WO2020136891A1 - 多関節ロボット - Google Patents

Abstract

多関節ロボットは、ベース部と、ベース部に連結される第１アーム部とを備える。多関節ロボットは、ベース部に固定される第１部材とこの第１部材に対向した状態で第１アーム部に固定される第２部材とを備えた中空構造を有して前記ベース部と前記第１アーム部とを第１回転軸回りに相対回転可能に連結する第１関節部材と、ベース部に設けられた空気導入部と、第１関節部材の内部を通じてベース部と第１アーム部とを連通させる第１連絡通路と、ベース部の内部と第１関節部材の内部とを連通させる通路であって、第１関節部材側の通路面積が反関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第１オリフィス通路と、を備えている。

Description

多関節ロボット

　本発明は、多関節ロボットに関するものである。

　産業用ロボットとして多関節ロボットが公知である。特許文献１には、多関節ロボットの一例として、垂直多関節ロボット（以下、ロボットと略す）が開示されている。

　特許文献１に開示されるロボットは、ベース部（基台部）と、このベース部に水平軸回りに回転可能に連結される第１アーム部と、この第１アーム部の先端に、水平軸回りに回転可能に連結される第２アーム部と、この第２アーム部の先端に回転可能に連結された手首部と、を備えている。

　特許文献１には、ロボットのベース部、第１、第２のアーム部及び手首部を中空構造とし、ベース部からロボット内に空気を送り込んで内部を正圧とすることで、外部からの粉塵の侵入を防止することが記載されている。つまり、アーム部同士の連結部分など、完全にシール（密閉）することが困難な非シール部分においては、ロボット内部から空気を積極的に噴出させることにより、ロボット内部への粉塵の侵入を防止するというものである。

　しかし、ベース部から空気を送り込むだけでは、所望の非シール部分から空気を適切に漏出させることは実際には難しい。すなわち、ベース部に形成される部材間の隙間などから無秩序に空気が漏出する結果、所望の非シール部からの空気の噴出量が減少し、意図するような防塵効果を得ることができない場合がある。また、アーム先端側への空気の流動が促進されないために、当該アーム先端側の非シール部分において意図するような防塵効果を得ることができない場合がある。

　なお、ロボット内に空気配管を設けて所望の非シール部まで確実に空気を導くことも考えられるが、狭いロボット内部に空気配管を設けることは実際には難しい。また、空気配管を設けたことで第１、第２アーム部の重量が増大し、当該アーム部の作動速度に影響するという弊害もある。

特開２０００－１４１２７０号公報

　本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであって、内部の空気圧によって外部からの粉塵の侵入を防止する多関節ロボットに関し、より高度に外部からの粉塵の侵入を抑制することができる技術を提供することを目的としている。

　そして、本発明は、中空構造のベース部と、このベース部に連結される中空構造の第１アーム部とを備えた多関節ロボットであって、前記ベース部に固定される第１部材と、この第１部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第１アーム部に固定される第２部材とを備えた中空構造を有し、前記ベース部と前記第１アーム部とを第１回転軸回りに相対回転可能に連結する第１関節部材と、前記ベース部の内部に空気を導入すべく当該ベース部に設けられた空気導入部と、前記第１関節部材の内部を通じて前記ベース部と前記第１アーム部とを連通させる第１連絡通路と、前記ベース部の内部と前記第１関節部材の内部、又は前記第１アームと前記第１関節部材の内部とを、前記第１連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第１関節部材側の通路面積が反関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第１オリフィス通路と、を備えているものである。

図１は、本発明に係る多関節ロボットが適用された産業用ロボットの側面図である。 図２は、産業用ロボットの断面図である。 図３は、産業用ロボットの斜視図（斜め下から視た状態）である。 図４は、産業用ロボットの断面拡大図である。 図５は、産業用ロボットの断面拡大図である。 図６は、スカラロボット内の空気の流を示す産業用ロボットの断面図である。

　図１～図３は、本発明に係る多関節ロボットが適用された産業用ロボットを示しており、図１は側面図で、図２は断面図で、図３は斜視図で各々産業用ロボットを示している。なお、各図中には、説明の便宜上、ＸＹＺの直角座標系を示している。当例では、Ｚ方向は上下方向である。

　産業用ロボット１は、多関節ロボットの一種であるスカラロボット（水平多関節ロボット）２と、このスカラロボット２を直動（直線的に移動）させる単軸ロボット３とを備えた複合型ロボットである。当例では、単軸ロボット３は、スカラロボット２をＺ方向に移動（昇降）させる。

　［単軸ロボット３の構成］
　単軸ロボット３は、Ｚ方向に延在する構造体を含む中空のケーシング１０と、このケーシング１０に沿ってＺ方向に移動可能に支持されるスライダ１２と、このスライダ１２を駆動する駆動機構１４とを含む。

　スライダ１２は、ケーシング１０の内壁面に固定されたＺ方向に延在する一対のガイドレール（図示省略）に移動自在に支持されている。ケーシング１０の側面には、Ｚ方向に延在するスリット状の開口部１０ａが形成されており、スライダ１２の一部は、当該開口部１０ａを介して外部に露出している。

　前記駆動機構１４は、いわゆる送りねじ機構であり、スライダ１２に組込まれたナット部材１２ａと、このナット部材１２ａに挿入されて前記ガイドレールと平行に延在するねじ軸１６と、このねじ軸１６の一端に連結された電動モータ１８とを含む。つまり、駆動機構１４は、モータ１８によりねじ軸１６を回転させ、このねじ軸１６の回転運動を、ナット部材１２ａ及びガイドレールを介してスライダ１２のＺ方向の直線運動に変換する。この構成によりスライダ１２がＺ方向に移動する。

　［スカラロボット２の構成］
　スカラロボット２は、ベース部２０と、このベース部２０に連結されたロボットアーム２２とを含む。ベース部２０は、単軸ロボット３の前記スライダ１２に固定されており、これにより、スカラロボット２が、スライダ１２の移動に伴い当該スライダ１２と共にＺ方向に移動する。

