JP7338407B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。その各種ロボットは、例えば、特許文献１に示すように、基台と、基台に支持されたアームと、基台に設けられた力センサーとを有している。このようなロボットでは、力センサーの検出結果に基づいてアームが制御される。

また、特許文献１に記載されているロボットでは、力センサーが、板状の固定部材を介して設置面に固定される。また、力センサーは、固定部材側に突出した固定部を有している。この固定部には、ボルト固定用通し穴が形成されている。このボルト固定用通し穴にボルトを挿通し、固定部材にロボットを固定している。

特開２０１８－０８０９４１号公報

しかしながら、特許文献１では、固定部が力センサーに設けられているため、例えば、凹凸を有する設置面に固定されて歪んだ固定部材に固定部を固定した場合、力センサーに歪みが生じやすい。この力センサーの歪みにより、力センサーの検出精度が低下してしまうという問題がある。

本発明は、前述した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、以下により実現することが可能である。

本適用例のロボットは、設置面に設置される基台と、
前記基台に接続されたロボットアームと、
前記基台に接続され、前記ロボットアームに加わる力を検出する力検出部と、
前記設置面と前記力検出部との間に設けられ、前記力検出部側に突出し、前記力検出部と接する複数の凸部を有する接続部材と、
前記凸部が設けられた位置に設けられ、前記力検出部と前記接続部材とを固定する第１固定部材と、を備えることを特徴とする。

本適用例のロボットは、設置面に設置される基台と、
前記基台に接続されたロボットアームと、
前記基台に接続され、前記ロボットアームに加わる力を検出する力検出部と、
前記設置面と前記力検出部との間に設けられた接続部材と、
前記力検出部と前記接続部材との間に設けられ、前記力検出部と前記接続部材とを離間させる複数のスペーサーと、
前記スペーサーが設けられた位置に設けられ、前記力検出部と前記接続部材とを固定する第１固定部材と、を備えることを特徴とする。

本発明のロボットの第１実施形態を備えるロボットシステムを示す側面図である。 図１に示すロボットシステムのブロック図である。 図１に示す力検出部の縦断面である。 図３中Ａ－Ａ線断面図である。 図１に示す力検出ユニットの分解斜視図である。 図５中Ｂ－Ｂ線断面図である。 図５中Ｃ－Ｃ線断面図である。 図５に示す接続部材の平面図である。 本発明のロボットの第２実施形態が備える力検出ユニットの縦断面図である。

以下、本発明のロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットの第１実施形態を備えるロボットシステムを示す側面図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図１に示す力検出部の縦断面である。図４は、図３中Ａ－Ａ線断面図である。図５は、図１に示す力検出ユニットの分解斜視図である。図６は、図５中Ｂ－Ｂ線断面図である。図７は、図５中Ｃ－Ｃ線断面図である。図８は、図５に示す接続部材の平面図である。

また、図１および図５～図７では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「－（マイナス）」と言い、＋ｘ軸方向に平行な方向を「＋ｘ軸方向」とも言い、－ｘ軸方向に平行な方向を「－ｘ軸方向」とも言い、＋ｙ軸方向に平行な方向を「＋ｙ軸方向」とも言い、－ｙ軸方向に平行な方向を「－ｙ軸方向」とも言い、＋ｚ軸方向に平行な方向を「＋ｚ軸方向」とも言い、－ｚ軸方向に平行な方向を「－ｚ軸方向」とも言う。また、ｚ軸回りの方向およびｚ軸に平行な軸回りの方向を「ｕ軸方向」とも言う。

また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、－ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム２０については、図１中の基台２１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター７側を「先端」と言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。

図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられるものである。ロボットシステム１００は、制御装置１と、ロボット２と、力検出ユニット４と、エンドエフェクター７と、を備えている。その他、ロボットシステム１００は、表示装置４１や、入力装置４２等を備えている。

制御装置１は、制御装置１は、ロボット２が有する基台２１に内蔵されている。ただし、制御装置１は、ロボット２とは異なる位置、すなわち、ロボット２の外側に配置されていてもよい。

