WO2023238191A1 - ロボットアーム - Google Patents

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WO2023238191A1
WO2023238191A1 PCT/JP2022/022792 JP2022022792W WO2023238191A1 WO 2023238191 A1 WO2023238191 A1 WO 2023238191A1 JP 2022022792 W JP2022022792 W JP 2022022792W WO 2023238191 A1 WO2023238191 A1 WO 2023238191A1
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WO
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Prior art keywords
arm
section
hole
drive mechanism
operating
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/022792
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慶 早川
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヤマハ発動機株式会社 filed Critical ヤマハ発動機株式会社
Priority to PCT/JP2022/022792 priority Critical patent/WO2023238191A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

Definitions

  • the present invention relates to a robot arm.
  • a robot arm that has a base arm section having a housing section for accommodating a drive mechanism such as a motor or a speed reducer, and an operating arm section connected to the base arm section (for example, as disclosed in Patent Document 2). 1).
  • a drive mechanism such as a motor or a speed reducer
  • an operating arm section connected to the base arm section (for example, as disclosed in Patent Document 2). 1).
  • an opening may be formed in the operating arm portion, and work such as assembling the drive mechanism may be performed through the opening.
  • a cover is attached to the operating arm so as to close the opening formed in the operating arm.
  • the opening formed in the operating arm may be a factor in reducing the rigidity of the operating arm.
  • Countermeasures such as increasing the wall thickness of the operating arm may be considered to address this problem, but this is not a complete countermeasure and may lead to a decrease in the performance of the robot arm due to the increased weight of the operating arm. be.
  • An object of the present invention is to provide a robot arm that can prevent the drive mechanism from being exposed to the outside and prevent the rigidity of the operating arm from decreasing.
  • a robot arm includes a base arm part that can accommodate a drive mechanism and has an open housing part, and an operating arm part that swings around the base arm part by the driving force of the drive mechanism. , and a joint portion connecting the base arm portion and the operating arm portion, and the operating arm portion is configured to prevent the drive mechanism from being exposed from the opening of the housing portion. It has a shielding part that closes the opening.
  • FIG. 1 is a perspective view of an articulated robot to which a robot arm according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a front view of the base arm section and the operating arm section.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the base arm section and the operating arm section.
  • FIG. 4 is an exploded sectional view of the base arm section and the operating arm section.
  • FIG. 5 is a side view of the base arm section and the operating arm section.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the shielding part of the operating arm part.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing how the sealing member seals the first through hole.
  • FIG. 8 is a sectional view of a base arm part and an operating arm part according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of a base arm part and an operating arm part according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view of the operating arm according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a cross section of the operating arm portion of FIG. 9 taken along the section line XX.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams schematically showing how a sealing member according to another modification seals the first through hole.
  • a robot arm according to the present invention has at least two arm parts and a joint part that connects these arm parts.
  • the arm section is a concept that includes, in addition to a normal arm section, a body section that rotates about an axis perpendicular to the base, a wrist unit at the tip of the robot arm, and the like.
  • the joint portion is a joint portion that rotates one arm portion so that the other arm portion swings.
  • the joint is a joint that connects the distal end of the upper arm to the base end of the lower arm, and is a joint for swinging the lower arm up and down.
  • a multi-jointed robot arm including a plurality of arm sections and a plurality of joint sections will be exemplified.
  • FIG. 1 is a perspective view of an articulated robot 1 to which a robot arm 10 according to the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a front view of the base arm section 30 and the operating arm section 40, which will be described later.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the base arm section 30 and the operating arm section 40.
  • a vertically articulated 7-axis robot is illustrated as the articulated robot 1.
  • the articulated robot 1 includes a robot arm 10 having seven rotation axes: a first axis 2A, a second axis 2B, a third axis 2C, a fourth axis 2D, a fifth axis 2E, a sixth axis 2F, and a seventh axis 2G. Equipped with.
  • the robot arm 10 includes a base part 11, a first arm 12 (first arm part), a second arm 13 (second arm part), a third arm 14 (third arm part), and a fourth arm 15 (fourth arm part). section) and a head section 16.
  • the base portion 11 is a casing that is fixedly installed on a floor surface, a pedestal, or the like.
  • the first arm 12 is connected to the base part 11 via a first rotary joint 21, and rotates in a positive direction around a first axis 2A facing in the vertical direction (extending direction of the robot arm 10). Can be rotated in both directions.
  • the second arm 13 has a predetermined length in the vertical direction, and includes a second distal piece 131 as a distal end portion (upper portion) and a second proximal end piece 131 as a proximal portion (lower portion). piece 132.
  • the second proximal piece 132 of the second arm 13 is connected to the first arm 12 via the first swing joint 22 (joint).
  • the first swing joint 22 has a substantially cylindrical shape and includes an upper end portion of the first arm 12 facing in the horizontal direction (rotation axis direction), and a second base end piece 132 of the second arm 13. It connects the lower end of the .
  • the second arm 13 is swingable by the first swing joint 22 around a second axis 2B facing in the horizontal direction.
  • the second arm 13 includes a second rotary joint 23 in the middle thereof.
  • the second tip end piece 131 of the second arm 13 is rotatable by the second rotary joint 23 around the third axis 2C facing in the vertical direction.
  • the third arm 14 has a third distal piece 143 that is a distal portion (upper portion) and a third proximal piece 144 that is a proximal portion (lower portion).
  • the third proximal piece 144 is connected to the second distal piece 131 of the second arm 13 via the second swing joint 24 .
  • the second swing joint 24 has substantially the same configuration as the first swing joint 22.
  • the third arm 14 is swingable by the second swing joint 24 around a fourth axis 2D facing in the horizontal direction.
  • the third arm 14 includes a third rotary joint 25 in the middle thereof.
  • the third distal end piece 143 of the third arm 14 is rotatable by the third rotary joint 25 around the fifth axis 2E facing in the vertical direction.
  • the base end of the fourth arm 15 is connected to the third distal end piece 143 of the third arm 14 via the third swing joint 26.
  • the third swing joint 26 has substantially the same configuration as the first swing joint 22.
  • the fourth arm 15 is swingable about the sixth axis 2F facing in the horizontal direction by the third swing joint 26.
  • the head portion 16 is attached to the distal end side of the fourth arm 15 and is rotatable around a seventh axis 2G facing in the vertical direction.
  • the robot arm 10 is composed of the first arm 12 to the fourth arm 15 described above, which are a pair of arms (hereinafter referred to as an "arm pair") that are adjacent to each other and connected via the same joint. ).
  • the robot arm 10 according to this embodiment has a plurality of the above arm pairs.
  • the robot arm 10 includes a first pair of arms 101, a second pair of arms 102, and a third pair of arms 103.
  • the first arm pair 101 includes a first arm 12 located on the proximal end side and a second arm 13 swingably connected to the first arm 12.
  • the second arm pair 102 includes a second arm 13 and a third arm 14 swingably connected to the second arm 13.
  • the third arm pair 103 includes a third arm 14 and a fourth arm 15 swingably connected to the third arm 14.
  • at least one arm pair can accommodate a drive mechanism 50, which will be described later. and an operating arm section 40 that swings around the section 30.
  • an arm pair including the base arm section 30 and the operating arm section 40 is referred to as an arm element.
  • various aspects related to the configuration of the arm elements will be described, taking as an example the case where the first arm pair 101 is an arm element. That is, various aspects related to the configuration of the arm elements will be described using as an example a case where the first arm 12 functions as a base arm section and the second arm 13 functions as the operating arm section 40.
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view of the base arm section 30 and the operating arm section 40.
  • FIG. 5 is a side view of the base arm section 30 and the operating arm section 40.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a shielding part 41, which will be described later, of the operating arm part 40. Note that FIG. 6 shows the operating arm section 40 in a state reversed in the vertical direction from the state shown in FIG.
  • the arm element has a base arm section 30 and an operating arm section 40.
  • the base arm section 30 is an arm section located on the proximal end side of the robot arm 10 (see FIG. 1) with respect to the operating arm section 40. As shown by the dotted line in FIG. 5, the base arm section 30 has a housing section 4 that can accommodate the drive mechanism 50. As the drive mechanism 50 is driven, the operating arm section 40 rotates around the tip of the base arm section 30.
