特開 2024-87412 産業用ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024087412

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】産業用ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/06 20060101AFI20240624BHJP

【ＦＩ】

B25J9/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202229

(22)【出願日】2022-12-19

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小山 潤悟

(72)【発明者】

【氏名】韓 勝成

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS12

3C707BT08

3C707CT05

3C707CV08

3C707CW08

3C707CX01

3C707CY31

3C707DS01

3C707HS27

(57)【要約】

【課題】アッパアームの長手方向に沿った回転軸の周りに、アッパアーム全体を回転させようとすると、アッパアームの振れが大きくなるおそれがある。
【解決手段】産業用ロボット１のアッパアーム２０は、ロアアーム１２に枢着されたショルダ部２１と、ショルダ部２１に取り付けられ、アッパアーム２０の長手方向Ｄに沿って延在した第１アーム２２と、第１アーム２２の先端に接続され、長手方向Ｄに沿って延在し、支持アーム３０が枢着された第２アーム２３と、を備える。長手方向Ｄにおいて、第１アーム２２の長さＬ１は、第２アーム２３の長さＬ２よりも長く、第２アーム２３は、ショルダ部２１および第１アーム２２に対して、長手方向Ｄに沿った第４軸Ｊ４の周りに、回転自在に取り付けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基台に基端が枢着されたロアアームと、
前記ロアアームの先端に枢着されたアッパアームと、
前記アッパアームの先端に枢着された支持アームと、を備えた産業用ロボットであって、
前記アッパアームは、
前記ロアアームに枢着されたショルダ部と、
前記ショルダ部に取り付けられ、前記アッパアームの長手方向に沿って延在し、前記ロアアームに接続された第１アームと、
前記第１アームの先端に接続され、前記長手方向に沿って延在し、前記支持アームが枢着された第２アームと、を備えており、
前記長手方向において、前記第１アームの長さは、前記第２アームの長さよりも長く、
前記第２アームは、前記ショルダ部および前記第１アームに対して、前記長手方向に沿った回転軸の周りに、回転自在に取り付けられていることを特徴とする産業用ロボット。

【請求項2】

前記第１アームには、前記第２アームを、前記回転軸の周りに回転させる駆動モータが収容されていることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。

【請求項3】

前記駆動モータの出力軸と、前記第２アームの前記回転軸とが、同一線上にあり、前記第１アームには、前記長手方向に沿って形成された中空部分が形成されており、前記中空部分に、前記駆動モータが収容されていることを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボット。

【請求項4】

前記第１アームは、
前記長手方向に沿って前記中空部分が形成された筒状のアーム本体と、
前記アーム本体の先端に取り付けられ、前記第２アームを前記回転軸の周りに回転自在に接続する接続部と、を備えており、
前記駆動モータは、前記アーム本体の先端側から、前記中空部分に収容された状態で、前記接続部に取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載の産業用ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、この種の産業用ロボットとして、特許文献１には、基台に基端が枢着されたロアアームと、ロアアームの先端に枢着されるアッパアームと、アッパアームの先端に枢着された支持アームと、を備えた産業用ロボットが提案されている。

【0003】

このアッパアームは、ショルダ部を有しており、ショルダ部には、アッパアームの長手方向に延在したアーム本体が取り付けられている。アーム本体は、ショルダ部に対して、アッパアームの長手方向に沿った回転軸の周りに、回転自在に取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－６４５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に係る産業用ロボットでは、アッパアームの長手方向に沿った回転軸の周りに、アッパアーム全体を回転させようとすると、アッパアームの振れが大きくなるおそれがある。特に、アッパアームの長さが長くなるにしたがって、このような現象が顕著なものになる。

