JPH08281578A - 円筒座標型ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一の部品を多く使用して軸構造を共通化す
ることにより、コストの低減を図ること。 【構成】 垂直軸ユニット４と水平軸ユニット６は、互
いに同一の構成部品（例えば、スライドシャフト、ボー
ル螺子、ボール螺子ナット、回転力伝達手段等）を使用
することで、各々の軸構造が共通化されている。各軸ユ
ニット４、６を覆うカバー３３、５６は、約６０％が同
一形状に設けられており、カバー３３、５６を成形する
ための金型を６０％程度共用することができる。また、
旋回軸を駆動する駆動モータと垂直軸ユニット４に用い
られる駆動モータとを同型モータとし、水平軸ユニット
６に用いられる駆動モータと手首旋回軸に用いられる駆
動モータとを同型モータとしてモータの共通化を図って
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒座標型ロボットに
係わり、特に垂直軸ユニットおよび水平軸ユニットの軸
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の円筒座標型ロボットは、垂直軸ユ
ニットと水平軸ユニットの軸構造が異なり、それぞれの
駆動方向に適した構造となっている。また、垂直軸ユニ
ットと水平軸ユニットの内部配線（モータの動力線およ
び回転角センサの信号線）も各軸ユニットの構造に適し
た配線となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、垂直軸ユニ
ットと水平軸ユニットとの軸構造が異なることから、垂
直軸ユニットと水平軸ユニットとで同一の構成部品を使
用することが困難である。つまり、多くの部品を共通化
できないことから、部品の購入コストが高くなるという
問題があった。また、ロボットを天吊り使用する場合に
は、ロボットの外側で各軸ユニットを繋ぐケーブルが垂
れ下がって各軸ユニットの動作に干渉するのを防止する
ために、ケーブルを支持する部材を使用する必要があっ
た。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、そ
の目的は、円筒座標型ロボットにおいて、同一の部品を
多く使用して軸構造を共通化することにより、コストの
低減を図ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を採用した。請求項１では、
旋回軸を中心として旋回動作を行う垂直軸ユニットと、
この垂直軸ユニットに対してスライドブロックを介して
垂直方向および水平方向に直線動作を行う水平軸ユニッ
トとを備えた円筒座標型ロボットにおいて、前記垂直軸
ユニットと前記水平軸ユニットは、互いに同一の構成部
品を使用するとともに、その構成部品を各軸ユニット内
の同一箇所に配置することにより、各々の軸構造を共通
化したことを特徴とする。

【０００５】請求項２では、請求項１に記載した円筒座
標型ロボットにおいて、前記同一の構成部品は、前記ス
ライドブロックを摺動自在に案内するガイドシャフト、
このガイドシャフトの端部を支持する支持部材、前記駆
動モータの回転運動を直線運動に変換する変換手段を少
なくとも含むことを特徴とする。

【０００６】請求項３では、請求項２に記載した円筒座
標型ロボットにおいて、前記水平軸ユニットの一端部で
回転自在に設けられた手首旋回軸を有し、この手首旋回
軸に用いられる駆動モータと前記水平軸ユニットに用い
られる前記駆動モータとを同型モータとし、前記旋回軸
を回転駆動する駆動モータと前記垂直軸ユニットに用い
られる前記駆動モータとを同型モータとしたことを特徴
とする。

【０００７】請求項４では、請求項３に記載した円筒座
標型ロボットにおいて、前記垂直軸ユニットと前記水平
軸ユニットは、前記垂直軸ユニットと前記水平軸ユニッ
トとの間で配線されるケーブルの取出口が、前記垂直軸
ユニットの外周を覆うカバーと前記水平軸ユニットの外
周を覆うカバーとで同一位置に設けられていることを特
徴とする。

【０００８】請求項５では、請求項４に記載した円筒座
標型ロボットにおいて、前記水平軸ユニットは、前記取
出口が形成された前記カバーの壁面と反対側の壁面に前
記取出口を設けることができるように内部配線されてい
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用および発明の効果】

（請求項１および２）垂直軸ユニットと水平軸ユニット
は、同一の構成部品を各軸ユニット内で同一箇所に配置
して軸構造を共通化したことにより、部品の購入コスト
を低減できるとともに、組立性および保全性の向上を図
ることもできる。その同一の構成部品としては、スライ
ドブロックを摺動自在に案内するガイドシャフト、この
ガイドシャフトの端部を支持する支持部材、駆動モータ
の回転運動を直線運動に変換する変換手段等である。

【００１０】（請求項３）垂直軸ユニットと水平軸ユニ
ットとの各構成部品の共通化のみならず、手首旋回軸に
用いられる駆動モータと水平軸ユニットに用いられる駆
動モータとを同型モータとし、旋回軸を回転駆動する駆
動モータと垂直軸ユニットに用いられる駆動モータとを
同型モータとして共通化することにより、コストダウン
を図ることができる。また、メンテナンスを行う上でも
有利である。

