JP2021154424A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】基端側アームに対する第１先端側アームの着脱操作を簡単に行うことができるロボットを提供すること。【解決手段】基端側アームと、前記基端側アームに対し回動可能であり、前記基端側アームよりも先端側に接続されている第１先端側アームと、を有するロボットアームを備え、前記基端側アームは、前記第１先端側アームを駆動する第１モーターと、前記第１モーターの回転速度を減速して回転力を出力する第１減速機と、前記第１減速機から出力される回転力を前記第１先端側アームに伝達する第１プーリーと、前記第１減速機から前記第１プーリーに前記第１減速機から出力される回転力を伝達する第１ベルトと、を有していることを特徴とするロボット。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットに関する。

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。例えば、特許文献１に記載されているロボットは、床面に固設されたベースと、ベースに設けられたアームとを備えている。アームは、基台と、第１アームと、基端側アームとしての第２アームと、第１先端側アームおよび第２先端側アームとしての手首部材とを有している。

また、特許文献１に記載されているロボットは、第１モーターと第２モーターとを有する。第１モーターの動力が減速機を介して第１従動回転機構へ伝達され、手首部材がＪ５軸回りに回動する。また、第２モーターの動力が第２従動回転機構に伝達され、手首部材がＪ６軸回りに回転する。このロボットにおいて、手首部材を取り外すためには、第１従動回転機構、第２従動回転機構を第２アームから取り外す必要がある。さらに、取り外した手首部材を第２アームに装着する際も、第１従動回転機構、第２従動回転機構を第２アームに設置して組み立てる必要がある。

特開２０１１−２０２１３号公報

このようなロボットでは、例えば、メンテナンス作業を行う際、手首部材を第２アームから取り外すことがあるが、従来では、手首部材の着脱操作が面倒であった。

本発明のロボットは、基端側アームと、前記基端側アームに対し回動可能であり、前記基端側アームよりも先端側に接続されている第１先端側アームと、を有するロボットアームを備え、
前記基端側アームは、前記第１先端側アームを駆動する第１モーターと、前記第１モーターの回転速度を減速して回転力を出力する第１減速機と、前記第１減速機から出力される回転力を前記第１先端側アームに伝達する第１プーリーと、前記第１減速機から前記第１プーリーに前記第１減速機から出力される回転力を伝達する第１ベルトと、を有していることを特徴とする。

図１は、第１実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。 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に示すロボットの先端部の縦断面図である。 図４は、図１に示すロボットが有する第４アーム１５の内部構成の一例を説明するための斜視図である。 図５は、図１に示すロボットが有する第４アーム１５の内部構成の他の例を説明するための斜視図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。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に示すロボットの先端部の縦断面図である。図４は、図１に示すロボットが有する第４アーム１５の内部構成の一例を説明するための斜視図である。図５は、図１に示すロボットが有する第４アーム１５の内部構成の他の例を説明するための斜視図である。

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。なお、以下では、説明の便宜上、ロボットアームについては、図１中の基台１１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター２０側を「先端」とも言う。図４では、上側が先端側であり、下側が基端側である。また、図５および図６では、左側が先端側であり、右側が基端側である。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御する制御装置３と、教示装置４と、を備える。

まず、ロボット１について説明する。
図１に示すロボット１は、本実施形態では単腕の６軸垂直多関節ロボットであり、基台１１と、ロボットアーム１０と、を有する。また、ロボットアーム１０の先端部にエンドエフェクター２０を装着することができる。エンドエフェクター２０は、ロボット１の構成要件であってもよく、ロボット１の構成要件でなくてもよい。

なお、ロボット１は、図示の構成に限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよい。また、ロボット１は、水平多関節ロボットであってもよい。

基台１１は、ロボットアーム１０を下側から駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット１は、基台１１が中継ケーブル１８を介して制御装置３と電気的に接続されている。なお、ロボット１と制御装置３との接続は、図１に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線による接続であってもよく、さらには、インターネットのようなネットワークを介して接続されていてもよい。

本実施形態では、ロボットアーム１０は、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１６と、第６アーム１７とを有し、これらのアームが基台１１側からこの順に連結されている。なお、ロボットアーム１０が有するアームの数は、６つに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上であってもよい。また、各アームの全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。

基台１１と第１アーム１２とは、関節１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸を回動中心とし、その第１回動軸回りに回動可能となっている。第１回動軸は、基台１１が固定される床の法線と一致している。

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸は、第１回動軸に直交する軸と平行である。

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して水平方向と平行な第３回動軸を回動中心として回動可能となっている。第３回動軸は、第２回動軸と平行である。

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸を回動中心として回動可能となっている。第４回動軸は、第３回動軸と直交している。

