JP6572254B2

JP6572254B2 - アーム固定装置および減速機交換方法

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Publication number: JP6572254B2
Application number: JP2017091882A
Authority: JP
Inventors: 慎哉主税; 峻陶山; 経善中島
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: US10933524B2; CN108789481A; CN108789481B; DE102018109717A1; US20180319010A1; JP2018187711A

Description

本発明は、アーム固定装置および減速機交換方法に関するものである。

従来、産業用ロボットにおいては、アームの駆動手段としてブレーキが内蔵されたサーボモータを備え、サーボモータの駆動電流が遮断された場合には、ブレーキを自動的に作動させることで重力によるアームの落下を防止するようになっている。また、故障等の理由によりサーボモータが交換される場合に、サーボモータに代わって一時的にアームの落下を防止するために、アームを突き当てるストッパの位置を無段階に変更可能としたロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５−１６３４１４号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、サーボモータを交換する場合にアームを回転しないように保持することはできるものの、減速機を交換する場合には適用することができないという不都合がある。すなわち、減速機を交換する場合には、回転方向のみならず重力方向にもアームが移動するため、回転可能に支持された状態のアームの回転を固定するだけの従来の固定方法では、対応することができない。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、アームに動力を伝達する減速機を交換する場合に、アームをベースに対して移動しないように支持することができるアーム固定装置および減速機交換方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力により減速機を介して前記軸線回りに回転駆動されるアームを前記支持部材に固定して、前記減速機を交換するためのアーム固定装置であって、前記支持部材に設けられた座面と前記アームまたは該アームに駆動力を伝達するリンクに設けられた座面とに密着させられる密着面を備えるとともに、該密着面の前記座面に設けられたねじ孔または貫通孔の一方に一致する位置に貫通して形成されたねじ孔または貫通孔の他方を備え、各前記密着面を各前記座面に密着させて前記座面間に掛け渡されるブラケットと、前記貫通孔を貫通して各前記ねじ孔に締結される締結具とを備えるアーム固定装置を提供する。

本態様によれば、支持部材に対してアームを所定の回転位置に配置して、ブラケットの一方の密着面に設けられた貫通孔またはねじ孔を支持部材の座面に設けられたねじ孔または貫通孔に一致させ、他方の密着面に設けられた貫通孔またはねじ孔をアームまたはリンクの座面に設けられたねじ孔または貫通孔に一致させ、貫通孔を貫通させた締結具をねじ孔に締結することにより、各密着面を各座面に密着させ、その摩擦力によって、アームが支持部材に対して回転方向のみならず半径方向および軸方向にも相対移動しないように固定することができる。これにより、アームを支持部材に対して回転可能に支持させている減速機が取り外されても、アームが支持部材に対して移動しないように維持され、減速機を容易に交換することができる。

上記態様においては、前記ブラケットが、前記支持部材の前記座面に密着させられる第１密着面を備える第１ブラケットと、前記アームまたは前記リンクの前記座面に密着させられる第２密着面を備える第２ブラケットと、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとを相対移動させた複数の位置で固定可能なブラケット間締結具とを備えていてもよい。
このようにすることで、第１ブラケットの第１密着面を支持部材の座面に密着させて締結具で固定し、第２ブラケットの第２密着面をアームまたはリンクの座面に密着させて締結具で固定し、第１ブラケットと第２ブラケットとをブラケット間締結具によって固定することができる。

これにより、支持部材とアームとの間に第１ブラケットと第２ブラケットとをブラケット間締結具により固定したブラケットを配置して、アームを支持部材に対して回転方向のみならず半径方向および軸方向にも相対移動しないように固定することができる。この場合に、第１ブラケットと第２ブラケットとを、支持部材に対してアームを軸線回りに回転させた複数の位置で相互に固定することができる。

また、上記態様においては、前記ブラケット間締結具が、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとを無段階に相対移動させた位置で固定可能であってもよい。
このようにすることで、第１ブラケットと第２ブラケットとを、支持部材に対してアームを軸線回りに回転させた任意の位置で相互に固定することができる。

また、上記態様においては、前記支持部材がベース部材であってもよい。
このようにすることで、ベース部材に対してアームを固定し、両者間を接続している減速機を取り外しても、両者のズレを防止することができる。

また、上記態様においては、前記支持部材が他のアームであってもよい。
このようにすることで、他のアームに対してアームを固定し、両者間を接続している減速機を取り外しても、両者のズレを防止することができる。

