JP2015139853A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】減速機、軸受およびシール部材が関節部に配置されている産業用ロボットにおいて、関節部のメンテナンスを容易に行うことが可能な産業用ロボットを提供する。【解決手段】この産業用ロボットは、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアーム４を備えており、アーム４は、互いに相対回動可能に連結される複数のアーム部１１、１２によって構成されている。アーム部１１とアーム部１２との連結部分となる関節部１４は、減速機１７と軸受１８とシール部材１９とがユニット化されたユニット部２０によって構成されており、ユニット部２０は、２個のアーム部１１、１２に一体で着脱可能に取り付けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、水平多関節ロボット等の関節部を有する産業用ロボットに関する。

従来、真空中でガラス基板等を搬送する産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットは、ガラス基板等が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えている。アームは、互いに回動可能に連結される第１アーム部と第２アーム部とによって構成されている。ハンドは、第２アーム部の先端側に回動可能に連結されている。第２アーム部の基端側は、第１アーム部の先端側に回動可能に連結され、第１アーム部の基端側は、本体部に回動可能に連結されている。

また、特許文献１に記載の産業用ロボットでは、第１アーム部と第２アーム部との連結部分となる関節部は、第１アーム部の先端側に固定される筒部材と、第２アーム部の基端側に固定される軸部材および筒部材とを備えている。第２アーム部に固定される軸部材は、第１アーム部に固定される筒部材の内周側に配置され、第２アーム部に固定される筒部材は、第１アーム部に固定される筒部材の外周側に配置されている。第１アーム部に固定される筒部材の外周面と第２アーム部に固定される筒部材の内周面との間には、軸受が配置されている。

特開２０１３−１０３３３０号公報

特許文献１に記載の産業用ロボットのようにガラス基板等を搬送する産業用ロボットでは、ガラス基板等を搬送する際に関節部に負荷がかかりやすい。そのため、この種の産業用ロボットでは、関節部に減速機を配置して、関節部の剛性を確保することが好ましい。また、この種の産業用ロボットでは、関節部に損傷が生じたときに、関節部のメンテナンスが容易であることが好ましい。

そこで、本発明の課題は、減速機、軸受およびシール部材が関節部に配置されている産業用ロボットにおいて、関節部のメンテナンスを容易に行うことが可能な産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、ハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームとを備え、アームは、互いに相対回動可能に連結される複数のアーム部によって構成され、アーム部同士の連結部分となる関節部は、減速機と軸受とシール部材とがユニット化されたユニット部によって構成され、ユニット部は、関節部で連結される２個のアーム部に一体で着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、ハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームとを備え、ハンドとアームとの連結部分となる関節部は、減速機と軸受とシール部材とがユニット化されたユニット部によって構成され、ユニット部は、ハンドおよびアームに一体で着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットでは、アーム部同士の連結部分となる関節部は、減速機と軸受とシール部材とがユニット化されたユニット部によって構成され、ユニット部は、関節部で連結される２個のアーム部に一体で着脱可能に取り付けられている。また、本発明の産業用ロボットでは、ハンドとアームとの連結部分となる関節部は、減速機と軸受とシール部材とがユニット化されたユニット部によって構成され、ユニット部は、ハンドおよびアームに一体で着脱可能に取り付けられている。そのため、本発明では、関節部が損傷して関節部のメンテナンスを行う際に、損傷したユニット部を２個のアーム部から一体で取り外して、新しいユニット部を２個のアーム部に一体で取り付ければ良い。あるいは、関節部が損傷して関節部のメンテナンスを行う際に、損傷したユニット部をハンドおよびアームから一体で取り外して、新しいユニット部をハンドおよびアームに一体で取り付ければ良い。すなわち、本発明では、ユニット部を一体で交換することで、関節部のメンテナンスを完了させることが可能になる。したがって、本発明では、減速機、軸受およびシール部材が関節部に配置されていても、関節部のメンテナンスを容易に行うことが可能になる。

本発明において、たとえば、ユニット部は、減速機、軸受およびシール部材を保持するケース体を備え、ケース体は、関節部で連結される２個のアーム部の一方に固定される第１ケース体と、２個のアーム部の他方に固定される第２ケース体とを備えている。また、本発明において、たとえば、ユニット部は、減速機、軸受およびシール部材を保持するケース体を備え、ケース体は、ハンドに固定される第１ケース体と、アームに固定される第２ケース体とを備えている。

本発明において、アームは、真空中に配置され、関節部で連結される２個のアーム部は中空状に形成されるとともに、中空状に形成されるアーム部の内部およびケース体の内部は大気圧となっており、シール部材は、減速機および軸受よりも外周側に配置され２個のアーム部の内部およびケース体の内部からの空気の流出を防ぐ磁性流体シールであることが好ましい。また、本発明において、ハンドおよびアームは、真空中に配置され、アームの先端側は中空状に形成されるとともに、中空状に形成されるアームの先端側の内部およびケース体の内部は大気圧となっており、シール部材は、減速機および軸受よりも外周側に配置されアームの先端側の内部およびケース体の内部からの空気の流出を防ぐ磁性流体シールであることが好ましい。このように構成すると、ハンドやアームが真空中に配置されていても、減速機および軸受を大気圧中に配置することが可能になるため、減速機や軸受の潤滑剤として、高価な真空グリースを使用する必要がなくなる。したがって、産業用ロボットのランニングコストを低減することが可能になる。

