WO2015001602A1 - ロボット、ロボットのアーム構造および駆動装置 - Google Patents
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Definitions
- the disclosed embodiment relates to a robot, a robot arm structure, and a driving device.
- a robot having an arm portion composed of a plurality of arms rotatably connected via joints is known.
- Some of such robots have a hollow arm structure in order to arrange a cable or the like in the arm portion, for example.
- a rotation shaft of the arm and wrist In such a hollow arm, a rotation shaft of the arm and wrist, a rotation transmission mechanism, and the like are arranged.
- a drive device having a motor as a drive source for rotating each arm or wrist is mounted on the joint or the like (see, for example, Patent Document 1).
- the drive device mounted in the “industrial robot” disclosed in Patent Document 1 drives one axis of an arm using a plurality of motors.
- the above-described hollow structure arm has a large space for arranging the rotation shafts and rotation transmission mechanisms for the cables, and so on. It is difficult to secure a hollow region for disposition.
- One embodiment of the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a robot, a robot arm structure, and a driving device that can be slimmed while securing a hollow region in an arm portion.
- the robot includes a driving body including a driving device that drives the driven body.
- the drive device connects the first motor and the second motor, the brake unit, the first motor, the second motor, and the brake unit to transmit power to the final output shaft of the drive device.
- the driving device is disposed along the inner wall of the casing of the driving body.
- FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the robot according to the embodiment.
- FIG. 2A is a perspective transparent view of the drive device.
- FIG. 2B is a schematic plan view of the driving device.
- FIG. 2C is a schematic view of the drive device as viewed from an arrow C.
- FIG. 3A is a plan transparent view of the second arm.
- FIG. 3B is a side transparent view of the second arm.
- FIG. 4A is a schematic perspective view of a drive device according to a first modification.
- FIG. 4B is a side transparent view of the second arm on which the drive device according to the first modification is mounted.
- FIG. 4C is a plan transparent view of the second arm on which the drive device according to the first modification is mounted.
- FIG. 4A is a schematic perspective view of a drive device according to a first modification.
- FIG. 4B is a side transparent view of the second arm on which the drive device according to the first modification is mounted.
- FIG. 4C
- FIG. 4D is a schematic cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4C.
- FIG. 4E is a schematic cross-sectional view of a second arm on which the drive device according to the second modification is mounted.
- FIG. 4F is a schematic cross-sectional view of an arm portion on which a drive device according to a third modification is mounted.
- FIG. 5A is a schematic perspective view of a drive device according to a fourth modification.
- FIG. 5B is a schematic cross-sectional view of a second arm on which the drive device according to the fourth modification is mounted.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the robot 1 according to the embodiment.
- FIG. 1 shows a three-dimensional orthogonal coordinate system including the Z axis with the vertical upward direction as the positive direction for easy understanding. Such an orthogonal coordinate system may be shown in other drawings used in the following description.
- the robot 1 is a single-arm multi-axis robot, and includes a base part 10, a turning part 11 that is pivotably connected to the base part 10, and an arm part 20.
- the arm unit 20 includes a plurality of arms that are rotatably connected via joints, a wrist unit, a tip movable unit, and the like.
- the arm part 20 includes a first joint part 21, a first arm 22, a second joint part 23, a second arm 24, a wrist part 25, a tip movable part 26, and a hollow part 27.
- the drive device 28 is provided.
- the first joint portion 21 and the second joint portion 23 are examples of joints.
- the base 10 is fixed to the floor surface or the like.
- the first arm 22 has a base end portion connected to the turning portion 11 via the first joint portion 21. Accordingly, the first arm 22 is supported at the base end portion thereof so as to be able to turn around the axis S and to be rotatable around the axis L (see arrows A1 and A2 in the figure).
- the base end portion of the second arm 24 is connected to the distal end portion of the first arm 22 via the second joint portion 23. Thereby, the 2nd arm 24 is supported by the base end part so that rotation around the axis
- the second arm 24 is provided so as to be rotatable around the axis R (see arrow A4 in the figure).
- the second arm 24 supports the base end portion of the wrist portion 25 so as to be rotatable around the axis B at the distal end portion thereof (see arrow A5 in the figure).
- the wrist portion 25 supports the tip movable portion 26 at the tip portion thereof so as to be rotatable around the axis T (see arrow A6 in the figure).
- the end effector such as a robot hand, a welding torch, or a laser cutting device is attached to the distal end movable portion 26.
- the hollow portion 27 is a hollow region provided inside the arm portion 20 for arranging a cable or the like.
- the drive device 28 is one of drive devices serving as a drive source for rotating each link.
- the drive device 28 mainly includes a first drive device 28-1 and a second drive device 28-2 disposed inside the second arm 24. I will give you an explanation.
- the first drive device 28-1 and the second drive device 28-2 rotate the wrist portion 25 or the tip movable portion 26.
- the second arm 24 in which the first driving device 28-1 or the second driving device 28-2 is disposed is used as a driving body, and the first driving device 28-1 or the second driving device 28-2 is used.
- the wrist part 25 or the tip movable part 26 driven by the above is used as a driven body.
