JP2020121350A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】上部アームに、機械部品が配置されている空間と連通する給脂口を設ける。【解決手段】ロボットは、アーム５，６に設けられた潤滑剤用の流路１０を備え、第１アーム６が、第１アーム本体６ａと、第１アーム本体６ａに固定された第１ハウジング６ｅと、第１ハウジング６ｅに第１回転軸線Ｊ６回りに回転可能に支持された回転部材１３に動力を伝達する第１ギヤ６ｂと、を有し、第２アーム５が、第２アーム本体５ａと、第１ギヤ６ｂと９０°の軸角で噛み合う第２ギヤ５ｂを有する第２シャフト５ｃと、第２シャフト５ｃを第２アーム本体５ａに対して回転可能に支持する第２ベアリング５ｄと、を有し、流路１０の入口１０ａが、第１アーム本体６ａの外面に形成され、流路１０の出口１０ｂが、第２アーム５内の第２シャフト５ｃの外周面及び第２ベアリング５ｄが配置された空間Ａに開口し、流路１０が、入口１０ａから第１アーム内を通り出口１０ｂまで延びる。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

従来、減速機、ギヤおよびベアリング等の機械部品に潤滑剤を供給するための流路が設けられたロボットが知られている（例えば、特許文献１から３参照。）。

実公平０５−０４６８６４号公報 特開２０１２−００７６３７号公報 特開２０１１−１４９４６０号公報

ロボットのアーム内の機械部品に潤滑剤を供給するために、アームの外面に給脂口が形成され、給脂口から機械部品が配置されている空間まで延びる流路がアーム内に設けられる。しかし、アームの設計の制約により、給脂口を設けることができる場所およびスペースは限られることがある。
例えば、６軸の垂直多関節ロボットの上部アームの先端部には、手首フランジを回転させるためのギヤ、シャフト、ベアリングおよび動力伝達部材等が配置されている。しかし、シャフトや動力伝達部材の形状や配置によっては、上部アームの先端部の外面に、機械部品が配置されている空間と連通する給脂口を設けることが難しいことがある。

本開示の一態様は、第１アームと、該第１アームを支持する第２アームと、前記第１アームおよび前記第２アームに設けられた潤滑剤用の流路と、を備え、前記第１アームが、第１アーム本体と、該第１アーム本体に固定された第１ハウジングと、該第１ハウジングに第１回転軸線回りに回転可能に支持された回転部材に動力を伝達する第１ギヤと、を有し、前記第２アームが、第２アーム本体と、前記第１ギヤと９０°の軸角で噛み合う第２ギヤを有する第２シャフトと、該第２シャフトを前記第２アーム本体に対して回転可能に支持する第２ベアリングと、を有し、前記流路の入口が、前記第１アーム本体の外面に形成され、前記流路の出口が、前記第２アームの前記第２シャフトおよび前記第２ベアリングが配置された空間に開口し、前記流路が、前記入口から前記第１アーム本体内を通って前記出口まで延びる、ロボットである。

本発明の一実施形態に係るロボットの外観図である。 図１のロボットの上部アームおよびアーム先端部の内部構造を示す図である。 図２の部分拡大図である。 図１のロボットの上部アームおよびアーム先端部の変形例の内部構造を示す部分拡大図である。 比較例の上部アームおよびアーム先端部の内部構造を示す部分拡大図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るロボットについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係るロボット１は、図１に示されるように、６軸の垂直多関節ロボットである。ロボット１は、ベース２と、旋回部３と、下部アーム４と、上部アーム（第２アーム）５と、アーム先端部（第１アーム）６と、を備える。

ベース２は、床面上に固定される。
旋回部３は、ベース２上に配置され、鉛直な第１軸線Ｊ１回りに回転可能にベース２に支持されている。
下部アーム４の基端部は、水平な第２軸線Ｊ２回りに回転可能に旋回部３に支持されている。

上部アーム５の基端部は、下部アーム４の先端部に、水平な第３軸線Ｊ３回りに回転可能に支持されている。また、上部アーム５の基端部は、下部アーム４の先端部に、上部アーム５の長手軸である第４軸線Ｊ４回りに回転可能に支持されている。
アーム先端部６の基端部は、上部アーム５の先端部に、水平な第５軸線（第２回転軸線）Ｊ５回りに回転可能に支持されている。また、アーム先端部６は、手首フランジ（回転部材）１３を第５軸線Ｊ５と直交する第６軸線（第１回転軸線）Ｊ６回りに回転可能に支持している。