また、本発明の他の態様は、水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力により減速機を介して前記軸線回りに回転駆動されるアームを前記支持部材に固定して、前記減速機を交換するためのアーム固定装置であって、前記支持部材に設けられた座面と前記アームまたは該アームに駆動力を伝達するリンクに設けられた座面とに密着させられる密着面を備えるとともに、該密着面の前記座面に設けられた第１の貫通孔に一致する位置に貫通して形成された第２の貫通孔を備え、各前記密着面を各前記座面に密着させて前記座面間に掛け渡されるブラケットと、一側から前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔を貫通して挿入されるボルトと、他側から該ボルトに締結可能なナットとを備えるアーム固定装置を提供する。

また、本発明の他の態様は、水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力により減速機を介して前記軸線回りに回転駆動されるアームを備えるロボットの前記減速機を交換する方法であって、前記支持部材に設けられた座面と前記アームまたは該アームに揺動可能に連結されたリンクに設けられた座面とに密着させられる密着面を備え、該密着面の前記座面に設けられたねじ孔または貫通孔の一方に一致する位置に貫通して形成されたねじ孔または貫通孔の他方を備えるブラケットを、各前記密着面を各前記座面に密着させて前記座面間に掛け渡して、前記貫通孔を貫通して各前記ねじ孔に締結具を締結することにより、前記アームを前記支持部材に固定した状態で、前記減速機を交換する減速機交換方法を提供する。

本発明によれば、アームに動力を伝達する減速機を交換する場合に、アームをベースに対して移動しないように支持することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るアーム固定装置であって、ベース部材に対して第１アームを固定するアーム固定装置を取り付けたロボットを一方向から見た斜視図である。図１のアーム固定装置を取り付けたロボットを他の方向から見た斜視図である。図１のアーム固定装置の変形例であって、第２アームをベース部材に固定するアーム固定装置を取り付けたロボットを一方向から見た斜視図である。図３のアーム固定装置を取り付けたロボットを他の方向から見た斜視図である。図１のアーム固定装置の他の変形例であって、第２アームを第１アームに固定するアーム固定装置を取り付けたロボットを一方向から見た斜視図である。図３のアーム固定装置を取り付けたロボットを他の方向から見た斜視図である。図１のアーム固定装置の他の変形例であって、第１アームをベース部材に、第２アームを第１アームに固定するアーム固定装置を取り付けたロボットを一方向から見た斜視図である。

本発明の一実施形態に係るアーム固定装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るアーム固定装置１は、図１および図２に示されるように、鉛直な第１軸線Ａ回りに回転可能に支持されたベース部材（支持部材）２と、該ベース部材２に対して水平な第２軸線（軸線）Ｂ回りに回転可能に支持された第１アーム（アーム）３とを固定する装置である。図中、符号４は、第１アーム３に対して第２軸線Ｂに平行な第３軸線Ｃ回りに回転可能に支持された第２アームであり、符号５は、第２アーム４の基端に接続されたリンクである。

第１アーム３は、第２軸線Ｂに沿う方向の一側のベース部材２との間に配置されたベアリング（図示略）と、第２軸線Ｂに沿う方向の他側のベース部材２との間に配置された減速機（図示略）とによって、両持ちの状態でベース部材２に回転可能に支持されている。ベース部材２の上端部近傍の両側面と、第１アーム３の両側面には、それぞれ鉛直方向に沿う座面６，７が設けられ、該座面６，７には複数のねじ孔が設けられている。符号１０は、第１アーム３を駆動させるモータ（サーボモータ）であり、符号１１は、リンク５を介して第２アーム４を駆動させるモータである。

座面６，７およびねじ孔は、ベース部材２および第１アーム３の側面に任意の装置を取り付けたり、配線や配管等の線条体をベース部材２及び第１アーム３の側面を経由して敷設したりする際の固定部材を取り付けるために用意されているものであってもよい。

アーム固定装置１は、ベース部材２から第１アーム３に掛け渡される形状を有するブラケット８と、該ブラケット８をベース部材２及び第１アーム３に固定する複数本のボルト（締結具）９とを備えている。
ブラケット８は、ベース部材２に対して第１アーム３を所定の角度位置、例えば、図１および図２に示されるように鉛直方向に向かう角度位置に配置した状態で、ベース部材２の座面６と第１アーム３の座面７に対応する位置に配置される２つの密着面８ａを備える形状を有している。