- FIG. 2A is a perspective transparent view of the drive device 28.
- FIG. 2B is a schematic plan view of the driving device 28.
- FIG. 2C is a schematic view of the driving device 28 as viewed from the direction C.
- the driving device 28 includes a casing 28a having a rectangular parallelepiped shape (including a substantially rectangular parallelepiped shape, the same applies hereinafter).
- the drive device 28 has a final output shaft LO.
- driving components constituting the driving device 28 are accommodated in parallel.
- the drive device 28 includes a first motor M-1, a second motor M-2, a brake unit Br, an encoder unit En, and a power transmission unit Pc. Is provided.
- the first motor M-1 and the second motor M-2 are not only electric motors but may be other types of motors such as hydraulic motors.
- the first motor M-1 has an output shaft MO1.
- the second motor M-2 has an output shaft MO2.
- Each of the brake unit Br and the encoder unit En has a rotation shaft coaxially arranged with the final output shaft LO of the drive device 28 and is connected thereto.
- the connected brake part Br and encoder part En may be collectively referred to as “brake encoder part”.
- the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit that are separately provided are arranged side by side in parallel in the housing 28a as shown in FIG. 2B, for example.
- the drive device 28 can be configured to have a low profile, that is, a thin profile.
- first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit are separated from each other, they can be arranged according to the shape of the arrangement space, etc. For example, you may arrange
- the power transmission unit Pc connects the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit, and transmits power to the final output shaft LO of the drive device 28.
- the power transmission unit Pc includes a first pulley 28b, a second pulley 28c, a third pulley 28d, and a belt 28e.
- the first pulley 28b is connected to the output shaft MO1 of the first motor M-1.
- the second pulley 28c is connected to the output shaft MO2 of the second motor M-2.
- the third pulley 28 d is connected to the final output shaft LO of the drive device 28.
- the first pulley 28b, the second pulley 28c, and the third pulley 28d are connected by a belt 28e, for example, in the form shown in FIG. 2C.
- a belt 28e for example, in the form shown in FIG. 2C.
- the first motor M-1 and the second motor M-2 have the same rating and are each 50 W (watts)
- an output of 100 W can be obtained from the final output shaft LO of the drive device 28.
- a high output can be obtained while being thin and capable of being arranged according to the shape of the arrangement space.
- the first motor M-1 and the second motor are reduced by reducing the pulley ratio of the third pulley 28d with respect to the first pulley 28b and the second pulley 28c.
- the rotation of M-2 can be transmitted at an increased speed to the rotating shaft of the brake encoder unit.
- the brake capacity of the brake part Br can be reduced, that is, the brake part Br can be configured compactly. Further, for the encoder unit En, it is possible to obtain the rotation of the first motor M-1 and the second motor M-2 with high resolution.
- FIG. 3A is a plan transparent view of the second arm 24.
- FIG. 3B is a side transparent view of the second arm 24.
- the final output shaft LO thereof is the extending direction of the second arm 24 (X-axis direction in the drawing).
- the first drive device 28-1 is disposed on the outer upper side of the hollow portion 27 along the inner wall of the housing of the second arm 24.
- the second driving device 28-2 is disposed along the inner wall of the casing of the second arm 24, below the outer side of the hollow portion 27.
- each final output shaft LO is transmitted from a pulley 24a connected to the final output shaft LO to a belt 24b stretched around the pulley 24a. Via the axis B or the axis T.
- the drive device 28 is thin and thin, it can be disposed outside the hollow portion 27 along the inner wall of the housing of the second arm 24.
- the housing of the second arm 24 can be narrowed down while securing the hollow portion 27 (see arrow A7 in the figure). That is, it is possible to achieve slimming while ensuring a hollow region in the second arm 24.
- the shape of the casing 28a of the driving device 28 has been described as an example, but the shape of the casing 28a is not limited.
- the shape may have a curved surface corresponding to the shape of the inner wall of the housing of the arm unit 20.
- the shape of the inner wall of the casing of the second arm 24 is assumed to be a perfect circle in a cross-sectional view, but this is an example for convenience of description, and the inner wall of the casing of the second arm 24 The shape is not limited.
- FIG. 4A is a schematic perspective view of a drive device 28A according to a first modification.
- the drive device 28A has a shape of a divided body obtained by dividing a cylinder (including a substantially cylinder, the same applies hereinafter) in the axial direction, in other words, an arc shape (substantially arc shape) in a sectional view.
- a housing 28f formed in a shape having a curved surface which is the same hereinafter.
- the drive device 28A has a final output shaft LO at the center of the end surface orthogonal to the axial direction of the housing 28f.
- FIG. 4B is a side transparent view of the second arm 24 on which the driving device 28A is mounted.
- FIG. 4C is a transparent plan view of the second arm 24 on which the drive device 28A is mounted.
- 4D is a schematic cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4C.
- the Y-axis direction in the figure is defined as the “left-right direction” of the arm unit 20.
- the first driving device is denoted by reference numeral “28A-1”
- the second driving device is denoted by reference numeral “28A-2”.