【００１１】（請求項４）軸構造を共通化した上で、垂
直軸ユニットと水平軸ユニットとでケーブルの取出口を
同一位置に設けたことにより、カバーの共通化を図るこ
ともできる。但し、水平軸ユニットは、その一端部に手
首旋回軸が設けられるため、手首旋回軸を含む全体のカ
バー形状は垂直軸ユニットと同一ではないが、手首旋回
軸を除く大部分でカバー形状を同一とすることができ
る。これにより、カバーを成形するための金型を大部分
共用することができるため、経済的である。

【００１２】（請求項５）水平軸ユニットの内部配線
（カバー内部の配線）を、ケーブルの取出口が設けられ
たカバー壁面と反対側の壁面からも取り出すことができ
るように配線することにより、ロボットを天吊り使用し
た場合には、その反対側のカバー壁面に取出口を設けて
ケーブルを配線することができる。即ち、ロボットを天
吊り使用しても、通常に使用する場合と同様にケーブル
を配線することができる。これにより、ロボットを天吊
り使用する場合に生じるケーブルの垂れ下がりを無くす
ことができるため、従来使用していたケーブルを支持す
るための部材を用いる必要がない。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の円筒座標型ロボットの一実施
例を図面に基づいて説明する。本実施例のロボット１
は、図１（ロボット１の全体斜視図）および図２（ロボ
ット１の内部構造を示す全体図）に示すように、基台２
に対して回転自在に支持された旋回軸３（図２参照）、
この旋回軸３に連結手段（後述する）を介して連結され
た垂直軸ユニット４、この垂直軸ユニット４にスライド
ブロック５（図２参照）を介して組付けられた水平軸ユ
ニット６、および水平軸ユニット６の片端（図２の右
端）に組付けられた手首旋回軸７の４軸から構成され
て、各軸毎にそれぞれ駆動モータ８〜１１（図２〜図５
参照）を備える小型円筒座標型ロボットである。

【００１４】基台２は、ロボット全体の基礎を成すもの
で、基台ベース１２と基台ハウジング１３とを有する。
基台ベース１２は、内部に駆動モータ８を収容して、外
周が基台カバー１４により覆われている。基台ベース１
２の底面１２ａには、図９に示すように、ロボットの設
置面Ｇ（図８参照）に対してロボット１を支持するため
の小突起１２ｂが３か所、基台ベース１２と一体に設け
られている。即ち、本ロボット１は、設置面Ｇに対して
各小突起１２ｂの３点で支持する構造であり、基台ベー
ス１２の底面全体が設置面Ｇに密着する必要はない。

【００１５】駆動モータ８は、その上端部で、基台ベー
ス１２と基台ハウジング１３との間に挟持される円環状
のプレート１５にボルト１６により固定されている。な
お、駆動モータ８は、例えば容量６０ｗの低出力モータ
を使用している。基台カバー１４には、各駆動モータ８
〜１１に電力を供給するための動力線（図示しない）を
接続するコネクタ１７、各駆動モータ８〜１１の回転角
度を検出するエンコーダ（図示しない）の信号線（図示
しない）を接続するコネクタ１８、および基台２と垂直
軸ユニット４との間に配線される自立型ケーブル１９
（図１参照）を通すグロメット２０等が設けられてい
る。なお、ケーブル１９は、駆動モータ９、駆動モータ
１０、および駆動モータ１１への配線を１本化したもの
である。

【００１６】基台ハウジング１３は、プレート１５上に
配置されて、駆動モータ８の出力軸８ａと同軸上に減速
機２１を保持するとともに、ベアリング２２を介して旋
回軸３を回転自在に支持している。減速機２１は、駆動
モータ８の回転速度を減速（例えば１／１００）して旋
回軸３に伝達するもので、駆動モータ８と旋回軸３との
間に配されて、ボルト２３により基台ハウジング１３に
固定されている。ベアリング２２は、基台ハウジング１
３の上端面に固定される押さえプレート２４により保持
されて、垂直軸ユニット４のプレート２５に設けられる
嵌合部２６（図６および図７参照）を介して、旋回軸３
のシャフト部３ｂに締結されるナット２７の締め付け量
によりスラスト方向の与圧調整が行われている。

【００１７】旋回軸３は、減速機２１の出力軸（図示し
ない）に連結されてベアリング２２に回転自在に支持さ
れた軸部３ａと、この軸部３ａより小径で軸部３ａの上
方へ延びるシャフト部３ｂとから成り、このシャフト部
３ｂが基台ハウジング１３より上方へ突出している。上
記の押さえプレート２４、基台ハウジング１３、および
プレート１５は、押さえプレート２４の上方側からボル
ト２８を挿入して、そのボルト２８の先端部に設けられ
た螺子部を基台ベース１２に締結することにより、全体
が基台ベース１２に対して固定される。

【００１８】垂直軸ユニット４は、基台２に対して直立
した姿勢で組付けられて、旋回軸３と一体に回転して旋
回動作を行う。この垂直軸ユニット４は、両端部がそれ
ぞれプレート２５、２９に支持されて平行に配された２
本のスライドシャフト３０と１本のボール螺子３１、こ
のボール螺子３１に螺着するボール螺子ナット３２、回
転力伝達手段（下述する）を介してボール螺子３１を回
転駆動する駆動モータ９（図３および図４参照）等より
構成されて、樹脂成形されたカバー３３（図１参照）に
より全体が覆われている。

