WO2007034561A1

WO2007034561A1 - 産業用ロボット

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Publication number: WO2007034561A1
Application number: PCT/JP2005/017610
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Shimada
Original assignee: Toshiaki Shimada
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JPWO2007034561A1; US20080069679A1

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する。

背景技術

[0002] 従来より、例えば、各種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により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、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!/、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。

[0003] また、一般に、特許文献 1のような産業用ロボットは、ロボットアームの長さや可搬重量別に多機種用意されている。この産業用ロボットを作業現場に導入する際には、ヮークの搬送経路や搬送距離及びワークの大きさや重量等を考慮して最適な機種を選定することが行われて、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

[0004] ところが、特許文献 1のような産業用ロボットで搬送するワークゃ該ワークの搬送経路は作業現場によって異なって、るので、ロボットアームの動き及び形状に細力、要求が数多く出される。これらの要求には、用意されている既存の機種で対応できないことがあり、この場合には、当該作業現場の要求に合致する専用機種の開発が必要になる。また、上記のような産業用ロボットが導入された作業現場によっては、導入後にワークが変更されたり、搬送経路が変更されることがある。これらの変更によって既に導入されている産業用ロボットでワークの搬送が困難になると、機種を新たに選定して導入しなければならなくなる。上記専用機種の開発や新たな機種の導入に際しては多額の設備費が必要になり、その結果、製造コストが高騰してしまう。

[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及び形状に対する細力、要求に容易に対応できるようにして作業現場での汎用性を高めることにより、専用機種の開発や新たな機種を導入することなく様々なワークの搬送を可能にして設備費を低減し、製造コストを低減することにある。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、第 1の発明では、ロボットアームを構成する第 1アーム構成部材を第 2アーム構成部材に置き換えることができるようにした。

[0007] 具体的には、複数の第 1アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、上記ロボットアームの基端側に位置する第 1アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットを対象とし、上記各第 1アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、上記連結部は、該連結部に連結される第 1アーム構成部材と置き換えられる置換型の第 2アーム構成部材が連結されるように構成されて、るものとする。

[0008] この構成によれば、第 1アーム構成部材を該第 1アーム構成部材とは異なる動きをする第 2アーム構成部材に置き換えることが可能になるので、ロボットアームの動きを変えることが可能になる。また、第 1アーム構成部材を該第 1アーム構成部材とは異なる形状の第 2アーム構成部材に置き換えることが可能になるので、ロボットアームの形状を変えることが可能になる。

[0009] また、上記目的を達成するために、第 2の発明では、第 1アーム構成部材で構成されたロボットアームに第 2アーム構成部材を追加できるようにした。

[0010] 具体的には、複数の第 1アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、上記ロボットアームの基端側に位置する第 1アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットを対象とし、上記各第 1アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、上記連結部は、上記ロボットアームに追加されて上記第 1アーム構成部材と共に該ロボットアームを構成する追カロ型の第 2アーム構成部材が連結されるように構成されてヽるものとする。

[0011] この構成によれば、第 2アーム構成部材の追カ卩により、ロボットアームの形状を変えることが可能になるとともに、関節を増やしてロボットアームの動きを変えることが可能になる。また、第 1アーム構成部材とは異なる動きをする第 2アーム構成部材をロボットアームに追加することが可能になり、このことによつてもロボットアームの動きを変えることが可能になる。

[0012] 第 3の発明では、第 1または第 2の発明において、第 2アーム構成部材のアーム軸方向の長さは、第 1アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異なっている構成とする

[0013] この構成によれば、ロボットアームの長さを変えることが可能になる。

[0014] 第 4の発明では、第 11または第 2の発明において、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、る構成とする。

[0015] この構成によれば、ロボットアームをアーム軸方向の途中で該アーム軸周りに回動させることが可會になる。

[0016] 第 5の発明では、第 1または第 2の発明において、第 2アーム構成部材は、可動部材と、該可動部材をアーム軸方向に移動させる移動装置とを備えている構成とする。

