JP2012000740A - スカラロボット - Google Patents

Abstract

【課題】アームの上下のデッドスペースを低減したスカラロボットを得ること。
【解決手段】ベース１０と、第１関節軸を介して水平面内で回動可能にベース１０に連結された第１アーム１と、第２関節軸を介して水平面内で回動可能に第１アーム１に連結された第２アーム２と、第２アーム２の先端部に上下動するように設置された先端軸４とを備えたスカラロボットであって、ケーブル１５を収容してベース１０と第１アーム１との間に架け渡された第１ケーブルダクト１１及びケーブル１５を収容して第１アーム１と第２アーム２との間に架け渡された第２ケーブルダクト１２を備え、第１、第２ケーブルダクト１１、１２の一端は第１、第２関節軸上に位置しており、第１及び第２ケーブルダクト１１、１２は、上下方向に関して先端軸４の可動域上下動の範囲内に収まるように設置された。
【選択図】図１

Description

本発明は、スカラロボットに関する。

従来、スカラロボット（水平多関節ロボット）の外装ケーブルを収容するケーブルダクトの一端は、アームの回転中心線上ではなく、アームの途中に設けられていた。このような構造では、アームの回転角度に応じてケーブルダクトの両端の距離は変化するため、予めケーブルダクトの長さにゆとりを持たせ、その変化に対応していた。

しかし、上記構造では、ロボットの上下の空間にケーブルダクトの伸縮のための空間が必要であり、デッドスペースが生じてしまうという問題がある。

特許文献１に記載の発明は、ベース側の第１アームについて、ケーブルダクトの一端を第１アーム回転中心線上に設けることで、ロボット下側のデッドスペースを小さくしたスカラロボットが開示されている。

特開平０７−１１２３７８号公報

工業製品の製造コスト低減のためには、工場の単位空間当たりの生産能力を高めることが重要な要因となる。しかしながら、上記特許文献１に開示される発明は、ロボットの上側のデッドスペースを小さくすることについては何ら寄与しない。したがって、ロボット上側にデッドスペースが生じ、ロボットを設置する場所を有効に活用できない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アームの上下のデッドスペースを低減したスカラロボットを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ベースと、第１関節軸を介して水平面内で回動可能にベースに連結された第１アームと、第２関節軸を介して水平面内で回動可能に第１アームに連結された第２アームと、第２アームの先端部に上下動するように設置された先端軸とを備えたスカラロボットであって、ケーブルを収容してベースと第１アームとの間に架け渡された第１ケーブルダクト、及びケーブルを収容して第１アームと第２アームとの間に架け渡された第２ケーブルダクトを備え、第１ケーブルダクトの第１アーム側の端は、第１関節軸上に位置しており、第２ケーブルダクトの一方の端は、第２関節軸上に位置しており、第１、第２ケーブルダクトは、上下方向に関して先端軸の上下動の可動域の範囲内に収まるように設置されたことを特徴とする。

本発明によれば、アームの上下のデッドスペースが小さく抑えられるため、ロボットが占有する空間が小さくなり、工場の単位空間当たりの生産能力を高めることができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係るスカラロボットの実施の形態１の構成を示す図である。 図２は、第２アームを回動させた状態を示す図である。 図３は、本発明に係るスカラロボットの実施の形態２の構成を示す図である。 図４は、本発明に係るスカラロボットの実施の形態３の構成を示す図である。 図５は、３段のアームを備えた天吊り型のスカラロボットの構成の一例を示す図である。 図６は、３段のアームを備えた床置き型のスカラロボットの構成の一例を示す図である。

以下に、本発明に係るスカラロボットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るスカラロボットの実施の形態１の構成を示す図である。本実施の形態に係るスカラロボットは、ベース１０、第１アーム１、第２アーム２及び先端軸４を有する。

本実施の形態に係るスカラロボットは、ベース１０が天井面に据え付けられた天吊り型の装置である。第１アーム１は、ベース１０の下面に水平面内で回動可能に連結されている。第１アーム１の先端側の上面には、第２アーム２が水平面内で回動可能に連結されている。第２アーム２の先端には、先端軸４が設けられている。先端軸４は、上下方向に可動となっており、ワーク２０の搬送や、加工（ねじの締め付けなど）を行うためのツールが設置される。

第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１の回転中心軸１ａ上の下面とベース１０の下面との間に架け渡されている。また、第２ケーブルダクト１２は、第２アーム２の回転中心軸２ａ上の上面と第１アーム１の中間部分の上面との間に架け渡されている。スカラロボットの各駆動部や先端軸４に設置するツールなどに電源や信号、圧縮空気などを供給するためのケーブル１５は、第１ケーブルダクト１１、第１アーム１の内部、第２ケーブルダクト１２を介して配線されている。第１ケーブダクト１１及び第２ケーブルダクト１２は、フレキシブルに形成されており、かつ中間部分が湾曲していることにより、収容しているケーブル１５に第１アーム１や第２アーム２の回動に伴って不要な緊張が生じることが防止されている。

