JP5729410B2 - ロボット - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットに関する。

従来、互いに回転可能に連結される複数のリンクを備え、リンクの先端に取り付けられたエンドエフェクタ（例えばハンドなど）で所定の作業を行うロボットが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の技術において、ロボットのリンクは、直方体で、長手方向に対して垂直な方向の断面形状が矩形形状となるように形成される。

特開２０１２−１７１０７２号公報

ところで、ロボットのリンクには、例えば回転動作などに伴って曲げやねじりなどの応力が作用する。しかしながら、上記のようにリンクの断面形状が矩形形状に形成されると、その応力は例えば矩形形状の角部に集中してしまうおそれがあった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、リンクの動作などに伴って作用する応力が局所的に集中するのを緩和することができるロボットを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットは、長手方向の基端側が所定の部材に回転可能に連結されるリンク部を備える。前記リンク部は、筒状に形成されるとともに、長手方向に対して垂直な方向の断面形状が、楕円形状、または矩形形状の角部のうちの少なくとも１箇所を曲線状にした形状とされる。

実施形態の一態様によれば、ロボットのリンクの動作などに伴って作用する応力が局所的に集中するのを緩和することができる。

図１は、第１の実施形態に係るロボットを示す模式側面図である。 図２は、図１に示すロボットの模式斜視図である。 図３は、図１に示す下部アームを示す側面図である。 図４は、図３に示す下部アームの右側面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線切断部端面図である。 図６は、図１に示す下部アームの模式斜視図である。 図７Ａは、図１に示す下部アームの製作過程を説明するための説明模式斜視図である。 図７Ｂは、図１に示す下部アームの製作過程を説明するための説明模式斜視図である。 図７Ｃは、図１に示す下部アームの製作過程を説明するための説明模式斜視図である。 図８は、図７ＢのVIII−VIII線切断部端面図である。 図９は、第２の実施形態に係るロボットの下部アームを示す側面図である。 図１０は、図９に示す下部アームの右側面図である。 図１１は、図９のXI−XI線切断部端面図である。 図１２は、第３の実施形態に係るロボットの下部アームを示す側面図である。 図１３は、図１２に示す下部アームの右側面図である。 図１４は、図１２のXIV−XIV線切断部端面図である。 図１５は、第３の実施形態に係るロボットの下部アームの変形例を示す、図１４と同様な切断部端面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るロボットを示す模式側面図である。また、図２は、図１に示すロボットの模式斜視図である。なお、説明を分かり易くするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸、紙面における左右方向をＹ軸、紙面手前から奥方向をＸ軸とした３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。

また、以下においては、ロボットの構成について「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」などの表現を用いて説明するが、これはロボットが図示された姿勢にあるときの「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」を意味するものであって、その方向に限定されるものではない。

ロボット１は、図１，２に示すように、複数のリンクと、各リンクを連結する複数の回転軸（関節軸）Ｊ１〜Ｊ６（図１に示す）とを有する多関節型ロボットである。かかるロボット１は、リンクとして、ベース１０と、旋回部（所定の部材）１１と、下部アーム（リンク部）１２と、上部アーム（第２の所定の部材）１３と、第１の手首部１４と、第２の手首部１５と、第３の手首部１６（図２で見えず）とを備え、これらは互いに回転可能に連結される。

具体的には、図１に示すように、旋回部１１は、ベース１０に対して回転軸Ｊ１回りに回転可能に連結され、下部アーム１２は、旋回部１１に対し、回転軸Ｊ１と垂直な回転軸Ｊ２回りに回転可能に連結される。また、上部アーム１３は、下部アーム１２に対して回転軸Ｊ２と平行な回転軸Ｊ３回りに回転可能に連結され、第１の手首部１４は、上部アーム１３に対し、回転軸Ｊ３と垂直な回転軸Ｊ４回りに回転可能に連結される。

第２の手首部１５は、第１の手首部１４に対し、回転軸Ｊ４と垂直な回転軸Ｊ５回りに回転可能に連結され、第３の手首部１６は、第２の手首部１５に対し、回転軸Ｊ５と垂直な回転軸Ｊ６回りに回転可能に連結される。

