JPWO2007034539A1 - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

ロボットアーム３をベース側アーム構成部材１１、中間アーム構成部材１２及び先端側アーム構成部材１３で構成する。中間アーム構成部材１２をアーム軸方向中間部でベース側部２０と先端側部２１とに分離し、アーム軸方向に離れないように、かつアーム軸周りに回動可能に結合する。ベース側部２０の内部に駆動軸を軸方向に移動させる移動装置３１を収容し固定する。先端側部２１の内部に駆動軸の外周面に形成されたねじ溝に螺合する螺合部材３２を収容し固定する。駆動軸を螺合部材３２に螺合させた状態で軸方向に移動させ、螺合部材３２を駆動軸周りに回動させることにより、先端側部２１をアーム軸方向に回動させる。

Description

本発明は、多関節型の産業用ロボットに関し、特にロボットアームの動きの自由度を向上させる構造の技術分野に属する。

従来より、例えば、組み立て作業現場や荷役作業現場等では、搬送元に置いてあるワークを産業用ロボットを用いて搬送先まで搬送することが行われている。このワークを搬送する際に用いられる産業用ロボットとして、例えば、特許文献１に開示されているように、複数のアーム構成部材を連結してなるロボットアームを備えた多関節型の産業用ロボットが知られている。この産業用ロボットの複数のアーム構成部材のうち、ベース側に位置するベース側アーム構成部材は、略水平に延びる連結軸により揺動可能にベースに連結され、先端側に位置する先端側アーム構成部材は、略水平に延びる連結軸により上記ベース側アーム構成部材の先端部に揺動可能に連結されている。先端側アーム構成部材の先端部には手首部が設けられ、この手首部にワークが把持されるようになっている。上記先端側アーム構成部材及びベース側アーム構成部材をアーム駆動装置によってそれぞれ連結軸周りに揺動させて手首部を移動することで、ワークを搬送することができる。
特公平７−１１５３１２号公報

ところが、組み立て作業現場や荷役作業現場では、ワークの搬送元や搬送先の周囲に邪魔になる物品等が位置していることがある。このような作業現場で上記特許文献１の産業用ロボットを用いた場合には、この産業用ロボットは、各アーム構成部材が連結軸周りに揺動するだけでロボットアームの動きに自由度が少ないので、アーム構成部材やワークが搬送元や搬送先の周囲の物品等に干渉しないようにロボットアームを動かすのは困難である。

このことに対し、周囲の物品等を取り除いたり、ロボットアーム自体を別の場所に移動させることで、アーム構成部材やワークが周囲の物品等に干渉しないようにすることが考えられるが、作業現場のスペースの都合やワークの搬送元及び搬送先の位置により困難な場合がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロボットアームの動きの自由度を向上させることにより、搬送元や搬送先の周囲の物品等を取り除いたり、ロボットアーム自体を別の場所に移動させることなく、アーム構成部材やワークが周囲の物品等に干渉するのを回避して、ワークをスムーズに搬送できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ロボットアームの先端側のアーム構成部材よりもベース側に位置するアーム構成部材をアーム軸方向の中間部でベース側部と先端側部とに分割し、先端側部をベース側部に対しアーム軸周りに回動可能とした。

具体的には、第１の発明では、複数のアーム構成部材を連結軸により互いに揺動可能に連結してなるロボットアームと、該ロボットアームが取り付けられたベースとを備えた多関節型の産業用ロボットを対象とし、上記ロボットアームは、上記各アーム構成部材を揺動させるアーム駆動手段を有し、上記ロボットアームの先端側に位置する第１アーム構成部材は、先端部に手首部を有し、上記ロボットアームの第１アーム構成部材よりも上記ベース側に位置する第２アーム構成部材は、アーム軸方向の中間部においてベース側部と先端側部とに分割されるとともに、該先端側部を上記ベース側部に対しアーム軸周りに回動させる回動手段を有している構成とする。

この構成によれば、第２アーム構成部材の先端側部を回動手段によりアーム軸周りに回動させると、ロボットアームの先端側に位置する第１アーム構成部材も同方向に回動する。この第１アーム構成部材はアーム駆動手段により駆動されて揺動するものなので、上記先端側部の回動角度により第１アーム構成部材の揺動方向を変化させることが可能になり、これにより、ロボットアームの動きの自由度が向上する。

第２の発明では、第１の発明において、回動手段は、アーム軸方向に延びるとともに外周面にねじ溝が形成された駆動軸と、該駆動軸を軸方向に移動させる移動装置と、上記駆動軸のねじ溝が螺合する螺合部材とを備え、上記移動装置がベース側部及び先端側部の一方に固定され、上記螺合部材が他方に固定されている構成とする。

