JP2007276067A - ロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】 ドライブ装置のアンプ部で発生する熱を放熱によって効果的に冷却することができる汎用生の高い放熱機構を有するロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボットを提供する。
【解決手段】 ロボットの関節モジュールの結合機構４ａ側にドライブ装置３の発熱面６を近接配置して熱を結合先の他の関節モジュールのリンクに逃がすようにし、さらに結合機構４ａの結合面１８に熱伝導シート７を設置して放熱効果を高める。また、該関節モジュールを複数連結して多関節ロボットアームを構成し、該多関節ロボットアームの先端に多指ハンドモジュールを取付けてハンドリングを行なうロボット装置を構成する際にも、熱伝導シートを介して、効率良く熱が伝達する。その結果、ロボット装置全体として高い冷却効果が得られる。
【選択図】 図１
【解決手段】 ロボットの関節モジュールの結合機構４ａ側にドライブ装置３の発熱面６を近接配置して熱を結合先の他の関節モジュールのリンクに逃がすようにし、さらに結合機構４ａの結合面１８に熱伝導シート７を設置して放熱効果を高める。また、該関節モジュールを複数連結して多関節ロボットアームを構成し、該多関節ロボットアームの先端に多指ハンドモジュールを取付けてハンドリングを行なうロボット装置を構成する際にも、熱伝導シートを介して、効率良く熱が伝達する。その結果、ロボット装置全体として高い冷却効果が得られる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、多自由度の動作を実現するためのロボット装置に関わり、特に、該装置の結合、分解の際の脱着を容易とするロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボットに関する。
従来、ロボットモジュールは、モータや減速機から構成される駆動部と、モジュールを連結するための結合機構を備えており、これを連結して多自由度の動作を実現するマニピュレータを構成する（例えば、特許文献１参照）。また、装置の小型化が進み、モータを駆動するドライブ装置と一体化しているモジュールもある（例えば、特許文献２参照）。
図４は、従来技術を示す関節モジュールの斜視図であって、特許文献２の技術に相当するものである。図４において、３１は固定側リンク、３２は関節部、３３は回転側リンク、３４は減速機付きモータ、３５ａおよび３５ｂは機械的ガイド、３６ａおよび３６ｂは結合機構、３７ａおよび３７ｂは電気的接続コネクタである。固定側リンク３１は関節部３２を介して回転側リンク３３を回転自在に支持すると共に、内蔵された減速機付きモータ３４で回転側リンク３３を駆動するものである。また、固定側リンク３１の端部には機械的ガイド３５ａ、結合機構３６ａおよび電気的接続コネクタ３７ａが設けられている。回転側リンク３３の端部にも、機械的ガイド３５ｂ、結合機構３６ｂおよび電気的接続コネクタ３７ｂが設けられている。機械的ガイド３５ａと３５ｂ、結合機構３６ａと３６ｂ、電気的接続コネクタ３７ａと３７ｂは互いに嵌合する構造になっている。
このような関節モジュールはそれぞれ関節毎に独立した駆動機構を備え、分離結合が容易であるので、関節モジュールを複数連結することによって、所望の多関節マニピュレータを自在に構成することができる。
特開平０５−１１１８８５号公報
特許第２６９９９４１号（明細書第６頁、図４）
図４は、従来技術を示す関節モジュールの斜視図であって、特許文献２の技術に相当するものである。図４において、３１は固定側リンク、３２は関節部、３３は回転側リンク、３４は減速機付きモータ、３５ａおよび３５ｂは機械的ガイド、３６ａおよび３６ｂは結合機構、３７ａおよび３７ｂは電気的接続コネクタである。固定側リンク３１は関節部３２を介して回転側リンク３３を回転自在に支持すると共に、内蔵された減速機付きモータ３４で回転側リンク３３を駆動するものである。また、固定側リンク３１の端部には機械的ガイド３５ａ、結合機構３６ａおよび電気的接続コネクタ３７ａが設けられている。回転側リンク３３の端部にも、機械的ガイド３５ｂ、結合機構３６ｂおよび電気的接続コネクタ３７ｂが設けられている。機械的ガイド３５ａと３５ｂ、結合機構３６ａと３６ｂ、電気的接続コネクタ３７ａと３７ｂは互いに嵌合する構造になっている。
このような関節モジュールはそれぞれ関節毎に独立した駆動機構を備え、分離結合が容易であるので、関節モジュールを複数連結することによって、所望の多関節マニピュレータを自在に構成することができる。
