JP2009050971A - 産業用ロボットの関節構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 産業用ロボットの関節部に搭載される減速機や駆動モータの交換作業等を楽に行うことができ、また、駆動モータを取り外した際でも、アームの角度位置の補正作業等を行わなくても済むようにする。
【解決手段】 産業用ロボットの固定ベース2と第1アーム3の間等の関節構造において、内筒7と外筒8が回転自在な二重筒構造のベアリングユニット6を配設して、外筒8を固定ベース2に結合するとともに、内筒7を第1アーム3に結合し、駆動モータ12や減速機11の外側ケース11cを外筒8側に連結し、減速機11の出力軸11jを内筒7側に連結する。また、駆動モータ12の角度位置を検出するエンコーダ15を駆動モータ12とは別個の位置に配置し、アーム回動軸16等に連結する。
【選択図】 図1
【解決手段】 産業用ロボットの固定ベース2と第1アーム3の間等の関節構造において、内筒7と外筒8が回転自在な二重筒構造のベアリングユニット6を配設して、外筒8を固定ベース2に結合するとともに、内筒7を第1アーム3に結合し、駆動モータ12や減速機11の外側ケース11cを外筒8側に連結し、減速機11の出力軸11jを内筒7側に連結する。また、駆動モータ12の角度位置を検出するエンコーダ15を駆動モータ12とは別個の位置に配置し、アーム回動軸16等に連結する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、産業用ロボットの関節部に搭載される駆動モータや減速機の交換作業等を容易化する技術に関する。
従来、産業用ロボットの関節部に搭載される駆動モータや減速機の取付構造は、一般的に、減速機本体がアームの保持を兼ねているため、減速機本体を交換する際は、それより先端側のアームをクレーン等により保持しておく必要があった。そこで、駆動モータや減速機の交換作業を容易化する技術として、固定ベース上に旋回可能に搭載される旋回胴の底面に開口を設け、この開口を通して減速機やモータを固定ベース上に載置し、減速機をボルトで旋回胴の開口周縁部に固定することで、旋回胴の衝合面を固定ベースの衝合面から浮上させるようにした技術(例えば、特許文献1参照。)や、減速機と旋回部を結合する際、両者間を中間部材を介して結合するようにした技術(例えば、特許文献2参照。)などが知られている。
特開平2−59281号公報
特開平9−150389号公報
一方、上記の技術は、固定ベース上の旋回部に対してのみ適用できる構成で、それより先端側のアームの関節部には適用できないため、ケーシングの中に歯車が収容される減速機において、交換作業時等において、ケーシングの外部から内部に向けてボルト(係止部材)を挿入して歯車の回転を阻止できるようにした技術(例えば、特許文献3参照。)なども知られている。
特開2003−278848号公報
ところが、上記特許文献3の技術の場合は、減速機や駆動モータを交換する際に、それより先端側のアームの回転は阻止されるものの、減速機の交換作業自体は非常に煩雑であった。また、駆動モータの交換についても、取り外した際に角度位置検出器が駆動モータと一体になっているため、取り外した状態で駆動モータの出力軸が回動したり、アームが回動したりすると、記憶している角度位置とのズレが発生し、組付完了時に、再度位置補正作業を行う必要があった。
すなわち、産業用ロボットは、部品点数削減のため、非常に無駄のない装置構成になっているが、保守整備の面では必ずしも部品交換等を容易に行うことが出来なかった。
すなわち、産業用ロボットは、部品点数削減のため、非常に無駄のない装置構成になっているが、保守整備の面では必ずしも部品交換等を容易に行うことが出来なかった。
そこで本発明は、産業用ロボットの関節部に搭載される減速機や駆動モータの交換作業等を楽に行うことができ、また、駆動モータを取り外した後、再装着した場合でも、角度位置の補正作業等を行わなくても済むようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため本発明は、産業用ロボットの第1部材と第2部材が屈曲自在に連結される関節部に減速機と駆動モータが配設される関節構造において、前記関節部に、内筒と外筒が回転自在に一体化されるベアリングユニットを設け、このベアリングユニットの内筒または外筒のいずれか一方側を前記第1部材に結合するとともに、他方側を第2部材に結合するようにし、また、前記駆動モータと減速機の出力軸とを、内筒または外筒のいずれか一方にそれぞれ別個に連結するようにした。