ロボット２は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。図１に示すように、ロボット２は、基台２１と、第１アーム２２と、第２アーム２３と、作業ヘッドである第３アーム２４と、力検出部５と、を備えている。第１アーム２２、第２アーム２３および第３アーム２４によりロボットアーム２０が構成される。

また、ロボット２は、第１アーム２２を基台２１に対して回転させる第１駆動部である駆動ユニット２５と、第２アーム２３を第１アーム２２に対して回転させる第２駆動部である駆動ユニット２６と、第３アーム２４のシャフト２４１を第２アーム２３に対して回転させるｕ駆動ユニット２７と、シャフト２４１を第２アーム２３に対してｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、角速度センサー２９とを備えている。

図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、第１アーム２２の筐体２２０内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２５１と、モーター２５１の駆動力を減速する減速機２５２と、モーター２５１または減速機２５２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２５３とを有している。

駆動ユニット２６は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２６１と、モーター２６１の駆動力を減速する減速機２６２と、モーター２６１または減速機２６２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２６３とを有している。

ｕ駆動ユニット２７は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２７１と、モーター２７１の駆動力を減速する減速機２７２と、モーター２７１または減速機２７２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２７３とを有している。

ｚ駆動ユニット２８は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２８１と、モーター２８１の駆動力を減速する減速機２８２と、モーター２８１または減速機２８２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２８３とを有している。

モーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。

また、減速機２５２、減速機２６２、減速機２７２および減速機２８２としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、位置センサー２５３、位置センサー２６３、位置センサー２７３および位置センサー２８３は、例えば、角度センサーとすることができる。

駆動ユニット２５、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、それぞれ、対応する図示しないモータードライバーに接続されており、モータードライバーを介して制御装置１のロボット制御部１１により制御される。

また、角速度センサー２９は、図１に示すように、第２アーム２３に内蔵されている。このため、第２アーム２３の角速度を検出することができる。この検出した角速度の情報に基づいて、制御装置１は、ロボット２の制御を行う。

基台２１は、力検出ユニット４を介して設置面２００に固定されている。設置面２００としては、例えば、床、天井、壁等が挙げられる。

基台２１の上端部には第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、基台２１に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能となっている。第１アーム２２を回転させる駆動ユニット２５が駆動すると、第１アーム２２が基台２１に対して第１軸Ｏ１回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２５３により、基台２１に対する第１アーム２２の回転量が検出できるようになっている。

また、第１アーム２２の先端部には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、第１アーム２２に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｏ２回りに回転可能となっている。第１軸Ｏ１の軸方向と第２軸Ｏ２の軸方向とは同一である。すなわち、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行である。第２アーム２３を回転させる駆動ユニット２６が駆動すると、第２アーム２３が第１アーム２２に対して第２軸Ｏ２回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２６３により、第１アーム２２に対する第２アーム２３の駆動量、具体的には、回転量が検出できるようになっている。

また、本実施形態では、第１軸Ｏ１は、基台２１の中心軸から－ｙ軸側に偏在している。なお、基台２１の中心軸とは、基台２１をｚ軸側から見たときの輪郭の形状の幾何学中心を通過し、かつ、ｚ軸に平行な軸のことを言う。

また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置、支持されている。第３アーム２４は、シャフト２４１を有している。シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３回りに回転可能であり、かつ、上下方向に移動可能となっている。このシャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。

シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、シャフト２４１は、ｚ軸回りに回転する。また、位置センサー２７３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。

また、シャフト２４１をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８が駆動すると、シャフト２４１は、上下方向、すなわち、ｚ軸方向に移動する。また、位置センサー２８３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。

このように、ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、第１アーム２２の基台２１と反対側に接続され、第１軸Ｏ１と平行な第２軸Ｏ２回りに回動する第２アーム２３と、第２アーム２３に支持され、第２軸Ｏ２とは異なる位置で、かつ、第２軸Ｏ２と平行な第３軸Ｏ３の軸方向に沿って移動する第３アーム２４と、を有する。第１アーム２２および第２アーム２３により、ｘｙ平面での可動範囲を十分に確保することができるとともに、第３アーム２４によりｚ軸方向にも作動することができる。

