特許 6853686 多関節型ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6853686

(24)【登録日】2021年3月16日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】多関節型ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20210322BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/00 M

   B25J19/00 G

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-22983(P2017-22983)

(22)【出願日】2017年2月10日

(65)【公開番号】特開2018-126840(P2018-126840A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2019年12月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北村 伸二

(72)【発明者】

【氏名】山本 雅人

(72)【発明者】

【氏名】脇光 俊介

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−１６２１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０５０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５２５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９６６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３３８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０３７７０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／０８０９８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２１６６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５９３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第１１３６１９６（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

関節機構を介して直列的に連結された複数のリンクを有し、前記関節機構がモータ及び前記モータの回転駆動力を減速しながら対応するリンクへ伝達するギヤ式減速装置を含む多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの手先部に装着されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及びエンドエフェクタの動作を制御するコントローラと、
前記エンドエフェクタに設けられ且つ内部に温調用の媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材、前記ロボットアームの前記関節機構の少なくとも１つに対し設けられ且つ前記媒体の流路を有する関節機構温調用部材、及び、媒体配管を有し、前記エンドエフェクタ温調用部材が前記関節機構温調用部材よりも前記媒体の流れの上流側に位置する媒体系統が形成された温調機構とを、備え、
前記関節機構温調用部材が、前記モータの出力軸が挿通される貫通口を有し、前記モータと前記減速装置のうち少なくとも一方と接触するように、前記モータと前記減速装置の間に配置される、
多関節型ロボット。

【請求項2】

関節機構を介して直列的に連結された複数のリンクを有し、前記関節機構がモータ及び前記モータの回転駆動力を減速しながら対応するリンクへ伝達するギヤ式減速装置を含む多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの手先部に装着されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及びエンドエフェクタの動作を制御するコントローラと、
前記エンドエフェクタに設けられ且つ内部に温調用の媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材、前記ロボットアームの前記関節機構の少なくとも１つに対し設けられ且つ前記媒体の流路を有する関節機構温調用部材、及び、媒体配管を有し、前記エンドエフェクタ温調用部材が前記関節機構温調用部材よりも前記媒体の流れの上流側に位置する媒体系統が形成された温調機構と、
前記関節機構の温度を検出する温度センサとを、備え、
前記温調機構は、前記関節機構温調用部材への前記媒体の流入と遮断を切り替える切替装置と、当該関節機構温調用部材をバイパスして前記媒体を前記媒体系統の下流側へ流すバイパス管と、前記温度センサの検出値に基づいて前記関節機構の温度を監視する温度監視装置とを更に有し、
前記温度監視装置は、前記関節機構の温度が所定の閾値を超えると、当該関節機構を温調する前記関節機構温調用部材に前記媒体が流れるように、当該関節機構温調用部材に対応する前記切替装置を動作させる、
多関節型ロボット。

【請求項3】

前記温度センサが、前記モータの回転変位を検出するロータリエンコーダの内蔵温度センサである、
請求項２に記載の多関節型ロボット。

【請求項4】

関節機構を介して直列的に連結された複数のリンクを有し、前記関節機構がモータ及び前記モータの回転駆動力を減速しながら対応するリンクへ伝達するギヤ式減速装置を含む多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの手先部に装着されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及びエンドエフェクタの動作を制御するコントローラと、
前記エンドエフェクタに設けられ且つ内部に温調用の媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材、前記ロボットアームの前記関節機構の少なくとも１つに対し設けられ且つ前記媒体の流路を有する関節機構温調用部材、及び、媒体配管を有し、前記エンドエフェクタ温調用部材が前記関節機構温調用部材よりも前記媒体の流れの上流側に位置する媒体系統が形成された温調機構とを、備え、
前記媒体系統は循環流路であって、
前記コントローラは、筐体、及び前記筐体を強制排気するファンを有し、
前記温調機構が、前記媒体系統と連通されて前記媒体を貯留するタンクと、前記タンクから前記媒体系統へ前記媒体を圧送するポンプと、前記コントローラに設けられ且つ前記媒体の流路を有するコントローラ温調用部材と、前記コントローラの前記ファンからの送風を利用して前記媒体を放熱させる放熱用部材とを、更に有する、
多関節型ロボット。

【請求項5】

前記温調機構は、前記コントローラに設けられ且つ前記媒体の流路を有するコントローラ温調用部材を、更に有する、
請求項１に記載の多関節型ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多関節型ロボットに関し、より詳細には、多関節型ロボットの温度調節構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、多関節型のアームを備えた産業用ロボットが知られている。多関節型のアームは複数のリンクが連接されて成り、リンク同士は関節機構を介して回転可能に連結されている。

