JP2003117876A - 多関節ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業軸を支持するアームを小型化する。 【解決手段】 作業軸４を有する第２のアーム３に回転
駆動用モータ６４を設ける。この回転駆動用モータ６４
の軸心部にこのモータ６４を軸線方向に貫通する貫通孔
７５〜７７を形成する。この貫通孔内に作業軸４を軸線
方向に平行移動可能に挿通した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転可能な作業軸
をアームの揺動端部に軸線方向へ平行移動可能に設けた
多関節ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の多関節ロボットとして
は、例えば特開平５−９２３７７号公報に開示されたも
のがある。この公報に示された多関節ロボットは、電子
部品の実装等に使用されているいわゆるスカラ型ロボッ
トと称されるもので、水平方向に揺動する第１のアーム
の揺動端部に第２のアームを水平方向に揺動できるよう
に設け、この第２のアームの揺動端部に上下方向へ延び
て第２のアームから下方へ突出する作業軸を回転可能か
つ上下方向に平行移動可能に設けている。

【０００３】前記第１のアームは、基端部に設けた駆動
用モータによって基台に対して揺動し、第２のアーム
は、基端部に設けた駆動用モータによって第１のアーム
に対して揺動する。この第２のアームに、前記作業軸を
回転させるための回転駆動装置と、作動軸を上下方向に
移動させるための昇降装置とを設けている。前記回転駆
動装置は、回転駆動用モータの回転を減速機で減速した
後、ベルトによって作業軸に伝達する構造で、作動軸側
のプーリを作動軸にスプライン嵌合させている。前記昇
降装置は、昇降用モータの回転をベルトによってボール
ねじ軸に伝達し、このボールねじに螺合させたボールね
じナットを作動軸の上端部に昇降自在になるように連結
している。すなわち、ボールねじ軸が回転することによ
って、ボールねじナットとともに作業軸が昇降する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成した従来の多関節ロボットは、第２のアー
ムに回転駆動装置と昇降装置とを横に並ぶように設けて
いるから、第２のアームを小型化することができないと
いう問題があった。また、前記回転駆動装置と昇降装置
は、動力を伝達するためにベルトを用いており、このベ
ルトから磨耗粉が発生するために、この多関節ロボット
をクリーンルームで使用することはできないという問題
もあった。

【０００５】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、作業軸を支持するアームを小型化す
ることを第１の目的とし、クリーンルームで使用できる
多関節ロボットを実現することを第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係る多関節ロボットは、作業軸を有するア
ームに設けた作業軸駆動用モータの軸心部にこのモータ
を軸線方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に
作業軸を軸線方向に平行移動可能に挿通したものであ
る。本発明によれば、作業軸駆動用モータと作業軸とが
同一軸線上に配置され、これら両部材どうしを接続する
動力伝達系の長さが短縮される。

【０００７】請求項２に記載した発明に係る多関節ロボ
ットは、請求項１に記載した発明に係る多関節ロボット
において、作業軸駆動用モータの回転軸に、入力部と出
力部とが同一軸線上に位置するとともに軸心部に貫通孔
が形成された減速機を接続し、この減速機の貫通孔に前
記モータの貫通孔から導出された作業軸を軸線方向平行
に移動可能に挿通し、この作業軸の前記モータ側の端部
に作業軸を平行移動させる平行移動装置を連結するとと
もに、出力側の端部にスプラインを設け、このスプライ
ンにスプラインナットを移動自在に嵌合させ、このスプ
ラインナットを前記減速機の出力部に連結したものであ
る。この発明によれば、モータの動力が減速機とスプラ
インナットとを介して作業軸に伝達されるから、ベルト
を用いることなく作業軸を回転させることができる。

【０００８】請求項３に記載した発明に係る多関節ロボ
ットは、請求項２に記載した発明に係る多関節ロボット
において、平行移動装置は、軸心部に形成した貫通孔に
作業軸を挿通した平行移動用モータと、前記作業軸に形
成したボールねじ溝に嵌合させて前記平行移動用モータ
の回転軸に連結したボールねじナットと、作業軸の回転
を規制する回転規制手段とによって構成し、作業軸をス
プラインナットとの連結部よりモータ側で分割し、分割
された一方の作業軸に他方の作業軸を回転自在に連結し
たものである。この発明によれば、平行移動装置と、作
業軸を回転させる装置との両方が作業軸と同一軸線上に
配置され、これら三つの部材をそれぞれ別の位置に配置
する場合に較べてアームに設ける設置スペースを狭くす
ることができる。

【０００９】請求項４に記載した発明に係る多関節ロボ
ットは、請求項２に記載した発明に係る多関節ロボット
において、平行移動装置は、作業軸と平行なボールねじ
軸と、このボールねじ軸を回転させる平行移動用モータ
と、前記ボールねじ軸に螺合させたボールねじナット
と、このボールねじナットを回転が規制される状態で保
持するとともに作業軸を軸線方向への移動が規制される
状態で回転自在に支持する第１の連結部材と、作業軸駆
動用モータの回転軸に軸受を介して接続するとともに前
記平行移動用モータに支持させた第２の連結部材とを備
え、前記第２の連結部材にボールねじ軸と平行にタイバ
ーを立設し、このタイバーに前記第１の連結部材を移動
自在に嵌合させたものである。

