JP4667780B2 - 搬送ロボット - Google Patents

Description

本発明は、被搬送物を予め定める搬送経路に沿って搬送する搬送ロボットに関する。

自動車などの生産設備では、車両のボディを搬送する搬送ロボットが設けられる。ボディは、搬送経路上の予め定める位置に搬送されると、加工ロボットによって加工される。従来技術の搬送ロボットは、搬送経路上に複数設けられる。搬送方向上流側の搬送ロボットは、搬送するボディを搬送方向下流側の搬送ロボットに受け渡す。これによってボディは搬送経路上を搬送される（たとえば特許文献１参照）。

図４は、従来技術の搬送ロボット２０を示す正面図である。搬送ロボット２０は、平行リンク機構６，１１の関節を駆動することで、ワーク２１を搬送する。また搬送ロボット２０は、ワーク２１を加工するために、搬送先でワーク２１を支持するように構成される。

特開２００３−２３１０７５号公報

従来技術の搬送ロボット２０は、ボディなどの重量の大きいワーク２１を搬送可能となるように、２つの平行リンク機構６，１１が設けられる。第１平行リンク機構６は、第１下部リンク２と、第１上部リンク３とを有し、第１下部リンク２と第１上部リンク３との間を連結する第１アーム４および第１補助リンク５をさらに有する。

第２平行リンク機構１１は、第２下部リンク７と、第１上部リンク３に固定された第２上部リンク８とを有し、第２下部リンク７と第２上部リンク８との間を連結する第２アーム９および第２補助リンク１０をさらに有する。

また搬送ロボット２０は、第１下部リンク２に対して第１アーム４を角変位駆動する第１駆動部と、第２上部リンク８に対して第２アーム９を角変位駆動する第２駆動部とをさらに含む。

このような構成の搬送ロボット２０は、四節回転機構の関節を駆動して被搬送物を搬送する構成であるので、ワーク２１として搬送可能な可搬質量を大きくすることができる。しかしながら、四節回転機構とすると構造が複雑となり、搬送ロボット２０が大型化するという問題がある。

したがって本発明の目的は、可搬質量が大きくかつ小型化が可能な搬送ロボットを提供することである。

本発明は、基台と、
一端部が基台に連結され、前記一端部と基台との連結部分を通る水平な軸線まわりに、基台に対して角変位可能に設けられ、前記水平な軸線に垂直に延びる第１アームと、
基台に対して第１アームを角変位駆動するアーム駆動手段と、
基台に設けられ、第１アームの他端部が基台に対して水平方向に離反した状態で、前記第１アームの他端部に形成されるアーム当接面を下方から支持するアーム支持手段であって、
前記アーム当接面に当接する支持当接面が形成され、
前記第１アームが前記支持当接面に支持された状態で、第１アームを前記水平な軸線方向の両側から挟持することによって前記第１アームを前記支持当接面に固定する固定構造を有するアーム支持手段と、
一端部が前記第１アームの他端部に連結され、前記水平な軸線に平行な軸線まわりに、前記第１アームに対して角変位可能に設けられる第２アームと、
第２アームの他端部に連結され、被搬送物を保持する保持手段とを含むことを特徴とする搬送ロボットである。

本発明に従えば、アーム駆動手段によって第１アームを水平な軸線まわりに、角変位させることによって、保持手段に保持される被搬送物を予め定める経路に沿って搬送させることができる。被搬送物を基台から遠くに移動させ、第１アームの他端部が基台に対して水平方向に離反した状態では、アーム支持手段に形成される支持当接面によって第１アームの他端部を下方から支持する。第１アームの他端部が基台から水平方向に離れた位置で、第１アームの姿勢を維持する場合、重力によるモーメント力に抗した反力を第１アームに与える必要がある。本発明では、アーム支持手段によって反力を第１アームに与えることができ、小さい駆動力を有する駆動手段をアーム駆動手段として用いることができる。またアーム支持手段によって第１アームを水平な軸線方向の両側から挟持して支持することによって、剛性が小さい第１アームを用いることができるとともに、アーム構成を単純化することができる。
また、固定構造は、第１アームをアーム支持手段によって支持した状態で、第１アームを水平な軸線方向の両側から挟持して固定する。これによってアーム支持状態で、被搬送物を安定して保持することができる。

