特許 7498380 ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20240604BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 Z

B25J19/00 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024505597

(86)(22)【出願日】2023-10-17

(86)【国際出願番号】 JP2023037531

【審査請求日】2024-01-30

【早期審査対象出願】

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】檜垣 真奈

【審査官】松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２３０９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０６２６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０４８４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１００８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空部材に、その内部空間を外部に開放可能な開口部を備え、
該開口部が、前記内部空間内に配線される線条体の外径よりも若干大きな縦幅寸法と、前記線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な横幅寸法とを有するロボット。

【請求項2】

前記開口部が、前記線条体を把持した状態の作業者の手を挿脱可能な縦幅寸法および横幅寸法を有する第１部分と、該第１部分の周縁の一部を横方向外向きに切り欠いた形状を有する第２部分とを備え、
該第２部分の縦幅寸法が、前記線条体の外径よりも若干大きく、
該第２部分が設けられた部位における前記開口部全体の横幅寸法が、前記線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な大きさである請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

中空の第１部材と、中空の第２部材とを備え、
前記第１部材が、所定の軸線の一端側において前記第２部材を前記軸線回りに回転可能に支持する本体部と、前記軸線の他端側において前記第２部材に前記軸線回りに回転可能に接続され、前記本体部の内部空間と前記第２部材の内部空間とを接続する管状のダクト部とを備え、
前記本体部と前記ダクト部とが一体的に構成され、
前記本体部と前記ダクト部との両方に跨る位置に、前記本体部の前記内部空間を外部に開放し、前記本体部から前記ダクト部を経由して前記第２部材に導かれる線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な開口部を備えるロボット。

【請求項4】

前記開口部の前記本体部側に設けられている第１部分が、前記線条体を把持した状態の作業者の手を挿脱可能な縦幅寸法および横幅寸法を有する請求項３に記載のロボット。

【請求項5】

前記開口部の前記ダクト部側に延びる第２部分が、前記線条体の外径よりも若干大きな縦幅寸法を有する請求項３または請求項４に記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

Ｊ１ベースに対して、鉛直な第１軸線回りに、Ｊ２ベースが回転可能に支持され、Ｊ２ベースに対して水平な第２軸線回りに第１アームが回転可能に支持されたロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。Ｊ２ベースは、開口部を有する端面どうしが開口部を合わせて結合されることにより相互に組み付けられる中空の第１、第２ハウジングを備えている。そして、Ｊ１ベースから減速機の空洞を経由して第１ハウジング内に配線されてきた線条体を、合わせられた開口部を経由して第２ハウジング内に導き、さらに第１アーム内へと導いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第７１５７２７６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この特許文献１においては、第１ハウジングに対して第２ハウジングを取り外し可能としているため、両者を取り外すことにより開放される開口部を利用して線条体の配線作業を行うことができる。ハウジングを一体的に構成する場合には、ハウジングの外面に、作業者が手を入れることができる大きさの開口部を設けなければ、線条体の配線作業を行うことができない。

【0005】

しかしながら、ハウジングの内部空間は、通常、モータ、減速機等の多くの部品が配置されており、作業者が開口部から手を入れることができたとしても、内部において手を動かす十分なスペースを確保できない。したがって、ハウジングの狭隘な内部空間において容易に線条体の配線作業を行うことができることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、中空部材に、その内部空間を外部に開放可能な開口部を備え、該開口部が、前記内部空間内に配線される線条体の外径よりも若干大きな縦幅寸法と、前記線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な横幅寸法とを有するロボットである。

【0007】

また、本開示の他の態様は、中空の第１部材と、中空の第２部材とを備え、前記第１部材が、所定の軸線の一端側において前記第２部材を前記軸線回りに回転可能に支持する本体部と、前記軸線の他端側において前記第２部材に前記軸線回りに回転可能に接続され、前記本体部の内部空間と前記第２部材の内部空間とを接続する管状のダクト部とを備え、前記本体部と前記ダクト部とが一体的に構成され、前記本体部と前記ダクト部との両方に跨る位置に、前記本体部の前記内部空間を外部に開放し、前記本体部から前記ダクト部を経由して前記第２部材に導かれる線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な開口部を備えるロボットである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係るロボットを示す側面図である。

