特許 6774633 ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774633

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/00 E

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-141377(P2017-141377)

(22)【出願日】2017年7月20日

(65)【公開番号】特開2019-18320(P2019-18320A)

(43)【公開日】2019年2月7日

【審査請求日】2019年1月24日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】110003096

【氏名又は名称】特許業務法人第一テクニカル国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今野 剛志

(72)【発明者】

【氏名】石岡 圭悟

(72)【発明者】

【氏名】三浦 弘信

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 毅

【審査官】 松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１２５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１０９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７６８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８５１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４３４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２２６１３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１２１１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４８６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６４４８９７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

Ｂ０５Ｂ １２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース、及び、前記ベースに対して第１旋回軸周りに旋回するロボットアームを備え、ワークに対して所定の作業を行う作業ロボットと、
前記作業ロボットの下部に配置され、前記ワークを第２旋回軸周りに旋回させて前記作業ロボットによる作業位置に供給するワーク供給装置と、
前記作業ロボットと前記ワーク供給装置とを結合し、前記第１旋回軸が前記第２旋回軸に対して交差するように前記作業ロボットを支持する支持部材と、を有し、
前記支持部材は、
前記第２旋回軸が内側を通るように貫通穴が形成され、前記ワーク供給装置に連結されたベース部と、
前記第１旋回軸が内側を通るように開口部が形成され、前記作業ロボットの前記ベースに連結された連結部と、
前記第２旋回軸に対して当該第２旋回軸に垂直な方向且つ前記作業位置から離れる方向に所定距離だけずれた位置に立設され、前記ベース部と前記連結部とを連結する支柱と、を有し、
前記貫通穴を介して前記ワーク供給装置より導入され前記開口部を介して前記作業ロボットに導出されるケーブル又はチューブが配設されるスペースを内部に有する
ことを特徴とするロボットシステム。

【請求項2】

前記支持部材は、
前記ワーク供給装置と結合される部分の、前記作業位置と前記第２旋回軸とを結ぶ方向の幅が、前記作業ロボットと結合される部分の、前記作業位置と前記第２旋回軸とを結ぶ方向の幅よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記ケーブルは前記ロボットアームの給電ケーブルを含み、
前記支持部材の前記スペースに配置され、前記給電ケーブルを保持する保持部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記ワーク供給装置は、
前記ワークが載置されるテーブルを備えた少なくとも１つのアームと、
前記アームを前記第２旋回軸周りに回転させる回転装置と、
前記回転装置の中心部に配置され、前記給電ケーブルが挿通される中空部と、を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記支持部材に配置され、前記作業ロボットが前記所定の作業を行う際に駆動される機器をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記支持部材は、
前記第１旋回軸と前記第２旋回軸との角度が略９０°となるように前記作業ロボットを支持する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記作業ロボットは、
前記ワークに対して塗装作業を行う塗装ロボットである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、加工対象物であるワークを加工ブースに搬送可能で、かつ、加工ブースの内部においてワークを加工可能な加工設備が記載されている。この加工設備は、加工ブースの内部に設けられる加工装置と、ワークを載置可能なターンテーブルと、旋回アームによりターンテーブルを旋回することによりワークを加工ブースの外部から内部へと搬送可能な搬送手段とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−４３４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記加工設備においては、ワークを加工ブースの外部から内部へと搬送可能とするために、旋回アームはブースの大きさに応じた所定の長さを有する。一方で、加工設備においては省スペース化が要望されている。このため、搬送手段の上部に設けられる加工装置を小型化した場合、旋回アームの長さに比べて可動範囲が狭くなり、ワークに対して適正に加工を実行できなくなる可能性がある。

【0005】

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ワークに対して適正に作業を行うことができ、且つ、小型化が可能なロボットシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ベース、及び、前記ベースに対して第１旋回軸周りに旋回するロボットアームを備え、ワークに対して所定の作業を行う作業ロボットと、前記作業ロボットの下部に配置され、前記ワークを第２旋回軸周りに旋回させて前記作業ロボットによる作業位置に供給するワーク供給装置と、前記作業ロボットと前記ワーク供給装置とを結合し、前記第１旋回軸が前記第２旋回軸に対して交差するように前記作業ロボットを支持する支持部材と、を有するロボットシステムが適用される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ワークに対して適正に作業を行うことができ、且つ、小型化が可能なロボットシステムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係るロボットシステムの全体構成の一例を表す説明図である。

