WO2014207872A1 - ロボット - Google Patents

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WO2014207872A1
WO2014207872A1 PCT/JP2013/067714 JP2013067714W WO2014207872A1 WO 2014207872 A1 WO2014207872 A1 WO 2014207872A1 JP 2013067714 W JP2013067714 W JP 2013067714W WO 2014207872 A1 WO2014207872 A1 WO 2014207872A1
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WO
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link
wrist
link member
connection position
cable
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/067714
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
田中　謙太郎
Original Assignee
株式会社安川電機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社安川電機 filed Critical 株式会社安川電機
Priority to PCT/JP2013/067714 priority Critical patent/WO2014207872A1/ja
Publication of WO2014207872A1 publication Critical patent/WO2014207872A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • B25J19/0029—Means for supplying energy to the end effector arranged within the different robot elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0241—One-dimensional joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a robot.
  • the above-described link member is rotationally driven by transmitting the driving force of the actuator via a power transmission mechanism.
  • the link member is formed hollow, and the power transmission mechanism or the like is formed in the formed hollow portion.
  • the robot may be provided with parts other than the power transmission mechanism, such as a cable for an end effector.
  • parts such as cables in the hollow portion of the link member.
  • the hollow portion is enlarged to save space. There is no choice but to provide a new one, and there is a possibility that the miniaturization cannot be maintained.
  • an object of the present invention is to provide a robot that can be downsized while ensuring a space in a hollow portion of a link member.
  • a robot includes a first link member, a second link member, a linear motion drive unit, and a link mechanism.
  • the first link member is formed hollow.
  • the second link member is formed in a hollow shape, and is connected to the tip of the first link member so as to be rotatable about a rotation axis perpendicular to the extending direction of the first link member.
  • the linear drive unit is attached to the first link member at a position offset from the rotation shaft to the base end side, and linearly moves along the extending direction.
  • the link mechanism is disposed outside the outer edges of the first and second link members when viewed from the rotation axis direction, and is connected to the linear motion drive unit and the second link member, The second link member is rotationally driven in accordance with the linear motion of the linear drive unit.
  • the robot can be reduced in size while ensuring the space of the hollow portion of the link member.
  • FIG. 1 is a side view showing a robot according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the robot shown in FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic side view schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions shown in FIG. 1.
  • FIG. 4B is a schematic side view schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions shown in FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a schematic side view schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a schematic side view showing a modification of the link mechanism of the robot according to the present embodiment and schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions.
  • FIG. 5B is a schematic side view schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions shown in FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a schematic side view schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions shown in FIG. 5A.
  • FIG. 1 is a side view showing a robot according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the robot shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a Z-axis in which the vertical upward direction is the positive direction and a vertical downward direction is the negative direction, the left-right direction on the paper surface is the Y-axis, and the forward direction from the back of the paper surface is the X-axis.
  • a three-dimensional orthogonal coordinate system is illustrated. Such an orthogonal coordinate system may be shown in other drawings including those shown in FIG.
  • X-axis direction means the axis and the Z-axis direction, and is not limited to the expressed direction.
  • the robot 1 is an articulated robot having a plurality of link members and a plurality of rotation axes (joint axes) Ja to Jf for connecting the link members, as well shown in FIG.
  • the robot 1 includes, as link members, a base 10, a turning unit 11, a lower arm 12, an upper arm 13, a first wrist (first link member) 14, and a second wrist (first link). 2 link members) 15 and a third wrist portion 16, which are rotatably connected to each other.
  • the swivel unit 11 is connected to the base 10 so as to be rotatable about the rotation axis Ja.
  • the lower arm 12 is connected to the revolving part 11 so as to be rotatable about a rotation axis Jb perpendicular to the rotation axis Ja, and the upper arm 13 is connected to the rotation axis Jc parallel to the rotation axis Jb with respect to the lower arm 12. It is connected so that it can rotate around.
  • the first wrist portion 14 is formed in an elongated shape, and specifically has a shape that extends along the Y-axis direction.
  • the first wrist portion 14 has a base end 14a connected to the upper arm 13 so as to be rotatable about a rotation axis Jd perpendicular to the rotation axis Jc.
  • the rotation axis Jd is parallel to the extending direction of the first wrist portion 14 (specifically, for example, the Y-axis direction).
  • the second wrist portion 15 is connected to the tip 14b of the first wrist portion 14, and is connected to the first wrist portion 14 so as to be rotatable around a rotation axis Je perpendicular to the rotation axis Jd.
  • the second wrist portion 15 is connected to be rotatable about a rotation axis Je perpendicular to the extending direction of the first wrist portion 14.
  • the third wrist portion 16 is connected to the second wrist portion 15 so as to be rotatable around a rotation axis Jf perpendicular to the rotation axis Je.
  • the robot 1 further includes actuators Ma to Mf for rotating the swivel unit 11, the lower arm 12, the upper arm 13, and the first to third wrist parts 14, 15, and 16 (in FIG. 1, any actuator Ma to Mf). (Not shown).
  • Each of the actuators Ma to Mf is specifically a servo motor, for example.
  • the actuators Ma to Mf are servo motors, the present invention is not limited thereto, and may be other types of motors such as a hydraulic motor. In the following, the actuator is expressed as “motor”.
  • the motor Ma is connected to the turning unit 11 and rotationally drives the turning unit 11.
  • the motor Mb is connected to the lower arm 12 to rotationally drive the lower arm 12, and the motor Mc is connected to the upper arm 13 to rotationally drive the upper arm 13.
  • the motor Md is connected to the first wrist portion 14 and rotationally drives the first wrist portion 14.
  • the motor Me is attached to the first wrist portion 14.
  • the motor Me is connected to the second wrist portion 15 via the power transmission mechanism 20 and rotationally drives the second wrist portion 15.
  • the configuration of the power transmission mechanism 20 in this embodiment will be described in detail later.
  • the motor Mf is connected to the third wrist portion 16 and rotationally drives the third wrist portion 16.
  • a signal indicating an operation command is input to the motors Ma to Mf from a control device (not shown), and the operation is controlled based on the signal. Further, an end effector (not shown) (for example, an arc welding torch) is attached to the third wrist portion 16.
  • the robot 1 performs predetermined work with the end effector by controlling the operations of the motors Ma to Mf by the control device. Specifically, for example, the position and angle of the torch are appropriately changed while welding is performed. Arc welding is performed with the torch approaching the object.
  • an arc welding torch is provided as an end effector, but this is an example and is not limited. That is, for example, a hand for gripping a workpiece or a suction portion for sucking and holding a workpiece may be provided as an end effector, and the robot 1 may perform other operations such as a workpiece transfer operation.
  • the robot 1 further includes a cable 21 connected to the end effector.
  • the cable 21 is a conduit cable including, for example, an electric wire for supplying power to the end effector, a torch wire serving as a filler material for arc welding, and the like.
  • a configuration in which the above-described cable 21 can be incorporated in the first and second wrist portions 14 and 15 is preferable.
  • a configuration in which the first to third wrist portions 14 to 16 are formed hollow and the cable 21 is disposed in the hollow portion is preferable.
  • a motor Me, a power transmission mechanism 20 and the like are also arranged near the first wrist portion 14. Therefore, for example, if the cable 21, the motor Me, and the power transmission mechanism 20 are all built in the first wrist portion 14, the hollow portion of the first wrist portion 14 is enlarged to provide a space. There is a possibility that the robot 1 cannot be miniaturized.