  • the housing section 4 is a substantially cylindrical housing space provided inside the base arm section 30.
  • a motor 51, a reduction gear 52, a brake 53, a torque sensor 54, and a controller board 55 are illustrated as drive mechanisms accommodated in the accommodation section 4.
  • the accommodating part 4 has an opening 4H on one side in the horizontal direction.
  • the opening 4H is an opening that facilitates the work of assembling the motor 51 and the like into the accommodating part 4 during manufacturing of the robot arm 10, and the work of taking out the motor 51 from the accommodating part 4 and reaccommodating it during maintenance. be.
  • the motor 51 is a drive source that rotates the operating arm section 40 around the tip of the base arm section 30, and includes a motor shaft 51S that generates rotational force. Note that the motor 51 may have a function of decelerating and stopping the rotational movement of the motor shaft 51S.
  • the reducer 52 reduces the rotational speed of the motor shaft 51S by a predetermined reduction ratio, and transmits the rotational force to the operating arm portion 40.
  • the brake 53 has a function of preventing the operating arm section 40 from rotating due to its own weight when the motor 51 is not energized.
  • Torque sensor 54 detects the rotational torque that motor 51 is applying to operating arm section 40 .
  • the controller board 55 controls the operation of the motor 51 based on commands from a control device outside the machine and detection results from the torque sensor 54 . Furthermore, the drive mechanism according to this embodiment has a frame (not shown). A fastened portion (not shown) into which the fastening member 70 is fitted is formed in the frame.
  • the fastening member 70 is a member for connecting the operating arm section 40 and the drive mechanism 50, and as a result, connects the base arm section 30 and the operating arm section 40 in a rotatable manner.
  • the fastening member 70 is a bolt having a head 71 and a shaft portion 72.
  • the operating arm portion 40 is connected to the drive mechanism 50 by screwing the fastening member 70 into a fastened portion through a first through hole 171 and a second through hole 172, which will be described later.
  • a plurality of fastening members 70 are screwed into a plurality of fastened parts.
  • some of the plurality of fastening members 70 may be configured with parallel pins or the like instead of bolts.
  • the operating arm section 40 is an arm section connected to the upper end portion of the base arm section 30, and swings around the base arm section 30 by the driving force of the drive mechanism 50, as described above. Specifically, the operating arm section 40 swings around the motor shaft 51S corresponding to the second shaft 2B. As shown in FIG. 4, the operating arm section 40 according to the present embodiment includes a shielding section 41 that closes the opening 4H of the housing section 4, and a constriction section 42 arranged near the shielding section 41.
  • the shielding part 41 closes the opening 4H so as to prevent the drive mechanism 50 from being exposed through the opening 4H of the housing part 4. Since the operating arm section 40 has the shielding section 41, the motor 51 that gets hot, the speed reducer 52 including gears, the controller board 55 on which electronic components are mounted, etc., do not need to be exposed to the outside. Therefore, in this embodiment, there is no need to prepare a cover separate from the operating arm section 40 in order to prevent the drive mechanism 50 from being exposed from the opening 4H of the housing section 4. That is, in the present embodiment, the drive mechanism 50 is prevented from being exposed by the shielding part 41 that is integrally formed with the operating arm part 40 instead of by a cover that is separate from the operating arm part 40.
  • the shielding part 41 includes a first part 140 that directly faces the opening 4H, a second part 150 that is connected to the first part 140, a facing part 160 that is spaced apart from the first part 140, and a first part 140 that directly faces the opening 4H. It has a first through hole 171 formed in the portion 140 and a second through hole 172 formed in the opposing portion 160. Further, the shielding portion 41 is continuous with the constricted portion 42 .
  • the first portion 140 is a portion that directly faces the opening 4H in the horizontal direction. As shown in FIGS. 5 and 6, the first portion 140 according to the present embodiment has a hemispherical shape and includes a bulge portion 145 that has a dome shape in appearance. Note that the shape of the bulging portion 145 is not limited to this, and may have a rectangular parallelepiped shape in appearance, for example.
  • the first portion 140 also includes a first outer wall surface 141 (outer wall surface) exposed to the outside and a first inner wall surface 142 (inner wall surface) arranged inside the first outer wall surface 141.
  • the second portion 150 is a cylindrical portion extending from the periphery of the first portion 140 in the direction of the opening 4H.
  • the second portion 150 includes a second outer wall surface 151 exposed to the outside and a second inner wall surface 152 disposed inside the second outer wall surface 151.
  • the opposing portion 160 is a portion that is spaced apart from the bulge portion 145 in the horizontal direction.
  • the facing portion 160 according to the present embodiment is disposed at the boundary between the first portion 140 and the second portion 150, and extends radially from the second inner wall surface 152 in the circumferential direction of the second inner wall surface 152. protrudes inward.
  • the opposing part 160 functions as a seating surface for the head 71 of the fastening member 70 inserted into the operating arm part through the first through hole 171.
  • the facing portion 160 has a facing surface 161 that faces the drive mechanism 50 in the horizontal direction. The opposing surface 161 comes into contact with the speed reducer 52 that constitutes the drive mechanism 50 when the operating arm section 40 and the drive mechanism 50 are connected by the fastening member 70 . Thereby, the power of the drive mechanism 50 is transmitted to the operating arm section 40.
  • the first through hole 171 is formed in the first portion 140 so as to horizontally penetrate from the first outer wall surface 141 to the first inner wall surface 142.
  • the first through hole 171 is a hole through which the fastening member 70 inserted into the operating arm portion 40 passes. Therefore, the first through hole 171 may be configured to have a size that allows the fastening member 70 to pass therethrough.
  • the fastening member 70 according to the present embodiment is a bolt
  • the first through hole 171 may be configured to have a size that allows the bolt to pass through. Note that the size of the first through hole 171 may be reduced while ensuring that the fastening member 70 can pass therethrough. Thereby, it is possible to further suppress a decrease in the rigidity of the operating arm section 40.
  • the plurality of first through holes 171 are arranged in an annular shape so as to surround the apex of the bulging portion 145 of the first portion 140.
  • the second through hole 172 is formed at a position overlapping the first through hole 171 when viewed in the horizontal direction (when looking at the first through hole 171 from the front), and passes through the opposing portion 160 in the horizontal direction. Further, although detailed illustration is omitted, the second through hole 172 is arranged at a position overlapping the fastened portion when viewed in the horizontal direction (when the first through hole 171 is viewed from the front).
  • the operator inserts the fastening member 70 into the operating arm part 40 through the first through hole 171, and then The shaft portion 72 of the fastening member 70 can be inserted into the second through hole 172, and the shaft portion 72 can be screwed into the fastened portion. Thereby, the operating arm section 40 and the drive mechanism 50 can be connected.
  • the fastening member 70 can be simply pulled out from the fastened portion through the second through hole 172 and the first through hole 171, and the operating arm portion 40 can be removed from the drive mechanism 50. In this manner, in this embodiment, ease of assembly of the robot arm 10 is ensured.
  • a plurality of second through holes 172 are arranged in an annular shape in the opposing portion 160.
  • the robot arm 10 according to this embodiment further includes a sealing member 180.
  • the sealing member 180 will be described with reference to FIG. 7.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing how the sealing member 180 seals the first through hole 171. Note that illustration of the sealing member 180 is omitted in FIGS. 1 to 6.
  • the sealing member 180 prevents foreign substances such as dust and insects from entering the operating arm portion 40 through the first through hole 171 .
  • the sealing member 180 according to this embodiment is a sealing film having a diameter larger than the diameter of the first through hole 171. As such a sealing film, common products available on the market can be used. Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent foreign matter from entering the operating arm section 40 without preparing a dedicated cover or the like.
  • first through hole 171 is sealed and opened by simply attaching and removing the sealing film, a complicated mechanism is used to seal and open the first through hole 171. Work efficiency has improved compared to when it is realized.
  • one first through hole 171 is sealed with one sealing film.
