JP2564371B2 - 産業用ロボットの旋回胴構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボット、特に、溶接作業やワーク
搬送、位置決め作業（ハンドリング）等の用途に使用さ
れ、ロボット可動部に旋回構造を有するロボットに関
し、この種ロボットにおける固定ベースとその上に旋回
可能に搭載される旋回胴との改良構造として、旋回胴の
駆動モータと減速機との着脱を自在に遂行可能にした産
業用ロボットの旋回胴構造に関する。

〔従来の技術〕

産業用ロボットにおいて、溶接作業やハンドリング作
業用途に使用されるロボットの機体の多くは、多関節型
構造または円筒座標型構造を備え、これらのロボット機
体の多くは、最下部に位置して床面等に据え付けられる
固定ベース上に搭載されて旋回可能なロボット旋回胴を
有している。この場合に、ロボット旋回胴の旋回動作を
駆動するための駆動系は、剛性向上、高い信頼性、低コ
スト化等の見地からベルト、ギヤ等の伝動要素を削減す
べく減速機、駆動モータを固定ベースとロボット旋回胴
との邂逅部分における旋回中心域に配置し、減速機の外
筐を旋回胴に固定し、同じく旋回胴に固定された駆動モ
ータから減速機に入力を与え、ロボット固定ベース側に
固定された減速機の出力軸を回転させることにより、旋
回胴を旋回駆動する構成を採っている。また、ロボット
旋回胴は固定ベースとの間に設けたロボット構成要素と
しての軸受により指示される構造を取っている。このよ
うに構成すると、駆動モータ並びに減速機が固定ベース
とロボット旋回胴との内部に格納された構造となるコン
パクト性に勝れた構造が得られる。

〔発明が解決すべき課題〕

然しながら、ロボットの使用に伴って、駆動モータや
減速機には交換の必要が生ずることは、周知の事実であ
り、そのために、減速機或いは駆動モータの交換に際し
ては、ロボット旋回胴やその頂部に枢着されたロボット
腕等の可動機構は、固定ベースから分離させ、クレーン
等で吊り上げた状態に維持し、固定ベース上方の開放空
間で減速機を着脱したり、ロボット旋回胴下方の空間を
利用して駆動モータの着脱を行う等、かなり煩瑣な作業
が必要となり、特に、ロボット使用現場にクレーン設備
も準備しなければならない等の解決すべき課題がある。
つまり、駆動モータや減速機の着脱自在性を細かに配慮
したロボット機体構造は未だ提供されていなかったので
ある。

従って、本発明の目的は、斯かる課題を解決可能なロ
ボット機体構造、特に、ロボット旋回胴、固定ベースの
改良構造を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、従来のロボット旋回胴と
固定ベース間に必須の構造部品類の点数を可及的に低減
させ、構造の簡素化に伴い、低コスト化と作用信頼性の
向上とを可能にするロボット機体構造、特に、ロボット
旋回胴、固定ベースの改良構造を提供せんとするもので
ある。

〔解決手段〕

本発明は、上記の発明目的に鑑みて、ロボットの固定
ベース上に旋回可能に搭載されると共にその頂部にロボ
ット腕等の可動機構を有し、また固定ベースとの対向底
部に旋回駆動モータを保持し、該固定ベースの中心部に
固定した減速機の出力反力により旋回作動するロボット
旋回胴において、前記ロボット旋回胴は、上方開口を介
して駆動モータ、減速機の着脱自在な開放形状を底部側
に具備すると共に前記固定ベースと前記ロボット旋回胴
のとの直接衝合面を両者に設け、かつ前記旋回胴の前記
固定ベースにおける減速機取付け部に接近した位置に前
記減速機の外筐取付けフランジを設け、該外筐取付けフ
ランジに前記減速機を取付けることに応じて、前記ロボ
ット旋回胴を前記固定ベースに対して浮上させ、前記減
速機内の軸受を介して前記固定ベースに対する前記ロボ
ット旋回胴を旋回自在にした産業用ロボットの旋回胴構
造を提供し、ロボット旋回胴の開放形状部の開口から駆
動モータや減速機の交換時における着脱を遂行するもの
である。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づい
て、更に詳細に説明する。