  • the robot 1 by arranging a part of the power transmission mechanism 20 outside the first and second wrist portions 14 and 15, the first and second wrist portions which are link members.
  • the space of the hollow portions 14 and 15 was secured, and the size was reduced.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1, and is an enlarged cross-sectional top view schematically showing the vicinity of the first and second wrist portions 14 and 15 shown in FIG.
  • the first and second wrist portions 14 and 15 are cut surfaces when cut along the XY plane including the rotation axis Je.
  • the first wrist portion 14 is formed so that the tip end 14b side is bifurcated.
  • the first wrist portion 14 includes a plurality (specifically, two) of side wall portions 14c1 and 14c2, and the two side wall portions 14c1 and 14c2 are arranged to face each other, so that the tip 14b side is bifurcated. Formed.
  • the first wrist portion 14 is formed hollow.
  • the hollow portion of the first wrist portion 14 is indicated by reference numeral 14s.
  • the upper and lower surfaces in the Z-axis direction are partially opened toward the outside.
  • the second wrist portion 15 is pivotally supported from both sides by the two side wall portions 14c1 and 14c2 described above on the tip 14b side of the first wrist portion 14, and is supported by a so-called both-end supported structure. Further, as shown in FIG. 3, the second wrist portion 15 is also formed with a hollow portion 15 s in the same manner as the first wrist portion 14. Similarly, the hollow part 16s is formed also in the 3rd wrist part 16 (refer FIG. 2).
  • the cable 21 is disposed from the hollow portion 14s of the first wrist portion 14 to the hollow portion 15s of the second wrist portion 15, and then passes through the hollow portion 16s of the third wrist portion 16 to the end effector. Connected to.
  • the cable 21 is disposed in the hollow portions 14s to 16s of the first to third wrist portions 14 to 16, so that the first to third wrist portions 14 to 16 are arranged. 16 built in.
  • the robot 1 can be reduced in size as compared with the configuration in which the cable 21 is exposed to the outside. Further, by incorporating the cable 21, the cable 21 can be protected from, for example, an impact received from the outside.
  • FIG. 4A is a schematic side view schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions 14 and 15 shown in FIG. In FIG. 4A, only the components necessary for the description of the power transmission mechanism 20 are schematically shown.
  • the power transmission mechanism 20 includes a linear motion drive unit 30 and a link mechanism 40.
  • the linear drive unit 30 is attached to the first wrist portion 14 at a position offset from the rotation axis Je to the base end 14a side (the negative direction side in the Y axis).
  • the linear motion drive unit 30 is attached to one of the two side wall portions 14 c 1 and 14 c 2 of the first wrist portion 14, for example, the side wall portion 14 c 1, and is built in the first wrist portion 14. .
  • the linear motion drive unit 30 is specifically a ball screw mechanism, for example.
  • the linear drive unit 30 includes a screw shaft 31 and a nut portion 32.
  • One end of the screw shaft 31 is connected to the output shaft 22 of the motor Me and is rotatably supported.
  • the nut portion 32 is screwed to the screw shaft 31 via a ball (not shown).
  • the linear drive part 30 is comprised so that the nut part 32 may carry out a linear motion along the extending
  • the linear drive unit 30 is a ball screw mechanism, but this is an example and is not limited.
  • the linear motion drive unit 30 may be configured to have a member that moves linearly, and may be another type of mechanism such as a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.
  • the link mechanism 40 connects the linear motion drive unit 30 and the second wrist unit 15 described above. More specifically, the link mechanism 40 includes a drive side link 41, a driven side link 42, and an intermediate link 43.
  • the drive-side link 41 is fixed with one end 41 a connected to the nut portion 32 of the linear motion drive unit 30.
  • a connection position between the drive side link 41 and the linear motion drive unit 30 is referred to as a “first connection position” and is denoted by reference numeral 44a (see FIG. 4A).
  • the drive side link 41 is formed in a long shape and extends from the first connection position 44 a toward the tip 14 b of the first wrist portion 14.
  • the driven side link 42 includes a pair of connecting members 42a and 42b.
  • the connecting member 42b is removed and only the connecting member 42a is shown. Both the connecting members 42a and 42b of the driven side link 42 are connected and fixed to the second wrist portion 15.
  • the intermediate link 43 is formed in a long shape and is substantially linear.
  • the intermediate link 43 has one end 43 a rotatably connected to the drive side link 41 and the other end 43 b rotatably connected to the driven side link 42.
  • an insertion hole is formed in one end 43a of the intermediate link 43 and the other end 41b of the drive side link 41, and a shaft 45 supported rotatably is inserted in the inserted insertion hole. .
  • the one end 43a of the intermediate link 43 and the drive side link 41 are rotatably connected via the shaft 45.
  • the connection position between the intermediate link 43 and the drive side link 41 is referred to as a “second connection position 44b” (see FIG. 4A).
  • insertion holes are formed in the other end 43b of the intermediate link 43 and the connecting members 42a and 42b of the driven side link 42, respectively.
  • a shaft 46 that is rotatably supported is inserted into the insertion hole formed in the connecting member 42a and the intermediate link 43, and the insertion hole formed in the connection member 42b and the intermediate link 43 is rotatable.
  • the shaft 47 supported by is inserted.
  • the other end 43 b of the intermediate link 43 and the driven side link 42 are rotatably connected via the shafts 46 and 47.
  • the connection position between the intermediate link 43 and the driven link 42 is referred to as a “third connection position 44c” (see FIG. 4A).
  • the drive side link 41 is shaped to extend from the first connection position 44a toward the tip 14b of the first wrist portion 14. Therefore, the second and third connection positions 44b and 44c are both positioned at the tip 14b of the first wrist portion 14 rather than the first connection position 44a. Thereby, in the link mechanism 40, a space for allowing the cable 21 to be bent to escape can be secured. This will be described in detail later.
  • the link mechanism 40 configured as described above has at least a portion of the first wrist portion 14 and the first wrist portion 14 when viewed from the direction of the rotation axis Je, that is, when viewed in the X-axis direction. It is arranged outside the outer edge of the second wrist portion 15. Further, the link mechanism 40 is positioned above in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the first wrist portion 14 and the second wrist portion 15.
  • the link mechanism 40 is configured not to be disposed in the hollow portions 14s and 15s of the first and second wrist portions 14 and 15, that is, not to be incorporated in the first and second wrist portions 14 and 15. .
  • a space for arranging the cable 21 and the linear motion drive unit 30 may be secured, and the link mechanism 40 is incorporated. You can make it smaller by not doing it.
  • the link mechanism 40 which is a part of the power transmission mechanism 20, is secured to the first and second wrist portions 14 and 15 while securing a space for arranging the cables 21 and the like. By arranging it outside the second wrist parts 14 and 15, it is possible to reduce the size.
  • the width dimension W in the vicinity of the rotation axis Je becomes large.
  • the link mechanism 40 by arranging the link mechanism 40 as described above, the width dimension W near the rotation axis Je can be reduced, and as a result, the robot 1 can be reduced in size.
  • the link mechanism 40 has outer edges of the first wrist portion 14 and the second wrist portion 15 when viewed from the direction perpendicular to the rotation axis Je, that is, when viewed in the Z-axis direction. It is arranged more inside. Thereby, the width dimension W of the robot 1 near the rotation axis Je can be further reduced, and the robot 1 can be reliably downsized.
  • the link mechanism 40 is positioned above the first and second wrist portions 14 and 15 in the vertical direction, the space above the first and second wrist portions 14 and 15 is effectively used. can do.
  • the robot 1 further includes a guide unit 50.
