WO2007034539A1

WO2007034539A1 - 産業用ロボット

Info

Publication number: WO2007034539A1
Application number: PCT/JP2005/017307
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Shimada
Original assignee: Toshiaki Shimada
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-03-29
Also published as: EP1955828A4; JPWO2007034539A1; EP1955828B1; DE602005015774D1; US20080246428A1; JP4754572B2; EP1955828A1

Description

明細書

産業用ロボット

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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。このヮ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 V、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、この手首部にヮークが把持されるようになって!/、る。上記先端側アーム構成部材及びベース側ァ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。

特許文献 1：特公平 7 - 115312号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 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、アーム構成部材ゃ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ァームを動かすのは困難である。 [0004] 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、アーム構成部材ゃ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。

[0005] 本発明は斯力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、ロボットァ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ぐアーム構成部材ゃヮ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。

課題を解決するための手段

[0006] 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

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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、る構成とする。

[0016] 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ぐ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。

発明の効果

[0017] 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ぐアーム構成部材ゃ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

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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ぐ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ょ、ので、ロボットアームの制御を簡単にできる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]実施形態に係る産業用ロボットの側面図である。

[図 2]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力見た拡大図である。

[図 3]図 1の A— A線における断面図である。

[図 4]図 3の B— B線における断面図である。

[図 5]産業用ロボットのブロック図である。 [図 6]産業用ロボットを模式的に示す図である。

[図 7]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。

[図 8]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。

[図 9]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 10]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）

発明を実施するための最良の形態

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] 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の上面力上方へ延びる板状に形成されており、側面が互いに向カ、合うように配置され下端部が旋回台 6に固定されて、る。

[0027] 上記ロボットアーム 3は、上記ベース 2から先端側に向力つ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、マテリアルノヽンドリング 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ヽる。

[0028] 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 1 laが互いに間隔をあけて対向するように設けられて、る。ベース側アーム構成部材 11は、ベース側連結部 1 la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ツバ 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ぺーサ 18が配設されている。

[0029] 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、ベース側ァーム構成部材 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 l ibが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。

[0030] 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。

[0031] 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、軸方向両端に亘つ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。

[0032] 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!/、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。

[0033] 上記減速機構 34は、遊星歯車機構で構成されて!、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。

[0034] 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が嚙み合う遊星ピ-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-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-オン 42の歯数は、例えば 16に設定されている。

[0035] 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 力つのベアリング 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-オン 42に嚙み合う歯 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。

[0036] 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 4 9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 4 8a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。

[0037] 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。

[0038] 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、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 1 lbの間で該先端側連結部 l ib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と同様にストツバ 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 l ibと中間アーム構成部材 1 2のベース側連結部 12aとの間には筒状のスぺーサ 26が設けられている。

[0039] 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、ァ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ヽる。

[0040] 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、ベース側ァーム構成部材 11と同様なベース側連結部 13aが設けられて、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 12 b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の両端部にはストツバ 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ぺーサ 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、る。

[0041] 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つている。このベース側アーム駆動装置 61は、ロッド 6 la及び該ロッド 6 la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!、る。上記本体部 6 lb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 6 5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との間にはスぺーサ 67が配設されている。

[0042] 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 2 7aに取り付けられている。符号 71はスぺーサである。

[0043] 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はスぺーサである。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。 [0044] 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、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、る。

[0045] 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、中間ァーム駆動装置 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。

[0046] 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-オン 42が回転して出力回転体 4 4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 3 5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力この駆動軸 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

[0047] 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。

[0048] 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 に示す状態力図 7及び図 8に示す状態となるように約 90°回動させると、先端側ァーム構成部材 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 1 3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。

[0049] 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ぐ手首部駆動装置 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。

[0050] 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 1 4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力も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。

[0051] 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。

[0052] 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、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。

[0053] 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。

[0054] 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。

[0055] 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ぐかつアーム構成部材 11〜13を揺動させることなぐワーク 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。

[0056] 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 1 0に示す連結装置 85により、互!ヽにアーム軸方向に離れな、ようにかつ互!ヽにァーム軸周りに回動可能に連結するようにしてもょ、。

[0057] 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!/ヽる。

[0058] 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がー体成形されている。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 8 6b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 21 a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 2 lbにボルト 84を揷通させ、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。

[0059] 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力らベース佃 J咅 2(M則に離れており、これらべァリング 88a、 88b の間には、該ベアリング 88a、 88bの間隔の保っ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。

[0060] 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がー体成形されている。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を側方力も見たときに、上記 2つのべァリング 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。

[0061] 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、 88 b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、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、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を揷通させ、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と一体ィ匕するようになつている。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。

[0062] 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 8 7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。

[0063] 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 2 Oaの貫通孔にボルト 83 (図 10に仮想線で示す）を揷通させ、該ボルト 83をねじ孔 93 a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と一体ィ匕する。

[0064] 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。

[0065] 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力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!/、。 [0066] 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力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側に位置するァーム構成部材 11、 12の少なくとも 1つであればよぐベース側アーム構成部材 11であつてもよい。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。

[0067] 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つ以上であってもょ、。これらアーム構成部材は互いに長さを異ならせてもよ、。

[0068] 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ヽし、流体圧で作動するシリンダ装置で構成してもよい。

[0069] 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力取り出す際や、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。

産業上の利用可能性

[0070] 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!/ヽる。

Claims

請求の範囲

[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ァームと、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、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、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、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のいずれ力 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。