　ロボットアーム２２は、ベース部２０に対して第１回転軸Ａｘ１回りに回転可能に連結された第１アーム部２３と、この第１アーム部２３に対して第２回転軸Ａｘ２回りに回転可能に連結された第２アーム部２４と、この第２アーム部２４に対して第３回転軸Ａｘ３回りに回転可能に連結されたツール装着部２５とを備えている。ツール装着部２５は、ロボットハンド等などの各種用途に応じたエンドエフェクタが着脱自在に装着される部分である。なお、第１回転軸Ａｘ１、第２回転軸Ａｘ２及び後述する第３回転軸Ａｘ３は、Ｚ方向に延びる互いに平行な仮想軸である。

　第１アーム部２３は、水平方向（Ｚ方向と直交する方向）に延在する側面視長方形の剛性を有した中空の箱型構造体からなるケーシング２３１を有し、第２アーム部２４もまた、水平方向に延在する剛性を有した中空の箱型構造体からなるケーシング２４１を有している。第１アーム部２３は、その長手方向の一端部（基端部）で後記第１減速機４０を介してベース部２０に連結されており、第２アーム部２４は、その一端部（基端部）で後記第２減速機５０を介して第１アーム部２３の先端部に連結されている。ツール装着部２５は、第２アーム部２４の先端部に後記第３減速機７０を介して連結されている。

　スカラロボット２は、第１アーム部２３の駆動源である第１モータ３１と、この第１モータ３１が発生する回転力を前記第１アーム部２３に伝達する第１動力伝達機構ＰＴ１とを備えている。また、スカラロボット２は、第２アーム部２４の駆動源である第２モータ３２と、この第２モータ３２が発生する回転力を前記第２アーム部２３に伝達する第２動力伝達機構ＰＴ２とを備えている。また、スカラロボット２は、ツール装着部２５の駆動源である第３モータ３３と、この第３モータ３１が発生する回転力をツール装着部２５に伝達する第３動力伝達機構ＰＴ３とを備えている。

　第１～第３のモータ３１～３３は全てベース部２０に搭載されている。ベース部２０は、下方に開口した中空かつ箱形の剛性を有した構造体からなるケーシング２０１を備えており、モータ３１～３３は、第１回転軸Ａｘ１を中心としてその周囲に配置され、各々、ブラケットを介してケーシング２０１の天井部２０２に固定されている。具体的には、第１モータ３１は、第１回転軸Ａｘ１に対してＸ方向に隣接する位置に配置されている。第２モータ３２及び第３モータ３３は、第１回転軸Ａｘ１を挟んでＹ方向に並ぶ位置に各々配置されている。ケーシング２０１の下面には、カバー２０３が着脱可能に固定されている。

　［第１動力伝達機構ＰＴ１の構成］
　図４は産業用ロボット１の断面拡大図である。この図に示すように、前記第１動力伝達機構ＰＴ１は、ベース部２０とロボットアーム２２との間に介設された第１減速機４０と、第１モータ３１の出力軸３１ａの回転を第１減速機４０に伝達する第１伝動機構４６とを含む。

　第１減速機４０（本発明の第１関節部材に相当する）は、波動歯車減速機構からなる減速機本体４２と、この減速機本体４２が組み込まれた、剛性を有する構造体からなるケーシング４４とを含み、第１回転軸Ａｘ１に沿って貫通した概略円環状の構造を有している。

　ケーシング４４は、周壁部を備えた有天円筒状の上部ケーシング４５ａ（本発明の第１部材に相当する）と、周壁部を備えた有底円筒状の下部ケーシング４５ｂ（本発明の第２部材に相当する）とを含み、周壁部同士の間にラビリンス状の隙間４４ａが形成されるように、これら上、下のケーシング４５ａ、４５ｂが向かい合わせに配置された中空構造を有する。上部ケーシング４５ａは、第１アーム部２３のケーシング２３１の下面２３２に固定されており、下部ケーシング４５ｂは、ベース部２０のケーシング２０１の上面に固定されている。

　減速機本体４２は、ウェーブジェネレータ、サーキュラスプライン、フレクススプラインなどを備えた周知の波動歯車減速機構からなる。減速機本体４２は、ケーシング４４の内部に組み込まれている。ウェーブジェネレータは、第１モータ３１の回転力の入力部であり、上部ケーシング４５ａは、減速後の回転力の出力部とされる。すなわち、第１減速機４０は、入力部（ウェーブジェネレータ）に入力される回転力の回転速度を減速して出力部（上部ケーシング４５ａ）から出力させる。

　前記第１伝動機構４６はベルト伝動機構である。すなわち、第１伝動機構４６は、第１モータ３１の出力軸３１ａに固定されたプーリ４７ａと、第１減速機３６の入力部に固定されたプーリ４７ｂと、これらプーリ４７ａ、４７ｂとに掛け渡された伝動ベルト４８とを含む。

　この構成により、第１モータ３１の出力軸３１ａの回転が、第１減速機４０の入力部に伝達され、この第１減速機４０で回転速度が減速されながら第１アーム部２３に伝達される。これにより、第１アーム部２３が、ベース部２０に対して所定の回転速度で第１回転軸Ａｘ１回りに回転（旋回）する。

　［第２動力伝達機構ＰＴ２の構成］
　前記第２動力伝達機構ＰＴ２は、図２に示すように、第１アーム部２３と第２アーム部２４との間に介設された第２減速機５０と、ベース部２０から第１アーム部２３に亘って第１減速機４０の内側を貫通して延在する第１伝動軸５６と、前記第２モータ３２の出力軸３２ａ（図示省略）の回転を、ベース部２０において第１伝動軸５６に伝動するとともに、当該第１伝動軸５６の回転を、第１アーム部２３において第２減速機５０に伝動する第２伝動機構５７と、を含む。