【0006】

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アッパアームの長手方向に沿った回転軸の周りに、アッパアーム全体を回転させようとした際に、アッパアームの振れ周りを抑えることができる産業用ロボットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を鑑みて、本発明に係る産業用ロボットは、基台に基端が枢着されたロアアームと、前記ロアアームの先端に枢着されたアッパアームと、前記アッパアームの先端に枢着された支持アームと、を備えた産業用ロボットであって、前記アッパアームは、前記ロアアームに枢着されたショルダ部と、前記ショルダ部に取り付けられ、前記アッパアームの長手方向に沿って延在し、前記ロアアームに接続された第１アームと、前記第１アームの先端に接続され、前記長手方向に沿って延在し、前記支持アームが枢着された第２アームと、を備えており、前記長手方向において、前記第１アームの長さは、前記第２アームの長さよりも長く、前記第２アームは、前記ショルダ部および前記第１アームに対して、前記長手方向に沿った回転軸の周りに、回転自在に取り付けられていることを特徴とする。

【0008】

本発明の産業用ロボットのアッパアームは、ショルダ部と、第１および第２アームと、で構成されている。ここで、第２アームは、ショルダ部および第１アームに対して、長手方向に沿った回転軸の周りに、回転自在に取り付けられており、第１アームの長さは、第２アームの長さよりも長い。したがって、ショルダ部に対して、第１および第２アーム全体を、回転軸の周りに回転させる場合に比べて、本発明の如く、ショルダ部および第１アームに対して、第２アームを、回転軸の周りに回転させた場合には、アッパアームの振れを抑えることができる。

【0009】

より好ましい態様としては、前記第１アームには、前記第２アームを、前記回転軸の周りに回転させる駆動モータが収容されている。

【0010】

この態様によれば、第１アームおよび第２アームを回転軸の周りに回転させる動力に比べて、第２アームのみを回転軸の周りに回転させる動力は小さい。このため、回転軸の周りに回転させる駆動モータの大きさをコンパクトにすることができる。

【0011】

より好ましい態様としては、前記駆動モータの出力軸と、前記第２アームの前記回転軸とが、同一線上にあり、前記第１アームには、前記長手方向に沿って形成された中空部分が形成されており、前記中空部分に、前記駆動モータが収容されている。

【0012】

この態様によれば、駆動モータの出力軸と、第２アームの回転軸とが、同一線上にあるため、第１アームの長手方向に沿って形成された中空部分に、駆動モータをコンパクトに、収容することができる。さらに、駆動モータの駆動時に、駆動モータから発熱した熱を、駆動モータから中空部分に放熱することができる。これにより、駆動モータの放熱性を高めることができる。

【0013】

さらに好ましい態様としては、前記第１アームは、前記長手方向に沿って前記中空部分が形成された筒状のアーム本体と、前記アーム本体の先端に取り付けられ、前記第２アームを前記回転軸の周りに回転自在に接続する接続部と、を備えており、前記駆動モータは、前記アーム本体の先端側から、前記中空部分に収容された状態で、前記接続部に取り付けられている。

【0014】

この態様によれば、駆動モータは、筒状のアーム本体に収容されているため、アーム本体に形成された中空部分に、駆動モータの熱を放熱させることができる。さらに、駆動モータは、接続部に取り付けられているので、駆動モータを接続部とともに、アッパアームから、取り外すことができる。特に、接続部が、第１アームのアーム本体と、第２アームとのいずれにも着脱自在となるコネクタである場合には、接続部とともに駆動モータを取り外すことができる。さらに、ショルダ部と接続部との間で、アーム本体を着脱自在にすれば、アーム本体の長手方向の長さが異なるアーム本体を取り付けることにより、アッパアーム長さを、所望の長さを容易に変更することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、アッパアームの長手方向に沿った回転軸の周りに、アッパアーム全体を回転させようとした際、アッパアームの振れ周りを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る産業用ロボットを正面側から視た斜視図である。

【図2】図１に示す産業用ロボットを背面側から視た斜視図である。

【図3】図１に示す産業用ロボットの側面図である。

【図4】図１に示すアッパアームの断面図である。

【図5】図４に示すアッパアームの拡大斜視図である。

【図6】図５に示すアッパアームの第１アームの要部斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明の実施形態に係る産業用ロボット１（以下、ロボット１という）を図１～図６を参照しながら詳述する。図１および図２に示すように、ロボット１は、その先端に把持装置、溶接用トーチなどのエンドエフェクタが取り付けられるものである。

