JP2020015127A - ロボットアームとその製造方法およびロボット - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、強度を保持しながらさらなる軽量化を図るとともに、製造コストを低減することができるロボットアームとその製造方法およびロボットを提供することを目的としている。
この構成により、金属部材を精度よく機械加工しておき、アーム本体の両端の取付インタフェース部を構成する樹脂にそれぞれ埋め込むことにより、機械加工せずに精度よく位置合わせされた2つの取付面を有するロボットアームを実現することができ、製造コストを低く抑えることができる。
この構成により、アーム本体の内孔を通って両端の取付面まで内部空間を連続させることができる。
この構成により、アーム本体の一端の金属部材の中心軸回りに回転するロボットアームが構成される。
この構成により、取付インタフェース部に備えられた金属部材の貫通孔に貫通させた取付ネジによりロボットアームをアクチュエータ等の被取付体に固定する場合に、金属部材の表面を取付ネジの座面として露出させているので、取付ネジの頭部と被取付体との間に樹脂を介在させずに取付ネジを締結することができ、繰り返し応力作用による取付ネジの緩み等を防止して、より確実に固定することができる。
この構成により、取付インタフェース部を構成する樹脂への金属部材の埋め込み時に、凹部と凸部とを嵌合させて、外力が作用しても樹脂に対して金属部材がズレることを防止することができる。この場合、機械加工により形成された凹部と凸部とを嵌合させてもよいし、化学的処理により金属部材に形成された凹凸に溶融樹脂を流し込んで嵌合させたものであってもよい。
この構成により、ロボットアームの先端に取り付ける電動の機材等の電気的な接地を容易にすることができる。
この構成により、炭素繊維を含有する樹脂を用いても、金属部材が腐食することを防止して耐久性を向上することができる。
この構成により、1種類の部品を2つ成形して相互に接合するだけで済み、部品の種類を削減することにより製造コストを低減することができる。
この構成により、第1部品と第3部品とを同一形状とすることにより、1種類の部品を2つ成形して相互に接合するだけで済み、部品の種類を削減することにより製造コストを低減することができる。第3部品に接合する第4部品の長さを調整することによって、アーム本体の長さを調整することができる。
この構成により、簡易に成形可能な第4部品によって、ロボットアームの製造コストを低減することができる。また、第4部品を横断面均一な筒体とすることにより長さの異なるアーム本体を容易に成形することができる。
この構成により、簡易に成形可能な第4部品によって、ロボットアームの製造コストを低減することができる。また、第4部品を横断面均一な筒体とすることにより長さの異なるアーム本体を容易に成形することができる。また、内面に金属製パイプを配置することにより、ロボットアームの剛性を向上することができる。表面の少なくとも一部が金属よりも柔らかい樹脂で覆われるので、人と接触した場合に人に加わる力を金属の場合よりも低減することができる。
この構成により、接着材によって接合する場合と比較して、接合強度を向上することができるとともに、第1部品と第2部品との接合による電気的な導通を容易にすることができる。機械的な結合要素としては、例えば、ボルトあるいはリベット等を挙げることができる。
この構成により、ロボットアームの自己消化性を担保することができる。
この構成により、難燃性の高い塗料によってロボットアームの自己消化性を担保することができる。
上記態様においては、前記第1部品および前記第2部品を射出成形またはプレス成形により成形してもよい。
また、上記態様においては、2つの前記第1部品、前記第3部品および前記第4部品を同一の成形型に位置決め状態に固定した後に、前記ロボットアームの最終形状を成すように一体的に接合してもよい。
上記態様においては、前記ロボットアームを2以上備えていてもよい。
また、上記態様においては、各前記ロボットアームの前記取付インタフェース部が同一形状であり、各前記ロボットアームの前記アーム本体が異なる長さを有していてもよい。
また、上記態様においては、複数の前記ロボットアームが同一長さであってもよい。
本実施形態に係るロボットアーム1は、図1から図5に示されるように、円筒のパイプ状のアーム本体2と、該アーム本体2の長手軸方向の両端に設けられた2つの取付インタフェース部3とを備えている。
