JP2003503220A - 工業用ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 小型のギアユニットを有する工業用ロボット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は工業用ロボットのギアボックスの構造に関する。

【０００２】 台座上に搭載された垂直関節を有する、いわゆる６軸の工業用ロボットにおい
て、アームの駆動手段はアームの回転中心近傍に設置される。残りの３つの駆動
手段はロボットの工具により近い位置に配置される。その目的は、特に工業用ロ
ボットを小型化し、アームの重量を軽減することである。ゆえに、３つの駆動手
段は台座方向のロボット低部に配置され、一般に電気モータを有する。各モータ
はギアおよび変速機を通して異なる自由度でロボットを駆動するために１つのシ
ャフトを駆動する。該ギアは一般に通常はオイルから成る冷却および潤滑剤が充
填されたギアハウジングに囲まれている変速歯車を有する。

【０００３】 特許文献ＵＳ４６７１７３２は、台座近傍のロボット低部に配置されている３
つの駆動手段２１、２２、２３を有する６軸の工業用ロボットを開示している。
該３つの駆動手段は同一のものであり、ロボットの設計を簡単にし修理を可能に
する。該３つの駆動ユニットは潤滑剤の収容に関しては互いに完全に分離してい
る。ロボットは部品の摩耗があっても高い精度を維持するように設計される。

【０００４】 操作に際し工業用ロボットは、一般的に例えばプレス工程を含む生産ラインの
一部である。ロボットは、何等かの型のコンベアでロボットへ運ばれたモールド
ブランクをプレス加工装置に供給する。

【０００５】 技術開発は、高速プレス加工および高速運搬が目的である。このため、技術開
発と共にロボットのスピードも同時に向上させる必要があった。駆動速度と搬送
速度は過去１５年間に約５倍になった。これによって、高い負荷を受ける変速歯
車を高速で駆動しなければならず、製品供給の効果を増大させることを要求され
、よってギア内の歯の摩擦熱の増加による熱の発生が増加する。

【０００６】 歯からの熱の侵入と放出のために、冷却および潤滑剤はギアを囲んでいる。ロ
ボットの駆動および変速速度と熱の発生が非常に大きくなり、冷却剤がギアを冷
却できなくなる時に問題が生じる。このとき、ギアの側面が高熱による損傷を受
ける危険性がある。よって、過熱がギアの寿命を劇的に減少させる。また、ロボ
ットの頻繁な停止や、高額な修理費用が増加することになる。

【０００７】 ロボットの３つの低部駆動手段は均一には駆動せず、対応するギアは不均一に
熱せられる。このために、生成された熱が不均一に分布し、ロボットの材料／金
属内の異なる局所的な熱膨張を誘引し、ロボットの構造を変形させる。よってロ
ボットの精度が低下し、ユーザの要求通りに動作できなくなる。

【０００８】 別の問題は、高温に上昇すると、ロボットの動作の精度が低下することである
。６軸駆動ユニットのロボットでは、垂直軸Ａ（図２）とそのギアの周りにロボ
ットを回転させる駆動ユニットが最も大きな荷重を負担し、非常に高速で駆動さ
れなければならない。従って温度は非常に高くなりモータのギアボックス内の冷
却および潤滑剤に温度差が生じる原因となる。これは、ロボットが構成されてい
て、軸Ａの周りに回転する回転プレートが不均一に熱せられることを必然的に意
味しており、よってロボットの精度に悪影響を及ぼす。

【０００９】 従来、上述の問題はギアボックスの外部に冷却フランジを配置することで解決
していた。外部の冷却器、例えば冷却ファンによって温度を下げることもできる
。そのような解決法では装置が大きく冷却が不十分で、生産ラインの一部として
使用される工業用ロボットには不適当である。

【００１０】 別の問題は３つの完全に分離したギアボックスのために、３つの異なる場所で
の冷却および潤滑剤の充填、排出、さらには、通気が必要となることである。こ
れは時間がかかり、またこの操作の際汚れを生じ、望ましくないと同時に不要な
長期間の停止を生じることになる。

【００１１】 工業用ロボットでの生産において、高精度で高速に動作するロボットの必要性
が増加している。さらには必要なロボットの操作が簡単でなければならない。

【００１２】 米国特許に記載されたロボットはこの必要性を満たしていない。

【００１３】 （発明の要旨） 工業用ロボットの製造において、マニピュレータには、制御システム、モータ
駆動ギア、および場合によっては付属する変速機が装備される。ロボットの開発
は高速なロボットを作ることを目的としており、これは周辺機器の可能性や顧客
の要求に対応する。また、ロボットの操作点検の簡素化や時間の短縮も目的であ
る。

