JP5071032B2 - 水平多関節型ロボット - Google Patents

Description

本発明は、水平多関節型ロボットに関する。

一般的に、産業用ロボットは、速い動作速度と、高い処理精度と、生産現場に応じた外環境下での確実な動作と、を要求される。近年、こうした産業用ロボットは、それぞれの作業現場における外環境下、例えば飛沫や粉塵の有る外環境下でも少ない保守作業で確実に動作することが要求されている。

そこで、高い防塵性や高い防滴性を確保する方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１は、ロボットアームのフレームの外壁部にシール用（防滴用）パッキンを介してカバーを設けた。詳述すると、第１アームを構成するフレームの端部において、ベルト伝達機構部分を囲む側壁部が形成する開口部を蓋形状のカバーにて覆うとともに、そのカバーの縁部分を側壁部の開口部付近の縁に嵌合させて、カバーを側壁部に結合させた。また、カバーの平面部と相対向する側壁部の部分にシール用のパッキンを備えた。そして、カバーを側壁部に嵌合させる際に、カバーの平面部にてパッキンを所定の圧力で押圧するようにカバーを側壁部に嵌合させてからネジにてカバーを側壁部に対して固定した。これにより、側壁部とカバーの間に高い防塵性や高い防滴性を確保するようにした。
特開２００１−１６２５７８号公報

しかし、特許文献１では、カバーの平面部にてパッキンを押圧しながら、カバーの平面部がパッキンを所定の圧力で押圧する位置までカバーを側壁部に嵌合させてからネジにてカバーを側壁部に対して固定させる作業が煩雑であった。

また、産業用ロボットのアームは、その表面を塗装されただけで、外装などの被覆がなされない状態で露出されている場合も多い。近年では、製造作業中においてロボットのアームが他のロボットや、他の生産装置等と接触することは少なくなったが、それでも、試験運転等においては、ロボットのアームが他のロボットや治具、生産装置などと接触する事が少なからず生じている問題があった。

高い剛性を有し硬いロボットのアームは、直接に他の物と接触すると損傷する可能性が高く、また反対に、硬いロボットのアームに接触された物等も損傷する可能性が高かった。そこで、ロボットのアームには、ロボットの動作速度や処理精度などの作業性能を低下させない緩衝機構が求められていた。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロボットの防塵防水性を高めるとともに、ロボットのアームに作業性能を低下させない緩衝機構を有する水平多関節型ロボットを提供することにある。

本発明の水平多関節型ロボットは、筐体の外側面を覆うカバーを備えたアームを有する水平多関節型ロボットであって、前記筐体の剛性は前記カバーよりも高く、前記カバーは、前記筐体にかぶせることのできる有蓋筒状であり、前記筐体にかぶせられることで前記筐体上に配置されたモータを覆うカバー本体部と、前記アームの移動方向に面する前記筐
体の外側面を、該外側面から所定の離間距離だけ離間した位置において覆い、該外側面との間の隙間が外部に通じ、該外側面の外部から前記筐体へ与えられる衝撃を和らげるスカート部とを備え、前記スカート部の筒部分は前記カバー本体部の筒部分よりも拡がった形状をしており、前記カバー本体部の内側面と前記スカート部の内側面とをつなぐ面には段差面が構成され、該段差面と前記筐体の上部面とが当接することを特徴とする。

本発明の水平多関節型ロボットによれば、筐体の外側面よりも外側にスカート部を設けた。従って、スカート部は、ロボットのアームが旋回されて移動する方向に対して、アームすなわち筐体が他の物と接触した時に該スカート部及び筐体からの所定の離間距離とにより衝撃を吸収することができる。その結果、水平多関節型ロボットに、スカート部を緩衝機構として備えることができる。

また、スカート部は、筐体を覆うので、アームの防水性や防塵性を高めることができる。
さらに、スカート部に覆われた筐体の塗装を不要とすることができるので、アームの製造コストを安価にする事ができる。
また、カバーの内側に設けた段差面によって、筐体へのカバーの取り付けを容易にする事ができる。

この水平多関節型ロボットは、前記スカート部は、可塑性を有する樹脂にて形成されることが望ましい。
この水平多関節型ロボットによれば、スカート部は、可塑性の樹脂材料で成形される。従って、ロボットのアームが他の物と接触した時の衝撃をよりよく吸収できる。

