(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】
(24)【登録日】2023-11-28
(45)【発行日】2023-12-06
(54)【発明の名称】ロボット
(51)【国際特許分類】
B25J 19/00 20060101AFI20231129BHJP
B25J 9/06 20060101ALI20231129BHJP
【FI】
B25J19/00 F
B25J9/06 D
(21)【出願番号】P 2019153546
(22)【出願日】2019-08-26
【審査請求日】2022-07-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】吉村 和人
【審査官】國武 史帆
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-048345(JP,A)
【文献】特開2004-090152(JP,A)
【文献】特開2021-035716(JP,A)
【文献】特開平05-138580(JP,A)
(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】
基台と、
前記基台に接続され、第1軸回りに回動する第1アームと、
前記第1アームに接続され、前記第1軸と平行な第2軸回りに回動する第2アームと、
前記第2アームに接続され、前記第1軸と平行な第3軸回りに回転するとともに、前記第3軸に沿って移動する、中空部を有する第3アームと、
前記中空部に設けられた電気配線と、
前記第3アームに固定され、筒状であり、内周部に第1端子を有する第1部材と、前記第1部材の内部に設けられ、前記第1部材に対し相対的に回転し、外周部に前記電気配線と電気的に接続された第2端子を有する第2部材と、を有し、前記第2部材が前記第1部材に対して相対的に回転する際、前記第1端子と前記第2端子との接触状態を維持する回転部材と、
前記中空部に挿入され、前記第3アームの長手方向に沿って伸縮可能に構成され、前記電気配線の長手方向の途中を固定する固定部材と、を備えるロボット。
【請求項2】
前記第1端子は、可撓性を有するブラシ電極である請求項1に記載のロボット。
【請求項3】
前記第1端子は、前記第2部材に向かって突出して設けられている請求項1または2に記載のロボット。
【請求項4】
前記第2端子は、前記第2部材の周方向の全域にわたって設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロボット。
【請求項5】
前記固定部材は、前記第2アームに固定される第1レール部材と、前記第1レール部材に対し前記第1レール部材の長手方向に沿ってスライドする第2レール部材と、を有し、
前記電気配線は、前記第2レール部材に固定される請求項
1に記載のロボット。
【請求項6】
前記第2レール部材は、鉛直方向下方の端部が前記回転部材と当接している請求項
5に記載のロボット。
【請求項7】
前記第2レール部材の前記電気配線が固定されている部分は、前記中空部の外側に位置している請求項
5または
6に記載のロボット。
【請求項8】
前記第1端子および前記第2端子の対は、前記第3軸に沿って互いに離間して複数設けられている請求項1ないし
7のいずれか1項に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。各種ロボットとしては、例えば、特許文献1に示すような多関節型ロボットが挙げられる。この多関節型ロボットは、基台と、基台に支持された第1アームと、第1アームに接続された第2アームと、第2アームに支持され、回転および上下動可能な第3アームとしてのシャフトと、基台と第2アームとを接続し、内部に配線が挿通されている配管とを有する。
【0003】
また、特許文献1に記載されている多関節型ロボットでは、シャフトの先端に力覚センサーやエンドエフェクターが設置されている。これら力覚センサーおよびエンドエフェクターには、信号線や電力供給線等の配線が接続されている。これらの配線は、基台、配管、第2アームおよびシャフトの内部に引き回され、力覚センサーおよびエンドエフェクターにそれぞれ接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【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に記載されている多関節型ロボットでは、シャフト内の中空部を配線が挿通する構成であるため、シャフトの回転に伴って配線も捩じれる。このため、シャフトの回転量によっては、配線が過剰にねじれて負荷が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。
【0007】
本適用例のロボットは、基台と、
前記基台に接続され、第1軸回りに回動する第1アームと、
前記第1アームに接続され、前記第1軸と平行な第2軸回りに回動する第2アームと、
前記第2アームに接続され、前記第1軸と平行な第3軸回りに回転するとともに、前記第3軸に沿って移動する、中空部を有する第3アームと、
前記中空部に設けられた電気配線と、
前記第3アームに固定され、筒状であり、内周部に第1端子を有する第1部材と、前記第1部材の内部に設けられ、前記第1部材に対し相対的に回転し、外周部に前記電気配線と電気的に接続された第2端子を有する第2部材と、を有し、前記第2部材が前記第1部材に対して相対的に回転する際、前記第1端子と前記第2端子との接触状態を維持する回転部材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明のロボットの第1実施形態を備えるロボットシステムを示す側面図である。