このように、下部アーム１２は、Ｚ軸方向が長手方向とされるリンク部であり、長手方向の基端側、すなわち、図１において下端側が所定の部材である旋回部１１に回転可能に連結される。一方、下部アーム１２の先端側、すなわち、図１において上端側に第２の所定の部材である上部アーム１３が回転可能に連結される。

なお、上記した「垂直」「平行」、あるいは後述する「直交」などの語句は、必ずしも数学的に厳密な精度を必要とするものではなく実質的な公差や誤差などについては許容されるものである。また、この明細書において「垂直」なる語句は、２つの直線（例えば回転軸）が同一平面上で直角に交わることのみを意味するものではなく、２つの直線の関係がねじれの位置である場合も含めるものとする。また、この明細書において「直交」なる語句は、２つの直線が同一平面上で直角に交わることを意味する。

ロボット１はさらに、上記した旋回部１１、下部アーム１２、上部アーム１３、第１〜第３の手首部１４，１５，１６を回転駆動するアクチュエータＭ１〜Ｍ６を備える。各アクチュエータＭ１〜Ｍ６の駆動は、接続されたリンクに、減速機を介して減速して伝えられる。なお、上記のアクチュエータＭ１〜Ｍ６は例えばサーボモータを備えるが、それに限られるものではなく、例えば油圧モータなど他のモータであってもよい。また、以下においては、アクチュエータを「モータ」と表現する。

各モータＭ１〜Ｍ６について説明すると、ベース１０に取り付けられたモータＭ１（図１に示す）は、図示しない減速機を介して旋回部１１に接続され、旋回部１１を回転駆動する。旋回部１１に取り付けられたモータＭ２は、減速機１７を介して下部アーム１２に接続され、下部アーム１２を回転駆動し、また下部アーム１２に取り付けられたモータＭ３は、図示しない減速機を介して上部アーム１３に接続され、上部アーム１３を回転駆動する。また、上部アーム１３に取り付けられたモータＭ４は、図示しない減速機を介して第１の手首部１４に接続され、第１の手首部１４を回転駆動する。

モータＭ５およびモータＭ６（モータＭ６は図１で見えず）は、モータＭ４と同様、上部アーム１３に取り付けられる。モータＭ５は、図示しないプーリや歯車機構などを介して第２の手首部１５に接続され、第２の手首部１５を回転駆動する。同様に、モータＭ６は、図示しないプーリ等を介して第３の手首部１６に接続され、第３の手首部１６を回転駆動する。

モータＭ１〜Ｍ６には、図示しない制御装置から動作指令を示す信号が入力され、その信号に基づいて動作が制御される。また、第３の手首部１６には、図示しないエンドエフェクタ（例えばハンド）が取り付けられる。

したがって、ロボット１は、モータＭ１〜Ｍ６などの動作が制御装置によって制御されることで、例えばエンドエフェクタの位置や角度などを適宜に変更しつつ、所定の作業、例えばワークの搬送作業などを実行する。

ところで、上記の如く構成されたロボット１の各リンクには、例えば回転動作や旋回動作に伴う曲げやねじりなどの応力や、先端側に接続された他のリンクの荷重による応力が作用する。例えば下部アーム１２にあっては、回転軸Ｊ２回りの回転動作、回転軸Ｊ１回りの旋回動作に伴って応力が作用するとともに、先端側に接続される上部アーム１３および第１〜第３の手首部１４，１５，１６の荷重による応力も作用する。

そのため、例えば下部アーム１２の水平断面形状、換言すれば、長手方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向の断面形状が矩形形状に形成されると、その応力は矩形形状の角部などに集中してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態に係るロボット１にあっては、リンク、具体的に例えば下部アーム１２を、リンクの動作などに伴って作用する応力が局所的に集中するのを緩和することができるような構成にした。以下、それについて詳しく説明する。

図３は、図１，２に示す下部アーム１２を示す側面図であり、図４は、図３に示す下部アーム１２の右側面図である。また、図５は、図３のＶ−Ｖ線切断部端面図であり、図６は、図１，３などに示す下部アーム１２の模式斜視図である。