一般のモータドライブ装置では、該ドライブ装置のアンプ部が発熱するためフィンやファンを付けて冷却する。他方、従来のドライブ装置一体型のロボットモジュールでは、このような冷却機構を考慮していなかった。また、ロボットモジュールは、モジュールの汎用性を高めるように設計されるので、汎用性を損なう突起となるフィン等を取り付け難いのが実際である。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、特にドライブ装置のアンプ部で発生する熱を放熱によって効果的に冷却することができる汎用生の高い放熱機構を有するロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボットを提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、特にドライブ装置のアンプ部で発生する熱を放熱によって効果的に冷却することができる汎用生の高い放熱機構を有するロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボットを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、固定側リンクと、前記固定側リンクに取り付けられた回転駆動機構と、前記固定側リンクに回転自在に取り付けられると共に前記回転駆動機構を介して回転駆動される回転側リンクと、前記固定側リンクに設けられ前記回転駆動機構のモータを駆動するドライブ装置と、前記固定側リンクと前記回転側リンクの端部に脱着が容易な別体のモジュールを互いに結合する結合機構と、を備えたロボット用関節モジュールであって、前記ドライブ装置の発熱面は、前記固定側リンクの結合機構側に近接配置してあり、前記結合機構の結合面には、熱伝導シートを設置してあることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、１個もしくは複数個のモータによって駆動され、物体を把持するためのロボット用の多指部と、前記多指部のモータを駆動するためのドライブ装置と、が一体化されており、ロボットのアームに取り付けるための結合機構とを備えたロボット用多指ハンドモジュールであって、前記ドライブ装置の発熱面は、前記結合機構側に近接配置してあり。前記結合機構の結合面には、熱伝導シートを設置してあることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記際の関節モジュールを複数連結したことを特徴とする多関節ロボットアームを構成するものである。
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の多指ハンドモジュールを、請求項３に記載の多関節ロボットアームの先端に取付けてハンドリングを行なうことを特徴とするロボットを構成するものである。
請求項１に記載の発明は、固定側リンクと、前記固定側リンクに取り付けられた回転駆動機構と、前記固定側リンクに回転自在に取り付けられると共に前記回転駆動機構を介して回転駆動される回転側リンクと、前記固定側リンクに設けられ前記回転駆動機構のモータを駆動するドライブ装置と、前記固定側リンクと前記回転側リンクの端部に脱着が容易な別体のモジュールを互いに結合する結合機構と、を備えたロボット用関節モジュールであって、前記ドライブ装置の発熱面は、前記固定側リンクの結合機構側に近接配置してあり、前記結合機構の結合面には、熱伝導シートを設置してあることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、１個もしくは複数個のモータによって駆動され、物体を把持するためのロボット用の多指部と、前記多指部のモータを駆動するためのドライブ装置と、が一体化されており、ロボットのアームに取り付けるための結合機構とを備えたロボット用多指ハンドモジュールであって、前記ドライブ装置の発熱面は、前記結合機構側に近接配置してあり。前記結合機構の結合面には、熱伝導シートを設置してあることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記際の関節モジュールを複数連結したことを特徴とする多関節ロボットアームを構成するものである。
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の多指ハンドモジュールを、請求項３に記載の多関節ロボットアームの先端に取付けてハンドリングを行なうことを特徴とするロボットを構成するものである。
