JP2022037846A - 多軸ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】主アームの質量を軽量化できる多軸ロボットを提供する。【解決手段】多軸ロボットにおいて、第１直線ガイド８７は、支持部材５に配置される。第１スライダ８５は、連結部８１を有し、第１直線ガイド８７上に移動可能に設置される。主アーム２は、連結部８１に回動自在に連結された基端部２２を有する。副アーム４は、支持部材５の一端部に回動自在に連結された基端部４２と、主アーム２の胴部に対して回動自在に連結された先端部４１とを有する。フランジ部３は、フランジ面３１ａを有し、主アーム２の先端部２１に連結されて対象物を取り付ける。姿勢保持機構９は、主アーム２の支持部材５に対する第１角度αに応じて、フランジ部３の主アーム２に対する第２角度βを変化させることで、フランジ部３の向きを一定に保つ。【選択図】図５

Description

本発明は、多軸ロボットに関する。

ハンド部と、ハンド部を回転自在に支持するハンド部支持部と、ハンド部揺動駆動装置とを備えた主アームを有するリンク式多関節ロボットが知られている（例えば、特許第６６８８２０４号、以下、特許文献１）。

特許文献１の多関節ロボットは、ハンド部の位置及び姿勢を６自由度で決められる。他方、主アーム内にハンド部揺動駆動装置を備えるため、主アームの質量が増大し、主アームの支持部に加わる慣性モーメントが増加する。本発明は、主アームの質量を軽量化できる多軸ロボットを提供する。

本発明の第１の側面は、多軸ロボットであって、
支持部材と、
前記支持部材に配置された第１直線ガイドと、
連結部を有し、前記第１直線ガイド上に移動可能に設置された第１スライダと、
前記連結部に回動自在に連結された基端部を有する主アームと、
前記支持部材の一端部に回動自在に連結された基端部と、前記主アームの胴部に対して回動自在に連結された先端部と、を有する副アームと、
フランジ面を有し、前記主アームの先端部に連結され、対象物を取り付けるフランジ部と、
前記主アームの前記支持部材に対する第１角度に応じて、前記フランジ部の前記主アームに対する第２角度を変化させることで、前記フランジ部の向きを一定に保つ姿勢保持機構と、
を備える。

本発明によれば、主アームの質量を軽量化できる多軸ロボットを提供できる。

第１実施形態に係る多軸ロボットの外観を示す斜視図である。 図１の多軸ロボットの正面図である。 図１の多軸ロボットの右側面図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 第１実施形態の多軸ロボットの主要部を示す正面図である。 図５の右側面図である。 図１の多軸ロボットの平面図である。 図１の多軸ロボットにおける支持部材の水平方向の移動の様子を示す正面図である。 第１変形例に係る姿勢保持機構を備える多軸ロボットの主要部を示す正面図である。 図９の要部拡大斜視図である。 第２変形例に係る姿勢保持機構を備える多軸ロボットの主要部を示す正面図である。 図１１の要部拡大斜視図である。 第３変形例に係る姿勢保持機構を備える多軸ロボットの主要部を示す斜視図である。 第３変形例に係る姿勢保持機構を備える多軸ロボットの主要部を示す正面図である。 第２実施形態に係る多軸ロボットの概略構成を示す側面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。

本発明の第１実施形態に係る多軸ロボット１について図１から図８を適宜参照しながら詳細に説明する。以下、説明の都合上、図１に示すように、多軸ロボット１について上下左右前後の方向を設定する。ただし、図１に示す方向は一例であって、多軸ロボット１の実際の設置方向がこれに限定されるものではない。

多軸ロボット１は、図１～図３に示すように、主アーム２と、フランジ部３と、副アーム４と、支持部材５と、支持部材回転駆動装置６と、支持部材移動装置７と、直動装置８と、姿勢保持機構９（図５参照）とを備える。

フランジ部３は、主アーム２の先端部２１に連結される。副アーム４の先端部４１（図２参照）は、主アーム２の胴部に対して回動自在に連結され、副アーム４の基端部４２は、支持部材５の一端部（図２では左端部）に対して回動自在に連結される。

多軸ロボット１は、フランジ部３に取り付けた対象物である工具、治具、クランプ装置等を移動させるロボットである。例えば、エアクランプやマグネット等でワーク１５（図８参照）を把持するクランプ装置１６を、フランジ部３（図８参照）に取り付ける。