[0017] この構成によれば、可動部材を移動装置で移動させることで、ロボットアームの動きの自由度が向上する。

発明の効果

[0018] 第 1の発明によれば、ロボットアームを構成する第 1アーム構成部材を該第 1アーム構成部材とは動きや形状が異なる第 2アーム構成部材と置き換えることができるようにしたので、ロボットアームの動き及び形状を作業現場の細かい要求に合わせて容易に変えることが可能になり、産業用ロボットの汎用性を高めることができる。これにより、作業現場専用の機種の開発が不要になるとともに、作業現場に新たな機種を導入することなく様々なワークを搬送することができるので、設備費を低減でき、ひいては製造コストを低減できる。

[0019] 第 2の発明によれば、ロボットアームを構成する第 1アーム構成部材とは動きや形状が異なる第 2アーム構成部材をロボットアームに追加できるようにしたので、第 1の発明と同様に、産業用ロボットの汎用性を高めて設備費を低減でき、ひいては製造コストを低減できる。

[0020] 第 3の発明によれば、第 2アーム構成部材のアーム軸方向の長さを第 1アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異ならせているので、ロボットアームの長さを変えることができる。

[0021] 第 4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先端側部をアーム軸周りに回動させるようにしたので、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。

[0022] 第 5の発明によれば、第 2アーム構成部材の可動部材をアーム軸方向に移動させるようにしたので、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。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の実施形態に係る産業用ロボットの側面図である。

[図 2]産業用ロボットの背面図である。

[図 3]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 ₄]ベース側アーム構成部材の先端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 5]産業用ロボットのブロック図である。

[図 6]ベース側アーム駆動装置の内部構造を説明する図である。

[図 7]ベース側アーム駆動装置を閉塞体側力見た図である。

[図 8]産業用ロボットの模式図である。

[図 9]追加用アーム構成部材を連結した状態の図 1相当図である。

[図 10]追加用アーム構成部材を連結した状態の図 8相当図である。 [図 11]追加用アーム構成部材及び追加アーム駆動装置の側面図である。

[図 12]置換用アーム構成部材を連結した状態の図 1相当図である。

[図 13]図 12における A— A線断面図である。

[図 14]置換用アーム構成部材及び先端側アーム駆動装置の側面図である。

[図 15]置換用アーム構成部材を連結した状態の図 8相当図である。

[図 16]置換用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 12 相当図である。

[図 17]置換用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 13相当図である。

[図 18]図 17に示す連結装置をベース側から見た正面図である。

[図 19]手首部駆動装置が設けられた置換用アーム構成部材の側面図である。

[図 20]手首部駆動装置及びアーム回動装置が設けられた置換用アーム構成部材の側面図である。

[図 21]アーム軸方向に 3つに分割された置換用アーム構成部材の側面図である。

[図 22]アーム軸方向の途中で折れ曲がるように構成された置換用アーム構成部材の側面図である。

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 (第 1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 3アーム構成部材）

l la、 12a、 13a ベース側連結部

l ib, 12b、 13b 先端側連結部

100 追加用アーム構成部材 (追加型の第 2アーム構成部材）

120 置換型アーム構成部材 (置換型の第 2アーム構成部材）

121 ベース側部 122 先端側部

140a ロッド（可動部材）

140b 本体部 (移動装置）

発明を実施するための最良の形態

[0025] 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。

[0026] 図 1及び図 2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を搬送する際に用いられるものである。

[0027] 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 2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。

[0028] 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おり、本発明の第 1アーム構成部材である。

[0029] 図 2及び図 3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が略水平に延びるベース側連結軸 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。ベース側連結軸 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が締結部材等により着脱可能に取り付けられている。また、ロボットアーム支持部材 7とベース側連結部 1 laとの間には、上記ベース側連結軸 16が揷通する筒状のスぺーサ 18が配設されている。

[0030] 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 4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。この先端側連結部 l ibは、上記ベース側連結部 11aと略同じ形状とされている。

