(57)【要約】【課題】装置全体の小型化を実現できるロボットセル装置を提供する。【解決手段】ロボットセル装置１は、台座３１と、長手方向の中間に軸心が設けられて、台座３１上に軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回アーム４１と、旋回アーム４１の長手方向の各端部に設けられてワークＷを保持する一対の回転テーブル５０と、旋回アーム４１を軸心周りに旋回させて、ワークＷを搬入出するための搬入出位置とワークＷに対して塗装を行うための塗装位置との間で回転テーブル５０を移動させるサーボモータ４８と、台座３１上に軸心方向に延びて設けられ、旋回アーム４１の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される支柱３３と、旋回アーム４１の上方において支柱３３に連結され、旋回アーム４１の軸心位置に配置されて所定の処理を行うロボット７０とを備えて構成される。【選択図】図１
2017007053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体と、
前記旋回体の長手方向の各端部に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブルと、
前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回体駆動手段と、
前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される支持部材と、
前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備えて構成されるロボットセル装置。
【請求項２】
前記旋回体は、前記開口部を有して前記基台上に旋回可能に支持された主旋回部と、前記主旋回部の前記長手方向の外側に設けられて前記保持テーブルを支持する副旋回部と、前記副旋回部を前記主旋回部に対して前記長手方向に相対移動させて、前記軸心から前記副旋回部までの旋回半径を変化させる伸縮作動部とを備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載のロボットセル装置。
【請求項３】
作業ブース内の床面に前記基台が設置されて、前記作業ブース内に前記旋回体、前記保持テーブルおよび前記ロボットが収容されて構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットセル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば加工や塗装、組立などの処理をロボットの作動により行うためのロボットセル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種生産ラインへのロボットの導入が進んでおり、作業者の代わりにロボットを用いて種々の処理を自動的に行わせる自動装置が広く利用されている。例えば、塗装ブース内にロボットを設置して、該ロボットのアーム先端部にエンドエフェクタとして塗料を噴射する塗装ガンを装着し、該ロボットを動作させて塗装ガンを任意の位置に移動させることにより、被塗装物（ワーク）の表面に塗装処理を施す技術が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５４６２０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の自動装置では、ロボットの周辺に搬送装置が設置されており、この搬送装置を用いてロボットの動作範囲内（すなわち塗装位置）に被塗装物を自動的に搬送することができるようになっている。しかしながら、従来の自動装置では、塗装ブース内においてロボットと搬送装置とが完全に独立した状態で設置されているため、塗装ブース内での設置面積が増大し、装置全体が大型化するという問題があった。そこで、装置全体の大型化を抑制しつつロボットとその周辺装置（搬送装置）とをユニット化したロボットセル装置の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、装置全体の小型化を実現できるロボットセル装置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】
