JP2014083623A

JP2014083623A - 水平多関節ロボットおよびロボット

Info

Publication number: JP2014083623A
Application number: JP2012233499A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ono; 政俊大野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: EP2724826A1; CN103770109B; JP6008112B2; US20140109712A1; US20160158944A1; US10363671B2; CN106113007A; CN103770109A; EP2724826B1; US9289898B2

Abstract

【課題】駆動時のダクトの振動を抑制しつつ、ダクトの設置スペースを小さくすることのできる水平多関節ロボットおよびロボットを提供すること。
【解決手段】水平多関節ロボット１００は、第１軸Ｊ１まわりに回動可能な第１継手１６２と、第１軸Ｊ１と平行であって第１軸Ｊ１と離間した第２軸Ｊ２まわりに回動可能な第２継手１６３と、第１、第２継手１６２、１６３に連結されるダクト１６４とを有している。第１継手１６２には第１軸Ｊ１に対して所定の角度をなす第１接続部１６２ｂが設けられ、第２継手１６３には第２軸Ｊ２に対して所定の角度をなす第２接続部１６３ｂが設けられている。ダクト１６４は、第１、第２端部１６４ａ、１６４ｂを有し、第１端部１６４ａは、第１接続部１６２ｂと接続し、第２端部１６４ｂは、第２接続部１６３ｂと接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、水平多関節ロボットおよびロボットに関する。

従来から、特許文献１に示されているような水平多関節ロボット（スカラロボット）が知られている。特許文献１に記載の水平多関節ロボットは、基台と、基台に対して回動可動に取り付けられた第１アームと、第１アームに対して回動可能な取り付けられた第２アームと、第２アームに取り付けられた作業ヘッドと、一方側が基台に取り付けられ、他方側が第２アームに取り付けられたハーネス（ダクト）とを有している。また、ハーネス内には、第２アーム駆動用モーターや、作業ヘッド駆動用モーターに接続される配線、配管が収容されている。このような特許文献１の水平多関節ロボットでは、例えば、次のような２つの問題点がある。

第１に、水平多関節ロボットの駆動によってハーネスが振れ、不要な振動が発生するという問題がある。具体的には、特許文献１の水平多関節ロボットでは、ハーネスの基台側の付け根が第１アームの軸からずれており、ハーネスの第２アーム側の付け根が第２アームの軸からずれている。そのため、第１、第２アームが回動すると、ハーネスの両付け根の離間距離が変化し、当該変化によってハーネスが変形して不要に振動する。また、第１、第２アームの回動によってハーネスが捩じれて不要に振動する。このように、ハーネスが不要に振動することにより、水平多関節ロボットの振動性が悪化する（所定の大きさの振動に収まるまでの時間が増大する）。
第２に、水平多関節ロボットの大型化を招くという問題がある。具体的には、ハーネスの両端が第１、第２アームの軸と一致するように真上に延びているため、ハーネスの高さが高くなってしまう。そのため、ハーネスを配置するスペースが大きくなってしまい、水平多関節ロボットが大型化する。

特開２００９−２２６５６７号公報

本発明の目的は、駆動時のダクトの振動を抑制しつつ、ダクトの設置スペースを小さくすることのできる水平多関節ロボットおよびロボットを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の水平多関節ロボットは、第１軸まわりに回動可能な第１継手と、
前記第１軸と平行であって前記第１軸と離間した第２軸まわりに回動可能な第２継手と、
前記第１継手および前記第２継手に連結されるダクトと、を有し、
前記第１継手には前記第１軸に対して所定の角度をなす第１接続部が設けられ、
前記第２継手には前記第２軸に対して所定の角度をなす第２接続部が設けられ、
前記ダクトは、第１端部および第２端部を有し、前記第１端部は、前記第１接続部と接続し、前記第２端部は、前記第２接続部と接続することを特徴とする。
これにより、駆動時のダクトの振動を抑制しつつ、ダクトの設置スペースを小さくすることのできる水平多関節ロボットが得られる。

本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１接続部は、前記第２軸側に傾斜し、
前記第２接続部は、前記第１軸側に傾斜していることが好ましい。
これにより、ダクトの全長を抑えることができるとともに、ダクトの曲率を小さく抑えることができる。そのため、第１、第２アームの駆動時のダクトの振動時またはその駆動を停止した際のダクトの振動を防止または抑制することができる。

本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１継手のダクト接続部と前記第２継手のダクト接続部は、前記第１軸および前記第２軸を法線とする同一面内に設けられていることが好ましい。
これにより、ダクトの曲率を軸方向に沿ってほぼ一定とすることができる。すなわち、ダクトの所定箇所への曲げ応力の集中を防止または抑制することができる。

本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１接続部の中心軸を第３軸とし、前記第２接続部の中心軸を第４軸とすると、
前記第３軸と前記第１軸とのなす角をθ１とし、前記第４軸と前記第２軸とのなす角をθ２としたとき、θ１＝θ２なる関係を満足することが好ましい。
これにより、ダクトの曲率を軸方向に沿ってほぼ一定とすることができる。すなわち、ダクトの所定箇所への曲げ応力の集中を防止または抑制することができる。