  • the guide part 50 is attached to the other of the two side wall parts 14 c 1 and 14 c 2 of the first wrist part 14, for example, the side wall part 14 c 2, and is built in the first wrist part 14.
  • the guide part 50 is attached to the first wrist part 14 at a position facing the linear motion drive part 30. Therefore, the cable 21 is disposed between the linear drive unit 30 and the guide unit 50.
  • the guide unit 50 includes a guide rail unit 51, a slide unit 52, and a guide connecting member 53.
  • the guide rail portion 51 is installed so as to extend along the extending direction of the first wrist portion 14.
  • the slide part 52 is connected to the guide rail part 51 so as to be slidable (slidable), so that it can be linearly moved along the guide rail part 51.
  • the guide connecting member 53 has one end 53 a connected to the guide rail portion 51 and fixed thereto, while the other end 53 b is rotatably connected to one end 43 a of the intermediate link 43.
  • an insertion hole is formed in the other end 53 b of the guide connecting member 53.
  • the shaft 54 that is rotatably supported is inserted through the insertion hole of the guide connecting member 53 and the insertion hole of the one end 43 a of the intermediate link 43.
  • the shaft 54 is inserted into the insertion hole of the one end 43a of the intermediate link 43 from the side opposite to the side through which the shaft 45 is inserted, specifically, from the positive side of the X axis toward the negative side. .
  • the guide connecting member 53 and the one end 43a of the intermediate link 43 are rotatably connected via the shaft 54.
  • the shaft 45 and the shaft 54 inserted through the one end 43a of the intermediate link 43 are coaxial.
  • the guide part 50 functions as a guide that causes the drive side link 41 and the like to stably move linearly.
  • the drive side link 41 of the link mechanism 40 and the guide connecting member 53 of the guide portion 50 are viewed from a direction perpendicular to the rotation axis Je, that is, viewed in the Z-axis direction.
  • the cable 21 is formed so as not to overlap.
  • the intermediate link 43 of the link mechanism 40 is disposed so as to overlap the cable 21 when viewed from a direction perpendicular to the rotation axis Je, that is, when viewed in the Z-axis direction.
  • the cable 21 comes into contact with the intermediate link 43 depending on the bent state.
  • the cable 21 is not further bent due to the contact with the intermediate link 43, and therefore, the cable 21 can be prevented from being ramped up.
  • the intermediate link 43 is arranged so as to overlap upward in the Z-axis direction of the cable 21.
  • the cable 21 can be protected from an impact from above in the Z-axis direction.
  • the link mechanism 40 configured as described above drives the second wrist 15 to rotate according to the linear motion of the linear motion drive unit 30.
  • the operation of the link mechanism 40 will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.
  • FIG. 4B and 4C are schematic side views similar to FIG. 4A, schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions 14 and 15.
  • FIG. 4A is schematically showing the vicinity of the connection portion of the first and second wrist portions 14 and 15.
  • the state shown in FIG. 4A is referred to as “reference position state” in this specification.
  • the second wrist portion 15 is not rotated with respect to the first wrist portion 14, more specifically, the hollow portion 14s of the first wrist portion 14 and the second wrist portion.
  • the 15 hollow portions 15 s communicate with each other along the extending direction (Y-axis direction) of the first wrist portion 14.
  • the cable 21 disposed in the hollow portions 14s and 15s is substantially straight along the extending direction in the reference position state, in other words, is not bent.
  • the nut portion 32 of the linear drive unit 30 is assumed to be positioned approximately in the middle of the screw shaft 31, for example.
  • the nut portion 32 of the linear motion drive unit 30 is linearly moved toward the base end 14a side of the first wrist portion 14 as indicated by an arrow B by the output of the motor Me.
  • the link mechanism 40 is moved in the negative direction of the Y axis according to the linear motion of the linear drive unit 30.
  • the intermediate link 43 is rotated clockwise with respect to the drive side link 41 around the second connection position 44b, and the driven side link 42 is third with respect to the intermediate link 43. It is rotated counterclockwise around the connection position 44c.
  • the cable 21 When the cable 21 is in the counterclockwise position state, the cable 21 is bent so as to protrude in a direction away from the link mechanism 40. However, since the lower surface of the hollow portion 14s of the first wrist portion 14 is opened as described above, the bent cable 21 can be released from the opening of the hollow portion 14s. That is, the bent cable 21 does not interfere with surrounding members such as the first wrist portion 14.
  • the nut portion 32 of the linear motion drive unit 30 is linearly moved toward the tip 14b side of the first wrist portion 14 as indicated by an arrow D by the output of the motor Me.
  • the link mechanism 40 is moved in the positive direction of the Y axis according to the linear motion of the linear drive unit 30.
  • the intermediate link 43 is rotated clockwise with respect to the drive side link 41 around the second connection position 44b, and the driven side link 42 is also third with respect to the intermediate link 43. It is rotated clockwise around the connection position 44c.
  • the cable 21 When the cable 21 is in the clockwise position state, the cable 21 is bent so as to protrude in the direction in which the link mechanism 40 is disposed (upper side in FIG. 4C). However, since the hollow portion 14s of the first wrist portion 14 is also opened at the upper surface, the bent cable 21 can escape from the opening of the hollow portion 14s. That is, the bent cable 21 does not interfere with surrounding members such as the first wrist portion 14.
  • the cable 21 when viewed from the direction of the rotation axis Je, the cable 21 is between the first connection position 44a and the second connection position 44b and between the first connection position 44a and the third connection position 44c. It is bent while being positioned. Thereby, the 2nd wrist part 15 can be reliably rotationally driven clockwise centering on the rotating shaft Je.
  • both the second and third connection positions 44b and 44c are It will be located in the front-end
  • the cable 21 when the cable 21 is bent so as to protrude toward the intermediate link 43, the cable 21 may come into contact with the intermediate link 43 depending on the bent state. At this time, since the cable 21 is prevented from further bending by the intermediate link 43, the cable 21 can be prevented from being ramped up.
  • the bent cable 21 comes into direct contact with the intermediate link 43, but the present invention is not limited to this. That is, as shown by an imaginary line in FIG. 4C, the intermediate link 43 may include a rotating body (roller) 60 that can contact the cable 21, and the cable 21 may contact the rotating body 60.
  • the intermediate link 43 may include a rotating body (roller) 60 that can contact the cable 21, and the cable 21 may contact the rotating body 60.
  • a plurality of (for example, three) rotating bodies 60 are connected to appropriate positions of the intermediate link 43 so as to be rotatable.
  • the number of rotating bodies 60 is an example and is not limited, and may be one, two, four, or more depending on the specifications of the cable 21 and the like.
  • the intermediate link 43 includes the rotating body 60, it is possible to avoid the cable 21 and the intermediate link 43 from coming into direct contact with each other, and thus the cable 21 and the intermediate link 43 may be reliably protected.
  • the present embodiment includes the first wrist portion 14, the second wrist portion 15, the linear motion drive portion 30, and the link mechanism 40.
  • the first wrist portion 14 is hollow.
  • the second wrist portion 15 is formed in a hollow shape, and is connected to the tip 14b of the first wrist portion 14 so as to be rotatable about a rotation axis Je perpendicular to the extending direction of the first wrist portion 14.
  • the linear motion drive unit 30 is attached to a position offset from the rotation axis Je to the base end 14a side in the first wrist unit 14, and linearly moves along the extending direction.
  • the link mechanism 40 is disposed outside the outer edges of the first and second wrist parts 14 and 15 when viewed from the direction of the rotation axis Je, and is connected to the linear drive unit 30 and the second wrist part 15.