前記課題を解決するために、本発明に係るロボットセル装置は、基台（例えば、実施形態における台座３１）と、長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体（例えば、実施形態における旋回アーム４１）と、前記旋回体の長手方向の各端部に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブル（例えば、実施形態における回転テーブル５０）と、前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回体駆動手段（例えば、実施形態におけるサーボモータ４８）と、前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される支持部材（例えば、実施形態における支柱３３）と、前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備えて構成される。
【０００７】
なお、上述の発明において、前記旋回体は、前記開口部を有して前記基台上に旋回可能に支持された主旋回部と、前記主旋回部の前記長手方向の外側に設けられて前記保持テーブルを支持する副旋回部と、前記副旋回部を前記主旋回部に対して前記長手方向に相対移動させて、前記軸心から前記副旋回部までの旋回半径を変化させる伸縮作動部（例えば、
実施形態における空圧シリンダ４４）とを備えて構成されることが好ましい。
【０００８】
また、上述の発明において、作業ブース（例えば、実施形態における塗装ブース１０）内の床面に前記基台が設置されて、前記作業ブース内に前記旋回体、前記保持テーブルおよび前記ロボットが収容されて構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るロボットセル装置によれば、搬入出位置にある保持テーブルと処理位置にある保持テーブルとの間に生じるデッドスペースを有効利用し、セルの中核となるロボットを旋回体の旋回中心に配置して、ロボットと搬送装置（旋回体および保持テーブル）とを一体化したユニットとして構成することで、ロボットおよび搬送装置の動作範囲を十分に確保しつつも、その設置面積を低減して、セル全体の小型化および省エネルギ化を実現することが可能である。
【００１０】
また、所定の処理を実行する際は、主旋回部に対して副旋回部を離間方向に相対移動させて（旋回体を伸長状態にして）、保持テーブル間の距離を大きくとることで、該保持テーブル間においてロボットの動作範囲を十分に確保する（ロボットと保持テーブルとの干渉を防止する）ことができる一方、旋回体を旋回させる際は、主旋回部に対して副旋回部を接近方向に相対移動させて（旋回体を縮小状態にして）、保持テーブル間の距離を小さく抑えることで、その旋回半径を短小化し、セル全体をより一層小型化することが可能である。なお、処理対象物の搬入出位置においても、主旋回部に対して副旋回部を離間方向に相対移動させて、旋回体を伸長状態とすることで、保持テーブルをより作業者の近い位置に移動させることができ、処理対象物の搬入出の作業性が向上する。
【００１１】
さらに、作業ブース内にロボットおよび搬送装置を収容して、一つのまとまりのあるセルとして構成することで、作業者がロボットに触れることなく安全性が確保されるとともに、作業環境を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るロボットセル装置を示す側断面図である。
【図２】本実施形態に係るロボットセル装置の平断面図である。
【図３】本実施形態に係るロボットセル装置の要部を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。まず、図１〜３を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットセル装置（以下、単に「ロボットセル」とも称する）の全体構成について説明する。なお、本実施形態では、ロボットセル装置を塗装システムに適用した構成を例示するが、これに限定されるものではなく、各種の生産システムに適用することが可能である。
【００１４】
ロボットセル１は、大別して、内部に塗装室１１を備えた塗装ブース１０と、塗装室１１内に設置された塗装ロボットユニット２０とを主体に構成されている。以下の説明では、図１に示す作業者（塗装ブース１０に向かい起立した姿勢の作業者）を基準に、前後、左右、上下の各方向を規定する。
【００１５】
塗装ブース１０は、塗装処理を行うための塗装室１１と、塗装室１１の上方に設けられた給気室１２と、塗装室１１の側方に設けられた排気室１３と、塗装室１１および排気室１３の下方に設けられて循環水を貯蔵する循環水槽１４と、塗装室１１内に空気を供給する給気装置（給気ファン）１５と、排気室１３内の空気を排出する排気装置（排気ファン）１６と、塗装室１１と排気室１３とを仕切るための案内板１７とを備えて構成される。
なお、図１では、塗装ブース１０内の空気の主な流れを実線の矢印で示している。
【００１６】
塗装室１１は、略直方体状の空間として形成されており、その前方側はワークＷを塗装するための塗装領域となり、その後方側は塗装前のワークＷを搬入するとともに塗装後のワークＷを搬出するための搬入出領域となる。
【００１７】
