(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下では、ロボットが6軸のいわゆる垂直多関節ロボットである場合について主に説明するが、ロボットの軸数や軸構成についてはこれに限られない。
【0010】
また、以下に示す実施形態では、「直交」、「垂直」、「平行」、「鉛直」、「対称」あるいは「重なる」といった表現を用いるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。
【0011】
まず、実施形態に係るロボット10の概要について
図1を用いて説明する。
図1は、実施形態に係るロボット10の概要を示す図である。なお、
図1では、ロボット10における基部10Bの形状を主に示しており、多関節アーム10ARについては取り付け部分を破線で示すにとどめ、具体的な形状の記載を省略している。なお、ロボット10全体の例については
図9を用いて後述することとする。
【0012】
また、
図1には、説明をわかりやすくするために、鉛直上向きが正方向であるZ軸、基部10Bの背面側が負方向で正面側が正方向であるY軸を含む3次元の直交座標系を図示している。なお、X軸は基部10Bの背面側からみて「左側」を負方向、「右側」を正方向とする。以下では、「左側」または「右側」と記載することがある。また、かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
【0013】
図1に示すように、実施形態に係るロボット10における基部10Bは、本体部100と、一対のブラケット200(第1ブラケット200Aおよび第2ブラケット200B)とを含む。
【0014】
本体部100は、多関節アーム10ARの基端側を支持するとともに、設置面Sである床面SFまたは壁面SWに一対のブラケット200を介して固定される。一対のブラケット200は、本体部100の被支持面をそれぞれ支持するとともに、本体部100を設置面Sに対して固定する。なお、
図1では、多関節アーム10ARを上面101で支持する場合を示したが、上面101以外で支持することとしてもよい。
【0015】
このように、基部10Bは、一対のブラケット200を本体部100から分離し、一対のブラケット200をお互いに入れ替えて本体部100へ取り付けることで、設置面Sを床面SFまたは壁面SWに切り替える。
【0016】
ここで、本体部100は、対向する側面102(側面102Aおよび側面102B)にブラケット200から支持される被支持面をそれぞれ有する。また、2つの被支持面は、それぞれ、YZ平面と平行である。つまり、2つの被支持面は、お互いに平行である。なお、
図1には、壁面SW側の背面103、床面SF側の底面104を併せて示している。また、被支持面の具体例については
図2等を用いて後述する。
【0017】
一方、一対のブラケット200は、本体部100の側面102における被支持面に固定される第1面201(
図4参照)と、第1面201に垂直で設置面Sに固定される第2面202(
図4参照)とを有している。また、一対のブラケット200は、第1面201同士を重ね合わせた姿勢において第1面201についてお互いに面対称な形状を有する。なお、第1面201および第2面202の詳細については
図4等を用いて後述する。
【0018】
図1の上段には、本体部100の右側に第1ブラケット200Aを、左側に第2ブラケット200Bを、それぞれ固定することで、基部10Bを床面SFに設置可能とした基部10B1を示している。また、
図1の下段には、本体部100の右側に第2ブラケット200Bを、左側に第1ブラケット200Aを、それぞれ固定することで、基部10Bを壁面SWに設置可能とした基部10B2を示している。
【0019】
また、本体部100および一対のブラケット200は、一対のブラケット200をお互いに入れ替え可能とする固定部500を備える。なお、固定部500の具体例については、
図2、
図4等を用いて後述する。
【0020】
まず、
図1の上段に示した基部10B1について説明する。固定部500は、床面SFと壁面SWとの対称面PSに沿う第1向きD1に、本体部100と、一対のブラケット200との相対姿勢を拘束する。ここで、床面SFと壁面SWとの角度が90度の場合、床面SFと対称面PSとの角度αは、90度の半分である45度である。
【0021】
このような第1向きD1とすることで、本体部100の被加工領域を背面103と底面104との角部に集約することができるので、本体部100の側面を有効利用することができる。たとえば、本体部100の側面におけるコネクタ等の配置領域を確保することができる。
【0022】
固定部500は、本体部100と一対のブラケット200との相対姿勢を第1向きD1に拘束する。なお、側面102A側が固定部500Aであり、側面102B側が固定部500Bである。
【0023】