【図2】図１のロボットを示す背面図である。

【図3】図２のロボットの旋回胴の背面側を示す部分的な拡大図である。

【図4】図３のロボットの旋回胴の内部空間内に配線された線条体を示す部分的な概略平断面図である。

【図5】図３のロボットの旋回胴に設けられた開口部からカバーを取り外した状態を示す部分的な拡大図である。

【図6】図３のロボットの旋回胴の開口部から線条体を引き出す作業を説明する部分的な概略平断面図である。

【図7】図６と同様の部分的な概略平断面図である。

【図8】図３の他の旋回胴の背面側を示す部分的な拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の一実施形態に係るロボット１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１は、例えば、垂直６軸多関節型ロボットである。ロボット１は、図１に示すように、床面等の被設置面Ｆに固定されるベース２と、鉛直な第１軸線Ｊ１回りにベース２に対して回転可能に支持された旋回胴（第１部材、中空部材）３とを備える。

【0010】

また、ロボット１は、水平な第２軸線（所定の軸線）Ｊ２回りに旋回胴３に対して回転可能に支持された第１アーム（第２部材）４と、第２軸線Ｊ２に平行な第３軸線Ｊ３回りに第１アーム４に対して回転可能に支持された第２アーム５とを備える。さらに、ロボット１は、第２アーム５の先端に取り付けられた３軸の手首ユニット６を備える。

【0011】

ベース２は、図示しない減速機および軸受等によって、旋回胴３を第１軸線Ｊ１回りに回転可能に支持している。旋回胴３および減速機は、第１軸線Ｊ１を含む中央領域に、第１軸線Ｊ１に沿って上下に貫通する中央孔７を有し、中央孔７を通過させて、ベース２の内部空間から旋回胴３の内部空間Ｍ１にケーブル等の線条体８が配線される。

【0012】

旋回胴３は、図示しない減速機等によって、第１アーム４の第２軸線Ｊ２方向の一端側において、第１アーム４を第２軸線Ｊ２回りに回転可能に支持する本体部９を備える。また、旋回胴３は、第１アーム４の第２軸線Ｊ２方向の他端側において、第１アーム４に第２軸線Ｊ２回りに回転可能に接続される管状のダクト部１０を備える。

【0013】

ダクト部１０は、図３および図４に示すように、本体部９の背面側下部から水平方向に、第２軸線Ｊ２と平行に延びる管状の部分である。本体部９とダクト部１０とは一体的に構成され、ダクト部１０の内部空間Ｍ２は、本体部９の内部空間Ｍ１と連通している。図において、線条体８を旋回胴３内部に固定する固定金具は図示を省略している。

【0014】

第１アーム４には、第２軸線Ｊ２方向の他端側に、第２軸線Ｊ２を含む中央領域において第２軸線Ｊ２に沿って水平方向に貫通する中央孔（図示略）が設けられている。管状のダクト部１０が、第１アーム４に、第２軸線Ｊ２回りに回転可能に接続されることにより、本体部９の内部空間Ｍ１と第１アーム４の内部空間とがダクト部１０の細長い内部空間Ｍ２および中央孔によって接続される。

【0015】

ベース２から旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１内に導かれてきた線条体８は、ダクト部１０の細長い内部空間Ｍ２を経由して、中央孔から第１アーム４の内部空間内に導かれる。旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１は、ベース２に対して旋回胴３を駆動するモータ（図示略）および旋回胴３に対して第１アーム４を駆動するモータ（図示略）が配置されるため狭隘である。

【0016】

図２に示すように、旋回胴３の上部に着脱可能に取り付けられたカバー１１を取り外すことにより開放された開口部１２を経由して、モータの取付作業等を容易に行うことができる。しかしながら、モータが取り付けられた状態では、開口部１２を経由した配線作業等を行うことは難しい。

