JP2010094749A - Articulated robot and robot system - Google Patents

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Kazu Tabata
壱 田畑
Yoshimitsu Nakahara
義光 中原
Takashi Sanada
孝史 真田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an articulated robot and a robot system capable of further downsizing. <P>SOLUTION: The articulated robot incorporating motors 12 and 13 in an arm structure 6 includes a driven body 7 driven by the motors, brakes 14 and 15 formed separately from the motors 12 and 13 for regulating rotation of the motors via brake shafts, and a power transmission part 19 for coupling between output shafts of the motors 12 and 13 and the brake shafts 14A and 15A of the brakes 14 and 15 so that the power can be transmitted. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、関節駆動用のモータを内蔵する多関節ロボット及びロボットシステムに関する。   The present invention relates to an articulated robot and a robot system that incorporate a motor for driving a joint.

一般に産業用ロボット等の多関節ロボットは、アームの先端にハンドや溶接トーチ等のエンドエフェクタが取付けられており、種々の作業を行なうことができる。   In general, an articulated robot such as an industrial robot has an end effector such as a hand or a welding torch attached to the tip of an arm and can perform various operations.

このようなロボットは、ロボットのアームを構成する複数のアーム構造体が関節部を介して連結され、各アーム構造体は関節部を形成するアクチュエータの駆動により揺動(傾動)あるいは回転(旋回)移動するようになっている。
前述したアクチュエータは、アーム構造体の内部に配設されており、モータ、減速機及びブレーキが一体に形成され、プーリ及びベルトを介してアーム構造体を揺動及び回転させるようになっている。
In such a robot, a plurality of arm structures constituting an arm of the robot are connected via joints, and each arm structure is swung (tilted) or rotated (turned) by driving an actuator that forms the joint. It is supposed to move.
The actuator described above is disposed inside the arm structure, and a motor, a speed reducer, and a brake are integrally formed, and the arm structure is swung and rotated via a pulley and a belt.

例えば特許文献1には、図6に示すように、モータ101,102がアーム構造体100の内部に配設される技術が開示されている。
特開2008−023642
For example, Patent Document 1 discloses a technique in which motors 101 and 102 are arranged inside an arm structure 100 as shown in FIG.
JP2008-023642

ところで、多関節ロボットは、軽量化や狭い作業スペースにおいての作業性の改善等のため、出力を維持しながらも多関節ロボットのアーム部の寸法を小型化することが求められている。   By the way, the articulated robot is required to reduce the size of the arm portion of the articulated robot while maintaining the output in order to reduce the weight and improve the workability in a narrow work space.

しかしながら、多関節ロボットの出力は内蔵するモータの出力(即ち、モータの大きさ)に相関するが、特許文献1の技術では、アーム構造体100はモータのサイズによって外形寸法が制限されるため、従来の産業用ロボットにおいてアーム構造体を小型化することが困難であった。   However, although the output of the articulated robot correlates with the output of the built-in motor (that is, the size of the motor), in the technique of Patent Document 1, the outer dimensions of the arm structure 100 are limited by the size of the motor. It has been difficult to reduce the size of the arm structure in a conventional industrial robot.

本発明は、このような課題に鑑み創出されたもので、より小型化できるようにした、多関節ロボット及びロボットシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been created in view of such a problem, and an object thereof is to provide an articulated robot and a robot system that can be further miniaturized.

前述した目的を達成するために、旋回(回転)及び傾動(揺動)自在の手首ユニットを配設したアーム構造体の内部に配設されたモータとブレーキとを分離したアーム構造体を有する多関節ロボット及びロボットシステムが提供される。   In order to achieve the above-described object, a motor having a plurality of arm structures separated from a motor and a brake disposed in an arm structure having a wrist unit capable of turning (rotating) and tilting (swinging) is provided. An articulated robot and robot system are provided.

すなわち、本願発明(請求項1)は、アーム構造体にモータを内蔵した多関節ロボットであって、前記モータにより駆動される被駆動体と、前記モータと別体に形成され、ブレーキ軸を介して前記モータの回転を規制するブレーキと、前記モータの前記出力軸と前記ブレーキの前記ブレーキ軸との間を動力伝達可能に連結する動力伝達部とを有していることを特徴としている。
前記モータの前記出力軸と、前記ブレーキ軸とが平行に配置されていることが好ましい(請求項2)。
アーム構造体の内部に配設されたモータは、ブレーキ構造体と分離されることにより従来型のモータよりも長さが短縮されるため、その結果、従来技術の場合と比較するとモータを収納するのに必要なアーム構造体の幅(短手方向の寸法)を小さくすることが可能となる。
That is, the present invention (Claim 1) is an articulated robot having a motor built in an arm structure, which is formed separately from a driven body driven by the motor and the motor, and via a brake shaft. And a brake that restricts the rotation of the motor, and a power transmission unit that connects the output shaft of the motor and the brake shaft of the brake so as to be able to transmit power.
It is preferable that the output shaft of the motor and the brake shaft are arranged in parallel.
Since the motor disposed inside the arm structure is separated from the brake structure, the length is shorter than that of the conventional motor. As a result, the motor is accommodated as compared with the case of the prior art. Therefore, it is possible to reduce the width (dimension in the short direction) of the arm structure necessary for this.