本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１接続部の中心軸を第３軸とし、前記第２接続部の中心軸を第４軸とすると、
前記第３軸と前記第１軸とのなす角をθ１とし、前記第４軸と前記第２軸とのなす角をθ２としたとき、前記θ１および前記θ２は、それぞれ、１０°以上、６０°以下であることが好ましい。
これにより、ダクトの最大高さを抑えつつ、第１、第２継手の過度な湾曲を抑制することができる。そのため、第１、第２継手内での配線の曲率を小さくすることができ、配線に加わる曲げ応力を低減することができる。
本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１継手および前記第２継手は、同じ形状および大きさであることが好ましい。
これにより、装置設計が簡単となる。

本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１接続部の中心軸を第３軸とし、前記第２接続部の中心軸を第４軸とすると、
前記ダクトは、前記第３軸と前記第４軸との両軸を接線とする円に沿って延在していることが好ましい。
これにより、実質的にダクトの全域に等しい曲げ応力が加わるため、ダクトの所定箇所への局所的な応力集中をより確実に防止することができる。

本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１軸と前記第２軸との離間距離をＬとする場合、
前記ダクトの平均曲率半径Ｒは、０．６Ｌ≦Ｒ≦Ｌなる関係を満足することが好ましい。
これにより、ダクトの過度な湾曲が抑えられる。そのため、ダクトに必要な曲げ強度を低くすることができ、例えば、薄肉化等のダクトの軽量化を図ることができる。
本発明の水平多関節ロボットでは、前記第１軸と前記第２軸の離間距離をＬとする場合、１００ｍｍ≦Ｌ≦２０００ｍｍなる関係を満足することが好ましい。
これにより、ダクトの全長を抑えつつ、さらに、ダクトの曲率を小さくすることができる。また、ダクトを効果的に軽量化することができる。

本発明のロボットは、基台と、
前記基台に連結され、前記基台に対して第１軸まわりに回動可能な第１アームと、
前記第１アームに連結され、前記第１アームに対して、前記第１軸と平行であって前記第１軸と離間した第２軸まわりに回動可能な第２アームと、
内部に配線を収容し、前記第２アームから前記基台まで前記配線を引き回す配線引き回し部と、を有し、
前記配線引き回し部は、
前記基台から突出し、前記第１軸と交わるように設けられたダクト支持部と、
前記ダクト支持部に接続され、前記ダクト支持部に対して前記第１軸まわりに回動可能な第１継手と、
前記第２アームに接続され、前記第２アームに対して前記第２軸まわりに回動可能な第２継手と、
前記第１継手および前記第２継手に連結されるダクトと、を有し、
前記第１継手には前記第１軸に対して所定の角度をなす第１接続部が設けられ、
前記第２継手には前記第２軸に対して所定の角度をなす第２接続部が設けられ、
前記ダクトは、第１端部および第２端部を有し、前記第１端部は、前記第１接続部と接続し、前記第２端部は、前記第２接続部と接続することを特徴とする。
これにより、駆動時のダクトの振動を抑制しつつ、ダクトの設置スペースを小さくすることのできるロボットが得られる。

本発明の水平多関節ロボットの好適な実施形態を示す平面図である。図１に示す水平多関節ロボットが有する配線引き回し部の拡大断面図である。本発明のロボットの好適な実施形態を示す斜視図である。図３に示すロボットが有する第１配線引き回し部を示す平面図である。図３に示すロボットが有する第２配線引き回し部を示す平面図である。

以下、本発明の水平多関節ロボットおよびロボットを図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
−水平多関節ロボット−
まず、本発明の水平多関節ロボットについて説明する。
図１は、本発明の水平多関節ロボットの好適な実施形態を示す平面図、図２は、図１に示す水平多関節ロボットが有する配線引き回し部の拡大断面図である。

図１に示すように、水平多関節ロボット（スカラロボット：本発明の水平多関節ロボット）１００は、基台１１０と、第１アーム１２０と、第２アーム１３０と、作業ヘッド１４０と、エンドエフェクター１５０と、配線引き回し部１６０とを有している。なお、水平多関節ロボット１００は、本発明の水平多関節ロボットの代表例であるが、本発明のロボットにも属するものである。

基台１１０は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台１１０の上端部には第１アーム１２０が連結している。第１アーム１２０は、基台１１０に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｊ１まわりに回動可能となっている。
基台１１０内には、第１アーム１２０を回動させる第１モーター１１１と、第１減速機１１２とが設置されている。第１減速機１１２の入力軸は、第１モーター１１１の回転軸に連結され、第１減速機１１２の出力軸は、第１アーム１２０に連結されている。そのため、第１モーター１１１が駆動し、その駆動力が第１減速機１１２を介して第１アーム１２０に伝達されると、第１アーム１２０が基台１１０に対して第１軸Ｊ１まわりに水平面内で回動する。また、第１モーター１１１には、第１モーター１１１の回転量に応じたパルス信号を出力する第１エンコーダー１１３が設けられており、第１エンコーダー１１３からのパルス信号によって、基台１１０に対する第１アーム１２０の駆動（回動量）が検出できるようになっている。