本発明において、減速機、軸受およびシール部材は、ケース体に取り付けられ、減速機の少なくとも一部は、軸受の内周側に配置され、アーム部の回動の軸方向における減速機の少なくとも一方側は、軸受の内周面よりも小さくなっており、減速機は、ケース体に軸受およびシール部材が取り付けられた状態で、ケース体に着脱可能となっていることが好ましい。また、本発明において、減速機、軸受およびシール部材は、ケース体に取り付けられ、減速機の少なくとも一部は、軸受の内周側に配置され、ハンドの回動の軸方向における減速機の少なくとも一方側は、軸受の内周面よりも小さくなっており、減速機は、ケース体に軸受およびシール部材が取り付けられた状態で、ケース体に着脱可能となっていることが好ましい。この場合には、たとえば、第１ケース体に、減速機の入力軸と、軸受の外輪とが固定され、第２ケース体に、減速機の出力軸と、軸受の内輪と、シール部材とが固定されている。

磁性流体シールであるシール部材が、たとえば、第２ケース体に取り付けられている場合、磁性流体シールを適切に機能させてケース体等の内部からの空気の流出を防ぐためには、関節部の径方向における磁性流体シールと第１ケース体との隙間を精度良く調整する必要があり、この調整作業は煩雑である。しかし、ケース体に軸受およびシール部材が取り付けられた状態で減速機がケース体に着脱可能となっていれば、関節部の径方向において、第１ケース体に対するシール部材の相対位置を維持したまま、減速機を交換することが可能になる。したがって、ケース体に軸受およびシール部材が取り付けられた状態で、減速機がケース体に着脱可能となっていると、減速機を交換しても、関節部の径方向における磁性流体シールと第１ケース体との隙間を再調整する必要がない。その結果、減速機の交換作業が容易になる。なお、関節部においては、軸受やシール部材に比べて、減速機に損傷が生じやすいため、軸受やシール部材の交換頻度と比べて、減速機の交換頻度は高い。

以上のように、本発明では、減速機、軸受およびシール部材が関節部に配置されている産業用ロボットにおいて、関節部のメンテナンスを容易に行うことが可能になる。

（Ａ）は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す産業用ロボットの側面図である。 図１に示す関節部の構成を説明するための断面図である。 図１に示す関節部の構成を説明するための断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる関節部の構成を説明するための断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる関節部の構成を説明するための断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す産業用ロボット１の側面図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、たとえば、ガラス基板等の搬送対象物を搬送するための水平多関節ロボットである。このロボット１は、たとえば、液晶ディスプレイ等の製造システムに組み込まれて使用される。ロボット１は、搬送対象物が搭載されるハンド３と、ハンド３が先端側に回動可能に連結されるアーム４と、アーム４の基端側が回動可能に連結される本体部５とを備えている。ハンド３およびアーム４は、本体部５の上側に配置されている。

ハンド３、アーム４および本体部５の上端側は、液晶ディスプレイ等の製造システムを構成する真空チャンバーの内部に配置されている。すなわち、ハンド３、アーム４および本体部５の上端側は、真空領域ＶＲの中（真空中）に配置され、本体部５の上端側を除いた部分は、大気領域ＡＲの中（大気中）に配置されている。ロボット１は、ハンド３に搭載された搬送対象物を真空中で搬送する。

ハンド３は、アーム４に連結される基部７と、搬送対象物が搭載される２本のフォーク部８とを備えている。フォーク部８は、直線状に形成されている。また、２本のフォーク部８は、互いに所定の間隔をあけた状態で平行に配置されている。

本体部５は、中空状に形成されるケース体９と、アーム４の基端側の下面に固定される回転軸（図示省略）とを備えている。回転軸は、その軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。ケース体９の内部には、回転軸を回転させるための回転駆動機構と、回転軸を昇降させるための昇降機構とが配置されている。ケース体９の上端側部分は、真空領域ＶＲの中に配置され、ケース体９の、上端側部分を除いた部分は、大気領域ＡＲの中に配置されている。ケース体９の内部は、大気圧となっており、アーム４の基端側の下面に固定される回転軸の外周側には、真空領域ＶＲへの空気の流出を防ぐための磁性流体シールおよびベローズ（図示省略）が配置されている。

アーム４は、互いに相対回動可能に連結される第１アーム部１１と第２アーム部１２との２個のアーム部によって構成されている。第１アーム部１１の基端側は、本体部５を構成する回転軸に固定されており、本体部５に回動可能に連結されている。第１アーム部１１の先端側には、第２アーム部１２の基端側が回動可能に連結されている。第２アーム部１２の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。

第１アーム部１１と第２アーム部１２との連結部分は、関節部１４となっている。関節部１４は、上下方向を回動の軸方向とする第１アーム部１１および第２アーム部１２の相対回動が可能となるように、第１アーム部１１と第２アーム部１２とを連結している。アーム４とハンド３との連結部（すなわち、第２アーム部１２とハンド３との連結部）は、関節部１５となっている。関節部１５は、上下方向を回動の軸方向とする第２アーム部１２およびハンド３の相対回動が可能となるように、第２アーム部１２とハンド３とを連結している。

第２アーム部１２は、第１アーム部１１よりも上側に配置され、ハンド３は、第２アーム部１２よりも上側に配置されている。また、第１アーム部１１および第２アーム部１２は、中空状に形成されている。すなわち、アーム４の全体は、中空状に形成されている。第１アーム部１１の内部および第２アーム部１２の内部は、大気圧となっている。すなわち、アーム４の内部は大気圧となっている。

（関節部の構成）
図２は、図１に示す関節部１４の構成を説明するための断面図である。図３は、図１に示す関節部１５の構成を説明するための断面図である。

関節部１４は、減速機１７と軸受１８とシール部材１９とがユニット化されたユニット部２０によって構成されている。ユニット部２０は、減速機１７、軸受１８およびシール部材１９に加えて、減速機１７、軸受１８およびシール部材１９を保持するケース体２１を備えている。ケース体２１は、第１アーム部１１に固定される第１ケース体２２と、第２アーム部１２に固定される第２ケース体２３とを備えている。ケース体２１の内部は、第１アーム部１１の内部および第２アーム部１２の内部と繋がっている。すなわち、ケース体２１の内部は、大気圧となっている。

