JP2016074067A - ロボットおよびロボットの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプーリーを連動させるためのベルトの張力を調整可能なロボットアームを小型軽量化する。【解決手段】アームと、前記アームの内部に設けられ第一軸部材を含む駆動部と、前記第一軸部材に設けられた第一プーリーと、第二軸部材と、前記第二軸部材に設けられた第二プーリーと、前記第一プーリーと前記第二プーリーに掛け渡されたベルトと、を備え、前記駆動部は、前記アームに対して移動可能であって、治具を取り付けることが可能な治具受け部を有し、前記アームには、前記駆動部の移動方向に貫通する通孔が形成されている、ロボット。【選択図】図１

Description

本発明はロボットおよびロボットの調整方法に関する。

特許文献１には、アームに設けられた駆動プーリーと従動プーリーに掛け渡されたベルトの張力を調整可能なロボットが開示されている。特許文献１に開示されたロボットでは、モーターの取付台がアームに対して摺動可能に設けられている。またアームには、ネジを通すための通孔が形成されている。ベルトの張力を調整する際には、アームに形成された通孔からモーターの取付台にネジを取り付け、ネジの締め付け量を調整する。

特開昭６０−４８２８５号公報

しかし、特許文献１に開示されたロボットでは、モーターの取付台自体に取り付けたネジの締め付け量によってベルトの張力を調整する構造であるため、モーターの取付台自体の形態が、アームの通孔からネジを取り付けられる形態でなければならず、モーターの取付台が大きくなったり、モーターの取付台の重量が増えるという問題がある。

本発明は、複数のプーリーを連動させるためのベルトの張力を調整可能なロボットアームを小型軽量化することを目的の１つとする。

上記目的を達成するためのロボットは、アームと、前記アームの内部に設けられ第一軸部材を含む駆動部と、前記第一軸部材に設けられた第一プーリーと、第二軸部材と、前記第二軸部材に設けられた第二プーリーと、前記第一プーリーと前記第二プーリーに掛け渡されたベルトと、を備え、前記駆動部は、前記アームに対して移動可能であって、治具を取り付けることが可能な治具受け部を有し、前記アームには、前記駆動部の移動方向に貫通する通孔が形成されている。

本発明によると、駆動部に治具を取り付けた状態で、アームの通孔を通るネジを回すことにより、ネジの回転軸方向に駆動部を移動させることができる。そして、第一プーリーに第二プーリーを従動させるためのベルトの張力をネジで調整した後に、治具をアームから取り外すことができる。またネジで駆動部を動かすための治具を駆動部に取り付ける構成であるため、ネジを回しやすい位置にネジを通す通孔を形成し、ネジの位置に応じて治具の形態を決めることができる。そしてこのような治具を取り外した状態でロボットアームを動かすことができるため、第一プーリーと第二プーリーとを連動させるためのベルトの張力を調整可能なロボットアームを小型軽量化することができる。なお治具受け部は、治具を駆動部に取り付けた状態で治具とともに駆動部をベルトの張力に逆らって引っ張ることができる形態であればどのような構成であっても良い。

本発明の実施形態にかかる斜視図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の実施形態にかかる模式的断面図である。 本発明の実施形態にかかる模式的断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

１．構成
図１に本発明の一実施例としてのロボットを示す。本実施例のロボットは、複数のアーム２、３、４、５、６、７を含むマニピュレーターを備える垂直多関節ロボットである。第六アーム７の先端には、ワークを操作するための図示しないハンドが装着される。
基台１には、第一アーム２を回転させるための図示しないモーター等が収容されている。

図２に示すように、第一アーム２は、回転可能に基台１に設けられている。第一アーム２のアームボディ２０には、ボディプレート２６、ベースプレート２１、モーター２２、第一プーリーとしての駆動プーリー２３、第二プーリーとしての従動プーリー２５、ベルト２４、接続部材束２７等が収容される。アームボディ２０は第一アーム２の外殻を構成する。図２に点線で示す接続部材束２７は、電線、空気管等の機能部品同士を接続するための接続部材の束であって、基台１にも収容されている。基台１に最も近いアームである第一アーム２には、他のアーム３，４，５，６，７に設けられるアクチュエーターやセンサーに接続される電線、空気管等の全ての接続部材が収容される。このため、第一アーム２から基台１にわたって設けられる接続部材束２７は他のアームに収容される接続部材束よりも太くなる。