第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１６は、第４アーム１５に対して第５回動軸（軸Ｏ５）を回動中心として回動可能となっている。第５回動軸は、第４回動軸と直交している。

第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１７は、第５アーム１６に対して第６回動軸（軸Ｏ６）を回動中心として回動可能となっている。第６回動軸は、第５回動軸と直交している。

また、第６アーム１７は、ロボットアーム１０の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。この第６アーム１７は、ロボットアーム１０の駆動により、エンドエフェクター２０ごと回動することができる。

ロボット１は、駆動部としてのモーターＭ１、モーターＭ２、モーターＭ３、モーターＭ４、モーターＭ５およびモーターＭ６と、エンコーダーＥ１、エンコーダーＥ２、エンコーダーＥ３、エンコーダーＥ４、エンコーダーＥ５およびエンコーダーＥ６とを備える。モーターＭ１は、関節１７１に内蔵され、基台１１と第１アーム１２とを相対的に回転させる。モーターＭ２は、関節１７２に内蔵され、第１アーム１２と第２アーム１３とを相対的に回転させる。モーターＭ３は、関節１７３に内蔵され、第２アーム１３と第３アーム１４とを相対的に回転させる。モーターＭ４は、関節１７４に内蔵され、第３アーム１４と第４アーム１５とを相対的に回転させる。モーターＭ５は、第４アーム１５に内蔵され、第４アーム１５と第５アーム１６とを相対的に回転させる。モーターＭ６は、第４アーム１５に内蔵され、第５アーム１６と第６アーム１７とを相対的に回転させる。

また、エンコーダーＥ１は、関節１７１に内蔵され、モーターＭ１の位置を検出する。エンコーダーＥ２は、関節１７２に内蔵され、モーターＭ２の位置を検出する。エンコーダーＥ３は、関節１７３に内蔵され、モーターＭ３の位置を検出する。エンコーダーＥ４は、関節１７４に内蔵され、モーターＭ４の位置を検出する。エンコーダーＥ５は、第４アーム１５に内蔵され、モーターＭ５の位置を検出する。エンコーダーＥ６は、第４アーム１５に内蔵され、モーターＭ６の位置を検出する。

なお、関節１７５および関節１７６には、モーターＭ５、モーターＭ６、エンコーダーＥ５およびエンコーダーＥ６は、配置されていない。

エンコーダーＥ１〜Ｅ６は、制御装置３と電気的に接続されており、モーターＭ１〜モーターＭ６の位置情報、すなわち、回転量が制御装置３に電気信号として送信される。そして、この情報に基づいて、制御装置３は、モーターＭ１〜モーターＭ６を、図示しないモータードライバーＤ１〜モータードライバーＤ６を介して駆動させる。すなわち、ロボットアーム１０を制御するということは、モーターＭ１〜モーターＭ６を制御することである。

また、ロボット１では、ロボットアーム１０に、力を検出する力検出部１９が着脱自在に設置される。そして、ロボットアーム１０は、力検出部１９が設置された状態で駆動することができる。力検出部１９は、本実施形態では、６軸力覚センサーである。力検出部１９は、互いに直交する３個の検出軸上の力の大きさと、当該３個の検出軸まわりのトルクの大きさとを検出する。また、力検出部１９は、６軸力覚センサーに限定されず、他の構成のものであってもよい。

本実施形態では、力検出部１９は、第６アーム１７に設置されている。なお、力検出部１９の設置箇所としては、第６アーム１７、すなわち、最も先端側に位置するアームに限定されず、例えば、他のアームや、隣り合うアーム同士の間であってもよい。

力検出部１９には、エンドエフェクター２０を着脱可能に装着することができる。エンドエフェクター２０は、本実施形態では、互いに接近離間可能な一対の爪部を有し、各爪部によりワークを把持、解除するハンドで構成される。なお、エンドエフェクター２０としては、図示の構成に限定されず、吸引により作業対象物を把持するハンドであってもよい。また、エンドエフェクター２０としては、例えば、研磨機、研削機、切削機や、ドライバー、レンチ等の工具であってもよい。なお、力検出部１９を省略し、エンドエフェクター２０が第６アームに設けられてもよい。

また、ロボット座標系において、エンドエフェクター２０の先端には、制御点であるツールセンターポイントＴＣＰが設定される。ロボットシステム１００では、ツールセンターポイントＴＣＰの位置をロボット座標系で把握しておくことにより、ツールセンターポイントＴＣＰを制御の基準とすることができる。

次に、制御装置３および教示装置４について説明する。
図１に示すように、制御装置３は、本実施形態では、ロボット１と離れた位置に設置されている。ただし、この構成に限定されず、基台１１に内蔵されていてもよい。また、制御装置３は、ロボット１の駆動を制御する機能を有し、前述したロボット１の各部と電気的に接続されている。制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２と、通信部３３と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。