本実施形態では、第1向きD1が、
図1に示した対称面PSに沿う場合について説明するが、床面SFと壁面SWとの対称面としては、
図1に示した対称面PSの他に、対称面PSに垂直な面がある。したがって、第1向きを対称面PSに垂直な面に沿わせることとしてもよい。なお、この場合には、
図1に示した角度αは、135度(45度+90度)となる。
【0024】
次に、
図1の下段に示した基部10B2について説明する。なお、上段に示した基部10B1で既に説明した内容については適宜省略する。また、基部10B2では、基部10B1に示した多関節アーム10ARの記載を省略している。
【0025】
図1の下段に示したように、上段に示した一対のブラケット200を入れ替えると、設置面Sを、壁面SWとすることができる。つまり、設置面Sを床面SFから壁面SWへ切り替えることができる。また、再度、一対のブラケット200を入れ替えると、設置面Sを壁面SWから床面SFへ切り替えることができる。
【0026】
このように、設置用の一対のブラケット200を本体部100から分離し、一対のブラケット200をお互いに入れ替えることで、本体部100の姿勢を保持しつつ、床面SFにも壁面SWにもロボット10を設置可能とすることができる。
【0027】
また、本体部100の設置精度を高める加工面を、対向する側面102の被支持面に限定することができる。これにより、本体部100の形状の自由度を高めることが可能となり、本体部100の小型化を図ることができる。すなわち、基部10Bを小型化することができる。
【0028】
次に、基部10Bにおける本体部100の第1固定部110について、
図2および
図3を用いて説明する。
図2は、基部10Bにおける本体部100の第1固定部110その1を示す側面図であり、
図3は、その2を示す側面図である。
【0029】
図2は、
図1に示した本体部100をX軸正方向側からみた側面図に相当する。
図2に示した第1固定部110については、第1固定部110Aのように、側面102A(
図1参照)に対応する「A」を符号に付加する。また、第1固定部110Aを区別する場合には、通番を示す数字をさらに付加する。
【0030】
図2に示すように、第1固定部110Aは、側面102AからX軸正方向側へ突出した突出部102aの被支持面102bに設けられる締結穴である。また、第1固定部110Aは、ピッチ線PLに沿って並んでいる。ピッチ線PLは、
図1にも示した第1向きD1と平行である。ここで、ピッチ線PLの底面104に対する角度αは、45度である。
【0031】
なお、各第1固定部110Aの間隔(ピッチ)は、等間隔とすることができるが、各第1固定部110Aは、第1固定部110A列の対称線CLについて対称な位置にそれぞれ設けられていれば足りる。なお、対称線CLの底面104に対する角度β(=α+90度)は、135度である。また、対称線CLに沿う向きは、向きC1である。
【0032】
突出部102aの端面は、YZ平面と平行となるように加工された被支持面102bである。また、突出部102aの周面には、被支持面102bと垂直な加工面を含んだ位置決め部102cが設けられる。位置決め部102cは、ブラケット200(
図1参照)の取付精度を高めるために用いられる。また、位置決め部102cは、対称線CLについて対称な凸形状であり、先狭な一組の斜面102sを有する。なお、位置決め部102cとは反対側の周面には、ブラケット200の位置決めの際に押圧される被押圧面102dが設けられる。
【0033】
なお、
図2では、第1固定部110Aとして、第1固定部110A1、第1固定部110A2、第1固定部110A3および第1固定部110A4の4つの第1固定部110Aを例示したが、第1固定部110Aは対称線CLについて対称な位置にそれぞれ設けられることを条件として2つ以上の任意の個数とすることができる。なお、奇数個の場合には、真ん中の第1固定部110Aは対称線CL上に設けられることになる。
【0034】
図3は、
図1に示した本体部100をX軸負方向側からみた側面図に相当する。
図3に示した第1固定部110については、第1固定部110Bのように、側面102B(
図1参照)に対応する「B」を符号に付加する。また、第1固定部110Bを区別する場合には、通番を示す数字をさらに付加する。
【0035】
図3に示すように、第1固定部110Bは、側面102BからX軸負方向側へ突出した突出部102aの被支持面102bに設けられる締結穴である。また、第1固定部110Bは、ピッチ線PLに沿って並んでいる。ピッチ線PLは、
図1にも示した第1向きD1と平行である。ここで、ピッチ線PLの底面104に対する角度αは、45度である。
【0036】
なお、各第1固定部110の間隔(ピッチ)は、等間隔とすることができるが、各第1固定部110Bは、第1固定部110B列の対称線CLについて対称な位置にそれぞれ設けられていれば足りる。なお、対称線CLの角度β(=α+90度)は、135度である。また、対称線CLに沿う向きは、向きC1である。
