JP2021003783A

JP2021003783A - ロボット

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Publication number: JP2021003783A
Application number: JP2019119690A
Authority: JP
Inventors: 純一黒川; Junichi Kurokawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-01-14
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Abstract

【課題】力検出部の検出精度を高めることができるロボットを提供すること。【解決手段】基台と、前記基台に接続され、第１軸回りに回動する第１アームを有するロボットアームと、前記基台に設けられ、前記基台または前記ロボットアームに作用する力を検出する力検出部と、を備え、前記第１アームは、前記基台の中心を通り、かつ、前記第１軸と平行な第１中心線からずれた位置で前記基台に接続されており、前記力検出部の中心を通り、かつ、前記第１軸と平行な第２中心線は、前記第１中心線よりも前記第１軸に近いことを特徴とするロボット。【選択図】図５

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。その各種ロボットは、例えば、特許文献１に示すように、基台と、基台に支持されたアームと、力センサーとを有している。このようなロボットでは、力センサーの検出結果に基づいてアームが制御される。

特許文献１に記載されているロボットでは、力センサーは、基台の下方に設けられている。このため、力センサーには、基台およびアームの荷重が加わっている。ロボットの作動中に、例えば、アームに外力が加わった場合、アームおよび基台を介して力センサーに力が伝達される。この力を検出し、その検出結果に基づいてアームを制御することができる。

特開２０１８−０８０９４１号公報

しかしながら、アームが基台の中心線から偏心した位置に接続される場合、特許文献１のような構成、すなわち、力センサーの中心軸と基台の中心軸とが一致している構成では、常にアームの自重によるトルクが力センサーに加わることとなる。このトルクの大きさによっては、力センサーの検出精度が低下するおそれがある。

本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。

本適用例のロボットは、基台と、
前記基台に接続され、第１軸回りに回動する第１アームを有するロボットアームと、
前記基台に設けられ、前記基台または前記ロボットアームに作用する力を検出する力検出部と、を備え、
前記第１アームは、前記基台の中心を通り、かつ、前記第１軸と平行な第１中心線からずれた位置で前記基台に接続されており、
前記力検出部の中心を通り、かつ、前記第１軸と平行な第２中心線は、前記第１中心線よりも前記第１軸に近いことを特徴とする。

本発明のロボットを備えるロボットシステムの第１実施形態を示す側面図である。図１に示すロボットシステムのブロック図である。図１に示す力検出部の側面図である。図３中Ａ−Ａ線断面図である。図１に示すロボットの概略模式図である。本発明のロボットの第２実施形態の概略模式図である。本発明のロボットの第３実施形態の概略模式図である。

以下、本発明のロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットを備えるロボットシステムの第１実施形態を示す側面図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図１に示す力検出部の側面図である。図４は、図３中Ａ−Ａ線断面図である。図５は、図１に示すロボットの概略模式図である。

また、図１および図３〜図７では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」と言い、＋ｘ軸方向に平行な方向を「＋ｘ軸方向」とも言い、−ｘ軸方向に平行な方向を「−ｘ軸方向」とも言い、＋ｙ軸方向に平行な方向を「＋ｙ軸方向」とも言い、−ｙ軸方向に平行な方向を「−ｙ軸方向」とも言い、＋ｚ軸方向に平行な方向を「＋ｚ軸方向」とも言い、−ｚ軸方向に平行な方向を「−ｚ軸方向」とも言う。また、ｚ軸回りの方向およびｚ軸に平行な軸回りの方向を「ｕ軸方向」とも言う。

また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、−ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム２０については、図１中の基台２１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター７側を「先端」と言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。

図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム１００は、制御装置１と、ロボット２と、エンドエフェクター７と、を備えている。その他、ロボットシステム１００は、表示装置４１や、入力装置４２等を備えている。