また、シャフト２４１の先端部には、各種のエンドエフェクターが着脱可能に連結される。エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター７が着脱可能に連結される。エンドエフェクター７は、図示の構成では、ネジ締めを行うものである。ただし、これに限定されず、例えば、爪を有するハンドや、吸着部を有するハンドであってもよい。

なお、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボット２の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボット２の構成要素になっていてもよい。また、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボットアーム２０の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボットアーム２０の構成要素になっていてもよい。

次に、制御装置１について説明する。
図１に示すように、制御装置１は、ロボット２の駆動を制御する機能を有し、ロボット２に対して通信可能に接続されている。なお、ロボット２と制御装置１との通信は、それぞれ、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。また、図示の構成では、制御装置１は、ロボット２とは異なる位置、すなわち、離れた位置に配置されているが、ロボット２に内蔵されていてもよい。

図２に示すように、制御装置１は、ロボット制御部１１と、エンドエフェクター制御部１２と、表示制御部１３と、メモリー等を備える記憶部１４と、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）を備える受付部１５と、を含む。制御装置１の各構成要素は、種々のバスを介して相互通信可能に接続されている。

ロボット制御部１１は、ロボットアーム２０等の駆動を制御する。エンドエフェクター制御部１２は、エンドエフェクター７の駆動を制御する。ロボット制御部１１およびエンドエフェクター制御部１２は、ＯＳ等のプログラムがインストールされたコンピューターであり、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、これらの機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。

表示制御部１３は、表示装置４１にウィンドウ等の各種の画面や文字等を表示させる機能を有している。すなわち、表示制御部１３は、表示装置４１の駆動を制御する。この表示制御部１３の機能は、例えばＧＰＵ等により実現することができる。

記憶部１４には、ロボット制御部１１、エンドエフェクター制御部１２および表示制御部１３により実行可能な各種プログラム、制御動作中に用いる基準データ、閾値、検量線等が記憶されている。また、記憶部１４には、受付部１５で受け付けた各種データの記憶が可能である。記憶部１４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリーや、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー等を含んで構成されている。なお、記憶部１４は、非着脱式に限らず、着脱式の外部記憶装置を有する構成であってもよい。また、記憶部１４は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して別の場所に設置されていてもよい。

受付部１５は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）を備え、ロボット２、表示装置４１および入力装置４２等の各接続のために用いられる。この受付部１５は、入力装置４２からの教示信号を受信、すなわち、取得する取得部として機能する。

なお、制御装置１には、前述した構成に加えて、さらに他の構成が付加されていてもよい。また、記憶部１４に保存されている各種プログラムやデータ等は、予め記憶部１４に記憶されたものであってもよいし、例えばＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に格納されており、この記録媒体から提供されたものでもよいし、ネットワーク等を介して提供されたものであってもよい。

表示装置４１は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等で構成された図示しないモニターを備えており、例えば、ウィンドウ等の各種の画面等を含む各種の画像や文字等を表示する機能を有する。

入力装置４２は、例えば、マウス、キーボード、モバイル端末、ティーチングペンダント等で構成されている。したがって、ユーザーは、入力装置４２を操作することで、制御装置１に対して各種の処理等の指示を行うことができる。

次に、力検出ユニット４について説明する。
力検出ユニット４は、基台２１に接続された力検出部５と、接続部材６と、複数の第１固定部材９Ａと、複数の第２固定部材９Ｂとを有する。

図１および図３～図５に示すように、力検出部５は、ロボット２に加わる力、すなわち、ロボットアーム２０および基台２１に加わる力を検出するものである。力検出部５は、基台２１の下方、すなわち、－ｚ軸側に設けられており、基台２１を下方から支持している。

