(57)【要約】      （修正有）【課題】成形金型を用いない板金加工により、防塵・防水性を備える安価なロボットアームを構成する。【解決手段】前腕（１）と、上腕（２）と、昇降腕（３）と、旋回腕（４）とを備えた板金モノコック構造のロボットアームを提供する。例えば前腕として、輪状に曲成された側板と、上板と、下板と、駆動軸管と、取付軸管と、取付軸孔を備える上カバー板と、駆動軸孔を備える下カバー板とを備え、該側板の内面は該上板の外縁と、該下板の外縁とを包接し、該駆動軸管と該取付軸管とは、それぞれ該上板と、該下板とを貫通し、それら貫通孔は該駆動軸管の外面と該取付軸管の外面とをそれぞれ包接し、該上カバー板の外縁と取付軸孔とは、それぞれ該側板の上縁と取付軸管の外面とを封止し、該下カバー板の外縁は、該側板の下縁を封止することを特徴とする板金モノコック構造。【選択図】図１
2020199569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前腕の板金モノコック構造であって、輪状に曲成された側板と、上板と、下板と、駆動軸管と、取付軸管と、取付軸孔を備える上カバー板と、駆動軸孔を備える下カバー板とを備え、該側板の内面は該上板の外縁と、該下板の外縁とを包接し、該駆動軸管と該取付軸管とは、それぞれ該上板と、該下板とを貫通し、それら貫通孔は該駆動軸管の外面と該取付軸管の外面とをそれぞれ包接し、該上カバー板の外縁と取付軸孔とは、それぞれ該側板の上縁と取付軸管の外面とを封止し、該下カバー板の外縁は、該側板の下縁を封止することを特徴とする板金モノコック構造。
【請求項２】
上腕の板金モノコック構造であって、コ字状に曲成された側板と、側板ステーを備える妻板と、コ字状の上板と、コ字状の下板と、駆動軸管と、コ字状の上カバー板と、駆動軸孔を備えるコ字状の下カバー板とを備え、該側板の内面は、該上板の外縁コ字部と、該下板の外縁コ字部とを包接し、駆動軸管は、該上板と、該下板とを貫通し、それら貫通孔は、該駆動軸管の外面を包接し、該上カバー板の外縁コ字部は、該側板の上縁コ字部を封止し、該下カバー板の外縁コ字部は、該側板の下縁コ字部を封止し、該妻板は、該側板の両端辺と、該上カバー板の端辺と、該下カバー板の端辺とを封止し、側板ステーは、該側板を分離自在に結合することを特徴とする板金モノコック構造。
【請求項３】
前記側板と、前記上板と、前記下板とが角丸四角形に成形され、該上板と、該下板とが、長二辺または四辺にフランジを具備し、該側板と該フランジが着接することを特徴とする前記請求項１に記載の板金モノコック構造。
【請求項４】
前記側板と、前記上板と、前記下板とが角丸コ字状に成形され、該上板と、該下板とが、長二辺または三辺にフランジを具備し、該側板と該フランジが着接することを特徴とする前記請求項２に記載の板金モノコック構造。
【請求項５】
中間軸管と駆動系とを具備し、該中間軸管は、前記上板と、前記下板とを貫通し、それら貫通孔は、該中間軸管の外面を包接し、該駆動系は、モータと、第一段の小プーリと、第一段のベルトと、第一段の大プーリと、中間軸と、第二段の小プーリと、第二段のベルトと、第二段の大プーリと、駆動軸と、出力フランジとを含み、この順にトルクを伝達し、該駆動軸は、軸受を介して前記駆動軸管と回転自在に結合され、該中間軸は、軸受を介して該中間軸管と回転自在に結合され、該モータは該上板に結合し、該下板は該モータの貫通孔を備えることを特徴とする前記請求項１または３に記載の前腕。
【請求項６】
中間軸管と駆動系とを具備し、該中間軸管は、前記上板と、前記下板とを貫通し、それら貫通孔は、該中間軸管の外面を包接し、該駆動系は、モータと、第一段の小プーリと、第一段のベルトと、第一段の大プーリと、中間軸と、第二段の小プーリと、第二段のベルトと、第二段の大プーリと、駆動軸とを含み、この順にトルクを伝達し、該駆動軸は、軸受を介して前記駆動軸管と回転自在に結合され、該中間軸は、軸受を介して該中間軸管と回転自在に結合され、該モータは該上板に結合し、該下板は該モータの貫通孔を備えることを特徴とする前記請求項２または４に記載の上腕。
【請求項７】