【００１０】この発明によれば、第１の連結部材は、作
業軸およびボールねじ軸の軸線方向と直交する方向（以
下、単に横方向という）への移動がタイバーによって規
制される。このため、作業軸を往復移動させるときにボ
ールねじ軸からボールねじナットに摩擦により回転力が
伝達されて第１の連結部材に横方向へ付勢力が加えられ
るが、この付勢力が作業軸に加えられるのを阻止するこ
とができる。また、タイバーを支持する第２の連結部材
は、作業軸駆動用モータの回転軸に対して位置決めさ
れ、作業軸を接続する第１の連結部材は、前記第２の連
結部材にタイバーによって位置決めされるから、作業軸
と前記回転軸とを高い精度をもって同一軸線上に位置付
けることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明に係る多関節ロボットの一実施の形態を図１ないし図
６によって詳細に説明する。図１は本発明に係る多関節
ロボットの側面図、図２は同じく平面図、図３は第１の
アーム用駆動装置の断面図、図４は第２のアーム用駆動
装置の断面図、図５は昇降装置および回転駆動装置の一
部を示す断面図、図６は回転駆動装置と作業軸との接続
部分を示す断面図である。

【００１２】これらの図において、符号１で示すもの
は、この実施の形態による多関節ロボットである。この
多関節ロボット１は、いわゆるスカラ型ロボットと称さ
れ、水平方向に揺動する第１のアーム２および第２のア
ーム３とによって作業軸４を水平方向に移動させ、第２
のアーム３に設けた昇降装置５で作業軸４を上下方向に
移動させるとともに、回転駆動装置６で作業軸４を回転
させるものである。前記昇降装置５が本発明に係る平行
移動装置を構成している。前記作業軸４は、図示しては
いないが、下端部に例えば電子部品実装用の真空吸着ノ
ズルやワークを把持するためのチャックや、あるいはペ
ースト半田供給用のノズルを取付ける。

【００１３】前記第１のアーム２は、図１および図２に
示すように小片状に形成し、基端部（図１において右側
の端部）を第１のアーム用駆動装置１１に支持させ、揺
動端部に第２のアーム用駆動装置１２を介して第２のア
ーム３を取付けている。前記第１のアーム用駆動装置１
１は、図３に示すように、ベースプレート１３に軸線方
向が上下方向と平行になるように支持させた第１のアー
ム駆動用モータ１４と、このモータ１４の上端部に固定
した第１のアーム駆動用減速機１５と、前記モータ１４
を覆うハウジング１６などによって構成している。前記
第１のアーム駆動用モータ１４は、回転検出用レゾルバ
１７を下端部に内蔵している。符号１８はモータケース
を示し、１９はロータを示し、２０は回転軸を示し、２
１は回転軸支持用の軸受を示す。

【００１４】前記第１のアーム駆動用減速機１５は、ハ
ーモニックドライブ（登録商標）減速機で、ウェーブジ
ェネレータ２２を前記回転軸２０の上端部に固着させる
とともに、フレクスプライン２３を固定用ボルト２４に
よって後述する第１の支軸２５に固定している。この減
速機１５のサーキュラスプライン２６は、前記ハウジン
グ１６の上端部に固定した減速機ケース２７に固定して
いる。前記第１の支軸２５は、前記減速機ケース２７に
軸受２８によって回転自在に支持させ、減速機ケース２
７から上方に突出させた上端部に第１のアーム２を固定
している。

【００１５】前記ハウジング１６は、前記モータ１４の
周囲を囲むような箱状に形成し、図示していない基台に
固定している。図１および図３において、ハウジング１
６に設けた符号２９で示すものは、この多関節ロボット
１と図示していないコントローラとを接続するためのケ
ーブルであり、３０は後述する第２のアーム３側の各モ
ータに電源を供給するとともに制御信号を送出するため
のケーブルを示す。

【００１６】前記第２のアーム用駆動装置１２は、図４
に示すように、前記第１のアーム２に第２の支軸３１を
介して支持させた第２のアーム駆動用減速機３２と、こ
の第２のアーム駆動用減速機３２の上方に設けた第２の
アーム駆動用モータ３３とによって構成している。前記
第２のアーム駆動用減速機３２は、前記第１のアーム駆
動用減速機１５と同等の構造のものを使用し、フレクス
プライン３４を固定用ボルト３５によって前記第２の支
軸３１に固定し、ウェーブジェネレータ３６を後述する
第２のアーム駆動用モータ３３の回転軸３７に固定して
いる。また、この減速機３２のサーキュラスプライン３
８は、第２のアーム３の下面に減速機ケース３９ととも
に固定している。前記第２の支軸３１は、前記減速機ケ
ース３９に軸受３１ａによって回転自在に支持させてい
る。