また、ブラケット８の各密着面８ａには、対応する座面６，７に設けられたねじ孔に対応する位置に貫通する複数の貫通孔が設けられている。また、ブラケット８は、ベース部材２の座面６に固定した状態で、第２軸線Ｂに沿ってモータ１０および減速機を取り外す着脱経路を遮らない形状を有している。

このように構成された本実施形態に係るアーム固定装置１を用いた減速機交換方法について、以下に説明する。
第１アーム３を駆動している減速機を交換するには、第１アーム３をベース部材２に対して第２軸線Ｂ回りに揺動させて所定の位置に配置する。モータ１０や減速機の故障のために、モータ１０を駆動して第１アーム３を所定の位置まで揺動できない場合には、第１アーム３より上側をクレーンでつり上げた状態で、モータ１０を取り外し、クレーンによって第１アーム３を所定の位置まで揺動させる。

次いで、第１アーム３の第２軸線Ｂに沿う方向の両側において、ブラケット８の各密着面８ａをベース部材２の座面６および第１アーム３の座面７に密着させる。そして、クレーンを操作して第１アーム３の角度を調整し、ブラケット８の貫通孔と第１アーム３のねじ孔とを一致させる。

この状態で、貫通孔を介してボルト９を座面６，７のねじ孔に締結する。これにより、ブラケット８の密着面８ａと各座面６，７とを強固に密着させ、その摩擦力により、第１アーム３をベース部材２に対して第２軸線Ｂ回りの回転のみならず、半径方向および軸方向にも移動しないように保持する。

そして、この状態で、第１アーム３を吊り上げていたクレーンを第１アーム３から取り外し、これに代えて、減速機に取り付けたアイボルト等を利用してクレーンによって減速機を吊り上げる。減速機をベース部材２および第１アーム３に固定している固定用ボルト（図示略）を取り外し、減速機を第２軸線Ｂに沿う方向に抜き出す。そして、新たな減速機を逆の手順で取り付け、モータ１０を取り付けた後に、アーム固定装置１を取り外すことにより、減速機の交換作業が終了する。

本実施形態に係るアーム固定装置１および減速機交換方法によれば、ブラケット８をベース部材２および第１アーム３に固定して両者の相対移動を禁止するので、第１アーム３をベース部材２に支持させている減速機を取り外しても、ベース部材２に対して第１アーム３の位置がずれることを防止して、減速機の交換を容易にすることができる。

また、本実施形態に係るアーム固定装置１によって第１アーム３をベース部材２に対して固定した時点で、第１アーム３をクレーンで吊り上げる必要がなくなるので、クレーンを減速機の吊り上げ用に切り替えることができ、１台のクレーンのみで減速機の交換作業を行うことができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、ベース部材２に対して第１アーム３を固定するアーム固定装置１を例示したが、これに代えて、ベース部材２に対して第２アーム（アーム）４を固定するアーム固定装置１３に適用してもよい。
例えば、図３および図４に示す例では、第１アーム３の先端に水平な第３軸線Ｃ回りに揺動可能に支持された第２アーム４を、第１アーム３のベース部材２に対する第２軸線Ｂ回りに回転するモータ１１および減速機によって、リンク５を介して揺動させる方式のロボットの場合を示している。

この場合、ベース部材２の両側面に設けられた座面６と、リンク５の両側面に設けられた座面１２との間にブラケット８を掛け渡すように配置し、座面６，１２のねじ孔にボルト９を締結することにより、ブラケット８の密着面８ａを密着させて、リンク５をベース部材２に対して動かないように固定しリンク５を介して第２アーム４をベース部材２に固定することができる。

なお、本実施形態においては、アーム固定装置１として、座面６，７にねじ孔を設け、ボルト９を密着面８ａの貫通孔に貫通させて座面６，７のねじ孔に締結することでブラケット８が第１アーム３および第２アーム４に固定されるものを採用したが、これに限られるものではない。例えば、アーム固定装置１が、ボルト９に締結可能なナットを備え、座面６，７にねじ孔に代えて貫通孔（第１の貫通孔）を設け、一側から座面６，７の貫通孔および密着面８ａの貫通孔（第２の貫通孔）にボルト９を挿入し、他側からボルト９にナットを装着して締結するようにしてもよい。