[0031] 上記中間アーム構成部材 12のベース 2側端部には、上記ベース側アーム構成部材 11のベース側連結部 11aと略同じ形状のベース側連結部 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 1 1の先端側連結部 1 lbの間で該先端側連結部 1 lb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が略水平に延びる中間連結軸 24によりベース側ァーム構成部材 11に揺動可能に連結されて、る。この中間連結軸 24は上記ベース側連結軸 16と同様に構成されている。中間連結軸 24の両端部には、ベース側連結軸 16と同様にストッパ 25が取り付けられている。また、ベース側アーム構成部材 11の先端側連結部 1 lb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ぺーサ 26が設けられて!/、る。

[0032] 上記中間アーム構成部材 12の先端部には、図 2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。この先端側連結部 12bは、上記ベース側連結部 12aと略同じ形状とされている。また、中間アーム構成部材 12の外周面には、図 1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。

[0033] 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 1 1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が略水平に延びる先端側連結軸 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。上記先端側連結軸 55は上記ベース側連結軸 16と同様に構成され、上記ベース側連結軸 16と同様に両端部にはストッパ 56が取り付けられている。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。つまり、上記ベース側アーム構成部材 11及び中間アーム構成部材 12の連結構造と、中間アーム構成部材 12及び先端側アーム構成部材 13の連結構造とは共通化されており、例えば、ベース側アーム構成部材 11と中間アーム構成部材 12とを入れ替えて連結することが可能となっている。

[0034] また、図 1にも示すように、上記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。

[0035] 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 6 lbを備えて、る。

[0036] 上記ベース側アーム駆動装置 61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、図 6に示すように、ロッド 61a は、外周面の軸方向両端に亘つて台形ねじ溝 61cが形成された台形ねじ軸で構成され、このロッド 61aの外周面には、軸方向両端に亘つて延びるガイド溝 61dが周方向に約 180°離れた箇所に 2本形成されている。一方、本体部 61bは、ロッド 61a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とを備えている。上記減速機構 34及びナット 35は、ロッド 61aの軸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、上記ロッド 6 la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。

[0037] 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。

[0038] 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。

[0039] 上記ケーシング 36の内面には、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-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 2 9に設定されている。

[0040] 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、上記口ッド 61aのねじ溝 61cに螺合する突条部（図示せず）が形成されている。

[0041] 上記ケーシング 36には、上記ロッド 61a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 7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、上記ロッド 6 laのガイド溝 6 Idにそれぞれ嵌るように取り付けられている。

[0042] 尚、上記減速機構 34は、遊星歯車機構以外の歯車機構で構成してもよ!/、。また、ロッド 61a及びナット 35は、ボールねじ軸及びボールねじナットで構成してもよい。

[0043] 上記のように構成された本体部 61bは、図 2に示すように、ロボットアーム支持部材 7の間に配置され、上記ベース側連結軸 16と略平行に延びる支軸 64により該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 3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により屈曲部 19aに回動可能にかつ着脱可能に取り付けられている。取付部 65と屈曲部 1 9aとの間にはスぺーサ 67が配設されている。

[0044] 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と同様に構成されたロッド 62a及び本体部 62bを備えている。図 2に示すように、上記ベース側アーム駆動装置 61と同様に本体部 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、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はスぺーサである。

[0045] 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と同様に構成されたロッド 63a及び本体部 63bを備えて、る。上記ベース側アーム駆動装置 61と同様に、本体部 63bが支軸 75により第 2板材 27に回動可能に取り付けられ、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!/、る。符号 80はスぺーサである。

[0046] 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及び先端側アーム駆動装置 63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。尚、図示しないが、手首部 14は、アーム軸周りに回動可能に構成され、上記ロボット制御装置 4により制御されるようになって、る。

[0047] 上記ロボット制御装置 4により、例えば、図 6に示すベース側アーム駆動装置 61の電動機 33を作動させると出力軸 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 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、ロッド 61aは、ガイド部材 5 0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に移動する。このロッド 61aが軸方向に移動することで、図 8に模式的に示すように、ベース側アーム構成部材 11がベース側連結軸 16周り（矢印 S方向）に揺動する。