また、前記動力伝達部は、前記モータの前記出力軸と前記ブレーキの前記ブレーキ軸とに動力伝達可能に巻回された無端ベルトを有していることが好ましい(請求項3)。
なお、ここでいう無端ベルトとは帯状のものに限定されるものではなく、無端状に形成される部材であれば、チェーンやワイヤ等の部材も含むものである。
これによれば、モータの出力軸とブレーキのブレーキ軸とを無端ベルトによって動力伝達可能に接続することにより、ブレーキの制動力を確実にモータに伝達し、モータを制動することができる。また、無端ベルトおよびそれを巻回するプーリ−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。
The power transmission unit preferably includes an endless belt wound around the output shaft of the motor and the brake shaft of the brake so as to transmit power.
The endless belt here is not limited to a belt-shaped belt, and includes members such as chains and wires as long as the belt is a member formed in an endless shape.
According to this, by connecting the output shaft of the motor and the brake shaft of the brake so that power can be transmitted by the endless belt, the braking force of the brake can be reliably transmitted to the motor and the motor can be braked. Further, since the endless belt and the pulley around which the endless belt is wound are lightweight and simple, the arm structure can be further reduced in weight and size.

また、前記被駆動体は、前記アーム構造体に揺動可能に連結される第2アーム構造体であって、前記アーム構造体は、前記第2アーム構造体を揺動(傾動)させる揺動用モータと、前記第2アーム構造体を回転(旋回)させる回転用モータとを内蔵することが好ましい(請求項4)。
これによれば、第2アーム構造体を揺動及び回転させるためのモータをいずれもアーム構造体の内部に収納しながらも、多関節ロボットをできる限り小型化することができる。
また、前記揺動用モータの出力軸及び前記回転用モータの出力軸は、それぞれ、無端ベルトを介して前記第2アーム構造体側に動力伝達可能に連結されることが好ましい(請求項5)。
これによれば、少ないスペースに配置可能であり、アーム構造体に内蔵されたモータの出力を第2アーム構造体側に確実に伝達することができる。
The driven body is a second arm structure that is swingably connected to the arm structure, and the arm structure is for swinging (tilting) the second arm structure. It is preferable to incorporate a motor and a rotation motor that rotates (turns) the second arm structure (claim 4).
According to this, it is possible to make the articulated robot as small as possible while housing all the motors for swinging and rotating the second arm structure in the arm structure.
Preferably, the output shaft of the swing motor and the output shaft of the rotation motor are connected to the second arm structure side via an endless belt so as to be able to transmit power (Claim 5).
According to this, it can arrange | position in a small space and can transmit the output of the motor incorporated in the arm structure to the 2nd arm structure side reliably.

また、前記アーム構造体には、2つのモータと2つのブレーキとが収められ、前記2つのモータは積層され、前記2つにブレーキは前記2つのモータよりも多関節ロボットの基端側に積層されていることが好ましい(請求項6)。
これによれば、アーム構造体内部の半径方向のスペースを有効に利用して2つのモータ及び2つのブレーキを積層配置することで、アーム構造体の寸法(半径寸法及び長さ寸法)を小型化することができる。
The arm structure includes two motors and two brakes, the two motors are stacked, and the brakes are stacked on the base end side of the articulated robot rather than the two motors. (Claim 6).
According to this, the size (radial dimension and length dimension) of the arm structure is reduced by stacking two motors and two brakes by effectively using the space in the radial direction inside the arm structure. can do.

また、前記アーム構造体には、2つのモータと2つのブレーキとが収められ、
前記2つのモータ及び前記2つのブレーキが前記アーム構造体の長手方向にそれぞれタンデムに配置されていることも好ましい(請求項7)。
これによれば、2つのモータと2つのブレーキとがアーム構造体に直列(タンデム)に配置されるため、アーム構造体の半径寸法(太さ)を小型化(スリム化)することができる。
The arm structure includes two motors and two brakes.
It is also preferable that the two motors and the two brakes are arranged in tandem in the longitudinal direction of the arm structure (Claim 7).
According to this, since the two motors and the two brakes are arranged in series (tandem) with the arm structure, the radius dimension (thickness) of the arm structure can be reduced (slimmed).

また、前記アーム構造体には、2つのモータと2つのブレーキとが収められ、前記2つのモータが前記アーム構造体の長手方向にタンデムに配置され、前記2つにブレーキは前記2つのモータの短手方向にタンデムに配置されることも好ましい(請求項8)。
これによれば、モータの寸法に比してブレーキの寸法が小さいことにより生じるスペースを有効に利用して2つのブレーキをモータの軸方向(短手方向)に直列(タンデム)配置することで、アーム構造体の寸法(半径寸法及び長さ寸法)を小型化することができる。
The arm structure includes two motors and two brakes, the two motors are arranged in tandem in the longitudinal direction of the arm structure, and the two brakes are the two motors. It is also preferable that they are arranged in tandem in the short direction (claim 8).
According to this, two brakes are arranged in series (tandem) in the axial direction (short direction) of the motor by effectively using the space generated by the small size of the brake compared to the size of the motor, The dimensions (radial dimension and length dimension) of the arm structure can be reduced.

また、前記2つのモータは、出力軸がそれぞれ反対向きとなるように配設されていることが好ましい(請求項9)。
これによれば、各モータとブレーキ及び被駆動体とを連結する動力伝達部材同士が干渉することを防止することができる。
The two motors are preferably arranged such that the output shafts are opposite to each other (claim 9).
According to this, it can prevent that the power transmission members which connect each motor, a brake, and a to-be-driven body interfere.