【0003】

関節機構には、リンク同士を回転可能に連結する回転継手と、駆動源としてのモータと、モータの回転駆動力を減速するギヤ式減速装置等が含まれている。モータや減速装置は運転時に発熱し、駆動のデューティ（動作１サイクル中で関節機構が駆動されている時間の割合）が大きくなると、それらの発熱により次のような種々の問題が生じる。即ち、連続運転を行なったとき、モータやこれに付設されたエンコーダが許容温度を越えてしまい、モータの加速度や上記デューティを高めることができない。また、モータの発熱量が増大するとモータから減速装置に伝わる熱により減速装置の潤滑油の温度が上昇して潤滑油の劣化が早められ、耐久性が低下する。これらの問題は、より大きな駆動力を必要とする関節機構により顕著に表れる。

【0004】

そこで、多関節型ロボットの関節の駆動機構を強制的に冷却する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の多関節型ロボットでは、モータの回転を減速してアームに伝達するギヤ式減速装置及び／又はモータに対して、内部に冷媒の流路を有する冷却部材が一体に設けられるとともに、この冷却用部材に対して冷媒を循環させるための冷媒用供給配管が設けられている。この多関節型ロボットでは、アームの旋回軸の減速装置、アームの手先部に設けられたヘッド回転軸の減速装置、ヘッド回転用モータ及びヘッド昇降用モータ、アームの中間関節軸モータ、アームの中間関節軸減速装置、再びヘッド回転軸モータ及びヘッド昇降軸モータの順に冷媒が流れる。つまり、駆動頻度が高く、負荷も大きい関節機構の減速装置に対し、冷媒源から供給される冷媒を真っ先に供給するように、冷媒の循環系統が構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２３３８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に記載されているように、多関節型ロボットの関節の駆動機構を強制的に冷却する一方で、寒冷地などの環境温度が低いところでは、多関節型ロボットの関節の駆動機構やエンドエフェクタを、主に潤滑油や作動油を温めるために、作業開始前に暖機運転する場合がある。

【0007】

ところで、多関節型ロボットのロボットアームの手先部に装着されるエンドエフェクタの中には、例えば、スポット溶接ガンのように、強制冷却が必要なものがある。それらのエンドエフェクタを備えた多関節型ロボットでは、従来から、エンドエフェクタを強制的に水冷することが行われてきた。

【0008】

そこで、本願の発明者らは、従来、エンドエフェクタを冷却するために設けられている媒体系統を利用して、ロボットアームの関節機構の温度調節を行うことに想到した。しかし、上記特許文献１の技術に倣って、負荷の最も大きい関節機構に対し媒体源から供給される温調媒体を真っ先に供給するように媒体系統を構成すると、特に、冷却時にはエンドエフェクタの温度が不安定となるとおそれがある。

