特許 7440240 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】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/00 20060101AFI20240220BHJP

【ＦＩ】

B25J17/00 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019192688

(22)【出願日】2019-10-23

(65)【公開番号】P2021065968

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-07-20

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】郭 巍

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０５６８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８０３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／１０４２１６（ＷＯ，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】

１以上の回転関節を備え、
各該回転関節が、モータと、該モータの回転を減速する減速機と、該減速機によって接続され該減速機の中心軸回りに回転可能に支持された第１部材および第２部材とを備え、
少なくとも１つの前記回転関節の前記第１部材に、前記減速機の前記中心軸に対して偏心した位置に前記モータのフランジを固定するフランジ固定部が設けられ、
前記第１部材を前記減速機に固定するボルトが、前記中心軸に沿う方向から見て前記フランジが配置される領域内にも配置されており、
前記ボルトが、前記フランジ固定部を前記中心軸に沿う方向に貫通する１以上の貫通孔に挿通され、
前記フランジ固定部が、前記モータのシャフトを貫通させる中央孔を有する筒状部と、該筒状部の一端に配置され前記フランジを固定する固定部とを備え、
前記貫通孔が、前記中心軸に沿う方向から見て、前記筒状部に重なる位置に配置されているロボット。

【請求項2】

前記筒状部の外周面に、前記中心軸に沿う方向に前記貫通孔の周囲の肉厚を確保する肉盛部を備える請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記筒状部の外周面に、前記中心軸に沿う方向に前記ボルトとの干渉を回避する切欠部を備える請求項１に記載のロボット。

【請求項4】

前記筒状部に、前記中央孔に挿入された前記シャフトを回転可能に支持するニードルベアリングを備える請求項１から請求項３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】

ロボットの関節は、第１部材に対して第２部材を所定の軸線回りに回転駆動するアクチュエータを備えている。アクチュエータは、モータと、モータの回転を減速する減速機とを備え、第１部材と第２部材とが減速機によって接続されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のロボットにおいては、減速機の中心軸とモータの中心軸とが同軸に配置されており、第２部材を減速機に締結するボルトは、モータのフランジよりも径方向外方に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２００６／１０４２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

減速機の回転中心部に中空部を設け、ケーブル等の線条体を配置する場合や、減速比を稼ぐために、モータの回転を一段減速するギヤを介して減速機に入力する場合、減速機の中心軸に対してモータの中心軸を偏心させることがある。この場合には、中心軸に沿う方向から見て、減速機の周方向の一部領域が、モータのフランジが配置される領域と重なるため、第１部材または第２部材を減速機に締結するボルトの配置が困難となる。

【0005】

モータのフランジが配置される領域にボルトを締結しない場合、モータのフランジが大きいほど、第１部材または第２部材と減速機とが広い角度範囲にわたって締結されなくなるため、ロボットの剛性が大きく低下する。
したがって、減速機に対してモータを偏心して配置する場合においても剛性を十分に確保することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、１以上の回転関節を備え、各該回転関節が、モータと、該モータの回転を減速する減速機と、該減速機によって接続され該減速機の中心軸回りに回転可能に支持された第１部材および第２部材とを備え、少なくとも１つの前記回転関節の前記第１部材に、前記減速機の前記中心軸に対して偏心した位置に前記モータのフランジを固定するフランジ固定部が設けられ、前記第１部材を前記減速機に固定するボルトが、前記中心軸に沿う方向から見て前記フランジが配置される領域内にも配置されているロボットである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係るロボットの一部の回転関節を示す縦断面図である。

【図2】図１のロボットの回転関節の平面図である。

【図3】図１の切断線Ａ－Ａに沿って切断した断面図である。

【図4】図１のロボットのフランジ固定部を示す斜視図である。

【図5】図２のロボットの回転関節の変形例を示す平面図である。

【図6】図５の回転関節の図３と同様の断面図である。

【図7】図６の変形例を示す断面図である。

【図8】図１のロボットの回転関節の他の変形例を示す拡大縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の一実施形態に係るロボットについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットは、例えば、６個の回転関節１を備える垂直多関節型ロボットである。

【0009】

回転関節１の内の１つは、図１に示されるように、モータ２と、モータ２の回転を減速する減速機３と、床面Ｆに設置されるベース（第２部材）４と、鉛直軸線Ａ１回りにベース４に対して回転可能に支持された旋回胴（第１部材）５とを備えている。

【0010】

ベース４と旋回胴５とは、減速機３によって接続されている。これにより、旋回胴５は、減速機３の中心軸である鉛直軸線Ａ１回りにベース４に対して回転可能に支持されている。ベース４、減速機３および旋回胴５には、鉛直軸線Ａ１近傍に上下方向に貫通する中空部６が設けられている。これにより、中空部６を経由してベース４から旋回胴５まで、図示しないケーブル等の線条体を鉛直軸線Ａ１近傍に配線することができる。

【0011】

モータ２は、中空部６を回避するために、減速機３の中心軸である鉛直軸線Ａ１に対して偏心した位置に配置されている。すなわち、旋回胴５には、減速機３の入力ギヤ３１に噛み合う駆動ギヤ３２を装着したシャフト７を鉛直下向きにして、モータ２のフランジ部（フランジ）８を固定するフランジ固定部９が、中空部６を回避して、鉛直軸線Ａ１に対して偏心した位置に設けられている。図中、符号Ｂ１は、シャフト７の回転軸線である。