なお、アーム同士の連結部分（関節）においてケーブルをアーム内に配線する場合、関節には回転軸に隣接して開口を設ける必要が生じる。このような構造では、アームの太さが同じであるならば、ケーブルをアーム内に配線しない構造と比較して回転軸の径を小さくしなければならなくなる。従って、関節の強度が低下してしまうこととなる。換言すると、同等の強度を得ようとするならば、関節を大きくしなければならなくなり、装置の小型化を実現する妨げとなる。これは、アームの回転軸を中空軸とした場合も同様である。本実施の形態では、第１アーム１と第２アーム２との連結部分では第２ケーブルダクト１２を介して第１アーム１及び第２アーム２の外にケーブル１５を配線しているため、第２アーム２の回転軸の径を小さくする必要はなく、関節の強度を確保できる。なお、ベース１０と第１アーム１との連結部分についても同様であり、第１ケーブルダクト１１を介してベース１０及び第１アーム１の外にケーブル１５を配線しているため、第１アーム１の回転軸の径を小さくする必要はなく、関節の強度を確保できる。

第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１側の端が第１アーム１の回転中心軸１ａ上に位置しているため、第１アーム１が回動したとしても、第１ケーブルダクト１１の両端の距離は変化しない。したがって、第１ケーブルダクト１１にゆとりを持たせる必要が無いため、第１アーム１の回動に伴って第１ケーブルダクト１１の中間部分が下方へ垂れ下がることはない。これにより、先端軸４に保持したワーク２０を搬送する際に、ワーク２０と第１ケーブルダクト１１とが干渉することがなくなる。よって、第１ケーブルダクト１１を迂回するようにワーク２０を搬送する必要がなくなる。

図２は、第２アーム２を図１に示した状態から回動させた状態を示す図である。第２ケーブルダクト１２は、第２アーム２側の端が第２アーム２の回転中心軸２ａ上に位置しているため、第２アーム２が回動したとしても、第２ケーブルダクト１２の両端の距離は変化しない。したがって、第２ケーブルダクト１２にゆとりを持たせる必要が無いため、第２アーム２の回動に伴って第２ケーブルダクト１２の中間部分が上方へ突出することはない。また、第２ケーブルダクト１２は第２アーム２側の端が第２アーム２の回転中心軸２ａ上に位置しているため、先端軸４と第２ケーブルダクト１２との間隔が広くなる。従って、第２ケーブルダクト１２が先端軸４の動きの妨げとなりにくい。また、第２ケーブルダクト１２が第２アーム２の上側に設置されているため、ワーク２０の搬送の妨げとはなりにくい。

また、第２ケーブルダクト１２の中間部分と、先端軸４の上下動の可動域の上端と、ベース１０の据付面とが、ほぼ同じ高さに整列しているため、第１アーム１及び第２アーム２の上方に生じるデッドスペースが最小限に抑えられている。なお、第２ケーブルダクト１２の中間部分の高さ（上端の高さ）が、先端軸４の上下動の可動域の上端の高さよりも高い場合には、先端軸４の可動範囲外の高さに第２ケーブルダクト１２が存在することとなり、装置の上方にデッドスペースが生じてしまう。また、据付面の高さが先端軸４の上下動の可動域の上端の高さよりも高い場合は、先端軸４の可動範囲外の空間がデッドスペースとして装置の上方に存在することとなってしまう。

このように、本実施の形態に係るスカラロボットは、アームの上下両方のデッドスペースが縮小されるため、装置の小型化が可能となり、設置に要する空間が小さくなる。これにより、工場の空間利用効率が向上し、生産性が向上する。

実施の形態２．
図３は、本発明に係るスカラロボットの実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態に係るスカラロボットは、実施の形態１と同様に、ベース１０、第１アーム１、第２アーム２及び先端軸４を有する。ただし、本実施の形態においては、ベース１０は天井面ではなく床面に据え付けられている。すなわち、本実施の形態に係るスカラロボットは床置き型の装置である。

第１アーム１は、ベース１０の上面に水平面内で回動可能に連結されている。第１アーム１の先端側の下面には、第２アーム２が水平面内で回動可能に連結されている。第２アーム２の先端には、先端軸４が設けられている。先端軸４は、上下方向に可動となっており、ワーク２０の搬送や、加工（ねじの締め付けなど）を行うためのツールが設置される。

