(57)【要約】      （修正有）【課題】装置を大型化することなく、全体として省スペースでアームの荷重に十分に耐え得る強度を有するアーム固定装置を提供する。【解決手段】水平な第２軸線回りにベースに対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力によって第２軸線回りに回転駆動される第１アームをベースに固定するアーム固定装置１であって、ベースに周方向に位置調整可能かつ着脱可能に取り付けられる取付部１１と、取付部１１がベースに取り付けられた状態で、第２軸線に対して径方向に延び第１アームに設けられた第２軸線方向に突出する突起部を周方向に挟む位置に配置される一対の突起固定部１３ａと、突起固定部１３ａの先端どうしを連結する連結部１３ｂとを備えるアーム固定装置１である。【選択図】図３
2020192616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力によって前記軸線回りに回転駆動される可動アームを前記支持部材に固定するアーム固定装置であって、
前記支持部材および前記可動アームの一方に周方向に位置調整可能かつ着脱可能に取り付けられる取付部と、
該取付部が前記支持部材および前記可動アームの一方に取り付けられた状態で、前記軸線に対して径方向に延び前記支持部材および前記可動アームの他方に設けられた前記軸線方向に突出する突起部を周方向に挟む位置に配置される一対の突起固定部と、
該突起固定部の先端どうしを連結する連結部とを備えるアーム固定装置。
【請求項２】
前記取付部と前記連結部との間に前記軸線方向に貫通する窓部を備える請求項１に記載のアーム固定装置。
【請求項３】
前記取付部が、前記可動アームの回転方向に延びる長孔を備え、該長孔を貫通して前記支持部材および前記可動アームの一方に設けられた取付部用ネジ孔に締結される締結具が前記長孔内を貫通する位置を変えることによって、前記支持部材および前記可動アームの一方に対する前記取付部の取り付け位置を変更する請求項１または請求項２に記載のアーム固定装置。
【請求項４】
各前記突起固定部を径方向に交差する方向に貫通する固定部ネジ孔と、該固定部ネジ孔に締結されるネジ部材とを備える請求項１または請求項２に記載のアーム固定装置。
【請求項５】
前記支持部材がベース部材である請求項１から請求項４のいずれかに記載のアーム固定装置。
【請求項６】
前記支持部材が他の可動アームである請求項１から請求項４のいずれかに記載のアーム固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アーム固定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用ロボットにおいては、故障等の理由によってサーボモータを交換する場合にサーボモータに代わってアームの落下を一時的に防止するために、アームにストッパを突き当ててアームを固定する固定装置を備えるロボットが知られている（例えば、特許文献１。）。ロボットが重力バランス装置を備える場合には、サーボモータの交換時にアームが軸線回りのどちらの方向に回転するか分からない。そのため、特許文献１に記載のロボットは、一対のストッパによってアームの回転方向の両側を支持可能な構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６３４１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のロボットは、一対のストッパによってアームの回転方向の両側を支持可能であるが、アームが実際に回転する方向は一方向であるため、アームの荷重が片方のストッパのみに掛かる。アームの荷重に耐え得る強度を有する大型のストッパをアームの回転方向の両側にそれぞれ配置すると、広いスペースが占有され、固定装置を設置できるアームの角度が制限されてしまう。したがって、装置を大型化することなく、全体として省スペースでアームの荷重に十分に耐え得る強度を有するアーム固定装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、水平な軸線回りに支持部材に対して回転可能に支持されるとともに、サーボモータの動力によって前記軸線回りに回転駆動される可動アームを前記支持部材に固定するアーム固定装置であって、前記支持部材および前記可動アームの一方に周方向に位置調整可能かつ着脱可能に取り付けられる取付部と、該取付部が前記支持部材および前記可動アームの一方に取り付けられた状態で、前記軸線に対して径方向に延び前記支持部材および前記可動アームの他方に設けられた前記軸線方向に突出する突起部を周方向に挟む位置に配置される一対の突起固定部と、該突起固定部の先端どうしを連結する連結部とを備えるアーム固定装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の一実施形態に係るアーム固定装置が取り付けられたロボットの外観を示す側面図である。