  • the manner of sealing by the sealing member 180 is not limited to this, and for example, the plurality of first through holes 171 may be sealed together with a single sealing film. Specifically, the plurality of first through holes 171 may be sealed together with a sealing film having approximately the same diameter as the outer diameter of the first portion 140. Alternatively, the plurality of first through holes 171 may be sealed together with a sealing film formed in an annular shape so as to correspond to the arrangement of the plurality of first through holes 171 in the first portion 140.
  • the constricted portion 42 is a portion whose cross-sectional area in a direction orthogonal to the vertical direction (hereinafter referred to as the orthogonal direction) is smaller than the cross-sectional area of other portions.
  • other parts refer to parts of the operating arm section 40 other than the constricted part 42.
  • the constricted portion 42 according to the present embodiment is disposed in the vicinity of the shielding portion 41 so as to be continuous with the shielding portion 41.
  • FIG. By providing the constricted portion 42 in the operating arm section 40, it is possible to move the operating arm section 40 closer to the base arm section 30 side in the horizontal direction while avoiding interference between the operating arm section 40 and the base arm section 30. Become. In other words, the operating arm section 40 can be moved toward the base arm section 30 in the horizontal direction while partially escaping the operating arm section 40 from the base arm section 30. Thereby, the area occupied by the robot arm 10 in the horizontal direction can be reduced.
  • the shielding part 41 has a shape that bulges in the direction opposite to the housing part 4 in the horizontal direction so that the cross-sectional area in the orthogonal direction is larger than the cross-sectional area of the constricted part 42. ing. Specifically, as shown in FIG. 5, the first portion 140 of the shielding part 41 has a bulge 145. According to this structure, the cross-sectional area of the shielding part 41 in the orthogonal direction becomes larger than the case where the cross-sectional area of the shielding part 41 in the orthogonal direction is made smaller than the cross-sectional area of the constriction part 42 in the orthogonal direction. Therefore, the rigidity of the shielding part 41 can be improved.
  • the shielding portion 41 having relatively high rigidity is arranged near the constricted portion 42 having relatively low rigidity.
  • the overall rigidity of the operating arm section 40 is ensured.
  • the internal space of the operating arm portion 40 can be made wider compared to a case where the first portion 140 is not bulged. Thereby, it is possible to suppress the temperature in the internal space of the operating arm section 40 from increasing due to the heat emitted from the drive mechanism 50.
  • FIG. 8 is a sectional view of the base arm section 30 and the operating arm section 40A according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a front view of the operating arm section 40A according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a cross section of the operating arm portion 40A of FIG. 9 taken along the cutting plane line XX. Note that FIGS. 9 and 10 show the operating arm portion 40A in a state reversed in the vertical direction from the state shown in FIG. Further, in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the second embodiment will also be described in detail, taking as an example the case where the first arm pair 101 is an arm element.
  • Such an arm element has a first arm 12 that functions as a base arm section 30 and a second arm 13A that functions as an operating arm section 40A.
  • the operating arm section 40A of the second embodiment has an extension section 190 instead of the opposing section 160, and a shielding section 41A that has a through hole 173 instead of the first through hole 171 and the second through hole 172.
  • the operating arm section 40 is different from the operating arm section 40 according to the first embodiment in that it includes the following.
  • the extending portion 190 extends from the first inner wall surface 142 of the first portion 140 toward the drive mechanism 50 in the rotation axis direction.
  • the extending portion 190 has an opposing surface 191 that faces the drive mechanism 50 at the distal end portion in the extending direction.
  • the opposing surface 191 comes into contact with the mounting surface of the drive mechanism 50.
  • the operating arm portion 40A has a plurality of extension portions 190. As shown in FIGS. 8 and 10, the plurality of extension parts 190 are arranged annularly in the internal space of the operating arm part 40A.
  • the fastening member 70 is inserted into the elongated through hole 173.
  • the elongated through hole 173 is formed to penetrate from the first outer wall surface 141 of the first portion 140 to the opposing surface 191 of the extension portion 190 in the rotation axis direction.
  • the shielding portion 41A according to the second embodiment has a long hole that guides the fastening member 70 from the first outer wall surface 141 to the opposing surface 191.
  • the through hole 173 is a counterbore-shaped long hole with a large hole diameter on the front side and a small hole diameter on the back side. Therefore, the operator can insert the fastening member 70 from the surface side of the through-hole 173 toward the back side.
  • the operator can perform the work of fastening the operating arm portion 40A and the drive mechanism 50 using the fastening member 70 inserted into the deep side of the elongated through hole 173.
  • the fastening member 70 is connected to the operating arm portion in this series of operations.
  • the second arm 13A can be fixed to the drive mechanism 50 with the fastening member 70 without falling into the internal space of the second arm 40A. In this manner, in this embodiment, the workability of fastening the operating arm portion 40A and the drive mechanism 50 can be improved. In other words, the workability of fastening the operating arm section 40A and the base arm section 30 together can be improved.
  • the robot arm 10 further includes a sealing member 180 that seals a portion of the elongated through hole 173 near the first outer wall surface 141.
  • the sealing member 180 can prevent foreign matter such as dust and insects from accumulating inside the elongated through hole 173 .
  • the present invention is not limited thereto, and in addition to the first arm pair 101, the second arm pair 102 may be an arm element.
  • the second arm 13 serves both as the operating arm section 40 and as the base arm section 30.
  • the third arm 14 functions as the operating arm section 40.
  • the third arm pair 103 may be an arm element.
  • the third arm 14 serves both as the operating arm section 40 and as the base arm section 30.
  • the fourth arm 15 functions as the operating arm section 40. Note that the description of the second arm pair 102 and the third arm pair 103 as arm elements is omitted because the above description of the first arm pair 101 as the arm element can be used.
  • the present invention is not limited to this, and the number of arm portions and arm pairs can be changed as appropriate.
  • the present invention is applied to a robot arm 10 that has first to third arm parts, and the first to third arm parts constitute a first arm pair 101 and a second arm pair 102. It is also possible to do so.
  • at least one arm pair among the first arm pair 101 and the second arm pair 102 includes an arm portion that functions as the base arm portion 30 and an arm portion that functions as the operating arm portion 40.
  • a sealing film is used as the sealing member 180 that seals the first through hole 171 and the elongated through hole 173.
  • the present invention is not limited thereto; for example, as shown in FIG. 11(A), a plug may be used as the sealing member 180. In this case, it is preferable to use a plug made of an elastically deformable material such as rubber.
  • a set screw may be used as the sealing member 180, for example as shown in FIG. 11(B). Note that when a set screw is used as the sealing member 180, it is preferable to use a member that assists fastening, such as a seal tape or a screw locking agent. Alternatively, although not shown, a tapered tube screw or the like may be used as the sealing member 180.
  • the robot arm in the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be changed into various forms within the scope of achieving the functions and effects of the present invention.
  • a portion of the housing wall (numerical omitted) of the housing portion 4 facing the brake 53 may be opened.
  • the opening is a hole for carrying out electrical energization using a cable or the like, and is configured to a size that prevents the drive mechanism 50 from being inserted or removed.
  • the opening is covered with a cover so that the brake 53 is not exposed.
  • a robot arm includes a base arm part that can accommodate a drive mechanism and has an open housing part, and an operating arm part that swings around the base arm part by the driving force of the drive mechanism. , and a joint portion connecting the base arm portion and the operating arm portion, and the operating arm portion is configured to prevent the drive mechanism from being exposed from the opening of the housing portion. It has a shielding part that closes the opening.
  • the opening of the accommodating portion is closed by the shielding portion of the operating arm portion. Therefore, there is no need for a cover for preventing the drive mechanism from being exposed through the opening of the housing section, which was attached to the operating arm section in the prior art. Accordingly, it is no longer necessary to form an opening in the operating arm portion for attaching the above-mentioned cover. That is, in the present invention, there is no need to form an opening in the operating arm that would reduce the rigidity of the operating arm. In this way, in the present invention, it is possible to prevent the drive mechanism from being exposed to the outside and to prevent the rigidity of the operating arm from decreasing.