板金モノコック構造の昇降腕であって、駆動系を具備し、該板金モノコック構造は、駆動軸孔を備える輪状の側板と、後板と、直動レールと、接続ブロックと、走行窓を備える前カバー板と、駆動軸とを備え、該側板の内面は、該後板の外縁を包接し、該駆動軸孔は該駆動軸の外面を包接し、直動レールは、該後板の前面に着接し、該前カバー板の外縁は、該側板の前縁を封止し、該接続ブロックは、該走行窓を突出し、直動レールに案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造、または、断面一様に形成されたコ字状の側板と、上妻板と、駆動軸孔を備える下妻板と、直動レールと、接続ブロックと、走行窓を備える前カバー板と、駆動軸とを備え、該上妻板のコ字縁と、該下妻板のコ字縁とは、それぞれ該側板の上下コ字端辺を封止し、該駆動軸孔は該駆動軸の外面を包接し、直動レールは、該側板の内面に着接し、該前カバー板の外縁は、該側板の両前縁と、該上妻板の前縁と、該下妻板の前縁とを封止し、該接続ブロックは、該走行窓を突出し、直動レールに案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造であって、該駆動系は、モータと、カップリングと、ボールねじと、ナットと接続ブロックとを含み、この順にトルクおよび力を伝達し、該モータは、スペーサと、モータステーと、軸受ホルダと、起歪体とを介して上側ステーに結合し、該ボールねじは、軸受と、ロックナットと、軸受ホルダと、該起歪体とを介して該上側ステーと回転自在に結合し、下側ステーは該ボールねじを軸方向に摺動自在に保持し、該上側ステーと該下側ステーとは、該後板または該側板に結合することを特徴とする昇降腕。
【請求項８】
板金構造の旋回腕であって、駆動系を具備し、該板金構造は、駆動軸孔を備える基板と、駆動軸管とを備え、該駆動軸孔は駆動軸管の外面を包接し、上板と、下板と、中間軸管とを含み、該基板は作業孔と作業孔カバーとを具備し、該上板は該基板に結合し、該駆動軸管は、該基板と、該上板と、該下板とを貫通し、それら貫通孔は該駆動軸管を包接し、該中間軸管は、該上板と、該下板とを貫通し、それら貫通孔は該中間軸間を包接することを特徴とし、該駆動系は、モータと、第一段の小プーリと、第一段のベルトと、第一段の大プーリと、中間軸と、第二段の小プーリと、第二段のベルトと、第二段の大プーリと、駆動軸とを含み、この順にトルクを伝達し、該駆動軸は、軸受を介して該駆動軸管と回転自在に結合、該中間軸は軸受を介して該中間軸管と回転自在に結合し、該モータは該上板に結合し、該下板は該モータの貫通孔を備えることを特徴とする旋回腕。
【請求項９】
上腕と、昇降腕と、旋回腕を備える３軸ロボットアームのフレーム構造であって、該上腕は、前記請求項２または４のいずれかに記載の板金モノコック構造であって、該昇降腕は、駆動軸孔を備える輪状の側板と、後板と、直動レールと、接続ブロックと、走行窓を備える前カバー板と、駆動軸とを備え、該側板の内面は、該後板の外縁を包接し、該駆動軸孔は該駆動軸の外面を包接し、直動レールは、該後板の前面に着接し、該前カバー板の外縁は、該側板の前縁を封止し、該接続ブロックは、該走行窓を突出し、直動レールに案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造、または、断面一様に形成されたコ字状の側板と、上妻板と、駆動軸孔を備える下妻板と、直動レールと、接続ブロックと、走行窓を備える前カバー板と、駆動軸とを備え、該上妻板のコ字縁と、該下妻板のコ字縁とは、それぞれ該側板の上下コ字端辺を封止し、該駆動軸孔は該駆動軸の外面を包接し、直動レールは、該側板の内面に着接し、該前カバー板の外縁は、該側板の両前縁と、該上妻板の前縁と、該下妻板の前縁とを封止し、該接続ブロックは、該走行窓を突出し、直動レールに案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造であって、該旋回腕は、駆動軸孔を備える基板と、駆動軸管とを備え、該駆動軸孔は駆動軸管の外面を包接することを特徴とする板金構造であって、該上腕の妻板は、該昇降腕の接続ブロックと結合し、該昇降腕の駆動軸は、該旋回腕の駆動軸管と回転自在に結合することを特徴とする３軸ロボットアームのフレーム構造。