この構成によれば、例えば、移動装置をベース側部に固定し、螺合部材を先端側部に固定した場合には、移動装置が駆動軸を軸方向に移動させると、螺合部材が駆動軸のねじ溝に沿って回動し、これにより、先端側部がアーム軸周りに回動する。一方、移動装置を先端側部に固定し、螺合部材をベース側部に固定した場合には、移動装置が駆動軸を軸方向に移動させると、ベース側部の螺合部材に対し駆動軸及び移動装置が回動し、これにより、先端側部がアーム軸周りに回動する。

第３の発明では、第２の発明において、ベース側部及び先端側部は中空状に形成され、移動装置がベース側部及び先端側部の一方に収容され、螺合部材が他方に収容されている構成とする。

この構成によれば、回動手段を第２アーム構成部材の内部に収容することが可能になる。

第４の発明では、第２または３の発明において、移動装置には、駆動軸のねじ溝に螺合するナットと、該ナットを駆動軸周りに回転させる電動機と、該電動機の出力軸の回転速度を減速して上記ナットに伝達する減速機構とが設けられている構成とする。

この構成によれば、電動機によりナットを回転させることで、駆動軸が軸方向に移動する。このとき、電動機の出力軸の回転速度が減速されてナットの回転力が増大するので、出力が小さく軽量な電動機を用いても駆動軸の推進力を大きく確保して先端側部をアーム軸周りに十分な力で回動させることが可能になる。

第５の発明では、第１から４のいずれか１つの発明において、第１アーム構成部材には、手首部をアーム軸方向に進退移動させる手首部駆動手段が設けられている構成とする。

この構成によれば、例えば、ワークを搬送する際に該ワークをアーム軸方向に移動させる必要がある場合に、各アーム構成部材を揺動させることなく、手首部駆動手段により手首部を進退移動させるだけで対応することが可能になる。

第１の発明によれば、第２アーム構成部材をベース側部と先端側部とに分割して該先端側部をベース側部に対し回動可能にしたので、ロボットアームの先端側に位置する第１アーム構成部材の揺動方向を変化させることができ、ロボットアームの動きの自由度を向上させることができる。これにより、搬送元や搬送先の周囲の物品等を取り除いたり、ロボットアームを別の場所に移動させることなく、アーム構成部材やワークを周囲の物品等に干渉しないように動かすことができ、ワークをスムーズに搬送できる。

第２の発明によれば、駆動軸を直線移動させるだけで先端側部をアーム軸周りに回動させることができる。

第３の発明によれば、回動手段を第２アーム構成部材の内部に収容できるので、回動手段を有するロボットアームをコンパクトにすることができる。

第４の発明によれば、出力が小さい軽量な電動機を用いながら第２アーム構成部材の先端側部を十分な力で回動させることができるので、回動手段を有するロボットアームを軽量にすることができる。

第５の発明によれば、各アーム構成部材を揺動させることなく、手首部だけをアーム軸方向に進退移動させることができるので、ロボットアームの動きの自由度をより一層向上させることができる。また、手首部をアーム軸方向に移動させる際に、各アーム構成部材を揺動させることなく手首部駆動手段を制御するだけでよいので、ロボットアームの制御を簡単にできる。

実施形態に係る産業用ロボットの側面図である。 ベース側アーム構成部材のベース側近傍を産業用ロボットの背面側から見た拡大図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図３のＢ−Ｂ線における断面図である。 産業用ロボットのブロック図である。 産業用ロボットを模式的に示す図である。 中間アーム構成部材の先端側部をアーム軸周りに回動させた状態の図１相当図である。 中間アーム構成部材の先端側部をアーム軸周りに回動させた状態にある産業用ロボットの背面図である。 中間アーム構成部材のベース側部と先端側部との間に連結装置を設けた形態を示す図３相当図である。 図９のＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１ 産業用ロボット
２ ベース
３ ロボットアーム
１１ ベース側アーム構成部材
１２ 中間アーム構成部材（第２アーム構成部材）
１３ 先端側アーム構成部材（第１アーム構成部材）
１４ 手首部
２０ ベース側部
２１ 先端側部
２２ アーム回動装置（回動手段）
３０ 駆動軸
３０ａ ねじ溝
３１ 移動装置
３２ 螺合部材
３３ 電動機
３４ 減速機構
３５ ナット
３７ 出力軸
６１ ベース側アーム駆動装置（アーム駆動手段）
６２ 中間アーム駆動装置（アーム駆動手段）
６３ 先端側アーム駆動装置（アーム駆動手段）
７８ 手首部駆動装置（手首部駆動手段）