【0009】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、多関節型ロボットにおいて、エンドエフェクタ及びロボットアームを効率的に温度調節する技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に係る多関節型ロボットは、
関節機構を介して直列的に連結された複数のリンクを有し、前記関節機構がモータ及び前記モータの回転駆動力を減速しながら対応するリンクへ伝達するギヤ式減速装置を含む多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの手先部に装着されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及びエンドエフェクタの動作を制御するコントローラと、
前記エンドエフェクタに設けられ且つ内部に媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材、前記ロボットアームの前記関節機構の少なくとも１つに対し設けられ且つ前記媒体の流路を有する関節機構温調用部材、及び、媒体配管を有し、前記エンドエフェクタ温調用部材が前記関節機構温調用部材よりも前記媒体の流れの上流側に位置する媒体系統が形成された温調機構とを、備え、
前記関節機構温調用部材が、前記モータの出力軸が挿通される貫通口を有し、前記モータと前記減速装置のうち少なくとも一方と接触するように、前記モータと前記減速装置の間に配置されることを特徴としている。
また、本発明の別の一態様に係る多関節型ロボットは、
関節機構を介して直列的に連結された複数のリンクを有し、前記関節機構がモータ及び前記モータの回転駆動力を減速しながら対応するリンクへ伝達するギヤ式減速装置を含む多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの手先部に装着されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及びエンドエフェクタの動作を制御するコントローラと、
前記エンドエフェクタに設けられ且つ内部に温調用の媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材、前記ロボットアームの前記関節機構の少なくとも１つに対し設けられ且つ前記媒体の流路を有する関節機構温調用部材、及び、媒体配管を有し、前記エンドエフェクタ温調用部材が前記関節機構温調用部材よりも前記媒体の流れの上流側に位置する媒体系統が形成された温調機構と、
前記関節機構の温度を検出する温度センサとを、備え、
前記温調機構は、前記関節機構温調用部材への前記媒体の流入と遮断を切り替える切替装置と、当該関節機構温調用部材をバイパスして前記媒体を前記媒体系統の下流側へ流すバイパス管と、前記温度センサの検出値に基づいて前記関節機構の温度を監視する温度監視装置とを更に有し、
前記温度監視装置は、前記関節機構の温度が所定の閾値を超えると、当該関節機構を温調する前記関節機構温調用部材に前記媒体が流れるように、当該関節機構温調用部材に対応する前記切替装置を動作させることを特徴としている。
また、本発明の更に別の一態様に係る多関節型ロボットは、
関節機構を介して直列的に連結された複数のリンクを有し、前記関節機構がモータ及び前記モータの回転駆動力を減速しながら対応するリンクへ伝達するギヤ式減速装置を含む多関節型のロボットアームと、
前記ロボットアームの手先部に装着されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及びエンドエフェクタの動作を制御するコントローラと、
前記エンドエフェクタに設けられ且つ内部に温調用の媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材、前記ロボットアームの前記関節機構の少なくとも１つに対し設けられ且つ前記媒体の流路を有する関節機構温調用部材、及び、媒体配管を有し、前記エンドエフェクタ温調用部材が前記関節機構温調用部材よりも前記媒体の流れの上流側に位置する媒体系統が形成された温調機構とを、備え、
前記媒体系統は循環流路であって、
前記コントローラは、筐体、及び前記筐体を強制排気するファンを有し、
前記温調機構が、前記媒体系統と連通されて前記媒体を貯留するタンクと、前記タンクから前記媒体系統へ前記媒体を圧送するポンプと、前記コントローラに設けられ且つ前記媒体の流路を有するコントローラ温調用部材と、前記コントローラの前記ファンからの送風を利用して前記媒体を放熱させる放熱用部材とを、更に有することを特徴としている。

【0011】

上記構成の多関節型ロボットでは、エンドエフェクタ温調用部材に優先的に媒体が供給されることから、エンドエフェクタを流れた後の媒体が、ロボットアームの関節機構を流れることとなる。そして、冷却時には、エンドエフェクタの性能や動作に影響を与えることなく、ロボットアームの関節機構も併せて冷却することができ、エンドエフェクタ及びロボットアームの発熱部を効率的に冷却することができる。また、暖機時には、エンドエフェクタやロボットアームの関節機構を動作させることなく、それらを運転に適した温度まで昇温することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、多関節型ロボットにおいて、エンドエフェクタ及びロボットアームを効率的に温調する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る多関節型ロボットの構成を示す概略図である。

【図2】図２は、多関節型ロボットの制御系統の構成を示す図である。

【図3】図３は、第２関節機構の構成を示す図である。

【図4】図４は、温調機構の構成を示す図である。

【図5】図５は、変形例１に係る温調機構の構成を示す図である。

【図6】図６は、変形例２に係る温調機構の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る多関節型ロボット１の構成を示す概略図であり、図２は、多関節型ロボット１の制御系統の構成を示す図である。なお、以下では、多関節型ロボット（以下、「ロボット１」と称する）の一例として、６軸の垂直多関節型ロボットを用いて説明するが、本発明は垂直多関節型と水平多関節型とを問わず、また、軸数を問わず、多関節型ロボットに広く適用することができる。

【0015】

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るロボット１は、ベース２と、このベース２に支持されたロボットアーム（以下、「アーム３」と称する）と、アーム３の手先部に装着されたエンドエフェクタ４と、ロボット１の動作を司るコントローラ５とを備えている。更に、ロボット１は、アーム３及びエンドエフェクタ４の温度を調節する温調機構６（図４、参照）を備えている。

【0016】

〔アーム３〕
アーム３は、関節機構ＪＴ１〜６を介して直列的に連結された６本のリンクＬ１〜６を備えている。第１リンクＬ１の基端部は、第１関節機構ＪＴ１を介して、ベース２に支持されている。第１関節機構ＪＴ１は、ベース２に対し第１リンクＬ１を旋回させる。第１リンクＬ１の先端部と第２リンクＬ２の基端部は、第２関節機構ＪＴ２を介して連結されている。第２関節機構ＪＴ２は、第１リンクＬ１に対し第２リンクＬ２を曲げ回転させる。第２リンクＬ２の先端部と第３リンクＬ３の基端部とは、第３関節機構ＪＴ３を介して連結されている。第３関節機構ＪＴ３は、第２リンクＬ２に対し第３リンクＬ３を曲げ回転させる。