図３に示すようにアームボディ２０には、モーター２２および駆動プーリー２３を支持するためのボディプレート２６が固定されている。ボディプレート２６は、十分な剛性を有する金属板からなる。駆動プーリー２３の回転軸に垂直なボディプレート２６の平面領域に、平板状のベースプレート２１がネジ３０によって固定される。

ベースプレート２１は、十分な剛性を有する金属板からなる。ベースプレート２１には、ベルト２４が掛け渡されている方向、すなわち、駆動軸Ｂおよび従動軸Ａに対して垂直で駆動軸Ｂと従動軸Ａを通る直線と平行な方向の径がネジ３０の径に対して大きい長孔２１ｂが複数形成されている。以下、駆動軸Ｂおよび従動軸Ａに対して垂直で駆動軸Ｂと従動軸Ａを通る直線と平行な方向（図３の上下方向）をベルトの引っ張り方向というものとする。ベースプレート２１に形成された長孔２１ｂを通じて固定部材としての複数のネジ３０がボディプレート２６に取り付けられる。このため、ネジ３０をゆるめた状態では、ベースプレート２１はボディプレート２６に対してベルトの引っ張り方向に移動することができる。またネジ３０を締め付けることにより、ベルトの引っ張り方向におけるベースプレート２１の位置を固定することができる。

ベースプレート２１を間に挟んだ両側にモーター２２と駆動プーリー２３が設けられる。モーター２２の一端部は、ベースプレート２１に図示しないネジによって固定される。第一プーリーとしての駆動プーリー２３は、第一軸部材としてのモーター２２の駆動軸部材２２１に結合する。このためモーター２２および駆動プーリー２３は、ベースプレート２１とともにボディプレート２６に対して移動する。

従動プーリー２５は、従動軸部材２５１と平行な従動軸部材２５１に結合されており、従動軸部材２５１とともに回転する。第二軸部材としての従動軸部材２５１は、図示しないボールベアリングによって回転可能に支持され、第二アーム３に固定されている。従動軸部材２５１の回転軸の位置は、アームボディ２０に対して固定されている。したがって、ベースプレート２１とともに駆動軸部材２２１が移動すると、従動軸Ａと駆動軸Ｂの距離Ｄが変化する。

ベルト２４は、駆動プーリー２３と従動プーリー２５とに掛け渡され、駆動プーリー２３に従動プーリー２５を従動させる。ベルト２４の張力は、従動軸部材２５１の中心軸である従動軸Ａと駆動軸部材２２１の中心軸である駆動軸Ｂとの距離Ｄによって調整される。

ベースプレート２１の下部（基台側の端部）には、図４に示すように治具受け部としての孔２１ａが複数形成されている。それぞれの孔２１ａは、ベースプレート２１のモーター２２と対向する面と反対側の面において開口している。孔２１ａは、ベースプレート２１を貫通していても、していなくてもよい。

図４に示す治具９は、十分な剛性を有する金属部材である。治具９には、孔２１ａに嵌合する凸部９ｂが少なくとも２つ形成されている。治具９には、凸部９ｂを孔２１ａに嵌合させた状態で中心軸がベルトの引っ張り方向と平行になる通孔としてのネジ穴９ａが形成されている。

アームボディ２０には、ベースプレート２１に取り付けられた治具９のネジ穴９ａと中心軸が一致するネジ穴２０ａが形成されている。すなわち、ネジ穴２０ａは、ベルトの引っ張り方向にアームボディ２０を貫通している。またネジ穴２０ａは、ベースプレート２１からみてモーター２２の反対側に位置する。すなわち、ネジ穴２０ａは、ベースプレート２１から見てプーリー２３と同じ側に位置し、ベルト２４のほぼ直下に位置する。

