JP6008112B2 - 水平多関節ロボット - Google Patents
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Description
第2に、水平多関節ロボットの大型化を招くという問題がある。具体的には、ハーネスの両端が第1、第2アームの軸と一致するように真上に延びているため、ハーネスの高さが高くなってしまう。そのため、ハーネスを配置するスペースが大きくなってしまい、水平多関節ロボットが大型化する。
本発明の水平多関節ロボットは、第1軸まわりに回動可能な第1継手と、
前記第1軸と平行であって前記第1軸と離間した第2軸まわりに回動可能な第2継手と、
前記第1継手および前記第2継手に連結されるダクトと、を有し、
前記第1継手には前記第1軸に対して所定の角度をなす第1接続部が設けられ、
前記第2継手には前記第2軸に対して所定の角度をなす第2接続部が設けられ、
前記ダクトは、第1端部および第2端部を有し、前記第1端部は、前記第1接続部と接続し、前記第2端部は、前記第2接続部と接続することを特徴とする。
これにより、駆動時のダクトの振動を抑制しつつ、ダクトの設置スペースを小さくすることのできる水平多関節ロボットが得られる。
前記第2接続部は、前記第1軸側に傾斜していることが好ましい。
これにより、ダクトの全長を抑えることができるとともに、ダクトの曲率を小さく抑えることができる。そのため、第1、第2アームの駆動時のダクトの振動時またはその駆動を停止した際のダクトの振動を防止または抑制することができる。
これにより、ダクトの曲率を軸方向に沿ってほぼ一定とすることができる。すなわち、ダクトの所定箇所への曲げ応力の集中を防止または抑制することができる。
前記第3軸と前記第1軸とのなす角をθ1とし、前記第4軸と前記第2軸とのなす角をθ2としたとき、θ1=θ2なる関係を満足することが好ましい。
これにより、ダクトの曲率を軸方向に沿ってほぼ一定とすることができる。すなわち、ダクトの所定箇所への曲げ応力の集中を防止または抑制することができる。
前記第3軸と前記第1軸とのなす角をθ1とし、前記第4軸と前記第2軸とのなす角をθ2としたとき、前記θ1および前記θ2は、それぞれ、10°以上、60°以下であることが好ましい。
これにより、ダクトの最大高さを抑えつつ、第1、第2継手の過度な湾曲を抑制することができる。そのため、第1、第2継手内での配線の曲率を小さくすることができ、配線に加わる曲げ応力を低減することができる。
本発明の水平多関節ロボットでは、前記第1継手および前記第2継手は、同じ形状および大きさであることが好ましい。
これにより、装置設計が簡単となる。
前記ダクトは、前記第3軸と前記第4軸との両軸を接線とする円に沿って延在していることが好ましい。
これにより、実質的にダクトの全域に等しい曲げ応力が加わるため、ダクトの所定箇所への局所的な応力集中をより確実に防止することができる。
前記ダクトの平均曲率半径Rは、0.6L≦R≦Lなる関係を満足することが好ましい。
これにより、ダクトの過度な湾曲が抑えられる。そのため、ダクトに必要な曲げ強度を低くすることができ、例えば、薄肉化等のダクトの軽量化を図ることができる。
本発明の水平多関節ロボットでは、前記第1軸と前記第2軸の離間距離をLとする場合、100mm≦L≦2000mmなる関係を満足することが好ましい。
これにより、ダクトの全長を抑えつつ、さらに、ダクトの曲率を小さくすることができる。また、ダクトを効果的に軽量化することができる。
前記基台に連結され、前記基台に対して第1軸まわりに回動可能な第1アームと、
前記第1アームに連結され、前記第1アームに対して、前記第1軸と平行であって前記第1軸と離間した第2軸まわりに回動可能な第2アームと、
内部に配線を収容し、前記第2アームから前記基台まで前記配線を引き回す配線引き回し部と、を有し、
前記配線引き回し部は、
前記基台から突出し、前記第1軸と交わるように設けられたダクト支持部と、
前記ダクト支持部に接続され、前記ダクト支持部に対して前記第1軸まわりに回動可能な第1継手と、
前記第2アームに接続され、前記第2アームに対して前記第2軸まわりに回動可能な第2継手と、
前記第1継手および前記第2継手に連結されるダクトと、を有し、
前記第1継手には前記第1軸に対して所定の角度をなす第1接続部が設けられ、
前記第2継手には前記第2軸に対して所定の角度をなす第2接続部が設けられ、
前記ダクトは、第1端部および第2端部を有し、前記第1端部は、前記第1接続部と接続し、前記第2端部は、前記第2接続部と接続することを特徴とする。
これにより、駆動時のダクトの振動を抑制しつつ、ダクトの設置スペースを小さくすることのできるロボットが得られる。
−水平多関節ロボット−
まず、本発明の水平多関節ロボットについて説明する。
図1は、本発明の水平多関節ロボットの好適な実施形態を示す平面図、図2は、図1に示す水平多関節ロボットが有する配線引き回し部の拡大断面図である。