【
図2】
図1に示すロボットシステムのブロック図である。
【
図3】
図1に示す第3アームの拡大縦断面図である。
【
図5】
図1に示す第3アームの拡大縦断面図であって固定部材を示す図である。
【
図6】
図1に示す第3アームの拡大縦断面図であって固定部材を示す図である。
【
図8】本発明のロボットの第2実施形態の概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明のロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明のロボットの第1実施形態を備えるロボットシステムを示す側面図である。
図2は、
図1に示すロボットシステムのブロック図である。
図3は、
図1に示す第3アームの拡大縦断面図である。
図4は、
図3中のA-A線断面図である。
図5は、
図1に示す第3アームの拡大縦断面図であって固定部材を示す図である。
図6は、
図1に示す第3アームの拡大縦断面図であって固定部材を示す図である。
図7は、
図5および
図6に示す固定部材の斜視図である。
【0010】
また、
図1、
図3および
図8では、説明の便宜上、互いに直交する3軸として、x軸、y軸およびz軸を図示している。また、以下では、x軸に平行な方向を「x軸方向」と言い、y軸に平行な方向を「y軸方向」と言い、z軸に平行な方向を「z軸方向」と言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「+(プラス)」、基端側を「-(マイナス)」と言い、+x軸方向に平行な方向を「+x軸方向」と言い、-x軸方向に平行な方向を「-x軸方向」と言い、+y軸方向に平行な方向を「+y軸方向」と言い、-y軸方向に平行な方向を「-y軸方向」と言い、+z軸方向に平行な方向を「+z軸方向」と言い、-z軸方向に平行な方向を「-z軸方向」と言う。また、z軸回りの方向およびz軸に平行な軸回りの方向を「u軸方向」と言う。
【0011】
また、以下では、説明の便宜上、
図1中の+z軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、-z軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム20については、
図1中の基台21側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター7側を「先端」と言う。また、
図1中のz軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、x軸方向およびy軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。
【0012】
図1および
図2に示すロボットシステム100は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム100は、制御装置1と、ロボット2と、エンドエフェクター7と、を備えている。その他、ロボットシステム100は、表示装置41や、入力装置42等を備えている。
【0013】
制御装置1は、ロボット2とは異なる位置、すなわち、ロボット2の外側に配置されている。また、図示の構成では、ロボット2と制御装置1とは、ケーブル200で電気的に接続(以下、単に「接続」とも言う)されているが、これに限定されずケーブル200を省略し、無線方式で通信を行うようになっていてもよい。すなわち、ロボット2と制御装置1とは、有線通信で接続されていてもよく、また、無線通信で接続されていてもよい。また、制御装置1は、基台21に内蔵されていてもよい。
【0014】
ロボット2は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。また、ロボット2は、天井や、設置棚の天面に設置されて用いられる、いわゆる天吊りタイプのスカラロボットである。なお、図示の構成に限定されず、第2実施形態で説明するように床に設置して用いてもよく、図示はしないが壁に設置して用いてもよい。
【0015】
図1に示すように、ロボット2は、基台21と、第1アーム22と、第2アーム23と、作業ヘッドである第3アーム24と、力検出部5と、を備えている。第1アーム22、第2アーム23および第3アーム24によりロボットアーム20が構成される。
【0016】
また、ロボット2は、第1アーム22を基台21に対して回転させる駆動ユニット25と、第2アーム23を第1アーム22に対して回転させる駆動ユニット26と、第3アーム24のシャフト241を第2アーム23に対して回転させるu駆動ユニット27と、シャフト241を第2アーム23に対してz軸方向に移動させるz駆動ユニット28と、角速度センサー29とを備えている。
【0017】
図1および
図2に示すように、駆動ユニット25は、第1アーム22の筐体220内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター251と、モーター251の駆動力を減速する減速機252と、モーター251または減速機252の回転軸の回転角度を検出する位置センサー253とを有している。
【0018】
