JP2012223849A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】エンドエフェクタが取り付けられる構成において、ロボットの動作精度が低下するのを抑制することが可能なロボットを提供する。
【解決手段】このロボット１は、第２上腕部１４２と、第２上腕部１４２の一方端部に設けられた手首関節部１５とを備え、第２上腕部１４２には、手首関節部１５を介して第２上腕部１４２に取り付けられるハンド１７を動作させるためのθ軸モータ２３が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットに関し、特に、関節部を備えたロボットに関する。

従来、関節部を備えたロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、アームと、アームの一方端部に設けられた手首部（関節部）とを備えたロボットが開示されている。このロボットの手首部は、Ｂ軸回りおよびＢ軸とは直交するＴ軸回りの２軸で動作することが可能に構成されている。

また、従来、アーム部と関節部とを備えたロボットにおいて、関節部を介してアーム部にエンドエフェクタを取り付ける構成が知られている。

特開２０１０−９４７４９号公報

上記特許文献１のロボットにおいて、手首部（関節部）を介してアームにエンドエフェクタを取り付ける場合、エンドエフェクタを動作させるための駆動源（サーボモータなど）もエンドエフェクタとともにロボットの先端部に設けられると考えられる。この場合、ロボットの先端部側（エンドエフェクタ側）の重量が大きくなるので、アームの根元部を基準とする慣性モーメントが大きくなり、その結果、ロボットの動作精度が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、エンドエフェクタが取り付けられる構成において、ロボットの動作精度が低下するのを抑制することが可能なロボットを提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるロボットは、アーム部と、アーム部の一方端部に設けられた関節部とを備え、アーム部または関節部の一方には、関節部を介してアーム部に取り付けられるエンドエフェクタを動作させるためのエンドエフェクタ駆動源が設けられている。

この発明の第１の局面によるロボットでは、上記のように、アーム部または関節部の一方に、関節部を介してアーム部に取り付けられるエンドエフェクタを動作させるためのエンドエフェクタ駆動源を設けることによって、エンドエフェクタ駆動源をロボットの先端部側（エンドエフェクタ側）に設ける場合とは異なり、エンドエフェクタ駆動源の重量分だけロボットの先端部側（エンドエフェクタ側）の重量が軽減されるので、アーム部の根元部を基準とする慣性モーメントを小さくすることができる。これにより、エンドエフェクタが取り付けられる構成において、ロボットの動作精度が低下するのを抑制することができる。

上記目的を達成するために、この発明の第２の局面におけるロボットは、アーム部と、アーム部の一方端部に設けられた関節部と、関節部を介してアーム部に取り付けられるエンドエフェクタとを備え、アーム部または関節部の一方には、エンドエフェクタを動作させるためのエンドエフェクタ駆動源が設けられている。

この発明の第２の局面によるロボットでは、上記のように、アーム部または関節部の一方に、関節部を介してアーム部に取り付けられるエンドエフェクタを動作させるためのエンドエフェクタ駆動源を設けることによって、エンドエフェクタ駆動源をロボットの先端部側（エンドエフェクタ側）に設ける場合とは異なり、エンドエフェクタ駆動源の重量分だけロボットの先端部側（エンドエフェクタ側）の重量が軽減されるので、アーム部の根元部を基準とする慣性モーメントを小さくすることができる。これにより、エンドエフェクタが取り付けられる構成において、ロボットの動作精度が低下するのを抑制することができる。

本発明の第１および第２実施形態によるロボットの全体構成を説明するための概略図である。 本発明の第１実施形態によるロボットの手首関節部を示した部分断面図である。 本発明の第１実施形態によるロボットの手首関節部を図２のＸ１方向側から見た側面図である。 本発明の第１実施形態によるロボットの手首関節部を図２のＸ２方向側から見た側面図である。 図２の４００−４００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態によるロボットのハンドを示した正面図である。 本発明の第２実施形態によるロボットの手首関節部を示した部分断面図である。 本発明の第３実施形態によるロボットの手首関節部を示した部分断面図である。 本発明の第３実施形態によるロボットの手首関節部を図８のＸ１方向側から見た側面図である。 本発明の第３実施形態によるロボットの手首関節部を図８のＸ２方向側から見た側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態によるロボット１の構成について説明する。

第１実施形態によるロボット１は、図１に示すように、６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の垂直多関節型ロボットである。ロボット１は、旋回ベース１１と、アーム支持部１２と、下腕部１３と、上腕部１４と、手首関節部１５と、手先部１６と、ハンド１７とを備えている。なお、ハンド１７は、本発明の「エンドエフェクタ」の一例である。

旋回ベース１１は、下面が設置面（床面、壁面、天井面、走行台車の設置面など）に固定され、上面側でアーム支持部１２を水平面内で回動可能に支持している。旋回ベース１１とアーム支持部１２とは、減速機１８ａを介して連結され、図示しないサーボモータによってアーム支持部１２を旋回ベース１１に対して水平面内で相対的に回動（旋回）させるように構成されている。このように、旋回ベース１１とアーム支持部１２とをＳ軸（旋回軸）回りに相対的に回動させるＳ軸の関節部が構成されている。

アーム支持部１２は、旋回ベース１１上に設置され、下腕部１３および上腕部１４を含むロボット１のアーム全体を支持するように構成されている。アーム支持部１２は、上方に延びるように設けられた下腕取付部１２１で減速機１８ｂを介して下腕部１３を回動可能に支持している。また、下腕取付部１２１と下腕部１３とは、水平方向に対向するようにして水平方向に延びる回動軸（Ｌ軸）回りに相対回動可能に連結されている。そして、下腕部１３は、減速機１８ｂに接続された図示しないサーボモータによって、下腕取付部１２１（アーム支持部１２）に対して垂直面内で前傾または後傾するように旋回駆動されるように構成されている。このように、アーム支持部１２と下腕部１３とをＬ軸（下腕軸）回りに相対的に回動させるＬ軸の関節部が構成されている。