基台110内には、第1アーム120を回動させる第1モーター111と、第1減速機112とが設置されている。第1減速機112の入力軸は、第1モーター111の回転軸に連結され、第1減速機112の出力軸は、第1アーム120に連結されている。そのため、第1モーター111が駆動し、その駆動力が第1減速機112を介して第1アーム120に伝達されると、第1アーム120が基台110に対して第1軸J1まわりに水平面内で回動する。また、第1モーター111には、第1モーター111の回転量に応じたパルス信号を出力する第1エンコーダー113が設けられており、第1エンコーダー113からのパルス信号によって、基台110に対する第1アーム120の駆動(回動量)が検出できるようになっている。
第2アーム130内には、第2アーム130を回動させる第2モーター131と、第2減速機132とが設置されている。第2減速機132の入力軸は、第2モーター131の回転軸に連結され、第2減速機132の出力軸は、第1アーム120に連結固定されている。そのため、第2モーター131が駆動し、その駆動力が第2減速機132を介して第1アーム120に伝達されると、第2アーム130が第1アーム120に対して第2軸J2まわりに水平面内で回動する。また、第2モーター131には、第2モーター131の回転量に応じたパルス信号を出力する第2エンコーダー133が設けられており、第2エンコーダー133からのパルス信号によって、第1アーム120に対する第2アーム130の駆動(回動量)が検出できるようになっている。
スプラインシャフト143の先端部(下端部)には、エンドエフェクター150が連結されている。エンドエフェクター150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などが挙げられる。
ダクト支持部161は、基台110の側面の後方部から突出し、緩やかに湾曲しながら基台110の上方まで延在している。また、ダクト支持部161は、その先端部が第2アーム130と同程度の高さとなるように配置されている。このダクト支持部161は、硬質であって、実質的に可撓変形しない。
このように、水平多関節ロボット100では、第1継手162の軸が第1アーム120の軸と一致し、第2継手163の軸が第2アーム130の軸と一致している。そのため、第1、第2アーム120、130がそれぞれどのように駆動しても、第1、第2継手162、163の軸同士の離間距離が一定に保たれる。したがって、第1、第2継手162、163に連結されたダクト164の変形(伸長、収縮)が防止または抑制される。その結果、第1、第2アーム120、130の駆動時またはその駆動を停止した際のダクト164の振動を防止または抑制することができ、その分、第2アーム130の振動を小さくすることができる。
ダクト164は、自然状態で直線状であり、曲げ変形した状態で第1、第2継手162、163に接続されている。前述のように、第1、第2継手162、163のダクト接続部162b、163bは、第1、第2軸J1、J2に対して傾斜しているため、ダクト164の上方への突出を抑えることができる(図1中の最大高さTを低く抑えることができる)。そのため、ダクト164の設置スペースが小さくかつ低く済み、水平多関節ロボット100の小型化を図ることができる。また、上方への突出を抑えることができる分、ダクト164の全長を抑えることもできる。そのため、第1、第2アーム120、130の駆動時のダクト164の振動時またはその駆動を停止した際のダクト164の振動を防止または抑制することができる。
なお、最大高さTとしては、低いほど好ましいが、例えば、スプラインシャフト143の上端の最高到達高さ(スプラインシャフト143が最も上方に位置している状態での上端の高さ)よりも低いのが好ましい。このような高さとすることにより、水平多関節ロボット100の小型化を確実に図ることができる。
さらには、ダクト164の曲率を小さくすることができるため、ダクト164に加わる曲げ応力を低減することができる。また、加わる曲げ応力が小さくなる分、ダクト164に必要な強度が低くなるため、ダクト164の薄肉化、および、薄肉化による低重量化を図ることもできる。
以上、水平多関節ロボット100について説明した。
次に、本発明のロボットについて説明する。
図3は、本発明のロボットの好適な実施形態を示す斜視図、図4は、図3に示すロボットが有する第1配線引き回し部を示す平面図、図5は、図3に示すロボットが有する第2配線引き回し部を示す平面図である。
基台310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。このような基台310の上端部にはアーム320が水平方向に対して傾斜した姿勢で連結しており、アーム320は、基台310に対して鉛直方向に沿う軸J6まわりに回動可能となっている。