【００１７】第２のアーム駆動用モータ３３は、前記第
１のアーム駆動用モータ１４と同等の構造ものを使用
し、軸線方向が上下方向と平行になるように第２のアー
ム３の上部に支持させている。符号４０はモータケース
を示し、４１はロータ、４２は回転検出用レゾルバ、４
３は回転軸３７を回転自在に支持する軸受を示す。この
モータ３３の回転軸３７が回転することによって、第２
の支軸３１が第２のアーム駆動用減速機３２によって減
速されて回転するから、この第２の支軸３１を中心にし
て第２のアーム３が揺動する。

【００１８】前記第２のアーム３は、第１のアーム２と
同様に小片状に形成し、図１に示すように、第１のアー
ム２に連結する端部とは反対側の端部に作業軸４を備え
ている。また、この第２のアーム３には、後述する昇降
装置５および回転駆動装置６を覆うハウジング４４（図
１参照）を取付けている。前記作業軸４は、外周上１８
０°で対向する位置にナット側の循環移動する複数のボ
ールが嵌合する縦溝を設けたボールスプライン軸からな
り、図５に示すように、上端部を後述する昇降装置５の
ボールねじナット５１に軸受５２によって回転自在に支
持させるとともに、図６に示すように、下端部を後述す
る回転駆動装置６のボールスプラインナット５３に嵌合
させている。この作業軸４と前記ボールねじナット５１
との接続部は、作業軸４の回転は許容するが、ボールね
じナット５１に対して作業軸４が上下方向に移動するこ
とがないように構成している。

【００１９】前記ボールねじナット５１を有する昇降装
置５は、図５に示すように、第２のアーム３に軸線方向
が上下方向と平行になるように支持させた昇降用モータ
５４と、このモータ５４の回転軸５５にリジットカップ
リング５６を介して同一軸線上に位置するように結合さ
せたボールねじ軸５７と、このボールねじ軸５７に螺合
させた前記ボールねじナット５１とによって構成してい
る。このボールねじナット５１に一体的に設けた連結プ
レート５１ａに、前記軸受５２を装着し、作業軸４の上
端部を支持させている。

【００２０】前記昇降用モータ５４は、前記第１，２の
アーム駆動用モータ１４，３３と同等のものを使用し、
第２のアーム３の長手方向の略中央部の上に軸線方向が
上下方向と平行になるように取付けている。符号５８は
モータケースを示し、５９はロータ、６０は回転検出用
レゾルバ、６１は回転軸５５を回転自在に支持する軸受
を示す。この昇降用モータ５４が回転することによっ
て、ボールねじ軸５７が回転し、ボールねじナット５１
とともに作業軸４が上下方向に移動する。作業軸４の上
下方向の移動可能距離を図１中に符号Ｌで示す。

【００２１】回転駆動装置６は、図５および図６に示す
ように、前記ボールスプラインナット５３を支持する筒
状出力軸６２を有する減速機６３と、この減速機６３の
上方に設けた回転駆動用モータ６４とによって構成して
いる。前記減速機６３は、前記第１，２のアーム駆動用
減速機１５，３２と同等のものを使用しており、フレク
スプライン６５を前記筒状出力軸６２の上端部に一体的
に結合させ、ウェーブジェネレータ６６を回転駆動用モ
ータ６４の回転軸６７に固定している。前記筒状出力軸
６２は、減速機ケース６８に軸受６９によって回転自在
に支持させ、下端部に、前記ボールスプラインナット５
３を設けた筒状の連結軸６２ａを固定している。

【００２２】この減速機６３のサーキュラスプライン７
０は、第２のアーム３の下面に減速機ケース６８ととも
に固定している。また、この減速機６３のフレクスプラ
イン６５の軸心部には、筒状出力軸６２の中空部６２ｂ
に連通する貫通孔６５ａを形成している。この貫通孔６
５ａと筒状出力軸６２の中空部６２ｂ内には、作業軸４
を上下方向に移動可能に挿通させている。すなわち、こ
の減速機６３は、入力部と出力部とが同一軸線上に位置
するとともに、軸心部に貫通孔（貫通孔６５ａおよび中
空部６２ｂ）が形成された構造を採っている。

【００２３】回転駆動用モータ６４は、図５に示すよう
に、軸線方向が上下方向と平行になる状態で第２のアー
ム３の上に固定している。７１はモータケース、７２は
ロータ、７３は回転検出用レゾルバ、７４は回転軸６７
を回転自在に支持する軸受を示す。また、この回転駆動
用モータ６４は、回転軸６７およびモータケース７１の
軸心部にこのモータ６４を軸線方向に貫通する貫通孔７
５〜７７を形成しており、この貫通孔７５〜７７内に作
業軸４を軸線方向に平行移動可能に挿通させている。

【００２４】この回転駆動用モータ６４が回転すること
により、減速機６３の筒状出力軸６２が回転し、この回
転がボールスプラインナット５３によって作業軸４に伝
達されて作業軸４が回転する。ボールスプラインナット
５３は、作業軸４に上下方向に移動自在に嵌合されてい
るから、上述した昇降装置５による作業軸４の昇降動作
が妨げられることはない。

