JP2023101100A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の増大を抑制す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軸まわりに回動する第１アームと、前記第１アームに接続され、前記第１軸と平行な第２軸まわりに回動する第２アームと、前記第２アームに接続され、前記第２軸と平行な第３軸の軸方向に移動、または、前記第３軸まわりに回動する第１シャフトと、前記第２アームに設けられ、前記第１シャフトを前記第３軸の軸方向に移動させる、または、前記第３軸まわりに回動させるよう駆動するモーターと、を備え、前記モーターは、前記第２軸に対し前記第１シャフトと反対側に位置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。その各種ロボットとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなスカラロボットが挙げられる。

特許文献１に記載されているスカラロボットは、基台と、基台に接続された第１アームと、第１アームに接続された第２アームと、第２アームに接続され、昇降および回動する作業軸と、作業軸を昇降させる作業軸昇降機構と、を備える。

また、作業軸昇降機構は、作業軸昇降用モーターの駆動力をドライブプーリーおよびドリブンプーリーを介して伝達する昇降用ベルトと、昇降用ベルトに固定された状態で作業軸を回転可能に保持し、昇降用ベルトの搬送に伴って作業軸と一体で昇降移動する上下動ブラケットと、上下動ブラケットの昇降移動を案内するガイド軸と、を有する。

特開２００３－２８５２８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているスカラロボットでは、各部品の配置によって、第２アームにおいて先端側に重心が偏在している。このため、ロボットアームを駆動するためのイナーシャが大きくなってしまい、消費電力が増大するといった問題が生じるおそれがある。

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。

本発明のロボットは、基台と、
前記基台に接続され、第１軸まわりに回動する第１アームと、
前記第１アームに接続され、前記第１軸と平行な第２軸まわりに回動する第２アームと、
前記第２アームに接続され、前記第２軸と平行な第３軸の軸方向に移動、または、前記第３軸まわりに回動する第１シャフトと、
前記第２アームに設けられ、前記第１シャフトを前記第３軸の軸方向に移動させる、または、前記第３軸まわりに回動させるよう駆動するモーターと、を備え、
前記モーターは、前記第２軸に対し前記第１シャフトと反対側に位置していることを特徴とする。

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に示すロボットアームが備える第２アームの内部を示す部分断面図である。 本発明のロボットを備えるロボットシステムの第２実施形態が備える第２アームの内部を示す部分断面図である。 本発明のロボットを備えるロボットシステムの第３実施形態が備える第２アームの内部を示す部分断面図である。 本発明のロボットを備えるロボットシステムの第４実施形態が備える第２アームの内部を示す部分断面図である。

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に示すロボットアームが備える第２アームの内部を示す部分断面図である。

また、図１、図３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軸まわりの方向およびｚ軸に平行な軸まわりの方向を「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。

また、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。

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～図３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、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の先端シャフト（第１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、先端シャフト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、を備えている。

図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、基台２１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および減速機２６２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。

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まわ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まわ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まわ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まわ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、具体的には、回転量が検出できるようになっている。すなわち、第２軸Ｏ２は、減速機２６２の出力回転軸の中心である。

また、第２アーム２３は、複数の壁部であるベース部２３１、天板２３２およびこれらを連結している４つの側壁２３３を有する筐体２３０を有している。この筐体２３０の内部、すなわち、ベース部２３１上には、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７、ｚ駆動ユニット２８が＋ｙ軸側からこの順で並んで配置されている。

また、図３に示すように、ベース部２３１は、第２アーム２３の底部であり、ｕ駆動ユニット２７が配置される凹部２３０Ｃを有している。凹部２３０Ｃは、－ｚ軸側の一部が－ｚ軸側に開放しており、この解放した部分に回転支持部材２４２が埋設され、先端シャフト２４１が挿通されている。

また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置されている。第３アーム２４は、先端シャフト２４１と、先端シャフト２４１を回転可能に支持する回転支持部材２４２とを有する。

先端シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。すなわち、先端シャフト２４１はボールねじスプライン軸であり、この先端シャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。

また、先端シャフト２４１の長手方向の途中には、ボールねじナット２４３と、スプラインナット２４４と、が設置されており、先端シャフト２４１は、これらによって支持されている。これらボールねじナット２４３およびスプラインナット２４４は、この順で＋ｚ軸側から離間して配置されている。