【請求項１０】
前記請求項６に記載の上腕と、前記請求項７に記載の昇降腕と、前記請求項８に記載の旋回腕とを備える３軸ロボットアームであって、該上腕の妻板は、該昇降腕の接続ブロックと結合し、該昇降腕の駆動軸は、該旋回腕の駆動軸管と回転自在に結合することを特徴とする３軸ロボットアーム。
【請求項１１】
前記上腕の妻板が、側板ステーと、入口案内孔と、出口案内孔と、防塵帯案内列とを備え、防塵帯が、防塵帯案内列に案内されながら、入口案内孔と出口案内孔とを貫通することを特徴とし、該昇降腕の前カバー板は、走行窓の上下端に着接し、走行窓を封止する上記防塵帯を備えることを特徴とする前記請求項９または１０に記載のフレーム構造またはロボットアーム。
【請求項１２】
前記起歪体が、前記上側ステーとの結合部分と、前記軸受ホルダとの結合部分との間に変位検出手段を備えることを特徴とする、前記請求項１０または１１に記載の３軸ロボットアーム。
【請求項１３】
前記上腕の駆動系と、前記旋回腕の駆動系とが、巻き掛け伝動装置２段と、演算装置と、基体とを含む２段式巻き掛け伝動装置であって、各巻き掛け伝動装置は、小プーリと、大プーリと、テンショナと、張力センサと、可橈体とを備え、小プーリは回転軸を含み、基体は該回転軸を回転自在に保持し、大プーリは回転軸を含み、基体は該回転軸を回転自在に保持し、テンショナは、回転軸を含むアイドラと、該回転軸を回転自在に保持しつつ基体との距離を調整する張力調整装置とを備え、張力センサは、回転軸を含むアイドラと、該回転軸を回転自在に保持しつつ基体との間に加わる力を測定する力センサとを備え、該力センサは演算装置に計測値を出力し、可橈体は、小プーリおよび大プーリに巻き掛かり、テンショナのアイドラおよび張力センサのアイドラの規制を受けながら小プーリおよび大プーリを一定の減速比で回転させ、２段目の小プーリは１段目の大プーリと同軸に固定され、１段目の小プーリおよび２段目の大プーリを一定の減速比で回転させ、１段目の張力センサが張り側にあるとき、２段目の張力センサは緩み側にあり、演算装置は、１段目の力センサの出力値から１段目の大プーリに印加されたトルクを計算する処理と、該トルクに２段目の減速比ξを乗ずる処理と、２段目の力センサの出力値から２段目の大プーリに印加されたトルクを計算する処理とを含むことを特徴とする２段式巻き掛け伝動装置であることを特徴とする、前記請求項１２に記載の３軸ロボットアーム。
【請求項１４】
駆動系が、巻き掛け伝動装置２段と、演算装置と、基体とを含む２段式巻き掛け伝動装置であって、各巻き掛け伝動装置は、小プーリと、大プーリと、テンショナと、張力センサと、可橈体とを備え、小プーリは回転軸を含み、基体は該回転軸を回転自在に保持し、大プーリは回転軸を含み、基体は該回転軸を回転自在に保持し、テンショナは、回転軸を含むアイドラと、該回転軸を回転自在に保持しつつ基体との距離を調整する張力調整装置とを備え、張力センサは、回転軸を含むアイドラと、該回転軸を回転自在に保持しつつ基体との間に加わる力を測定する力センサとを備え、該力センサは演算装置に計測値を出力し、可橈体は、小プーリおよび大プーリに巻き掛かり、テンショナのアイドラおよび張力センサのアイドラの規制を受けながら小プーリおよび大プーリを一定の減速比で回転させ、２段目の小プーリは１段目の大プーリと同軸に固定され、１段目の小プーリおよび２段目の大プーリを一定の減速比で回転させ、１段目の張力センサが張り側にあるとき、２段目の張力センサは緩み側にあり、演算装置は、１段目の力センサの出力値から１段目の大プーリに印加されたトルクを計算する処理と、該トルクに２段目の減速比ξを乗ずる処理と、２段目の力センサの出力値から２段目の大プーリに印加されたトルクを計算する処理とを含むことを特徴とする２段式巻き掛け伝動装置であることを特徴とする前記請求項５に記載の前腕を備える前記請求項１３に記載のロボットアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