駆動ユニット26は、第2アーム23の筐体230に内蔵されており、駆動力を発生するモーター261と、モーター261の駆動力を減速する減速機262と、モーター261または減速機262の回転軸の回転角度を検出する位置センサー263とを有している。
【0019】
u駆動ユニット27は、第2アーム23の筐体230に内蔵されており、駆動力を発生するモーター271と、モーター271の駆動力を減速する減速機272と、モーター271または減速機272の回転軸の回転角度を検出する位置センサー273とを有している。
【0020】
z駆動ユニット28は、第2アーム23の筐体230に内蔵されており、駆動力を発生するモーター281と、モーター281の駆動力を減速する減速機282と、モーター281または減速機282の回転軸の回転角度を検出する位置センサー283とを有している。
【0021】
モーター251、モーター261、モーター271およびモーター281としては、例えば、ACサーボモーター、DCサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。
【0022】
また、減速機252、減速機262、減速機272および減速機282としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、位置センサー253、位置センサー263、位置センサー273および位置センサー283は、例えば、角度センサーとすることができる。
【0023】
駆動ユニット25、駆動ユニット26、u駆動ユニット27およびz駆動ユニット28は、それぞれ、対応する図示しないモータードライバーに接続されており、モータードライバーを介して
図2に示す制御装置1のロボット制御部11により制御される。
【0024】
また、角速度センサー29は、
図1に示すように、第2アーム23に内蔵されている。このため、第2アーム23の角速度を検出することができる。この検出した角速度の情報に基づいて、制御装置1は、ロボット2の作動を制御する。
【0025】
基台21は、例えば、ボルト等によって設置面に固定されている。基台21の下端部には第1アーム22が連結されている。第1アーム22は、基台21に対して鉛直方向に沿う第1軸O1回りに回転可能となっている。第1アーム22を回転させる駆動ユニット25が駆動すると、第1アーム22が基台21に対して第1軸O1回りに水平面内で回転する。また、位置センサー253により、基台21に対する第1アーム22の回転量が検出できるようになっている。
【0026】
また、第1アーム22には、第2アーム23が連結されている。第2アーム23は、第1アーム22の基台21と接続されている部分と反対側の端部で、かつ、-z軸側に接続されている。
【0027】
第2アーム23は、第1アーム22に対して鉛直方向に沿う第2軸O2回りに回転可能となっている。第1軸O1の軸方向と第2軸O2の軸方向とは同一である。すなわち、第2軸O2は、第1軸O1と平行である。第2アーム23を回転させる駆動ユニット26が駆動すると、第2アーム23が第1アーム22に対して第2軸O2回りに水平面内で回転する。また、位置センサー263により、第1アーム22に対する第2アーム23の駆動量、具体的には、回転量が検出できるようになっている。
【0028】
また、第2アーム23は、第2軸O2からずれた位置で、第3アーム24を支持している。第3アーム24は、シャフト241を有している。シャフト241は、第2アーム23に対して、鉛直方向に沿う第3軸O3回りに回転可能であり、かつ、上下方向、すなわち、第3軸O3方向に沿って移動可能となっている。また、シャフト241の+z軸側の端部は、第2アーム23の筐体230内に位置しており、第3アーム24の-z軸側の端部は、第2アーム23から-z軸側に突出している。
【0029】
具体的には、シャフト241は、回転支持部材242によって支持されている。この回転支持部材242は、図示はしないが、外筒と、外筒の内側に設けられた回転体を有する。外筒は、第2アーム23の筐体230内の底部、すなわち、ベースに固定されている。一方、回転体は、シャフト241には固定されているが、シャフト241とともにz軸回りに回転可能に外筒に支持されている。
【0030】
また、シャフト241の長手方向の途中には、ボールねじナット243と、スプラインナット244と、が設置されている。これらボールねじナット243およびスプラインナット244は、回転支持部材242の+z軸側に設置されている。また、ボールねじナット243およびスプラインナット244は、この順で+z軸側から離間して配置されている。
【0031】
ボールねじナット243は、図示はしないが、内輪と、内輪の外周側に同心的に配置された外輪とを有する。これら内輪および外輪の間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪および外輪は、互いに相対的に回転する。なお、ボールねじナット243の外輪は、第2アーム23の任意の部位に固定されている。
【0032】
また、内輪は、外輪から露出した部分を有し、この露出した部分にベルトが掛け回されており、このベルトを介してz駆動ユニット28からの駆動力が伝達される。これにより、シャフト241は、z軸方向に沿って移動することができる。
【0033】
