JP2004268153A

JP2004268153A - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP2004268153A
Application number: JP2003058395A
Authority: JP
Inventors: Haruhiro Tokida; 晴弘常田; Kazuhide Koike; 一秀小池; Yoshiki Shimura; 芳樹志村
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】簡易な構造で高いクリーン度を維持する。
【解決手段】ワーク２に対し組立や加工等を行う産業用ロボット１において、産業用ロボット１を覆い外部と遮蔽する遮蔽部材３と、ワーク２を保持して移動させる保持移動手段４と、ワーク２に材料を供給する供給手段５と、供給手段５の供給口６を遮蔽部材３の内側にして供給手段５を遮蔽部材３に貫通させて支持する取り付け部７とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットに関する。さらに詳述すると、本発明は、クリーン組立モジュール装置などにおいてワークの組立、加工、搬送等の作業を行う産業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
接着剤などの材料を塗布する工程を自動化するため、図１２に示すように材料を封入したシリンジ１００を３自由度以上のロボット機構１０１で支持するロボットディスペンサが使用されている。この種のロボットディスペンサでは、塗布対象であるワーク１０２を固定した状態でシリンジ１００をロボット機構１０１により移動させながら塗布を行う。ロボット機構１０１は、前後方向移動機構１０３と左右方向移動機構１０４と昇降機構１０５とを備えている。
【０００３】
また、図１３に示すようにワーク１０２を１軸動作させると共にシリンジ１００を他の２軸動作させるロボットディスペンサも使用されている。このような産業用ロボットでは、シリンジ１００内に材料を供給する際には本体に装着された空になったシリンジを材料が充填されたシリンジ１００に交換することにより行っている。
【０００４】
これらの産業用ロボットは、クリーン環境下において作業を行うクリーン組立モジュール装置（例えば外壁となる遮蔽壁によって覆われさらにシールが施されることによって装置外部と遮蔽され、フィルタを通したクリーンエアを送風して装置内部とくに作業領域の雰囲気をクリーンに保ちクリーン環境下でワークの組立等の作業を行うようにした装置）において利用される場合がある。この場合、シリンジ１００及びロボット機構１０１の全体がクリーン環境下に設置されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−９２１６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した産業用ロボットではシリンジ１００の全体がクリーン環境下に設置されているので、シリンジ１００の交換をクリーン空間内で行わなければならず、作業者によりクリーン空間内に塵埃が撒き散らされてクリーン度が低下してしまう。特に産業用ロボットのみをクリーン環境下に設置する局所クリーンを実施する場合は、交換用シリンジ１００は非クリーン空間を輸送されて来ることになり、シリンジ１００の外壁に付着している塵埃によりクリーン度が低下してしまう。
【０００７】
これを防止するために、図１４に示すように３自由度のロボット機構１０１により支持したシリンジ１００を非クリーン空間中に設置した産業用ロボットが開発されている。この産業用ロボットは、シリンジ１００の水平移動範囲の遮蔽部材１０６に形成された透孔１０７と、シリンジ１００を外周から保持する保持筒１０８と、保持筒１０８に密着すると共に透孔１０７を塞ぎながらシリンジ１００の水平移動に伴って移動するカバー１０９と、このカバー１０９に取り付けられると共に保持筒１０８の外周側に隙間を有して設けられたカバー筒１１０と、保持筒１０８の周囲に取り付けられる環状突起１１１とを備えている。また、図１４中、符号１１２は清浄空気流、１１３は局所クリーン領域、１１４は高圧クリーン領域を各々示す。この産業用ロボットではシリンジ１００と遮蔽部材１０６との間に若干の隙間があるため、シリンジ１００の移動に伴って局所クリーン領域１１３と高圧クリーン領域１１４の差圧によるパージを行っている。
【０００８】
しかしながら、図１４に示す産業用ロボットではシリンジ１００が３自由度で移動するので、遮蔽部材１０６とカバー１０９との構造およびパージによる制御が複雑になってしまい、小型化や低コスト化が困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、簡易な構造で高いクリーン度を維持できる産業用ロボットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ワークに対し組立や加工等を行う産業用ロボットにおいて、産業用ロボットを覆い外部と遮蔽する遮蔽部材と、ワークを保持して移動させる保持移動手段と、ワークに材料を供給する供給手段と、供給手段の供給口を遮蔽部材の内側にして供給手段を遮蔽部材に貫通させて支持する取り付け部とを備えるようにしている。