また、第２アーム４を固定するアーム固定装置１３としては、図５および図６に示されるように、第２アーム４と第１アーム（支持部材）３とを固定するものを採用してもよい。
また、上記各実施形態においては、第１アーム３の座面７とベース部材２の座面６との両方に密着させられる２つの密着面８ａを有する単一部材からなるブラケット８を例示したが、これに代えて、図７に示されるように、ブラケット８を分離してもよい。

すなわち、図７に示す例では、アーム固定装置１４は、ベース部材２の座面６に固定される（密着させられる）第１密着面（密着面）１５ａを備える第１のブラケット部（第１ブラケット）１５と、第１アーム３の座面７に固定される（密着させられる）第２密着面（密着面）１６ａを備える第２のブラケット部（第１ブラケット、第２ブラケット）１６と、第２アーム４の座面１２に固定される第３のブラケット部１７と、これら３つのブラケット部１５，１６，１７を対応する座面６，７，１２のねじ孔に締結するボルト（図示略）と、第１のブラケット部１５と第２のブラケット部１６とを連結するボルト（ブラケット間締結具：図示略）と、第２のブラケット部１６と第３のブラケット部１７とを連結するボルト（図示略）とを備えている。

図中、符号１８は第１のブラケット部１５をベース部材２の座面６に固定するボルトを貫通させる貫通孔、符号１９は第２のブラケット部１６を第１アーム３の座面７に固定するボルトを貫通させる貫通孔、符号２０は第３のブラケット部１７を第２アーム４の座面１２に固定するボルトを貫通させる貫通孔である。

第１のブラケット部１５には、第２軸線Ｂ回りの円周上に周方向に等ピッチで複数のねじ孔２３が設けられている。
第２のブラケット部１６には、該第２のブラケット部１６を第１アーム３に固定したときに第１のブラケット部１５のねじ孔２３に対応する位置に配置されるように、ねじ孔２３と同じ半径の円周上にねじ孔２３と等ピッチで複数の貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１は、第１アーム３を位置ズレしないように固定するために必要な摩擦力を発生可能な数だけ設けられ、ねじ孔２３は貫通孔２１より十分に多い数だけ設けられている。

また、第２のブラケット部１６には、該第２のブラケット部１６を第１アーム３に固定したときに、第３軸線Ｃを中心とする円周上に等ピッチで配置される複数のねじ孔２４が設けられている。
そして、第３のブラケット部１７には、該第３のブラケット部１７を第２アーム４に固定したときに第２のブラケット部１６のねじ孔２４に対応する位置に配置されるように、ねじ孔２４と同じ半径の円周上にねじ孔２４と等ピッチで複数の貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２は、第２アーム４を位置ズレしないように固定するために必要な摩擦力を発生可能な数だけ設けられ、ねじ孔２４は貫通孔２２より十分に多い数だけ設けられている。

このように構成されたアーム固定装置１４によれば、第１アーム３に固定した第２のブラケット部１６の貫通孔２１がベース部材２に固定した第１のブラケット部１５のいずれかのねじ孔２３に一致する第１アーム３の角度位置でボルトによって第１のブラケット部１５と第２のブラケット部１６とを固定することができる。同様に、第２アーム４に固定した第３のブラケット部１７の貫通孔２２が第１アーム３に固定した第２のブラケット部１６のいずれかのねじ孔２４に一致する第２アーム４の角度位置でボルトによって第２のブラケット部１６と第３のブラケット部１７とを固定することができる。

これにより、ベース部材２に対して第１アーム３および第２アーム４が位置ズレしないように固定されるので、モータ１０，１１および減速機を取り外して、新たな減速機に容易に交換することができる。
この場合において、本実施形態によれば、第２のブラケット部１６に設けた貫通孔２１を第１のブラケット部１５に設けたねじ孔２３に、第１アーム３の複数の角度位置で一致させることができ、ベース部材２に対して第１アーム３を複数の位置で固定することができる。また、同様に、第３のブラケット部１７に設けた貫通孔２２を第２のブラケット部１６に設けたねじ孔２４に、第２アーム４の複数の角度位置で一致させることができ、第１アーム３に対して第２アーム４を複数の位置で固定することができる。

その結果、減速機やモータ１０，１１の故障等によって、第１アーム３を所定の位置まで戻せない場合、あるいは、第２アーム４を水平な位置まで戻せない場合であっても、ねじ孔２４に貫通孔２２が一致する直近の位置まで移動させるだけで、ベース部材２に対して第１アーム３および第２アーム４を固定することができるという利点がある。これにより、減速機の交換作業をより容易にすることができる。