[0048] このベース側アーム構成部材 11が揺動する力は、本体部 6 lbによるロッド 6 laの推進力により得られる力このロッド 6 lb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、ベース側アーム構成部材 11が揺動する力は十分に得られるようになって、る。このベース側アーム構成部材 11の揺動方向は、電動機 33の正逆回転により変更でき、また、揺動角度は、電動機 33の作動時間により設定できる。さらに、ベース側アーム構成部材 11の揺動速度は、ロッド 61aの回転速度で変更できる。尚、上記中間アーム構成部材 12は、中間アーム駆動装置 62により図 8に示す矢印 T方向に揺動し、先端側ァーム構成部材 13は、先端側アーム駆動装置 63により同図に示す矢印 U方向にそれぞれ揺動する。

[0049] 上記産業用ロボット 1のロボットアーム 3は、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とが着脱可能に連結されているので、これら連結部 12b、 13aを離脱させることにより、図 9に示すように、追カロ用アーム構成部材 100を追加することが可能になっている。この追加用アーム構成部材 100は、上記ベース側アーム構成部材 11と同様に中空棒材で構成され、本発明の追加型の第 2アーム構成部材である。追加用アーム構成部材 100のアーム軸方向の長さは、中間アーム構成部材 12のアーム軸方向の長さよりも短く設定されている。追加用アーム構成部材 100のベース 2側端部には、図 11にも示すように、上記中間アーム構成部材 12と同様なベース側連結部 100aが設けられている。追加用ァーム構成部材 100は、ベース側連結部 100aが上記中間アーム構成部材 12の先端側連結部 12bの間で該先端側連結部 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 100aが上記先端側連結軸 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。上記追加用アーム構成部材 100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 101aを有する第 4板材 101が設けられている。

[0050] また、追加用アーム構成部材 100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 100bが中間アーム構成部材 12の先端側連結部 12bと同様に設けられている。この先端側連結部 100bの間に上記先端側アーム構成部材 13のベース側連結部 13aが配置され、この状態で、該先端側連結部 100bが略水平に延びる追加連結軸 102により先端側アーム構成部材 13と揺動可能に連結されている。この追加連結軸 102は、上記ベース側連結軸 16と同様に構成されている。追加連結軸 10 2の両端部には、ベース側連結軸 16と同様にストッパ 103が設けられている。また、追加用アーム構成部材 100の先端側連結部 100bと先端側アーム構成部材 13のべース側連結部 13aとの間には、筒状のスぺーサ（図示せず）が設けられている。

[0051] 上記追加用アーム構成部材 100の第 4板部 101の屈曲部 101aには、上記先端側アーム駆動装置 63のロッド 63aの先端部が支軸 105により取り付けられている。つまり、図 10に模式的に示すように、先端側アーム駆動装置 63により追加用アーム構成部材 100が先端側連結軸 55周り（矢印 R方向）に揺動するようになっている。

[0052] また、上記先端側アーム構成部材 13は、追加アーム駆動装置 107により駆動されるようになっている。この追加アーム駆動装置 107は上記ベース側アーム駆動装置 6 1と同様にロッド 107a及び本体部 107bを備えており、本体部 107bが支軸 108により上記第 4板材 101に回動可能に取り付けられ、ロッド 107aの先端部に設けられた取付部（図示せず）力支軸 110により第 3板材 60の屈曲部 60aに取り付けられている。追加アーム駆動装置 107は、図示しないが、ロボット制御装置 4に接続され、該ロボット制御装置 4により制御されるようになっている。また、追加アーム駆動装置 107の取付構造は、中間アーム駆動装置 62の取付構造と同様である。

[0053] この追加用アーム構成部材 100を設けることでロボットアーム 3の関節が 1つ増えることになつて、該ロボットアーム 3の形状が変わるとともに、動きの自由度が向上する。

[0054] また、図 1に示すロボットアーム 3において、上記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とを離脱させるとともに、中間アーム構成部材 12のベース側連結部 12aとベース側アーム構成部材 11の先端側連結部 l ibとを離脱させることにより、図 12に示すように、中間アーム構成部材 12を置換用アーム構成部材 120に置き換えることが可能である。この置換用ァーム構成部材 120は、上記ベース側アーム構成部材 11と同様に中空棒材で構成され、本発明の置換型の第 2アーム構成部材である。

