JP6801340B2 - 水平多関節型ロボット - Google Patents

Description

本発明は、基台に第１アームが水平回転自在に連結され、第１アームに第２アームが水平回転自在に連結され、第２アームに第３軸が垂直往復動自在に連結された水平多関節型ロボットに関する。

従来、この種のロボットにおいて、第１アームを駆動する第１モータを基台に固定し、第２アームを駆動する第２モータ、及び第３軸を駆動する第３モータを第２アームに固定したものがある（特許文献１参照）。

特開２００３−２７５９８７号公報

ところで、特許文献１に記載のものでは、第１アームに連結された第２アームに、第２モータ及び第３モータが固定されている。このため、第１アームを回転させる際の慣性モーメントが大きくなり、アームを目標位置で停止させるまでの時間が長くなるおそれがある。

また、各モータへ電力を供給する電力供給線等を含むケーブルを、ロボットに設置する必要がある。モータの配置に応じて適切にケーブルを設置しなければ、ケーブルの耐久性が低下するおそれがある。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、アームを目標位置で停止させるまでの時間を短縮することができ、且つケーブルの耐久性が低下することを抑制することのできる水平多関節型ロボットを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
筐体を有する基台と、
第１カバーを有し、第１軸線を中心として前記基台に水平回転自在に連結された第１アームと、
第２カバーを有し、第２軸線を中心として前記第１アームに水平回転自在に連結された第２アームと、
前記第２アームを水平回転駆動する第２アーム駆動モータと、
第３軸線に沿って前記第２アームに垂直往復動自在に連結された第３軸と、
前記第３軸を垂直往復動駆動する第３軸駆動モータと、
を備える水平多関節型ロボットであって、
前記第２アーム駆動モータは、前記第１アームにおいて前記第１軸線寄りの部分に固定されており、
前記第３軸駆動モータは、前記第２アームに固定されており、
前記筐体は、前記第１軸線の方向の両側から、前記第１アームにおける前記水平回転自在に接続された部分を覆う第１部及び第２部を有しており、
前記筐体の前記第２部の内部から前記第１アームの内部へ第２モータケーブルが挿入されて前記第２アーム駆動モータに接続されており、
前記筐体の前記第２部には、前記第１軸線上に導出開口が形成されており、
前記第２カバーには、前記第２軸線上に導入開口が形成されており、
前記筐体の前記第２部の内部から外部へ前記導出開口を通じて第３モータケーブルが導かれ、前記導入開口を通じて前記第２カバーの内部へ前記第３モータケーブルが挿入されて前記第３軸駆動モータに接続されており、
前記筐体の内部において、前記第２モータケーブル及び前記第３モータケーブルは、それぞれ第１固定部材及び第２固定部材により前記基台に固定されており、
前記第２モータケーブルのうち前記第１固定部材よりも前記第２アーム駆動モータ側の部分は、前記第３モータケーブルから離間して設置されており、
前記第３モータケーブルのうち前記第２固定部材よりも前記第３軸駆動モータ側の部分は、前記第２モータケーブルから離間して設置されている。

上記構成によれば、第２アームを水平回転駆動する第２アーム駆動モータは、第１アームにおいて第１軸線寄りの部分に固定されている。このため、第１アームに連結された第２アームに第２アーム駆動モータが固定されている構成と比較して、第１軸線を中心として第１アームを回転させる際の慣性モーメントを小さくすることができる。したがって、アームを目標位置で停止させるまでの時間を短縮することができる。なお、第３軸駆動モータは、第２アームに固定されている。このため、第３軸駆動モータが第１アームに固定されている構成と比較して、第３軸駆動モータから第３軸へトルクを伝達する構成が簡潔になるため、第３軸駆動モータから第３軸へ高トルクを伝達することができる。

また、基台の筐体は、第１軸線の方向の両側から、第１アームにおける水平回転自在に接続された部分を覆う第１部及び第２部を有している。筐体の第２部の内部から第１アームの内部へ第２モータケーブルが挿入されて第２アーム駆動モータに接続されている。一方、筐体の第２部には、第１軸線上に導出開口が形成されている。第２カバーには、第２軸線上に導入開口が形成されている。そして、筐体の第２部の内部から外部へ導出開口を通じて第３モータケーブルが導かれ、導入開口を通じて第２カバーの内部へ第３モータケーブルが挿入されて第３軸駆動モータに接続されている。

ここで、ロボットの筐体内の複数のケーブルは、設置スペースを減らすために、束ねられていることが一般的である。しかしながら、第２モータケーブルは、第１アームに固定された第２アーム駆動モータに接続されている。一方、第３モータケーブルは、第２アームに固定された第３軸駆動モータに接続されている。このため、第２モータケーブルと第３モータケーブルとは、第１アーム及び第２アームの駆動状態に応じて異なる動きをする。そして、第２モータケーブル及び第３モータケーブルは共に、筐体の第２部の内部を通っている。したがって、筐体の第２部の内部において、第２モータケーブルと第３モータケーブルとが、絡まったり擦れたりすることで、これらのケーブルの耐久性が低下するおそれがある。