また、図３に示すように、力検出部５は、第１プレート５１と、第２プレート５２と、第１プレート５１と第２プレート５２との間に配置された筒状部５３と、複数、本実施形態では、４つの素子５４とを有し、外形形状が円柱状をなす部材である。また、４つの素子５４は、第１プレート５１と、第２プレート５２との間で挟持されている。また、素子５４の数は、これに限定されず、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。

第１プレート５１は、円板状をなしており、第２プレート５２は、四角形の角部が切り欠かれた形状をなしている。これら第１プレート５１および第２プレート５２は、＋ｚ軸側からこの順で離間して配置されている。なお、第１プレート５１および第２プレート５２の平面視における形状は、上記に限定されない。

また、第２プレート５２は、後述する接続部材６に固定される部分である。第２プレート５２は、接続部材６側の面、すなわち、下面に、接続部材６側に開放する複数の凹部５２１を有する。凹部５２１は、後述する第１固定部材９Ａが挿入され、固定される部分である。また、凹部５２１は、後述する凸部６２に対応する位置に形成されている。

このように第２プレート５２の角部が切り欠かれていることにより、後述する接続部材６の角部が露出することとなる。よって、この部分に第２固定部材９Ｂを配置し、設置面２００と固定する作業を容易に行うことができる。

筒状部５３は、本実施形態では、円筒状をなし、素子５４を保護する機能を有する。
各素子５４は、円形をなすように等間隔で配置されている。これにより、各素子５４に加わる力が可及的に均一になり、正確に力を検出することができる。

各素子５４は、例えば、水晶等の圧電体で構成され、外力を受けると電荷を出力するものを用いることができる。また、制御装置１は、この電荷量に応じて、エンドエフェクター７が受けた外力に変換することができる。また、このような圧電体であると、設置する向きに応じて、外力を受けた際に電荷を発生させることができる向きを調整可能である。

本実施形態では、図４に示すように、各素子５４は、鉛直方向の成分の力Ｆｚと、ｚ軸回り、すなわち、ｕ軸方向の力Ｆｕとを検出することができる。すなわち、力検出部５は、第３軸Ｏ３の軸方向の力Ｆｚを検出する。これにより、シャフト２４１をｚ軸方向に沿って移動させる作業をより正確に行うことができる。

なお、図示の構成では、素子５４は、力検出部５の中心軸Ｏ５回りに等間隔で４つ設けられている。ただし、本発明ではこれに限定されず、例えば、３つ以下、または、５つ以上設けられていてもよい。中心軸Ｏ５は、力検出部５の検出中心、すなわち、原点を通過するｚ軸方向と平行な軸である。

図５に示すように、接続部材６は、ロボット２が設置される設置面２００と力検出部５との間に設けられ、これらを接続、固定する部材である。接続部材６は、板状の本体部６１と、複数の凸部６２と、補強部６３とを有する。また、接続部材６の中心軸Ｏ６は、力検出部５の中心軸Ｏ６と一致している。

本体部６１は、その平面視で矩形をなしており、凹部６１１と、凹部６１２とを有する。凹部６１１は、＋ｚ軸側、すなわち、力検出部５側に開放する有底の凹部であり、力検出部５の第２プレート５２が入り込む部分である。凹部６１２は、ｚ軸側から見たとき、第２プレート５２の平面視形状に対応する形状をなしている。

また、凹部６１１の底部には、平面視で円形をなす凹部６１２が形成されている。また、凹部６１２の中心は、中心軸Ｏ６と重なっている。この凹部６１２が形成されていることにより、接続部材６と第２プレート５２とを、さらに干渉しにくくすることができる。

また、本体部６１の４つの角部近傍には、それぞれ、第２固定部材９Ｂが挿通される第２挿通孔としての挿通孔６１３が形成されている。挿通孔６１３は、本体部６１の厚さ方向に貫通する貫通孔で構成されている。この挿通孔６１３に第２固定部材９Ｂが挿通された状態で、第２固定部材９Ｂの先端部、すなわち、－ｚ軸側の端部が設置面２００に固定されることにより、接続部材６を設置面２００に固定することができる。