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る多関節型の産業用ロボット１を示すものである。このロボット１は、例えば、自動車等の組み立て作業現場や荷役作業現場等でワークＷ（図１にのみ示す）を搬送する際に用いられるものである。

上記ロボット１は、地面に固定されるベース２と、該ベース２に取り付けられるロボットアーム３と、ロボット制御装置４（図５に示す）とで構成されている。上記ベース２は、下側に位置する本体部５と、該本体部５の上面に設けられた旋回台６と、該旋回台６の上面に設けられた一対のロボットアーム支持部材７とで構成されている。上記旋回台６は、略鉛直に延びる回動軸（図示せず）により本体部５に支持されている。旋回台６は、例えば電動機及び減速機等で構成される旋回台駆動装置８よって上記回動軸周りに回動するように構成されている。上記ロボットアーム支持部材７は、図８にも示すように、旋回台６の上面から上方へ延びる板状に形成されており、側面が互いに向かい合うように配置され下端部が旋回台６に固定されている。

上記ロボットアーム３は、上記ベース２から先端側に向かって順に配置されたベース側アーム構成部材１１、中間アーム構成部材１２及び先端側アーム構成部材１３を備えている。先端側アーム構成部材１２の先端部には、マテリアルハンドリングＭが取り付けられる手首部１４が設けられている。これらアーム構成部材１１〜１３は、略直線に延びる中空棒材で構成されている。

図２及び図８に示すように、上記ベース側アーム構成部材１１のベース２側端部には、アームの長手方向であるアーム軸方向に突出する一対のベース側連結部１１ａが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。ベース側アーム構成部材１１は、ベース側連結部１１ａが上記ロボットアーム支持部材７の間で該支持部材７と略平行になるように配置され、この状態で、ベース側連結部１１ａが略水平に延びる第１連結軸１６によりロボットアーム支持部材７の上端部近傍に揺動可能に連結されている。第１連結軸１６は、上記ロボットアーム支持部材７及びベース側連結部１１ａを貫通するように形成され、両端部には抜け止め用のストッパ１７が着脱可能に設けられている。また、ロボットアーム支持部材７とベース側連結部１１ａとの間には、上記第１連結軸１６が挿通する筒状のスペーサ１８が配設されている。

上記ベース側アーム構成部材１１のベース２側の外周面には、図１にも示すように、該アーム構成部材１１の径方向に突出する一対の第１板材１９が取り付けられている。これら第１板材１９は、同じ形状とされ、図２に示すように、互いに間隔をあけて略平行に延びている。図１に示すように、第１板材１９の突出方向先端側には、ベース側アーム構成部材１１のベース２側へ向けて屈曲するように形成された屈曲部１９ａが設けられている。また、図８に示すように、上記ベース側アーム構成部材１１の先端部には、アーム軸方向に突出する一対の先端側連結部１１ｂが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。

上記中間アーム構成部材１２は、本発明の第２アーム構成部材であり、図１にも示すように、アーム軸方向の中間部においてベース側部２０と先端側部２１とに分割されるとともに、先端側部２１をベース側部２０に対しアーム軸周りに回動させる回動手段としてのアーム回動装置２２を有している。図３に示すように、上記ベース側部２０には、先端側部２１側に壁部２０ａが設けられ、先端側部２１には、ベース側部２０側に壁部２１ａが設けられている。これら壁部２０ａ、２１ａは、互いにアーム軸方向に離れないように、かつ互いにアーム軸周りに回動可能に連結手段（図示せず）を用いて連結されている。

上記アーム回動装置２２は、外周面にねじ溝３０ａが形成された駆動軸３０と、駆動軸３０を軸方向に移動させる移動装置３１と、駆動軸３０のねじ溝３０ａに螺合する螺合部材３２とを備えている。上記駆動軸３０は、軸方向両端に亘って台形ねじ溝が連続して形成された台形ねじ軸で構成されている。この駆動軸３０の外周面には、軸方向に直線状に延びる２本のガイド溝３０ｂが周方向に約１８０゜離れて形成されている。上記移動装置３１は、ベース側部２０の中空部分に収容され、また、螺合部材３２は先端側部２１の中空部分に収容されている。