下部アーム１２は、図３に示す側面視において大略矩形形状の外観となるように形成されるとともに、本体部１２ａと、基端部１２ｂと、先端部１２ｃとを備える。基端部１２ｂは、旋回部１１に連結される側の端部であり、先端部１２ｃは、上部アーム１３に連結される側の端部であり、本体部１２ａは、その基端部１２ｂと先端部１２ｃとの間に位置される。基端部１２ｂと先端部１２ｃには、モータＭ２，Ｍ３を減速機を介して接続するためのプレート２０（後述）が取り付けられる。

下部アーム１２を構成する本体部１２ａ、基端部１２ｂ、先端部１２ｃは、連続する１個の筒状の部材によって形成され、具体的には例えば筒状の溶接鋼管から製作される。溶接鋼管は、例えば鋼板をプレス機で筒状に加工し、丸められた鋼板の端部同士を溶接接合してなる鋼管である。

なお、図３などでは、下部アーム１２において溶接された部位を一点鎖線（符号１２ｄ）で示し、以下「溶接部１２ｄ」と称する。この溶接部１２ｄは、下部アーム１２において応力が比較的小さい部位に形成されるが、それについては後に詳述する。

下部アーム１２は、長手方向たるＺ軸方向に対して垂直な方向、すなわちＸＹ軸方向の断面形状が、図５によく示すように、楕円形状とされる。なお、図５では、本体部１２ａの断面形状を示すが、後述する下部アーム１２の製作過程から分かるように、基端部１２ｂおよび先端部１２ｃにおいても、断面形状が楕円形状とされる。

このように、下部アーム１２にあっては、断面形状が、例えば応力が集中し易い矩形形状の角部などがない、楕円形状とすることで、応力が局所的に集中するのを緩和することができる。

また、下部アーム１２の断面形状において、楕円形状の短径方向Ａ１（図５に示す）は、基端部１２ｂ側の回転軸Ｊ２（Ｘ軸方向）に対して平行とされる。したがって、楕円形状の長径方向Ａ２（図５に示す）は、回転軸Ｊ２に対して垂直とされ、具体的にはＹ軸方向と平行とされる。

これにより、下部アーム１２における曲げ剛性を向上させることができる。すなわち、図３などに示すように、下部アーム１２は、回転軸Ｊ２回りに回転動作させられると、下部アーム１２の図３における左右の端部付近、具体的には符号Ｂ１で示す部位付近に曲げ応力が生じ易い。そこで、本実施形態に係る下部アーム１２にあっては、回転動作によって生じる応力に対する剛性が比較的高い楕円形状の長径方向Ａ２側の端部が、図３における左右の端部となるように位置させることで、下部アーム１２の曲げ剛性を向上させることができる。

次いで、図７Ａ〜図７Ｃを参照して下部アーム１２の製作過程を説明しつつ、下部アーム１２の構成の説明を続ける。図７Ａ〜図７Ｃは、図１に示す下部アーム１２の製作過程を説明するための説明模式斜視図である。

先ず図７Ａに示す如く、筒状の溶接鋼管が製作される。具体的には、例えば１枚の鋼板が、ＵプレスやＯプレスなどの図示しないプレス機を用いて筒状に加工される。このとき、長手方向に対して垂直な方向の断面形状が楕円形状となるように加工される。

そして、楕円形状に丸められた鋼板の両端が、アーク溶接などで溶接接合されて溶接部１２ｄが形成され、図７Ａに示す溶接鋼管が完成する。なお、上記した鋼板は、例えば引張り強度が比較的高い高張力鋼板である。

このように、下部アーム１２は、高張力鋼管を用いた筒状の溶接鋼管から製作されることから、下部アーム１２を高強度で、かつ肉厚を薄くすることができる、すなわち軽量化することができる。なお、上記では、鋼板を高張力鋼板としたが、これに限定されるものではなく、例えば一般構造用鋼板などその他の種類の鋼板であってもよい。

次いで、図７Ｂに示す如く、溶接鋼管の長手方向における端部であって、後に基端部１２ｂ、先端部１２ｃとなる部位が、図示しないプレス機で矢印Ｃ方向に押圧される、詳しくは、後に旋回部１１や上部アーム１３が接続される側へ向けて押圧されて潰される。