　図５は産業用ロボット１の断面拡大図である。この図に示すように、第２減速機５０（本発明の第２関節部材に相当する）は、波動歯車減速機構からなる減速機本体５２と、この減速機本体５２が組み込まれた、剛性を有する構造体からなるケーシング５４とを含み、全体が第２回転軸Ａｘ２に沿って貫通した概略円環状の構造を有している。この第２減速機５０の基本的な構造は、第１減速機４０の構造と基本的に共通している。

　ケーシング５４は、周壁部を備えた有天円筒状の上部ケーシング５５ａ（本発明の第３部材に相当する）と、周壁部を備えた有底円筒状の下部ケーシング５５ｂ（本発明の第４部材に相当する）とを含み、周壁部同士の間にラビリンス状の隙間５４ａが形成されるように、これら上、下のケーシング５５ａ、５５ｂが向かい合わせに配置された中空構造を有する。上部ケーシング５５ａは、第１アーム部２３のケーシング２３１の下面２３２に固定されており、下部ケーシング５５ｂは、第２アーム部２４のケーシング２４１の上面２４３に固定されている。

　減速機本体５２は、ウェーブジェネレータ、サーキュラスプライン、フレクススプラインなどを備えた周知の波動歯車減速機構からなる。減速機本体５２は、ケーシング５４の内部に組み込まれている。ウェーブジェネレータは、第２モータ３２の回転力の入力部であり、フレクススプラインが固定される上部ケーシング５５ａが、減速後の回転力の出力部とされる。すなわち、第２減速機５０は、入力部（ウェーブジェネレータ）に入力される回転力の回転速度を減速して出力部（上部ケーシング５５ａ）から出力させる。なお、第２減速機５０では、上部ケーシング４５ａが第１アーム部２３に固定されているため、サーキュラスプラインが固定される下部ケーシング４５ｂが相対的に回転することで回転力が第２アーム部２４に伝達される。

　前記第２伝動機構５７はベルト伝動機構である。すなわち、第２伝動機構５７は、図３～図５に示すように、第２モータ３２の出力軸３２ａに固定されたプーリ５８ａと、ベース部２０において第１伝動軸５６の下端部に固定されたプーリ５８ｂと、これらプーリ５８ａ、５８ｂとに掛け渡された伝動ベルト５９とを含む。また、第２伝動機構５７は、第１アーム部２３において、第１伝動軸５６の上端部に固定されたプーリ６１ａと、第２減速機５０の入力部に固定されたプーリ６１ｂと、これらプーリ６１ａ、６１ｂとに掛け渡された伝動ベルト６２とを含む。

　前記第１伝動軸５６は中空軸からなり、第１動力伝達機構ＰＴ１の第１減速機４０及び第１伝動機構４６のプーリ４７ｂを貫通してＺ方向に延在している。第１伝動軸５６は、第１減速機４０の上部ケーシング４５ａ及び第１伝動機構４６のプーリ４７ｂにベアリングを介して相対回転が可能な状態で保持されている。

　この構成により、第２モータ３２の出力軸３２ａの回転が、第１アーム部２３を通じて第２減速機５０の入力部（ウェーブジェネレータ）に伝達され、この第２減速機５０で回転速度が減速されながら第２アーム部２４に伝達される。これにより、第２アーム部２４が第１アーム部２３に対して所定の回転速度で第２回転軸Ａｘ２回りに回転（旋回）する。

　［第３動力伝達機構ＰＴ３の構成］
　前記第３動力伝達機構ＰＴ３は、第２アーム部２４とツール装着部２５との間に介設された第３減速機７０と、第１伝動軸５６と同心上に配置されて、ベース部２０から第１アーム部２３に亘って第１減速機４０の内側を貫通して延在する第２伝動軸７６と、第１アーム部２３から第２アーム部２４に亘って第２減速機５０の内側を貫通して延在する第３伝動軸７７と、前記第３モータ３３の出力軸３３ａ（図示省略）の回転を、ベース部２０において第２伝動軸７６に伝動し、当該第２伝動軸７６の回転を、第１アーム部２３において第３伝動軸７７に伝動し、当該第３伝動軸７７の回転を、第２アーム部において第３減速機７０に伝動する第３伝動機構７８と、を含む。

　図５及び図６に示すように、第３減速機７０（本発明の第３関節部材に相当する）は、波動歯車減速機構からなる減速機本体７２と、この減速機本体７２が組み込まれた、剛性を有する構造体からなるケーシング７４とを含み、全体が第３回転軸Ａｘ３に沿って貫通した概略円環状の構造を有している。この第３減速機７０の基本的な構造は、第１、第２の減速機４０、５０の構造と基本的に共通している。

　ケーシング７４は、周壁部を備えた有天円筒状の上部ケーシング７５ａ（本発明の第５部材に相当する）と、周壁部を備えた有底円筒状の下部ケーシング７５ｂ（本発明の第６部材に相当する）とを含み、周壁部同士の間にラビリンス状の隙間７４ａが形成されるように、これら上、下のケーシング７５ａ、７５ｂが向かい合わせに配置された中空構造を有する。上部ケーシング７５ａは、第２アーム部２４のケーシング２４１の下面２４２に固定されており、下部ケーシング７５ｂは、ツール装着部２５の上部に固定されている。

　減速機本体７２は、ウェーブジェネレータ、サーキュラスプライン、フレクススプラインなどを備えた周知の波動歯車減速機構からなる。減速機本体７２は、ケーシング７４の内部に組み込まれている。ウェーブジェネレータは、第３モータ３３の回転力の入力部であり、フレクススプラインが固定される上部ケーシング７５ａが、減速後の回転力の出力部とされる。すなわち、第３減速機７０は、入力部（ウェーブジェネレータ）に入力される回転力の回転速度を減速して出力部（上部ケーシング７５ａ）から出力させる。なお、第３減速機７０では、上部ケーシング７５ａが第２アーム部２４に固定されているため、サーキュラスプラインが固定される下部ケーシング７５ｂが相対的に回転することで回転力がツール装着部２５に伝達される。

