(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、歯車の寿命や精度の低下を防止できるロボットを提供することをその主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の側面によると、支持部と、第1歯車を有する回転軸を含み、前記支持部に支持されたモータと、前記第1歯車に各々が噛み合う少なくとも1つの第2歯車と、前記支持部および前記モータの間に介在する弾性力生成部と、を備え、前記弾性力生成部は、前記モータに対し、前記回転軸が
重力方向の成分を有して突出している方向とは反対方向に向かう弾性力を与え
ており、釣り合い位置よりも前記突出している方向側の位置において、前記モータは、前記支持部に対し固定されており、前記釣り合い位置とは、前記弾性力生成部を介して前記支持部に前記モータを載置した場合に、前記回転軸が突出している方向において、前記モータに働く重力と前記モータに働く前記弾性力生成部の弾性力とが釣り合う位置である、ロボットが提供される。
【0008】
好ましくは、前記回転軸の突出している方向に直交する前記回転軸の径方向への前記モータの移動を規制する規制部を更に備える。
【0009】
好ましくは、前記モータは、前記回転軸が突出している本体部を含み、前記規制部は、前記本体部に対し前記径方向側に位置している。
【0010】
好ましくは、前記規制部は、前記支持部に対し着脱可能に固定されている。
【0011】
好ましくは、前記規制部は、前記本体部の一部を囲む筒状である。
【0012】
好ましくは、前記回転軸は、前記第1歯車よりも前記回転軸の先端側に位置している突起部を含み、前記規制部は、前記突起部に対し前記径方向側に位置している。
【0013】
好ましくは、前記規制部は、凹部の側面によって構成されている。
【0014】
好ましくは、前記弾性力生成部は、弾性部材を含み、当該弾性部材は、バネあるいはゴムである。
【0015】
好ましくは、前記少なくとも1つの第2歯車の個数は、複数であり、前記複数の第2歯車は、前記回転軸が突出している方向視において、前記第1歯車の周囲に配置されている。
【0016】
好ましくは、前記第1歯車は、太陽歯車であり、前記第2歯車は、遊星歯車である。
【0017】
好ましくは、前記モータを収容するハウジングと、前記第2歯車に連結された減速機と、を備え、前記ハウジングは、前記減速機からの出力によって回動する。
【0018】
このような構成によると、歯車の寿命や精度の低下を防止できる。
【0019】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【0022】
<第1実施形態>
図2〜
図9を用いて、本発明の第1実施形態について説明する。
【0023】
図2は、本発明の第1実施形態にかかるロボットの正面図である。
【0024】
同図に示すように、ロボットA1は、台座1と、ハウジング21と、支持部22と、モータ3と、複数の第2歯車5(
図2には一つのみ示している)と、減速機6と、弾性力生成部7と、規制部8と、を備える。
図2では、理解の便宜上、台座1、ハウジング21、支持部22および規制部8は断面を示している。また、
図2では、減速機6等の中央部分を省略して、回転軸33(後述)を示している。
図3は、
図2のIII−III線に沿う断面図(台座1を省略)である。
図4は、
図2のIV−IV線に沿う部分平面図(モータ3を省略)である。
図5は、
図2のV−V線に沿う部分断面図(モータ3の内部機構を省略)である。
【0025】
ロボットA1は、たとえば、産業ロボットであり、このような産業ロボットの一例としては、溶接用のロボットや基板を搬送するためのロボットが挙げられる。本実施形態においては、ロボットA1は床面881に固定して用いられる。本実施形態とは異なり、ロボットA1が床面881に固定して用いられることには限定されず、たとえば、ロボットA1が床面881上を自在に移動するものであってもよい。なお、
図2では下向きの方向が、重力方向に一致する。
【0026】
図2に示すように、台座1は床面881に固定されている。台座1には穴11が形成されている。穴11は、
図2の下方に凹む形状である。
【0027】
図2では、ハウジング21の一部のみを示しているが、ハウジング21はモータ3を収容している。本実施形態においてハウジング21は、ロボットA1のボディを構成している。ハウジング21は
図2の上下軸方向周りに旋回する。
【0028】