【図2】作業ロボットを支持する支持部材の構成の一例を表す斜視図である。

【図3】第１の比較例のロボットシステムにおける作業ロボットの可動範囲の一例を表す説明図である。

【図4】第２の比較例のロボットシステムにおける作業ロボットの可動範囲の一例を表す説明図である。

【図5】実施形態のロボットシステムにおける作業ロボットの可動範囲の一例を表す説明図である。

【図6】塗料チューブの配設位置をロボットアームの内周側とした変形例におけるロボットシステムの全体構成の一例を表す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、ロボットシステム等の構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を適宜使用する場合があるが、ロボットシステム等の各構成の位置関係を限定するものではない。

【0010】

＜１．ロボットシステムの構成＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係るロボットシステム１の構成の一例について説明する。

【0011】

図１に示すように、ロボットシステム１は、作業ロボット２と、ワーク供給装置３と、支持部材４とを有する。

【0012】

（１−１．作業ロボットの構成）
図１に示すように、作業ロボット２は、ロボットアーム７の先端に塗装ガン１６を有する塗装ロボットである。作業ロボット２は、ワーク供給装置３の上部に設置された支持部材４により、ロボットアーム７が前方向に突出するように横倒しの姿勢で支持されている。

【0013】

作業ロボット２は、ベース６と、ベース６に対しＳ軸ＡｘＳ（第１旋回軸に相当）周りに旋回するロボットアーム７とを備える。ベース６は、Ｓ軸ＡｘＳがワーク供給装置３の旋回軸ＡｘＦに対して交差する方向（本実施形態では略９０°となる方向）となるように、支持部材４の上部に設置されている。

【0014】

ロボットアーム７は、この例では、６つの可動部を有しており、６軸垂直多関節型の単腕ロボットとして構成されている。なお、本明細書では、ロボットアーム７の各可動部におけるベース６側の端を当該可動部の「基端」、ベース６とは反対側の端を当該可動部の「先端」と定義する。ロボットアーム７は、旋回ヘッド８と、第１腕部９と、第２腕部１１と、３つの可動部を備えた手首部１２とを有する。

【0015】

旋回ヘッド８は、ベース６に、上記Ｓ軸ＡｘＳ周りに旋回可能に支持されている。旋回ヘッド８は、ベース６又は旋回ヘッド８に収容されたモータ（図示せず）の駆動により、ベース６に対しＳ軸ＡｘＳ周りに旋回する。

【0016】

第１腕部９は、旋回ヘッド８の先端部に、Ｓ軸ＡｘＳに直交する回転軸であるＬ軸ＡｘＬ周りに回転可能に支持されている。第１腕部９は、旋回ヘッド８との間の関節部近傍に設けられたモータ（図示せず）の駆動により、旋回ヘッド８の先端部に対しＬ軸ＡｘＬ周りに回転する。

【0017】

第２腕部１１は、第１腕部９の先端部に、Ｌ軸ＡｘＬに平行な回転軸であるＵ軸ＡｘＵ周りに回転可能に支持されている。第２腕部１１は、第１腕部９との間の関節部近傍に設けられたモータ（図示せず）の駆動により、第１腕部９の先端部に対しＵ軸ＡｘＵ周りに回転する。

【0018】

手首部１２は、第２腕部１１の先端部に連結されている。手首部１２は、第１手首可動部１３と、第２手首可動部１４と、第３手首可動部１５とを有する。

【0019】

第１手首可動部１３は、第２腕部１１の先端部に、Ｕ軸ＡｘＵに直交する回転軸であるＲ軸ＡｘＲ周りに回転可能に支持されている。第１手首可動部１３は、第２腕部１１との間の関節部近傍に配置されたモータ（図示せず）の駆動により、第２腕部１１の先端部に対しＲ軸ＡｘＲ周りに回転可能である。

