タイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置及び製造方法
【課題】タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアームによる物体の移動範囲を広くして、ロボットによる作業領域を拡大する。
【解決手段】ロボット１の一対のロボットアーム２０を駆動してロボットハンド１５を移動させ、ロボットハンド１５により物体を保持して移動させる。ロボット本体１０を、昇降装置３０により上下方向に移動させ、かつ、移動装置４０により水平面内の直交する２方向に移動させて、ロボット本体１０に設けられたロボットアーム２０を、互いに直交する３方向の各方向に移動させる。基部１１を中心に胴体部１２を旋回させて、ロボットアーム２０を旋回させる。制御装置５０により３方向への移動や旋回を制御して、ロボットアーム２０を各方向に変位させ、ロボットハンド１５をロボットアーム２０の稼動範囲と変位範囲の任意の位置に移動させる。
【解決手段】ロボット１の一対のロボットアーム２０を駆動してロボットハンド１５を移動させ、ロボットハンド１５により物体を保持して移動させる。ロボット本体１０を、昇降装置３０により上下方向に移動させ、かつ、移動装置４０により水平面内の直交する２方向に移動させて、ロボット本体１０に設けられたロボットアーム２０を、互いに直交する３方向の各方向に移動させる。基部１１を中心に胴体部１２を旋回させて、ロボットアーム２０を旋回させる。制御装置５０により３方向への移動や旋回を制御して、ロボットアーム２０を各方向に変位させ、ロボットハンド１５をロボットアーム２０の稼動範囲と変位範囲の任意の位置に移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームにより物体を保持して移動させるロボットを用いて、タイヤ又はタイヤ構成部材を製造するタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤやタイヤ構成部材の製造工程では、物体を移動させるロボットアームを有するロボットが広く使用されている。また、このようなロボットとして、従来、一対のロボットアームにより、その各ハンドで部品を把持して移動させ、設定された各作業を行う産業用の双腕ロボットが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような従来のロボットでは、ロボットアームを稼動させて物体を移動させるため、物体の移動範囲がロボットアームの稼動範囲に制限され、ロボットによる作業領域も限定されて狭くなる傾向がある。その際、特に、高さ方向の移動範囲が制限され易く、高さ方向に大きな移動を伴う作業ができずに、例えば、部材を搬送して上下方向に順に積み込む作業や積み降ろす作業に適宜対応できないことがある。また、複数場所から部材を移動させ、或いは、複数場所へ部材を移動させる必要があるときにも、それら各移動場所の設定範囲が制限され、各作業に充分に対応できない虞もある。これに伴い、ロボットの周囲に配置される、物体の移動先や移動元の装置や台車等のレイアウトも制限されるため、スペースを有効に活用できない、という問題も生じる。
【０００５】
本発明の目的は、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアームによる物体の移動範囲を広くして、その範囲の任意の位置に物体を移動可能にし、ロボットによる作業領域を拡大することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、物体を移動させるロボットアームを有するロボットを備えたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置であって、ロボットが、互いに直交する３方向の各方向に移動するための移動手段と、移動手段による各方向への移動を制御してロボットアームを変位させる移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、ロボットが、前記３方向中の１方向に沿う旋回軸回りに旋回するための旋回手段と、旋回手段による旋回を制御してロボットアームを変位させる旋回制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、ロボットが、一対のロボットアームを有することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、ロボットが、環状部材に当接して支持する各ロボットアームに設けられた支持部材と、一対のロボットアームの支持部材を、環状部材を挟んで接近又は環状部材内で離間させ、各支持部材を環状部材に外側から又は内側から当接させて、支持部材により環状部材を支持する手段とを備え、一対のロボットアームにより環状部材を支持して移動させることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、支持部材が、一方のロボットアームに少なくとも１つ、他方のロボットアームに少なくとも２つ設けられ、一対のロボットアームが、少なくとも３つの支持部材により環状部材を支持することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置によりタイヤ又はタイヤ構成部材を製造する製造方法であって、ロボットアームによりタイヤ又はタイヤ構成部材又はタイヤ構成部材の素材を移動させる工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアームによる物体の移動範囲を広くして、その範囲の任意の位置に物体を移動させることができ、ロボットによる作業領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のロボットを模式的に示す要部正面図である。
【図２】図１の左方から見たロボットの要部側面図である。
【図３】本実施形態のロボットが備える昇降装置の要部を示す斜視図である。
【図４】本実施形態のロボットが備える移動装置の要部を示す斜視図である。
【図５】本実施形態のタイヤ構成部材の製造装置を示す平面配置図である。
【図６】図５のタイヤ構成部材の製造装置の要部を示す斜視図である。
【図７】ロボットアームに設けられたロボットハンドを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置と製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置は、物体を保持して移動させる１又は複数のロボットアームを有するロボットを備え、ロボットを用いてタイヤやタイヤ構成部材を製造する。以下では、２つのロボットアームを有する産業用の双腕ロボットを備えた製造装置を例に採り、まず、ロボットについて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態のロボットを模式的に示す要部正面図であり、図２は、図１の左方から見たロボットの要部側面図である。
ロボット１は、図示のように、ロボット本体１０と、ロボット本体１０が載置された昇降装置３０と、昇降装置３０の下側に設けられた移動装置４０と、全体を制御するロボットコントローラである制御装置５０とを備えている。
【００１１】
ロボット本体１０は、昇降装置３０に固定された基部１１と、基部１１を中心に旋回（図１の矢印θ）する胴体部１２と、胴体部１２の頂部に設けられた、移動させる物体等の検知センサを有するセンサ部１３と、胴体部１２の両側部に設けられた一対の肩部１４とを備えている。また、ロボット本体１０は、肩部１４に各々連結された一対のロボットアーム２０と、その各先端部に設けられたロボットハンド１５とを備え、ロボットアーム２０を駆動して、ロボットハンド１５により物体を掴む等して保持して移動させる。更に、ロボット本体１０は、以上の各部をそれぞれに応じて駆動する各種アクチュエータや駆動機構、それらを作動させる駆動源等からなる各駆動手段（図示せず）を備えている。
【００１２】