上記移動装置３１としては、例えば、特開２００３−３４３６７９号公報に開示されているものを用いることができる。すなわち、上記移動装置３１は、駆動軸３０の軸方向に順に配置された電動機３３と、減速機構３４と、ナット３５とを備えており、そのうちの減速機構３４及びナット３５は、駆動軸３０方向に延びる筒状のケーシング３６に収容されている。上記電動機３３の出力軸３７は、上記駆動軸３０が挿通する筒状に形成され、上記ケーシング３６内まで延びている。このケーシング３６が上記ベース側部材２０に固定されている。

上記減速機構３４は、遊星歯車機構で構成されている。減速機構３４の内歯歯車３８は、電動機３３側に小径部３８ａを有し、ナット３５側に大径部３８ｂを有しており、これら小径部３８ａと大径部３８ｂとは一体とされている。上記小径部３８ａは、ボルト４０により上記出力軸３７に回転一体に固定されている。大径部３８ｂの内周面には、内歯３８ｃが形成されている。尚、この内歯３８ｃの歯数は、例えば６１に設定されている。

上記ケーシング３６の軸方向中途部の内周面には、環状の取付部４１が突設されている。取付部４１には、内歯歯車３８の内歯３８ｃが噛み合う遊星ピニオン４２を回転自在に支持する支持軸４３が固定されている。遊星ピニオン４２及び支持軸４３は、内歯歯車３８の周方向に複数配置されている。尚、この遊星ピニオン４２の歯数は、例えば１６に設定されている。

上記ケーシング３６内には、太陽歯車としての機能を有する筒状の出力回転体４４が２つのベアリング４５を介して回転自在に支持されている。出力回転体４４は、電動機３３側に小径部４４ａを有し、反対側に大径部４４ｂを有し、これら小径部４４ａと大径部４４ｂとは一体とされている。小径部４４ａの外周面には、上記遊星ピニオン４２に噛み合う歯４４ｃが形成されている。尚、この出力回転体４４の歯４４ｃの数は、例えば２９に設定されている。

上記出力回転体４４の大径部４４ｂの外周面には、上記ベアリング４５が固定されている。また、この大径部４４ｂの内周面には、上記ナット３５が嵌め込まれている。ナット３５は、出力回転体４４にボルト４７で固定されている。ナット３５の内周面には、上記駆動軸３０のねじ溝３０ａに螺合する突条部（図示せず）が形成されている。上記ケーシング３６には、上記駆動軸３０の回転を規制するための固定手段が設けられている。すなわち、ケーシング３６には、その端面の開口を閉塞するように閉塞体４８がボルト４９で固定されている。閉塞体４８には、ケーシング３６の外方へ突出するように取付部４８ａが設けられている。図４にも示すように、この取付部４８ａに、上記固定手段としての２つの板状のガイド部材５０が、上記駆動軸３０のガイド溝３０ｂにそれぞれ嵌るように取り付けられている。

上記螺合部材３２は、駆動軸３０が螺合するように形成された孔部３２ａを有しており、上記先端側部２１に固定されている。

図８に示すように、上記ベース側部２０のベース２側端部には、ベース側アーム構成部材１１と同様なベース側連結部１２ａが設けられている。中間アーム構成部材１２は、ベース側連結部１２ａが上記ベース側アーム構成部材１１の先端側連結部１１ｂの間で該先端側連結部１１ｂと略平行になるように配置され、この状態で、ベース側連結部１２ａが略水平に延びる第２連結軸２４によりベース側アーム構成部材１１に揺動可能に連結されている。この第２連結軸２４は上記第１連結軸１６と同様に構成されている。第２連結軸２４の両端部には、第１連結軸１６と同様にストッパ２５が設けられている。また、ベース側アーム構成部材１１の先端側連結部１１ｂと中間アーム構成部材１２のベース側連結部１２ａとの間には筒状のスペーサ２６が設けられている。

上記中間アーム構成部材１２の先端側部２１の先端部には、図７に示すように、アーム軸方向に突出する一対の先端側連結部１２ｂが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。また、この先端側部２１の外周面及び上記ベース側部２０の外周面には、図８にも示すように、上記第１板材１９と同様に屈曲部２７ａを有する第２板材２７がそれぞれ設けられている。