この点、上記構成によれば、筐体の内部において、第２モータケーブル及び第３モータケーブルは、それぞれ第１固定部材及び第２固定部材により基台に固定されている。そして、第２モータケーブルのうち第１固定部材よりも第２アーム駆動モータ側の部分は、第３モータケーブルから離間して設置されている。このため、第２モータケーブルのうち第１固定部材よりも第２アーム駆動モータ側の部分が第１アームの駆動に伴って動いたとしても、第３モータケーブルと絡まったり擦れたりすることがない。また、第３モータケーブルのうち第２固定部材よりも第３軸駆動モータ側の部分は、第２モータケーブルから離間して設置されている。このため、第３モータケーブルのうち第２固定部材よりも第３軸駆動モータ側の部分が第２アームの駆動に伴って動いたとしても、第２モータケーブルと絡まったり擦れたりすることがない。したがって、ケーブルの耐久性が低下することを抑制することができる。

第２の手段では、前記筐体の内部において、前記第３モータケーブルの曲率は、前記第２モータケーブルの曲率よりも小さく設定されている。

第３モータケーブルは、第２アームに固定された第３軸駆動モータに接続されている。このため、第３モータケーブルの動きは、第２モータケーブルの動きよりも大きくなる。したがって、第３モータケーブルは、第２モータケーブルよりも断線等が生じ易い。

この点、上記構成によれば、筐体の内部において、第３モータケーブルの曲率は、第２モータケーブルの曲率よりも小さく設定されている。このため、第３モータケーブルの曲がりを第２モータケーブルよりも抑制することができ、第３モータケーブルに断線等が生じることを抑制することができる。

具体的には、第３の手段のように、前記筐体の内部において、前記第２モータケーブル及び前記第３モータケーブルは前記第１軸線を含む共通の所定平面に沿って配置されており、且つ前記第１軸線に対して前記第３モータケーブルは前記第２モータケーブルよりも離れているといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、筐体の内部において第２モータケーブル及び第３モータケーブルを効率的に設置しつつ、第３モータケーブルの曲率を第２モータケーブルの曲率よりも小さくし易くなる。さらに、第３モータケーブルが第２モータケーブルよりも遠回りすることで、第３モータケーブルの可動部分の長さがより長くなる。したがって、第１アーム及び第２アームの動作の影響を受けて第２モータケーブルよりもねじれ易い第３モータケーブルのねじれを、第３モータケーブルのより長い可動部分で緩和することができる。したがって、第３モータケーブルの耐久性を向上させることができる。

第３モータケーブルのうち第２固定部材よりも第３軸駆動モータ側の部分を、第２モータケーブルから離間して設置する際に、第３モータケーブルを多数の固定部材により基台に固定することが考えられる。しかしながら、その場合、第３モータケーブルのうち可動部分が短くなり、第３モータケーブルのねじれを可動部分で緩和しにくくなる。

この点、第４の手段では、前記第３モータケーブルのうち前記第２固定部材よりも前記第３軸駆動モータ側の部分は、前記筐体内を仕切る仕切部材により、前記第２モータケーブルから離間させられているといった構成を採用している。このため、第３モータケーブルのうち第２固定部材よりも第３軸駆動モータ側の部分を多数の固定部材により基台に固定する必要がなく、第３モータケーブルのうち可動部分を長くすることができる。したがって、第２アームの回転に伴う第３モータケーブルのねじれを、第３モータケーブルのより長い可動部分で緩和することができる。したがって、第３モータケーブルの耐久性を向上させることができる。

第５の手段では、前記筐体の前記第２部の内部において、前記仕切部材よりも前記第３モータケーブル側の容積は、前記仕切部材よりも前記第２モータケーブル側の容積よりも大きくなっている。

上記構成によれば、筐体の第２部の内部において、仕切部材よりも第３モータケーブル側の容積は、仕切部材よりも第２モータケーブル側の容積よりも大きくなっている。このため、第２モータケーブルよりも動きの大きい第３モータケーブルを、より大きな容積内で可動させることができる。したがって、第３モータケーブルの擦れやねじれを抑制することができ、第３モータケーブルの耐久性を向上させることができる。

第６の手段では、前記第３モータケーブルは、前記筐体の内部において前記第１軸線から離れた位置で前記基台に固定されている。

上記構成によれば、第３モータケーブルは、筐体の内部において第１軸線から離れた位置で基台に固定されている。このため、第３モータケーブルが第１軸線上で基台に固定された構成と比較して、第２アームの回転に伴うケーブルのねじれを、第３モータケーブルのより長い部分で緩和することができる。したがって、第３モータケーブルの耐久性を向上させることができる。

第７の手段では、前記導入開口を通じて前記第２カバーの内部へ導かれた前記第３モータケーブルは、前記第２軸線から離れた位置で前記第２アームに固定されている。

上記構成によれば、導入開口を通じて第２カバーの内部へ導かれた第３モータケーブルは、第２軸線から離れた位置で第２アームに固定されている。このため、導入開口を通じて第２カバーの内部へ導かれた第３モータケーブルが第２軸線上で第２アームに固定された構成と比較して、第２アームの回転に伴う第３モータケーブルのねじれを、第３モータケーブルのより長い部分で緩和することができる。したがって、第３モータケーブルの耐久性を向上させることができる。

第８の手段では、中空状で不撓性に形成され、第１端部が前記導出開口に対向し且つ前記第１軸線を中心として前記基台に対して水平回転自在に連結され、第２端部が前記導入開口に対向し且つ前記第２軸線を中心として前記第２アームに対して水平回転自在に連結されたケーブルガイドを備え、前記第３モータケーブルは、前記筐体の前記第２部の内部から前記導出開口を通じて前記ケーブルガイドの内部へ導かれ、前記導入開口を通じて前記第２カバーの内部へ導かれている。