また、ロボット１は、旋回部３、下部アーム４、上部アーム５、アーム先端部６および手首フランジ１３をそれぞれ関節軸線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６回りに回転させるサーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６を備える。アーム先端部６を第５軸線Ｊ５回りに回転させるためのサーボモータＭ５および手首フランジ１３を第６軸線Ｊ６回りに回転させるためのサーボモータＭ６は、図２に示されるように、上部アーム５の内部に配置されている。
なお、ロボット１は、６軸以外の軸数の垂直多関節ロボットであってもよい。

図２および図３は、上部アーム５およびアーム先端部６の内部構造の一例を示している。
図２および図３に示されるように、上部アーム５は、アーム本体（第２アーム本体）５ａと、ギヤ（第２ギヤ）５ｂを一端に有するシャフト（第２シャフト）５ｃと、２つのベアリング（第２ベアリング）５ｄと、ハウジング（第２ハウジング）５ｅと、を有する。

アーム本体５ａは、第４軸線Ｊ４に沿って延びる上部アーム５の外装部品である。円筒状のハウジング５ｅは、アーム本体５ａの先端部に第５軸線Ｊ５と同軸に配置され、アーム本体５ａに対して第５軸線Ｊ５回りに回転可能にベアリング５ｆによって支持されている。シャフト５ｃおよびベアリング５ｄは、ハウジング５ｅの内周面の内側の空間に配置されている。
シャフト５ｃは、第６軸線Ｊ６から第６軸線Ｊ６に直交する径方向に離間した位置において、第５軸線Ｊ５と同軸に配置されている。ギヤ５ｂは、シャフト５ｃの第６軸線Ｊ６側の一端に設けられ、シャフト５ｃと同軸である。

各ベアリング５ｄは、シャフト５ｃの外周面とハウジング５ｅの内周面との間の円環状の空間Ａに配置されている。２つのベアリング５ｄは、シャフト５ｃの長手方向に相互に間隔を空けて配置されている。シャフト５ｃは、２つのベアリング５ｄによって、ハウジング５ｅに対して第５軸線Ｊ５回りに回転可能に支持されている。ベアリング５ｄの数は、３個以上であってもよい。

アーム先端部６は、先端部本体（第１アーム本体）６ａと、ギヤ（第１ギヤ）６ｂを一端に有するシャフト（第１シャフト）６ｃと、２つのベアリング（第１ベアリング）６ｄと、ハウジング（第１ハウジング）６ｅと、を有する。

ハウジング６ｅは、第６軸線Ｊ６と同軸に配置される筒状の部材であり、先端部本体６ａと固定されている。手首フランジ１３は、第６軸線Ｊ６回りに回転可能にハウジング６ｅに支持されている。また、先端部本体６ａは、ハウジング５ｅと固定されている。

シャフト６ｃおよびベアリング６ｄは、先端部本体６ａ内に収容されている。シャフト６ｃは、第６軸線Ｊ６から第６軸線Ｊ６に直交する径方向に離間した位置において、第６軸線Ｊ６と平行に配置されている。ギヤ６ｂは、シャフト６ｃの基端に設けられ、シャフト６ｃと同軸である。ギヤ５ｂおよびギヤ６ｂは、９０°の軸角で相互に噛み合うかさ歯車である。軸角は、ギヤ５ｂの軸とギヤ６ｂの軸とが成す角度である。
シャフト６ｃの先端にはギヤ７ａが固定され、ハウジング６ｅには、第６軸線Ｊ６と同軸にギヤ７ｂが固定されている。ギヤ７ｂは、ハウジング６ｅ内のギヤに動力を伝達し、ハウジング６ｅに支持された手首フランジ１３を第６軸線Ｊ６回りに回転させる。ギヤ７ａおよびギヤ７ｂは、相互に噛み合う平歯車である。
なお、ハウジング６ｅ、手首フランジ１３およびギヤ７ｂは、図２および図３のように中空部を有していてもよく、あるいは中実であってもよい。

