JP6380436B2 - ロボットアーム - Google Patents

Description

本発明はロボットアームに関する。

ロボットアームが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１２−１６１８８７号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、ロボットアームの駆動部に接続された別体構造により減速機収納室の内圧変化を吸収する構造となっているため、ロボットアームの設計の自由度が低くなり、その結果、ロボットアームの大型化を招く。

本発明の第１の特徴に係るロボットアームは、第１部材と、第２部材と、アクチュエータと、減速機とを備えている。第２部材は第１部材に対して回転軸回りに回転可能である。アクチュエータは第１部材に対して回転軸回りに第２部材を回転駆動する。減速機は、アクチュエータの出力回転速度に対して第２部材の回転速度を減速するようにアクチュエータを第２部材に連結する。減速機はグリスが設けられるグリス室を有している。第２部材は空気が設けられる空気室を有している。空気室はグリス室に接続されている。

ここに開示される技術であれば、ロボットアームの大型化を抑制あるいは防止しつつ、グリス室の内圧変化を吸収することが可能となる。

実施形態に係るロボットアームの斜視図 ロボットアームの部分断面図 ロボットアームの拡大部分断面図 カバープレートを省略したロボットアームの斜視図 カバープレートおよび蓋を省略したロボットアームの斜視図 ロボットアームの部分断面図 カバープレートを省略したロボットアームの斜視図 カバープレートおよび蓋を省略したロボットアームの斜視図

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図中において同じ符号は、対応するまたは同一の構成を示している。

図１に示すように、実施形態に係るロボットアーム１０は、ベース１２、第１アーム１４および第２アーム１６を有している。第１アーム１４はベース１２に対して第１回転軸Ａ１回りに回転可能である。第２アーム１６は第１アーム１４に対して第２回転軸Ａ２回りに回転可能である。第１回転軸Ａ１は概ね第２回転軸Ａ２に平行である。ロボットアーム１０は本実施形態に限定されない。本実施形態では、ベース１２は第１部材１２としても参照され得る。第１アーム１４は第２部材１４としても参照され得る。さらに、第１回転軸Ａ１は回転軸Ａ１として参照され得る。

図２に示すように、ロボットアーム１０は、第１部材１２、第２部材１４、アクチュエータ１８および減速機２０を有している。第２部材１４は第１部材１２に対して回転軸Ａ１回りに回転可能である。アクチュエータ１８は第１部材１２に対して回転軸Ａ１回りに第２部材１４を回転駆動する。アクチュエータ１８の例としてはモータが挙げられる。

減速機２０は、アクチュエータ１８の出力回転速度に対して第２部材１４の回転速度を減速するようにアクチュエータ１８を第２部材１４に連結する。減速機２０は、グリスが設けられるグリス室２２を有している。本実施形態では、減速機２０はハウジング２４、入力部材２６、減速機構２８および出力部材３０を有している。ハウジング２４は、第１部材１２に固定されており、グリス室２２を形成している。具体的には、ロボットアーム１０はシール部材２５ａ、２５ｂおよび２５ｃを有している。グリス室２２はハウジング２４およびシール部材２５ａ、２５ｂおよび２５ｃにより規定されている。ハウジング２４は入口側ポート２７を有している。入口側ポート２７からグリス室２２へグリスが供給される。ロボットアーム１０は入口側ポート２７をグリス室２２に接続する接続ホース２９を有している。

入力部材２６は第１部材１２、第２部材１４、ハウジング２４および出力部材３０に対して回転軸Ａ３回りに回転可能である。入力部材２６は回転可能にハウジング２４に搭載されている。入力部材２６はロボットアーム１０の使用状態において概ね水平に延びている。アクチュエータ１８は第１部材１２に対して回転軸Ａ３回りに回転可能な出力シャフト３２を有している。入力部材２６はカップリング機構３４を介してアクチュエータ１８の出力シャフト３２に連結されている。

