JP5895375B2

JP5895375B2 - 水平多関節ロボット

Info

Publication number: JP5895375B2
Application number: JP2011140631A
Authority: JP
Inventors: 鋼宋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: JP2013006240A

Description

本発明は、水平多関節ロボットに関する。

産業用のロボットなどとして、特許文献１に例示するような、複数のアームが水平関節を介して回転自在に連結される水平多関節ロボットが知られている。
水平多関節ロボットのアーム端には、上下および回転駆動される上下回転軸が設けられ、この上下回転軸に各種ツールが取り付けられている。そして、このツールを用いて被対象物のピックアップ、搬送、加工などの作業が行なわれる。

このような水平多関節ロボットでは、上下回転軸の上下駆動部に電磁ブレーキが取り付けられている。そして、この電磁ブレーキで大きなブレーキトルクを得るために、電磁ブレーキに供給される電圧を昇圧する昇圧器が用いられ、ロボットを安全稼動させている。

特開２０１１−１０１９０７号公報

しかしながら、昇圧器の取り付けにおいては、例えば駆動モーターの外壁に取り付けた場合には、モーターの発熱に加えて自身の発熱により、昇圧器が破損するおそれがある。また、昇圧器を他の電気配線とともに結束した場合には、昇圧器の発熱とロボットの振動により電気配線が損傷するおそれがある。
このように、昇圧器の取り付けについては、取り付け形態および放熱について考慮する必要があり、適正な取り付け構造が要望されている。

本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる水平多関節ロボットは、基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結される第２アームと、を有する水平多関節ロボットであって、前記第２アームに設けられたモーターと、前記モーターを制動させる電磁ブレーキと、前記第２アームに設けられ、前記電磁ブレーキに供給される電圧を昇圧する昇圧器と、前記第２アームに固定された支持部材と、を備え、前記昇圧器が前記支持部材に固定されていることを特徴とする。

この構成によれば、昇圧器が第２アームに設けられた支持部材に固定されているため、昇圧器は他の電気配線やモーターなどと干渉せず容易に配置ができ、昇圧器から発生する熱を放熱することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる水平多関節ロボットにおいて、前記第２アームに作業軸を往復駆動させる駆動装置をさらに備え、前記モーターは前記駆動装置に動力を伝達するモーターであることが望ましい。

この構成によれば、モーターは作業軸を往復運動させる駆動装置に動力を伝達している。水平多関節ロボットにおいて、作業軸に対して確実な駆動をさせる必要があり、昇圧器を介して昇圧された電圧を電磁ブレーキに供給することで、モーターの制動またはブレーキの開放を確実に行うことができる。

［適用例３］上記適用例にかかる水平多関節ロボットにおいて、前記支持部材は金属板であることが望ましい。

この構成によれば、支持部材が金属板であることから、昇圧器から生ずる熱が金属板に伝達し易く、昇圧器から発生する熱の一部が支持部材を介して効率的に放熱できる。

［適用例４］上記適用例にかかる水平多関節ロボットにおいて、前記支持部材は、前記第２アームから立ち上がる立ち上がり部と、前記立ち上がり部から曲げられ前記第２アームの先端方向に延出する頂部と、前記頂部から前記第２アームに近づく方向に曲げられた平面部と、を有し、前記平面部に前記昇圧器が固定されていることが望ましい。

この構成によれば、昇圧器を第２アームの上方に配置できるため、比較的スペースに余裕がある上方のスペースを有効に利用できる。また、昇圧器から支持部材に伝達された熱は第２アームの上方から放熱でき、外部への放熱がしやすい。

［適用例５］上記適用例にかかる水平多関節ロボットにおいて、前記第２アームには内部を保護するアームカバーが備えられ、前記支持部材の一部が前記アームカバーから露出していることが望ましい。