下腕部１３は、下端部でアーム支持部１２によって前後方向に旋回可能に支持されている一方、上端部で上腕部１４を旋回可能に支持するように構成されている。下腕部１３は、上端部で上腕部１４の第１上腕部１４１と水平方向に対向するようにして、減速機１８ｃを介して連結されている。そして、上腕部１４は、減速機１８ｃに接続された図示しないサーボモータによって、下腕部１３に対して垂直面内で上下方向に旋回駆動されるように構成されている。このように、下腕部１３と上腕部１４とをＵ軸（上腕軸）回りに相対的に回動させるＵ軸の関節部が構成されている。

また、上腕部１４は、一端（根本部）側の第１上腕部１４１で下腕部１３によって上下方向に旋回可能に支持されている一方、他端（先端部）側の第２上腕部１４２で手首関節部１５を支持するように構成されている。第１上腕部１４１は、減速機１８ｄを介して第２上腕部１４２に連結されており、第２上腕部１４２を連結軸（Ｒ軸）回りに回動可能に支持するように構成されている。そして、第２上腕部１４２は、減速機１８ｄに接続された図示しないサーボモータによって回動駆動されるように構成されている。このように、第１上腕部１４１と第２上腕部１４２とをＲ軸（第２上腕回動軸）回りに相対的に回動させるＲ軸の関節部が構成されている。なお、第２上腕部１４２は、本発明の「アーム部」の一例である。

手首関節部１５は、上腕部１４（第２上腕部１４２）の先端に設けられている。手首関節部１５には、手先部１６が設けられている。また、手首関節部１５は、手先部１６に取り付けられたハンド１７を第２上腕部１４２に対してＢ軸（手首曲げ軸）回りに回動させることが可能に構成されている。また、手首関節部１５は、ハンド１７を第２上腕部１４２に対して、Ｂ軸に直交するＴ軸（手先回動軸）回りに回動させることが可能に構成されている。手首関節部１５の詳細な構成については後述する。なお、手首関節部１５は、本発明の「関節部」の一例である。また、Ｂ軸およびＴ軸は、それぞれ、本発明の「第１軸」および「第２軸」の一例である。

ロボット１は、ロボット指令ケーブル１０を介してロボット制御装置２に接続されている。ロボット制御装置２は、ロボット１の各関節部を駆動する複数のサーボモータを制御することによってロボット１に所定の動作をさせるように構成されている。なお、ロボット制御装置２は、本発明の「制御装置」の一例である。

次に、図２〜図５を参照して、手首関節部１５の構成について詳細に説明する。

図２〜図４に示すように、第２上腕部１４２の内部には、手先部１６に取り付けられたハンド１７をＢ軸回りに回動させるＢ軸モータ２１と、ハンド１７をＴ軸回りに回動させるＴ軸モータ２２とが設けられている。さらに、第２上腕部１４２の内部には、ハンド１７をグリップ動作させるためのθ軸モータ２３が設けられている。Ｂ軸モータ２１、Ｔ軸モータ２２およびθ軸モータ２３は、第２上腕部１４２内において手首関節部１５よりも後方側（Ｙ２方向側）に配置されている。また、Ｂ軸モータ２１、Ｔ軸モータ２２およびθ軸モータ２３は、サーボモータからなり、ロボット制御装置２により駆動が制御されるように構成されている。なお、Ｂ軸モータ２１、Ｔ軸モータ２２およびθ軸モータ２３は、それぞれ、本発明の「第１関節駆動源」、「第２関節駆動源」および「エンドエフェクタ駆動源」の一例である。

（Ｂ軸回動機構）
Ｂ軸モータ２１の出力軸２１１には、図２に示すように、プーリ２１２が取り付けられている。また、図２および図４に示すように、プーリ２１２とＢ軸を回動軸として回動するプーリ２１３とには、環状に形成された伝動ベルト２１４が巻回されている。プーリ２１３は、図２および図５に示すように、ネジ部材２１３ａにより減速機２１５の図示しない入力軸に連結されている。また、減速機２１５の図示しない出力軸は、ネジ部材２１５ａによりＢ軸回動部２１６に連結されている。これにより、Ｂ軸モータ２１による駆動力が減速機２１５により減速された状態でＢ軸回動部２１６に伝達される。また、Ｂ軸回動部２１６のＢ軸が延びる方向の両端部には、それぞれ、円環状のベアリング２１７ａおよび２１７ｂが設けられている。Ｂ軸回動部２１６は、ベアリング２１７ａおよび２１７ｂにより、第２上腕部１４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、Ｂ軸回動部２１６は、Ｂ軸モータ２１による駆動力により第２上腕部１４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動される。Ｂ軸回動機構は、上記のように、減速機２１５およびＢ軸回動部２１６により主として構成されている。なお、Ｂ軸回動機構は、本発明の「第１回動機構」の一例である。

（Ｔ軸回動機構）
Ｔ軸モータ２２の出力軸２２１には、図２に示すように、プーリ２２２が取り付けられている。また、図２および図３に示すように、プーリ２２２とＢ軸を回動軸として回動するプーリ２２３とには、環状に形成された伝動ベルト２２４が巻回されている。プーリ２２３は、図２および図５に示すように、ネジ部材２２３ａによりＴ軸駆動部２２５に連結されている。Ｔ軸駆動部２２５は、Ｂ軸に沿って配置されており、円環状のベアリング２２６ａおよび２２６ｂにより、第２上腕部１４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、Ｔ軸駆動部２２５は、Ｔ軸モータ２２による駆動力により第２上腕部１４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動される。なお、Ｔ軸駆動部２２５は、本発明の「第２駆動部」の一例である。