制御装置１は、ロボット２とは異なる位置、すなわち、ロボット２の外側に配置されている。また、図示の構成では、ロボット２と制御装置１とは、ケーブル２００で電気的に接続（以下、単に「接続」とも言う）されているが、これに限定されずケーブル２００を省略し、無線方式で通信を行うようになっていてもよい。すなわち、ロボット２と制御装置１とは、有線通信で接続されていてもよく、また、無線通信で接続されていてもよい。また、制御装置１は、ロボット２が有する基台２１に内蔵されていてもよい。

ロボット２は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。

図１に示すように、ロボット２は、基台２１と、第１アーム２２と、第２アーム２３と、作業ヘッドである第３アーム２４と、力検出部５と、を備えている。第１アーム２２、第２アーム２３および第３アーム２４によりロボットアーム２０が構成される。

また、ロボット２は、第１アーム２２を基台２１に対して回転させる駆動ユニット２５と、第２アーム２３を第１アーム２２に対して回転させる駆動ユニット２６と、第３アーム２４のシャフト２４１を第２アーム２３に対して回転させるｕ駆動ユニット２７と、シャフト２４１を第２アーム２３に対してｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、角速度センサー２９とを備えている。

このように、ロボット２は、ロボットアーム２０を回転可能に支持する基台２１を備え、ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、基台２１に対し第１アーム２２よりも遠位側に位置する第２アーム２３と、を含む。これにより、ロボットアーム２０の可動域を大きくすることができる。

図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、第１アーム２２の筐体２２０内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２５１と、モーター２５１の駆動力を減速する減速機２５２と、モーター２５１または減速機２５２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２５３とを有している。

駆動ユニット２６は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２６１と、モーター２６１の駆動力を減速する減速機２６２と、モーター２６１または減速機２６２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２６３とを有している。

ｕ駆動ユニット２７は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２７１と、モーター２７１の駆動力を減速する減速機２７２と、モーター２７１または減速機２７２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２７３とを有している。

ｚ駆動ユニット２８は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２８１と、モーター２８１の駆動力を減速する減速機２８２と、モーター２８１または減速機２８２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２８３とを有している。

モーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。

また、減速機２５２、減速機２６２、減速機２７２および減速機２８２としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、位置センサー２５３、位置センサー２６３、位置センサー２７３および位置センサー２８３は、例えば、角度センサーとすることができる。

駆動ユニット２５、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、それぞれ、対応する図示しないモータードライバーに接続されており、モータードライバーを介して制御装置１のロボット制御部１１により制御される。

また、角速度センサー２９は、図１に示すように、第２アーム２３に内蔵されている。このため、第２アーム２３の角速度を検出することができる。この検出した角速度の情報に基づいて、制御装置１は、ロボット２の制御を行う。

基台２１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台２１の上端部には第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、基台２１に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能となっている。第１アーム２２を回転させる駆動ユニット２５が駆動すると、第１アーム２２が基台２１に対して第１軸Ｏ１回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２５３により、基台２１に対する第１アーム２２の回転量が検出できるようになっている。

また、第１アーム２２の先端部には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、第１アーム２２に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｏ２回りに回転可能となっている。第１軸Ｏ１の軸方向と第２軸Ｏ２の軸方向とは同一である。すなわち、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行である。第２アーム２３を回転させる駆動ユニット２６が駆動すると、第２アーム２３が第１アーム２２に対して第２軸Ｏ２回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２６３により、第１アーム２２に対する第２アーム２３の駆動量、具体的には、回転量が検出できるようになっている。

また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置、支持されている。第３アーム２４は、シャフト２４１を有している。シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３回りに回転可能であり、かつ、上下方向に移動可能となっている。このシャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。

シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、シャフト２４１は、ｚ軸回りに正逆回転、すなわち、回転する。また、位置センサー２７３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。

また、シャフト２４１をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８が駆動すると、シャフト２４１は、上下方向、すなわち、ｚ軸方向に移動する。また、位置センサー２８３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。