【００１９】２本のスライドシャフト３０は、それぞれ
両端部に螺子部（図示しない）が設けられており、プレ
ート２５およびプレート２９の外側から各螺子部にナッ
ト３４、３５を締結することにより、各スライドシャフ
ト３０の両端部が各プレート２５、２９に固定されてい
る。ボール螺子３１は、２本のスライドシャフト３０の
中央に位置し、下端部がベアリング（図示しない）を介
してプレート２５に回転自在に支持されて、上端部がベ
アリング３６（図３および図４参照）を介してプレート
２９に回転自在に支持されている。

【００２０】ボール螺子ナット３２は、スライドブロッ
ク５に固定されており、ボール螺子３１が駆動モータ９
の回転力を受けて回転することにより、スライドブロッ
ク５と一体にボール螺子３１の軸上を上下方向に移動す
る。駆動モータ９は、図５および図６に示すように、プ
レート２９の下側に配置されて、４本のボルト３７（図
５参照）によりプレート２９に固定されている。なお、
この駆動モータ９は、旋回軸３の駆動モータ８と同型モ
ータであり、例えば６０ｗの容量を有する。

【００２１】回転力伝達手段は、図３および図４に示す
ように、プレート２９の上部で駆動モータ９の回転軸９
ａに固定されたプーリ３８、同じくプレート２９の上部
でボール螺子３１の上端部に固定されたプーリ３９、お
よびプーリ３８とプーリ３９とを駆動連結するベルト４
０から構成される。

【００２２】カバー３３の側面下部には、図８に示すよ
うに、基台２との間に配線されるケーブル１９を通すグ
ロメット４１が設けられて、カバー３３の側面略中央部
には、垂直軸ユニット４から水平軸ユニット６へ配線さ
れる自立型ケーブル４２を通すグロメット４３が設けら
れている。なお、ケーブル４２は、駆動モータ１０およ
び駆動モータ１１への配線を１本化したものである。

【００２３】カバー３３の内部では、図１０に示すよう
に、ケーブル１９から分岐した一方の内部配線１９ａ
が、カバー３３内部に配設されたステー４４にクランプ
４５等で固定されて駆動モータ９に接続されている。ス
テー４４は、カバー３３の内部を上下方向に延びて、そ
の両端部がプレート２５およびプレート２９に固定さ
れ、各プレート２５、２９とともに剛性体を構成してい
る。また、ケーブル１９から分岐した他方の配線１９ｂ
は、グロメット４３を通ってケーブル４２として水平軸
ユニット６へ配線されている。

【００２４】ここで、上述の連結手段について図６およ
び図７を参照して説明する。なお、図６は連結手段の分
解斜視図、図７は嵌合部の断面図である。連結手段は、
旋回軸３のシャフト部３ｂ、垂直軸ユニット４のプレー
ト２５に設けられた嵌合部２６、シャフト部３ｂと嵌合
部２６とを回り止め締結する押さえ板４６と２本のボル
ト４７から構成される。シャフト部３ｂの外周面には、
図６に示すように、押さえ板４６との間で伝達トルクを
受ける平坦な加工面４８が設けられている。なお、加工
面４８の大きさは、シャフト部３ｂ（即ち旋回軸３）を
構成する材料（例えば鋼鉄）の強度特性および伝達トル
クに応じて必要面積が設定される。

【００２５】嵌合部２６は、プレート２５の側方へ突出
した位置で、シャフト部３ｂの外周に嵌合する円筒状に
設けられている。また、嵌合部２６には、シャフト部３
ｂの外周に嵌合した状態で、シャフト部３ｂの加工面４
８を露出する切欠き部４９が設けられている。但し、切
欠き部４９は、図７に示すように、周方向の両端面４９
ａがシャフト部３ｂの加工面４８より前方へ出ないよう
に、加工面４８に対して若干下がった位置まで切り込ま
れている。また、切欠き部４９の両端面４９ａには、そ
れぞれボルト４７を締め付けるための螺子孔４９ｂ（図
６参照）が設けられている。

【００２６】押さえ板４６は、その横幅寸法（図７に左
右方向の長さ）がシャフト部３ｂの直径より大きく設け
られて、その両端部にそれぞれボルト４７を通す貫通孔
４６ａが開けられている。ボルト４７は、押さえ板４６
をシャフト部３ｂの加工面４８に押し当てた状態で、押
さえ板４６の貫通孔４６ａより挿通して、切欠き部４９
の両端面に設けられた螺子孔４９ｂに締め付けられる。
この時、切欠き部４９の両端面４９ａよりシャフト部３
ｂの加工面４８の方が前方へ若干出ているため、図７に
示すように、押さえ板４６と切欠き部４９の両端面４９
ａとの間に若干の隙間Ｓが形成される。これにより、２
本のボルト４７を締め付けた時に、その締結力が切欠き
部４９の両端面４９ａに掛かることなく、シャフト部３
ｂの加工面４８で受けることができる。

