JP2013158896A - 水平多関節ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て性、メンテナンス性の良い水平多関節ロボットを提供する。
【解決手段】水平多関節ロボット１００は、基台１に連結される第１アーム１０と、第１アーム１０を介して基台１に連結される第２アーム２０と、基台１に内蔵されて第１アーム１０を水平方向に回動する第１モーターユニットと、第２アーム２０に内蔵されて第２アーム２０を水平方向に回動する第２モーターユニットと、基台１から第２アーム２０へ第１アーム１０を通って駆動電源と信号を送信する基台ケーブルユニット６２、第１アームケーブルユニット６３及び第２アームケーブルユニット６１を備え、基台ケーブルユニット６２、第１アームケーブルユニット６３及び第２アームケーブルユニット６１が第１アーム１０と基台１と第２アーム２０とから切り離し可能な構造となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、水平多関節ロボットに関する。

従来、例えば、特許文献１に記載されているように、ロボットの内部に配線を通す、いわゆる内部配線構造の水平多関節ロボットが開示されている。ロボットの内部に配線を通すことで、配線の防滴をするとともにロボットの防塵性能の向上並びに外部空間への発塵を減らすことができる。この水平多関節ロボットは、基台に対して回動可能な第１アームが連結され、第１アームに対して回動可能な第２アームが連結されており、駆動源を駆動させるための電力配線及び制御信号配線が、基台より第１アームの内部を通って第２アーム内部まで繋がっている。配線は、基台から第２アームまで外部空間から遮断されており、外部からの影響を受けない構造となっている。

特開平１１−３３９７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の水平多関節ロボットでは、基台から第２アームまでロボットの内部の配線が切り離されることなく通されている。このため、配線を組み込む時に各ユニットの基台、第１アーム、第２アームを組み立てておく必要がある。そして、組み立てた状態で配線を組み込んでいかなければならない。このため、配線の組み込み作業に時間を要し組立費が削減できない課題があった。また、メンテナンスで配線を交換する場合にも時間を要し生産装置を長い時間停めておかなければならない課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる水平多関節ロボットは、基台と、前記基台に連結され前記基台と分離可能な第１アームと、前記基台から前記第１アームへ電力及び制御信号を送信する配線と、を備え、前記配線は前記基台と前記第１アームとの間に第１コネクターを有することを特徴とする。

本適用例によれば、基台と第１アームとは分離可能となっている。そして、基台と第１アームの間で配線はコネクターを有している。基台と第１アームをそれぞれ予め製造しておき、組み立てることができるようになっている。そして、基台と第１アームとの配線を連結させるときに第１コネクターで繋ぐことができる。従って、基台内での配線の組み込み作業と第１アーム内での配線の組み込み作業をそれぞれ個別にできるため、配線の組み込み作業が容易になる。それにより、作業時間を短縮できる効果を得られる。また、メンテナンスで配線を交換する場合においても容易に配線を外すことができるようになるため、作業時間を短縮することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる水平多関節ロボットは、前記第１アームに連結され前記第１アームと分離可能な第２アームをさらに備え、前記配線は前記第１アームから前記第２アームへ延在し、前記配線は前記第１アームと前記第２アームとの間に第２コネクターを有することを特徴とする。

本適用例によれば、第１アームと第２アームとは分離可能となっている。第２アームと第１アームの間で配線は第２コネクターを有している。第１アームと第２アームとをそれぞれ予め製造しておき、組み立てることができるようになっている。そして、第１アームと第２アームとの配線を連結させるときに第２コネクターで繋ぐことができる。従って、第１アーム内での配線の組み込み作業と第２アーム内での配線の組み込み作業をそれぞれ個別にできるため、配線の組み込み作業が容易になる。それにより、作業時間を短縮できる効果を得られる。また、メンテナンスで配線を交換する場合においても容易に配線を外すことができるようになるため、作業時間を短縮することができる。

［適用例３］上記適用例にかかる水平多関節ロボットは、前記第１コネクター及び第２コネクターの少なくとも一方は前記第１アームに着脱可能に設置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、第１コネクター及び第２コネクターの少なくとも一方が第１アームに着脱可能に設置されている。従って、基台と第１アームとを接続固定した後で第１コネクターを第１アームに設置することができる。または、第２アームと第１アームを接続固定した後で第２コネクターを第２アームに設置することができる。従って、コネクターを接続した後でコネクターを第１アームに設置することができる。その結果、第１コネクター及び第２コネクターを接続した後に基台、第１アーム、第２アームを接続するときに比べて配線する作業を容易にすることができる。