このように、ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、第１アーム２２の基台２１と反対側に接続され、第１軸Ｏ１と平行な第２軸Ｏ２回りに回動する第２アーム２３と、第２アーム２３に支持され、第２軸Ｏ２とは異なる位置で、かつ、第２軸Ｏ２と平行な第３軸Ｏ３の軸方向に沿って移動する第３アーム２４と、を有する。第１アーム２２および第２アーム２３により、ｘｙ平面での可動範囲を十分に確保することができるとともに、第３アーム２４によりｚ軸方向にも作動することができる。

また、シャフト２４１の先端部には、各種のエンドエフェクターが着脱可能に連結される。エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター７が着脱可能に連結される。エンドエフェクター７については、後に詳述する。

なお、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボット２の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボット２の構成要素になっていてもよい。また、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボットアーム２０の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボットアーム２０の構成要素になっていてもよい。

図１に示すように、エンドエフェクター７は、シャフト２４１に取り付けられた取り付け部７１と、取り付け部７１に設けられたモーター７２と、モーター７２の回転軸に、着脱可能に同心的に取り付けられたねじ用限界ゲージ３とを有している。このエンドエフェクター７は、シャフト２４１の先端部に着脱可能に連結される。

また、モーター７２としては、特に限定されないが、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーター、ステッピングモーター等が用いられる。

また、エンドエフェクター７は、モーター７２の回転軸の回転角度を検出する図示しない角度センサーを有しており、その位置センサーにより、モーター７２の回転軸の回転角度が検出できるようになっている。

このエンドエフェクター７では、モーター７２の回転軸とねじ用限界ゲージ３との間に歯車やベルト等の動力伝達機構が介在している場合に比べて、バックラッシュによる回転精度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、エンドエフェクター７は、ロボットアーム２０に対して着脱可能であるが、これに限定されず、例えば、エンドエフェクター７は、ロボットアーム２０から離脱不能になっていてもよい。

次に、力検出部５について説明する。
図１および図３に示すように、力検出部５は、ロボット２に加わる力、すなわち、ロボットアーム２０および基台２１に加わる力を検出するものである。力検出部５は、基台２１の下方、すなわち、−ｚ軸側に設けられており、基台２１を下方から支持している。このため、力検出部５には、ロボットアーム２０および基台２１の重量分の荷重がかかっている。

また、図３に示すように、力検出部５は、第１プレート５１と、第２プレート５２と、第１プレート５１と第２プレート５２との間に配置された筒状部５３と、複数、本実施形態では、４つの素子５４とを有し、外形形状が円柱状をなす部材である。また、４つの素子５４は、第１プレート５１と、第２プレート５２との間で挟持されている。また、素子５４の数は、これに限定されず、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。

第１プレート５１および第２プレート５２は、円板状をなし、＋ｚ軸側からこの順で離間して配置されている。なお、第１プレート５１および第２プレート５２の平面視における形状は、円形に限定されず、いかなる形状であってもよい。

筒状部５３は、本実施形態では、円筒状をなし、素子５４を保護する機能を有する。
各素子５４は、円形をなすように等間隔で配置されている。これにより、各素子５４に加わる力が可及的に均一になり、正確に力を検出することができる。ここで、本明細書中では、各素子５４が配置されている円Ｃの中心を通過し、かつ、ｚ軸、すなわち、第１軸Ｏ１と平行な直線を中心線Ｓ５という。本実施形態において、力検出部５の中心とは、各素子５４が配置されている円Ｃの中心である。しかし、各素子５４が円形に配置されていない場合には、各素子５４を頂点とする図形の幾何学的中心を力検出部５の中心という。

各素子５４は、例えば、水晶等の圧電体で構成され、外力を受けると電荷を出力するものを用いることができる。また、制御装置１は、この電荷量に応じて、エンドエフェクター７が受けた外力に変換することができる。また、このような圧電体であると、設置する向きに応じて、外力を受けた際に電荷を発生させることができる向きを調整可能である。

本実施形態では、各素子５４は、図４に示すように、鉛直方向の成分の力Ｆｚと、ｚ軸回り、すなわち、ｕ軸方向の力Ｆｕとを検出することができる。すなわち、力検出部５は、第３軸Ｏ３の軸方向の力Ｆｚを検出する。これにより、シャフト２４１をｚ軸方向に沿って移動させる作業をより正確に行うことができる。

