JP2019048345A - Horizontal articulated robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水平方向にアームが動作する水平多関節ロボットに関する。 The present invention relates to a horizontal articulated robot in which an arm operates in the horizontal direction.
ベース、第1アーム及び第2アームが順に連結された水平多関節ロボットは、エンドエフェクタが接続されるシャフトを第2アームの先端部に備えている。第2アームの内部には、第2アームとエンドエフェクタとを電気的に接続するために第2アーム内ケーブルが配線される。 The horizontal articulated robot in which the base, the first arm, and the second arm are sequentially connected has a shaft to which the end effector is connected at the tip of the second arm. A second in-arm cable is routed within the second arm to electrically connect the second arm and the end effector.
特許文献1に開示される発明のように、水平多関節ロボットの第2アームに設けられるシャフトは、エンドエフェクタを上下動させるために、直進運動を行う。 As in the invention disclosed in Patent Document 1, the shaft provided on the second arm of the horizontal articulated robot performs a linear motion to move the end effector up and down.
第2アームとエンドエフェクタとを電気的に接続する第2アーム内ケーブルは、シャフトが直進運動することにより、曲げが発生し、ストレスが加わる。 The cable in the second arm, which electrically connects the second arm and the end effector, is bent by the linear movement of the shaft, causing stress and stress.
したがって、アームから突出するシャフトが直進運動を行う水平多関節ロボットは、アーム内でケーブルの曲げを抑制することが求められている。 Therefore, a horizontal articulated robot in which a shaft protruding from an arm moves in a straight line is required to suppress bending of a cable in the arm.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アーム内でのケーブルの曲げを抑制した水平多関節ロボットを得ることを目的とする。 The present invention is made in view of the above, and an object thereof is to obtain a horizontal articulated robot in which bending of a cable in an arm is suppressed.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アームから下方向に突出するスプライン軸状であり、中心軸回りの回動運動と、中心軸に沿った直進運動とを行い、アームからの突出量が直進運動によって変化するシャフトと、スリップリングと導電性ブラシとを備え、シャフトの上端部に設けられ、回動運動の回動位置によらずスリップリングと導電性ブラシとの電気的な接続を維持するロータリジョイントと、コイル状部を備えたカールケーブルであり、導電性ブラシに接続されたアーム内ケーブルとを有する。コイル状部は、直進運動に追従して伸縮する。 In order to solve the problems described above and achieve the object, the present invention is in the shape of a spline shaft projecting downward from the arm, and performs rotational movement about the central axis and linear movement along the central axis. , A shaft provided with a slip ring and a conductive brush, the amount of protrusion from the arm being changed by linear movement, provided at the upper end of the shaft, regardless of the rotational position of the rotational movement, the slip ring and the conductive brush A rotary joint for maintaining the electrical connection of the electric cable, and a curled cable having a coiled portion, and an in-arm cable connected to the conductive brush. The coiled portion expands and contracts in accordance with the linear movement.
本発明によれば、アーム内でのケーブルの曲げを抑制した水平多関節ロボットを得られるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to obtain a horizontal articulated robot in which bending of a cable in an arm is suppressed.