第１アーム１２０の先端部には、第２アーム１３０が連結している。第２アーム１３０は、第１アーム１２０に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｊ２まわりに回動可能となっている。
第２アーム１３０内には、第２アーム１３０を回動させる第２モーター１３１と、第２減速機１３２とが設置されている。第２減速機１３２の入力軸は、第２モーター１３１の回転軸に連結され、第２減速機１３２の出力軸は、第１アーム１２０に連結固定されている。そのため、第２モーター１３１が駆動し、その駆動力が第２減速機１３２を介して第１アーム１２０に伝達されると、第２アーム１３０が第１アーム１２０に対して第２軸Ｊ２まわりに水平面内で回動する。また、第２モーター１３１には、第２モーター１３１の回転量に応じたパルス信号を出力する第２エンコーダー１３３が設けられており、第２エンコーダー１３３からのパルス信号によって、第１アーム１２０に対する第２アーム１３０の駆動（回動量）が検出できるようになっている。

第２アーム１３０の先端部には、作業ヘッド１４０が配置されている。作業ヘッド１４０は、第２アーム１３０の先端部に同軸的に配置されたスプラインナット１４１およびボールネジナット１４２と、スプラインナット１４１およびボールネジナット１４２に挿通されたスプラインシャフト１４３とを有している。スプラインシャフト１４３は、第２アーム１３０に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。

第２アーム１３０内には、回転モーター１４４と、昇降モーター１４５とが配置されている。回転モーター１４４の駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナット１４１に伝達され、スプラインナット１４１が正逆回転すると、スプラインシャフト１４３が鉛直方向に沿う軸Ｊ５まわりに正逆回転する。回転モーター１４４には、回転モーター１４４の回転量に応じたパルス信号を出力する第３エンコーダー１４６が設けられており、第３エンコーダー１４６からのパルス信号によって、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４３の回転量が検出できるようになっている。

一方、昇降モーター１４５の駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナット１４２に伝達され、ボールネジナット１４２が正逆回転すると、スプラインシャフト１４３が上下に移動する。昇降モーター１４５には、昇降モーター１４５の回転量に応じたパルス信号を出力する第４エンコーダー１４７が設けられており、第４エンコーダー１４７からのパルス信号によって、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４３の移動量が検出できるようになっている。
スプラインシャフト１４３の先端部（下端部）には、エンドエフェクター１５０が連結されている。エンドエフェクター１５０としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するものなどが挙げられる。

第２アーム１３０内に配置された各電子部品（例えば、第２モーター１３１、回転モーター１４４、昇降モーター１４５、第２、第３、第４エンコーダー１３３、１４６、１４７等）に接続される複数の配線１７０は、第２アーム１３０と基台１１０とを連結する管状の配線引き回し部１６０内を通って基台１１０内まで引き回されている。さらに、複数の配線１７０は、基台１１０内でまとめられることによって、第１モーター１１１および第１エンコーダー１１３に接続される配線とともに、基台１１０の外部に設置され、水平多関節ロボット１００を統括制御する図示しない制御装置まで引き回される。

このように、第２アーム１３０内の各電子部品の配線１７０を、配線引き回し部１６０を介して基台１１０内まで引き回すことにより、基台１１０、第１アーム１２０および第２アーム１３０の内部に配線１７０を引き回すためのスペースを確保する必要が無くなる。また、第２アーム１３０から第１アーム１２０に配線１７０を引き回すために、例えば、第２モーター１３１や第２減速機１３２を中空とする必要がなくなり、第２モーター１３１や第２減速機１３２の大型化が抑制される。同様に、第１アーム１２０から基台１１０に配線１７０を引き回すために、例えば、第１モーター１１１や第１減速機１１２を中空とする必要がなくなり、第１モーター１１１や第１減速機１１２の大型化が抑制される。そのため、基台１１０、第１アーム１２０および第２アーム１３０の小型化を図ることができる。また、基台１１０、第１アーム１２０、第２アーム１３０の総重量（内部の各機器を含めた重量）を抑えることができる。そのため、水平多関節ロボット１００の小型化および低重量化を図ることができる。

図１および図２に示すように、配線引き回し部１６０は、ダクト支持部１６１と、第１継手１６２と、第２継手１６３と、ダクト１６４とを有している。これらは、基台１１０側から、ダクト支持部１６１、第１継手１６２、ダクト１６４、第２継手１６３の順に連結されており、配線引き回し部１６０の内部には、基台１１０と第２アーム１３０の内部同士を連結する配線挿通孔が形成されている。すなわち、ダクト支持部１６１、第１継手１６２、第２継手１６３およびダクト１６４は、それぞれ、管状をなし、各々の内部空間が直列状に連通している。
ダクト支持部１６１は、基台１１０の側面の後方部から突出し、緩やかに湾曲しながら基台１１０の上方まで延在している。また、ダクト支持部１６１は、その先端部が第２アーム１３０と同程度の高さとなるように配置されている。このダクト支持部１６１は、硬質であって、実質的に可撓変形しない。