また本発明は、前記第１アームは、基台およびアーム支持手段に対して位置が固定される１つの軸線まわりに角変位可能な１つの部材であることを特徴とする。

本発明に従えば、第１アームは、１つの軸線まわりに角変位可能な１つの部材であり、軸線は、その位置が、基台およびアーム支持手段に対して固定されるので、第１アームに与えられるモーメント力を、アーム支持手段によって支持することができる。これによって、支持当接面とアーム当接面とが当接する。したがって、第１アームの他端部が基台に対して水平方向に離反した状態であっても、小さい駆動力を有するアーム駆動手段を用いて、第１アームの姿勢を維持することができる。

また本発明は、アーム駆動手段は、第１アームがアーム支持手段に支持される状態で、第１アームに与える駆動力を解除または減することを特徴とする。

本発明に従えば、第１アームがアーム支持手段に支持される状態で、アーム駆動手段は、第１アームに与える駆動力を解除する。アーム支持手段は、第１アームに与えられる重力に抗した反力を第１アームに与えることで、アーム駆動手段による駆動力を第１アームに与えない状態で、第１アームの姿勢を維持することができる。

本発明によれば、アーム支持手段を用いることによって、小さい駆動力を出力するアーム駆動手段および小さい剛性を有する第１アームを用いて、被搬送物を基台に対して水平方向に離反した位置で姿勢を維持することができる。またアーム支持手段を用いることによって、アーム構成を単純化することができ、従来技術のように、アーム構成が複雑化することがない。このように小さい駆動力のアーム駆動手段および小さい剛性の第１アームを用いて、可搬質量を大きくすることができる。また搬送ロボットを小型化することができる。

また、第１アームをアーム支持手段によって支持した状態で、第１アームを水平な軸線方向の両側から挟持して支持当接面に固定することによって、第１および第２アームの支持状態を安定させることができる。これによって被搬送物を安定して保持することができ、被搬送物の搬送作業を円滑に行うことができる。
また本発明によれば、第１アームの他端部が基台に対して水平方向に離反した状態であっても、小さい駆動力を有するアーム駆動手段を用いて、第１アームの姿勢を維持することができる。

また本発明によれば、アーム支持状態では、アーム駆動手段から第１アームに与える駆動力を解除しても、第１アームの姿勢が維持される。このようにアーム支持状態では、アーム駆動手段からの駆動力を第１アームに与える必要がなく、搬送ロボットのエネルギー消費を低減することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である搬送ロボット３０を示す正面図である。搬送ロボット３０は、被搬送物３１を予め定める搬送径路１３２に沿って移動させる。たとえば、搬送ロボット３０は、複数設けられる。被搬送物３１は、一方の搬送ロボット３０から他方の搬送ロボット３０に受け渡されることによって、搬送経路に沿って順次搬送される。たとえば被搬送物は、自動車のボディなどである。この場合、搬送ロボットによる搬送中に、ボディの姿勢が保持された状態で、加工ロボットによって加工される。

搬送ロボット３０は、基台３２と、第１アーム３３と、第２アーム３４と、第１アーム駆動手段３５と、第２アーム駆動手段３６と、保持手段３８と、保持手段用駆動手段３７と、アーム支持手段３９とを含んで構成される。

基台３２は、搬送ロボット３０が設置される設置場所の床４０に固定される。第１アーム３３は、その一端部３３ａが基台３２に連結される。第１アーム３３は、基台３２に設定される第１軸線Ｊ１まわりに角変位可能に設けられる。なお、第１軸線Ｊ１は、水平な方向に延び、基台３２と第１アーム３３との連結部分を通過する。第１アーム駆動手段３５は、基台３２に対して第１アーム３３を第１軸線Ｊ１まわりに角変位駆動する。