以下に、本発明の実施の形態に係る水平多関節ロボット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。 Hereinafter, a horizontal articulated robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る水平多関節ロボットの斜視図である。水平多関節ロボット100は、据付箇所に設置されるベース10と、ベース10に支持された第1アーム20と、第1アーム20に支持された第2アーム30とを有する。ベース10と第1アーム20とは、第1軸J1を中心に回動可能に連結されている。第1アーム20と第2アーム30とは、第2軸J2に中心に回動可能に連結されている。第2アーム30の先端部からは、エンドエフェクタが装着されるシャフト40が下方向に突出している。シャフト40は、第3軸J3に沿って直進可能であるとともに、第4軸J4を中心に回動可能とされている。なお、第3軸J3及び第4軸J4は、いずれもシャフト40の中心軸Cと同軸になっているため、シャフト40は、中心軸C周りの回動運動と、中心軸Cに沿った直進運動とを行う。
Embodiment 1
FIG. 1 is a perspective view of a horizontal articulated robot according to a first embodiment of the present invention. The horizontal articulated
実施の形態1に係る水平多関節ロボット100においては、シャフト40が突出しているアームは、第2アーム30であるが、三つ以上のアームを有する水平多関節ロボットであれば、先端のアームからシャフト40が突出した構造となる。なお、先端のアームとは、ベース10から最も離れて配置されるアームである。
In the horizontal articulated
図2は、実施の形態1に係る水平多関節ロボットの第2アームの概略構成図を示す図である。第2アーム30の内部には、側面に凹凸を有するスプライン軸状のシャフト40と、第3軸J3に沿ったシャフト40の直進運動の駆動源である第3軸モータ31と、第3軸モータ31の回転をボールねじ32に伝達する第3軸駆動機構33と、第3軸モータ31から伝達された回転を第3軸J3に沿った直線運動に変換するボールねじ32と、第4軸J4を中心にしたシャフト40の回動の駆動源である第4軸モータ34と、第4軸モータ34の回転をスプライン外筒35に伝達する第4軸駆動機構36と、第4軸モータ34から伝達された回転によって駆動されてシャフト40を回動させるスプライン外筒35とが配置されている。シャフト40は、スプライン外筒35と係合しており、スプライン外筒35とともに第4軸J4を中心に回動する。すなわち、シャフト40及びスプライン外筒35は、ボールスプラインをなしている。
FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a second arm of the horizontal articulated robot according to the first embodiment. Inside the
第3軸駆動機構33は、第3軸モータ31の出力軸311に固定されたタイミングプーリ331と、ボールねじ32のねじ軸321に固定されたタイミングプーリ332と、タイミングプーリ331及びタイミングプーリ332に掛けられた第3軸タイミングベルト333とを備えている。ボールねじ32のナット322は、シャフト40に固定されており、ねじ軸321が回転してナット322が第3軸J3に沿って直進運動すると、シャフト40もナット322とともに直進運動する。
The third axis drive mechanism 33 includes a
第4軸駆動機構36は、第4軸モータ34の出力軸341に固定されたタイミングプーリ361と、中間軸362に固定されたタイミングプーリ363と、タイミングプーリ361及びタイミングプーリ363に掛けられた第4軸タイミングベルト364と、中間軸362に固定されたタイミングプーリ365と、スプライン外筒35に固定されたタイミングプーリ366と、タイミングプーリ365及びタイミングプーリ366に掛けられた第4軸タイミングベルト367とを備えている。スプライン外筒35の回転に伴ってシャフト40は回動運動を行う。
The fourth
このように、シャフト40は、第4軸モータ34及び第4軸駆動機構36により中心軸C周りの回動運動を行う。また、シャフト40は、第3軸モータ31及び第3軸駆動機構33により中心軸Cに沿った直進運動を行う。シャフト40の第2アーム30からの突出量は、第3軸駆動機構33による直進運動によって変化する。
Thus, the
第2アーム30とエンドエフェクタとの電気的接続のために第2アーム30の内部に配線される第2アーム内ケーブル37は、コイル状部371を備えたカールケーブルである。第2アーム内ケーブル37は、コイル状部371の軸方向が第3軸J3と平行になるようにケーブルクランプによってナット322にクランプされている。
The second in-
図3は、実施の形態1に係る水平多関節ロボットのシャフトの上端部の構造を模式的に示す図である。シャフト40は、中空構造となっており、上端部に複数のスリップリング41が設置されている。シャフト40内には、各スリップリング41に接続されたシャフト内ケーブル42が配線されている。シャフト内ケーブル42は、シャフト40の下端部に装着されるエンドエフェクタに接続される。シャフト40の上端部には、キャップ状のブラシホルダ43が被せられている。ブラシホルダ43の内面には、複数の導電性ブラシ44が配置されており、各導電性ブラシ44には第2アーム内ケーブル37が接続されている。複数のスリップリング41及び複数の導電性ブラシ44は、ロータリジョイント50を構成しており、第4軸J4の回動位置によらず、各スリップリング41と各導電性ブラシ44との電気的な接続は確保される。したがって、実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、ロータリジョイント50を用いない構造の水平多関節ロボットと比較すると、第4軸J4の回転角度を大きくすることができる。すなわち、実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、ロータリジョイント50を用いない構造の水平多関節ロボットと比較すると、第4軸J4の回転角度の制約が小さくなる。
FIG. 3 is a view schematically showing a structure of an upper end portion of a shaft of the horizontal articulated robot according to the first embodiment. The