上記構成によれば、第１アームは第１軸線を中心として基台に水平回転自在に連結され、ケーブルガイドの第１端部は第１軸線を中心として基台に対して水平回転自在に連結されている。このため、第１アーム及びケーブルガイドは、共に第１軸線を中心として回転させられる。したがって、ケーブルガイドが不撓性に形成されていても、ケーブルガイドが第１アームの回転を妨げることはない。なお、不撓性とは、可撓性や柔軟性ではないという意味であり、完全な剛体である必要はない。

また、第２アームは第２軸線を中心として第１アームに水平回転自在に連結され、ケーブルガイドの第２端部は第２軸線を中心として第２アームに対して水平回転自在に連結されている。このため、第２アームは、第２軸線を中心として、第１アーム及びケーブルガイドに対して回転させられる。したがって、ケーブルガイドが不撓性に形成されていても、ケーブルガイドが第２アームの回転を妨げることはない。

ケーブルガイドは中空状に形成され、第１端部が導出開口に対向しており、第２端部が導入開口に対向している。そして、第３モータケーブルは、筐体の内部から導出開口を通じてケーブルガイドの内部へ導かれ、導入開口を通じて第２カバーの内部へ導かれている。ここで、第１アームの回転に伴ってケーブルガイドが回転させられても、ケーブルガイドは不撓性に形成されているため、振られることが抑制される。さらに、ケーブルガイドの内部の第３モータケーブルが振られることは、不撓性のケーブルガイドによって抑制される。したがって、アームの動作が、第３モータケーブルを収納する部材の振動による影響を受けることを抑制することができ、アームを目標位置で停止させるまでの時間を短縮することができる。なお、第１カバーを通じて第２カバーの内部へ第３モータケーブルを通す構成と比較して、アームの内部の構成を簡潔にすることができるとともに、メンテナンス性を向上させることができる。

水平多関節型ロボットを模式的に示す縦断面図 図１の水平多関節型ロボットの平面図 支持部材を示す斜視図 仕切部材を示す斜視図

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、機械組立工場などの組立ラインにて用いられる産業用ロボットに具現化している。

図１，２に示すように、水平多関節型ロボット１０は、基台８０、第１アーム１１、第２アーム２０、第３軸３０、ケーブル７０、ケーブルガイド５０等を備えている。

基台８０は、筐体８１、ケーブル挿入部８２等を備えている。基台８０は、床Ｆに固定されている。なお、基台８０を天井に固定することもできる。筐体８１は、本体部８１ａ、垂直部８１ｂ、及び水平部８１ｃを備えている。本体部８１ａ（第１部に相当）は、楕円筒状に形成されている。垂直部８１ｂは、円筒状に形成されており、本体部８１ａの周縁部の一部から垂直方向に延びている。水平部８１ｃ（第２部に相当）は、半円筒状に形成されており、垂直部８１ｂにおける本体部８１ａと反対側の端部から水平方向に延びている。筐体８１の下部には、ケーブル挿入部８２が設けられている。

基台８０には、ベアリング１４，１５を介して、第１アーム１１が水平回転自在に連結されている。ベアリング１４，１５は、ラジアル方向の荷重とスラスト方向の荷重と軸線が傾斜する方向の荷重（モーメント荷重）とを支えることができるものであり、例えば４点接触式のものである。第１アーム１１は、軸線Ｃ１（第１軸線に相当）を中心として水平回転自在となっている。すなわち、第１アーム１１は、軸線Ｃ１の方向の両側（下側及び上側）から、基台８０に対して水平回転自在に支持（すなわち接続）されている。第１アーム１１は、第１アーム１１のフレーム等（図示略）を覆う第１カバー１８を有している。

第１アーム１１の先端部には、ベアリング２６を介して、第２アーム２０が水平回転自在に連結されている。ベアリング２６も、ベアリング１４と同様のものである。第２アーム２０は、軸線Ｃ２（第２軸線に相当）を中心として水平回転自在となっている。第２アーム２０は、第２アーム２０のフレーム等（図示略）を覆う第２カバー２８を有している。なお、第２アーム２０は、第１アーム１１の必ずしも先端部に連結されていなくてもよく、例えば第１アーム１１の先端部よりも中央寄りの部分に連結されていてもよい。

第２アーム２０の先端部には、第３軸３０が垂直往復動自在に連結されている。第３軸３０は、軸線Ｃ３（第３軸線に相当）に沿って往復動自在となっている。また、第３軸３０は、軸線Ｃ３を中心として水平回転自在となっている。

基台８０には、第１アーム１１を水平回転駆動する第１モータ１２が固定されている。第１モータ１２の出力軸は、減速機１３を介して第１アーム１１の基端部に固定されている。減速機１３は、基台８０に固定されている。第１モータ１２の出力軸と減速機１３とは、軸線Ｃ１を中心として同軸に配置されている。

第１アーム１１の基端部には、第２アーム２０を水平回転駆動する第２モータ２１が固定されている。第２モータ２１（第２アーム駆動モータに相当）の出力軸は、プーリ２２を介してベルト２３に連結されている。第２モータ２１の出力軸とプーリ２２とは、軸線Ｃ１を中心として同軸に配置されている。すなわち、第２モータ２１は、第１アーム１１において軸線Ｃ１寄りの部分、詳しくは軸線Ｃ１上の部分に固定されている。