〔実施例〕

先ず、第３図を参照して、従来の産業用多関節形ロボ
ットにおけるロボット旋回胴の駆動モータと減速機との
着脱交換工程の大略を説明する。

第３図において、産業用多関節形ロボット10は固定ベ
ース12、ロボット旋回胴14、ロボット腕16を備え、ロボ
ット旋回胴14の下底部18に旋回駆動用モータＭθが取付
けられると共にその駆動モータＭθの出力軸に直結した
減速機20は、その出力軸20a側が固定ベース12の取付け
部12aに固定され、減速機ハウジング側20bが上記ロボッ
ト旋回胴14の下底部18に固定されることにより、減速機
20の出力反力により、ロボット旋回胴14の旋回が起動さ
れる構成にある。減速機20としては、遊星歯車式減速機
（例えば、帝人製機社製の商品名RV減速機等）が用いら
れる。また、当該減速機にはロボット機体の重量を支持
し得る軸受が内蔵されていないため、固定ベース12とロ
ボット旋回胴14との間に軸受19が設けられている。ここ
で、ロボット旋回胴14の上記下底部18の上方には中空胴
体構造等が形成され、作業者が簡単に上記駆動モータＭ
θや減速機20に手を近づけ得る構造は具有されていな
い。また、減速機ハウジング20bは旋回胴14の下底部18
の下側に下方から取付けられているため、旋回胴14を吊
り上げない限り、減速機20を取り外すことはできない。
従って、駆動モータＭθや減速機20の装着ボルトだけを
側方から手を入れて外し、固定ベース12とロボット旋回
胴14とを分離可能にし、その後にクレーンでロボット旋
回胴14を吊り上げてから、駆動モータＭθや減速機20の
取り外し、又は装着を遂行するように成っていた。つま
り、ロボット機体外から作業者が容易にこれらモータ、
減速機の交換を行うことは不可能な構造に成っていた。
依って、このような、不利を解消すべく、本発明は改良
構造を有したロボット旋回胴を提供せんとするものであ
る。

第１図は、本発明の１実施例に係る産業用多関節ロボ
ットの固定ベースとロボット旋回胴と構造要部を示した
断面図であり、第2A図〜第2C図は、減速機の装着時の過
程を説明し、以て駆動モータ及び減速機の着脱過程が容
易に遂行し得ることを示した部分断面図である。

第１図を参照すると、本実施例に係る産業用多関節ロ
ボット30は、上方開口形円筒の形状を有した固定ベース
32、この固定ベース32の上に搭載されるロボット旋回胴
40、このロボット旋回胴40の胴部52の頂部に枢着関節部
53を介して枢着されたロボット腕54を具備している。該
ロボット腕54は、多関節ロボットの１つの腕を示し、通
常はこのロボット腕54の先に更に別のロボット腕、ロボ
ット手首、エンドエフェクタ等が具備され、該エンドエ
フェクタが溶接、ハンドリング、シール等の作業に応じ
た作業具を構成しているものである。

固定ベース32は円筒形周壁34の上面に、環状の水平支
持面38を備え、この環状水平支持面38と対向したロボッ
ト旋回胴40の環状水平支持面42を受承可能な構造を有し
ている。また、固定ベース32は、中央部に最下床から上
方に延びた減速機取付け部36を備え、軸受内蔵形の減速
機60がボルト70を用いて装着されると、その減速機60の
出力回転軸62が、上記減速機取付け部36に固定される構
成を有している。

他方、ロボット旋回胴40は、下向きの上記水平支持面
42を有した筒形枠40aから斜め方向に延びた上記胴部52
を有し、その頂部にロボット腕54との関節53が形成され
ている。また、下方部分には上記筒形枠40aの下方に延
びた円筒形かつ中央孔付きフランジ44を備えている。こ
のフランジ44は固定ベース32における上記減速機取付け
部36に接近した位置に設けられ、駆動モータＭθの取付
け座48と、その下方に減速機60の外筐64の取付け座46と
を有し、取付け座48には、ロボット旋回胴40の駆動モー
タＭθにおけるモータフランジ56部分が、複数のボルト
58により、固定可能であり、他の取付け座46には、減速
機60の外筐64が同じく複数のボルト70によって固定可能
に成っている。

ここで、第４図を参照すると、同図には、本発明の構
成に必須の軸受内蔵形の減速機60の内部構成が断面図示
されている。この減速機60は、入力回転軸61、第１減速
部60a、第２減速部60b、出力回転軸62、外筐64及び１対
の軸受65を具備して構成され、該軸受65が上記第１、第
２減速部60a、60bと外筐64との間に一体化された内蔵要
素として介在し、入力系と出力系との間の回転軸受を形
成し、かつ、本発明においては、ロボット固定ベース32
とロボット旋回胴40間の回転支持を行う軸受として機能
しているのである。つまり、従来、第３図に示した固定
ベース12とロボット旋回胴14との間に必要とされた軸受
19やその内外輪を保持するホルダー等のロボット部品を
削減可能になり、故にロボット部品点数の低減化が可能
になり、ロボット機体側に軸受を装着する構造部の形
成、軸受を精密に装着する煩瑣な作業等による工業を実
質的に削減可能とし、しかも、減速機60内に予め一体装
備された減速機部品であることから、作用信頼性も高い
と言う多種の利点が得られるのである。また、以下に詳
述するように、減速機60の交換を容易に行うことができ
るのである。