前記アーム構造体には、前記アーム構造体を回転させるアクチュエータが連結されていることが好ましい(請求項10)。
アーム構造体の多関節ロボット基端側にアーム構造体自体を回転させるアクチュエータが配置された状態であってもスペースを有効に利用して多関節ロボットの寸法を小型化することができる。
また、本願発明(請求項11)のロボットシステムは、請求項1〜9のいずれか1項に記載の多関節ロボットを備えていることを特徴としている。
It is preferable that an actuator for rotating the arm structure is coupled to the arm structure.
Even in the state where the actuator for rotating the arm structure itself is arranged on the base end side of the articulated robot of the arm structure, the space can be effectively used to reduce the size of the articulated robot.
A robot system according to the present invention (Claim 11) includes the articulated robot according to any one of Claims 1 to 9.

モータとモータを制動するためのブレーキとが別体に構成されるので、同出力のモータを用いた場合のアーム構造体の内部においてのモータの配置にかかる設計自由度を向上させることができる。
即ち、一般的なモータは、モータとブレーキとが一体となって形成されているため、モータの出力軸方向の寸法が大きくなりアーム構造体の内部に配置したときに無駄なスペースが生じやすい。これに対して、本発明の多関節ロボットによればモータとブレーキとが分離しているため、アーム構造体の内部のスペースを有効に利用することができ、アーム構造体自体の寸法を小型化することができる。
Since the motor and the brake for braking the motor are configured separately, it is possible to improve the degree of freedom in designing the arrangement of the motor inside the arm structure when the motor having the same output is used.
That is, since the motor and the brake are integrally formed in a general motor, the size of the motor in the direction of the output shaft is increased, and a wasteful space is likely to be generated when the motor is disposed inside the arm structure. On the other hand, according to the articulated robot of the present invention, since the motor and the brake are separated, the space inside the arm structure can be used effectively, and the size of the arm structure itself can be reduced. can do.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1〜図3はいずれも本発明の第1実施形態を説明するためのものであって、図1は多関節ロボットのアーム構造体を模式的に示す平面図、図2は多関節ロボットのアーム構造体を模式的に示す分解図、図3は多関節ロボットの全体図を示す模式的な斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are all for explaining the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view schematically showing an arm structure of an articulated robot, and FIG. 2 is an illustration of the articulated robot. FIG. 3 is an exploded perspective view schematically showing the arm structure, and FIG. 3 is a schematic perspective view showing an overall view of the articulated robot.

図3に示すように、本実施形態にかかるロボットシステム50は、多関節ロボット1と多関節ロボット1の動作を制御する制御装置(コンピュータ)51とから構成されており、多関節ロボット1は、制御装置51に入力された所定プログラムに従って図示しないワーク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。
多関節ロボット1は、いわゆる垂直多関節ロボットであり、図示省略のフロアに固定される基台2には、旋回ヘッド3、アーム4、ケーシング5,アーム6,手首ユニット7が多関節ロボット1の基端から先端に順番に連結されている。これらの基台2,旋回ヘッド3,アーム4,6手首ユニット7はそれぞれ多関節ロボット1を支持する構造部材(構造体)である。
なお、本実施形態ではアーム6が本発明におけるアーム構造体に相当し、手首ユニット7が第2のアーム構造体(被駆動体)に相当する。
ケーシング5の内部には、アーム6を回転させる図示省略のアクチュエータが内蔵されており、このアクチュエータの一部を形成する減速機10がアーム6の基端側に動力伝達可能に連結されている。
手首ユニット7はアーム6の先端側に揺動可能に連結されている。手首ユニット7には、ワークを把持するための手首フランジ8が備えられている。
As shown in FIG. 3, the robot system 50 according to the present embodiment includes an articulated robot 1 and a control device (computer) 51 that controls the operation of the articulated robot 1. In accordance with a predetermined program input to the control device 51, the workpiece is conveyed or positioned (not shown) or various robot operations are performed.
The articulated robot 1 is a so-called vertical articulated robot. A base 2 fixed to a floor (not shown) includes a turning head 3, an arm 4, a casing 5, an arm 6, and a wrist unit 7. It is connected in order from the proximal end to the distal end. These base 2, turning head 3, arm 4, and 6 wrist unit 7 are structural members (structures) that support the articulated robot 1.
In this embodiment, the arm 6 corresponds to the arm structure in the present invention, and the wrist unit 7 corresponds to the second arm structure (driven body).
An actuator (not shown) that rotates the arm 6 is built in the casing 5, and a speed reducer 10 that forms a part of this actuator is connected to the base end side of the arm 6 so that power can be transmitted.
The wrist unit 7 is swingably connected to the distal end side of the arm 6. The wrist unit 7 is provided with a wrist flange 8 for gripping a workpiece.

次に、アーム6の構成についてより詳細に説明する。図1及び図2に示すように、アーム6は、上下の箱体11A,11Bを接合して形成されており、アーム6の内部には、第一モータ(揺動用モータ)12、第二モータ(回転用モータ)13、第一ブレーキ(揺動用ブレーキ)14、第二ブレーキ(回転用ブレーキ)15、無端ベルト16〜19、プーリ(動力伝達部)21〜28が収納(内蔵)されている。   Next, the configuration of the arm 6 will be described in more detail. As shown in FIGS. 1 and 2, the arm 6 is formed by joining upper and lower boxes 11 </ b> A and 11 </ b> B. Inside the arm 6, there are a first motor (swing motor) 12 and a second motor. (Rotating motor) 13, first brake (oscillating brake) 14, second brake (rotating brake) 15, endless belts 16 to 19, and pulleys (power transmission units) 21 to 28 are housed (built-in). .