- the first drive device 28A-1 and the second drive device 28A-2 for example, have their respective final output shafts LO extending in the extending direction of the second arm 24 (X-axis direction in the figure). And parallel to each other (including substantially parallel, hereinafter the same).
- the first drive device 28A-1 and the second drive device 28A-2 are arranged so as to face each other in the left-right direction of the second arm 24 with the hollow portion 27 interposed therebetween. .
- the outer curved surface of the housing 28f is in contact with the inner wall of the housing of the second arm 24. Further, the second arm 24 is disposed so as to be opposed in the left-right direction.
- the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit are arranged in a substantially arc shape along the inner wall of the case of the second arm 24. ing.
- Each final output shaft LO is connected to, for example, a transmission shaft 24c provided so as to be coaxially arranged with the final output shaft LO, and the power from the final output shaft LO is transferred to the axis B via the transmission shaft 24c. Alternatively, it is transmitted to the axis T.
- the drive device 28A can accommodate the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit arranged in a substantially arcuate shape, A housing 28f having a curved surface corresponding to the shape of the inner wall of the housing of the two arms 24 is provided. For this reason, the driving device 28 ⁇ / b> A can be disposed outside the hollow portion 27 along the inner wall of the housing of the second arm 24.
- the housing of the second arm 24 can be narrowed down while the hollow portion 27 is secured. That is, it is possible to achieve slimming while ensuring a hollow area in the arm.
- the driving device 28A is arranged so that the curved surface on the outer side of the housing 28f is in contact with the inner wall of the housing of the second arm 24 has been described.
- the arm 24 may not be in contact with the inner wall of the casing.
- FIG. 4E is a schematic cross-sectional view of the second arm 24 on which the driving device 28B according to the second modification is mounted.
- FIG. 4E corresponds to FIG. 4D.
- the first driving device is denoted by reference numeral “28B-1”
- the second driving device is denoted by reference numeral “28B-2”.
- the drive device 28B has a substantially cylindrical housing 28g.
- the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit are formed in an arc shape (including a substantially arc shape, the same applies hereinafter). It arrange
- the drive device 28B according to the second modified example is arranged in the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder portion in a substantially arc shape, and the first drive device 28B-1.
- FIG. 4F is a schematic cross-sectional view of the arm unit 20 on which the drive device 28C according to the third modification is mounted. 4F corresponds to FIG. 4E, and the housing of the driving device 28C is assumed to be cylindrical as in the case of FIG. 4E.
- the first driving device is denoted by reference numeral “28C-1”, and the second driving device is denoted by reference numeral “28C-2”.
- the drive device 28 ⁇ / b> C has a housing integrated with the housing of the second arm 24. That is, the housing of the second arm 24 also serves as the housing of the drive device 28C.
- the drive device 28C according to the third modification has a cylindrical housing, and the housing is integrated with the housing of the second arm 24. And weight reduction. That is, it is possible to achieve slimming while securing a hollow region of the second arm 24.
- the way of laying the belt 28e in the power transmission unit Pc is not limited to the example shown in FIG. 2C, and the relative relationship between the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder unit is not limited. What is necessary is just to correspond to a proper arrangement position.
- the final output shaft LO is provided with a high degree of freedom in the output position depending on the relative arrangement positions of the first motor M-1, the second motor M-2, and the brake encoder section, and how the belt 28e is bridged. be able to.
- An example thereof will be described as a fourth modification with reference to FIGS. 5A and 5B.
- FIG. 5A is a schematic perspective view of a drive device 28D according to a fourth modification.
- FIG. 5B is a schematic cross-sectional view of the second arm 24 on which the drive device 28D according to the fourth modification is mounted.
- FIG. 5A corresponds to FIG. 4A
- FIG. 5B corresponds to FIG. 4D
- the first driving device is denoted by reference numeral “28D-1”
- the second driving device is denoted by reference numeral “28D-2”.
- the drive device 28D has a housing 28h formed in a shape having a curved surface that is arcuate in a cross-sectional view, as in the case of FIG. 4A.
- the drive device 28D has a final output shaft LO near the end from the center of the end surface orthogonal to the axial direction of the housing 28h.
- the drive device 28D is arranged as shown in FIG. 5B, for example. That is, the second arm so that the final output shaft LO can be connected to the transmission shaft 24c arranged in the left-right direction so as to be parallel to the extending direction of the arm portion 20 (including substantially parallel, hereinafter the same). It arrange
- the drive device 28D According to the drive device 28D according to the fourth modified example, it is possible to obtain an advantage that the drive device 28D can be disposed without interfering with the other member 24d provided in the second arm 24, for example. . That is, while ensuring the hollow area of the 2nd arm 24, while being able to achieve slimming, high design freedom can be obtained.
- the robot according to the embodiment includes a plurality of arms that are rotatably connected via joints, or an arm unit that includes a drive device that rotates the wrist.
- the drive device includes a first motor and a second motor, a brake unit, a power transmission unit that couples the first motor, the second motor, and the brake unit, and transmits power to the final output shaft of the drive device. Is provided.
- the driving device is disposed along the inner wall of the housing of the driving body.
- the robot according to the embodiment it is possible to achieve slimming while securing a hollow region in the driving body.