[0055] 置換用アーム構成部材 120のベース 2側端部には、上記中間アーム構成部材 12と同様なベース側連結部 120aが設けられている。置換型アーム構成部材 120は、ベース側連結部 120aが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 1 lb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 120aが上記中間連結軸 24によりベース側アーム構成部材 11揺動可能に連結されている。

[0056] また、置換用アーム構成部材 120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 120bがベース側アーム構成部材 11と同様に設けられて、る。この先端側連結部 120bの間に上記先端側アーム構成部材 13のベース側連結部 13aが配置され、この状態で、該先端側連結部 120bが略水平に延びる先端側連結軸 55により先端側アーム構成部材 13と揺動可能に連結されている。この置換用アーム構成部材 120の連結構造は、上記中間アーム構成部材 12と同じである。

[0057] 上記置換用アーム構成部材 120は、アーム軸方向の中間部においてベース側部 1 21と先端側部 122とに分割されるとともに、先端側部 122をベース側部 121に対しァ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 123を有している。図 13 に示すように、上記ベース側部 121には、先端側部 122側に壁部 121aが設けられ、先端側部 122には、ベース側部 121側に壁部 122aが設けられている。これら壁部 1 21a、 122a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、る。

[0058] 上記アーム回動装置 123は、例えば上記ベース側アーム駆動装置 61のロッド 61a 及び本体部 61bと同様に構成された駆動軸 124と、該駆動軸 124を軸方向に移動させる移動装置 125とを備えている。上記駆動軸 124には、ねじ溝 124a及び軸方向に延びる 2本のガイド溝 124bが形成されている。上記移動装置 125のケーシング 12 7及び電動機 128はベース側部 121の中空部分に収容され、この状態でケーシング 127が該ベース側部 121に固定されている。駆動軸 124は、壁部 121aの中心部から突出し、この突出した部分が先端側部 122の壁部 122aの中心部を貫通して該先端側部 122内に挿入されている。先端側部 122の中空部分には、上記駆動軸 124 が螺合する螺合部材 126が収容され、該先端側部 122に固定されている。この螺合部材 126は、上記アーム回動装置 123の一部を構成するものである。上記螺合部材 126は、駆動軸 124のねじ溝 124aが螺合するように形成された孔部 126aを有している。

[0059] 上記ベース側部 121の外周面及び先端側部 122の外周面には、図 14にも示すように、上記第 1板材 19と同様な屈曲部 129aを備えた第 5板材 129がそれぞれ設けられている。図 12に示すように、先端側部 122の第 5板部 129には、上記先端側ァーム駆動装置 63の本体部 63aが支軸 130により取り付けられている。また、ベース側部 121の第 5板部 129には、中間アーム駆動装置 2のロッド 62aの先端部が支軸 131により取り付けられている。つまり、中間アーム駆動装置 62により置換用アーム構成部材 120が中間連結軸 24周りに揺動するようになって、る。

[0060] 上記アーム回動装置 123の電動機 128を作動させることで、駆動軸 124は軸方向に移動する。この駆動軸 124が軸方向に移動すると、該駆動軸 124に螺合している螺合部材 126が駆動軸 124周りに回動し、これにより、図 15に模式的に示すように、置換用アーム構成部材 120の先端側部 122がベース側部 121に対しアーム軸周りに回動する。この先端側部 122の回動力は、移動装置 125による駆動軸 124の推進力により得られる力この駆動軸 124の推進力は、電動機 128の回転速度を減速させる減速機構により高く確保されており、先端側部 122の回転力が十分に得られるようになつている。この先端側部 122の回動方向は、電動機 128の正逆回転により変更でき、また、先端側部 122の回動角度は、電動機 128の作動時間により設定でき、また、先端側部 122の回動速度は、電動機 128の回転速度により設定できる。

[0061] 上記先端側部 122を、上記アーム回動装置 123により図 12に示す状態から図 16 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、先端側連結軸 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を上記のように先端側連結軸 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。

[0062] 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。

[0063] 上記置換用アーム構成部材 120のベース側部 121と先端側部 122とを、図 17及び図 18に示すような連結装置 85により、互、にアーム軸方向に離れな、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。尚、図 17は、図 18の B— B線における断面を示している。