ベルト２３には、プーリ２４が連結されている。プーリ２４は、減速機２５を介して第２アーム２０の基端部に固定されている。減速機２５は、第１アーム１１に固定されている。プーリ２４の回転軸と減速機２５とは、軸線Ｃ２を中心として同軸に配置されている。

第２アーム２０の基端部には、第３軸３０を垂直往復動駆動する第３モータ３１が固定されている。第３モータ３１（第３軸駆動モータに相当）は、第２アーム２０において軸線Ｃ２寄りの部分に固定されている。第３モータ３１の出力軸は、プーリ（図示略）を介してベルト３２に連結されている。ベルト３２には、プーリやボールねじナット等（図示略）を介して第３軸３０が連結されている。

また、第２アーム２０の基端部には、第３軸３０を水平回転駆動する第４モータ４１が固定されている。第４モータ４１は、第２アーム２０において軸線Ｃ２寄りの部分に固定されている。第４モータ４１の出力軸は、プーリ（図示略）を介してベルト４２に連結されている。ベルト４２には、プーリ４３を介してベルト４４が連結されている。ベルト４４には、プーリ等（図示略）を介して第３軸３０が連結されている。

こうした構成によれば、第１モータ１２によって、減速機１３を介して第１アーム１１が水平回転駆される。第１アーム１１は、ベアリング１４，１５により支持されて水平回転させられる。第２モータ２１によって、減速機２５を介して第２アーム２０が水平回転駆される。第２アーム２０は、ベアリング２６により支持されて水平回転させられる。第３モータ３１によって、第３軸３０が垂直往復動駆動される。第４モータ４１によって、第３軸３０が水平回転駆動される。

筐体８１の外部からケーブル挿入部８２を介して、筐体８１の内部へケーブル７０が挿入されている。ケーブル７０は、第１モータ１２、第２モータ２１、第３モータ３１、及び第４モータ４１へ電力を供給する電力供給線や、各モータの回転位置を検出する検出器の出力信号を送信する信号線、ユーザが各種信号の入出力に用いる入出力線等を含んでいる。

筐体８１の本体部８１ａ（第１部に相当）は、軸線Ｃ１の方向の第１モータ１２側（一方側）から、第１アーム１１におけるベアリング１４により支持された部分を覆っている。筐体８１の水平部８１ｃ（第２部に相当）は、軸線Ｃ１の方向の第１モータ１２と反対側（他方側）から、第１アーム１１におけるベアリング１５により支持された部分を覆っている。すなわち、筐体８１は、軸線Ｃ１の方向の両側から、第１アーム１１における水平回転自在に支持（接続）された部分をそれぞれ覆う本体部８１ａ及び水平部８１ｃを有している。

筐体８１の内部において、ケーブル７０は、ケーブル７１，７３，７４に分かれており、ケーブル７１（第１モータケーブル）が第１モータ１２に接続されている。ケーブル７３（第２モータケーブルに相当）は、筐体８１の水平部８１ｃの内部から開口１７を通じて第１アーム１１の第１カバー１８の内部へ、第１モータ１２と反対側から挿入されている。そして、ケーブル７３は第２モータ２１に接続されている。すなわち、第１アーム１１に対して基台８０の第１モータ１２側には、第１アーム１１の第１カバー１８の内部へケーブル７３を挿入するための開口（空間）は形成されていない。

筐体８１の水平部８１ｃの内部から第１アーム１１の第１カバー１８の内部へ、第１モータ１２と反対側からケーブル７３が挿入されている部分は、シール部材１６によりシールされている。すなわち、筐体８１の水平部８１ｃと第１アーム１１の第１カバー１８との隙間から油等が漏れ出さないように、シール部材１６によりシールされている。

筐体８１の水平部８１ｃの下部（本体部８１ａ側の端部）には、支持部材９１が固定されている。図３に示すように、支持部材９１は、矩形板状（板状）の水平部９２と、円弧板状（板状）の垂直部９３とを有している。水平部９２の一方の先端部に、垂直部９３の上端部（軸線方向の一方の端部）が接続されている。支持部材９１の垂直部９３が上記開口１７の外延に沿って配置されている。そして、固定部材７３ａ，７３ｂにより、ケーブル７３が支持部材９１に固定されている。すなわち、ケーブル７３は、支持部材９１及び固定部材７３ａ，７３ｂにより、基台８０に固定されている。なお、支持部材９１及び固定部材７３ａ，７３ｂにより、第１固定部材が構成されている。

ケーブル７３において、固定部材７３ｂよりも第２モータ２１側の部分が、固定部材７３ｃにより第２モータ２１のケーシングに固定されている。そして、ケーブル７３において、固定部材７３ｂと固定部材７３ｃとの間の可動部分７３ｕが、Ｕ字状に曲げられて第２モータ２１のケーシングの外周面に巻き付けられている。詳しくは、Ｕ字状の可動部分７３ｕの一対の平行部分が、第２モータ２１のケーシングの外周面に沿って配置されている。ケーブル７３の先端部は、第２モータ２１に電気的に接続されている。

ケーブル７４（第３モータケーブルを含む）は、筐体８１の内部において軸線Ｃ１から離れた位置で、固定部材７４ａにより基台８０（詳しくは筐体８１）に固定されている。固定部材７４ａ（第２固定部材に相当）は、筐体８１と一体に形成されていてもよい。