減速機構２８は、例えば遊星歯車機構３６を有している。減速機構２８は入力部材２６を出力部材３０に連結するようにハウジング２４内に設けられている。本実施形態では、遊星歯車機構３６は、回転シャフト３８、サンギヤ４０、リングギヤ４２および複数のプラネタリギヤ４４を有している。回転シャフト３８は回転軸Ａ１回りに回転可能にハウジング２４に搭載されている。サンギヤ４０は回転シャフト３８に固定されている。リングギヤ４２はハウジング２４に固定されている。複数のプラネタリギヤ４４は、サンギヤ４０およびリングギヤ４２と噛み合うようにサンギヤ４０およびリングギヤ４２の間に設けられている。出力部材３０は複数のプラネタリギヤ４４を連結している。なお、減速機２０は減速機構２８とは異なる他の構造を有していてもよい。例えば、減速機２０はサイクロ減速機を有していてもよい。

出力部材３０は第２部材１４に連結されている。出力部材３０は、ハウジング２４に回転可能に搭載されており、回転軸Ａ１に平行な軸方向へ延びている。出力部材３０はボルトなどの固定部材４６により第２部材１４に固定されている。

第２部材１４は空気が設けられる空気室４８を有している。空気室４８はグリス室２２に接続されている。空気室４８はロボットアーム１０の使用状態においてグリス室２２よりも上側に設けられている。ロボットアーム１０の使用状態において、回転軸Ａ１は鉛直方向に延びており、第２部材１４は第１部材１２よりも上側に設けられている。

第２部材１４は第２部材本体５０および蓋５２を有している。第２部材本体５０は凹部５４を有している。凹部５４は第２部材本体５０と一体成形されている。蓋５２は凹部５４を覆うように第２部材本体５０に取り付けられている。空気室４８は凹部５４および蓋５２により規定されている。本実施形態では、蓋５２はボルトなどの固定部材５５により第２部材本体５０に固定されている。

第２部材本体５０は内部空間５６を有している。蓋５２は内部空間５６内に設けられている。具体的には、第２部材１４は第２部材本体５０に取り付けられたカバープレート５８を有している。内部空間５６は第２部材本体５０およびカバープレート５８により定義されている。カバープレート５８が第２部材本体５０に取り付けられている状態で、蓋５２は第２部材１４から露出していない。しかし、カバープレート５８が第２部材本体５０に取り付けられている状態で、第２部材１４から露出する位置に蓋５２が設けられていてもよい。

図３に示すように、空気室４８はロボットアーム１０の使用状態において出力部材３０よりも上側に設けられている。具体的には、出力部材３０は第１面６０を有している。第２部材１４は第１面６０と向かい合う第２面６２を有している。空気室４８はロボットアーム１０の使用状態において第２面６２よりも上側に設けられている。例えば、コーキング材などのシール材が第１面６０および第２面６２の間に設けられている。

出力部材３０はグリス室２２に接続された第１通路６４を有している。第２部材１４は空気室４８を第１通路６４に接続する第２通路６６を有している。本実施形態では、第１通路６４は軸方向Ｄ１に延びている。図２に示すように、第１通路６４は第１面６０から下面６７へ出力部材３０を通って軸方向Ｄ１に延びている。第１通路６４の下端の開口はグリス室２２と連通している。

図３に示すように、第２通路６６はブリード通路６８および中間通路７０を有している。ブリード通路６８は第１通路６４を第２部材１４の外部に接続するように構成されている。中間通路７０はブリード通路６８を空気室４８に接続している。ブリード通路６８は回転軸Ａ１に対して概ね半径方向に延びている。ブリード通路６８はロボットアーム１０の使用状態において概ね水平方向に延びている。中間通路７０は軸方向Ｄ１に延びている。

ブリード通路６８は第１端開口７２および第２端開口７４を有している。第１端開口７２は第１通路６４に接続されている。第２端開口７４はプラグ７６により閉じられている。プラグ７６は第２端開口７４に取り外し可能に装着されている。第１端開口７２は第２端開口７４よりも回転軸Ａ１に近い。中間通路７０は第１端開口７２および第２端開口７４の間に設けられている。しかし、第１端開口７２を中間通路７０および第２端開口７４の間に設けてもよい。

中間通路７０はブリード通路６８の最小断面積よりも小さい最大断面積を有している。本実施形態では、ブリード通路６８および中間通路７０のそれぞれは円形断面を有している。中間通路７０はブリード通路６８の内径ＤＭ２よりも小さい内径ＤＭ１を有している。しかし、内径ＤＭ１は内径ＤＭ２以上であってもよい。