給気装置１５は、外部から空気を取り込み、この取り込んだ空気を給気室１２から塗装室１１へ向けて圧送する。給気室１２には、ダンパ（図示せず）が設けられており、この開度を調整することにより、塗装室１１への空気量（風速）の調整を行い得るようになっている。また、給気室１２の出口部分には、該出口部分から案内板１７の上部へ向けて延出した誘導板１８が取り付けられており、塗装室１１へ吐き出された空気を案内板１７へ誘導するようになっている。
【００１８】
案内板１７は、塗装室１１の前面側において、給気室１２の出口近傍と循環水槽１４の上部近傍との間に跨って設けられている。案内板１７は、上半部が塗装室１１へ向けて凹となる円弧状に湾曲しており、下半部が鉛直方向に延出している。案内板１７は、ワークＷの塗装位置の背後に配置されており、ワークＷに塗着されなかった塗料ミスト（余剰塗料）が流れてくるようになっている。ここで、塗装室１１と排気室１３は、循環水槽１４の水面１４ａと案内板１７との間に形成された狭幅の隙間を介して互いに連通している。このとき、給気装置１５および排気装置１６の送風作用により、狭幅の隙間を通じて、塗装室１１の空気（塗料ミストを含む空気流）が高速の流れで排気室１３へ流出される。そして、この隙間内で生じるベンチュリー効果により、循環水槽１４からの水滴が空気流に混入されることになる（その結果、空気流内の塗料が水滴に取り込まれる）。
【００１９】
排気室１３の天井には、排気装置１６が設けられており、排気室１３内の空気は不図示のフィルタにより濾過されてから排気装置１６に吸引されて外部へ排出される。また、排気室１３内には、塗装室１１より流入した空気流から水滴（塗料を含んだ水滴）を分離するためのエリミネータ１９が設けられている。
【００２０】
かかる構成の塗装ブース１０では、給気装置１５および排気装置１６の作動に伴い、ワークＷの塗装時に発生する余剰塗料を含んだ空気流を案内板１７により下端の隙間へと流下させ、この隙間を通過する際に、循環水槽１４からの水滴とともに排気室１３へ吸い上げる。このとき、空気流に含まれる余剰塗料と水滴とが接触・混合される。そして、排気室１３内に設けられたエリミネータ１９により余剰塗料を含んだ水滴のみが捕集され、空気だけが排気装置１６に吸引されて外部へ排出される。エリミネータ１９により捕集された余剰塗料を含んだ水滴は、循環水槽１４に滴下して適時捕集されて、循環水系から除去される。
【００２１】
続いて、塗装ロボットユニット２０は、該ユニット２０の取り付けベースとなる架台３０と、架台３０上に旋回可能に設けられてワークＷを搬送する搬送装置４０と、搬送装置４０の旋回中心に設けられてワークＷに塗装を行うロボット７０と、セル全体を統括的に制御する制御装置８０とを主体に構成される。
【００２２】
架台３０は、塗装ブース１０内において工場等の床面に設置される台座３１と、台座３１上に配設されて搬送装置４０を支持する架台本体３２と、台座３１上に立設されてロボット７０を支持する支柱３３とを有して形成されている。架台本体３２は、複数枚の鋼板等を組み合わせて全体として矩形の箱状に形成されており、その中心には円筒状の支軸部３４に囲まれて上下に貫通する円形の貫通孔３５が開設されている。架台本体３２の貫通孔３５には、上下に延びる中空構造の支柱３３が挿通されて該架台本体３２よりも上方に突出している。支柱３３の中空部には、制御装置８０からロボット７０のモータ等に電力
や信号を送信するための複数本の電気ケーブル（図示せず）や、後述のエア供給装置８２からロボット７０のエンドエフェクタ（塗装ガン７２）に圧縮空気を供給するためのエア用ホース（図示せず）、制御装置８０から搬送装置４０のサーボモータ４８，５１等に電力や信号を送信するための複数本の電気ケーブル（図示せず）、エア供給装置８２から搬送装置４０の空圧シリンダ４４等に圧縮空気を供給するためのエア用ホース（図示せず）などが挿通されている。支柱３３には、上記の電気ケーブルやエア用ホースを当該支柱３３の内部に引き込むための引込孔（図示せず）や、上記の電気ケーブルやエア用ホースを当該支柱３３の外部に引き出すための引出孔（図示せず）が開設されている。なお、旋回アーム４１内部のサーボモータ５１および空圧シリンダ４４等への電気ケーブルおよびエア用ホースは、支柱３３と旋回アーム４１との交差部（上記の中空部）に対応する部位に形成された引出孔を通じて引き回されている。この引込孔および引出孔は、架台本体３２等のカバー類により完全に隠蔽されており、外部に露出することがない。なお、台座３１の床下は、上記の電気ケーブルやエア用ホースなどの配線・配管類を収容するための空洞部（ボックス）になっている。そのため、塗装ブース１０内において配線・配管類が外部に露出せず、良好な作業環境を維持できるとともに、他の可動部との干渉のおそれもなく、さらには外観上もすっきりとした印象を与える。また、架台本体３２には、搬送装置４０を旋回させるための駆動源としてサーボモータ４８が取り付けられている。
【００２３】