基台８０は、筐体８１内を仕切る仕切部材９５を有している。図４に示すように、仕切部材９５は、半円筒状（筒状）の垂直部９６と、扇形板状（板状）の水平部９７とを有している。垂直部９６の上端部（軸線方向の一方の端部）に、水平部９７の中心角側（一方）の端部が接続されている。仕切部材９５の垂直部９６が筐体８１の垂直部８１ｂ内に配置され、仕切部材９５の水平部９７が筐体８１の水平部８１ｃ内に配置されている。

筐体８１の水平部８１ｃの内部は、仕切部材９５の水平部９７により上下の空間に仕切られている。そして、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分は、仕切部材９５により、ケーブル７３から離間させられている。また、ケーブル７３のうち固定部材７３ｂよりも第２モータ２１側の部分は、ケーブル７４から離間して設置されている。さらに、筐体８１の水平部８１ｃの内部において、仕切部材９５の水平部９７よりも上側（ケーブル７４側）の容積は、仕切部材９５の水平部９７よりも下側（ケーブル７３側）の容積よりも大きくなっている。

筐体８１の内部において、ケーブル７４の曲率は、ケーブル７３の曲率よりも小さく設定されている。詳しくは、筐体８１の内部において、ケーブル７３，７４は、軸線Ｃ１を含みロボット１０の正面方向へ広がる垂直平面（所定平面に相当）に沿って配置されている。且つ、軸線Ｃ１に対して、ケーブル７４はケーブル７３よりも離れている。

ケーブル７４は、第３モータ３１に接続されるケーブル７５と、第４モータ４１に接続されるケーブル７６と、ユーザが各種信号の入出力に用いる入出力線（図示略）とを含んでいる。このため、ケーブル７４の太さは、ケーブル７３の太さの３〜４倍になっている。

筐体８１の水平部８１ｃには、軸線Ｃ１上に導出開口８３が形成されている。第２アーム２０の第２カバー２８には、軸線Ｃ２上に導入開口２９が形成されている。ケーブル７４は、筐体８１の内部から導出開口８３を通じてケーブルガイド５０の内部（筐体８１の外部）へ導かれ、導入開口２９を通じて第２カバー２８の内部へ導かれている。

ケーブルガイド５０は、中空状で不撓性に形成されている。不撓性とは、可撓性や柔軟性ではないという意味であり、完全な剛体である必要はない。例えば、ケーブルガイド５０は、硬性の樹脂や金属により形成することができる。ケーブルガイド５０は、第１端部５１、傾斜部５４、水平部５３、及び第２端部５２を有している。

第１端部５１は、導出開口８３に対向している。第１端部５１は、ベアリング５６を介して、軸線Ｃ１を中心として基台８０に水平回転自在に連結されている。ベアリング５６も、ベアリング１４と同様のものである。傾斜部５４は、第１端部５１から傾斜方向へ延びている。水平部５３は、傾斜部５４から水平方向へ延びて第２端部５２へ繋がっている。すなわち、水平部５３は、第２端部５２から水平方向に延びている。第２端部５２は、導入開口２９に対向している。第２端部５２は、ベアリング５７を介して、軸線Ｃ２を中心として第２アーム２０に水平回転自在に連結されている。ベアリング５７も、ベアリング１４と同様のものである。

一般にフレキシブルチューブは、垂れ下がり防止のためにＵ字状に屈曲（屈曲部が上側に）されている。これに対して、ケーブルガイド５０は、Ｕ字状に形成されておらず、第２端部５２から延びる水平部５３を有している。そして、垂直方向において、ケーブルガイド５０が存在する範囲は、第３軸３０が垂直往復動する範囲に含まれている。すなわち、ケーブルガイド５０の上端は、上限まで移動した第３軸３０の上端よりも低くなっている。ケーブルガイド５０の下端は、下限まで移動した第３軸３０の下端よりも高くなっている。さらに、ケーブルガイド５０の上端は、下限まで移動した第３軸３０の上端よりも低くなっている。ケーブルガイド５０の下端は、上限まで移動した第３軸３０の下端よりも高くなっている。

ケーブル７４は、軸線Ｃ２から離れた位置で、固定部材７４ｂにより第２アーム２０に固定されている。すなわち、ケーブル７４は、軸線Ｃ２上では第２アーム２０に固定されていない。詳しくは、ケーブル７４は、第３モータ３１に対して第３軸３０と反対側の位置で第２アーム２０に固定されている。第２カバー２８の内部において第３モータ３１に対して第３軸３０と反対側の空間は、第３モータ３１の取り付け位置を調整するために用いられる。ケーブル７４は、ケーブル７５とケーブル７６とに分かれている。そして、ケーブル７５は第３モータ３１に接続され、ケーブル７６は第４モータ４１に接続されている。

次に、図２を参照して、水平多関節型ロボット１０の動作について説明する。

矢印Ａ１で示すように、第１アーム１１及びケーブルガイド５０は、共に軸線Ｃ１を中心として回転させられる。矢印Ａ２で示すように、第２アーム２０は、軸線Ｃ２を中心として、第１アーム１１及びケーブルガイド５０に対して回転させられる。したがって、不撓性に形成されたケーブルガイド５０が、第１アーム１１及び第２アーム２０の回転を妨げることはない。