このようなロボット２には、ケーブル２００を介して制御装置１が接続されている。
図２に示すように、制御装置１は、ロボット制御部１１と、モーター制御部１２（エンドエフェクター制御部）と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５と、を備えており、ロボット２、エンドエフェクター７のモーター７２および表示装置４１等、ロボットシステム１００の各部の駆動をそれぞれ制御する。

また、制御装置１は、ロボット制御部１１と、モーター制御部１２と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５との間で、それぞれ、通信可能に構成されている。すなわち、ロボット制御部１１と、モーター制御部１２と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５とは、互いに、有線または無線通信で接続されている。

ロボット制御部１１は、ロボット２の駆動、すなわち、ロボットアーム２０等の駆動を制御する。ロボット制御部１１は、ＯＳ等のプログラムがインストールされたコンピューターである。このロボット制御部１１は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、ロボット制御部１１の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。

モーター制御部１２は、モーター７２の駆動を制御する。モーター制御部１２は、ＯＳ等のプログラムがインストールされたコンピューターである。このモーター制御部１２は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、モーター制御部１２の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。

表示制御部１３は、表示装置４１にウィンドウ等の各種の画面や文字等を表示させる機能を有している。すなわち、表示制御部１３は、表示装置４１の駆動を制御する。この表示制御部１３の機能は、例えばＧＰＵ等により実現することができる。

記憶部１４は、データやプログラム等の各種の情報を記憶する機能を有する。この記憶部１４は、制御プログラム等を記憶する。記憶部１４の機能は、ＲＯＭ等のいわゆる外部記憶装置によって実現することができる。

受付部１５は、入力装置４２からの入力を受け付ける機能を有している。この受付部１５の機能は、例えばインターフェース回路によって実現することができる。なお、例えばタッチパネルを用いる場合には、受付部１５は、ユーザーの指のタッチパネルへの接触等を検知する入力検知部としての機能を有する。

表示装置４１は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等で構成された図示しないモニターを備えており、例えば、ウィンドウ等の各種の画面等を含む各種の画像や文字等を表示する機能を有する。

入力装置４２は、例えば、マウスやキーボード等で構成されている。したがって、ユーザーは、入力装置４２を操作することで、制御装置１に対して各種の処理等の指示を行うことができる。

具体的には、ユーザーは、表示装置４１に表示されるウィンドウ等の各種画面に対して入力装置４２のマウスでクリックする操作や、入力装置４２のキーボードで文字や数字等を入力する操作により、制御装置１に対する指示を行うことができる。

なお、本実施形態では、表示装置４１および入力装置４２の代わりに、表示装置４１および入力装置４２を兼ね備えた表示入力装置を設けてもよい。表示入力装置としては、例えば静電式タッチパネルや感圧式タッチパネル等のタッチパネルを用いることができる。また、入力装置４２は、音声等の音を認識する構成であってもよい。

このようなロボット２では、ロボットアーム２０、基台２１および力検出部５は、以下のような位置関係となっている。以下、第１軸Ｏ１と、中心線Ｓ２、基台２１の中心線Ｓ２１（第１中心線）、力検出部５の中心線Ｓ５（第２中心線）の位置関係について図５を用いて説明する。

第１軸Ｏ１は、前述したように、基台２１に接続されている第１アーム２２の回動軸である。また、第１軸Ｏ１は、ｚ軸と平行である。

中心線Ｓ２は、ロボット２の重心Ｇを通り、かつ、ｚ軸、すなわち、第１軸Ｏ１と平行である。ロボット２の重心Ｇの位置は、ロボットアーム２０の姿勢によって変位するため、中心線Ｓ２は、図５に示す領域Ａ２内で変位する。領域Ａ２は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に幅を持った空間である。