また、図８に示すように、ｚ軸方向から見たとき、隣り合う挿通孔６１３同士の中心を結んだ線分Ｌ２からなる第２図形Ｓ２は、正方形をなしている。第２図形Ｓ２は、－ｙ軸側、すなわち、基台２１において第１軸Ｏ１が偏在している側に、２つの頂点が位置し、残りの２つの頂点が＋ｙ軸側に位置している。

なお、図７に示すように、設置面２００には、各挿通孔６１３に対応する位置に、設置孔２０１が形成されている。第２固定部材９Ｂが、挿通孔６１３および設置孔２０１を一括して挿通することにより、接続部材６を設置面２００に固定することができる。また、第２固定部材９Ｂと設置孔２０１とは、例えば、螺合、嵌合、接着剤を介した接合等により固定することができる。

また、凹部６１１の底部には、＋ｚ軸側、すなわち、力検出部５側に向かって突出した凸部６２が設けられている。凸部６２は、凹部６１１に挿入された力検出部５の第２プレート５２の下面と当接し、第２プレート５２を凹部６１１の底部から離間させる機能を有する。本実施形態においては、凸部６２と第２プレート５２とが接しているが、これに限定されず、凸部６２と第２プレート５２との間にシート状の部材が介在していてもよい。その場合、シート状の部材は、凸部６２または第２プレート５２のどちらかに含まれる。

凸部６２は、本実施形態では、凹部６１１の底部で、かつ、凹部６１２の縁部近傍に３つ設けられている。各凸部６２は、中心軸Ｏ６周りに等間隔で設置されている。また、各凸部６２は、ｘ－ｙ平面の断面の外形形状が円形をなしている。

また、図８に示すように、ｚ軸方向から見たとき、隣り合う凸部６２同士の中心を結んだ線分Ｌ１からなる第１図形Ｓ１は、正三角形をなしている。第１図形Ｓ１は、－ｙ軸側、すなわち、基台２１において、第１軸Ｏ１が偏在している側に１つの頂点が位置し、２つの頂点が＋ｙ軸側に位置している。

図５に示すように、補強部６３は、本体部６１の－ｙ軸側に突出して設けられており、かつ、＋ｚ軸側に突出して設けられている。また、補強部６３は、ｘ軸方向に延在する長尺状をなしている。この補強部６３は、本体部６１の他の部分と比べて肉厚になっており、剛性を高めている。

また、補強部６３は、力検出部５の第２プレート５２の－ｙ軸側の縁部と当接して第２プレート５２を支持する。前述したように、ロボットアーム２０は、第１軸Ｏ１よりも－ｙ軸側にて移動するため、接続部材６の－ｙ軸側の部分には、比較的負荷がかかりやすい。この負荷がかかりやすい部分を補強部６３が補強するため、接続部材６の経時的な変形や破損を効果的に防止または抑制することができる。

また、図５および図６に示すように、接続部材６は、第１固定部材９Ａが挿通される挿通孔６４を有する。挿通孔６４は、接続部材６の厚さ方向に貫通した貫通孔で構成され、凸部６２が設けられている位置に形成されている。すなわち、挿通孔６４は、凸部６２の＋ｚ軸側の面から接続部材６の下面まで貫通した貫通孔で構成されている。

また、本実施形態では、第１固定部材９Ａは、設置面２００側から挿通孔６４に挿通されるボルトである。これにより、第１固定部材９Ａを挿通孔６４に挿通することができ、力検出部５と接続部材６とを効果的に固定することができる。

また、挿通孔６４は、－ｚ軸側、すなわち、力検出部５と反対側に位置し、内径が拡径した拡径部６４１を有する。拡径部６４１は、第１固定部材９Ａのヘッドが入り込む部分である。