第１ケース体２２は、底部２２ａと筒部２２ｂとを有する略有底円筒状に形成されている。底部２２ａは、ケース体２１の下面部分を構成している。この底部２２ａは、略円板状に形成される第１底部２２ｃと第１底部２２ｃの外周端に繋がる略円環状の第２底部２２ｄとから構成されている。第２底部２２ｄは、第１底部２２ｃよりも上側に配置されており、底部２２ａは、段付きの略円板状に形成されている。第１底部２２ｃの中心には、上下方向に貫通する円形状の貫通孔が形成されている。筒部２２ｂは、円筒状に形成されており、第２底部２２ｄの外周端から上側に向かって突出するように形成されている。

第１ケース体２２は、第１アーム部１１の先端側の上面に固定されている。具体的には、第１アーム部１１の先端側の上面部分に形成される円形状の孔に第１底部２２ｃが嵌まり込んだ状態で、かつ、第２底部２２ｄの下面が第１アーム部１１の先端側の上面に当接した状態で、第１ケース体２２は、第１アーム部１１の先端側の上面に固定されている。また、第１ケース体２２は、円環状に配列される複数のネジ２４等によって第１アーム部１１に固定されている。なお、第１アーム部１１の先端側および第２底部２２ｄには、ネジ２４が挿通される挿通孔が形成され、軸受１８を構成する外輪１８ａに、ネジ２４が係合するネジ孔が形成されている。

第２ケース体２３は、底部２３ａと筒部２３ｂとを有する略有底円筒状に形成されている。また、第２ケース体２３は、シール部材１９を固定するための固定部２３ｃを備えている。底部２３ａと筒部２３ｂとは、一体で形成されている。一方、固定部２３ｃは、底部２３ａおよび筒部２３ｂと別体で形成されている。底部２３ａは、略円板状に形成されており、ケース体２１の上面部分を構成している。底部２３ａの中心には、上下方向に貫通する円形状の貫通孔が形成されている。筒部２３ｂは、略円筒状に形成されており、底部２３ａの外周端から下側に向かって突出するように形成されている。この筒部２３ｂは、筒部２２ｂよりも外周側に配置されている。筒部２３ｂの外周面には、径方向の外側へ突出する円環状の突出部２３ｄが形成されている。固定部２３ｃは、円環状に形成されており、筒部２３ｂの下端に固定されている。固定部２３ｃの外径は、筒部２３ｂの外径と略等しくなっており、固定部２３ｃの内径は、筒部２２ｂの外径よりもわずかに大きくなっている。

第２ケース体２３は、第２アーム部１２の基端側の下面に固定されている。具体的には、第２アーム部１２の基端側の下面部分に形成される円形状の孔に底部２３ａおよび筒部２３ｂの上端側部分が嵌まり込んだ状態で、かつ、突出部２３ｄの上面が第２アーム部１２の基端側の下面に当接した状態で、第２ケース体２３は、第２アーム部１２の基端側の下面に固定されている。また、第２ケース体２３は、円環状に配列される複数のネジ２５によって第２アーム部１２に固定されている。なお、突出部２３ｄには、ネジ２５が挿通される挿通孔が形成され、第２アーム部１２の基端側には、ネジ２５が係合するネジ孔が形成されている。

減速機１７は、その径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機である。本形態の減速機１７は、波動歯車装置であるハーモニックドライブ（登録商標）である。この減速機１７は、ウェーブジェネレータ２８と、サーキュラスプライン２９と、フレクスプライン３０とを備えている。フレクスプライン３０は、第１アーム部１１の内部に配置されるモータ（図示省略）からの動力が入力される入力軸を構成している。サーキュラスプライン２９は、フレクスプライン３０に入力される動力を減速して出力する出力軸を構成している。

ウェーブジェネレータ２８は、第２アーム部１２の基端側の内部に配置されている。ウェーブジェネレータ２８の下端には、略円筒状に形成される筒部材３２の上端が固定されている。筒部材３２は、第１ケース体２２の第１底部２２ｃに形成される貫通孔に挿通されており、筒部材３２の下端側は、軸受を介して第１底部２２ｃに回転可能に保持されている。筒部材３２の下端には、プーリ３３が固定されている。プーリ３３は、第１アーム部１１の先端側の内部に配置されている。プーリ３３は、ベルト３４を介して、第１アーム部１１の内部に配置されるモータに連結されている。また、ウェーブジェネレータ２８の上端には、プーリ３５が固定されている。

サーキュラスプライン２９は、第２アーム部１２の基端側の内部に配置されている。このサーキュラスプライン２９は、減速機１７のケース体３７に固定されている。ケース体３７は、サーキュラスプライン２９の上側に配置されており、サーキュラスプライン２９の上面は、ケース体３７の下面に当接している。また、サーキュラスプライン２９は、第２ケース体２３の底部２３ａに固定されている。具体的には、サーキュラスプライン２９の下面が底部２３ａの上面に当接した状態で、サーキュラスプライン２９は、底部２３ａに固定されている。また、サーキュラスプライン２９は、円環状に配列される複数のネジ３８、３９によって底部２３ａに固定されている。なお、サーキュラスプライン２９および底部２３ａには、ネジ３８が挿通される挿通孔が形成され、軸受１８を構成する内輪１８ｂに、ネジ３８が係合するネジ孔が形成されている。また、サーキュラスプライン２９には、ネジ３９が挿通される挿通孔が形成され、底部２３ａには、ネジ３９が係合するネジ孔が形成されている。

フレクスプライン３０の上端側は、減速機１７の径方向において、ウェーブジェネレータ２８とサーキュラスプライン２９との間に配置されている。フレクスプライン３０の下端側は、筒部材３２よりも外周側に配置されている。また、フレクスプライン３０は、第２ケース体２３の底部２３ａに形成される貫通孔および第１ケース体２２の第２底部２２ｄよりも内周側に配置されている。すなわち、フレクスプライン３０によって構成される減速機１７の下端側部分は、底部２３ａに形成される貫通孔および第２底部２２ｄよりも小さくなっている。