ベアリング６ｄは、先端部本体６ａに対してシャフト６ｃを長手軸回りに回転可能に支持している。２つのベアリング６ｄは、シャフト６ｃの長手方向に相互に間隔を空けて配置されている。ベアリング６ｄの数は、３個以上であってもよい。

第６軸線Ｊ６用のサーボモータＭ６の出力軸Ｓ６は、動力伝達部材によってシャフト５ｃと接続されている。図２および図３の例において、出力軸Ｓ６は、第５軸線Ｊ５と平行であり、動力伝達部材は、出力軸Ｓ６に固定されたプーリ８ａと、シャフト５ｃの他端に固定されたプーリ８ｂと、プーリ８ａ，８ｂに掛け回されたベルト８ｃと、を有する。
出力軸Ｓ６の回転は、動力伝達部材８ａ，８ｂ，８ｃ、シャフト５ｃ、ギヤ５ｂ、ギヤ６ｂ、シャフト６ｃ、ギヤ７ａおよびギヤ７ｂを経由して手首フランジ１３に伝達され、ハウジング６ｅに対して手首フランジ１３が第６軸線Ｊ６回りに回転する。

動力伝達部材は、プーリ８ａ，８ｂとベルト８ｃとの組み合わせ以外のものであってもよい。例えば、動力伝達部材は、出力軸Ｓ６からシャフト５ｃに回転を伝達するギヤの組み合わせであってもよい。あるいは、出力軸Ｓ６がシャフト５ｃと直接接続されていてもよい。

第５軸線Ｊ５用のサーボモータの出力軸Ｓ５は、動力伝達部材によって先端部本体６ａと接続されている。図２および図３の例において、出力軸Ｓ５は、第５軸線Ｊ５と平行であり、動力伝達部材は、出力軸Ｓ５に固定されたプーリ９ａと、第５軸線Ｊ５と同軸のシャフト９ｂと、シャフト９ｂの一端に固定されたプーリ９ｃと、プーリ９ａ，９ｃに掛け回されたベルト９ｄと、シャフト９ｂの他端に設けられたギヤから動力を伝達されるハウジング９ｅと、ハウジング９ｅに回転可能に支持されたフランジ９ｆと、を有する。ハウジング９ｅは、第５軸線Ｊ５と同軸に配置される筒状の部材であり、先端部本体６ａと固定されている。シャフト９ｂは、ハウジング９ｅ内のギヤに動力を伝達し、ハウジング９ｅに支持されたフランジ９ｆを第５軸線Ｊ５回りに回転させる。フランジ９ｆは、アーム本体５ａと固定されている。

出力軸Ｓ５の回転は、動力伝達部材９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆを経由して先端部本体６ａに伝達され、先端部本体６ａおよびハウジング６ｅが一体的に第５軸線Ｊ５回りに回転する。このときに、ハウジング５ｅも、先端部本体６ａおよびハウジング６ｅと一体的にアーム本体５ａに対して第５軸線Ｊ５回りに回転する。

図３に示されるように、上部アーム５およびアーム先端部６には、潤滑剤用の流路１０が設けられている。流路１０の入口１０ａは、先端部本体６ａの基端面に形成されている。流路１０の出口１０ｂは、ハウジング５ｅの内周面（内面）に形成され、空間Ａに開口している。流路１０は、先端部本体６ａおよびハウジング５ｅに設けられ、入口１０ａから先端部本体６ａおよびハウジング５ｅの内部を通って出口１０ｂまで延びている。入口１０ａは、上部アーム５およびアーム先端部６の内部へ潤滑剤を注入するための給脂口であり、入口１０ａには、グリースニップル１１が設けられている。前述したように、ハウジング５ｅと先端部本体６ａは相互に固定されており、アーム先端部６および手首フランジ１３の関節軸線Ｊ５，Ｊ６回りの回転に関わらず、ハウジング５ｅおよび先端部本体６ａに形成された入口１０ａから出口１０ｂまでの流路１０は変化しない。