  • the above-mentioned robot arm includes a first arm pair consisting of a first arm section located on the base end side and a second arm section swingably connected to the first arm section, and the second arm section. and a third arm portion swingably connected to the second arm portion, and at least one of the first arm pair and the second arm pair.
  • one arm pair includes an arm section functioning as the base arm section and an arm section functioning as the operating arm section.
  • the present invention can be applied to an articulated robot arm having three arm parts.
  • the robot arm further includes a third arm pair consisting of the third arm part and a fourth arm part swingably connected to the third arm part, and It is preferable that at least one of the three arm pairs is an arm pair consisting of an arm section functioning as the base arm section and an arm section functioning as the operation arm section.
  • the present invention can be applied to an articulated robot arm having four arm parts.
  • the shielding portion includes a first portion that directly faces the opening, and an opposing surface that extends between an inner wall surface of the first portion and the drive mechanism, and that faces the drive mechanism. and an elongated through hole formed to penetrate from the outer wall surface of the first portion to the opposing surface in the direction of the rotation axis, It is desirable that a fastening member for connecting the operating arm portion and the drive mechanism be inserted into the elongated through hole.
  • the shielding portion has a long through hole that is formed to extend through the surface in the direction of the rotation axis. Therefore, the fastening member is prevented from falling into the internal space of the operating arm portion.
  • the through elongated hole is formed to fill a gap between the opposing portion and the outer wall surface of the first portion, and the robot arm It is desirable to further include a sealing member that seals a portion near the outer wall surface of the portion.
  • the portion near the outer wall surface of the elongated through hole is sealed by the sealing member. Therefore, it is possible to suppress foreign matter such as dust and insects from accumulating inside the elongated through hole.
  • the shielding part has a first part that directly faces the opening, and a facing surface that faces the drive mechanism, and the first part is arranged in the direction of the rotation axis of the joint part.
  • a first through hole formed to penetrate in the direction of the rotation axis from an outer wall surface of the first part to an inner wall surface of the first part;
  • a second through hole formed to pass through the opposing portion in the direction of the rotation axis at a position overlapping with the first through hole, and the second through hole has a second through hole in which the operating arm is inserted. It is preferable that a fastening member for connecting the drive mechanism and the drive mechanism is inserted through the first through hole.
  • the robot arm further includes a sealing member that seals the first through hole.
  • the first through hole is sealed by the sealing member. Therefore, it is possible to suppress foreign substances such as dust and insects from entering the internal space of the operating arm portion through the first through hole.
  • the operating arm portion has a constricted portion near the shielding portion, the cross-sectional area of which is smaller in a direction perpendicular to the extending direction of the robot arm than the cross-sectional area of the other portion.
  • the shielding portion is continuous with the constricted portion.
  • the operating arm part since the operating arm part has a constricted part whose cross-sectional area in the orthogonal direction is smaller than the cross-sectional area in the orthogonal direction of other parts, interference between the operating arm part and the base arm part can be avoided.
  • the operating arm portion can be brought closer to the base arm portion in the direction of the rotation axis. Thereby, the area occupied by the robot arm in the direction of the rotation axis can be reduced.