　前記第３伝動機構７８はベルト伝動機構である。すなわち、第３伝動機構７８は、図３～図５に示すように、第３モータ３３の出力軸３３ａに固定されたプーリ７９ａと、ベース部２０において第２伝動軸７６の下端部に固定されたプーリ７９ｂと、これらプーリ７９ａ、７９ｂとに掛け渡された伝動ベルト８０とを含む。また、第３伝動機構７８は、第１アーム部２３において第２伝動軸７６の上端部に固定されたプーリ８２ａと、第３伝動軸７７の上端部に固定されたプーリ８２ｂと、これらプーリ８２ａ、８２ｂとに掛け渡された伝動ベルト８３とを含む。さらに、第３伝動機構７８は、第２アーム部２４において、第３伝動軸７７の下端部に固定されたプーリ８４ａと、第３減速機７０の入力部に固定されたプーリ８４ｂと、これらプーリ８４ａ、８４ｂとに掛け渡された伝動ベルト８５とを含む。

　前記第２伝動軸７６は、外径が前記第１伝動軸５６の内径よりも小さい中空軸からなり、第１伝動軸５６の内側を貫通してＺ方向に延在している。第２伝動軸７６と第１伝動軸５６とは、第１回転軸Ａｘ１を中心とする同心円状に配置されている。第２伝動軸７６は、第１伝動軸５６にベアリングを介して相対回転が可能な状態で保持されている。

　第３伝動軸７７は中空軸からなり、第２動力伝達機構ＰＴ２の第１伝動機構４６のプーリ６１ｂ及び第２減速機５０を貫通してＺ方向に延在している。第３伝動軸７７は、第１伝動機構４６のプーリ６１ｂ及び第２減速機５０の下部ケーシング５５ｂにベアリングを介して相対回転が可能な状態で保持されている。

　この構成により、第３モータ３３の出力軸３３ａの回転が、第１アーム部２３及び第２アーム部２４を通じて第３減速機７０の入力部（ウェーブジェネレータ）に伝達され、この第３減速機７０で回転速度が減速されながらツール装着部２５に伝達される。これにより、ツール装着部２５が第２アーム部２４に対して所定の回転速度で第３回転軸Ａｘ３回りに回転する。

　なお、第３動力伝達機構ＰＴ３の第２伝動軸７６の内側には、当該第２伝動軸７６を貫通してベース部２０から第１アーム部２３に亘って延在する、中空軸からなる第１配線保護軸９０が配置されている。また、第３伝動軸７７の内側には、当該第３伝動軸７７を貫通して第１アーム部２３から第２アーム部２４に亘って延在する、中空軸からなる第２配線保護軸９４が配置されている。第１配線保護軸９０、第２伝動軸７６及び第１伝動軸５６は、共に断面円形の中空軸（円筒体）であり、これら第１配線保護軸９０、第２伝動軸７６及び第１伝動軸５６は、第１回転軸Ａｘ１を中心とする同心円状にこの順番で内側から配置されている。また、第２配線保護軸９４及び第３伝動軸７７は、共に断面円形の中空軸（円筒体）であり、これら第２配線保護軸９４及び第３伝動軸７７は、第２回転軸Ａｘ２を中心とする同心円状にこの順番で内側から配置されている。

　これら第１、第２の配線保護軸９０、９４は、スカラロボット２内に配索される電線類、すなわちツール装着部２５に装着されるツール駆動用の電線及び／又は可撓性を有するパイプ（チューブ）を保護するものである。パイプは、例えば圧縮空気などの給排に用いられるものである。図示を省略するが、スカラロボット２の内部には、この電線類がベース部２０からツール装着部２５に亘って配索されている。概略的には、ベース部２０から第１配線保護軸９０、第１アーム部２３、第２配線保護軸９４、第２アーム部２４及び第３減速機７０を通過するように電線類が配索されている。

　第１、第２の配線保護軸９０、９４は、後述する通り、ベース部２０内に導入される空気（クリーンエア）をロボットアーム２２に亘って流動させる機能も備える。すなわち、第１配線保護軸９０は、ベース部２０に導入されるエアを第１減速機４０の内部を通じて第１アーム部２３に導入する第１連絡通路１０１を形成し、第２配線保護軸９４は、第１アーム部２３に導入されるエアを第２減速機５０の内部を通じて第２アーム部２４に導入する第２連絡通路１０２を形成する。

　第１配線保護軸９０は、第３動力伝達機構ＰＴ３のプーリ７９ｂに固定された連結部材９１にベアリング９２を介して相対回転可能に支持されている。また、第２配線保護軸９４は、第３動力伝達機構ＰＴ３のプーリ８４ａに固定された連結部材９５にベアリング９６を介して相対回転可能に支持されている。両配線保護軸９０、９４の上端部は、第１アーム部２３のケーシング２３１に対して回転不能に連結されている。

　［スカラロボット２の防塵構造］
　図２及び図４に示すように、ベース部２０には空気導入部１１０が設けられている。この空気導入部１１０には、図外のコンプレッサ等に清浄フィルタ等を介して接続された空気供給ホース１１２の末端部分が接続されている。これにより、一定圧力の空気（クリーンエア）がベース部２０の内部に導入されるようになっている。

　ベース部２０内に導入された空気は、図６中に実線矢印（符号ＦＬ１）で示すように、第１配線保護軸９０からなる第１連絡通路１０１（図４参照）を通じて第１アーム部２３の内部に導入され、さらに配線保護軸９４からなる第２連絡通路１０２（図５参照）を通じて第１アーム部２３から第２アーム部２４に導入され、さらに第３減速機７０の内側の空間（第３連絡通路１０３という／図５参照）を通じてツール装着部２５に導入されることとなる。これにより、スカラロボット２の内部全体が正圧となり、スカラロボット２に形成される各種隙間から外部に空気が噴出（漏出）し、スカラロボット２の内部への粉塵の侵入が防止されるようになっている。