以下では、ロボット２の重心Ｇは、ロボットアーム２０がホームポジションに位置している場合の重心のこととして説明する。ホームポジションは、図１に示すように、第１アーム２２および第２アーム２３がｙ軸に沿って延びている状態で静止している状態のことを言う。換言すれば、第３軸Ｏ３が第１軸Ｏ１から最も離れた状態で、かつ、ｚ軸方向から見たとき、図１に示す配管８が直線状に見える状態のことを言う。

基台２１の中心線Ｓ２１は、基台２１の中心を通り、かつ、第１軸Ｏ１と平行な直線である。本実施形態において、基台２１の中心とは、基台２１をｚ軸方向から投影した投影形状における重心のことである。すなわち、基台２１をｚ軸方向から投影した投影形状の幾何学的中心である。

力検出部５の中心線Ｓ５は、前述したように、各素子５４が配置されている円の中心を通過し、かつ、ｚ軸、すなわち、第１軸Ｏ１と平行な直線を中心線Ｓ５という。

本発明では、図５に示すように、中心線Ｓ５が中心線Ｓ２１よりも第１軸Ｏ１側に位置している。すなわち、中心線Ｓ５は、中心線Ｓ２１よりも第１軸Ｏ１側に近い。これにより、以下のような利点が得られる。

ロボット２では、前述したように、ロボットアーム２０は、基台２１の中心線Ｓ２１からずれた位置に接続されている。すなわち、基台２１の中心線Ｓ２１と第１軸Ｏ１とは、異なる位置に位置している。このため、ロボット２の重心Ｇは、基台２１の中心線Ｓ２１からずれた位置に位置している。よって、力検出部５には、ロボット２自身の重量により、図５中矢印で示すような慣性モーメントが生じる。その結果、慣性モーメントの影響により、力検出部５には、常に力が加わった状態となっている。

力検出部５に常にかかっている力を力Ｆ１としたとき、第３アーム２４に外力が加わっていない状態では、力検出部５は、力Ｆ１を検出している。そして、第３アーム２４に図５中矢印方向の外力が加わると、この影響で力Ｆ２が力検出部５に加わる。このとき、力検出部５は、Ｆ１−Ｆ２の力である力Ｆ３を検出する。そして、制御装置１は、力検出部５が検出した力Ｆ３と力Ｆ１との差分に基づいて、すなわち、力検出部５が検出した力の変化量に基づいてロボットアーム２０の制御を行う。

力Ｆ１が力Ｆ２に比べて相対的に大きいと、前記変化量が相対的に小さくなる。このため、例えば、力Ｆ２が比較的小さい場合、力Ｆ２の正確な検出が難しくなるおそれがある。

そこで、前述したように、本発明では、中心線Ｓ５が中心線Ｓ２１よりも第１軸Ｏ１側に位置するように力検出部５を配置した。これにより、ロボット２の重心Ｇと力検出部５の中心線Ｓ５との距離を、従来よりも小さくすることができる。よって、図５中矢印で示すような慣性モーメントの影響で力検出部５に常に加わっている力Ｆ１を小さくすることができる。したがって、力検出部５が検出した力の変化量が力Ｆ１に対して相対的に大きくなり、力Ｆ２が比較的小さい場合であっても力Ｆ２を正確に検出することができる。以上より、本発明によれば、力検出部５の検出精度を高めることができる。

また、本実施形態では、第１軸Ｏ１の軸方向から見て、第１軸Ｏ１と第２中心線である中心線Ｓ５とは、重なっている。すなわち、第１軸Ｏ１と中心線Ｓ５とは、一致している。これにより、第１アーム２２が回動した際に生じる第１軸Ｏ１周りの慣性モーメントをさらに正確に検出することができる。

また、中心線Ｓ２１と第３軸Ｏ３との離間距離をＬ１とし、中心線Ｓ２１と中心線Ｓ５との離間距離をＬ２とし、中心線Ｓ５と中心線Ｓ２との離間距離をＬ３とし、中心線Ｓ２１と第１軸Ｏ１との離間距離をＬ４とし、力検出部５から重心Ｇまでの高さをＬ５としたとき、Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ、以下のような関係を満足するのが好ましい。