【００１１】
したがって、供給手段は遮蔽部材の内部に供給口だけを出しているので、供給手段の交換時に作業者や供給手段の外面の塵埃が遮蔽部材の内側に入ってしまうことを抑制できる。また、供給手段は遮蔽部材の取り付け部に固定されたまま移動しないので、複雑な遮蔽構造を取る必要がない。このため、構造の簡素化により装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１２】
供給手段としては、請求項２記載のようにシリンジとしたり、あるいは請求項３記載のように微小粉体の供給装置にすることができる。
【００１３】
そして、請求項４記載の発明は、請求項１から３までのいずれか記載の産業用ロボットにおいて供給手段は回転可能であるようにしている。したがって、直交座標系でワークを移動させて位置決めする従来のロボットに比べて容易に円運動を実現できる。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、請求項１から４までのいずれか記載の産業用ロボットにおいて、供給手段の装着時に供給手段の一部を突き当てて位置決めする基準部を備えるようにしている。したがって、供給手段の位置決めを容易に行うことができると共に、位置決めせずに任意の位置に設置したときのように供給口の位置をロボットに記憶させるティーチング作業を行う必要が無い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図４に本発明の一実施形態を示す。本発明の産業用ロボット１は、ワーク２に対し組立や加工等を行うものとしている。そして、この産業用ロボット１は、産業用ロボット１を覆い外部と遮蔽する遮蔽部材３と、ワーク２を保持して移動させる保持移動手段４と、ワーク２に材料を供給する供給手段５と、供給手段５の供給口６を遮蔽部材３の内側にして供給手段５を遮蔽部材３に貫通させて支持する取り付け部７とを備えるようにしている。このため、供給手段５は遮蔽部材３の内部に供給口６だけを出しているので、供給手段５の交換時に作業者や供給手段５の外面の塵埃が遮蔽部材３の内側に入ってしまうことを抑制できる。
【００１７】
保持移動手段４としては例えば３自由度ロボットを使用している。すなわち、図１および図２に示すように、保持移動手段４は、ワーク２を遮蔽部材３の内外に搬送する搬送機構８と、ワーク２を前後に移動させる前後方向移動機構９と、ワーク２を左右に移動させる左右方向移動機構１０と、ワーク２を昇降させる昇降機構１１と、ワーク２を保持するエアチャック１２とを備えている。搬送機構８は、ワーク２を載置して搬送するワークパレット１３と、ワークパレット１３を案内する搬送軌道１４とを備えている。この保持移動手段４の構成は特に限られず、既知のあるいは新規の機構を使用することができる。また、本実施形態では保持移動手段４はワーク２よりも下方に配置されている。このため、遮蔽部材３の内部のクリーン度を確保し易い。
【００１８】
遮蔽部材３は保持移動手段４を覆うように形成されている。そして、この産業用ロボット１には、この遮蔽部材３の内側空間に清浄エアを吹き込んでクリーン空間を形成する清浄エア供給手段１５が設けられている。遮蔽部材３の内部には、ワーク２に加工などを行う作業領域とワーク２を移動させるための機構領域とを分離するグレーティング遮蔽壁（図示せず）が設けられている。
【００１９】
取り付け部７は、図２および図３に示すように遮蔽部材３の上部に形成された透孔１６と、この透孔１６に挿入された固定筒１７と、固定筒１７の上部に形成されたフランジ１８と、フランジ１８に固定された保持環１９と、固定筒１７の下部に形成されたノズル突出口２０とを備えている。固定筒１７は上端部とノズル突出口２０のみ開口されていて、他の部分は閉塞されている。このため、供給手段５の交換時に遮蔽部材３の内部に外部の塵埃が入ることを極力抑えることができる。
【００２０】
フランジ１８は遮蔽部材３の透孔１６の縁に取り付けられている。固定筒１７に挿入された供給手段５は保持環１９に摩擦によって固定される。これにより、供給手段５は任意の高さで固定することができる。また、固定筒１７および供給手段５は透明な材質、例えばアクリル樹脂から成ることが好ましい。これによれば、外部から目視により材料の残量を確認することができる。
【００２１】
供給手段５はワーク２に接着剤を供給するシリンジとしている。供給手段５は先端に長手方向に沿った直線状のノズル２１を備えている。供給手段５はノズル２１をノズル突出口２０から突出させて取り付けられる。
【００２２】
さらに、遮蔽部材３の内部には供給手段５のノズル２１から垂れた材料の液を受ける材料受け皿２２が設けられている。この材料受け皿２２は、材料受け皿旋回機構２３により支持軸２４を中心に旋回可能に設けられている。材料受け皿２２は、供給手段５が塗布作業を行っていない時に窪み部２５をノズル２１の下方に位置させて停止される。これにより、ノズル２１から垂れた液が窪み部２５に溜まり、保持移動手段４やワーク２を汚すことを防止できる。ここで、材料受け皿２２あるいは材料受け皿旋回機構２３には、重量計測機能を持たせることが好ましい。これによれば、供給手段５からの材料の流出を検知することができるので、供給手段５を設置した直後のエア抜きの終了や供給状態の確認を行うことができる。