このように、挿通孔６４が凸部６２に設けられており、挿通孔６４に第１固定部材９Ａが挿通され、力検出部５と接続部材６とが固定される。すなわち、第１固定部材９Ａは、凸部６２が設けられた位置に設置けられ、力検出部５と接続部材６とを固定する。例えば、設置面２００に凹凸が形成されており、設置面２００に固定された接続部材６に歪みが生じていたとしても、凸部６２によって、力検出部５と接続部材６との間に間隙が形成される。これにより、力検出部５が、接続部材６の歪みの影響を受けにくくすることができる。よって、力検出部５の検出精度を高めることができる。また、凸部６２が形成された位置で力検出部５と接続部材６とを固定する構成であるため、力検出部５と接続部材６との接触部分を可及的に少なくすることができ、より効果的に力検出部５が、接続部材６の歪みの影響を受けにくくすることができる。

また、図示のように、凸部６２は、３つ設けられているのが好ましい。３つ設けられていることにより、各凸部６２と力検出部５との接触面を平面としつつ、力検出部５が接続部材６から受ける歪みの影響を可及的に小さくすることができる。

なお、凸部６２は、力検出部５と接触していてもよく、離間していてもよい。すなわち、第１固定部材９Ａは、凸部６２と力検出部５の第２プレート５２とが離間した状態でこれらを固定してもよい。

また、凸部６２には、第１固定部材が挿通される挿通孔６４が設けられている。これにより、凸部６２が設けられた位置で力検出部５と接続部材６とを固定することができ、上記効果をより効果的に発揮することができる。

また、力検出部５には、第１固定部材９Ａが挿入される凹部５２１が設けられ、第１固定部材９Ａは、挿通孔６４に挿通され、かつ、凹部５２１に挿入されることによって力検出部５と接続部材６とを固定する。これにより、第１固定部材９Ａによって、力検出部５と接続部材６とを効果的に固定することができる。

また、第１固定部材９Ａと凹部５２１とは、例えば、螺合、嵌合、接着剤を介した接合等により固定することができる。

また、前述したように、ロボット２は、接続部材６を設置面２００に固定する第２固定部材９Ｂを備える。そして、接続部材６と力検出部５とが重なる方向である第１方向としてのｚ軸方向から見たとき、第１固定部材９Ａの設置位置と、第２固定部材９Ｂの設置位置とが、ずれている。第１固定部材９Ａが設置されている部分では、力検出部５と接続部材６との間で固定による応力が比較的集中しやすく、また、第２固定部材９Ｂが設置されている部分では、接続部材６と設置面２００との間で固定による応力が比較的集中しやすい。このような部分同士が、ｚ軸方向から見てずれていることにより、力検出ユニット４全体で見たとき、応力集中しやすい部分が全体に分散されることとなる。その結果、力検出部５の検出精度をさらに高めることができる。

さらに、図８に示すように、第２固定部材９Ｂは、複数、本実施形態では、４つ設けられており、ｚ軸方向から見たとき、隣り合う凸部６２同士の中心を結んだ線分Ｌ１からなる第１図形Ｓ１の重心である中心Ｓ１０と、隣り合う挿通孔６１３同士の中心を結んだ線分Ｌ２からなる第２図形Ｓ２の重心である中心Ｓ２０とは、重なっている。これにより、力検出ユニット４全体で見たとき、応力集中しやすい部分がより均等に全体に分散される。よって、力検出部５の検出精度をさらに高めることができる。

また、前述したように、力検出部５は、基台２１側の第１プレート５１と、接続部材６側の第２プレート５２と、第１プレート５１および第２プレート５２の間に設けられた複数、本実施形態では４つの力検出素子である素子５４と、を有する。そして、第１方向としてのｚ軸方向から見たとき、隣り合う素子５４同士を結んだ線分Ｌ３からなる第３図形Ｓ３の中心（重心）を通過する中心軸Ｏ５は、第１図形Ｓ１の重心である中心Ｓ１０と重なっている。これにより、前述したような固定による応力の影響を、各素子５４に可及的に均等に分散させることができる。よって、力検出部５の検出精度をさらに高めることができる。