  • the shielding portion is bulged in a direction opposite to the accommodating portion in the rotational axis direction of the joint portion so that the cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the constricted portion. It is desirable that it has a shape.
  • the cross-sectional area of the shielding part in the orthogonal direction can be made larger than the cross-sectional area of the constricted part in the orthogonal direction. Therefore, the rigidity of the shielding part can be improved compared to the case where the cross-sectional area of the shielding part in the orthogonal direction is made smaller than the cross-sectional area of the constriction part in the orthogonal direction. Thereby, even if the operating arm portion has a constricted portion, the rigidity of the operating arm portion can be ensured.

Abstract

ロボットアームは、駆動機構を収容可能であり、開口した収容部を有するベースアーム部と、前記駆動機構の駆動力により前記ベースアーム部まわりに揺動する動作アーム部と、を有するアーム要素と、前記ベースアーム部と前記動作アーム部とを接続する関節部と、を備え、前記動作アーム部は、前記駆動機構が前記収容部の開口から露出することを抑制するように前記開口を塞ぐ遮蔽部を有している。

Description

ロボットアーム
　本発明は、ロボットアームに関する。
　従来から、モータや減速機などの駆動機構を収容する収容部を有するベースアーム部と、前記ベースアーム部と接続された動作アーム部と、を有するロボットアームが知られている（例えば、特許文献１）。このようなロボットアームでは、前記動作アーム部に開口を形成し、当該開口を通じて前記駆動機構の組み付け作業等を行うことがある。この場合、前記駆動機構が露出することを避けるため、前記駆動機構の組み付け作業後には、前記動作アーム部に形成された開口を塞ぐように前記動作アーム部にカバーが取り付けられる。
　しかしながら、動作アーム部に形成される開口は、動作アーム部の剛性を低下させる要因となり得る。このような課題に対しては、動作アーム部の肉厚を増加させるなどの対策が考えられるが、完全な対策にならないうえ、動作アーム部の重量増加に伴うロボットアームの性能低下を招くおそれがある。
特開２００１－１６２５７８号公報
　本発明の目的は、駆動機構が外部に露出することを抑制しつつ、動作アーム部の剛性が低下することを抑制可能なロボットアームを提供することにある。
　本発明の一局面に係るロボットアームは、駆動機構を収容可能であり、開口した収容部を有するベースアーム部と、前記駆動機構の駆動力により前記ベースアーム部まわりに揺動する動作アーム部と、を有するアーム要素と、前記ベースアーム部と前記動作アーム部とを接続する関節部と、を備え、前記動作アーム部は、前記駆動機構が前記収容部の開口から露出することを抑制するように前記開口を塞ぐ遮蔽部を有している。
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットアームが適用された多関節ロボットの斜視図である。 図２は、ベースアーム部及び動作アーム部の正面図である。 図３は、ベースアーム部及び動作アーム部の分解斜視図である。 図４は、ベースアーム部及び動作アーム部の分解断面図である。 図５は、ベースアーム部及び動作アーム部の側面図である。 図６は、動作アーム部の遮蔽部の周辺を拡大して示す断面図である。 図７は、封止部材が第１貫通穴を封止する態様を模式的に示す図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るベースアーム部及び動作アーム部の断面図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係る動作アーム部の正面図である。 図１０は、図９の動作アーム部を切断面線Ｘ－Ｘから見た断面を模式的に示す図である。 図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、他の変形例に係る封止部材が第１貫通穴を封止する態様を模式的に示す図である。
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に係るロボットアームは、少なくとも２つのアーム部と、これらアーム部を接続する関節部とを有する。前記アーム部は、通常のアーム部の他、基台に対して垂直軸回りに回転する胴部や、ロボットアームの先端の手首ユニット等を含む概念である。前記関節部は、一のアーム部に対して他のアーム部が揺動するように回転させる関節部である。典型的には前記関節部は、上手アームの先端に下手アームの基端を接続する関節部であって、下手アームを上下にスイングさせるための関節部である。以下では、複数のアーム部と複数の関節部とを備えた多関節型のロボットアームを例示する。
　［ロボットアームの全体構成］
　以下、図１～図３を参照しながら、ロボットアーム１０の全体構成について説明する。図１は、本発明に係るロボットアーム１０が適用された多関節ロボット１の斜視図である。図２は、後述するベースアーム部３０及び動作アーム部４０の正面図である。図３は、ベースアーム部３０及び動作アーム部４０の分解斜視図である。ここでは、多関節ロボット１として垂直多関節７軸ロボットを例示している。多関節ロボット１は、７つの回転軸；第１軸２Ａ、第２軸２Ｂ、第３軸２Ｃ、第４軸２Ｄ、第５軸２Ｅ、第６軸２Ｆおよび第７軸２Ｇを有するロボットアーム１０を備える。ロボットアーム１０は、ベース部１１、第１アーム１２（第１アーム部）、第２アーム１３（第２アーム部）、第３アーム１４（第３アーム部）、第４アーム１５（第４アーム部）およびヘッド部１６を含む。
　ベース部１１は、床面や台座等の上に固定設置される筐体である。第１アーム１２は、第１回転関節部２１を介してベース部１１に接続され、第１回転関節部２１により鉛直方向（ロボットアーム１０の延伸方向）に臨む第１軸２Ａの軸回りに正逆両方向に回転可能である。第２アーム１３は、鉛直方向に所定の長さを有し、先端側部分（上側部分）である第２先端側ピース１３１と、基端側部分（下側部分）である第２基端側ピース１３２とを有している。第２アーム１３の第２基端側ピース１３２は、第１揺動関節部２２（関節部）を介して第１アーム１２に接続されている。第１揺動関節部２２は、略円筒型の形状を呈し、水平方向（回動軸方向）を向いている第１アーム１２の上端部分と、第２アーム１３の第２基端側ピース１３２の下端部分とを連結している。第２アーム１３は、第１揺動関節部２２により、水平方向に臨む第２軸２Ｂの軸回りに揺動可能である。第２アーム１３は、その中間に第２回転関節部２３を備える。第２アーム１３の第２先端側ピース１３１は、第２回転関節部２３により、鉛直方向に臨む第３軸２Ｃの軸回りに回転可能である。
　第３アーム１４は、先端側部分（上側部分）である第３先端側ピース１４３と、基端側部分（下側部分）である第３基端側ピース１４４とを有している。第３基端側ピース１４４は、第２揺動関節部２４を介して第２アーム１３の第２先端側ピース１３１に接続されている。第２揺動関節部２４は、第１揺動関節部２２と実質的に同一の構成を有する。第３アーム１４は、第２揺動関節部２４により、水平方向に臨む第４軸２Ｄの軸回りに揺動可能である。第３アーム１４は、その中間に第３回転関節部２５を備える。第３アーム１４の第３先端側ピース１４３は、第３回転関節部２５により、鉛直方向に臨む第５軸２Ｅの軸回りに回転可能である。
　第４アーム１５は、その基端部が第３揺動関節部２６を介して第３アーム１４の第３先端側ピース１４３に接続されている。第３揺動関節部２６は、第１揺動関節部２２と実質的に同一の構成を有する。第４アーム１５は、第３揺動関節部２６により、水平方向に臨む第６軸２Ｆの軸回りに揺動可能である。ヘッド部１６は、第４アーム１５の先端側に取り付けられ、垂直方向に臨む第７軸２Ｇの軸回りに回転可能である。
　ロボットアーム１０は、上記説明の第１アーム１２～第４アーム１５から構成され、互いに隣り合っていると共に、同一の関節部を介して接続されている一対のアーム（以下、「アーム対」と呼ぶ）を有している。本実施形態に係るロボットアーム１０は、上記アーム対を複数有している。具体的には、ロボットアーム１０は、第１アーム対１０１と、第２アーム対１０２と、第３アーム対１０３と、を有している。第１アーム対１０１は、基端側に位置している第１アーム１２と、第１アーム１２に揺動可能に接続されている第２アーム１３と、からなる。第２アーム対１０２は、第２アーム１３と、第２アーム１３に揺動可能に接続されている第３アーム１４と、からなる。第３アーム対１０３は、第３アーム１４と、第３アーム１４に揺動可能に接続されている第４アーム１５と、からなる。上記の第１～第３アーム対のうち、少なくとも１つのアーム対は、後述する駆動機構５０を収容可能であり、収容部４を有するベースアーム部３０と、駆動機構５０の駆動力によりベースアーム部３０まわりに揺動する動作アーム部４０と、からなる。ここでは、ベースアーム部３０と、動作アーム部４０と、を有するアーム対のことをアーム要素と呼ぶ。以下では、第１アーム対１０１がアーム要素である場合を例に挙げて、アーム要素の構成に係る各種態様を説明する。つまり、第１アーム１２がべースアーム部として機能し、第２アーム１３が動作アーム部４０として機能する場合を例に挙げて、アーム要素の構成に係る各種態様を説明する。