【００２３】
また、遮蔽部材３の内部には、供給手段５の設置時にノズル２１の先端を突き当てて供給手段５の取り付け高さの位置決めを行う基準部２６を備えている。本実施形態では、図３および図４に示すように、基準部２６は材料受け皿２２の一部に形成されている。このため、基準部２６を別部材として設ける必要が無く部品点数の増大を抑えることができる。
【００２４】
上述した産業用ロボット１の動作を以下に説明する。
【００２５】
待機時には材料受け皿２２が窪み部２５をノズル２１の下方にして位置している。このため、ノズル２１から垂れた材料の液は材料受け皿２２の窪み部２５に落ちるので、保持移動手段４やワーク２を汚すことを防止できる。そして、ワーク２が搬送機構８により遮蔽部材３の内部に搬送されて、保持移動手段４のエアチャック１２により保持される。ここで材料受け皿２２が旋回されてノズル２１がワーク２に向き合う。さらに、ワーク２は保持移動手段４により塗布作業を行う位置に設置される。そして、供給手段５から材料を供給すると同時にワーク２を移動させながら塗布作業を進めていく。
【００２６】
塗布作業の終了後は、ワーク２を保持移動手段４によりワークパレット１３に載置すると共に、材料受け皿２２を旋回させてノズル２１の下方に位置させる。そして、次のワーク２の塗布作業に取り掛かる。
【００２７】
一方、供給手段５が空になったときは、材料が充填された別の供給手段５に交換する。このときは空の供給手段５を取り付け部７から引き抜いて、新たな供給手段５を差し込む。そして、材料受け皿２２の基準部２６をノズル２１の真下に位置させておき、供給手段５のノズル２１の先端を基準部２６に突き当てて位置決めを行う。
【００２８】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれ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変形実施可能である。例えば本実施形態では供給手段５は動かないように固定されているが、これには限られず図５〜図７に示すように供給手段５を回転可能に固定するようにしても良い。この場合、産業用ロボット１は、図５に示すように遮蔽部材７に対して回転可能であると共に供給手段５を支持する回転筒２７と、回転筒２７に取り付けられたプーリ２８と、駆動モータ２９と、プーリ２８と駆動モータ２９とに掛け渡されたベルト３０とを備えている。そして、駆動モータ２９の回転がベルト３０およびプーリ２８を伝わって回転筒２７および供給手段５を回転させる。
【００２９】
ここで、ノズル２１の先端を斜めに折れ曲がった形状にすることにより、供給手段５の向きによって材料の噴出方向を変更することができる。例えば図６に示すように、供給口６をワーク２の側面に向けることにより当該側面への材料の塗布を容易に行うことができる。よって、ワーク２の位置制御が容易になると共に高精度の塗布作業を行うことができる。
【００３０】
また、図７に示すようにノズル２１の位置を偏心させると共にノズル２１が内側を向くように折り曲げた形状にすることにより、供給手段５を回転させながらワーク２の周囲に材料を塗布することができる。この場合、供給手段５を止めたまま直交座標系でワーク２を移動させるロボットによりワーク２を円運動させるよりも高精度に円運動を行うことができるので、塗布作業の質を高めることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では基準部２６は材料受け皿２２に形成されているが、これには限られず別部材としても良い。あるいは、図８および図９に示すように基準部２６を固定筒１７の一部に形成するようにしても良い。例えば、図８に示すように固定筒１７の下部に形成した段部を基準部２６にして供給手段５の先端部を突き当てるようにしたり、あるいは図９に示すように固定筒１７の下端部を基準部２６にして供給手段５の先端部を突き当てるようにしても良い。いずれの場合も基準部２６としての専用の部材を設置する必要が無いので部品点数の増大を抑えることができる。なお、図８および図９に示すようにノズル２１の先端が基準部２６に直接当接するものでない場合は、供給手段５ごとにノズル２１の長さにバラツキがあることから保持移動手段４の初期位置の修正が必要になる。そこで、供給手段５の基準部２６に当接する部位とノズル２１の先端との実際の距離を予め計測しておき、基準部２６に対するノズル２１の先端の実際の位置を求めて保持移動手段４の初期位置として設定するようにする。これにより、保持移動手段４の初期位置のティーチング作業を不要にすることができる。
【００３２】
そして、本実施形態では固定筒１７および供給手段５を透明な材質から形成すると共に目視により材料の残量を確認するようにしているが、これには限られず図１０に示すように材料の残量を光学的に検出するセンサ３１を設けても良い。この場合、目視では確認し難い状況でも残量を検出することができる。また、これらのように固定筒１７および供給手段５は透明であることには限られず、材料の性質や作業状況によっては不透明であっても良い。
【００３３】
