JP2005014097A - 産業用ロボットアーム - Google Patents

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Koji Ono
耕治 大野
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Abstract

【課題】構造が簡単で、構成が自由な関節型の産業用ロボットアームの提供。
【解決手段】ロボットアームの第1と第2の軸ユニット(1,2)は、それぞれ、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータ(10,20)を備える。第2軸ユニット(2)は、この第2軸ユニットのモータの静止部分を第1軸ユニット(1)のモータの減速機構出力軸に直接固定して、或いは第2軸ユニットのモータ(20)の静止部分または減速機構出力軸を一方の側に固定し、他方の側を第1軸ユニットのモータ(10)の減速機構出力軸に固定したブラケット(21)を介して、第1軸ユニット(1)に連結する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも1つの関節を有する産業用ロボットアームに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、垂直多関節型ロボットのアームの駆動系は、別個の減速装置と電動モータから構成されている(例えば、特許文献1参照)。それら減速装置と電動モータは、一つのユニットとして組み合わせて、位置精度と密閉性を確保しながらアームに取り付ける必要がある。そのため、アームを自由に構成することが難しい。
【0003】
一方、水平多関節型の産業用ロボットでは、減速機構を廃して、DDモータでアームを直接駆動する構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この構造は、駆動系が小型になるが、DDモータの容量が比較的小さいために、重力の下で稼動する垂直多関節ロボットには適用が難しい。
【特許文献1】特開平10−29189号公報
【特許文献2】特開平6−190774号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、駆動系を簡潔に構成して、構造が簡単で、構成が自由な関節型の産業用ロボットアームを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による、関節型の産業用ロボットアームは、少なくとも2つの軸ユニットを有する。このロボットアームでは、第1と第2の軸ユニットがそれぞれ減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータを含み、第2軸ユニットは、この第2軸ユニットのモータの静止部分を第1軸ユニットのモータの減速機構出力軸に直接固定して、或いは第2軸ユニットのモータの静止部分または減速機構出力軸を一方の側に固定し、他方の側を第1軸ユニットのモータの減速機構出力軸に固定したブラケットを介して、第1軸ユニットに連結される。
この構成では、減速機一体型モータは、減速機構とモータが予め1つのモジュールとなっているので、構造が簡単であり、設置が容易である。また、これらモータ同士を直接に、或いはブラケットを介して連結して、軸ユニットとそれらの関節を形成しているので、軸構造および関節構造が極めて簡単になる。
【0006】
前述の第2軸ユニットのモータ静止部分またはブラケットは、第1と第2の軸ユニット間の所望設置角度に応じた角度をもって形成することが好ましい。
さらに、第1軸ユニットのモータは、このモータの静止部分を相手部材に直接取り付けて、或いはこのモータの静止部分を把持したベース部材を相手部材に取り付けて設置し、第1軸ユニットのモータ静止部分またはベース部材は、ロボットの据え付け姿勢に応じた形状に形成することが好ましい。
こうすることによって、ロボットアームの軸ユニット間の角度およびロボット自体の据え付け姿勢を、複雑な関節構造や、据え付け構造を設けることなく、容易に設定することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の実施形態を、図1から図7を参照して説明する。なお、これらの図面においては、同様な構成部分に同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【0008】
図1に示す関節型ロボットアームは、第1の軸ユニット1に対して第2の軸ユニット2を45度傾けて設置している。
軸ユニット1は、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータ10を備えている。このモータの静止ないし固定側部分の端面に、円筒状のベース部材11がボルト付けされている。ロボットアームは、このベース部材を相手側部材に取り付けて、据え付けられる。
軸ユニット2も、同様な減速機一体型モータ20を備えており、このモータは、ブラケット21を介して、軸ユニット1につながっている。ブラケット21は、一方の端部に対して45度の傾斜部分のある板状部材である。ブラケット21は、この傾斜部分をモータ20の固定側部分に、また一方の端部を軸ユニット1のモータ10の出力軸端面にそれぞれボルト付けている。
【0009】
図2に示す実施形態のロボットアームは、第1の軸ユニット3に対して、第2の軸ユニット4を直角に配置している。
軸ユニット3,4はそれぞれ減速機一体型モータ30,40を有しており、これは前述の第1実施形態と同様である。一方、第2の軸ユニット4のブラケット41は断面がL字形状で、第1実施形態のものと異なっている。さらに、第1の軸ユニット3のベース部材31は、モータ30の固定側端面にボルト付けするための取付部分と、この部分に対して直角な、ロボット据え付けのための部分とを有する形状である。
【0010】
ここで、図7を参照して、本発明のロボットアームに用いる減速機一体型モータの一例を説明する。
図7の減速機一体型モータは、モータ部101と、ハーモニックドライブ減速機構102と、鍔付き円筒状のケース109とを主要部品としている。
モータ部101は、従来のACモータと同様の構成であり、モータの静止ないし固定側部分となるケース109内に配設されている。減速機構102も、モータ部101と同心となるように、ケース109に設けている。
【0011】
減速機構102は、ウェーブジェネレータ104と、出力軸108を含んでいる。ウェーブジェネレータ104は、モータ部101の出力軸に連結されている。ケース109の内周壁には、ウェーブジェネレータ104の外周に対向して、サーキュラスプライン105が形成されている。また、出力軸108には、ウェーブジェネレータ104とサーキュラスプライン105の間に入るフレクスプライン106を設けている。