スプラインナット244は、内輪と、内輪の外周側に同心的に配置された外輪とを有する。これら内輪および外輪の間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪および外輪は、互いに相対的に回転する。また、内輪の内周部およびシャフト241の外周部の少なくとも一方には、図示しないスプライン溝が設けられており、この溝内には、複数のボールが配置されている。なお、ボールねじナット243の外輪は、第2アーム23の任意の部位に固定されている。
【0034】
また、内輪は、外輪から露出した部分を有し、この露出した部分にベルトが掛け回されており、このベルトを介してz駆動ユニット28からの駆動力が伝達される。これにより、内輪が外輪に対して回転する。この際、回転力が、スプライン溝と複数のボールによってz軸方向の力に変換されてシャフト241が上下動することができる。
【0035】
また、シャフト241がz軸回りに回転する際、
図2に示す位置センサー273により、第2アーム23に対するシャフト241の回転量が検出できるようになっている。また、シャフト241がz軸に沿って上下動する際、
図2に示す位置センサー283により、第2アーム23に対するシャフト241のz軸方向の移動量が検出できるようになっている。
【0036】
また、シャフト241の先端部には、電子機器の一例であるエンドエフェクター7が着脱可能に連結される。エンドエフェクター7は、図示の構成では、電力を供給することにより作動する電動ドライバーである。なお、エンドエフェクター7としては、図示の構成に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。
【0037】
また、
図2に示すように、ロボット2は、シャフト241に加わった力を検出する力検出部5を有する。力検出部5は、電子機器の一例である。力検出部5の設置場所としては、特に限定されないが、例えば、シャフト241の先端部や、シャフト241の長手方向の途中等が挙げられる。この力検出部5は、後述する電気配線501を介して制御装置1と電気的に接続される。
【0038】
力検出部5は、水晶等の圧電体で構成された素子を有する構成とすることができる。これにより、シャフト241が外力を受けると、力検出部5に伝達され、素子が電荷を出力する。この電荷の量に関する情報が制御装置1に送信される。そして、制御装置1は、この情報に基づいてロボットアーム20の作動を制御することができる。
このようなロボット2には、ケーブル200を介して制御装置1が接続されている。
【0039】
図2に示すように、制御装置1は、ロボット制御部11と、ロボット2の各部、エンドエフェクター7および表示装置41等、ロボットシステム100の各部の駆動をそれぞれ制御する。
【0040】
また、制御装置1は、ロボット制御部11と、表示制御部13と、記憶部14と、受付部15との間で、それぞれ、通信可能に構成されている。すなわち、ロボット制御部11と、表示制御部13と、記憶部14と、受付部15とは、互いに、有線または無線通信で接続されている。
【0041】
ロボット制御部11は、ロボット2の駆動、すなわち、ロボットアーム20等の駆動を制御する。ロボット制御部11は、OS等のプログラムがインストールされたコンピューターである。このロボット制御部11は、例えば、プロセッサとしてのCPUと、RAMと、プログラムが記憶されたROMとを有する。また、ロボット制御部11の機能は、例えば、CPUにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。
【0042】
表示制御部13は、表示装置41にウィンドウ等の各種の画面や文字等を表示させる機能を有している。すなわち、表示制御部13は、表示装置41の駆動を制御する。この表示制御部13の機能は、例えばGPU等により実現することができる。
【0043】
記憶部14は、データやプログラム等の各種の情報を記憶する機能を有する。この記憶部14は、制御プログラム等を記憶する。記憶部14の機能は、ROM等のいわゆる外部記憶装置によって実現することができる。
【0044】
受付部15は、入力装置42からの入力を受け付ける機能を有している。この受付部15の機能は、例えばインターフェース回路によって実現することができる。なお、例えばタッチパネルを用いる場合には、受付部15は、ユーザーの指のタッチパネルへの接触等を検知する入力検知部としての機能を有する。
【0045】
表示装置41は、例えば、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ等で構成された図示しないモニターを備えており、例えば、ウィンドウ等の各種の画面等を含む各種の画像や文字等を表示する機能を有する。
【0046】
入力装置42は、例えば、マウスやキーボード等で構成されている。したがって、ユーザーは、入力装置42を操作することで、制御装置1に対して各種の処理等の指示を行うことができる。
【0047】
具体的には、ユーザーは、表示装置41に表示されるウィンドウ等の各種画面に対して入力装置42のマウスでクリックする操作や、入力装置42のキーボードで文字や数字等を入力する操作により、制御装置1に対する指示を行うことができる。
【0048】
なお、本実施形態では、表示装置41および入力装置42の代わりに、表示装置41および入力装置42を兼ね備えた表示入力装置を設けてもよい。表示入力装置としては、例えば静電式タッチパネルや感圧式タッチパネル等のタッチパネルを用いることができる。また、入力装置42は、音声等の音を認識する構成であってもよい。
以上、ロボットシステム100の全体構成について説明した。
【0049】
次に、第3アーム24の内部および周辺の構造について詳細に説明する。