ボールねじナット２４３は、内輪２４３Ａと、内輪２４３Ａの外周側に同心的に配置された外輪２４３Ｂとを有する。これら内輪２４３Ａおよび外輪２４３Ｂの間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪２４３Ａおよび外輪２４３Ｂは、互いに相対的に回転する。

また、内輪２４３Ａは、外輪２４３Ｂから露出した部分を有し、この露出した部分に後述するベルト２８４が掛け回されている。また、内輪２４３Ａは、その内部に先端シャフト２４１を挿通し、後述するように、先端シャフト２４１をｚ軸方向に沿って移動可能に支持している。また、外輪２４３Ｂは、ベース部２３１に固定されている。

スプラインナット２４４は、内輪２４４Ａと、内輪２４４Ａの外周側に同心的に配置された外輪２４４Ｂとを有する。これら内輪２４４Ａおよび外輪２４４Ｂの間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪２４４Ａおよび外輪２４４Ｂは、互いに相対的に回転する。

また、内輪２４４Ａは、外輪２４４Ｂから露出した部分を有し、この露出した部分に後述するベルト２７４が掛け回されている。また、内輪２４４Ａは、その内部に先端シャフト２４１を挿通し、先端シャフト２４１をｚ軸まわり、すなわち、ｕ軸方向に回転可能に支持している。また、外輪２４４Ｂは、後述するベース部２３１の凹部２３０Ｃに固定されている。

また、スプラインナット２４４の－ｚ軸側には、回転支持部材２４２が設置されている。この回転支持部材２４２は、外筒２４５と、外筒２４５の内側に設けられた回転体２４６と、を有する。外筒２４５は、第２アーム２３の筐体２３０内のベース部２３１に固定されている。一方、回転体２４６は、先端シャフト２４１には固定されているが、先端シャフト２４１とともにｚ軸まわり、すなわち、ｕ軸方向に回転可能に外筒２４５に支持されている。

先端シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、先端シャフト２４１は、ｚ軸まわりに正逆回転、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に対する先端シャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。

また、先端シャフト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、先端シャフト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に対する先端シャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。

また、先端シャフト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。

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。

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。

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。

また、制御装置１には、ロボット２と、エンドエフェクター７とが、それぞれ、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、図示しない表示装置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。

記憶部１４は、各種の情報（データやプログラム等を含む）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（図示せず）によって実現することができる。
受付部１５は、図示しない入力装置からの入力を受け付ける機能を有している。

次に、第２アーム２３の内部について説明する。
ロボット２では、図３に示すように、第２アーム２３の筐体２３０内に、第３アーム２４をｚ軸まわりに回転させるｕ駆動ユニット２７と、第３アーム２４をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、ベルト２７４と、ベルト２８４と、が設けられている。

図３に示すように、ｕ駆動ユニット２７は、前述したモーター２７１および位置センサー２７３に加え、プーリー２７５を有する。これらは、位置センサー２７３、モーター２７１およびプーリー２７５の順で＋ｚ軸側から配置され、凹部２３０Ｃの底部に固定されている。プーリー２７５は、モーター２７１の回転軸に固定されており、モーター２７１の回転力がプーリー２７５に伝達される。

また、プーリー２７５は、ベルト２７４によって先端シャフト２４１に設けられたスプラインナット２４４の内輪２４４Ａと連結されている。ベルト２７４は、プーリー２７５および内輪２４４Ａに掛け回された無端ベルトであり、その内側、すなわち、プーリー２７５および内輪２４４Ａ側に図示しない歯を有する。ベルト２７４の歯が、プーリー２７５および内輪２４４Ａの露出した部分の図示しない歯とそれぞれ噛合している。

このようなｕ駆動ユニット２７では、モーター２７１の回転力がプーリー２７５を介してベルト２７４に伝達され、ベルト２７４が回転する。このベルト２７４の回転により、その回転力がスプラインナット２４４を介して先端シャフト２４１に伝達される。この回転力が内輪２４４Ａの内周部および先端シャフト２４１の図示しないスプライン溝を介して先端シャフト２４１に伝達され、先端シャフト２４１がｕ軸方向に移動する、すなわち、回転することができる。