再び、第１図を参照すると、同図では、駆動モータＭ
θ及び減速機60が共に組込み状態にある状態を示してい
る。なお、このとき、ロボット旋回胴40の水平支持面42
は、固定ベース32の上向き水平支持面38から浮上状態に
あり、両者の間に空隙Ｇが形成されることにより、ロボ
ット旋回胴40の円滑旋回は、減速機60内の図示されてい
ない回転軸受の作用で支障なく遂行される。ロボット旋
回胴40の旋回中心は、駆動モータＭθの出力回転を減速
する減速機60の出力軸62の回転中心に一致し、この旋回
中心に対してロボット旋回胴40における胴部52の頂部に
有するロボット腕54との枢着関節部53の中心は、従来の
ロボット旋回胴と異なって縦軸方向に見て、図の側方
（ロボット前方）にずれたオフセット状態を成し、その
結果、ロボット旋回胴40は、その筒形枠40aの上方が開
口50を介して機体外に開放した構造を具備可能に成って
いる。すなわち、該開口50を有した開放空間を利用し
て、駆動モータと減速機の交換時に、交換すべき駆動モ
ータＭθと減速機60とをボルト58、70、72の解錠により
夫々フランジ44や減速機取付け部36から取外してロボッ
ト機外に取り出し、代わりに新たな交換用減速機60と駆
動モータＭθとを順次に開口50からロボット機体内に搬
入して、減速機取付け部36及びフランジ44にクレーン等
を外機を用いることなく、組付け得るのである。

次に、駆動モータＭθと減速機60の交換過程を、第2A
図〜第2C図を参照して、更に説明する。

第2A図は、固定ベース32の上にロボット旋回胴40が搭
載支持された状態を示し、駆動モータＭθと減速機60と
は共に組込み前又は、それら両者が取り外された状態に
あるものと理解すれば良い。このとき、固定ベース32の
水平支持面38の上にロボット旋回胴40の下向き水平支持
面42が乗り、これに依り、固定ベース32が、ロボット旋
回胴40を支持している。このように前者の水平支持面38
上に後者の水平支持面42を載置、支持する構成により、
ロボット旋回胴40側をクレーン等の外機で吊り上げて置
く必要がない。次に第2A図の状態にある固定ベース32と
ロボット旋回胴40とに対して、先ず、減速機60の取付
け、組込みが行われる。すなわち、ロボット旋回胴40の
上方開口50（第１図）から取付けるべき減速機60を該旋
回胴40内に作業者が搬入し、ボルト70を用いて、第2B図
に示すように、減速機60の出力軸62側を上方から固定ベ
ース32の減速機取付け部36に固定する。この段階では、
ロボット旋回胴40側は依然として、固定ベース32側に支
持されており、故に、第１図に示した水平支持面38、42
間の空隙Ｇは、未だ形成されていない。然しながら、こ
のとき、固定ベース32に固定された減速機60の外枠64は
ロボット旋回胴40のフランジ44における下方座46から略
空隙Ｇに等しい空隙量だけ浮上した状態となるように予
めフランジ44が形成されている。従って、次に当該減速
機60の外枠64に上方からボルト72を挿通し、該外枠64を
フランジ44の下方座46に締め付け固定する。つまり、減
速機60は出力軸62側が固定ベース32に、外枠64側がロボ
ット旋回胴40側に固定され、両者間には内蔵の軸受が介
挿された状態となる。しかも、上記外枠64を固定するボ
ルト72の締め付け過程で、第2C図に示すように、ロボッ
ト旋回胴40側が引き上げられ、固定ベース32の支持面38
からロボット旋回胴40側の支持面42が浮上し、空隙Ｇが
出現することとなる。こうしてロボット旋回胴40は、固
定ベース32に対して減速機60の内蔵軸受を介して旋回中
心回りに旋回可能となるのである。次に第2A図〜第2C図
には示していないが、駆動モータＭθがロボット旋回胴
40の開口50から搬入され、その出力軸を、既に装着され
た減速機60に結合し、更に第１図に明示のように、モー
タフランジ56をボルト58でロボット旋回胴40のフランジ
44に取付ければ、組込みが完了するのである。