シャフト241は、中空部240を有する筒状をなしている。中空部240内には、電気配線束500が設置されている。電気配線束500は、単数または複数の電気配線501が束ねられたものである。電気配線501は、制御装置1と、シャフト241の先端側に配置されている電子機器とを電気的に接続する配線である。本実施形態では、電子機器は、エンドエフェクター7や力検出部5であり、電気配線501は、これらと制御装置1とをそれぞれ電気的に接続している。このように、電気配線501は、制御信号、電力、受けた外力の大きさに関する信号等を伝搬するものである。
【0050】
なお、本実施形態では、電気配線束500は、一例として、4本の電気配線501が互いに絶縁された状態で束ねられたものとして説明する。
【0051】
図1および
図3に示すように、電気配線束500は、本実施形態では、基台21の内部、第1アーム22の内部、第3アーム24の内部およびシャフト241の中空部240内に引き回されている。また、電気配線束500は、一端部が中空部240内に設けられている回転部材3に接続されている。
【0052】
なお、電気配線束500は、一部がシャフト241の中実部に埋設されていてもよく、一部がシャフト241の外側に引き回されていてもよい。
【0053】
図3に示すように、回転部材3は、シャフト241の先端部付近の中空部240内に設置されている。回転部材3は、第1部材としての外筒31と、外筒31内に設けられた第2部材としての回転体32とを有する。
【0054】
外筒31は、シャフト241に固定されている。このため、シャフト241が第3軸O3回りに回転する際、外筒31は、シャフト241とともに回転する。また、外筒31は、その-z軸側の端部に設けられ、外径が拡径した拡径部311を有する。この拡径部311は、シャフト241の-z軸側に露出している。この拡径部311は、ネジ312によりシャフト241に固定されている。これにより、外筒31をシャフト241に対して固定することができる。
【0055】
なお、ネジ止めする箇所は、図示のように複数であってもよく1つであってもよい。また、拡径部311でのネジ止めを省略して、他の方法で外筒31をシャフト241に対して固定してもよい。他の方法としては、特に限定されないが、例えば、外筒31をシャフト241内に圧入する方法や、接着剤を介して固定する方法等が挙げられる。
【0056】
また、外筒31は、+z軸側に開放する開口部313を有する有底筒状をなしている。開口部313は、後述する回転体32のコネクタ部322が挿通される部分である。また、外筒31の開口部313と反対側の端部の内壁には、-z軸側に凹没した凹部314が形成されている。
【0057】
回転体32は、第1部材としての外筒31の内側で外筒31に対して相対的に回転する第2部材である。回転体32は、外筒31と同心的に配置され、その中心軸が第3軸O3と一致している。
【0058】
回転体32は、円柱状の胴部321と、胴部321の+z軸側の端部から+z軸側に突出して設けられたコネクタ部322と、胴部321の-z軸側の端部から-z軸側に突出して設けられた突出部323とを有する。
【0059】
胴部321は、その外周部が外筒31の内周部から離間して外筒31内に収納されている。また、胴部321の外周部には、複数、本実施形態では4つの第2端子34が設けられている。
【0060】
コネクタ部322は、前述したように外筒31の開口部313内を挿通している。コネクタ部322は、筒状をなし、内側に電気配線束500が挿入、固定される。また、回転体32は、電気配線501の本数に対応した数、本実施形態では4本の内部配線324を有する。コネクタ部322に電気配線束500が接続された状態では、各電気配線501と各内部配線324とがそれぞれ電気的に接続された状態となる。また、各内部配線324は、後述する第2端子34にそれぞれ接続されている。
【0061】
また、外筒31と回転体32とが相対的に回転する際、コネクタ部322は、開口部313で回転する。また、電気配線束500と回転体32とは、接続、固定されているため、外筒31と回転体32とが相対的に回転する際、電気配線束500は、回転体32とともに外筒に対して相対的に回転する。
【0062】
突出部323は、前述したように外筒31の凹部314内に挿入されている。外筒31と回転体32とが相対的に回転する際、突出部323は、凹部314内で回転する。
【0063】
また、
図4に示すように、外筒31の内周部には、複数、本実施形態では4つの第1端子33が設けられている。各第1端子33は、内部配線316を介して後述する接続部315と接続されている。また、各第1端子33は、第3軸O3に沿って等間隔で配置されている。また、各第1端子33は、第3軸O3回りの位置、すなわち、外筒31の周方向の位置が同じである。換言すれば、z軸方向からみたとき、各第1端子33は重なっている。なお、各第1端子33の位置は、z軸方向からみたとき、互いにずれていてもよい。
【0064】
これら各第1端子33は、同じ構成であるため、以下、1つの第1端子33を代表的に説明する。
【0065】
図4に示すように、第1端子33は、複数本、本実施形態では、2本の導電性ワイヤー331で構成される、いわゆるブラシ電極である。各導電性ワイヤーは、外筒31の内周部から内側に向かって、すなわち、回転体32に向かって突出して設けられている。
【0066】