また、上記先端側アーム構成部材１３は本発明の第１アーム構成部材であり、図７に示すように、上記先端側アーム構成部材１３のベース２側端部には、ベース側アーム構成部材１１と同様なベース側連結部１３ａが設けられている。先端側アーム構成部材１３は、ベース側連結部１３ａが上記中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと略平行になるように配置され、この状態で、ベース側連結部１３ａが略水平に延びる第３連結軸５５により中間アーム構成部材１２に揺動可能に連結されている。上記第３連結軸５５は上記第１連結軸１６と同様に構成されている。第１連結軸１６と同様に第３連結軸５５の両端部にはストッパ５６が設けられている。また、中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａとの間には筒状のスペーサ５９が配設されている。また、図１にも示すように、先端側アーム構成部材１３のベース２側の外周面には、上記第１板材１９と同様に屈曲部６０ａを有する第３板材６０が設けられている。

上記ベース側アーム構成部材１１は、ベース側アーム駆動装置６１により駆動されるようになっている。このベース側アーム駆動装置６１は、ロッド６１ａ及び該ロッド６１ａを軸方向に移動させる本体部６１ｂを備えており、これらロッド６１ａ及び本体部６１ｂは、上記駆動軸３０及び移動装置３１と同様に構成されている。上記本体部６１ｂの外周面は、上記第１連結軸１６と略平行に延びる支軸６４によりロボットアーム支持部材７に回動可能に取り付けられている。一方、図２に示すように、ロッド６１ａの先端部には、該ロッド６１ａと直交する方向に延びる柱状の取付部６５が固定されている。この取付部６５は第１板材１９の屈曲部１９ａの間に配置され、支軸６６により回動可能に取り付けられている。取付部６５と屈曲部１９ａとの間にはスペーサ６７が配設されている。

上記中間アーム構成部材１２は、図１に示すように、中間アーム駆動装置６２により駆動されるようになっている。この中間アーム駆動装置６２は、上記ベース側アーム駆動装置６１と同様にロッド６２ａ及び本体部６２ｂを備えており、本体部６２ｂが支軸６８により上記第１板材１９に回動可能に取り付けられ、図８に示すように、ロッド６２ａの先端部に設けられた取付部７０が、支軸６９によりベース側部２０の第２板材２７の屈曲部２７ａに取り付けられている。符号７１はスペーサである。

上記先端側アーム構成部材１３は、先端側アーム駆動装置６３により駆動されるようになっている。この先端側アーム駆動装置６３は、上記ベース側アーム駆動装置６１と同様にロッド６３ａ及び本体部６３ｂを備えており、本体部６３ｂが支軸７５により先端側部２１の第２板材２７に回動可能に取り付けられ、図７に示すように、ロッド６３ａの先端部に設けられた取付部７９が支軸７６により第３板材６０の屈曲部６０ａに取り付けられている。符号８０はスペーサである。上記ベース側アーム駆動装置６１、中間アーム駆動装置６２及び先端側アーム駆動装置６３は、本発明のアーム駆動手段である。

また、先端側アーム構成部材１３の先端側には手首部１４をアーム軸方向に進退移動させる手首部駆動手段としての手首部駆動装置７８が設けられている。この手首部駆動装置７８は、上記駆動軸３０及び移動装置３１と同様に構成されたロッド７８ａ及び該ロッド７８ａを軸方向に移動させる本体部７８ｂを備えている。

図５に示すように、上記旋回台駆動装置８、ベース側アーム駆動装置６１、中間アーム駆動装置６２、先端側アーム駆動装置６３、アーム回動装置２２及び手首部駆動装置７８は、上記ロボット制御装置４に接続されており、該ロボット制御装置４の指令に従って別々に作動するようになっている。

上記のように構成された産業用ロボット１では、ロボット制御装置４がアーム回動装置２２の電動機３３を作動させることで、図３に示すように、出力軸３７が内歯歯車３８を回転させる。この内歯歯車３８の回転により遊星ピニオン４２が回転して出力回転体４４及びナット３５を内歯歯車３８の回転方向とは反対の方向に回転させる。このナット３５の回転速度は減速機構３４により所定の速度に減速され、回転力は増大される。このとき、駆動軸３０は、ガイド部材５０により回転しないようになっているので、ガイド部材５０に案内されながら軸方向（図３の矢印Ｘ方向）に移動する。この駆動軸３０が軸方向に移動すると、該駆動軸３０に螺合している螺合部材３２が駆動軸３０周り（同図の矢印Ｙ方向）に回動し、これにより、図６に模式的に示すように、中間アーム構成部材１２の先端側部２１がベース側部２０に対しアーム軸周りに回動する。この先端側部２１の回動力は、移動装置３２による駆動軸３０の推進力により得られるが、この駆動軸３０の推進力は、電動機３３とナット３５との間に減速機構３４を設けてナット３５の回転力を増大させているので高く確保されており、先端側部２１の回転力が十分に得られるようになっている。この先端側部２１の回動方向は、電動機３３の正逆回転により変更でき、また、先端側部２１の回動角度は、電動機３３の作動時間により設定できる。

