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【発明の名称】 産業用ロボットのアーム構造体
【発明者】 【氏名】安村 充弘

【氏名】山城 光

【氏名】松井 英生

【要約】 【課題】アーム構造体のケーシングの軽量化および小型化を行う。

【構成】産業用ロボットのアーム構造体(10)が、第一軸線(X)および第一軸線に対して垂直な第二軸線(Y)回りに回転可能な手首ユニット(61)と、手首ユニットを第一軸線回りに回転可能に支持するアームユニット(10’)とを含む。アームユニットは底部ケーシング(12)を具備し、底部ケーシングには、手首ユニットを第一軸線回りに回転させるのに用いられる第一モータ(31)と、手首ユニットを第二軸線回りに回転させるのに用いられる第二モータ(32)とが少なくとも配置されている。さらに、アームユニットは、モータの出力軸の両方を含む平面に対して垂直な方向において底部ケーシングに係合する蓋部ケーシング(11)を具備する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一軸線および該第一軸線に対して垂直な第二軸線回りに回転可能な手首ユニットと、該手首ユニットを前記第一軸線回りに回転可能に支持するアームユニットと、を含む産業用ロボットのアーム構造体において、
前記アームユニットは底部ケーシングを具備し、該底部ケーシングには、前記手首ユニットを前記第一軸線回りに回転させるのに用いられる第一モータと、前記手首ユニットを前記第二軸線回りに回転させるのに用いられる第二モータとが少なくとも支持されており、
さらに、前記アームユニットは、前記第一および第二モータの出力軸の両方を含む平面に対して垂直な方向において前記底部ケーシングに係合する蓋部ケーシングを具備する、産業用ロボットのアーム構造体。
【請求項2】
前記蓋部ケーシングを前記底部ケーシングから取外すと、前記手首ユニット、前記第一モータおよび第二モータのうちの少なくとも一つが着脱可能になる請求項1に記載のアーム構造体。
【請求項3】
前記蓋部ケーシングの前記底部ケーシングの係合方向は、前記手首ユニット、前記第一モータおよび第二モータのうちの少なくとも一つの組付方向に等しいようにした請求項1または2に記載のアーム構造体。
【請求項4】
前記第一モータを前記底部ケーシングに配置する第一台座と前記第二モータを前記底部ケーシングに配置する第二台座とが、前記底部ケーシングの内面に該底部ケーシングと一体的に形成されている請求項1から3のいずれか一項に記載のアーム構造体。
【請求項5】
さらに、前記第一モータの回転動力を前記手首ユニットに伝達する第一動力伝達手段と、前記第二モータの回転動力を前記手首ユニットに伝達する第二動力伝達手段とが前記底部ケーシングに支持されている請求項1から4のいずれか一項に記載のアーム構造体。
【請求項6】
前記第一動力伝達手段および前記第二動力伝達手段の少なくとも一方は、回転ベルトとプーリとを含む請求項5に記載のアーム構造体。
【請求項7】
前記手首ユニットは、前記手首ユニットを前記第一軸線回りに駆動させる第一駆動手段と前記手首ユニットを前記第二軸線回りに駆動させる第二駆動手段とを含んでおり、
前記第一および第二動力伝達手段は前記第一および第二モータのそれぞれの回転動力を前記手首ユニットの前記第一および第二駆動手段に伝達するようになっており、
前記手首ユニットの一側には前記第一駆動手段が配置されており、
前記手首ユニットの他側には前記第二動力伝達手段が配置されている請求項5または6に記載のアーム構造体。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、産業用ロボットのアーム構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
産業用ロボットは、アームの先端に備えられたハンド等によってワークの搬送およびワークの所定位置での位置決めなどを行う。さらに、産業用ロボットは、ハンドに代えて所定の工具を把持することにより、所要のロボット作業を遂行することも可能である。
【0003】
図5は従来技術におけるロボットのアーム構造体を示す平面図であり、図6は図5に示されるアーム構造体の分解図である。これら図面に示されるように、アーム構造体100は第一軸線Xおよび第二軸線Y回りに回転可能な手首ユニット161を備えている。これら図面に示されるように、この手首ユニット161は略直線状の第一ケーシング部分121とこれに隣接する略L字形状の第二ケーシング部分122との間に形成される隙間に回転可能に支持されている。
【0004】
手首ユニット161の両側部には、第一軸線Xおよび第二軸線Y用の駆動部136、146がそれぞれ設けられている。これら駆動部136、146には、第一モータ131および第二モータ141からの回転動力が回転ベルト・プーリ機構135、145をそれぞれ介して伝達される。
【0005】