矢印Ａ１で示すようにケーブルガイド５０が回転させられても、ケーブルガイド５０は不撓性に形成されているため、振られることが抑制される。さらに、ケーブルガイド５０の内部のケーブル７４が振られることは、不撓性のケーブルガイド５０によって抑制される。図１に示すように、ケーブルガイド５０が軸線Ｃ１を中心として回転させられると、ケーブル７４にねじれが生じる。ここで、ケーブル７４は、筐体８１の内部において軸線Ｃ１から離れた位置で基台８０に固定されている。このため、第１アーム１１及びケーブルガイド５０の回転に伴うケーブル７４のねじれを、ケーブル７４のより長い部分で緩和することができる。

第２アーム２０が軸線Ｃ２を中心として回転させられると、ケーブル７４にねじれが生じる。ここで、ケーブル７４は、軸線Ｃ２から離れた位置で第２アーム２０に固定されている。このため、第２アーム２０の回転に伴うケーブル７４のねじれを、ケーブル７４のより長い部分で緩和することができる。

ここで、ロボット１０の筐体８１内のケーブル７３，７４は、設置スペースを減らすために、束ねられていることが一般的である。しかしながら、ケーブル７３は、第１アーム１１に固定された第２モータ２１に接続されている。一方、ケーブル７４は、第２アーム２０に固定された第３モータ３１に接続されている。このため、ケーブル７３とケーブル７４とは、第１アーム１１及び第２アーム２０の駆動状態に応じて異なる動きをする。そして、ケーブル７３及びケーブル７４は共に、筐体８１の水平部８１ｃの内部を通っている。したがって、筐体８１の水平部８１ｃの内部において、ケーブル７３とケーブル７４とが、絡まったり擦れたりすることで、これらのケーブル７３，７４の耐久性が低下するおそれがある。

この点、筐体８１の内部において、ケーブル７３及びケーブル７４は、それぞれ支持部材９１及び固定部材７３ｂ、固定部材７４ａにより基台８０に固定されている。そして、ケーブル７３のうち固定部材７３ｂよりも第２モータ２１側の部分は、ケーブル７４から離間して設置されている。このため、ケーブル７３のうち固定部材７３ｂよりも第２モータ２１側の部分が第１アーム１１の駆動に伴って動いたとしても、ケーブル７４と絡まったり擦れたりすることがない。また、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分は、ケーブル７３から離間して設置されている。このため、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分が第２アーム２０の駆動に伴って動いたとしても、ケーブル７３と絡まったり擦れたりすることがない。したがって、ケーブル７３，７４の耐久性が低下することを抑制することができる。

ケーブル７４は、第２アーム２０に固定された第３モータ３１に接続されている。このため、ケーブル７４の動きは、ケーブル７３の動きよりも大きくなる。したがって、ケーブル７４は、ケーブル７３よりも断線等が生じ易い。

この点、筐体８１の内部において、ケーブル７４の曲率は、ケーブル７３の曲率よりも小さく設定されている。このため、ケーブル７４の曲がりをケーブル７３よりも抑制することができ、ケーブル７４に断線等が生じることを抑制することができる。

ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分を、ケーブル７３から離間して設置する際に、ケーブル７４を多数の固定部材により基台８０に固定することが考えられる。しかしながら、その場合、ケーブル７４のうち可動部分が短くなり、ケーブル７４のねじれを可動部分で緩和しにくくなる。

この点、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分は、筐体８１内を仕切る仕切部材９５により、ケーブル７３から離間させられている。このため、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分を多数の固定部材により基台８０に固定する必要がなく、ケーブル７４のうち可動部分を長くすることができる。したがって、第２アーム２０の回転に伴うケーブル７４のねじれを、ケーブル７４のより長い可動部分で緩和することができる。したがって、ケーブル７４の耐久性を向上させることができる。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・筐体８１の内部において、ケーブル７３及びケーブル７４は軸線Ｃ１を含む共通の所定平面に沿って配置されており、且つ軸線Ｃ１に対してケーブル７４はケーブル７３よりも離れている。このため、筐体８１の内部においてケーブル７３及びケーブル７４を効率的に設置しつつ、ケーブル７４の曲率をケーブル７３の曲率よりも小さくし易くなる。

・筐体８１の水平部８１ｃの内部において、仕切部材９５よりもケーブル７４側の容積は、仕切部材９５よりもケーブル７３側の容積よりも大きくなっている。このため、ケーブル７３よりも動きが大きく且つ太いケーブル７４を、より大きな容積内で可動させることができる。したがって、ケーブル７４の擦れやねじれを抑制することができ、ケーブル７４の耐久性を向上させることができる。

・ケーブル７４は、筐体８１の内部において軸線Ｃ１から離れた位置で基台８０に固定されている。このため、ケーブル７４が軸線Ｃ１上で基台８０に固定された構成と比較して、第２アーム２０の回転に伴うケーブル７４のねじれを、ケーブル７４のより長い部分で緩和することができる。したがって、ケーブル７４の耐久性を向上させることができる。

・導入開口２９を通じて第２カバー２８の内部へ導かれたケーブル７４は、軸線Ｃ２から離れた位置で第２アーム２０に固定されている。このため、導入開口２９を通じて第２カバー２８の内部へ導かれたケーブル７４が軸線Ｃ２上で第２アーム２０に固定された構成と比較して、第２アーム２０の回転に伴うケーブル７４のねじれを、ケーブル７４のより長い部分で緩和することができる。したがって、ケーブル７４の耐久性を向上させることができる。