【0037】
突出部102aの端面は、YZ平面と平行となるように加工された被支持面102bである。また、突出部102aの周面には、被支持面102bと垂直な加工面を含んだ位置決め部102cが設けられている。位置決め部102cは、ブラケット200(
図1参照)の取付精度を高めるために用いられる。また、位置決め部102cは、対称線CLについて対称な凸形状であり、先狭な一組の斜面102sを有する。なお、位置決め部102cとは反対側の周面には、ブラケット200の位置決めの際に押圧される被押圧面102dが設けられる。
【0038】
なお、
図3では、第1固定部110Bとして、第1固定部110B1、第1固定部110B2、第1固定部110B3および第1固定部110B4の4つの第1固定部110Bを例示した。しかしながら、第1固定部110Bは、
図2に示した第1固定部110AとX軸に沿う向きにそれぞれ重なっていれば、第1固定部110Aの個数と同数とすることができる。
【0039】
次に、床置き姿勢とした一対のブラケット200について、
図4および
図5を用いて説明する。
図4は、床置き姿勢の第1ブラケット200Aを示す側面図であり、
図5は、床置き姿勢の第2ブラケット200Bを示す側面図である。なお、
図4および
図5は、
図1の上段に示した基部10B1における第1ブラケット200Aおよび第2ブラケット200Bの姿勢にそれぞれ対応する。また、
図4および
図5は、いずれもX軸正方向からみた側面図に相当し、本体部100(
図1参照)および他方のブラケット200の記載については省略している。
【0040】
図4に示すように、第1ブラケット200Aは、本体部100の被支持面102b(
図2参照)に固定される第1面201と、第1面201に垂直で設置面Sである床面SFに固定される第2面202とを備える。なお、第1面201は、第1ブラケット200AにおけるX軸負方向側の面であり、第2面202は、第1ブラケット200AにおけるZ軸負方向側の面である。
【0041】
また、第1ブラケット200Aは、第2面202と角度α(45度)をなすピッチ線PLに沿い、
図2に示した第1固定部110Aに対し、X軸に沿う向きにそれぞれ重なるように並んだ第2固定部210Aを備える。第2固定部210Aは、第1ブラケット200Aに対応する第2固定部210である。第2固定部210Aは、第1ブラケット200Aを貫通する貫通孔である。第2固定部210Aは、締結具300によって対応する第1固定部110Aに対してそれぞれ固定される。
【0042】
つまり、第2固定部210A1は第1固定部110A1に、第2固定部210A2は第1固定部110A2に、第2固定部210A3は第1固定部110A3に、第2固定部210A4は第1固定部110A4に、それぞれ固定される。
【0043】
また、第1ブラケット200Aは、
図2に示した位置決め部102cに周面が接するように第1面201から突出した2つのピン220を備える。ここで、2つのピン220は、
図2にも示した対称線CLについて対称な位置にそれぞれ設けられる。さらに、第1ブラケット200Aは、
図2に示した被押圧面102dを押圧する押圧部230を備える。押圧部230は、ボルト231と、第1ブラケット200Aに固定されたベース232とを含む。
【0044】
ボルト231は、ベース232における対称線CLに沿うネジ孔を貫通しており、締め込むことで、
図2に示した被押圧面102dを押圧する。つまり、上記した締結具300を仮止めした状態で、ボルト231を締め込むことで、2つのピン220の周面を、
図2に示した位置決め部102cの一組の斜面102sにそれぞれ押し付けることができ、これにより、本体部100と第1ブラケット200Aとの位置合わせ精度を高めることができる。また、本体部100との位置合わせにピン220を用いることで、位置合わせを簡易な構成で行うことができる。
【0045】
図5に示すように、第2ブラケット200Bは、本体部100の被支持面102b(
図3参照)に固定される第1面201と、第1面201に垂直で設置面Sである床面SFに固定される第2面202とを備える。なお、第1面201は、第2ブラケット200BにおけるX軸正方向側の面であり、第2面202は、第2ブラケット200BにおけるZ軸負方向側の面である。
【0046】
また、第2ブラケット200Bは、第2面202と角度α(45度)をなすピッチ線PLに沿い、
図3に示した第1固定部110Bに対し、X軸に沿う向きにそれぞれ重なるように並んだ第2固定部210Bを備える。第2固定部210Bは、第2ブラケット200Bに対応する第2固定部210である。第2固定部210Bは、第2ブラケット200Bを貫通する貫通孔である。第2固定部210Bは、締結具300によって対応する第1固定部110Bに対してそれぞれ固定される。