ロボットアーム２０は、複数の関節を有する多関節アームであり、ここでは、肩部１４から順に設けられた３つの関節２１、２２、２３と、それらの間を順に連結する２つのリンク（腕部）２４、２５とを有する。また、このロボットアーム２０は、各関節２１、２２、２３（又は、その近傍）において、それぞれ互いに異なる２方向に回動（屈曲）や回転（ねじり）等が可能に構成され（図１、図２の矢印Ｋ１〜Ｋ６）、リンク２４、２５やロボットハンド１５が合計６方向に回動や移動等する。各ロボットアーム２０は、これら６軸の機構により６自由度を有しており、リンク２４、２５やロボットハンド１５を各方向へ動かし、それらを適宜組み合わせて各部の座標や全体の姿勢を設定しつつ、ロボットハンド１５を、移動可能範囲内の任意の位置に移動させて任意の状態に配置する。
【００１３】
また、ロボット本体１０は、昇降装置３０により垂直方向（図１、図２のＺ方向）に移動して昇降するとともに、昇降装置３０と一体に、移動装置４０により、水平面内で互いに直交する２方向（図１のＸ方向と図２のＹ方向）に移動する。本実施形態では、これら互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向を、それぞれロボット本体１０の左右、前後、上下方向に対応させて設定し、ロボット本体１０を各方向の移動軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）に沿って移動させる。従って、ロボット１は、一対のロボットアーム２０の１２軸（６軸＋６軸）と、胴体部１２の旋回による１軸と、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の３軸とにより合計１６軸（１６自由度）を有し、軸毎に制御されて各動作を実行する。その際、ロボット１は、昇降装置３０と移動装置４０とを独立に作動させ、各方向への移動を組み合わせて、ロボット本体１０とロボットアーム２０を任意の位置に変位させる。
【００１４】
図３は、ロボット１が備える昇降装置３０の要部を示す斜視図である。
昇降装置３０は、市販の昇降リフターであり、図示のように、上下に対向して配置された矩形板状の上板３１及び枠体３２と、それらを連結する伸縮可能なリンク機構３３と、リンク機構３３を伸縮させる駆動手段３４とを有する。昇降装置３０は、駆動手段３４（ここではピストン・シリンダ機構）を作動させて、シリンダ３４Ｓからピストンロッド３４Ｐを進退させ、リンク機構３３の伸縮可能に連結された複数のリンク３３Ｒに伸縮方向の力を作用させる。これにより、リンク機構３３を伸縮させて、枠体３２に対して上板３１を接近、離間させ、上板３１上のロボット本体１０をＺ方向の両方向に移動させる。また、昇降装置３０は、駆動手段３４によるピストンロッド３４Ｐの進退量と、それに応じたリンク機構３３の伸縮量が制御可能になっており、駆動手段３４を作動及び停止させて、ロボット本体１０をＺ方向の任意の位置で停止させる。
【００１５】
図４は、ロボット１が備える移動装置４０の要部を示す斜視図である。
移動装置４０は、ここでは、ＸＹステージからなり、その上面上に設置された昇降装置３０を、Ｘ、Ｙ方向を含む水平面内で移動可能に支持する。また、この移動装置４０は、架台４１と、その上面にＹ方向に沿って配置された２本のガイドレール４２と、各ガイドレール４２上をＹ方向に移動自在なスライダ（図示せず）と、スライダに固定された第１の移動テーブル４３とを有する。更に、移動装置４０は、第１の移動テーブル４３上にＸ方向に沿って配置された２本のガイドレール４４と、各ガイドレール４４上をＸ方向に移動自在なスライダ（図示せず）と、スライダに固定された第２の移動テーブル４５とを有する。移動装置４０は、昇降装置３０を、第２の移動テーブル４５とともにガイドレール４４に沿ってＸ方向に移動させ、かつ、第１の移動テーブル４３とともにガイドレール４２に沿ってＹ方向に移動させる。
【００１６】
加えて、移動装置４０は、各移動テーブル４５、４３を、それぞれＸ方向とＹ方向に移動させて任意の位置で停止させるＸ方向駆動手段４６とＹ方向駆動手段（図示せず）とを有する。Ｘ方向駆動手段４６は、Ｘ方向に延びるネジ軸４７と、第１の移動テーブル４３に固定されてネジ軸４７を両方向に回転させるステッピングモータ４８と、ネジ軸４７に螺号する、第２の移動テーブル４５の下面に固定されたナット（図示せず）とからなる。Ｘ方向駆動手段４６は、ステッピングモータ４８によりネジ軸４７を回転させて所定の回転数で停止させ、ナットを介して、第２の移動テーブル４５をＸ方向に移動させて所定位置で停止させる。移動装置４０は、このＸ方向駆動手段４６と、同様に構成されるＹ方向駆動手段とにより、移動テーブル４５、４３を互いに独立して各方向に移動させ、昇降装置３０とロボット本体１０を、水平面内の任意の位置に連続して移動させる。
【００１７】
ロボット１（図１、図２参照）は、これら昇降装置３０と移動装置４０とにより、互いに直交する異なる３方向の各方向に移動するための移動手段２を構成し、その３軸移動機構によりＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ移動する。また、ロボット１は、上記した旋回θする胴体部１２により、移動手段２の３方向中のいずれか１方向（ここではＺ方向）に沿う旋回軸回りに旋回するための旋回手段３を構成し、移動手段２によるＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動と独立して、旋回軸を中心に両方向に旋回する。その際、ロボット１は、制御装置５０により制御されて、これら移動手段２や旋回手段３により移動や旋回しつつ、ロボット本体１０の各部を作動させて、物体の移動動作や作業等を実行する。
【００１８】
制御装置５０は、ロボット本体１０内に内蔵、又は外部に設置され、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）５２、及びＭＰＵ５１が直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）５３が設けられたコンピュータを備えている。また、制御装置５０は、接続手段を介し、ロボット１の各部が接続されて制御信号や各種データを送受信し、上記したロボット１が有する１６軸を含む各部を制御して、予め設定されたタイミングや条件で関連動作させる。このようにして、制御装置５０は、移動手段２（昇降装置３０及び移動装置４０）による各方向への移動を制御してロボットアーム２０を移動させ、その３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）の位置を全体として変更して、ロボットアーム２０を、移動手段２による移動可能範囲内の任意の位置に変位させる。併せて、制御装置５０は、旋回手段３（胴体部１２）による旋回を制御してロボットアーム２０を旋回させ、その旋回方向（θ方向）の位置を全体として変更して、ロボットアーム２０を、旋回手段３による旋回可能範囲内の任意の位置に変位させる。
【００１９】
従って、制御装置５０は、ロボットアーム２０の移動や旋回による変位を制御する移動制御手段や旋回制御手段を構成し、ロボットアーム２０を、移動手段２によるＸ、Ｙ、Ｚ方向及び旋回手段３によるθ方向のいずれか１方向に、又は、２以上の方向を適宜組み合わせて変位させる。ロボット１は、この変位とロボットアーム２０自体の６軸の各動きとを組み合わせて、ロボットハンド１５を周囲の空間の任意の位置に移動させて物体等にアクセスさせ、物体の保持や移動、又は、物体の移載等の動作を実行する。その際、ロボット１は、一方のロボットアーム２０により、又は両方のロボットアーム２０により同期して物体の移動等の動作を行うだけでなく、ロボットアーム２０毎に異なる動作を行うことができる。
【００２０】
次に、この一対のロボットアーム２０を有するロボット１を、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置（以下、単に製造装置という）に設置し、ロボット１を用いてタイヤ又はタイヤ構成部材を製造する製造工程（製造方法）について説明する。また、以下では、タイヤ構成部材として、コード材料からなる環状のビードコアの外周に、ゴム材料からなるビードフィラを貼り付けて合体させ、ビードコアと半径方向外側に延びるビードフィラからなる環状のビード部材を製造する例を説明する。その際、ロボット１は、一対のロボットアーム２０のロボットハンド１５により、環状部材であるビードコアとビード部材を支持して移動させ、各工程に応じて所定位置に配置する。