【図２】図１のアーム固定装置およびロボットを第２軸線に直交する方向から見た正面図である。
【図３】図１および図２のアーム固定装置を表面側から見た斜視図である。
【図４】図１および図２のアーム固定装置を裏面である取付面側から見た斜視図である。
【図５】図１のアーム固定装置を取り付ける位置を変更したロボットの外観を示す側面図である。
【図６】図５のアーム固定装置およびロボットを第２軸線に直交する方向から見た正面図である。
【図７】本開示の一実施形態の変形例に係るアーム固定装置が取り付けられたロボットの外観を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の一実施形態に係るアーム固定装置について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係るアーム固定装置１は、図１および図２に示されるように、鉛直な第１軸線Ｊ１回りに回転可能に支持されたベース（支持部材）３と、ベース３に対して水平な第２軸線（軸線）Ｊ２回りに回転可能に支持された第１アーム（可動アーム）５と、ベース３に対して第２軸線Ｊ２回りに第１アーム５を回転駆動させるサーボモータ（図示略）とを備えるロボット１０に用いられ、第１アーム５をベース３に固定する装置である。図中、符号７は、第１アーム５に対して第２軸線Ｊ２に平行な第３軸線Ｊ３回りに回転可能に支持された第２アームであり、符号９は、第１アーム５を回転駆動させるサーボモータの負荷を軽減する重力バランス装置である。
【０００８】
ベース３の上端部近傍には、複数のネジ孔３ａが設けられている。複数のネジ孔３ａは、第２軸線Ｊ２回りの円周上に周方向に等ピッチで配列されている。
【０００９】
第１アーム５は、片持ちの状態でベース３に回転可能に支持されている。第１アーム５には、ベース３側の側面に第２軸線Ｊ２に沿う方向に突出する突起部５ａが設けられている。突起部５ａは、例えば、角柱状または円柱状に形成されている。符号５ｂは、重力バランス装置９が接続される第１アーム５のバランサ接続部である。
【００１０】
重力バランス装置９は、第２軸線Ｊ２に平行な第４軸線Ｊ４回りに相対回転可能にベース３に連結された円筒状のケース９ａと、ケース９ａの一方の端面からケース９ａと同心状に突出するシャフト９ｂとを備えている。
【００１１】
シャフト９ｂの先端部は、第４軸線Ｊ４に平行な第５軸線Ｊ５回りに相対回転可能に第１アーム５のバランサ接続部５ｂに接続されている。シャフト９ｂには、ケース９ａに内蔵されたコイルバネ（図示略）の付勢力が作用している。これにより、第１アーム５のバランサ接続部５ｂには、コイルバネの付勢力によってケース９ａに向かう方向の力が作用するので、第１アーム５に作用する重力のモーメントを部分的に相殺することができる。
【００１２】
アーム固定装置１は、ベース３に位置調整可能かつ着脱可能に取り付けられる取付部１１と、取付部１１がベース３に取り付けられた状態で第１アーム５を支持するアーム支持部１３とを備えている。
【００１３】
取付部１１は、図３および図４に示されるように、所定の曲率で円弧状に延びる板状の形態を有している。取付部１１は、板厚方向の裏面に平坦な取付面を有している。取付部１１は、円弧状の周方向に間隔をあけて、厚さが薄い薄肉部１１ａと、取付面とは反対側の表面から板厚方向に盛り上がる厚肉部１１ｂとが交互に配列された形状を有している。厚肉部１１ｂは周方向に間隔をあけて２箇所に設けられている。
【００１４】
取付部１１には、薄肉部１１ａおよび厚肉部１１ｂのいずれにも、板厚方向に貫通する複数の貫通孔１１ｃが円弧状の周方向に間隔をあけて設けられている。複数の貫通孔１１ｃは、ベース３の複数のネジ孔３ａと同じ半径の円周上にネジ孔３ａと等ピッチで配列されている。