制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、記憶部３２に記憶されている動作プログラム等の各種プログラムを読み出し、実行する。制御部３１で生成された信号は、通信部３３を介してロボット１の各部に送信される。これにより、ロボットアーム１０が所定の作業を所定の条件で実行したりすることができる。記憶部４２は、制御部４１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部４２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。通信部４３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置３との間で信号の送受信を行う。

図１および図２に示すように、教示装置４は、ロボットアーム１０に対して動作プログラムを作成、入力したりする機能を有する。教示装置４は、制御部４１と、記憶部４２と、通信部４３と、を有する。教示装置４としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン、ティーチングペンダント等が挙げられる。
以上、ロボットシステム１００の構成について簡単に説明した。

次に、ロボットアーム１０の手先部分、すなわち、第４アーム１５〜第６アーム１７の構造について詳細に説明する。

図３に示すように、第４アーム１５は、ロボットアーム１０の手先部分における基端側アームである。第４アーム１５は、アーム本体１５１と、第１駆動ユニット５と、第２駆動ユニット６と、を有する。

アーム本体１５１は、中空部１５０を有する長尺なケーシングで構成される。中空部１５０内には、第１駆動ユニット５と、第２駆動ユニット６の主要部６Ａが収容されている。また、アーム本体１５１は、先端側に突出して設けられた第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂを有する。なお、第２駆動ユニット６の主要部６Ａは、減速機Ｒ６、ベルト６２およびプーリー６１のことである。

第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂは、第４アーム１５の中心軸Ｏ４を介してそれぞれ配置されている。第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂは、これらの間で第５アーム１６を、軸Ｏ５回りに回動可能に支持している。

また、第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂの内部は、中空であり、中空部１５０の一部を構成している。第１支持部１５１Ａの内部には、第１駆動ユニット５のプーリー５１が設置されている。第２支持部１５１Ｂの内部には、第２駆動ユニット６の主要部６Ａのプーリー６１が設置されている。

このように、第１先端側アームである第５アーム１６は、第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂの間に配置されている。これにより、第５アーム１６を両持ち支持することができ、第５アーム１６の安定かつ円滑な回転を実現することができる。

第１駆動ユニット５は、第１先端側アームである第５アーム１６を駆動させるためのものである。第１駆動ユニット５は、モーターＭ５と、減速機Ｒ５と、エンコーダーＥ５と、プーリー５１と、ベルト５２と、シャフト５３と、を有する。

モーターＭ５は、第５アーム１６を駆動する駆動源である。エンコーダーＥ５は、モーターＭ５の回転量を検出するものである。モーターＭ５およびエンコーダーＥ５は、中空部１５０内で、かつ、第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂよりも基端側に設置されている。また、モーターＭ５およびエンコーダーＥ５は、中心線Ｏ４と重なる位置に設置されている。モーターＭ５およびエンコーダーＥ５は、例えば、アーム本体１５１の内壁の任意の部分に固定されている。

図２に示すように、モーターＭ５は、制御装置３と電気的に接続されており、制御装置３によって作動が制御される。また、エンコーダーＥ５は、制御装置３と電気的に接続されており、エンコーダーＥ５が検出したモーターＭ５の回転量に関する情報は、電気信号に変換されて制御装置３に送信される。

減速機Ｒ５は、モーターＭ５が出力する回転力を減速して出力するものである。減速機Ｒ５は、中心軸Ｏ４よりも第１支持部１５１Ａ側に設置されている。減速機Ｒ５としては、特に限定されず、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。

減速機Ｒ５の出力軸には、ベルト５２が掛け回されている。ベルト５２は、減速機Ｒ５からプーリー５１に回転力を伝達するものである。ベルト５２は、無端ベルトで構成され、内側の面に歯を有する。ベルト５２の歯は、減速機Ｒ５の出力軸に形成された歯と噛み合っている。このため、減速機Ｒ５の出力軸の回転力は、ベルト５２に伝達され、ベルト５２が回転する。また、ベルト５２は、プーリー５１の外周部に形成された歯と噛み合っている。すなわち、ベルト５２は、減速機Ｒ５の出力軸およびプーリー５１の外周部に掛け回されている。このため、減速機Ｒ５から出力された回転力は、ベルト５２を介してプーリー５１に伝達される。

