JP6163989B2 - ロボットアームおよびロボット - Google Patents
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Description
本発明の目的は、線条体の長さをできる限り短くすることができるロボットアームおよびロボットを提供することにある。
(適用例1)
本発明に係わるロボットアームは、複数の腕部が回動可能に連接され、
前記腕部は、複数のリンクと、前記リンクを回動させるアクチュエータ部と、を備えたロボットアームであって、
前記アクチュエータ部は、外面に設けられた筒状カバーと、前記リンクを回動するモーターおよび前記モーターに含まれるモーターフレームと、前記モーターからの回転を減速してトルク出力を出力する減速機と、前記減速機に固定されたカラーと、配線及び配管の少なくとも一方を含む線条体と、を備え、
前記線条体の少なくとも一部は、前記モーターフレームと前記カラーとが形成する第1小胴部を含む面と、前記筒状カバーの第2小胴部を含む面との間に収納されることを特徴とする。
これにより、線条体を巻き付けて設置することができ、よって、線条体の長さをできる限り短くすることができる。これにより、線条体自体のコストを抑えることができたり、線条体を引き回す際に、その引き回し作業(配線作業)を迅速かつ容易に行なうことができる。
本発明に係わるロボットアームでは、前記モーターフレームと前記カラーとが形成する前記第1小胴部は括れた面であり、
前記筒状カバーの前記第2小胴部は狭窄した面であるのが好ましい。
これにより、内管側縮径部および外管側縮径部は、急峻な凹凸が抑制された部分となり、よって、これらの間のケーブルが当該凹凸で損傷を受けるのを防止することができる。
本発明に係わるロボットアームでは、前記線条体の少なくとも一部が前記腕部の長手軸回りに巻回されているのが好ましい。
これにより、線条体が巻き付けて設置されることとなり、よって、線条体の長さを短くすることができる。
本発明に係わるロボットアームでは、前記線条体はU字形に湾曲して収納されているのが好ましい。
これにより、線条体の不本意なキンクが防止され、よって、自身の寿命を長く確保することができる。
本発明に係わるロボットアームでは、前記筒状カバーは前記腕部の長手軸方向の2つの部材で構成され、前記2つの部材は、それぞれ前記腕部の長手軸回りに回動可能であるのが好ましい。
これにより、筒状カバーは、当該筒状カバーの中心軸回りのねじり状態となる。
本発明に係わるロボットは、本発明のロボットアームを備えることを特徴とする。
これにより、線条体を巻き付けて設置することができ、よって、線条体の長さをできる限り短くすることができる。これにより、線条体自体のコストを抑えることができたり、線条体を引き回す際に、その引き回し作業(配線作業)を迅速かつ容易に行なうことができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係るロボットアームを備えたロボットの第1実施形態を示す概略正面図、図2は、図1中の矢印A方向から見た部分断面図、図3は、ロボットアームの回動状態を示す図((a)は図1に示すロボットアームの回動状態を示し、(b)は従来のロボットアームの回動状態を示す)、図4は、図1に示すロボットアームの腕部の断面模式図、図5は、図1に示すロボットアームのねじり状態を示す斜視図((a)はねじり前の状態を示し、(b)はねじり後の状態を示す)、図6は、図1に示すロボットアームのねじり状態を示す概略側面図および基端側から見た概略図((a)はねじり前の状態を示し、(b)は、ねじり途中の状態を示し、(c)はねじり後の状態を示す)である。なお、以下では、説明の都合上、図1中(図7についても同様)の上側を「上(または上方)」、下側を「下(または下方)」と言う。また、図1〜図6中(図7についても同様)の基台側を「基端」、その反対側(エンドエフェクター側)を「先端」と言う。
基台2は、例えば床200に固定用のボルトを介して固定可能であり、キャスタ付きで可搬可能な場合もあり、箱状をなす筐体21を有している。この筐体には、例えば、モータードライバー(図示せず)等の各種電気機器が収納されている。
腕部31と腕部33とを連結する腕部32は、中心軸O1に対して交差する(直交する)かまたはねじれの位置にある中心軸(回動軸)O2回りに、腕部33を腕部31に対して回動可能に支持する。
腕部33は、その中心軸O3回りに回転することができる(ねじり状態)。
腕部33と腕部35とを連結する腕部34は、中心軸O3に対して交差する(直交する)かまたはねじれの位置にある中心軸(回動軸)O4回りに、腕部35を腕部33に対して回動可能に支持する。
腕部35と腕部37とを連結する腕部36は、中心軸O5に対して交差する(直交する)かまたはねじれの位置にある中心軸(回動軸)O6回りに、腕部37を腕部35に対して回動可能に支持する。
腕部37は、その中心軸O7回りに回転することができる(ねじり状態)。
この腕部37は、例示したロボットアーム3の中で最も先端側に位置するものであり、エンドエフェクター10を着脱可能に装着することができる。そして、この装着状態のエンドエフェクター10で作業等をしつつ、腕部31、32、33、34、35、36、37をそれぞれ独立して作動させる(回動させる)ことができる。これにより、前記エンドエフェクター10は作業することができる。
図4に示すように、腕部35は、モーターフレーム4と筒状カバー5とで構成された線条体の収納空間11を有している。モーターフレーム4の内側には、モーター6が収納されている。ロボットアーム3の外面に設けられた筒状カバー5の内側、すなわち、モーターフレーム4と筒状カバー5との間には、線条体7a、7bが配設されている。なお、線条体7a、7bとしては、電力線、信号線の電線、ケーブル類、または気体、液体を導く配管、チューブ類等を例示する。
なお、モーターフレーム4と筒状カバー5の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の各種金属材料、その他、各種樹脂材料を用いることができる。
図4に示すように、モーターフレーム4内に収納されているモーター6は、例えばサーボモーターである。
また、腕部35内には、モーター6とともにアクチュエータ部を構成するエンコーダー12、減速機13、ブレーキ15が収納されている。
減速機13は、互いに噛み合った複数の歯車を有し、モーター6からの回転を減速してトルク出力を出力する装置である。この出力として、減速比に比例したトルクを得ることができる。この減速機から第2リンクへ駆動力が伝達されて、第2リンクは第1リンクに対して回動する。