支持部材５は、主アーム２および副アーム４を支持する。支持部材５には、直動装置８が設けられる。直動装置８は、主アーム２の基端部２２が回動自在に連結された連結部８１を有する。直動装置８は、連結部８１を支持部材５の長手方向（図１のＪ３方向；図２では左右方向）に沿って移動させる。

支持部材回転駆動装置６は、支持部材５を鉛直軸Ｃ１（図２参照）のまわりに、図１のＪ２方向に回転駆動させる。支持部材回転駆動装置６は、図３に示すように、支持部材５の上部に設置された取付台５３（図２も参照）に固定された旋回ブラケット６１を、減速装置６２およびベルト６３を介して回転させるモータ６４を有する。減速装置６２は、好ましくは、ノンバックラッシ減速機である。

また、図１～図３に示すように、支持部材移動装置７は、支持部材５を水平方向（図１のＪ１方向；図２では左右方向）に移動させる。支持部材移動装置７は、支持部材回転駆動装置６を介して支持部材５を水平方向に移動させるように構成される。

支持部材移動装置７は、ビーム７０と、第２直線ガイド７７と、第２スライダ７９と、カバー６５とを有する。ビーム７０は、水平方向に延びる。第２直線ガイド７７は、ビーム７０上に水平方向に設置される。第２スライダ７９は、第２直線ガイド７７上を移動可能に設置される。支持部材回転駆動装置６は、取付台５３を介して第２スライダ７９に設置され、支持部材５の一端部を回動自在に支持する。

支持部材移動装置７は、ボールねじ７８と、支持板７２，７２と、取付板７３と、モータ７６とを有する。ボールねじ７８は、ナット回転型であり、固定されたねじ軸７１と、ナット７４（図４参照）を含む。ボールねじ７８は、水平方向に設置される。支持板７２，７２は、ねじ軸７１の両端をそれぞれ固定して支持する。取付板７３は、支持板７２，７２の下端に取り付けられる。取付板７３が加工機や洗浄機等の作業機械における所定の台座（図示せず）に取り付けられることで、多軸ロボット１を設作業機械内に設置する。

図４に示すように、モータ７６は、支持部材回転駆動装置６の上部に固定して設置される。ナット７４は、第２スライダ７９（図１参照）に回転可能に支持される。モータ７６は、ベルト機構７５を介してナット７４を回転する。ベルト機構７５は、タイミングベルト機構であり、原動プーリ７５ａ、従動プーリ７５ｂ及び無端ベルト７５ｃを含む。原動プーリ７５ａはモータ７６に設置される。従動プーリ７５ｂはナット７４に締結される。モータ７６が作動するとナット７４が回転し、ナット７４は、ねじ送り作用によって、モータ７６とともにねじ軸７１に沿って移動させられる。ナット７４およびモータ７６の移動によって、支持部材回転駆動装置６および支持部材５は、第２直線ガイド７７に案内されて支持部材移動装置７の長手方向に沿って移動させられる。モータ７６等のケーブルは、ケーブル保護管１７（図１参照）に収容されている。カバー６５は、第２スライダ７９と、原動プーリ７５ａと、従動プーリ７５ｂと、無端ベルト７５ｃと、ナット７４とを覆う。

図６は、図５の右側面図である。なお、図５および図６においては、主アーム２の前面に取り付けられるカバー２４（図１参照）、および支持部材５の上面、右側面にそれぞれ取り付けられるカバー５４，５５（図１参照）は、省略した。

図５に示すように、直動装置８は、基端部２２を支持部材５の長手方向に沿って移動させる装置である。直動装置８は、第１直線ガイド８７と、第１スライダ８５とを有する。第１直線ガイド８７は、支持部材５に配置される。第１スライダ８５は、第１直線ガイド８７上に移動可能に設置される。本実施形態の多軸ロボット１において、支持部材５の長手方向は、水平方向に設定される。すなわち、第１直線ガイド８７は、水平方向に延びる。第１スライダ８５は、移動ブロック８６と、連結部８１とを有する。移動ブロック８６は、第１直線ガイド８７に案内されて移動する。連結部８１は、移動ブロック８６に連動するように接続される。

なお、第１直線ガイド８７は、平行に一対設けられていてもよい。また、第１直線ガイド８７の長手方向に垂直な断面の形状は、例えば、矩形形状でもよいし、移動ブロック８６が移動可能に収容される溝形状でもよい。