　なお、このスカラロボット２には、第１～第３の減速機４０、５０、７０の前記隙間４４ａ、５４ａ、７４ａから適切に空気が噴射されるように、ベース部２０の内部と第１減速機４０の内部とを連通させる第１オリフィス通路１２０と、第２アーム部２４の内部と第２減速機５０の内部とを連通させる第２オリフィス通路１３０と、ツール装着部２５の内部と第３減速機７０の内部とを連通させる第３オリフィス通路１４０とが設けられている。

　図４に示すように、第１オリフィス通路１２０は、第１減速機４０のケーシング４４の周壁部近傍の位置に設けられたＺ方向に延在する通路である。この第１オリフィス通路１２０は、第１減速機４０側の通路面積が反第１減速機４０側（ベース部２０側）の通路面積よりも小さくなる部分を備えた通路である。具体的には、第１オリフィス通路１２０は、第１減速機４０のケーシング４４（下部ケーシング４５ｂ）及びベース部２０のケーシング２３１に、これらをＺ方向に貫通するように形成された一定径の孔部１２１と、ベース部２０の内部においてこの孔部１２１に着脱可能に螺着されたオリフィス継手１２２とで構成されている。なお、「オリフィス継手」とは、内部に通路を有しかつ当該通路の径が一方側から他方側に向かって急激に狭まる部分を有した円筒状の部材である。

　図５に示すように、第２オリフィス通路１３０は、第２減速機５０のケーシング５４の周壁部近傍の位置に設けられたＺ方向に延在する通路である。この第２オリフィス通路１３０は、第２減速機５０側の通路面積が反第２減速機５０側（第２アーム部２４側）の通路面積よりも小さくなる部分を備えた通路である。具体的には、第２オリフィス通路１３０は、第２減速機５０のケーシング５４（下部ケーシング５５ｂ）及び第２アーム部２４のケーシング２４１に、これらをＺ方向に貫通するように形成された一定径の孔部１３１と、ベース部２０の内部においてこの孔部１２１に着脱可能に螺着されたオリフィス継手１３２とで構成されている。

　第３オリフィス通路１４０は、第３減速機７０のケーシング７４の周壁部近傍の位置に設けられたＺ方向に延在する通路である。この第３オリフィス通路１４０は、第３減速機７０側の通路面積が反第３減速機７０側（ツール装着部２５側）の通路面積よりも小さくなる部分を備えた通路である。具体的には、第３オリフィス通路１４０は、第３減速機７０のケーシング７４（下部ケーシング７５ｂ）に、これをＺ方向に貫通するように形成された一定径の孔部１４１と、ツール装着部２５の内部においてこの孔部１４１に着脱可能に螺着されたオリフィス継手１４２とで構成されている。

　このような第１～第３のオリフィス通路１２０、１３０、１４０が設けられることにより、第１～第３の減速機４０、５０、７０の前記隙間４４ａ、５４ａ、７４ａから適切に空気が噴出され、当該隙間４４ａ、５４ａ、７４ａからの粉塵の侵入が高度に抑制される。すなわち、オリフィス通路１２０、１３０、１４０が設けられていない場合には、スカラロボット２内の空気の流れは、必ずしも、図６中の符号ＦＬ１で示す流れが支配的とはならない。例えばベース部２０に導入された空気は、第１連絡通路１０１を通じて第１アーム部２３に流動する一方で、機構部分の隙間や部材間の隙間を通じて第１減速機４０に流動して前記隙間４４ａから漏出するとともに、スカラロボット２に形成されるその他の隙間（例えば部材同士の組付け部分の隙間）から無秩序に漏出する。そのため、ロボットアーム２２の先端に向かう程、空気流量が少なくなり、第２、第３の減速機５０、７０（隙間５４ａ、７４ａ）において十分な防塵効果が得られない場合がある。

　これに対して、第１～第３のオリフィス通路１２０、１３０、１４０が設けた上記スカラロボット２の構成によれば、空気導入部１１０からベース部２０に導入される空気の大部分は、第１連絡通路１０１を通じて第１アーム部２３の内部に導入される。また、第１オリフィス通路１２０を通じて第１減速機４０の内部にも空気が導入される。一旦第１オリフィス通路１２０を通じて第１減速機４０に空気が導入されると、この第１オリフィス通路１２０を通じた空気の流路（図６中の符号ＦＬ２を付した破線矢印を参照）が確立され、第１減速機４０の内部に積極的に空気が導入される。これにより、第１減速機４０の周囲において形成されるその他の隙間（部材同士の組付け部分の隙間）などから大量の空気が無秩序に漏出することが抑制され、第１アーム部２３及び第１減速機４０への空気の導入が促進される。この際、第１オリフィス通路１２０内で流路面積が絞られていることにより、必要以上に第１減速機４０に空気が導入されることが抑制される。

　また、第１連絡通路１０１を通じて第１アーム部２３に導入された空気は、第２連絡通路１０２を通じて第２アーム部２４の内部に導入される。また、第２アーム部２４内において、第２オリフィス通路１３０を通じて第２減速機５０の内部にも空気が導入される。一旦第２オリフィス通路１３０を通じて第２減速機５０の内部に空気が導入されると、この第２オリフィス通路１３０を通じた空気の流路（図６中の符号ＦＬ３を付した破線矢印を参照）が確立され、第２減速機５０の内部に積極的に空気が導入される。これにより、第２減速機５０の周囲において形成されるその他の隙間（部材同士の組付け部分の隙間）などから大量の空気が無秩序に漏出することが抑制され、ツール装着部２５及び第２減速機５０への空気の導入が促進される。この際、第２オリフィス通路１３０内で流路面積が絞られていることにより、必要以上に第２減速機５０に空気が導入されることが抑制される。