［適用例４］上記適用例にかかる水平多関節ロボットでは、前記第１コネクターと前記第２コネクターとの間の前記配線は前記第１アーム内に設置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、第１コネクターと第２コネクターとの間の配線は第１アーム内に設置されている。従って、配線が第１アームに保護されている為、配線が損傷を受けるのを防止することができる。

実施形態にかかる水平多関節ロボットの構造を示す概略斜視図。 （ａ）は、配線の長さを説明するための模式正面図、（ｂ）は、配線方法を説明するための模式図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。尚、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（実施形態）
まず、実施形態にかかる水平多関節ロボットについて説明する。
図１は、実施形態にかかる水平多関節ロボットの構造を示す概略斜視図である。
水平多関節ロボット１００は、主に、基台１、第１アーム１０、第２アーム２０、コントローラー６０から構成されている。基台１は基台ユニット２、第１モーターユニット１１、基台ケーブルユニット６２を備え、コントローラー６０と接続されている。第１アーム１０は、第１アームユニット１２、第１アームケーブルユニット６３を備えている。第２アーム２０は第２モーターユニット２１、アームカバー２２、第２アームユニット２３、エンドエフェクター３０、スライド軸３２、第２アームケーブルユニット６１等から構成されている。

基台１は、第１アーム１０を回動させる第１駆動源としての第１モーターユニット１１等を内蔵し、床等に水平に設置される。尚、水平とは、通常の生活環境における床等の面と同等の水平度を言う。第１アーム１０は、一方の端部が基台１の上端部において第１モーターユニット１１の駆動軸によって連結され、鉛直方向に沿う駆動軸を中心にして水平方向に回動する。

第２アームユニット２３は、第２駆動源としての第２モーターユニット２１やエンドエフェクター駆動ユニット３１等を内蔵している。また、第２アーム２０の一方の端部に位置する第２モーターユニット２１の駆動軸は第１アーム１０の他方の端部と連結され、鉛直方向に沿う駆動軸を中心にして水平方向に回動する。

第１モーターユニット１１及び第２モーターユニット２１は、それぞれ回転角度の情報を検出するロータリーエンコーダーを備えている。第１アーム１０及び第２アーム２０は、鋳鉄等の金属材料で形成されており、その長さ方向及び旋回方向等に高い剛性を有している。

エンドエフェクター３０は第２アーム２０の他方の端部に設置され、スライド軸３２とスライド軸３２の下端に備えるツール（図示省略）等から構成されている。スライド軸３２はエンドエフェクター駆動ユニット３１によってベルト（図示省略）を介し鉛直方向に沿って上下する。

第２アーム２０はアームカバー２２を有している。アームカバー２２は第２アーム２０の一方の端部から他方の端部にかけて、第２モーターユニット２１、エンドエフェクター駆動ユニット３１等を含めた各部位の上部を覆っている。アームカバー２２は、例えば樹脂材料で形成され、第２アーム２０内部を保護する一方、内部のベルト等から発生する塵埃が周辺に飛散することを抑制する。また、防塵防滴環境においては、スライド軸３２を覆って蛇腹（図示省略）等を設置しても良い。

コントローラー６０は、所定のプログラムに従って水平多関節ロボット１００全体を制御する装置である。配線としてのケーブルユニットは基台ケーブルユニット６２、第１アームケーブルユニット６３、第２アームケーブルユニット６１等から構成されている。ケーブルユニットは第２モーターユニット２１及びエンドエフェクター駆動ユニット３１を駆動する電力線及び制御信号線等をまとめた配管部材等から成り、基台１から第２アーム２０に渡って設置されている。

次に、基台ケーブルユニット６２、第１アームケーブルユニット６３、第２アームケーブルユニット６１をそれぞれ接続する方法について説明する。図２（ａ）は、配線の長さを説明するための模式正面図であり、図２（ｂ）は、配線方法を説明するための模式図である。図２に示すように、基台ケーブルユニット６２は基台１から突出して設置され、第２アームケーブルユニット６１は第２アーム２０から突出して設置されている。そして、第１アームケーブルユニット６３は第１アーム１０の内部に設置されている。

基台ケーブルユニット６２の一端には雌型第１コネクター３ａが設置され、第１アームケーブルユニット６３の一端には雄型第１コネクター３ｂが設置されている。そして、雌型第１コネクター３ａと雄型第１コネクター３ｂとが接続されて第１コネクター３となっている。換言すれば、ケーブルユニットは基台１と第１アーム１０との間に第１コネクター３を有している。