アーム330内には、アーム330をアーム320に対して回動させる第2モーター331と、第2減速機332とが設置されている。図示しないが、第2減速機332の入力軸は、第2モーター331の回転軸に連結されており、第2減速機332の出力軸は、アーム320に連結固定されている。そのため、第2モーター331が駆動し、その駆動力が第2減速機332を介してアーム320に伝達されると、アーム330がアーム320に対して軸J7まわりに回動する。また、第2モーター331には、第2モーター331の回転量に応じたパルス信号を出力する第2エンコーダー333が設けられており、第2エンコーダー333からのパルス信号によって、アーム320に対するアーム330の駆動(回動量)が検出できるようになっている。
アーム340内には、アーム340をアーム330に対して回動させる第3モーター341と、第3減速機342とが設置されている。図示しないが、第3減速機342の入力軸は、第3モーター341の回転軸に連結されており、第3減速機342の出力軸は、アーム330に連結固定されている。そのため、第3モーター341が駆動し、その駆動力が第3減速機342を介してアーム330に伝達されると、アーム340がアーム330に対して軸J8まわりに回動する。また、第3モーター341には、第3モーター341の回転量に応じたパルス信号を出力する第3エンコーダー343が設けられており、第3エンコーダー343からのパルス信号によって、アーム330に対するアーム340の駆動(回動量)が検出できるようになっている。
アーム350内には、アーム350をアーム340に対して回動させる第4モーター351と、第4減速機352とが設置されている。第4減速機352の入力軸は、第4モーター351の回転軸に連結されており、第4減速機352の出力軸は、アーム340に連結固定されている。そのため、第4モーター351が駆動し、その駆動力が第4減速機352を介してアーム340に伝達されると、アーム350がアーム340に対して軸J9まわりに回動する。また、第4モーター351には、第4モーター351の回転量に応じたパルス信号を出力する第4エンコーダー353が設けられており、第4エンコーダー353からのパルス信号によって、アーム340に対するアーム350の駆動(回動量)が検出できるようになっている。
支持リングは、アーム350に対して水平方向に沿う軸J10まわりに回動可能となっている。また、リスト本体は、支持リングに対してリスト本体の中心軸に沿う軸J11まわりに回動可能となっている。
以上、ロボット300について説明した。
Claims (5)
- 第1面に設けられた基台と、
前記基台に設けられ、前記基台に対して第1軸まわりに回動可能な第1アームと、
前記第1アームに設けられ、前記第1アームに対して第2軸まわりに回動可能な第2アームと、
前記第2アームに設けられ、前記第2アームに対して第3軸の軸方向に移動可能なシャフトと、
内部に配線を収容し、前記第2アームから前記基台へ前記配線を引き回す配線引き回し部と、を備え、
前記配線引き回し部は、
前記基台から突出し、前記第1軸の軸方向から見て前記第1軸と交わる部分を有する支持部と、
前記第2アームと前記支持部との間に位置し、前記第1軸に対して前記第2軸側に傾斜して前記支持部に設けられたダクトと、を有し、
前記ダクトは、前記第3軸の軸方向と直交する方向から見て、前記第1面から最も離間した位置に位置する前記シャフトの端部よりも、前記第1面側に位置していることを特徴とする水平多関節ロボット。 - 前記ダクトは、前記第2軸に対して前記第1軸側に傾斜して前記第2アームに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の水平多関節ロボット。
- 前記第1軸、前記第2軸および前記第3軸は、平行であることを特徴とする請求項1または2に記載の水平多関節ロボット。
- 前記配線引き回し部は、
前記第1軸まわりに回動可能な第1継手と、
前記第2軸まわりに回動可能な第2継手と、を有し、
前記第1継手には前記第1軸に対して前記第2軸側に傾斜している第1接続部が設けられ、
前記第2継手には前記第2軸に対して前記第1軸側に傾斜している第2接続部が設けられ、
前記ダクトは、第1端部および第2端部を有し、前記第1端部は、前記第1接続部と接続し、前記第2端部は、前記第2接続部と接続することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の水平多関節ロボット。 - 前記第1継手のダクト接続部と前記第2継手のダクト接続部は、前記第1軸および前記第2軸を法線とする同一面内に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の水平多関節ロボット。
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