この水平多関節型ロボットは、前記筐体と前記スカート部との間には、緩衝部材が備えられていることが好ましい。
この水平多関節型ロボットによれば、筐体とスカート部の間には、可塑性を有する樹脂部材、弾性を有する弾性部材、塑性を有する金属材料など、衝撃を吸収する事ができる緩衝部材を配置する。従って、緩衝部材とスカート部の働きによって、より効果的に衝撃を吸収する事ができる。その結果、他のアームや物に接触した水平多関節型ロボットのアームの損傷を防止する事ができとともに、水平多関節型ロボットのアームに接触された他のアームや物の損傷も防止する事ができる。

この水平多関節型ロボットは、前記カバーの本体の外側面と、前記スカート部の外側面との間には外側に向かって傾斜を有する傾斜面が備えられていることが好適である。

この水平多関節型ロボットによれば、傾斜面によりカバーに対してスカート部を形成することが容易になり、その傾斜面には、設けられた傾斜によって液体や粉塵が滞留することを抑制する事ができる。

この水平多関節型ロボットは、前記筐体には、該筐体の上面よりも低い位置にネジ受部が設けられ、前記カバーは、前記筐体の前記ネジ受部にネジを介して結合されていることが好ましい。

この水平多関節型ロボットによれば、筐体の上面よりもネジ受部が低い位置にあるので、例えば、ネジやネジ穴を伝ってカバーの外部からカバーの内部に液体が侵入しても、その液体が筐体内や筐体の上面に浸入することを防ぐことができる。

この水平多関節型ロボットは、前記カバーには、少なくとも１つの剛性を高めるための凹部が形成されるようにしてもよい。
この水平多関節型ロボットによれば、カバーの凹部によって剛性を高めることができる。従って、スカート部が衝撃を吸収する際にも、スカート部を好適に支持することができる。

以下、本発明にかかるロボットのアーム構造を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、水平多関節型ロボット（ロボット）１０の全体の斜視構造を示す斜視図である。

図１に示すように、ロボット１０は、床面等に設置された基台１１を有し、その上端部に回動可能に設けた回転軸１２に、第１のアーム１３の基端部が連結固定されている。回転軸１２は、基台１１内に設けられた第１モータＭ１によって正逆回転されるようになっている。従って、第１のアーム１３は、回転軸１２が回動することによって、回転軸１２の軸心Ｃ１を回動中心として基台１１に対して水平方向に回動する。

第１のアーム１３の先端部である支持軸１４は、第２のアーム１５の基端部を回動可能に支持している。
第２のアーム１５は、基端部に第２モータＭ２を有し、同第２モータＭ２の回動により支持軸１４を正逆回転させることで、その支持軸１４を正逆回転させる反力によって、軸心Ｃ２を回動中心として第１のアーム１３に対して水平方向に回動する。

第２のアーム１５の先端部には、主軸筒１５Ａが固設されている。主軸筒１５Ａは、主軸１６を回転可能に、かつ、上下方向に移動可能に支持している。主軸１６は、第２のアーム１５内に備えられた回転モータＭ３の正逆回転によって自らの軸心Ｃ３を回動中心として正逆回転する。また、主軸１６は、第２のアーム１５内に備えられた昇降モータＭ４の正逆回転によって、上下方向に昇降移動するようになっている。

主軸１６の下端部１７には、ツール、例えば被搬送物を把持するハンドや被加工物を加工するハンド等の取り付けが可能になっている。そして、ロボット１０は、下端部１７に取り付けられた各ツールによって、部品を搬送したり、部品を加工したりするようになっている。

次に、第２のアーム１５の構造について説明する。
第２のアーム１５は、図２に示すように、その下部に水平方向に伸びる高い剛性を備えた筐体２０と、筐体２０を上方から覆い同筐体２０に嵌合し結合されるカバー２１を有している。尚、本実施形態では、筐体２０は鋳物で形成されている。

筐体２０は、図３及び図４に示すように、四角箱状に形成され、底板２２には前後一対の軸穴２２Ａ，２２Ｂが形成されている。そして、軸穴２２Ａには前記支持軸１４が挿通される。一方、軸穴２２Ｂには前記主軸１６が挿通される。