搬送装置４０は、長手方向（水平方向）に延びて架台本体３２上に旋回自在に設けられた旋回アーム４１と、旋回アーム４１の長手方向の両端部に設けられた一対の回転テーブル（「パレット」とも称する）５０とを備えて構成される。
【００２４】
旋回アーム４１は、長手方向の中心に位置する軸心Ｘ周りに旋回可能である。この旋回アーム４１は、架台本体３２に旋回自在に支持される主旋回部４２と、主旋回部４２の長手方向の先端側に設けられて回転テーブル５０を回転自在に支持する一対の副旋回部４３と、ボトム側が主旋回部４２に連結されロッド側が副旋回部４３に連結された空圧シリンダ４４とを有してなる。旋回アーム４１は、主旋回部４２と副旋回部４３とが入れ子式に組み合わされて構成されており、空圧シリンダ４４の伸縮作動により、主旋回部４２に対して副旋回部４３を長手方向に相対移動可能になっている。このように主旋回部４２に対して副旋回部４３を長手方向に相対移動させることで、旋回アーム４１全体が水平面内にて伸長動および収縮動して、その旋回半径を変化せしめることが可能になっている。以下では、旋回アーム４１を最大伸長させた状態を「全伸状態」といい、旋回アーム４１を最大収縮させた状態を「全縮状態」という。それにより、旋回アーム４１は、全縮状態と全伸状態との間で伸縮動して、その旋回半径を変化させる。なお、図２では、旋回アーム４１の最大旋回半径Ｒmaxと、旋回アーム４１の最小旋回半径Ｒminとを示している（最大旋回半径Ｒmaxと最小旋回半径Ｒminとの差分が旋回アーム４１の伸縮可能なストロークである）。なお、旋回アーム４１の伸縮駆動機構として、空圧シリンダ（又は油圧シリンダ）の代わりに、サーボモータ等の回転運動をボールネジ機構により旋回アーム４１の直線運動（伸縮運動）に変換するように構成してもよい。
【００２５】
主旋回部４２の中央下部には、歯車一体型のフランジ４５がネジ等の締結手段により固定されている。フランジ４５の内周面と架台本体３２の支軸部３４の外周面との間には、上下の軸受４６が介装されており、旋回アーム４１の旋回運動が円滑に案内されるようになっている。また、フランジ４５の下部には、従動歯車４７が一体的に形成されており、減速機（図示せず）を介してサーボモータ４８の出力軸に連結された駆動歯車４９と噛合状態になっている。そのため、サーボモータ４８を回転駆動することにより、その回転力が両歯車４７，４９を介して旋回アーム４１に伝達され、サーボモータ４８の回転量に応じた旋回角度だけ旋回アーム４１が架台本体３２の支軸部３４に沿って旋回するようになっている。なお、旋回アーム４１の中心には、支柱３３を挿通させるための開口部が形成されており、支柱３３と該開口部との隙間はシール部材（図示せず）によって略密閉され
ている。
【００２６】
回転テーブル５０は、被塗装物たるワークＷを保持する。なお、ワークＷは、該ワークＷの種類に応じた治具（図示せず）を介して回転テーブル５０上に位置決めされる。回転テーブル５０は、副旋回部４３の上面側に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されており、副旋回部４３の内部に配設されたサーボモータ５１により減速機（図示せず）を介して鉛直軸周りに回転する。そのため、回転テーブル５０は、旋回アーム４１の旋回動作により公転可能であるとともに、その公転位置で自転可能である。
【００２７】
搬送装置４０は、各回転テーブル５０を搬入出位置と塗装位置との間で自動的に交換するパレット交換装置（ＡＰＣ）として機能する。ここで、搬入出位置とは、ワークＷを機外から回転テーブル５０に搬入・搬出する位置（図１では後側の回転テーブル５０の位置）であり、塗装位置とは、回転テーブル５０上のワークＷに塗装を行う位置（図１では前側の回転テーブル５０の位置）である。本実施形態では、旋回アーム４１が前後方向に指向した姿勢（「基準姿勢」と称する）にあり、該旋回アーム４１が全伸状態となった場合に、一方の回転テーブル５０が搬入出位置に位置決めされ、他方の回転テーブル５０が塗装位置に位置決めされる。そのため、旋回アーム４１が基準姿勢にある場合は、作業者によりワークＷを搬入出する作業と、ロボット７０によりワークＷを塗装する作業とを略同時に行うことができ、設備の連続運転が可能になる。なお、架台本体３２には、旋回アーム４１が基準姿勢（０度の旋回位置又は１８０度の旋回位置）にあることを検出するための検出センサ３９が取り付けられている。また、旋回アーム４１を該全伸状態から全縮状態にすると、各回転テーブル５０がパレット交換位置に位置する。ここで、パレット交換位置とは、旋回アーム４１を旋回させるときの各回転テーブル５０の基準位置である。この状態から旋回アーム４１を１８０度旋回させて、旋回アーム４１を全縮状態から全伸状態にすると、上記一方の回転テーブル５０が塗装位置に位置決めされ、上記他方の回転テーブル５０が搬入出位置に位置決めされる。