　また、第２アーム部２４から第３連絡通路１０３を通じてツール装着部２５に導入された空気は、第３オリフィス通路１４０を通じて第３減速機７０の内部に導入され、この第３オリフィス通路１４０を通じた空気の流路（図６中の符号ＦＬ４を付した破線矢印を参照）が確立され、第３減速機７０の内部に積極的に空気が導入される。これにより、第３減速機７０の周囲において形成されるその他の隙間（部材同士の組付け部分の隙間）などから大量の空気が無秩序に漏出することが抑制され、第２減速機５０への空気の導入が促進される。

　従って、上記スカラロボット２によれば、ベース部２０からロボットアーム２２に亘ってその内圧を適切に高めながら、第１～第３の全ての減速機４０、５０、７０についてそれらの隙間４４ａ、５４ａ、７４ａから空気を噴出させることができ、その結果、全ての減速機４０、５０、７０について粉塵の侵入を高度に抑制することが可能となる。

　なお、上記スカラロボット２では、第１～第３のオリフィス通路１２０、１３０、１４０は、何れも一定径の孔部１２１、１３１、１４１にオリフィス継手１２２、１３２、１４２が着脱可能に螺着された構成であるが、オリフィス継手１２２、１３２、１４２を用いることなく、孔部１２１、１３１、１４１の内径を途中で変化されることより構成されてもよい。但し、スカラロボット２の内部で発生した粉塵等の異物が詰まって第１～第３のオリフィス通路１２０、１３０、１４０が目詰まりを起こす（不通となる）ことも考えられるので、メンテナンス性を考慮すると、オリフィス継手１２２、１３２、１４２を用いた構成であるのが望ましい。すなわち、当該構成によれば、第１～第３のオリフィス通路１２０、１３０、１４０が目詰まりを起こした場合でも、オリフィス継手１２２、１３２、１４２を交換することで速やかにオリフィス通路１２０、１３０、１４０を開通させることが可能となる。

　また、上記スカラロボット２では、第１配線保護軸９０によってベース部２０から第１アーム部２３に空気を導入する第１連絡通路１０１が形成され、第２配線保護軸９４によって、第１アーム部２３から第２アーム部２４に空気を導入する第２連絡通路１０２が形成されている。しかし、スカラロボット２は、これら第１、第２の配線保護軸９０、９４が省略された構成であってもよい。この場合には、第３動力伝達機構ＰＴ３の第２伝動軸７６によって、ベース部２０から第１アーム部２３に空気を導入する第１連絡通路１０１が形成され、第３動力伝達機構ＰＴ３の第３伝動軸７７によって、第１アーム部２３から第２アーム部２４に空気を導入する第２連絡通路１０２が形成されている。

　［変形例］
　以上、本発明に係るスカラロボット２が適用された産業用ロボット１の実施形態について説明したが、上記スカラロボット２は本発明に係る多関節ロボットの好ましい実施形態の例示であって、スカラロボット２やこれを含む産業用ロボット１の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような態様を採用することも可能である。例えば、以下のような態様を採用することも可能である。

　（１）実施形態では、第１オリフィス通路１２０は、ベース部２０の内部と第１減速機４０の内部とを連通するが、第１オリフィス通路１２０は、第１アーム部２３の内部と第１減速機４０の内部とを連通するものであってもよい。また、実施形態では、第２オリフィス通路１３０は、第２アーム部２４の内部と第２減速機５０の内部とを連通するが、第２オリフィス通路１３０は、第１アーム部２３の内部と第１減速機４０の内部とを連通するものであってもよい。また、実施形態では、第３オリフィス通路１４０は、ツール装着部２５の内部と第３減速機７０の内部とを連通するが、第３オリフィス通路１４０は、第２アーム部２４と第３減速機７０の内部とを連通するものであってもよい。

　（２）実施形態では、スカラロボット２の内部に電線類１００が配索されているが、必要な場合には、スカラロボット２の外部に電線類１００を設けるようにしてもよい。この場合には、第１、第２の配線保護軸９０、９４は省略可能である。第１、第２の配線保護軸９０、９４を省略する場合には、第２伝動軸７６や第３伝動軸７７を中実軸とすることもできる。

　（３）実施形態では、単軸ロボット３のスライダ１２にスカラロボット２が固定され、これによりスカラロボット２がＺ方向に移動する構成である。しかし、スカラロボット２は、ベース部２０が接地面に固定されて使用されるものであってもよい。

　（４）実施形態のスカラロボット２は、第２アーム部２４が第１アーム部２３に対して上方に位置する構成であるが、第２アーム部２４が第１アーム部２３に対して下方に位置する構成であってもよい。

　（５）実施形態では、本発明をスカラロボット２（水平多関節ロボット）に適用した例について説明したが、本発明は、垂直多関節ロボットなど他の多関節ロボットについても適用可能である。

　［本発明のまとめ］
　以上説明した本発明をまとめると以下の通りである。

　本発明の一局面に係る多関節ロボットは、中空構造のベース部と、このベース部に連結される中空構造の第１アーム部とを備えた多関節ロボットであって、前記ベース部に固定される第１部材と、この第１部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第１アーム部に固定される第２部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記ベース部と前記第１アーム部とを第１回転軸回りに相対回転可能に連結する第１関節部材と、前記ベース部の内部に空気を導入すべく当該ベース部に設けられた空気導入部と、前記第１関節部材の内部を通じて前記ベース部と前記第１アーム部とを連通させる第１連絡通路と、前記ベース部の内部と前記第１関節部材の内部、又は前記第１アーム部の内部と前記第１関節部材の内部とを、前記第１連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第１関節部材側の通路面積が反関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第１オリフィス通路と、を備えているものである。