- three drive devices may be provided according to this, and each may be arranged along the inner wall of the housing of the drive body.
- the second arm is mainly described as an example, but the arm constituting the arm portion is not limited. Therefore, the above-described embodiment may be applied to the first arm, for example.
- the first arm is a driving body and the second arm is a driven body.
- the turning unit is a driving body, and the first arm is a driven body.
- a multi-axis robot having six axes per arm is illustrated, but the number of axes is not limited.
- a 7-axis multi-axis robot may be used.
- a single-arm robot is illustrated, but the present invention is not limited to this.
- a double-arm robot or a multi-arm robot including three or more arms may be used. Good.
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Abstract
アーム内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることを課題とする。かかる課題を解決するために、実施形態の一態様に係るロボット(1)は、被駆動体(25,26)を駆動する駆動装置(28)を備えた駆動体(24)を有する。駆動装置(28)は、第1のモータ(M-1)および第2のモータ(M-2)と、ブレーキ部(Br)と、これら第1のモータ(M-1)、第2のモータ(M-2)およびブレーキ部(Br)を連結して駆動装置(28)の最終出力軸へ動力伝達する動力伝達部(Pc)とを備える。また、駆動装置(28)は、駆動体(24)の筐体の内壁に沿って配設される。
Description
開示の実施形態は、ロボット、ロボットのアーム構造および駆動装置に関する。
従来、関節を介して回転可能に連結された複数のアームからなるアーム部を有するロボットが知られている。かかるロボットには、たとえばアーム部内にケーブルなどを配設するために、アームを中空構造としたものがある。
かかる中空構造のアーム内には、アームや手首部の回転軸や回転伝達機構などが配設される。また、関節等には、各アームや手首部を回転させる駆動源となるモータを有する駆動装置が搭載される(たとえば、特許文献1参照)。
なお、特許文献1に開示の「産業用ロボット」に搭載される駆動装置は、アームの1軸を複数のモータを用いて駆動するものである。
しかしながら、上述した従来技術には、アーム内の中空領域を確保しつつ、ロボットのスリム化を図るうえで更なる改善の余地がある。
具体的には、多軸を有する多軸ロボットが普及してきた昨今、上述の中空構造のアーム内は、かかる多軸分の回転軸や回転伝達機構の配設スペースが嵩むことによって、ケーブルなどを配設するための中空領域を確保しにくくなっている。
また、多軸分の駆動源を要することから、駆動装置の配設スペースも嵩みがちであった。このため、アーム部、ひいては、ロボット全体の肥大化を招いていた。このようなロボットの肥大化は、ロボットの動作時における他機器等への干渉を招きやすくなるため、好ましくない。
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、アーム部内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができるロボット、ロボットのアーム構造および駆動装置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、被駆動体を駆動する駆動装置を備えた駆動体を有する。前記駆動装置は、第1のモータおよび第2のモータと、ブレーキ部と、前記第1のモータ、前記第2のモータおよび前記ブレーキ部を連結して当該駆動装置の最終出力軸へ動力伝達する動力伝達部とを備える。また、駆動装置は、前記駆動体の筐体の内壁に沿って配設される。
実施形態の一態様によれば、駆動体内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができる。
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボット、ロボットのアーム構造および駆動装置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、実施形態に係るロボット1の構成を示す斜視模式図である。なお、図1には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするZ軸を含む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、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
また、以下では、説明の便宜上、ロボット1の旋回位置が図1に示す状態にあるものとして、ロボット1における各部位の位置関係を説明する。
図1に示すように、ロボット1は、単腕型の多軸ロボットであり、基台部10と、基台部10に旋回可能に連結される旋回部11と、アーム部20とを備える。アーム部20は、関節を介して回転可能に連結される複数のアームや、手首部、あるいは先端可動部等を有している。