　［アーム要素の構成に関する第１実施形態］
　図４～図６を参照しながら、第１実施形態に係るアーム要素について説明する。繰り返しになるが、第１アーム対１０１がアーム要素である場合を例にして詳細な説明をする。図４は、ベースアーム部３０及び動作アーム部４０の分解断面図である。図５は、ベースアーム部３０及び動作アーム部４０の側面図である。図６は、動作アーム部４０の後述する遮蔽部４１の周辺を拡大して示す断面図である。なお、図６では、図５に示した状態から鉛直方向に反転した状態の動作アーム部４０を示している。既述のとおり、アーム要素は、ベースアーム部３０と動作アーム部４０とを有する。
　ベースアーム部３０は、動作アーム部４０に対して、ロボットアーム１０（図１参照）の基端側に位置するアーム部である。図５に点線で示すように、ベースアーム部３０は、駆動機構５０を収容可能な収容部４を有する。駆動機構５０が駆動することにより、動作アーム部４０は、ベースアーム部３０の先端部回りに回転する。
　収容部４は、ベースアーム部３０の内部に設けられた、略円筒型の収容空間である。図４では、収容部４に収容される駆動機構として、モータ５１、減速機５２、ブレーキ５３、トルクセンサ５４およびコントローラ基板５５を例示している。また、図５に示すように、収容部４は、水平方向における一方側に開口４Ｈを有している。開口４Ｈは、ロボットアーム１０の製造時におけるモータ５１等の収容部４への組み付け作業や、メンテナンス時におけるモータ５１の収容部４からの取り出しおよび再収容の作業を容易に行わせるための開口である。
　モータ５１は、動作アーム部４０をベースアーム部３０の先端部回りに回転させる駆動源であり、回転力を発生するモータ軸５１Ｓを備える。なお、モータ５１は、モータ軸５１Ｓの回転運動を減速・停止する機能を備えていてもよい。減速機５２は、モータ軸５１Ｓの回転速度を所定の減速比で低減させ、その回転力を動作アーム部４０に伝達する。ブレーキ５３は、モータ５１の非通電時において、動作アーム部４０が自重により回転することを抑止する機能を備えている。トルクセンサ５４は、モータ５１が動作アーム部４０に与えている回転トルクを検出する。コントローラ基板５５は、機外の制御装置からの指令やトルクセンサ５４の検知結果に基づき、モータ５１の動作を制御する。さらに、本実施形態に係る駆動機構は、図示しないフレームを有している。当該フレームには、締結部材７０が嵌合される図示しない被締結部が形成されている。
　締結部材７０は、動作アーム部４０と駆動機構５０とを接続するための部材であり、結果として、ベースアーム部３０と動作アーム部４０とを回動可能に接続する。例えば締結部材７０は、頭部７１と軸部７２とを有するボルトである。締結部材７０が後述する第１貫通穴１７１及び第２貫通穴１７２を通じて被締結部に螺合されることにより、動作アーム部４０が駆動機構５０に接続される。本実施形態では、複数の締結部材７０が複数の被締結部に螺合される。しかしながら、複数の締結部材７０のうちの一部の締結部材７０は、ボルトに代えて平行ピンなどにより構成されてもよい。
　動作アーム部４０は、ベースアーム部３０の上端部分に連接されるアーム部であり、既述のとおり、駆動機構５０の駆動力によりベースアーム部３０回りに揺動する。詳細には、動作アーム部４０は、第２軸２Ｂに対応するモータ軸５１Ｓの軸回りに揺動する。図４に示すように、本実施形態に係る動作アーム部４０は、収容部４の開口４Ｈを塞ぐ遮蔽部４１と、遮蔽部４１の近傍に配置された括れ部４２と、を有する。
　遮蔽部４１は、駆動機構５０が収容部４の開口４Ｈから露出することを抑制するように開口４Ｈを塞ぐ。動作アーム部４０が遮蔽部４１を有することにより、熱を帯びるモータ５１、ギアを含む減速機５２、電子部品を搭載するコントローラ基板５５などを、外部に露出させずに済む。そのため、本実施形態では、駆動機構５０が収容部４の開口４Ｈから露出することを抑制するにあたり、動作アーム部４０とは別体のカバーを用意する必要がない。つまり、本実施形態では、動作アーム部４０とは別体のカバーではなく、動作アーム部４０と一体的に構成されている遮蔽部４１によって、駆動機構５０が露出することが抑制されている。この構成によれば、上記のカバーを取り付けるための開口を動作アーム部４０に形成せずに済むため、動作アーム部４０の剛性を向上させることができる。以下では、遮蔽部４１の詳細な構成について説明する。図５に示すように、遮蔽部４１は、開口４Ｈと正対する第１部分１４０と、第１部分１４０に連接した第２部分１５０と、第１部分１４０と離間した対向部１６０と、第１部分１４０に形成された第１貫通穴１７１と、対向部１６０に形成された第２貫通穴１７２と、を有している。また、遮蔽部４１は、括れ部４２に連なっている。
　第１部分１４０は、開口４Ｈと水平方向において正対する部分である。図５及び図６に示すように、本実施形態に係る第１部分１４０は、半球状であり、外観上においてドーム型を呈する膨出部１４５を有している。なお、膨出部１４５の形状はこれに限定されず、例えば外観上において直方体状を呈していてもよい。また、第１部分１４０は、外部に露出した第１外壁面１４１（外壁面）と、第１外壁面１４１の内側に配置された第１内壁面１４２（内壁面）とを含む。
　第２部分１５０は、図５に示すように、第１部分１４０の周縁から開口４Ｈの方向に延びる円筒状部分からなる。第２部分１５０は、外部に露出した第２外壁面１５１と、第２外壁面１５１の内側に配置された第２内壁面１５２とを含む。
　対向部１６０は、図５及び図６に示すように、水平方向において膨出部１４５と離間している部分である。具体的に、本実施形態に係る対向部１６０は、第１部分１４０と第２部分１５０との境界に配置されており、第２内壁面１５２の周方向に亘って第２内壁面１５２から径方向内側に突出している。対向部１６０は、第１貫通穴１７１を通じて動作アーム部の内部に挿入された締結部材７０の頭部７１の着座面として機能する。また、対向部１６０は、水平方向において駆動機構５０に対向する対向面１６１を有している。対向面１６１は、締結部材７０によって動作アーム部４０と駆動機構５０とが接続される際に駆動機構５０を構成する減速機５２に当接する。これにより、駆動機構５０の動力が動作アーム部４０に伝達される。
　第１貫通穴１７１は、第１外壁面１４１から第１内壁面１４２までを水平方向に貫通するように第１部分１４０に形成されている。第１貫通穴１７１は、動作アーム部４０の内部に挿入される締結部材７０を通過させるための穴である。そのため、第１貫通穴１７１は、締結部材７０が通過可能な大きさに構成されればよい。既述のとおり、本実施形態に係る締結部材７０はボルトであるため、ここでは、第１貫通穴１７１は、ボルトが通過可能な大きさに構成されればよい。なお、なお、第１貫通穴１７１については、締結部材７０が通過可能であることを確保されつつ、その大きさを小径化されてもよい。これにより、動作アーム部４０の剛性が低下することをより抑制できる。なお、図５に示すように、本実施形態では、複数の第１貫通穴１７１が第１部分１４０の膨出部１４５の頂点を囲むように環状に配置される。
　第２貫通穴１７２は、水平方向に見て（第１貫通穴１７１を正面に見て）第１貫通穴１７１に重なる位置に形成されており、対向部１６０を水平方向に貫通している。また、詳細な図示は省略するが、第２貫通穴１７２は、水平方向に見て（第１貫通穴１７１を正面に見て）被締結部と重なる位置に配置される。第１貫通穴１７１、第２貫通穴１７２及び被締結部が並んで配置されているため、作業者は、第１貫通穴１７１を通じて締結部材７０を動作アーム部４０の内部に挿入した後、第２貫通穴１７２に締結部材７０の軸部７２を挿入して被締結部に当該軸部７２を螺合させることができる。これにより、動作アーム部４０と駆動機構５０とを接続することができる。駆動機構５０の組み付け作業を行う際は、単純に締結部材７０を第２貫通穴１７２及び第１貫通穴１７１を通じて被締結部から引き抜き、動作アーム部４０を駆動機構５０から取り外せばよい。このように、本実施形態では、ロボットアーム１０の組み立て作業性が確保されている。なお、図６に示すように、本実施形態では、複数の第２貫通穴１７２が対向部１６０において環状に配置される。
　本実施形態に係るロボットアーム１０は、封止部材１８０をさらに備えている。図７を参照して、封止部材１８０について説明する。図７は、封止部材１８０が第１貫通穴１７１を封止する態様を模式的に示す図である。なお、図１～図６では、封止部材１８０の図示を省略している。封止部材１８０は、塵埃や虫などの異物が第１貫通穴１７１を通じて動作アーム部４０の内部に侵入することを防止する。図７に示すように、本実施形態に係る封止部材１８０は、第１貫通穴１７１の径よりも大径の封止フィルムである。このような封止フィルムとしては、市場に流通している一般的な製品を用いることができる。そのため、本実施形態では、専用のカバー等を用意することなく、動作アーム部４０の内部への異物の侵入を防止することができる。したがって、本実施形態では、動作アーム部４０の内部への異物の侵入を、安価かつ容易に実現することができる。さらに、本実施形態では、単純に封止フィルムを着脱することによって第１貫通穴１７１の封止及び開放が実現されるため、複雑な機構を用いて第１貫通穴１７１の封止及び開放を実現する場合と比較して、作業効率が向上している。なお、本実施形態では、一枚の封止フィルムによって一つの第１貫通穴１７１が封止される。しかしながら、封止部材１８０による封止の態様はこれに限定されるものではなく、例えば一枚の封止フィルムによって複数の第１貫通穴１７１をまとめて封止してもよい。具体的に、第１部分１４０の外径と略同径の封止フィルムによって、複数の第１貫通穴１７１をまとめて封止してもよい。あるいは、複数の第１貫通穴１７１の第１部分１４０における配置態様に対応するように環状に形成された封止フィルムによって、複数の第１貫通穴１７１をまとめて封止してもよい。