支持部22はモータ3を支持している。支持部22はハウジング21に固定されている。本実施形態においては、支持部22は、ハウジング21に対し固定部材812によって固定されている。固定部材812はたとえばピンやボルトである。固定部材の一例がピンやボルトであることは、以下で述べる場合も同様である。支持部22には孔221が形成されている。孔221は、
図2の上下方向に支持部22を貫通している。本実施形態においては、支持部22には穴224(
図2の右上の拡大図参照)が形成されている。
【0029】
モータ3は、外部から入力された電力によって回転運動を生成する。モータ3は支持部22に支持されている。モータ3は支持部22に固定されている。たとえば、モータ3は、固定部材814(
図5では4つ示している)によって支持部22に固定されている。
【0030】
モータ3は、本体部31と、回転軸33と、を含む。モータ3の重量はどのようなものであってもよいが、本実施形態では、10Kg程度であり非常に重い。
【0031】
本体部31は、外部から入力された電力によって回転運動を生成する。本体部31は、ロータ(図示略)およびロータを囲むハウジング等を有する。
図5に示すように、本体部31は、フランジ311を有しており、フランジ311が、固定部材814によって支持部22に固定されている。
図5に示すように、本実施形態では、フランジ311は矩形状である。
【0032】
回転軸33は、本体部31によって回転させられる。回転軸33は本体部31から突出している。回転軸33は、本体部31に直接固定されており、具体的には、本体部31におけるロータ(図示略)に固定されている。本実施形態においては、回転軸33の突出している方向Z1は、重力方向の成分を有する。すなわち、回転軸33の突出している方向Z1は、
図2にて下向きの方向の成分を有している。より具体的には、本実施形態では、回転軸33の突出している方向Z1は、重力方向に一致している。すなわち、回転軸33の突出している方向Z1は、下向きの方向に一致している。回転軸33の突出している方向Z1が、重力方向の成分を有する場合、本実施形態とは異なり、回転軸33が重力方向に対し傾いていてもよい。すなわち、回転軸33の突出している方向Z1と、重力方向(
図2の下向きの方向)とのなす角度が、0度より大きく90度未満であってもよい。また、本実施形態とは異なり、回転軸33の突出している方向Z1が重力方向の成分を有していなくてもよい。たとえば、回転軸33の突出している方向Z1が水平方向に一致していてもよい。
【0033】
図2に示すように、回転軸33は、軸本体331および第1歯車333を有する。
【0034】
軸本体331は柱状を呈する。軸本体331は本体部31に直接固定されている。本実施形態においては、第1歯車333は、回転軸33における先端に位置している。具体的には、第1歯車333は軸本体331につながっている。軸本体331の回転に伴って、回転軸33の軸線周りに第1歯車333も回転する。
【0035】
図2、
図3に示す複数の第2歯車5は各々、第1歯車333に噛み合っている。複数の第2歯車5はいずれも、台座1における穴11に配置されている。本実施形態においては、複数の第2歯車5は各々、平歯車である。
図3は、第1歯車333および第2歯車5が回転している状態を示している。
図3に示すように、本実施形態においては、複数の第2歯車5は回転軸33が突出している方向Z1視(
図2の下から見た場合)において、第1歯車333の周囲に配置されている。具体的には、第2歯車5は遊星歯車であり、第1歯車333は太陽歯車である。
【0036】
本実施形態とは異なり、ロボットA1が第2歯車5を複数備えている必要はなく、第1歯車333に噛み合っている第2歯車5が一つのみであってもよい。また、本実施形態とは異なり、第1歯車333が太陽歯車でなくてもよく、第2歯車5が遊星歯車でなくてもよい。
【0037】
減速機6は複数の第2歯車5に連結されている。減速機6は、第2歯車5の回転速度を減少させて出力する。本実施形態では、減速機6は台座1に固定されている。具体的には減速機6は固定部材815によって台座1に固定されている。減速機6は、固定部材813によって支持部22に固定されている。減速機6の出力は支持部22に伝わる。そのため、第2歯車5が回転すると、減速機6を介して、第2歯車5の回転が支持部22に伝わる。そして、支持部22が回転軸33の突出している方向Z1周りに回転する。減速機6には孔61が形成されている。減速機6における孔61と、支持部22における孔221とに、モータ3における回転軸33が挿入されている。
【0038】