また、直動装置８は、図６に示すように、モータ８２と、ボールねじ８４とを備える。モータ８２は、駆動源として使用される。ボールねじ８４のねじ軸８４ａは、モータ８２によってベルト８３を介して回転駆動される。ボールねじ８４のナット（不図示）は、ねじ軸８４ａに取り付ける。ボールねじ８４のナットは、第１スライダ８５の移動ブロック８６に固定される。

図５に示すように、主アーム２には、姿勢保持機構９が設けられる。姿勢保持機構９は、主アーム２の支持部材５に対する第１角度αに応じて、フランジ部３の主アーム２に対する第２角度βを変化させる（図ではα＋β＝９０度）ことで、フランジ部３の向きを一定に保つ機械式の機構である。

姿勢保持機構９は、第１回動軸９１と、第１プーリ９２と、第２回動軸９３と、第２プーリ９４と、動力伝達部材９０とを有する。本実施形態では、動力伝達部材９０は、無端状のベルト９５である。動力伝達部材９０は、チェーンでもよい。第１回動軸９１は、連結部８１に固定して設けられ、主アーム２が連結部８１に対して回動する中心となる軸である。本実施形態では、第１プーリ９２は、第１回動軸９１の先端側に固定される。ベルト９５は、第１プーリ９２と第２プーリ９４とに掛け渡されている。

第２回動軸９３は、フランジ部３に取付けブロック９６を介して固定して設けられ、フランジ部３が先端部２１に対して回動する中心となる軸である。取付けブロック９６は、第２回動軸９３の基端側（後側）に固定される。取付けブロック９６と第２回動軸９３とは一体に形成されてもよい。第２プーリ９４は、第２回動軸９３の先端側（前側）に固定される。

第１プーリ９２および第２プーリ９４として、ここでは歯付きプーリが使用される。第１プーリ９２の歯数は、第２プーリ９４の歯数と同一である。ベルト９５として、ここでは歯付きベルトが使用される。これにより、ベルト９５の滑りを防止できるため、フランジ部３の向きをより精度良く一定に保つ。また、姿勢保持機構９は、ベルト９５の張力を調整するためのテンショナプーリ９７，９７を有する。

主アーム２は、ベース部２３と、カバー２４（図１参照）とを有する。ベース部２３には、第１回動軸９１および第２回動軸９３を取り付ける。カバー２４は、ベース部２３を覆う。ベルト９５、第１プーリ９２および第２プーリ９４は、ベース部２３とカバー２４との間に形成された空間内に配置される。これにより、姿勢保持機構９の構成部品を保護し得る。

図２に示すように、フランジ部３は、被取付部３１と、被取付部支持部３２と、モータ３３とを有する。被取付部３１には、対象物を取り付ける。被取付部支持部３２は、被取付部３１を回転自在に支持する。モータ３３は、被取付部３１をＪ４方向（図１参照）に回転させる。被取付部３１は、先端にフランジ面３１ａを有する。被取付部支持部３２には、第２回動軸９３の基端側（後側）に固定された取付けブロック９６が取り付けられる。

次に、以上のように構成された多軸ロボット１の動作について説明する。
図１に示すように、多軸ロボット１は、直動装置８によって、支持部材５の長手方向（Ｊ３方向）に沿って所定の可動範囲で、基端部２２を、連結部８１を介して直線往復移動させる。

図２に示すように、多軸ロボット１は、基端部２２を基端部４２に近接する方向に移動させることで、主アーム２の支持部材５に対する第１角度α（図５参照）を増大させる。これにより、図２の二点鎖線で示すように、フランジ部３を支持部材５から離隔する方向（図２では下方向）に移動させる。一方、多軸ロボット１は、基端部２２を基端部４２から離隔する方向に移動させることで、主アーム２の支持部材５に対する第１角度α（図５参照）を減少させる。これにより、図２の実線で示すように、フランジ部３を支持部材５に近接する方向（図２では上方向）に移動させる。

本実施形態では、第１回動軸９１と第２回動軸９３との中央位置に先端部４１が回動可能に連結される。また、先端部４１側の回動中心と基端部４２側の回動中心との間の距離は、第１回動軸９１と第２回動軸９３との間の距離の１／２に設定される。このような構成では、フランジ部３を一の鉛直線上で昇降させる。