具体的には、アーム部20は、第1関節部21と、第1アーム22と、第2関節部23と、第2アーム24、手首部25と、先端可動部26と、中空部27と、駆動装置28とを備える。第1関節部21および第2関節部23は関節の一例である。
基台部10は、床面などに固定される。第1アーム22は、基端部が、旋回部11と、第1関節部21を介して連結される。これにより、第1アーム22は、その基端部において、軸Sまわりに旋回可能に、かつ、軸Lまわりに回転可能に支持される(図中の矢印A1および矢印A2参照)。
第2アーム24は、基端部が、第1アーム22の先端部と、第2関節部23を介して連結される。これにより、第2アーム24は、その基端部において、軸Uまわりに回転可能に支持される(図中の矢印A3参照)。また、第2アーム24は、軸Rまわりに回転可能に設けられる(図中の矢印A4参照)。
また、第2アーム24は、その先端部において、手首部25の基端部を軸Bまわりに回転可能に支持する(図中の矢印A5参照)。
また、手首部25は、その先端部において、先端可動部26を軸Tまわりに回転可能に支持する(図中の矢印A6参照)。そして、図1には図示していないが、先端可動部26には、ロボットハンドや溶接トーチ、あるいはレーザカット装置など、用途に合わせたエンドエフェクタが取り付けられる。
中空部27は、ケーブル等を配設するためにアーム部20の内部に設けられた中空領域である。駆動装置28は、各リンクを回転させる駆動源となる駆動装置の1つである。
以下では、同種であり、かつ、複数個である構成要素については、符号に「-番号」の形式の付番を付してそれぞれを識別するが、これら構成要素を総称する場合には、かかる「-番号」の付番を用いずに符号のみを用いる場合がある。
なお、本実施形態では、駆動装置28については、図1に示すように、第2アーム24の内部に配設される第1駆動装置28-1および第2駆動装置28-2を主たる例に挙げて説明することとする。また、第1駆動装置28-1および第2駆動装置28-2は、手首部25あるいは先端可動部26を回転させるものとする。
また、ここで、第1駆動装置28-1あるいは第2駆動装置28-2を内部に配設する第2アーム24を駆動体とし、第1駆動装置28-1あるいは第2駆動装置28-2で駆動される手首部25あるいは先端可動部26を被駆動体とする。
次に、駆動装置28の構成の一例について説明する。図2Aは、駆動装置28の斜視透過図である。図2Bは、駆動装置28の平面模式図である。図2Cは、駆動装置28の矢視C模式図である。
図2Aに示すように、駆動装置28は、直方体状(略直方体状も含む、以下同じ)の筐体28aを備える。また、駆動装置28は、最終出力軸LOを有する。筐体28aには、駆動装置28を構成する駆動部品が、たとえば、並設して収容される。
具体的には、図2Bに示すように、駆動装置28は、第1のモータM-1と、第2のモータM-2と、ブレーキ部Brと、エンコーダ部Enと、動力伝達部Pcとを備える。第1のモータM-1と、第2のモータM-2は、電動モータだけでなく、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。
第1のモータM-1は、出力軸MO1を有する。第2のモータM-2は、出力軸MO2を有する。ブレーキ部Brおよびエンコーダ部Enはそれぞれ、回転軸が駆動装置28の最終出力軸LOに同軸配置され、連結される。なお、以下では、かかる連結されたブレーキ部Brおよびエンコーダ部Enをまとめて「ブレーキエンコーダ部」と記載する場合がある。
このように、分離して設けられた第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部を、たとえば、図2Bに示すように、横並びに並設させて筐体28aに収容することで、駆動装置28を低背に、すなわち薄型に構成することができる。
また、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部は分離しているので、横並びに限らず、配設スペースの形状等に応じて配置させることが可能である。たとえば、駆動装置28が配設される空間の内壁に沿わせて、これらを配置させてもよい。また、筐体28aの形状も、これに応じたものとすればよい。かかる駆動装置28の配設の具体例については、図3A以降を用いて後述する。
動力伝達部Pcは、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部を連結して、駆動装置28の最終出力軸LOへ動力伝達する。具体的には、図2Cに示すように、動力伝達部Pcは、第1のプーリ28bと、第2のプーリ28cと、第3のプーリ28dと、ベルト28eとを備える。
第1のプーリ28bは、第1のモータM-1の出力軸MO1に連結される。第2のプーリ28cは、第2のモータM-2の出力軸MO2に連結される。第3のプーリ28dは、駆動装置28の最終出力軸LOに連結される。
そして、これら第1のプーリ28b、第2のプーリ28c、第3のプーリ28dは、たとえば、図2Cに示すような形態で、ベルト28eによって連結される。これにより、第1のモータM-1および第2のモータM-2の動力を、駆動装置28の最終出力軸LOへ伝達し、かかる最終出力軸LOから出力させることができる。
たとえば、第1のモータM-1および第2のモータM-2が同一定格で、それぞれ50W(ワット)である場合、駆動装置28の最終出力軸LOからは100Wの出力を得ることができる。すなわち、薄型で、かつ、配置スペースの形状等に応じた配置が可能でありつつ、高い出力もまた得ることができる。
また、図2Cに示すように、第1のプーリ28bおよび第2のプーリ28cに対して、第3のプーリ28dのプーリ比を小さくすることによって、第1のモータM-1および第2のモータM-2の回転をブレーキエンコーダ部の回転軸に増速させて伝達することができる。
したがって、ブレーキ部Brのブレーキ容量を小さく、すなわち、ブレーキ部Brをコンパクトに構成することができる。また、エンコーダ部Enについては、第1のモータM-1および第2のモータM-2の回転を高分解能に得ることが可能となる。