フレクスプライン３０の下端側は、第１ケース体２２の第１底部２２ｃの上面に固定されている。具体的には、フレクスプライン３０の下端面が第１底部２２ｃの上面に当接した状態で、フレクスプライン３０の下端側は、第１底部２２ｃの上面に固定されている。また、フレクスプライン３０は、円環状に配列される複数のネジ４０によって第１底部２２ｃに固定されている。なお、第１底部２２ｃには、ネジ４０が挿通される挿通孔が形成され、フレクスプライン３０には、ネジ４０が係合するネジ孔が形成されている。また、本形態では、第１底部２２ｃに対してフレクスプライン３０を位置決めするための位置決めピン４１が設けられている。

軸受１８は、たとえば、クロスローラベアリングであり、円環状に形成されている。この軸受１８は、減速機１７と同心状に配置されている。また、軸受１８は、減速機１７の径方向において、第１ケース体２２の筒部２２ｂとフレクスプライン３０との間に配置されている。すなわち、フレクスプライン３０の外径は、軸受１８の内径よりも小さくなっており、フレクスプライン３０によって構成される減速機１７の下端側部分は、軸受１８の内周面よりも小さくなっている。一方、サーキュラスプライン２９の外径は、軸受１８の内径よりも大きくなっており、サーキュラスプライン２９を有する減速機１７の上端側部分は、軸受１８の内周面よりも大きくなっている。また、軸受１８は、上下方向において、第１ケース体２２の第２底部２２ｄと第２ケース体２３の底部２３ａとの間に配置されている。

軸受１８の外輪１８ａは、円環状に配列されるネジ４２およびネジ２４によって、第１ケース体２２の第２底部２２ｄに固定されている。外輪１８ａの下面は、第２底部２２ｄの上面に当接しており、外輪１８ａは、第２底部２２ｄに直接、固定されている。軸受１８の内輪１８ｂは、円環状に配列されるネジ４３およびネジ３８によって、第２ケース体２３の底部２３ａに固定されている。内輪１８ｂの上面は、底部２３ａの下面に当接しており、内輪１８ｂは、底部２３ａに直接、固定されている。なお、第２底部２２ｄには、ネジ４２が挿通される挿通孔が形成され、外輪１８ａには、ネジ２４、４２が係合するネジ孔が形成されている。また、底部２３ａには、ネジ４３が挿通される挿通孔が形成され、内輪１８ｂには、ネジ３８、４３が係合するネジ孔が形成されている。

シール部材１９は、円環状に形成されており、減速機１７および軸受１８と同心状に配置されている。また、シール部材１９は、減速機１７および軸受１８よりも外周側に配置されている。具体的には、シール部材１９は、減速機１７の径方向において、第１ケース体２２の筒部２２ｂと第２ケース体２３の筒部２３ｂとの間に配置されている。このシール部材１９は、大気圧となっている第１アーム部１１の内部、第２アーム部１２の内部およびケース体２１の内部からの空気の流出を防ぐ磁性流体シールである。

シール部材１９は、第２ケース体２３に固定されている。具体的には、シール部材１９は、筒部２３ｂの内周面の上端側に形成される段差部と固定部２３ｃとの間に上下方向で挟まれた状態で第２ケース体２３に固定されている。シール部材１９は、たとえば、シール部材１９の外周面を構成するケース体の内周面から径方向の内側へ突出する複数の円環状の永久磁石と、永久磁石の内周面と筒部２２ｂの外周面との間に配置される磁性流体とを備えている。複数の永久磁石は、上下方向において所定の間隔をあけた状態で配置されている。

関節部１５は、減速機４７と軸受４８とシール部材４９とがユニット化されたユニット部５０によって構成されている。ユニット部５０は、減速機４７、軸受４８およびシール部材４９に加えて、減速機４７、軸受４８およびシール部材４９を保持するケース体５１を備えている。ケース体５１は、ハンド３に固定される第１ケース体５２と、第２アーム部１２に固定される（すなわち、アーム４に固定される）第２ケース体５３とを備えている。ケース体５１の内部は、第２アーム部１２の内部と繋がっている。すなわち、ケース体５１の内部は、大気圧となっている。

第１ケース体５２は、底部５２ａと筒部５２ｂとを有する略有底円筒状に形成されている。底部５２ａは、ケース体５１の上面部分を構成している。この底部５２ａは、略円板状に形成される第１底部５２ｃと第１底部５２ｃの外周端に繋がる略円環状の第２底部５２ｄとから構成されている。上下方向における第２底部５２ｄの厚みは、第１底部５２ｃの厚みよりも厚くなっている。また、第１底部５２ｃの上面と第２底部５２ｄの上面とは同一平面上に配置されており、底部５２ａは、段付きの略円板状に形成されている。第１底部５２ｃの中心には、上下方向に貫通する円形状の貫通孔が形成されている。筒部５２ｂは、円筒状に形成されており、第２底部５２ｄの外周端から下側に向かって突出するように形成されている。

第１ケース体５２は、ハンド３の基部７の下面に固定されている。具体的には、基部７の基端側の下面部分に形成される凹部に底部５２ａの上端側部分が嵌まり込んだ状態で、かつ、この凹部の底面に底部５２ａの上面が当接した状態で、第１ケース体５２は、基部７に固定されている。また、第１ケース体５２は、円環状に配列される複数のネジ５４によって基部７に固定されている。なお、基部７には、ネジ５４が挿通される挿通孔が形成され、第２底部５２ｄには、ネジ５４が係合するネジ孔が形成されている。