【００２１】
図５は、本実施形態の製造装置６０を示す平面配置図であり、その概略構成を模式的に示している。
製造装置６０は、図示のように、ロボット１と、複数のビードコア９１をストックする２つのストック部６１と、ビードコア９１にビードフィラ（図示せず）を配置する２つの配置手段７０と、製造後のビード部材９０を積み込む積込台車（ブッキング台車）６２とを備えている。この製造装置６０では、ロボット１の移動装置４０を囲んで、２つのストック部６１をロボット１の左右両側に、かつ、積込台車６２と配置手段７０をロボット１の前側と後側に配置している。また、２つの配置手段７０を、ロボット１の左右の後側に並べて配置するとともに、それらの隣に、各配置手段７０にビードフィラを供給する供給手段８０を配置している。
【００２２】
製造装置６０は、上記のようにロボット１を駆動して、そのロボットアーム２０、ロボットハンド１５、移動手段２、及び、旋回手段３を、ビード部材９０の製造の各工程に応じて作動させる。これにより、ロボット本体１０を移動装置４０上の所定位置に移動させ、併せて、昇降や旋回動作を実行させて、ロボットアーム２０を変位させつつロボットハンド１５を移動させ、ロボットハンド１５により、環状部材の保持や解除を含む後述する各作業を行う。このロボットハンド１５で、ストック部６１の１つのビードコア９１を保持して配置手段７０に移動させ、製造後のビード部材９０を配置手段７０から積込台車６２のパレット（棚）６２Ｐに移載する。その際、ロボット１は、２つのストック部６１に交互にアクセスし、それぞれのビードコア９１を、各ストック部６１に隣接する側の配置手段７０に移動させ、２つの配置手段７０からビード部材９０を交互に積込台車６２に移動させる。次に、ロボット１により、一方のストック部６１のビードコア９１を移動させて、１つのビード部材９０を製造する手順や動作を説明する。
【００２３】
図６は、図５の製造装置６０の要部を示す斜視図である。
製造装置６０は、図示のように、ロボット１によりストック部６１の支持梁６１Ａから１つのビードコア９１を取り外し、ロボット１を移動させつつ旋回させて、ビードコア９１を配置手段７０まで移動させる。続いて、ビードコア９１を、配置手段７０に設けられた円盤状の回転体７１に移載し、その上面に同芯状に取り付けて、ビードコア９１を配置手段７０により保持する。次に、供給手段８０の繰出装置８１から所定長さのビードフィラ９２を繰り出し、ビードフィラ９２を、複数の搬送ローラからなる搬送装置８２により搬送して、回転体７１上のビードコア９１に向けて供給する。また、ビードフィラ９２の供給に同期して、回転体７１及びビードコア９１を回転させ、貼付装置７２により、ビードフィラ９２を所定位置に案内して、回転するビードコア９１の外周に沿って一周配置する。同時に、貼付装置７２によりビードフィラ９２をビードコア９１に押し付け、ビードコア９１の外周にビードフィラ９２を圧着して貼り付け、それらを合体させてビード部材９０を形成（製造）する。
【００２４】
続いて、製造装置６０は、回転体７１の回転を停止して、ロボット１によりビード部材９０を回転体７１から取り外し、ロボット１を移動させつつ旋回させて、ビード部材９０を積込台車６２まで移動させる。このビード部材９０を、積込台車６２のパレット６２Ｐ上に平らに載置し、ロボット１によるビード部材９０の保持を解除して、１つのビード部材９０の製造を完了させる。また、製造装置６０は、ロボット１により、左右のストック部６１から交互にビードコア９１を移動させて上記した各手順を繰り返し、ビード部材９０を積込台車６２の複数のパレット６２Ｐに順次積み込む。その際、積込台車６２の上下に並んだ複数のパレット６２Ｐを下から順に倒して、ビード部材９０を下から上に積み上げ、又は、複数のパレット６２Ｐを上から順に起こして、ビード部材９０を上から下に積み下げる。これに合わせて、ロボット１は、各パレット６２Ｐの高さに応じて上下方向に移動する。また、ロボット１は、装置のレイアウトに応じて、各作業位置への移動時にも、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向への移動と旋回とを行い、一対のロボットアーム２０を適宜変位させる。
【００２５】
ここで、ビード部材９０は、外周にゴム材料であるビードフィラ９２があるため、ロボットハンド１５により内側（内周部）から保持されて、ロボットハンド１５がビードフィラ９２に接触することなく移動する。これに対し、ビードコア９１は、単体では、内側からでも外側（外周部）からでも保持可能であり、いずれかの側（ここでは内側）からロボットハンド１５により保持されて移動する。また、本実施形態のロボット１は、各ロボットアーム２０の先端に支持部材を備え、このロボットアーム２０に設けられた支持部材をロボットハンド１５として使用し、各支持部材を環状部材に当接させて支持するようになっている。
【００２６】
図７は、このロボットアーム２０に設けられたロボットハンド１５を示す模式図である。
ロボットハンド１５（図７Ａ参照）は、２つのロッド状の支持部材１５Ａと、それらの基端部同士を連結する基端部材１５Ｂとを有し、２つの支持部材１５Ａが所定距離を隔てて平行に配置されている。ロボット１は、一対のロボットハンド１５を環状部材（ここではビードコア９１）の内側に配置し、それらを互いに離間させて、４つの支持部材１５Ａの所定位置（支持部Ｓ）を、ビードコア９１の内周（図７Ｂ参照）に当接させる。これにより、ビードコア９１を、４つの支持部Ｓにより、周方向に離れた４点で内側から均等に支持する。
【００２７】
なお、ロボットハンド１５（図７Ｃ参照）は、２つの支持部材１５Ａの突端部間を連結部材１５Ｃにより連結して矩形枠状に形成してもよく、同様に支持部Ｓを有する三角形状や楕円形状等の他の形状に形成してもよい。また、ロボットハンド１５は、ビードコア９１を外側から支持するときには、一対のロボットハンド１５を、ビードコア９１を挟んで外側に配置し、一対のロボットハンド１５をビードコア９１に両側から接近させる。これにより、各支持部材１５Ａ（図７Ｂの点線参照）をビードコア９１の外周に当接させて、４つの支持部Ｓによりビードコア９１を外側から均等に支持する。
【００２８】
このように、ロボット１は、支持部材１５Ａ等により環状部材の支持手段を構成し、一対のロボットアーム２０に設けられた支持部材１５Ａを環状部材を挟んで接近させ、各支持部材１５Ａを環状部材に外側から当接させる。又は、一対のロボットアーム２０の支持部材１５Ａを環状部材内で離間させ、各支持部材１５Ａを環状部材に内側から当接させる。ロボット１は、これら各支持部材１５Ａにより、環状部材を、変形等を抑制しつつ複数箇所で支持する。ただし、環状部材は、各ロボットハンド１５の支持部材１５Ａの数を増減させて、３点や５点以上で支持する等、少なくとも３点で支持すればよい。即ち、支持部材１５Ａは、一方のロボットアーム２０に少なくとも１つ、他方のロボット２０に少なくとも２つ設ければよく、この場合には、一対のロボットアーム２０は、少なくとも３つの支持部材１５Ａにより環状部材を支持する。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、ロボット１（図１、図２参照）に、互いに直交する３方向の各方向に移動するための移動手段２を設け、移動手段２により各方向への移動を制御してロボットアーム２０を変位させる。そのため、ロボットハンド１５を、ロボットアーム２０自体の稼動範囲に加えて、移動手段２による各変位範囲にも移動させて任意の位置に配置でき、ロボットアーム２０による物体の移動範囲や、ロボット１による作業領域を大きくすることができる。その際、高さ方向（Ｚ方向）の移動範囲の制限を緩和して、高さ方向に大きな移動を伴う作業も容易に行えるため、例えば、部材を搬送して上下方向に順位積み込む作業や積み降ろす作業に適宜対応して、各作業を正確に実施できる。また、複数場所から部材を移動させ、或いは、複数場所へ部材を移動させる必要があるときにも、それら各移動場所の設定範囲の制限が小さく、各作業に充分に対応できる。これに伴い、ロボット１の周囲に配置される、物体の移動先や移動元の装置や台車等のレイアウトの制限も緩和され、スペースを有効活用できる。