第２アーム３４は、その一端部３４ａが第１アーム３３の他端部３３ｂに連結される。第２アーム３４は、第１アーム３３に設定される第２軸線Ｊ２まわりに角変位可能に設けられる。なお、第２軸線Ｊ２は、第１軸線Ｊ１に対して平行に延び、第１アーム３３と第２アーム３４との連結部分を通過する。第２アーム駆動手段３６は、第１アーム３３に対して第２アーム３４を第２軸線Ｊ２まわりに角変位駆動する。

保持手段３８は、被搬送物３１を保持する。保持手段３８は、第２アーム３４の他端部３４ｂに連結される。保持手段３８は、第２アーム３４に設定される第３軸線Ｊ３まわりに角変位可能に設けられる。なお、第３軸線Ｊ３は、第１軸線Ｊ１に対して平行に延び、第２アーム３４と保持手段３８との連結部分を通過する。たとえば保持手段３８は、被搬送物２１を乗載可能なテーブルによって実現される。保持手段用駆動手段３７は、第２アーム３４に対して保持手段３８を第３軸線Ｊ３まわりに角変位駆動する。

搬送ロボット３０は、制御手段４１をさらに含む。制御手段４１は、第１アーム駆動手段３５、第２アーム駆動手段３６および保持手段用駆動手段３７を制御する。たとえば前記各駆動手段３５〜３７は、サーボモータによって実現され、制御手段４１は、ロボットコントローラによって実現される。この場合、ロボットコントローラは、各サーボモータに流す電流を調整する。制御手段４１は、保持手段３８を予め定める移動経路に沿って移動するために、各サーボモータに流す電流値を演算し、演算結果に従った電流を各サーボモータに与える。作業者が、ロボットコントローラに指示を与えることによって、搬送ロボット３０は、保持手段３８を予め定める搬送経路に従って搬送することができる。

制御手段４１は、予め定められるプログラムを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されるプログラムを実行する演算部と、演算部の演算結果を出力して各駆動手段３５〜３７に駆動指令を与える出力部と、操作者からの指示および各駆動手段からの角変位情報を取得する入力部とを備える。記憶部は、メモリによって実現され、演算部は、ＣＰＵなどの演算回路によって実現される。

たとえば第１アーム駆動手段３５と第２アーム駆動手段３６とを連動して動作させることによって、被搬送物３１を直線状に移動させることができる。さらに保持手段用駆動手段３７を連動して動作させることによって、被搬送物３１の姿勢を一定に保った状態で、被搬送物３１を水平に搬送させることができる。このような搬送ロボット３０のアーム構成は、発明の一例示であって、本発明はこれに限定せず、他のアーム構成であってもよい。

また搬送ロボット３０は、アーム支持手段３９を備える。アーム支持手段３９は、第１アーム３３のうち、基台３２と反対側となる他端部３３ｂが基台３２に対して水平方向に離反した状態で、第１アーム３３を下方から支持する。アーム支持手段３９は、第１アーム３３の他端部３３ｂに下方から当接する。アーム支持手段３９は、第１アーム３３を支持した状態で第１アーム３３を固定する固定構造を有する。

図２は、固定構造を示すために搬送ロボットの一部を示す側面図である。図２（１）は、アーム支持前の状態を示す。図２（２）は、アーム支持状態を示す。図２（３）は、アーム固定状態を示す。

アーム支持手段３９は、第１アーム３３に当接する支持当接面４２が形成される。また第１アーム３３には、アーム支持手段３９に当接するアーム当接面４３が形成される。第１アーム３３が基台３２に対して第１軸線Ｊ１まわりに角変位すると、第１アーム３３の他端部３３ｂが、基台３２に対して水平方向に近接移動または離反移動する。第１アーム３３が被搬送物３１を保持して角変位する状態では、図２（１）に示すように、支持当接面４２とアーム当接面４３とが離反して配置される。