【0017】

本実施形態においては、図２～図５に示すように、旋回胴３の背面側に配置される鉛直面に、本体部９とダクト部１０との両方に跨る位置に、本体部９の内部空間Ｍ１およびダクト部１０の内部空間Ｍ２を外部に開放する開口部１３が設けられている。開口部１３は、該開口部１３と略同等の形状を有するカバー１４によって、開閉可能に閉塞される。

【0018】

開口部１３は、図５に示すように、旋回胴３を駆動する減速機の中央孔を通して、本体部９の内部空間Ｍ１内にベース２側から引き出されてきた線条体８の長さ方向の途中位置を引き出し可能な開口寸法を有する。具体的には、開口部１３は、図５に示すように、本体部９側に開口する比較的大きな長方形状の第１部分１３ａと、ダクト部１０側に開口する第比較的小さな長方形状の第２部分１３ｂとを連結した形状を有している。

【0019】

さらに具体的には、開口部１３の第１部分１３ａは、水平方向の横幅寸法Ｗ１および上下方向の縦幅寸法Ｈ１の長方形状に形成されている。この第１部分１３ａの開口寸法は、作業者が、線条体８を把持した状態の作業者の手、例えば、握りこぶしを開口部１３に出し入れすることができる最小限の大きさで足りる。例えば、大人の握りこぶしの大きさを８０ｍｍ×８０ｍｍであるとすると、横幅寸法Ｗ１および縦幅寸法Ｈ１はそれぞれ１００ｍｍ程度でよい。

【0020】

また、開口部１３の第２部分１３ｂは、第１部分１３ａの周縁の一部、例えば、背面からみて左縁の下端を第１部分１３ａの外側である左方向に向かって切り欠いた形状を有する。すなわち、第２部分１３ｂは、第１部分１３ａの下端からダクト部１０の長さ方向に向かって突出するように延びている。

【0021】

第２部分１３ｂの上下方向の縦幅寸法Ｈ２は、線条体８の外径寸法ｄよりも若干大きい。また、第２部分１３ｂにおける開口部１３の水平方向の横幅寸法Ｗ２は、図６に示すように、最小曲げ半径Ｒによって湾曲させた状態の線条体８の長さ方向の途中位置を引き出すことができる程度の長さを有する。

【0022】

すなわち、最小曲げ半径ＲによってＵ字状に湾曲させた状態の線条体８は、図６に示すように、以下の最大外形寸法Ｄを有する。
Ｄ＝２×（Ｒ＋ｄ）
ダクト部１０の奥行きが比較的大きい図６の場合には横幅寸法Ｗ２１は、線条体８の最大外形寸法Ｄよりも若干大きな寸法で足りる。

【0023】

一方、ダクト部１０の奥行きが比較的小さい図７の場合には、開口部１３から引き出された線条体８がダクト部１０に導かれる部分においても線条体８の最小曲げ半径Ｒを確保する必要がある。このため、図６の場合よりも若干大きな横幅寸法Ｗ２２が必要となる。

【0024】

また、線条体８の最小曲げ半径Ｒは、線条体８の外径寸法ｄに依存し、
２ｄ≦Ｒ≦４ｄ
である。
例えば、線条体８の外径寸法ｄがｄ＝２０ｍｍである場合には、最小曲げ半径Ｒは、Ｒ＝８０ｍｍとなり、Ｄ＝２００ｍｍとなるので、横幅寸法Ｗ２は、２００ｍｍ＋α（α＞０）となっている。

【0025】

このように構成された本実施形態に係るロボット１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１において、線条体８の配線作業を行う場合には、まず、カバー１４を取り外すことにより開口部１３を開放する。