つづいて、駆動装置28の配設例について、図3Aおよび図3Bを用いて説明する。図3Aは、第2アーム24の平面透過図である。また、図3Bは、第2アーム24の側面透過図である。
図3Aに示すように、たとえば、第1駆動装置28-1および第2駆動装置28-2は、そのそれぞれの最終出力軸LOが、第2アーム24の延伸方向(図中のX軸方向)と直交(略直交も含む、以下同じ)するように配設することができる。
かかる場合、図3Bに示すように、たとえば第1駆動装置28-1は、中空部27の外側上方に、第2アーム24の筐体の内壁に沿わせて配設される。また、たとえば第2駆動装置28-2は、中空部27の外側下方に、第2アーム24の筐体の内壁に沿わせて配設される。
そして、それぞれの最終出力軸LOから出力される動力は、図3Aおよび図3Bに示すように、たとえば、最終出力軸LOに連結されたプーリ24aから、かかるプーリ24aに張架されたベルト24bを介して、軸Bあるいは軸Tへ伝達される。
なお、かかる最終出力軸LOからプーリ24aおよびベルト24bを介して動力を伝達する手法はあくまで一例であるので、他の手法により動力を伝達することとしてもよい。
このように、駆動装置28は低背な薄型であるので、中空部27の外側に、第2アーム24の筐体の内壁に沿わせて配設することができる。
したがって、たとえば、図3Bに示すように、中空部27を確保しつつも、第2アーム24の筐体を絞り込んだ形状にすることが可能となる(図中の矢印A7参照)。すなわち、第2アーム24内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができる。
ところで、これまでは、駆動装置28の筐体28aが直方体状である場合を例に挙げてきたが、筐体28aの形状を限定するものではない。たとえば、アーム部20の筐体の内壁の形状に応じた曲面を有するような形状であってもよい。
かかる場合の具体例を第1~第3の変形例として、図4A~図4Fを用いて説明する。なお、以下の説明では、第2アーム24の筐体の内壁の形状が断面視で真円であるものとするが、説明の便宜のための一例であり、第2アーム24の筐体の内壁の形状を限定するものではない。
(第1の変形例)
図4Aは、第1の変形例に係る駆動装置28Aの斜視模式図である。図4Aに示すように、駆動装置28Aは、円筒(略円筒も含む、以下同じ)を軸方向に縦割りして分割した分割体の形状に、言い換えれば、断面視で円弧状(略円弧状も含む、以下同じ)となる曲面を有する形状に形成された筐体28fを有する。
図4Aは、第1の変形例に係る駆動装置28Aの斜視模式図である。図4Aに示すように、駆動装置28Aは、円筒(略円筒も含む、以下同じ)を軸方向に縦割りして分割した分割体の形状に、言い換えれば、断面視で円弧状(略円弧状も含む、以下同じ)となる曲面を有する形状に形成された筐体28fを有する。
また、駆動装置28Aは、筐体28fの軸方向に直交する端面の中央部に最終出力軸LOを有する。
かかる駆動装置28Aの配設例について、図4B~図4Dを用いて説明する。図4Bは、駆動装置28Aを搭載する第2アーム24の側面透過図である。また、図4Cは、駆動装置28Aを搭載する第2アーム24の平面透過図である。また、図4Dは、図4Cに示すA-A線略断面図である。
なお、以下では、図中のY軸方向を、アーム部20の「左右方向」と規定する。また、この第1の変形例では、第1駆動装置には符号「28A-1」を、第2駆動装置には符号「28A-2」を、それぞれ付すこととする。
図4Bに示すように、第1駆動装置28A-1および第2駆動装置28A-2は、たとえば、そのそれぞれの最終出力軸LOが、第2アーム24の延伸方向(図中のX軸方向)と平行(略平行も含む、以下同じ)となるように配設することができる。
かかる場合、図4Cに示すように、たとえば第1駆動装置28A-1および第2駆動装置28A-2は、中空部27を挟んで第2アーム24の左右方向で対向するように配設される。
具体的には、図4Dに示すように、第1駆動装置28A-1および第2駆動装置28A-2は、たとえば筐体28fの外側の曲面が第2アーム24の筐体の内壁に接するように、第2アーム24の左右方向で対向配置される。
また、筐体28fそれぞれの内部では、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部が、第2アーム24の筐体の内壁に沿わせて略円弧状に配置されている。
そして、それぞれの最終出力軸LOは、たとえば、最終出力軸LOと同軸配置するように設けられた伝達シャフト24cに連結され、かかる伝達シャフト24cを介して、最終出力軸LOからの動力が軸Bあるいは軸Tへ伝達される。
このように、第1の変形例に係る駆動装置28Aは、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部を略円弧状に配置して収容可能であるとともに、第2アーム24の筐体の内壁の形状に応じた曲面を有する筐体28fを備える。このため、駆動装置28Aは、中空部27の外側に、第2アーム24の筐体の内壁に沿わせて配設することができる。
したがって、たとえば、既に図3Bに示したように、中空部27を確保しつつ、第2アーム24の筐体を絞り込んだ形状にすることができる。すなわち、アーム内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができる。
なお、ここでは、筐体28fの外側の曲面が第2アーム24の筐体の内壁に接するように駆動装置28Aを配置する例を挙げたが、中空部27を確保可能であれば、第2アーム24の筐体の内壁に接していなくてもよい。
(第2の変形例)
つづいて、第2の変形例に係る駆動装置28Bについて説明する。図4Eは、第2の変形例に係る駆動装置28Bを搭載する第2アーム24の略断面図である。なお、図4Eは、図4Dに対応している。また、この第2の変形例では、第1駆動装置には符号「28B-1」を、第2駆動装置には符号「28B-2」を、それぞれ付す。