さて、駆動モータＭθと減速機60とを取り外し工程
は、逆に先ず、上記ボルト58を解錠して駆動モータＭθ
をフランジ44から外し、開口50から機外に取り出し、次
いで、減速機60の外枠64を固定しているボルト72を解錠
すると、ロボット旋回胴40は再び支持面38、42間におい
て支持状態となり、固定ベース32上に安定に着座され
る。次いで、ボルト70を解錠すれば、減速機60を固定ベ
ース32の減速機取付け部36から取り外し可能となる。こ
うして、駆動モータＭθと減速機60の交換が可能とな
る。

上述の説明は、交換時に就いて説明したが、本ロボッ
ト30を使用現場で新たに組み立てる過程でも同じように
減速機60、駆動モータＭθの装着が簡単に、外機を使用
せずに装置可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の実施例の記載を介して理解できるように、従来
はロボットの固定ベースと旋回胴間に配設したロボット
構造部品としての軸受で回転支持を行う構成にあった
が、本発明によれば、減速機内に一体に組み込まれた軸
受を固定ベース、ロボット旋回胴間の回転支持用軸受と
して設けたことにより、ロボット機体の構成における機
構部品点数の低減を可能し、故に、コストの低減も可能
とし併せてロボット性能における信頼製の向上にも寄与
する効果を得ているのである。また、本発明によれば、
ロボット機体において、固定ベース上に旋回胴を有した
産業用ロボットが、旋回駆動モータと減速機とを該旋回
胴下底部に装着、具備する場合には、ロボットの使用現
場においても、簡単にこれら駆動モータや減速機の交換
をクレーン等の外機等を使用すること無しに遂行可能で
あり、従って、駆動モータや減速機等に不具合が発生し
たときに、実際にロボットを使用している現場の作業者
が簡単に交換することができ、ロボットの作業停止時間
を極力、削減して作動効率の低減防止を図ることができ
る。特に、減速機は旋回胴の開口から搬入し、次々にボ
ルトを挿通して同旋回胴のフランジの上方から装着する
構成にあるから、従来、旋回胴の下側から装着しなけれ
ばならかった構成に較べて、著しく交換作業の容易化を
促進する効果を有するのである。

又、使用現場にクレーン等の外機を準備する煩瑣、費
用を回避でき、交換工数の削減による保守性の向上にも
寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係る産業用多関節ロボッ
トの固定ベースとロボット旋回胴と構造要部を示した断
面図、第2A図〜第2C図は、減速機の装着時の過程を説明
し、以て駆動モータ及び減速機の着脱過程を説明する部
分断面図、第３図は、従来の産業用多関節形ロボットに
おけるロボット旋回胴の駆動モータと減速機との装着状
態を説明した断面図、第４図は本発明に用いられる軸受
内蔵形の減速機の構成を示した断面図。 30……産業用多関節ロボット、 32……固定ベース、 36……減速機取付け部、 38……水平支持面、 40……ロボット旋回胴、 42……下向き水平支持面、 44……フランジ、 46、48……座、 50……開口、 52……胴、 54……ロボット腕、 58、70、72……ボルト、 Ｍθ……駆動モータ、 60……減速機、 62……出力軸、 64……外枠、 65……軸受。

フロントページの続き (72)発明者 岩崎 恭士 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 村木 克行 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭58−120491（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−84279（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの固定ベース上に旋回可能に搭載
   されると共にその頂部にロボット腕等の可動機構を有
   し、また固定ベースとの対向底部に旋回駆動モータを保
   持し、該固定ベース中心部に固定した減速機の出力反力
   により旋回作動するロボット旋回胴において、前記ロボ
   ット旋回胴は、上方開口を介して駆動モータ、減速機の
   着脱自在な開放形状を底部側に具備すると共に前記固定
   ベースと前記ロボット旋回胴のとの直接衝合面を両者に
   設け、かつ前記旋回胴の前記固定ベースにおける減速機
   取付け部に接近した位置に前記減速機の外筐取付けフラ
   ンジを設け、該外筐取付けフランジに前記減速機を取付
   けることに応じて、前記ロボット旋回胴を前記固定ベー
   スに対して浮上させ、前記減速機内の軸受を介して前記
   固定ベースに対する前記ロボット旋回胴を旋回自在にし
   たことを特徴とした産業用ロボットの旋回胴構造。
2. 【請求項２】前記ロボット旋回胴の頂部を底部に対して
   オフセットさせた構造により、前記上方開口を有する開
   放形状を底部側に具備するようにしたことを特徴とした
   特許請求の範囲1.項に記載の産業用ロボットの旋回胴構
   造。
3. 【請求項３】前記ロボット旋回胴と前記固定ベースとの
   衝合面は、両者の外周部に設けた環状水平面から成る特
   許請求の範囲1.項に記載の産業用ロボットの旋回胴構
   造。