第１アーム駆動手段３５によって、第１アーム３３を角変位して、第１アーム３３の他端部３３ｂが、基台３２に対して水平方向に予め設定される位置まで離れると、図２（２）に示すように、支持当接面４２とアーム当接面４３とが当接する。これによって、第１アーム３３に与えられる重力のモーメント力を、アーム支持手段３９によって支持することができる。これによって、第１アーム３３の他端部３３ｂが基台３２に対して水平方向に離反した状態であっても、小さい駆動力を有する第１アーム駆動手段３５を用いて、第１アーム３３の姿勢を維持することができる。

またアーム支持手段３９は、第１アーム３３を支持した状態で、第１アーム３３を挟持する一対の挟持片４４，４５を有する。挟持片４４，４５によって第１アーム３３が挟持されることによって、図２（３）に示すように第１アーム３３をアーム支持手段３９に固定することができる。なお、アーム支持手段３９の位置は、搬送経路に応じた第１アーム３３の可動位置に基づいて適宜設定されることが好ましい。

たとえば第１アーム３３の他端部３３ｂが基台３２から水平方向に最も離れた状態またはその近傍の状態で、アーム支持手段３９が第１アーム３３を支持することが好ましい。これによって、アーム支持状態で、搬送可能な被搬送物３１の位置を基台３２から水平方向により遠ざけることができる。また被搬送物３１を水平方向に直線状に移動させ、第２アームがさらに２つのアームに分割される場合には、被搬送物３１を直線状に移動可能な範囲のうち、第１アーム３３の他端部３３ｂが基台３２から最も水平方向から離反した位置で、アーム支持手段３９が第１アーム３３を支持することが好ましい。

図３は、制御手段４１によるアーム支持動作を示すフローチャートである。被搬送物３１を搬送する搬送過程において、第１アーム３３をアーム支持手段３９に支持させるプログラムを実行する場合、まずステップＳ０で、第１アーム３３の変位動作を開始し、ステップＳ１に進む。

ステップＳ１では、第１アーム３３を変位させて、被搬送物３１を搬送するとともに、第１アーム３３のアーム当接面４３をアーム支持手段３９の支持当接面４２に当接させるように、第１アーム３３を変位させる。このとき、第２アーム３４および保持手段３８を第１アーム３３に連動して変位させてもよい。アーム支持手段３９に当接する位置に第１アーム３３を移動させると、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、第１アーム３３に与える駆動力を解除し、第１アーム３３をアーム支持手段３９に支持させ、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、挟持片４４，４５を駆動させる。具体的には、挟持片４４，４５を変位駆動させて第１アーム３３を両側から挟持して、第１アーム３３をアーム支持手段３９に固定する。このようにアーム支持手段３９を固定すると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、第１アーム３３の支持動作が完了する。またアームの支持状態を解除する場合には、制御手段４１が第１アーム駆動手段３５に動作指令を与えて、第１アーム３３の他端部３３ｂを基台３２に向かう方向に変位駆動する。

このようなアーム支持動作は、上述したように被搬送物３１の搬送過程で行われることが好ましい。被搬送物３１の重量が大きく、被搬送物３１によって第１アームに与えられる重力が大きい場合であっても、第１アーム３３にかかる力をアーム支持手段３９によって支えることができる。したがって搬送ロボット３０の可搬質量を大きくすることができる。また、Ｓ２とＳ３のステップの順番を入れ替えてもよい。

以上のように本発明の実施の一形態に従えば、第１アーム３３の他端部３３ｂが、基台３２に対して水平方向に離反した状態で、アーム支持手段３９が第１アーム２２を下方から支持する。これによって被搬送物３１を予め定める経路に搬送するにあたって、小さい駆動力を有する第１アーム駆動手段３５および小さい剛性を有する第１アーム３３を用いて、被搬送物３１を基台３２から水平方向に離れた位置に保持することができる。また従来技術のように重量が大きい被搬送物３１を搬送するために、アーム構成を複雑にする必要がない。これによって、アーム支持手段３９を有しない場合に比べて、搬送ロボット３０を小型化することができる。また被搬送物３１を水平方向に遠くに搬送することができる。