【００２７】スライドブロック５は、垂直軸ユニット４
の２本のスライドシャフト３０に対して、それぞれ上下
スライド軸受（図示しない）を介して摺動自在に組付け
られるとともに、後述する水平軸ユニット６の２本のス
ライドシャフト５０に対しても、それぞれ左右スライド
軸受５１を介して摺動自在に組付けられている。

【００２８】水平軸ユニット６は、スライドブロック５
を介して垂直軸ユニット４に組付けられて、その垂直軸
ユニット４に対してスライドブロック５と一体に上下方
向に直線動作を行うとともに、スライドブロック５に対
して（即ち垂直軸ユニット４に対して）左右方向に直線
動作を行う。この水平軸ユニット６は、両端部がそれぞ
れプレート５２、５３に支持されて平行に配された２本
のスライドシャフト５０と１本のボール螺子５４、この
ボール螺子５４に螺着するボール螺子ナット５５、回転
力伝達手段（下述する）を介してボール螺子５４を回転
駆動する駆動モータ１０（図３および図５参照）等より
構成されて、樹脂成形されたカバー５６（図１参照）に
より全体（手首旋回軸７の駆動モータ１１も含む）が覆
われている。

【００２９】２本のスライドシャフト５０は、それぞれ
両端部に螺子部（図示しない）が形成されており、プレ
ート５２およびプレート５３の外側から各螺子部にナッ
ト５７、５８を締結することにより、各スライドシャフ
ト５０の両端部が各プレート５２、５３に固定されてい
る。ボール螺子５４は、２本のスライドシャフト５０の
中央に位置し、一方の端部（図２の右側端部）がベアリ
ング５９を介してプレート５２に回転自在に支持され
て、他方の端部がベアリング６０を介してプレート５３
に回転自在に支持されている。

【００３０】ボール螺子ナット５５は、スライドブロッ
ク５に固定されており、ボール螺子５４が駆動モータ１
０の回転力を受けて回転すると、ボール螺子５４の軸上
を移動する。但し、ボール螺子ナット５５は、スライド
ブロック５に固定されて水平方向の移動が規制されてい
るため、実際には、ボール螺子ナット５５に対してボー
ル螺子５４（即ち、水平軸ユニット６全体）が水平方向
に移動することになる。

【００３１】駆動モータ１０は、図５に示すように、プ
レート５３の片側（手首旋回軸７側）に配置されて、４
本のボルト６１（図４参照）によりプレート５３に固定
されている。なお、この駆動モータ１０の容量は、例え
ば４０ｗである。回転力伝達手段は、図４および図５に
示すように、プレート５３の外側で駆動モータ１０の回
転軸１０ａに固定されたプーリ６２、同じくプレート５
３の外側でボール螺子５４の端部に固定されたプーリ６
３、およびプーリ６２とプーリ６３とを駆動連結するベ
ルト６４から構成される。

【００３２】カバー５６の上面略中央部には、図１に示
すように、垂直軸ユニット４との間に配線されるケーブ
ル４２を通すグロメット６５が設けられている。カバー
５６の内部では、図１１に示すように、ケーブル４２か
ら左右に分岐した一方の内部配線４２ａと他方の内部配
線４２ｂが、カバー５６内部に配設されたステー６６に
それぞれクランプ６７等で固定されて、一方の内部配線
４２ａは駆動モータ１０に接続されて、他方の内部配線
４２ｂは駆動モータ１１に接続されている。ステー６６
は、カバー５６の内部を左右方向に延びて、その両端部
がプレート５２およびプレート５３に固定され、各プレ
ート５２、５３とともに剛性体を構成している。

【００３３】手首旋回軸７は、図３に示すように、水平
軸ユニット６のプレート５２にベアリング６８を介して
回転自在に支持されて、先端（図３の下端）にはチャッ
ク（図示しない）を取り付けるためのチャック取付部７
ａが設けられている。この手首旋回軸７は、上端部にギ
ヤ６９が一体に設けられており、駆動モータ１１の回転
軸１１ａに取り付けられたギヤ７０と噛み合うように配
置されている。駆動モータ１１は、プレート５２に固定
されたプレート７１にボルト７２（図５参照）の締め付
けによって固定されている。なお、この駆動モータ１１
は、水平軸ユニット６の駆動モータ１０と同型モータで
あり、例えば４０ｗの容量を有する。

【００３４】続いて、本実施例の作動について説明す
る。駆動モータ８が回転すると、その回転速度が減速機
２１で減速されて旋回軸３が低速回転する。この旋回軸
３の回転により、旋回軸３に連結手段を介して連結され
た垂直軸ユニット４が旋回中心Ａ（図８参照）の回りを
旋回する。垂直軸ユニット４は、駆動モータ９が回転す
ることにより、その回転力がプーリ３８、ベルト４０、
プーリ３９と伝達されてボール螺子３１が回転する。こ
れにより、ボール螺子３１に螺着するボール螺子ナット
３２がスライドブロック５と一体にボール螺子３１の軸
上を上下移動して、スライドブロック５に支持された水
平軸ユニット６が垂直軸ユニット４に対して上下方向に
作動する。