図４および図５に示すように、空気室４８は、回転軸Ａ１に平行な軸方向Ｄ１から見た場合に湾曲形状を有している。本実施形態では、凹部５４および蓋５２のそれぞれは、回転軸Ａ１に平行な軸方向Ｄ１から見た場合に湾曲形状を有している。空気室４８（例えば、凹部５４および蓋５２）は、第２部材１４が第１部材１２に対して回転軸Ａ１回りに回転する回転方向に延びている。カバープレート５８が第２部材１４から取り外されている状態で、蓋５２はロボットアーム１０の外側からアクセス可能である。

図６〜図８に示すように、ロボットアーム１０はアクチュエータ７８および減速機８０を有している。アクチュエータ７８はアクチュエータ１８と概ね同じ構造を有している。減速機８０は減速機２０と概ね同じ構造を有している。さらに、第１アーム１４および第２アーム１６の間の構造的関係はベース１２（第１部材１２）および第１アーム１４（第２部材１４）の間の構造的関係と概ね同じである。すなわち、第１アーム１４および第２アーム１６は第１部材１４および第２部材１６としても参照され得る。したがって、第１部材１２、第２部材１４、アクチュエータ１８および減速機２０に関する上記の説明を、これらの構成を第１部材１４、第２部材１６、アクチュエータ７８および減速機８０に置き換えることにより第１部材１４、第２部材１６、アクチュエータ７８および減速機８０の説明としても用いることができる。よって、ベース１２、第１アーム１４、アクチュエータ１８および減速機２０の機能と実質的に同じ機能を有する構成は、同じ符号を付し、それらの詳細な説明および／または図示は簡略化のため省略する。

ロボットアーム１０は以下の特徴を有している。

（１）グリス室２２内のグリスおよび／または空気の体積が温度変化などの環境変化により変化した場合、グリス室２２の内圧が変化する。しかし、ロボットアーム１０では、空気室４８がグリス室２２に接続されているため、グリス室２２の内圧の変化を空気室４８により吸収できる。さらに、第２部材１４が空気室４８を有しているため、第２部材１４の一部を空気室４８として利用することができる。これにより、第１部材（例えば、ベース１２）に設けられた空気室を有するロボットアームに比べて、ロボットアーム１０の大型化を抑制あるいは防止しつつ、グリス室２２の内圧変化を吸収することができる。

（２）空気室４８がロボットアーム１０の使用状態においてグリス室２２よりも上側に設けられているので、グリスが空気室４８へ流れるのを規制できる。

（３）空気室４８がロボットアーム１０の使用状態において出力部材３０よりも上側に設けられているので、グリスが空気室４８へ流れるのを効果的に規制できる。

（４）空気室４８がロボットアーム１０の使用状態において第２部材１４の第２面６２よりも上側に設けられているので、グリスが空気室４８へ流れるのをより効果的に規制できる。

（５）出力部材３０がグリス室２２に接続された第１通路６４を有しており、第２部材１４が空気室４８を第１通路６４に接続する第２通路６６を有している。したがって、膨張した空気を第１通路６４および第２通路６６を介して減速機２０のグリス室２２から第２部材１４の空気室４８へ導くことができる。

（６）第２通路６６がブリード通路６８および中間通路７０を有しているので、余分なグリスをグリス室２２からブリード通路６８を介して排出できる。

（７）中間通路７０がブリード通路６８の最小断面積よりも小さい最大断面積を有しているので、グリスが空気室４８へ流れるのをより効果的に規制できる。

（８）空気室４８が第２部材１４の凹部５４および蓋５２により規定されているので、空気室４８の構造の簡素化が可能となる。さらに、空気室４８を容易にシールすることができる。

（９）蓋５２が内部空間５６内に設けられているので、第２部材本体５０の内部空間５６を利用することができる。

（１０）凹部５４が第２部材本体５０と一体成形されているので、第２部材本体５０の構造を簡素化することができ、凹部５４を設けることに伴う製造コストの増大を抑制できる。

（１１）空気室４８が軸方向Ｄ１から見た場合に湾曲形状を有しているので、第２部材１４の一部を空気室４８として効果的に利用することができる。

なお、本願においては、「備えている」およびその派生語は、構成要素の存在を説明する非制限用語であり、記載されていない他の構成要素の存在を排除しない。これは、「有している」、「含んでいる」およびそれらの派生語にも適用される。