複数の搬送ロボット３０を用いて、被搬送物３１を水平方向に順に受け渡して、被搬送物３１を水平方向に搬送する場合、アーム支持手段３９を有しない場合に比べて、一方の搬送ロボットと他方の搬送ロボットとの水平方向間隔を広げることができ、予め定める搬送経路に従って被搬送物３１を移動させるために必要な搬送ロボットの数を低減することができる。

またアーム支持手段３９は、第１アーム３３を支持した状態で挟持片４４，４５によって第１アームを固定する。これによってアーム支持状態で、被搬送物３１を安定して保持することができる。したがって基台３２から水平方向に離反した位置に被搬送物３１を配置した状態で、一方の搬送ロボットから他方の搬送ロボットへの被搬送物の受渡しを行う場合、この受渡し動作を円滑に行うことができる。

また第１アーム駆動手段を制御する制御手段４１を有し、制御手段４１は、第１アーム３３がアーム支持手段３９に支持される状態で、第１アーム３３に与える駆動力を解除する。これによって第１アーム駆動手段３５から第１アーム３３に駆動力を与えない状態で、第１アーム３３の姿勢を維持することができる。これによって搬送ロボット３０のエネルギー消費を低減することができる。とくに第１アーム３３がアーム支持手段３９に支持された状態で、被搬送物３１の受渡し動作が行われることによって、搬送ロボット３０の受渡時のエネルギー消費を低減することができる。このように本発明の搬送ロボット３０は、複数の搬送ロボットによって被搬送物を受け渡して、被搬送物を搬送経路に沿って搬送する搬送ロボットシステムに好適に用いることができる。

また上述した実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば本発明は、アームを支持するアーム支持手段が設けられればよい。したがって搬送ロボットのアーム構成については、上述した構成以外の構成であってもよい。たとえば第２アームの先端に第３アームが連結されてもよい。また実施の形態では、アーム支持手段３９が第１アーム３３について支持する場合について説明したが、アーム支持手段３９が第２アーム３４を支持する構成であってもよい。またアーム支持手段３９は、アームを下方から支持するとしたが、下方以外の方向から支持してもよい。

本発明の実施の一形態である搬送ロボット３０を示す正面図である。 固定構造を示すために搬送ロボットの一部を示す側面図である。 制御手段４１によるアーム支持動作を示すフローチャートである。 従来技術の搬送ロボット２０を示す正面図である。

符号の説明

３０ 搬送ロボット
３１ 被搬送物
３２ 基台
３３ 第１アーム
３４ 第２アーム
３５ 第１アーム駆動手段
３６ 第２アーム駆動手段
３７ 保持手段用駆動手段
３８ 保持手段
３９ アーム支持手段
４４，４５ 挟持片

Claims (3)

1. 基台と、
   一端部が基台に連結され、前記一端部と基台との連結部分を通る水平な軸線まわりに、基台に対して角変位可能に設けられ、前記水平な軸線に垂直に延びる第１アームと、
   基台に対して第１アームを角変位駆動するアーム駆動手段と、
   基台に設けられ、第１アームの他端部が基台に対して水平方向に離反した状態で、前記第１アームの他端部に形成されるアーム当接面を下方から支持するアーム支持手段であって、
   前記アーム当接面に当接する支持当接面が形成され、
   前記第１アームが前記支持当接面に支持された状態で、第１アームを前記水平な軸線方向の両側から挟持することによって前記第１アームを前記支持当接面に固定する固定構造を有するアーム支持手段と、
   一端部が前記第１アームの他端部に連結され、前記水平な軸線に平行な軸線まわりに、前記第１アームに対して角変位可能に設けられる第２アームと、
   第２アームの他端部に連結され、被搬送物を保持する保持手段とを含むことを特徴とする搬送ロボット。
2. 前記第１アームは、基台およびアーム支持手段に対して位置が固定される１つの軸線まわりに角変位可能な１つの部材であることを特徴とする請求項１記載の搬送ロボット。
3. アーム駆動手段は、第１アームがアーム支持手段に支持される状態で、第１アームに与える駆動力を解除または減することを特徴とする請求項１または２記載の搬送ロボット。

Images