【0017】

第３リンクＬ３の先端部と第４リンクＬ４の基端部は、第４関節機構ＪＴ４を介して連結されている。第４関節機構ＪＴ４は、第３リンクＬ３に対し第４リンクＬ４をねじり回転させる。第４リンクＬ４の先端部と第５リンクＬ５の基端部とは、第５関節機構ＪＴ５を介して連結されている。第５関節機構ＪＴ５は、第４リンクＬ４に対し第５リンクＬ５を曲げ回転させる。第５リンクＬ５の先端部と第６リンクＬ６の基端部は、第６関節機構ＪＴ６を介して連結されている。第６関節機構ＪＴ６は、第５リンクＬ５に対し第６リンクＬ６をねじり回転させる。

【0018】

各関節機構ＪＴ１〜６は、実質的に対応する構成を備えている。即ち、各関節機構ＪＴ１〜６は、リンク同士を回転可能に連結する回転継手（図示略）と、駆動源であるモータＭ１〜６と、モータＭ１〜６の出力軸に連結されたギヤ式の減速装置Ｒ１〜６とを含んでいる。減速装置Ｒ１〜６は、モータＭ１〜６の回転駆動力を減速しながら対応するリンクＬ１〜６へ伝達する。モータＭ１〜６には、その出力軸の回転変位を検出するロータリエンコーダＥ１〜６が設けられている。なお、モータＭ１〜６、減速装置Ｒ１〜６、ロータリエンコーダＥ１〜６の参照符号は、数字部分が対応する関節機構ＪＴ１〜６を表している。また、関節機構ＪＴ１〜６、モータＭ１〜６、減速装置Ｒ１〜６、ロータリエンコーダＥ１〜６の参照符号は、関節機構を特定しない場合には、数字部分を省略してアルファベット部分で示すことがある。

【0019】

本実施形態において、第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３に、それらの関節機構を温調するための関節機構温調用部材６２が設けられている。関節機構温調用部材６２は、内部に媒体の流路が形成された熱伝導性の高い金属製のブロックである。但し、ロボット１の作業の内容によって負荷の大きい関節機構が異なることから、関節機構温調用部材６２は、第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３以外の関節機構ＪＴに設けられていてもよいし、全ての関節機構ＪＴ１〜６に設けられていてもよい。

【0020】

図３は、第２関節機構ＪＴ２の構成を示す概略図である。例えば、図３に示すように、第２関節機構ＪＴ２では、第１リンクＬ１の先端部の一側に、関節機構温調用部材６２を介してモータＭ２が取り付けられており、第１リンクＬ１の先端部の他側に減速装置Ｒ２が取り付けられている。つまり、関節機構温調用部材６２は、モータＭ２と減速装置Ｒ２の間に配置され、モータＭ２と接触している。本実施形態では、モータＭ２がロボット１の本体部分（即ち、ベース２、アーム３、及びエンドエフェクタ４）の外側に存在し、減速装置Ｒ２がロボット１の本体部分の内側に存在している。

【0021】

関節機構温調用部材６２には、モータＭ２の出力軸が挿通される貫通口６２ａが設けられている。また、関節機構温調用部材６２には、モータＭ２のフランジのボルト孔と対応する位置に、取付用貫通孔（図示略）が設けられている。モータＭ２の出力軸は、関節機構温調用部材６２の貫通口６２ａ及び第１リンクＬ１の先端部を貫通して、減速装置Ｒ２に挿入されている。そして、モータＭ２のフランジのボルト孔と、関節機構温調用部材６２の取付用貫通孔とに、ボルトが挿通され、このボルトによってモータＭ２のフランジ及び関節機構温調用部材６２が第１リンクＬ１と締結されている。

【0022】

上記のように、関節機構温調用部材６２を備えた関節機構ＪＴでは、関節機構温調用部材６２を通過する媒体によって、関節機構温調用部材６２と接触しているモータＭ、及び、関節機構温調用部材６２と近接している減速装置Ｒの熱が奪われる。なお、第２関節機構ＪＴ２では、モータＭ２と関節機構温調用部材６２とが接触し、減速装置Ｒ２はリンクＬ１を間に挟んで関節機構温調用部材６２と近接しているが、減速装置Ｒと関節機構温調用部材６２とが接触し、モータＭが関節機構温調用部材６２と近接していてもよい。