請求項１に記載の発明によると、関節モジュールのドライブ装置で発熱した熱を、モジュールの結合機構を介し結合した他のモジュールのリンクに逃がすことができ冷却効果を高めることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、ハンドモジュールのドライブ装置で発熱した熱を、モジュールの結合機構を介して接続したアームのリンクに逃がすことができ、冷却効果を高めることができる。いずれも、結合機構に熱伝導シートを設置しているので、結合の際に熱伝導剤や熱伝導材を新たに付加する必要はなく、容易に熱伝導性に優れたモジュールの結合が可能である。ロボットを構成する他のリンク構造部分に大きな熱容量があれば、そこに熱を逃がすことによって高い冷却効果が得られる。
また、請求項３に記載の発明によると、結合する関節モジュール数は適用する作業に応じて自由に増減することができることから、ロボットアーム全体の熱を効率よく放熱させることができる。
さらに、請求項４に記載の発明によると、多指ハンドモジュールと多関節ロボットアームの組み合わせによって、より人間の動作に近い柔軟な動きが得られるため、ロボットの適用用途が増え、さらに産業用ロボットにおいては生産性を向上することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、ハンドモジュールのドライブ装置で発熱した熱を、モジュールの結合機構を介して接続したアームのリンクに逃がすことができ、冷却効果を高めることができる。いずれも、結合機構に熱伝導シートを設置しているので、結合の際に熱伝導剤や熱伝導材を新たに付加する必要はなく、容易に熱伝導性に優れたモジュールの結合が可能である。ロボットを構成する他のリンク構造部分に大きな熱容量があれば、そこに熱を逃がすことによって高い冷却効果が得られる。
また、請求項３に記載の発明によると、結合する関節モジュール数は適用する作業に応じて自由に増減することができることから、ロボットアーム全体の熱を効率よく放熱させることができる。
さらに、請求項４に記載の発明によると、多指ハンドモジュールと多関節ロボットアームの組み合わせによって、より人間の動作に近い柔軟な動きが得られるため、ロボットの適用用途が増え、さらに産業用ロボットにおいては生産性を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例を示すロボット用関節モジュールの側面図である。
図１において、１は固定側リンク、２は回転駆動機構、３はドライブ装置、４ａおよび４ｂは結合機構、５は回転側リンク、６はドライブ装置の発熱面、７は熱伝導シート、１８は結合面である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
固定側リンク１に回転駆動機構２が取り付けられ、固定側リンク１の内部には回転駆動機構２のモータを駆動するドライブ装置３が設置されている。固定側リンク１の端部には結合機構４ａを備え、回転駆動機構２で回転駆動される回転側リンク５の端部には結合機構４ｂを備えている。また、結合機構４ａと４ｂは互いに嵌合する構造になっており、複数の関節モジュールを繋ぎ合わせることができる。それから、ドライブ装置３の発熱面６を固定側リンク１の結合機構４ａ側に近接配置して、ドライブ装置３で発生した熱が結合機構４ａに直接伝わる構造にすると共に、結合機構４ａの結合面１８に熱伝導シート７を貼り付けたものとなっている。
図１において、１は固定側リンク、２は回転駆動機構、３はドライブ装置、４ａおよび４ｂは結合機構、５は回転側リンク、６はドライブ装置の発熱面、７は熱伝導シート、１８は結合面である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
固定側リンク１に回転駆動機構２が取り付けられ、固定側リンク１の内部には回転駆動機構２のモータを駆動するドライブ装置３が設置されている。固定側リンク１の端部には結合機構４ａを備え、回転駆動機構２で回転駆動される回転側リンク５の端部には結合機構４ｂを備えている。また、結合機構４ａと４ｂは互いに嵌合する構造になっており、複数の関節モジュールを繋ぎ合わせることができる。それから、ドライブ装置３の発熱面６を固定側リンク１の結合機構４ａ側に近接配置して、ドライブ装置３で発生した熱が結合機構４ａに直接伝わる構造にすると共に、結合機構４ａの結合面１８に熱伝導シート７を貼り付けたものとなっている。
本発明の第１実施例はこのような構成にしたので、関節モジュールを結合機構によって連結した際、ドライブ装置で発生した熱が、結合された他のモジュールのリンクへ結合面の熱伝導シートを介して効率良く伝わり、高い冷却効果が得られる。
図２は、本発明の第２実施例を示すロボット用多指ハンドモジュールの側面図である。