同様に、第１アームケーブルユニット６３の他端には雌型第２コネクター２４ａが設置され、第２アームケーブルユニット６１の一端には雄型第２コネクター２４ｂが設置されている。そして、雌型第２コネクター２４ａと雄型第２コネクター２４ｂとが接続されて第２コネクター２４となっている。換言すれば、ケーブルユニットは第１アーム１０と第２アーム２０との間に第２コネクター２４を有している。

第１アームユニット１２の内部には基台ケーブルユニット６２の一部、第１アームケーブルユニット６３、第２アームケーブルユニット６１が設置されている。そして、第１コネクター３により基台ケーブルユニット６２と第１アームケーブルユニット６３とが着脱可能になっている。さらに、第２コネクター２４により第１アームケーブルユニット６３と第２アームケーブルユニット６１とが着脱可能になっている。そして、第１コネクター３及び第２コネクター２４は第１アーム１０に着脱可能に設置されている。

第１アームユニット１２の上側には開口部１２ｂが形成され、開口部１２ｂには蓋１２ａが設置されている。蓋１２ａは第１アームユニット１２から着脱可能であり、ネジにて第１アームユニット１２に固定されている。そして、開口部１２ｂを通してケーブルユニットを第１アームユニット１２から取り出すことが可能になっている。

（組立方法について）
次に、水平多関節ロボット１００の組立方法について説明する。まず、基台１と第１アーム１０とを組み立てる。詳しくは、第１モーターユニット１１の駆動軸と第１アームユニット１２とをボルトにて固定する。次に、雌型第１コネクター３ａと雄型第１コネクター３ｂとを接続して第１コネクター３を完成する。これにより、基台ケーブルユニット６２と第１アームケーブルユニット６３とが接続される。

基台ケーブルユニット６２が基台ユニット２から突出した基台ケーブルユニット延長分６２ａの長さと接続箇所について説明する。基台ケーブルユニット延長分６２ａの長さは、第１アーム１０内に収まり、第１アームケーブルユニット６３と接続した後に第１アーム１０内に固定できる長さとなっている。基台ケーブルユニット延長分６２ａは、第１アームユニット１２が基台ユニット２に固定された後に、第１アーム１０内でコネクター接続される。

そして、基台１と第１アーム１０とを組み立てたとき、雌型第１コネクター３ａは開口部１２ｂから第１アームユニット１２の外側に出せる長さとなっている。従って、操作者は容易に、第１コネクター３を組み立てることができる。

次に、第１アーム１０と第２アーム２０とを組み立てる。詳しくは、第２モーターユニット２１の駆動軸と第１アームユニット１２とをボルトにて固定する。続いて、雌型第２コネクター２４ａと雄型第２コネクター２４ｂとを接続して第２コネクター２４を完成する。これにより、第１アームケーブルユニット６３と第２アームケーブルユニット６１とが接続される。

第２アームケーブルユニット６１が第２アームユニット２３から突出した第２アームケーブルユニット延長分６１ａの長さと接続箇所について説明する。第２アームケーブルユニット延長分６１ａのケーブル長さは、第１アーム１０内に収まり、第１アームケーブルユニット６３とコネクター接続したあとに第１アーム１０内に固定できる長さとなっている。第２アームケーブルユニット延長分６１ａは、第１アームユニット１２が第２アームユニット２３に固定された後に、第１アーム１０内でコネクター接続される。

そして、第１アーム１０と第２アーム２０とを組み立てたとき、雄型第２コネクター２４ｂは開口部１２ｂから第１アームユニット１２の外側に出せる長さとなっている。従って、操作者は容易に、第２コネクター２４を組み立てることができる。

続いて、第１アームケーブルユニット６３、第１コネクター３、第２コネクター２４を第１アームユニット１２の内部に固定する。第１アームユニット１２の内部は空洞となっており第１アームケーブルユニット６３、第１コネクター３、第２コネクター２４を設置することが可能となっている。次に、蓋１２ａを第１アームユニット１２に固定して組立を終了する。

以上述べたように、本実施形態による水平多関節ロボット１００によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態によれば、ケーブルユニットが基台１と第１アーム１０の間に第１コネクター３を有している。そして、第２アーム２０と第１アーム１０の間に第２コネクター２４を有している。これにより、基台ユニット２、第１アームユニット１２、第２アームユニット２３を予め製造しておくことができるようになる。そして、ケーブルユニットは基台１と第１アーム１０、第２アーム２０と第１アーム１０を連結させるときにコネクターで繋ぐだけとなる。