このとき、多軸ロボット１は、図５に示すように、姿勢保持機構９によって、主アーム２の支持部材５に対する第１角度αに応じてフランジ部３の主アーム２に対する第２角度βを変化させることでフランジ部３の向きを一定（図５では下向き）に保つ。
すなわち、フランジ面３１ａは、第１直線ガイド８７（図５参照）と平行（図５では水平）に保たれる。ただし、フランジ面３１ａが、第１直線ガイド８７と垂直に保たれるように構成されてもよい。このようにすれば、例えばワーク１５等を上方または側方から把持してそのままの姿勢で移動させる。

前記したように本実施形態に係る多軸ロボット１は、支持部材５と、第１直線ガイド８７と、第１スライダ８５と、主アーム２と、副アーム４と、フランジ部３と、姿勢保持機構９とを備える。第１直線ガイド８７は、支持部材５に配置される。第１スライダ８５は、連結部８１を有し、第１直線ガイド８７上に移動可能に設置される。主アーム２は、連結部８１に回動自在に連結された基端部２２を有する。副アーム４は、支持部材５の一端部に回動自在に連結された基端部４２と、主アーム２の胴部に対して回動自在に連結された先端部４１とを有する。フランジ部３は、フランジ面３１ａを有し、先端部２１に連結されて対象物を取り付ける。姿勢保持機構９は、主アーム２の支持部材５に対する第１角度αに応じて、フランジ部３の主アーム２に対する第２角度βを変化させることで、フランジ部３の向きを一定に保つ。

本実施形態では、姿勢保持機構９によってフランジ部３の向きを一定に保つため、主アーム２内にフランジ部３を揺動させる駆動装置を備える必要がない。
したがって、本実施形態によれば、主アーム２の質量を軽量化できる多軸ロボット１を提供できる。

また、一般的な垂直多関節ロボットのように、稼働中にアーム等の構成部材が背面側（フランジ部３の反対側）に飛び出すことがない。このため、多軸ロボット１を加工機や洗浄機等の作業機械内に設置した場合でも装置全体が大型化することがない。
また、フランジ部３の向きが一定に保たれるため、フランジ部３に例えばクランプ装置１６（図８参照）を取り付けてワーク１５（図８参照）を把持することで、機内に対してワーク１５をそのままの姿勢で移動できる。

また、本実施形態では、図５に示すように、姿勢保持機構９は、連結部８１に設けられた第１回動軸９１に設置された第１プーリ９２と、フランジ部３に固定して設けられた第２回動軸９３に固定された第２プーリ９４とに掛け渡されたベルト９５を持つ。そして、本実施形態では、第１プーリ９２は、第１スライダ８５に回転不能に設置される。

主アーム２が第１回動軸９１を中心として図５における反時計回りに回動すると、主アーム２の支持部材５に対する第１角度αが増大する。この場合、第１プーリ９２が固定された第１回動軸９１が連結部８１に固定されているため、ベルト９５の上側部分９５ａ（副アーム４に近い側の部分）が伸びて張力が大きくなる。一方、ベルト９５の下側部分９５ｂ（副アーム４から遠い側の部分）が縮んで張力が小さくなる。したがって、第２プーリ９４は、図５における反時計回りに回動し、フランジ部３の向きが常に下向きに保たれる。姿勢保持機構９は機械式の簡易な構成として実現され、フランジ部３の向きを一定に保つ。

また、本実施形態は、支持部材５を鉛直軸Ｃ１（図２参照）のまわりに、回転駆動させる支持部材回転駆動装置６を備える。
図７は、図１に示される多軸ロボット１の平面図である。図７に示すように、支持部材回転駆動装置６によって、支持部材５が、例えば、実線で示すように支持部材移動装置７に平行でフランジ部３が支持部材移動装置７に近接する位置から、二点鎖線で示すように支持部材移動装置７に垂直でフランジ部３が支持部材移動装置７から離隔する位置まで、回転され得る。これにより、フランジ部３を移動させる範囲が、支持部材移動装置７の長手方向に垂直な水平方向（図７では前後方向）に拡大する。