２．調整方法
次にベルト２４の張力を調整する方法について説明する。
はじめにベースプレート２１の孔２１ａに治具９の凸部９ｂを嵌合させてベースプレート２１に治具９を取り付ける。次に、アームボディ２０の通孔２０ａに調整ネジ１０を通し、調整ネジ１０を治具９に取り付ける。次に、ボディプレート２６にベースプレート２１を固定しているネジ３０を緩め、ボディプレート２６に対してベースプレート２１を移動可能な状態にする。次に、調整ネジ１０の締め付け量を変化させる。調整ネジ１０の締め付け量に応じて駆動プーリー２３と従動プーリー２５の中心軸間距離Ｄが変わり、駆動プーリー２３と従動プーリー２５の中心軸間距離Ｄに応じてベルト２４の張力が変わる。このため、調整ネジ１０の締め付け量を調整することにより、ベルト２４の張力を調整することができる。ベルト２４の張力に応じて、調整ネジ１０を締め付けるために必要なトルクが変化する。このため、調整ネジ１０を締め付けるトルクを計測しながら調整ネジ１０の締め付け量を調整することにより、ベルト２４の張力を適正値に調整することができる。したがって、例えばトルクレンチを用いて調整ネジ１０を締め付ける場合には、片手でベルト２４の張力を調整することができる。ベルト２４の張力を適正値に調整した後に、ネジ３０を締め付けてボディプレート２６にベースプレート２１を固定する。このようにしてベルト２４の張力を調整してボディプレート２６にベースプレート２１を固定した後に、調整ネジ１０と治具９を取り外し、図示しないカバーをアームボディ２０に取り付ける。

以上説明した実施例によると、調整ネジ１０と治具９を取り外した状態でロボットを作動させることができるため、第一アーム２を小型軽量化することができる。また治具９をベースプレート２１に取り付けた状態で調整する構成であるため、ベースプレート２１が平板であっても、ベルトの引っ張り方向から見てベルト２４と調整ネジ１０の中心軸がほぼ重なる位置において調整ネジ１０でベルト２４を引っ張ることができる位置であって、かつ、基台１に第一アーム２が取り付けられた状態で調整ネジ１０を回すことができる位置に、通孔２０ａを形成することができる。仮に、治具９を用いずに本実施例と同じ位置で調整ネジ１０を回すことができるようにするためには、ベースプレート２１の下部に、外側に突出する部分を設ける必要があるため、第一アーム２の重量が増加する。また本実施例によると、ベルト２４の張力を調整するための構成部分を減らすことができるため、接続部材束２７をアームボディ２０内に収容する空間を拡大することができる。

３．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、駆動プーリーを駆動するモーター自体に、治具を取り付け可能な治具受け部を設けてもよい。またモーターとベースプレートとの間に中間部材を設け、モーターと中間部材とベースプレートとが一体となってベルトの引っ張り方向に移動する構成を採用しても良い。また治具受け部と治具とをネジによって固定するようにしても良い。また、治具受け部は、孔や溝といった凹部に限らず、治具を駆動部に取り付けた状態で治具とともに駆動部をベルトの張力に逆らって引っ張ることができる形態であれば良く、例えば治具の凹部と嵌合する凸部を治具受け部としてベースプレートに形成しても良い。

また例えば、従動軸部材に対して予め決められた方向に駆動部を移動可能にする構成として、ガイドとなる直線状の溝と、溝に嵌る凸部の組み合わせを用いても良い。例えば、ベルトの引っ張り方向に平行な溝をアームボディに形成し、その溝にベースプレートを嵌め込むことによって、アームボディに対してベルトの引っ張り方向に駆動プーリーを移動させることが可能になる。また、駆動部が移動する方向は、駆動部の移動により第一プーリーの回転軸と第二プーリーの回転軸との距離が変化する方向であればよく、例えばベルトの引っ張り方向に対して斜めに交わる方向に駆動部を移動可能にしても良い。