そして、図７Ｃに示すように、潰された基端部１２ｂ、先端部１２ｃにおいては、外周端が図示しない切断機によって側面視（Ｘ軸方向視）円弧状となるように切断される。なお、図７Ｃにおいては切断された部位を破線で示した。

次いで、基端部１２ｂ、先端部１２ｃの適宜位置にそれぞれ、プレート２０が嵌合可能な孔１２ｅがパンチプレス機で穿設される。そして、上記した孔１２ｅには、プレート２０が嵌合されて取り付けられ、図６などに示す下部アーム１２が完成する。

なお、プレート２０は、例えば円盤状に形成されるとともに、適宜位置には複数の接続孔２０ａが穿設される。プレート２０の接続孔２０ａには、図示しない締結部材（例えばボルトとナットなど）を用いて、減速機を介してモータＭ２，Ｍ３が接続される。詳しくは、基端部１２ｂのプレート２０には、減速機１７を介してモータＭ２が接続される一方、先端側のプレート２０には、同様に減速機を介してモータＭ３が接続される。

下部アーム１２は、上記したように基端部１２ｂ、先端部１２ｃが押圧されるが、その際、図４に矢印Ｄで示す如く、基端部１２ｂ、先端部１２ｃの外形（図４において左端）が緩やかに傾斜するように押圧される。すなわち、基端部１２ｂ、先端部１２ｃにおける断面形状の変化が緩やかになるようにする。

図８は、押圧された後の下部アーム１２を示す図７ＢのVIII−VIII線切断部端面図である。下部アーム１２の基端部１２ｂ、先端部１２ｃは、上記のように押圧されることで、図５と図８との対比、および図４から分かるように、断面形状の断面積が基端部１２ｂ側および先端部１２ｃ側に向かうにつれて徐々に減少するように形成される。ここで、断面積とは、図５，８などの切断部端面図において下部アーム１２の外形によって囲まれる部位、すなわち下部アーム１２の内側の面積を意味する。

これにより、基端部１２ｂおよび先端部１２ｃにおいては、急激な断面変化を回避することができ、発生応力を分散させることができる。また、基端部１２ｂおよび先端部１２ｃが押圧されて潰されることで、下部アーム１２の回転軸Ｊ２，Ｊ３回りをコンパクトにすることができる。さらに、下部アーム１２は、基端部１２ｂ、先端部１２ｃが、押圧されて加工されるため、加工硬化によって疲労強度を向上させることもできる。

また、図４に示すように、下部アーム１２は、押圧加工によって、基端部１２ｂおよび先端部１２ｃのモータＭ２，Ｍ３の接続面１２ｂ１，１２ｃ１が、本体部１２ａの側面１２ａ１に比してＸ軸の正方向側、換言すれば、モータＭ２，Ｍ３側に突出するように形成される。これにより、本体部１２ａの側面１２ａ１付近には、図２にも示すように、空間１２ｆが形成される。

したがって、例えばロボット１の姿勢によっては、上部アーム１３などが下部アーム１２の本体部１２ａの側面１２ａ１付近を通過することがあるが、上部アーム１３などが空間１２ｆを通過するようにすれば、下部アーム１２との干渉を回避することができる。

次いで、下部アーム１２の溶接部１２ｄについて説明する。溶接部１２ｄは、具体的には溶接によって生じた溶接痕（ビード）であり、下部アーム１２において応力が比較的小さい部位に形成される、換言すれば、下部アーム１２に作用する応力が集中する部位と重ならない部位に形成される。

詳しくは、下部アーム１２において、回転軸Ｊ２回りの回転動作、回転軸Ｊ１回りの旋回動作に伴って作用する応力や、先端部１２ｃに接続される上部アーム１３などの荷重による応力の大小を示す応力分布は、有限要素法を用いて予め得ることができる。

具体的に例えば、図３に示すように、回転動作や上部アーム１３等の荷重によって作用する曲げ応力は、部位Ｂ１付近に生じ易く、旋回動作に伴って作用するねじり応力は、部位Ｂ２付近に生じ易いことが、上記した応力分布によって示される。