【0020】

第２手首可動部１４は、第１手首可動部１３の先端部に、Ｒ軸ＡｘＲに直交する回転軸であるＢ軸ＡｘＢ周りに回転可能に支持されている。第２手首可動部１４は、第１手首可動部１３に配置されたモータ（図示せず）の駆動により、第１手首可動部１３の先端部に対しＢ軸ＡｘＢ周りに回転する。

【0021】

第３手首可動部１５は、第２手首可動部１４の先端部に、Ｂ軸ＡｘＢに直交する回転軸であるＴ軸ＡｘＴ周りに回転可能に支持されている。第３手首可動部１５は、上記第１手首可動部１３に配置されたモータ（図示せず）の駆動により、第２手首可動部１４の先端部に対しＴ軸ＡｘＴ周りに回転する。第３手首可動部１５の先端には、エンドエフェクタとして塗装ガン１６がホルダ１６ａを介して取り付けられている。

【0022】

作業ロボット２は、取り付けられるエンドエフェクタの種類によって、例えば、塗装、溶接、組立、加工等、多種多様な用途に使用することが可能である。本実施形態では、第３手首可動部１５の先端に塗装ガン１６が取り付けられ、作業ロボット２は塗装用途に使用される。

【0023】

なお、上述した作業ロボット２の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、ロボットアーム７の各可動部の回転軸方向は、上記方向に限定されるものではなく、他の方向であってもよい。また、手首部１２やロボットアーム７の可動部の数は、それぞれ３つ及び６つに限定されるものではなく、他の数であってもよい。

【0024】

（１−２．ワーク供給装置の構成）

【0025】

図１に示すように、ワーク供給装置３は、作業ロボット２の下部に配置され、塗装対象であるワークＷを床ＦＬに垂直な旋回軸ＡｘＦ（第２旋回軸に相当）の周りに旋回させて、交換位置Ａｒ２から作業ロボット２による作業位置Ａｒ１に供給する。

【0026】

ワーク供給装置３は、ベース部３９と、２つのアーム３４と、回転装置３５と、支持台３６とを有する。

【0027】

ベース部３９には、支持部材４のベース板４１が設置される。２つのアーム３４には、ワークＷが載置されるテーブル３３がそれぞれ設けられている。２つのアーム３４は、ベース部３９に対して回転可能に構成されており、旋回軸ＡｘＦ周りに１８０°間隔で配置され、ベース部３９から外周方向に延設されている。回転装置３５は、２つのアーム３４を旋回軸ＡｘＦ周りに回転させる。支持台３６は、回転装置３５の下部に配置され、床ＦＬに設置される。

【0028】

ベース部３９、回転装置３５及び支持台３６は、中空部３８を有している。中空部３８には、作業ロボット２に電力を供給する給電ケーブル５１、塗料の色替えを行うためのカラーチェンジバルブ（ＣＣＶ）５４に色ごとに塗料を供給する塗料チューブ５２、作業ロボット２内を掃気するためのエアホース５３等が挿通され、ワーク供給装置３の上方に引き出される。塗料チューブ５２は色数に応じた数（単数でも複数でもよい）だけ設置されており、カラーチェンジバルブ５４と反対側の端部は各色の塗料タンク５７等（図示を省略しているが、ポンプ等を含む）に接続されている。エアホース５３は、往路と復路の２本で構成されており（図１、図６では簡略化して１本で図示）、作業ロボット２と反対側の端部は圧力スイッチボックス３１に接続されている。また、給電ケーブル５１の作業ロボット２と反対側の端部は、ロボットコントローラ３２に接続されている。

【0029】

ワーク供給装置３は、２つのアーム３４を旋回軸ＡｘＦ周りに旋回させることによって、ワークＷを、例えば塗装ブースの内部（防爆領域）に位置する作業位置Ａｒ１と、例えば塗装ブースの外部（非防爆領域）に位置する交換位置Ａｒ２との間で移送する。ワークＷは、作業位置Ａｒ１において作業ロボット２により塗装される。また塗装済みのワークＷは、交換位置Ａｒ２において塗装前の新たなワークＷに交換される。