従って、基台ユニット２及び第２アームユニット２３でのケーブルユニットの組み込み作業がユニット単位となる。その結果、ケーブルユニットの組み込み作業が容易になり、作業時間を短縮できる効果を得られる。

（２）本実施形態によれば、ケーブルの組み込み作業も水平多関節ロボット１００の本組み立てをせずにできるため、ケーブルユニットを傷つける恐れも低くなり歩留まりも向上する。また、メンテナンスでケーブルユニットを交換する場合においても、ユニット単位で交換することができる。従って、ロボットを基台１、第１アーム１０、第２アーム２０で総て分解する必要がなくなり作業時間を短縮することができる。さらに、基台１、第１アームユニット１２、第２アームユニット２３でメンテナンス部品として在庫しておくことで、交換時間を大幅に短縮することが可能となる。

（３）本実施形態によれば、基台ユニット２に第１アームユニット１２を固定した後に第１コネクター３を接続できる。このため、配線し易く組み込みが容易になるだけでなく、周囲への接触も少ないため断線のリスクが低く歩留まりを向上させることができる。第２アームユニット２３も、基台１に第１アーム１０が固定された状態で組み込みを行うことができるため容易に組み立てることができる。また周囲へのケーブルユニットの接触を気にすることなく第２アームユニット２３を固定することができる為、同様に、組み込み時の断線のリスクを抑えることができ歩留まりを向上させることもできる。さらに、第１コネクター３及び第２コネクター２４の脱着が簡単にできる。このため製造時の組み立てだけでなく、メンテナンスの方法としてユニットごと交換する方法も可能となる。その結果、部品やユニットの交換時間を大幅に短縮することができる。

（４）本実施形態によれば、第１コネクター３及び第２コネクター２４が第１アーム１０に着脱可能に設置されている。従って、基台１と第１アーム１０とを接続固定した後で第１コネクター３を第１アーム１０に設置することができる。または、第２アーム２０と第１アーム１０を接続固定した後で第２コネクター２４を第２アーム２０に設置することができる。従って、第１コネクター３及び第２コネクター２４を接続した後で第１コネクター３及び第２コネクター２４を第１アーム１０に設置することができる。その結果、第１コネクター３及び第２コネクター２４を接続した後に基台１、第１アーム１０、第２アーム２０を接続するときに比べて配線する作業を容易にすることができる。

（５）本実施形態によれば、第１アームケーブルユニット６３は第１アーム１０内に設置されている。従って、第１アームケーブルユニット６３が第１アーム１０に保護されている為、第１アームケーブルユニット６３が損傷を受けるのを防止することができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記実施形態では、第１アーム１０の一端に第２アーム２０を備えていた。第２アーム２０を備えていないときにも基台ケーブルユニット６２と第１アームケーブルユニット６３との間に第１コネクター３を設置することができる。そして、基台１と第１アーム１０とを組み立て易くすることができる。

（変形例２）
前記実施形態では、ケーブルユニットは第１アームユニット１２の内部に収納された。ケーブルユニットが損傷を受ける可能性がないときや、ケーブルユニットから粉塵がでても環境に影響を及ぼさないときにはケーブルユニットを第１アーム１０の外に設置しても良い。さらに、組み立てやすくすることができる。

１…基台、３…第１コネクター、１０…第１アーム、２０…第２アーム、２４…第２コネクター、６１…配線としての第２アームケーブルユニット、６２…配線としての基台ケーブルユニット、６３…配線としての第１アームケーブルユニット、１００…水平多関節ロボット。

Claims (4)

1. 基台と、
   前記基台に連結され前記基台と分離可能な第１アームと、
   前記基台から前記第１アームへ電力及び制御信号を送信する配線と、を備え、
   前記配線は前記基台と前記第１アームとの間に第１コネクターを有することを特徴とする水平多関節ロボット。
2. 請求項１に記載の水平多関節ロボットであって、
   前記第１アームに連結され前記第１アームと分離可能な第２アームをさらに備え、
   前記配線は前記第１アームから前記第２アームへ延在し、前記配線は前記第１アームと前記第２アームとの間に第２コネクターを有することを特徴とする水平多関節ロボット。
3. 請求項２に記載の水平多関節ロボットであって、
   前記第１コネクター及び第２コネクターの少なくとも一方は前記第１アームに着脱可能に設置されていることを特徴とする水平多関節ロボット。
4. 請求項３に記載の水平多関節ロボットであって、
   前記第１コネクターと前記第２コネクターとの間の前記配線は前記第１アーム内に設置されていることを特徴とする水平多関節ロボット。

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