第１継手１６２は、ダクト支持部１６１の先端部に連結、軸受されており、ダクト支持部１６１に対して第１軸Ｊ１まわりに回動可能となっている。一方、第２継手１６３は、第２アーム１３０の基端部かつ上端部に連結、軸受されており、第２アーム１３０に対して第２軸Ｊ２まわりに回動可能となっている。
このように、水平多関節ロボット１００では、第１継手１６２の軸が第１アーム１２０の軸と一致し、第２継手１６３の軸が第２アーム１３０の軸と一致している。そのため、第１、第２アーム１２０、１３０がそれぞれどのように駆動しても、第１、第２継手１６２、１６３の軸同士の離間距離が一定に保たれる。したがって、第１、第２継手１６２、１６３に連結されたダクト１６４の変形（伸長、収縮）が防止または抑制される。その結果、第１、第２アーム１２０、１３０の駆動時またはその駆動を停止した際のダクト１６４の振動を防止または抑制することができ、その分、第２アーム１３０の振動を小さくすることができる。

第１継手１６２は、延在方向の途中で屈曲または湾曲している。そのため、第１継手１６２は、ダクト支持部１６１に接続されているダクト支持部接続部１６２ａと、ダクト１６４と接続されているダクト接続部（第１接続部）１６２ｂと、ダクト支持部接続部１６２ａとダクト接続部１６２ｂとの間に位置し、これらを所定角度で接続する湾曲部１６２ｃとを有していると言える。ダクト支持部接続部１６２ａは、鉛直方向に沿って設けられ、その中心軸が第１軸Ｊ１と一致している。一方、ダクト接続部１６２ｂは、その中心軸（第３軸）Ｊ３のダクト１６４と重なる部分が第１軸Ｊ１に対して第２継手１６３側に傾斜して設けられている。

第２継手１６３は、第１継手１６２と同じ形状および大きさである。すなわち、第２継手１６３は、延在方向の途中で屈曲または湾曲し、第２アーム１３０に接続されているアーム接続部１６３ａと、ダクト１６４と接続されているダクト接続部（第２接続部）１６３ｂと、アーム接続部１６３ａとダクト接続部１６３ｂとの間に位置し、これらを所定角度で接続する湾曲部１６３ｃとを有している。アーム接続部１６３ａは、鉛直方向に沿って設けられ、その中心軸が第２軸Ｊ２と一致している。一方、ダクト接続部１６３ｂは、その中心軸（第４軸）Ｊ４のダクト１６４と重なる部分が第２軸Ｊ２に対して第１継手１６２側に傾斜して設けられている。

前述したように、第２継手１６３を第１継手１６２と同じ形状および大きさとすることにより、第１、第２継手１６２、１６３を供用することができ、水平多関節ロボット１００の設計が容易となる。具体的には、簡単に、後述するθ１、θ２を同じ角度にすることができ、また、後述するように、簡単に、第１、第２継手１６２、１６３を同じ高さに配置することができる。

また、前述したように、ダクト接続部１６２ｂを第２軸Ｊ２側に傾斜させ、ダクト接続部１６３ｂを第１軸Ｊ１側に傾斜させることによって、ダクト１６４の全長を抑えることができるとともに、ダクトの曲率を小さく抑えることができる。そのため、第１、第２アーム１２０、１３０の駆動時のダクト１６４の振動時またはその駆動を停止した際のダクト１６４の振動を防止または抑制することができる。

ダクト１６４は、可撓性を有しており、両端、すなわち、第１端部１６４ａおよび第２端部１６４ｂを有している。第１端部１６４ａは、第１継手１６２のダクト接続部１６２ｂに接続され、第２端部１６４ｂは、第２継手１６３のダクト接続部１６３ｂに接続されている。
ダクト１６４は、自然状態で直線状であり、曲げ変形した状態で第１、第２継手１６２、１６３に接続されている。前述のように、第１、第２継手１６２、１６３のダクト接続部１６２ｂ、１６３ｂは、第１、第２軸Ｊ１、Ｊ２に対して傾斜しているため、ダクト１６４の上方への突出を抑えることができる（図１中の最大高さＴを低く抑えることができる）。そのため、ダクト１６４の設置スペースが小さくかつ低く済み、水平多関節ロボット１００の小型化を図ることができる。また、上方への突出を抑えることができる分、ダクト１６４の全長を抑えることもできる。そのため、第１、第２アーム１２０、１３０の駆動時のダクト１６４の振動時またはその駆動を停止した際のダクト１６４の振動を防止または抑制することができる。
なお、最大高さＴとしては、低いほど好ましいが、例えば、スプラインシャフト１４３の上端の最高到達高さ（スプラインシャフト１４３が最も上方に位置している状態での上端の高さ）よりも低いのが好ましい。このような高さとすることにより、水平多関節ロボット１００の小型化を確実に図ることができる。

また、ダクト１６４の中心軸の平均曲率半径Ｒとしては、特に限定されないが、第１軸Ｊ１と第２軸Ｊ２との離間距離をＬとすると、０．６Ｌ≦Ｒ≦Ｌなる関係を満足することが好ましい。このような平均曲率半径Ｒとすることによって、ダクト１６４の過度な湾曲が抑えられる。そのため、ダクト１６４に必要な曲げ強度を低くすることができ、例えば、薄肉化等のダクト１６４の軽量化を図ることができる。