図４に示すように、ｚ駆動ユニット２８は、前述したモーター２８１および位置センサー２８３に加え、プーリー２８５を有する。これらは、位置センサー２８３、モーター２８１およびプーリー２８５の順で＋ｚ軸側から配置されている。プーリー２８５は、モーター２８１の回転軸に固定されており、モーター２８１の回転力がプーリー２８５に伝達される。

また、プーリー２８５は、ベルト２８４によって先端シャフト２４１に設けられたボールねじナット２４３の内輪２４３Ａの露出した部分と連結されている。ベルト２８４は、プーリー２８５および内輪２４３Ａに掛け回された無端ベルトであり、その内側、すなわち、プーリー２８５および内輪２４３Ａ側に図示しない歯を有する。ベルト２８４の歯が、プーリー２８５および内輪２４３Ａの図示しない歯とそれぞれ噛合している。

このようなｚ駆動ユニット２８では、モーター２８１の回転力がプーリー２８５を介してベルト２８４に伝達され、ベルト２８４が回転する。このベルト２８４の回転により、その回転力がボールねじナット２４３の内輪２４３Ａを介して先端シャフト２４１に伝達される。この回転力が内輪２４３Ａの内周部および先端シャフト２４１のボールねじ溝によって方向が変換され、先端シャフト２４１がｚ軸方向に移動する、すなわち、上下動することができる。

次に、先端シャフト２４１、ｕ駆動ユニット２７、ｚ駆動ユニット２８および第２軸Ｏ２の位置関係について説明する。従来では、先端側、すなわち、－ｙ軸側から、先端シャフト２４１に相当する部材、ｚ駆動ユニット２８に相当するユニット、ｕ駆動ユニット２７に相当するユニット、第２軸Ｏ２の順で並んで配置されていた。すなわち、ｕ駆動ユニット２７に相当するユニット、ｚ駆動ユニット２８に相当するユニットは、第２軸Ｏ２よりも先端側に配置されていた。このため、ロボットアーム全体で見たとき、先端側に重心が偏在する傾向を示す。その結果、ロボットアームを駆動するためのイナーシャが大きくなってしまい、消費電力の増大、回生抵抗等の部品の過剰な発熱といった問題が生じるおそれがある。

これに対し、本発明では、以下のような構成とすることにより、上記課題を解決することができる。ロボット２では、先端側、すなわち、－ｙ軸側から、先端シャフト２４１、第２軸Ｏ２、ｚ駆動ユニット２８およびｕ駆動ユニット２７の順で並んで配置されている。すなわち、ｚ駆動ユニット２８およびｕ駆動ユニット２７は、第２軸Ｏ２よりも基端側に配置されている。さらに換言すれば、モーター２８１およびモーター２７１の少なくとも一方（本実施形態では、双方）は、第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置している。

このような構成によれば、第２アーム２３の重心を従来よりも基端側に移動させることができる。よって、ロボットアーム２０を駆動する際のイナーシャが大きくなりすぎるのを抑制することができる。その結果、消費電力の増大を抑制し、回生抵抗等の部品の過剰な発熱を抑制することができる。

なお、本実施形態では、ｕ駆動ユニット２７は、モーター２７１および位置センサー２７３が、同軸的に固定されたユニットであるが、本発明ではこれに限定されず、モーター２７１および位置センサー２７３の少なくとも１つが、互いに異なる位置に配置されていてもよい。この場合、少なくともモーター２７１が第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置していれば本発明の効果を奏することができる。

同様に、本実施形態では、ｚ駆動ユニット２８は、モーター２８１および位置センサー２８３が、同軸的に固定されたユニットであるが、本発明ではこれに限定されず、モーター２８１および位置センサー２８３の少なくとも１つが、互いに異なる位置に配置されていてもよい。この場合、少なくともモーター２８１が第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置していれば本発明の効果を奏することができる。