この構成によれば、支持部材がアームカバーから露出していることから、支持部材を介して外部へ放熱が確実に行なわれ、熱がアームカバー内にこもることが無い。

［適用例６］上記適用例にかかる水平多関節ロボットにおいて、前記モーターの制動時に前記昇圧器を介して、前記電磁ブレーキにかける電圧を昇圧させることが望ましい。

この構成によれば、モーターの制動時に昇圧器を介して電圧を昇圧させているため、モーターを制動させている力を解放させ、確実なモーターの駆動を果たすことができる。

実施形態の水平多関節ロボットの構成を示す側面図。実施形態の水平多関節ロボットの第２アームの内部構成を示す斜視図。実施形態の水平多関節ロボットの構成を示す背面斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（実施形態）

図１は本実施形態の水平多関節ロボットの構成を示す側面図である。図２は本実施形態の水平多関節ロボットの第２アームの内部構成を示す斜視図である。図３は本実施形態の水平多関節ロボットの構成を示す背面斜視図である。
図１に示されるように、水平多関節ロボット１０は、基台２０と、第１アーム３０と、第２アーム４０と、上下回転軸５０と、ロボットコントローラー６０と、を有している。
基台２０は、装置などの設置面に固定され、基台２０の上部には、鉛直方向に沿う回動軸の軸心Ｃ１を中心にして回転する第１アーム３０がその基端部にて連結されている。そして、第１アーム３０の先端部には、鉛直方向に沿う回動軸の軸心Ｃ２を中心にして回転する第２アーム４０がその基端部にて連結されている。
第１アーム３０および第２アーム４０は鋳鉄、ダイカストなどの金属材料で形成され、その長さ方向および旋回方向などに高い剛性を有している。

基台２０内には第１アーム３０を回転させる駆動源としてのモーターＭ１と、モーターＭ１の回転軸２１に連結された減速機２２と、減速機２２の出力軸２３とが配置され、この出力軸２３に第１アーム３０が連結されている。
このようにして、モーターＭ１の駆動力が減速機２２を介して第１アーム３０に伝達され、軸心Ｃ１を中心にして第１アーム３０が水平方向に旋回する。

第２アーム４０内には第２アーム４０を回転させる駆動源としてのモーターＭ２と、モーターＭ２の回転軸４６に連結された減速機４５とが配置されている。
そして、第２アーム４０は、モーターＭ２の駆動力が減速機４５を介して第２アーム４０に伝達され、軸心Ｃ２を中心にして第２アーム４０が水平方向に旋回する。

なお、第１アーム３０には第２アーム４０の動作範囲を規制する第１突起部３２が設けられている。そして、第２アーム４０にはこの第１突起部３２と当接する第２突起部４２が設けられている。

第２アーム４０の先端部には、第２アーム４０に対して変位する作業軸としての上下回転軸５０が設けられている。上下回転軸５０は、円柱状の軸体であって、その周表面には図示しないボールネジ溝とスプライン溝とがそれぞれ形成されている。
上下回転軸５０は、そのスプライン溝が第２アーム４０の先端部に配置されたボールスプラインナット５１の中心に嵌め合わされるように挿通され、そのボールネジ溝がこれも第２アーム４０の先端部に配置されたボールネジナット５２の中心に螺合されるように挿通されている。これらの要素により駆動装置が構成されている。
これにより上下回転軸５０は、第２アーム４０に対して回転可能に、かつ、上下方向に移動可能に支持される。

第２アーム４０内には、駆動源としてのモーターＭ３が設置されている。モーターＭ３は、その駆動力がベルト４９（図１では図示せず）を介してボールスプラインナット５１に伝達される。すなわち上下回転軸５０は、モーターＭ３によってボールスプラインナット５１が正逆回転されることによって、鉛直方向に沿う自らの軸心Ｃ３を中心にして正逆回転される。

また、第２アーム４０内には、駆動源としてのモーターＭ４が設置されている。モーターＭ４は、その駆動力がベルト４８（図１では図示せず）を介してボールネジナット５２に伝達される。すなわち、作業軸としての上下回転軸５０は、モーターＭ４によってボールネジナット５２が正逆回転されることによって、鉛直方向に昇降移動する。そして、その昇降移動によってその下端部である作業部５３を上下方向に昇降させる。また、モーターＭ４には、モーターＭ４を制動させる電磁ブレーキ４３が設けられている。電磁ブレーキ４３は、電磁コイルとばねに押された可動板と摩擦板を有し、電磁コイルに通電しない状態では可動板と摩擦板とが回転軸を挟んで回転軸を制動させている。また、電磁コイルに通電することで、ばねの力に打ち勝って可動板をコイル側に引き寄せて、摩擦板が自由回転となり、回転軸が回転する構造をしている。