また従動プーリーは、ベルトによって駆動プーリーに従動するプーリーであれば良く、例えば従動プーリーの回転軸になる従動軸部材に第三のプーリーが固定され、第三のプーリーと第四のプーリーとを第二のベルトによって連動させ、第四のプーリーの回転軸部材に他のアームを固定しても良い。

またベルトの張力を調整した後に駆動部の位置をアームに対して固定する固定部材として、ベルトの引っ張り方向に配列された複数の孔のいずれかに対して挿入されるピンを用いても良い。具体的には例えば、ベルトの引っ張り方向に配列された孔をボディプレートに形成し、ベースプレートの位置に応じてそれらの孔のいずれか１つと対応する孔をベースプレートに形成しておく。そして、ボディプレートの複数の孔のいずれかとベースプレートの孔とが連通する状態で、連通した２つの孔にピンを挿入する。このような固定部材を用いる場合には、ベルトの張力を段階的に調整することが可能である。

１…基台、２、３，４，５，６，７…アーム、９…治具、９ａ…ネジ穴、９ｂ…凸部、１０…調整ネジ、２０…アームボディ、２０ａ…通孔、２１…ベースプレート、２１ａ…孔、２１ｂ…長孔、２２…モーター、２３…駆動プーリー、２４…ベルト、２５…従動プーリー、２６…ボディプレート、２７…接続部材束、２０ａ…ネジ穴、３０…ネジ、２２１…駆動軸部材、２５１…従動軸部材、２５１…駆動軸部材、Ａ…従動軸、Ｂ…駆動軸

Claims (9)

1. アームと、
   前記アームの内部に設けられ第一軸部材を含む駆動部と、
   前記第一軸部材に設けられた第一プーリーと、
   第二軸部材と、
   前記第二軸部材に設けられた第二プーリーと、
   前記第一プーリーと前記第二プーリーに掛け渡されたベルトと、を備え、
   前記駆動部は、前記アームに対して移動可能であって、治具を取り付けることが可能な治具受け部を有し、
   前記アームには、前記駆動部の移動方向に貫通する通孔が形成されている、
   ロボット。
2. 前記駆動部は、前記第一軸部材と前記第二軸部材とに垂直で前記第一軸部材と前記第二軸部材とを通る直線と平行な方向に前記アームに対して移動可能である、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記駆動部は、前記治具受け部を有し前記方向に前記アームに対して移動可能なベースプレートと、前記ベースプレートに固定され前記第一軸部材を有するモーターとを含む、
   請求項２に記載のロボット。
4. 前記アームに固定されるボディプレートを備え、
   前記ベースプレートは、前記ボディプレートに対して移動可能に、前記ボディプレートの前記モーターと対向する面の反対側の面に取り付けられ、
   前記通孔は、前記ボディプレートから見て前記モーターの反対側に位置する、
   請求項３に記載のロボット。
5. 前記治具受け部は、前記ベースプレートに設けられ前記モーターと対向する面の反対側に開口した孔である、
   請求項３または４に記載のロボット。
6. 前記アームに対する前記駆動部の位置を固定することが可能な固定部材を備える、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット。
7. 基台を備え、
   前記アームは前記基台に設けられている、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のロボット。
8. 前記アームの内部と前記基台の内部に位置する複数の接続部材を備える、
   請求項７に記載のロボット。
9. アームと、
   前記アームの内部に設けられた駆動部と、
   前記駆動部の第一軸部材に設けられた第一プーリーと、
   第二軸部材と、
   前記第二軸部材に設けられた第二プーリーと、
   前記第一プーリーと前記第二プーリーに掛け渡されたベルトと、を備え、
   前記駆動部は、前記アームに対して移動可能であって、
   前記アームには、前記駆動部の移動方向に貫通する通孔が形成されている、
   ロボットの調整方法であって、
   前記駆動部に治具を取り付け、
   前記通孔を通したネジを前記治具に取り付け、
   前記ネジの締め付け量によって前記ベルトの張力を調整した後に、
   前記治具を前記駆動部から取り外す、
   ロボットの調整方法。

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