【００２５】このように構成した多関節ロボット１は、
第１のアーム駆動用モータ１４の動力で第１のアーム２
が揺動し、第２のアーム駆動用モータ３３の動力で第２
のアーム３が第１のアーム２に対して揺動する。また、
この多関節ロボット１は、昇降用モータ５４の動力で作
業軸４が昇降し、回転駆動用モータ６４の動力で作業軸
４が回転する。

【００２６】この多関節ロボット１は、第２のアーム３
に設けた回転駆動用モータ６４の軸心部にこのモータ６
４を軸線方向に貫通する貫通孔７５〜７７を形成し、こ
の貫通孔内に作業軸４を軸線方向に平行移動可能に挿通
させているから、回転駆動用モータ６４と作業軸４とが
同一軸線上に配置され、これら両部材どうしを接続する
動力伝達系の長さが短縮される。すなわち、第２のアー
ム３に設ける軸部分が第２のアーム駆動用モータ３３の
軸部分と、昇降装置５の一箇所の軸部分と、作業軸およ
び回転駆動装置の一箇所の軸部分との計三箇所になるか
ら、回転駆動用モータ６４と作業軸４とを離間させてア
ームに設けた従来の多関節ロボット１に較べて、軸部分
を設けるスペースが狭くてよく、前記アームを短く形成
することができる。

【００２７】なお、第１のアーム２の下側において第２
のアーム駆動用モータ３３の界磁コイルを内蔵するハウ
ジングと、第１のアーム２の上側において第２のアーム
減速機３２のハウジングとを、それぞれ第１のアーム２
に固定し、第２のアーム駆動用モータ３３のアーマチャ
ーを第２のアーム減速機３２の入力軸に連結し、第２の
アーム減速機３２の出力軸の端部を第２のアーム３の下
側に結合させるようにしてもよい。第２のアーム３の上
側のスペースが空くので、昇降装置５を第２のアーム駆
動用モータ３３の真上方向位置、あるいは第２のアーム
駆動用モータ３３の真上方向位置から第１のアーム用駆
動装置１１寄りの位置にすることができ、その分第２の
アーム２の腕の長さ（第１のアーム２端部との回動支軸
から作業軸の間の長さ）を短くできる。図３のケーブル
３０は第２のアーム３と一体となって揺動する全てのモ
ータに電力を供給するが、第１のアーム２の下側に第２
のアーム駆動用モータ３３のハウジングを固定する場合
には、ケーブル３０とは独立に、ハウジングとベースプ
レート１３に固定され第１のアーム駆動装置を内蔵する
ケーシング１３ａとを結ぶケーブルが配置される。

【００２８】また、この多関節ロボット１は、回転駆動
用モータ６４の回転軸６７に、入力部と出力部とが同一
軸線上に位置するとともに軸心部に貫通孔（貫通孔６５
ａおよび中空部６２ｂ）が形成された減速機６３を接続
し、この減速機６３の前記貫通孔に前記モータ６４の貫
通孔から導出された作業軸４を軸線方向平行に移動可能
に挿通し、この作業軸４の前記モータ側の端部に作業軸
４を上下方向に平行移動させる昇降装置５を連結すると
ともに、出力側の端部にボールスプラインナット５３を
移動自在にスプライン嵌合させ、このボールスプライン
ナット５３を前記減速機６３の筒状出力軸６２に連結し
ているから、回転駆動用モータ６４の動力が減速機６３
とボールスプラインナット５３とを介して作業軸４に伝
達され、ベルトを用いることなく作業軸４を回転させる
ことができる。

【００２９】このため、作業軸４にベルトで動力を伝達
して作業軸４を回転させる従来の多関節ロボット１に較
べて発生する磨耗粉を低減させることができる。この実
施の形態による多関節ロボット１においては、昇降装置
５のボールねじ軸５７を昇降用モータ５４の回転軸５５
に直接結合させており、この昇降装置５でもベルトを用
いていないから、磨耗粉が殆ど発生することがない。

【００３０】（第２の実施の形態）作業軸の径を太く形
成する場合には、図７ないし図９に示す構成を採ること
ができる。図７は作業軸が減速機を貫通する部分を示す
断面図、図８は作業軸の下端部を示す断面図、図９は図
８におけるIX−IX線断面図である。これらの図におい
て、前記図１〜図６によって説明したものと同一もしく
は同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を
適宜省略する。