また、第１、第２軸Ｊ１、Ｊ２の離間距離Ｌとしては、特に限定されないが、１００ｍｍ≦Ｌ≦２０００ｍｍなる関係を満足するのが好ましい。このような離間距離Ｌとすることにより、ダクト１６４の全長を抑えつつ、さらに、ダクト１６４の曲率を小さくすることができる。したがって、ダクト１６４を効果的に軽量化することができ、第１、第２アーム１２０、１３０の駆動時のダクト１６４の振動時またはその駆動を停止した際のダクト１６４の振動をより効果的に防止または抑制することができる。

ここで、ダクト接続部１６２ｂの中心軸（第３軸）Ｊ３と第１軸Ｊ１とのなす角θ１およびダクト接続部１６３ｂの中心軸（第４軸）Ｊ４と第２軸Ｊ２とのなす角θ２（＝θ１）は、それぞれ、１０°≦θ１、θ２≦６０°なる関係を満足するのが好ましく、２０°≦θ１、θ２≦４０°なる関係を満足するのがより好ましい。θ１、θ２をこのような範囲とすることによって、ダクト１６４の最大高さＴを抑えつつ、第１、第２継手１６２、１６３の過度な湾曲を抑制することができる。そのため、第１、第２継手１６２、１６３の湾曲部１６２ｃ、１６３ｃでの配線１７０の曲率を小さくすることができ、配線１７０に加わる曲げ応力を低減することができる。また、加わる曲げ応力が小さくなる分、配線１７０に必要な強度が低くなるため、配線１７０の細径化、および、細径化による低重量化を図ることもできる。
さらには、ダクト１６４の曲率を小さくすることができるため、ダクト１６４に加わる曲げ応力を低減することができる。また、加わる曲げ応力が小さくなる分、ダクト１６４に必要な強度が低くなるため、ダクト１６４の薄肉化、および、薄肉化による低重量化を図ることもできる。

なお、θ１、θ２が上記下限値未満であると、第１、第２軸Ｊ１、Ｊ２の離間距離Ｌが短い場合に、ダクト１６４の曲率が大きくなり、例えば、ダクト１６４の厚肉化などのダクト１６４の強度を高める処理が必要となる場合がある。反対に、θ１、θ２が上記上限値を超えると、第１、第２継手１６２、１６３の湾曲部１６２ｃ、１６３ｃでの配線１７０の曲率が小さくなり、例えば被覆層を厚くするなどの配線１７０の強度を高める処理が必要となる場合がある。

また、本実施形態では、第１、第２継手１６２、１６３のダクト接続部１６２ｂ、１６３ｂが同じ高さに配置されている。言い換えれば、ダクト接続部１６２ｂ、１６３ｂは、第１、第２軸Ｊ１、Ｊ２を法線とする同一平面内に設けられている。さらに、前述したように、ダクト接続部１６２ｂ、１６３ｂの傾き（θ１、θ２）が等しい。そのため、ダクト１６４の曲率を軸方向に沿ってほぼ一定とすることができ、ダクト１６４の所定箇所への曲げ応力の集中を防止または抑制することができる。応力集中した箇所は、振動の起点となり易いため、応力集中を防止または抑制することにより、第１、第２アーム１２０、１３０の駆動時または停止した際のダクト１６４の振動をより効果的に防止または抑制することができる。また、ダクト１６４に必要な強度が低くなるため、ダクト１６４の薄肉化、および、薄肉化による低重量化を図ることができる。

ダクト１６４（第１、第２継手１６２、１６３と重なっている部分を除く部分）は、その中心軸が、ダクト接続部１６２ｂの中心軸Ｊ３とダクト接続部１６３ｂの中心軸Ｊ４の両中心軸を接線とする円（円周）に沿って延在するのが好ましい。このような湾曲状態であれば、実質的にダクト１６４の全域に等しい曲げ応力が加わっているため、ダクト１６４の所定箇所への局所的な応力集中をより確実に防止することができる。そのため、第１、第２アーム１２０、１３０の駆動時または停止した際のダクト１６４の振動をより確実に防止または抑制することができる。

特に、本実施形態では、第１、第２継手１６２、１６３が同じ形状および大きさであるため、例えば、第１、第２継手１６２、１６３の設置高さを揃えることによって、簡単に、ダクト接続部１６２ｂ、１６３ｂ同士を同じ高さに配置することができる。このように、第１、第２継手１６２、１６３が同じ形状および大きさとすることにより、部品の共通化を図ることができ、水平多関節ロボット１００の製造コストを抑えることができるとともに、水平多関節ロボット１００の設計が容易となる。
以上、水平多関節ロボット１００について説明した。

本実施形態では、ダクト１６４が可撓性を有しているが、ダクト１６４は、硬質であってもよい。前述したように、第１、第２アーム１２０、１３０がどのように駆動しても、ダクト１６４は、実質的に変形しない。そのため、ダクト１６４を硬質としても、水平多関節ロボット１００の駆動に影響はない。ダクト１６４を硬質なものとする場合、例えば、ダクト１６４を、耐環境性を有する金属材料で構成するのが好ましい。これにより、特殊環境下で使用するのに適した水平多関節ロボット１００となる。

