JP2023105931A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】制振性に優れ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シャフトを回転可能に支持する第１支持部と、前記第２アームに接続され、前記第３軸の軸方向において前記第１支持部と異なる位置で前記第１シャフトを回転可能に支持する第２支持部と、を備えることを特徴とするロボット。【選択図】図４

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

このようなロボットでは、特に、作業時に作業軸が振動することがある。この場合、ロボットが行う作業の精度が低下してしまうおそれがある。

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シャフトを回転可能に支持する第１支持部と、
前記第２アームに接続され、前記第３軸の軸方向において前記第１支持部と異なる位置で前記第１シャフトを回転可能に支持する第２支持部と、を備えることを特徴とする。

本発明のロボットの第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。 図３に示すロボットアームのＡ－Ａ線断面図である。 本発明のロボットの第２実施形態が備える第２アームの内部を模式的に示す部分断面図である。 本発明のロボットの第３実施形態が備える第２アームの内部を模式的に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。図４は、図３に示すロボットアームのＡ－Ａ線断面図である。

また、図１、図３および図４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、図３および図４で中の＋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、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。

図３に示すように、第２アーム２３は、ベース部２３１と、カバー２３２と、を有する筐体２３０を備える。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。

図４に示すように、第２アーム２３は、ベース部２３１に支持された内部の構造体を、カバー２３２が保護する構造をなしている。ベース部２３１は、金属材料等で構成された剛体であり、内部の構造体を安定的に支持するとともに、制振性を高める機能を担っている。カバー２３２は、樹脂材料等の軽量性に優れる材料で構成されている。

ベース部２３１は、底部２３１Ａと底部２３１Ａから立設された側壁部２３１Ｂとを有する。底部２３１Ａは、凹部２３０Ｃを有する。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２４２が埋設され、先端シャフト２４１が挿通されている。

底部２３１Ａは、ｚ軸方向に厚さを有する板状またはブロック状をなしている。底部２３１Ａのｚ軸方向から見たときの形状としては、特に限定されないが、例えば、長方形、楕円形をなしていてもよい。

側壁部２３１Ｂは、底部２３１Ａの＋ｚ軸側の面の縁部の全周にわたって設けられている。ただし、この構成に限定されず、側壁部２３１Ｂは、＋ｘ軸側および－ｘ軸側の縁部に設けられていればよい。

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回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。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軸回り、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２４２が設置されている。この回転支持部２４２は、外筒２４５と、外筒２４５の内側に設けられた回転体２４６と、を有する第１支持部である。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軸回り、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７２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。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、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。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。

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軸回りに回転させる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３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。

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が、互いに異なる位置に配置されていてもよい。

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が、互いに異なる位置に配置されていてもよい。

以上、ロボット２の全体構成について説明した。このようなロボット２では、作業の精度を向上させるために、駆動時の振動低減が求められている。特に、先端シャフト２４１は、第３軸Ｏ３に対して軸ブレを起こしたり、昇降時に振動が生じたりして、ロボットアーム２０全体の制振性の低下を招きやすい。そこで、本発明では、以下のような構成とすることにより、制振性を高めている。以下、このことについて説明する。

図４に示すように、ロボット２は、第２支持部としての回転支持部４を備える。回転支持部４は、第３軸Ｏ３の軸方向において、回転支持部２４２とは異なる位置、本実施形態では、上方に離間した位置において先端シャフト２４１を回転可能に支持する部材である。なお、図４では、ボールねじナット２４３、スプラインナット２４４、ベルト２７４およびベルト２８４を省略している。

回転支持部４は、先端シャフト２４１を支持する支持部４１と、支持部４１とベース部２３１とを連結する連結部４２と、を有する。

支持部４１としては、例えば、ベアリングのようなリング状の部材等が挙げられる。支持部４１は、先端シャフト２４１を回転可能、かつ、第３軸Ｏ３の軸方向に移動可能に支持している。

図４に示すように、連結部４２は、本実施形態では、ベース部２３１の側壁部２３１Ｂと、支持部４１とを接続している。連結部４２は、本実施形態では、支持部４１に対して＋ｘ軸側から接続されている第１部分４２Ａと、支持部４１に対して－ｘ軸側から接続されている第２部分４２Ｂとを有する。すなわち、本実施形態では、連結部４２は、２本のアームを有する。第１部分４２Ａおよび第２部分４２Ｂは、それぞれ、側壁部２３１Ｂからｚ軸方向に延在する部分と、ｘ軸方向に延在する部分と、を有する。

なお、このような構成に限定されず、連結部４２は、例えば、支持部４１と側壁部２３１Ｂとを連結する板状の部材で構成されていてもよい。この場合、連結部４２は、支持部４１の全周に対して接続されていてもよく、一部が欠損した円弧状に接続される構成であってもよい。