板金モノコック構造のロボットアームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な方法で製造したロボットアームが公知である。例えば文献１は、両持ち式アームの成型にダイカスト鋳造を用いており、文献２の近位リンク（１０４）や遠位リンク（１０６）、または文献３の第１のアーム（１３）は除去加工による成形が適する。いわゆる三次元プリンタでロボットアームを造形することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５５７６９１１
【特許文献２】特許６３０６８１２
【特許文献３】特許５２７２５８８
【特許文献４】特願２０１８−００４８０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の製造方法は概して製造コストが高く、稼働時間が短くなりがちなサービス分野では十分な費用対効果を得ることが難しかった。
【０００５】
そこで、成形金型を用いない板金加工により、安価にロボットアームを構成しようとするのが本発明の課題である。
【０００６】
板金加工では、複雑な形状を成形することが難しいため、防塵・防水性を備える密閉構造とすることが特に難しく、この点も本発明が解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
係る課題を解決するため、図１に示すように、前腕（１）と、上腕（２）と、昇降腕（３）と、旋回腕（４）とを備えた板金モノコック構造のロボットアームを提供する。
【０００８】
図１の前腕（１）は、図２に示すように、輪状に曲成された側板（５）と、上板（６）と、下板（７）と、駆動軸管（８）と、取付軸管（９）と、取付軸孔（１０ａ）を備える上カバー板（１０）と、駆動軸孔（１１ａ）を備える下カバー板（１１）とを備え、該側板（５）の内面は、該上板（６）の外縁と、該下板（７）の外縁とを包接し、該駆動軸管（８）と該取付軸管（９）とは、それぞれ該上板（６）と、該下板（７）とを貫通し、それら貫通孔（６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ）は該駆動軸管（８）の外面と該取付軸管（９）の外面とをそれぞれ包接し、該上カバー板（１０）の外縁と取付軸孔（１０ａ）とは、それぞれ該側板（５）の上縁と取付軸管（９）の外面とを封止し、該下カバー板（１１）の外縁は、該側板（５）の下縁を封止することを特徴とする板金モノコック構造である。
【０００９】
図３（ア）に示すように、側板（５）と、上板（６）と、下板（７）とは長円形である必要はなく、角丸四角形であってよい。このとき、上板（６）と、下板（７）とは、長二辺または四辺にフランジ（６ｃ、７ｃ）を具備し、該側板（５）と該フランジ（６ｃ、７ｃ）とが着接するものであってよい。この場合は、スポット溶接や接着等の手段を用いて容易に接合することができる。
【００１０】
駆動軸管（８）と、取付軸管（９）とは、曲成によらず削成としてもよい。また、図３（イ）に示すように、フランジ環（８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ）を介して上板（６）と下板（７）とに着接してもよく、この場合は、スポット溶接や接着等の手段を用いて容易に接合することができる。
【００１１】
図３（ウ）に示すように、プレス加工を用いる必要があるものの、上板（６）と、下板（７）とに、上記フランジ（６ｃ、７ｃ）と上記フランジ環（８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ）とを一体に成型してもよい。
【００１２】
図４に示すように、側板（５）の上縁は上カバー板（１０）の外縁で封止される限り、自由な形状であってよく、例えば２段形状であってよい。側板（５）の下縁と下カバー板（１１）とについても同様の理由で自由な形状であってよい。さらに同様の理由で、上板（６）、下板（７）、下カバー（１１）も、各要素の結合関係が失われない限り、それぞれに曲げ加工を施してもよい。
【００１３】
