JP4770856B2 - 移送用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、台車等の搬送対象物を移送するためのクランプ装置及び移送用ロボットに関する。

図９及び図１０は、従来の移送用ロボットを示す図でり、それぞれ垂直多関節型及び水平多関節型のロボットを示す。垂直多関節型ロボット２００は、床面に接地される土台２０１と、土台２０１にリンク機構（図示せず）を介して取り付けられた支持部２０２と、支持部２０２にリンク機構２０３により垂直方向に回転可動に取り付けられた第１アーム２０４と、第１アーム２０４にリンク機構２０５により垂直方向に回転可動に取り付けられた第２アームと、第２アームにリンク機構２０７により垂直方向に回転可動に取り付けられた保持部２０８と、保持部２０８に取り付けられたピン２０９とを有する。リンク機構２０３、２０５、２０７が回転することで、第１アーム２０４、第２アーム２０６及び保持部２０８が垂直方向に移動する。また、土台２０１と支持部２０２との間に設けられたリンク機構により、支持部２０２が水平方向に回転する。

また、水平多関節型ロボット３００は、床面に接地される土台３０１と、土台３０１に取り付けられたリンク機構３０２と、リンク機構３０２により水平方向に回転可動に取り付けられた第１アーム３０３と、第１アーム３０３にリンク機構３０５により水平方向に回転可動に取り付けられた第２アーム３０６と、第２アーム３０６に接続する、電気線を含むホース３０４と、第２アーム３０６に設けられ垂直方向に上下するシリンダ３０７とを有する。リンク機構３０２、３０５が回転することで、第１アーム３０３、第２アーム３０６が水平方向に移動する。このような水平方向に搬送対象物を搬送する搬送ロボットとしては特許文献１に記載の移送用ロボットが公知である。

ところで、このような移送用ロボットにおいて、従来、重量物を搬送する際のクランプ機構として以下の方式が考えられる。
１）台車に設けられたクランプ穴にハンドピンを挿し固定する方式
２）台車に設けられたクランプ部（バー等）をハンドで挟み込み固定する方式
実用新案登録第３１１５４９７号公報

しかしながら、台車の重さなどのバラツキが大きい状況で上記の方式を採用すると以下の問題が生じる。１）の場合には、ハンドのピンを直動で台車等のクランプ穴に挿す。しかし、ピン先端はテーパーになっているため、台車等のクランプ穴の誘い込みを増やす必要がある。又は、停止精度を上げるため、更なる外部の位置決め機構が必要となる。また、クランプ穴の誘い込みテーパーを増やすことで停止位置などの誤差を吸収できるが、ピンも穴部も大きくなり、スペースに制約がある場合には成立が困難である。

２）の場合は、クランプハンドのストロークが大きくなるため、安全性を考慮する場合には、低推力化するか、又はカバーを取り付け中ればならない。しかしながら、低推力では重量物を固定できない。また、カバーを取り付けるとハンド部が大きくなりスペースに制限がある場合には成立が困難である。

台車等は作業者と共存しているため、作業者又は位置決めのないコンベアに乗って運ばれるため、クランプ位置での停止位置精度が低い。また、更にコンベアなどの位置決め機構を追加すると人と共存するための安全対策も必要となり非常にコストが高くなる。よって、位置精度が低い状態でクランプを行わないといけない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、バラツキが大きくてもクランプすることができるクランプ装置、および台車を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係るクランプ装置は、直動するアクチュエータと、前記アクチュエータの直動方向と直交する方向に伸びるリンクと、リンクの両端に回転可動に取り付けられ、被クランプ部をクランプするツメ部を有するクランプ部とを有し、前記アクチュエータが直動すると共に前記クランプ部が回転して前記被クランプ部をクランプするものである。

本発明においては、アクチュエータが直動してクランプ部が内側から被クランプ部をクランプすることにより、台車等と連結することができる。クランプ部の回転機構により、省スペースでクランプ前の台車位置バラツキや移送側装置のハンド部位置バラツキを大幅に吸収することができる。

本発明に係る移送用ロボットは、土台と、前記土台に設けられたリンク機構と、前記土台に、前記リンク機構により水平方向に回転可動に取り付けられる第１アームと、前記第１アームを前記リンク機構を軸として移動する、当該第１アームの下面に取り付けられたキャスタと、搬送対象物を保持するために前記第１アームの上面に設けられた保持部と、前記保持部の端部に設けられたクランプ装置とを備え、前記リンク機構は、モータと、当該モータによる回転を制御する第１減速機構と、当該第１減速機構に接続し前記第１アームの回動を制御する第２減速機構とを有し、前記クランプ装置は、直動するアクチュエータと、前記アクチュエータの直動方向と直交する方向に伸びるリンクと、リンクの両端に回転可動に取り付けられ、被クランプ部をクランプするツメ部を有するクランプ部と、を有し、前記アクチュエータが直動すると共に前記クランプ部が回転して前記被クランプ部をクランプするものである。