プーリー５１は、減速機Ｒ５から出力される回転力を第５アーム１６に伝達するものである。プーリー５１は、外筒５１１と、内筒５１２とを有する。外筒５１１は、有底状をなし、その外周部にベルト５２が掛け回されている。内筒５１２は、外筒５１１の底部から立設している。内筒５１２は、外筒５１１よりも長く、本実施形態では、第５アーム１６の凹部１６１に挿入されている。内筒５１２は、凹部１６１に挿入されている部分の横断面形状が円形であってもよく、例えば、Ｄカット形状であってもよい。Ｄカット形状の場合、内筒５１２と第５アーム１６との回転が規制され、プーリー５１の回転力が第５アーム１６に伝達される。

また、内筒５１２は、その外周部の２か所が、ベアリング５２３およびベアリング５２４によって第４アーム１５のアーム本体１５１の内部に固定されている。具体的には、第１支持部１５１Ａの内壁のうち、第５アーム１６に臨む部分には、内側に向かって筒状に突出した突出部１５２が形成されている。

この突出部１５２の内周部にプーリー５１の内筒５１２が挿入され、これらの間にベアリング５２３およびベアリング５２４が固定されている。なお、突出部１５２は、外筒５１１および内筒５１２の間に位置している。ベアリング５２３およびベアリング５２４の内輪は、プーリー５１の内筒５１２の外周部に固定され、ベアリング５２３およびベアリング５２４の外輪は、突出部１５２の内周部に固定されている。このような構成により、プーリー５１は、アーム本体１５１によって回転可能に支持されている。

また、内筒５１２は、その内腔部が外筒５１１の底部の外側に開放しており、開放している側からシャフト５３が挿入されている。シャフト５３は、内筒５１２に対して、挿入、抜去可能である。シャフト５３は、内筒５１２に挿入された状態では、内筒５１２よりも第５アーム１６側に突出し、凹部１６１に挿入される。

シャフト５３は、その横断面形状が、例えば、Ｄカット形状等、内筒５１２および第５アーム１６に対する回転を規制するような形状である。Ｄカット形状の場合、シャフト５３と第５アーム１６との回転が規制され、プーリー５１の回転力が第５アーム１６に伝達される。

このような第１駆動ユニット５によれば、モーターＭ５が出力する回転力が、減速機Ｒ５、ベルト５２、プーリー５１およびシャフト５３を介して第５アームに伝達される。よって、第５アーム１６を軸Ｏ５回りに回転することができる。

このように、基端側アームである第４アーム１５は、第１プーリーであるプーリー５１および第１先端側アームである第５アーム１６に挿入され、プーリー５１の回転力を第５アーム１６に伝達するシャフト５３を有する。これにより、プーリー５１の回転力を第５アーム１６に伝達することができる。

また、シャフト５３は、第１プーリーであるプーリー５１および第１先端側アームである第５アーム１６に挿入または抜去が可能である。これにより、後述するように、プーリー５１および第１先端側アームに対するシャフト５３の挿入、抜去を選択するという簡単な方法で、第５アーム１６の第４アーム１５に対する着脱操作を行うことができる。

次に、第２駆動ユニット６について説明する。第２駆動ユニット６は、第２先端側アームである第６アーム１７を駆動させるためのものである。第２駆動ユニット６は、モーターＭ６と、減速機Ｒ６と、エンコーダーＥ６と、プーリー６１と、ベルト６２と、を有する。

モーターＭ６は、第６アーム１７を駆動する駆動源である。エンコーダーＥ６は、モーターＭ６の回転量を検出するものである。モーターＭ６およびエンコーダーＥ６は、中空部１５０内で、かつ、第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂよりも基端側に設置されている。また、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６は、中心線Ｏ４と重なる位置に設置されている。モーターＭ６およびエンコーダーＥ６は、例えば、アーム本体１５１の内壁の任意の部分に固定されている。また、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６は、モーターＭ５およびエンコーダーＥ５よりも基端側に設置されている。

図２に示すように、モーターＭ６は、制御装置３と電気的に接続されており、制御装置３によって作動が制御される。また、エンコーダーＥ６は、制御装置３と電気的に接続されており、エンコーダーＥ６が検出したモーターＭ６の回転量に関する情報は、電気信号に変換されて制御装置３に送信される。

図３に示すように、減速機Ｒ６は、モーターＭ６が出力する回転力を減速して出力するものである。減速機Ｒ６は、中心軸Ｏ４よりも第２支持部１５１Ｂ側に設置されている。減速機Ｒ６としては、特に限定されず、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。

減速機Ｒ６の出力軸には、ベルト６２が掛け回されている。ベルト６２は、減速機Ｒ６からプーリー６１に回転力を伝達するものである。ベルト６２は、無端ベルトで構成され、内側の面に歯を有する。ベルト６２の歯は、減速機Ｒ６の出力軸に形成された歯と噛み合っている。このため、減速機Ｒ６の出力軸の回転力は、ベルト６２に伝達され、ベルト６２が回転する。また、ベルト６２は、プーリー６１の外周部に形成された歯と噛み合っている。すなわち、ベルト６２は、減速機Ｒ６の出力軸およびプーリー６１の外周部に掛け回されている。このため、減速機Ｒ６から出力された回転力は、ベルト６２を介してプーリー６１に伝達される。