Ｔ軸駆動部２２５の先端部には、略円錐形状の歯車部２２５ａが形成されている。歯車部２２５ａは、手先部１６のハンド１７が取り付けられる側とは反対側（図２のＹ２方向側）の端部に形成された略円錐形状の歯車部１６ａに係合する（噛み合う）ように構成されている。具体的には、歯車部２２５ａおよび歯車部１６ａは、高減速を得ることが可能なハイポイドギア（登録商標）を構成している。Ｔ軸駆動部２２５の歯車部２２５ａは、図５に示すように、Ｔ軸方向から見て、手先部１６の歯車部１６ａの回動軸（Ｔ軸）に対してＢ軸に直交する方向に距離Ｄだけずれた位置で歯車部１６ａに係合している。すなわち、Ｔ軸方向から見て、Ｔ軸駆動部２２５の歯車部２２５ａの回動軸（Ｂ軸）と手先部１６の歯車部１６ａの回動軸（Ｔ軸）とはＢ軸に直交する方向に距離Ｄだけ離間している。Ｔ軸駆動部２２５の歯車部２２５ａは、回動軸（Ｂ軸）に対してロボット１の先端部側（図２のＹ１方向側）で手先部１６の歯車部１６ａに係合するように構成されている。なお、手先部１６は、本発明の「第２従動部」の一例である。また、Ｔ軸駆動部２２５は、Ｂ軸の延びる方向に貫通する貫通孔２２５ｂを有し、中空形状に形成されている。

手先部１６は、図２に示すように、Ｂ軸に直交するＴ軸に沿って配置されており、円環状のベアリング２２７ａおよび２２７ｂにより、Ｂ軸回動部２１６に対してＴ軸回りに（Ｔ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、手先部１６は、Ｔ軸モータ２２によりＴ軸駆動部２２５がＢ軸回りに回動されることによってＴ軸回りに回動される。また、手先部１６の先端部には、ハンド１７を取り付けるためのネジ穴１６ｂが設けられている。また、手先部１６は、Ｔ軸の延びる方向に貫通する貫通孔１６ｃを有し、中空形状に形成されている。Ｔ軸回動機構は、上記のように、Ｔ軸駆動部２２５および手先部１６により主として構成されている。なお、Ｔ軸回動機構は、本発明の「第２回動機構」の一例である。

（θ軸回動機構）
θ軸モータ２３の出力軸２３１には、図２に示すように、プーリ２３２が取り付けられている。また、図２および図３に示すように、プーリ２３２とＢ軸を回動軸として回動するプーリ２３３とには、環状に形成された伝動ベルト２３４が巻回されている。プーリ２３３は、図２および図５に示すように、ネジ部材２３３ａによりθ軸駆動部２３５に連結されている。θ軸駆動部２３５は、Ｔ軸駆動部２２５の貫通孔２２５ｂの内側でＢ軸に沿って配置されている。また、θ軸駆動部２３５は、円環状のベアリング２３６ａおよび２３６ｂにより、Ｔ軸駆動部２２５に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、θ軸駆動部２３５は、θ軸モータ２３による駆動力によりＴ軸駆動部２２５に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動される。なお、θ軸駆動部２３５は、本発明の「第１駆動部」の一例である。

θ軸駆動部２３５の先端部には、略円錐形状の歯車部２３５ａが形成されている。歯車部２３５ａは、θ軸従動部２３７に形成された略円錐形状の歯車部２３７ａに係合する（噛み合う）ように構成されている。具体的には、歯車部２３５ａおよび歯車部２３７ａは、高減速を得ることが可能なハイポイドギア（登録商標）を構成している。また、θ軸駆動部２３５の歯車部２３５ａおよびθ軸従動部２３７の歯車部２３７ａによるハイポイドギア（登録商標）は、Ｔ軸駆動部２２５の歯車部２２５ａおよび手先部１６の歯車部１６ａによるハイポイドギア（登録商標）よりも高い減速比を有している。なお、θ軸従動部２３７は、本発明の「第１従動部」の一例である。

θ軸駆動部２３５の歯車部２３５ａは、図５に示すように、θ軸方向から見て、θ軸従動部２３７の歯車部２３７ａの回動軸（θ軸）に対してＢ軸に直交する方向に距離Ｄだけずれた位置で歯車部２３７ａに係合している。すなわち、θ軸方向から見て、θ軸駆動部２３５の歯車部２３５ａの回動軸（Ｂ軸）とθ軸従動部２３７の歯車部２３７ａの回動軸（θ軸）とはＢ軸に直交する方向に距離Ｄだけ離間している。また、図２および図５に示すように、手先部１６の歯車部１６ａの回動軸（Ｔ軸）とθ軸従動部２３７の歯車部２３７ａの回動軸（θ軸）とは、互いに同軸上に位置している。したがって、図５に示すように、θ軸駆動部２３５の歯車部２３５ａおよびＴ軸駆動部２２５の歯車部２２５ａは、それぞれ、Ｔ軸（θ軸）方向から見て、Ｂ軸に直交する方向にＴ軸（θ軸）から同じ距離Ｄだけ離間した位置でθ軸従動部２３７の歯車部２３７ａおよび手先部１６の歯車部１６ａに係合している。θ軸従動部２３７の歯車部２３７ａは、図２に示すように、手先部１６の歯車部１６ａに対向するように配置されている。θ軸駆動部２３５の歯車部２３５ａは、回動軸（Ｂ軸）に対してロボット１の先端部側とは反対側（図２のＹ２方向側）でθ軸従動部２３７の歯車部２３７ａに係合するように構成されている。なお、θ軸は、本発明の「第３軸」の一例である。