−ロボット−
次に、本発明のロボットについて説明する。
図３は、本発明のロボットの好適な実施形態を示す斜視図、図４は、図３に示すロボットが有する第１配線引き回し部を示す平面図、図５は、図３に示すロボットが有する第２配線引き回し部を示す平面図である。

図３に示すロボット３００は、基台３１０と、４本のアーム３２０、３３０、３４０、３５０と、リスト３６０とを備え、これらが順に連結された垂直多関節（６軸）ロボットである。
基台３１０は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。このような基台３１０の上端部にはアーム３２０が水平方向に対して傾斜した姿勢で連結しており、アーム３２０は、基台３１０に対して鉛直方向に沿う軸Ｊ６まわりに回動可能となっている。

また、基台３１０内には、アーム３２０を回動させる第１モーター３１１と、第１減速機３１２とが設置されている。図示しないが、第１減速機３１２の入力軸は、第１モーター３１１の回転軸に連結されており、第１減速機３１２の出力軸は、アーム３２０に連結されている。そのため、第１モーター３１１が駆動し、その駆動力が第１減速機３１２を介してアーム３２０に伝達されると、アーム３２０が基台３１０に対して軸Ｊ６まわりに水平面内で回動する。また、第１モーター３１１には、第１モーター３１１の回転量に応じたパルス信号を出力する第１エンコーダー３１３が設けられており、第１エンコーダー３１３からのパルス信号によって、基台３１０に対するアーム３２０の回動量が検出できるようになっている。

アーム３２０の先端部には、アーム３３０が連結しており、アーム３３０は、アーム３２０に対して水平方向に沿う軸Ｊ７まわりに回動可能となっている。
アーム３３０内には、アーム３３０をアーム３２０に対して回動させる第２モーター３３１と、第２減速機３３２とが設置されている。図示しないが、第２減速機３３２の入力軸は、第２モーター３３１の回転軸に連結されており、第２減速機３３２の出力軸は、アーム３２０に連結固定されている。そのため、第２モーター３３１が駆動し、その駆動力が第２減速機３３２を介してアーム３２０に伝達されると、アーム３３０がアーム３２０に対して軸Ｊ７まわりに回動する。また、第２モーター３３１には、第２モーター３３１の回転量に応じたパルス信号を出力する第２エンコーダー３３３が設けられており、第２エンコーダー３３３からのパルス信号によって、アーム３２０に対するアーム３３０の駆動（回動量）が検出できるようになっている。

アーム３３０の先端部には、アーム３４０が連結しており、アーム３４０は、アーム３３０に対して水平方向に沿う軸Ｊ８まわりに回動可能となっている。
アーム３４０内には、アーム３４０をアーム３３０に対して回動させる第３モーター３４１と、第３減速機３４２とが設置されている。図示しないが、第３減速機３４２の入力軸は、第３モーター３４１の回転軸に連結されており、第３減速機３４２の出力軸は、アーム３３０に連結固定されている。そのため、第３モーター３４１が駆動し、その駆動力が第３減速機３４２を介してアーム３３０に伝達されると、アーム３４０がアーム３３０に対して軸Ｊ８まわりに回動する。また、第３モーター３４１には、第３モーター３４１の回転量に応じたパルス信号を出力する第３エンコーダー３４３が設けられており、第３エンコーダー３４３からのパルス信号によって、アーム３３０に対するアーム３４０の駆動（回動量）が検出できるようになっている。

アーム３４０の先端部には、アーム３５０が連結しており、アーム３５０は、アーム３４０に対してアーム３４０の中心軸に沿う軸Ｊ９まわりに回動可能となっている。
アーム３５０内には、アーム３５０をアーム３４０に対して回動させる第４モーター３５１と、第４減速機３５２とが設置されている。第４減速機３５２の入力軸は、第４モーター３５１の回転軸に連結されており、第４減速機３５２の出力軸は、アーム３４０に連結固定されている。そのため、第４モーター３５１が駆動し、その駆動力が第４減速機３５２を介してアーム３４０に伝達されると、アーム３５０がアーム３４０に対して軸Ｊ９まわりに回動する。また、第４モーター３５１には、第４モーター３５１の回転量に応じたパルス信号を出力する第４エンコーダー３５３が設けられており、第４エンコーダー３５３からのパルス信号によって、アーム３４０に対するアーム３５０の駆動（回動量）が検出できるようになっている。

アーム３５０の先端部には、リスト３６０が連結している。リスト３６０は、アーム３５０に連結されたリング状の支持リングと、支持リングの先端部に支持された円筒状のリスト本体とを有している。リスト本体の先端面は、平坦な面となっており、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するマニピュレーターが装着される装着面となる。
支持リングは、アーム３５０に対して水平方向に沿う軸Ｊ１０まわりに回動可能となっている。また、リスト本体は、支持リングに対してリスト本体の中心軸に沿う軸Ｊ１１まわりに回動可能となっている。