　括れ部４２は、鉛直方向と直交する方向（以下、直交方向と呼ぶ）の断面積が他の部分の断面積よりも小さい部分である。なお、「他の部分」とは、動作アーム部４０における括れ部４２以外の部分のことを指している。図５に示すように、本実施形態に係る括れ部４２は、遮蔽部４１に連なった状態で遮蔽部４１の近傍に配置されている。動作アーム部４０に括れ部４２を設けることにより、動作アーム部４０とベースアーム部３０との干渉を回避しつつ、動作アーム部４０を水平方向においてベースアーム部３０側に接近させることが可能になる。つまり、動作アーム部４０をベースアーム部３０から部分的に逃がしつつ、動作アーム部４０を水平方向においてベースアーム部３０側に寄せることができる。これにより、ロボットアーム１０の水平方向における専有面積を減少させることができる。
　また、本実施形態に係る遮蔽部４１は、直交方向の断面積が、括れ部４２の断面積よりも大きくなるように、水平方向において収容部４とは反対の方向に膨出した形状を呈している。具体的には、図５に示すように、遮蔽部４１の第１部分１４０が、膨出部１４５を有している。この構造によれば、遮蔽部４１の直交方向の断面積を括れ部４２の直交方向における断面積よりも小さくする場合と比較して、遮蔽部４１の直交方向における断面積が大きくなる。そのため、遮蔽部４１の剛性を向上させることができる。このように、本実施形態では、剛性が比較的低い括れ部４２の近傍に、剛性が比較的高い遮蔽部４１が配置されている。これにより、動作アーム部４０の全体的な剛性が確保されている。さらに、上記のように第１部分１４０を膨出させた構造を取ることにより、第１部分１４０を膨出させない場合と比較して、動作アーム部４０の内部空間を広くすることができる。これにより、駆動機構５０から放出される熱により動作アーム部４０の内部空間における温度が上昇することを抑制できる。
　［アーム要素の構成に関する第２実施形態］
　図８～図１０を参照しながら、第２実施形態に係るアーム要素について説明する。図８は、第２実施形態に係るベースアーム部３０及び動作アーム部４０Ａの断面図である。図９は、第２実施形態に係る動作アーム部４０Ａの正面図である。図１０は、図９の動作アーム部４０Ａを切断面線Ｘ－Ｘから見た断面を模式的に示す図である。なお、図９及び図１０では、図８に示した状態から鉛直方向に反転した状態の動作アーム部４０Ａを示している。また、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　第２実施形態についても、第１アーム対１０１がアーム要素である場合を例にして詳細な説明をする。このようなアーム要素は、ベースアーム部３０として機能する第１アーム１２と、動作アーム部４０Ａとして機能する第２アーム１３Ａとを有する。第２実施形態の動作アーム部４０Ａは、対向部１６０に代えて延在部１９０を有しており、第１貫通穴１７１及び第２貫通穴１７２に代えて貫通長穴１７３を有する遮蔽部４１Ａを備えている点において第１実施形態に係る動作アーム部４０と相違する。
　延在部１９０は、第１部分１４０の第１内壁面１４２から駆動機構５０に向けて回動軸方向に延びている。延在部１９０は、その延在方向の先端部分に、駆動機構５０に対向する対向面１９１を有している。締結部材７０により動作アーム部４０Ａと駆動機構５０とが接続される際は、対向面１９１が駆動機構５０の取り付け面に当接する。動作アーム部４０Ａは、複数の延在部１９０を有している。図８及び図１０に示すように、複数の延在部１９０は、動作アーム部４０Ａの内部空間において、環状に配置されている。
　貫通長穴１７３には、締結部材７０が挿入される。図８及び図１０に示すように、貫通長穴１７３は、第１部分１４０の第１外壁面１４１から延在部１９０の対向面１９１までを回動軸方向に貫通するように形成されている。つまり、第２実施形態に係る遮蔽部４１Ａは、締結部材７０を第１外壁面１４１から対向面１９１まで案内するような長穴を有している。貫通長穴１７３は、表面側の穴径が大きく、奥側の穴径が小さい座ぐり状の長穴である。そのため、作業者は、締結部材７０を、貫通長穴１７３の表面側から奥側に向けて挿入することができる。その後、作業者は、貫通長穴１７３の奥側に挿入した締結部材７０によって、動作アーム部４０Ａと駆動機構５０との締結作業を行うことができる。本実施形態では、第１外壁面１４１から駆動機構５０の前記取り付け面まで、座ぐり状の貫通長穴１７３を有する延在部１９０を備えるため、この一連の作業において締結部材７０が動作アーム部４０Ａの内部空間に落下することがなく、且つ、締結部材７０で第２アーム１３Ａを駆動機構５０に固定することができる。このように、本実施形態では、動作アーム部４０Ａと駆動機構５０との締結作業性を向上させることができる。言い換えると、動作アーム部４０Ａとベースアーム部３０との締結作業性を向上させることができる。
　また、詳細な図示は省略するが、本実施形態に係るロボットアーム１０は、貫通長穴１７３における第１外壁面１４１の近傍部分を封止する封止部材１８０をさらに有している。当該封止部材１８０によって、塵埃や虫などの異物が貫通長穴１７３の内部に溜まりこむことを抑制できる。
　［変形実施形態の説明］
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、次のような変形実施形態を取り得る。
　（１）上記実施形態では、第１アーム対１０１がアーム要素である場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１アーム対１０１に加えて、第２アーム対１０２がアーム要素であってもよい。この場合、第２アーム１３は動作アーム部４０としての機能と、ベースアーム部３０としての機能とを兼ねる。また、この場合、第３アーム１４は動作アーム部４０として機能する。さらに、第１アーム対１０１及び第２アーム対１０２に加えて、第３アーム対１０３がアーム要素であってもよい。この場合、第３アーム１４は、動作アーム部４０としての機能と、ベースアーム部３０としての機能とを兼ねる。また、この場合、第４アーム１５は動作アーム部４０として機能する。なお、アーム要素としての第２アーム対１０２及び第３アーム対１０３についての説明は、アーム要素としての第１アーム対１０１についての上記の説明を援用できるため、省略する。
　（２）上記実施形態では、第１～第４アーム部によって、第１～第３アーム対１０３が構成されているロボットアーム１０の例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、アーム部及びアーム対の数は適宜変更可能である。例えば、本発明は、第１～第３アーム部を有しており、当該第１～第３アーム部によって、第１アーム対１０１及び第２アーム対１０２が構成されているロボットアーム１０に適用することも可能である。この場合、第１アーム対１０１及び第２アーム対１０２のうち少なくとも一つのアーム対が、ベースアーム部３０として機能するアーム部と、動作アーム部４０として機能するアーム部と、からなる。
　（３）上記実施形態では、第１貫通穴１７１や貫通長穴１７３を封止する封止部材１８０として封止フィルムが用いられる例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１１（Ａ）に示すように、栓が封止部材１８０として用いられてもよい。この場合、ゴム等の弾性変形可能な材料から構成された栓を用いることが好ましい。あるいは、例えば図１１（Ｂ）に示すように、セットスクリューが封止部材１８０として用いられてもよい。なお、封止部材１８０としてセットスクリューを用いる場合は、シールテープやネジロック剤などの締結を補助する部材を併用することが好ましい。あるいは、図示は省略するが、管用テーパーネジ等を封止部材１８０として用いてもよい。
　（４）また、本発明におけるロボットアームは、上記記載の実施形態に限定されず、本発明の作用・効果を奏する範囲において種々の形態に変更可能である。例えば、駆動機構５０の通電作業を容易にするために、収容部４の収容壁（符号省略）のブレーキ５３と対向する部位を開口させてもよい。当該開口は、ケーブル等を用いて電気的な通電作業をするための穴であり、駆動機構５０を出し入れ不能な大きさに構成されている。ロボットアーム１０の稼働時において、上記の開口にはカバーが被せられ、ブレーキ５３が露出しないように構成されている。
　［上記実施形態に含まれる発明］
　本発明の一局面に係るロボットアームは、駆動機構を収容可能であり、開口した収容部を有するベースアーム部と、前記駆動機構の駆動力により前記ベースアーム部まわりに揺動する動作アーム部と、を有するアーム要素と、前記ベースアーム部と前記動作アーム部とを接続する関節部と、を備え、前記動作アーム部は、前記駆動機構が前記収容部の開口から露出することを抑制するように前記開口を塞ぐ遮蔽部を有している。
　このロボットアームによれば、収容部の開口が、動作アーム部が有する遮蔽部により塞がれる。そのため、従来技術において動作アーム部に取り付けられていた、駆動機構が収容部の開口から露出することを抑制するためのカバーが不要となる。これに伴い、上記のカバーを取り付けるための開口を動作アーム部に形成する必要がなくなる。つまり、本発明では、動作アーム部の剛性を低下させるような開口を動作アーム部に形成する必要がない。このように、本発明では、駆動機構が外部に露出することを抑制しつつ、動作アーム部の剛性が低下することを抑制できている。