【００３５】水平軸ユニット６は、駆動モータ１０が回
転することにより、駆動モータ１０の回転力がプーリ６
２、ベルト６４、プーリ６３と伝達されてボール螺子５
４が回転する。このボール螺子５４に螺着するボール螺
子ナット５５がスライドブロック５に固定されているこ
とから、水平軸ユニット６全体が垂直軸ユニット４に対
して水平方向に作動する。また、水平軸ユニット６のプ
レート５２に固定された駆動モータ１１が回転すると、
その回転力がギヤ７０に噛み合うギヤ６９に伝達され
て、手首旋回軸７が回転する。

【００３６】次に、本ロボット１の構造上の特徴につい
て説明する。垂直軸ユニット４と水平軸ユニット６は、
互いの軸構成の共通化を図るために、駆動モータ９、１
０以外の主な構成部品を共通化している。具体的には、
ボール螺子３１と５４、ボール螺子ナット３２と５５、
２本のスライドシャフト３０と５０、プレート２９と５
３、回転力伝達手段（プーリ３８、ベルト４０、プーリ
３９とプーリ６２、ベルト６４、プーリ６３）、ベアリ
ング３６と６０、およびステー４４と６６等は互いに同
一部品を使用している。

【００３７】また、各軸構成の共通化によって、カバー
形状の共通化が図られている。但し、水平軸ユニット６
のカバー５６は、手首旋回軸７の駆動モータ１１を一体
的に覆っているため、カバー形状の全てが同一というわ
けではなく、駆動モータ１１を覆っている部分を除いて
同一形状となっている。さらに、上述したように、駆動
モータ８と駆動モータ９、および駆動モータ１０と駆動
モータ１１を各々同型モータとしている。

【００３８】基台２に対して各軸ユニット４、６の良好
な重量バランスを確保する上で、以下の特徴を有する。
垂直軸ユニット４と水平軸ユニット６は、図１２および
図１３に示すように、旋回軸３の軸心（即ち旋回中心
Ａ）と手首旋回軸７の軸心Ｂとを結ぶ直線Ｃに対して、
互いに反対側にオフセット配置されている。具体的に
は、前記の直線Ｃに対する垂直軸ユニット４のオフセッ
ト量と水平軸ユニット６のオフセット量とが同じであ
る。水平軸ユニット６においては、水平軸ユニット６の
片端に手首旋回軸７の駆動モータ１１が設けられている
ことから、水平軸ユニット６の駆動モータ１０を、手首
旋回軸７の駆動モータ１１が取り付けられたプレート５
２と反対側のプレート５３に固定している（図５参
照）。

【００３９】一方、ロボット１の配線については、駆動
モータ９、駆動モータ１０、および駆動モータ１１への
配線を１本化して基台２から垂直軸ユニット４へケーブ
ル１９として配線し、垂直軸ユニット４の内部で駆動モ
ータ９へ分岐配線した後、残りの配線、即ち駆動モータ
１０および駆動モータ１１への配線を１本化して垂直軸
ユニット４から水平軸ユニット６へケーブル４２として
配線している。また、水平軸ユニット６の内部では、カ
バー５６の上面略中央部から引き込まれた後、左右方向
に分岐して、一方の内部配線４２ａを駆動モータ１０
へ、他方の内部配線４２ｂを駆動モータ１１へそれぞれ
接続している。

【００４０】また、ケーブル１９、４２は、各軸ユニッ
ト４、６を直線Ｃに対して互いに反対側へオフセット配
置したことにより、基台２、垂直軸ユニット４、および
水平軸ユニット６に対して次のように接続されている。
基台２と垂直軸ユニット４との間に配線されるケーブル
１９は、図１４に示すように、垂直軸ユニット４への接
続位置（グロメット４１の位置）と基台２への接続位置
（グロメット２０の位置）が、垂直軸ユニット４の旋回
中心Ａから互いに反対側へオフセットして配線されてい
る。一方、ケーブル４２は、図１２および図１４に示す
ように、垂直軸ユニット４との接続位置（グロメット４
３の位置）がカバー３３の上下方向略中央部に設けられ
て、水平軸ユニット６との接続位置（グロメット６５の
位置）がカバー５６の左右方向略中央部に設けられてい
る。

【００４１】（本実施例の効果） 本実施例のロボット１は、旋回軸３と垂直軸ユニット
４とを連結する連結手段、即ち回転駆動構造が、旋回軸
３のシャフト部３ｂに設けた加工面４８に押さえ板４６
を押し当てて、その押さえ板４６をシャフト部３ｂの外
周に嵌合する嵌合部２６にボルト４７で固定する構造で
ある。この構造によれば、旋回軸３の伝達トルクに対し
て加工面４８と押さえ板４６との間で十分な面圧が得ら
れるため、シャフト部３ｂ（即ち旋回軸３）に対して嵌
合部２６（即ち垂直軸ユニット４）を確実に回り止め締
結することができる。

