JP4236999B2

JP4236999B2 - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP4236999B2
Application number: JP2003177903A
Authority: JP
Inventors: 耕治大野
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP2005014103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業ロボットに係り、特に、産業用ロボットの手首機構とアームにおける配線ケーブルの設置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の産業用ロボット手首の駆動構造として、手首を支承するアームの後方に駆動モータを配置し、アームと手首内に設けた中空減速機および中空駆動軸を介して、手首を駆動するものがある（例えば、特許文献１参照）。この構造は、手首の幾つかの軸を駆動するように複数の中空減速機と中空駆動軸を組み合わせて設置しており、手首内の駆動系が複雑であり、部品点数も多い。
また、手首先端のエンドエフェクタ用の配線および配管は、アーム後方より挿入し、アームと手首の内部を通して手首先端まで引き回すので、アームと手首の形状に従って経路が長くなる。
【特許文献１】
特開２００１−１１３４９０号公報
【０００３】
同様にエンドエフェクタ用の配線および配管をアームと手首の内部を通して設置する別の構造も知られている（例えば、特許文献２参照）。
この構造は、手首の最先端部のみを中空駆動系にし、この駆動系の手前に空間領域を設けている。配線および配管は、アームと手首の一部との内部を通した後に、一旦手首からこの空間領域に出し、ふたたび最先端駆動系の中空部を通して、エンドエフェクタにつなぐようになっている。この従来例は、前述の中空減速機と駆動軸を組み合わすものに比べて構造が簡単であるが、手首最先端部を除いて、駆動系とは別に配線・配管の経路を設けなければならず、また、その経路も長くなる。
【特許文献２】
特開２００２−２８３２７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、簡単な構造でエンドエフェクタ用の配線・配管の経路を極力短くすることができ、これら配線や配管の保守・点検も容易な、産業用ロボットの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の産業用ロボットは、３つの軸ユニットをもつ手首機構と、この手首機構を支承するロボットアームとを有する。この産業用ロボットは、手首機構の各軸ユニットを、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータで駆動するとともに、ロボットアーム側の第１軸ユニットの減速機一体型モータと、第１軸ユニットの減速機一体型モータの軸線と直交させて配勾させた第２軸ユニットの減速機一体型モータにその軸線と直交させて配置させた第３軸ユニットの減速機一体型モータと、の軸線上にそれぞれ中空経路を設けて、手首先端に付けるエンドエフェクタ用の配線、配管を、第２軸ユニットを迂回してこれら中空経路を通すことを特徴とする。
この構成によると、配線、配管を、第２軸ユニットを迂回して第１軸ユニットから第３軸ユニット及びエンドエフェクタへ直接通すので、配線・配管を最短距離で設置することができ、この領域において配線と配管の保守・点検を容易に行うことができる。また、各軸ユニットの駆動系に減速機一体型モータを用いるので、他の中間伝動手段などを設ける必要がなく、手首機構やアームの構造を簡単・コンパクトにし、作動信頼性も高い。配線・配管の中空経路はこれら一体型モータを通して設けることができ、配線・配管の取り回しのために余分な構造を要しなくなり、かつ配線、配管は、各軸ユニットの回転の影響を最小にできる。
【０００６】
ロボットアームは、前記配線、配管を通す経路を該アーム内に、また、これら配線、配管を導入する開口部を該アームの側面に有することが好ましい。
こうすることによって、アーム後部から配線・配管を通す構造に比べて、アーム部の配線、配管を最短にすることができる。さらに、アーム内部に、配線・配管を中継する機器や、エンドエフェクタ用の周辺機器を収納することが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１ａとｂにおいて、産業用ロボットは、アーム８と、このアームに取り付けた手首機構１０とを有する。手首機構１０は、アーム８側から手先へ向かって、第１軸ユニット１１、第２軸ユニット１２、そして第３軸ユニット１３の３つの可動部分から成る。図１に示すのは、アームの側面から配線・配管１を導入し、手首機構の第１軸ユニット１１および第３軸ユニット１３の軸線上を通して、手首先端に付けるエンドエフェクタへ導く場合の例である。
【０００８】
手首機構１０の第１〜第３軸ユニット１１，１２，１３は、それぞれ、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータ７，４，２を有し、ブラケット６，５および３を介して連結されている。
一方、アーム８は、開口部を側面に有し、ロボットのベース側から引き上げてきたエンドエフェクタ用の配線・配管１を、この開口部を通してアーム内へ導くようになっている。アーム８内には、配線・配管１を通す経路を、アームの長手軸線に沿って設けている。このアームの先端には、手首機構の第１軸ユニット１１のモータ７が取り付けられている。