また、本実施形態においては、３つのブラケット部１５，１６，１７によりアーム固定装置１４を構成するものを例示したが、これに代えて、ブラケット部１５，１６，１７が２組でもよいし、第１アーム３のみや第２アーム４のみに適用するものでもよい。
また、第２のブラケット部１６および第３のブラケット部１７に設けられた貫通孔２１，２２については、それぞれ、第２軸線Ｂ回りおよび第３軸線Ｃ回りの周方向に延びる長孔にしてもよい。これにより、第１アーム３をベース部材２に対して、第２アーム４を第１アーム３に対して任意の角度位置で固定することができる。

また、図７においては、アーム固定装置１４が、ベース部材２に第１アーム３を固定するとともに第１アーム３に第２アーム４を固定するようになっているが、これに代えて、第１アーム３をベース部材２に対して固定するための第２のブラケット部１６と、第２アーム４を第１アーム３に対して固定するための第２のブラケット部１６とを別々に用意してもよい。

１，１３，１４アーム固定装置
２ベース部材（支持部材）
３第１アーム（アーム、支持部材）
４第２アーム（アーム）
６，７，１２座面
８ブラケット
８ａ密着面
９ボルト（締結具）
１０モータ（サーボモータ）
１５第１のブラケット部（第１ブラケット）
１５ａ第１密着面（密着面）
１６第２のブラケット部（第１ブラケット、第２ブラケット）
１６ａ第２密着面（密着面）
１８，１９，２０，２１，２２貫通孔
Ｂ第２軸線（軸線）

Claims

水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力により減速機を介して前記軸線回りに回転駆動されるアームを前記支持部材に固定して、前記減速機を交換するためのアーム固定装置であって、
前記支持部材に設けられた座面と前記アームまたは該アームに駆動力を伝達するリンクに設けられた座面とに密着させられる密着面を備えるとともに、該密着面の前記座面に設けられたねじ孔または貫通孔の一方に一致する位置に貫通して形成されたねじ孔または貫通孔の他方を備え、各前記密着面を各前記座面に密着させて前記座面間に掛け渡されるブラケットと、前記貫通孔を貫通して各前記ねじ孔に締結される締結具とを備えるアーム固定装置。
前記ブラケットが、前記支持部材の前記座面に密着させられる第１密着面を備える第１ブラケットと、前記アームまたは前記リンクの前記座面に密着させられる第２密着面を備える第２ブラケットと、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとを相対移動させた複数の位置で固定可能なブラケット間締結具とを備える請求項１に記載のアーム固定装置。
前記ブラケット間締結具が、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとを無段階に相対移動させた位置で固定可能である請求項２に記載のアーム固定装置。
前記支持部材がベース部材である請求項１または請求項２に記載のアーム固定装置。
前記支持部材が、他のアームである請求項１または請求項２に記載のアーム固定装置。
水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力により減速機を介して前記軸線回りに回転駆動されるアームを前記支持部材に固定して、前記減速機を交換するためのアーム固定装置であって、
前記支持部材に設けられた座面と前記アームまたは該アームに駆動力を伝達するリンクに設けられた座面とに密着させられる密着面を備えるとともに、該密着面の前記座面に設けられた第１の貫通孔に一致する位置に貫通して形成された第２の貫通孔を備え、各前記密着面を各前記座面に密着させて前記座面間に掛け渡されるブラケットと、一側から前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔を貫通して挿入されるボルトと、他側から該ボルトに締結可能なナットとを備えるアーム固定装置。
水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力により減速機を介して前記軸線回りに回転駆動されるアームを備えるロボットの前記減速機を交換する方法であって、
前記支持部材に設けられた座面と前記アームまたは該アームに揺動可能に連結されたリンクに設けられた座面とに密着させられる密着面を備え、該密着面の前記座面に設けられたねじ孔または貫通孔の一方に一致する位置に貫通して形成されたねじ孔または貫通孔の他方を備えるブラケットを、各前記密着面を各前記座面に密着させて前記座面間に掛け渡して、前記貫通孔を貫通して各前記ねじ孔に締結具を締結することにより、前記アームを前記支持部材に固定した状態で、前記減速機を交換する減速機交換方法。