【００３０】
従って、本実施形態によれば、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアーム２０による物体の移動範囲を広くして、その範囲の任意の位置に物体を移動させることができ、ロボット１による作業領域を拡大することができる。併せて、ここでは、旋回手段３による旋回を制御してロボットアーム２０を変位させるため、旋回方向にも物体を移動させて、その移動範囲やロボット１の作業領域を一層拡大できる。また、このロボット１は、一対のロボットアーム２０を有する双腕ロボットであり、ロボットアーム２０の先端（ロボットハンド１５）に複雑な機構や構成を採用しなくても、一対のロボットアーム２０を使用して、それらの両端部で物体を挟む等して、物体を保持して移動させることができる。
【００３１】
ここで、本実施形態のロボット１は、上記した部材を複数場所へ移動させつつ、上下方向（Ｚ方向）へも移動させて高さを調整する必要があるタイヤ構成部材（又はタイヤ）の製造装置や製造工程に好適であり、特に、Ｚ方向への移動に対して有効である。また、このロボット１は、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造時に、製造工程の進行等に応じて、ロボットアーム２０により、タイヤ、各種のタイヤ構成部材、又は、タイヤ構成部材の素材（形成中のタイヤ構成部材や中間体に加えて、タイヤ構成部材各部の材料や素材を含む）を移動させることができる。このように、ロボット１を用いることで、ビードコア９１やビード部材９０だけでなく、他の環状のコード材料やゴム材料、他のタイヤ構成部材やその素材、又は、未加硫や加硫済みのタイヤを、上記と同様に、人手によることなく各々移動させてパレットに積み込む等して、製造の各工程を自動化できる。
【００３２】
また、この製造装置６０では、一対のロボットアーム２０に設けた支持部材１５Ａ（図７参照）をロボットハンド１５として使用し、それらを環状部材に当接させて、環状部材を外側又は内側から支持する。そのため、ロボットハンド１５を交換せずに、かつ複雑な動作を行うことなく、環状部材の種類や形状に応じて、それぞれ外側又は内側から支持できるとともに、複数サイズや多形状の環状部材を支持して移動させることができる。その際、少なくとも３つの支持部材１５Ａで環状部材を支持すれば、環状部材を充分に安定させて移動できるが、一対のロボットアーム２０に計４つ又は５つ以上の支持部材１５Ａを設けて、環状部材を４点以上で支持するのがより望ましい。このようにすることで、環状部材をより安定させて支持しつつ移動させることができる。また、外周にビードフィラ９２等のゴム部材が設けられた環状部材は、その内側に支持部材１５Ａを当接させて支持するのが望ましく、これにより、外周のゴム部材の変形を防止できる。
【００３３】
なお、１台のロボット１に対し、１つのビード部材９０を形成するための一連の形成装置を複数組み（図５では２組み）配置することで、１組みの形成装置によるビード部材９０の形成作業の間に、ロボット１により他の作業や工程を実施できる。即ち、例えば、１つの配置手段７０によるビードフィラ９２の配置作業中に、ロボット１が他の形成装置に対し作業して、形成後のビード部材９０のパレット６２Ｐへの積み込みや、次のビードコア９１の回転体７１への移載が行える。このように、本発明は、複数の装置に対する作業や工程を１台のロボット１で行うときに、その効果がより顕著に発揮され、各作業等を適宜組み合わせることで、それらの合間の時間を有効活用して生産効率を向上できる。その際、上記（図５参照）のような複数組みの形成装置を、ロボット１を挟んで略対称に配置するときには、ロボット１により各形成装置での工程を略対称な動作で行えるため、ロボット１の動作範囲や時間の無駄を削減して、作業効率を一層向上できる。
【００３４】
また、製造装置６０（図６参照）によりビード部材９０を製造するときには、供給手段８０から、押出成形して冷却した後、一旦ストックした１枚のビードフィラ９２をビードコア９１に供給してもよく、供給手段８０に設置した押出機から１枚のビードフィラ９２を押し出しつつビードコア９１に供給してもよい。また、これら１枚のコールドゴムやホットゴムではなく、ゴムストリップを供給してビードコア９１の外周に順に巻き付けて、ビードフィラ９２を形成するようにしてもよい。このようなビードフィラ９２は、特開２００１−１７９８４７号公報や特開２００６−７６２００号公報に記載された方法や装置等を適用して形成できる。
【００３５】
以上、ロボット１をタイヤ構成部材の製造装置６０で使用する例を説明したが、このロボット１は、タイヤ構成部材の全てを包含するタイヤ製造にも適用可能である。また、本実施形態では、ロボット本体１０（図１参照）の胴体部１２を旋回させてロボットアーム２０を変位させたが、ロボット本体１０と昇降装置３０との間に旋回手段を設ける等、胴体部１２以外を旋回させるようにしてもよい。これに対し、ロボットアーム２０は、ロボット１の使用環境や作業内容等に応じて、上記した６軸に限らず、より多い、又は少ない軸数にして、６自由度以外の自由度を有するようにしてもよい。ただし、ロボットアーム２０は、物体の各移動や作業等に適切に対応させる観点から、６以上の自由度を有するように構成するのが望ましい。更に、ロボットアーム２０は、ロボット１に１つ又は３つ以上設けてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・ロボット、２・・・移動手段、３・・・旋回手段、１０・・・ロボット本体、１１・・・基部、１２・・・胴体部、１３・・・センサ部、１４・・・肩部、１５・・・ロボットハンド、２０・・・ロボットアーム、２１、２２、２３・・・関節、２４、２５・・・リンク、３０・・・昇降装置、３１・・・上板、３２・・・枠体、３３・・・リンク機構、３３Ｒ・・・リンク、３４・・・駆動手段、４０・・・移動装置、４１・・・架台、４２・・・ガイドレール、４３・・・第１の移動テーブル、４４・・・ガイドレール、４５・・・第２の移動テーブル、４６・・・Ｘ方向駆動手段、４７・・・ネジ軸、４８・・・ステッピングモータ、５０・・・制御装置、５１・・・ＭＰＵ、５２・・・ＲＯＭ、５３・・・ＲＡＭ、６０・・・製造装置、６１・・・ストック部、６２・・・積込台車、６２Ｐ・・・パレット、７０・・・配置手段、７１・・・回転体、７２・・・貼付装置、８０・・・供給手段、８１・・・繰出装置、８２・・・搬送装置、９０・・・ビード部材、９１・・・ビードコア、９２・・・ビードフィラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームにより物体を保持して移動させるロボットを用いて、タイヤ又はタイヤ構成部材を製造するタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤやタイヤ構成部材の製造工程では、物体を移動させるロボットアームを有するロボットが広く使用されている。また、このようなロボットとして、従来、一対のロボットアームにより、その各ハンドで部品を把持して移動させ、設定された各作業を行う産業用の双腕ロボットが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような従来のロボットでは、ロボットアームを稼動させて物体を移動させるため、物体の移動範囲がロボットアームの稼動範囲に制限され、ロボットによる作業領域も限定されて狭くなる傾向がある。その際、特に、高さ方向の移動範囲が制限され易く、高さ方向に大きな移動を伴う作業ができずに、例えば、部材を搬送して上下方向に順に積み込む作業や積み降ろす作業に適宜対応できないことがある。また、複数場所から部材を移動させ、或いは、複数場所へ部材を移動させる必要があるときにも、それら各移動場所の設定範囲が制限され、各作業に充分に対応できない虞もある。これに伴い、ロボットの周囲に配置される、物体の移動先や移動元の装置や台車等のレイアウトも制限されるため、スペースを有効に活用できない、という問題も生じる。
【０００５】