【００３１】この実施の形態による作業軸４は、下端部
の外周上１８０°で対向する位置にボールスプラインナ
ット５３内で循環する複数のボール５３ａが嵌合する二
つの縦溝８１ａを設けたボールスプライン軸８１と、こ
のボールスプライン軸８１の上端部にセットスクリュー
８２によって固定した連結ロッド８３とに分割させて形
成している。前記連結ロッド８３は、第１の実施の形態
で示した作業軸４の上部と同様に、上端部を昇降装置５
のボールねじナット５１に回転自在に支持させている。
前記 ボールスプライン軸８１は、前記連結ロッド８３
および回転駆動用モータ６４の回転軸６７や、減速機６
３の筒状出力軸６２より径が大きくなるように形成し、
筒状出力軸６２の下端部に固定した筒状の連結軸６２ａ
のボールスプラインナット５３を嵌合させている。前記
連結軸６２ａは、上端部を筒状出力軸６２にセットスク
リュー８４によって固定するとともに、下端部にボール
スプラインナット５３をセットスクリュー８５によって
固定している。

【００３２】この実施の形態によれば、回転駆動用モー
タ６４や減速機６３に形成する貫通孔の孔径を大きくす
ることなく作業軸４の実質的な外径を太く形成すること
ができるから、装置の小型化を図りながら、作業軸４に
相対的に大きな部材を取付けることができる。

【００３３】なお、図８および図９に図示するように、
外周上１８０°で対向する位置にそれぞれ縦溝８１ａが
設けられたボールスプライン軸８１に、ボールスプライ
ンナット５３内に設けられたリターン穴５３ｂを通り循
環する複数のボール５３ａが配設されたボールスプライ
ンナット５３が嵌合する。前記縦溝８１ａにボールを嵌
合させるので、ボールスプライン軸８１とボールスプラ
インナット５３は一体で回転する一方、ボール５３ａが
循環することで、摩擦抵抗がきわめて小さい状態で、ボ
ールスプライン軸８１に対してボールスプラインナット
５３がスラスト方向に移動可能とされる。この構成は、
図６の作業軸４とボールスプラインナット５３、図１０
の連結ロッド８３とボールスプラインナット１０３、ボ
ールスプライン軸８１とボールスプラインナット５３に
も、それぞれ同様に織り込まれている。

【００３４】（第３の実施の形態）昇降装置５と回転駆
動装置は、図１０および図１１に示すように作業軸と同
一軸線上に配設することができる。図１０は昇降装置と
回転駆動装置を作業軸と同一軸線上に配設した他の実施
の形態を示す断面図、図１１は作業軸のスプライン軸と
連結ロッドとの連結部分を拡大して示す断面図である。
これらの図において、前記図１〜図９によって説明した
ものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を
付し詳細な説明を適宜省略する。

【００３５】図１０に示す昇降装置５は、回転駆動用モ
ータ６４のモータケース７１の上に有底円筒状の下部支
持台９１および上部支持台９２を介して昇降用モータ５
４を支持させている。前記上部・下部支持台９１，９２
と、昇降用モータ５４は、軸心部にこれらを軸方向（上
下方向）に貫通する貫通孔９３〜９６を形成し、この貫
通孔に作業軸４の上端部を挿通させている。この実施の
形態による作業軸４は、下端部の ボールスプライン軸
８１と、この ボールスプライン軸８１の上端部に軸受
９７を介して連結した連結ロッド８３とに分割して形成
している。前記ボールスプライン軸８１と連結ロッド８
３との接続部分は、一方に対して他方が回転自在になる
とともに、軸方向への相対的な移動が規制されるように
形成している。

【００３６】前記連結ロッド８３の上部には、ボールね
じ溝１０１とボールスプライン溝１０２をそれぞれ形成
している。ボールねじ溝１０１は、昇降用モータ５４の
回転軸５５に固定したボールねじナット５１を螺合さ
せ、ボールスプライン溝１０２は、前記下部支持台９１
の貫通孔９３内に固定したボールスプラインナット１０
３を嵌合させている。このボールスプラインナット１０
３が請求項３記載の発明に係る回転規制手段を構成して
いる。

【００３７】このように構成した昇降装置５によれば、
昇降用モータ５４の回転軸５５が回転することにより、
ボールねじナット５１が回転し、連結ロッド８３がボー
ルスプラインナット１０３で回転が規制されていること
によって上下方向に移動する。連結ロッド８３は回転が
規制されているが、下端部の ボールスプライン軸８１
は、軸受９７によって連結ロッド８３に対して回転自在
であるから、回転駆動用モータ６４の動力によって回転
することができる。

【００３８】この実施の形態によれば、昇降装置５と回
転駆動装置６との両方が作業軸４と同一軸線上に配置さ
れ、これら三つの部材をそれぞれ別の位置に配置する場
合に較べて第２のアーム３に設ける各部材の設置スペー
スを狭くすることができる。このため、第２のアーム３
をより一層コンパクトに形成することができる。

【００３９】以上の三つの実施の形態によれば、第２の
アーム３の第１の支軸２５回りの回転マス、第２の支軸
（第２のアーム３の第１のアーム２に対する回転枢軸）
３１回りの回転マスがそれぞれ小さくなるので、第１の
アーム用駆動装置１１および第２のアーム用駆動装置１
２のそれぞれによる回転速度が向上する。