図1及び図2に示すように、第一モータ12と第一ブレーキ14とは別体に形成されておりそれぞれの軸(出力軸12A及びブレーキ軸14A)が平行となるように並列に配置されている。また、第二モータ13と第二ブレーキ15も別体に形成されておりそれぞれの軸(出力軸13A及びブレーキ軸15A)が平行となるように並列に配置されている。
第一モータ12は第二モータ13に積層され、第一ブレーキ14は第二ブレーキ15に上下に積層されている。第一ブレーキ14及び第二ブレーキ15は、第一モータ12及び第二モータ13よりも多関節ロボット1の基端側(即ち、多関節ロボット1の基台2側)に配設されている。
また、それぞれ2つのモータ12,13はいずれもサーボモータであり出力軸12A,12Bがそれぞれ互いに反対向きになるように配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first motor 12 and the first brake 14 are formed as separate bodies, and are arranged in parallel so that the respective shafts (the output shaft 12A and the brake shaft 14A) are parallel to each other. ing. The second motor 13 and the second brake 15 are also formed separately and are arranged in parallel so that the respective shafts (the output shaft 13A and the brake shaft 15A) are parallel.
The first motor 12 is stacked on the second motor 13, and the first brake 14 is stacked on the second brake 15. The first brake 14 and the second brake 15 are disposed closer to the base end side of the articulated robot 1 than the first motor 12 and the second motor 13 (that is, the base 2 side of the articulated robot 1).
Each of the two motors 12 and 13 is a servo motor, and the output shafts 12A and 12B are arranged in opposite directions.

第一モータ12の出力軸12Aには、第一モータ12側から順にプーリ23とプーリ24とがいずれも出力軸12Aと一体回転可能に取り付けられている。
また、第二モータ13の出力軸13Aには、第一モータ13側から順にプーリ25とプーリ26とがいずれも出力軸13Aと一体回転可能に取り付けられている。
第一ブレーキ14のブレーキ軸14Aには、プーリ27とがブレーキ軸14Aと一体回転可能に取り付けられている。第二ブレーキ15のブレーキ軸15Aには、プーリ28とがブレーキ軸15Aと一体回転可能に取り付けられている。
第一モータ12側のプーリ23と第一ブレーキ14のプーリ27とには、無端状(ループ状)に形成された動力伝達部の一部をなす無端ベルト18が、すべりが生じないように巻回されており、第一モータ12の出力軸12Aとブレーキ14のブレーキ軸14Aとに回転力を伝達可能となっている。これにより、ブレーキ14が作動することで第一モータ12の回転が規制され、ブレーキ15が作動することで第二モータ13の回転が規制されるようになっている。
なお、第一モータ12側のプーリ24及び第二モータ13側のプーリ25の半径は、第一ブレーキ14側のプーリ27及び第二ブレーキ15側のプーリ28の半径よりも大きくなるように設定されており、各ブレーキ14,15による制動力を増大させて第一モータ12及び第二モータ13側に伝達するようになっている。
A pulley 23 and a pulley 24 are attached to the output shaft 12A of the first motor 12 in order from the first motor 12 side so as to be integrally rotatable with the output shaft 12A.
Further, the pulley 25 and the pulley 26 are attached to the output shaft 13A of the second motor 13 in order from the first motor 13 side so as to be integrally rotatable with the output shaft 13A.
A pulley 27 is attached to the brake shaft 14A of the first brake 14 so as to be rotatable together with the brake shaft 14A. A pulley 28 is attached to the brake shaft 15A of the second brake 15 so as to rotate integrally with the brake shaft 15A.
The pulley 23 on the first motor 12 side and the pulley 27 of the first brake 14 are wound around an endless belt 18 that forms part of a power transmission portion formed in an endless shape (loop shape) so that no slip occurs. The rotating force can be transmitted to the output shaft 12A of the first motor 12 and the brake shaft 14A of the brake 14. As a result, the rotation of the first motor 12 is regulated by the operation of the brake 14, and the rotation of the second motor 13 is regulated by the operation of the brake 15.
The radius of the pulley 24 on the first motor 12 side and the pulley 25 on the second motor 13 side is set to be larger than the radius of the pulley 27 on the first brake 14 side and the pulley 28 on the second brake 15 side. The braking force by the brakes 14 and 15 is increased and transmitted to the first motor 12 and the second motor 13 side.

第二モータ13側のプーリ25と第二ブレーキ15のプーリ28とには、無端状(ループ状)に形成された動力伝達部の一部をなす無端ベルト19が、すべりが生じないように巻回されており、第二モータ13の出力軸13Aとブレーキ15の軸15Aとに回転力を伝達可能となっている。
なお、第二モータ13側のプーリ25の半径は、第二ブレーキ15のプーリ28半径よりも大きくなるように設定されており、ブレーキ15による制動力を増大させて第二モータ13側に伝達するようになっている。
The pulley 25 on the second motor 13 side and the pulley 28 of the second brake 15 are wound with an endless belt 19 that forms part of a power transmission portion formed in an endless shape (loop shape) so that no slip occurs. Rotation force can be transmitted to the output shaft 13A of the second motor 13 and the shaft 15A of the brake 15.
The radius of the pulley 25 on the second motor 13 side is set to be larger than the radius of the pulley 28 of the second brake 15, and the braking force by the brake 15 is increased and transmitted to the second motor 13 side. It is like that.