つまり、搬入出位置にある回転テーブル５０（塗装前のワークＷ）と、塗装位置にある回転テーブル５０（塗装後のワークＷ）とが自動的に交換されることになる。なお、本実施形態では、旋回アーム４１が軸線Ｘ周りに１８０度の範囲で往復旋回する構成であり、旋回アーム４１の回転軸部に流体継手としてのロータリジョイントを必要としない。なお、旋回アーム４１の回転軸部や、回転テーブル５０の回転軸部、塗装ガン７２の回転軸部などに、本出願人が既に提案しているロータリジョイント技術（例えば、特許第３８２８６２４号公報、実公平２−４０３８７号公報、実公平２−４０３８８号公報、実公平４−４４９５５号公報などを参照）を適用して、旋回アーム４１を３６０度の範囲を超えて旋回可能（周回運動可能）にしたり、回転テーブル５０上に空圧チャックや油圧チャックなどを配置したり、塗装ガン７２による多色塗装を可能にしたりしてもよい。
【００２８】
ロボット７０は、６つの回転軸（関節軸）を有する６軸多関節型ロボットである。ロボット７０は、該ロボット７０の下端に設けられたベース板７１を介して支柱３３の上端に取り付けられて、旋回アーム４１の中央位置（旋回中心）に配置されている。ロボット７０は、各関節部分にモータ（図示せず）を有しており、制御装置８０から出力される動作指令（制御信号）に基づき動作する。ロボット７０の各関節部分には、各可動部の角度を検出するためのエンコーダ（図示せず）が組み込まれており、該検出情報が制御装置８０にフィードバックされる。また、ロボット７０のアーム先端には、エンドエフェクタが着脱可能に取り付けられる。本実施形態では、エンドエフェクタとして塗装ガン７２が装着されている。なお、エンドエフェクタを交換することにより、ロボット７０は塗装作業以外の種々の作業を実行することが可能である。塗装ガン７２には、塗料用ホース（図示せず）およびエア用ホース（図示せず）を介して塗料および圧縮空気が供給される。なお、塗料用ホースは、塗料供給装置８１から塗装室１１内の壁面を伝って塗装ガン７２に引き回されている。エア用ホースは、制御装置８０に設けられたエア供給装置８２から支柱３
３の内部を通って塗装ガン７２に引き回されている。なお、エア供給装置８２には、不図示の空気源（コンプレッサー）から圧縮空気が供給されている。
【００２９】
本実施形態において、ロボット７０のアーム先端には、二つ以上の塗装ガン７２を装着してもよい。この場合には、複数個の塗装ガン７２を用いて同じワークＷを異なる角度から一度に塗装したり、複数個の塗装ガン７２を用いて複数個のワークＷを個別に塗装したりしてもよい。また、ワークＷの機種ごとに複数の塗装ガン７２をアーム先端に予め装着しておき、該機種に応じた塗装ガン７２のみを塗装処理に使用することで、機種変更時に塗装ガン７２を付け替える必要もなく、段取り時間等を削減できるようにしてもよい。
【００３０】
制御装置８０は、各種の演算処理を実行するＣＰＵ、制御プログラムや制御データ等が記憶されたＲＯＭ、ワークエリアとして機能するＲＡＭなどを有し、ロボットセル１全体の作動を制御する。制御装置８０は、燃料供給装置８１およびエア供給装置８２を制御して、塗装ガン７２への塗料の供給量と圧縮空気の供給圧力を調節するとともに、ロボットアームの動作を制御して、塗装ガン７２の位置および姿勢を制御する。また、制御装置８０は、搬送装置４０に設けられた各アクチュエータの作動を制御して、旋回アーム４１の旋回・伸縮位置と、回転テーブル５０の回転位置とを制御する（パレット交換を実行する）。また、制御装置８０は、給気装置１５および排気装置１６の風量などを制御して、塗装ブース１０内の空調や気流などを制御する。
【００３１】
次に、本実施形態に係るロボットセル１の作用について説明する。
【００３２】
まず、ロボットセル１の稼働開始に伴い、旋回アーム４１は前後方向に指向した基準姿勢において全伸状態にある。この稼働開始時において、一方の回転テーブル（便宜上、「第１回転テーブル」という）５０は搬入出位置にあり、他方の回転テーブル（便宜上、「第２回転テーブル」という）５０は塗装位置にある。このとき、各回転テーブル５０は空の状態（ワークＷが載置されていない状態）であるものとする。作業者は、第１回転テーブル５０に塗装対象となるワークＷを取り付ける。続いて、搬送装置４０を作動させてパレット交換（旋回経路：往路）を開始させる。始めに、旋回アーム４１を全縮状態にすることで、各回転テーブル５０をパレット交換位置に移動させる。次いで、この全縮状態を維持しつつ旋回アーム４１を１８０度旋回させる。このように旋回アーム４１を１８０度旋回させた後、旋回アーム４１を全縮状態から全伸状態にすると、第１回転テーブル５０が塗装位置に移動し、第２回転テーブル５０が搬入出位置に移動する。これにより、第１回転テーブル５０（搬入出位置→塗装位置）と第２回転テーブル５０（塗装位置→搬入出位置）とが交換される。
【００３３】