【００４０】（第４の実施の形態）昇降装置は図１２〜
図１６に示すように形成することができる。図１２は昇
降装置の他の実施の形態を示す断面図、図１３は昇降装
置の正面図、図１４は昇降装置のタイバー取付部分の断
面図、図１５は昇降装置の平面図、図１６は図１２にお
ける昇降装置のXVI−XVI線断面図である。これらの図に
おいて、前記図１〜図１１によって説明したものと同一
もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な
説明を適宜省略する。

【００４１】図１２〜図１６に示す昇降装置５は、第１
の実施の形態で説明した昇降装置５に後述する下部連結
プレート１１１と２本のタイバー１１２とを設けたもの
である。下部連結プレート１１１は、図１６に示すよう
に、同図の左右方向（第２のアーム３の長手方向）に長
い長方形の鋼板あるいはアルミ合金プレート等金属板に
よって形成し、図１２に示すように、一端部（同図にお
いて右側の端部）に形成した軸孔１１３に昇降装置５の
リジットカップリング５６を臨ませて昇降用モータ５４
のモータケース５８の上面に固定用ボルト１１４によっ
て固定している。また、この下部連結プレート１１１の
他端部は、軸孔１１５を形成し、この軸孔１１５に作業
軸４を挿通させている。この下部連結プレート１１１が
請求項４に記載した発明に係る第２の連結部材を構成し
ている。

【００４２】この実施の形態による回転駆動用モータ６
４の回転軸６７は、図１２に示すように、同モータ６４
のモータケース７１より上方へ突出するように形成して
前記軸孔１１５内に下方から臨ませており、この軸孔１
１５内で軸受１１６によって前記下部連結プレート１１
１を接続している。このように下部連結プレート１１１
を前記回転軸６７に軸受１１６を介して接続することに
よって、下部連結プレート１１１の取付位置を回転軸６
７の軸心を基準にして決めることができる。

【００４３】また、下部連結プレート１１１は、前記軸
孔１１３と軸孔１１５との間にタイバー１１２を取付け
るための嵌合孔１１７（図１４参照）を上方に向けて開
口するように形成している。前記嵌合孔１１７は、中心
線が昇降装置５のボールねじ軸５７の軸線と平行になる
ように形成している。タイバー１１２は、断面円形の棒
材によって形成し、図１４に示すように、下端を前記嵌
合孔１１７に嵌合させ、下部連結プレート１１１の下側
から嵌合孔１１７に挿通させた固定用ボルト１１８を螺
着させている。すなわち、タイバー１１２は、嵌合孔１
１７に嵌合されることによって取付け位置が決められる
とともに軸線がボールねじ軸５７と平行になり、固定用
ボルト１１８が締結されることによって下部連結プレー
ト１１１に固定される。

【００４４】タイバー１１２の上端部は、図１４に示す
ように、ボールブッシュ１１９に嵌合させ、このボール
ブッシュ１１９を介して連結プレート５１ａに支持させ
ている。また、２本のタイバー１１２のうち一方には、
連結プレート５１ａがタイバー１１２より上方へ移動し
て脱落するのを阻止するために、ボールブッシュ１１９
の上端面と対向するストッパープレート１１２ａを取付
けている。

【００４５】前記ボールブッシュ１１９は、図示してい
ないボールが上下方向に循環可能なボール配列構造を内
周面に沿わせて周方向に複数並設したもので、タイバー
１１２の外周面にボールを接触させてタイバー１１２を
上下方向に移動自在に保持するものである。また、この
ボールブッシュ１１９は、連結プレート５１ａの貫通孔
１２０に嵌合させ、連結プレート５１ａにサークリップ
１２１で外れ止めをして支持させている。連結プレート
５１ａが請求項４に記載した発明に係る第１の連結部材
を構成している。

【００４６】この実施の形態による連結プレート５１ａ
は、昇降装置５のボールねじナット５１を回転が規制さ
れる状態で保持する一端部（同図において右側の端部）
と、作業軸４を軸受５２によって軸線方向への移動が規
制される状態で回転自在に支持する他端部との間に前記
ボールブッシュ１１９を横方向（図１５においては上下
方向）に二つ並べて設けている。連結プレート５１ａに
おけるボールブッシュ１１９を嵌合させる二つの貫通孔
１２０と、前記軸受５２を嵌合させる軸孔１２２（図１
２参照）は、下部連結プレート１１１の二つの嵌合孔１
１７および軸孔１１５と同じ位置関係を有するように形
成している。すなわち、連結プレート５１ａを下部連結
プレート１１１の上に重ねた状態では、貫通孔１２０と
嵌合孔１１７とが同一軸線上に位置するとともに、軸孔
１２２と軸孔１１５とが同一軸線上に位置するようにな
る。

【００４７】また、前記二つのボールブッシュ１１９ど
うしの間隔は、図１３に示すように、これらを支持する
連結プレート５１ａの最大幅が下方の回転駆動用モータ
６４の最大幅と略同じかそれより狭くなるように設定し
ている。この構成を採ることによって、昇降装置５およ
び回転駆動装置６を覆うハウジング４４とタイバー１１
２との干渉を避けることができ、ハウジング４４の幅
（第２のアーム３の幅）を第１の実施の形態を採るとき
と同等に狭く形成することができる。