図２において、１１は固定ベース、１２は多指部、１３はドライブ装置、１６はドライブ装置の発熱面、１７は熱伝導シート、１８は結合面である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
固定ベース１１に多指部１２が取り付けられ、多指部１２は複数のモータによって駆動される。固定ベース１１の内部には、多指部１２のモータを駆動するドライブ装置１３が設置されている。固定ベース１１の端部には結合機構１４を備え、アーム側先端部の結合機構と嵌合して取り付けられる構造になっている。それから、ドライブ装置１３の発熱面１６を結合機構１４側に近接配置して、ドライブ装置３で発生した熱が結合機構１４に直接伝わる構造にすると共に、結合機構１４の結合面１８に熱伝導シート１７を貼り付けたものとなっている。ここで、上記の多指ハンドモジュール（図２）の結合機構１４は、図１に示した関節モジュールの結合機構４ｂと嵌合することになる。
図２において、１１は固定ベース、１２は多指部、１３はドライブ装置、１６はドライブ装置の発熱面、１７は熱伝導シート、１８は結合面である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
固定ベース１１に多指部１２が取り付けられ、多指部１２は複数のモータによって駆動される。固定ベース１１の内部には、多指部１２のモータを駆動するドライブ装置１３が設置されている。固定ベース１１の端部には結合機構１４を備え、アーム側先端部の結合機構と嵌合して取り付けられる構造になっている。それから、ドライブ装置１３の発熱面１６を結合機構１４側に近接配置して、ドライブ装置３で発生した熱が結合機構１４に直接伝わる構造にすると共に、結合機構１４の結合面１８に熱伝導シート１７を貼り付けたものとなっている。ここで、上記の多指ハンドモジュール（図２）の結合機構１４は、図１に示した関節モジュールの結合機構４ｂと嵌合することになる。
本発明の第２実施例はこのような構成にしたので、多指ハンドモジュールを結合機構によって連結した際、ドライブ装置で発生した熱が、結合された関節モジュールのリンクへ結合面の熱伝導シートを介して効率良く伝わり、高い冷却効果が得られる。
第１実施例、第２実施例、いずれの例においても、ドライブ装置の発熱面を結合機構の結合面に近接させ、結合面に熱伝導シートを設置することによって、結合機構で結合した先のリンクに効率良く熱が伝導することで、高い冷却効果を得られ、ドライブ装置が高温になるのを防ぐことができる。
また、結合機構に熱伝導シートを一体化して備えているので、結合の都度毎に熱伝導材を付加する必要がない。
なお、熱伝導材としては熱伝導性のコンパウンド等を塗布する方法もあるが、図４のように、結合機構に電気的なコネクタがある場合はここにコンパウンドが入り込んで電気的な結合を阻害する恐れがあるので、好ましくない。本発明のように固体の熱伝導シートを使って、電気的な結合に悪影響を与えない構造が利便性に優れる。
また、結合機構に熱伝導シートを一体化して備えているので、結合の都度毎に熱伝導材を付加する必要がない。
なお、熱伝導材としては熱伝導性のコンパウンド等を塗布する方法もあるが、図４のように、結合機構に電気的なコネクタがある場合はここにコンパウンドが入り込んで電気的な結合を阻害する恐れがあるので、好ましくない。本発明のように固体の熱伝導シートを使って、電気的な結合に悪影響を与えない構造が利便性に優れる。
図３は、本発明の第３実施例を示したものであって、多指ハンドモジュールを多関節ロボットアームの先端に取付けたロボット装置の構成図である。
第１実施例で示した関節モジュールを複数連結して多関節ロボットアームを構成するものであることは言うまでもないが、さらに第３実施例では、第２実施例で述べた多指ハンドモジュールを、該多関節ロボットアームの先端に取付けてハンドリングを行なうロボット装置を構成することができる。
第３実施例は、図３によると、多指ハンドモジュール２１を結合機構によって関節モジュール２２を多数連結してなるロボットアーム２３に取り付けた際、多指ハンドモジュール２１のドライブ装置で発生した熱が、該ハンドモジュール２１と結合された関節モジュール２２のリンク結合面との間で熱伝導シートを介して、効率良く伝達する。さらに、関節モジュール２２のドライブ装置で発生した熱が、他の関節モジュールのリンク結合面との間で、熱伝導シートを介して、効率良く伝達する。その結果、ロボット装置全体として高い冷却効果が得られる。
第１実施例で示した関節モジュールを複数連結して多関節ロボットアームを構成するものであることは言うまでもないが、さらに第３実施例では、第２実施例で述べた多指ハンドモジュールを、該多関節ロボットアームの先端に取付けてハンドリングを行なうロボット装置を構成することができる。