このように、基台２１と、基台２１に接続され、第１軸Ｏ１まわりに回動する第１アーム２２と、第１アーム２２に接続され、第１軸Ｏ１と平行な第２軸Ｏ２まわりに回動する第２アーム２３と、第２アーム２３に接続され、第２軸Ｏ２と平行な第３軸Ｏ３の軸方向に移動、または、第３軸Ｏ３まわりに回動する第１シャフトである先端シャフト２４１と、第２アーム２３に設けられ、先端シャフト２４１を第３軸Ｏ３と平行な方向に移動させるよう駆動するモーター２８１、または、第２アーム２３に設けられ、先端シャフト２４１を第３軸Ｏ３まわりに回動するよう駆動するモーター２７１と、を備える。また、モーター２８１およびモーター２７１の少なくとも一方（本実施形態では、双方）は、第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置している。これにより、第２アーム２３の重心を従来よりも基端側に移動させることができる。よって、ロボットアーム２０を駆動する際のイナーシャが大きくなりすぎるのを抑制することができる。その結果、消費電力の増大を抑制することができる。

また、モーターは、ロボット２では、第１モーターであるモーター２８１と第２モーターであるモーター２７１とを含み、モーター２８１は、第１シャフトである先端シャフト２４１を第３軸Ｏ３の軸方向に移動させるように駆動し、モーター２７１は、先端シャフト２４１を第３軸Ｏ３まわりに回動させるように駆動する。これにより、先端シャフト２４１を第３軸Ｏ３の軸方向に移動させるように駆動するとともに、第３軸Ｏ３まわりに回動させるように駆動することができる。

また、第２軸Ｏ２と第３軸Ｏ３との距離をＤ１とし、第２軸Ｏ２とモーター２８１の中心軸との距離をＤ２とし、モーター２７１の中心軸とモーター２８１の中心軸との距離をＤ３としたとき、Ｄ１、Ｄ２およびＤ３は、以下のような関係であることが好ましい。

Ｄ１＞Ｄ２を満足することが好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができるとともに、第２アーム２３の長さが過剰に長くなるのを防止することができる。

比Ｄ１／Ｄ２は、特に限定されないが、１．２以上、１０．０以下であることが好ましく、２．０以上、５．０以下であることがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。

Ｄ１＞Ｄ３を満足することが好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができるとともに、第２アーム２３の長さが過剰に長くなるのを防止することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明のロボットを備えるロボットシステムの第２実施形態が備える第２アームの内部を示す部分断面図である。

以下、この図を参照しつつ本発明のロボットの第２実施形態について説明するが、以下では、第１実施形態との相違点を説明する。

図４に示すように、ロボット２では、先端側、すなわち、－ｙ軸側から、先端シャフト２４１、ｚ駆動ユニット２８、第２軸Ｏ２およびｕ駆動ユニット２７の順で並んで配置されている。すなわち、ｚ駆動ユニット２８は、第２軸Ｏ２よりも先端側に配置され、ｕ駆動ユニット２７は、第２軸Ｏ２よりも基端側に配置されている。さらに換言すれば、第２モーター２７１は、第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置している。

このように本実施形態では、少なくとも第２モーターであるモーター２７１が、第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置している。これにより、前記実施形態で述べた本発明の効果を得ることができるとともに、従来の構成から本発明の構成に変更するにあたって、構造変更する部分を可及的に少なくすることができる。

また、Ｄ１、Ｄ２およびＤ３は、以下のような関係であることが好ましい。
比Ｄ１／Ｄ２は、特に限定されないが、１．２以上、５．０以下であることが好ましく、２．０以上、３．０以下であることがより好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができる。

Ｄ１＞Ｄ３を満足することが好ましい。これにより、本発明の効果をより顕著に得ることができるとともに、第２アーム２３の長さが過剰に長くなるのを防止することができる。

比Ｄ１／Ｄ３は、特に限定されないが、１．２以上、１０．０以下であることが好ましく、２．０以上、５．０以下であることがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。

また、本実施形態では、第２モーターであるモーター２７１のみが、第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置しているが、これに限定されず、第１モーターであるモーター２８１のみが第２軸Ｏ２に対し先端シャフト２４１と反対側に位置していてもよい。この場合であっても、前記実施形態で述べた本発明の効果を得ることができるとともに、従来の構成から本発明の構成に変更するにあたって、構造変更する部分を可及的に少なくすることができる。