【００４２】また、この回転駆動構造では、嵌合部２６
自体にシャフト部３ｂの加工面４８に対する押さえ面を
形成する必要がなく、嵌合部２６と別体の押さえ板４６
をボルト４７で嵌合部２６に固定すれば良い。即ち、寸
法精度の高い部品同士を組み合わせる必要がないため、
従来のキー止めによる締結方法と比較して、精度の高い
加工が要求されることはなく、組立時における現物合わ
せ加工も不要である。これにより、部品加工や組付け工
程における大幅な工数の低減が可能となり、その結果、
コストの低減を図ることができる。

【００４３】さらに、垂直軸ユニット４のプレート２５
に設けられた嵌合部２６は、旋回中心Ａに対してオフセ
ットした垂直軸ユニット４と反対側に切欠き部４９を設
けている（図３および図４参照）。このため、押さえ板
４６をボルト４７で固定する際の作業性が良く、万一、
ロボット１に外力が加わって押さえ板４６の締結に緩み
が生じた場合でも、ロボット１を分解することなくボル
ト４７の締め付けにて容易に修復することができる。

【００４４】垂直軸ユニット４と水平軸ユニット６
は、各々同一の部品を使用して軸構造を共通化している
ことから、水平軸ユニット６のカバー形状のうち約６０
％を垂直軸ユニット４のカバー形状と同一にすることが
できる。その結果、カバー５６を樹脂成形するための金
型の６０％をカバー３３と共用することが可能となるこ
とから、金型の費用を低減できる。また、多くの同一部
品を使用することにより、部品の購入コストを下げるこ
ともできる。

【００４５】一方、駆動モータ８と駆動モータ９、およ
び駆動モータ１０と駆動モータ１１をそれぞれ同型モー
タとして共通化を図ったことにより、メンテナンスにお
いて有利であるとともに、２種類のモータを用意するだ
けで万一の不具合が発生した時にも対応できる。このよ
うに、同一の部品を多く使用して軸構成の共通化を図っ
たことにより、コストを大幅に低減することができる。

【００４６】また、水平軸ユニット６では、垂直軸ユニ
ット４から配線されたケーブル４２がカバー５６の略中
央部に設けられたグロメット６５を通して引き込まれて
おり、カバー５６の内部で左右対称に分岐して配線され
ている。これにより、ロボット１を天吊り使用する場合
には、図１５に示すように、ケーブル４２の取入口（グ
ロメット６５）をカバー５６の反対側に設けて、ケーブ
ル４２をカバー５６の上面からカバー５６内部へ引き込
むことができる。このため、ロボット１を天吊り使用す
る場合に、ケーブル４２が下方へ垂れ下がることがない
ため、ケーブル４２の垂れ下がりを防止するためのステ
ー等の部品を使用する必要がない。

【００４７】同一の部品を多く使用して軸構成を共通
化した垂直軸ユニット４と水平軸ユニット６とを基台２
に対してバランス良く配置している。つまり、垂直軸ユ
ニット４と水平軸ユニット６とが、旋回軸３の軸心Ａと
手首旋回軸７の軸心Ｂとを結ぶ直線Ｃに対して互いに反
対側へオフセット配置されているため、左右の重量バラ
ンスが良い。また、水平軸ユニット６では、駆動モータ
１０が手首旋回軸７の駆動モータ１１と反対側に取り付
けられているため、水平方向の重量アンバランスが小さ
くなる。

【００４８】さらに、基台２および垂直軸ユニット４に
対するケーブル１９の取付け位置をオフセットしたこと
により、垂直軸ユニット４が旋回した時に、その旋回角
度の両端でケーブル１９の曲げによる最大反力を最も小
さくできる。また、ケーブル４２は、垂直軸ユニット４
および水平軸ユニット６に対して、それぞれカバー３
３、５６の略中央部に取り付けているため、水平軸ユニ
ット６の水平方向および垂直方向のスライド両端におい
ても旋回中心Ａに近づけることができる。これにより、
水平軸ユニット６のスライド両端で、ケーブル４２の曲
げによる反力を小さくできることから、その反力による
旋回中心Ａからのモーメント力が小さくなる。

【００４９】これらの結果、旋回軸３を支持するベアリ
ング２２やスライドブロック５内の上下スライド軸受お
よび左右スライド軸受５１にかかる静的、動的モーメン
トを小さくできるため、ベアリング２２、上下スライド
軸受、および左右スライド軸受５１を低剛性、低負荷で
軽量なものを使用できる。これにより、ロボットの全体
構造を軽量でコンパクト化することができるため、低出
力の駆動モータ８〜１１でも高速な動作が可能となる。