【0018】

１．ロボット１の全体構造
まず、図１～図４を参照しながら、ロボット１の全体構造について説明する。ロボット１は、マニュピュレータである。なお、ロボット１は、各モータ等を制御する制御装置（図示せず）を備えており、制御装置により、ロボット１の動作が制御される。

【0019】

ロボット１は、基台１１を備えており、基台１１は、設置面に設置されている。基台１１は、設置面に固定された固定台１１ａと、設置面に対して直交する方向に沿った第１軸Ｊ１の周りに旋回する旋回台１１ｂと、を備えている。旋回台１１ｂは、第１モータ４０Ａの出力軸（図示せず）が接続されている。これにより、旋回台１１ｂを固定台１１ａに対して第１軸Ｊ１の周りに枢動する。

【0020】

ロボット１は、基台１１に基端が枢着されたロアアーム１２と、ロアアーム１２の先端に枢着されたアッパアーム２０と、アッパアーム２０の先端に枢着された支持アーム３０と、を備えている。これらのアームは、金属製であり、たとえば、鋳鉄、アルニウム合金鋳物の鋳物からなる。

【0021】

ロアアーム１２は、第２モータ４０Ｂを介して、第１軸Ｊ１と直交する方向に平行となる第２軸Ｊ２に、基台１１に対して枢動自在（回転自在）に取り付けられている。アッパアーム２０は、第３モータ４０Ｃを介して、第２軸Ｊ２と平行となる第３軸Ｊ３の周りに、ロアアーム１２に対して枢動自在（回転自在）に取り付けられている。

【0022】

アッパアーム２０は、ショルダ部２１と、第１アーム２２と、第２アーム２３と、を備えている。ショルダ部２１は、ロアアーム１２の先端に枢着されている。第１アーム２２は、ショルダ部２１に取り付けられており、アッパアーム２０の長手方向Ｄに沿って延在している。第２アーム２３は、第１アーム２２の先端に接続され、アッパアーム２０の長手方向Ｄに沿って延在し、支持アーム３０が枢着されている。

【0023】

第２アーム２３は、ショルダ部２１および第１アーム２２に対して、アッパアーム２０の長手方向Ｄに沿った第４軸Ｊ４の周りに、回転自在に取り付けられている。第４軸Ｊ４は、本発明でいうところの「回転軸」に相当する。

【0024】

具体的は、ショルダ部２１が、上述した第３モータ４０Ｃを介して、ロアアーム１２に枢動自在に取り付けられている。第２アーム２３は、第４モータ４０Ｄの動力により、第１アーム２２に対して第４軸Ｊ４の周りに回転する。なお、第４モータ４０Ｄが、本発明でいうところの「駆動モータ」に相当する。

【0025】

さらに、アッパアーム２０（具体的には第２アーム２３）の先端は、ロボット１の手首部に相当する部分であり、溶接用トーチ等を支持する支持アーム３０が取り付けられている。本実施形態では、第２アーム２３には、支持アーム３０を第２アーム２３に対して枢動させる第５モータ４０Ｅが収容された状態で固定されている。

【0026】

第５モータ４０Ｅは、第２アーム２３に内蔵された動力伝達ベルト等を介して、支持アーム３０に接続されている。これにより、第５モータ４０Ｅの動力が、第２アーム２３に内蔵された動力伝達ベルト（図示せず）に伝達されることで、支持アーム３０は、アッパアーム２０に対して第５軸Ｊ５で枢動（揺動）する。

【0027】

より具体的には、支持アーム３０は、アッパアーム２０に対して片持ち支持されており、アッパアーム２０に取り付けられた関節部３１と、関節部３１に取り付けられた支持部本体３２と、を備えている。関節部３１は、その片側において、アッパアーム２０の第２アーム２３の先端において、第５軸Ｊ５で枢動自在となるように第２アーム２３に枢着されている。