各導電性ワイヤー331は、基端部、すなわち、根元が、同じ電極332に接続されている。また、各導電性ワイヤー331は、回転体32の周方向、すなわち、回転方向に沿って、先端部が互いに離間するように突出して設置されている。換言すれば、各導電性ワイヤー331は、根元は互いに近い位置に位置しているが、回転体32の回転方向に沿って互いに反対側に突出して設けられている。
【0067】
また、各導電性ワイヤー331は、回転体32の胴部321の外周部に設置された第2端子34にそれぞれ接触している。第2端子34は、第1端子33の個数と同数、すなわち、4つ設けられている。各第2端子34は、内部配線324を介して電気配線501とそれぞれ電気的に接続されている。各第2端子34は、z軸に沿って互いに離間して設けられている。第2端子34は、所定の幅を有する電極が回転体32の周方向の全域にわたって設けられたものである。
【0068】
また、導電性ワイヤー331は、弾性を有しており、回転体32に向かって湾曲するように回転体32に向かって、すなわち、第2端子34に向かって押し付けられた状態で設置されている。これにより、回転部材3に衝撃が加えられて外筒31と回転体32とに軸ずれが生じたとしても、導電性ワイヤー331が第2端子34と接触した状態をより確実に維持することができる。以下、導電性ワイヤー331、すなわち、第1端子33と第2端子34と接触した状態を、単に「接触状態」という。
【0069】
また、導電性ワイヤー331の先端部が互いに反対側を向いていることにより、回転体32が外筒31に対してどちらの方向に相対的に回転したとしても、接触状態をより確実に維持することができる。
【0070】
このように第1端子33は、可撓性を有するブラシ電極である。これにより、前述したように、外筒31と回転体32とに軸ずれが生じたとしても、接触状態をより確実に維持することができるとともに、第1端子33にかかる負荷を軽減することができる。
【0071】
また、第1端子33は、第2部材である回転体32に向かって突出して設けられている。これにより、前述したように、第1端子33が回転体32に設けられた第2端子34に向かって押し付けられた状態となる。よって、外筒31と回転体32とが相対的に回転したとしても、接触状態をより確実に維持することができる。
【0072】
また、前述したように、第2端子34は、回転体32の周方向の全域にわたって設けられている。これにより、外筒31と回転体32とが相対的に回転する際、どのような回転角度であっても接触状態を維持することができる。
【0073】
このような2本の導電性ワイヤー331で構成された第1端子33は、4つ設けられている。これら4つの第1端子33は、それぞれ電極332を介して内部配線316と電気的に接続されている。すなわち、電極332は、互いに離間して4つ設けられており、内部配線316も互いに離間して4本設けられている。各内部配線316は、外筒31の中実部に設けられており、外筒31の-z軸側に設けられた接続部315と接続されている。
【0074】
接続部315は、外側から、すなわち、-z軸側から4本の電気配線502が接続された部分である。また、各電気配線502は、図示はしないが、他端が力検出部5やエンドエフェクター7に電気的に接続されている。
【0075】
このような構成によれば、電気配線501は、内部配線324、第2端子34、第1端子33、内部配線316および接続部315を介して電気配線502と電気的に接続される。これにより、力検出部5およびエンドエフェクター7と、制御装置1とを電気的に接続することができる。よって、制御装置1は、力検出部5の出力信号を受け取ったり、エンドエフェクター7に電力を供給したりすることができる。
【0076】
ここで、ロボット2が作業を行う際、シャフト241を第3軸O3回りに回転させることがある。シャフト241が回転すると、シャフト241に固定されている外筒31がシャフト241とともに回転するが、回転体32は、回転することが防止または抑制されている。すなわち、シャフト241および外筒31が回転しても、外筒31と回転体32が相対的に回転することにより、回転体32の第3軸O3回りにおける位置が変化するのが防止または抑制されている。これにより、シャフト241が回転したとしても、回転体32に固定されている電気配線束500が捩じれるのが防止または抑制することができる。また、前述したように、外筒31と回転体32とが相対的に回転する際、第1端子33と第2端子34とが接触した接触状態を維持することができる。これらのことから、シャフト241がどれだけ回転したとしても、力検出部5およびエンドエフェクター7と制御装置1との電気的な接続を維持しつつ、電気配線束500が過剰に捩じれるのを抑制することができる。その結果、シャフト241の回転量に制限がなく、所望量回転させることができるとともに、電気配線501に過剰な負荷がかかるのを防止することができる。
【0077】
なお、電気配線502は、シャフト241とともに回転するが、電気配線502が接続されている力検出部5およびエンドエフェクター7もシャフト241と回転するため、電気配線502は捩じれない。
【0078】
さらに、ロボット2では、シャフト241の上下動の際においても、電気配線501に過剰な負荷がかかるのを抑制することができる。以下、このことについて説明する。
【0079】
図5~
図7に示すように、ロボット2は、電気配線束500の長手方向の途中を固定する固定部材8を備える。この固定部材8は、中空部240内に挿入され、z軸方向に沿って、すなわち、第3アーム24の長手方向に沿って伸縮可能に構成されている。
【0080】