＜第３実施形態＞
図５は、本発明のロボットを備えるロボットシステムの第３実施形態が備える第２アームの内部を示す部分断面図である。

以下、この図を参照しつつ本発明のロボットの第３実施形態について説明するが、以下では、第１実施形態との相違点を説明する。

図５に示すように、第３アーム２４は、先端シャフト（第１シャフト）２９１と、先端シャフト２９１を回転可能に支持する回転支持部材２９２と、伝達シャフト（第２シャフト）３０１と、伝達シャフト３０１を回転可能に支持する回転支持部材３０２と、先端シャフト２９１と伝達シャフト３０１とを連結する連結部材３１０と、を有する。本実施形態において、先端シャフト２９１はボールスプライン軸であり、伝達シャフト３０１はボールねじ軸である。

先端シャフト２９１は、スプラインナット２９３が設けられている。スプラインナット２９３は、内輪２９３Ａと、内輪２９３Ａの外周側に同心的に配置された外輪２９３Ｂとを有する。これら内輪２９３Ａおよび外輪２９３Ｂの間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪２９３Ａおよび外輪２９３Ｂは、互いに相対的に回転する。

また、内輪２９３Ａは、外輪２９３Ｂから露出した部分を有し、この露出した部分にベルト２７４が掛け回されている。また、内輪２９３Ａは、その内部に先端シャフト２９１を挿通し、先端シャフト２９１をｚ軸まわり、すなわち、ｕ軸方向に回転可能に支持している。

また、スプラインナット２９３の－ｚ軸側には、回転支持部材２９２が設置されている。この回転支持部材２９２は、外筒２９４と、外筒２９４の内側に設けられた回転体２９５と、を有する。外筒２９４は、第２アーム２３の筐体２３０内のベース部２３１に固定されている。一方、回転体２９５は、先端シャフト２９１には固定されているが、先端シャフト２９１とともにｚ軸まわり、すなわち、ｕ軸方向に回転可能に外筒２９４に支持されている。

ｕ駆動ユニット２７が駆動すると、先端シャフト２９１は、ｚ軸まわりに正逆回転、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に対する先端シャフト２９１の回転量が検出できるようになっている。

また、先端シャフト２９１の＋ｚ軸側の端部には、連結部材３１０が先端シャフト２９１に対して回転可能、かつ、上下方向への移動ができない状態で取り付けられている。

伝達シャフト３０１は、－ｚ軸側にプーリー３０４が設けられている。プーリー３０４は、ベルト２８４が掛けまわされており、モーター２８１の回転力がベルト２８４およびプーリー３０４を介して伝達シャフト３０１に伝達されることで、伝達シャフト３０１が正逆回転、すなわち、回転する。

また、ボールねじナット３０３は、伝達シャフト３０１の＋ｚ軸側の端部に設けられており、上述した連結部材３１０に回転できないよう状態で取り付けられている。よって、ボールねじナット３０３は、伝達シャフト３０１がｚ駆動ユニット２８の駆動によって回転することにより連結部材３１０および先端シャフト２９１と一体として上下方向へ移動する。また、位置センサー２８３により、第２アーム２３に対する先端シャフト２９１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。

また、伝達シャフト３０１は、先端シャフト２９１よりも＋ｙ軸側に配置され、第３軸Ｏ３と平行な第４軸Ｏ４に沿って延在している。伝達シャフト３０１は、ベース部２３１に回転支持部材３０２を介して回転可能に支持されている。

このように、本実施形態では、ロボット２は、第３軸Ｏ３とは異なり、かつ、第３軸Ｏ３と平行な第４軸Ｏ４に沿って配置され、第１モーターであるモーター２８１の駆動力を先端シャフト２９１に伝達する伝達シャフト３０１を有する。これにより、先端シャフト２４１を第４軸Ｏ４の軸方向に移動させることができる。

また、伝達シャフト３０１は、第２軸Ｏ２よりも先端側に配置されている。すなわち、伝達シャフト３０１は、第２軸Ｏ２と第１シャフトである先端シャフト２９１との間に位置している。これにより、例えば、特開２００３－２８５２８２号公報に示すような構成のロボットから本発明のロボット２に構造変更するにあたって、構造変更する部分を可及的に少なくすることができる。