【００４８】図１２〜図１４においてタイバー１１２に
設けた符号１２３で示すものは、緩衝用ばねである。こ
の緩衝用ばね１２３は、圧縮コイルばねによって形成し
てタイバー１１２を貫通させ、下部連結プレート１１１
と連結プレート５１ａとの間に弾装している。この緩衝
用ばね１２３は、連結プレート５１ａが昇降用モータ５
４の動力によって下降するときに簡単に圧縮されて下降
動作を妨げることがないとともに、昇降用モータ５４の
電源を切断して連結プレート５１ａに作業軸４やボール
ねじナット５１の重量が加えられたときにこれらの部材
の重量を支えることができるような弾発力を有する。

【００４９】この緩衝用ばね１２３を設けることによっ
て、昇降用モータ５４の電源を切断した後に作業軸４が
重力で下降してその先端がワークや作業台などに当たる
のを阻止することができる。なお、緩衝用ばね１２３
は、１本で作業軸４などの重量を支えることができる弾
発力を有するものであれば、２本のタイバー１１２のう
ち一方のみに設けることもできる。

【００５０】この実施の形態による多関節ロボット１に
おいては、タイバー１１２によって連結プレート５１ａ
の横方向（作業軸４およびボールねじ軸５７の軸線方向
と直交する方向）への移動を規制することができる。こ
のため、この多関節ロボット１は、作業軸４を上昇させ
たり下降させるときにボールねじ軸５７からボールねじ
ナット５１に摩擦により回転力が伝達されて連結プレー
ト５１ａに横方向へ付勢力が加えられるが、この付勢力
が作業軸４に加えられるのを阻止することができる。こ
の結果、前記付勢力によって連結プレート５１ａから作
業軸４に剪断方向の荷重が加えられることはない。

【００５１】また、作業軸４の下端部が例えばワークに
当接して作業軸４の更なる下方への移動が規制されてい
る状態で昇降装置５が下降動作を継続しているような場
合には、連結プレート５１ａの作業軸側の端部が下降で
きないにもかかわらずボールねじナット側５１が強制的
に下降されるような現象が起こり、連結プレート５１ａ
が傾斜してしまうことがある。このように連結プレート
５１ａが傾くと、作業軸４にこれを湾曲させるような大
きな曲げモーメントが作用する。しかし、この多関節ロ
ボット１においては、連結プレート５１ａの上記傾動も
タイバー１１２によって規制されるから、作業軸４に過
大な曲げモーメントが作用することもない。

【００５２】さらに、タイバー１１２を支持する下部連
結プレート１１１が回転駆動用モータ６４の回転軸６７
に対して位置決めされ、作業軸４を接続する連結プレー
ト５１ａ部材が前記下部連結プレート１１１にタイバー
１１２によって位置決めされるから、作業軸４と前記回
転軸６７とを高い精度をもって同一軸線上に位置付ける
ことができる。このため、回転軸６７内の貫通孔７５
や、図６に示す回転駆動装置６の筒状出力軸６２内の中
空部６２ｂなど作業軸４との間に形成するクリアランス
が小さくても作業軸４が孔壁面に接触することはない。

【００５３】したがって、使用する作業軸４としては、
ワークなどに下端が当接したときに作業軸４に加えられ
る圧縮荷重や、昇降装置５によって上昇または下降させ
るときに加えられる圧縮または引張荷重に耐えることが
できる程度の小径で軽量のものを使用することができる
から、この実施の形態による多関節ロボット１は、作業
軸４を駆動するときの応答性を向上させることができ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業軸駆動用モータと作業軸とが同一軸線上に配置され、
これら両部材どうしを接続する動力伝達系の長さが短縮
される。このため、前記両部材を離間させてアームに設
けた従来の多関節ロボットに較べて前記アームを短く形
成して小型化を図ることができる。

【００５５】請求項２記載の発明によれば、モータの動
力が減速機とスプラインナットとを介して作業軸に伝達
されるから、ベルトを用いることなく作業軸を回転させ
ることができる。このため、作業軸にベルトで動力を伝
達して作業軸を回転させる従来の多関節ロボットに較べ
て発生する磨耗粉を低減させることができるから、クリ
ーンルームで使用できる多関節ロボットを実現すること
ができる。

【００５６】請求項３記載の発明によれば、平行移動装
置と、作業軸を回転させる装置との両方が作業軸と同一
軸線上に配置され、これら三つの部材をそれぞれ別の位
置に配置する場合に較べてアームに設ける設置スペース
を狭くすることができる。このため、作業軸を設けるア
ームをより一層小型に形成することができる。