  • the second wrist portion 15 is rotationally driven in accordance with the linear motion of the linear motion drive portion 30.
  • the robot 1 it is possible to reduce the size while securing the space of the hollow portions 14s and 15s of the first and second wrist portions 14 and 15 which are link members.
  • the drive side link 41, the driven side link 42, and the intermediate link 43 of the link mechanism 40 are not limited to the shapes shown in FIGS. 4A to 4C. That is, the link mechanism 40 may have any shape as long as the second wrist portion 15 can be rotationally driven while allowing the bent cable 21 to escape.
  • FIGS. 5A to 5C are schematic side views showing the modification of the link mechanism 40 in the robot 1 and in the vicinity of the connection portion between the first and second wrist portions 14 and 15.
  • FIG. FIGS. 5A to 5C are schematic side views similar to FIGS. 4A to 4C, but are very schematically shown, such as the drive side link 41, the driven side link 42, etc. being shown by straight lines.
  • the second connection position 44b is on the negative side of the Y axis and on the positive side of the Z axis, and the third connection position 44c.
  • the shape of the drive side link 41, the driven side link 42, and the intermediate link 43 was changed so that is on the positive side of the Z axis.
  • the power transmission mechanism 20 that connects the motor Me and the second wrist 15 is provided with the link mechanism 40.
  • the present invention is not limited to this. That is, for example, the power transmission mechanism that connects the motor Ma and the turning portion 11, the motor Mb and the lower arm 12, the motor Mc and the upper arm 13, the motor Md and the first wrist portion 14, and the motor Mf and the third wrist portion 16.
  • the link mechanism 40 as described above may be used.
  • the intermediate link 43 of the link mechanism 40 is configured to have a linear shape
  • the present invention is not limited to this. That is, in order to avoid interference with the cable 21 that bends, the intermediate link 43 may have a substantially L shape, for example, when viewed in the X-axis direction, and may protrude in the positive direction of the Z-axis.
  • the robot 1 has been described as a 6-axis robot, the present invention is not limited to this configuration, and a robot other than the 6-axis configuration, for example, a 7-axis or 8-axis robot can be used.

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Abstract

　ロボット（１）にあっては、第１の手首部（１４）と、第２の手首部（１５）と、直動駆動部（３０）と、リンク機構（４０）とを備える。第１の手首部は、中空に形成される。第２の手首部は、中空に形成され、第１の手首部の先端（１４ｂ）に、第１の手首部の延伸方向に対して垂直な回転軸（Ｊｅ）を中心として回転可能に接続される。直動駆動部は、第１の手首部において回転軸から基端（１４ａ）側にオフセットされた位置に取り付けられ、延伸方向に沿って直線運動する。リンク機構は、回転軸方向から見た場合において第１および第２の手首部の外縁より外側に配置されるとともに、直動駆動部および第２の手首部に接続されて、直動駆動部の直線運動に応じて第２の手首部を回転駆動させる。

Description

ロボット
　開示の実施形態は、ロボットに関する。
　従来、アームや手首部などの複数のリンク部材が互いに回転可能に接続され、手首部の先端に取り付けられたエンドエフェクタ（例えばアーク溶接用のトーチなど）で所定の作業を行う産業用のロボットが提案されている（例えば特許文献１参照）。
　特許文献１記載のロボットにおいて、上記したリンク部材は、アクチュエータの駆動力が動力伝達機構を介して伝達されて回転駆動される。なお、特許文献１記載の技術にあっては、アクチュエータや動力伝達機構をリンク部材に内蔵することで、具体的には、リンク部材を中空に形成し、形成された中空部分に動力伝達機構等を配置することで、ロボットの小型化を図るようにしている。
実開昭６１－８９４９０号公報
　しかしながら、ロボットは例えばエンドエフェクタ用のケーブルなど動力伝達機構以外の部品を備えることがある。その場合、ケーブルなどの部品もリンク部材の中空部分に配設する方が望ましいが、特許文献１のように動力伝達機構の全てをリンク部材に内蔵する構成では、中空部分を大きくしてスペースを新たに設けるしかなく、小型化を維持することができないおそれがあった。
　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、リンク部材の中空部分のスペースを確保しつつ、小型化を図ることのできるロボットを提供することを目的とする。
　実施形態の一態様に係るロボットは、第１のリンク部材と、第２のリンク部材と、直動駆動部と、リンク機構とを備える。第１のリンク部材は、中空に形成される。第２のリンク部材は、中空に形成され、前記第１のリンク部材の先端に、前記第１のリンク部材の延伸方向に対して垂直な回転軸を中心として回転可能に接続される。直動駆動部は、前記第１のリンク部材において前記回転軸から基端側にオフセットされた位置に取り付けられ、前記延伸方向に沿って直線運動する。リンク機構は、前記回転軸方向から見た場合において前記第１および前記第２のリンク部材の外縁より外側に配置されるとともに、前記直動駆動部および前記第２のリンク部材に接続されて、前記直動駆動部の直線運動に応じて前記第２のリンク部材を回転駆動させる。