続いて、今回のパレット交換により、搬入出位置に移動してきた第２回転テーブル（空の状態）５０に対して、塗装前のワークＷを取り付けておく。一方、第１回転テーブル５０が塗装位置に移動（塗装対象のワークＷがロボット７０の動作範囲に移動）すると、ロボット７０の作動が開始される（塗装処理が開始される）。ロボット７０は、予め設定された原位置から動作を開始し、動作の終了時には原位置に復帰する。ロボット７０には、ワークＷの表面（被塗装面）に沿った塗装ガン７２の移動経路についての情報が予め教示（ティーチング）されている。ロボット７０は該ティーチング情報に基づいて動作し、ロボットアーム先端の塗装ガン７２を上記移動経路に沿って移動させる。ロボット７０と塗装ガン７２は同期的に作動し、塗装ガン７２はロボット７０の動きと連動して塗料をワークＷに向けて噴射する。このとき、第１回転テーブル５０を回転させることで、ワークＷの全周面に対して均一に塗装を行うことができる。また、旋回アーム４１を前後方向に指向した基準姿勢から所定の旋回角度（例えば±１５°）の範囲で往復旋回（首振り）させるとともに、旋回アーム４１を長手方向に伸縮動させることで、ワークＷの中心位置をオフセットしたり、塗装ガン７２とワークＷとの離間距離（塗装距離）を微調整したり、ワ
ークＷの裏側や陰になる部位などをロボット７０を無理な姿勢にせずとも好適に塗装することができる。このように、ロボット７０の三次元動作と、旋回アーム４１の旋回・伸縮動作と、回転テーブル５０の回転動作とを相互に組み合わせて、計９軸の多自由度の制御を実現することができる。また、ロボット７０、旋回アーム４１および回転テーブル５０が互いに連係することで、塗装ブース１０内における実質的な作業範囲を拡大することが可能になる。
【００３４】
こうして第１回転テーブル５０のワークＷに対して塗装が終了すると、ロボット７０が原位置に復帰するとともに、搬送装置４０が作動されてパレット交換（旋回経路：復路）が開始される。このとき、ロボット７０の原位置はロボットアームを上方に退避させた位置に設定されており、これによりロボット７０の周囲に空きスペースが確保される。そのため、旋回アーム４１を全縮状態にしても、回転テーブル５０とロボット７０が干渉することなく、パレット交換時の旋回半径を小さく抑えることができる。こうしてパレット交換を開始させると、始めに旋回アーム４１が全伸状態から全縮状態となることで、各回転テーブル５０がパレット交換位置に移動する。次いで、旋回アーム４１を全縮状態のまま１８０度旋回（反転）させることで、第１回転テーブル５０と第２回転テーブル５０との位置を入れ替える。そして、旋回アーム４１を全縮状態から全伸状態にさせることで、第１回転テーブル５０を搬入出位置に移動させ、第２回転テーブル５０を塗装位置に移動させる。これにより、第１回転テーブル５０（塗装位置→搬入出位置）と第２回転テーブル５０（搬入出位置→塗装位置）とが交換される。
【００３５】
そして、パレット交換後、搬入出位置にある第１回転テーブル５０から前述の塗装処理が施されたワークＷを取り外すとともに、この第１回転テーブル５０に塗装前の新しいワークＷを取り付ける。一方、塗装位置にある第２回転テーブル５０には、前述の塗装処理中にワークＷが前もって取り付けられているので、ロボット７０および塗装ガン７２等を作動させて、前述の塗装処理と同様の手順に従って該ワークＷに対して塗装が行われる。以降、ワークＷの搬入出→パレット交換→塗装処理→パレット交換→…といった流れで、一連の作業が繰り返し行われる。
【００３６】
以上、本実施形態に係るロボットセル１によれば、搬入出位置にある回転テーブル５０と塗装位置にある回転テーブル５０との間に生じるデッドスペースを有効利用し、セルの中核となるロボット７０を旋回アーム４１の旋回中心に配置して、ロボット７０と搬送装置４０とを一体化したユニットとして構成することで、ロボット７０および搬送装置４０の動作範囲を十分に確保しつつも、塗装室１１内での設置面積を低減して、セル全体の小型化および省エネルギ化を実現することが可能である。また、本実施形態に係るロボットセル１によれば、生産性と汎用性を兼ね備え、品質安定性が高く、品種変動・生産量変動等による変種変量生産にも柔軟に対応することができる。
【００３７】
また、従来よりも小型のロボット７０を採用したとしても、旋回アーム４１と回転テーブル５０との組合せによりワークＷの位置決めの自由度が向上するため、従来同様の塗装範囲を確保できるとともに、多品種対応にも適している。さらに、電気ケーブルやエア用ホースを支柱３３の内部を通してロボット７０に接続して塗装室１１内での露出を防止することで、環境性能を向上させることができる。
【００３８】
また、ワークＷの塗装時には、旋回アーム４１を全伸状態にして、回転テーブル５０間の距離を大きくとることで、該回転テーブル５０間においてロボット７０の動作範囲を十分に確保する（ロボット７０と回転テーブル５０との干渉を防止する）ことができる一方、パレット交換時には、旋回アーム４１を全縮状態にして、回転テーブル５０間の距離を小さく抑えることで、その旋回半径を短小化し、セル全体をより一層小型化することができる。なお、ワークＷの搬入出位置においても、旋回アーム４１は全伸状態となっている