また、四角箱状の筐体２０は、底板２２に相対向する上面としての天板２３を有している。天板２３には、前記軸穴２２Ａと相対向する位置に、前記支持軸１４を回動可能に支持する軸受２３Ａが形成されている。又、前記軸穴２２Ｂと相対向する位置に、前記主軸１６を回動可能に支持する図示しない軸受けが形成されている。そして、筐体２０内や天板２３上には、図示しない電気回路及び機械構造等が備えられている。

すなわち、筐体２０は、支持軸１４を底板２２の軸穴２２Ａを通じて天板２３の軸受２３Ａで支持することで、第１のアーム１３に対して、第１のアーム１３から水平方向に延びるように連結されている。

筐体２０は、上方からカバー２１が、装着されている。筐体２０の四方の側面、即ち、
外側面２０Ａは、カバー２１に完全に覆われている。外側面２０Ａは、カバー２１に完全に覆われていることから、塗装などの装飾を行なっていない。

カバー２１は、可塑性の樹脂材料からなり、筐体２０よりも高い高さの有蓋四角筒状に形成されている。そして、カバー２１は、筐体２０の上方から覆いかぶせると、筐体２０の天板２３及び外側面２０Ａまでを覆うようになっている。これにより、カバー２１は、筐体２０内や天板２３上に設けられた電気回路及び機械構造を外部環境にある飛沫、粉塵から保護するようになっている。

詳述すると、カバー２１の下部には、筐体２０の外側面２０Ａを覆うスカート部２５がカバー本体２１Ａに対して拡開形成されている。
そして、カバー２１の内側であって、カバー本体２１Ａの内側面２１Ｃとスカート部２５の内側面２５Ｃを繋ぐ面２７は直角の段差面であって、筐体２０の天板２３に当接する。一方、カバー２１の外側であって、カバー本体２１Ａの外側面２１Ｄとスカート部２５の外側面２５Ｄを繋ぐ面２６は傾斜した面になるように形成されている。

カバー２１が筐体２０に装着されると、スカート部２５は、筐体２０の外側面２０Ａを覆うように形成されているとともに、筐体２０の外側面２０Ａから、所定の距離だけ（拡開形成された分だけ）離れた位置に配設される。すなわち、外側面２０Ａとスカート部２５の内側面２５Ｃとの間には、所定の離間距離Ｌの空間が設けられるようになっている。

カバー本体２１Ａの外側面２１Ｄとスカート部２５の外側面２５Ｄを繋ぐ面２６は、外側に向かって略３０度の下り傾斜が設けられている。その下り傾斜によって、該面（以下、傾斜面という）２６は、水滴や粉塵が滞留することを抑制されるようになっている。

また、カバー本体２１Ａの内側面２１Ｃとスカート部２５の内側面２５Ｃを直角に繋ぐ前記面（以下、段差面という）２７は、カバー２１を上方から覆いかぶせた際に、筐体２０の天板２３と当接する。すなわち、段差面２７が天板２３と当接することで、スカート部２５は、筐体２０の外側面２０Ａを覆った位置よりも筐体２０に対して下方に移動しないようになっている。

また、カバー本体２１Ａには、上端から傾斜面２６まで延設された凹部２１Ｂが形成されて、カバー２１の剛性を高くするようにしている。
凹部２１Ｂと傾斜面２６とが交わる位置には、接合部２８が形成されているとともに、カバー２１の接合部２８に対応する筐体２０の天板２３の位置には、ネジ受部２０Ｂが形成されている。

接合部２８の上面は、前記傾斜面２６と連続する略３０度の下り傾斜が形成けられている。一方、接合部２８のカバー２１の内側に位置する下面２８Ｃは、カバー２１の内側に突出形成されていて、その下端は、段差面２７よりも所定の高さだけ低い位置に形成されている。そして、接合部２８には、接合部２８の上面と接合部２８の下面２８Ｃを貫通するネジ穴２８Ｈが形成されている。

前記接合部２８に対応する天板２３の位置に形成したネジ受部２０Ｂは、該接合部２８を嵌合するために、天板２３よりも前記所定の高さだけ低い位置まで凹設されている。
ネジ受部２０Ｂには、接合部２８のネジ穴２８Ｈに対応する位置に、ネジ穴２０Ｈが形成されていて、ネジ穴２０Ｈには、ネジ穴２８Ｈを挿通されたネジ２９が螺合されるようになっている。また、ネジ受部２０Ｂに設けられたネジ穴２０Ｈは、ネジ受部２０Ｂを貫通しないように形成されている。