　実施形態の一態様によれば、ロボットにおいて、リンク部材の中空部分のスペースを確保しつつ、小型化を図ることができる。
図１は、本実施形態に係るロボットを示す側面図である。 図２は、図１に示すロボットの斜視図である。 図３は、図１のIII－III線模式断面図である。 図４Ａは、図１に示す第１、第２の手首部の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す第１、第２の手首部の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。 図４Ｃは、図４Ａに示す第１、第２の手首部の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。 図５Ａは、本実施形態に係るロボットのリンク機構の変形例を示し、第１、第２の手首部の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。 図５Ｂは、図５Ａに示す第１、第２の手首部の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。 図５Ｃは、図５Ａに示す第１、第２の手首部の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　図１は、本実施形態に係るロボットを示す側面図であり、図２は、図１に示すロボットの斜視図である。なお、説明を分かり易くするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸、紙面における左右方向をＹ軸、紙面奥から手前方向をＸ軸とした３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、図２を含め、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。
　また、以下においては、ロボットの構成について「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」などと表現して説明するが、これらはロボットが図示された姿勢にあるときのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を意味するものであって、表現した方向に限定されるものではない。
　ロボット１は、図１によく示すように、複数のリンク部材と、各リンク部材を連結する複数の回転軸（関節軸）Ｊａ～Ｊｆとを有する多関節型ロボットである。かかるロボット１は、リンク部材として、ベース１０と、旋回部１１と、下部アーム１２と、上部アーム１３と、第１の手首部（第１のリンク部材）１４と、第２の手首部（第２のリンク部材）１５と、第３の手首部１６とを備え、これらは互いに回転可能に接続される。
　具体的には、旋回部１１は、ベース１０に対して回転軸Ｊａ回りに回転可能に接続される。また、下部アーム１２は、旋回部１１に対し、回転軸Ｊａと垂直な回転軸Ｊｂ回りに回転可能に接続され、上部アーム１３は、下部アーム１２に対して回転軸Ｊｂと平行な回転軸Ｊｃ回りに回転可能に接続される。
　第１の手首部１４は、長尺状に形成され、具体的にはＹ軸方向に沿って延伸するような形状とされる。第１の手首部１４は、基端１４ａが上部アーム１３に対し、回転軸Ｊｃと垂直な回転軸Ｊｄ回りに回転可能に接続される。なお、この回転軸Ｊｄは、第１の手首部１４の延伸方向（具体的に例えばＹ軸方向）に対して平行とされる。
　第２の手首部１５は、第１の手首部１４の先端１４ｂに接続され、第１の手首部１４に対し、回転軸Ｊｄと垂直な回転軸Ｊｅ回りに回転可能に接続される。換言すれば、第２の手首部１５は、第１の手首部１４の延伸方向に対して垂直な回転軸Ｊｅを中心として回転可能に接続される。また、第３の手首部１６は、第２の手首部１５に対し、回転軸Ｊｅと垂直な回転軸Ｊｆ回りに回転可能に接続される。
　なお、上記した「垂直」「平行」などの語句は、必ずしも数学的に厳密な精度を必要とするものではなく実質的な公差や誤差などについては許容されるものである。また、この明細書において「垂直」なる語句は、２つの直線（例えば回転軸）が同一平面上で直角に交わることのみを意味するものではなく、２つの直線の関係がねじれの位置である場合も含めるものとする。
　ロボット１はさらに、旋回部１１、下部アーム１２、上部アーム１３、第１～第３の手首部１４，１５，１６を回転駆動するアクチュエータＭａ～Ｍｆ（図１においては、いずれのアクチュエータＭａ～Ｍｆも図示せず）を備える。各アクチュエータＭａ～Ｍｆは、具体的には例えばサーボモータである。
　なお、上記のアクチュエータＭａ～Ｍｆをサーボモータとしたが、それに限られるものではなく、例えば油圧モータなど他の種類のモータであってもよい。また、以下においては、アクチュエータを「モータ」と表現する。
　各モータＭａ～Ｍｆについて説明すると、モータＭａは、旋回部１１に接続されて旋回部１１を回転駆動する。モータＭｂは、下部アーム１２に接続されて下部アーム１２を回転駆動し、またモータＭｃは、上部アーム１３に接続されて上部アーム１３を回転駆動する。また、モータＭｄは、第１の手首部１４に接続されて第１の手首部１４を回転駆動する。
　図１での図示は省略するが、モータＭｅは、第１の手首部１４に取り付けられる。モータＭｅは、動力伝達機構２０を介して第２の手首部１５に接続され、第２の手首部１５を回転駆動する。なお、本実施形態における動力伝達機構２０の構成については、後に詳しく説明する。
　モータＭｆは、第３の手首部１６に接続され、第３の手首部１６を回転駆動する。
　モータＭａ～Ｍｆには、図示しない制御装置から動作指令を示す信号が入力され、その信号に基づいて動作が制御される。また、第３の手首部１６には、図示しないエンドエフェクタ（例えばアーク溶接用のトーチ）が取り付けられる。
　したがって、ロボット１は、モータＭａ～Ｍｆなどの動作が制御装置によって制御されることで、エンドエフェクタで所定の作業を行う、具体的に例えばトーチの位置や角度などを適宜に変更しつつ、溶接対象物へトーチを接近させてアーク溶接を行う。
　なお、上記では、エンドエフェクタとしてアーク溶接用のトーチを備えるようにしたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、エンドエフェクタとして例えばワークを把持するハンドやワークを吸着して保持する吸着部などを備えるようにし、ロボット１がワークの搬送作業などの他の作業を行うようにしてもよい。
　ロボット１はさらに、エンドエフェクタに接続されるケーブル２１を備える。ケーブル２１は、例えば、エンドエフェクタへの電源供給用の電線やアーク溶接の溶加材となるトーチワイヤなどを内包するコンジットケーブルである。
　ところで、従来、ロボットにおいては小型化が望まれている。そのため、例えば、上記したケーブル２１を、第１、第２の手首部１４，１５などに内蔵できるような構成が好ましい。具体的には、第１～第３の手首部１４～１６を中空に形成し、その中空部分にケーブル２１を配設する構成が好ましい。
　しかしながら、第１の手首部１４付近には、モータＭｅや動力伝達機構２０なども配置される。したがって、例えば仮に、第１の手首部１４に、ケーブル２１、モータＭｅおよび動力伝達機構２０の全てを内蔵するようにした場合、第１の手首部１４の中空部分などを大きくしてスペースを設ける必要が生じ、ロボット１を小型化できないおそれがある。
　そこで、本実施形態に係るロボット１においては、動力伝達機構２０の一部を第１、第２の手首部１４，１５の外側に配置することで、リンク部材たる第１、第２の手首部１４，１５の中空部分のスペースを確保しつつ、小型化を図るようにした。以下、その構成について詳しく説明する。
　図３は、図１のIII－III線模式断面図であって、図１に示す第１、第２の手首部１４，１５付近を模式的に示す拡大断面上面図である。なお、図３においては、理解の便宜および図示の簡略化のため、第１、第２の手首部１４，１５については、回転軸Ｊｅを含むＸＹ平面で切断した場合の切断面を示した。