第２ケース体５３は、底部５３ａと筒部５３ｂとを有する略有底円筒状に形成されている。また、第２ケース体５３は、シール部材４９を固定するための固定部５３ｃを備えている。底部５３ａと筒部５３ｂとは、一体で形成されている。一方、固定部５３ｃは、底部５３ａおよび筒部５３ｂと別体で形成されている。底部５３ａは、ケース体５１の下面部分を構成している。この底部５３ａは、略円板状に形成される第１底部５３ｄと第１底部５３ｄの外周端に繋がる略円環状の第２底部５３ｅとから構成されている。上下方向における第２底部５３ｅの厚みは、第１底部５３ｄの厚みよりも薄くなっている。第１底部５３ｄの下面と第２底部５３ｅの下面とは同一平面上に配置されており、底部５３ａは、段付きの略円板状に形成されている。底部５３ａの中心には、上下方向に貫通する円形状の貫通孔が形成されている。

筒部５３ｂは、略円筒状に形成されており、第２底部５３ｅの外周端から上側に向かって突出するように形成されている。この筒部５３ｂは、筒部５２ｂよりも外周側に配置されている。筒部５３ｂの外周面には、径方向の外側へ突出する円環状の突出部５３ｆが形成されている。固定部５３ｃは、円環状に形成されており、筒部５３ｂの上端に固定されている。固定部５３ｃの外径は、筒部５３ｂの外径と略等しくなっており、固定部５３ｃの内径は、筒部５２ｂの外径よりもわずかに大きくなっている。

第２ケース体５３は、第２アーム部１２の先端側の上面に固定されている。具体的には、第２アーム部１２の先端側の上面部分に形成される円形状の孔に筒部５３ｂの下端側部分が嵌まり込んだ状態で、かつ、突出部５３ｆの下面が第２アーム部１２の先端側の上面に当接した状態で、第２ケース体５３は、第２アーム部１２の先端側の上面に固定されている。また、第２ケース体５３は、円環状に配列される複数のネジ５５によって第２アーム部１２に固定されている。なお、突出部５３ｆには、ネジ５５が挿通される挿通孔が形成され、第２アーム部１２の先端側には、ネジ５５が係合するネジ孔が形成されている。

減速機４７は、減速機１７と同様の中空減速機である。また、減速機４７は、ハーモニックドライブ（登録商標）であり、ウェーブジェネレータ５８と、減速機４７の出力軸を構成するサーキュラスプライン５９と、減速機４７の入力軸を構成するフレクスプライン６０とを備えている。ウェーブジェネレータ５８の下端には、プーリ６３が固定されている。プーリ６３は、第２アーム部１２の先端側の内部に配置されている。プーリ３５とプーリ６３とには、ベルト６４が架け渡されている。ウェーブジェネレータ５８の上端側は、第１ケース体５２の第１底部５２ｃに形成される貫通孔の中に配置されており、軸受を介して第１底部５２ｃに回転可能に保持されている。

サーキュラスプライン５９は、第２アーム部１２の先端側の内部に配置されている。このサーキュラスプライン５９は、減速機４７のケース体６７に固定されている。ケース体６７は、サーキュラスプライン５９の下側に配置されており、サーキュラスプライン５９の下面は、ケース体６７の上面に当接している。また、サーキュラスプライン５９は、第２ケース体５３の底部５３ａに固定されている。具体的には、サーキュラスプライン５９の上面が第１底部５３ｄの下面に当接した状態で、サーキュラスプライン５９は、第１底部５３ｄに固定されている。また、サーキュラスプライン５９は、円環状に配列される複数のネジ６８等によって第１底部５３ｄに固定されている。なお、サーキュラスプライン５９、ケース体６７および第１底部５３ｄには、ネジ６８が挿通される挿通孔が形成され、軸受４８を構成する内輪４８ｂに、ネジ６８が係合するネジ孔が形成される。

フレクスプライン６０の下端側は、減速機４７の径方向において、ウェーブジェネレータ５８とサーキュラスプライン５９との間に配置されている。また、フレクスプライン６０は、第２ケース体５３の第１底部５３ｄに形成される貫通孔および第１ケース体５２の第２底部５２ｄよりも内周側に配置されている。すなわち、フレクスプライン６０によって構成される減速機４７の上端側部分は、第１底部５３ｄに形成される貫通孔および第２底部５２ｄよりも小さくなっている。

フレクスプライン６０の上端側は、第１ケース体５２の第１底部５２ｃの下面に固定されている。具体的には、フレクスプライン６０の上端面が第１底部５２ｃの下面に当接した状態で、フレクスプライン６０の上端側は、第１底部５２ｃの下面に固定されている。また、フレクスプライン６０は、円環状に配列される複数のネジ７０によって第１底部５２ｃに固定されている。なお、第１底部５２ｃには、ネジ７０が挿通される挿通孔が形成され、フレクスプライン６０には、ネジ７０が係合するネジ孔が形成されている。

軸受４８は、軸受１８と同様に、クロスローラベアリングであり、円環状に形成されている。この軸受４８は、減速機４７と同心状に配置されている。また、軸受４８は、減速機４７の径方向において、第１ケース体５２の筒部５２ｂとフレクスプライン６０との間に配置されている。すなわち、フレクスプライン６０の外径は、軸受４８の内径よりも小さくなっており、フレクスプライン６０によって構成される減速機４７の上端側部分は、軸受４８の内周面よりも小さくなっている。一方、サーキュラスプライン５９の外径は、軸受４８の内径よりも大きくなっており、サーキュラスプライン５９を有する減速機４７の下端側部分は、軸受４８の内周面よりも大きくなっている。また、軸受４８は、上下方向において、第１ケース体５２の底部５２ａと第２ケース体５３の底部５３ａとの間に配置されている。