本発明の目的は、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアームによる物体の移動範囲を広くして、その範囲の任意の位置に物体を移動可能にし、ロボットによる作業領域を拡大することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、物体を移動させるロボットアームを有するロボットを備えたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置であって、ロボットが、互いに直交する３方向の各方向に移動するための移動手段と、移動手段による各方向への移動を制御してロボットアームを変位させる移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、ロボットが、前記３方向中の１方向に沿う旋回軸回りに旋回するための旋回手段と、旋回手段による旋回を制御してロボットアームを変位させる旋回制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、ロボットが、一対のロボットアームを有することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、ロボットが、環状部材に当接して支持する各ロボットアームに設けられた支持部材と、一対のロボットアームの支持部材を、環状部材を挟んで接近又は環状部材内で離間させ、各支持部材を環状部材に外側から又は内側から当接させて、支持部材により環状部材を支持する手段とを備え、一対のロボットアームにより環状部材を支持して移動させることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、支持部材が、一方のロボットアームに少なくとも１つ、他方のロボットアームに少なくとも２つ設けられ、一対のロボットアームが、少なくとも３つの支持部材により環状部材を支持することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置によりタイヤ又はタイヤ構成部材を製造する製造方法であって、ロボットアームによりタイヤ又はタイヤ構成部材又はタイヤ構成部材の素材を移動させる工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアームによる物体の移動範囲を広くして、その範囲の任意の位置に物体を移動させることができ、ロボットによる作業領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のロボットを模式的に示す要部正面図である。
【図２】図１の左方から見たロボットの要部側面図である。
【図３】本実施形態のロボットが備える昇降装置の要部を示す斜視図である。
【図４】本実施形態のロボットが備える移動装置の要部を示す斜視図である。
【図５】本実施形態のタイヤ構成部材の製造装置を示す平面配置図である。
【図６】図５のタイヤ構成部材の製造装置の要部を示す斜視図である。
【図７】ロボットアームに設けられたロボットハンドを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置と製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置は、物体を保持して移動させる１又は複数のロボットアームを有するロボットを備え、ロボットを用いてタイヤやタイヤ構成部材を製造する。以下では、２つのロボットアームを有する産業用の双腕ロボットを備えた製造装置を例に採り、まず、ロボットについて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態のロボットを模式的に示す要部正面図であり、図２は、図１の左方から見たロボットの要部側面図である。
ロボット１は、図示のように、ロボット本体１０と、ロボット本体１０が載置された昇降装置３０と、昇降装置３０の下側に設けられた移動装置４０と、全体を制御するロボットコントローラである制御装置５０とを備えている。
【００１１】
ロボット本体１０は、昇降装置３０に固定された基部１１と、基部１１を中心に旋回（図１の矢印θ）する胴体部１２と、胴体部１２の頂部に設けられた、移動させる物体等の検知センサを有するセンサ部１３と、胴体部１２の両側部に設けられた一対の肩部１４とを備えている。また、ロボット本体１０は、肩部１４に各々連結された一対のロボットアーム２０と、その各先端部に設けられたロボットハンド１５とを備え、ロボットアーム２０を駆動して、ロボットハンド１５により物体を掴む等して保持して移動させる。更に、ロボット本体１０は、以上の各部をそれぞれに応じて駆動する各種アクチュエータや駆動機構、それらを作動させる駆動源等からなる各駆動手段（図示せず）を備えている。
【００１２】
ロボットアーム２０は、複数の関節を有する多関節アームであり、ここでは、肩部１４から順に設けられた３つの関節２１、２２、２３と、それらの間を順に連結する２つのリンク（腕部）２４、２５とを有する。また、このロボットアーム２０は、各関節２１、２２、２３（又は、その近傍）において、それぞれ互いに異なる２方向に回動（屈曲）や回転（ねじり）等が可能に構成され（図１、図２の矢印Ｋ１〜Ｋ６）、リンク２４、２５やロボットハンド１５が合計６方向に回動や移動等する。各ロボットアーム２０は、これら６軸の機構により６自由度を有しており、リンク２４、２５やロボットハンド１５を各方向へ動かし、それらを適宜組み合わせて各部の座標や全体の姿勢を設定しつつ、ロボットハンド１５を、移動可能範囲内の任意の位置に移動させて任意の状態に配置する。
【００１３】
また、ロボット本体１０は、昇降装置３０により垂直方向（図１、図２のＺ方向）に移動して昇降するとともに、昇降装置３０と一体に、移動装置４０により、水平面内で互いに直交する２方向（図１のＸ方向と図２のＹ方向）に移動する。本実施形態では、これら互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向を、それぞれロボット本体１０の左右、前後、上下方向に対応させて設定し、ロボット本体１０を各方向の移動軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）に沿って移動させる。従って、ロボット１は、一対のロボットアーム２０の１２軸（６軸＋６軸）と、胴体部１２の旋回による１軸と、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の３軸とにより合計１６軸（１６自由度）を有し、軸毎に制御されて各動作を実行する。その際、ロボット１は、昇降装置３０と移動装置４０とを独立に作動させ、各方向への移動を組み合わせて、ロボット本体１０とロボットアーム２０を任意の位置に変位させる。
【００１４】
図３は、ロボット１が備える昇降装置３０の要部を示す斜視図である。
昇降装置３０は、市販の昇降リフターであり、図示のように、上下に対向して配置された矩形板状の上板３１及び枠体３２と、それらを連結する伸縮可能なリンク機構３３と、リンク機構３３を伸縮させる駆動手段３４とを有する。昇降装置３０は、駆動手段３４（ここではピストン・シリンダ機構）を作動させて、シリンダ３４Ｓからピストンロッド３４Ｐを進退させ、リンク機構３３の伸縮可能に連結された複数のリンク３３Ｒに伸縮方向の力を作用させる。これにより、リンク機構３３を伸縮させて、枠体３２に対して上板３１を接近、離間させ、上板３１上のロボット本体１０をＺ方向の両方向に移動させる。また、昇降装置３０は、駆動手段３４によるピストンロッド３４Ｐの進退量と、それに応じたリンク機構３３の伸縮量が制御可能になっており、駆動手段３４を作動及び停止させて、ロボット本体１０をＺ方向の任意の位置で停止させる。
【００１５】
図４は、ロボット１が備える移動装置４０の要部を示す斜視図である。