図2に示すように、弾性力生成部7は、支持部22およびモータ3の間に介在している。弾性力生成部7は、モータ3に対し、回転軸33が突出している方向Z1とは反対方向(方向Z2)に向かう弾性力を与える。本実施形態では、弾性力生成部7は、支持部22に形成された穴224に配置されている。本実施形態とは異なり、弾性力生成部7は、穴224に配置されてなくてもよく、たとえば、支持部22の平坦な表面上に配置されていてもよい。
【0039】
弾性力生成部7は、複数の(本実施形態では12個の)弾性部材71と、複数の(本実施形態では4個の)載置部材75と、を有する。
図2、
図4から理解できるように、3つの弾性部材71が1つの載置部材75を支持している。弾性部材71は自身の弾性によって弾性力を生成する部材である。本実施形態において弾性部材71はばねである。弾性部材71は支持部22に接している。そして本実施形態では、弾性部材71は支持部22に形成された穴224に配置されている。載置部材75は固形物であり、たとえば、金属や樹脂よりなる。
【0040】
図2、
図4、
図5に示す規制部8は、回転軸33の突出している方向Z1に直交する回転軸33の径方向X(
図2参照)へのモータ3の移動を規制する。本実施形態においては、規制部8は、支持部22に設けられている。そして、規制部8は支持部22と一体となっている。本実施形態においては更に、規制部8は、本体部31に対し回転軸33の径方向X側に位置している。
図5に示すように、本実施形態では規制部8は筒状(円筒状)であり、本体部31を囲んでいる。また、筒状である規制部8は、本体部31におけるフランジ311の一部に外接している。
図5に示すように、具体的には、矩形状のフランジ311の4つの角部が、規制部8に外接している。本実施形態とは異なり、規制部8が筒状である必要はなく、たとえば、規制部8は、
図2の上下方向に延びる複数の棒状体であってもよい。また、本実施形態とは異なり、規制部8が支持部22に設けられておらず、ハウジング21に設けられていてもよい。
【0041】
ロボットA1の動作は次のとおりである。まず、モータ3に外部からの電力が供給されると、モータ3における回転軸33が回転する。回転軸33が回転すると第1歯車333が回転する。第1歯車333の回転は第2歯車5に伝わり、第2歯車5が回転する。第2歯車5の回転は、減速機6によって減速されて、支持部22に伝わる。そして、支持部22およびハウジング21が、回転軸33の突出している方向Z1周りに回転し、ロボットA1のボディが旋回動作を行う。
【0042】
次に、モータ3の取り付け方法について説明する。
【0043】
図6は、モータ3の取り付け方法の一工程を示す図である。
図7は、
図6の領域VIIの部分拡大図である。
図8は、
図6の領域VIIIの部分拡大図である。
図6に示す状態に至るまでには、まず、モータ3を両手の掌で挟み込むように持ちながら、モータ3における回転軸33を支持部22における孔221および減速機6における孔61に挿入する。回転軸33を孔221および孔61に挿入する際、モータ3におけるフランジ311を、筒状の規制部8内に嵌め込む(取り付け方法の説明では図示略、
図5参照)。そして、モータ3をゆっくりと降下させてゆくと、モータ3が弾性力生成部7に接触する。なお、モータ3が降下する際、モータ3におけるフランジ311が規制部8にガイドされた状態となっている。そのため、モータ3が降下する際、規制部8によって、回転軸33の径方向Xへのモータ3の移動が規制されている。
【0044】
次に、モータ3を更に降下させてゆくと、弾性力生成部7における弾性部材71(本実施形態ではばね)が縮んでゆく。そして、モータ3に働く重力と、モータ3に働く弾性力生成部7の弾性力とが釣り合う。このとき仮にモータ3から手を離しても、モータ3は更に降下することなく停止したままとなる。すなわち、モータ3に働く重力と、モータ3に働く弾性力生成部7の弾性力とが釣り合っている。このように、回転軸33の突出している方向Z1において、モータ3に働く重力と、モータ3に働く弾性力生成部7の弾性力とが釣り合うモータ3の位置を、釣り合い位置と呼ぶ。
図6〜
図8は、モータ3が釣り合い位置にある場合を示している。なお、本実施形態においては、モータ3に働く弾性力生成部7の弾性力は、12個の弾性部材71(ばね)の弾性力の合計量である。
【0045】
図8に示すように、モータ3が釣り合い位置に位置している場合、第1歯車333は、第2歯車5よりも方向Z1とは反対方向(方向Z2)側に位置している。すなわち、