アーム6には、対をなして突出した突出部6Aが形成されており、突出部6Aには、手首ユニット7を枢支するための軸受け部6Bが形成されている。手首ユニット7の軸20には両端部にプーリ21,22が取り付けられている。
プーリ21と第一モータ12側のプーリ24とには無端状(ループ状)に形成された無端ベルト16が、すべりが生じないように巻回されており、プーリ21とプーリ25とが回転力を伝達可能に連結されている。また、プーリ22と第二モータ13側のプーリ26とには無端状(ループ状)に形成された無端ベルト17が、すべりが生じないように巻回されており、プーリ22とプーリ26とが回転力を伝達可能に連結されている
なお、無端ベルト16及び無端ベルト17はそれぞれ突出部6Aの内部に位置するように配置されている。
The arm 6 is formed with a protruding portion 6A that protrudes in a pair, and the protruding portion 6A is formed with a bearing portion 6B for pivotally supporting the wrist unit 7. Pulleys 21 and 22 are attached to both ends of the shaft 20 of the wrist unit 7.
An endless belt 16 formed in an endless shape (loop shape) is wound around the pulley 21 and the pulley 24 on the first motor 12 side so as not to slip, and the pulley 21 and the pulley 25 are rotated. Are communicably linked. Further, an endless belt 17 formed in an endless shape (loop shape) is wound around the pulley 22 and the pulley 26 on the second motor 13 side so as not to slip, and the pulley 22 and the pulley 26 are connected to each other. The endless belt 16 and the endless belt 17 are arranged so as to be located inside the protruding portion 6A.

プーリ21は手首ユニット7の軸(軸B)20と図示しない減速機を介して一体回転可能に連結されており、プーリ21の回転により手首ユニット7を揺動するようになっている。
手首ユニット7は、図示しないベベルギアを内蔵しており、プーリ22の回転をベベルギア(回転の軸方向を変更する機構)を介して90度変換して手首フランジ8の図示しない減速機を介して手首フランジ8を軸Bに直交する軸Tを中心に回転させるようになっている。
The pulley 21 is connected to the shaft (axis B) 20 of the wrist unit 7 through a reduction gear (not shown) so as to be integrally rotatable, and the wrist unit 7 is swung by the rotation of the pulley 21.
The wrist unit 7 incorporates a bevel gear (not shown), converts the rotation of the pulley 22 by 90 degrees via a bevel gear (mechanism for changing the axial direction of rotation), and passes the wrist via a speed reducer (not shown) of the wrist flange 8. The flange 8 is rotated about an axis T orthogonal to the axis B.

本発明の第1実施形態にかかる多関節ロボット及びロボットシステムは上述のように構成されているので、図1からも分かるように、モータ11A,11Bとブレーキ8A,8Bを分離した構造によって、図6に示したようなモータとブレーキとが一体に形成された一般的なモータよりもモータの軸方向の長さが短縮される。これにより、アーム構造体13A,13Bの幅を短縮することが可能となり、図1における本発明のアーム構造体と図6における従来技術の多関節ロボットと比較してアーム6の寸法を小さくすることができる。
つまり、アーム6の内部に配設された2つのモータ12,13が、ブレーキと別体であるため、箱体11A,11Bの短手方向(幅方向)のみならず長手方向の空間までも利用して2つのモータ12,13及びブレーキ14,15を収納することができ、アーム6の内部空間を有効に利用してアーム6内部の充填率を向上させることができる。これにより、同じ出力(モータの駆動部のサイズが同じ)の2つのモータ12,13を収納するのに必要なアーム構造体の幅を小さくすることが可能となる。
Since the articulated robot and the robot system according to the first embodiment of the present invention are configured as described above, as can be seen from FIG. 1, the structure in which the motors 11A and 11B and the brakes 8A and 8B are separated is used. The axial length of the motor is shortened as compared with a general motor in which the motor and the brake are integrally formed as shown in FIG. As a result, the width of the arm structures 13A and 13B can be shortened, and the size of the arm 6 can be reduced as compared with the arm structure of the present invention in FIG. 1 and the articulated robot of the prior art in FIG. Can do.
That is, since the two motors 12 and 13 disposed inside the arm 6 are separate from the brake, not only the lateral direction (width direction) of the boxes 11A and 11B but also the space in the longitudinal direction is used. Thus, the two motors 12 and 13 and the brakes 14 and 15 can be accommodated, and the filling rate inside the arm 6 can be improved by effectively using the internal space of the arm 6. As a result, it is possible to reduce the width of the arm structure required to accommodate the two motors 12 and 13 having the same output (the same motor drive unit size).