【0023】

〔エンドエフェクタ４〕
図１及び図２に戻って、アーム３の第６リンクＬ６の先端部にはエンドエフェクタ４が装着されている。本実施形態に係るエンドエフェクタ４はスポット溶接ガンであるが、エンドエフェクタ４はこれに限定されず、強制冷却が必要な被冷却部４０を有するものであればよい。このような被冷却部４０を有するエンドエフェクタ４には、例えば、レーザー溶接ガン、パレタイズ用チャックなどがある。

【0024】

エンドエフェクタ４には、被冷却部４０を冷却するためのエンドエフェクタ温調用部材４１が設けられている。エンドエフェクタ温調用部材４１には、媒体の流路が形成されている。エンドエフェクタ温調用部材４１は、被冷却部４０と一体であってもよい。また、エンドエフェクタ温調用部材４１は、被冷却部４０と接触又は近接して設けられた別部材であってもよい。なお、被冷却部４０に「近接して」とは、被冷却部４０の周囲であって被冷却部４０の熱を奪える程度の範囲内に配置されていることをいう。

【0025】

なお、一般的なスポット溶接ガンには、溶接アームの先端部に設けられた溶接チップを冷却するための冷媒通路が設けられている。本実施形態に係るエンドエフェクタ温調用部材４１は、溶接アームの先端部に設けられた溶接チップを冷却するための媒体通路を形成する溶接アーム本体や配管などが含まれている。

【0026】

〔コントローラ５〕
コントローラ５は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部（プロセッサ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。コントローラ５では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、ロボット１の動作を制御するための処理が行われる。なお、コントローラ５は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、コントローラ５は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。

【0027】

コントローラ５は、ロータリエンコーダＥ１〜６で検出されたモータＭ１〜６の回転変位と、記憶部に予め記憶された教示点データとに基づいて、所定の制御時間後の目標ポーズを演算する。そして、コントローラ５は、所定の制御時間後にアーム３が目標ポーズとなるように、モータＭ１〜６に対して駆動電力を供給する。

【0028】

コントローラ５の筐体５１には、内部を強制排気するための排気ファン５２が設けられている。また、筐体５１には、コントローラ５を冷却する媒体の流路が形成されたコントローラ温調用部材５３が設けられている。コントローラ温調用部材５３は、筐体５１に一体に設けられていてもよい。また、コントローラ温調用部材５３は、筐体５１内において、コントローラ５の発熱部に接触又は近接して設けられていてもよい。

【0029】

〔温調機構６〕
図４は、温調機構６の構成を示す図である。図４に示すように、温調機構６は、前述のエンドエフェクタ温調用部材４１、関節機構温調用部材６２、コントローラ温調用部材５３、及び媒体配管６８などで構成されている。温調機構６には、媒体源６７から供給される温調用の媒体が、エンドエフェクタ温調用部材４１、関節機構温調用部材６２、及び、コントローラ温調用部材５３をこの順番で通過する媒体系統６０が形成されている。なお、温度調節用の媒体として、水や油などの液体や、所定温度（例えば、３０°）に調温された気体が用いられてよい。本実施形態において、媒体源６７は、水道であり、媒体は水道水である。

【0030】

媒体系統６０において、エンドエフェクタ温調用部材４１の媒体の流れの上流側と下流側には、エンドエフェクタ温調用部材４１への媒体の流入（オン）と遮断（オフ）を切り替える切替装置４３が設けられている。

【0031】

更に、媒体系統６０には、エンドエフェクタ温調用部材４１をバイパスして媒体を下流側へ流すバイパス路４４が設けられている。バイパス路４４は、例えば、バイパス管４４１によって形成されていてよい。切替装置４３は、例えば、媒体の流路を切り替える電磁弁であって、切替装置４３がオンのときに媒体がバイパス路４４を流れずにエンドエフェクタ温調用部材４１へ流れ、切替装置４３がオンのときに媒体がエンドエフェクタ温調用部材４１へ流れずにバイパス路４４へ流れるように流路を切り替える。切替装置４３の動作は、温度監視装置６５によって制御される。

【0032】

媒体系統６０において、各関節機構温調用部材６２の媒体の流れの上流側と下流側には、関節機構温調用部材６２への媒体の流入（オン）と遮断（オフ）を切り替える切替装置６３が設けられている。