移動装置４０は、ここでは、ＸＹステージからなり、その上面上に設置された昇降装置３０を、Ｘ、Ｙ方向を含む水平面内で移動可能に支持する。また、この移動装置４０は、架台４１と、その上面にＹ方向に沿って配置された２本のガイドレール４２と、各ガイドレール４２上をＹ方向に移動自在なスライダ（図示せず）と、スライダに固定された第１の移動テーブル４３とを有する。更に、移動装置４０は、第１の移動テーブル４３上にＸ方向に沿って配置された２本のガイドレール４４と、各ガイドレール４４上をＸ方向に移動自在なスライダ（図示せず）と、スライダに固定された第２の移動テーブル４５とを有する。移動装置４０は、昇降装置３０を、第２の移動テーブル４５とともにガイドレール４４に沿ってＸ方向に移動させ、かつ、第１の移動テーブル４３とともにガイドレール４２に沿ってＹ方向に移動させる。
【００１６】
加えて、移動装置４０は、各移動テーブル４５、４３を、それぞれＸ方向とＹ方向に移動させて任意の位置で停止させるＸ方向駆動手段４６とＹ方向駆動手段（図示せず）とを有する。Ｘ方向駆動手段４６は、Ｘ方向に延びるネジ軸４７と、第１の移動テーブル４３に固定されてネジ軸４７を両方向に回転させるステッピングモータ４８と、ネジ軸４７に螺号する、第２の移動テーブル４５の下面に固定されたナット（図示せず）とからなる。Ｘ方向駆動手段４６は、ステッピングモータ４８によりネジ軸４７を回転させて所定の回転数で停止させ、ナットを介して、第２の移動テーブル４５をＸ方向に移動させて所定位置で停止させる。移動装置４０は、このＸ方向駆動手段４６と、同様に構成されるＹ方向駆動手段とにより、移動テーブル４５、４３を互いに独立して各方向に移動させ、昇降装置３０とロボット本体１０を、水平面内の任意の位置に連続して移動させる。
【００１７】
ロボット１（図１、図２参照）は、これら昇降装置３０と移動装置４０とにより、互いに直交する異なる３方向の各方向に移動するための移動手段２を構成し、その３軸移動機構によりＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ移動する。また、ロボット１は、上記した旋回θする胴体部１２により、移動手段２の３方向中のいずれか１方向（ここではＺ方向）に沿う旋回軸回りに旋回するための旋回手段３を構成し、移動手段２によるＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動と独立して、旋回軸を中心に両方向に旋回する。その際、ロボット１は、制御装置５０により制御されて、これら移動手段２や旋回手段３により移動や旋回しつつ、ロボット本体１０の各部を作動させて、物体の移動動作や作業等を実行する。
【００１８】
制御装置５０は、ロボット本体１０内に内蔵、又は外部に設置され、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）５２、及びＭＰＵ５１が直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）５３が設けられたコンピュータを備えている。また、制御装置５０は、接続手段を介し、ロボット１の各部が接続されて制御信号や各種データを送受信し、上記したロボット１が有する１６軸を含む各部を制御して、予め設定されたタイミングや条件で関連動作させる。このようにして、制御装置５０は、移動手段２（昇降装置３０及び移動装置４０）による各方向への移動を制御してロボットアーム２０を移動させ、その３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）の位置を全体として変更して、ロボットアーム２０を、移動手段２による移動可能範囲内の任意の位置に変位させる。併せて、制御装置５０は、旋回手段３（胴体部１２）による旋回を制御してロボットアーム２０を旋回させ、その旋回方向（θ方向）の位置を全体として変更して、ロボットアーム２０を、旋回手段３による旋回可能範囲内の任意の位置に変位させる。
【００１９】
従って、制御装置５０は、ロボットアーム２０の移動や旋回による変位を制御する移動制御手段や旋回制御手段を構成し、ロボットアーム２０を、移動手段２によるＸ、Ｙ、Ｚ方向及び旋回手段３によるθ方向のいずれか１方向に、又は、２以上の方向を適宜組み合わせて変位させる。ロボット１は、この変位とロボットアーム２０自体の６軸の各動きとを組み合わせて、ロボットハンド１５を周囲の空間の任意の位置に移動させて物体等にアクセスさせ、物体の保持や移動、又は、物体の移載等の動作を実行する。その際、ロボット１は、一方のロボットアーム２０により、又は両方のロボットアーム２０により同期して物体の移動等の動作を行うだけでなく、ロボットアーム２０毎に異なる動作を行うことができる。
【００２０】
次に、この一対のロボットアーム２０を有するロボット１を、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置（以下、単に製造装置という）に設置し、ロボット１を用いてタイヤ又はタイヤ構成部材を製造する製造工程（製造方法）について説明する。また、以下では、タイヤ構成部材として、コード材料からなる環状のビードコアの外周に、ゴム材料からなるビードフィラを貼り付けて合体させ、ビードコアと半径方向外側に延びるビードフィラからなる環状のビード部材を製造する例を説明する。その際、ロボット１は、一対のロボットアーム２０のロボットハンド１５により、環状部材であるビードコアとビード部材を支持して移動させ、各工程に応じて所定位置に配置する。
【００２１】
図５は、本実施形態の製造装置６０を示す平面配置図であり、その概略構成を模式的に示している。
製造装置６０は、図示のように、ロボット１と、複数のビードコア９１をストックする２つのストック部６１と、ビードコア９１にビードフィラ（図示せず）を配置する２つの配置手段７０と、製造後のビード部材９０を積み込む積込台車（ブッキング台車）６２とを備えている。この製造装置６０では、ロボット１の移動装置４０を囲んで、２つのストック部６１をロボット１の左右両側に、かつ、積込台車６２と配置手段７０をロボット１の前側と後側に配置している。また、２つの配置手段７０を、ロボット１の左右の後側に並べて配置するとともに、それらの隣に、各配置手段７０にビードフィラを供給する供給手段８０を配置している。
【００２２】
製造装置６０は、上記のようにロボット１を駆動して、そのロボットアーム２０、ロボットハンド１５、移動手段２、及び、旋回手段３を、ビード部材９０の製造の各工程に応じて作動させる。これにより、ロボット本体１０を移動装置４０上の所定位置に移動させ、併せて、昇降や旋回動作を実行させて、ロボットアーム２０を変位させつつロボットハンド１５を移動させ、ロボットハンド１５により、環状部材の保持や解除を含む後述する各作業を行う。このロボットハンド１５で、ストック部６１の１つのビードコア９１を保持して配置手段７０に移動させ、製造後のビード部材９０を配置手段７０から積込台車６２のパレット（棚）６２Ｐに移載する。その際、ロボット１は、２つのストック部６１に交互にアクセスし、それぞれのビードコア９１を、各ストック部６１に隣接する側の配置手段７０に移動させ、２つの配置手段７０からビード部材９０を交互に積込台車６２に移動させる。次に、ロボット１により、一方のストック部６１のビードコア９１を移動させて、１つのビード部材９０を製造する手順や動作を説明する。
【００２３】
図６は、図５の製造装置６０の要部を示す斜視図である。
製造装置６０は、図示のように、ロボット１によりストック部６１の支持梁６１Ａから１つのビードコア９１を取り外し、ロボット１を移動させつつ旋回させて、ビードコア９１を配置手段７０まで移動させる。続いて、ビードコア９１を、配置手段７０に設けられた円盤状の回転体７１に移載し、その上面に同芯状に取り付けて、ビードコア９１を配置手段７０により保持する。次に、供給手段８０の繰出装置８１から所定長さのビードフィラ９２を繰り出し、ビードフィラ９２を、複数の搬送ローラからなる搬送装置８２により搬送して、回転体７１上のビードコア９１に向けて供給する。また、ビードフィラ９２の供給に同期して、回転体７１及びビードコア９１を回転させ、貼付装置７２により、ビードフィラ９２を所定位置に案内して、回転するビードコア９１の外周に沿って一周配置する。同時に、貼付装置７２によりビードフィラ９２をビードコア９１に押し付け、ビードコア９１の外周にビードフィラ９２を圧着して貼り付け、それらを合体させてビード部材９０を形成（製造）する。
【００２４】