上下回転軸５０の作業部５３には、各種のツールが備えられる。ツールとしては、例えばハンドなどの被搬送物を把持するものやドリルなどの被加工物を加工するものなどの取り付けが可能になっている。そして、水平多関節ロボット１０は、作業部５３に取り付けられた各種ツールによって、部品を把持搬送したり、部品を加工したりするように構成されている。

また、図２に示すように、第２アーム４０内には、各種センサーなどを駆動させる駆動回路基板５４および、モーターＭ４に備えた電磁ブレーキ４３に供給する電圧を昇圧させる昇圧器７０が備えられている。
駆動回路基板５４は、複数の支持脚４７にて支持固定され、昇圧器７０は、支持部材７５に固定されている。
ここで、昇圧器７０は電磁ブレーキ４３にブレーキ解放初期に一時的に大きな電力（電圧）を投入できるように構成されている。そして、保持状態では電力の投入を抑える駆動電源である。

支持部材７５は、第２アーム４０のアーム底部４０ａに固定され、第２アームのアーム底部４０ａから立ち上がる立ち上がり部７５ａと、立ち上がり部７５ａから曲げられ第２アーム４０の先端方向に延出する頂部７５ｂと、頂部７５ｂから第２アーム４０のアーム底部４０ａに近づく方向に曲げられた平面部７５ｃと、を有している。
なお、平面部７５ｃの先端部を水平方向に曲げて、受け部７５ｄを付加しても良い。この形状とすれば、昇圧器７０の取り付けの際に受け部７５ｄに昇圧器７０を載置でき、取り付け作業がやりやすくなる。

なお、支持部材７５の立ち上がり部７５ａは、必ずしも第２アーム４０から鉛直上に立ち上がらなくても良く、第２アーム４０から離れる方向に立ち上がっていれば良い。
また、頂部７５ｂは、必ずしも立ち上がり部７５ａから直角に曲げられていなくても良く、第２アーム４０の先端部に近づくように曲げられていれば良い。
さらに、平面部７５ｃは、頂部７５ｂのどの部分からでも曲げられても良く、また、必ずしも頂部７５ｂから直角に曲げられていなくても良い。
また、受け部７５ｄは、平面部７５ｃから必ずしも直角に曲げられていなくても良く、昇圧器７０を載置し易い角度に曲げられていれば良い。

昇圧器７０はこの支持部材７５の平面部７５ｃにネジなどにより固定されている。そして、昇圧器７０は電気配線Ｌにより駆動回路基板５４に接続されている。
支持部材７５はアルミニウム板などの金属板が用いられ、昇圧器７０が支持部材７５に接触することから、昇圧器７０から発生する熱の一部が支持部材７５に伝達されて放熱できる構造となっている。このように、昇圧器７０から発生する熱は、大気と支持部材７５により放熱するように構成されている。
また、上記のような支持部材７５の構造から、第２アーム４０の上方に昇圧器７０を配置することが可能である。

そして、第２アーム４０の基端部から先端部にかけて覆うアームカバー５５が設けられている。アームカバー５５は例えば樹脂材料で形成され、内部の部品を保護している。
アームカバー５５は、図３に示すように、切り欠き部が設けられ支持部材７５の立ち上がり部７５ａと頂部７５ｂが外部に露出するように構成されている。

さらに、支持部材７５の頂部７５ｂには、他端が基台２０に連結された可撓性を有する配線ダクト５６の一端が連結されている。この配線ダクト５６は、筒状をなしており、一端が第２アーム４０に対して回転自在に連結されているとともに他端が基台２０に対して回転自在に連結されている。配線ダクト５６には、第２アーム４０内に設置されたモーターＭ３に接続される電気配線Ｌ、駆動回路基板５４に接続される電気配線Ｌなどが第２アーム４０内から基台２０内まで引き回されている。