アーム３５０内には、支持リングをアーム３５０に対して回動させる第５モーター３５４と、リスト本体を支持リングに対して回動させる第６モーター３５５とが配置されている。第５、第６モーター３５４、３５５の駆動力は、それぞれ、図示しない駆動力伝達機構によって支持リング、リスト本体に伝達される。第５モーター３５４には、第５モーター３５４の回転量に応じたパルス信号を出力する第５エンコーダー３５６が設けられており、第５エンコーダー３５６からのパルス信号によって、アーム３５０に対する支持リングの回動量が検出できるようになっている。また、第６モーター３５５には、第６モーター３５５の回転量に応じたパルス信号を出力する第６エンコーダー３５７が設けられており、第６エンコーダー３５７からのパルス信号によって、支持リングに対するリング本体の回動量が検出できるようになっている。

アーム３４０、３５０内に配置された各電子部品（例えば、第３、第４、第５、第６モーター３４１、３５１、３５４、３５５、第３、第４、第５、第６エンコーダー３４３、３５３、３５６、３５７等）に接続される複数の配線３７０は、アーム３４０とアーム３３０とを連結する管状の第１配線引き回し部３８０内を通ってアーム３４０内まで引き回されており、さらに、アーム３３０とアーム３２０とを連結する管状の第２配線引き回し部３９０内を通ってアーム３２０内まで引き回されている。さらに、複数の配線３７０は、アーム３２０内でまとめられることによって、第２モーター３３１および第２エンコーダー３３３に接続される配線とともに、基台３１０まで引き回され、基台３１０内でまとめられることによって、第１モーター３１１および第１エンコーダー３１３に接続される配線とともに、基台３１０の外部に設置され、ロボット３００を統括制御する図示しない制御装置まで引き回される。

このように、アーム３４０、３５０内の各電子部品の配線３７０を、第１、第２配線引き回し部３８０、３９０を介して基台３１０内まで引き回すことによって、アーム３２０、３３０の内部に配線３７０を引き回すためのスペースを大きく確保する必要が無くなる。そのため、前述した水平多関節ロボット１００と同様に、ロボット３００の小型化および低重量化を図ることができる。

図４に示すように、第１配線引き回し部３８０は、第１継手３８２と、第２継手３８３と、ダクト３８４とを有している。これらは、アーム３３０側から、第１継手３８２、ダクト３８４、第２継手３８３の順に連結されており、第１配線引き回し部３８０の内部には、アーム３３０と第２アーム３４０の内部同士を連結する配線挿通孔（図示せず）が形成されている。すなわち、第１継手３８２、第２継手３８３およびダクト３８４は、それぞれ、管状をなし、各々の内部空間が直列状に連通している。

第１継手３８２は、アーム３３０に軸受されており、アーム３３０に対して軸Ｊ１２まわりに回動可能となっている。一方、第２継手３８３は、アーム３４０に軸受されており、アーム３４０に対して軸Ｊ８まわりに回動可能となっている。軸Ｊ１２は、軸Ｊ８と平行な軸である。そのため、アーム３３０に対してアーム３４０がどのように駆動しても、第１、第２継手３８２、３８３の軸同士の離間距離が一定に保たれる。したがって、第１、第２継手３８２、３８３に両端部が接続されたダクト３８４の変形（伸長、収縮）が防止または抑制される。その結果、アーム３４０の駆動時またはその駆動を停止した際のダクト３８４の振動を防止または抑制することができる。

なお、第１継手３８２、第２継手３８３およびダクト３８４は、それぞれ、前述した水平多関節ロボット１００の第１継手１６２、第２継手１６３およびダクト１６４と同様の構成であるため、その説明を省略する。また、第１配線引き回し部３８０で言えば、アーム３３０、アーム３４０、軸Ｊ１２および軸Ｊ８が、それぞれ、特許請求の範囲の記載中の第１アーム、第２アーム、第１軸および第２軸に相当する。

図５に示すように、第２配線引き回し部３９０は、第１継手３９２と、第２継手３９３と、ダクト３９４とを有している。これらは、アーム３２０側から、第１継手３９２、ダクト３９４、第２継手３９３の順に連結されており、第２配線引き回し部３９０の内部には、アーム３２０と第２アーム３３０の内部同士を連結する配線挿通孔（図示せず）が形成されている。すなわち、第１継手３９２、第２継手３９３およびダクト３９４は、それぞれ、管状をなし、各々の内部空間が直列状に連通している。

第１継手３９２は、アーム３２０に軸受されており、アーム３２０に対して軸Ｊ１３まわりに回動可能となっている。一方、第２継手３９３は、アーム３３０に軸受されており、アーム３３０に対して軸Ｊ７まわりに回動可能となっている。軸Ｊ１３は、軸Ｊ７と平行な軸である。そのため、アーム３２０に対してアーム３３０がどのように駆動しても、第１、第２継手３９２、３９３の軸同士の離間距離が一定に保たれる。したがって、第１、第２継手３９２、３９３に両端部が接続されたダクト３９４の変形（伸長、収縮）が防止または抑制される。その結果、アーム３３０の駆動時またはその駆動を停止した際のダクト３９４の振動を防止または抑制することができる。

なお、第１継手３９２、第２継手３９３およびダクト３９４は、それぞれ、第１継手３８２、第２継手３８３およびダクト３８４と同様の構成であるため、その説明を省略する。また、第２配線引き回し部３９０で言えば、アーム３２０、アーム３３０、軸Ｊ１３および軸Ｊ７が、それぞれ、特許請求の範囲の記載中の第１アーム、第２アーム、第１軸および第２軸に相当する。
以上、ロボット３００について説明した。