・第１アーム１１は、軸線Ｃ１の方向の両側から基台８０に対して水平回転自在に支持されている。このため、第１アーム１１が軸線Ｃ１の方向の片側から基台８０に対して支持されている構成と比較して、第１アーム１１を支持する部分の剛性を高くすることができる。その結果、第１アーム１１の回転動作のぶれを抑制することができ、アームの位置精度を向上させることができる。

・基台８０の筐体８１は、軸線Ｃ１の方向の両側から、第１アーム１１における水平回転自在に支持された部分を覆っている。そして、筐体８１の内部から第１アーム１１の内部へ、第１モータ１２と反対側からケーブル７３が挿入されて第２モータ２１に接続されている。このため、第１アーム１１に対して基台８０の第１モータ１２側からケーブル７３を挿入するための開口を形成する必要がなく、第１モータ１２側から第１アーム１１を支持する部分の剛性を向上させることができる。さらに、第１モータ１２と反対側から第１アーム１１を支持する部分を利用して、筐体８１の内部から第１アーム１１の内部へケーブル７３を挿入することができる。

・ケーブル７３において、固定部材７３ｂと固定部材７３ｃとの間の可動部分７３ｕが、Ｕ字状に曲げられて第２モータ２１のケーシングの外周面に巻き付けられている。このため、第２モータ２１が第１アーム１１と共に基台８０に対して回転した際に、可動部分７３ｕを円滑に送り出したり戻したりすることができる。その結果、ケーブル７３の耐久性を向上させることができる。

・垂直方向において、ケーブルガイド５０が存在する範囲は、第３軸３０が垂直往復動する範囲に含まれている。このため、ケーブルガイド５０及びケーブル７４がワークエリア内に入ることを抑制することができる。さらに、基台８０が上側になるように水平多関節型ロボット１０が設置された場合も、同様の作用効果を奏することができる。

・ケーブルガイド５０は、第２端部５２から水平方向に延びる水平部５３を有している。このため、第２端部５２から垂直方向に延びてＵ字状に屈曲される構成と比較して、ケーブルガイド５０の垂直方向における範囲を狭くすることができる。ケーブルガイド５０は、不撓性で垂れ下がるおそれがないため、Ｕ字状に形成する必要がなく、垂直方向における存在範囲を狭くすることができる。

・ケーブルガイド５０において、第１端部５１が基台８０に水平回転自在に連結された部分にはベアリング５６が設けられ、第２端部５２が第２アーム２０に水平回転自在に連結された部分にはベアリング５７が設けられている。このため、ケーブルガイド５０に対する基台８０及び第２アーム２０の回転をそれぞれベアリング５６，５７により円滑にするとともに、ケーブルガイド５０を支持する部分の剛性をそれぞれ向上させることができる。

・筐体８１の内部から第１アーム１１の内部へ、第１モータ１２と反対側からケーブル７３が挿入されている部分は、シール部材１６によりシールされている。このため、筐体８１の内部から第１アーム１１の内部へケーブル７３を挿入する部分から、油等が漏れ出ることを抑制することができる。

・第１アーム１１の水平回転自在に支持された部分には、それぞれベアリング１４，１５が設けられている。このため、基台８０に対する第１アーム１１の回転をベアリング１４，１５により円滑にするとともに、第１アーム１１を支持する部分の剛性を向上させることができる。

・ケーブル７５，７６は、第３モータ３１，第４モータ４１に対して第３軸３０と反対側の位置で第２アーム２０に固定されて、第３モータ３１，第４モータ４１にそれぞれ接続されている。このため、第２カバー２８の内部において、第３モータ３１，第４モータ４１に対して第３軸３０と反対側の空間を、ケーブル７５，７６を配線するための空間として利用することができる。さらに、第３モータ３１，第４モータ４１の取り付け位置を調整するためのデッドスペースを、ケーブル７５，７６を配線するための空間として利用することができる。

・第３モータ３１が第１アーム１１に固定されている構成と比較して、第３モータ３１から第３軸３０へトルクを伝達する構成が簡潔になるため、第３モータ３１から第３軸３０へ高トルクを伝達することができる。

・第１カバー１８を通じて第２カバー２８の内部へケーブル７４を通す構成と比較して、アームの内部の構成を簡潔にすることができるとともに、メンテナンス性を向上させることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・ベアリング１４，１５，２６，５６，５７の少なくとも１つを省略して、支持部分が相対摺動することで回転自在に連結された構成を採用することもできる。

・ケーブル７４が軸線Ｃ１上で基台８０に固定された構成を採用することもできる。

・ケーブル７４が、第３モータ３１，第４モータ４１よりも第３軸側の位置で、第２アーム２０に固定された構成を採用することもできる。この場合も、ケーブル７４は、軸線Ｃ２から離れた位置で第２アーム２０に固定されている。このため、ケーブル７４が軸線Ｃ２上で第２アーム２０に固定された構成と比較して、第２アーム２０の回転に伴うケーブル７４のねじれを、ケーブル７４のより長い部分で緩和することができる。なお、ケーブル７４が軸線Ｃ２上で第２アーム２０に固定された構成を採用することもできる。

・筐体８１の水平部８１ｃの内部において、仕切部材９５よりもケーブル７４側の容積と、仕切部材９５よりもケーブル７３側の容積とが同等の構成を採用することもできる。

・上記実施形態では、仕切部材９５は、半円筒状（筒状）の垂直部９６と、扇形板状（板状）の水平部９７とを有していた。これに対して、水平部９７は、網状に形成されていたり、格子状に形成されていたりしてもよい。要するに、仕切部材９５により、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分が、ケーブル７３から離間させられていればよい。