【0012】
出力軸108は、主軸受103によりケース109に回転可能に支承され、モータ部101により、ウェーブジェネレータ104とサーキュラスプライン105とフレクスプライン106とを介して駆動される。
主軸受103はクロスローラ軸受であり、ラジアル荷重とスラスト荷重とモーメント荷重を同時に支持することができる。減速機一体型モータは、オイルシ−ル107によって内部が密封され、その他の接合面もOリングで密閉されていて、防滴構造となっている。
【0013】
なお、減速機一体型モータは、上述のハーモニックドライブ減速機のかわりに、例えば、RV減速機、サイクロ減速機、遊星歯車減速機など、その他の減速手段を用いても良い。主軸受は、クロスローラ軸受のかわりに、アンギュラ玉軸受、テーパコロ軸受など、その他の軸受を用いることができる。
【0014】
図3から図6に示す4つの実施形態では、ロボットアームがそれぞれ3つの軸ユニットを有している。
図3と図4のロボットアームは、図1の第1軸ユニット1と図2の第2軸ユニット4とを組み合わせて備える。図3のロボットアームは、第3の軸ユニット5を、第2の軸ユニット4と平行に設置している。この第3軸ユニットも、他の軸ユニットと同様に減速機一体型モータ50を含むものである。細長い平板状のブラケット51が、一端を第2軸ユニットのモータ出力軸端面に、また他端を第3軸ユニットのモータ出力軸端面にそれぞれボルト付けして、第3の軸ユニット5を第2の軸ユニット4に連結している。
一方、図4のロボットアームでは、減速機一体型モータ60を含む第3の軸ユニット6は、第1の軸ユニット1と平行になっている。L字状のブラケット6が、一方の端部を第3軸ユニットのモータ固定側部分に、また、他方の端部を第2軸ユニットのモータ出力軸端面にそれぞれ取り付けて、第2と第3の軸ユニット4,6をつないでいる。
【0015】
図5と図6のロボットアームは、図1に示した45度配置の第1および第2軸ユニット1,2を備えている。図5に示すロボットアームの第3軸ユニット7は、減速機一体型モータ70を含んでいる。第2と第3軸ユニットをつなぐブラケット71は、45度に曲がった形状である。ブラケット71は、一端を第2軸ユニットのモータ出力軸端面に固定し、他方の端部を第3軸ユニットのモータの固定側部分に取り付けている。
図6の実施形態では、減速機一体型モータ80を含む第3の軸ユニット8が、第1の軸ユニット1と平行である。第2と第3軸ユニットをつなぐブラケット81は、一端を45度に曲げ、他端を90度に曲げた形状である。ブラケット81の90度曲げ部分は第3軸ユニットのモータ固定側部分に、また、45度曲げ部分は第2軸ユニットのモータ出力軸端面に取り付けている。
【0016】
以上説明した本発明の実施形態のロボットアームは、作動時に、第1軸ユニットの減速機一体型モータの駆動によって、第2軸ユニットが第1軸ユニットの軸線回りを回動し、さらに、第3軸ユニットあるいは第2軸ユニットに取り付けたエフェクタなどが、第2軸ユニットのモータの駆動によって第2軸ユニットの軸線回りを回動する。
【0017】
本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら特定の形態のみに限定されるものではなく、説明した実施形態に様々な変更を加え、或いは別の実施形態とすることも可能である。
例えば、図1のロボットアームでは、第2軸ユニットのモータ20を、ブラケット21を介して第1軸ユニットに連結しているが、モータの固定側部分ないしケース自体を図示ブラケットの形状に形成して、モータを第1軸ユニットに連結しても良いことは、図示例をあげて説明するまでもない。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、軸ユニットの駆動系は構造が簡単で、設置が容易である上に、軸および関節構造が極めて簡単になるので、設計や製造が容易であり、小型で汎用性に優れたロボットアームの安価な提供を可能にする効果がある
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である、第1と第2の軸ユニットを備えたロボットアームの部分断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態である、第1と第2の軸ユニットを備えたロボットアームの部分断面図である。
【図3】本発明の第3実施形態である、第1から第3の軸ユニットを備えたロボットアームの部分断面図である。
【図4】本発明の第4実施形態である、第1から第3の軸ユニットを備えたロボットアームの部分断面図である。
【図5】本発明の第5実施形態である、第1から第3の軸ユニットを備えたロボットアームの部分断面図である。
【図6】本発明の第6実施形態である、第1から第3の軸ユニットを備えたロボットアームの部分断面図である。
【図7】本発明の実施形態に用いる減速機一体型モータの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1,3 第1の軸ユニット
2,4 第2の軸ユニット
5,6,7,8 第3の軸ユニット
10,20,30,40,50,60,70,80 減速機一体型モータ
11,31 ベース部材
21,41,51,61,71,81 ブラケット
102 減速機構
108 出力軸
109 ケース(静止部分)

Claims (3)

  1. 少なくとも2つの軸ユニットを有する関節型の産業用ロボットアームにおいて、
    第1と第2の軸ユニットがそれぞれ減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータを含み、第2軸ユニットは、この第2軸ユニットのモータの静止部分を第1軸ユニットのモータの減速機構出力軸に直接固定して、或いは第2軸ユニットのモータの静止部分または減速機構出力軸を一方の側に固定し、他方の側を第1軸ユニットのモータの減速機構出力軸に固定したブラケットを介して、第1軸ユニットに連結されることを特徴とする、産業用ロボットアーム。
  2. 請求項1記載のロボットアームにおいて、前記モータの静止部分またはブラケットは、前記第1と第2の軸ユニット間の所望設置角度に応じた角度をもって形成される、産業用ロボットアーム。
  3. 請求項1または2記載のロボットアームにおいて、前記第1軸ユニットのモータは、このモータの静止部分を相手部材に直接取り付けて、或いはこのモータの静止部分を把持したベース部材を相手部材に取り付けて設置され、前記第1軸ユニットのモータ静止部分またはベース部材は、ロボットの据え付け姿勢に応じた形状に形成される、産業用ロボットアーム。
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