また、本実施形態は、支持部材５を水平方向（図２では左右方向）に移動させる支持部材移動装置７を備える。
図８は、図１に示される多軸ロボット１における支持部材５の水平方向の移動の様子を示す正面図である。図８に示すように、支持部材移動装置７によって、支持部材回転駆動装置６を介して支持部材５が、二点鎖線で示す右側位置と実線で示す左側位置との間を水平方向に移動させられる。これにより、フランジ部３を移動させる範囲が、支持部材移動装置７の長手方向（図８では左右方向）に拡大する。このため、図８の実線で示すように、フランジ部３を支持部材移動装置７の左端部から長手方向の外側に飛び出させる。また、支持部材５が二点鎖線で示す右側位置にある場合、支持部材回転駆動装置６によって支持部材５を１８０度回転させることで、フランジ部３を支持部材移動装置７の右端部から長手方向の外側に飛び出させる。したがって、例えば機外から機内へのワーク１５の搬入、機内から機外へのワーク１５の搬出をより容易に行う。

図９は、第１変形例に係る姿勢保持機構９ａを備える多軸ロボット１の主要部を示す正面図である。図１０は、図９の要部拡大斜視図である。なお、図９および図１０においては、カバー２４は、省略した。
図９、図１０に示すように、第１変形例に係る姿勢保持機構９ａは、第１プーリ９２と第２プーリ９４とに掛け渡される動力伝達部材９０ａとして、帯状の第１ベルト１０１と、帯状の第２ベルト１０２と、第１ロッド１０３と、第２ロッド１０４とを有する。第１ベルト１０１は、第１プーリ９２と接触する。第２ベルト１０２は、第２プーリ９４と接触する。第１ロッド１０３は、第１ベルト１０１の第１直線ガイド８７（図５参照；以下同様）に近い側の端部と第２ベルト１０２の第１直線ガイド８７に近い側の端部とを繋ぐ。第２ロッド１０４は、第１ベルト１０１の第１直線ガイド８７から遠い側の端部と第２ベルト１０２の第１直線ガイド８７から遠い側の端部とを繋ぐ。第１ロッド１０３および第２ロッド１０４は、接続用金具１０５を介して、第２ベルト１０２とそれぞれ接続される。接続用金具１０５は、第２ベルト１０２の張力を調整可能に接続される。第１ロッド１０３および第２ロッド１０４は、第２ベルト１０２との接続と同様にして、第１ベルト１０１ともそれぞれ接続される。第１ロッド１０３および第２ロッド１０４の素材は、駆動時の負荷に耐えられる強度と剛性を有する素材であれば特に限定されず、例えば、チタン等の金属であったり、炭素繊維等を含む繊維強化複合材である。

図１１は、第２変形例に係る姿勢保持機構９ｂを備える多軸ロボット１の主要部を示す正面図である。図１２は、図１１の要部拡大斜視図である。なお、図１１および図１２においては、カバー２４は、省略した。
図１１、図１２に示すように、第２変形例に係る姿勢保持機構９ｂは、第１回動軸９１と、第１連結部材２０１と、第２回動軸９３と、第２連結部材２０２と、第１ロッド２０３と、第２ロッド２０４とを有する。第１回動軸９１は、連結部８１に設けられ、主アーム２が連結部８１に対して回動する中心となる軸である。第１連結部材２０１は、第１回動軸９１に設置される。第１連結部材２０１は、基部２１３、第１連結部２１１および第２連結部２１２を有する。基部２１３は、筒状を呈している。基部２１３の外周面に第１連結部２１１と第２連結部２１２とが設けられる。第１連結部２１１は、第１回動軸９１の径方向外側に位置する。第２連結部２１２は、第１回動軸９１の径方向外側、かつ第１連結部２１１よりも第１直線ガイド８７から遠い側に位置する。第１連結部２１１と第２連結部２１２とは、第１回動軸９１を間に挟んで、互いに反対側に位置する。第２回動軸９３は、フランジ部３に固定して設けられ、フランジ部３が主アーム２の先端部２１に対して回動する中心となる軸である。第２連結部材２０２は、第２回動軸９３に固定される。第２連結部材２０２は、基部２２３、第３連結部２２１および第４連結部２２２を有する。基部２２３は、筒状を呈している。基部２２３の外周面に第３連結部２２１と第４連結部２２２とが設けられる。第３連結部２２１は、第２回動軸９３の径方向外側に位置する。第４連結部２２２は、第２回動軸９３の径方向外側、かつ第３連結部２２１よりも第１直線ガイド８７から遠い側に位置する。第３連結部２２１と第４連結部２２２とは、第２回動軸９３を間に挟んで、互いに反対側に位置する。第１ロッド２０３は、第１連結部２１１と第３連結部２２１とを繋ぐ。第２ロッド２０４は、第２連結部２１２と第４連結部２２２とを繋ぐ。第１ロッド２０３および第２ロッド２０４の各々の両端は、接続用金具２０５を介して、第１連結部２１１、第２連結部２１２、第３連結部２２１および第４連結部２２２とそれぞれ接続される。第１ロッド２０３および第２ロッド２０４の素材は、駆動時の負荷に耐えられる強度と剛性を有する素材であれば特に限定されず、例えば、チタン等の金属であったり、炭素繊維等を含む繊維強化複合材である。