アーム先端部６の外面には、アーム先端部６の内部から潤滑剤を排出するための排脂口１２が形成されている。排脂口１２は、全てのベアリング６ｄよりも先端側に位置している。図２および図３の例では、排脂口１２は、ハウジング６ｅの外面に形成されている。ギヤ５ｂ，６ｂ，７ａ，７ｂ、シャフト５ｃ，６ｃおよびベアリング５ｄ，６ｄは、出口１０ｂと排脂口１２との間のシール部材等によって密閉された密閉区域Ｂ内に配置されている。密閉区域Ｂにおいて、ギヤ５ｂ，６ｂ，７ａ，７ｂ、シャフト５ｃ，６ｃおよびベアリング５ｄ，６ｄ等の機械部品の周囲には、潤滑剤が通過可能な隙間が存在する。

次に、上部アーム５およびアーム先端部６の内部の機械部品への潤滑剤の供給方法について説明する。
グリースニップル１１にグリースガンを接続し、グリースまたはオイル等の潤滑剤をグリースガンから給脂口１０ａのグリースニップル１１を経由して流路１０に注入する。図３の矢印は、給脂口１０ａから排脂口１２までの潤滑剤の概略の移動ルートを示している。潤滑剤は、流路１０内を給脂口１０ａから出口１０ｂに向かって移動し、出口１０ｂから、密閉区域Ｂ内の空間Ａに流入し、空間Ａに配置されたシャフト５ｃの外周面およびベアリング５ｄに供給される。

空間Ａは密閉区域Ｂの一部であるため、潤滑剤は、空間Ａから排脂口１２に向かって、密閉区域Ｂ内の隙間を移動する。ギヤ５ｂ、ギヤ６ｂ、シャフト６ｃ、ベアリング６ｄ、ギヤ７ａおよびギヤ７ｂは、空間Ａと排脂口１２との間の潤滑剤の移動ルート上に位置する。したがって、ギヤ５ｂ，６ｂ，７ａ，７ｂ、シャフト６ｃおよびベアリング６ｄにも潤滑剤が供給される。

このように、本実施形態によれば、流路１０の上流部分が、アーム先端部６の先端部本体６ａに設けられ、流路１０の下流部分が、上部アーム５のハウジング５ｅに設けられている。先端部本体６ａおよびハウジング５ｅは、関節軸線Ｊ５，Ｊ６回りに相対回転しない。したがって、上部アーム５の機械部品５ｂ，５ｃ，５ｄに、上部アーム５と隣接するアーム先端部６の給脂口１０ａから流路１０を経由して潤滑剤を確実に供給することができる。すなわち、スペースを確保することが困難であるといった設計の制約によって給脂口を上部アーム５の先端部に設けることが困難な場合においても、上部アーム５の先端部の機械部品５ｂ，５ｃ，５ｄに潤滑剤を確実に供給することができ、潤滑剤の不足による機械部品５ｂ，５ｃ，５ｄの不具合の発生を防止することができる。

また、密閉区域Ｂ内において、潤滑剤は、排脂口１２に向かって移動する。したがって、図５に示されるように、仮に、給脂口１０ａへの潤滑剤の注入方向に従って給脂口１０ａから密閉区域Ｂに潤滑剤を流入させた場合、潤滑剤は、給脂口１０ａと排脂口１２とを結ぶ移動ルート（矢印参照。）に沿って移動し、移動ルートから逸れた位置のシャフト５ｃおよびベアリング５ｄには潤滑剤が届き難い。
本実施形態によれば、流路１０の出口１０ｂが、シャフト５ｃの外周面およびベアリング５ｄが配置された空間Ａに開口しているので、シャフト５ｃおよびベアリング５ｄにも確実に潤滑剤を供給することができる。

上記実施形態においては、出口１０ｂがハウジング５ｅの内周面に形成されていることとしたが、シャフト５ｃの外周面およびベアリング５ｄが配置された空間Ａに出口１０ｂが開口する限りにおいて、出口１０ｂを他の部品に形成してもよい。