また、ロボット制御装置４がベース側アーム駆動装置６１の電動機（図示せず）を正転又は逆転させることで、ロッド６１ａが軸方向に移動して本体部６１ｂからの突出長さが変わる。これにより、図６に矢印Ｓで示すように、ベース側アーム構成部材１１が第１連結軸１６周りに揺動する。また、中間アーム構成部材１２及び先端側アーム構成部材１３も同様に、図６に矢印Ｔ及び矢印Ｕで示すように、中間アーム駆動装置６２及び先端側アーム駆動装置６２によりそれぞれ第２連結軸２４及び第３連結軸５５周りに揺動する。また、旋回台駆動装置８を作動させることで、ロボットアーム３全体が鉛直軸周りに回動する。

上記中間アーム構成部材１２の先端側部２１を、上記アーム回動装置２２により図１に示す状態から図７及び図８に示す状態となるように約９０゜回動させると、先端側アーム構成部材１３、第３連結軸５５及び先端側アーム駆動装置６３も同方向に同じ回動角度だけ回動する。この先端側アーム構成部材１３を上記のように第３連結軸５５及び先端側アーム駆動装置６３と一緒に回動させることで、先端側アーム構成部材１３の揺動方向を変化させることが可能になり、ロボットアーム３の動きの自由度が向上する。

また、ワークＷをアーム軸方向に移動させる際には、旋回台６を旋回させたり、上記アーム構成部材１１〜１３を揺動させることなく、手首部駆動装置７８の電動機（図示せず）を作動させるだけで対応可能となる。この手首部１４の移動方向は手首部駆動装置７８の電動機（図示せず）の正逆回転により変更できる。

この産業用ロボット１を例えば自動車の組み立て作業現場に設置した場合には、図示しないが、パレット等に置かれているステアリングホイールをワークＷとして手首部１４で把持した後、このステアリングホイールを車体のドア開口部から車室内の運転席へ搬送し、その後、ステアリングホイールの取付孔に車体のステアリングシャフトを挿通させる。また、シートを車体に組み付ける場合も同様に車室外でシートをワークＷとして把持した後、車室内へ搬送し、その後、シートの取付孔を車体の取付部位に一致させる。このように、車室外で把持したワークＷを車室内に搬送する際には、周りにパレットや車体の構成部材等が存在していて、搬送経路が複雑になる。この場合に、上記のようにアーム回動装置２２を作動させて先端側アーム構成部材１３の揺動方向を変化させることで、アーム構成部材１１〜１３やワークＷがパレットや車体の構成部材に干渉しないようにすることが可能になる。また、この産業用ロボット１は、自動車の内装部品の他にも、タイヤ等を車体に取り付ける際にも用いることが可能である。

また、上記ステアリングホイールの組み付け時に該ステアリングホイールの取付孔にステアリングシャフトを挿入する際、ロボットアーム３によりステアリングホイールの取付孔をステアリングシャフトの延長線上に位置付けるとともに、先端側アーム構成部材１３のアーム軸線をステアリングシャフトの延長線と略一致させるようにすることで、その後、手首部１４を手首部駆動装置７８によりアーム軸方向に進出させるだけでステアリングホイールの取付孔にステアリングシャフトを挿通させることが可能である。尚、タイヤの組み付け時に該タイヤのホイールの締結孔にボルトを挿通させる際も同様である。

以上説明したように、この実施形態に係る産業用ロボット１によれば、中間アーム構成部材１２をベース側部２０と先端側部２１とに分割して該先端側部２１をベース側部２０に対し回動させるようにしたので、先端側アーム構成部材１３の揺動方向を変化させることができ、ロボットアーム３の動きの自由度を向上させることができる。これにより、搬送元や搬送先の周囲の物品等を取り除いたり、ロボットアーム３を別の場所に移動させることなく、上記アーム構成部材１１〜１３やワークＷを周囲の物品等に干渉しないように動かすことができ、ワークＷをスムーズに搬送できる。

また、アーム回動装置２２の移動装置３１をベース側部２０に収容し、螺合部材３２を先端側部２１に収容したので、アーム回動装置２２を有するロボットアーム３をコンパクトにすることができる。

また、アーム回動装置２２の移動装置３１に減速機構３４を内蔵したので、出力が小さい軽量な電動機３３を用いながら先端側部２１を十分な力で回動させることができる。これにより、アーム回動装置２２を有するロボットアーム３を軽量にすることができる。