θ軸従動部２３７は、図２に示すように、手先部１６の貫通孔１６ｃの内側でθ軸に沿って配置されている。また、θ軸従動部２３７は、円環状のベアリング２３８ａおよび２３８ｂにより、手先部１６およびＢ軸回動部２１６に対してθ軸回りに（θ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、θ軸従動部２３７は、θ軸モータ２３によりθ軸駆動部２３５がＢ軸回りに回動されることによってθ軸回りに回動される。θ軸回動機構は、上記のように、θ軸駆動部２３５およびθ軸従動部２３７により主として構成されている。なお、θ軸回動機構は、本発明の「駆動伝達機構」の一例である。また、θ軸従動部２３７は、ハンド１７が配置される側（図２のＹ１方向側）の端部にハンド１７に接続される接続部２３７ｂを有している。接続部２３７ｂは、ハンド１７が取り付けられていない状態において、手先部１６の貫通孔１６ｃを介して手首関節部１５から露出している。

上記の構成により、Ｂ軸モータ２１が駆動されると、Ｂ軸回動部２１６がＢ軸回りに回動され、それに伴って手先部１６およびθ軸従動部２３７が共にＢ軸回りに回動される。すなわち、Ｂ軸回動部２１６がＢ軸回りに回動されるのに伴って、Ｔ軸およびθ軸が共にＢ軸回りに回動される。このようにして、手先部１６に取り付けられたハンド１７は、Ｂ軸モータ２１による駆動力によりＢ軸回りに回動される。また、Ｔ軸モータ２２が駆動されると、Ｔ軸駆動部２２５がＢ軸回りに回動され、それに伴って手先部１６がＴ軸回りに回動される。このようにして、手先部１６に取り付けられたハンド１７は、Ｔ軸モータ２２による駆動力によりＴ軸回りに回動される。また、θ軸モータ２３が駆動されると、θ軸駆動部２３５がＢ軸回りに回動され、それに伴ってθ軸従動部２３７がθ軸回りに回動される。このようにして、θ軸モータ２３による駆動力が、接続部２３７ｂを介してハンド１７に伝達される。なお、Ｂ軸回動機構、Ｔ軸回動機構およびθ軸回動機構は、互いに独立して動作することが可能である。

ハンド１７は、図２〜図４および図６に示すように、ベース部１７１と、一対の指部１７２とを有している。ベース部１７１は、図２に示すように、ネジ部材１７３により手先部１６の先端部に固定的に取り付けられている。ベース部１７１は、Ｔ軸（θ軸）方向から見て、略矩形形状に形成されている。また、ベース部１７１には、Ｔ軸（θ軸）方向から見て円形状の回動部１７４が設けられている。回動部１７４は、θ軸従動部２３７の接続部２３７ｂに接続されており、接続部２３７ｂがθ軸回りに回動するのに伴ってベース部１７１に対してθ軸回りに回動するように構成されている。また、回動部１７４には、Ｔ軸（θ軸）方向から見て円弧状に形成された一対のスリット１７４ａが形成されている。一対のスリット１７４ａは、互いに半径方向にずれるように配置されている。具体的には、一方の円弧状のスリット１７４ａは、その中心がθ軸に対して図６のＸ１方向にずれているとともに、他方の円弧状のスリット１７４ａは、その中心がθ軸に対して図６のＸ２方向にずれている。

一対の指部１７２は、ベース部１７１の表面側（図２〜図４のＹ１方向側）に設けられている。また、一対の指部１７２は、互いに対向するように配置されている。また、一対の指部１７２は、互いに対向する方向（図６のＸ方向）に移動可能に構成されている。具体的には、一対の指部１７２は、Ｘ方向に延びる一対のレール１７５に跨るように取り付けられており、一対のレール１７５に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。また、一対の指部１７２には、ベース部１７１側に突出するピン１７２ａが設けられている。一方の指部１７２のピン１７２ａは、一方のスリット１７４ａに挿入されており、他方の指部１７２のピン１７２ａは、他方のスリット１７４ａに挿入されている。そして、回動部１７４が回動することによって、ピン１７２ａが対応するスリット１７４ａに沿ってＸ方向に移動される。これにより、一対の指部１７２は、互いに接近する方向（近づく方向）または互いに離間する方向（遠ざかる方向）に移動される。すなわち、ハンド１７のグリップ動作が行われる。このような構成により、θ軸モータ２３による駆動力が、θ軸回動機構を介してクリップ動作させるための動力としてハンド１７に伝達される。