例えば、図４に示されるように、出口１０ｂが、シャフト５ｃの外周面に形成されていてもよい。この変形例において、流路１０は、先端部本体６ａおよびシャフト５ｃに設けられ、先端部本体６ａおよびシャフト５ｃの内部を通って出口１０ｂまで延びる。具体的には、シャフト５ｃに形成された流路１０の下流部分は、ギヤ５ｂの第６軸線Ｊ６側の端面およびシャフト５ｃの外周面に開口している。先端部本体６ａに形成された流路１０の上流部分は、ギヤ５ｂの開口と対向する位置において先端部本体６ａの外周面に開口している。出口１０ｂは、１つのみであってもよいが、周方向に配列する複数の出口１０ｂがシャフト５ｃの外周面に形成されていてもよい。このような流路１０によっても、アーム先端部６から上部アーム５の機械部品５ｂ，５ｃ，５ｄに潤滑剤を確実に供給することができる。

１ ロボット
５ 上部アーム（第２アーム）
５ａ アーム本体（第２アーム本体）
５ｂ ギヤ（第２ギヤ）
５ｃ シャフト（第２シャフト）
５ｄ ベアリング（第２ベアリング）
５ｅ ハウジング（第２ハウジング）
６ アーム先端部（第１アーム）
６ａ 先端部本体（第１アーム本体）
６ｂ ギヤ（第１ギヤ）
６ｃ シャフト（第１シャフト）
６ｄ ベアリング（第１ベアリング）
６ｅ ハウジング（第１ハウジング）
１０ 流路
１０ａ 入口、給脂口
１０ｂ 出口
１２ 排脂口
１３ 手首フランジ（回転部材）
Ｊ５ 第５軸（第２回転軸線）
Ｊ６ 第６軸（第１回転軸線）
Ａ 空間
Ｂ 密閉区域

Claims (6)

1. 第１アームと、該第１アームを支持する第２アームと、前記第１アームおよび前記第２アームに設けられた潤滑剤用の流路と、を備え、
   前記第１アームが、第１アーム本体と、該第１アーム本体に固定された第１ハウジングと、該第１ハウジングに第１回転軸線回りに回転可能に支持された回転部材に動力を伝達する第１ギヤと、を有し、
   前記第２アームが、第２アーム本体と、前記第１ギヤと９０°の軸角で噛み合う第２ギヤを有する第２シャフトと、該第２シャフトを前記第２アーム本体に対して回転可能に支持する第２ベアリングと、を有し、
   前記流路の入口が、前記第１アーム本体の外面に形成され、前記流路の出口が、前記第２アーム内の前記第２シャフトの外周面および前記第２ベアリングが配置された空間に開口し、前記流路が、前記入口から前記第１アーム本体内を通って前記出口まで延びる、ロボット。
2. 前記第２アームが、前記第１アームを前記第１回転軸線に直交する第２回転軸線回りに回転可能に支持し、
   前記第２アームが、前記第２シャフトを収容する第２ハウジングを有し、前記第２アーム本体および前記第２ハウジングが、前記第２回転軸線回りに相対回転可能である、請求項１に記載のロボット。
3. 前記流路の出口が、前記第２ハウジングの内面に形成され、前記第２ハウジングの内面と前記第２シャフトの外周面との間の空間に開口し、
   前記流路が、前記入口から、前記第１アーム本体および前記第２ハウジング内を通って前記出口まで延びる、請求項２に記載のロボット。
4. 前記流路の出口が、前記第２シャフトの外周面に形成され、前記第２ハウジングの内面と前記第２シャフトの外周面との間の空間に開口し、
   前記流路が、前記入口から、前記第１アーム本体および前記第２シャフト内を通って前記出口まで延びる、請求項２に記載のロボット。
5. 前記第１アームは、前記第１アーム本体内に収容され前記第１ギヤを有する第１シャフトと、該第１シャフトを前記第１アーム本体に対して回転可能に支持する第１ベアリングと、該第１ベアリングよりも前記第１アームの先端側において前記第１アームの外面に形成された排脂口と、を有し、
   前記第１シャフト、前記第１ベアリング、前記第２シャフトおよび前記第２ベアリングが、前記流路の出口と前記排脂口との間の密閉された密閉区域内に配置されている、請求項１から請求項４のいずれかに記載のロボット。
6. 前記第１アームが、前記回転部材としての手首フランジを支持する垂直多関節ロボットのアーム先端部であり、前記第２アームが、前記垂直多関節ロボットの上部アームである、請求項１から請求項５のいずれかに記載のロボット。

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