また、手首部駆動装置７８により手首部１４をアーム軸方向に移動させるようにしたので、旋回台６を旋回させることなく、かつアーム構成部材１１〜１３を揺動させることなく、ワークＷをアーム軸方向に移動させることができ、ロボットアーム３の動きの自由度をより一層向上させることができる。また、そのように手首部１４をアーム軸方向に移動させる際に、旋回台駆動装置８及びアーム駆動装置１１〜１３を制御しなくてもよいので、ロボットアーム３の制御を簡単にすることができる。

尚、上記中間アーム構成部材１２のベース側部２０と先端側部２１とを、図９及び図１０に示す連結装置８５により、互いにアーム軸方向に離れないようにかつ互いにアーム軸周りに回動可能に連結するようにしてもよい。

上記連結装置８５は、図９に示すように、駆動軸３０を囲むように形成された第１筒状部材８６と、該第１筒状部材８６の外周面を囲むように形成された第２筒状部材８７と、上記第１筒状部材８６の外周面及び第２筒状部材８７の内周面の間に配置された２つのベアリング８８ａ、８８ｂとを備えている。

上記第１筒状部材８６の先端側部２１側の端部には、フランジ８６ａが一体成形されている。このフランジ８６ａには、先端側部２１側の面に開口し軸方向に延びるねじ孔８６ｂが周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、上記先端側部２１の壁部２１ａには、上記ねじ孔８６ｂに一致するように貫通孔２１ｂが形成されている。この貫通孔２１ｂにボルト８４を挿通させ、該ボルト８４をねじ孔８６ｂに螺合させることで、第１筒状部材８６が先端側部２１に締結固定されるようになっている。

上記第１筒状部材８６のベース側部２０側の端面には、ねじ孔８６ｄが周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、第１筒状部材８６の外周面には、一方のベアリング８８ａの内周部が嵌る段差部８６ｃが形成されている。他方のベアリング８８ｂは、上記一方のベアリング８８ａからベース側部２０側に離れており、これらベアリング８８ａ、８８ｂの間には、該ベアリング８８ａ、８８ｂの間隔の保つための筒状のカラー８９が配置されている。尚、上記ベアリング８８ａ、８８ｂは、スラストベアリングである。

この連結装置８５を用いる形態では、螺合部材３２は、駆動軸３０の軸方向に長く延びる筒状とされ、該螺合部材３２の先端側部２１側が第１筒状部材８６の内方に挿入されている。上記螺合部材３２のベース側部２０側には、フランジ３２ｂが一体成形されている。このフランジ３２ｂには、軸方向に貫通する複数の貫通孔３２ｃが上記ねじ孔８６ｄと一致するように設けられている。連結装置８５を側方から見たときに、上記２つのベアリング８８ａ、８８ｂは、上記螺合部材３２の孔部３２ａが形成されている部分に重複している。

上記第１筒状部材８６と螺合部材３２のフランジ３２ｂとの間には、ベアリング８８ａ、８８ｂを上記段差部８６ｃとの間で保持する環状の保持部材９０が配置されている。保持部材９０には、軸方向に貫通する複数の貫通孔９０ａが上記ねじ孔８６ｄと一致するように設けられている。上記フランジ３２ｂの貫通孔３２ｃと上記保持部材９０の貫通孔９０ａとにボルト９１を挿通させ、該ボルト９１をねじ孔８６ｄに螺合させることで、保持部材９０及び螺合部材３２が第１筒状部材８６と一体化するようになっている。この状態で、ベアリング８８ａ、８８ｂの内周部が第１筒状部材８６に固定される。

上記第２筒状部材８７の内周面における先端側部２１側の端部と、上記第１筒状部材８６の外周面との間には、環状のシール部材９２が配設されている。また、第２筒状部材８７の内周面には、一方のベアリング８８ａの外周部が嵌る段差部８７ｂが形成されている。第２筒状部材８７のベース側部２０側の端部には、他方のベアリング８８ｂの外周部に当接する環状の当接部材９３が配設されている。この当接部材９３は、図示しないがボルト等により第２筒状部材８７に固定されている。これにより、第２筒状部材８７がベアリング８８ａ、８８ｂの外周部と一体化し、第１筒状部材８６に対し軸方向に移動しなくなるとともに、該第２筒状部材８７及び当接部材９３が、第１筒状部材８６の周りの回転可能になる。また、当接部材９３の内周面と上記保持部材９０の外周面との間には、シール部材９２が配設されている。