【0047】
つまり、第2固定部210B1は第1固定部110B1に、第2固定部210B2は第1固定部110B2に、第2固定部210B3は第1固定部110B3に、第2固定部210B4は第1固定部110B4に、それぞれ固定される。
【0048】
また、第2ブラケット200Bは、
図3に示した位置決め部102cに周面が接するように第1面201から突出した2つのピン220を備える。ここで、2つのピン220は、
図3にも示した対称線CLについて対称な位置にそれぞれ設けられる。さらに、第2ブラケット200Bは、
図3に示した被押圧面102dを押圧する押圧部230を備える。押圧部230は、ボルト231と、第2ブラケット200Bに固定されたベース232とを含む。
【0049】
ボルト231は、ベース232における対称線CLに沿うネジ孔を貫通しており、締め込むことで、
図3に示した被押圧面102dを押圧する。つまり、上記した締結具300を仮止めした状態で、ボルト231を締め込むことで、2つのピン220の周面を、
図3に示した位置決め部102cの一組の斜面102sにそれぞれ押し付けることができ、これにより、本体部100と第2ブラケット200Bとの位置合わせ精度を高めることができる。
【0050】
次に、壁掛け姿勢とした一対のブラケット200について、
図6および
図7を用いて説明する。
図6および
図7は、第1ブラケット200Aと、第2ブラケット200Bをお互いに入れ替えている点で、
図4および
図5とは異なる。なお、以下では、
図4および
図5とは異なる点について主に記載することとする。
【0051】
図6は、壁掛け姿勢の第2ブラケット200Bを示す側面図であり、
図7は、壁掛け姿勢の第1ブラケット200Aを示す側面図である。なお、
図6および
図7は、
図1の下段に示した基部10B2における第2ブラケット200Bおよび第1ブラケット200Aの姿勢にそれぞれ対応する。また、
図6および
図7は、いずれもX軸正方向からみた側面図に相当し、
図4および
図5と同様に本体部100(
図1参照)および他方のブラケット200の記載については省略している。
【0052】
図6に示すように、第2ブラケット200Bは、本体部100における側面102Aにおける被支持面102b(
図2参照)に第1面201が固定される。また、第2面202は、設置面Sである壁面SWに固定される。なお、第1面201は、第2ブラケット200BにおけるX軸負方向側を向き、第2面202は、Y軸負方向側を向く。
【0053】
ここで、第2固定部210B4は第1固定部110A1に、第2固定部210B3は第1固定部110A2に、第2固定部210B2は第1固定部110A3に、第2固定部210B1は第1固定部110A4に、それぞれ固定される。
【0054】
図7に示すように、第1ブラケット200Aは、本体部100における側面102Bにおける被支持面102b(
図3参照)に第1面201が固定される。また、第2面202は、設置面Sである壁面SWに固定される。なお、第1面201は、第1ブラケット200AにおけるX軸正方向側を向き、第2面202は、Y軸負方向側を向く。
【0055】
ここで、第2固定部210A4は第1固定部110B1に、第2固定部210A3は第1固定部110B2に、第2固定部210A2は第1固定部110B3に、第2固定部210A1は第1固定部110B4に、それぞれ固定される。
【0056】
次に、ブラケット200における設置面S(
図1参照)用の加工面について、
図8を用いて説明する。
図8は、ブラケット200の加工面を示す斜視図である。なお、
図8には、第1ブラケット200Aを例示しているが、第2ブラケット200Bについては、第1面201同士を重ね合わせた場合に第1面201について面対称な形状であるので、説明を省略する。
【0057】
図8に示すように、ブラケット200は、第2面202を端面とする周面に第2面202と垂直でお互いに垂直な第3面203および第4面204を備える。ここで、
図8には、お互いに独立した2つの第3面203を示しているが、2つの第3面203は、YZ平面と平行な1つの平面に含まれる。また、第4面204は、XZ平面と平行な平面に含まれる。
【0058】
ここで、2つの第3面203は、ブラケット200のX軸座標の位置合わせに用いられ、第4面204は、ブラケット200のY軸座標の位置合わせに用いられる。このように、第2面202と垂直な向きにも設置精度を高める加工面を設けることで、設置面Sに対するブラケット200の位置合わせ精度を高めることができる。
【0059】
また、
図8に示したように、第3面203および第4面204を、第2面202を端面とする周面の全面ではなく、一部にそれぞれ設けることで、加工面の加工面積を削減することができ、加工コストを抑えることができる。
【0060】