したがって、本実施形態に係るロボット１の下部アーム１２にあっては、溶接部１２ｄを、応力が作用し易い部位Ｂ１，Ｂ２から離間した位置、換言すれば、応力が比較的小さい部位に形成するように設定される。

このように、溶接部１２ｄは、下部アーム１２において、予め得られる下部アーム１２の応力の大小を示す応力分布に基づいて設定された応力の小さい部位、例えば応力がしきい値以下の部位に形成される。具体的には、溶接部１２ｄは、回転軸Ｊ２と直交する平面のうち、下部アーム１２の長手方向（Ｚ軸方向）と平行となる平面上に形成される、より具体的には、ＸＺ軸平面のうち、回転軸Ｊ２と直交する平面上に形成される。これにより、溶接部１２ｄに作用する応力を緩和することができる。

なお、上記では溶接部１２ｄを、図４において下部アーム１２の左端側に沿って形成されるようにしたが、例えばその反対側の右端側に沿って形成されるようにしてもよい。また、溶接部１２ｄを、回転軸Ｊ２と直交する平面上に形成されるようにしたが、これに限定されるものではなく、応力が比較的小さい位置であれば、どのような位置であってもよい。すなわち、溶接部１２を、例えば図３に示す位置よりも紙面において右または左に位置させてもよく、あるいは図において所定角度斜めに傾けるような位置であってもよい。

上述してきたように、第１の実施形態では、下部アーム１２は、筒状に形成されるとともに、長手方向に対して垂直な方向の断面形状が楕円形状とされることから、ロボット１のリンク、例えば下部アーム１２の動作などに伴って作用する応力が局所的に集中するのを緩和することができる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るロボット１の下部アーム２２を示す、図３と同様な側面図である。また、図１０は、図９に示す下部アーム２２の右側面図であり、図１１は、図９のXI−XI線切断部端面図である。なお、以下においては、第１の実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第１の実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、第２の実施形態に係るロボット１においては、下部アーム２２の構成が、第１の実施形態の下部アーム１２のそれと異なる。

以下詳説すると、下部アーム２２は、複数の部材、例えば３個の部材から構成される。具体的には、下部アーム２２は、本体部２２ａと、基端部（第１端部）２２ｂと、先端部（第２端部）２２ｃとを備える。

本体部２２ａは、第１の実施形態の本体部１２ａと同様、筒状の溶接鋼管から製作され、図１１に示すように、断面形状が楕円形状とされる。なお、基端部２２ｂおよび先端部２２ｃも、後述する如く溶接鋼管から製作され、これらの溶接鋼管の溶接部を符号２２ｄ１で示す。

本体部２２ａには、中央付近において管径が、基端部２２ｂや先端部２２ｃが接続される端部側の管径に比して小さくなるように設定された、くびれ部２２ａ１が形成される。

基端部２２ｂは、本体部２２ａが接続される本体接続部２２ｂ１と、モータＭ２が接続されるモータ接続部２２ｂ２とを備える。本体接続部２２ｂ１とモータ接続部２２ｂ２とは、連続して形成され、楕円形状の筒状の溶接鋼管を加工して製作される。

本体接続部２２ｂ１は、本体部２２ａの端部（図９，１０において下端）を嵌合可能な開口が形成され、そこに本体部２２ａが差し込まれて嵌合される。モータ接続部２２ｂ２は、詳細な図示は省略するが、図１０から分かるように、断面形状の断面積が端部側（図１０において下端側）に向かうにつれて徐々に減少するように形成される。これにより、モータ接続部２２ｂ２においては、急激な断面変化を回避することができ、発生応力を分散させることができる。

また、モータ接続部２２ｂ２は、第１の実施形態の基端部１２ｂと同様、孔２２ｂ３が穿設され、そこにプレート２０が嵌合されて取り付けられる。

先端部２２ｃは、上記した基端部２２ｂと略同一の形状とされる。したがって、基端部２２ｂの本体接続部２２ｂ１、モータ接続部２２ｂ２、孔２２ｂ３はそれぞれ、先端部２２ｃの本体接続部２２ｃ１、モータ接続部２２ｃ２、孔２２ｃ３に対応するため、基端部２２ｂの構成要素の説明は省略する。