　この多関節ロボットによれば、空気導入部からベース部に導入される空気の大部分は、第１連絡通路を通じて第１アーム部の内部に導入される。また、一旦、第１オリフィス通路を通じて第１関節部材の内部に空気が導入されると、この第１オリフィス通路を通じた空気の流路が確立され、第１関節部材の内部に積極的に空気が導入される。これにより、第１関節部材の周囲において形成される他の隙間から空気が無秩序に漏出することが抑制され、第１関節部材への空気の導入が促進される。従って、第１連絡通路によりベース部から第１アーム部への空気導入量を適切に確保しながら、第１関節部材の前記隙間からも適切に空気を漏出（噴出）させて、当該隙間への粉塵の侵入を抑制することができる。

　この場合、前記第１オリフィス通路は、前記ベース部の内部と前記第１関節部材の内部、又は前記第１アーム部の内部と前記第１関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成されるのが好適である。

　この構成によれば、異物が侵入するなどして第１オリフィス通路が不通になった場合でも、オリフィス継手を交換することで第１オリフィス通路を速やかに開通させることが可能となる。そのため、メンテナンス性が向上する。

　上記各態様の多関節ロボットにおいて、前記第１関節部材は、円環状の構造を有する減速機からなり、前記第１連絡通路は、前記減速機の内側を貫通するように前記第１回転軸に沿って前記ベース部から前記第１アーム部に亘って延在する中空軸により形成されているのが好適である。

　この構成によれば、減速機の内側（中心部分）の空間を利用して円滑にベース部から第１アーム部に空気を導入することができる。従って、合理的な構成でベース部から第１アーム部に空気を導入することが可能となる。

　上記各態様の多関節ロボットにおいては、さらに、前記第１アーム部に連結される中空構造の第２アーム部と、前記第１アーム部に固定される第３部材と、この第３部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第２アーム部に固定される第４部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記第１アーム部と前記第２アーム部とを第２回転軸回りに相対回転可能に連結する第２関節部材と、前記第１アーム部に導入される空気を前記第２関節部材の内部を通じて前記第２アーム部に導入する第２連絡通路と、前記第１アーム部の内部と前記第２関節部材の内部、又は前記第２アーム部の内部と前記第２関節部材の内部とを、前記第２連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第２関節部材側の通路面積が反第２関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第２オリフィス通路と、を備えているものであってもよい。

　この構成によれば、ベース部から第１アーム部に導入される空気の大部分は、第２連絡通路を通じて第２アーム部の内部に導入される。また、一旦、第２オリフィス通路を通じて第２関節部材の内部に空気が導入されると、この第２オリフィス通路を通じた空気の流路が確立され、第２関節部材の内部に積極的に空気が導入される。これにより、第２関節部材の周囲において形成される他の隙間などから空気が無秩序に漏出することが抑制され、第２関節部材への空気の導入が促進される。従って、第２連絡通路により第１アーム部から第２アーム部への空気導入量を適切に確保しながら、第２関節部材の前記隙間からも適切に空気を漏出（噴出）させて、当該隙間への粉塵の侵入を抑制することができる。

　この場合、前記第２オリフィス通路は、前記第１アーム部の内部と前記第２関節部材の内部、又は前記第２アーム部の内部と前記第２関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成されるのが好適である。

　この構成によれば、異物が侵入するなどして第２オリフィス通路が不通になった場合でも、オリフィス継手を交換することにより第２オリフィス通路を速やかに開通させることが可能となる。そのため、メンテナンス性が向上する。

　また、上記の多関節ロボットにおいて、前記第２関節部材は、円環状の構造を有する減速機かなり、前記第２連絡通路は、前記減速機の内側を貫通するように前記第１アーム部から前記第２アーム部に亘って延在する中空軸により形成されているのが好適である。

　この構成によれば、減速機の内側（中心部分）の空間を利用して円滑に第１アーム部から第２アーム部に空気を導入することができる。従って、合理的な構成で第１アーム部から第２アーム部に空気を導入することが可能となる。

　上記各態様の多関節ロボットにおいては、さらに、前記第２アーム部に連結される中空構造のツール装着部と、前記第２アーム部に固定される第５部材と、この第５部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記ツール装着部に固定される第６部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記第２アーム部と前記ツール装着部とを第３回転軸回りに相対回転可能に連結する第３関節部材と、前記第２アーム部に導入される空気を前記第３関節部材の内部を通じて前記ツール装着部に導入する第３連絡通路と、前記第２アーム部の内部と前記第３関節部材の内部、又は前記ツール装着部の内部と前記第３関節部材の内部とを、前記第３連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第３関節部材側の通路面積が反第３関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第３オリフィス通路と、を備えているものであってもよい。

　この構成によれば、第１アーム部から第２アーム部に導入される空気の大部分は、第３連絡通路を通じてツール装着部の内部に導入される。また、一旦、第３オリフィス通路を通じて第３関節部材の内部に空気が導入されると、この第３オリフィス通路を通じた空気の流路が確立され、第３関節部材の内部に積極的に空気が導入される。これにより、第３関節部材の周囲において形成される他の隙間などから空気が無秩序に漏出することが抑制され、第３関節部材への空気の導入が促進される。従って、第３連絡通路により第２アーム部からツール装着部への空気導入量を適切に確保しながら、第３関節部材の前記隙間からも適切に空気を漏出（噴出）させて、当該隙間への粉塵の侵入を抑制することができる。

　この場合、前記第３オリフィス通路は、前記第２アーム部の内部と前記第３関節部材の内部、又は前記ツール装着部の内部と前記第３関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成されるのが好適である。

　この構成によれば、異物が侵入するなどして第３オリフィス通路が不通になった場合でも、オリフィス継手を交換することにより第３オリフィス通路を速やかに開通させることが可能となる。そのため、メンテナンス性が向上する。