続いて、製造装置６０は、回転体７１の回転を停止して、ロボット１によりビード部材９０を回転体７１から取り外し、ロボット１を移動させつつ旋回させて、ビード部材９０を積込台車６２まで移動させる。このビード部材９０を、積込台車６２のパレット６２Ｐ上に平らに載置し、ロボット１によるビード部材９０の保持を解除して、１つのビード部材９０の製造を完了させる。また、製造装置６０は、ロボット１により、左右のストック部６１から交互にビードコア９１を移動させて上記した各手順を繰り返し、ビード部材９０を積込台車６２の複数のパレット６２Ｐに順次積み込む。その際、積込台車６２の上下に並んだ複数のパレット６２Ｐを下から順に倒して、ビード部材９０を下から上に積み上げ、又は、複数のパレット６２Ｐを上から順に起こして、ビード部材９０を上から下に積み下げる。これに合わせて、ロボット１は、各パレット６２Ｐの高さに応じて上下方向に移動する。また、ロボット１は、装置のレイアウトに応じて、各作業位置への移動時にも、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向への移動と旋回とを行い、一対のロボットアーム２０を適宜変位させる。
【００２５】
ここで、ビード部材９０は、外周にゴム材料であるビードフィラ９２があるため、ロボットハンド１５により内側（内周部）から保持されて、ロボットハンド１５がビードフィラ９２に接触することなく移動する。これに対し、ビードコア９１は、単体では、内側からでも外側（外周部）からでも保持可能であり、いずれかの側（ここでは内側）からロボットハンド１５により保持されて移動する。また、本実施形態のロボット１は、各ロボットアーム２０の先端に支持部材を備え、このロボットアーム２０に設けられた支持部材をロボットハンド１５として使用し、各支持部材を環状部材に当接させて支持するようになっている。
【００２６】
図７は、このロボットアーム２０に設けられたロボットハンド１５を示す模式図である。
ロボットハンド１５（図７Ａ参照）は、２つのロッド状の支持部材１５Ａと、それらの基端部同士を連結する基端部材１５Ｂとを有し、２つの支持部材１５Ａが所定距離を隔てて平行に配置されている。ロボット１は、一対のロボットハンド１５を環状部材（ここではビードコア９１）の内側に配置し、それらを互いに離間させて、４つの支持部材１５Ａの所定位置（支持部Ｓ）を、ビードコア９１の内周（図７Ｂ参照）に当接させる。これにより、ビードコア９１を、４つの支持部Ｓにより、周方向に離れた４点で内側から均等に支持する。
【００２７】
なお、ロボットハンド１５（図７Ｃ参照）は、２つの支持部材１５Ａの突端部間を連結部材１５Ｃにより連結して矩形枠状に形成してもよく、同様に支持部Ｓを有する三角形状や楕円形状等の他の形状に形成してもよい。また、ロボットハンド１５は、ビードコア９１を外側から支持するときには、一対のロボットハンド１５を、ビードコア９１を挟んで外側に配置し、一対のロボットハンド１５をビードコア９１に両側から接近させる。これにより、各支持部材１５Ａ（図７Ｂの点線参照）をビードコア９１の外周に当接させて、４つの支持部Ｓによりビードコア９１を外側から均等に支持する。
【００２８】
このように、ロボット１は、支持部材１５Ａ等により環状部材の支持手段を構成し、一対のロボットアーム２０に設けられた支持部材１５Ａを環状部材を挟んで接近させ、各支持部材１５Ａを環状部材に外側から当接させる。又は、一対のロボットアーム２０の支持部材１５Ａを環状部材内で離間させ、各支持部材１５Ａを環状部材に内側から当接させる。ロボット１は、これら各支持部材１５Ａにより、環状部材を、変形等を抑制しつつ複数箇所で支持する。ただし、環状部材は、各ロボットハンド１５の支持部材１５Ａの数を増減させて、３点や５点以上で支持する等、少なくとも３点で支持すればよい。即ち、支持部材１５Ａは、一方のロボットアーム２０に少なくとも１つ、他方のロボット２０に少なくとも２つ設ければよく、この場合には、一対のロボットアーム２０は、少なくとも３つの支持部材１５Ａにより環状部材を支持する。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、ロボット１（図１、図２参照）に、互いに直交する３方向の各方向に移動するための移動手段２を設け、移動手段２により各方向への移動を制御してロボットアーム２０を変位させる。そのため、ロボットハンド１５を、ロボットアーム２０自体の稼動範囲に加えて、移動手段２による各変位範囲にも移動させて任意の位置に配置でき、ロボットアーム２０による物体の移動範囲や、ロボット１による作業領域を大きくすることができる。その際、高さ方向（Ｚ方向）の移動範囲の制限を緩和して、高さ方向に大きな移動を伴う作業も容易に行えるため、例えば、部材を搬送して上下方向に順位積み込む作業や積み降ろす作業に適宜対応して、各作業を正確に実施できる。また、複数場所から部材を移動させ、或いは、複数場所へ部材を移動させる必要があるときにも、それら各移動場所の設定範囲の制限が小さく、各作業に充分に対応できる。これに伴い、ロボット１の周囲に配置される、物体の移動先や移動元の装置や台車等のレイアウトの制限も緩和され、スペースを有効活用できる。
【００３０】
従って、本実施形態によれば、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造において、ロボットアーム２０による物体の移動範囲を広くして、その範囲の任意の位置に物体を移動させることができ、ロボット１による作業領域を拡大することができる。併せて、ここでは、旋回手段３による旋回を制御してロボットアーム２０を変位させるため、旋回方向にも物体を移動させて、その移動範囲やロボット１の作業領域を一層拡大できる。また、このロボット１は、一対のロボットアーム２０を有する双腕ロボットであり、ロボットアーム２０の先端（ロボットハンド１５）に複雑な機構や構成を採用しなくても、一対のロボットアーム２０を使用して、それらの両端部で物体を挟む等して、物体を保持して移動させることができる。
【００３１】
ここで、本実施形態のロボット１は、上記した部材を複数場所へ移動させつつ、上下方向（Ｚ方向）へも移動させて高さを調整する必要があるタイヤ構成部材（又はタイヤ）の製造装置や製造工程に好適であり、特に、Ｚ方向への移動に対して有効である。また、このロボット１は、タイヤ又はタイヤ構成部材の製造時に、製造工程の進行等に応じて、ロボットアーム２０により、タイヤ、各種のタイヤ構成部材、又は、タイヤ構成部材の素材（形成中のタイヤ構成部材や中間体に加えて、タイヤ構成部材各部の材料や素材を含む）を移動させることができる。このように、ロボット１を用いることで、ビードコア９１やビード部材９０だけでなく、他の環状のコード材料やゴム材料、他のタイヤ構成部材やその素材、又は、未加硫や加硫済みのタイヤを、上記と同様に、人手によることなく各々移動させてパレットに積み込む等して、製造の各工程を自動化できる。
【００３２】
また、この製造装置６０では、一対のロボットアーム２０に設けた支持部材１５Ａ（図７参照）をロボットハンド１５として使用し、それらを環状部材に当接させて、環状部材を外側又は内側から支持する。そのため、ロボットハンド１５を交換せずに、かつ複雑な動作を行うことなく、環状部材の種類や形状に応じて、それぞれ外側又は内側から支持できるとともに、複数サイズや多形状の環状部材を支持して移動させることができる。その際、少なくとも３つの支持部材１５Ａで環状部材を支持すれば、環状部材を充分に安定させて移動できるが、一対のロボットアーム２０に計４つ又は５つ以上の支持部材１５Ａを設けて、環状部材を４点以上で支持するのがより望ましい。このようにすることで、環状部材をより安定させて支持しつつ移動させることができる。また、外周にビードフィラ９２等のゴム部材が設けられた環状部材は、その内側に支持部材１５Ａを当接させて支持するのが望ましく、これにより、外周のゴム部材の変形を防止できる。
【００３３】