図8では、第1歯車333は、第2歯車5よりも上側に位置している。モータ3が釣り合い位置に位置している場合、第1歯車333は、第2歯車5よりもたとえば1〜10mmだけ方向Z2側(本実施形態では上側)に位置していることが好ましい。
【0046】
次に、
図9に示すように、モータ3を下方に押し込むことによりモータ3を降下させる。これにより、第1歯車333と第2歯車5とが接触する。第1歯車333と第2歯車5とが接触すると、モータ3を下方に押し込みながら、回転軸33(すなわち第1歯車333)をゆっくりと回転させる。このようにして、第1歯車333と第2歯車5とを噛み合わせる。なお、モータ3を押し込む力がなるべく小さくなるように、弾性力生成部7における弾性部材71を設計するとよい。
【0047】
第1歯車333と第2歯車5とが噛みあうと、モータ3を
図2に示した位置まで押し込み、モータ3を上述の固定部材814(
図5参照)によって支持部22に固定する。以上のようにモータ3の取り付けが行われる。
【0048】
なお本実施形態では、モータ3が釣り合い位置にある状態から、モータ3を下方に押し込んだ後に、モータ3を固定部材814によって支持部22に固定している。そのため、モータ3が固定部材814によって支持部22に固定されている状態のモータ3の位置は、上述のモータ3の釣り合い位置(
図6〜
図8参照)よりも、方向Z1側に位置しているといえる。
【0049】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【0050】
本実施形態においては、ロボットA1は、支持部22およびモータ3の間に介在する弾性力生成部7を備える。弾性力生成部7は、モータ3に対し、回転軸33が突出している方向Z1とは反対方向Z2に向かう弾性力を与える。このような構成によると、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業を行う際、モータ3に、方向Z2に弾性力生成部7からの弾性力を与えることができる。そのため、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業を行う際に方向Z1に向かう力がモータ3に働いていたとしても、モータ3には方向Z2に弾性力生成部7からの弾性力も働いているため、方向Z1にモータ3が急激に移動することを回避できる。これにより、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業の際に、第1歯車333と第2歯車5とが衝突することを回避することが可能となる。これにより、歯車(第1歯車333や第2歯車5)の寿命や精度の低下を防止できる。
【0051】
本実施形態においては、回転軸33の突出している方向Z1は、重力方向の成分を有する。このような構成によると、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業を行う際、モータ3には、方向Z1に向かう力として、重力が働く。このように第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業を行う際に重力がモータ3に働いても、本実施形態ではモータ3には方向Z2に弾性力生成部7からの弾性力も働いているため、方向Z1にモータ3が急激に移動することを回避できる。これにより、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業の際に、第1歯車333と第2歯車5とが衝突することを回避することが可能となる。これにより、歯車(第1歯車333や第2歯車5)の寿命や精度の低下を防止できる。
【0052】
本実施形態においては、上述の釣り合い位置よりも方向Z1側の位置において、モータ3は、支持部22に対し固定されている。このような構成によると、モータ3の取り付け作業の際に作業者がモータ3を落下させても、第1歯車333と第2歯車5とが衝突することを極力防止できる。これにより、歯車(第1歯車333や第2歯車5)の寿命や精度の低下を防止できる。
【0053】