このように、関節部にベアリングユニットを配設し、例えば外筒(内筒)を第1部材に結合し、内筒(外筒)を第2部材に結合するとともに、駆動モータを外筒側(内筒側)に、減速機の出力軸を内筒側(外筒側)に連結することにより、減速機を取り外してもベアリングユニットによりアーム(第2部材)を保持させることができるようになり、交換作業等を楽に行うことができる。また、減速機でアームを保持しておく必要がなくなるため、減速機の寿命向上が図られる。
因みに、このような構造は、産業用ロボットの固定ベース部分の関節部だけでなく、その他のアームの関節部にも適用できるため汎用性が高い。
因みに、このような構造は、産業用ロボットの固定ベース部分の関節部だけでなく、その他のアームの関節部にも適用できるため汎用性が高い。
また本発明では、前記駆動モータの角度位置を検出する角度位置検出器を第1部材側または第2部材側に取り付け、駆動モータの回転を伝達する伝達部材を介して角度位置を検出するようにした。
このように、従来、駆動モータと一体であった角度位置検出器を、第1部材側または第2部材側に取り付ければ、駆動モータを取り外しても角度位置検出器自体は取り外すことがなく、しかも関節部のお互いの位置も変化しないため、駆動モータを再度取り付けた後に、角度位置補正する必要がない。
このように、従来、駆動モータと一体であった角度位置検出器を、第1部材側または第2部材側に取り付ければ、駆動モータを取り外しても角度位置検出器自体は取り外すことがなく、しかも関節部のお互いの位置も変化しないため、駆動モータを再度取り付けた後に、角度位置補正する必要がない。
産業用ロボットの第1部材と第2部材が屈曲自在に連結される関節部に、第1部材と第2部材とを回転自在に連結するベアリングユニットを配設し、このベアリングユニットによってアーム(第2部材)を保持させることで、減速機を取り外す際にクレーン等でアーム(第2部材)を保持しておく必要がなくなり、減速機の取り外し作業を簡単にしかも時間をかけないで行うことができ、しかも減速機でアームを保持する必要がなくなるため減速機の寿命を延ばすことができる。
また、駆動モータの角度位置を検出する角度位置検出器を第1部材側または第2部材側に取り付け、駆動モータの回転を伝達する伝達部材を介して角度位置を検出するようにすれば、駆動モータを取り外した際に、再度取り付けても角度位置補正する必要がなくなり、作業容易である。
また、駆動モータの角度位置を検出する角度位置検出器を第1部材側または第2部材側に取り付け、駆動モータの回転を伝達する伝達部材を介して角度位置を検出するようにすれば、駆動モータを取り外した際に、再度取り付けても角度位置補正する必要がなくなり、作業容易である。
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで、図1は本発明に係る産業用ロボットの関節構造を固定ベースの関節部に適用した場合の構成例図、図2は、角度位置検出器の配置の例を示す説明図、図3は従来の関節部の構造の説明図である。
ここで、図1は本発明に係る産業用ロボットの関節構造を固定ベースの関節部に適用した場合の構成例図、図2は、角度位置検出器の配置の例を示す説明図、図3は従来の関節部の構造の説明図である。
本発明に係る産業用ロボットの関節構造は、関節部に搭載される減速機や駆動モータの交換作業を楽に行うことができ、また、駆動モータを取り外した際でも、角度位置の補正作業等を行わなくても済むようにされているが、本発明を説明する前に従来の産業用ロボットの関節構造について図3に基づき説明する。
ここで、図3(a)は減速機や駆動モータが取り付けられた状態の説明図、(b)は駆動モータを取り外した状態の説明図、(c)は更に減速機を取り外した状態の説明図である。
ここで、図3(a)は減速機や駆動モータが取り付けられた状態の説明図、(b)は駆動モータを取り外した状態の説明図、(c)は更に減速機を取り外した状態の説明図である。
従来の産業用ロボット50の関節部について、第1部材としての固定ベース51と、第2部材としてのアーム52の間の関節部を代表例にして説明すると、固定ベース51の取付凹部51dには、減速機53が嵌めこまれて、その外側ケース53cが固定ベース51に固定されるとともに、減速機53の出力軸53jはアーム52に固定され、この減速機53の外側に、取付部材54を介して駆動モータ55が固定ベース51側に固定されている。そして、駆動モータ55の出力軸55eが減速機53内部の入力軸部(不図示)に連結可能とされている。そして、駆動モータ55の回転を減速機53で減速しアーム52に伝達する。