　上記のロボットアームは、基端側に位置する第１アーム部と、前記第１アーム部に揺動可能に接続された第２アーム部と、からなる第１アーム対と、前記第２アーム部と、前記第２アーム部に揺動可能に接続された第３アーム部と、からなる第２アーム対と、をさらに有しており、前記第１アーム対及び前記第２アーム対のうち少なくとも一つのアーム対は、前記ベースアーム部として機能するアーム部と、前記動作アーム部として機能するアーム部と、からなることが望ましい。
　このロボットアームによれば、３つのアーム部を持つ多関節型のロボットアームに本発明を適用することができる。
　上記のロボットアームは、前記第３アーム部と、前記第３アーム部に揺動可能に接続された第４アーム部と、からなる第３アーム対をさらに有しており、前記第１～第３アーム対のうち、少なくとも一つのアーム対は、前記ベースアーム部として機能するアーム部と、前記動作アーム部として機能するアーム部とからなるアーム対であることが望ましい。
　このロボットアームによれば、４つのアーム部を持つ多関節型のロボットアームに本発明を適用することができる。
　上記のロボットアームにおいて、前記遮蔽部は、前記開口と正対する第１部分と、前記第１部分の内壁面と前記駆動機構との間に延在し、かつ、前記駆動機構に対向する対向面を有する延在部と、前記第１部分の外壁面から前記対向面までを前記回動軸方向に貫通するように形成された貫通長孔と、を有しており、を有しており、前記貫通長穴には、前記動作アーム部と前記駆動機構とを接続するための締結部材が挿入されることが望ましい。
　このロボットアームによれば、単純に動作アーム部と駆動機構とが締結部材を介して接続されているだけであるため、動作アーム部と駆動機構との接続及び取り外しが容易である。つまり、上記ロボットアームでは、ロボットアームの組み立て作業性が確保されている。そのため、駆動機構の組み付け作業等を容易に実行することができる。
　また、上記構成によれば、駆動機構に対向する対向面を有しており、第１部分の内壁面と駆動機構との間に延在する延在部と、第１部分の外壁面から対向面までを回動軸方向に貫通するように形成される貫通長孔とを遮蔽部が有している。そのため、締結部材が動作アーム部の内部空間に落下することが抑制されている。
　上記のロボットアームにおいて、前記貫通長穴は、前記対向部と前記第１部分の外壁面との間の隙間を埋めるように形成されており、前記ロボットアームは、前記貫通長穴における前記第１部分の外壁面の近傍部分を封止する封止部材をさらに備えていることが望ましい。
　このロボットアームによれば、貫通長穴における外壁面の近傍部分が、封止部材によって封止される。そのため、塵埃や虫などの異物が貫通長穴の内部に溜まりこむことを抑制できる。
　上記のロボットアームにおいて、前記遮蔽部は、前記開口と正対する第１部分と、前記駆動機構に対向する対向面を有しており、かつ、前記関節部の回動軸方向において前記第１部分と離間した対向部と、前記第１部分の外壁面から前記第１部分の内壁面までを前記回動軸方向に貫通するように形成された第１貫通穴と、前記回動軸方向に見て前記第１貫通穴と重なる位置において前記対向部を前記回動軸方向に貫通するように形成された第２貫通穴と、を有しており、前記第２貫通穴には、前記動作アーム部と前記駆動機構とを接続するための締結部材が前記第１貫通穴を通じて挿入されることが望ましい。
　このロボットアームによれば、単純に動作アーム部と駆動機構とが締結部材を介して接続されているだけであるため、動作アーム部と駆動機構との接続及び取り外しが容易である。つまり、上記ロボットアームでは、ロボットアームの組み立て作業性が確保されている。そのため、駆動機構の組み付け作業等を容易に実行することができる。
　上記のロボットアームは、前記第１貫通穴を封止する封止部材をさらに備えていることが望ましい。
　このロボットアームによれば、封止部材により第１貫通穴が封止される。そのため、塵埃や虫などの異物が第１貫通穴を通じて動作アーム部の内部空間に侵入することを抑制できる。
　上記のロボットアームにおいて、前記動作アーム部は、前記遮蔽部の近傍に、前記ロボットアームの延伸方向と直交する方向の断面積が他の部分の前記断面積よりも小さい括れ部を有しており、前記遮蔽部は、前記括れ部に連なっていることが望ましい。
　このロボットアームによれば、直交方向の断面積が他の部分の直交方向における断面積よりも小さい括れ部を動作アーム部が有するため、動作アーム部とベースアーム部との干渉を回避しつつ、動作アーム部を回動軸方向においてベースアーム部側に寄せることができる。これにより、ロボットアームの回動軸方向における占有面積を小さくすることができる。
　上記のロボットアームにおいて、前記遮蔽部は、前記断面積が前記括れ部の前記断面積よりも大きくなるように、前記関節部の回動軸方向において前記収容部とは反対の方向に膨出した形状を有していることが望ましい。
　このロボットアームによれば、遮蔽部の直交方向の断面積を括れ部の直交方向における断面積よりも大きくすることができる。そのため、遮蔽部の直交方向の断面積を括れ部の直交方向における断面積よりも小さくする場合と比較して、遮蔽部の剛性を向上させることができる。これにより、動作アーム部が括れ部を有する場合であっても、動作アーム部の剛性を確保することができる。

Claims (9)

  1. 　駆動機構を収容可能であり、開口した収容部を有するベースアーム部と、前記駆動機構の駆動力により前記ベースアーム部まわりに揺動する動作アーム部と、を有するアーム要素と、
    　前記ベースアーム部と前記動作アーム部とを接続する関節部と、を備え、
    　前記動作アーム部は、前記駆動機構が前記収容部の開口から露出することを抑制するように前記開口を塞ぐ遮蔽部を有している、ロボットアーム。
  2. 　請求項１に記載のロボットアームにおいて、
    　　基端側に位置する第１アーム部と、前記第１アーム部に揺動可能に接続された第２アーム部と、からなる第１アーム対と、
    　　前記第２アーム部と、前記第２アーム部に揺動可能に接続された第３アーム部と、からなる第２アーム対と、をさらに有しており、
    　前記第１アーム対及び前記第２アーム対のうち少なくとも一つのアーム対は、前記ベースアーム部として機能するアーム部と、前記動作アーム部として機能するアーム部と、からなる、ロボットアーム。
  3. 　請求項２に記載のロボットアームにおいて、
    　前記第３アーム部と、前記第３アーム部に揺動可能に接続された第４アーム部と、からなる第３アーム対をさらに有しており、
    　前記第１～第３アーム対のうち、少なくとも一つのアーム対は、前記ベースアーム部として機能するアーム部と、前記動作アーム部として機能するアーム部とからなるアーム対である、ロボットアーム。
  4. 　請求項１から３のいずれかに記載のロボットアームにおいて、
    　前記遮蔽部は、
    　　前記開口と正対する第１部分と、
    　　前記第１部分の内壁面と前記駆動機構との間に延在し、かつ、前記駆動機構に対向する対向面を有する延在部と、
    　　前記第１部分の外壁面から前記対向面までを前記回動軸方向に貫通するように形成された貫通長孔と、を有しており、
    　前記貫通長穴には、前記動作アーム部と前記駆動機構とを接続するための締結部材が挿入される、ロボットアーム。
  5. 　請求項４に記載のロボットアームにおいて、
    　前記貫通長穴は、前記対向部と前記第１部分の外壁面との間の隙間を埋めるように形成されており、
    　前記貫通長穴における前記第１部分の外壁面の近傍部分を封止する封止部材をさらに備えている、ロボットアーム。
  6. 　請求項１から３のいずれかに記載のロボットアームにおいて、
    　前記遮蔽部は、
    　　前記開口と正対する第１部分と、
    　　前記駆動機構に対向する対向面を有しており、かつ、前記関節部の回動軸方向において前記第１部分と離間した対向部と、
    　　前記第１部分の外壁面から前記第１部分の内壁面までを前記回動軸方向に貫通するように形成された第１貫通穴と、
    　　前記回動軸方向に見て前記第１貫通穴と重なる位置において前記対向部を前記回動軸方向に貫通するように形成された第２貫通穴と、を有しており、
    　前記第２貫通穴には、前記動作アーム部と前記駆動機構とを接続するための締結部材が前記第１貫通穴を通じて挿入される、ロボットアーム。
  7. 　請求項６に記載のロボットアームにおいて、
    　前記第１貫通穴を封止する封止部材をさらに備えている、ロボットアーム。
  8. 　請求項１又は２に記載のロボットアームにおいて、
    　前記動作アーム部は、前記遮蔽部の近傍に、前記ロボットアームの延伸方向と直交する方向の断面積が他の部分の前記断面積よりも小さい括れ部を有しており、
    　前記遮蔽部は、前記括れ部に連なっている、ロボットアーム。
  9. 　請求項８に記載のロボットアームにおいて、
    　前記遮蔽部は、前記断面積が前記括れ部の前記断面積よりも大きくなるように、前記関節部の回動軸方向において前記収容部とは反対の方向に膨出した形状を有している、ロボットアーム。
     
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JP2009107116A (ja) * 2009-01-26 2009-05-21 Fanuc Ltd ロボットの関節部の密封装置及び関節ロボット
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