【0030】

なお、上述したワーク供給装置３の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、アーム３４の数は２本（１８０°間隔）に限定されるものではなく、１本（３６０°間隔）としてもよいし、３本（１２０°間隔）又は４本（９０°間隔）以上としてもよい。

【0031】

（１−３．支持部材の構成）
図１に示すように、支持部材４は、ワーク供給装置３の上部に立設され、作業ロボット２とワーク供給装置３とを結合する。図２に示すように、支持部材４は、ベース板４１と、２本の支柱４２と、２枚の側板４３と、保持部材４４と、連結板４７とを有する。

【0032】

ベース板４１は、上下方向に貫通する貫通穴４８を有する。ベース板４１は、ワーク供給装置３のベース部３９の上部に設置され、貫通穴４８は、ベース部３９及び回転装置３５等に形成された中空部３８に連通する。中空部３８に挿通された上記給電ケーブル５１、塗料チューブ５２及びエアホース５３は、貫通穴４８を通ってベース板４１の上方に引き出される。

【0033】

２本の支柱４２は、例えば角柱状の部材であり、ベース板４１の上面の後側に左右方向に所定の間隔を開けて立設されている。図１に示すように、２本の支柱４２の中心軸ＡｘＣは、ワーク供給装置３の旋回中心である旋回軸ＡｘＦに対して当該旋回軸ＡｘＦに垂直な方向（この例では後方向）に所定距離Ｌだけずれている。これにより、支柱４２を旋回軸ＡｘＦに立設した場合に比べて作業ロボット２の設置位置を後方にずらすことができ、作業ロボット２の可動範囲が作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷに適合するように、作業ロボット２の設置位置を最適化している。

【0034】

図２に示すように、２枚の側板４３は、ベース板４１の左右の側面と、２本の支柱４２の左右の側面にそれぞれ取り付けられている。各側板４３は、中間部４３ａと、中間部４３ａの下方に形成された連結部４３ｂと、中間部４３ａの上方に形成された搭載部４３ｃとを有する。連結部４３ｂは、下方に向けて円弧状に前後方向の幅が拡大されており、支柱４２の側面とベース板４１の側面とを連結する。搭載部４３ｃは、上方に向けて前後方向の幅が拡大されており、作業ロボット２が塗装作業を行う際に駆動される機器が搭載される。本実施形態では、２枚の側板４３のうちの一方の側板４３、この例では右側の側板４３の搭載部４３ｃに、塗装作業の際に駆動される機器として、塗料の色替えを行うためのカラーチェンジバルブ（ＣＣＶ）５４と、塗料の噴射圧力を調節するためのエアオペレートバルブ（ＡＯＰＲ）５６とが配置されている。なお、図２では塗料チューブ５２やエアホース５３等の図示を省略している。

【0035】

保持部材４４は、例えば矩形状の板部材であり、２本の支柱４２の前面の高さ方向略中間位置に取り付けられている。保持部材４４は、後側の背面に設置された図示しないクランプ部により給電ケーブル５１やエアホース５３等を保持（クランプ）する。

【0036】

連結板４７は、例えば矩形状の板部材であり、２枚の側板４３の搭載部４３ｃ間を連結する。図１に示すように、連結板４７には作業ロボット２のベース６が設置される。連結板４７には、給電ケーブル５１やエアホース５３等を挿通するための開口部４７ａが形成されており、給電ケーブル５１やエアホース５３等が支持部材４から作業ロボット２内に導入される。

【0037】

上記構成である支持部材４において、給電ケーブル５１は次のように配設される。図２に示すように、ベース板４１上に引き出された給電ケーブル５１は、２枚の側板４３の連結部４３ｂ間において後方向に屈曲され、支柱４２間の隙間Ｓに導入される。隙間Ｓ内を上方に向かって配設された給電ケーブル５１は、保持部材４４により保持される。隙間Ｓ内をさらに上方に向かって配設された給電ケーブル５１は、２枚の側板４３の搭載部４３ｃ間において前方向に屈曲され、連結板４７の開口部４７ａを通って作業ロボット２のベース６内に導入される。給電ケーブル５１は、図示しないコネクタを介してロボットアーム７の各関節部のモータと接続される。なお、図２では図示を省略しているが、エアホース５３の配設も上記給電ケーブル５１と同様である。