このため、従来の産業用ロボット50の減速機53を交換するような場合、まず、図3(b)に示すように、取付部材54と固定ベース51の結合を解除することにより駆動モータ55を取り外した後、減速機53の外側ケース53cと固定ベース51の結合、及び減速機53の出力軸53jとアーム52の結合をそれぞれ解除して取り外す必要があるが、この際、アーム52の一端側は減速機53によって保持されているため、減速機53を取り外す際、アーム52をクレーン等により保持しておく必要があった。
また、駆動モータ55の角度位置を検出するための角度位置検出器としてのエンコーダ56は、従来は駆動モータ55に取り付けられているため、駆動モータ55を取り外した際は、出力軸55eが回動したり、アーム52が動いたりすることにより記憶していた角度位置にズレが発生するため、駆動モータ55を組み付けた後、再度位置補正する必要があった。
そこで本発明は、従来の上記のような不具合を是正するためなされたものであり、減速機53を取り外しても、クレーン等によりアーム52を保持する必要がないようにし、また、駆動モータ55を取り外した際でも、組付後に角度位置補正を行う必要がないようにしている。
それでは、本発明の産業用ロボット1の関節構造について図1に基づき説明する。
ここで、図1は、固定ベース2に第1アーム3が取り付けられ、第1アームに第2アーム4が取り付けられるとともに、第2アームに第3アーム5が取り付けられている多関節の産業用ロボット1であるが、ここでは、本関節構造を、固定ベース2と第1アーム3との間の関節部に適用した例を代表例として示す。また、固定ベース2に形成される取付凹部2dの形状や、第1アーム3の形状等は、図3に示す従来例と同様である。
ここで、図1は、固定ベース2に第1アーム3が取り付けられ、第1アームに第2アーム4が取り付けられるとともに、第2アームに第3アーム5が取り付けられている多関節の産業用ロボット1であるが、ここでは、本関節構造を、固定ベース2と第1アーム3との間の関節部に適用した例を代表例として示す。また、固定ベース2に形成される取付凹部2dの形状や、第1アーム3の形状等は、図3に示す従来例と同様である。
この場合、固定ベース2が第1部材に該当し、第1アーム3が第2部材に該当するが、本発明では、固定ベース2の取付凹部2dにベアリングユニット6を装着するようにしている。ここでベアリングユニット6は、内筒7と外筒8がベアリング部を介して回動自在にされる二重筒構造の一体化物であり、内筒7が第1アーム3側に結合され、外筒8が固定ベース2側に結合されている。
そして、このベアリングユニット6内に減速機11や駆動モータ12が収容され、この場合、本実施例では、減速機11の出力軸11jに連結部材13をボルト等で結合し、この連結部材13のスプライン部13sを、内筒7のスプライン部7sに嵌合自在にするとともに、減速機11の外側ケース11cは、取付部材14を介して外筒8に結合している。
また、駆動モータ12は、取付部材14にボルト等で結合することにより、外筒8側に固定している。また、この駆動モータ12には、駆動モータ12の角度位置を検出するためのエンコーダ15が取り付けられている。
以上のような関節構造において、駆動モータ12が作動すると、減速機11を介して減速された出力が第1アーム3に伝達される。そして、交換等のため、減速機11や駆動モータ12を取り外しても、第1アーム3はベアリングユニット6によって保持されているため、第1アーム3をクレーン等により保持しておかなくてもよく、作業が容易である。
なお、以上のようなベアリングユニット6を使用した関節構造は、第1アーム3と第2アーム4の間の関節部や、第2アーム4と第3アーム5の間の関節部にも適用可能である。
ところで、以上のような関節構造の場合、駆動モータ12の角度を検出するためのエンコーダ15が、駆動モータ12に一体化されているため、駆動モータ12を取り外した場合には、再度取り付けた後に位置補正が必要である。
そこで、エンコーダ15の取付位置を変更することにより位置補正の必要性をなくした構成例について、図2に基づき説明する。
そこで、エンコーダ15の取付位置を変更することにより位置補正の必要性をなくした構成例について、図2に基づき説明する。
この構成例の場合、固定ベース2と第1アーム3の間の関節部においては、固定ベース2の取付凹部2dにベアリングユニット6を装着し、このベアリングユニット6内に減速機11や駆動モータ12を配設する点は前記例と同様であるが、エンコーダ15は、駆動モータ12とは反対側の固定ベース2側に取り付け、エンコーダ軸を、第1アーム3を回転自在に支持するアーム回動軸16に連結するようにしている。