すなわち、カバー２１は、ネジ穴２８Ｈに挿通されたネジ２９がネジ受部２０Ｂ（筐体２０）のネジ穴２０Ｈに螺合されることで、接合部２８とネジ受部２０Ｂとが固着され、筐体２０に接合されるようになっている。

以上説明したように、本発明のロボットによれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、筐体２０をスカート部２５で覆った。従って、筐体２０が旋回されて移動する方向に対してスカート部２５を緩衝機構とすることができる。また、スカート部２５は、可塑性の樹脂材料で成形されるため、ロボットのアームが他の物と接触した時の衝撃を吸収できる。その結果、筐体２０に対して、緩衝機構を備えることができる。

また、筐体２０の外側面２０Ａとスカート部２５との間に所定の離間距離Ｌを設けたことで、スカート部２５の全体の弾性又は変形によって接触時の衝撃を和らげることができる。

（２）本実施形態では、筐体２０をスカート部２５で覆った。従って、筐体２０の塗装を不要とすることができる。その結果、筐体２０の製造コストを安価にする事ができる。
（３）本実施形態では、接合部２８の下面２８Ｃを天板２３よりも低い位置に設けた。従って、ネジ穴２８Ｈを伝って液体が侵入しても、該液体が筐体２０内や天板２３上に浸入することを防ぐことができる。また、ネジ受部２０Ｂのネジ穴２０Ｈは、ネジ受部２０Ｂを貫通していないので、ネジ受部２０Ｂから液体が筐体２０内に浸入することも防ぐことができる。その結果、防水性や防塵性の高い水平多関節型ロボットを提供する事ができる。

さらに、筐体２０の外側面２０Ａとスカート部２５との間に所定の離間距離Ｌを設けたことで、液体が外側面２０Ａとスカート部２５の間を浸入することが防止できる。
（４）本実施形態では、カバー本体２１Ａに凹部２１Ｂを備えた。従って、カバー本体２１Ａの剛性を高めることができる。

（５）本実施形態では、カバー２１の外側に傾斜面２６を設けた。従って、カバー２１に液体や粉塵が滞留することを抑制する事ができる。
また、カバー２１の内側に設けた段差面２７によって、筐体２０へのカバー２１の取り付けを容易にする事ができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、筐体２０は鋳物で形成した。しかしこれに限らず、鉄、アルミニウム、ステンレスなど他の金属や、樹脂材料、その他の材料から形成されてもよい。

・上記実施形態では、カバー２１は、可塑性の樹脂材料から形成された。しかしこれに限らず、カバー２１は、衝撃を吸収できる構造であれば、エンジニアリングプラスチック等他の樹脂材料、又は、アルミニウムやカーボン等、その他の材料から形成されてもよい。

・上記実施形態では、カバー２１は、筐体２０にネジ２９により結合された。しかしこれに限らず、カバー２１は、スナップフィット構造、締り嵌め又は接着等によって筐体２０に結合されてもよい。

・上記実施形態では、カバー２１のスカート部２５と、筐体２０の外側面２０Ａとの間
に離間距離Ｌの空間を設けた。しかしこれに限らず、スカート部２５と外側面２０Ａとの間には、可塑性を有する樹脂部材、弾性を有する弾性部材、塑性を有する金属材料など、衝撃を吸収する事ができる緩衝部材を配置しても良い。そうすれば、緩衝部材とスカート部の働きにより、より効果的に衝撃を吸収する事ができる。その結果、他のアームや物に接触した水平多関節型ロボットのアームの損傷を防止する事ができるとともに、水平多関節型ロボットのアームに接触された他のアームや物の損傷も防止する事ができる。

・上記実施形態では、カバー２１の段差面２７と、筐体２０の天板２３とが当接するようにした。しかしこれに限らず、段差面２７と天板２３の間にパッキン等を備えても良い。そうすれば、パッキン等により防水性や防塵性をより高めることができる。

・上記実施形態では、外側面２０Ａとスカート部２５の内側面２５Ｃとの間には、所定の離間距離Ｌを設けたが、全ての個所で一定の距離ではなく、それぞれの個所毎に異なっていてもよい。