このような構成によれば、第１支持部である回転支持部２４２と、第２支持部である回転支持部４とで、先端シャフト２４１の長手方向の異なる位置を支持することができる。すなわち、先端シャフト２４１は、第３軸Ｏ３の軸方向の互いに異なる２か所で支持されることとなる。よって、１か所で先端シャフト２４１を支持する構成に比べ、ロボットアーム２０の駆動時に、先端シャフト２４１に軸ブレが発生したり、先端シャフト２４１の昇降時に先端シャフト２４１が振動したりするのを効果的に防止または抑制することができる。その結果、ロボット２が行う作業の精度を高めることができる。また、第２アームの駆動による先端シャフト２４１の軸ブレの発生も低減することもできる。

このように、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を回転可能に支持する第１支持部である回転支持部２４２と、第２アーム２３に接続され、第３軸Ｏ３の軸方向において回転支持部２４２と異なる位置で先端シャフト２４１を回転可能に支持する第２支持部である回転支持部４と、を備える。これにより、ロボットアーム２０の駆動時に、先端シャフト２４１に軸ブレが発生したり、先端シャフト２４１の昇降時に先端シャフト２４１が振動したりするのを効果的に防止または抑制することができる。その結果、ロボット２が行う作業の精度を高めることができる。

また、第１シャフトである先端シャフト２４１は、第３軸Ｏ３の軸方向にも移動可能であり、第１支持部である回転支持部２４２および第２支持部である回転支持部４は、先端シャフト２４１を第３軸Ｏ３の軸方向にも移動可能に支持している。これにより、先端シャフト２４１は、第３軸Ｏ３の軸方向に沿って移動することができ、作業を正確に行うことができる。

また、第２アーム２３は、ベース部２３１と、ベース部２３１が支持する構造体を覆うカバー２３２とを有し、第２支持部である回転支持部４は、ベース部２３１に接続されている。回転支持部４が、比較的剛性の高いベース部２３１に固定されていることにより、ロボットアーム２０の駆動時に、先端シャフト２４１に軸ブレが発生したり、先端シャフト２４１の昇降時に先端シャフト２４１が振動したりするのをさらに効果的に防止または抑制することができる。その結果、ロボット２が行う作業の精度を高めることができる。

また、ベース部２３１は、底部２３１Ａと、底部２３１Ａから立設された側壁部２３１Ｂと、を有し、第２支持部である回転支持部４は、側壁部２３１Ｂに固定されている。これにより、回転支持部４の連結部４２の第２部分４２Ｂを、側壁部２３１Ｂの立設方向に沿って設けることができる。よって、底部２３１Ａ上のスペースを有効活用することができ、第２アーム２３の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、回転支持部４の支持部４１は、回転支持部２４２よりりも＋ｚ軸側に設けられている。すなわち、回転支持部４が先端シャフト２４１を支持する位置は、回転支持部２４２が先端シャフト２４１を支持する位置よりもエンドエフェクター設置部７０から遠い位置である。これにより、カバー２３２の外側に回転支持部４を設置するのを省略することができ、カバー２３２により回転支持部４を保護することができる。

このように、第１シャフトである先端シャフト２４１は、エンドエフェクター７が設置されるエンドエフェクター設置部７０を有し、第３軸Ｏ３の軸方向において、第２支持部である回転支持部４が先端シャフト２４１を支持する位置とエンドエフェクター設置部７０との距離は、第１支持部である回転支持部２４２が先端シャフト２４１を支持する位置とエンドエフェクター設置部７０との距離よりも長い。これにより、カバー２３２の外側に回転支持部４を設置するのを省略することができ、カバー２３２により回転支持部４を保護することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明のロボットの第２実施形態が備える第２アームの内部を模式的に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５に示すように、本実施形態では、回転支持部４は、第３軸Ｏ３の軸方向の下方に離間した位置において先端シャフト２４１を回転可能に支持する。連結部４２は、本実施形態では、ベース部２３１の底部２３１Ａの縁部と、回転支持部４とを連結している。すなわち、第１部分４２Ａおよび第２部分４２Ｂは、それぞれ、側壁部２３１Ｂからｚ軸方向に延在する部分と、ｘ軸方向に延在する部分と、を有する。

このように、本実施形態では、第１シャフトである先端シャフト２４１は、エンドエフェクター７が設置されるエンドエフェクター設置部７０を有し、第３軸Ｏ３の軸方向において、第２支持部である回転支持部４が先端シャフト２４１を支持する位置とエンドエフェクター設置部７０との距離は、第１支持部である回転支持部２４２が先端シャフト２４１を支持する位置とエンドエフェクター設置部７０との距離よりも短い。これにより、例えば比較的重いエンドエフェクター７を装着した場合であっても、回転支持部４がよりエンドエフェクター７に近い位置を支持することができる。よって、比較的重いエンドエフェクター７を装着する場合に、優れた制振性を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明のロボットの第３実施形態が備える第２アームの内部を模式的に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６に示すように、第３アーム２４は、先端シャフト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第３支持部である回転支持部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軸回り、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軸回り、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３０２を介して回転可能に支持されている。