また、第３軸Ｏ３と第４軸Ｏ４との距離をＤ４としたとき、比Ｄ１／Ｄ４は、特に限定されないが、１．２以上、１０．０以下であることが好ましく、２．０以上、５．０以下であることがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図６は、本発明のロボットを備えるロボットシステムの第４実施形態が備える第２アームの内部を示す部分断面図である。

以下、この図を参照しつつ本発明のロボットの第４実施形態について説明するが、以下では、第３実施形態との相違点を説明する。

図６に示すように、本実施形態では、伝達シャフト３０１は、第２軸Ｏ２よりも＋ｙ軸側に位置し、かつ、ｚ駆動ユニット２８よりも－ｙ軸側に位置している。換言すれば、第２シャフトである伝達シャフト３０１は、第２軸Ｏ２に対し第１シャフトである先端シャフト２９１と反対側に位置している。これにより、第３実施形態よりも重心の位置をさらに基端側に移動させることができる。よって、本発明の効果をさらに効果的に発揮することができる。

なお、図示の構成では、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、ｙ軸方向の位置が異なるが、本発明ではこれに限定されず、ｙ軸方向の位置が同じであってもよい。この場合、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、ｘ軸方向にずれて配置されていることが好ましい。さらに、この場合、伝達シャフト３０１、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、ｙ軸方向の位置が同じでかつ、ｘ軸方向にずれて配置されていることがより好ましい。これにより、第２アーム２３の小型化を図ることができる。

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、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。

また、前記実施形態では、先端シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっているが、これに限定されず、例えば、先端シャフト２４１は上下方向に移動（昇降）のみが可能となっていてもよい。その場合、第２アーム２３には、ｕ駆動ユニット２７は省略され、ｚ駆動ユニット２８のみ搭載されていてもよい。

１…制御装置、２…ロボット、７…エンドエフェクター、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…伝達シャフト（第２シャフト）、７２…モーター、１００…ロボットシステム、２００…ケーブル、２３０…筐体、２３０Ｃ…凹部、２３１…ベース部、２３２…天板、２３３…側壁、２４１…先端シャフト（第１シャフト）、２４２…回転支持部材、２４３…ボールねじナット、２４３Ａ…内輪、２４３Ｂ…外輪、２４４…スプラインナット、２４４Ａ…内輪、２４４Ｂ…外輪、２４５…外筒、２４６…回転体、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、２７３…位置センサー、２７４…ベルト、２７５…プーリー、２８１…モーター、２８３…位置センサー、２８４…ベルト、２８５…プーリー、２９１…先端シャフト（第１シャフト）、２９２…回転支持部材、２９３…スプラインナット、２９３Ａ…内輪、２９３Ｂ…外輪、２９４…外筒、２９５…回転体、３０１…伝達シャフト、３０２…回転支持部材、３０３…ボールねじナット、３０４…プーリー、３１０…連結部材、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４…距離、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ４…第４軸

Claims (5)

1. 基台と、
   前記基台に接続され、第１軸まわりに回動する第１アームと、
   前記第１アームに接続され、前記第１軸と平行な第２軸まわりに回動する第２アームと、
   前記第２アームに接続され、前記第２軸と平行な第３軸の軸方向に移動、または、前記第３軸まわりに回動する第１シャフトと、
   前記第２アームに設けられ、前記第１シャフトを前記第３軸の軸方向に移動させる、または、前記第３軸まわりに回動させるよう駆動するモーターと、を備え、
   前記モーターは、前記第２軸に対し前記第１シャフトと反対側に位置していることを特徴とするロボット。
2. 前記モーターは、第１モーターと第２モーターを含み、
   前記第１モーターは、前記第１シャフトを前記第３軸の軸方向に移動させるように駆動し、
   前記第２モーターは、前記第１シャフトを前記第３軸まわりに回動させるように駆動する請求項１に記載のロボット。
3. 前記第３軸とは異なり、かつ、前記第３軸と平行な第４軸に沿って配置され、前記モーターの駆動力を前記第１シャフトに伝達する第２シャフトを有する請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記第２シャフトは、前記第２軸に対し前記第１シャフトと反対側に位置している請求項３に記載のロボット。
5. 前記第２シャフトは、前記第２軸と前記第１シャフトとの間に位置している請求項３に記載のロボット。

Images