図5から分かるように、回転ベルト・プーリ機構135は第一ケーシング部分121内に配置されており、回転ベルト・プーリ機構145は第一および第二モータ131、141と共に第二ケーシング部分122内に配置されている。
【0006】
さらに、第二ケーシング部分122とは反対側に位置する第一ケーシング部分121の縁部にはカバーケーシング部分123が取付けられている。同様に、第一ケーシング部分121とは反対側に位置する第二ケーシング部分122の縁部にはカバーケーシング部分124が取付けられている。すなわち、図5および図6に示される従来技術のアーム構造体100のケーシングは四つのケーシング部分121〜124をアーム構造体100の幅方向に組付けるよりことにより構成されている。
【0007】
さらに、特許文献1においては、中央ケーシングと、その両側に取付けられたアームカバーとを含むケーシングを備えたアーム構造体が開示されている。つまり、特許文献1に記載のアーム構造体のケーシングは三つのケーシング部分をアーム構造体100の幅方向に組付けることにより構成されている。
【特許文献1】特開平7−40280号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このように従来技術におけるアーム構造体のケーシングを構成する部品(ケーシング部分)の数は比較的多い。このため、従来技術においては、アーム構造体のケーシングの重量を軽減するのが困難であることに加えて、アーム構造体のケーシング自体を小型化するのも難しい状況にあった。
【0009】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、アーム構造体のケーシングの軽量化および小型化を可能とする産業用ロボットのアーム構造体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】
【0010】
前述した目的を達成するために1番目の発明によれば、第一軸線および該第一軸線に対して垂直な第二軸線回りに回転可能な手首ユニットと、該手首ユニットを前記第一軸線回りに回転可能に支持するアームユニットと、を含む産業用ロボットのアーム構造体において、前記アームユニットは底部ケーシングを具備し、該底部ケーシングには、前記手首ユニットを前記第一軸線回りに回転させるのに用いられる第一モータと、前記手首ユニットを前記第二軸線回りに回転させるのに用いられる第二モータとが少なくとも支持されており、さらに、前記アームユニットは、前記第一および第二モータの出力軸の両方を含む平面に対して垂直な方向において前記底部ケーシングに係合する蓋部ケーシングを具備する、産業用ロボットのアーム構造体が提供される。
【0011】
すなわち1番目の発明においては、アーム構造体のケーシングが二つのケーシング部分、つまり底部ケーシングと蓋部ケーシングとから形成されている。従って、三つまたは四つのケーシング部分を使用する従来技術の場合と比較すると、少なくともケーシング部分の厚さの分だけアーム構造体の幅を小さくでき、その結果、ケーシングの軽量化および小型化が可能となる。
【0012】
2番目の発明によれば、1番目の発明において、前記蓋部ケーシングを前記底部ケーシングから取外すと、前記手首ユニット、前記第一モータおよび第二モータのうちの少なくとも一つが着脱可能になる。
すなわち2番目の発明においては、手首ユニットなどの組付けおよびこれらの保守作業を容易に行うことができる。
【0013】
3番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、前記蓋部ケーシングの前記底部ケーシングの係合方向は、前記手首ユニット、前記第一モータおよび第二モータのうちの少なくとも一つの組付方向に等しいようにした。
すなわち3番目の発明においては、単一の組付方向のみでアーム構造体を組立てることができるので、自動組立を行うのに有利である。
【0014】
4番目の発明によれば、1番目から3番目のいずれかの発明において、前記第一モータを前記底部ケーシングに配置する第一台座と前記第二モータを前記底部ケーシングに配置する第二台座とが、前記底部ケーシングの内面に該底部ケーシングと一体的に形成されている
すなわち4番目の発明においては、台座に要する部品を別途準備する必要性を排除できる。
【0015】
5番目の発明によれば、1番目から4番目のいずれかの発明において、さらに、前記第一モータの回転動力を前記手首ユニットに伝達する第一動力伝達手段と、前記第二モータの回転動力を前記手首ユニットに伝達する第二動力伝達手段とが前記底部ケーシングに支持されている。
【0016】
6番目の発明によれば、5番目の発明において、前記第一動力伝達手段および前記第二動力伝達手段の少なくとも一方は、回転ベルトとプーリとを含む。
すなわち6番目の発明においては、第一および第二の動力伝達手段を比較的簡易に形成することができる。さらに、回転ベルトおよびプーリは軽量かつ簡便であるので、アーム構造体をさらに軽量化および小型化できる。
【0017】