【００１４】 ゆえに、本発明の目的は、少なくとも２つのモータ駆動ギアを具備する工業用
ロボットを実現することであり、該ギアは十分に冷却されると同時に、ロボット
の精度と点検時間の短縮に関する要求を満足するように配置される。

【００１５】 本発明による前記課題の解決法は、少なくとも２つのモータ駆動ギアユニット
を有し、該ギアユニットは共通の冷却剤および潤滑剤を備える共通ギアハウジン
グを有する工業用ロボットである。

【００１６】 ギアボックスは、冷却剤および潤滑剤を満たすための開口部および排出するた
めの別の開口部、および例えばオイルなどの媒体を摩耗粒子から分離するような
磁気的なストッパを必要とする。また、例えば冷却および潤滑剤の熱膨張によっ
て、ギアユニットに過大な負荷が発生するので、ギアボックスはある種のガス抜
きストッパを有することが多い。

【００１７】 ギアハウジングに潤滑オイルを充填する開口部と排出する開口部として共通の
１つの開口部を有する該ギアハウジングも本発明の範囲に含まれる。通気は１つ
以上の通気用開口部を通じて行われる。

【００１８】 （実施例の記載） 制御システムを備えたマニピュレータ（図２）を有する工業用ロボットでは、
ロボットアームを駆動するために、電気的に駆動するギアがロボットの低部の台
座に設けられている。通常変速機を駆動させる各電気モータは変速ギアの歯車へ
回転運動を伝え、ロボットアームへ動きを伝える。図２では台座２を備える６軸
工業用ロボットを示している。また回転するように搭載されているロボット脚３
も示した。第１の駆動ユニット（図４）は、第１の変速ギアの歯車５を介して垂
直軸Ａの周りにロボットを回転させる。第２の駆動ユニット６は、第２の変速ギ
アの歯車７を介して水平軸Ｂの周りにロボットアームを回転させる。第３の駆動
ユニット８は、第３の変速ギアの歯車９を介して水平軸Ｃの周りにロボットアー
ムを回転させる。第１、第２、および第３のギア５、７、９は共通のギアハウジ
ング１０内に収容されている。該ギアハウジング１０は一体成型されており、設
計および強度の技術的な理由により、該ハウジングはいくつかの内部要素１０ａ
、１０ｂ、１０ｃに部分的に分割され、これらは連通路で連通している。該ギア
ハウジングは、ギア５、７および９を囲む冷却および潤滑剤１２で満たされてい
る。

【００１９】 ロボットを操作する際、第１、第２、および第３のモータとそのギアは異なる
自由度で駆動し、ロボットに要求通りの動作をさせる。

【００２０】 異なるギアの駆動を通じて、冷却および潤滑剤１２が循環する。冷却および潤
滑剤は歯車からの熱を吸収し、共通ギアハウジング内を循環することによって、
該媒体１２の温度差が均一になり、ハウジング全体の温度が均一になる。

【００２１】 （他の実施例） 冷却および潤滑剤１２の循環を円滑／高速にするために外部装置、すなわちポ
ンプ（図示しない）をギアハウジングに接続することができる。

【図面の簡単な説明】

添付の図に示した本発明の実施例を参照してより詳細に説明する。

【図１】 図１は本発明による工業用ロボット内に配置されるギアボックスの構
成を示した。

【図２】 図２は、ロボットの低部に３つの駆動ユニットが配置されている６軸
の工業用ロボットを示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニピュレータの動作が少なくとも２つのモータ駆動ギアで
   駆動される、制御システムを備えたマニピュレータを具備する工業用ロボット（
   １）であって、 ギアが、ギアハウジング共通冷却および潤滑剤（１２）を収容した共通ギアハ
   ウジング（１０）内に設けられていることを特徴とする工業用ロボット。
2. 【請求項２】 外部装置が、冷却および潤滑剤（１２）の循環を円滑／高速
   にすることを特徴とする請求項１に記載の工業用ロボット。
3. 【請求項３】 外部装置はポンプであることを特徴とする請求項２に記載の
   工業用ロボット。
4. 【請求項４】 制御システムと少なくとも２つのモータ駆動ギアを有するマ
   ニピュレータを具備する工業用ロボット（１）に関する方法であって、 ギアが、共通のハウジング（１０）内に設けられ、共通ギアハウジング（１０
   ）内のギアに対する共通の冷却および潤滑剤（１２）の循環によって、該ギアが
   冷却および潤滑されることを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 冷却および潤滑剤（１２）の循環は、ポンプ手段によって循
   環することを特徴とする請求項４に記載の方法。