本発明においては、さらに、第１アームの下面にキャスタを取り付けロボットの自重を支えるとともに、リンク機構によりアームを水平方向に回動させることで搬送対象物を搬送するようにしたので、低出力のモータを使用することができる。

本発明によれば、バラツキが大きくてもクランプすることができるクランプ装置、および台車を提供することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、台車等の搬送対象物を移送するためのクランプ装置及び移送用ロボットに適用したものである。

図１及び図２は、本実施の形態にかかるクランプ装置を示す図である。このクランプ装置１０は、後述する移送用ロボットの端部に設けられ、台車と結合するために用いられる。クランプ装置１０は、直動するアクチュエータ１と、アクチュエータ１の直動方向と直交する方向に伸びるリンク２と、リンク２の両端に回転可動に取り付けられ、被クランプ部８をクランプするクランプヅメ３ａを有するクランプ部３と、カバー４とを有する。アクチュエータ１が直動すると共にクランプ部３が回転して被クランプ部８をクランプする。

このクランプ装置は、例えば台車等に２本のクランプバー（被クランプ部）を設けておき、この２本のクランプバーを、クランプ部３が内側から抱え込んで把持する。クランプ前の台車位置バラツキや移動装置側のハンド位置のバラツキを大幅に吸収することができ、容易にクランプバーを把持することができる。

また、本実施の形態におけるアクチュエータ１は、低出力（例えば８０Ｗ以下）とすることができる。このアクチュエータ１は、カバー４に固定されている。そして、アクチュエータ１の先端にはリンク２が設けられている。また、クランプ部３において、クランプヅメ３ａは、支点６を中心に回転可動にカバー４に取り付けられている。クランプヅメ３ａは、リンク２に固定されたピン７と長孔を介して接続されている。このリンク２とクランプ部３の接続点となる長孔部分が力点となり、被クランプ部８とクランプ部３の接点が作用点となっている。

本実施の形態においては、クランプヅメ３ａを回転させ、リンク２に横方向の力を逃がすことにより、アクチュエータ１にかかる負荷を低減し、低推力化することができる。台車車輪と床面との摩擦や、加速時の慣性力等、搬送中はクランプを外そうとする様々な力が働く。そのため、クランプ部のアクチュエータ１には、それらの力に対応する力が必要となる。

ここで、本実施の形態にかかるクランプ装置１０は、回転動作の機構を用いて、直動端（７）を回転動作の力点とし、クランプ部３が支点６を中心に回転可動に設けられているため、アクチュエータ１の低推力化を図ることができる。

また、直動で直接クランプする機構（ピン又はハンド）を使用すると、スペース制約が生じる。テーパーのあるクランプヅメの一方を回転中心とし、直動アクチュエータでクランプヅメを回転動作でクランプする方式で大きな位置バラツキがある台車等もハンドに位置決めさせながらクランプすることが可能となる。

図２及び図３は、クランプ装置の動作の様子を示す図であって、それぞれクランプ前、クランプ後を示す図である。図２の状態から、図３に示すように、アクチュエータ１が直動し、クランプ部３が支点６を基準に回転することで、被クランプ部８をクランプすることができる。

図４乃至図８は、上述のクランプ装置が取り付けられた移送用ロボットを示す図である。移送用ロボット１００は、ベース部１１、リンク部１２ａ、１２ｂ、先端リンク部１３及びクランプ装置１０を有する。ベース部１１を床面に固定し、先端リンク部１３に設けられたクランプ装置１０により台車３１を保持する。そして、リンク部１２ａ、１２ｂ及び先端リンク部１３がそれぞれ水平方向に回転することで台車３１を水平方向に移送することができる。

ベース部１１は、モータ１５ａと、モータ１５ａにより垂直方向を軸として回転する、モータ１５ａの先端に取り付けられた第１減速機構１６ａと、第１減速機構１６ａが取り付けられる土台１７とを有する。本実施の形態における移送用ロボット１００は２次元的な動きのみを行なうように構成することで、モータ１５ａの負荷を軽減することができ、例えば８０Ｗ以下の低出力のものを用いることができる。