図１３は、第３変形例に係る姿勢保持機構９ｃを備える多軸ロボット１の主要部を示す斜視図である。図１４は、第３変形例に係る姿勢保持機構９ｃを備える多軸ロボット１の主要部を示す正面図である。なお、図１３および図１４においては、カバー２４は、省略した。
図１３、図１４に示すように、この第３変形例では、姿勢保持機構９ｃは、回転する出力軸２６を有する姿勢変更装置２５を含んでいる。姿勢変更装置２５は、第１スライダ８５に固定される。姿勢変更装置２５は、例えば、サーボモータ、回転シリンダである。第１プーリ９２は、第１回動軸９１を介して出力軸２６に接続される。そして、第１プーリ９２は、姿勢変更装置２５によって回転されるように構成される。

姿勢変更装置２５を利用すれば、姿勢変更装置２５が第１プーリ９２を回転しないときには、α＋β＝９０度に保持されて、角度αに関わらず、フランジ部３の姿勢が保持される。言い換えると、図１１では、角度αに関わらず、フランジ面３１ａは、常に鉛直下方を向く。他方、姿勢変更装置２５が第１プーリ９２を角度γ（不図示）回転した場合、角度γだけ、第２プーリ９４が更に回転して、フランジ部３の姿勢を変更できる。
なお、この第３変形例は、図１～図８に示す第１実施形態に対して適用されているが、図９、図１０に示す第１変形例、図１１、図１２に示す第２変形例に対しても適用可能である。

図１５は、第２実施形態に係る多軸ロボット１ａの概略構成を示す側面図である。
以下、多軸ロボット１ａについて、図１～図１４に示す実施形態に係る多軸ロボット１と相違する点を主に説明し、共通する構成要素や同種の構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する。

図１５に示すように、多軸ロボット１ａにおいて、支持部材５の長手方向は、鉛直方向に設定される。すなわち、第１直線ガイド８７（図５参照）は、鉛直方向に延びる。支持部材回転駆動装置６ａは、支持部材５の長手方向の端部（図１１では上部）に設置される。支持部材回転駆動装置６ａの上部が天井１０に取り付けられる。支持部材回転駆動装置６ａによって、支持部材５は、鉛直軸Ｃ１（図２参照）のまわりに、Ｊ１ａ方向に回転駆動させられる。

多軸ロボット１ａは、先端部２１に連結されたフランジ部３ａと、フランジ部３ａに設置された鉛直方向に沿うボールねじ１１と、ボールねじ１１の下部に設置された回動部材１２と、回動部材１２の側端部に設置された第２フランジ部１３とを備える。第２フランジ部１３の端面に、例えば、ワーク１５を把持するクランプ装置１６を取り付ける。

基端部２２が支持部材５の長手方向に沿ってＪ２ａ方向（鉛直方向）に移動することで、フランジ部３を支持部材５に近接または離隔する方向（水平方向）に移動させる。このとき、姿勢保持機構９，９ａ～９ｃ（図５、図１０～図１４参照）によって、フランジ部３の向きは一定に保たれる。また、フランジ部３ａは、ボールねじ１１を回り止めしつつ、ねじ送り作用によってＪ４ａ方向（鉛直方向）に移動させる。回動部材１２は、ボールねじ１１の中心軸（鉛直軸）のまわりでＪ３ａ方向に回転する。第２フランジ部１３は、水平軸のまわりでＪ５ａ方向に回転する。

この多軸ロボット１ａによっても、前記した実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、多軸ロボット１ａは、例えば、天井１０から吊り下げて設置する。したがって、多軸ロボット１ａの占有スペースをより小さくする。なお、多軸ロボット１ａを、支持部材５の長手方向が鉛直方向となるように、例えば床面に立設して設置することも可能である。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではない。本発明は、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更できる。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換できる。