【0038】

一方、塗料チューブ５２は次のように配設される。図１に示すように、ベース板４１上に引き出された塗料チューブ５２は、２枚の側板４３の連結部４３ｂ間において後方向に屈曲されると共に、右側の側板４３の外面に導かれる。右側の側板４３の外面上を上方に向かって配設された塗料チューブ５２は、搭載部４３ｃの外面に設置されたカラーチェンジバルブ５４に接続される。カラーチェンジバルブ５４の一次側には色ごとに単数または複数の塗料チューブ５２が接続されるが、カラーチェンジバルブ５４の二次側には一本の塗料チューブ５５が接続される。この塗料チューブ５５は、エアオペレートバルブ５６に接続され、その後、ロボットアーム７の外周側を引き回すように配設されて塗装ガン１６に接続される。塗料チューブ５５は、複数のブラケット５８、例えばロボットアーム７の第１腕部９の外側（上側）に設けられたブラケット５８と、手首部１２の第１手首可動部１３の外側（前側）に設けられたブラケット５８とにより支持される。

【0039】

なお、上述した支持部材４の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、側板４３に塗料チューブ５２を保持する保持部材を設けてもよい。また例えば、カラーチェンジバルブ５４とエアオペレートバルブ５６を左右の側板４３に分けて配置してもよい。また例えば、塗料チューブ５２を給電ケーブル５１と共に支柱４２間の隙間Ｓに配設してもよい。この場合、カラーチェンジバルブ５４とエアオペレートバルブ５６を例えば搭載部４３ｃの内側に配置してもよい。また、側板４３の搭載部４３ｃに搭載される機器として、上記カラーチェンジバルブ５４やエアオペレートバルブ５６以外の機器、例えばフラッシャブルギヤポンプ（ＦＧＰ）等を搭載してもよい。

【0040】

なお、以上では説明を省略したが、カラーチェンジバルブ５４、エアオペレートバルブ５６及び塗装ガン１６には、それぞれの動作をエア圧のＯＮ／ＯＦＦでコントロールするためのコントロールエア用のチューブ（図示省略）が接続されている。これらのチューブについても、上記給電ケーブル５１又は塗料チューブ５２と同様に配設してもよい。

【0041】

また、カラーチェンジバルブ５４やエアオペレートバルブ５６を支持部材４上に配置せずに、塗装ブースの内部（防爆領域）の別の場所（塗装ブースの内壁面等）に配置してもよい。

【0042】

また、支持部材４を一部材で構成するのではなく、例えば上下方向に搭載部４３ｃ、中間部４３ａ、連結部４３ｂで分割する等、複数の部材で構成してもよい。

【0043】

＜２．ロボットシステムにおける作業ロボットの可動範囲＞
次に、図３〜図５を用いて、比較例のロボットシステム及び本実施形態のロボットシステムにおける作業ロボットの可動範囲の一例について説明する。

【0044】

（２−１．大型の作業ロボットを設置する場合）
図３は、第１の比較例のロボットシステム１Ａにおける作業ロボット２Ａの可動範囲の一例を表す説明図である。

【0045】

図３に示すように、ロボットシステム１Ａでは、ワーク供給装置３の上部に作業ロボット２Ａが支持部材を介さずに設置されている。作業ロボット２Ａは、本実施形態の作業ロボット２よりも大型のロボットである。作業ロボット２Ａのロボットアーム７Ａは、本実施形態の作業ロボット２の第１腕部９、第２腕部１１及び第１手首可動部１３よりもリーチがそれぞれ長い、第１腕部９Ａ、第２腕部１１Ａ及び第１手首可動部１３Ａを有している。なお、作業ロボット２Ａのその他の構成は作業ロボット２と同様であるので、説明を省略する。