軸受４８の外輪４８ａは、円環状に配列されるネジ７２、７３によって、第１ケース体５２の第２底部５２ｄに固定されている。外輪４８ａの上面は、第２底部５２ｄの下面に当接しており、外輪４８ａは、第２底部５２ｄに直接、固定されている。軸受４８の内輪４８ｂは、円環状に配列されるネジ７４およびネジ６８によって、第２ケース体５３の第１底部５３ｄに固定されている。内輪４８ｂの下面は、第１底部５３ｄの上面に当接しており、内輪４８ｂは、第１底部５３ｄに直接、固定されている。なお、外輪４８ａには、ネジ７２が挿通される挿通孔が形成され、第２底部５２ｄには、ネジ７２が係合するネジ孔が形成されている。また、第２底部５２ｄには、ネジ７３が挿通される挿通孔が形成され、外輪４８ａには、ネジ７３が係合するネジ孔が形成されている。また、第１底部５３ｄには、ネジ７４が挿通される挿通孔が形成され、内輪４８ｂには、ネジ６８、７４が係合するネジ孔が形成されている。

シール部材４９は、円環状に形成されており、減速機４７および軸受４８と同心状に配置されている。また、シール部材４９は、減速機４７および軸受４８よりも外周側に配置されている。具体的には、シール部材４９は、減速機４７の径方向において、第１ケース体５２の筒部５２ｂと第２ケース体５３の筒部５３ｂとの間に配置されている。このシール部材４９は、大気圧となっている第２アーム部１２の内部およびケース体５１の内部からの空気の流出を防ぐ磁性流体シールである。

シール部材４９は、第２ケース体５３に固定されている。具体的には、シール部材４９は、筒部５３ｂの内周面の下端側に形成される段差部と固定部５３ｃとの間に上下方向で挟まれた状態で第２ケース体５３に固定されている。シール部材４９は、たとえば、シール部材４９の外周面を構成するケース体の内周面から径方向の内側へ突出する複数の円環状の永久磁石と、永久磁石の内周面と筒部５２ｂの外周面との間に配置される磁性流体とを備えている。複数の永久磁石は、上下方向において所定の間隔をあけた状態で配置されている。

本形態では、ネジ２４、２５を取り外すとともに、プーリ３３からベルト３４を外し、かつ、プーリ３５からベルト６４を取り外せば、第１アーム部１１および第２アーム部１２からユニット部２０を一体で取り外すことができる。すなわち、ユニット部２０は、第１アーム部１１および第２アーム部１２に一体で着脱可能に取り付けられている。同様に、ネジ５４、５５を取り外すとともに、プーリ６３からベルト６４を取り外せば、ハンド３および第２アーム部１２からユニット部５０を一体で取り外すことができる。すなわち、ユニット部５０は、ハンド３およびアーム４に一体で着脱可能に取り付けられている。

また、本形態では、フレクスプライン３０によって構成される減速機１７の下端側部分は、第２ケース体２３の底部２３ａに形成される貫通孔および軸受１８の内周面よりも小さくなっており、かつ、軸受１８およびシール部材１９は、ケース体２１に直接、取り付けられている。そのため、ユニット部２０において、ネジ３８〜４０を取り外せば、ケース体２１に軸受１８およびシール部材１９が取り付けられた状態でも、ケース体２１から上側に向かって減速機１７を取り外すことができる。すなわち、減速機１７は、ケース体２１に軸受１８およびシール部材１９が取り付けられた状態で、ケース体２１に着脱可能となっている。

同様に、フレクスプライン６０によって構成される減速機４７の上端側部分は、第２ケース体５３の第１底部５３ｄに形成される貫通孔および軸受４８の内周面よりも小さくなっており、かつ、軸受４８およびシール部材４９は、ケース体５１に直接、取り付けられている。そのため、ユニット部５０において、ネジ６８、７０を取り外せば、ケース体５１に軸受４８およびシール部材４９が取り付けられた状態でも、ケース体５１から下側に向かって減速機４７を取り外すことができる。すなわち、減速機４７は、ケース体５１に軸受４８およびシール部材４９が取り付けられた状態で、ケース体５１に着脱可能となっている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、関節部１４は、減速機１７と軸受１８とシール部材１９とがユニット化されたユニット部２０によって構成され、ユニット部２０は、第１アーム部１１および第２アーム部１２に一体で着脱可能に取り付けられている。また、本形態では、関節部１５は、減速機４７と軸受４８とシール部材４９とがユニット化されたユニット部５０によって構成され、ユニット部５０は、ハンド３および第２アーム部１２に一体で着脱可能に取り付けられている。そのため、本形態では、関節部１４が損傷して関節部１４のメンテナンスを行う際に、損傷したユニット部２０を第１アーム部１１および第２アーム部１２から一体で取り外して、新しいユニット部２０を第１アーム部１１および第２アーム部１２に一体で取り付ければ良い。また、関節部１５が損傷して関節部１５のメンテナンスを行う際に、損傷したユニット部５０をハンド３および第２アーム部１２から一体で取り外して、新しいユニット部５０をハンド３および第２アーム部１２に一体で取り付ければ良い。すなわち、本形態では、ユニット部２０、５０を一体で交換すれば、関節部１４、１５のメンテナンスが完了する。したがって、本形態では、関節部１４、１５のメンテナンスを容易に行うことが可能になる。

本形態では、シール部材１９、４９の作用で大気圧となっている第２アーム部１２およびケース体２１、５１の内部に減速機１７、４７および軸受１８、４８が配置されている。そのため、本形態では、減速機１７、４７や軸受１８、４８の潤滑剤として、高価な真空グリースを使用する必要がない。したがって、本形態では、ロボット１のランニングコストを低減することが可能になる。

一方で、磁性流体シールであるシール部材１９を適切に機能させてケース体２１の内部からの空気の流出を防ぐためには、関節部１４の径方向において、シール部材１９を構成する円環状の永久磁石の内周面と第１ケース体２２の筒部２２ｂの外周面との間の隙間を精度良く調整する必要があり、この調整作業は煩雑である。同様に、磁性流体シールであるシール部材４９を適切に機能させてケース体５１の内部からの空気の流出を防ぐためには、関節部１５の径方向において、シール部材４９を構成する円環状の永久磁石の内周面と第１ケース体５２の筒部５２ｂの外周面との間の隙間を精度良く調整する必要があり、この調整作業は煩雑である。