第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１の回転中心軸１ａ上の上面とベース１０の上面との間に架け渡されている。また、第２ケーブルダクト１２は、第２アーム２の回転中心軸２ａ上の下面と第１アーム１の中間部分の下面との間に架け渡されている。

第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１側の端が第１アーム１の回転中心軸１ａ上に位置しているため、第１アーム１が回動したとしても、両端の距離は変化しない。したがって、第１ケーブルダクト１１にゆとりを持たせる必要が無いため、第１アーム１回動に伴って第１ケーブルダクト１１の中間部分が上方へ突出することはない。

一方、第２ケーブルダクト１２は、第２アーム２側の端が第２アーム２の回転中心軸２ａ上に位置しているため、第２アーム２が回動したとしても、両端の距離は変化しない。したがって、第２ケーブルダクト１２にゆとりを持たせる必要が無いため、第２アーム２の回動に伴って第２ケーブルダクト１２の中間部分が下方へ垂れ下がることはない。また、第２ケーブルダクト１２は第２アーム２側の端が第２アーム２の回転中心軸２ａ上に位置しているため、先端軸４と第２ケーブルダクト１２との間隔が広くなる。従って、第２ケーブルダクト１２が先端軸４の動きの妨げとなったり、ワーク２０と第２ケーブルダクト１２とが干渉したりしにくい。

また、第１ケーブルダクト１１の中間部分の高さは、先端軸４の上下動の可動域の上端よりも低くなっているため、第１アーム１及び第２アーム２の上方に生じるデッドスペースが最小限に抑えられている。第１ケーブルダクト１１の中間部分の高さが先端軸４の上下動の可動域の上端よりも高い場合には、先端軸４の可動範囲外の高さに第１ケーブルダクト１１が存在することとなり、装置の上方にデッドスペースが生じてしまう。

このように、本実施の形態に係るスカラロボットは、アームの上下両方のデッドスペースが縮小されるため、装置の小型化が可能となり、設置に要する空間が小さくなる。これにより、工場の空間利用効率が向上し、生産性が向上する。

実施の形態３．
図４は、本発明にかかるスカラロボットの実施の形態３の構成を示す図である。本実施の形態に係るスカラロボットは、実施の形態２とほぼ同様の構成であるが、第１アーム１上面の第２アーム２の回転中心軸２ａ上と第２アーム２の中間部分とを結ぶように第２ケーブルダクト１２が設けられている点で相違する。

第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１側の端が第１アーム１の回転中心軸１ａ上に位置しているため、第１アーム１が回動したとしても、第１ケーブルダクト１１の両端の距離は変化しない。したがって、第１ケーブルダクト１１にゆとりを持たせる必要が無いため、第１アーム１の回動に伴って第１ケーブルダクト１１の中間部分が上方へ突出することはない。同様に、第２ケーブルダクト１２は、第１アーム側の端が第２アーム２の回転中心軸２ａ上に位置しているため、第２アーム２が回動したとしても、第２ケーブルダクト１２の両端の距離は変化しない。したがって、第２ケーブルダクト１２にゆとりを持たせる必要が無いため、第２アーム２の回動に伴って第２ケーブルダクト１２の中間部分が上方へ突出することはない。

第１ケーブルダクト１１及び第ケーブルダクト１２の中間部分の高さは、先端軸４の上下動の可動域の上端よりも低くなっているため、第１アーム１及び第２アーム２の上方に生じるデッドスペースが最小限に抑えられている。第１ケーブルダクト１１や第２ケーブルダクト１２の中間部分の高さが先端軸４の上下動の可動域の上端よりも高い場合には、先端軸４の可動範囲外の高さに第１ケーブルダクト１１や第２ケーブルダクト１２が存在することとなり、装置の上方にデッドスペースが生じてしまう。

また、第１アーム１、第２アーム２の下側にはケーブルガイドが存在しないため、ケーブルガイドがワーク２０の搬送の妨げとなることはない。

このように、本実施の形態に係るスカラロボットは、アームの上下両方のデッドスペースが縮小されるため、装置の小型化が可能となり、設置に要する空間が小さくなる。これにより、工場の空間利用効率が向上し、生産性が向上する。

なお、上記各実施の形態においては、アームが２段の構成を例としたが、３段以上のアームを備えた構成であっても、ケーブルダクトの一端をアームの回転中心軸に位置させることにより同様の効果が得られることは言うまでもない。図５、図６に、アームが３段のスカラロボットの一例を示す。図５に示すスカラロボットは天吊り型、図６に示すスカラロボットは床置き型である。図５、図６に示すスカラロボットは、ベース１０、第１アーム１、第２アーム２、第３アーム３、先端軸４、第１ケーブルダクト１１、第２ケーブルダクト１２及び第３ケーブルダクト１３を有する。実施の形態１や実施の形態２での第２アームに相当する第３アーム３と第１アーム１との間に第２アーム２が追加された構成である。第２アーム２は第１アーム１の先端側の上面に回動可能に連結されている。また、第３アーム３は、第２アーム２の先端側の上面に回動可能に連結されている。