そして、基台２０内まで引き回された各電気配線Ｌは、基台２０内でまとめられることによって、モーターＭ１に接続される電気配線Ｌとともに、基台２０の外部に設置され水平多関節ロボット１０を統括制御するロボットコントローラー６０まで引き回すことが可能である。

以上、本実施形態の水平多関節ロボット１０は、昇圧器７０が第２アーム４０に設けられた支持部材７５に固定されているため、昇圧器７０は他の電気配線Ｌなどと干渉せずに容易に配置でき、昇圧器７０から発生する熱を放熱することができる。このため、電気配線Ｌに損傷が生ずることが無く、また、昇圧器７０の熱による破損も防止される。
また、支持部材７５が金属板であることから、昇圧器７０から生ずる熱が金属板に伝達し易く、昇圧器７０から発生する熱が支持部材７５を介して効率的に放熱できる。

そして、支持部材７５は、第２アーム４０から立ち上がる立ち上がり部７５ａと、立ち上がり部７５ａから曲げられ第２アーム４０の先端方向に延出する頂部７５ｂと、頂部７５ｂから第２アーム４０に近づく方向に曲げられた平面部７５ｃと、を有し、平面部７５ｃに昇圧器７０が固定されている。
このように、支持部材７５を利用することで、昇圧器７０を第２アーム４０の上方に配置できるため、比較的スペースに余裕がある上方のスペースを有効に利用できる。また、昇圧器７０から支持部材７５に伝達された熱は第２アーム４０の上方から放熱でき、外部への放熱がしやすい。

さらに、支持部材７５がアームカバー５５から露出していることから、支持部材７５を介して外部へ放熱が確実に行なわれ、熱がアームカバー５５内にこもることが無い。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更することができる。そして、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有するものにより可能である。

１０…水平多関節ロボット、２０…基台、２１…回転軸、２２…減速機、２３…出力軸、３０…第１アーム、４０…第２アーム、４０ａ…アーム底部、４３…電磁ブレーキ、４５…減速機、４６…回転軸、４７…支持脚、４８…ベルト、４９…ベルト、５０…作業軸としての上下回転軸、５１…ボールスプラインナット、５２…ボールネジナット、５３…作動軸、５４…駆動回路基板、５５…アームカバー、５６…配線ダクト、６０…ロボットコントローラー、７０…昇圧器、７５…支持部材、７５ａ…立ち上がり部、７５ｂ…頂部、７５ｃ…平面部、７５ｄ…受け部、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…軸心、Ｌ…電気配線、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…モーター。

Claims

基台に回動可能に連結される第１アームと、前記第１アームに回動可能に連結され、アームカバーを有する第２アームと、を有する水平多関節ロボットであって、
前記第２アームに設けられたモーターと、
前記モーターを制動させる電磁ブレーキと、
前記第２アームに設けられ、前記電磁ブレーキに供給される電圧を昇圧する昇圧器と、
前記第２アームに固定された支持部材と、
前記支持部材に接続された配線ダクトと、を備え、
前記昇圧器が前記支持部材に固定されており、
前記支持部材の一部が前記アームカバーから露出している
ことを特徴とする水平多関節ロボット。
請求項１に記載の水平多関節ロボットにおいて、
前記第２アームに作業軸を往復駆動させる駆動装置をさらに備え、
前記モーターは前記駆動装置に動力を伝達するモーターであることを特徴とする水平多関節ロボット。
請求項１または２に記載の水平多関節ロボットにおいて、
前記支持部材は金属板であることを特徴とする水平多関節ロボット。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水平多関節ロボットにおいて、
前記支持部材は、
前記第２アームから立ち上がる立ち上がり部と、
前記立ち上がり部から曲げられ前記第２アームの先端方向に延出する頂部と、
前記頂部から前記第２アームに近づく方向に曲げられた平面部と、を有し、
前記平面部に前記昇圧器が固定されていることを特徴とする水平多関節ロボット。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水平多関節ロボットにおいて、
前記モーターの制動時に前記昇圧器を介して、前記電磁ブレーキにかける電圧を昇圧させることを特徴とする水平多関節ロボット。