実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、シャフト40の回転角度が大きくなっても、第2アーム内ケーブル37が大きく捻れることがない。したがって、実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、第2アーム30の内部で第2アーム内ケーブル37が暴れて第2アーム30の筐体に衝突し、第2アーム内ケーブル37が傷つくことがない。このため、実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、第2アーム30に設置されるシャフト40の回転角度を大きくとることができる。
In the horizontal articulated
図4は、実施の形態1に係る水平多関節ロボットのシャフトが上端に位置する状態での第2アームを示す図である。図5は、実施の形態1に係る水平多関節ロボットのシャフトが下端に位置する状態での第2アームを示す図である。なお、図4及び図5では、構造を理解しやすくするために、各モータ及び各タイミングベルトの図示を省略している。第2アーム内ケーブル37は、シャフト40が下端に位置する時に弛みが無い状態で設置されている。シャフト40が下端よりも上に移動すると、図4に示すように、コイル状部371が引き延ばされることで、第2アーム内ケーブル37は、シャフト40に追従して伸びる。下端よりも上に移動したシャフト40が下降すると、コイル状部371が縮むことで、第2アーム内ケーブル37は、シャフト40に追従して縮む。実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、第2アーム内ケーブル37がシャフト40の直進運動に追従して伸縮する際に、曲げが生じないため、第2アーム内ケーブル37の損傷を防止できる。
FIG. 4 is a view showing the second arm in a state in which the shaft of the horizontal articulated robot according to the first embodiment is located at the upper end. FIG. 5 is a view showing the second arm in a state where the shaft of the horizontal articulated robot according to the first embodiment is located at the lower end. 4 and 5, illustration of each motor and each timing belt is omitted in order to facilitate understanding of the structure. The second in-
実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、第3軸J3に沿ってシャフト40を直進運動させる際に、第2アーム内ケーブル37のコイル状部371が弾性変形するため、第2アーム内ケーブル37が第2アーム30の内部で暴れることはなく、第2アーム内ケーブル37に曲げによるストレスが加わることがない。また、シャフト40が下端に位置する状態では第2アーム内ケーブル37に弛みが無いため、第2アーム内ケーブル37が第2アーム30内の構造物に接触して損傷することを防止できる。したがって、実施の形態1に係る水平多関節ロボット100は、第2アーム内ケーブル37の周りに衝突を防止するための空間を確保する必要が無いため、第2アーム30の小型化を図ることができる。
In the horizontal articulated
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and one of the configurations is possible within the scope of the present invention. Parts can be omitted or changed.
10 ベース、20 第1アーム、30 第2アーム、31 第3軸モータ、32 ボールねじ、33 第3軸駆動機構、34 第4軸モータ、35 スプライン外筒、36 第4軸駆動機構、37 第2アーム内ケーブル、40 シャフト、41 スリップリング、42 シャフト内ケーブル、43 ブラシホルダ、44 導電性ブラシ、50 ロータリジョイント、100 水平多関節ロボット、311,341 出力軸、321 ねじ軸、322 ナット、331,332,361,363,365,366 タイミングプーリ、333 第3軸タイミングベルト、362 中間軸、364,367 第4軸タイミングベルト、371 コイル状部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
スリップリングと導電性ブラシとを備え、前記シャフトの上端部に設けられ、前記回動運動の回動位置によらず前記スリップリングと前記導電性ブラシとの電気的な接続を維持するロータリジョイントと、
コイル状部を備えたカールケーブルであり、前記導電性ブラシに接続されたアーム内ケーブルとを有し、
前記コイル状部は、前記直進運動に追従して伸縮することを特徴とする水平多関節ロボット。 A shaft having a splined shaft shape projecting downward from an arm, which performs rotational movement about a central axis and linear movement along the central axis, and the amount of projection from the arm changes according to the linear movement;
A rotary joint provided with a slip ring and a conductive brush, provided at an upper end of the shaft and maintaining an electrical connection between the slip ring and the conductive brush regardless of the rotational position of the rotational movement; ,
A curled cable having a coiled portion, and an in-arm cable connected to the conductive brush;
A horizontal articulated robot characterized in that the coiled portion expands and contracts following the straight movement.
Priority Applications (1)
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JP2021030370A (en) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | セイコーエプソン株式会社 | robot |
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