基端部２２ｂおよび先端部２２ｃと、本体部２２ａとはともに、溶接鋼管から製作されるが、溶接鋼管の材質は互いに異なるように構成される。具体的に例えば、基端部２２ｂおよび先端部２２ｃの溶接鋼管は、本体部２２ａの溶接鋼管に比して、引張り強度が高くなるように設定される。これにより、下部アーム２２において、回転軸Ｊ２，Ｊ３付近の応力が生じ易い部位、すなわち、基端部２２ｂおよび先端部２２ｃの剛性を向上させることができる。

上記の如く構成された基端部２２ｂおよび先端部２２ｃは、本体部２２ａと嵌合された状態で、例えばアーク溶接などで溶接されて接続される。この溶接により形成される溶接痕を、符号２２ｄ２の一点鎖線で示し、以下「接続溶接部２２ｄ２」と称する。

上記した溶接部２２ｄ１および接続溶接部２２ｄ２はともに、予め得られる下部アーム２２の応力分布に基づいて設定された応力の小さい部位に形成されるようにする。具体的には、図９によく示すように、例えば回転動作や上部アーム１３等の荷重によって作用する曲げ応力は、部位Ｅ１付近に生じ易く、旋回動作に伴って作用するねじり応力は、部位Ｅ２付近に生じ易くなり、そのことが上記した応力分布によって示される。

この曲げ応力が生じ易い部位Ｅ１とねじり応力が生じ易い部位Ｅ２とは、図３と対比すると、第１の実施形態における部位Ｂ１，Ｂ２と比べて本体部２２ａの中央、具体的にはくびれ部２２ａ１に寄っていることが分かる。

これは、本体部２２ａにくびれ部２２ａ１を形成されたことに起因しており、このように本体部２２ａを部分的に細くすることで、応力が作用する位置を中央付近に移動させるようにした。これにより、溶接部２２ｄ１および接続溶接部２２ｄ２を、応力が作用し易い部位Ｅ１，Ｅ２から離間した位置、換言すれば、応力が比較的小さい部位に形成することができ、溶接部２２ｄ１および接続溶接部２２ｄ２に作用する応力を緩和でき、よって下部アーム２２の剛性を向上させることができる。

上記したように、第２の実施形態では、下部アーム２２が、本体部２２ａ、本体部２２ａに溶接されて接続される基端部２２ｂ、先端部２２ｃの複数の部材からなるように構成した。これにより、各部材の材質を互いに相違させることが可能となり、下部アーム２２の剛性を向上させる、正確には基端部２２ｂおよび先端部２２ｃの剛性を向上させることができる。なお、残余の構成および効果は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係るロボット１の下部アーム３２を示す、図３と同様な側面図である。また、図１３は、図１２に示す下部アーム３２の右側面図であり、図１４は、図１２のXIV−XIV線切断部端面図である。

第１の実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、第３の実施形態に係るロボット１においては、下部アーム３２の形状が、第１の実施形態の下部アーム１２のそれと異なる。

具体的には、下部アーム３２は、本体部３２ａと、基端部３２ｂと、先端部３２ｃとを備える。これら本体部３２ａ、基端部３２ｂ、先端部３２ｃはそれぞれ、第１の実施形態の本体部１２ａ、基端部１２ｂ、先端部１２ｃに対応する。

下部アーム３２は、第１の実施形態の下部アーム１２と同様、１本の筒状の溶接鋼管から製作されるが、その断面形状は、図１４に示すように、矩形形状の角部を曲線状にした形状とされる。なお、図１４では、下部アーム３２において曲線状にした部位を符号３２ａ１で示し、以下「コーナー部３２ａ１」と称する。

このように、下部アーム３２においては、角部を曲線状にしたコーナー部３２ａ１を有する矩形形状の断面形状としたことから、応力が角部などに局所的に集中することがない、すなわち応力集中を緩和することができる。

また、図１４に示すように、下部アーム３２の断面形状において、矩形形状の短辺方向Ｆ１は、基端部３２ｂ側の回転軸Ｊ２（すなわちＸ軸方向）に対して平行とされる。したがって、矩形形状の長辺方向Ｆ２は、回転軸Ｊ２に対して垂直とされ、具体的にはＹ軸方向と平行とされる。