つづいて、第2の変形例に係る駆動装置28Bについて説明する。図4Eは、第2の変形例に係る駆動装置28Bを搭載する第2アーム24の略断面図である。なお、図4Eは、図4Dに対応している。また、この第2の変形例では、第1駆動装置には符号「28B-1」を、第2駆動装置には符号「28B-2」を、それぞれ付す。
図4Eに示すように、駆動装置28Bは、略円筒形状の筐体28gを有する。第1駆動装置28B-1および第2駆動装置28B-2は、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部を円弧状(略円弧状も含む、以下同じ)に配置しつつ、かかる筐体28gにまとめて収容される。
このように、第2の変形例に係る駆動装置28Bは、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部略円弧状に配置しつつ、第1駆動装置28B-1および第2駆動装置28B-2をまとめて収容可能な円筒形状(略円筒形状も含む、以下同じ)の筐体28gを備える。
したがって、やはり中空部27を確保しつつ、第2アーム24の筐体を絞り込んだ形状にすることができる。すなわち、アーム内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができる。
(第3の変形例)
つづいて、第3の変形例に係る駆動装置28Cについて説明する。図4Fは、第3の変形例に係る駆動装置28Cを搭載するアーム部20の略断面図である。なお、図4Fは図4Eに対応しており、駆動装置28Cの筐体は、図4Eの場合と同様に円筒形状であるものとする。
つづいて、第3の変形例に係る駆動装置28Cについて説明する。図4Fは、第3の変形例に係る駆動装置28Cを搭載するアーム部20の略断面図である。なお、図4Fは図4Eに対応しており、駆動装置28Cの筐体は、図4Eの場合と同様に円筒形状であるものとする。
また、この第3の変形例では、第1駆動装置には符号「28C-1」を、第2駆動装置には符号「28C-2」を、それぞれ付す。
図4Fに示すように、駆動装置28Cは、筐体が第2アーム24の筐体と一体化されている。すなわち、第2アーム24の筐体は、駆動装置28Cの筐体を兼ねている。
このように、第3の変形例に係る駆動装置28Cは、円筒形状の筐体を有し、かかる筐体が第2アーム24の筐体と一体化されているので、第2アーム24を薄肉化および軽量化することができる。すなわち、第2アーム24の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができる。
ところで、これまでは、第1のモータM-1と第2のモータM-2との間にブレーキエンコーダ部を配置する例を示したが、これに限られるものではなく、たとえば、ブレーキエンコーダ部を端に配置してもよい。
また、動力伝達部Pcにおけるベルト28eの架け渡し方も、図2Cに示した例に限られるものではなく、第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部の相対的な配置位置に応じたものであればよい。
すなわち、最終出力軸LOは、上記第1のモータM-1、第2のモータM-2およびブレーキエンコーダ部の相対的な配置位置やベルト28eの架け渡し方によって、出力位置を自由度高く設けることができる。その一例を第4の変形例として、図5Aおよび図5Bを用いて説明する。
(第4の変形例)
図5Aは、第4の変形例に係る駆動装置28Dの斜視模式図である。また、図5Bは、第4の変形例に係る駆動装置28Dを搭載する第2アーム24の略断面図である。
図5Aは、第4の変形例に係る駆動装置28Dの斜視模式図である。また、図5Bは、第4の変形例に係る駆動装置28Dを搭載する第2アーム24の略断面図である。
なお、図5Aは図4Aに、図5Bは図4Dに、それぞれ対応している。また、この第4の変形例では、第1駆動装置には符号「28D-1」を、第2駆動装置には符号「28D-2」を、それぞれ付す。
図5Aに示すように、駆動装置28Dは、図4Aの場合と同様に、断面視で円弧状となる曲面を有する形状に形成された筐体28hを有する。また、駆動装置28Dは、筐体28hの軸方向に直交する端面の中央部から端寄りに最終出力軸LOを有する。
かかる駆動装置28Dは、たとえば図5Bに示すように配設される。すなわち、アーム部20の延伸方向に平行(略平行も含む、以下同じ)となるように左右方向に配置された伝達シャフト24cに対し、最終出力軸LOが連結可能となるように、第2アーム24の筐体の内壁に沿わせて配設される。
このような第4の変形例に係る駆動装置28Dによれば、たとえば、第2アーム24の内部に設けられる他の部材24dに干渉することなく配設することができるといったメリットを得ることができる。すなわち、第2アーム24の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができるとともに、高い設計自由度を得ることができる。
上述してきたように、実施形態に係るロボットは、関節を介して回転可能に連結される複数のアーム、あるいは手首部を回転させる駆動装置を含むアーム部を備える。駆動装置は、第1のモータおよび第2のモータと、ブレーキ部と、これら第1のモータ、第2のモータおよびブレーキ部を連結して駆動装置の最終出力軸へ動力伝達する動力伝達部とを備える。また、駆動装置は、駆動体の筐体の内壁に沿って配設される。
したがって、実施形態に係るロボットによれば、駆動体内の中空領域を確保しつつ、スリム化を図ることができる。
なお、上述した実施形態では、第1駆動装置および第2駆動装置の2つの駆動装置を備え、2軸分の最終出力軸を得る場合を例示したが、最終出力軸の軸数を限定するものではない。
たとえば、最終出力軸を3軸分得るのであれば、これに応じて3つの駆動装置を備えることとし、それぞれを駆動体の筐体の内壁に沿わせて配設する構成とすればよい。
また、上述した実施形態では、ブレーキ部とエンコーダ部とが同軸配置される場合を例示したが、同軸配置されなくともよい。