・上記実施形態では、筐体８１の内部において、ケーブル７３及びケーブル７４は軸線Ｃ１を含む共通の所定平面に沿って配置されており、且つ軸線Ｃ１に対してケーブル７４はケーブル７３よりも離れていた。これに対して、軸線Ｃ１に対してケーブル７４及びケーブル７３が等距離に設置されており、ケーブル７４のうち固定部材７４ａよりも第３モータ３１側の部分が、ケーブル７３から離間させられている構成を採用することもできる。その場合、筐体８１の内部において、ケーブル７４の曲率と、ケーブル７３の曲率とが等しく設定されていてもよい。

・ケーブルガイド５０が、第２端部５２から垂直方向に延びてＵ字状に屈曲された構成を採用することもできる。また、垂直方向において、ケーブルガイド５０が存在する範囲が、第３軸３０が垂直往復動する範囲から一部はみ出していてもよい。

・シール部材１６を省略することもできる。

１０…水平多関節型ロボット、１１…第１アーム、１８…第１カバー、２０…第２アーム、２１…第２モータ（第２アーム駆動モータ）、２８…第２カバー、２９…導入開口、３０…第３軸、３１…第３モータ（第３軸駆動モータ）、５０…ケーブルガイド、５１…第１端部、５２…第２端部、７３…ケーブル（第２モータケーブル）、７３ａ…固定部材、７３ｂ…固定部材、７３ｕ…可動部分、７４…ケーブル（第３モータケーブル）、７４ａ…固定部材（第２固定部材）、７５…ケーブル（第３モータケーブル）、８０…基台、８１…筐体、８１ａ…本体部（第１部）、８１ｃ…水平部（第２部）、８３…導出開口、９５…仕切部材。

Claims (7)

1. 筐体を有する基台と、
   第１カバーを有し、第１軸線を中心として前記基台に水平回転自在に連結された第１アームと、
   第２カバーを有し、第２軸線を中心として前記第１アームに水平回転自在に連結された第２アームと、
   前記第２アームを水平回転駆動する第２アーム駆動モータと、
   第３軸線に沿って前記第２アームに垂直往復動自在に連結された第３軸と、
   前記第３軸を垂直往復動駆動する第３軸駆動モータと、
   を備える水平多関節型ロボットであって、
   前記第２アーム駆動モータは、前記第１アームにおいて前記第１軸線寄りの部分に固定されており、
   前記第３軸駆動モータは、前記第２アームに固定されており、
   前記筐体は、前記第１軸線の方向の両側から、前記第１アームにおける前記水平回転自在に接続された部分を覆う第１部及び第２部を有しており、
   前記筐体の前記第２部の内部から前記第１アームの内部へ第２モータケーブルが挿入されて前記第２アーム駆動モータに接続されており、
   前記筐体の前記第２部には、前記第１軸線上に導出開口が形成されており、
   前記第２カバーには、前記第２軸線上に導入開口が形成されており、
   前記筐体の前記第２部の内部から外部へ前記導出開口を通じて第３モータケーブルが導かれ、前記導入開口を通じて前記第２カバーの内部へ前記第３モータケーブルが挿入されて前記第３軸駆動モータに接続されており、
   前記筐体の内部において、前記第２モータケーブル及び前記第３モータケーブルは、それぞれ第１固定部材及び第２固定部材により前記基台に固定されており、
   前記第２モータケーブルのうち前記第１固定部材よりも前記第２アーム駆動モータ側の部分は、前記第３モータケーブルから離間して設置されており、
   前記第３モータケーブルのうち前記第２固定部材よりも前記第３軸駆動モータ側の部分は、前記第２モータケーブルから離間して設置されている水平多関節型ロボット。
2. 前記筐体の内部において、前記第３モータケーブルの曲率は、前記第２モータケーブルの曲率よりも小さく設定されている請求項１に記載の水平多関節型ロボット。
3. 前記第３モータケーブルのうち前記第２固定部材よりも前記第３軸駆動モータ側の部分は、前記筐体内を仕切る仕切部材により、前記第２モータケーブルから離間させられている請求項１又は２に記載の水平多関節型ロボット。
4. 前記筐体の前記第２部の内部において、前記仕切部材よりも前記第３モータケーブル側の容積は、前記仕切部材よりも前記第２モータケーブル側の容積よりも大きくなっている請求項３に記載の水平多関節型ロボット。
5. 前記第３モータケーブルは、前記筐体の内部において前記第１軸線から離れた位置で前記基台に固定されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の水平多関節型ロボット。
6. 前記導入開口を通じて前記第２カバーの内部へ導かれた前記第３モータケーブルは、前記第２軸線から離れた位置で前記第２アームに固定されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の水平多関節型ロボット。
7. 中空状で不撓性に形成され、第１端部が前記導出開口に対向し且つ前記第１軸線を中心として前記基台に対して水平回転自在に連結され、第２端部が前記導入開口に対向し且つ前記第２軸線を中心として前記第２アームに対して水平回転自在に連結されたケーブルガイドを備え、
   前記第３モータケーブルは、前記筐体の前記第２部の内部から前記導出開口を通じて前記ケーブルガイドの内部へ導かれ、前記導入開口を通じて前記第２カバーの内部へ導かれている請求項１〜６のいずれか１項に記載の水平多関節型ロボット。

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