本実施形態においては、回転軸33の突出している方向Z1に直交する回転軸33の径方向Xへのモータ3の移動を規制する規制部8を更に備える。このような構成によると、モータ3の取り付け作業の際におけるモータ3の位置決めを規制部8によって容易に行うことができる。すなわち、モータ3の位置決めを目視で行う必要がなくなる。また、本実施形態によると、モータ3の回転軸33の突出している方向Z1を所望の方向(本実施形態では鉛直方向)に一致させた状態にモータ3を保つ作業が容易になる。これにより、モータ3の取り付け作業が容易になる。また、本実施形態によると、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業も容易になるため、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業の時間短縮を図ることが可能となる。作業時間の短縮ができると、第1歯車333と第2歯車5との接触時の摩擦や損傷も低減されるため、第1歯車333あるいは第2歯車5の精度や寿命が向上する。更に、本実施形態によると、作業者は第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業のみに集中できる。このこともモータ3の取り付け作業の容易化に適する。
【0054】
また、本実施形態によると、ハウジング21内の空間が狭い場合であっても、モータ3の傾きを意識する必要がなくなる。更に、本実施形態によると、第1歯車333と第2歯車5との噛み合わせ作業は、モータ3を軽く
図9の下方に押し込みながらゆっくりと回転軸33を回転させることにより行うことができる。
【0055】
<第2実施形態>
図10を用いて、本発明の第2実施形態について説明する。
【0056】
なお、以下の説明では、上記と同一もしくは類似の構成については上記と同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
【0057】
図10は、本発明の第2実施形態にかかるロボットの正面図(一部は断面を示している)である。
【0058】
同図に示すロボットA2では、規制部8が支持部22に対し着脱可能に固定されている。本実施形態では、規制部8は、固定部材816によって支持部22に着脱可能に固定されている。このような構成によっても、ロボットA1に関して述べたのと同様の作用効果を享受することができる。
【0059】
<第3実施形態>
図11を用いて、本発明の第3実施形態について説明する。
【0060】
図11は、本発明の第3実施形態にかかるロボットの部分拡大正面図(一部は断面を示している)である。
【0061】
同図に示すロボットA3においては、モータ3における回転軸33は、軸本体331および第1歯車333に加えて、突起部338を含んでいる。突起部338は、第1歯車333よりも回転軸33の先端側に位置している。突起部338はたとえば、円柱状あるいは円筒状である。また、突起部338の
図11の横方向における寸法は、第1歯車333の
図11の横方向における寸法より小さくなっている。モータ3を取り付ける際に、突起部338と第2歯車5とが接触することを防止するためである。
【0062】
本実施形態においては、台座1には凹部12が形成されている。凹部12には回転軸33における突起部338が挿入されている。本実施形態においては、凹部12の内側面によって規制部8が構成されている。そのため、
図11に示すように、突起部338の径方向X側に規制部8が位置しているといえる。規制部8(凹部12の内側面)は、突起部338に対して、わずかな隙間を隔てて離間している。
【0063】
このような構成によっても、ロボットA1に関して述べたのと同様の作用効果を享受することができる。
【0064】
なお、本実施形態における構成と、ロボットA1とを組み合わせてもよい。
【0065】
<第4実施形態>
図12、
図13を用いて、本発明の第4実施形態について説明する。
【0066】
図12は、本発明の第4実施形態にかかるロボットの部分拡大正面図(一部は断面を示している)である。
図13は、本発明の第4実施形態にかかるロボットにおけるモータの取り付け方法の一工程を示す正面図(一部は断面を示している)である。
【0067】
図12に示すロボットA4は、弾性力生成部7における弾性部材71がばねではなく、ゴムである点において、ロボットA1と異なる。具体的には、弾性部材71はゴムブロックであり、
図13の上方向から圧縮されると、
図13の上方向に向かう弾性力を生成する。
【0068】
このような構成によっても、ロボットA1に関して述べたのと同様の作用効果を享受することができる。
【0069】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【0070】
上述の説明ではロボットが減速機6を備えている例を示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、ロボットが減速機6を備えていなくてもよい。