第１実施形態では、上記のように、ハンド１７を動作させるためのθ軸モータ２３を第２上腕部１４２に設けることによって、θ軸モータ２３をロボット１の先端部側（図２のＹ１方向側）に設ける場合とは異なり、θ軸モータ２３の重量分だけロボット１の先端部側（ハンド１７側）の重量が軽減されるので、第２上腕部１４２の根元部を基準とする慣性モーメントを小さくすることができる。これにより、ロボット１の動作精度が低下するのを抑制することができる。さらに、第１実施形態では、ハンド１７自体にハンド１７を駆動させる駆動源（モータ）を設ける必要がないので、エンドエフェクタとしてのハンド１７をその分小型に形成することができ、より狭小な箇所でもハンド１７による作業を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、θ軸モータ２３、Ｂ軸モータ２１およびＴ軸モータ２２を、共に、第２上腕部１４２に設ける。このように構成すれば、手首関節部１５が２軸（Ｂ軸およびＴ軸）に動作可能な構成において、さらに、ハンド１７を動作させるためのθ軸モータ２３を設ける場合でも、θ軸モータ２３、Ｂ軸モータ２１およびＴ軸モータ２２の全てを第２上腕部１４２に設けることにより、ロボット１の先端部側の重量が大きくなるのを抑制してロボット１の動作精度が低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、θ軸回動機構のθ軸駆動部２３５およびθ軸従動部２３７を手首関節部１５に設ける。このように構成すれば、θ軸回動機構を手首関節部１５とは別個に配置する場合に比べて、より小さい配置スペースにθ軸回動機構および手首関節部１５を配置することができるので、ロボット１の小型化を図ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、手首関節部１５に、θ軸回動機構のθ軸駆動部２３５およびθ軸従動部２３７に加えて、さらに、ハンド１７をＢ軸回りに回動させるＢ軸回動機構とハンド１７をＴ軸回りに回動させるＴ軸回動機構とを設ける。このように構成すれば、θ軸回動機構、Ｂ軸回動機構およびＴ軸回動機構を互いに別々の位置に配置する場合に比べて、より小さい配置スペース（手首関節部１５）にθ軸回動機構、Ｂ軸回動機構およびＴ軸回動機構の全てを配置することができるので、Ｂ軸およびＴ軸の２軸で動作可能な手首関節部１５を備えた構成において、θ軸回動機構をさらに設けた場合でも、ロボット１が大型化するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ハンド１７が取り付けられていない状態において、θ軸従動部２３７の接続部２３７ｂが手首関節部１５から露出するように構成する。このように構成すれば、接続部２３７ｂを容易にハンド１７に接続することができるので、θ軸従動部２３７を手首関節部１５側に設けたとしても、ハンド１７の取り付け作業性が低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、Ｔ軸およびθ軸が共にＢ軸に対して直交するとともに、Ｂ軸回動機構によりハンド１７がＢ軸回りに回動されることによってＴ軸およびθ軸がＢ軸回りに回動される構成において、手先部１６がＴ軸回りに回動することによりハンド１７をＴ軸回りに回動させるようにＴ軸回動機構を構成するとともに、θ軸従動部２３７がθ軸回りに回動することによりハンド１７にθ軸モータ２３による駆動力を伝達するようにθ軸回動機構を構成する。このように構成すれば、Ｂ軸回動機構によるＢ軸回りの回動に伴ってＴ軸およびθ軸が共にＢ軸回りに回動される構成でも、Ｔ軸回動機構により確実にハンド１７をＴ軸回りに回動させることができるとともに、θ軸回動機構により確実にハンド１７にθ軸モータ２３による駆動力を伝達することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、Ｔ軸およびθ軸が互いに同軸上に配置されている構成において、Ｔ軸回動機構の手先部１６の内側にθ軸回動機構のθ軸従動部２３７を設ける。このように構成すれば、手先部１６およびθ軸従動部２３７の省スペース化を図りながら、容易に、手先部１６およびθ軸従動部２３７の両方を同軸（Ｔ軸およびθ軸）回りに回動させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、θ軸回動機構のθ軸駆動部２３５をＢ軸回りに回動することによりθ軸従動部２３７をθ軸回りに回動させるとともに、Ｔ軸回動機構のＴ軸駆動部２２５をＢ軸回りに回動することにより手先部１６をＴ軸回りに回動させるように構成する。このように構成すれば、Ｂ軸回りに回動するθ軸駆動部２３５により、θ軸従動部２３７をＢ軸に直交するθ軸回りに容易に回動させることができるとともに、Ｂ軸回りに回動するＴ軸駆動部２２５により、手先部１６をＢ軸に直交するＴ軸回りに容易に回動させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、θ軸モータ２３、Ｂ軸モータ２１およびＴ軸モータ２２を、共通のロボット制御装置２により制御されるように構成する。このように構成すれば、共通のロボット制御装置２により、容易に、θ軸モータ２３、Ｂ軸モータ２１およびＴ軸モータ２２に対する指令クロックを合わせることができるので、Ｂ軸回動機構、Ｔ軸回動機構およびθ軸回動機構のそれぞれの動作を互いに協調させ易くなり、その結果、ロボット１の動作精度を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボット１を、ハンド１７を６軸で移動させることが可能で、かつ、第２上腕部１４２に設けられたθ軸モータ２３による駆動力をハンド１７に伝達可能なように構成する。このように構成すれば、ハンド１７の移動に関して自由度が高い６軸のロボット１において、ロボット１の先端部側の重量を軽減して動作精度が低下するのを抑制しながら、ハンド１７に把持動作用の駆動力を伝達することができる。

（第２実施形態）
次に、図１および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ロボット１がハンド１７を備えた構成の上記第１実施形態とは異なり、ロボット２０１がエンドエフェクタを備えていない構成について説明する。なお、第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態によるロボット２０１は、エンドエフェクタを備えておらず、外部部品としてのエンドエフェクタを装着可能に構成されている。第２上腕部２４２の内部には、上記第１実施形態と同様に、手先部１６に取り付けられる外部部品としてのエンドエフェクタをＢ軸回りに回動させるＢ軸モータ２１と、エンドエフェクタをＴ軸回りに回動させるＴ軸モータ２２とが設けられている。さらに、第２上腕部２４２の内部には、エンドエフェクタを動作させるためのθ軸モータ２３が設けられている。なお、第２上腕部２４２は、本発明の「アーム部」の一例である。

なお、第２実施形態のその他の構成は、図１および図７に示すように、上記第１実施形態と同様である。すなわち、上記第１実施形態のロボット１からハンド１７を取り外した構成が第２実施形態のロボット２０１である。したがって、第２実施形態によるロボット１は、６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の垂直多関節型ロボットであり、エンドエフェクタを備えないとともに、旋回ベース１１と、アーム支持部１２と、下腕部１３と、上腕部１４と、手首関節部１５と、手先部１６とを備えている。

第２実施形態では、上記のように、外部部品としてのエンドエフェクタを動作させるためのθ軸モータ２３を第２上腕部２４２に設けることによって、上記第１実施形態と同様に、ロボット２０１の先端部側の重量を軽減してロボット２０１の動作精度が低下するのを抑制することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図８〜図１０を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、手首関節部１５にハイポイドギア（登録商標）を用いた上記第１実施形態とは異なり、手首関節部１５ａにベベルギアを用いる構成について説明する。なお、手首関節部１５ａは、本発明の「関節部」の一例である。また、第３実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