例えば、前記した実施形態では、多軸ロボット１，１ａは、支持部材５の長手方向が水平方向または鉛直方向となるように設置されるが、これに限定されるものではなく、支持部材５の長手方向が水平方向または鉛直方向に対して傾くように設置されてもよい。

また、前記した実施形態では、多軸ロボット１，１ａは、台座、天井または床に固定して設置される場合について説明したが、これに限定されるものではない。多軸ロボット１，１ａは、例えば移動装置に搭載することによって、移動可能に構成されてもよい。

１，１ａ 多軸ロボット
２ 主アーム
２１ 先端部
２２ 基端部
２３ ベース部
２４ カバー
２５ 姿勢変更装置
２６ 出力軸
３，３ａ フランジ部
３１ａ フランジ面
４ 副アーム
４１ 先端部
４２ 基端部
５ 支持部材
６，６ａ 支持部材回転駆動装置
７ 支持部材移動装置
７０ ビーム
７７ 第２直線ガイド
７９ 第２スライダ
８ 直動装置
８１ 連結部
８５ 第１スライダ
８６ 移動ブロック
８７ 第１直線ガイド
９，９ａ～９ｃ 姿勢保持機構
９０，９０ａ 動力伝達部材
９１ 第１回動軸
９２ 第１プーリ
９３ 第２回動軸
９４ 第２プーリ
９５ ベルト（動力伝達部材）
１０２ 第２ベルト（動力伝達部材）
１０３ 第１ロッド（動力伝達部材）
１０４ 第２ロッド（動力伝達部材）
２０１ 第１連結部材
２０２ 第２連結部材
２０３ 第１ロッド
２０４ 第２ロッド
２１１ 第１連結部
２１２ 第２連結部
２１３ 基部
２２１ 第３連結部
２２２ 第４連結部
２２３ 基部
Ｃ１ 鉛直軸
α 第１角度
β 第２角度

本発明の第１の側面は、多軸ロボットであって、
支持部材と、
前記支持部材に配置された第１直線ガイドと、
連結部を有し、前記第１直線ガイド上に移動可能に設置された第１スライダと、
前記連結部に回動自在に連結された基端部を有する主アームと、
前記支持部材の一端部に回動自在に連結された基端部と、前記主アームの胴部に対して回動自在に連結された先端部と、を有する副アームと、
フランジ面を有し、前記主アームの先端部に連結され、対象物を取り付けるフランジ部と、
前記主アームの前記支持部材に対する第１角度に応じて、前記フランジ部の前記主アームに対する第２角度を変化させることで、前記フランジ部の向きを一定に保つ姿勢保持機構と、
を備え、
前記姿勢保持機構は、
前記連結部に設けられ、前記主アームが前記連結部に対して回動する中心となる第１回動軸と、
前記第１回動軸に設置された第１プーリと、
前記フランジ部に固定して設けられ、前記フランジ部が前記主アームの先端部に対して回動する中心となる第２回動軸と、
前記第２回動軸に固定された第２プーリと、
前記第１プーリと前記第２プーリとに掛け渡された動力伝達部材と、を有し、
前記第１プーリの歯数は、前記第２プーリの歯数と同一であり、
前記第１プーリは、前記第１スライダに回転不能に設置される。

主アーム２が第１回動軸９１を中心として図５における反時計回りに回動すると、主アーム２の支持部材５に対する第１角度αが増大する。この場合、第１プーリ９２が固定された第１回動軸９１が連結部８１に固定されているため、ベルト９５の上側部分９５ａ（副アーム４に近い側の部分）が伸びて張力が大きくなる。一方、ベルト９５の下側部分９５ｂ（副アーム４から遠い側の部分）が縮んで張力が小さくなる。したがって、第２プーリ９４は、図５における時計回りに回動し、フランジ部３の向きが常に下向きに保たれる。姿勢保持機構９は機械式の簡易な構成として実現され、フランジ部３の向きを一定に保つ。

Claims (13)