図１０に示すように、上記当接部材９３のベース側部２０側の端面には、ねじ孔９３ａが周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、ベース側部２０の壁部２０ａには、上記貫通孔９３ａに一致するように貫通孔（図示せず）が形成されている。この壁部２０ａの貫通孔にボルト８３（図１０に仮想線で示す）を挿通させ、該ボルト８３をねじ孔９３ａに螺合させることで、第２筒状部材８７が当接部材９３と共にベース側部２０と一体化する。

この連結装置８５を備えた中間アーム構成部材１２では、移動装置３１を作動させて駆動軸３０を矢印Ｘ方向に移動させると、螺合部材３２と一体の第１筒状部材８６が、ベース側部２０と一体の第２筒状部材８７に対し軸周り（矢印Ｙで示す）に回動し、これにより、先端側部２１がベース側部２０に対し回動する。

また、上記実施形態では、移動装置３１に減速機構３４として遊星歯車機構を設けているが、減速機構３４は遊星歯車機構以外で構成してもよい。また、上記実施形態では、駆動軸３０を台形ねじ軸で構成し、ナット３５を台形ねじに螺合するように構成したが、駆動軸をボールねじ軸で構成し、ナットをボールねじ軸に螺合するように構成されたボールねじナットで構成してもよい。

また、この実施形態では、中間アーム構成部材１２にアーム回動装置２２を設けて先端側部２１を回動させるようにしたが、このアーム回動装置２２を設けるアーム構成部材は、手首部１４を有する先端側アーム構成部材１３よりもベース２側に位置するアーム構成部材１１、１２の少なくとも１つであればよく、ベース側アーム構成部材１１であってもよい。また、アーム回動装置２２をベース側アーム構成部材１１及び中間アーム構成部材１２の両方に設けてもよい。こうすることで、ロボットアーム３の動きの自由度がより一層向上する。

また、ロボットアーム３のアーム構成部材の数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。これらアーム構成部材は互いに長さを異ならせてもよい。

また、上記アーム駆動装置６１〜６３は、例えば各連結軸１６、２４、５５を電動機で回動させるようにしたもので構成してもよいし、流体圧で作動するシリンダ装置で構成してもよい。

また、この産業用ロボット１は、例えば、射出成形機等で成形された製品を成形型から取り出す際や、成形型にインサート部材を取り付ける際にも用いることができる。また、この産業用ロボット１を用いて例えば一方のパレットから他方のパレットにワークＷを積み替えること、パレットからワークＷを降ろすこと、ワークＷをパレットに載せることも可能である。

以上説明したように、本発明に係る産業用ロボットは、例えば、自動車の組み立て作業現場でワークを搬送するのに適している。

Claims (5)

1. 複数のアーム構成部材を連結軸により互いに揺動可能に連結してなるロボットアームと、該ロボットアームが取り付けられたベースとを備えた多関節型の産業用ロボットであって、
   上記ロボットアームは、上記各アーム構成部材を揺動させるアーム駆動手段を有し、
   上記ロボットアームの先端側に位置する第１アーム構成部材は、先端部に手首部を有し、
   上記ロボットアームの第１アーム構成部材よりも上記ベース側に位置する第２アーム構成部材は、アーム軸方向の中間部においてベース側部と先端側部とに分割されるとともに、該先端側部を上記ベース側部に対しアーム軸周りに回動させる回動手段を有していることを特徴とする産業用ロボット。
2. 請求項１に記載の産業用ロボットにおいて、
   回動手段は、アーム軸方向に延びるとともに外周面にねじ溝が形成された駆動軸と、該駆動軸を軸方向に移動させる移動装置と、上記駆動軸のねじ溝が螺合する螺合部材とを備え、
   上記移動装置がベース側部及び先端側部の一方に固定され、上記螺合部材が他方に固定されていることを特徴とする産業用ロボット。
3. 請求項２に記載の産業用ロボットにおいて、
   ベース側部及び先端側部は中空状に形成され、
   移動装置がベース側部及び先端側部の一方に収容され、螺合部材が他方に収容されていることを特徴とする産業用ロボット。
4. 請求項２または３に記載の産業用ロボットにおいて、
   移動装置には、駆動軸のねじ溝に螺合するナットと、該ナットを駆動軸周りに回転させる電動機と、該電動機の出力軸の回転速度を減速して上記ナットに伝達する減速機構とが設けられていることを特徴とする産業用ロボット。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の産業用ロボットにおいて、
   第１アーム構成部材には、手首部をアーム軸方向に進退移動させる手首部駆動手段が設けられていることを特徴とする産業用ロボット。

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