【００５０】また、駆動モータ９、駆動モータ１０、お
よび駆動モータ１１への配線を１本化してケーブル１９
として配線し、さらに駆動モータ１０および駆動モータ
１１への配線を１本化してケーブル４２として配線して
いることから、ロボット全体の配線スペースを小さくす
ることができる。これにより、その配線スペースを含め
たロボット全体の大きさを小型化できるとともに、設置
スペースを小さくすることも可能である。また、上記の
ように配線したケーブル４２は、必要最小限の長さを設
定できるため、水平軸ユニット６がスライド上端にある
時でも、ケーブル４２を含めたロボット１の全高を抑え
ることができる。

【００５１】各軸ユニット４、６の内部配線をそれぞ
れカバー３３、５６の内部に設けたステー４４、６６に
固定したことにより、ロボット動作時に内部配線が動く
のを防止して、配線のこすれや断線等を防ぐことができ
る。また、ステー４４、６６は、それぞれ両端部をプレ
ート２５、２９およびプレート５２、５３に固定して、
プレート２５、２９およびプレート５２、５３とともに
剛性体を構成しているため、ロボット動作時の剛性を向
上させることができる。

【００５２】低出力の駆動モータ８〜１１を使用した
軽量でコンパクトな小型円筒座標型ロボット１であるた
め、例えば、図１６に示すように、ロボット１の作動を
制御するコントローラ７３、およびコントローラ７３を
介してロボット１の動作を指示するペンダント７４を設
けて、コントローラ７３に接続されたコンセント７５を
一般の家庭用１００Ｖ電源に差し込んで使用することも
可能である。なお、この場合、駆動モータ８〜１１の容
量が最大６０ｗで構成されているため、安全柵等の安全
手段を講ずる必要はない。

【００５３】上記のように、ロボット１の動力原とし
て一般の家庭用１００Ｖ電源を使用できることから、ロ
ボット１の設置場所が特定されることはない。つまり、
ロボット１の設置スペースを確保できる所であれば、ど
こでも設置可能である。また、本実施例では、基台ベー
ス１２の底面１２ａに小突起１２ｂを３か所設けて、設
置面Ｇに対して３点で支持する構造であるため、設置面
Ｇの平面度に左右されることなく、安定して設置でき
る。

【００５４】（変形例）本実施例の連結手段は、シャフ
ト部３ｂの外周面に平坦な加工面４８を設けているが、
この加工面４８は一面である必要はなく、シャフト部３
ｂの径方向で反対側（つまり、径方向の両側）にも加工
面４８を設けることができる。なお、嵌合部２６には各
加工面４８に対応して切欠き部４９が２か所設けられる
ことは言うまでもなく、各切欠き部４９を通って各加工
面４８に押し当てられた押さえ板４６がそれぞれボルト
４７により固定される。この場合、上述の実施例と比較
して加工面４８の面積を拡大できるため、より確実な回
り止め締結を行うことが可能である。

【００５５】押さえ板４６を嵌合部２６に固定するボル
ト４７の代わりに、嵌合部２６への締結力を調整可能な
固定部材を用いて、連結手段に過大な力が作用した時に
は、シャフト部３ｂと嵌合部２６との相対回転を許容で
きるように締結力を設定することで、連結手段に加わる
過大な力を直接受けることなく、シャフト部３ｂと嵌合
部２６との相対回転によって逃がすことができる。

【００５６】本実施例では、旋回軸３にシャフト部３ｂ
を設けて、垂直軸ユニット４のプレート２５に嵌合部２
６を設けているが、シャフト部３ｂと嵌合部２６との関
係が逆でも良い。即ち、旋回軸３に嵌合部２６を設け
て、プレート２５にシャフト部３ｂを設けて連結手段を
構成することもできる。

【００５７】垂直軸ユニット４および水平軸ユニット６
では、それぞれ駆動モータ９および駆動モータ１０の回
転をベルト駆動によってボール螺子３１、５４に伝達し
ているが、駆動モータ９および駆動モータ１０をそれぞ
れボール螺子３１、５４の軸心上に配置して、カップリ
ング等によって回転力の伝達を行う構造でも良い。ま
た、垂直軸ユニット４および水平軸ユニット６は、それ
ぞれ上下スライド軸受および左右スライド軸受５１に支
持された２本のスライドシャフト３０、５０をガイドと
して直線動作を行う構造であるが、ＬＭガイド（リニア
モーションガイド）によって直線動作のガイドを受ける
構造でも良い。

【００５８】本実施例では、ボール螺子３１、５４とボ
ール螺子ナット３２、５５の組み合わせによって駆動モ
ータ９、１０の回転を直線動作に変換しているが、タイ
ミングベルトとプーリを用いて駆動モータ９、１０の回
転を直線動作に変換する構造でも良い。

【００５９】本実施例のロボット１は、基台ベース１２
の底面１２ａに小突起１２ｂを３か所設けて、設置面Ｇ
に対して３点で支持する構造であるが、必ずしも小突起
１２ｂを基台ベース１２と一体で設ける必要はなく、図
１７に示すように、基台ベース１２の底面１２ａを平坦
面として、その底面１２ａと設置面Ｇとの間にワッシャ
７６を介在させても良い。この場合、設置面Ｇの平面度
に応じて各ワッシャ７６の高さを適宜調整することもで
きる。なお、本実施例では、ロボット１を３点で支持す
る具体例を示したが、設置面Ｇが平坦であれば、基台ベ
ース１２の底面１２ａ全体で支持する構造（つまり、小
突起１２ｂやワッシャ７６を使用しない）でも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロボットの全体形状を示す斜視図である。