また、取付インタフェース部3は、アーム本体2に接続する樹脂製の接続部4と、該接続部4を構成する樹脂に埋め込まれた平板状の金属プレート(金属部材)5とを備えている。接続部4はアーム本体2の内孔2aを両端において遮る位置に配置され、アーム本体2の長手軸に直交する方向に延びる略円錐台の形状を有している。
金属プレート5は、図2および図3に示されるように、中央孔6を有するリング板状に形成されている。金属プレート5には、板厚方向に貫通する複数の貫通孔7が、周方向に間隔をあけて設けられている。
また、金属プレート5の板厚方向の他の面は、図7に示されるように、幾つかの貫通孔7の周囲を部分的に露出させた状態で、接続部4を構成する樹脂によって覆われている。貫通孔7の周囲に露出している金属プレート5の表面は、取付ネジ(図10参照)9の頭部の外径よりも若干大きく露出して、貫通孔7に挿入される取付ネジ9の座面として機能する。
また、接続部4には、接続部4内の空間を金属プレート5の中央孔6とは異なる部位において外部に開口させる開口部8が設けられている。図1においては、開口部8は、中央孔6の反対側に設けられているが、これに限られるものではなく、各接続部4の側面部に設けられていてもよい。開口部8は後述する蓋部材10によって閉塞することができるようになっている。
本実施形態に係る製造方法は、図8に示されるように、2つの端部部品21,22を成形し(ステップS1)、中央部品23を成形し(ステップS2)、2つの端部部品21,22を中央部品23の両端に配置して3つの部品21,22,23を相互に接合する(ステップS3)ものである。
中央部品23は単純な円筒部材であるため、引き抜き加工や押し出し加工により容易に成形することができる。
また、2つの同一形状の端部部品21,22を接続する中央部品23として単純な円筒部材を採用することにより、長手軸方向の長さ調整が容易であり、異なる長さのロボットアーム1を簡単に製造することができるという利点もある。これにより、アーム本体2の長さが異なるだけの様々な長さのロボットアーム1を構成することができる。
また、精度よく構成された金属プレート5をインサート成形して製造するので、2つの金属プレート5の取付面5aを機械加工することなく精度よく配置することができる。これにより、機械加工が不要となり、製造コストを削減することができる。
この場合には、金属プレート5に設けられている貫通孔7に取付ネジ9を貫通させて減速機出力軸110のネジ孔に締結することにより、取付ネジ9の頭部を金属プレート5の取付面5aとは反対側の表面である座面に押し付けることができる。
また、樹脂としては熱硬化性または熱可塑性の任意の樹脂を採用することができる。
また、樹脂としては、ガラス繊維強化樹脂等の任意の繊維強化樹脂を採用することにしてもよい。ガラス繊維強化樹脂においては、繊維が無色透明であることから、母材材料に色を練り込むことで、塗装費用をコストカットすることもできる。
機械的な固定方法としては、ボルトおよびリベット等の機械的な結合要素を使用することができる。この場合、座面陥没防止や雌ネジの強化のために、ワッシャやスペーサ等の金属部材を併用することが望ましい。ボルトやリベットが金属であるため、電気的な導通を容易に確保することができる。
2 アーム本体
2a 内孔
3 取付インタフェース部
5 金属プレート(金属部材)
5a 取付面
6 中央孔
7 貫通孔
9 取付ネジ
10 蓋部材
15 凸部
16 凹部
20 第2部品
21,22 端部部品(第1部品、第3部品)
23 中央部品(第4部品)
100 ロボット
Claims (24)
- 長尺の筒状のアーム本体と、該アーム本体の両側に固定され他の部材に取り付けるための取付インタフェース部とを備え、
前記アーム本体および前記取付インタフェース部の外表面の少なくとも一部が樹脂製であり、
一方の前記取付インタフェース部と前記アーム本体の一部とを有する第1部品と、他方の前記取付インタフェース部と前記アーム本体の他の一部とを有する第2部品とが相互に接合されているロボットアーム。 - 各前記取付インタフェース部が、前記他の部材に取り付けるための取付面を構成する金属部材と、該金属部材の少なくとも前記取付面を露出させた状態に埋め込んで前記アーム本体に接続する樹脂製の接続部とを備える請求項1に記載のロボットアーム。
- 前記金属部材が、中央に板厚方向に貫通する中央孔を有するリング板状に形成され、
前記接続部が、前記アーム本体の内孔に接続しかつ前記金属部材の前記中央孔において外部に開放された内部空間を備える請求項2に記載のロボットアーム。 - 前記取付面が前記アーム本体の長手軸と平行に延びる位置に配置されている請求項2または請求項3に記載のロボットアーム。