しかしながら、本形態では、減速機１７は、ケース体２１に軸受１８およびシール部材１９が取り付けられた状態で、ケース体２１に着脱可能となっており、減速機４７は、ケース体５１に軸受４８およびシール部材４９が取り付けられた状態で、ケース体５１に着脱可能となっている。そのため、本形態では、ユニット部２０、５０において、軸受１８、４８やシール部材１９、４９よりも損傷が生じやすく、交換頻度が比較的高い減速機１７、４７を交換しても、関節部１４、１５の径方向において、シール部材１９、４９を構成する円環状の永久磁石の内周面と筒部２２ｂ、５２ｂの外周面との間の隙間は変動しない。したがって、本形態では、ユニット部２０、５０において、減速機１７、４７を交換しても、シール部材１９、４９を構成する円環状の永久磁石の内周面と筒部２２ｂ、５２ｂの外周面との間の隙間を再調整する必要がない。その結果、本形態では、交換頻度が比較的高い減速機１７、４７の交換作業が容易になる。

（関節部の変形例）
図４は、本発明の他の実施の形態にかかる関節部１４の構成を説明するための断面図である。図５は、本発明の他の実施の形態にかかる関節部１５の構成を説明するための断面図である。

上述した形態では、軸受１８の外輪１８ａは、第１ケース体２２の底部２２ａに直接、固定され、軸受１８の内輪１８ｂは、第２ケース体２３の底部２３ａに直接、固定されている。この他にもたとえば、図４に示すように、外輪１８ａが、フレクスプライン３０および減速機１７のケース体３７を介して、底部２３ａに固定され、内輪１８ｂが、サーキュラスプライン２９および減速機１７のケース体３６を介して、底部２２ａに固定されても良い。すなわち、上下方向において外輪１８ａと底部２３ａとの間にフレクスプライン３０およびケース体３７を挟んだ状態で、外輪１８ａが底部２３ａに固定され、上下方向において内輪１８ｂと底部２２ａとの間にサーキュラスプライン２９およびケース体３６を挟んだ状態で、内輪１８ｂが底部２２ａに固定されても良い。

図４に示す変形例では、フレクスプライン３０は、ケース体３７を介して第２ケース体２３に固定され、サーキュラスプライン２９は、ケース体３６を介して第１ケース体２２に固定されている。図４に示す変形例においても、ネジ２４、２５を取り外すとともに、プーリ３３からベルト３４を外し、かつ、プーリ３５からベルト６４を取り外せば、第１アーム部１１および第２アーム部１２からユニット部２０を一体で取り外すことができるため、関節部１４のメンテナンスを容易に行うことが可能になる。

同様に、上述した形態では、軸受４８の外輪４８ａは、第１ケース体５２の底部５２ａに直接、固定され、軸受４８の内輪４８ｂは、第２ケース体５３の底部５３ａに直接、固定されているが、図５に示すように、外輪４８ａが、フレクスプライン６０および減速機４７のケース体６７を介して、底部５３ａに固定され、内輪４８ｂが、サーキュラスプライン５９および減速機４７のケース体６６を介して、底部５２ａに固定されても良い。すなわち、上下方向において外輪４８ａと底部５３ａとの間にフレクスプライン６０およびケース体６７を挟んだ状態で、外輪４８ａが底部５３ａに固定され、上下方向において内輪４８ｂと底部５２ａとの間にサーキュラスプライン５９およびケース体６６を挟んだ状態で、内輪４８ｂが底部５２ａに固定されても良い。

図５に示す変形例では、フレクスプライン６０は、ケース体６７を介して第２ケース体５３に固定され、サーキュラスプライン５９は、ケース体６６を介して第１ケース体５２に固定されている。図５に示す変形例においても、ネジ５４、５５を取り外すとともに、プーリ６３からベルト６４を取り外せば、ハンド３および第２アーム部１２からユニット部５０を一体で取り外すことができるため、関節部１５のメンテナンスを容易に行うことが可能になる。

なお、図４に示す変形例では、減速機１７をケース体２１から取り外すと、軸受１８もケース体２１から取り外されてしまう。すなわち、図４に示す変形例では、軸受１８およびシール部材１９がケース体２１に取り付けられた状態で、ケース体２１から減速機１７を取り外すことはできない。同様に、図５に示す変形例では、減速機４７をケース体５１から取り外すと、軸受４８もケース体５１から取り外されてしまう。すなわち、図５に示す変形例では、軸受４８およびシール部材４９がケース体５１に取り付けられた状態で、ケース体５１から減速機４７を取り外すことはできない。また、図４、図５では、上述した形態で説明した構成と対応する構成に対しては同一の符号を付している。

（他の実施の形態）
上述した形態および変形例は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、軸受１８の外輪１８ａおよびフレクスプライン３０は、第１ケース体２２の底部２２ａに固定され、軸受１８の内輪１８ｂおよびサーキュラスプライン２９は、第２ケース体２３の底部２３ａに固定されている。この他にもたとえば、外輪１８ａおよびフレクスプライン３０が底部２３ａに固定され、内輪１８ｂおよびサーキュラスプライン２９が底部２２ａに固定されても良い。同様に、上述した形態では、軸受４８の外輪４８ａおよびフレクスプライン６０が第１ケース体５２の底部５２ａに固定され、軸受４８の内輪４８ｂおよびサーキュラスプライン５９が第２ケース体５３の底部５３ａに固定されているが、外輪４８ａおよびフレクスプライン６０が底部５３ａに固定され、内輪４８ｂおよびサーキュラスプライン５９が底部５２ａに固定されても良い。