下部アーム３２の本体部３２ａは、基端部３２ｂに接続される旋回部１１（図１２で図示せず）に対する回転方向のうち、換言すれば、回転軸Ｊ２の回転方向のうち、矢印Ｇ方向に向けて突出するように湾曲されて形成される。なお、上記では、本体部３２ａを矢印Ｇ方向に湾曲させるようにしたが、これに限定されるものではなく、矢印Ｇと反対の回転方向に向けて湾曲させるようにしてもよい。すなわち、下部アーム３２は、回転軸Ｊ２の回転方向のいずれか一方に向けて突出するように湾曲されて形成されていればよい。

下部アーム３２の溶接部３２ｄは、下部アーム３２において長手方向に沿い、かつ本体部３２ａと同方向に湾曲されて形成される。すなわち、溶接部３２ｄは、基端部３２ｂに接続される旋回部１１に対する回転方向（回転軸Ｊ２の回転方向）のうち、矢印Ｇ方向に向けて突出するように湾曲されて形成される。なお、上記では、溶接部３２ｄを矢印Ｇ方向に湾曲させるようにしたが、これに限定されるものではなく、本体部３２ａが矢印Ｇと反対の回転方向に向けて突出するように湾曲させるように形成される場合、同方向に湾曲させられる。すなわち、溶接部３２ｄも、回転方向のいずれか一方に向けて突出するように湾曲されて形成されていればよい。

上記した溶接部３２ｄは、予め得られる下部アーム３２の応力分布に基づいて設定された応力の小さい部位に形成されるようにする。具体的には、図１２によく示すように、例えば回転動作や上部アーム１３等の荷重によって作用する曲げ応力は、部位Ｈ１付近に生じ易く、旋回動作に伴って作用するねじり応力は、部位Ｈ２付近に生じ易くなり、そのことが上記した応力分布によって示される。

この曲げ応力が生じ易い部位Ｈ１とねじり応力が生じ易い部位Ｈ２とは、下部アーム３２の本体部３２ａの湾曲部分に位置していることが図１２から分かる。このように、本体部３２ａを湾曲させてしならせることで、その湾曲部分に応力が生じ易くなるようにした。これにより、溶接部３２ｄを、応力が作用し易い部位Ｈ１，Ｈ２から離間した位置、換言すれば、応力が比較的小さい部位に形成することができ、溶接部３２ｄに作用する応力を緩和することができる。よって、下部アーム３２の剛性を向上させることができる。

また、基端部３２ｂおよび先端部３２ｃは、略同形状とされる。具体的には、基端部３２ｂおよび先端部３２ｃは、旋回部１１または上部アーム１３が接続される面（図１３において右側面）が、矩形形状の長辺側となり、よって平坦に形成されることとなる。

したがって、基端部３２ｂおよび先端部３２ｃの平坦部分の適宜位置には、モータＭ２，Ｍ３を接続するための接続孔３３が穿設されて、図示しない締結部材などを介してモータＭ２，Ｍ３が接続される。このように、下部アーム３２にあっては、プレート２０を介することなくモータＭ２，Ｍ３を接続することができる。したがって、下部アーム３２において、プレート２０を不要にすることができ、構成を簡素化することができる。

また、基端部３２ｂおよび先端部３２ｃは、詳細な図示は省略するが、図１３から分かるように、断面形状の断面積が端部側（図１３において下端側あるいは上端側）に向かうにつれて徐々に減少するように形成される。これにより、基端部３２ｂおよび先端部３２ｃにおいては、急激な断面変化を回避することができ、発生応力を分散させることができる。

また、前述したように、下部アーム３２の断面形状において、矩形形状の短辺方向Ｆ１が、基端部３２ｂ側の回転軸Ｊ２（すなわちＸ軸方向）に対して平行とされる。これにより、下部アーム３２における曲げ剛性を向上させることができる。