- 前記金属部材が、板厚方向に貫通し取付ネジを貫通させる貫通孔を備えるとともに、前記取付面および該取付面の背面の前記貫通孔の周囲の前記取付ネジの座面を露出させて前記接続部を構成する樹脂に埋め込まれている請求項2から請求項4のいずれかに記載のロボットアーム。
- 各前記取付インタフェース部を構成する樹脂と各前記金属部材とが、一方に設けられた凹部に他方に設けられた凸部を嵌合させることにより相互に固定されている請求項2から請求項5のいずれかに記載のロボットアーム。
- 2つの前記金属部材が電気的に導通している請求項2から請求項6のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記金属部材が、炭素繊維との組合せに対し、アルミニウムよりも耐食性の高い金属材料により構成されている請求項2から請求項7のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記第1部品と前記第2部品とが同一形状を有する請求項1から請求項8のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記第2部品が、前記第1部品と同一形状の第3部品と、該第3部品の前記アーム本体の一部を延長する第4部品とを接合したものである請求項1から請求項8のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記第4部品が、樹脂製の横断面均一な筒体である請求項10に記載のロボットアーム。
- 前記第4部品が、金属製パイプの外面を樹脂により被覆した横断面均一な筒体である請求項10に記載のロボットアーム。
- 前記第1部品と前記第2部品とが、機械的な結合要素により接合されている請求項1から請求項12のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記アーム本体および前記取付インタフェース部を構成する樹脂が、鉛直方向に配置して10秒間火を当てても火炎持続時間が10秒以下であり、かつ、127mm以上燃えない難燃性を有する請求項1から請求項13のいずれかに記載のロボットアーム。
- 前記アーム本体および前記取付インタフェース部を構成する樹脂の外表面が、鉛直方向に配置して10秒間火を当てても火炎持続時間が10秒以下であり、かつ、127mm以上燃えない難燃性の塗料により被覆されている請求項1から請求項13のいずれかに記載のロボットアーム。
- 長尺の筒状のアーム本体の両端に、他の部材に取り付けるための取付インタフェース部を備えるロボットアームの製造方法であって、
一方の前記取付インタフェース部と前記アーム本体の一部とを有し、外表面の少なくとも一部が樹脂製の第1部品を成形し、
他方の前記取付インタフェース部と前記アーム本体の他の一部とを有し、外表面の少なくとも一部が樹脂製の第2部品を成形し、
成形された前記第1部品と前記第2部品とを相互に位置決めした状態で接合するロボットアームの製造方法。 - 前記第1部品および前記第2部品を射出成形またはプレス成形により成形する請求項16に記載のロボットアームの製造方法。
- 長尺の筒状のアーム本体の両端に、他の部材に取り付けるための取付インタフェース部を備えるロボットアームの製造方法であって、
前記取付インタフェース部と前記アーム本体の一部とを有し、外表面の少なくとも一部が樹脂製の同一形状の第1部品および第3部品を成形し、
該第1部品の前記アーム本体の一部を延長する筒状の第4部品を成形し、
成形された前記第1部品と前記第3部品との間に前記第4部品を配置し、相互に位置決めした状態で接合するロボットアームの製造方法。 - 前記第1部品、前記第3部品および前記第4部品を射出成形またはプレス成形により成形する請求項18に記載のロボットアームの製造方法。
- 2つの前記第1部品、前記第3部品および前記第4部品を同一の成形型に位置決め状態に固定した後に、前記ロボットアームの最終形状を成すように一体的に接合する請求項18または請求項19に記載のロボットアームの製造方法。
- 請求項1から請求項15のいずれかに記載のロボットアームを備えるロボット。
- 前記ロボットアームを2以上備える請求項21に記載のロボット。
- 各前記ロボットアームの前記取付インタフェース部が同一形状であり、
各前記ロボットアームの前記アーム本体が異なる長さを有する請求項22に記載のロボット。 - 複数の前記ロボットアームが同一長さである請求項21に記載のロボット。
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