また、各モータ12,13からの出力伝達機構が軽量かつ簡便な各無端ベルト16〜19およびそれを巻回する各プーリ−21〜28により構成されているのでアーム6さらには多関節ロボット1を軽量化および小型化できる。
さらに、無端ベルト16,17をアーム6に設けた突出部6Aの内部に配置させて手首ユニット7側に動力を伝達するように構成されているので、さらに省スペース化をはかることができる。
また、各モータ12,13の出力軸12A,12Bが互いに反対向きとなるように配置されているので、手首ユニット7の揺動のための動力伝達系と手首フランジ8を回転させるための動力伝達系とが接触するなどの干渉をより確実に防止することができる。
Moreover, since the output transmission mechanism from each motor 12 and 13 is comprised by each endless belt 16-19 which is lightweight and simple and each pulley 21-28 which winds it, arm 6 and also articulated robot 1 are made. It can be reduced in weight and size.
Furthermore, since the endless belts 16 and 17 are arranged inside the protruding portion 6A provided on the arm 6 to transmit power to the wrist unit 7 side, further space saving can be achieved.
Further, since the output shafts 12A and 12B of the motors 12 and 13 are arranged so as to be opposite to each other, a power transmission system for swinging the wrist unit 7 and a power transmission for rotating the wrist flange 8 are provided. Interference such as contact with the system can be prevented more reliably.

さらに本実施形態にかかる本発明によれば、モータ12,13とブレーキ14,15とを分離しているため、モータ12,13あるいはブレーキ14,15に不具合が発生した場合であっても交換が必要となった場合、モータかブレーキのいずれかを交換すれば良いため、部品交換にかかるコストを低減することができるというメリットもある。   Furthermore, according to this invention concerning this embodiment, since the motors 12 and 13 and the brakes 14 and 15 are isolate | separated, even if it is a case where a malfunction occurs in the motors 12 and 13 or the brakes 14 and 15, replacement | exchange is possible. Since it is sufficient to replace either the motor or the brake when it becomes necessary, there is an advantage that the cost for replacing the parts can be reduced.

また、ブレーキ14,15とモータ12,13とが分離しているので、それぞれの外表面積が増えモータ12,13及びブレーキ14,15からの放熱性が良くなり、モータの信頼性が高くなるという利点もある。   In addition, since the brakes 14 and 15 and the motors 12 and 13 are separated, the outer surface areas of the brakes 14 and 15 are increased, the heat dissipation from the motors 12 and 13 and the brakes 14 and 15 is improved, and the reliability of the motor is increased. There are also advantages.

また、アーム6の内部の設計自由度が向上するため、ロボットの設計においてユーザーの要求に合わせて最適な形状にアーム構造体の長さや幅を設定することが可能となる。   In addition, since the degree of freedom in designing the interior of the arm 6 is improved, it is possible to set the length and width of the arm structure to an optimum shape in accordance with the user's request in designing the robot.

次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態はアーム6の内部の収納構成が第1実施形態と異なっており、第1実施形態のものと同様のものについては説明を省略し、同じ符号を用いる。
図4に示すように、本実施形態では、第一モータ12,第一ブレーキ14,第二モータ13及び第二ブレーキ15がアーム6の長手方向に一列に(タンデムに)配置されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the storage configuration inside the arm 6 is different from that of the first embodiment, and the same components as those of the first embodiment are not described and the same reference numerals are used.
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the first motor 12, the first brake 14, the second motor 13, and the second brake 15 are arranged in a line (tandem) in the longitudinal direction of the arm 6.

本発明の第2実施形態にかかる多関節ロボット及びロボットシステムは上述のように構成されているので、第1実施形態の作用効果に加えてアーム6の長手方向の寸法が比較的長い場合に特に有効であり、アーム6をスリムに構成することができる。これにより、多関節ロボット1がより狭い隙間に対しても手首ユニット7あるいはアーム6を進入させることができ、多関節ロボット1の作業性を向上させることができる。   Since the articulated robot and the robot system according to the second embodiment of the present invention are configured as described above, in particular, when the longitudinal dimension of the arm 6 is relatively long in addition to the function and effect of the first embodiment. This is effective, and the arm 6 can be slim. As a result, the wrist unit 7 or the arm 6 can enter the multi-joint robot 1 even with a narrower gap, and the workability of the multi-joint robot 1 can be improved.

また、内部に収納される機器を含むアーム6の重心の位置が手首ユニット7と反対側へ移動するため、アーム6を動作させる各駆動部(アーム6よりも基台2側に配置されているアクチュエータ)にかかる負荷が小さくなり位置決め精度等の信頼性が向上する。または、重量の大きいワークに対しても精度よく搬送作業を行なうことが可能となる。   Further, since the position of the center of gravity of the arm 6 including the equipment housed therein moves to the side opposite to the wrist unit 7, each drive unit that operates the arm 6 (disposed on the base 2 side relative to the arm 6). The load on the actuator) is reduced and reliability such as positioning accuracy is improved. Alternatively, it is possible to accurately carry even a heavy workpiece.

次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態はアーム6の内部の収納構成が第1実施形態と異なっており、第1実施形態のものと同様のものについては説明を省略し、同じ符号を用いる。
図5に示すように、本実施形態では、第一モータ12及び第二モータ13がアーム6の長手方向に一列(タンデム)に配置され、第一ブレーキ14及び第二ブレーキ15は、第一モータ12よりも基端側にアーム6の短手方向に一列に配置されている。
これらの2つのブレーキ14,15の軸14A,15Aは同一の軸線上で反対向きになるように配置されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the storage configuration inside the arm 6 is different from that of the first embodiment, and the same components as those of the first embodiment are not described and the same reference numerals are used.
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the first motor 12 and the second motor 13 are arranged in a row (tandem) in the longitudinal direction of the arm 6, and the first brake 14 and the second brake 15 are the first motor. Arranged in a row in the short direction of the arm 6 on the base end side with respect to 12.
The shafts 14A and 15A of these two brakes 14 and 15 are arranged so as to be opposite to each other on the same axis.