プーリー６１は、減速機Ｒ６から出力される回転力を第５アーム１６に伝達するものである。プーリー６１は、外筒６１１と、外筒６１１から突出する軸部６１２と、を有する。外筒６１１は、有底状をなし、その外周部にベルト６２が掛け回されている。軸部６１２は、外筒６１１の底部から立設している。軸部６１２は、外筒６１１よりも長く、本実施形態では、第５アーム１６に設置された歯車１６３に挿入されている。軸部６１２は、歯車１６３に挿入されている部分の横断面形状が、例えば、Ｄカット形状である。これにより、軸部６１２と歯車１６３との回転が規制され、プーリー６１の回転力が歯車１６３に伝達される。

また、軸部６１２は、その外周部の２か所がベアリング６２３およびベアリング６２４によって第４アーム１５のアーム本体１５１の内部に固定されている。具体的には、第２支持部１５１Ｂの内壁のうち、第５アーム１６に臨む部分には、内側に向かって筒状に突出した突出部１５３が形成されている。

この突出部１５３の内周部にプーリー６１の軸部６１２が挿入され、これらの間にベアリング６２３およびベアリング６２４が固定されている。なお、突出部１５３は、外筒６１１および軸部６１２の間に位置している。ベアリング６２３およびベアリング６２４の内輪は、プーリー６１の軸部６１２の外周部に固定され、ベアリング６２３およびベアリング６２４の外輪は、突出部１５３の内周部に固定されている。このような構成により、プーリー６１は、アーム本体１５１によって回転可能に支持されている。

このような第２駆動ユニット６によれば、モーターＭ６が出力する回転力が、主要部６Ａである減速機Ｒ６、ベルト６２およびプーリー６１を介して動力伝達部である歯車１６３および歯車１６４に伝達される。そして、歯車１６３および歯車１６４を介して第６アーム１７に伝達される。これにより、第６アーム１７を軸Ｏ６周りに回転させることができる。

次に、第１先端側アームである第５アーム１６について説明する。第５アーム１６は、内腔部１６０を有する筒状をなしている。内腔部１６０の先端側には、ベアリング１６５およびベアリング１６６を介して第６アーム１７が固定されている。ベアリング１６５およびベアリング１６６の内輪は、第６アーム１７に固定され、ベアリング１６５およびベアリング１６６の外輪は、第５アーム１６の内面に固定されている。

また、内腔部１６０内で、かつ、第６アーム１７よりも基端側には、回転ユニット２１が挿入、固定されている。回転ユニット２１は、外筒２１１と、外筒２１１内に設けられ、外筒２１１に対して回転する回転体２１２と、を有する。外筒２１１の外周部は、第５アーム１６の内壁に固定されている。また、外筒２１１には、基端側から配線２００が接続されている。配線２００は、外筒２１１の図示しない内部配線と電気的に接続されている。また、内部配線は、外筒２１１の内周部に設けられている図示しない電極ブラシと電気的に接続されている。電極ブラシは、回転体２１２の外周部に形成されている図示しない電極と接触しており、回転体２１２が外筒２１１に対して回転したとしても、電極ブラシと電極との接触が維持される。また、回転体２１２の電極は、図示しない内部配線を介して配線３００と電気的に接続されている。また、回転体２１２の先端部は、第６アーム１７の内側に固定されている。

このような回転ユニット２１によれば、第６アーム１７が回転した際、回転体２１２が第６アーム１７とともに、外筒２１１に対して回転する。また、外筒２１１は、第６アーム１７とともに回転しないため、配線２００が捻じれることなく、配線２００と配線３００との導通状態が維持される。配線２００は、アーム本体１５１に設けられた貫通孔１５４を介して、内腔部１６０内に引き回されている。

また、第５アーム１６の外周部で、かつ、第２支持部１５１Ｂ側に臨む部分には、凹部１６２が設けられている。凹部１６２には、動力伝達部である歯車１６３および歯車１６４が噛み合った状態で設置されている。歯車１６３および歯車１６４は、基端側からこの順で軸Ｏ５方向に沿って配置されている。歯車１６３は、凹部１６２の底部から立設された突起１６７に回転可能に支持されている。歯車１６４は、凹部１６２の底部から立設された突起１６８に回転可能に支持されている。