【００１５】
取付部１１は、複数のボルト１５（図１参照）が複数の貫通孔１１ｃを貫通してベース３のネジ孔３ａにそれぞれ締結されることによって、ベース３の上端部に固定される。取付部１１の貫通孔１１ｃは、第１アーム５を位置ズレしないように固定するために必要な摩擦力を発生可能な数だけ設けられている。これに対し、ベース３のネジ孔３ａは、取付部１１の貫通孔１１ｃよりも十分に多い数だけ設けられている。
【００１６】
アーム支持部１３は、図３および図４に示されるように、取付部１１の２箇所の厚肉部１１ｂから取付部１１の円弧状の径方向外方に延びる一対の突起固定部１３ａと、一対の突起固定部１３ａの先端どうしを連結する連結部１３ｂとを備えている。一対の突起固定部１３ａおよび連結部１３ｂは、いずれも取付部１１の厚肉部１１ｂと同じ厚さ寸法を有している。
【００１７】
アーム支持部１３は、連結部１３ｂと取付部１１との間に板厚方向に貫通する貫通部（窓部）１３ｃを有している。貫通部１３ｃは、一対の突起固定部１３ａおよび連結部１３ｂによって囲われ、取付部１１の厚肉部１１ｂと薄肉部１１ａとの段差によって形成される空間に連続する。
【００１８】
貫通部１３ｃの深さ方向の一部の空間と、取付部１１の厚肉部１１ｂと薄肉部１１ａとの段差によって形成される空間とにより、ベース３に取付部１１を取り付ける際に第１アーム５の突起部５ａが挿入される切り欠き１３ｄが構成される。切り欠き１３ｄは、突起部５ａを収容可能な十分な深さおよび広さを有している。
【００１９】
一対の突起固定部１３ａには、各突起固定部１３ａを取付部１１の円弧状の径方向に交差する方向に貫通する固定部ネジ孔１３ｅが設けられている。各固定部ネジ孔１３ｅには、長手方向の先端に突き当て面１７ａを有するネジ部材１７がそれぞれ締結されている。
一対の固定部ネジ孔１３ｅの内周面には、雌ネジが形成されている。
【００２０】
ネジ部材１７の外周面には、固定部ネジ孔１３ｅの雌ネジに係合される雄ネジが形成されている。一対のネジ部材１７は、固定部ネジ孔１３ｅよりも長い長さ寸法を有している。一対のネジ部材１７は、いずれも突き当て面１７ａを切り欠き１３ｄ内に配置する向きで固定部ネジ孔１３ｅに締結されている。一対のネジ部材１７は、切り欠き１３ｄ内に挿入される第１アーム５の突起部５ａに対して、突き当て面１７ａを近接させる方向および離間させる方向に進退することができる。
【００２１】
突き当て面１７ａは、第１アーム５の突起部５ａの側面に密着可能な形状を有している。例えば、角柱状の突起部５ａに対して、突き当て面１７ａは平坦な形状を有している。突起部５ａが円柱状の形態の場合は、例えば、突き当て面１７ａを突起部５ａの側面の曲率と同じ曲率に湾曲させた形状にしてもよい。
【００２２】
一対のネジ部材１７をそれぞれ進退させることによって、切り欠き１３ｄ内における一対の突き当て面１７ａの位置を変更することができる。各ネジ部材１７には、固定部ネジ孔１３ｅを挟んで突き当て面１７ａとは反対側にそれぞれ緩み止めナット１９が装着される。
【００２３】
次に、本実施形態に係るアーム固定装置１の作用について説明する。
上記構成のアーム固定装置１を用いてロボット１０のサーボモータを交換するには、ます、各固定部ネジ孔１３ｅに締結されている各ネジ部材１７をそれぞれ後退させる。この状態で、図１および図２に示されるように、ベース３に対する第１アーム５の回転角度に合わせて、ベース３の上端部における第１アーム５側の側面に取付部１１の取付面を合わせ、第１アーム５の突起部５ａをアーム支持部１３の切り欠き１３ｄに挿入する。
【００２４】
次いで、取付部１１の貫通孔１１ｃをベース３のネジ孔３ａに一致させ、取付部１１の各貫通孔１１ｃを経由させて複数のボルト１５をベース３の各ネジ孔３ａにそれぞれ締結する。突起部５ａの位置は、アーム支持部１３の貫通部１３ｃによって視認することができる。
【００２５】
次いで、切り欠き１３ｄ内の突起部５ａの位置に合わせて、各固定部ネジ孔１３ｅに締結されている各ネジ部材１７をそれぞれ前進させ、突起部５ａにおける第１アーム５の回転方向の両側に一対の突き当て面１７ａをそれぞれ突き当てる。一対の突き当て面１７ａを突き当てる突起部５ａの位置は、アーム支持部１３の貫通部１３ｃによって視認することができる。
【００２６】