具体的に説明すると、下部アーム３２は、回転軸Ｊ２回りに回転動作させられると、上記した通り、下部アーム３２の部位Ｈ１付近に曲げ応力が生じ易い。そこで、第３の実施形態に係る下部アーム３２にあっては、回転軸Ｊ２回りの回転動作によって生じる応力に対する剛性が高い、矩形形状の短辺側が部位Ｈ１となるように位置させることで、下部アーム３２の曲げ剛性を向上させることができる。

上記したように、第３の実施形態では、下部アーム３２の断面形状が矩形形状の角部を曲線状にした形状とされることから、応力が角部などに局所的に集中することがない、すなわち応力集中を緩和することができる。なお、残余の構成および効果は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

また、第３の実施形態では、下部アーム３２の断面形状において、矩形形状の４つの角部の全てを曲線状にした形状とされる例を説明したが、それに限定されるものではない。

図１５は、第３の実施形態に係るロボット１の下部アーム３２の変形例を示す、図１４と同様な切断部端面図である。図１５に示すように、変形例の下部アーム３２にあっては、断面形状が矩形形状の角部のうちの２箇所を曲線状にした形状となるようにした。

このように構成した場合であっても同様に、断面形状の角部に応力が集中するのを緩和することができる。なお、図１５に示す変形例にあっては、矩形形状の４箇所の角部のうち、２箇所を曲線状にするようにしたが、１箇所または３箇所であってもよい。すなわち、下部アーム３２は、断面形状が矩形形状の角部のうちの少なくとも１箇所を曲線状にした形状とされていれば、上記の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、リンク部として下部アーム３２を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、リンク部は、回転動作する部材（リンク）であればよく、例えば旋回部１１や上部アーム１３、第１から第３の手首部１４，１５，１６であってもよい。

また、ロボット１を６軸構成のロボットで説明したが、かかる構成に限定されるものではなく、６軸構成以外のロボット、例えば７軸や８軸構成のロボットを用いることも可能であり、また双腕ロボットなど他の種類のロボットであってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボット
１０ ベース
１１ 旋回部（所定の部材）
１２，２２，３２ 下部アーム（リンク部）
１２ａ，２２ａ，３２ａ 本体部
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ 基端部
１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ 先端部
１２ｄ，２２ｄ１，３２ｄ 溶接部
１３ 上部アーム（第２の所定の部材）
１４ 第１の手首部
１５ 第２の手首部
１６ 第３の手首部
２０ プレート
２２ａ１ くびれ部
２２ｄ２ 接続溶接部
Ｊ１〜Ｊ６ 回転軸

Claims (7)

1. 長手方向の基端側が所定の部材に回転可能に連結されるリンク部、
   を備え、
   前記リンク部は、溶接鋼管から製作されて筒状に形成されるとともに、長手方向に対して垂直な方向の断面形状が、楕円形状、または矩形形状の角部のうちの少なくとも１箇所を曲線状にした形状とされ、
   前記溶接鋼管の溶接部は、前記リンク部において、予め得られる前記リンク部の応力の大小を示す応力分布に基づいて設定された応力の小さい部位に形成されること
   を特徴とするロボット。
2. 前記リンク部は、先端側に第２の所定の部材が回転可能に連結されるとともに、前記断面形状の断面積が前記基端側および前記先端側に向かうにつれて徐々に減少するように形成されること
   を特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 前記リンク部は、本体部と、前記本体部の一端に溶接されて接続される第１端部と、前記本体部の他端に溶接されて接続される第２端部とを備えること
   を特徴とする請求項１に記載のロボット。
4. 前記本体部にくびれ部が形成されること
   を特徴とする請求項３に記載のロボット。
5. 前記リンク部は、前記所定の部材に対する回転方向のいずれか一方に向けて突出するように湾曲されて形成されること
   を特徴とする請求項１に記載のロボット。
6. 前記溶接部は、前記リンク部において長手方向に沿い、かつ前記所定の部材に対する回転方向のいずれか一方に向けて突出するように湾曲されて形成されること
   を特徴とする請求項５に記載のロボット。
7. 前記リンク部は、長手方向に対して垂直な方向の回転軸回りに前記所定の部材に連結され、
   前記楕円形状の短径方向、または前記矩形形状の短辺方向は、前記回転軸に対して平行とされること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のロボット。

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