　本発明の他の一局面に係る多関節ロボットは、中空構造のベース部と、このベース部に連結される第１アーム部とを備えた多関節ロボットであって、前記ベースに固定される第１部材と、この第１部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第１アーム部に固定される第２部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記ベース部と前記第１アーム部とを第１回転軸回りに相対回転可能に連結する関節部材と、前記ベース部の内部に空気を導入すべく当該ベース部に設けられた空気導入部と、前記ベース部の内部と前記関節部材の内部とを連通させる通路であって、関節部材側の通路面積がベース部側の通路面積よりも小さくなる部分を有したオリフィス通路と、を備えているものである。

　この多関節ロボットによれば、空気導入部からベース部に導入された空気が一旦、オリフィス通路を通じて関節部材の内部に空気が導入されると、このオリフィス通路を通じた空気の流路が確立され、関節部材の内部に積極的に空気が導入される。これにより、ベース部に形成される他の隙間などから空気が無秩序に漏出することが抑制され、関節部材への空気の導入が促進される。従って、関節部材の前記隙間から適切に空気を漏出（噴出）させて、当該隙間への粉塵の侵入を抑制することができる。

　この場合、前記オリフィス通路は、前記ベース部の内部と前記関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成されるのが好適である。

　この構成によれば、異物が侵入するなどしてオリフィス通路が不通になった場合でも、オリフィス継手を交換することによりオリフィス通路を速やかに開通させることが可能となる。そのため、メンテナンス性が向上する。

Claims (10)

1. 　中空構造のベース部と、このベース部に連結される中空構造の第１アーム部とを備えた多関節ロボットであって、
   　前記ベース部に固定される第１部材と、この第１部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第１アーム部に固定される第２部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記ベース部と前記第１アーム部とを第１回転軸回りに相対回転可能に連結する第１関節部材と、
   　前記ベース部の内部に空気を導入すべく当該ベース部に設けられた空気導入部と、
   　前記第１関節部材の内部を通じて前記ベース部と前記第１アーム部とを連通させる第１連絡通路と、
   　前記ベース部の内部と前記第１関節部材の内部、又は前記第１アーム部の内部と前記第１関節部材の内部とを、前記第１連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第１関節部材側の通路面積が反関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第１オリフィス通路と、を備えている、ことを特徴とする多関節ロボット。
2. 　請求項１に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第１オリフィス通路は、前記ベース部の内部と前記第１関節部材の内部、又は前記第１アーム部の内部と前記第１関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成される、ことを特徴とする多関節ロボット。
3. 　請求項１又は２に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第１関節部材は、円環状の構造を有する減速機からなり、
   　前記第１連絡通路は、前記減速機の内側を貫通するように前記第１回転軸に沿って前記ベース部から前記第１アーム部に亘って延在する中空軸により形成されている、ことを特徴とする多関節ロボット。
4. 　請求項１乃至３の何れか一項に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第１アーム部に連結される中空構造の第２アーム部と、
   　前記第１アーム部に固定される第３部材と、この第３部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第２アーム部に固定される第４部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記第１アーム部と前記第２アーム部とを第２回転軸回りに相対回転可能に連結する第２関節部材と、
   　前記第１アーム部に導入される空気を前記第２関節部材の内部を通じて前記第２アーム部に導入する第２連絡通路と、
   　前記第１アーム部の内部と前記第２関節部材の内部、又は前記第２アーム部の内部と前記第２関節部材の内部とを、前記第２連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第２関節部材側の通路面積が反第２関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第２オリフィス通路と、を備えている、ことを特徴とする多関節ロボット。
5. 　請求項４に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第２オリフィス通路は、前記第１アーム部の内部と前記第２関節部材の内部、又は前記第２アーム部の内部と前記第２関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成される、ことを特徴とする多関節ロボット。
6. 　請求項４又は５に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第２関節部材は、円環状の構造を有する減速機かなり、
   　前記第２連絡通路は、前記減速機の内側を貫通するように前記第１アーム部から前記第２アーム部に亘って延在する中空軸により形成されている、ことを特徴とする多関節ロボット。
7. 　請求項１乃至６の何れか一項に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第２アーム部に連結される中空構造のツール装着部と、
   　前記第２アーム部に固定される第５部材と、この第５部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記ツール装着部に固定される第６部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記第２アーム部と前記ツール装着部とを第３回転軸回りに相対回転可能に連結する第３関節部材と、
   　前記第２アーム部に導入される空気を前記第３関節部材の内部を通じて前記ツール装着部に導入する第３連絡通路と、
   　前記第２アーム部の内部と前記第３関節部材の内部、又は前記ツール装着部の内部と前記第３関節部材の内部とを、前記第３連絡通路とは異なる位置で連通させる通路であって、第３関節部材側の通路面積が反第３関節部材側の通路面積よりも小さくなる部分を有した第３オリフィス通路と、を備えている、ことを特徴とする多関節ロボット。
8. 　請求項７に記載の多関節ロボットにおいて、
   　前記第３オリフィス通路は、前記第２アーム部の内部と前記第３関節部材の内部、又は前記ツール装着部の内部と前記第３関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成される、ことを特徴とする多関節ロボット。
9. 　中空構造のベース部と、このベース部に連結される第１アーム部とを備えた多関節ロボットであって、
   　前記ベースに固定される第１部材と、この第１部材に所定間隔を隔てて対向した状態で前記第１アーム部に固定される第２部材とを備えた中空構造を有し、かつ前記ベース部と前記第１アーム部とを第１回転軸回りに相対回転可能に連結する関節部材と、
   　前記ベース部の内部に空気を導入すべく当該ベース部に設けられた空気導入部と、
   　前記ベース部の内部と前記関節部材の内部とを連通させる通路であって、関節部材側の通路面積がベース部側の通路面積よりも小さくなる部分を有したオリフィス通路と、を備えている、ことを特徴とする多関節ロボット。
10. 　請求項９に記載の多関節ロボットにおいて、
    　前記オリフィス通路は、前記ベース部の内部と前記関節部材の内部とを連通させる孔部と、この孔部に着脱可能に装着されたオリフィス継手とにより構成される、ことを特徴とする多関節ロボット。

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