サーボモータを取り外すと、重力によって第１アーム５が落下しようとするトルクの大きさと、重力バランス装置９が第１アーム５を引き上げようとするトルクの大きさとの差に応じて、第１アーム５が第２軸線Ｊ２回りに落下する方向または引き上げられる方向のどちらか一方に回転しようとする。
【００２７】
これに対し、一対の突起固定部１３ａによって保持された各突き当て面１７ａが突起部５ａにおける第１アーム５の回転方向の両側にそれぞれ突き当てられることにより、サーボモータの交換時に第１アーム５が第２軸線Ｊ２回りのどちらの方向に回転したとしても、第１アーム５の回転運動を規制することができる。
【００２８】
この場合において、一対の突起固定部１３ａの先端どうしが連結部１３ｂによって連結されているので、第１アーム５が回転する方向に配置される一方の突き当て面１７ａを保持する片方の突起固定部１３ａに掛かる第１アーム５の荷重を一対の突起固定部１３ａの両方で受けることができる。
【００２９】
つまり、一対の突き当て面１７ａを保持する一対の突起固定部１３ａを閉じた形状とすることにより、片方の突起固定部１３ａに掛かる第１アーム５の荷重を２つの突起固定部１３ａに分配することができる。これにより、装置を大型化することなく、全体として省スペースで第１アーム５の荷重に十分に耐え得る強度を確保することができる。あるいは、強度が同じ従来のアーム固定装置と比較して大幅に小型化することができる。
【００３０】
また、アーム支持部１３の貫通部１３ｃにより、ベース３に取付部１１を取り付ける際や、第１アーム５の突起部５ａに各突き当て面１７ａを突き当てる際の視認性を向上することができる。また、ベース３に取付部１１を取り付けた状態で、各固定部ネジ孔１３ｅに締結されている各ネジ部材１７をそれぞれ進退させるだけで、切り欠き１３ｄ内の第１アーム５の突起部５ａに対する一対の突き当て面１７ａの位置を変更することができる。
【００３１】
本実施形態では、ベース３の上端部の厚さが厚く、また、ベース３の上端部と第１アーム５との間の隙間が比較的広い場合を例示し、アーム固定装置１をベース３の上端部と第１アーム５との間に設置することとした。本実施形態ではアーム支持部１３が貫通部１３ｃを有することとしたが、この構成においては、アーム支持部１３に貫通部１３ｃを設けなくてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態においては、ベース３にネジ孔３ａを設け、ボルト１５を取付部１１の貫通孔１１ｃに貫通させてベース３のネジ孔３ａに締結することで、取付部１１がベース３に固定されるものを採用した。これに代えて、例えば、ボルト１５に締結可能なナットを採用し、ベース３の上端部にネジ孔３ａに代えて貫通孔を設け、一側からベース３の貫通孔および取付部１１の貫通孔１１ｃの順にボルト１５を挿入し、他側からボルト１５にナットを装着して締結することとしてもよい。または、ベース３の上端部にネジ孔３ａに代えて貫通孔を設け、取付部１１の貫通孔１１ｃに代えてネジ孔を設け、一側からベース３の貫通孔にボルト１５を挿入し、取付部１１のネジ孔に締結することとしてもよい。
【００３３】
ベース３の上端部の厚さが薄く、また、ベース３の上端部と第１アーム５との間の隙間が比較的狭い場合には、ベース３の上端部の第１アーム５側とは反対側にアーム固定装置１を設置することとしてもよい。この場合は、アーム支持部１３に貫通部１３ｃを設ける必要がある。貫通部１３ｃは、第１アーム５の突起部５ａを挿入可能な十分な深さおよび広さを有することとすればよい。
【００３４】
アーム固定装置１をベース３の上端部の第１アーム５側とは反対側に設置する場合は、各ネジ部材１７をそれぞれ後退させた状態で、例えば、図５および図６に示されるように、ベース３に対する第１アーム５の回転角度に合わせて、ベース３の上端部における第１アーム５側とは反対側の側面に取付部１１の取付面を合わせ、第１アーム５の突起部５ａをアーム支持部１３の貫通部１３ｃに挿入する。この場合は、アーム支持部１３の貫通部１３ｃに取付部１１の取付面側から第１アーム５の突起部５ａが挿入されることになる。
【００３５】
次いで、取付部１１の貫通孔１１ｃを経由させて複数のボルト１５をベース３のネジ孔３ａにそれぞれ締結する。次いで、貫通部１３ｃ内の突起部５ａの位置に合わせて、各固定部ネジ孔１３ｅに締結されている各ネジ部材１７をそれぞれ前進させ、突起部５ａにおける第１アーム５の回転方向の両側に一対の突き当て面１７ａをそれぞれ突き当てる。