因みに、この場合は、駆動モータ12の回転は、第1アーム3を介してエンコーダ15で検出されることになり、第1アーム3が駆動モータ12の回転を伝達する伝達部材となる。
因みに、この場合は、駆動モータ12の回転は、第1アーム3を介してエンコーダ15で検出されることになり、第1アーム3が駆動モータ12の回転を伝達する伝達部材となる。
上記のような構成により、駆動モータ12や減速機11を取り外した際でも、第1アーム3と固定ベース2との相対角度は変化せず、また、エンコーダ15の位置も変化しないため、駆動モータ12を再度取り付けた後でも、エンコーダ15の角度位置補正は不要となる。
なお、駆動モータ12の軸と第1アーム3とのギヤ比を合わせる必要があり、機構上不可能な場合は、駆動モータ制御装置によりエンコーダ15からの信号と設定記憶しているギヤ比とを演算し、駆動モータ12の位置を制御するようにしてもよい。
なお、駆動モータ12の軸と第1アーム3とのギヤ比を合わせる必要があり、機構上不可能な場合は、駆動モータ制御装置によりエンコーダ15からの信号と設定記憶しているギヤ比とを演算し、駆動モータ12の位置を制御するようにしてもよい。
次に、第1アーム3と第2アーム4との間の関節部においては、ベアリングユニット6の外筒8を第1アーム3に結合し、内筒7を第2アーム4に結合するとともに、減速機11の出力軸11jをベアリングユニット6の内筒7に連結するようにし、また内筒7に設けた歯車17と、外筒8側または第2アーム4に取り付けたエンコーダ15先端の歯車18を噛合させるようにしている。
この場合、駆動モータ12の回転は、歯車17、18を介してエンコーダ15で検出されるようになり、歯車17、18が駆動モータ12の回転を伝達する伝達部材となるが、この場合も、駆動モータ12や減速機11を取り外した際でも、第1アーム3と第2アーム4の相対位置は変化せず、しかもエンコーダ15の位置も変化しないため、駆動モータ12等を再度取り付けた後でも、エンコーダ15の角度位置補正は不要となる。
以上のような構成により、減速機11や駆動モータ12を交換等で取り外す際も、簡単な作業で済むようになり、しかも、駆動モータ12等を取り付けた後も、角度位置補正等の手間がかからない。
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
産業用ロボットの関節部に配設される減速機や駆動モータを交換したり、保守整備するようなときに簡単に作業できるとともに、減速機でアームを保持しないため、減速機の寿命を延ばすことができ、更に、その後のアームの角度補正等も不要になって、作業時間が大幅に短縮される。このため、例えば産業用ロボットを大量に導入している自動車の組立工場等における利用が期待される。
1…産業用ロボット、2…固定ベース、3…第1アーム、4…第2アーム、6…ベアリングユニット、7…内筒、8…外筒、11…減速機、11j…出力軸、12…駆動モータ、15…エンコーダ。
Claims (2)
- 作業用ロボットの第1部材と第2部材が屈曲自在に連結される関節部に減速機と駆動モータが配設される関節構造であって、前記関節部には、内筒と外筒が回転自在に一体化されるベアリングユニットが設けられ、このベアリングユニットの内筒または外筒のいずれか一方側を前記第1部材に結合するとともに、他方側を第2部材に結合するようにし、また、前記駆動モータと減速機の出力軸とを、内筒または外筒のいずれか一方にそれぞれ別個に連結することを特徴とする産業用ロボットの関節構造。
- 前記駆動モータの角度位置を検出する角度位置検出器は、前記第1部材側または第2部材側に取り付けられ、駆動モータの回転を伝達する伝達部材を介して角度位置を検出するようにされることを特徴とする請求項1に記載の産業用ロボットの関節構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007220699A JP2009050971A (ja) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | 産業用ロボットの関節構造 |
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2007
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