なお、１台のロボット１に対し、１つのビード部材９０を形成するための一連の形成装置を複数組み（図５では２組み）配置することで、１組みの形成装置によるビード部材９０の形成作業の間に、ロボット１により他の作業や工程を実施できる。即ち、例えば、１つの配置手段７０によるビードフィラ９２の配置作業中に、ロボット１が他の形成装置に対し作業して、形成後のビード部材９０のパレット６２Ｐへの積み込みや、次のビードコア９１の回転体７１への移載が行える。このように、本発明は、複数の装置に対する作業や工程を１台のロボット１で行うときに、その効果がより顕著に発揮され、各作業等を適宜組み合わせることで、それらの合間の時間を有効活用して生産効率を向上できる。その際、上記（図５参照）のような複数組みの形成装置を、ロボット１を挟んで略対称に配置するときには、ロボット１により各形成装置での工程を略対称な動作で行えるため、ロボット１の動作範囲や時間の無駄を削減して、作業効率を一層向上できる。
【００３４】
また、製造装置６０（図６参照）によりビード部材９０を製造するときには、供給手段８０から、押出成形して冷却した後、一旦ストックした１枚のビードフィラ９２をビードコア９１に供給してもよく、供給手段８０に設置した押出機から１枚のビードフィラ９２を押し出しつつビードコア９１に供給してもよい。また、これら１枚のコールドゴムやホットゴムではなく、ゴムストリップを供給してビードコア９１の外周に順に巻き付けて、ビードフィラ９２を形成するようにしてもよい。このようなビードフィラ９２は、特開２００１−１７９８４７号公報や特開２００６−７６２００号公報に記載された方法や装置等を適用して形成できる。
【００３５】
以上、ロボット１をタイヤ構成部材の製造装置６０で使用する例を説明したが、このロボット１は、タイヤ構成部材の全てを包含するタイヤ製造にも適用可能である。また、本実施形態では、ロボット本体１０（図１参照）の胴体部１２を旋回させてロボットアーム２０を変位させたが、ロボット本体１０と昇降装置３０との間に旋回手段を設ける等、胴体部１２以外を旋回させるようにしてもよい。これに対し、ロボットアーム２０は、ロボット１の使用環境や作業内容等に応じて、上記した６軸に限らず、より多い、又は少ない軸数にして、６自由度以外の自由度を有するようにしてもよい。ただし、ロボットアーム２０は、物体の各移動や作業等に適切に対応させる観点から、６以上の自由度を有するように構成するのが望ましい。更に、ロボットアーム２０は、ロボット１に１つ又は３つ以上設けてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・ロボット、２・・・移動手段、３・・・旋回手段、１０・・・ロボット本体、１１・・・基部、１２・・・胴体部、１３・・・センサ部、１４・・・肩部、１５・・・ロボットハンド、２０・・・ロボットアーム、２１、２２、２３・・・関節、２４、２５・・・リンク、３０・・・昇降装置、３１・・・上板、３２・・・枠体、３３・・・リンク機構、３３Ｒ・・・リンク、３４・・・駆動手段、４０・・・移動装置、４１・・・架台、４２・・・ガイドレール、４３・・・第１の移動テーブル、４４・・・ガイドレール、４５・・・第２の移動テーブル、４６・・・Ｘ方向駆動手段、４７・・・ネジ軸、４８・・・ステッピングモータ、５０・・・制御装置、５１・・・ＭＰＵ、５２・・・ＲＯＭ、５３・・・ＲＡＭ、６０・・・製造装置、６１・・・ストック部、６２・・・積込台車、６２Ｐ・・・パレット、７０・・・配置手段、７１・・・回転体、７２・・・貼付装置、８０・・・供給手段、８１・・・繰出装置、８２・・・搬送装置、９０・・・ビード部材、９１・・・ビードコア、９２・・・ビードフィラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を移動させるロボットアームを有するロボットを備えたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置であって、
ロボットが、互いに直交する３方向の各方向に移動するための移動手段と、移動手段による各方向への移動を制御してロボットアームを変位させる移動制御手段と、を備えたことを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
ロボットが、前記３方向中の１方向に沿う旋回軸回りに旋回するための旋回手段と、旋回手段による旋回を制御してロボットアームを変位させる旋回制御手段と、を備えたことを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
ロボットが、一対のロボットアームを有することを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
ロボットが、環状部材に当接して支持する各ロボットアームに設けられた支持部材と、一対のロボットアームの支持部材を、環状部材を挟んで接近又は環状部材内で離間させ、各支持部材を環状部材に外側から又は内側から当接させて、支持部材により環状部材を支持する手段とを備え、一対のロボットアームにより環状部材を支持して移動させることを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
支持部材が、一方のロボットアームに少なくとも１つ、他方のロボットアームに少なくとも２つ設けられ、
一対のロボットアームが、少なくとも３つの支持部材により環状部材を支持することを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置によりタイヤ又はタイヤ構成部材を製造する製造方法であって、
ロボットアームによりタイヤ又はタイヤ構成部材又はタイヤ構成部材の素材を移動させる工程を有することを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造方法。
【請求項１】
物体を移動させるロボットアームを有するロボットを備えたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置であって、
ロボットが、互いに直交する３方向の各方向に移動するための移動手段と、移動手段による各方向への移動を制御してロボットアームを変位させる移動制御手段と、を備えたことを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
ロボットが、前記３方向中の１方向に沿う旋回軸回りに旋回するための旋回手段と、旋回手段による旋回を制御してロボットアームを変位させる旋回制御手段と、を備えたことを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
ロボットが、一対のロボットアームを有することを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
ロボットが、環状部材に当接して支持する各ロボットアームに設けられた支持部材と、一対のロボットアームの支持部材を、環状部材を挟んで接近又は環状部材内で離間させ、各支持部材を環状部材に外側から又は内側から当接させて、支持部材により環状部材を支持する手段とを備え、一対のロボットアームにより環状部材を支持して移動させることを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置において、
支持部材が、一方のロボットアームに少なくとも１つ、他方のロボットアームに少なくとも２つ設けられ、
一対のロボットアームが、少なくとも３つの支持部材により環状部材を支持することを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載されたタイヤ又はタイヤ構成部材の製造装置によりタイヤ又はタイヤ構成部材を製造する製造方法であって、
ロボットアームによりタイヤ又はタイヤ構成部材又はタイヤ構成部材の素材を移動させる工程を有することを特徴とするタイヤ又はタイヤ構成部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４２０２４（Ｐ２０１１−４２０２４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９３５８３（Ｐ２００９−１９３５８３）
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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