本発明の第3実施形態にかかる多関節ロボット及びロボットシステムは上述のように構成されているので、第1実施形態の作用効果に加えて2つのモータ12,13の軸方向寸法に比してブレーキ14,15の寸法が小さいことによりアーム6の内部に生じるスペースを有効に利用することができ、アーム6の短手方向の寸法及び長手方向の寸法を小型化することができる。
即ち、図5の構造では、図6に示す従来技術と比較してアームの長さを短縮することができる。これにより、アーム6を動作させる各駆動部(アーム6よりも基台2側に配置されているアクチュエータ)にかかる負荷がより小さくなるため、位置決め精度等の信頼性が向上する。また、アーム6の内部にブレーキを固定するための固定用の部材を2つのブレーキ14,15に対して共通のものを使用することができるため、前述の実施形態のものよりも部品点数が少ないというメリットがある。
Since the articulated robot and the robot system according to the third embodiment of the present invention are configured as described above, in addition to the function and effect of the first embodiment, compared to the axial dimensions of the two motors 12 and 13. Since the dimensions of the brakes 14 and 15 are small, the space generated inside the arm 6 can be used effectively, and the short dimension and the long dimension of the arm 6 can be reduced.
That is, in the structure of FIG. 5, the length of the arm can be shortened as compared with the prior art shown in FIG. Thereby, since the load concerning each drive part (actuator arrange | positioned to the base 2 side rather than the arm 6) which operates the arm 6 becomes smaller, reliability, such as positioning accuracy, improves. Further, since the fixing member for fixing the brake inside the arm 6 can be used in common for the two brakes 14 and 15, the number of parts is smaller than that of the above-described embodiment. There is a merit.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
実施形態にかかるロボットシステムは、フロアに固定された多関節ロボット(多関節ロボット)と制御装置によって構成したが、本発明のロボットシステムは実施形態のものに限らず適宜適用可能である。例えば、移動ユニット上に多関節ロボットを設置するなどして多関節ロボットと移動ユニットとを組み合わせたロボットシステムに本発明を適用してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
The robot system according to the embodiment is configured by a multi-joint robot (multi-joint robot) fixed to a floor and a control device. However, the robot system of the present invention is not limited to the embodiment and can be appropriately applied. For example, the present invention may be applied to a robot system in which an articulated robot and a moving unit are combined by installing an articulated robot on the moving unit.

また、上述の実施形態においては、アーム6を本発明におけるアーム構造体として構成したが、本発明は多関節ロボットの構造体をなすどの部材に適用してもよい。多関節ロボットの構造体のそれぞれについて場所や形状に応じて適宜変形して適用してもよい。
さらに、実施形態においては、アーム構造体としてモータ及びブレーキを完全に収納する箱状のものを例に説明したが、アーム構造体はモータ及びブレーキを内部に支持するものであればアーム構造体の形状は箱状に限らず適用することができる。
また、アーム構造体内のモータによって駆動される被駆動体についてもアーム構造体に限定されるものではなく、アーム構造体内のモータによって駆動されるものであれば適宜設定可能である。
また、動力伝達部についてもプーリ及び無端ベルトに限定されるものではなく、モータの回転を伝達しうる機構であれば適宜適用可能である。
In the above-described embodiment, the arm 6 is configured as an arm structure in the present invention. However, the present invention may be applied to any member that forms the structure of an articulated robot. Each of the structures of the multi-joint robot may be appropriately modified according to the location and shape.
Further, in the embodiment, the box structure that completely stores the motor and the brake is described as an example of the arm structure. However, the arm structure is an arm structure that supports the motor and the brake inside. The shape is not limited to a box shape and can be applied.
Further, the driven body driven by the motor in the arm structure is not limited to the arm structure, and can be appropriately set as long as it is driven by the motor in the arm structure.
Further, the power transmission unit is not limited to the pulley and the endless belt, and any mechanism can be used as long as it can transmit the rotation of the motor.

また、実施形態においては、六軸垂直多関節ロボットに含まれるアーム構造体について説明したが、本発明のアーム構造体を他の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。   In the embodiment, the arm structure included in the six-axis vertical articulated robot has been described. However, it is obvious to those skilled in the art that the arm structure of the present invention can also be used in other articulated robots. Let's go.