【0033】

更に、媒体系統６０には、関節機構温調用部材６２をバイパスして媒体を下流側へ流すバイパス路６４が設けられている。バイパス路６４は、例えば、バイパス管６４１によって形成されていてよい。切替装置６３は、例えば、媒体の流路を切り替える電磁弁であって、切替装置６３がオンのときに媒体がバイパス路６４を流れずに関節機構温調用部材６２へ流れ、切替装置６３がオフのときに媒体が関節機構温調用部材６２を流れずにバイパス路６４へ流れるように流路を切り替える。

【0034】

切替装置６３の動作は、温度監視装置６５によって、温度センサ６６によって検出された関節機構ＪＴの温度に基づいて制御される。なお、図４において温度監視装置６５はコントローラ５から独立して表示されているが、温度監視装置６５はコントローラ５の機能のうちの一つとして構成されていてもよい。

【0035】

本実施形態に係るロボット１では、関節機構ＪＴの温度を検出する温度センサ６６が、少なくとも第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３に設けられている。温度センサ６６は、関節機構ＪＴのうち特に発熱部であるモータＭや減速装置Ｒの温度を検出する温度検出手段であることが望ましい。本実施形態では、温度センサ６６として、モータＭの出力軸の回転変位を検出するロータリエンコーダＥの内蔵温度センサを用いている。但し、モータＭの温度を直接的又は間接的に検出するための温度センサをロータリエンコーダＥの内蔵温度センサとは別に設けて、それを温度センサ６６として用いてもよい。温度センサ６６は、その検出信号を温度監視装置６５へ送信可能なように、温度監視装置６５と通信可能に接続されている。

【0036】

ここで、上記構成の温調機構６の動作について説明する。

【0037】

ロボット１の運転を開始する際に、温度監視装置６５は、第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３の温度を検出する。そして、温度監視装置６５は、第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３の温度が所定の下側閾値よりも低い場合は、作業を開始する前に暖機を行う。具体的には、温度監視装置６５は、切替装置４３，６３をオンにして、エンドエフェクタ温調用部材４１及び関節機構温調用部材６２を冷媒が通るように、媒体系統６０に媒体を流す。温度監視装置６５は、暖機中に第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３の温度を監視し、第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３の温度が所定の下側閾値となれば暖機を終了する。

【0038】

なお、上記暖機において、エンドエフェクタ４が暖機を必要としない場合には、切替装置４３をオフにして、暖機中に、媒体がエンドエフェクタ温調用部材４１を流れない（即ち、エンドエフェクタ温調用部材４１をバイパスする）ようにしてもよい。

【0039】

ロボット１の運転中（作業中、作業待機中）は、媒体系統６０を媒体が常時流れている。定常状態においては、切替装置４３は（即ち、媒体の流入）となっており、媒体はエンドエフェクタ温調用部材４１を流れる。また、切替装置６３はオフ（即ち、媒体の遮断）となっており、媒体は関節機構温調用部材６２には流れずにバイパス路６４を通る。つまり、定常状態では、媒体源６７から媒体系統６０へ供給された媒体は、エンドエフェクタ温調用部材４１及びコントローラ温調用部材５３をこの順に流れて排水され、エンドエフェクタ４及びコントローラ５が冷却される。

【0040】

第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３の温度は、温度監視装置６５によって監視されている。ロボット１が作業を継続していくうちに、温度センサ６６で検出された関節機構ＪＴの温度が所定の上側閾値を超えると、温度監視装置６５は、その関節機構ＪＴと対応する切替装置６３をオフからオンへ切り替える。切替装置６３がオン（即ち、媒体の流入）の状態では、媒体が関節機構温調用部材６２を通る。また、温度監視装置６５は、温度センサ６６によって検出された関節機構ＪＴの温度が所定の上側閾値を超えた状態から上側閾値以下となると、その関節機構ＪＴと対応する切替装置６３をオンからオフへ切り替える。

【0041】

上側閾値は、モータＭの温度が所定の推奨温度範囲内に収まり且つ減速装置Ｒの温度が所定の推奨温度範囲内に収まるような値を実験又はシミュレーション等で求めたものが利用される。上側閾値及び下側閾値は、予め温度監視装置６５に記憶されていてよい。

【0042】

なお、第２関節機構ＪＴ２の関節機構温調用部材６２のための切替装置６３と、第３関節機構ＪＴ３の関節機構温調用部材６２のための切替装置６３とは、独立して制御される。つまり、ロボット１の作業内容によっては、第２関節機構ＪＴ２及び第３関節機構ＪＴ３のうち一方のみの負荷が高くなることがあり、この場合に、その一方のみの関節機構温調用部材６２に媒体が流れる状態が生じ得る。