また、図４に示す変形例では、外輪１８ａおよびフレクスプライン３０が底部２３ａに固定され、内輪１８ｂおよびサーキュラスプライン２９が底部２２ａに固定されているが、外輪１８ａおよびフレクスプライン３０が底部２２ａに固定され、内輪１８ｂおよびサーキュラスプライン２９が底部２３ａに固定されても良い。同様に、図５に示す変形例では、外輪４８ａおよびフレクスプライン６０が底部５３ａに固定され、内輪４８ｂおよびサーキュラスプライン５９が底部５２ａに固定されているが、外輪４８ａおよびフレクスプライン６０が底部５２ａに固定され、内輪４８ｂおよびサーキュラスプライン５９が底部５３ａに固定されても良い。

上述した形態では、減速機１７、４７は、ハーモニックドライブ（登録商標）であるが、減速機１７、４７は、ハーモニックドライブ（登録商標）以外の中空減速機であっても良い。たとえば、減速機１７、４７は、サイクロ減速機（登録商標）であっても良いし、ＲＶ（Ｒｏｔｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ）減速機、あるいは、遊星歯車減速機等であっても良い。また、減速機１７、４７は、中空減速機以外の減速機であっても良い。また、上述した形態では、シール部材１９、４９は、磁性流体シールであるが、シール部材１９、４９は、メカニカルシール等の磁性流体シール以外のものであっても良い。

上述した形態では、ロボット１は、１本のアーム４を備えているが、ロボット１は、２本のアーム４を備えていても良い。また、上述した形態では、アーム４は、第１アーム部１１と第２アーム部１２との２個のアーム部によって構成されているが、アーム４は、１個のアーム部によって構成されても良いし、３個以上のアーム部によって構成されても良い。

上述した形態では、ロボット１は、真空中で搬送対象物を搬送するロボットであるが、本発明が適用されるロボットは、大気中で搬送対象物を搬送するロボットであっても良い。また、上述した形態では、ロボット１は、水平多関節ロボットであるが、本発明が適用されるロボットは、垂直多関節ロボット等の水平多関節ロボット以外のロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
３ ハンド
４ アーム
１１ 第１アーム部（アーム部）
１２ 第２アーム部（アーム部）
１４、１５ 関節部
１７、４７ 減速機
１８、４８ 軸受
１８ａ、４８ａ 外輪
１８ｂ、４８ｂ 内輪
１９、４９ シール部材
２０、５０ ユニット部
２１、５１ ケース体
２２、５２ 第１ケース体
２３、５３ 第２ケース体
２９、５９ サーキュラスプライン（出力軸）
３０、６０ フレクスプライン（入力軸）

Claims (9)

1. ハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームとを備え、
   前記アームは、互いに相対回動可能に連結される複数のアーム部によって構成され、
   前記アーム部同士の連結部分となる関節部は、減速機と軸受とシール部材とがユニット化されたユニット部によって構成され、
   前記ユニット部は、前記関節部で連結される２個の前記アーム部に一体で着脱可能に取り付けられていることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記ユニット部は、前記減速機、前記軸受および前記シール部材を保持するケース体を備え、
   前記ケース体は、前記関節部で連結される２個の前記アーム部の一方に固定される第１ケース体と、２個の前記アーム部の他方に固定される第２ケース体とを備えることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
3. 前記アームは、真空中に配置され、
   前記関節部で連結される２個の前記アーム部は中空状に形成されるとともに、中空状に形成される前記アーム部の内部および前記ケース体の内部は大気圧となっており、
   前記シール部材は、前記減速機および前記軸受よりも外周側に配置され２個の前記アーム部の内部および前記ケース体の内部からの空気の流出を防ぐ磁性流体シールであることを特徴とする請求項２記載の産業用ロボット。
4. 前記減速機、前記軸受および前記シール部材は、前記ケース体に取り付けられ、
   前記減速機の少なくとも一部は、前記軸受の内周側に配置され、
   前記アーム部の回動の軸方向における前記減速機の少なくとも一方側は、前記軸受の内周面よりも小さくなっており、
   前記減速機は、前記ケース体に前記軸受および前記シール部材が取り付けられた状態で、前記ケース体に着脱可能となっていることを特徴とする請求項３記載の産業用ロボット。
5. ハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームとを備え、
   前記ハンドと前記アームとの連結部分となる関節部は、減速機と軸受とシール部材とがユニット化されたユニット部によって構成され、
   前記ユニット部は、前記ハンドおよび前記アームに一体で着脱可能に取り付けられていることを特徴とする産業用ロボット。
6. 前記ユニット部は、前記減速機、前記軸受および前記シール部材を保持するケース体を備え、
   前記ケース体は、前記ハンドに固定される第１ケース体と、前記アームに固定される第２ケース体とを備えることを特徴とする請求項５記載の産業用ロボット。
7. 前記ハンドおよび前記アームは、真空中に配置され、
   前記アームの先端側は中空状に形成されるとともに、中空状に形成される前記アームの先端側の内部および前記ケース体の内部は大気圧となっており、
   前記シール部材は、前記減速機および前記軸受よりも外周側に配置され前記アームの先端側の内部および前記ケース体の内部からの空気の流出を防ぐ磁性流体シールであることを特徴とする請求項６記載の産業用ロボット。
8. 前記減速機、前記軸受および前記シール部材は、前記ケース体に取り付けられ、
   前記減速機の少なくとも一部は、前記軸受の内周側に配置され、
   前記ハンドの回動の軸方向における前記減速機の少なくとも一方側は、前記軸受の内周面よりも小さくなっており、
   前記減速機は、前記ケース体に前記軸受および前記シール部材が取り付けられた状態で、前記ケース体に着脱可能となっていることを特徴とする請求項７記載の産業用ロボット。
9. 前記第１ケース体に、前記減速機の入力軸と、前記軸受の外輪とが固定され、
   前記第２ケース体に、前記減速機の出力軸と、前記軸受の内輪と、前記シール部材とが固定されていることを特徴とする請求項４または８記載の産業用ロボット。

Images