・上記実施形態では、ネジ穴２８Ｈを接合部２８に円筒形状に凹設した。しかしこれに限らず、図５に示すように、接合部２８に、ネジ穴２８Ｈの底面（ネジ２９頭部の下面）からスカート部２５の外側面２５Ｄ側に連続する第２の傾斜面３０を形成するようにしてもよい。また、第２の傾斜面３０には、外側面２５Ｄに向かって所定の下り傾斜、例えば、３０度の傾斜を設けるとよい。そうすれば、ネジ穴２８Ｈに進入した液体や粉塵は、第２の傾斜面３０を介し外側面２５Ｄ側へ排出されるので、ネジ穴２８Ｈへの滞留を抑制される。さらに、ネジ穴２８Ｈに液体が滞留しないことから、ネジ穴２８Ｈからネジ受部２０Ｂへ液体が浸入するおそれも低減する事ができる。

本実施形態におけるロボットの右上斜視構造を示す斜視図。 本実施形態におけるロボットのアームの右下斜視構造を示す斜視図。 本実施形態におけるロボットのアームの図２の４−４線における断面構造を示す断面図及び部分拡大断面図。 本実施形態におけるロボットのアームの図２の３−３線における断面構造を示す断面図及び部分拡大断面図。 別例におけるネジ穴の端面構造を示す端面図。

符号の説明

Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…軸心、Ｍ１…第１モータ、Ｍ２…第２モータ、Ｍ３…回転モータ、Ｍ４…昇降モータ、１０…水平多関節型ロボット、１１…基台、１２…回転軸、１３…第１のアーム、１４…支持軸、１５…第２のアーム、１５Ａ…主軸筒、１６…主軸、１７…下端部、２０…筐体、２０Ａ，２１Ｄ，２５Ｄ…外側面、２０Ｂ…ネジ受部、２０Ｈ，２８Ｈ…ネジ穴、２１…カバー、２１Ａ…カバー本体、２１Ｂ…凹部、２１Ｃ，２５Ｃ…内側面、２２…底板、２２Ａ，２２Ｂ…軸穴、２３…天板、２３Ａ…軸受、２５…スカート部、２６…傾斜面、２７…段差面、２８…接合部、２８Ｃ…下面、２９…ネジ。

Claims (6)

1. 筐体の外側面を覆うカバーを備えたアームを有する水平多関節型ロボットであって、
   前記筐体の剛性は前記カバーよりも高く、
   前記カバーは、
   前記筐体にかぶせることのできる有蓋筒状であり、
   前記筐体にかぶせられることで前記筐体上に配置されたモータを覆うカバー本体部と、
   前記アームの移動方向に面する前記筐体の外側面を、該外側面から所定の離間距離だけ離間した位置において覆い、該外側面との間の隙間が外部に通じ、該外側面の外部から前記筐体へ与えられる衝撃を和らげるスカート部とを備え、
   前記スカート部の筒部分は前記カバー本体部の筒部分よりも拡がった形状をしており、前記カバー本体部の内側面と前記スカート部の内側面とをつなぐ面には段差面が構成され、該段差面と前記筐体の上部面とが当接することを特徴とする水平多関節型ロボット。
2. 請求項１に記載の水平多関節型ロボットにおいて、
   前記スカート部は、可塑性を有する樹脂にて形成されていることを特徴とする水平多関節型ロボット。
3. 請求項１又は２に記載の水平多関節型ロボットにおいて、
   前記筐体と前記スカート部との間には、緩衝部材が備えられていることを特徴とする水平多関節型ロボット。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の水平多関節型ロボットにおいて、
   前記カバーの本体の外側面と、前記スカート部の外側面との間には外側に向かって傾斜を有する傾斜面が備えられていることを特徴とする水平多関節型ロボット。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の水平多関節型ロボットにおいて、
   前記筐体には、該筐体の上面よりも低い位置にネジ受部が設けられ、
   前記カバーは、前記筐体の前記ネジ受部にネジを介して結合されていることを特徴とする水平多関節型ロボット。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の水平多関節型ロボットにおいて、
   前記カバーには、少なくとも１つの剛性を高めるための凹部が形成されていることを特徴とする水平多関節型ロボット。

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