[0064] 上記連結装置 85は、図 17に示すように、ベース側部 121と先端側部 122との間に配置されている。このベース側部 121は、駆動軸 124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。

[0065] 上記第 1筒状部材 86の先端側部 122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 122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 122の壁部 122aには、上記ねじ孔 86bに一致するように貫通孔 122bが形成されている。この貫通孔 122b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 122に締結固定されるようになっている。 [0066] 上記第 1筒状部材 86のベース側部 121側の端面には、軸方向に延びるねじ孔 86 dが開口している。このねじ孔 86dは、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 86 c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 121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、 8 8b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。

[0067] この連結装置 85を用いる形態では、螺合部材 126は、駆動軸 124の軸方向に長く延びる筒状とされ、該螺合部材 126の先端側部 122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 126のベース側部 121側には、フランジ 126bがー体成形されている。このフランジ 126bには、軸方向に貫通する複数の貫通孔 126c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 126の孔部 126aが形成されている部分に重複している。

[0068] 上記第 1筒状部材 86と螺合部材 126のフランジ 126b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 126bの貫通孔 126c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 126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。

[0069] 上記第 2筒状部材 87の内周面における先端側部 122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 121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の周りに回転可能になる。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。

[0070] 上記当接部材 93のベース側部 121側の端面には、図 18に示すように、軸方向に延びるねじ孔 93aが開口している。このねじ孔 93aは、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 121の壁部 121a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 121aの貫通孔にボルト 83 (図 18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 121と一体ィ匕する。

[0071] この連結装置 85を備えた置換用アーム構成部材 120では、移動装置 125を作動させて駆動軸 124を図 17に示す矢印 X方向に移動させると、螺合部材 126と一体の第 1筒状部材 86が、ベース側部 121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 122がベース側部 121に対し回動する。

[0072] また、置換用アーム構成部材 120としては、図 19に示すように、手首部 14をアーム軸方向に進退移動させる進退移動装置 140を設けたもので構成してもよヽ。この進退移動装置 140は、上記ベース側アーム駆動装置 61と同様に構成されたロッド 140 a及び該ロッド 140aをアーム軸方向に移動させる本体部 140bとを備えており、図示しないが、ロボット制御装置 4に接続されるようになっている。ロッド 14aが本発明の可動部材を構成し、本体部 140bが本発明の移動装置を構成している。

[0073] この進退移動装置 140が設けられた置換用アーム構成部材 120を先端側アーム構成部材 13と置き換えることで、ワーク Wをアーム軸方向に移動させる際には、旋回台 6を回動させたり、上記アーム構成部材 11、 12を揺動させることなぐ進退移動装置 140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の移動方向は進退移動装置 140の電動機（図示せず)の正逆回転により変更できる。また、例えば、上記自動車の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揷入する際、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、置換用アーム構成部材 120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を進退移動装置 140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揷通させることが可能である。これにより、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、 12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、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。

[0074] また、図 20に示す置換用アーム構成部材 120は、ベース側部 121と先端側部 122 とに分割され、先端側部 122をアーム軸周りに回動させるアーム回動装置 123を備えるとともに、上記先端側部 122に上記進退装置 140が設けられている。

[0075] また、図 21に示す置換用アーム構成部材 120は、ベース側部 121、中間部 145及び先端側部 122の 3つに分割されている。ベース側部 121には、駆動軸 124を軸方向に移動させる移動装置 125が収容されており、中間部 145には、駆動軸 124に螺合する螺合部材 126が収容されている。また、駆動軸 124は、螺合部材 126から先端側部 122の内部へ突出しており、この駆動軸 124の先端部が先端側部 122に固定されている。これにより、駆動軸 124が軸方向に移動することで、先端側部 122をベース側部 121に対しアーム軸方向に移動させることができる。