1. 支持部材と、
   前記支持部材に配置された第１直線ガイドと、
   連結部を有し、前記第１直線ガイド上に移動可能に設置された第１スライダと、
   前記連結部に回動自在に連結された基端部を有する主アームと、
   前記支持部材の一端部に回動自在に連結された基端部と、前記主アームの胴部に対して回動自在に連結された先端部と、を有する副アームと、
   フランジ面を有し、前記主アームの先端部に連結され、対象物を取り付けるフランジ部と、
   前記主アームの前記支持部材に対する第１角度に応じて、前記フランジ部の前記主アームに対する第２角度を変化させることで、前記フランジ部の向きを一定に保つ姿勢保持機構と、
   を備える、多軸ロボット。
2. 前記姿勢保持機構は、
   前記連結部に設けられ、前記主アームが前記連結部に対して回動する中心となる第１回動軸と、
   前記第１回動軸に設置された第１プーリと、
   前記フランジ部に固定して設けられ、前記フランジ部が前記主アームの先端部に対して回動する中心となる第２回動軸と、
   前記第２回動軸に固定された第２プーリと、
   前記第１プーリと前記第２プーリとに掛け渡された動力伝達部材と、を有する、請求項１の多軸ロボット。
3. 前記動力伝達部材は、無端状のベルトである、
   請求項２の多軸ロボット。
4. 前記動力伝達部材は、
   前記第１プーリと接触する帯状の第１ベルトと、
   前記第２プーリと接触する帯状の第２ベルトと、
   前記第１ベルトの前記第１直線ガイドに近い側の端部と前記第２ベルトの前記第１直線ガイドに近い側の端部とを繋ぐ第１ロッドと、
   前記第１ベルトの前記第１直線ガイドから遠い側の端部と前記第２ベルトの前記第１直線ガイドから遠い側の端部とを繋ぐ第２ロッドと、を有する、
   請求項２の多軸ロボット。
5. 前記第１プーリは、前記第１スライダに回転不能に設置される、
   請求項２～４のいずれか一項の多軸ロボット。
6. 前記主アームは、前記第１回動軸および前記第２回動軸が取り付けられたベース部と、前記ベース部を覆うカバーと、を有し、
   前記動力伝達部材、前記第１プーリおよび前記第２プーリは、前記ベース部と前記カバーとの間に形成された空間内に配置される、
   請求項２～５のいずれか一項の多軸ロボット。
7. 前記姿勢保持機構は、回転する出力軸を有する姿勢変更装置を含み、
   前記第1プーリは、前記出力軸に接続され、前記姿勢変更装置によって回転される、
   請求項２～４のいずれか一項の多軸ロボット。
8. 前記姿勢保持機構は、
   前記連結部に設けられ、前記主アームが前記連結部に対して回動する中心となる第１回動軸と、
   前記第１回動軸の径方向外側に位置する第１連結部、および前記第１回動軸の径方向外側、かつ前記第１連結部よりも前記第１直線ガイドから遠い側に位置する第２連結部を有し、前記第１回動軸に設置された第１連結部材と、
   前記フランジ部に固定して設けられ、前記フランジ部が前記主アームの先端部に対して回動する中心となる第２回動軸と、
   前記第２回動軸の径方向外側に位置する第３連結部、および前記第２回動軸の径方向外側、かつ前記第３連結部よりも前記第１直線ガイドから遠い側に位置する第４連結部を有し、前記第２回動軸に固定された第２連結部材と、
   前記第１連結部と前記第３連結部とを繋ぐ第１ロッドと、
   前記第２連結部と前記第４連結部とを繋ぐ第２ロッドと、を有する、請求項１の多軸ロボット。
9. 前記第１連結部材は、前記第１スライダに回転不能に設置される、
   請求項８の多軸ロボット。
10. 前記主アームは、前記第１回動軸および前記第２回動軸が取り付けられたベース部と、前記ベース部を覆うカバーと、を有し、
    前記第１ロッド、前記第２ロッド、前記第１連結部材および前記第２連結部材は、前記ベース部と前記カバーとの間に形成された空間内に配置される、
    請求項８または９の多軸ロボット。
11. 前記フランジ面は、前記第１直線ガイドと垂直又は平行に保たれる、
    請求項１～１０のいずれか一項の多軸ロボット。
12. 前記支持部材を鉛直軸のまわりに回転駆動させる支持部材回転駆動装置を備え、
    前記第１直線ガイドが鉛直方向に延びる、
    請求項１～１１のいずれか一項の多軸ロボット。
13. 水平方向に延びたビームと、
    前記ビーム上に水平方向に設置された第２直線ガイドと、
    前記第２直線ガイド上を移動可能に設置された第２スライダと、
    前記第２スライダに設置され、前記支持部材の一端部を回動自在に支持する支持部材回転駆動装置と、を備え、
    前記第１直線ガイドが水平方向に延びる、
    請求項１～１１のいずれか一項の多軸ロボット。

Images