固定部材8は、互いにスライドすることにより全体の長さが可変に構成された第1レール部材81および第2レール部材82を有する。第1レール部材81および第2レール部材82は、横断面形状がコの字状をなす長尺な部材で構成されている。すなわち、第1レール部材81および第2レール部材82は、側方に開放した筒状をなしている。また、第1レール部材81および第2レール部材82は、一方に他方が挿入された状態でスライドする。本実施形態では、第1レール部材81内に第2レール部材82が挿入された状態でスライドする。
【0081】
なお、図示はしないが、第1レール部材81および第2レール部材82の一方は、突起を有し、他方は、突起が挿入される溝が設けられているのが好ましい。これにより、第1レール部材81および第2レール部材82が不本意に離脱するのを防止することができるとともに、スライドを安定的に行うことができる。
【0082】
第1レール部材81は、z軸方向に沿って配置されている。第1レール部材81の+z軸側の端部は、第2アーム23の筐体230の内側の天面に固定されている。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、固定部材を用いて固定する方法や、接着剤等を用いて固定する方法等が挙げられる。
【0083】
第2レール部材82は、z軸方向に沿って配置されている。第2レール部材82は、第1レール部材81に挿入された状態で第1レール部材81によってスライド可能に支持されている。第2レール部材82の+z軸側の端部付近には、電気配線束500の長手方向の途中が固定された固定部820が設けられている。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、固定部材を用いて固定する方法や、接着剤等を用いて固定する方法等が挙げられる。
【0084】
また、第2レール部材82の-z軸側の端部は、回転部材3のコネクタ部322と当接している。また、本実施形態では、第2レール部材82の-z軸側の端部は、回転部材3と固定されていない。
【0085】
なお、この構成に限定されず、第2レール部材82の-z軸側の端部は、回転部材3の他の部位と当接していてもよい。また、第2レール部材82の-z軸側の端部は、回転部材3に固定されていてもよい。
【0086】
また、第2レール部材82は、3枚の長尺な板部材821、822、823で構成される。板部材822および板部材823は、互いに対向しており、板部材822および板部材823の側部に板部材821が配置されている。換言すれば、板部材821の側部から一対の板部材822および板部材823が設けられている。
【0087】
また、板部材821には、電気配線束500を挿通するための挿通孔824が設けられている。これにより、板部材821を厚さ方向に介して電気配線束500を引き回すことができ、引き回しの自由度が向上する。
【0088】
なお、固定部材8は、第1レール部材81および第2レール部材82のスライド限界を規制する規制部を有していてもよい。
【0089】
このように、ロボット2は、中空部240に挿入され、第3アーム24の長手方向に沿って伸縮可能に構成され、電気配線501の長手方向の途中を固定する固定部材8を備える。このような固定部材8によれば、第2レール部材82に電気配線501が固定されており、この固定された固定部820がシャフト241の上下動に連動して上下に移動する。これにより、シャフト241が上下動しても固定部820より下側の電気配線501もシャフト241の上下動に連動して上下に移動する。よって、電気配線501の過剰な変形を防止することができる。その結果、電気配線501に過剰な負荷がかかるのを防止することができる。
【0090】
また、前述したように、回転部材3を有することの効果、すなわち、シャフト241の回転の際に電気配線501に過剰に負荷がかかるのを防止することができることとの相乗効果で、さらに効果的に電気配線501に過剰に負荷がかかるのを防止することができる。
【0091】
また、固定部材8は、第2アーム23に固定される第1レール部材81と、第1レール部材81に対し第1レール部材81の長手方向に沿ってスライドする第2レール部材82と、を有し、電気配線501は、第2レール部材82に固定される。このようにシャフト241と連動して上下動する方のレール部材に電気配線501が固定されているため、電気配線501をシャフト241の上下動に連動して上下に移動させることができる。よって、電気配線501の過剰な変形をより確実に防止することができる。
【0092】
また、第2レール部材82は、-z軸側の端部、すなわち、鉛直方向下方の端部が回転部材3と当接している。これにより、シャフト241が上下動する際、シャフト241に固定されている回転部材3が第2レール部材82と当接したまま第2レール部材82を上下に移動させることができる。
【0093】
また、第2レール部材82の電気配線501が固定されている部分である固定部820は、中空部240の外側に位置している。すなわち、シャフト241のz軸方向の位置に関わらず、固定部820は、シャフト241の+z軸側に露出した状態となっている。これにより、シャフト241の+z軸側の開口の縁部に電気配線501が接触したり擦れたりするのを効果的に防止または抑制することができる。よって、電気配線501に過剰に負荷がかかるのをさらに効果的に防止することができる。
【0094】