【0028】

支持部本体３２は、関節部３１に対して、ベベルギアなどを介して、支持アーム３０の軸心周りに回転自在に関節部３１に取り付けられている。さらに、関節部３１には、支持アーム３０の軸心（具体的には第６軸Ｊ６）の周りに、支持部本体３２を回転させる第６モータ４０Ｆが接続されている。第６モータ４０Ｆは、第２アーム２３に収容された状態で、第２アームに固定されており、動力伝達ベルト等により、関節部３１を介して支持部本体３２に接続されている。

【0029】

これにより、第５モータ４０Ｅの動力で、関節部３１が、第２アーム２３に対して支持部本体３２とともに第５軸Ｊ５を枢動する。これに加えて、第６モータ４０Ｆの動力で、支持部本体３２が、関節部３１に対して第６軸Ｊ６を回転する。

【0030】

２．アッパアーム２０の構造について
図３～図６を参照しながら、アッパアーム２０の構造を説明する。上述した如く、アッパアーム２０は、ショルダ部２１と、第１アーム２２と、第２アーム２３と、を備えている。ショルダ部２１は、ロアアーム１２の先端に枢着されている。

【0031】

第１アーム２２は、ショルダ部２１に取り付けられたアーム本体２２Ａと、アーム本体２２Ａの先端に取り付けられ、第２アーム２３を第４軸Ｊ４の周りに回転自在に接続する接続部２２Ｂと、を備えている。図４および図６に示すように、アーム本体２２Ａの両端には、フランジ２２ａ、２２ｂが形成されている。

【0032】

アーム本体２２Ａには、筒状であり、アッパアーム２０の長手方向Ｄに沿って、中空部分２２ｓが形成されている。アーム本体２２Ａの基端には、フランジ２２ａが形成されており、フランジ２２ａをショルダ部２１に当接させた状態で、ボルト等により、アーム本体２２Ａは、ショルダ部２１に着脱自在に固定されている。一方、アーム本体２２Ａの先端にも、フランジ２２ｂが形成されており、フランジ２２ｂを接続部２２Ｂの端面に当接させた状態で、ボルト等により、アーム本体２２Ａは、接続部２２Ｂに着脱自在に固定されている。

【0033】

図６に示すように、アーム本体２２Ａの側面には、第４モータ４０Ｄ～第６モータ４０Ｆに電力を送電する配線（図示せず）を、収容する収容凹部２２ｐ、２２ｑが長手方向Ｄに沿って並んで形成されている。収容凹部２２ｐ、２２ｑの底壁には、それぞれ、中空部分２２ｓに連通する貫通孔２２ｒ、２２ｔ、２２ｕ、２２ｗが形成されており、上述した配線（図示せず）は、これらの貫通孔２２ｒ、２２ｔ、２２ｕ、２２ｗに順次挿通される。図１に示すように、収容凹部２２ｐ、２２ｑは、これら配線を収容した状態で、カバー２２ｊ、２２ｋで覆われている。

【0034】

図５に示すように、接続部２２Ｂは、アーム本体２２Ａの先端と第２アーム２３の基端とを接続している。第２アーム２３は、ショルダ部２１および第１アーム２２に対して、長手方向Ｄに沿った第４軸Ｊ４の周りに回転自在となるように、ベアリング２２ｇを介して、接続部２２Ｂに取り付けられている。

【0035】

さらに、図４および図５に示すように、第４モータ４０Ｄは、アーム本体２２Ａの先端側から、アーム本体２２Ａの中空部分２２ｓに収容された状態で、接続部２２Ｂに取り付けられている。本実施形態は、第４モータ４０Ｄは、アーム本体２２Ａの中空部分２２ｓを形成する壁面に対して非接触である。このようにして、第４モータ４０Ｄの駆動時に、第４モータ４０Ｄは発熱するが、この発熱した熱を、第４モータ４０Ｄから、アーム本体２２Ａの中空部分２２ｓに放熱することができる。これにより、第４モータ４０Ｄの放熱性を高めることができる。