【0046】

第１の比較例では、ロボットアーム７Ａの全長が長いため、作業ロボット２Ａの可動範囲Ｈ１は比較的広く、作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷの全範囲をカバーすることができる。したがって、作業ロボット２ＡはワークＷの全範囲に対して適正に塗装作業を行うことができる。しかしながら、第１の比較例では、作業ロボット２Ａが大型であることからロボットシステム１Ａが大型化し、設置スペースの増大等を招く可能性がある。

【0047】

（２−２．小型の作業ロボットを支持部材を介さずに設置する場合）
図４は、第２の比較例のロボットシステム１Ｂにおける作業ロボット２の可動範囲の一例を表す説明図である。

【0048】

図４に示すように、ロボットシステム１Ｂでは、ワーク供給装置３の上部に作業ロボット２が支持部材を介さずに設置されている。作業ロボット２は、本実施形態の作業ロボット２と同じロボットであり、上記第１比較例の作業ロボット２Ａよりも小型のロボットである。すなわち、作業ロボット２のロボットアーム７は、上記第１比較例の作業ロボット２Ａの第１腕部９Ａ、第２腕部１１Ａ及び第１手首可動部１３Ａよりもリーチがそれぞれ短い、第１腕部９、第２腕部１１及び第１手首可動部１３を有している。なお、作業ロボット２のその他の構成は本実施形態の作業ロボット２と同様であるので、説明を省略する。

【0049】

第２の比較例では、上記第１の比較例に比べて作業ロボット２が小型であることから、ロボットシステム１Ｂを小型化でき、省スペース化できる。しかしながら、ロボットアーム７の全長が短いため、作業ロボット２の可動範囲Ｈ２は比較的狭く、作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷの全範囲をカバーすることができない。したがって、作業ロボット２はワークＷの全範囲に対して適正に塗装作業を行うことができない可能性がある。

【0050】

（２−３．小型の作業ロボットを支持部材を介して設置する場合）
図５は、本実施形態のロボットシステム１における作業ロボット２の可動範囲の一例を表す説明図である。

【0051】

図５に示すように、ロボットシステム１では、ワーク供給装置３の上部に支持部材４を介して作業ロボット２を設置する。支持部材４は、作業ロボット２のＳ軸ＡｘＳがワーク供給装置３の旋回軸ＡｘＦに対して略９０°で交差する姿勢となるように、作業ロボット２を所定の高さ位置に支持する。また、支持部材４（支柱４２の中心軸ＡｘＣ）は、旋回軸ＡｘＦに対して当該旋回軸ＡｘＦに垂直な方向に所定距離Ｌだけずれた位置に立設されている。これにより、作業ロボット２の高さ方向（上下方向）の位置及び水平方向（前後方向）の位置を、作業ロボット２の可動範囲Ｈ０が作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷの全範囲をカバーできるように、最適化できる。また、作業ロボット２が動作不可能な領域Ａｒ３（ロボットアーム７の懐近傍の領域）を上方向に移動させ、ワークＷから離間させることができる。

【0052】

以上のように、本実施形態では、作業ロボット２が小型であることからロボットシステム１を小型化でき、省スペース化できる。さらに、作業ロボット２の設置位置及び姿勢を最適化することにより、可動範囲Ｈ０をワークＷに適合させ、作業ロボット２はワークＷの全範囲に対して適正に塗装作業を行うことができる。

【0053】

＜３．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のロボットシステム１は、ベース６、及び、ベース６に対してＳ軸ＡｘＳ周りに旋回するロボットアーム７を備え、ワークＷに対して塗装作業を行う作業ロボット２と、作業ロボット２の下部に配置され、ワークＷを旋回軸ＡｘＦ周りに旋回させて作業ロボット２による作業位置Ａｒ１に供給するワーク供給装置３と、作業ロボット２とワーク供給装置３とを結合し、Ｓ軸ＡｘＳが旋回軸ＡｘＦに対して交差するように作業ロボット２を支持する支持部材４とを有する。これにより、次の効果を奏する。