なお、固定部材8は、上記の構成に限定されず、例えば、一方が筒状で他方が内部に挿入される棒状であってもよく、蛇腹のような伸縮機構を有する1本の長尺体で構成されていてもよい。
【0095】
以上説明したように、ロボット2は、基台21と、基台21に接続され、第1軸O1回りに回動する第1アーム22と、第1アーム22に接続され、第1軸O1と平行な第2軸O2回りに回動する第2アーム23と、第2アーム23に接続され、第1軸O1と平行な第3軸O3回りに回転するとともに、第3軸O3に沿って移動する、中空部240を有する第3アーム24と、中空部240に設けられた電気配線501と、第3アーム24に固定され、筒状であり、内周部に第1端子33を有する第1部材としての外筒31と、外筒31の内部に設けられ、外筒31に対し相対的に回転し、外周部に電気配線501と電気的に接続された第2端子34を有する第2部材としての回転体32と、を有し、回転体32が外筒31に対して相対的に回転する際、第1端子33と第2端子34との接触状態を維持する回転部材3と、を備える。これにより、シャフト241がどれだけ回転したとしても、力検出部5およびエンドエフェクター7と制御装置1との電気的な接続を維持しつつ、電気配線501が過剰に捩じれるのを抑制することができる。その結果、シャフト241の回転量に制限がなく、所望量回転させることができるとともに、電気配線501に過剰な負荷がかかるのを防止することができる。
【0096】
また、第1端子33および第2端子34の対は、第3軸O3に沿って互いに離間して複数設けられている。これにより、力検出部5およびエンドエフェクター7と制御装置1との間で送受信する電気信号の種類を増やすことができ、ロボット2は、さらに多彩な制御を行うことができる。
【0097】
<第2実施形態>
図8は、本発明のロボットの第2実施形態の概略模式図である。
【0098】
以下、
図8を参照して本発明のロボットの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【0099】
図8に示すように、ロボット2は、本実施形態では、いわゆる床置きタイプである。ロボット2は、第1実施形態と同様に、基台21と、第1アーム22と、第2アーム23と、第3アーム24と、を有している。また、第3アーム24のシャフト241は、+z軸側の端部が第2アーム23の筐体230から+z軸側に突出して設けられている。
【0100】
また、第2アーム23は、筐体230の外側に設けられた設置部材231を有する。設置部材231は、シャフト241から+z軸側の突出している第1レール部材81を固定するための部材である。設置部材231は、筐体230の外側に固定される第1部分232と、第1部分232から+z軸側に立設された第2部分233と、第2部分233から第3軸O3側に突出して設けられた第3部分234と、を有する。そして、第3部分234の-z軸側に第1レール部材81の+z軸側の端部が固定されている。
【0101】
このような設置部材231を設けることにより、本実施形態のように、シャフト241が第2アーム23の+z軸側に突出している形態であっても、固定部材8を設置することができる。よって、電気配線501の長手方向の途中を固定部材8に固定することができ、電気配線501の過剰な変形を防止することができる。
【0102】
以上、本発明のロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。
【0103】
また、前記実施形態では、ロボットアームの回転軸の数は、3つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回転軸の数は、例えば、2つ、または、4つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、アームの数は、3つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、例えば、2つ、または、4つ以上でもよい。
【符号の説明】
【0104】
100…ロボットシステム、1…制御装置、11…ロボット制御部、13…表示制御部、14…記憶部、15…受付部、2…ロボット、3…回転部材、5…力検出部、7…エンドエフェクター、8…固定部材、20…ロボットアーム、21…基台、22…第1アーム、23…第2アーム、24…第3アーム、25…駆動ユニット、26…駆動ユニット、27…u駆動ユニット、28…z駆動ユニット、29…角速度センサー、31…外筒、32…回転体、33…第1端子、34…第2端子、41…表示装置、42…入力装置、81…第1レール部材、82…第2レール部材、200…ケーブル、220…筐体、230…筐体、231…設置部材、232…第1部分、233…第2部分、234…第3部分、240…中空部、241…シャフト、242…回転支持部材、243…ボールねじナット、244…スプラインナット、251…モーター、252…減速機、253…位置センサー、261…モーター、262…減速機、263…位置センサー、271…モーター、272…減速機、273…位置センサー、281…モーター、282…減速機、283…位置センサー、311…拡径部、312…ネジ、313…開口部、314…凹部、315…接続部、316…内部配線、321…胴部、322…コネクタ部、323…突出部、324…内部配線、331…導電性ワイヤー、332…電極、500…電気配線束、501…電気配線、502…電気配線、820…固定部、821…板部材、822…板部材、823…板部材、824…挿通孔、O1…第1軸、O2…第2軸、O3…第3軸