図８〜図１０に示すように、第３実施形態の第２上腕部３４２の内部には、手先部３１０に取り付けられるハンド１７（図１参照）をＢ軸回りに回動させるＢ軸モータ２１ａと、ハンド１７をＴ軸回りに回動させるＴ軸モータ２２ａとが設けられている。さらに、第２上腕部３４２の内部には、ハンド１７をグリップ動作させるためのθ軸モータ２３ａが設けられている。Ｂ軸モータ２１ａ、Ｔ軸モータ２２ａおよびθ軸モータ２３ａは、第２上腕部３４２内において手首関節部１５ａよりも後方側（Ｙ２方向側）に配置されている。また、Ｂ軸モータ２１ａ、Ｔ軸モータ２２ａおよびθ軸モータ２３ａは、サーボモータからなり、ロボット制御装置２（図１参照）により駆動が制御されるように構成されている。なお、Ｂ軸モータ２１ａ、Ｔ軸モータ２２ａおよびθ軸モータ２３ａは、それぞれ、本発明の「第１関節駆動源」、「第２関節駆動源」および「エンドエフェクタ駆動源」の一例である。また、第２上腕部３４２は、本発明の「アーム部」の一例であり、Ｂ軸およびＴ軸は、それぞれ、本発明の「第１軸」および「第２軸」の一例である。

（Ｂ軸回動機構）
Ｂ軸モータ２１ａの出力軸３１１には、図８に示すように、プーリ３１２が取り付けられている。また、図８および図９に示すように、プーリ３１２とＢ軸を回動軸として回動するプーリ３１３とには、環状に形成された伝動ベルト３１４が巻回されている。プーリ３１３は、図８に示すように、ネジ部材３１３ａにより減速機３１５の図示しない入力軸に連結されている。また、減速機３１５の図示しない出力軸は、ネジ部材３１５ａによりＢ軸回動部３１６に連結されている。これにより、Ｂ軸モータ２１ａによる駆動力が減速機３１５により減速された状態でＢ軸回動部３１６に伝達される。また、Ｂ軸回動部３１６のＢ軸が延びる方向の両端部には、それぞれ、円環状のベアリング３１７ａおよび３１７ｂが設けられている。Ｂ軸回動部３１６は、ベアリング３１７ａおよび３１７ｂにより、第２上腕部３４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、Ｂ軸回動部３１６は、Ｂ軸モータ２１ａによる駆動力により第２上腕部３４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動される。Ｂ軸回動機構は、上記のように、減速機３１５およびＢ軸回動部３１６により主として構成されている。また、Ｂ軸回動部３１６は、先端部側（Ｙ１方向側）に凹部３１６ａを有している。なお、Ｂ軸回動機構は、本発明の「第１回動機構」の一例である。

（Ｔ軸回動機構）
Ｔ軸モータ２２ａの出力軸３２１には、図８に示すように、プーリ３２２が取り付けられている。また、図８および図１０に示すように、プーリ３２２とＢ軸を回動軸として回動するプーリ３２３とには、環状に形成された伝動ベルト３２４が巻回されている。プーリ３２３は、図８に示すように、Ｔ軸駆動部３２５に一体的に形成されている。Ｔ軸駆動部３２５は、Ｂ軸に沿って配置されており、円環状のベアリング３２６ａおよび３２６ｂにより、第２上腕部３４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、Ｔ軸駆動部３２５は、Ｔ軸モータ２２ａによる駆動力により第２上腕部３４２に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動される。なお、Ｔ軸駆動部３２５は、本発明の「第２駆動部」の一例である。

Ｔ軸駆動部３２５の先端部には、略円錐形状の歯車部３２５ａが形成されている。歯車部３２５ａは、後述する減速機３２０の入力軸３２０ａの端部に形成された略円錐形状の歯車部３２０ｂに係合する（噛み合う）ように構成されている。具体的には、歯車部３２５ａおよび歯車部３２０ｂは、ベベルギア（傘歯車）を構成している。すなわち、Ｔ軸方向から見て、入力軸３２０ａの歯車部３２０ｂの回動軸（Ｔ軸）は、Ｔ軸駆動部３２５の歯車部３２５ａの回動軸（Ｂ軸）上に位置している。Ｔ軸駆動部３２５の歯車部３２５ａは、回動軸（Ｂ軸）に対してロボット３０１の先端部側（図８のＹ１方向側）で入力軸３２０ａの歯車部３２０ｂに係合するように構成されている。なお、入力軸３２０ａは、本発明の「第２従動部」の一例である。また、Ｔ軸駆動部３２５は、Ｂ軸の延びる方向に貫通する貫通孔３２５ｂを有し、中空形状に形成されている。

減速機３２０は、Ｂ軸に直交するＴ軸に沿って配置された入力軸３２０ａと図示しない出力軸とを有している。出力軸は、ネジ部材３２０ｃにより手先部３１０に連結されている。また、減速機３２０は、入力軸３２０ａの回動速度を減速して駆動力を手先部３１０に伝達する機能を有している。これにより、Ｔ軸モータ２２ａによる駆動力が減速機３２０により減速された状態で手先部３１０に伝達される。

手先部３１０は、図８に示すように、Ｂ軸回動部３１６の凹部３１６ａの内側においてＢ軸に直交するＴ軸に沿って配置されている。また、手先部３１０は、円環状のベアリング３２７ａおよび３２７ｂにより、Ｂ軸回動部３１６に対してＴ軸回りに（Ｔ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、手先部３１０は、Ｔ軸モータ２２ａによりＴ軸駆動部３２５がＢ軸回りに回動されることによって、減速機３２０を介してＴ軸回りに回動される。また、手先部３１０の先端部には、ハンド１７（図１参照）を取り付けるためのネジ穴３１０ａが設けられている。また、手先部３１０は、Ｔ軸の延びる方向に貫通する貫通孔３１０ｂを有し、中空形状に形成されている。Ｔ軸回動機構は、上記のように、Ｔ軸駆動部３２５、減速機３２０および手先部３１０により主として構成されている。なお、Ｔ軸回動機構は、本発明の「第２回動機構」の一例である。