図５に示す構成では、第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１の回転中心軸１ａ上の下面とベース１０の下面との間に架け渡されている。また、第２ケーブルダクト１２は、第２アーム２の回転中心軸２ａ上の上面と第１アーム１の中間部分の上面との間に架け渡されている。さらに、第３ケーブルダクト１３は、第３アーム３の回転中心軸３ａ上の上面と第２アームの中間部分の上面との間に架け渡されている。一方、図６に示す構成では、第１ケーブルダクト１１は、第１アーム１の回転中心軸１ａ上の上面とベース１０の上面との間に架け渡されている。また、第２ケーブルダクト１２は、第２アーム２の回転中心軸２ａ上の下面と第１アーム１の中間部分の下面との間に架け渡されている。さらに、第３ケーブルダクト１３は、第３アーム３の回転中心軸３ａ上の下面と第２アームの中間部分の下面との間に架け渡されている。

図５に示す構成では、第２アーム２を第１アーム１の上側に、第３アーム３を第２アーム２の上側に連結することで、装置全体としての高さ寸法の増加を抑えている。また、図６に示す構成では、第２アーム２を第１アーム１の下側に、第３アーム３を第２アーム２の下側に連結することで、装置全体としての高さ寸法の増加を抑えている。

このような構成においても、アームの上側に配置されるケーブルダクトについては、ケーブルダクトの一端をアームの回転中心軸上に配置し、ケーブルダクトの中間部分を先端軸の上下動の可動域の上端よりも低くすることで、アーム上側のデッドスペースを縮小することが可能となる。

以上のように、本発明にかかるスカラロボットは、設置に要するスペースが小さいため、工場の単位空間当たりの生産能力を向上させるのに有用である。

１ 第１アーム
１ａ、２ａ、３ａ 回転中心軸
２ 第２アーム
３ 第３アーム
４ 先端軸
１０ ベース
１１ 第１ケーブルダクト
１２ 第２ケーブルダクト
１３ 第３ケーブルダクト
１５ ケーブル
２０ ワーク

Claims (6)

1. ベースと、第１関節軸を介して水平面内で回動可能に前記ベースに連結された第１アームと、第２関節軸を介して水平面内で回動可能に前記第１アームに連結された第２アームと、前記第２アームの先端部に上下動するように設置された先端軸とを備えたスカラロボットであって、
   ケーブルを収容して前記ベースと前記第１アームとの間に架け渡された第１ケーブルダクト、及び前記ケーブルを収容して前記第１アームと前記第２アームとの間に架け渡された第２ケーブルダクトを備え、
   前記第１ケーブルダクトの前記第１アーム側の端は、前記第１関節軸上に位置しており、
   前記第２ケーブルダクトの一方の端は、前記第２関節軸上に位置しており、
   前記第１、第２ケーブルダクトは、上下方向に関して前記先端軸の上下動の可動域の範囲内に収まるように設置されたことを特徴とするスカラロボット。
2. 前記第１ケーブルダクトが前記第１アームの上側に設置され、前記第１ケーブルの上端の高さは、前記先端軸の上下動の可動域の上端以下であることを特徴とする請求項１記載のスカラロボット。
3. 前記第２ケーブルダクトが前記第２アームの上側に設置され、前記第２ケーブルの上端の高さは、前記先端軸の上下動の可動域の上端以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のスカラロボット。
4. 前記第２ケーブルダクトは、前記第２のアーム側の端が前記第２関節軸上に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のスカラロボット。
5. ベースと、各々が関節軸を介して水平面内で回動可能に多段連結され、根元となる段は関節軸を介して前記ベースに連結された複数のアームと、該複数のアームのうちの末端となる段のアームの先端部に上下動するように設置された先端軸とを備えたスカラロボットであって、
   ケーブルを収容して、前記アームの各々と該アームを支持する前記ベースに近い側の部材との間に架け渡された複数のケーブルダクトを備え、
   前記複数のケーブルダクトの各々は、一方の端が前記関節軸上に位置しており、
   前記複数のケーブルダクトの各々は、上下方向に関して前記先端軸の上下動の可動域の範囲内に収まるように設置されたことを特徴とするスカラロボット。
6. 前記ベースの据付面は天井面であり、
   前記先端軸の上下動の可動域の上端と前記据付面とが略同一高さであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のスカラロボット。

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