7番目の発明によれば、5番目または6番目のいずれかの発明において、前記手首ユニットは、前記手首ユニットを前記第一軸線回りに駆動させる第一駆動手段と前記手首ユニットを前記第二軸線回りに駆動させる第二駆動手段とを含んでおり、前記第一および第二動力伝達手段は前記第一および第二モータのそれぞれの回転動力を前記手首ユニットの前記第一および第二駆動手段に伝達するようになっており、前記手首ユニットの一側には前記第一駆動手段が配置されており、前記手首ユニットの他側には前記第二動力伝達手段が配置されている。
すなわち7番目の発明においては、手首ユニットの他側には第二動力伝達手段を配置していて第二駆動部を配置していない。従って、第二駆動部の分だけ、アーム構造体を幅方向にさらに小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図1は産業用ロボットの全体構造を示す斜視図である。図1に示されるロボット1は五軸垂直多関節ロボットである。ロボット1のロボットベース部分1aの頂端には、アーム2、アーム10が順次に結合されている。図1に示されるように、アーム10の前方側の先端には手首ユニット61が備えられている。このような産業用ロボットは、外部のロボット制御装置(図示しない)からの所定プログラムに従って送出される指令入力に基づいて、ワーク(図示しない)の搬送または位置決め、もしくは種々のロボット作業等を遂行する。
【0019】
図2は本発明に基づくアーム構造体の斜視図である。図示されるように、アーム構造体10のケーシングは、略U字形状の底部ケーシング12と、これに対応した形状の蓋部ケーシング11との二つの部品から構成される。
【0020】
蓋部ケーシング11はスナップ留めなどにより底部ケーシング12に係合される。あるいは、図示しない留め具、例えばネジなどにより蓋部ケーシング11を底部ケーシング12に係合させるようにしてもよい。
【0021】
図示されるように、これらU字形状ケーシング11、12には凹部15が形成されている。この凹部15に支持される手首ユニット61は、アーム構造体10の幅方向における第一軸線Xと、アーム構造体10の長さ方向における第二軸線Y(第一軸線Xに対して垂直)との回りで回転することができる。なお、アーム構造体10から手首ユニット61を除いた部分をアームユニット10’と適宜呼ぶことにする。
【0022】
図3は図2に示されるアーム構造体の分解図であり、さらに図4は蓋部ケーシングを取外した状態におけるアーム構造体の平面図である。これら図面から分かるように、該手首ユニット61の一側62には、該一側62から第一軸線Xの方向に突出する第一軸線X用の駆動部36が取付けられており、手首ユニット61の前方側の端部64には、該端部64から第二軸線Y方向に突出する第二軸線Y用の駆動部46が取付けられている。これら駆動部36、46は複数のギア(図示しない)からなる一種の減速機および/または伝達機構部でありうる。なお、駆動部46の一部は軸部65として手首ユニット61の他側63から突出している。
【0023】
図3に示されるように、底部ケーシング12の凹部15には、手首ユニット61を支持するために互いに対面する受部16、16’、例えば切欠が形成されている。手首ユニット61は、軸部65と駆動部36の一部分とがこれら受部16、16’に係合するように底部ケーシング12に配置される。
特に、本発明においては手首ユニット61を底部ケーシング12に取付ける際に、手首ユニット61の両側を受部16、16’に同時に支持させることが可能となる。これに対し、従来技術における手首ユニット161は第二ケーシング部分122に片持ち式に支持された状態で、第一ケーシング部分121に係合する。このため、本発明においては、手首ユニット61を底部ケーシング12に容易に支持させられるのが分かるであろう。
【0024】
さらに、底部ケーシング12には、駆動部36を駆動するのに用いられる第一モータ31、および駆動部46を駆動するのに用いられる第二モータ41も配置される。これらモータ31、41は例えばサーボモータであり、図示されるように互いに反対向きに配置される。
【0025】
この目的のために、底部ケーシング12の底側内面には、第一モータ31を支持する第一台座13、および第二モータ41を支持する第二台座14が底部ケーシング12と一体的に形成されている。図示されるように、第一モータ31および第二モータ41のそれぞれの先端は台座13、14上に位置決めされる。これら台座13、14が底部ケーシング12と一体的に形成されているので、本発明においてはこれら台座13、14のために追加の部品は必要とされない。
これらモータ31、41は従来技術のモータ131、141のように第二ケーシング部分122の側面に形成された開口部から挿入する必要がないので、本発明においてはモータ31、41を容易に取付けることが可能である。
【0026】
本発明のアーム構造体10においては、蓋部ケーシング11を底部ケーシング12から取外せば、操作者は、底部ケーシング12内の手首ユニット61、第一および第二モータ31、41ならびにそれらの関連部材にアクセスして、着脱することができる。従って、本発明においては、アーム構造体10の保守作業を容易に行うことが可能である。