ので、回転テーブル５０をより作業者の近い位置に移動させることができ、ワークＷの搬入出の作業性が向上する。
【００３９】
また、塗装ブース１０内にロボット７０および搬送装置４０を収容して、一つのまとまりのあるセルとして構成することで、作業者がロボット７０に触れることなく安全性が確保されるとともに、作業環境を改善することが可能になる。
【００４０】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００４１】
上述の実施形態では、旋回アーム４１が軸線Ｘ周りに１８０度の範囲で往復旋回する構成であったが、これに限定されるものではなく、旋回アーム４１が軸線Ｘ周りに周回的に旋回する構成であってもよい。また、上述の実施形態では、回転テーブル５０を搬入出位置および塗装位置の２カ所で位置決めする構成であったが、これに限定されるものではなく、旋回アーム４１の旋回範囲内において回転テーブル５０を３カ所以上で位置決めする構成であってもよい。
【００４２】
また、上述の実施形態では、旋回アーム４１を搬入出位置および塗装位置の両位置において全伸状態にする構成であったが、これに限定されるものではなく、旋回アーム４１を塗装位置でのみ全伸状態とする構成、または、旋回アーム４１を塗装位置でのみ全伸状態とする構成であってもよい。さらに、上述の実施形態では、旋回アーム４１を全縮状態と全伸状態との間で姿勢変化させたが、これに限定されるものではなく、旋回アーム４１の伸縮状態をさらに複数段階で姿勢変化させたり、旋回アーム４１を長手方向の任意の位置まで伸縮動させたりしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、作業者（オペレータ）が回転テーブル５０上にワークＷを着脱する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、本実施形態のロボットセル１と別のロボットセル又は自動装置（加工装置、組立装置、表面処理装置、搬送装置などを含む）との間の工程間に、ワーク搬送装置を設置して、当該工程間においてワークＷを自動的に搬送可能に構成してもよい。つまり、上記のワーク搬送装置により、ロボットセル１と別のロボットセル又は自動装置との間のワークＷの搬入出（受け渡し）をお行うようにしてもよい。この場合、ワーク搬送装置を上述の実施形態の搬送装置４０の如く構成して、その旋回アームを旋回動および伸縮動可能に構成してもよい。また、この場合に、旋回アームの先端に回転テーブルを設置して、回転テーブルを旋回アームに対して相対的に回転可能（自転可能）に構成してもよい。また、この場合に、ロボットセル１の旋回アーム４１とワーク搬送装置の旋回アームとが基準姿勢となった場合、両旋回アームのうち、少なくともいずれか一方が伸長作動した際に、ワークＷ、回転テーブル（ワークＷを保持した回転テーブル）又はワーク保持具（回転テーブルに載置されてワークＷを保持した治具やチャックなど）を、一方の旋回アームから他方の旋回アームへ載せ替えられるように構成してもよい。つまり、回転テーブル又はワーク保持具を工程間共通の仕様にして、ワークＷを共通の回転テーブル又はワーク保持具ごと各工程間にて搬送するようにしてもよい。また、その際は、両旋回アームのうち、少なくとも一方の旋回アームを、ワークＷの載せ替え時における芯高を合わせるため、昇降可能に構成してもよい。このような構成によれば、各工程間および各ライン間における仕掛品を削減できるとともに、製造コストの低減や製造ラインにおける省スペース化を図ることが可能となる。
【００４４】
なお、上述の実施形態では、本発明に係るロボットセル装置を塗装工程に適用させた場合を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、加工工程、組立工程、検査工程、又は、これらの組み合わせなど、各種の生産工程に適用可能である。従って、本発明によれば、汎用性及び付加価値の非常に高いロボットセル装置を提供することが
できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  ロボットセル装置
１０  塗装ブース（作業ブース）
２０  塗装ロボットユニット
３０  架台
３１  台座（基台）
３２  架台本体
３３  支柱（支持部材）
４０  搬送装置
４１  旋回アーム（旋回体）
４２  主旋回部
４３  副旋回部
４４  伸縮アーム（伸縮作動部）
４８  サーボモータ（旋回体駆動手段）
５０  回転テーブル（保持テーブル）
７０  ロボット
７２  塗装ガン
８０  制御装置
Ｘ  軸心
【図１】
2017007053.tif 000003
【図２】
2017007053.tif 000004