【００３６】
この場合も、一対の突起固定部１３ａによって保持された各突き当て面１７ａが突起部５ａにおける第１アーム５の回転方向の両側にそれぞれ突き当てられることにより、サーボモータの交換時に第１アーム５が第２軸線Ｊ２回りのどちらの方向に回転したとしても、第１アーム５の回転運動を規制することができる。
【００３７】
そして、一対の突起固定部１３ａの先端どうしが連結部１３ｂによって連結されていることにより、第１アーム５が回転する方向に配置される一方の突き当て面１７ａを保持する片方の突起固定部１３ａに掛かる第１アーム５の荷重を一対の突起固定部１３ａの両方で受けることができる。
【００３８】
本実施形態は以下の構成に変形することができる。
本実施形態においては、取付部１１が複数の貫通孔１１ｃを有し、ボルト１５を貫通させる貫通孔１１ｃを変えることによって、ベース３に対する取付部１１の取り付け位置を変更することとした。貫通孔１１ｃに代えて、例えば、図７に示されるように、取付部１１が、ベース３の複数のネジ孔３ａと同じ半径の円周上に第１アーム５の回転方向に延びる長孔１１ｄを備えることとしてもよい。
【００３９】
本変形例によれば、ボルト１５が長孔１１ｄ内を貫通する位置を変えることによって、ベース３に対する取付部１１の取り付け位置を変更することができる。これにより、ベース３に対する第１アーム５の回転角度に応じて、ボルト１５が取付部１１の長孔１１ｄ内を貫通する位置を変えるだけで、第１アーム５の突起部５ａに対する一対の突き当て面１７ａの位置を変更することができる。
【００４０】
本変形例においては、各突起固定部１３ａを貫通する固定部ネジ孔１３ｅおよび各固定部ネジ孔１３ｅに締結されるネジ部材１７を備えず、アーム支持部１３の切り欠き１３ｄまたは貫通孔１１ｃを囲う一対の突起固定部１３ａの内側面によって突き当て面１７ａを構成することとしてもよい。この場合、一対の突起固定部１３ａの内側面どうしが、突起部５ａにおける第１アーム５の回転方向の幅寸法よりも僅かに大きい間隔をあけて配置されていることとすればよい。
【００４１】
本変形例によれば、突起部５ａを周方向に挟む位置に一対の突起固定部１３ａを配置した状態で、ベース３に取付部１１を取り付ける。これにより、一対の突起固定部１３ａの突き当て面１７ａを突起部５ａにおける第１アーム５の回転方向の両側に突き当てて、一対の突起固定部１３ａの各内側面によって突起部５ａを支持することができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、第１アーム５が突起部５ａを有し、取付部１１をベース３に取り付けて、一対の突起固定部１３ａを第１アーム５の突起部５ａを周方向に挟む位置に配置することとした。これに代えて、例えば、ベース３が上端部の第１アーム５とは反対側の側面に第２軸線Ｊ２に沿う方向に突出する突起部を有し、取付部１１を第１アーム５に取り付けて、一対の突起固定部１３ａをベース３の突起部を周方向に挟む位置に配置することとしてもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、ベース３と第１アーム５とを固定することとしたが、これに代えて、第２アーム７と第１アーム５とを固定することとしてもよい。この場合、第１アーム５を支持部材として、第２アーム７を可動アームとしてもよいし、第２アーム７を支持部材として、第１アーム５を可動アームとしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１        アーム固定装置
３        ベース（支持部材）
５        第１アーム（可動アーム）
５ａ      突起部
１１      取付部
１１ｄ    長孔
１３ａ    突起固定部
１３ｂ    連結部
１３ｃ    貫通部（窓部）
１３ｅ    固定部ネジ孔
１５      ボルト（締結具）
１７      ネジ部材
Ｊ２      第２軸線（軸線）
【図１】
2020192616.tif 000003
【図２】
2020192616.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020192616.tif 000008
【図７】
2020192616.tif 000009