リンク部１２ａは、図５に示すように、ベース部１１の第１減速機構１６ａと接続される第２減速機構１８ｂと、第２減速機構１８ｂがその上面片端に取り付けられる第２アームとしてのアーム１９ｂと、モータ１５ｂと、モータ１５ｂによって回転される、アーム１９ｂのもう一方の端部に設けられた第１減速機構１６ｂと、アーム１９ｂを支え移動する、アーム１９ｂの下面に取り付けられたキャスタ２０ｂとを有する。第１減速機構及び第２減速機構は、減速機、ギアボックス、及び歯車等を組み合せ、モータの回転を減速させる機構である。第２減速機構１８ｂも第１減速機構１６ａと同じく垂直方向を軸として水平方向で回転する。モータ１５ａ、第１減速機構１６ａ、及び第２減速機構１８ｂによりリンク機構が構成される。

上記ベース部１１の第１減速機構１６ａがモータ１５ａにより回転され、これにより、第１減速機構１６ａと接続している第２減速機構１８ｂが回転する。なお、第１減速機構１６ａと第２減速機構１８ｂとは互いの歯車が嵌合するよう構成される。第２減速機構１８ｂが回転することでアーム１９ｂが水平方向に回動する。リンク部１２ｂもリンク部１２ａと同様に構成される。

先端リンク部１３は、第２減速機構１８ｄと、第２減速機構１８ｄがその上面片端に取り付けられる第１アームとしてのアーム１９ｄと、モータ１５ｄと、モータ１５ｄにより回転する第１減速機構１６ｄと、アーム１９ｄの下面に取り付けられアーム１９ｄを支持・移動するキャスタ２０ｄとを有する。この先端リンク部１３は、第１減速機構１６ｄに接続するクランプ装置１０を有している。

そして、図７及び図８に示すように、台車３１に取り付けられたクランプバー３３をクランプ装置１０のクランプ部３が内側から外側に開くように回転してクランプすることで、台車３１とクランプ装置１０とが連結される。車輪３２を有する台車３１は、クランプバー３３を設けるのみで、クランプ装置１０が簡単に連結することができる。

本実施の形態においては、省スペースでクランプを行うことができるため、台車等の被クランプ部に、丸棒を配置することで、台車形状、搬送物形状によらず、同機構で人と共存可能な移送用ロボットを実現することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態のみ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の変更が可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態にかかるクランプ装置を示す図である。 クランプ装置の動作の様子を示す図であって、クランプ前を示す図である。 クランプ装置の動作の様子を示す図であって、クランプ後を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるクランプ装置が取り付けられた移送用ロボットを示す図である。 同じく、本発明の実施の形態にかかるクランプ装置が取り付けられた移送用ロボットを示す図である。 同じく、本発明の実施の形態にかかるクランプ装置が取り付けられた移送用ロボットを示す図である。 同じく、本発明の実施の形態にかかるクランプ装置が取り付けられた移送用ロボットを示す図である。 同じく、本発明の実施の形態にかかるクランプ装置が取り付けられた移送用ロボットを示す図である。 従来の垂直多関節型の移送ロボットを示す図である。 従来の水平多関節型の移送ロボットを示す図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ リンク
３ クランプ部
３ａ クランプヅメ
４ カバー
６ 支点
７ ピン
８ 被クランプ部
１０ クランプ装置
１１ ベース部
１２ａ、１２ｂ リンク部
１３ 先端リンク部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ モータ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 減速機構
１７ 土台
１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ 減速機構
１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ アーム
２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ キャスタ
３１ 台車
３２ キャスタ
３３ クランプバー
１００ 移送用ロボット

Claims (2)

1. 土台と、
   前記土台に設けられたリンク機構と、
   前記土台に、前記リンク機構により水平方向に回転可動に取り付けられる第１アームと、
   前記第１アームを前記リンク機構を軸として移動する、当該第１アームの下面に取り付けられたキャスタと、
   搬送対象物を保持するために前記第１アームの上面に設けられた保持部と、
   前記保持部の端部に設けられたクランプ装置とを備え、
   前記リンク機構は、
   モータと、
   当該モータによる回転を制御する第１減速機構と、
   当該第１減速機構に接続し前記第１アームの回動を制御する第２減速機構とを有し、
   前記クランプ装置は、
   直動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータの直動方向と直交する方向に伸びるリンクと、
   リンクの両端に回転可動に取り付けられ、被クランプ部をクランプするツメ部を有するクランプ部と、を有し、
   前記リンクは、固定されたピンを有し、
   前記ツメ部は、前記ピンと接続する長孔と、テーパーのある二つのクランプヅメと、を有し、
   前記アクチュエータが直動すると共に前記クランプ部が回転して前記被クランプ部を内側からクランプし、前記被クランプ部をクランプすると前記リンクと前記被クランプ部とが直線上に配置される移送用ロボット。
2. 前記クランプ部は、前記アクチュエータが直動すると共に、前記ピンと前記長孔の接続点が力点となり、テーパーのあるクランプヅメの一方を作用点として回転して前記被クランプ部をクランプする請求項１記載の移送用ロボット。

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