以上説明したように、ロボット２は、設置面２００に設置される基台２１と、基台２１に接続されたロボットアーム２０と、基台２１に接続され、ロボットアーム２０に加わる力を検出する力検出部５と、設置面２００と力検出部５との間に設けられ、力検出部５側に突出し、力検出部５と接する複数の凸部６２を有する接続部材６と、凸部６２が設けられた位置に設けられ、力検出部５と接続部材６とを固定する第１固定部材９Ａと、を備える。これにより、力検出部５が、接続部材６の歪みの影響を受けにくくすることができる。よって、力検出部５の検出精度を高めることができる。また、凸部６２が形成された位置で力検出部５と接続部材６とを固定する構成であるため、力検出部５と接続部材６との接触部分を可及的に少なくすることができ、より効果的に力検出部５が、接続部材６の歪みの影響を受けにくくすることができる。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明のロボットの第２実施形態が備える力検出ユニットの縦断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態では、力検出ユニット４は、力検出部５と、接続部材６と、接続部材６とは別体で構成された複数のスペーサー６５と、を有する。

本実施形態では、接続部材６は、凹部６１１の底部で、かつ、凹部６１２の縁部近傍に設けられた設置孔６１４を有する。設置孔６１４には、スペーサー６５が挿入、設置される。設置孔６１４の平面視形状、すなわち、開口形状は、スペーサー６５の形状に応じて設定される。なお、設置孔６１４の形成個数、位置は、第１実施形態で述べた凸部６２と同じである。

スペーサー６５は、高さ、すなわち、ｚ軸方向の長さが、設置孔６１４の深さよりも長い。このため、スペーサー６５を設置孔６１４に設置した状態では、スペーサー６５は、設置孔６１４から＋ｚ軸側に突出している。また、スペーサー６５は、本実施形態では、３つ設けられている。このスペーサー６５は、力検出部５と接続部材６との間に設けられ、力検出部５と接続部材６とを離間させる機能を有する。

スペーサー６５は、筒状をなしている。すなわち、スペーサー６５は、ｚ軸方向に貫通する貫通孔６５１を有する。この貫通孔６５１は、第１固定部材９Ａを挿通する部分である。第１固定部材９Ａが、挿通孔６４、貫通孔６５１および凹部５２１を一括して挿通し、固定することにより、力検出部５と接続部材６とを離間した状態で固定することができる。

このように、本実施形態のロボット２は、設置面２００に設置される基台２１と、基台２１に接続されたロボットアーム２０と、基台２１に接続され、ロボットアーム２０に加わる力を検出する力検出部５と、設置面２００と力検出部５との間に設けられた接続部材６と、力検出部５と接続部材６との間に設けられ、力検出部５と接続部材６とを離間させる複数のスペーサー６５と、スペーサー６５が設けられた位置に設けられ、力検出部５と接続部材６とを固定する第１固定部材９Ａと、を備える。これにより、力検出部５が、接続部材６の歪みの影響を受けにくくすることができる。よって、力検出部５の検出精度を高めることができる。また、スペーサー６５が設置された位置で力検出部５と接続部材６とを固定する構成であるため、力検出部５とスペーサー６５との接触部分を可及的に少なくすることができ、より効果的に力検出部５が、接続部材６の歪みの影響を受けにくくすることができる。さらに、例えば、高さの異なるスペーサー６５を選択的に設置することにより、力検出部５と接続部材６との離間距離を調整することができる。

以上、本発明のロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボットの各部の構成は、同様の機能を有する任意の構造物に置換することができる。また、他の任意の構造物が付加されていてもよい。

また、前記実施形態では、第１固定部材および第２固定部材は、ボルトであったが、本発明ではこれに限定されず、ボトルナットであってもよい。また、第１固定部材および第２固定部材は、例えば、接着剤等の接合部材であってもよい。

また、前記実施形態では、ロボットアームの回転軸の数は、３つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回転軸の数は、例えば、４つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、アームの数は、３つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、４つ以上でもよい。