【００５７】請求項４記載の発明によれば、第１の連結
部材は、作業軸およびボールねじ軸の軸線方向と直交す
る方向（以下、単に横方向という）への移動がタイバー
によって規制される。このため、作業軸を往復移動させ
るときにボールねじ軸からボールねじナットに摩擦によ
り回転力が伝達されて第１の連結部材に横方向へ付勢力
が加えられるが、この付勢力が作業軸に加えられるのを
阻止することができる。また、タイバーを支持する第２
の連結部材は、作業軸駆動用モータの回転軸に対して位
置決めされ、作業軸を接続する第１の連結部材は、前記
第２の連結部材にタイバーによって位置決めされるか
ら、作業軸と前記回転軸とを高い精度をもって同一軸線
上に位置付けることができる。

【００５８】したがって、作業軸は、ワークなどに下端
が当接したときに加えられる圧縮荷重や、平行移動装置
によって移動されるときに加えられる圧縮または引張荷
重に耐えることができる程度の小径で軽量のものを使用
することができる。このため、この発明による多関節ロ
ボットは、作業軸を駆動するときの応答性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る多関節ロボットの側面図であ
る。

【図２】 本発明に係る多関節ロボットの平面図であ
る。

【図３】 第１のアーム用駆動装置の断面図である。

【図４】 第２のアーム用駆動装置の断面図である。

【図５】 昇降装置および回転駆動装置の一部を示す断
面図である。

【図６】 回転駆動装置と作業軸との接続部分を示す断
面図である。

【図７】 作業軸が減速機を貫通する部分を示す断面図
である。

【図８】 作業軸の下端部を示す断面図である。

【図９】 図８におけるIX−IX線断面図である。

【図１０】 昇降装置と回転駆動装置を作業軸と同一軸
線上に配設した他の実施の形態を示す断面図である。

【図１１】 作業軸のスプライン軸と連結ロッドとの連
結部分を拡大して示す断面図である。

【図１２】 昇降装置の他の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１３】 昇降装置の正面図である。

【図１４】 昇降装置のタイバー取付部分の断面図であ
る。

【図１５】 昇降装置の平面図である。

【図１６】 図１２における昇降装置のXVI−XVI線断面
図である。

【符号の説明】

１…多関節ロボット、２…第１のアーム、３…第２のア
ーム、４…作業軸、５…昇降装置、６…回転駆動装置、
５１…ボールねじナット、５１ａ…連結プレート、５
５，６７…回転軸、６４…回転駆動用モータ、５３…ボ
ールスプラインナット、５４…昇降用モータ、６２…筒
状出力軸、６３…減速機、６７…回転軸、６５ａ、７５
〜７７，９３〜９６…貫通孔、８１…ボールスプライン
軸、８３…連結ロッド、９７…軸受、１１１…下部連結
プレート、１１２…タイバー、１１６…軸受。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な作業軸をアームの揺動端部に
   軸線方向へ平行移動可能に設けた多関節ロボットにおい
   て、前記アームに設けた作業軸駆動用モータの軸心部に
   このモータを軸線方向に貫通する貫通孔を形成し、この
   貫通孔内に前記作業軸を軸線方向に平行移動可能に挿通
   してなる多関節ロボット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多関節ロボットにおい
   て、作業軸駆動用モータの回転軸に、入力部と出力部と
   が同一軸線上に位置するとともに軸心部に貫通孔が形成
   された減速機を接続し、この減速機の貫通孔に前記モー
   タの貫通孔から導出された作業軸を軸線方向平行に移動
   可能に挿通し、この作業軸の前記モータ側の端部に作業
   軸を平行移動させる平行移動装置を連結するとともに、
   出力側の端部にスプラインを設け、このスプラインにス
   プラインナットを移動自在に嵌合させ、このスプライン
   ナットを前記減速機の出力部に連結してなる多関節ロボ
   ット。
3. 【請求項３】 請求項２記載の多関節ロボットにおい
   て、平行移動装置は、軸心部に形成した貫通孔に作業軸
   を挿通した平行移動用モータと、前記作業軸に形成した
   ボールねじ溝に嵌合させて前記平行移動用モータの回転
   軸に連結したボールねじナットと、作業軸の回転を規制
   する回転規制手段とによって構成し、作業軸をスプライ
   ンナットとの連結部よりモータ側で分割し、分割された
   一方の作業軸に他方の作業軸を回転自在に連結してなる
   多関節ロボット。
4. 【請求項４】 請求項２記載の多関節ロボットにおい
   て、平行移動装置は、作業軸と平行なボールねじ軸と、
   このボールねじ軸を回転させる平行移動用モータと、前
   記ボールねじ軸に螺合させたボールねじナットと、この
   ボールねじナットを回転が規制される状態で保持すると
   ともに作業軸を軸線方向への移動が規制される状態で回
   転自在に支持する第１の連結部材と、作業軸駆動用モー
   タの回転軸に軸受を介して接続するとともに前記平行移
   動用モータに支持させた第２の連結部材とを備え、前記
   第２の連結部材にボールねじ軸と平行にタイバーを立設
   し、このタイバーに前記第１の連結部材を移動自在に嵌
   合させてなる多関節ロボット。