【0043】

以上に説明したように、本実施形態のロボット１は、関節機構ＪＴ１〜６を介して直列的に連結された複数のリンクＬ１〜６を有し、関節機構ＪＴ１〜６がモータＭ１〜６及びモータＭ１〜６の回転駆動力を減速しながら対応するリンクＬ１〜６へ伝達するギヤ式減速装置Ｒ１〜６を含む多関節型のアーム３と、アーム３の手先部に装着されたエンドエフェクタ４と、アーム３及びエンドエフェクタ４の動作を制御するコントローラ５と、温調機構６とを備えている。そして、温調機構６が、エンドエフェクタ４に設けられ且つ内部に媒体の流路を有するエンドエフェクタ温調用部材４１、アーム３の関節機構ＪＴ１〜６の少なくとも１つに対し設けられ且つ媒体の流路を有する関節機構温調用部材６２、及び、媒体配管６８を有し、エンドエフェクタ温調用部材４１が関節機構温調用部材６２よりも媒体の流れの上流側に位置する媒体系統６０が形成されていることを特徴としている。

【0044】

上記構成のロボット１では、冷却時には、他の温調用部材に優先してエンドエフェクタ温調用部材４１に媒体が供給され、エンドエフェクタ温調用部材４１からの排水経路に関節機構温調用部材６２が設けられている。つまり、エンドエフェクタ４の冷却に利用された後の媒体でアーム３の関節機構ＪＴ１〜６が冷却される。よって、エンドエフェクタ４の性能や動作に影響を与えることなく、エンドエフェクタ４とアーム３の関節機構ＪＴ１〜６とを併せて効率的に冷却することができる。また、暖機時には、エンドエフェクタ４とアーム３の関節機構ＪＴ１〜６に設けられた関節機構温調用部材６２に媒体が流れ、それらを温めることができる。このように、エンドエフェクタ４の冷却のための機構を利用して、アーム３の関節機構ＪＴ１〜６も併せて温度調節することができる。

【0045】

そして、上記実施形態のように、温調機構６によって関節機構ＪＴが冷却されることにより、冷却しない場合と比較して、モータＭの駆動のデューティを増やしたり、モータＭの加速度を高めたりすることができる。これにより、関節機構ＪＴに含まれるモータＭの出力を維持しつつ容量を下げたり、モータＭの回転駆動力を補助する液圧シリンダを省略したりすることが可能となる。また、温調機構６によって関節機構ＪＴが暖機されることにより、モータＭを駆動することなく、関節機構ＪＴを温めることができる。

【0046】

また、本実施形態に係るロボット１では、関節機構温調用部材６２が、モータＭの出力軸の挿通される貫通口６２ａを有し、モータＭと減速装置Ｒのうち少なくとも一方と接触するように、モータＭと減速装置Ｒの間に配置されている。

【0047】

このように、モータＭと減速装置Ｒとの間に関節機構温調用部材６２が設けられているので、関節機構温調用部材６２によってモータＭ及び減速装置Ｒを温調することができる。更に、関節機構温調用部材６２がモータＭや減速装置Ｒの周囲に設けられる場合と比較して、ロボット１全体をコンパクトに構成することができる。

【0048】

また、本実施形態に係るロボット１は、関節機構ＪＴ１〜６の温度を検出する温度センサ６６を備えており、温調機構６は、関節機構温調用部材６２への媒体の流入と遮断を切り替える切替装置６３と、当該関節機構温調用部材６２をバイパスして媒体を媒体系統６０の下流側へ流すバイパス管６４１と、温度センサ６６の検出値に基づいて関節機構ＪＴ１〜６の温度を監視する温度監視装置６５とを更に有している。そして、温度監視装置６５は、関節機構ＪＴ１〜６の温度が所定の閾値（上側閾値）を超えると、当該関節機構ＪＴ１〜６を温調する関節機構温調用部材６２に媒体が流れるように、当該関節機構温調用部材６２に対応する切替装置６３を動作させる。

【0049】

これにより、温度が所定の閾値（上側閾値）を超えた関節機構ＪＴ１〜６の関節機構温調用部材６２に選択的に媒体を流すことができる。このように冷却の対象が絞られることにより、冷却が必要とされる関節機構ＪＴを効果的に冷却することができる。

【0050】

また、本実施形態において、上記温度センサ６６が、モータＭの回転変位を検出するロータリエンコーダＥの内蔵温度センサである。

【0051】

このように、従来、関節機構ＪＴに備わっている温度センサを温調機構６に利用することができ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ロータリエンコーダＥは、モータＭや減速装置Ｒと直結されているので、ロータリエンコーダＥの温度とモータＭや減速装置Ｒなどの発熱部との温度との相関関係を容易に求めることができる。