　図２および図３に示すように、第１の手首部１４は、先端１４ｂ側が二股となるように形成される。詳しくは、第１の手首部１４は、複数枚（具体的には２枚）の側壁部１４ｃ１，１４ｃ２を備え、２枚の側壁部１４ｃ１，１４ｃ２が対向配置されることで、先端１４ｂ側が二股に形成される。
　これにより、２枚の側壁部１４ｃ１，１４ｃ２の間にはスペースが設けられる、すなわち、第１の手首部１４は中空に形成される。なお、図２，３においては、第１の手首部１４の中空部分を符号１４ｓで示す。また、第１の手首部１４の中空部分１４ｓにおいて、Ｚ軸方向の上下面は部分的に外部へ向かって開口される。
　第２の手首部１５は、第１の手首部１４の先端１４ｂ側において、上記した２枚の側壁部１４ｃ１，１４ｃ２によって両側から軸支され、いわゆる両持ち構造で支持される。また、図３に示す如く、第２の手首部１５も、第１の手首部１４と同じ様に、内部に中空部分１５ｓが形成される。同様に、第３の手首部１６にも中空部分１６ｓが形成される（図２参照）。
　上記したケーブル２１は、第１の手首部１４の中空部分１４ｓから第２の手首部１５の中空部分１５ｓに亘って配設され、その後第３の手首部１６の中空部分１６ｓを通ってエンドエフェクタに接続される。
　このように、本実施形態に係るロボット１においては、ケーブル２１を第１～第３の手首部１４～１６の中空部分１４ｓ～１６ｓに配設して、第１～第３の手首部１４～１６に内蔵するようにした。
　これにより、ケーブル２１を外部に露出させて配設する構成に比して、ロボット１を小型化することができる。また、ケーブル２１を内蔵することで、例えば外部より受ける衝撃などからケーブル２１を保護することができる。
　次いで、動力伝達機構２０について説明する。図４Ａは、図１に示す第１、第２の手首部１４，１５の接続部付近を模式的に示す模式側面図である。なお、図４Ａにおいては、動力伝達機構２０の説明に必要な構成要素のみを模式的に示した。
　図３および図４Ａに示すように、動力伝達機構２０は、直動駆動部３０と、リンク機構４０とを備える。直動駆動部３０は、第１の手首部１４において回転軸Ｊｅから基端１４ａ側（Ｙ軸において負方向側）にオフセットされた位置に取り付けられる。具体的には、直動駆動部３０は、第１の手首部１４の２枚の側壁部１４ｃ１，１４ｃ２のうちの一方、例えば側壁部１４ｃ１に取り付けられ、第１の手首部１４に内蔵される。
　直動駆動部３０は、具体的に例えばボールねじ機構である。詳しくは、直動駆動部３０は、ねじ軸３１と、ナット部３２とを備える。ねじ軸３１は、一端がモータＭｅの出力軸２２に接続されるとともに、回転可能に支持される。ナット部３２は、ねじ軸３１に図示しないボールを介して螺合される。
　したがって、モータＭｅの出力軸２２が回転すると、その回転出力はねじ軸３１に伝達され、ねじ軸３１が回転する。ねじ軸３１の回転に伴って、ナット部３２は、矢印Ａで示すように、第１の手首部１４の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って直線運動する。このように、直動駆動部３０は、モータＭｅから出力される駆動力によって、ナット部３２が延伸方向に沿って直線運動するように構成される。
　なお、上記では、直動駆動部３０をボールねじ機構としたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、直動駆動部３０は、直線運動する部材を有する構成であればよく、例えば油圧シリンダや空気圧シリンダなどその他の種類の機構であってもよい。
　リンク機構４０は、上記した直動駆動部３０と第２の手首部１５とを連結する。詳しく説明すると、リンク機構４０は、駆動側リンク４１と、従動側リンク４２と、中間リンク４３とを備える。
　駆動側リンク４１は、一端４１ａが直動駆動部３０のナット部３２に接続されて固定される。なお、この明細書では、駆動側リンク４１と直動駆動部３０との接続位置を「第１の接続位置」といい、符号４４ａを付す（図４Ａ参照）。また、駆動側リンク４１は、長尺状に形成され、第１の接続位置４４ａから第１の手首部１４の先端１４ｂに向けて延びるような形状とされる。
　従動側リンク４２は、一対の連結部材４２ａ，４２ｂを備える。なお、図４Ａにおいては、理解の便宜のため、連結部材４２ｂを除去し、連結部材４２ａのみを示している。従動側リンク４２の連結部材４２ａ，４２ｂはともに、第２の手首部１５に接続されて固定される。
　中間リンク４３は、長尺状に形成されるとともに、略直線状となるように形成される。また、中間リンク４３は、一端４３ａが駆動側リンク４１に回転可能に接続される一方、他端４３ｂが従動側リンク４２に回転可能に接続される。
　具体的に、中間リンク４３の一端４３ａおよび駆動側リンク４１の他端４１ｂには、それぞれ挿通孔が穿設され、穿設された挿通孔に、回転可能に支持されたシャフト４５が挿通される。これにより、中間リンク４３の一端４３ａと駆動側リンク４１とは、シャフト４５を介して回転可能に接続されることとなる。なお、以下においては、中間リンク４３と駆動側リンク４１との接続位置を「第２の接続位置４４ｂ」と称する（図４Ａ参照）。
　同様に、中間リンク４３の他端４３ｂおよび従動側リンク４２の連結部材４２ａ，４２ｂには、それぞれ挿通孔が穿設される。連結部材４２ａおよび中間リンク４３に穿設された挿通孔には、回転可能に支持されたシャフト４６が挿通されるとともに、連結部材４２ｂおよび中間リンク４３に穿設された挿通孔には、回転可能に支持されたシャフト４７が挿通される。これにより、中間リンク４３の他端４３ｂと従動側リンク４２とは、シャフト４６，４７を介して回転可能に接続されることとなる。なお、以下においては、中間リンク４３と従動側リンク４２との接続位置を「第３の接続位置４４ｃ」と称する（図４Ａ参照）。
　ここで、第１の接続位置４４ａと第２、第３の接続位置４４ｂ，４４ｃとの位置関係について説明する。上記したように、駆動側リンク４１は、第１の接続位置４４ａから第１の手首部１４の先端１４ｂに向けて延びるような形状とされる。したがって、第２、第３の接続位置４４ｂ，４４ｃはともに、第１の接続位置４４ａよりも第１の手首部１４の先端１４ｂに位置されることとなる。これにより、リンク機構４０において、屈曲するケーブル２１の逃げを許容するためのスペースを確保することができるが、これについては後に詳説する。
　上記のように構成されたリンク機構４０は、図１や図４Ａによく示す如く、回転軸Ｊｅ方向から見た場合において、すなわちＸ軸方向視において、少なくとも一部分が第１の手首部１４および第２の手首部１５の外縁より外側に配置される。また、リンク機構４０は、第１の手首部１４および第２の手首部１５に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）において上方に位置される。
　このように、リンク機構４０は、第１、第２の手首部１４，１５の中空部分１４ｓ，１５ｓに配置されない、すなわち第１、第２の手首部１４，１５に内蔵されないように構成される。
　したがって、第１、第２の手首部１４，１５の中空部分１４ｓ，１５ｓにあっては、上記したケーブル２１や直動駆動部３０などを配置するスペースを確保すればよく、リンク機構４０を内蔵しない分だけ小さくすることができる。
　このように、ロボット１にあっては、第１、第２の手首部１４，１５においてケーブル２１等を配設するスペースを確保しつつ、動力伝達機構２０の一部たるリンク機構４０を第１、第２の手首部１４，１５の外側に配置することで、小型化を図ることができる。
　具体的には、例えば仮に、第１の手首部１４と第２の手首部１５とを接続する回転軸Ｊｅ付近にリンク機構４０を内蔵すると、回転軸Ｊｅ付近の幅寸法Ｗが大きくなってしまう。しかしながら、リンク機構４０を上記のように配置することで、回転軸Ｊｅ付近の幅寸法Ｗを小さくすることができ、結果としてロボット１を小型化することができる。
　また、図３に示すように、リンク機構４０は、回転軸Ｊｅに対して垂直な方向から見た場合、すなわちＺ軸方向視において、第１の手首部１４および第２の手首部１５の外縁より内側に配置される。これにより、ロボット１における回転軸Ｊｅ付近の幅寸法Ｗをより一層小さくすることができ、ロボット１を確実に小型化することができる。