１…制御装置、２…ロボット、４…力検出ユニット、５…力検出部、６…接続部材、７…エンドエフェクター、９Ａ…第１固定部材、９Ｂ…第２固定部材、１１…ロボット制御部、１２…エンドエフェクター制御部、１３…表示制御部、１４…記憶部、１５…受付部、２０…ロボットアーム、２１…基台、２２…第１アーム、２３…第２アーム、２４…第３アーム、２５…駆動ユニット、２６…駆動ユニット、２７…ｕ駆動ユニット、２８…ｚ駆動ユニット、２９…角速度センサー、４１…表示装置、４２…入力装置、５１…第１プレート、５２…第２プレート、５３…筒状部、５４…素子、６１…本体部、６２…凸部、６３…補強部、６４…挿通孔、６５…スペーサー、１００…ロボットシステム、２００…設置面、２０１…設置孔、２２０…筐体、２３０…筐体、２４１…シャフト、２５１…モーター、２５２…減速機、２５３…位置センサー、２６１…モーター、２６２…減速機、２６３…位置センサー、２７１…モーター、２７２…減速機、２７３…位置センサー、２８１…モーター、２８２…減速機、２８３…位置センサー、５２１…凹部、６１１…凹部、６１２…凹部、６１３…挿通孔、６１４…設置孔、６４１…拡径部、６５１…貫通孔、Ｆｕ…力、Ｆｚ…力、Ｌ１…線分、Ｌ２…線分、Ｌ３…線分、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ５…中心軸、Ｏ６…中心軸、Ｓ１…第１図形、Ｓ１０…中心、Ｓ２…第２図形、Ｓ２０…中心、Ｓ３…第３図形

Claims (8)

1. 設置面に設置される基台と、
   前記基台に接続されたロボットアームと、
   前記基台に接続され、前記ロボットアームに加わる力を検出する力検出部と、
   前記設置面と前記力検出部との間に設けられ、前記力検出部側に突出し、前記力検出部と接する複数の凸部を有する接続部材と、
   前記凸部が設けられた位置に設けられ、前記力検出部と前記接続部材とを固定する第１固定部材と、を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記凸部には、前記第１固定部材が挿通される挿通孔が設けられている請求項１に記載のロボット。
3. 前記力検出部には、前記第１固定部材が挿入される凹部が設けられ、
   前記第１固定部材は、前記挿通孔に挿通され、かつ前記凹部に挿入されることによって前記力検出部と前記接続部材とを固定する請求項２に記載のロボット。
4. 前記第１固定部材は、前記設置面側から前記挿通孔に挿通されるボルトである請求項２または３に記載のロボット。
5. 設置面に設置される基台と、
   前記基台に接続されたロボットアームと、
   前記基台に接続され、前記ロボットアームに加わる力を検出する力検出部と、
   前記設置面と前記力検出部との間に設けられた接続部材と、
   前記力検出部と前記接続部材との間に設けられ、前記力検出部と前記接続部材とを離間させる複数のスペーサーと、
   前記スペーサーが設けられた位置に設けられ、前記力検出部と前記接続部材とを固定する第１固定部材と、を備えることを特徴とするロボット。
6. 前記接続部材を前記設置面に固定する第２固定部材を備え、
   前記接続部材と前記力検出部とが重なる方向である第１方向から見たとき、前記第１固定部材の設置位置と、前記第２固定部材の設置位置とが、ずれている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 前記第２固定部材は、複数設けられており、
   前記第１方向から見たとき、隣り合う前記第１固定部材同士を結んだ線分からなる第１図形の重心と、隣り合う前記第２固定部材同士を結んだ線分からなる第２図形の重心とが、重なっている請求項６に記載のロボット。
8. 前記力検出部は、前記基台側の第１プレートと、前記接続部材側の第２プレートと、前記第１プレートおよび前記第２プレートの間に設けられた複数の力検出素子と、を有し、
   前記第１方向から見たとき、隣り合う前記力検出素子同士を結んだ線分からなる第３図形の重心と、前記第１図形の重心とが、重なっている請求項７に記載のロボット。

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