【０００９】
モータ７は、回転軸線をアーム８の長手軸線にそろえた向きで、モータの固定側部分がアーム先端にボルト付けされている。さらに、モータ７は、ブラケット６内で、その減速機構出力軸をブラケット５の一端にボルト付けしている。
第２軸ユニット１２の減速機一体型モータ４は、回転軸線を第１軸ユニットのモータ７の回転軸線と直交させる配向で、モータ４の固定側部分をブラケット５の他端にボルト付けしている。ブラケット５は略Ｌ字状の形状で、このブラケットの他端に取り付けたモータ４は、図１に見られるように、第１軸ユニットのモータ７の回転軸線からオフセットした配置となっている。
【００１０】
さらに、第２軸ユニットのモータ４は、その減速機構出力軸をブラケット３にボルト付けしている。ブラケット３の他端は、第３軸ユニット１３の減速機一体型モータ２の固定側部分にボルト付けされている。このモータ２は、回転軸線をモータ４の回転軸線と直交させるように、配置している。モータ２の減速機構出力軸は手先を向いていて、ここにエンドエフェクタを取り付けるようになっている。
【００１１】
第１軸ユニットのモータ７と、第３軸ユニットのモータ２には、それらの軸線上に貫通穴がそれぞれ設けられている。また、ブラケット５にも、モータ７の貫通穴に合わせて通し穴を設けている。モータ７の貫通穴とブラケット５の通し穴は、互いにつながって、エンドエフェクタ用の配線・配管１を通す中空経路２０を形成する。
これらモータ７とブラケット５を通った配線・配管１は、次いで、第２軸ユニット１２を経由することなく、第３軸ユニットのモータ２の貫通穴による中空経路２１を通る。こうして、エンドエフェクタ用の配線・配管１は、アーム８、第１軸ユニット１１、第３軸ユニット１３内を通して、直線状に最短距離で手先へ導かれる。
【００１２】
ここで、図２を参照して、本発明に用いる減速機一体型モータの構造例を説明する。図２に示す例は、モータ部６１と、ハーモニックドライブ減速機構６２と、鍔付き円筒状のケース６８とを有する。
モータ部６１は、従来のＡＣモータと同様の構成であり、モータ部と同軸状に配した減速機構６２と共に、モータの静止ないし固定側部分となるケース６８内に配設している。
【００１３】
減速機構６２は、モータ部６１の出力軸に連結したウェーブジェネレータ６４と、それに隣接して軸受６３で回転可能に支承した出力軸６９と、ケース６８の内周壁に形成したサーキュラスプライン６５から成る。出力軸６９は、ウェーブジェネレータ６４とサーキュラスプライン６５の間に入るフレクスプライン６６を有し、これらの噛み合いを介して、モータ部６１により駆動される。
【００１４】
モータの貫通穴６０は、ケース６８とモータ部６１の回転軸とウェーブジェネレータ６４とを貫いて、回転軸線上に形成している。この貫通穴６０には、スリーブ６７が設けられている。スリーブ６７は、減速機構の出力軸６９に一端を固定していて、出力軸６９と共に低速で回転する。
ロボットの運転時、図１の手首機構１０では、モータ２，７が回動するが、エンドエフェクタ用の配管・配線１はスリーブ６７に覆われていて、回動に伴う擦れなどから保護される。
【００１５】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれら特定の形のみに限定されず、上述した実施形態に種々の変更を加え、或いは別の実施形態とすることができる。
一例として、減速機一体型モータは、上述のハーモニックドライブ減速機のかわりに、例えば、ＲＶ減速機、サイクロ減速機、遊星歯車減速機など、その他の減速手段を用いても良い。また、エンドエフェクタ用の配線・配管１は、アーム８内で中継するように構成することもできる。アーム８内には、必要に応じて、バルブなどエンドエフェクタ用の周辺機器を搭載しても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、手首機構の軸駆動に減速機一体型モータを用いていて、駆動系と回転軸の構造が簡単でコンパクトである。また、エンドエフェクタ用配線・配管の経路を、これらモータを通して設けるので、余分な構造を要することなく、配線・配管の設置が可能である。さらに、これら配線・配管は直線状に最短距離で設置することができ、エンドエフェクタの作動を確実し、保守・点検も容易である。本発明は、このような構成を採ることによって、小型で汎用性が高く、作動の確実な産業用ロボットの安価な提供を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である産業ロボットの要部を示し、（ａ）はその概略上面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の産業用ロボットに用いる減速機一体型モータの一例を示す概略断面図である。

Claims

３つの軸ユニット（１１、１２、１３）をもつ手首機構（１０）と、この手首機構を支承するロボットアーム（８）とを有する産業用ロボットにおいて、前記手首機構の各軸ユニットを、減速機構（６２）を一体に組み込んだ減速機一体型モータ（７、４、２）で駆動するとともに、ロボットアーム側の第１軸ユニットの減速機一体型モータ（７）と、第１軸ユニットの減速機一体型モータの軸線と直交させて配勾させた第２軸ユニットの減速機一体型モータ（４）にその軸線と直交させて配置させた第３軸ユニットの減速機一体型モータ（２）と、の軸線上にそれぞれ中空経路（２０、２１）を設けて、手首先端に付けるエンドエフェクタ用の配線、配管（１）を、第２軸ユニット（１１）を迂回してこれら中空経路を通すことを特徴とする産業用ロボット。