【図２】ロボットの内部構造を示す全体断面図である。

【図３】図４の右方向から見たロボット全体図である。

【図４】図４の左方向から見たロボット全体図である。

【図５】図４の上方向から見たロボット全体図である。

【図６】ロボットの連結手段を示す分解斜視図である。

【図７】嵌合部の断面図である。

【図８】ロボットの外観を示す正面図である。

【図９】基台ベースの底面を示す平面図である。

【図１０】垂直軸ユニットの内部構造を示すロボット全
体図である。

【図１１】水平軸ユニットの内部構造を示すロボット全
体図である。

【図１２】垂直軸ユニットと水平軸ユニットとの配置関
係を示す上面図である。

【図１３】垂直軸ユニットと水平軸ユニットとの配置関
係を示す側面図である。

【図１４】ケーブルの配線方法を説明するロボット側面
図である。

【図１５】ロボットの天吊り使用した状態を示す全体図
である。

【図１６】家庭用電源を使用する場合のロボット全体図
である。

【図１７】設置面に対するロボットの支持構造（変形
例）を示す図である。

【符号の説明】

１ 小型円筒座標型ロボット ３ 旋回軸 ４ 垂直軸ユニット ５ スライドブロック ６ 水平軸ユニット ７ 手首旋回軸 ８ 駆動モータ（旋回軸） ９ 駆動モータ（垂直軸ユニット） １０ 駆動モータ（水平軸ユニット） １１ 駆動モータ（手首旋回軸） ２９ プレート（支持部材） ３０ スライドシャフト（ガイドシャフト） ３１ ボール螺子（変換手段） ３２ ボール螺子ナット（変換手段） ３３ 垂直軸ユニットのカバー ３８ プーリ（変換手段／垂直軸ユニット） ３９ プーリ（変換手段／垂直軸ユニット） ４０ ベルト（変換手段／垂直軸ユニット） ４２ ケーブル ５０ スライドシャフト（ガイドシャフト） ５３ プレート（支持部材） ５４ ボール螺子（変換手段） ５５ ボール螺子ナット（変換手段） ５６ 水平軸ユニットのカバー ６２ プーリ（変換手段／水平軸ユニット） ６３ プーリ（変換手段／水平軸ユニット） ６４ ベルト（変換手段／水平軸ユニット）

フロントページの続き (72)発明者 新矢 憲司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 坂野 和稔 愛知県常滑市久米字御林200番地 大信精 機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】旋回軸を中心として旋回動作を行う垂直軸
   ユニットと、 この垂直軸ユニットに対してスライドブロックを介して
   垂直方向および水平方向に直線動作を行う水平軸ユニッ
   トとを備えた円筒座標型ロボットにおいて、 前記垂直軸ユニットと前記水平軸ユニットは、互いに同
   一の構成部品を使用するとともに、その構成部品を各軸
   ユニット内の同一箇所に配置することにより、各々の軸
   構造を共通化したことを特徴とする円筒座標型ロボッ
   ト。
2. 【請求項２】請求項１に記載した円筒座標型ロボットに
   おいて、 前記同一の構成部品は、前記スライドブロックを摺動自
   在に案内するガイドシャフト、このガイドシャフトの端
   部を支持する支持部材、前記駆動モータの回転運動を直
   線運動に変換する変換手段を少なくとも含むことを特徴
   とする円筒座標型ロボット。
3. 【請求項３】請求項２に記載した円筒座標型ロボットに
   おいて、 前記水平軸ユニットの一端部で回転自在に設けられた手
   首旋回軸を有し、 この手首旋回軸に用いられる駆動モータと前記水平軸ユ
   ニットに用いられる前記駆動モータとを同型モータと
   し、前記旋回軸を回転駆動する駆動モータと前記垂直軸
   ユニットに用いられる前記駆動モータとを同型モータと
   したことを特徴とする円筒座標型ロボット。
4. 【請求項４】請求項３に記載した円筒座標型ロボットに
   おいて、 前記垂直軸ユニットと前記水平軸ユニットは、前記垂直
   軸ユニットと前記水平軸ユニットとの間で配線されるケ
   ーブルの取出口が、前記垂直軸ユニットの外周を覆うカ
   バーと前記水平軸ユニットの外周を覆うカバーとで同一
   位置に設けられていることを特徴とする円筒座標型ロボ
   ット。
5. 【請求項５】請求項４に記載した円筒座標型ロボットに
   おいて、 前記水平軸ユニットは、前記取出口が形成された前記カ
   バーの壁面と反対側の壁面に前記取出口を設けることが
   できるように内部配線されていることを特徴とする円筒
   座標型ロボット。