　また、リンク機構４０を、第１、第２の手首部１４，１５に対して鉛直方向において上方に位置したことから、第１、第２の手首部１４，１５の上方のスペースを有効に利用することができる。
　ロボット１の説明を続ける。図３によく示すように、ロボット１はさらに、ガイド部５０を備える。ガイド部５０は、第１の手首部１４の２枚の側壁部１４ｃ１，１４ｃ２のうちの他方、例えば側壁部１４ｃ２に取り付けられ、第１の手首部１４に内蔵される。
　すなわち、ガイド部５０は、第１の手首部１４において、直動駆動部３０に対向する位置に取り付けられる。したがって、ケーブル２１は、直動駆動部３０とガイド部５０との間に配設されることとなる。
　ガイド部５０は、ガイドレール部５１と、スライド部５２と、ガイド連結部材５３とを備える。ガイドレール部５１は、第１の手首部１４の延伸方向に沿って延びるように設置される。
　スライド部５２は、ガイドレール部５１に摺動可能（スライド可能）に接続され、よってガイドレール部５１に沿って直線運動可能とされる。また、ガイド連結部材５３は、一端５３ａがガイドレール部５１に接続されて固定される一方、他端５３ｂが中間リンク４３の一端４３ａに回転可能に接続される。
　具体的には、ガイド連結部材５３の他端５３ｂには挿通孔が穿設される。そして、ガイド連結部材５３の挿通孔と、上記した中間リンク４３の一端４３ａの挿通孔とに、回転可能に支持されたシャフト５４が挿通される。このとき、シャフト５４は、中間リンク４３の一端４３ａの挿通孔において、シャフト４５が挿通される側とは反対の側から、具体的にはＸ軸の正側から負側へ向けて挿通される。
　これにより、ガイド連結部材５３と中間リンク４３の一端４３ａとは、シャフト５４を介して回転可能に接続されることとなる。なお、中間リンク４３の一端４３ａに挿通されたシャフト４５とシャフト５４とは、同軸とされる。
　したがって、ガイド部５０においては、リンク機構４０の駆動側リンク４１が直動駆動部３０の駆動によって直線運動する際、駆動側リンク４１の直線運動に伴ってガイド連結部材５３とスライド部５２とが、ガイドレール部５１に沿って直線運動することとなる。
　これにより、駆動側リンク４１、および駆動側リンク４１に接続される中間リンク４３にあっては、第１の手首部１４の延伸方向に沿った、安定した直線運動とすることができる。このように、ガイド部５０は、駆動側リンク４１などを安定して直線運動させるガイドとして機能する。
　さらに、図３に示すように、リンク機構４０の駆動側リンク４１と、ガイド部５０のガイド連結部材５３とは、回転軸Ｊｅに対して垂直な方向から見た場合において、すなわちＺ軸方向視において、ケーブル２１と重ならないような形状に形成される。
　これにより、例えば第２の手首部１５を回転駆動する際に、ケーブル２１が駆動側リンク４１側に突出するように屈曲した場合であっても、屈曲したケーブル２１が駆動側リンク４１やガイド連結部材５３に干渉することはない。
　また、リンク機構４０の中間リンク４３は、回転軸Ｊｅに対して垂直な方向から見た場合において、すなわちＺ軸方向視において、ケーブル２１と重なるように配置される。
　したがって、例えば第２の手首部１５を回転駆動する際に、ケーブル２１が中間リンク４３側に突出するように屈曲した場合、屈曲の状態によってはケーブル２１が中間リンク４３に当接することとなる。これにより、ケーブル２１においては、中間リンク４３との当接によって、それ以上屈曲することはなく、よってケーブル２１の暴れを防止することができる。
　さらに、中間リンク４３は、ケーブル２１のＺ軸方向において上方に重なるように配置される。中間リンク４３を上記のように配置することで、Ｚ軸方向の上方からの衝撃などからケーブル２１を保護することができる。
　上記のように構成されたリンク機構４０は、直動駆動部３０の直線運動に応じて第２の手首部１５を回転駆動させる。以下、図４Ａ～４Ｃを参照しつつリンク機構４０の動作について説明する。
　図４Ｂおよび図４Ｃは、第１、第２の手首部１４，１５の接続部付近を模式的に示す、図４Ａと同様な模式側面図である。
　先ず図４Ａに示すような状態を、本明細書では「基準位置状態」という。具体的に、基準位置状態では、第２の手首部１５が第１の手首部１４に対して回転していない状態、詳しくは、第１の手首部１４の中空部分１４ｓと第２の手首部１５の中空部分１５ｓとが、第１の手首部１４の延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って連通した状態とされる。
　よって、中空部分１４ｓ，１５ｓに配設されるケーブル２１は、基準位置状態において延伸方向に沿って略直線状、換言すれば、屈曲していない状態とされる。また、基準位置状態において、直動駆動部３０のナット部３２は、例えばねじ軸３１の略中間に位置されるものとする。
　そして、基準位置状態にある第２の手首部１５を、回転軸Ｊｅを中心に図において反時計回りに回転させる場合、換言すれば、リンク機構４０が配置される側に向けて回転駆動させる場合、直動駆動部３０およびリンク機構４０を図４Ｂのように動作させる。なお、この明細書において「時計回り」、「反時計回り」なる表現を用いるが、これらは、図面上における「時計回り」、「反時計回り」を意味するものである。
　具体的には、モータＭｅの出力によって直動駆動部３０のナット部３２を、矢印Ｂで示すように、第１の手首部１４の基端１４ａ側へ直線運動させる。リンク機構４０は、直動駆動部３０の直線運動に応じてＹ軸の負方向へ移動させられる。
　このとき、リンク機構４０において、中間リンク４３は駆動側リンク４１に対して第２の接続位置４４ｂを中心に時計回りに回転させられるとともに、従動側リンク４２は中間リンク４３に対して第３の接続位置４４ｃを中心に反時計回りに回転させられる。
　これにより、従動側リンク４２に接続される第２の手首部１５は、矢印Ｃで示す如く、回転軸Ｊｅを中心として反時計回りに回転させられることとなる。なお、以下において、図４Ｂに示すような状態を「反時計回り位置状態」という。
　ケーブル２１は、反時計回り位置状態にある場合、リンク機構４０に対して離間する方向に突出するように屈曲される。しかしながら、上記したように、第１の手首部１４の中空部分１４ｓは、下面が開口されることから、屈曲したケーブル２１を中空部分１４ｓの開口から逃がすことができる。すなわち、屈曲したケーブル２１は、第１の手首部１４など周辺の部材と干渉することはない。
　他方、基準位置状態にある第２の手首部１５を、回転軸Ｊｅを中心に時計回りに回転させる場合、換言すれば、リンク機構４０が配置される側とは反対側に向けて回転駆動させる場合、直動駆動部３０およびリンク機構４０を図４Ｃのように動作させる。
　具体的には、モータＭｅの出力によって直動駆動部３０のナット部３２を、矢印Ｄで示すように、第１の手首部１４の先端１４ｂ側へ直線運動させる。リンク機構４０は、直動駆動部３０の直線運動に応じてＹ軸の正方向へ移動させられる。
　このとき、リンク機構４０において、中間リンク４３は駆動側リンク４１に対して第２の接続位置４４ｂを中心に時計回りに回転させられるとともに、従動側リンク４２も中間リンク４３に対して第３の接続位置４４ｃを中心に時計回りに回転させられる。
　これにより、第２の手首部１５は、矢印Ｅで示す如く、回転軸Ｊｅを中心として時計回りに回転させられることとなる。なお、以下において、図４Ｃに示すような状態を「時計回り位置状態」という。
　ケーブル２１は、時計回り位置状態にある場合、リンク機構４０が配置される方向（図４Ｃにおいて上側）に突出するように屈曲される。しかしながら、第１の手首部１４の中空部分１４ｓは、上面も開口されることから、屈曲したケーブル２１を中空部分１４ｓの開口から逃がすことができる。すなわち、屈曲したケーブル２１は、第１の手首部１４など周辺の部材と干渉することはない。
　また、ケーブル２１は、回転軸Ｊｅ方向から見た場合、第１の接続位置４４ａと第２の接続位置４４ｂとの間で、かつ第１の接続位置４４ａと第３の接続位置４４ｃとの間に位置されつつ屈曲される。これにより、第２の手首部１５を、回転軸Ｊｅを中心として時計回りに、確実に回転駆動させることができる。
　すなわち、駆動側リンク４１が、第１の接続位置４４ａから第１の手首部１４の先端１４ｂに向けて延びるような形状とされるため、第２、第３の接続位置４４ｂ，４４ｃはともに、第１の接続位置４４ａよりも第１の手首部１４の先端１４ｂに位置されることとなる。