以上、水平多関節ロボットおよびロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１００…水平多関節ロボット１１０…基台１１１…第１モーター１１２…第１減速機１１３…第１エンコーダー１２０…第１アーム１３０…第２アーム１３１…第２モーター１３２…第２減速機１３３…第２エンコーダー１４０…作業ヘッド１４１…スプラインナット１４２…ボールネジナット１４３…スプラインシャフト１４４…回転モーター１４５…昇降モーター１４６…第３エンコーダー１４７…第４エンコーダー１５０…エンドエフェクター１６０…配線引き回し部１６１…ダクト支持部１６２…第１継手１６２ａ…ダクト支持部接続部１６２ｂ…ダクト接続部１６２ｃ…湾曲部１６３…第２継手１６３ａ…アーム接続部１６３ｂ…ダクト接続部１６３ｃ…湾曲部１６４…ダクト１６４ａ…第１端部１６４ｂ…第２端部１６４’…中心軸１７０…配線３００…ロボット３１０…基台３１１…第１モーター３１２…第１減速機３１３…第１エンコーダー３２０…アーム３３０…アーム３３１…第２モーター３３２…第２減速機３３３…第２エンコーダー３４０…アーム３４１…第３モーター３４２…第３減速機３４３…第３エンコーダー３５０…アーム３５１…第４モーター３５２…第４減速機３５３…第４エンコーダー３５４…第５モーター３５５…第６モーター３５６…第５エンコーダー３５７…第６エンコーダー３６０…リスト３７０…配線３８０…第１配線引き回し部３８２…第１継手３８３…第２継手３８４…ダクト３９０…第２配線引き回し部３９２…第１継手３９３…第２継手３９４…ダクトＪ１〜Ｊ１３…軸Ｌ…離間距離

Claims

第１軸まわりに回動可能な第１継手と、
前記第１軸と平行であって前記第１軸と離間した第２軸まわりに回動可能な第２継手と、
前記第１継手および前記第２継手に連結されるダクトと、を有し、
前記第１継手には前記第１軸に対して所定の角度をなす第１接続部が設けられ、
前記第２継手には前記第２軸に対して所定の角度をなす第２接続部が設けられ、
前記ダクトは、第１端部および第２端部を有し、前記第１端部は、前記第１接続部と接続し、前記第２端部は、前記第２接続部と接続することを特徴とする水平多関節ロボット。
前記第１接続部は、前記第２軸側に傾斜し、
前記第２接続部は、前記第１軸側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の水平多関節ロボット。
前記第１継手のダクト接続部と前記第２継手のダクト接続部は、前記第１軸および前記第２軸を法線とする同一面内に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の水平多関節ロボット。
前記第１接続部の中心軸を第３軸とし、前記第２接続部の中心軸を第４軸とすると、
前記第３軸と前記第１軸とのなす角をθ１とし、前記第４軸と前記第２軸とのなす角をθ２としたとき、θ１＝θ２なる関係を満足することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。
前記第１接続部の中心軸を第３軸とし、前記第２接続部の中心軸を第４軸とすると、
前記第３軸と前記第１軸とのなす角をθ１とし、前記第４軸と前記第２軸とのなす角をθ２としたとき、前記θ１および前記θ２は、それぞれ、１０°以上、６０°以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。
前記第１継手および前記第２継手は、同じ形状および大きさであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。
前記第１接続部の中心軸を第３軸とし、前記第２接続部の中心軸を第４軸とすると、
前記ダクトは、前記第３軸と前記第４軸との両軸を接線とする円に沿って延在していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。
前記第１軸と前記第２軸との離間距離をＬとする場合、
前記ダクトの平均曲率半径Ｒは、０．６Ｌ≦Ｒ≦Ｌなる関係を満足することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。
前記第１軸と前記第２軸の離間距離をＬとする場合、１００ｍｍ≦Ｌ≦２０００ｍｍなる関係を満足することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。
基台と、
前記基台に連結され、前記基台に対して第１軸まわりに回動可能な第１アームと、
前記第１アームに連結され、前記第１アームに対して、前記第１軸と平行であって前記第１軸と離間した第２軸まわりに回動可能な第２アームと、
内部に配線を収容し、前記第２アームから前記基台まで前記配線を引き回す配線引き回し部と、を有し、
前記配線引き回し部は、
前記基台から突出し、前記第１軸と交わるように設けられたダクト支持部と、
前記ダクト支持部に接続され、前記ダクト支持部に対して前記第１軸まわりに回動可能な第１継手と、
前記第２アームに接続され、前記第２アームに対して前記第２軸まわりに回動可能な第２継手と、
前記第１継手および前記第２継手に連結されるダクトと、を有し、
前記第１継手には前記第１軸に対して所定の角度をなす第１接続部が設けられ、
前記第２継手には前記第２軸に対して所定の角度をなす第２接続部が設けられ、
前記ダクトは、第１端部および第２端部を有し、前記第１端部は、前記第１接続部と接続し、前記第２端部は、前記第２接続部と接続することを特徴とするロボット。