ロボット２では、Ｌ２／Ｌ１は、０．０１≦Ｌ２／Ｌ１≦０．８を満足するのが好ましく、０．０５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．６を満足するのがより好ましい。これにより、力検出部５の検出精度を効果的に高めることができる。Ｌ２／Ｌ１が小さすぎると、重心Ｇが力検出部５から離間する方向にシフトし、力検出部５に常にかかっている力Ｆ１が多くなりすぎる傾向を示し、検出精度が低下するおそれがある。一方、Ｌ２／Ｌ１が大きすぎると、基台２１を力検出部５上にバランスよく配置するのが難しくなる。

また、ロボット２では、Ｌ２／Ｌ３は、０．１≦Ｌ２／Ｌ３≦６．０を満足するのが好ましく、０．２≦Ｌ２／Ｌ３≦４．０を満足するのがより好ましい。これにより、力検出部５の検出精度を効果的に高めることができる。Ｌ２／Ｌ３が小さすぎると、重心Ｇが力検出部５から離間する方向にシフトし、力検出部５に常にかかっている力Ｆ１が多くなりすぎる傾向を示し、検出精度が低下するおそれがある。一方、Ｌ２／Ｌ３が大きすぎると、基台２１を力検出部５上にバランスよく配置するのが難しくなる。

なお、本実施形態では、Ｌ２＝Ｌ４であるため、Ｌ４／Ｌ３の好ましい数値範囲は、上記Ｌ２／Ｌ３の数値範囲と同じである。

また、ロボット２では、Ｌ２／Ｌ５は、０．０５≦Ｌ２／Ｌ５≦３．０を満足するのが好ましく、０．１≦Ｌ２／Ｌ５≦１．０を満足するのがより好ましい。これにより、力検出部５の検出精度を効果的に高めることができる。Ｌ２／Ｌ５が小さすぎると、力検出部５に常にかかっている力Ｆ１が多くなりすぎる傾向を示し、検出精度が低下するおそれがある。一方、Ｌ２／Ｌ５が大きすぎると、基台２１を力検出部５上にバランスよく配置するのが難しくなる。

以上説明したように、ロボット２は、基台２１と、基台２１に接続され、第１軸Ｏ１回りに回動する第１アーム２２を有するロボットアーム２０と、基台２１に設けられ、基台２１またはロボットアーム２０に作用する力を検出する力検出部５と、を備える。また、第１アーム２２は、基台２１の中心を通り、かつ、第１軸Ｏ１と平行な第１中心線である中心線Ｓ２１からずれた位置で基台２１に接続されている。そして、力検出部５の中心を通り、かつ、第１軸Ｏ１と平行な第２中心線である中心線Ｓ５は、第１中心線である中心線Ｓ２１よりも第１軸Ｏ１に近い。これにより、ロボット２の重心Ｇと力検出部５の中心線Ｓ５との距離を、従来よりも小さくすることができる。よって、図５中矢印で示すような慣性モーメントの影響により力検出部５に常に加わっている力Ｆ１を小さくすることができる。したがって、力検出部５が検出した力の変化量が力Ｆ１に対して相対的に大きくなり、外力Ｆ２が比較的小さい場合であっても外力Ｆ２を正確に検出することができる。以上より、本発明によれば、力検出部５の検出精度を高めることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明のロボットの第２実施形態の概略模式図である。

以下、図６を参照して本発明のロボットの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態では、ｘ軸方向から見たとき、中心線Ｓ５は、第１軸Ｏ１と中心線Ｓ２１との間に位置している。すなわち、第１軸Ｏ１および第１中心線である中心線Ｓ２１を含む平面の平面視において、第２中心線である中心線Ｓ５は、第１軸Ｏ１と第１中心線である中心線Ｓ２１との間に位置している。これにより、本発明の効果を得ることができるとともに、第１実施形態よりも力検出部５を基台２１の中央部に配置させることができ、力検出部５が基台２１をより安定的に支持することができる。

なお、本実施形態では、第１軸Ｏ１、中心線Ｓ５および中心線Ｓ２１は、同一平面上に位置しているが、これに限定されず、これらは、同一平面上に位置していなくてもよい。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明のロボットの第３実施形態の概略模式図である。