【0012】

フランジ固定部９は、駆動ギヤ３２を装着したモータ２のシャフト７を貫通させる中央孔１０を有する筒状部１１と、筒状部１１の上端に外鍔状に延び、モータ２のフランジ８を固定する固定部１２とを備えている。筒状部１１および固定部１２は、旋回胴５の上部に、旋回胴５と一体的に設けられている。

【0013】

固定部１２は、図２に示されるように、平面視でモータ２のフランジ８と略同等の形状および大きさを有する矩形状に形成されている。固定部１２は、モータ２のフランジ８に備えられた取付ボルト１３を貫通させる４つの取付孔（図示略）に対応する位置に、取付ボルト１３を締結可能な４つのネジ孔１４を備えている。

【0014】

ここで、図１および図２に示されるように、減速機３と旋回胴５とは、大きなトルクを伝達するために、複数本のボルト１５の締結によって固定されている。中央の中空部６を回避し、ボルト１５の本数を減らすために、ボルト１５は減速機３の外周に近い位置に、周方向に沿って配列されている。図１および図２においては、図示を簡単にするために、単一の円に沿って一列に配列されているが、これに限定されるものではなく、中空部６の径方向外方のドーナツ状の領域に複数列あるいは列をなさずに配列されていてもよい。

【0015】

そして、フランジ固定部９は、上述したように、減速機３の中心軸である鉛直軸線Ａ１に対して偏心した位置に配置されているので、図２に示されるように、ボルト１５の配列円に重なる位置に配置される。
本実施形態に係るロボットにおいては、図２に示されるように、平面視で、フランジ固定部９の固定部１２が配置されている領域内においても、旋回胴５と減速機３とがボルト１５によって締結されている。

【0016】

すなわち、固定部１２が配置されている領域においても、図１および図２に示されるように、フランジ固定部９を鉛直方向に貫通する貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６の内部には、ボルト１５の頭部を突き当てる座面１７が形成されている。
図３に、図１の切断線Ａ－Ａに沿って切断した断面を示す。図３に示す例では、フランジ固定部９には、筒状部１１に重なる位置に、単一の貫通孔１６が設けられている。

【0017】

本実施形態においては、図３および図４に示されるように、筒状部１１の外周面に、鉛直方向に沿って貫通孔１６の周囲の肉厚を確保する肉盛部１９が設けられている。また、図１に示されるように、筒状部１１の中央孔１０内には、中央孔１０に対してモータ２のシャフト７を回転可能に支持するニードルベアリング２０が配置されている。

【0018】

このように構成された本実施形態に係るロボットによれば、旋回胴５と減速機３とを固定するボルト１５が、平面視でモータ２のフランジ８が配置される領域内においても旋回胴５と減速機３とを密着させている。これにより、フランジ固定部９によって、旋回胴５と減速機３とが広い角度範囲にわたって締結されなくなることが防止され、ロボットの剛性の低下を防止することができるという利点がある。

【0019】

そして、これを可能にするために、図３および図４に示されるように、筒状部１１の外面に肉盛部１９を設け、また、図１に示されるように、ニードルベアリング２０の採用により中央孔１０を小径化することにより、ボルト１５を貫通させる貫通孔１６の周囲の肉厚を十分に確保することができる。

【0020】

なお、本実施形態においては、フランジ固定部９に、鉛直方向に貫通してボルト１５を貫通させる貫通孔１６を１箇所設けた例を説明したが、これに代えて、図５および図６に示されるように、複数個所に設けてもよい。これにより、旋回胴５と減速機３とをさらに強固に密着させることができる。

【0021】

この場合に、固定部１２の外周に近接する部分においては、図５に示されるように、固定部１２の外周縁を切り欠いてボルト１５を通過させる切欠部２１を設けてもよい。
また、本実施形態においては、フランジ固定部９の固定部１２をモータ２のフランジ８と略同等の形状および大きさの矩形状に構成し、４箇所にネジ孔１４を設けた。これに代えて、ネジ孔１４の位置において固定部１２の外周縁を切り欠いて、ネジ孔１４の数を３箇所（あるいは２箇所）にしてもよい。

【0022】

また、フランジ固定部９の筒状部１１の外周面に肉盛部１９を設けることにより、貫通孔１６の周囲の肉厚を確保したが、これに代えて、図７に示されるように、筒状部１１の外周面にボルト１５を通過させる切欠部２２を設けてもよい。

【0023】

また、本実施形態においては、垂直多関節型ロボットのベース４と旋回胴５との間の回転関節１に適用した例を示したが、これに代えて、他の回転関節あるいは１以上の回転関節に適用してもよい。また、水平多関節型ロボット等、他の任意の形式のロボットの回転関節に適用してもよい。

【0024】

また、本実施形態においては、フランジ固定部９を旋回胴５に一体的に設けたが、図８に示されるように、旋回胴５に、ボルト１５によって着脱可能に固定されていてもよい。この場合には、フランジ固定部９を旋回胴５から取り外した状態で、旋回胴５と減速機３とをボルト１５によって締結すればよいので、フランジ固定部９にボルト１５を貫通させる貫通孔１６を設けなくてもよい。

【符号の説明】

【0025】

１ 回転関節
２ モータ
３ 減速機
４ ベース（第２部材）
５ 旋回胴（第１部材）
７ シャフト
８ フランジ部（フランジ）
９ フランジ固定部
１０ 中央孔
１１ 筒状部
１２ 固定部
１５ ボルト
１６ 貫通孔
１９ 肉盛部
２０ ニードルベアリング
２１，２２ 切欠部
Ａ１ 鉛直軸線（中心軸）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】