【0026】

次いで、作業者は、開放された開口部１３の第１部分１３ａから片手を旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１に挿入し、ベース２側から減速機の中央孔内に導かれてきた線条体８を把持して旋回胴３内に引き出す。旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１は、モータおよびその他の部品によって狭隘になっているため、本体部９の内部空間Ｍ１内に挿入した手を上向き（図５の矢印Ａの方向）に大きく移動させるスペースはない。このため、本体部９の内部空間Ｍ１内に手を挿入した状態のままでは、線条体８をベース２側から引き出す作業は容易ではない。

【0027】

本実施形態においては、開口部１３の第１部分１３ａが、線条体８を把持した状態の作業者の手を出し入れすることができる開口寸法に設定されているので、作業者は、把持した線条体８を開口部１３側に引き出すことができる。また、第２部分１３ｂにおける開口部１３が、最小曲げ半径Ｒで湾曲させた状態の線条体８の長さ方向の途中位置を引き出し可能な縦幅寸法Ｈ２および横幅寸法Ｗ２に設定されている。

【0028】

これにより、作業者は、旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１において線条体８を把持した手を上方に移動させることに代えて、開口部１３から抜き出すように水平方向に移動させることができる。そして、Ｕ字状に湾曲した線条体８の長さ方向の途中位置を、第２部分１３ｂにおいて、図６に示すように、開口部１３から外部に引き出すことができる。

【0029】

線条体８が開口部１３から一旦引き出された後には、作業者は、旋回胴３の外部において、線条体８をベース２側から引き出す作業を容易に行うことができる。そして、旋回胴３の中央孔７から必要な引き出し量だけ線条体８が引き出された後に、ダクト部１０側に挿入されている線条体８を、ダクト部１０に向かってさらに送り込むように開口部１３に押し込む。これにより、図４に示すように、旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１からダクト部１０の内部空間Ｍ２に向かって線条体８を配線することができる。

【0030】

このように、本実施形態によれば、開口部１３の一部に、線条体８の外径ｄよりも若干大きな縦幅寸法Ｈ２の第２部分１３ｂを設け、この第２部分１３ｂにおいてのみ、線条体８の長さ方向の途中位置を引き出し可能な横幅寸法Ｗ２に設定した。その結果、開口部１３の第１部分１３ａ全体を線条体８の長さ方向の途中位置を引き出し可能な横幅寸法Ｗ２に設定する必要がなく、開口部１３の開口面積を比較的小さく抑えることができるという利点がある。

【0031】

例えば、Ｈ１＝１００ｍｍ、Ｈ２＝３０ｍｍ、Ｗ２＝２１０ｍｍであるとすると、配線作業の作業性を確保しつつ、第１部分１３ａ全体を横幅寸法Ｗ２に設定した場合と比較して、開口面積を６３％程度に減らすことができる。開口部１３の開口面積を小さく抑えることにより、旋回胴３の剛性を向上することができる。

【0032】

また、第２部分１３ｂが線条体８の外径ｄよりも若干大きい程度の比較的小さい縦幅寸法Ｈ２を有するので、細長いダクト部１０の内部空間Ｍ２を開放する位置に設けることができる。そして、旋回胴３の本体部９からダクト部１０に跨る位置に開口部１３を設けることにより、本体部９からダクト部１０への線条体８の配線作業をより容易にすることができ、作業性を向上することができる。

【0033】

なお、本実施形態においては、線条体８を処理するための開口部１３を旋回胴３の背面側の鉛直面に形成する場合を例示した。これに代えて、開口部１３は任意の位置に設けてもよい。例えば、水平面、傾斜面あるいは湾曲面に配置された開口部１３に適用してもよい。

【0034】

また、本実施形態においては、開口部１３が、旋回胴３の本体部９側に、作業者の手を出し入れ可能な大きさの第１部分１３ａを有する場合を例示した。これに代えて、図８に示すように、縦幅寸法Ｈ２および横幅寸法Ｗ２を有する開口部１３を採用してもよい。