ブレーキ15は、エンコーダー12とモーター6との間に配置されている。このブレーキ15により、回転が停止しているモーター6に対して、その停止状態を確実に維持することができる。これにより、ロボットアーム3の姿勢が不本意に変化してしまうのを防止することができる。
前述したように、腕部35は、モーターフレーム4と筒状カバー5とで構成された線条体の収納空間11を有している。
また、筒状カバー5には、エンコーダー12と減速機13との間の、腕部35の長手方向における肉厚が厚くなる位置に、胴周りの長さを漸小するように小さくした第2小胴部50を有している。この第2小胴部50の内側に相似形の小胴となるようにモーターフレーム4と減速機カラー41が配置している。便宜上、筒状カバー5での小胴部を第2小胴部50とし、モーターフレーム4と減速機カラー41によって形成される小胴部を第1小胴部40とする。
なお、腕部33の小径端部331は、その外径が先端側に向かって徐々に縮径した、すなわち、漸減したテーパ状となっている。
また、テーパ状をなす小径端部331は、腕部35の回動範囲をできる限り広く確保するのに寄与している。
モーターフレーム4は、その外周部に凹没して形成された段差部421を有している。この段差部421には、減速機13に固定された減速機カラー41の基端部411が挿入されている。これにより、モーターフレーム4と、減速機カラー41との境界部43では、外側に臨む急峻な凹凸が防止または抑制された状態となり、よって、線条体7a、7bが当該凹凸で損傷を受けるのを防止することができる。
第1部材51は、その基端内周部に欠損して形成された、第2部材52の厚さ分の段差部511を有している。この段差部511に第2部材52の先端部521が挿入されて、すなわち、重ねられている。これにより、第1部材51と第2部材52との境界部53では、内側に臨む急峻な凹凸が防止または抑制された状態となり、よって、線条体7a、7bが当該凹凸で損傷を受けるのを防止することができる。
なお、減速機カラー41は、回転軸に設けられたつば状物品、または回転軸の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状物品である。
そして、図4に示すように、第1小胴部40での曲率は、減速機カラー41側(一端側)の曲率(=1/曲率半径R41)と、モーターフレーム4側(他端側)の曲率(=1/曲率半径R42)とで異なっており、減速機カラー41側の曲率の方がモーターフレーム4側の曲率よりも大きい。
例えば図3(a)に示すように、ロボットアーム3が最大に屈曲した状態では、筒状カバー5の第2小胴部50の第1部材51側の部分が腕部33の小径端部331の角部(終端)332に臨むこととなるため、当該角部332が筒状カバー5の第2小胴部50により深く入り込めるよう、第1部材51側の曲率が大きいのが好ましい。これにより、腕部35の回動範囲をできる限り広く確保することができる。
線条体7a、7bは、それぞれ、機能が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、線条体7aについて代表的に説明する。なお、図6中では、線条体7aが代表的に描かれている。
さらに、線条体7aは、その途中で湾曲して折り返されてU字形をなすように収納されている。
このように配線された線条体7aは、図5、図6に示すように減速機カラー41がモーターフレーム4に対して中心軸O5回りに回動しても、折り返し部71での不本意なキンクが防止され、よって、自身の寿命を長く確保することができる。
特に、エンドエフェクター10を装着する腕部の場合、エンドエフェクター10との間に力覚センサー等の熱に弱いセンサー類を設置するので、排熱は先端側よりも基端側に向かって伝達するのが好ましい。
図7は、本発明に係るロボットアームを備えたロボットの第2実施形態を示す概略正面図である。
以下、この図を参照して本発明のロボットアームおよびロボットの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、ロボットアームの本数が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
また、本発明のロボットアームおよびロボットは、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、ロボットアームで連結される腕部の本数は、前記各実施形態に限定されない。
また、前記厚みが厚くなる部分は、前記各実施形態では厚さtが段階的に変化しているが、これに限定されず、例えば、厚さtが連続的に変化していてもよい。
Claims (6)
- 複数の腕部が回動可能に連接され、
前記腕部は、複数のリンクと、前記リンクを回動させるアクチュエータ部と、を備えたロボットアームであって、
前記アクチュエータ部は、外面に設けられた筒状カバーと、前記リンクを回動するモーターおよび前記モーターに含まれるモーターフレームと、前記モーターからの回転を減速してトルク出力を出力する減速機と、前記減速機に固定されたカラーと、配線及び配管の少なくとも一方を含む線条体と、を備え、
前記線条体の少なくとも一部は、前記モーターフレームと前記カラーとが形成する第1小胴部を含む面と、前記筒状カバーの第2小胴部を含む面との間に収納されることを特徴とするロボットアーム。 - 前記モーターフレームと前記カラーとが形成する前記第1小胴部は括れた面であり、
前記筒状カバーの前記第2小胴部は狭窄した面である請求項1に記載のロボットアーム。 - 前記線条体の少なくとも一部が前記腕部の長手軸回りに巻回されている請求項1または2に記載のロボットアーム。
- 前記線条体はU字形に湾曲して収納されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロボットアーム。
- 前記筒状カバーは前記腕部の長手軸方向の2つの部材で構成され、前記2つの部材は、それぞれ前記腕部の長手軸回りに回動可能である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボットアーム。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボットアームを備えることを特徴とするロボット。
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