第３実施例は、図３によると、多指ハンドモジュール２１を結合機構によって関節モジュール２２を多数連結してなるロボットアーム２３に取り付けた際、多指ハンドモジュール２１のドライブ装置で発生した熱が、該ハンドモジュール２１と結合された関節モジュール２２のリンク結合面との間で熱伝導シートを介して、効率良く伝達する。さらに、関節モジュール２２のドライブ装置で発生した熱が、他の関節モジュールのリンク結合面との間で、熱伝導シートを介して、効率良く伝達する。その結果、ロボット装置全体として高い冷却効果が得られる。
１ 固定側リンク
２ 回転駆動機構
３、１３ ドライブ装置
４ａ、４ｂ、１４ 結合機構
５ 回転側リンク
６、１６ 発熱面
７、１７ 熱伝導シート
１１ 固定ベース
１２ 多指部
１８ 結合面
２ 回転駆動機構
３、１３ ドライブ装置
４ａ、４ｂ、１４ 結合機構
５ 回転側リンク
６、１６ 発熱面
７、１７ 熱伝導シート
１１ 固定ベース
１２ 多指部
１８ 結合面
Claims (4)
- 固定側リンクと、
前記固定側リンクに取り付けられた回転駆動機構と、
前記固定側リンクに回転自在に取り付けられると共に前記回転駆動機構を介して回転駆動される回転側リンクと、
前記固定側リンクに設けられ前記回転駆動機構のモータを駆動するドライブ装置と、
前記固定側リンクと前記回転側リンクの端部に脱着が容易な別体のモジュールを互いに結合する結合機構と、
を備えたロボット用関節モジュールであって、
前記ドライブ装置の発熱面は、前記固定側リンクの結合機構側に近接配置してあり、
前記結合機構の結合面には、熱伝導シートを設置してあることを特徴とするロボット用関節モジュール。 - １個もしくは複数個のモータによって駆動され、物体を把持するためのロボット用の多指部と、前記多指部のモータを駆動するためのドライブ装置と、が一体化されており、ロボットのアームに取り付けるための結合機構とを備えたロボット用多指ハンドモジュールであって、
前記ドライブ装置の発熱面は、前記結合機構側に近接配置してあり。
前記結合機構の結合面には、熱伝導シートを設置してあることを特徴とするロボット用多指ハンドモジュール。 - 請求項１記際の関節モジュールを複数連結したことを特徴とする多関節ロボットアーム。
- 請求項２に記載の多指ハンドモジュールを、請求項３に記載の多関節ロボットアームの先端に取付けてハンドリングを行なうことを特徴とするロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006107018A JP2007276067A (ja) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | ロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボット |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2006107018A JP2007276067A (ja) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | ロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボット |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2007276067A true JP2007276067A (ja) | 2007-10-25 |
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Family Applications (1)
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| JP2006107018A Pending JP2007276067A (ja) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | ロボット用関節モジュール、ロボット用多指ハンドモジュール、多関節ロボットアームおよびこれらを備えたロボット |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007276067A (ja) |
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-
2006
- 2006-04-10 JP JP2006107018A patent/JP2007276067A/ja active Pending
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