以下、図７を参照して本発明のロボットの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態では、ｘ軸方向から見たとき、中心線Ｓ５は、中心線Ｓ２と、第１軸Ｏ１との間に位置している。すなわち、第１軸Ｏ１および第１中心線である中心線Ｓ２１を含む平面の平面視において、第２中心線である中心線Ｓ５は、ロボット２の重心Ｇを通り、かつ、第１軸Ｏ１と平行な直線である中心線Ｓ２と、第１軸Ｏ１との間に位置している。これにより、本発明の効果を得ることができるとともに、前記各実施形態よりも中心線Ｓ５が中心線Ｓ２に近い分、図７中矢印で示すような慣性モーメントの影響により力検出部５に常に加わっている力Ｆ１を小さくすることができる。

以上、本発明のロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。

また、前記実施形態では、ロボットアームの回転軸の数は、３つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回転軸の数は、例えば、２つ、または、４つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、アームの数は、３つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、例えば、２つ、または、４つ以上でもよい。

１…制御装置、２…ロボット、３…ねじ用限界ゲージ、５…力検出部、７…エンドエフェクター、８…配管、１１…ロボット制御部、１２…モーター制御部、１３…表示制御部、１４…記憶部、１５…受付部、２０…ロボットアーム、２１…基台、２２…第１アーム、２３…第２アーム、２４…第３アーム、２５…駆動ユニット、２６…駆動ユニット、２７…ｕ駆動ユニット、２８…ｚ駆動ユニット、２９…角速度センサー、４１…表示装置、４２…入力装置、５１…第１プレート、５２…第２プレート、５３…筒状部、５４…素子、７１…取り付け部、７２…モーター、１００…ロボットシステム、２００…ケーブル、２２０…筐体、２３０…筐体、２４１…シャフト、２５１…モーター、２５２…減速機、２５３…位置センサー、２６１…モーター、２６２…減速機、２６３…位置センサー、２７１…モーター、２７２…減速機、２７３…位置センサー、２８１…モーター、２８２…減速機、２８３…位置センサー、Ａ２…領域、Ｃ…円、Ｆｕ…力、Ｆｚ…力、Ｇ…重心、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｓ２…中心線、Ｓ２１…中心線、Ｓ５…中心線

Claims

基台と、
前記基台に接続され、第１軸回りに回動する第１アームを有するロボットアームと、
前記基台に設けられ、前記基台または前記ロボットアームに作用する力を検出する力検出部と、を備え、
前記第１アームは、前記基台の中心を通り、かつ、前記第１軸と平行な第１中心線からずれた位置で前記基台に接続されており、
前記力検出部の中心を通り、かつ、前記第１軸と平行な第２中心線は、前記第１中心線よりも前記第１軸に近いことを特徴とするロボット。
前記第１軸の軸方向から見て、前記第１軸と前記第２中心線とは、重なっている請求項１に記載のロボット。
前記第１軸および前記第１中心線を含む平面の平面視において、前記第２中心線は、当該ロボットの重心を通り、かつ、前記第１軸と平行な直線と、前記第１軸との間に位置している請求項１に記載のロボット。
前記第１軸および前記第１中心線を含む平面の平面視において、前記第２中心線は、前記第１軸と前記第１中心線との間に位置している請求項１に記載のロボット。
前記ロボットアームは、前記第１アームと、前記第１アームの前記基台と反対側に接続され、前記第１軸と平行な第２軸回りに回動する第２アームと、前記第２アームに支持され、前記第２軸とは異なる位置で、かつ、前記第２軸と平行な第３軸の軸方向に沿って移動する第３アームと、を有する請求項３または４に記載のロボット。
前記第１中心線と前記第３軸との離間距離をＬ１とし、前記第１中心線と前記第２中心線との離間距離をＬ２としたとき、０．０１≦Ｌ２／Ｌ１≦０．８を満足する請求項５に記載のロボット。