また、上述した実施形態では、主に第2アームを例に挙げて説明を行ったが、アーム部を構成するアームを限定するものではない。したがって、上述の実施形態が、たとえば第1アームに適用されてもよい。この場合は、第1アームが駆動体であり、第2アームが被駆動体になる。また、旋回部に適用されてもよい。この場合は、旋回部が駆動体であり、第1アームが被駆動体になる。
また、上述した実施形態では、1つのアーム部につき、第1アームおよび第2アームの2つのアームを備える場合を例示したが、アーム数を限定するものではない。
また、上述した実施形態では、1つのアーム部につき6軸を有する多軸ロボットを例示したが、軸数を限定するものではない。例えば、7軸の多軸ロボットでもよい。
また、上述した実施形態では、単腕ロボットを例示したが、これに限られるものではなく、たとえば、双腕ロボットであってもよいし、3つ以上の腕を備える多腕ロボットであってもよい。
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 基台部
11 旋回部
20 アーム部
21 第1関節部
22 第1アーム
23 第2関節部
24 第2アーム
24a プーリ
24b ベルト
24c 伝達シャフト
24d 他の部材
25 手首部
26 先端可動部
27 中空部
28、28A~28D 駆動装置
28a 筐体
28b 第1のプーリ
28c 第2のプーリ
28d 第3のプーリ
28e ベルト
28f~28h 筐体
A1~A7 矢印
B 軸
Br ブレーキ部
En エンコーダ部
L 軸
LO 最終出力軸
M-1 第1のモータ
M-2 第2のモータ
MO1,MO2 出力軸
Pc 動力伝達部
R 軸
S 軸
T 軸
U 軸
10 基台部
11 旋回部
20 アーム部
21 第1関節部
22 第1アーム
23 第2関節部
24 第2アーム
24a プーリ
24b ベルト
24c 伝達シャフト
24d 他の部材
25 手首部
26 先端可動部
27 中空部
28、28A~28D 駆動装置
28a 筐体
28b 第1のプーリ
28c 第2のプーリ
28d 第3のプーリ
28e ベルト
28f~28h 筐体
A1~A7 矢印
B 軸
Br ブレーキ部
En エンコーダ部
L 軸
LO 最終出力軸
M-1 第1のモータ
M-2 第2のモータ
MO1,MO2 出力軸
Pc 動力伝達部
R 軸
S 軸
T 軸
U 軸
Claims (13)
- 被駆動体を駆動する駆動装置を備えた駆動体を有し、
前記駆動装置は、
第1のモータおよび第2のモータと、
ブレーキ部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータおよび前記ブレーキ部を連結して当該駆動装置の最終出力軸へ動力伝達する動力伝達部と
を備え、
前記駆動体の筐体に配設されること
を特徴とするロボット。 - 前記駆動装置は、
前記駆動体の筐体の内壁に沿って配設されること
を特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記駆動装置は、
前記ブレーキ部に同軸配置されるエンコーダ部を有すること
を特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記第1のモータおよび前記第2のモータは、
同一定格であること
を特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記動力伝達部は、
プーリおよびベルトの組み合わせにより構成されること
を特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記動力伝達部は、
前記第1のモータおよび前記第2のモータの回転を、前記ブレーキ部の軸に増速して伝達すること
を特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のロボット。 - 前記駆動装置は、
前記第1のモータ、前記第2のモータおよび前記ブレーキ部を並設して収容する直方体状の筐体
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記駆動装置は、
前記第1のモータ、前記第2のモータおよび前記ブレーキ部を円弧状に配置して収容する円弧状の筐体
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記駆動体の筐体と、前記駆動装置の筐体とが一体であること
を特徴とする請求項7または8に記載のロボット。 - 前記駆動装置は、
当該駆動装置の最終出力軸の向きが、前記駆動体の延伸方向と直交するように配設されること
を特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記駆動装置は、
当該駆動装置の最終出力軸の向きが、前記駆動体の延伸方向と平行となるように配設されること
を特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 被駆動体を駆動する駆動装置を備えた駆動体を有し、
前記駆動装置は、
第1のモータおよび第2のモータと、
ブレーキ部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータおよび前記ブレーキ部を連結して当該駆動装置の最終出力軸へ動力伝達する動力伝達部と
を備え、
前記駆動体の筐体の内壁に沿って配設されること
を特徴とするロボットのアーム構造。 - 第1のモータおよび第2のモータと、
ブレーキ部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータおよび前記ブレーキ部を連結して最終出力軸へ動力伝達する動力伝達部と
を備えることを特徴とする駆動装置。
Priority Applications (2)
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-
2013
- 2013-07-01 JP JP2015524922A patent/JPWO2015001602A1/ja active Pending
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