【0036】

第４モータ４０Ｄの出力シャフト（図示せず）の出力軸ＲＬは、第４軸Ｊ４と同一線上にあり、第４モータ４０Ｄの出力シャフトは、第２アーム２３の基端側のドラム部２３ａに接続されている。これにより、よりコンパクトな構造で、第４モータ４０Ｄを駆動することで、第２アーム２３を、第４軸Ｊ４の周りに回転させることができる。

【0037】

本実施形態では、第２アーム２３のみを第４軸Ｊ４の周りに回転させるので、これまでのように第１アームおよび第２アームを１つのアームとして第４軸の周りに回転させる場合に比べて、第４モータ４０Ｄの動力を抑えることができる。このため、第４軸Ｊ４の周りに回転させる第４モータ４０Ｄの大きさをコンパクトにすることができる。

【0038】

第２アーム２３のドラム部２３ａは、第１アーム２２の先端（具体的には、接続部２２Ｂ）に接続されている。ドラム部２３ａは、接続部２２Ｂの内部に収容された状態で、カバー２２ｍにより、接続部２２Ｂの側面側から覆われている。第２アーム２３は、アッパアーム２０の長手方向Ｄに沿って延在し、支持アーム３０が枢着されている。図３に示すように、アッパアーム２０には、上述した第５モータ４０Ｅおよび第６モータ４０Ｆが収容されている。

【0039】

図３に示すように、本実施形態では、長手方向Ｄにおいて、第１アーム２２の長さＬ１は、第２アーム２３の長さＬ２よりも長い。なお、第１アーム２２の長さＬ１は、アーム本体２２Ａに接続部２２Ｂを取り付けた状態における長さである。第２アーム２３の長さＬ２は、第１アーム２２の接続部２２Ｂから露出した第２アーム２３の基端部分から、その先端までの長さである。

【0040】

本実施形態では、上述した如く、産業用ロボット１のアッパアーム２０は、ショルダ部２１と、第１アーム２２と、第２アーム２３と、を備えている。ここで、第２アーム２３は、ショルダ部２１および第１アーム２２に対して、長手方向Ｄに沿った第４軸Ｊ４の周りに、回転自在に取り付けられている。さらに、第１アーム２２の長さＬ１は、第２アーム２３の長さＬ２よりも長い。このような長さの関係を満たした上で、ショルダ部２１および第１アーム２２に対して、第２アーム２３のみを第４軸Ｊ４の周りに回転させるので、アッパアーム全体を第４軸Ｊ４の周りに回転させる場合に比べて、アッパアーム２０の振れを抑えることができる。

【0041】

さらに、第４モータ４０Ｄの出力軸ＲＬと、第２アーム２３の第４軸Ｊ４とが、同一線上にあるため、第１アーム２２の長手方向Ｄに沿って形成された中空部分２２ｓに、第４モータ４０Ｄをコンパクトに、収容することができる。

【0042】

第４モータ４０Ｄは、筒状のアーム本体２２Ａに収容されているため、アーム本体２２Ａに形成された中空部分２２ｓを放熱空間として、第４モータ４０Ｄの熱を放熱させることができる。さらに、第４モータ４０Ｄは、接続部２２Ｂに取り付けられているので、第４モータ４０Ｄを接続部２２Ｂとともに、アッパアーム２０から、取り外すことができる。

【0043】

特に、接続部２２Ｂが、第１アーム２２のアーム本体２２Ａと、第２アーム２３とのいずれにも着脱自在となるので、接続部２２Ｂとともに第４モータ４０Ｄを取り外すことができる。さらに、ショルダ部２１と接続部２２Ｂとの間で、アーム本体２２Ａは着脱自在であるので、アーム本体２２Ａの長手方向Ｄの長さが異なるアーム本体２２Ａを用意すれば、アッパアーム２０の長さを、所望の長さに調整することができる。

【0044】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【符号の説明】

【0045】

１：ロボット（産業用ロボット）、１１：基台、１２：ロアアーム、２０：アッパアーム、２１：ショルダ部、２２：第１アーム、２２Ａ：アーム本体、２２Ｂ：接続部、２２ｓ：中空部分、２３：第２アーム、４０Ｄ：第４モータ（駆動モータ）、Ｊ４：回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】