　これにより、リンク機構４０においては、第１の接続位置４４ａと第２、第３の接続位置４４ｂ，４４ｃとの位置関係から、屈曲するケーブル２１の逃げを許容するスペースを確保することができる。したがって、屈曲したケーブル２１をそのスペースに逃がすことで、基準位置状態にある第２の手首部１５を、回転軸Ｊｅを中心として時計回りに、確実に回転駆動させることができる。
　また、上記したように、ケーブル２１が中間リンク４３側に突出するように屈曲した場合、屈曲の状態によってはケーブル２１が中間リンク４３に当接することがある。このとき、ケーブル２１は、中間リンク４３によってそれ以上の屈曲が抑制されることから、ケーブル２１の暴れを防止することができる。
　なお、上記では、屈曲したケーブル２１が中間リンク４３に直接当接することとなるが、これに限定されるものではない。すなわち、図４Ｃに想像線で示すように、中間リンク４３が、ケーブル２１と当接可能な回転体（ローラ）６０を備え、ケーブル２１は回転体６０に当接するようにしてもよい。
　すなわち、回転体６０は、中間リンク４３の適宜位置に複数個（例えば３個）回転可能に接続される。なお、回転体６０の個数は、例示であって限定されるものではなく、ケーブル２１の仕様などに応じて１個や２個、４個以上であってもよい。
　このように、中間リンク４３が回転体６０を備えることで、ケーブル２１と中間リンク４３とが直接当接するのを回避でき、よってケーブル２１および中間リンク４３を確実に保護するようにしてもよい。
　また、第２の手首部１５においては、反時計回り位置状態から基準位置状態へ戻す場合、または時計回り位置状態から基準位置状態へ戻す場合、ケーブル２１には復元力が生じることから、基準位置状態へ早期に戻ることができる。
　上述してきたように、本実施形態では、第１の手首部１４と、第２の手首部１５と、直動駆動部３０と、リンク機構４０とを備える。
　第１の手首部１４は、中空に形成される。第２の手首部１５は、中空に形成され、第１の手首部１４の先端１４ｂに、第１の手首部１４の延伸方向に対して垂直な回転軸Ｊｅを中心として回転可能に接続される。直動駆動部３０は、第１の手首部１４において回転軸Ｊｅから基端１４ａ側にオフセットされた位置に取り付けられ、延伸方向に沿って直線運動する。リンク機構４０は、回転軸Ｊｅ方向から見た場合において第１および第２の手首部１４，１５の外縁より外側に配置されるとともに、直動駆動部３０および第２の手首部１５に接続されて、直動駆動部３０の直線運動に応じて第２の手首部１５を回転駆動させる。
　したがって、本実施形態に係るロボット１によれば、リンク部材たる第１、第２の手首部１４，１５の中空部分１４ｓ，１５ｓのスペースを確保しつつ、小型化を図ることができる。
　なお、リンク機構４０の駆動側リンク４１、従動側リンク４２、中間リンク４３は、図４Ａ～４Ｃなどに示した形状に限定されるものではない。すなわち、リンク機構４０は、屈曲するケーブル２１を逃がしつつ、第２の手首部１５を回転駆動できれば、どのような形状であってもよい。
　図５Ａ～５Ｃは、ロボット１におけるリンク機構４０の変形例を示す、第１、第２の手首部１４，１５の接続部付近の模式側面図である。図５Ａ～５Ｃは、図４Ａ～４Ｃと同様な模式側面図であるが、駆動側リンク４１や従動側リンク４２等を直線で示すなど、極めて模式的に示した。
　図５Ａに示す例では、第１の実施形態のリンク機構４０に比して、第２の接続位置４４ｂがＹ軸の負側かつＺ軸の正側となるようにし、第３の接続位置４４ｃがＺ軸の正側となるように、駆動側リンク４１、従動側リンク４２、中間リンク４３の形状を変更した。
　このように、リンク機構４０の形状を変更した場合であっても、図５Ｂの反時計回り位置状態、および図５Ｃの時計回り位置状態に示すように、屈曲するケーブル２１を逃がしつつ、第２の手首部１５を回転駆動させることができる。なお、図５Ａ～５Ｃに示すリンク機構４０は、変形例の一つに過ぎず、第１、第２の手首部１４，１５やケーブル２１の仕様に応じてリンク機構４０の形状を変更してもよい。
　なお、上述した実施形態では、モータＭｅと第２の手首部１５とを接続する動力伝達機構２０が、リンク機構４０を備えるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えばモータＭａと旋回部１１、モータＭｂと下部アーム１２、モータＭｃと上部アーム１３、モータＭｄと第１の手首部１４、モータＭｆと第３の手首部１６とを接続する動力伝達機構に、上記したようなリンク機構４０を用いるようにしてもよい。
　また、リンク機構４０の中間リンク４３を直線形状となるように構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、屈曲するケーブル２１との干渉を回避するため、中間リンク４３を、例えばＸ軸方向視において略Ｌ字状であって、Ｚ軸の正方向に向けて突出するような形状としてもよい。
　また、ロボット１を６軸構成のロボットで説明したが、かかる構成に限定されるものではなく、６軸構成以外のロボット、例えば７軸や８軸構成のロボットを用いることも可能である。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１　ロボット
１０　ベース
１１　旋回部
１２　下部アーム
１３　上部アーム
１４　第１の手首部（第１のリンク部材）
１５　第２の手首部（第２のリンク部材）
１６　第３の手首部
２０　動力伝達機構
２１　ケーブル
３０　直動駆動部
３１　ねじ軸
３２　ナット部
４０　リンク機構
４１　駆動側リンク
４２　従動側リンク
４３　中間リンク
５０　ガイド部
５１　ガイドレール部
５２　スライド部
６０　回転体
Ｊａ～Ｊｆ　回転軸（関節軸）
Ｍａ～Ｍｆ　モータ（アクチュエータ）

Claims (5)

  1. 　中空に形成される第１のリンク部材と、
    　中空に形成され、前記第１のリンク部材の先端に、前記第１のリンク部材の延伸方向に対して垂直な回転軸を中心として回転可能に接続される第２のリンク部材と、
    　前記第１のリンク部材において前記回転軸から基端側にオフセットされた位置に取り付けられ、前記延伸方向に沿って直線運動する直動駆動部と、
    　前記回転軸方向から見た場合において前記第１および前記第２のリンク部材の外縁より外側に配置されるとともに、前記直動駆動部および前記第２のリンク部材に接続されて、前記直動駆動部の直線運動に応じて前記第２のリンク部材を回転駆動させるリンク機構と
    　を備えることを特徴とするロボット。
  2. 　前記第１のリンク部材の中空部分から前記第２のリンク部材の中空部分に亘って配設されるケーブル
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
  3. 　前記リンク機構は、
    　前記直動駆動部に第１の接続位置で接続される駆動側リンクと、
    　前記第２のリンク部材に接続される従動側リンクと、
    　一端が前記駆動側リンクに第２の接続位置で回転可能に接続される一方、他端が前記従動側リンクに第３の接続位置で回転可能に接続される中間リンクと
    　を備え、
    　前記第２の接続位置は、
    　前記第１の接続位置よりも前記第１のリンク部材の先端側に位置され、
    　前記ケーブルは、
    　前記直動駆動部が前記第１のリンク部材の先端側に駆動されて、前記第２のリンク部材を前記リンク機構が配置される側とは反対側に向けて回転駆動させた状態で前記回転軸方向から見た場合、前記第１の接続位置と前記第２の接続位置との間で、かつ前記第１の接続位置と前記第３の接続位置との間に位置されつつ屈曲されること
    　を特徴とする請求項２に記載のロボット。
  4. 　前記中間リンクは、
    　前記ケーブルと当接可能な回転体
    　を備えることを特徴とする請求項３に記載のロボット。
  5. 　前記第１のリンク部材は、対向配置される２枚の側壁部
    　を備え、
    　前記側壁部の一方に前記直動駆動部が取り付けられ、前記側壁部の他方に前記リンク機構を前記延伸方向にガイドするガイド部が取り付けられること
    　を特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のロボット。
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