本願において、「第１」や「第２」などの序数は、単に構成を識別するための用語であって、他の意味（例えば特定の順序など）は有していない。例えば、「第１要素」があるからといって「第２要素」が存在していることを暗に意味しているわけではなく、また「第２要素」があるからといって「第１要素」が存在していることを暗に意味しているわけではない。

また、「概ね」および「約」などの程度を表す文言は、その修飾された文言が、最終的な結果が大きく変わることがない範囲も含み得ることを意味している。

上記の開示内容から考えて、本発明の種々の変更や修正が可能であることは明らかである。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本願の具体的な開示内容とは別の方法で本発明が実施されてもよい。

１０ ロボットアーム
１２ ベース（第１部材）
１４ 第１アーム（第２部材）
１８ アクチュエータ
２０ 減速機
２２ グリス室
２４ ハウジング
２６ 入力部材
２７ 入口側ポート
２８ 減速機構
２９ 接続ホース
３０ 出力部材
３２ 出力シャフト
３４ カップリング機構
３６ 遊星歯車機構
３８ 回転シャフト
４０ サンギヤ
４２ リングギヤ
４４ プラネタリギヤ
４６ 固定部材
４８ 空気室
５０ 第２部材本体
５２ 蓋
５４ 凹部
５５ 固定部材
５６ 内部空間
５８ カバープレート
６０ 第１面
６２ 第２面
６４ 第１通路
６６ 第２通路
６７ 下面
６８ ブリード通路
７０ 中間通路
７２ 第１端開口
７４ 第２端開口
７６ プラグ
７８ アクチュエータ
８０ 減速機
Ａ１ 回転軸
Ｄ１ 軸方向
ＤＭ１ 内径
ＤＭ２ 内径

Claims (10)

1. 第１部材と、
   前記第１部材に対して回転軸回りに回転可能な第２部材と、
   前記第１部材に対して前記回転軸回りに前記第２部材を回転駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータの出力回転速度に対して前記第２部材の回転速度を減速するように前記アクチュエータを前記第２部材に連結する減速機と、を備え、
   前記減速機は、グリスが設けられるグリス室を有しており、
   前記第２部材は、空気が設けられる空気室を有しており、
   前記空気室は、前記グリス室に接続されており、
   前記減速機は、前記第２部材に連結された出力部材を有しており、
   前記出力部材は、前記グリス室に接続された第１通路を有しており、
   前記第２部材は、前記空気室を前記第１通路に接続する第２通路を有している、
   ロボットアーム。
2. 前記空気室は、前記ロボットアームの使用状態において前記グリス室よりも上側に設けられている、
   請求項１に記載のロボットアーム。
3. 前記空気室は、前記ロボットアームの使用状態において前記出力部材よりも上側に設けられている、
   請求項１または２に記載のロボットアーム。
4. 前記出力部材は、第１面を有しており、
   前記第２部材は、前記第１面と向かい合う第２面を有しており、
   前記空気室は、前記ロボットアームの使用状態において前記第２面の上側に配置されている、
   請求項３に記載のロボットアーム。
5. 前記第２通路は、
   前記第１通路を前記第２部材の外部に接続するように構成されたブリード通路と、
   前記ブリード通路を前記空気室に接続する中間通路と、を有している、
   請求項１〜４のいずれかに記載のロボットアーム。
6. 前記中間通路は、前記ブリード通路の最小断面積よりも小さい最大断面積を有している、
   請求項５に記載のロボットアーム。
7. 前記第２部材は、
   凹部を有する第２部材本体と、
   前記凹部を覆うように前記第２部材本体に取り付けられた蓋と、を有しており、
   前記空気室は、前記凹部および前記蓋により規定されている、
   請求項１〜６のいずれかに記載のロボットアーム。
8. 前記第２部材本体は、内部空間を有しており、
   前記蓋は、前記内部空間内に設けられている、
   請求項７に記載のロボットアーム。
9. 前記凹部は、前記第２部材本体と一体成形されている、
   請求項７に記載のロボットアーム。
10. 前記空気室は、前記回転軸に平行な軸方向から見た場合に湾曲形状を有している、
    請求項１〜９のいずれかに記載のロボットアーム。