【0054】

すなわち、ワーク供給装置３の上部に作業ロボット２を備えたロボットシステム１においては、ワークＷを交換位置Ａｒ２（例えば塗装ブースの外部）から作業位置Ａｒ１（例えば塗装ブースの内部）へと搬送可能とするために、ワーク供給装置３のアーム３４（旋回アーム）は搬送距離に応じた所定の長さを有する。一方で、ロボットシステム１においては省スペース化が要望されている。このため、ワーク供給装置３の上部に設けられる作業ロボット２を小型化した場合、上述した第２比較例（図４）のように、アーム３４の長さに比べて作業ロボット２の可動範囲Ｈ２が狭くなり、ワークＷに対して適正に作業を実行できなくなる可能性がある。

【0055】

本実施形態によれば、ワーク供給装置３の上部に支持部材４を立設し、作業ロボット２のＳ軸ＡｘＳがワーク供給装置３の旋回軸ＡｘＦに対して交差する姿勢となるように、支持部材４により作業ロボット２を支持する。これにより、作業ロボット２を小型化した場合でも、作業ロボット２の可動範囲Ｈ０が作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷに適合するように作業ロボット２の設置位置や姿勢を最適化することができる。したがって、ワークＷに対して適正に作業を行うことができ、且つ、小型化が可能なロボットシステム１を実現できる。

【0056】

また、本実施形態によれば、作業ロボット２、ワーク供給装置３及び支持部材４が一体的に連結されている。これにより、例えば作業ロボット２とワーク供給装置３とを別々に設置する場合に比べて、作業ロボット２の支持部材４の設計、製作等に要する工数を削減できると共に、設置作業（位置決め作業等）に要する工数を削減でき、コストを大幅に削減できる。

【0057】

また、本実施形態では特に、支持部材４（支柱４２の中心軸ＡｘＣ）は、旋回軸ＡｘＦに対して当該旋回軸ＡｘＦに垂直な方向に所定距離Ｌだけずれた位置に立設されている。

【0058】

これにより、作業ロボット２の可動範囲Ｈ０が作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷに適合するように作業ロボット２の水平方向（旋回軸ＡｘＦに垂直な方向）の位置を最適化することができる。

【0059】

また、本実施形態では特に、ロボットシステム１は、支持部材４に配置され、ロボットアーム７の給電ケーブル５１を保持する保持部材４４を有する。

【0060】

これにより、支持部材４の中間部分で給電ケーブル５１を保持できるので、ケーブル５１の揺れや振動を抑制できると共に、摩擦や衝突による摩耗や損傷等を抑制できる。

【0061】

また、本実施形態では特に、ワーク供給装置３は、ワークＷが載置されるテーブル３３を備えた少なくとも１つのアーム３４と、アーム３４を旋回軸ＡｘＦ周りに回転させる回転装置３５と、回転装置３５の中心部に配置され、給電ケーブル５１や塗料チューブ５２等が挿通される中空部３８とを有する。

【0062】

これにより、給電ケーブル５１や塗料チューブ５２等と回転するアーム３４とが干渉するのを防止できる。また、支持部材４に沿って配置した給電ケーブル５１や塗料チューブ５２等をそのままワーク供給装置３の中空部３８を通して下方に引き回すことができるので、ケーブルやチューブのレイアウトをシンプル化できる。

【0063】

また、本実施形態では特に、ロボットシステム１は、支持部材４に配置され、作業ロボット２が塗装作業を行う際に駆動される機器（カラーチェンジバルブ５４やエアオペレートバルブ５６）を有する。これにより、次の効果を奏する。

【0064】

すなわち、作業ロボット２が塗装作業を行う際に駆動される機器の中には、ロボットアーム７の近傍に配置するのが望ましい機器がある。しかし、作業ロボット２を小型化した場合、ロボットアーム７の可搬重量の制約によりそのような機器をロボットアーム７に取り付けることができない場合がある。