また、歯車１６４は、歯車１６３と噛み合っている部分よりも軸Ｏ５側に、かさ歯１６９を有する。このかさ歯１６９は、第６アーム１７のかさ歯車１７１Ｂと噛み合っている。これにより、モーターＭ６が出力する回転力が、主要部６Ａおよび歯車１６３および歯車１６４を介して第６アーム１７に伝達される。よって、第６アーム１７を軸Ｏ６回りに回転させることができる。

このように第１先端側アームである第５アーム１６は、第２プーリーであるプーリー６１の回転力を第２先端側アームである第６アーム１７に伝達する動力伝達部である歯車１６３および歯車１６４を有する。これにより、第２駆動ユニット６を第４アーム１５に設置したとしても、第５アーム１６の歯車１６３および歯車１６４を介して第６アーム１７に伝達することができる。

第６アーム１７は、最も先端側に位置するアームであり、その先端側には、前述した力検出部１９およびエンドエフェクター２０等が装着される。第６アーム１７は、前述したように、ベアリング１６５およびベアリング１６６を介して第５アーム１６の内周部に固定されている。

第６アーム１７は、筒状をなし、その内周部１７１Ａには、回転ユニット２１の回転体２１２の基端部が挿入、固定されている。また、第６アーム１７の基端部には、前述したように、かさ歯車１７１Ｂが設けられており、歯車１６４のかさ歯１６９と噛み合っている。

以上、ロボットアーム１０の先端部の構成について説明した。ところで、第５アーム１６および第６アーム１７を手先ユニットとしたとき、例えば、メンテナンスを行う場合等、手先ユニットを取り外すことがある。この取り外す方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。まず、アーム本体１５１の一部を取り外し、シャフト５３を軸Ｏ５に沿って抜去する。そして、プーリー５１およびプーリー６１を、互いに離間する方向にずらして、第５アーム１６からプーリー５１およびプーリー６１を抜去する。そして、第４アーム１５と第５アーム１６との連結が解除された状態で、手先ユニットを取り外す。

従来では、手先ユニットを取り外す際、プーリー５１およびプーリー６１に相当する部材を取り外し、その後、手先ユニットを取り外す。このプーリー５１およびプーリー６１に相当する部材を取り外したり、再度、組み立てたりといった作業は困難な作業である。

これに対し、ロボット１では、第１駆動ユニット５および第２駆動ユニット６は、第４アーム１５に設置されている。すなわち、モーターＭ５、減速機Ｒ５、プーリー５１およびベルト５２と、モーターＭ６、減速機Ｒ６、プーリー６１およびベルト６２とは、第４アーム１５に設置されている。これにより、前述したように、これらを第４アーム１５から取り外すことなく、手先ユニットを取り外すことができる。すなわち、手先ユニットを取り外す際、その操作を容易に行うことができる。また、手先ユニットを装着する際も、その操作を容易に行うことができる。また、着脱操作が容易なこと以外にも、着脱操作時間の短縮、組立制度のばらつきの抑制、電力線、制御線等の配線の引き回しの簡略化等の効果も得ることができる。

次に、第４アーム１５の内部について説明する。
前述したように、第４アーム１５の中空部１５０には、モーターＭ５、エンコーダーＥ５、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６が配置されている。

モーターＭ５およびエンコーダーＥ５と、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６とは、先端側からこの順で並んで配置されている。モーターＭ５は、第１支持部１５１Ａ側に配置され、エンコーダーＥ５は、第２支持部１５１Ｂ側に配置されている。モーターＭ６は、第２支持部１５１Ｂ側に配置され、エンコーダーＥ６は、第１支持部１５１Ａ側に配置されている。

また、エンコーダーＥ５には、端子４００Ａが設けられている。エンコーダーＥ５は、端子４００Ａが基端側を向く姿勢で配置されている。端子４００Ａには、配線４００が接続されている。配線４００は、基端側に引き出されている。また、配線４００は、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６の図４中上側、すなわち、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６が設置されている設置面８００に対し、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６を介した反対側を通過している。

また、モーターＭ５には、端子５００Ａが設けられている。モーターＭ５は、端子５００Ａが基端側を向く姿勢で配置されている。端子５００Ａには、配線５００が接続されている。配線５００は、基端側に引き出されている。また、配線５００は、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６の図４中上側、すなわち、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６が設置されている設置面８００に対し、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６を介した反対側を通過している。

また、エンコーダーＥ６には、端子６００Ａが設けられている。エンコーダーＥ６は、端子６００Ａが図４中上側、すなわち、配線２００、配線４００および配線５００が引き出されている側を向く姿勢で配置されている。端子６００Ａには、配線６００が接続されている。配線６００は、基端側に引き出されている。

また、モーターＭ５には、端子７００Ａが設けられている。モーターＭ５は、端子７００Ａが図４中上側、すなわち、配線２００、配線４００および配線５００が引き出されている側を向く姿勢で配置されている。端子７００Ａには、配線７００が接続されている。配線７００は、基端側に引き出されている。