このようなロボット２では、先端シャフト２９１に加え、伝達シャフト３０１においても２か所で支持されている。すなわち、ロボット２は、第３支持部である回転支持部３０２と、回転支持部３０２と異なる位置で伝達シャフト３０１を回転可能に支持する第４支持部である回転支持部５を有する。回転支持部５の構成は、回転支持部４と略同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

このように、ロボット２は、第３軸Ｏ３とは異なり、かつ、前記第３軸Ｏ３と平行な第４軸Ｏ４に沿って配置され、モーター２８１の駆動力を連結部材３１０を介して第１シャフトである先端シャフト２９１に伝達する第２シャフトである伝達シャフト３０１と、第２アーム２３に設けられ、伝達シャフト３０１を回転可能に支持する第３支持部である回転支持部３０２と、第２アーム２３に接続され、第４軸Ｏ４の軸方向において回転支持部３０２と異なる位置で伝達シャフト３０１を回転可能に支持する第４支持部である回転支持部５と、を備える。これにより、先端シャフト２９１と伝達シャフト３０１とを有する構成であっても、ロボットアーム２０の駆動時に、ロボットアーム２０が過剰に振動してしまうのを防止または抑制することができる。その結果、ロボット２が行う作業の精度を高めることができる。

なお、回転支持部４と回転支持部５とは、ｚ軸方向における位置が同じであってもよく、異なっていてもよい。異なっている場合、先端シャフト２９１および伝達シャフト３０１のうち、長さが長い方のシャフトの回転支持部が高い位置に設置されることが好ましい。このように、シャフトの長さに応じて、支持する位置を適切なものとすることにより、ロボットアーム２０が過剰に振動してしまうのをさらに効果的に防止または抑制することができる。その結果、ロボット２が行う作業の精度を高めることができる。

このように、第２支持部である回転支持部４および第４支持部である回転支持部５は、第３軸Ｏ３の軸方向における位置が異なっていることが好ましい。これにより、シャフトの長さに応じて、支持する位置を適切なものとすることができる。よって、ロボットアーム２０が過剰に振動してしまうのをさらに効果的に防止または抑制することができる。その結果、ロボット２が行う作業の精度を高めることができる。

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回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、４…回転支持部、５…回転支持部、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、４１…支持部、４２…連結部、４２Ａ…第１部分、４２Ｂ…第２部分、７０…エンドエフェクター設置部、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、２３１Ａ…底部、２３１Ｂ…側壁部、２３２…カバー、２４１…先端シャフト、２４２…回転支持部、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、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、３０３…ボールねじナット、３０４…プーリー、３１０…連結部材、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ４…第４軸

Claims (8)

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シャフトを回転可能に支持する第１支持部と、
   前記第２アームに接続され、前記第３軸の軸方向において前記第１支持部と異なる位置で前記第１シャフトを回転可能に支持する第２支持部と、を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記第１シャフトは、前記第３軸の軸方向にも移動可能であり、
   前記第１支持部および前記第２支持部は、前記第１シャフトを前記第３軸の軸方向にも移動可能に支持している請求項１に記載のロボット。
3. 前記第２アームは、ベース部と、前記ベース部が支持する構造体を覆うカバーとを有し、
   前記第２支持部は、前記ベース部に接続されている請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記ベース部は、底部と、前記底部から立設された側壁部と、を有し、
   前記第２支持部は、前記側壁部に固定されている請求項３に記載のロボット。
5. 前記第１シャフトは、エンドエフェクターが設置されるエンドエフェクター設置部を有し、
   前記第３軸の軸方向において、前記第２支持部が前記第１シャフトを支持する位置と前記エンドエフェクター設置部との距離は、前記第１支持部が前記第１シャフトを支持する位置と前記エンドエフェクター設置部との距離よりも長い請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記第１シャフトは、エンドエフェクターが設置されるエンドエフェクター設置部を有し、
   前記第３軸の軸方向において、前記第２支持部が前記第１シャフトを支持する位置と前記エンドエフェクター設置部との距離は、前記第１支持部が前記第１シャフトを支持する位置と前記エンドエフェクター設置部との距離よりも短い請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
7. 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、モーターの駆動力を、連結部材を介して前記第１シャフトに伝達する第２シャフトと、
   前記第２アームに設けられ、前記第２シャフトを回転可能に支持する第３支持部と、
   前記第２アームに接続され、前記第４軸の軸方向において前記第３支持部と異なる位置で前記第２シャフトを回転可能に支持する第４支持部と、を備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 前記第２支持部および前記第４支持部は、前記第３軸の軸方向における位置が異なっている請求項７に記載のロボット。

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