（θ軸回動機構）
θ軸モータ２３ａの出力軸３３１には、図８に示すように、プーリ３３２が取り付けられている。また、図８および図１０に示すように、プーリ３３２とＢ軸を回動軸として回動するプーリ３３３とには、環状に形成された伝動ベルト３３４が巻回されている。プーリ３３３は、図８に示すように、図示しないネジ部材によりθ軸駆動部３３５に連結されている。θ軸駆動部３３５は、Ｔ軸駆動部３２５の貫通孔３２５ｂの内側でＢ軸に沿って配置されている。また、θ軸駆動部３３５は、円環状のベアリング３３６ａおよび３３６ｂにより、Ｔ軸駆動部３２５に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、θ軸駆動部３３５は、θ軸モータ２３ａによる駆動力によりＴ軸駆動部３２５に対してＢ軸回りに（Ｂ軸を回動軸として）回動される。なお、θ軸駆動部３３５は、本発明の「第１駆動部」の一例である。

θ軸駆動部３３５の先端部には、略円錐形状の歯車部３３５ａが形成されている。歯車部３３５ａは、θ軸従動部３３７に形成された略円錐形状の歯車部３３７ａに係合する（噛み合う）ように構成されている。具体的には、歯車部３３５ａおよび歯車部３３７ａは、ベベルギア（傘歯車）を構成している。すなわち、Ｔ軸方向から見て、θ軸従動部３３７の歯車部３３７ａの回動軸（θ軸）は、θ軸駆動部３３５の歯車部３３５ａの回動軸（Ｂ軸）上に位置している。また、手先部３１０の回動軸（Ｔ軸）とθ軸従動部３３７の回動軸（θ軸）とは、互いに同軸上に位置している。θ軸駆動部３３５の歯車部３３５ａは、回動軸（Ｂ軸）に対してロボット３０１の先端部側（図８のＹ１方向側）でθ軸従動部３３７の歯車部３３７ａに係合するように構成されている。なお、θ軸従動部３３７は、本発明の「第１従動部」の一例である。また、θ軸は、本発明の「第３軸」の一例である。

θ軸従動部３３７は、手先部３１０の貫通孔３１０ｂの内側においてθ軸に沿って配置されている。また、θ軸従動部３３７は、円環状のベアリング３３８ａおよび３３８ｂにより、手先部３１０および減速機３２０に対してθ軸回りに（θ軸を回動軸として）回動可能に支持されている。このような構成により、θ軸従動部３３７は、θ軸モータ２３ａによりθ軸駆動部３３５がＢ軸回りに回動されることによってθ軸回りに回動される。θ軸回動機構は、上記のように、θ軸駆動部３３５およびθ軸従動部３３７により主として構成されている。なお、θ軸回動機構は、本発明の「駆動伝達機構」の一例である。また、θ軸従動部３３７は、ハンド１７が配置される側（図８のＹ１方向側）の端部にハンド１７に接続される接続部３３７ｂを有している。接続部３３７ｂは、ハンド１７が取り付けられていない状態において、手先部３１０の貫通孔３１０ｂを介して手首関節部１５ａから露出している。また、接続部３３７ｂは、手先部３１０の先端部よりも先端部側（Ｙ１方向側）に突出している。

上記の構成により、Ｂ軸モータ２１ａが駆動されると、Ｂ軸回動部３１６がＢ軸回りに回動され、それに伴って手先部３１０およびθ軸従動部３３７が共にＢ軸回りに回動される。すなわち、Ｂ軸回動部３１６がＢ軸回りに回動されるのに伴って、Ｔ軸およびθ軸が共にＢ軸回りに回動される。このようにして、手先部３１０に取り付けられたハンド１７は、Ｂ軸モータ２１ａによる駆動力によりＢ軸回りに回動される。また、Ｔ軸モータ２２ａが駆動されると、Ｔ軸駆動部３２５がＢ軸回りに回動され、それに伴って減速機３２０を介して手先部３１０がＴ軸回りに回動される。このようにして、手先部３１０に取り付けられたハンド１７は、Ｔ軸モータ２２ａによる駆動力によりＴ軸回りに回動される。また、θ軸モータ２３ａが駆動されると、θ軸駆動部３３５がＢ軸回りに回動され、それに伴ってθ軸従動部３３７がθ軸回りに回動される。このようにして、θ軸モータ２３ａによる駆動力が、接続部３３７ｂを介してハンド１７（図１参照）に伝達される。なお、Ｂ軸回動機構、Ｔ軸回動機構およびθ軸回動機構は、互いに独立して動作することが可能である。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、上記のように、ハンド１７を動作させるためのθ軸モータ２３ａを第２上腕部３４２に設けることによって、上記第１実施形態と同様に、ロボット３０１の先端部側の重量を軽減してロボット３０１の動作精度が低下するのを抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、手首関節部１５ａにベベルギアを用いた構成において、ハンド１７をＴ軸回りに回動させるＴ軸回動機構に減速機３２０を設ける。このように構成すれば、高減速を得ることが可能なハイポイドギア（登録商標）を用いない構成でも、減速機３２０により減速しながらハンド１７をＴ軸回りに回動させることができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明のロボットの一例として、垂直多関節型ロボットを示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、垂直多関節型ロボット以外のロボットにも適用可能である。