このような構成によれば、配線２００、配線４００、配線５００、配線６００および配線７００は、過剰に急峻に屈曲することなく、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６の同じ側、すなわち、設置面８００と反対側を通過することとなる。よって、配線２００、配線４００、配線５００、配線６００および配線７００に負荷が過剰にかかることなく束ねることができる。

なお、図５に示すような構成でもよい。図５に示す一例では、エンコーダーＥ５は、端子４００Ａが設置面８００と反対側に位置する向きで設置されている。また、モーターＭ５は、端子５００Ａが設置面８００と反対側に位置する向きで設置されている。また、エンコーダーＥ６は、端子６００Ａが設置面８００と反対側に位置する向きで設置されている。また、モーターＭ６は、端子７００Ａが設置面８００と反対側に位置する向きで設置されている。このような配置によれば、端子４００Ａ〜端子７００Ａの全てが同じ側、すなわち、設置面８００と反対側を向いている。これにより、前記と同様に、配線２００、配線４００、配線５００、配線６００および配線７００に負荷が過剰にかかることなく束ねることができる。さらに、モーターＭ５およびエンコーダーＥ５と、モーターＭ６およびエンコーダーＥ６との距離を短く設定することができる。よって、第４アーム１５の長さを短くすることができる。

以上説明したように、ロボット１は、基端側アームである第４アーム１５と、第４アーム１５に対し回動可能であり、第４アーム１５よりも先端側に接続されている第１先端側アームである第５アーム１６と、を有するロボットアーム１０を備える。また、第４アーム１５は、第５アーム１６を駆動する第１モーターであるモーターＭ５と、モーターＭ５の回転速度を減速して回転力を出力する第１減速機である減速機Ｒ５と、減速機Ｒ５から出力される回転力を第５アーム１６に伝達する第１プーリーであるプーリー５１と、減速機Ｒ５からプーリー５１に減速機Ｒ５から出力される回転力を伝達する第１ベルトであるベルト５２と、を有している。これにより、前述したように、モーターＭ５、減速機Ｒ５、プーリー５１およびベルト５２を第４アーム１５から取り外すことなく、手先ユニットを取り外すことができる。すなわち、手先ユニットを取り外す際、その操作を容易に行うことができる。また、手先ユニットを装着する際も、その操作を容易に行うことができる。また、着脱操作が容易なこと以外にも、着脱操作時間の短縮、駆動ユニットの組立精度のばらつきの抑制、電力線、制御線等の配線の引き回しの簡略化等の効果も得ることができる。

また、ロボットアーム１０は、前記第１先端側アームである第５アーム１６に対し回動可能であり、第５アーム１６よりも先端側に接続された第２先端側アームである第６アーム１７を有する。また、基端側アームである第４アーム１５は、第６アーム１７を駆動する第２モーターであるモーターＭ６と、モーターＭ６の回転速度を減速して回転力を出力する第２減速機である減速機Ｒ６と、減速機Ｒ６から出力される回転力を第６アーム１７に伝達する第２プーリーであるプーリー６１と、減速機Ｒ６からプーリー６１に減速機Ｒ６から出力される回転力を伝達する第２ベルトと、を有している。第６アーム１７を駆動するモーターＭ６、減速機Ｒ６、プーリー６１およびベルト６２を第４アーム１５も、第４アーム１５に設置することにより、これらを第４アーム１５から取り外すことなく、手先ユニットの着脱操作を行うことができる。よって、手先ユニットの着脱操作をさらに簡単に行うことができる。

また、基端側アームである第４アーム１５は、第１先端側アームである第５アーム１６を回動可能に支持する第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂを有する。そして、第１支持部１５１Ａは、第１プーリーであるプーリー５１および第１ベルトであるベルト５２を有し、第２支持部１５１Ｂは、第２プーリーであるプーリー６１および第２ベルトであるベルト６２を有する。これにより、第４アーム１５が第５アーム１６を両持ち支持するという構造を生かして、プーリー５１およびベルト５２と、プーリー６１およびベルト６２とを互いに反対側に配置することができる。よって、第１支持部１５１Ａおよび第２支持部１５１Ｂが過剰に太くなってしまうのを防止することができる。

また、換言すれば、ロボット１は、基端側アームである第４アーム１５、第４アーム１５に回動可能に接続された第１先端側アームである第５アーム１６、および、第２先端側アームである第６アーム１７を有するロボットアーム１０と、第５アームを駆動する第１駆動ユニット５と、第６アームを駆動する第２駆動ユニット６と、を備える。そして、第１駆動ユニット５および第２駆動ユニット６の主要部６Ａは、第４アーム１５に配置されている。これにより、前述した手先ユニットの着脱操作を簡単に行うことができる。