【0052】

また、本実施形態に係るロボット１において、温調機構６は、コントローラ５に設けられ且つ媒体の流路を有するコントローラ温調用部材５３を更に有している。なお、本実施形態においては、コントローラ温調用部材５３は媒体系統６０において関節機構温調用部材６２の下流側に配置されているが、エンドエフェクタ温調用部材４１の上流側に配置されていてもよい。また、コントローラ５がロボット１の本体部分から離れて設置されている場合には、媒体系統６０からコントローラ温調用部材５３が外されていてもよい。

【0053】

上記のように、エンドエフェクタ４やアーム３の関節機構ＪＴを温調するための媒体が流れる媒体系統６０を利用して、コントローラ５も併せて冷却することができる。一般に、コントローラ５の冷却は排気ファン５２に頼っているが、水冷が付加されることで、コントローラ５からの排熱を抑え、環境温度の上昇を抑えることができる。

【0054】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記のロボット１の温調機構６の構成は、例えば、以下のように変更することができる。

【0055】

〔変形例１〕
変形例１に係る温調機構６Ａでは、媒体系統６０が循環流路に形成されている。図５は、変形例１に係る循環型の媒体系統６０を備えた温調機構６Ａの構成を示す図である。なお、図５では、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

【0056】

図５に示すように、変形例１に係る温調機構６Ａは、媒体系統６０の上流側端部及び下流側端部と連通された媒体タンク７１と、媒体タンク７１に貯留された媒体を媒体系統６０へ圧送するポンプ７２とを備えている。このように媒体系統６０を循環型とすることにより、ロボット１の設置場所へ外部から給水管及び排水管を敷設することなく、ロボット１に温調機構６Ａを備えることができる。

【0057】

更に、変形例１に係る温調機構６Ａは、コントローラ５の排気ファン５２からの送風を利用して媒体を放熱させる放熱用部材７３を備えている。放熱用部材７３は、媒体系統６０においてエンドエフェクタ温調用部材４１よりも媒体の流れの上流側に配置されている。これにより、既存の排気ファン５２を利用して、エンドエフェクタ温調用部材４１へ送られる媒体の温度を低下させることができる。

【0058】

〔変形例２〕
変形例２に係る温調機構６Ｂでは、媒体系統６０が循環流路に形成されている。図６は、変形例２に係る循環型の媒体系統６０を備えた温調機構６Ｂの構成を示す図である。なお、図６では、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

【0059】

図６に示すように、変形例２に係る温調機構６Ｂは、前述の変形例１に係る温調機構６Ａと同様に、媒体タンク７１とポンプ７２とを備えている。但し、媒体タンク７１は、ロボット１のベース２内に配置されており、ベース２には内部を強制排気する排気ファン２２が設けられている点で、変形例１に係る温調機構６Ａと相違する。更に、変形例２に係る温調機構６Ｂでは、媒体系統６０はエンドエフェクタ温調用部材４１、及び関節機構温調用部材６２を通るが、コントローラ温調用部材５３は媒体系統６０から外されている。

【0060】

上記構成の温調機構６Ｂでは、媒体タンク７１及びポンプ７２がベース２内に配置されることで、ロボット１のデッドスペースを有効に利用することができ、また、温調機構６Ｂを含むロボット１をコンパクトに構成することができる。

【符号の説明】

【0061】

１ ：多関節型ロボット
２ ：ベース
３ ：アーム
４ ：エンドエフェクタ
５ ：コントローラ
６，６Ａ，６Ｂ ：温調機構
２２ ：排気ファン
４０ ：被冷却部
４１ ：エンドエフェクタ温調用部材
４３ ：切替装置
４４ ：バイパス路
４４１ ：バイパス管
５１ ：筐体
５２ ：排気ファン
５３ ：コントローラ温調用部材
６０ ：媒体系統
６２ ：関節機構温調用部材
６３ ：切替装置
６４ ：バイパス路
６４１ ：バイパス管
６５ ：温度監視装置
６６ ：温度センサ
６７ ：媒体源
６８ ：媒体配管
７１ ：媒体タンク
７２ ：ポンプ
７３ ：放熱用部材
Ｅ，Ｅ１〜６ ：ロータリエンコーダ
ＪＴ，ＪＴ１〜６ ：関節機構
Ｌ１〜６ ：リンク
Ｍ，Ｍ１〜６ ：モータ
Ｒ，Ｒ１〜６ ：減速装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】