次に、基部10Bを備えるロボット10の例について
図9を用いて説明する。
図9は、ロボット10の斜視図である。
図9に示すように、ロボット10は、旋回軸A0〜第5軸A5の6軸を有するいわゆる垂直多関節ロボットである。このように、ロボット10は、6軸のロボットであるので、先端の位置について3つの自由度を有し、先端の向きについて3つの自由度を有する。つまり、先端を3次元の任意の位置、かつ、3次元の任意の向きに自由に変更することができる。
【0061】
図9に示したように、ロボット10は、基端側から先端側へ向けて、
図1等に示した基部10B(ブラケット200を省略しているので本体部100のみを図示)と、旋回部10Sと、第1アーム11と、第2アーム12と、第3アーム13と、手首部14とを備える。ここで、旋回部10S〜手首部14は、
図1に示した多関節アーム10ARに相当する。また、手首部14の先端側には、作業用の任意のツールを着脱可能に取り付けることができる。
【0062】
なお、「アーム」の概念には、第1アーム11、第2アーム12および第3アーム13に加えて手首部14や旋回部10Sも含まれるものとする。つまり、ロボット10において回転や旋回などの可動部位を「アーム」と呼ぶことができる。
【0063】
基部10Bは、
図1等を用いて詳細に説明したのでここでの説明を省略する。旋回部10Sは、基部10Bに支持され、鉛直向きの旋回軸A0まわりに旋回する。第1アーム11は、基端側が旋回部10Sに支持され、旋回軸A0と垂直な第1軸A1まわりに旋回する。第2アーム12は、基端側が第1アーム11の先端側に支持され、第1軸A1と平行な第2軸A2まわりに旋回する。
【0064】
第3アーム13は、基端側が第2アーム12の先端側に支持され、第2軸A2と垂直な第3軸A3まわりに回転する。手首部14は、旋回部14aと、回転部14bとを含む。旋回部14aは、基端側が第3アーム13の先端側に支持され、第3軸A3と垂直な第4軸A4まわりに旋回する。
【0065】
回転部14bは、基端側が旋回部14aの先端側に支持され、第4軸A4と直交する第5軸A5まわりに回転する。また、回転部14bの先端側には、上記したツール等を取り付けることができる。なお、旋回部14aおよび回転部14bは中空であり、ツールに接続するケーブルやチューブ等がかかる中空部分に挿通される。これにより、手首部14まわりにケーブル等を配索する必要がないので、ロボット10の作業性を向上させることができる。
【0066】
なお、
図9に示したロボット10は、一例であり、
図1等に示した基部10Bは、あらゆる軸数や軸構成の多関節アーム10ARに適用することができる。
【0067】
上述してきたように、実施形態に係るロボット10は、多関節アーム10ARと、基部10Bとを備える。基部10Bは、多関節アーム10ARの基端側を支持するとともに、設置面Sである床面SFまたは壁面SWに固定される。基部10Bは、本体部100と、一対のブラケット200とを備える。本体部100は、多関節アーム10ARの基端側を支持するとともに、対向する側面102に被支持面102bをそれぞれ有する。
【0068】
また、一対のブラケット200は、本体部100の被支持面102bをそれぞれ支持するとともに、本体部100を設置面Sに対して固定する。本体部100および一対のブラケット200は、一対のブラケット200をお互いに入れ替えて本体部100へ取り付けることで、設置面Sを床面SFまたは壁面SWに切り替え可能な固定部500をそれぞれ備える。
【0069】
このように、ロボットは、基部を本体部と、一対のブラケットとに分離した。したがって、一対のブラケットを入れ替えることにより、本体部の姿勢を変更することなく、設置面を床面にも壁面にも切り替えることを可能としたうえで、基部を小型化したロボットを提供することができる。
【0070】
なお、上述した実施形態では、設置面を床面と壁面とで切り替えるロボットを示したが、設置面を天面と壁面とで切り替えることとしてもよい。また、上述した実施形態では、壁面と床面とが垂直である場合を示したが、壁面と床面とが垂直でない場合でも、上記した第1向きを壁面と床面との対称面に沿う向きとしていれば、そのまま上記したロボットを適用することができる。
【0071】
さらに、上述した実施形態では、固定部の例として、本体部の第1固定部を第1向きの穴列とするとともに、ブラケットの第2固定部を第1向きの貫通孔列とし、締結具で本体部とブラケットとを固定する場合を示した。しかしながら、これに限らず、たとえば、穴、ピン、埋め込みボルト等の公知のバリエーションで両者を固定することとしてもよい。また、たとえば、固定部を第1向きの凹部や凸部とし、これらを嵌め合うことで、本体部とブラケットとを固定することとしてもよい。
【0072】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。