以上、本発明のロボットを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、ロボットの各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構造物と置換することができる。また、任意の構造体が付加されていてもよい。

１…ロボット、３…制御装置、４…教示装置、５…第１駆動ユニット、６…第２駆動ユニット、６Ａ…主要部、１０…ロボットアーム、１１…基台、１２…第１アーム、１３…第２アーム、１４…第３アーム、１５…第４アーム、１６…第５アーム、１７…第６アーム、１８…中継ケーブル、１９…力検出部、２０…エンドエフェクター、２１…回転ユニット、３１…制御部、３２…記憶部、３３…通信部、４１…モニター、５１…プーリー、５２…ベルト、５３…シャフト、６１…プーリー、６２…ベルト、１００…ロボットシステム、１５０…中空部、１５１…アーム本体、１５１Ａ…第１支持部、１５１Ｂ…第２支持部、１５２…突出部、１５３…突出部、１５４…貫通孔、１６０…内腔部、１６１…凹部、１６２…凹部、１６３…歯車、１６４…歯車、１６５…ベアリング、１６６…ベアリング、１６７…突起、１６８…突起、１６９…かさ歯、１７１…関節、１７１Ａ…内周部、１７１Ｂ…歯車、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、２００…配線、２１１…外筒、２１２…回転体、３００…配線、４００…配線、４００Ａ…端子、５００…配線、５００Ａ…端子、５１１…外筒、５１２…内筒、５２３…ベアリング、５２４…ベアリング、６００…配線、６００Ａ…端子、６１１…外筒、６１２…軸部、６２３…ベアリング、６２４…ベアリング、７００…配線、７００Ａ…端子、８００…設置面、Ｄ１…モータードライバー、Ｄ２…モータードライバー、Ｄ３…モータードライバー、Ｄ４…モータードライバー、Ｄ５…モータードライバー、Ｄ６…モータードライバー、Ｅ１…エンコーダー、Ｅ２…エンコーダー、Ｅ３…エンコーダー、Ｅ４…エンコーダー、Ｅ５…エンコーダー、Ｅ６…エンコーダー、Ｍ１…モーター、Ｍ２…モーター、Ｍ３…モーター、Ｍ４…モーター、Ｍ５…モーター、Ｍ６…モーター、Ｏ４…中心軸、Ｏ５…軸、Ｏ６…軸、Ｒ５…減速機、Ｒ６…減速機、ＴＣＰ…ツールセンターポイント

Claims (7)

1. 基端側アームと、前記基端側アームに対し回動可能であり、前記基端側アームよりも先端側に接続されている第１先端側アームと、を有するロボットアームを備え、
   前記基端側アームは、前記第１先端側アームを駆動する第１モーターと、前記第１モーターの回転速度を減速して回転力を出力する第１減速機と、前記第１減速機から出力される回転力を前記第１先端側アームに伝達する第１プーリーと、前記第１減速機から前記第１プーリーに前記第１減速機から出力される回転力を伝達する第１ベルトと、を有していることを特徴とするロボット。
2. 前記ロボットアームは、前記第１先端側アームに対し回動可能であり、前記第１先端側アームよりも先端側に接続された第２先端側アームを有し、
   前記基端側アームは、前記第２先端側アームを駆動する第２モーターと、前記第２モーターの回転速度を減速して回転力を出力する第２減速機と、前記第２減速機から出力される回転力を前記第２先端側アームに伝達する第２プーリーと、前記第２減速機から前記第２プーリーに前記第２減速機から出力される回転力を伝達する第２ベルトと、を有している請求項１に記載のロボット。
3. 前記基端側アームは、前記第１先端側アームを回動可能に支持する第１支持部および第２支持部を有し、
   前記第１支持部は、前記第１プーリーおよび前記第１ベルトを有し、
   前記第２支持部は、前記第２プーリーおよび前記第２ベルトを有している請求項２に記載のロボット。
4. 前記第１先端側アームは、前記第１支持部および前記第２支持部の間に配置されている請求項３に記載のロボット。
5. 前記基端側アームは、前記第１プーリーおよび前記第１先端側アームに挿入され、前記第１プーリーの回転力を前記第１先端側アームに伝達するシャフトを有する請求項３または４に記載のロボット。
6. 前記シャフトは、前記第１プーリーおよび前記第１先端側アームに挿入または抜去が可能である請求項５に記載のロボット。
7. 前記第１先端側アームは、前記第２プーリーの回転力を前記第２先端側アームに伝達する動力伝達部を有する請求項３ないし５のいずれか１項に記載のロボット。

Images