[0076] また、図 22に示す置換用アーム構成部材 120は、アーム軸方向の途中で折れ曲力 ¾ように構成されている。すなわち、置換用アーム構成部材 120は、第 1アーム部 1 50と第 2アーム部 151とに分割されており、これらアーム部 150、 151が互いに揺動可能に連結されている。この連結構造は、例えば、上記ベース側アーム構成部材 11 と中間アーム構成部材 12との連結構造と同じである。また、第 1アーム部 150を第 2 アーム部 151に対し揺動させるアーム駆動装置 153も上記ベース側アーム駆動装置 61と同様にロッド 153a及び本体部 153bを備えている。

[0077] 上記した各種置換用アーム構成部材 120は、任意に組み合わせることが可能であるとともに、追加用アーム構成部材 100として用いることも可能であり、ロボットアーム 3の形状を自由に変えることゃ該ロボットアーム 3の動きの自由度を向上させることが可能である。

[0078] 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、例えば、中間アーム構成部材 12を該中間アーム構成部材 12とは動きや形状が異なる置換用ァーム構成部材 120と置き換えることができるようにしたので、ロボットアーム 3の動き及び形状を作業現場の細かい要求に合わせて容易に変えることが可能になり汎用性を高めることができる。また、例えば先端側アーム構成部材 13とは動きや形状が異なる追加用アーム構成部材 100をロボットアーム 3に追加できるようにしたので、同様に汎用性を高めることができる。これにより、作業現場専用の機種の開発が不要になるとともに、作業現場に新たな機種を導入することなく様々なワーク Wを搬送することができるので、設備費を低減でき、ひいては製造コストを低減できる。

[0079] また、追加用アーム構成部材 100を追加することでロボットアーム 3の長さを自由に設定することが可能であるため、高所にあるワーク Wを把持することや、ワーク Wを高所に搬送することができる。また、ロボットアーム 3の動きの自由度が向上することで、作業者が作業しにくい難所での作業も行うことができる。

[0080] また、図示しなヽが、アーム駆動装置を、ロッドのストローク量や推進速度、推進力別に複数種用意しておき、任意のアーム駆動装置を置換用アーム構成部材 120と組み合わせるようにしてもよい。こうすることで、置換用アーム構成部材 120を選択して置き換えるだけで、ワーク Wが変更になった場合等に容易に対応することができる。上記ロッドのストローク量は、該ロッドの長さにより自由に設定することができ、例えば、約 100mm〜1000mmの間で設定すればよい。このストロークの設定は、予め長めのロッドを用意し該ロッドを作業現場で切断することで行える。

[0081] また、ロッド 61a〜63a、 107aの推進力及び推進速度は、電動機 32を変更すること、減速機構 34のギヤ比を変更すること、ロッド 61a〜63a、 107aのねじ溝のピッチを変更すること等で自由に設定することができる。この実施形態では、アーム構成部材 11〜13、 100、 120の揺動速度力 S約 10mm/s〜1000mm/sとなるようにロッド 61 a〜63a、 107aの推進速度が設定されており、また、手首部 14に把持可能なワーク Wの重量が約 5kg〜300kgとなるようにロッド 61a〜63a、 107aの推進力が設定されている。

[0082] 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、。 [0083] 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

[0084] 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] 複数の第 1アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、上記ロボットアームの基端側に位置する第 1アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットであって、

上記各第 1アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、

上記連結部は、該連結部に連結される第 1アーム構成部材と置き換えられる置換型の第 2アーム構成部材が連結されるように構成されてヽることを特徴とする産業用ロボット。

[2] 複数の第 1アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、上記ロボットアームの基端側に位置する第 1アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットであって、

上記連結部は、上記ロボットアームに追加されて上記第 1アーム構成部材と共に該ロボットアームを構成する追加型の第 2アーム構成部材が連結されるように構成されて、ることを特徴とする産業用ロボット。

[3] 請求項 1または 2に記載の産業用ロボットにおいて、

第 2アーム構成部材のアーム軸方向の長さは、第 1アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異なっていることを特徴とする産業用ロボット。

[4] 請求項 1または 2に記載の産業用ロボットにおいて、

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!/ヽることを特徴とする産業用ロボット。

[5] 請求項 1または 2に記載の産業用ロボットにおいて、

第 2アーム構成部材は、可動部材と、該可動部材をアーム軸方向に移動させる移動装置とを備えていることを特徴とする産業用ロボット。