また、上記第１および第３実施形態では、本発明のエンドエフェクタの一例として、グリップ動作（把持動作）を行うハンドを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、溶接トーチや研磨具など、ハンド以外のエンドエフェクタであってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明のエンドエフェクタ駆動源としてのθ軸モータを、第２上腕部（アーム部）に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンドエフェクタ駆動源を関節部に設けてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の第１関節駆動源としてのＢ軸モータおよび第２関節駆動源としてのＴ軸モータを、共に、第２上腕部（アーム部）に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１関節駆動源および第２関節駆動源の両方を関節部に設けてもよいし、第１関節駆動源および第２関節駆動源の一方をアーム部に設けるとともに他方を関節部に設けてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明のエンドエフェクタ駆動源の一例として、サーボモータからなるθ軸モータを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンドエフェクタを動作させるための駆動源であれば、エンドエフェクタ駆動源がサーボモータ以外からなる駆動源であってもよい。この場合、回転駆動する駆動源に限らず、たとえばエアシリンダなどのように直線駆動する駆動源であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の関節部の一例として、Ｂ軸およびＴ軸の２軸で動作可能な手首関節部を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、単軸で動作する関節部であってもよいし、３軸以上の複数軸で動作する関節部であってもよい。

１、２０１、３０１ ロボット
２ ロボット制御装置（制御装置）
１５、１５ａ 手首関節部（関節部）
１６ 手先部（第２従動部）
１７ ハンド（エンドエフェクタ）
２１、２１ａ Ｂ軸モータ（第１関節駆動源）
２２、２２ａ Ｔ軸モータ（第２関節駆動源）
２３、２３ａ θ軸モータ（エンドエフェクタ駆動源）
１４２、２４２、３４２ 第２上腕部（アーム部）
２２５、３２５ Ｔ軸駆動部（第２駆動部）
２３５、３３５ θ軸駆動部（第１駆動部）
２３７、３３７ θ軸従動部（第１従動部）
３２０ａ 入力軸（第２従動部）

Claims (12)

1. アーム部と、
   前記アーム部の一方端部に設けられた関節部とを備え、
   前記アーム部または前記関節部の一方には、前記関節部を介して前記アーム部に取り付けられるエンドエフェクタを動作させるためのエンドエフェクタ駆動源が設けられている、ロボット。
2. 前記アーム部または前記関節部の一方には、前記関節部を動作させるための関節駆動源が設けられている、請求項１に記載のロボット。
3. 前記関節駆動源は、第１関節駆動源および第２関節駆動源を含み、
   前記エンドエフェクタ駆動源、前記第１関節駆動源および前記第２関節駆動源は、前記アーム部に設けられている、請求項２に記載のロボット。
4. 前記エンドエフェクタ駆動源による駆動力を前記エンドエフェクタに伝達する駆動伝達機構をさらに備え、
   前記駆動伝達機構の少なくとも一部は、前記関節部に設けられている、請求項３に記載のロボット。
5. 前記関節部には、前記駆動伝達機構の少なくとも一部に加えて、さらに、前記第１関節駆動源による駆動力により前記エンドエフェクタを第１軸回りに回動させる第１回動機構と、前記第２関節駆動源による駆動力により前記エンドエフェクタを第２軸回りに回動させる第２回動機構とが設けられている、請求項４に記載のロボット。
6. 前記駆動伝達機構は、少なくとも前記エンドエフェクタに接続される部分が前記関節部から露出するように設けられている、請求項４または５に記載のロボット。
7. 前記駆動伝達機構は、前記エンドエフェクタ駆動源側に設けられた第１駆動部と、前記第１駆動部により第３軸回りに回動される第１従動部とを含み、
   前記第２軸および前記第３軸は、共に、前記第１軸に対して略直交するとともに、前記第１回動機構により前記エンドエフェクタが前記第１軸回りに回動されることによって前記第２軸および前記第３軸が前記第１軸回りに回動され、
   前記第２回動機構は、前記第２関節駆動源側に設けられた第２駆動部と、前記第２駆動部により前記第２軸回りに回動される第２従動部とを含むとともに、前記第２従動部が前記第２軸回りに回動することにより前記エンドエフェクタを前記第２軸回りに回動させるように構成され、
   前記駆動伝達機構は、前記第１従動部が前記第３軸回りに回動することにより前記エンドエフェクタに前記エンドエフェクタ駆動源による駆動力を伝達するように構成されている、請求項５に記載のロボット。
8. 前記第２軸および前記第３軸は、互いに同軸上に配置されており、
   前記駆動伝達機構の第１従動部および前記第２回動機構の第２従動部は、前記第１従動部および前記第２従動部の一方が他方の内側に設けられることによって前記同軸回りに回動可能に構成されている、請求項７に記載のロボット。
9. 前記駆動伝達機構の第１駆動部は、前記第１軸回りに回動することにより前記第１従動部を前記第３軸回りに回動させるように構成され、
   前記第２回動機構の第２駆動部は、前記第１軸回りに回動することにより前記第２従動部を前記第２軸回りに回動させるように構成されている、請求項８に記載のロボット。
10. 前記エンドエフェクタ駆動源、前記第１関節駆動源および前記第２関節駆動源は、共通の制御装置により制御されるように構成されている、請求項３〜９のいずれか１項に記載のロボット。
11. 前記エンドエフェクタを６軸で移動させることが可能で、かつ、前記アーム部または前記関節部の一方に設けられた前記エンドエフェクタ駆動源による駆動力を前記エンドエフェクタに伝達可能な多軸ロボットである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロボット。
12. アーム部と、
    前記アーム部の一方端部に設けられた関節部と、
    前記関節部を介して前記アーム部に取り付けられるエンドエフェクタとを備え、
    前記アーム部または前記関節部の一方には、前記エンドエフェクタを動作させるためのエンドエフェクタ駆動源が設けられている、ロボット。

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