【0065】

本実施形態によれば、上記機器を支持部材４に設けるので、作業ロボット２を小型化した場合でも、上記機器の重量によらずにロボットアーム７の近傍に配置することができる。

【0066】

また、カラーチェンジバルブ５４を支持部材４に設けることにより、例えばカラーチェンジバルブ５４をワーク供給装置３や床ＦＬ等に設ける場合に比べて、塗装ガン１６に近づけることができる。これにより、塗料の色替えを行う際の排出塗料やシンナーの量を低減できるので、ランニングコストを削減できると共に、環境への負荷を低減できる。また、エアオペレートバルブ５６を支持部材４に設けることにより、塗料の吐出量をより精度良く制御することができる。

【0067】

また、本実施形態では特に、支持部材４は、Ｓ軸ＡｘＳと旋回軸ＡｘＦとの角度が略９０°となるように作業ロボット２を支持する。これにより、次の効果を奏する。

【0068】

すなわち、一般に作業ロボット２は正面方向に広い可動範囲を備える。本実施形態によれば、作業ロボット２をＳ軸ＡｘＳと旋回軸ＡｘＦとの角度が略９０°となるような姿勢とすることで、作業ロボット２の正面方向にワークＷを位置させることができる。したがって、作業ロボット２の可動範囲Ｈ０を作業位置Ａｒ１に供給されたワークＷに適合させることが容易となる。

【0069】

また、本実施形態では特に、作業ロボット２は、ワークＷに対して塗装作業を行う塗装ロボットである。

【0070】

これにより、ワークＷに対して適正に塗装作業を行うことができ、且つ、小型化が可能な塗装ロボットシステムを実現できる。

【0071】

＜４．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

【0072】

（４−１．塗料チューブを内周側に配設する場合）
上記実施形態では、塗料チューブ５５をロボットアーム７の外周側を引き回すように配設して塗装ガン１６に接続したが、塗料チューブ５５をロボットアーム７の内周側を引き回すように配設して塗装ガン１６に接続してもよい。本変形例のロボットシステム１Ｃの全体構成の一例を図６に示す。

【0073】

図６に示すように、ロボットシステム１Ｃでは、エアオペレートバルブ５６に接続された塗料チューブ５５は、ロボットアーム７の内周側を引き回すように配設されて塗装ガン１６に接続される。塗料チューブ５５は、複数のブラケット５８、例えばロボットアーム７の第１腕部９の内側（下側）に設けられたブラケット５８と、手首部１２の第１手首可動部１３の内側（後側）に設けられたブラケット５８とにより支持される。ロボットシステム１Ｃのその他の構成は上記実施形態のロボットシステム１と同様であるので説明を省略する。

【0074】

本変形例によれば、上記実施形態に比べて塗料チューブ５５の全長を短縮できる。これにより、カラーチェンジバルブ５４により塗料の色替えを行う際の排出塗料やシンナーの量をさらに低減できるので、ランニングコストの削減効果、環境への負荷の低減効果をさらに高めることができる。

【0075】

（４−２．その他）
上記実施形態では、作業ロボット２が所定の作業として塗装を行う場合を一例に説明したが、作業ロボット２は、塗装以外の作業、例えば溶接、部品の組立、切削などの加工等を行ってもよい。

【0076】

また、支持部材４による作業ロボット２の支持姿勢は、Ｓ軸ＡｘＳと旋回軸ＡｘＦとの角度が略９０°となる姿勢に限定されるものではなく、９０°以外となる姿勢（例えば７０°、８０°等）でもよい。

【0077】

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

【0078】

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

【0079】

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

【符号の説明】

【0080】

１ ロボットシステム
１Ｃ ロボットシステム
２ 作業ロボット
３ ワーク供給装置
４ 支持部材
６ ベース
７ ロボットアーム
３３ テーブル
３４ アーム
３５ 回転装置
３８ 中空部
４４ 保持部材
５１ 給電ケーブル
５４ カラーチェンジバルブ（機器の一例）
５６ エアオペレートバルブ（機器の一例）
Ａｒ１ 作業位置
ＡｘＳ Ｓ軸（第１旋回軸）
ＡｘＦ 旋回軸（第２旋回軸）
Ｗ ワーク
Ｌ 所定距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】