本発明の第1実施形態にかかるアーム構造体を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically the arm structure concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態にかかるアーム構造体を模式的に示す分解図である。It is an exploded view showing typically the arm structure concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態にかかるロボットシステムの全体図を示す模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view showing an overall view of a robot system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態にかかるアーム構造体を模式的に示す分解図である。It is an exploded view showing typically an arm structure concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態にかかるアーム構造体を模式的に示す分解図である。It is an exploded view which shows typically the arm structure concerning 3rd Embodiment of this invention. 従来技術にかかる多関節ロボットの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the articulated robot concerning a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 多関節ロボット
2 基台
3 旋回ヘッド
4 アーム
5 ケーシング
6 アーム(アーム構造体)
7 手首フランジ
8 手首ユニット
10 減速機
11A,11B 箱体
12 第一モータ(揺動用モータ)
12A 出力軸
13 第二モータ(回転用モータ)
13A 出力軸
14 第一ブレーキ(揺動用ブレーキ)
14A 軸(ブレーキ軸)
15 第二ブレーキ(回転用ブレーキ)
15A 軸(ブレーキ軸)
16〜19 無端ベルト
20 軸
21,22,24,26 プーリ
23,25,27,28 プーリ(動力伝達部)
50 ロボットシステム
51 制御装置
1 Articulated robot 2 Base 3 Turning head 4 Arm 5 Casing 6 Arm (arm structure)
7 Wrist flange 8 Wrist unit 10 Reducer 11A, 11B Box 12 First motor (oscillation motor)
12A Output shaft 13 Second motor (rotary motor)
13A Output shaft 14 First brake (oscillation brake)
14A shaft (brake shaft)
15 Second brake (rotating brake)
15A shaft (brake shaft)
16 to 19 Endless belt 20 Axis 21, 22, 24, 26 Pulley 23, 25, 27, 28 Pulley (power transmission unit)
50 Robot system 51 Control device

Claims (11)

アーム構造体にモータを内蔵した多関節ロボットであって、
前記モータにより駆動される被駆動体と、
前記モータと別体に形成され、ブレーキ軸を介して前記モータの回転を規制するブレーキと、
前記モータの前記出力軸と前記ブレーキの前記ブレーキ軸との間を動力伝達可能に連結する動力伝達部とを有している
ことを特徴とする、多関節ロボット。
An articulated robot with a built-in motor in the arm structure,
A driven body driven by the motor;
A brake formed separately from the motor and restricting rotation of the motor via a brake shaft;
An articulated robot comprising: a power transmission unit that connects the output shaft of the motor and the brake shaft of the brake so as to transmit power.
前記モータの前記出力軸と、前記ブレーキ軸とが平行に配置されている
ことを特徴とする、請求項1記載の多関節ロボット。
The articulated robot according to claim 1, wherein the output shaft of the motor and the brake shaft are arranged in parallel.
前記動力伝達部は、
前記モータの前記出力軸と前記ブレーキの前記ブレーキ軸とに動力伝達可能に巻回された無端ベルトを有している
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の多関節ロボット。
The power transmission unit is
The articulated robot according to claim 1 or 2, further comprising an endless belt wound around the output shaft of the motor and the brake shaft of the brake so as to be able to transmit power.
前記被駆動体は、前記アーム構造体に揺動可能に連結される第2アーム構造体であって、
前記アーム構造体は、
前記第2アーム構造体を揺動させる揺動用モータと、
前記第2アーム構造体を回転させる回転用モータとを内蔵する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多関節ロボット。
The driven body is a second arm structure that is swingably coupled to the arm structure,
The arm structure is
A swing motor for swinging the second arm structure;
The articulated robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising a rotation motor that rotates the second arm structure.
前記揺動用モータの出力軸及び前記回転用モータの出力軸は、それぞれ、無端ベルトを介して前記第2アーム構造体側に動力伝達可能に連結される
ことを特徴とする、請求項4記載の多関節ロボット。
5. The multiple output shaft according to claim 4, wherein the output shaft of the swing motor and the output shaft of the rotation motor are coupled to the second arm structure side via an endless belt so as to be able to transmit power. Articulated robot.
前記アーム構造体には、2つのモータと2つのブレーキとが収められ、
前記2つのモータは積層され、
前記2つにブレーキは前記2つのモータよりも多関節ロボットの基端側に積層されている
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の多関節ロボット。
The arm structure contains two motors and two brakes,
The two motors are stacked,
The articulated robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the two brakes are stacked on the base end side of the articulated robot with respect to the two motors.
前記アーム構造体には、2つのモータと2つのブレーキとが収められ、
前記2つのモータ及び前記2つのブレーキが前記アーム構造体の長手方向にそれぞれタンデムに配置されている
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の多関節ロボット。
The arm structure contains two motors and two brakes,
The articulated robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the two motors and the two brakes are arranged in tandem in a longitudinal direction of the arm structure.
前記アーム構造体には、2つのモータと2つのブレーキとが収められ、
前記2つのモータが前記アーム構造体の長手方向にタンデムに配置され、
前記2つのブレーキは前記アーム構造体の短手方向にタンデムに配置される
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の多関節ロボット。
The arm structure contains two motors and two brakes,
The two motors are arranged in tandem in the longitudinal direction of the arm structure;
The articulated robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the two brakes are arranged in tandem in a short direction of the arm structure.
前記2つのモータは、出力軸がそれぞれ反対向きとなるように配設されている
ことを特徴とする、請求項6〜8のいずれか1項に記載の多関節ロボット。
The articulated robot according to any one of claims 6 to 8, wherein the two motors are arranged such that output shafts are opposite to each other.
前記アーム構造体には、前記アーム構造体を回転させるアクチュエータが連結されている
ことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の多関節ロボット。
The articulated robot according to claim 1, wherein an actuator that rotates the arm structure is coupled to the arm structure.
請求項1〜10のいずれか1項に記載の多関節ロボットを備えている
ことを特徴とする、ロボットシステム。
A robot system comprising the articulated robot according to claim 1.
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