【図３】
2017007053.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月28日(2016.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体と、
前記旋回体の長手方向の各端部に回転可能に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブルと、
前記旋回体に設けられて前記保持テーブルを前記軸心と平行な軸周りに回転させる回転駆動手段と、
前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回駆動手段と、
前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される中空の支持部材と、
前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備え、
前記旋回体は、前記開口部を有して前記基台上に旋回可能に支持された主旋回部と、前記主旋回部の前記長手方向の外側に設けられて前記保持テーブルを支持する副旋回部と、前記副旋回部を前記主旋回部に対して前記長手方向に相対移動させて、前記軸心から前記保持テーブルまでの距離を変化させる伸縮駆動手段とを備え、
前記支持部材の下端には、前記軸心方向に延びて形成された前記中空部の下側の開口端となる第１挿通孔が設けられ、
前記基台には、前記第１挿通孔と整合する位置に上下に貫通された第２挿通孔が設けられ、
前記支持部材の前記中空部には、前記ロボット、前記回転駆動手段、前記旋回駆動手段および前記伸縮駆動手段に動力を供給するための動力配線が通されており、
前記動力配線が、前記第１挿通孔および前記第２挿通孔を通して前記基台下に形成された空洞部に挿通されて前記基台上に露出されていないことを特徴とするロボットセル装置。
【請求項２】
前記旋回体を前記軸心周りに１８０度の範囲で往復旋回させて、前記搬入出位置と前記処理位置との間で前記保持テーブルを移動させることを特徴とする請求項１に記載のロボットセル装置。
【請求項３】
作業ブース内の床面に前記基台が設置されて、前記作業ブース内に前記旋回体、前記保持テーブルおよび前記ロボットが収容されて構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットセル装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るロボットセル装置は、基台（例えば、実施形態における台座３１）と、長手方向の中間に軸心が設けられて、前記基台上に前記軸心を中心として旋回可能に設けられた旋回体（例えば、実施形態における旋回アーム４１）と、前記旋回体の長手方向の各端部に回転可能に設けられて処理対象物を保持する一対の保持テーブル（例えば、実施形態における回転テーブル５０）と、前記旋回体に設けられて前記保持テーブルを前記軸心と平行な軸周りに回転させる回転駆動手段（例えば、実施形態におけるサーボモータ５１）と、前記旋回体を前記軸心周りに旋回させて、処理対象物を搬入出するための搬入出位置と処理対象物に対して所定の処理を行うための処理位置との間で前記保持テーブルを移動させる旋回駆動手段（例えば、実施形態におけるサーボモータ４８）と、前記基台上に前記軸心方向に延びて設けられ、前記旋回体の軸心位置に貫通形成された開口部に挿通される中空の支持部材（例えば、実施形態における支柱３３）と、前記旋回体の上方において前記支持部材に連結され、前記旋回体の軸心位置に配置されて前記所定の処理を行うロボットとを備え、前記旋回体は、前記開口部を有して前記基台上に旋回可能に支持された主旋回部と、前記主旋回部の前記長手方向の外側に設けられて前記保持テーブルを支持する副旋回部と、前記副旋回部を前記主旋回部に対して前記長手方向に相対移動させて、前記軸心から前記保持テーブルまでの距離を変化させる伸縮駆動手段（例えば、実施形態における空圧シリンダ４４）とを備え、前記支持部材の下端には、前記軸心方向に延びて形成された前記中空部の下側の開口端となる第１挿通孔が設けられ、前記基台には、前記第１挿通孔と整合する位置に上下に貫通された第２挿通孔が設けられ、前記支持部材の前記中空部には、前記ロボット、前記回転駆動手段、前記旋回駆動手段および前記伸縮駆動手段に動力を供給するための動力配線が通されており、前記動力配線が、前記第１挿通孔および前記第２挿通孔を通して前記基台下に形成された空洞部に挿通されて前記基台上に露出されていないことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
なお、上述の発明において、前記旋回体を前記軸心周りに１８０度の範囲で往復旋回させて、前記搬入出位置と前記処理位置との間で前記保持テーブルを移動させるように構成することが好ましい。