【0027】
さらに、図示されるように、蓋部ケーシング11の係合方向は第一および第二モータ31、41の出力軸の両方を含む平面に対して垂直である。そして、この蓋部ケーシング11の係合方向は手首ユニット61などの組付方向と同一である。従って、本発明においては単一の組付方向に部品(蓋部ケーシング11、手首ユニット61など)を移動させることによってアーム構造体10を組立てることができる。このため、本発明のアーム構造体10は、他のロボットによって自動的に組立てるのに特に有利である。
【0028】
図4を参照すると、第一モータ31の出力軸にはプーリ32が取付けられており、駆動部36の出力軸にはプーリ37が取付けられている。これらプーリ32、37には回転ベルト35が掛けられており、第一モータ31の回転動力はこれらプーリ32、37および回転ベルト35を介して駆動部36に伝達される。これにより、手首ユニット61はアームユニット10’に対して第一軸線X回りに回転するようになる。
【0029】
同様に、第二モータ41の出力軸にはプーリ42が取付けられており、回転ベルト45がプーリ42と軸部65のプーリ66とに掛けられている。第二モータ41の回転動力はこれらプーリ42、66および回転ベルト45を介して駆動部46に伝達される。これにより、手首ユニット61はアームユニット10’に対して第二軸線Y回りに回転できる。なお、これら回転ベルト35、45は簡単にする目的で図3には示していない。
【0030】
前述したように本発明においては、アーム構造体10のケーシングは蓋部ケーシング11および底部ケーシング12から形成されている。従って、三つまたは四つのケーシング部分からアーム構造体が形成される従来技術の場合と比較すると、本発明のアーム構造体10はその幅(第一軸線X方向)を小さくでき、従って、アーム構造体10のケーシングの軽量化および小型化が可能となる。また、本発明においては、アーム構造体10のケーシングが蓋部ケーシング11および底部ケーシング12のみを含む構成であるので、蓋部ケーシング11を底部ケーシング12に向かって移動させればアーム構造体10のケーシングを容易に組立てることができる。
【0031】
前述したように本発明においては、駆動部36が手首ユニット61の一側62に設けられており、駆動部46が手首ユニット61の端部64に設けられている。従って、底部ケーシング12の一側12aと凹部15との間には駆動部36とプーリ37とを配置する必要があるのに対し、底部ケーシング12の他側12bと凹部15との間にはプーリ66のみを配置すればよい。言い換えれば、底部ケーシング12の一側12aと凹部15との間の距離A1は、底部ケーシング12の他側12bと凹部15との間の距離A2よりも大きい。従って、本発明においては、第二駆動部46の分だけ、アーム構造体10を幅方向にさらに小型化するのが可能になっている。
【0032】
前述した実施形態においては五軸垂直多関節ロボットに含まれるアーム構造体10について説明したが、本発明のアーム構造体10を他のロボット、例えば六軸垂直多関節ロボットにも採用できるのは当業者であれば明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】産業用ロボットの全体構造を示す斜視図である。
【図2】本発明に基づくアーム構造体の斜視図である。
【図3】図2に示されるアーム構造体の分解図である。
【図4】蓋部ケーシングを取外した状態におけるアーム構造体の平面図である。
【図5】従来技術におけるロボットのアーム構造体を示す平面図である。
【図6】図5に示されるアーム構造体の分解図である。
【符号の説明】
【0034】
1 ロボット
1a ロボットベース部分
2 アーム
10 アーム構造体
10’ アームユニット
11 蓋部ケーシング
12 底部ケーシング
12a 一側
12b 他側
13、14 台座
15 凹部
16、16’ 受部
31 第一モータ
41 第二モータ
32、37 プーリ
35、45 回転ベルト
36 駆動部
42、66 プーリ
46 駆動部
61 手首ユニット
62 一側
63 他側
64 端部
65 軸部
X 第一軸線
Y 第二軸線
【出願人】 【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
【出願日】 平成18年7月20日(2006.7.20)
【代理人】 【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤

【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一

【識別番号】100102819
【弁理士】
【氏名又は名称】島田 哲郎

【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹


【公開番号】 特開2008−23642(P2008−23642A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−197952(P2006−197952)