームであり、軸９２ａ回りに、回転可能に第１アーム９２に取付けられている。９４は工具取付部で、軸９３ａ回りに回転可能に第２アーム９３に取付けられている。１０はネジ締機で、工具取付部９４に固定されている。
補助マニピュレータ９はこのように構成されているので、補助マニピュレータ９の先端に取り付けられたネジ締機１０は、前記主マニピュレータの先端、すなわち、手首部６に取り付けられた把持装置７及びワーク８の近傍において任意の位置と姿勢を取ることができる。そのため、ネジ締機１０をワーク８の任意の場所に当てがって、ネジ締め作業を行うことができる。したがって、ロボットＲは、前記主マニピュレータでワーク８を図示しない結合対象物まで搬送位置決めし、補助マニピュレータ９に取り付けたネジ締機１０で、ワーク８を前記対象物に締結できる。つまり、ロボットＲは、搬送位置決め用ロボットとネジ締め用ロボットの２台の働きを、１台で行える訳である。
また図２に示すように、補助マニピュレータ９は、第１アーム９２と第２アーム９３を上部アーム回転部５に平行に折り畳める。従って、自動車の窓の開口のような、狭い開口を通って、ワーク８を搬入する場合でも、補助マニピュレータ９が前記開口と干渉することがない。補助マニピュレータ９を折り畳んで、前記開口を潜り、前記開口を通過してから、補助マニピュレータ９を展張し 、所望の姿勢を取ればよいからである。さらに、上部アーム回転部５に凹所５１を設けて、折り畳んだ補助マニピュレータ９を、凹所５１に納めるようにすれば、さらに干渉を回避しやすくなる。また、補助マニピュレータ９は上部アーム回転部５に取り付けられて、前記主マニピュレータと一緒に作業対象に接近するので、前記主マニピュレータとの相互の干渉を回避するために、冗長な動作経路を取ったり、前記主マニピュレータの動作の終了を待ったりする必要がない。したがって、同じ作業を２台のロボットで行う場合に比べて、本発明のロボットによる作業時間は短縮できる。
以上は、本発明の実施例のひとつを示したに過ぎない。本発明は、この実施例に限定されるものではない。多関節型ロボットの主マニピュレータ、及び補助マニピュレータの軸構成は自由に選べるし、補助マニピュレータの先端に取り付ける工具も、ネジ締め機に限定されない。前記工具は、例えば、溶接トーチ、糊付けノズルであってもよいし、他の工具であってもよい。
また、補助マニピュレータ９の先端に、例えば、テレビカメラのような位置検出センサを備えて、ワーク８の位置ずれを検出し、ワーク８の位置決めを補正することもできる。この場合、テレビカメラを固定したり、他のロボットに持たせる方法に比べてテレビカメラの死角が少なくなる利点がある。
さらにまた、本発明の多関節型ロボットの用途が、組立分野に限定されないのは言うまでもない。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果がある。
（１）多関節型ロボットのアーム上に、折り畳み式の補助マニピュレータを取り付けたので、１台で従来のロボット２台の働きをするので、設置場所が小さくてすむ。
（２）補助マニピュレータを上部アームに平行に折り畳めるので、上部アームを狭い開口から差し入れることができる。
（３）２台のロボットによって構成されるシステムに比べて、ティーチングの手間が小さくなる。また、ロボット相互の干渉を考慮する必要がないので、ロボット動作経路の冗長性が小さくなり、作業速度が速くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す多関節型ロボットの側面図である。
【図２】図１のロボットの上部アームの詳細を示す側面図である。
【符号の説明】
Ｒ：ロボット
１：固定ベース
２：旋回ヘッド
３：下部アーム
４：上部アーム基部
５：上部アーム回転部
５１：凹所
６：手首部
７：把持装置
８：ワーク
９：補助マニピュレータ
９１：回転ベース
９２：第１アーム
９３：第２アーム
９４：工具取付部
１０：ネジ締機
１ａ：垂直軸（第１軸）
２ａ：水平軸（第２軸）
３ａ：水平軸（第３軸）
４ａ：軸（第４軸）
５ａ：第５軸
６ａ：第６軸
９１ａ，９２ａ，９３ａ：軸

Claims (7)

1. 主マニピュレータと補助マニピュレータ９とを備え、
   前記主マニピュレータは、
   多関節型マニピュレータであり、
   固定ベース１と、
   前記固定ベース１に旋回可能に取り付けられた旋回ヘッド２と、
   前記旋回ヘッド２に前後に回動可能に取り付けられた下部アーム３と、
   前記下部アーム３の先端に上下に回動可能に取り付けられた上部アーム基部４と、
   前記上部アーム基部４に、長さ方向に延びる軸４ａ回りに回転可能に支持されている上部アーム回転部５と、
   前記上部アーム回転部５の先端に取り付けられ、前記上部アーム回転部５の長さ方向に延びる軸４ａと直角をなす軸５ａ回りに回転可能で、かつ、前記軸５ａと直角をなす軸６ａ回りに回転可能である手首部６と、
   を備えて構成され、
   前記補助マニピュレータ９は、
   多関節型マニピュレータであり、
   前記上部アーム回転部５に取り付けられ、前記上部アーム回転部５の長さ方向に延びる軸４ａ回りに前記上部アーム回転部１５とは独立して回転する回転する回転ベース９１と、
   前記回転ベース９１に回動自在に取り付けられた第１アーム９２と、
   前記第１アーム９２の先端に回動自在に取り付けられた第２アーム９３を備えて構成され、
   前記主マニピュレータの前記手首部６を、前記上部アーム回転部５の長さ方向に姿勢を保持した状態で、前記補助マニピュレータ９の前記第１アーム９２と前記第２アーム９３が、前記上部アーム回転部５に略平行になる位置まで回動可能であることを特徴とする多関節型ロボット。
2. 前記補助マニピュレータ９の前記第１アーム９２と前記第２アーム９３が、前記上部アーム回転部５に平行に折り畳み可能であることを特徴とする請求項１に記載の多関節型ロボット。
3. 前記上部アーム回転部５に凹所５１を設け、折り畳んだ前記補助マニピュレータ９を、前記凹所５１に納めることを特徴とする請求項２に記載の多関節型ロボット。
4. 前記補助マニピュレータ９の先端に結合用工具を備え、前記結合用工具は、前記主マニピュレータで搬送位置決めしたワーク８を結合対象物と結合する結合用工具であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の多関節型ロボット。
5. 前記結合用工具はネジ締機１０であることを特徴とする請求項４に記載の多関節型ロボット。
6. 前記補助マニピュレータ９の先端に位置検出用センサを備え、前記位置検出用センサは、前記主マニピュレータで搬送位置決めしたワークの位置検出を行い、前記ワークの位置を補正する位置検出用センサであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の多関節型ロボット。
7. 前記位置検出用センサはテレビカメラであることを特徴とする請求項６に記載の多関節型ロボット。

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