【0035】

これにより、開口部１３を経由して作業者が手を旋回胴３の本体部９の内部空間Ｍ１内に出し入れすることはできないが、例えば、フック状の治具を用いて本体部９の内部空間Ｍ１内の線条体８を引っ掛けて引き出すことはできる。この場合においても、横幅寸法Ｗ２が、最小曲げ半径Ｒで湾曲させた状態の線条体８の長さ方向の途中位置を引き出すことが可能な大きさに設定されていることにより、線条体８を外部に引き出して作業することができる。

【0036】

また、本実施形態においては、開口部１３として、長方形状の第１部分１３ａと、長方形状の第２部分１３ｂとを連結した形状のものを採用したが、これに限られるものではなく、正方形、円形または楕円形等の任意の形状のものを採用してもよい。

【0037】

また、本実施形態においては、本体部９とダクト部１０とを有する旋回胴３に開口部１３を設ける場合を例示したが、これに限定されるものではなく、他の中空部材、例えば、第２アーム５等に適用してもよい。特に、図８の開口部１３であれば、ロボット１を構成する任意の中空部材に適用することができる。また、ロボット１として垂直６軸多関節型ロボットを例示したが、水平多関節型ロボット等の他の任意の形式のロボットに適用してもよい。

【0038】

以上、本開示の各実施形態について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、または、請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本発明の思想および趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。

【0039】

上記実施形態および変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
中空部材に、その内部空間を外部に開放可能な開口部を備え、
該開口部が、前記内部空間内に配線される線条体の外径よりも若干大きな縦幅寸法と、前記線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な横幅寸法とを有するロボット。

【0040】

（付記２）
前記開口部が、前記線条体を把持した状態の作業者の手を挿脱可能な縦幅寸法および横幅寸法を有する第１部分と、該第１部分の周縁の一部を外向きに切り欠いた形状を有する第２部分とを備え、
該第２部分の縦幅寸法が、前記線条体の外径よりも若干大きく、
該第２部分における前記開口部の横幅寸法が、前記線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な大きさである付記１に記載のロボット。

【0041】

（付記３）
中空の第１部材と、中空の第２部材とを備え、
前記第１部材が、所定の軸線の一端側において前記第２部材を前記軸線回りに回転可能に支持する本体部と、前記軸線の他端側において前記第２部材に前記軸線回りに回転可能に接続され、前記本体部の内部空間と前記第２部材の内部空間とを接続する管状のダクト部とを備え、
前記本体部と前記ダクト部とが一体的に構成され、
前記本体部と前記ダクト部との両方に跨る位置に、前記本体部の前記内部空間を外部に開放し、前記本体部から前記ダクト部を経由して前記第２部材に導かれる線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な開口部を備えるロボット。

【0042】

（付記４）
前記開口部の前記本体部側に設けられている第１部分が、前記線条体を把持した状態の作業者の手を挿脱可能な縦幅寸法および横幅寸法を有する付記３に記載のロボット。

【0043】

（付記５）
前記開口部の前記ダクト部側に延びる第２部分が、前記線条体の外径よりも若干大きな縦幅寸法を有する付記３または付記４に記載のロボット。

【符号の説明】

【0044】

１ ロボット
３ 旋回胴（第１部材、中空部材）
４ 第１アーム（第２部材）
８ 線条体
９ 本体部
１０ ダクト部
１３ 開口部
１３ａ 第１部分
１３ｂ 第２部分
Ｊ２ 第２軸線（所定の軸線）
Ｍ１，Ｍ２ 内部空間

【要約】

中空部材に、その内部空間を外部に開放可能な開口部を備え、開口部が、内部空間内に配線される線条体の外径よりも若干大きな縦幅寸法と、線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な横幅寸法とを有するロボットである。このロボットにおいては、開口部が、線条体を把持した状態の作業者の手を挿脱可能な縦幅寸法および横幅寸法を有する第１部分と、第１部分の周縁の一部を外向きに切り欠いた形状を有する第２部分とを備え、第２部分の縦幅寸法が、線条体の外径よりも若干大きく、第２部分における開口部の横幅寸法が、線条体の長さ方向の途中位置を引き出し可能な大きさであってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】