また、本実施形態では保持移動手段４は３自由度を有するものとしているが、これには限られずワーク２の種類によっては２自由度や１自由度であっても良い。例えば図１１に示すように、搬送軌道１４の一部１４ａをワークパレット１３およびワーク２ごと昇降可能な昇降機構１１を備えた１自由度の保持移動手段４としても良い。この場合、前後方向移動機構９、左右方向移動機構１０、エアチャック１２が不要になるので、保持移動手段４の簡素化を図ることができる。あるいは、保持移動手段４を利用せずにワークパレット１３に載置されたワーク２に対して直接材料を供給するようにしても良い。例えば材料がタンポ印刷の塗料や顔料である場合、ワーク２の厳密な位置決めは不要なので保持移動手段４を利用せずに搬送機構８上のワーク２に直接塗布することができる。
【００３４】
さらに、本実施形態では供給する材料は接着剤としているが、これには限られず、液体にコロイド状態で分散している材料、さらに流動性のある固体、例えば微少金属ボールや粉体とする事もできる。即ち、機能性膜材料、染料、顔料、潤滑剤等とすることもできる。また本実施形態では供給する材料は接着剤であると共に供給手段５はシュリンジとしているが、これには限られず供給手段５はインクジェットのような霧化、液滴の噴出、吐出や、さらにタンポ印刷のような転写であるようにしても良い。
【００３５】
そして、上述した実施形態では供給手段５から材料を供給するだけであったが、これには限られず一旦供給した材料を吸い取るようにしても良い。例えば材料がオイルであると共にワーク２が動圧軸受けである場合に、供給手段５からワーク２に材料を注入して、その後にワーク２で余剰となった材料を吸い取るようにする。これにより、適量な材料の供給が可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載の産業用ロボットによれば、供給手段は遮蔽部材の内部に供給口だけを出しているので、供給手段の交換時に作業者や供給手段の外面の塵埃が遮蔽部材の内側に入ってしまうことを抑制できる。また、供給手段は遮蔽部材の取り付け部に固定されたまま移動しないので、複雑な遮蔽構造を取る必要がない。このため、構造の簡素化により装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００３７】
また、請求項２記載の産業用ロボットによれば流体の供給が可能になり、請求項３記載の産業用ロボットによれば微小粉体の供給が可能になる。
【００３８】
そして、請求項４記載の産業用ロボットによれば、供給手段は回転可能であるので、直交座標系でワークを移動させて位置決めする従来のロボットに比べて容易に円運動を実現できる。よって、材料のワークへの塗布作業を高精度に実現することができる。
【００３９】
また、請求項５記載の産業用ロボットによれば、基準部を備えているので供給手段の位置決めを容易に行うことができる。また、ロボットのティーチング作業を省略することができるので、作業工程を簡略化して作業性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の産業用ロボットを示す斜視図である。
【図２】産業用ロボットの保持移動手段を示す斜視図である。
【図３】取り付け部および基準部を示す縦断面正面図である。
【図４】材料受け皿を示す平面図である。
【図５】産業用ロボットの他の実施形態を示す斜視図である。
【図６】ワークの側面に塗布する状態を示す斜視図である。
【図７】ワークの周囲を回転しながら塗布する状態を示す斜視図である。
【図８】基準部の他の実施形態を示す縦断面正面図である。
【図９】基準部の更に他の実施形態を示す縦断面正面図である。
【図１０】固定筒とセンサとを示す縦断面正面図である。
【図１１】産業用ロボットの更に他の実施形態を示す斜視図である。
【図１２】従来の産業用ロボットを示す斜視図である。
【図１３】従来の他の産業用ロボットを示す斜視図である。
【図１４】従来の更に他の産業用ロボットを示す斜視図である。
【符号の説明】
１産業用ロボット
２ワーク
３遮蔽部材
４保持移動手段
５供給手段
６供給口
７取り付け部
２６基準部

Claims

ワークに対し組立や加工等を行う産業用ロボットにおいて、前記産業用ロボットを覆い外部と遮蔽する遮蔽部材と、前記ワークを保持して移動させる保持移動手段と、前記ワークに材料を供給する供給手段と、前記供給手段の供給口を前記遮蔽部材の内側にして前記供給手段を前記遮蔽部材に貫通させて支持する取り付け部とを備えたことを特徴とする産業用ロボット。
前記供給手段はシリンジであることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
前記供給手段は微小粉体の供給装置であることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
前記供給手段は回転可能であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか記載の産業用ロボット。
前記供給手段の装着時に前記供給手段の一部を突き当てて位置決めする基準部を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか記載の産業用ロボット。