図５（ア）に示すように、上カバー板（１０）の固定は、外縁シール（１０ａ）の取付を妨げないステー（１２）であって、上カバー板（１０）と、側板（５）または上板（６）とを接続することを特徴とするステー（１２）を用いればよい。また図５（イ）のように、上カバー板溝（１３ａ）と、側板溝（１３ｂ）とを備え、上カバー板（１０）の外縁と、側板（５）の上縁とを封止すると同時に相互に支承することを特徴とするトリム（１３）を用いてもよい。
【００１４】
図１の上腕（２）は、図６に示すように、コ字状に曲成された側板（１４）と、側板ステー（１５ａ）を備える妻板（１５）と、コ字状の上板（１６）と、コ字状の下板（１７）と、駆動軸管（１８）と、コ字状の上カバー板（１９）と、駆動軸孔（２０ａ）を備えるコ字状の下カバー板（２０）とを備え、該側板（１４）の内面は、該上板（１６）の外縁コ字部と、該下板（１７）の外縁コ字部とを包接し、駆動軸管（１８）は、該上板（１６）と、該下板（１７）とを貫通し、それら貫通孔（１６ａ、１７ａ）は、該駆動軸管（１８）の外面を包接し、該上カバー板（１９）の外縁コ字部は、該側板（１４）の上縁コ字部を封止し、該下カバー板（２０）の外縁コ字部は、該側板（１４）の下縁コ字部を封止し、該妻板（１５）は、該側板（１４）の両端辺（１４ａ）と、該上カバー板（１９）の端辺（１９ａ）と、該下カバー板（２０）の端辺（２０ｂ）とを封止し、側板ステー（１５ａ）は、該側板（１４）を分離自在に結合することを特徴とする板金モノコック構造である。
【００１５】
前腕と同様に、上腕の各要素も、相互の結合関係が失われない限り自由な形状でよく、側板（１４）と、上板（１６）と、下板（１７）とが角丸コ字状に成形され、上板（１６）と、下板（１７）とが、長二辺または三辺にフランジを具備し、該側板（１４）と該フランジが着接するものであってよい。ただし、妻板（１５）とそれ以外の要素は、組立分解上の理由により、分離自在に結合できる形状でなければならない。
【００１６】
図１の前腕（１）と上腕（２）とは、適当な軸受と駆動軸とを用い、上腕の駆動軸管（１８）と、該軸受と、該駆動軸と、前腕の取付軸管（９）とを直列に結合することにより、回転自在に結合できる。
【００１７】
図１の昇降腕（３）は、図７に示すように、駆動軸孔（２１ａ）を備える輪状の側板（２１）と、後板（２２）と、直動レール（２３）と、接続ブロック（２４）と、走行窓（２５ａ）を備える前カバー板（２５）と、駆動軸（２６）とを備え、該側板（２１）の内面は、該後板（２２）の外縁を包接し、該駆動軸孔（２１ａ）は該駆動軸（２６）の外面を包接し、直動レール（２３）は、該後板（２２）の前面に着接し、該前カバー板（２５）の外縁は、該側板（２１）の前縁を封止し、該接続ブロック（２４）は、該走行窓（２５ａ）を突出し、直動レール（２３）に案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造である。
【００１８】
または図に示すように、断面一様に形成されたコ字状の側板（２７）と、上妻板（２８）と、駆動軸孔（２９ａ）を備える下妻板（２９）と、直動レール（２３）と、接続ブロック（２４）と、走行窓（２５ａ）を備える前カバー板（２５）と、駆動軸（２６）とを備え、該上妻板（２８）のコ字縁と、該下妻板（２９）のコ字縁とは、それぞれ該側板（２７）の上下コ字端辺を封止し、該駆動軸孔（２９ａ）は該駆動軸（２６）の外面を包接し、直動レール（２３）は、該側板（２７）の内面に着接し、該前カバー板（２５）の外縁は、該側板（２７）の両前縁と、該上妻板（２８）の前縁と、該下妻板（２９）の前縁とを封止し、該接続ブロック（２４）は、該走行窓（２５ａ）を突出し、直動レール（２３）に案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造であってもよい。
【００１９】
側板（２７）を断面一様に形成する方法としては、曲げ加工、ロール成形等を用いればよく、薄板加工ではないものの、押し出し加工、引抜加工も利用できる。
【００２０】
図９に示すように、前カバー板（２５）は、走行窓（２５ａ）の上下端に着接し、走行窓（２５ａ）を封止する防塵帯（３０）を備えていても良い。
【００２１】
このとき上腕（２）の妻板（１５）を、図１０に示すように、側板ステー（１５ａ）と、入口案内孔（１５ｂ）と、出口案内孔（１５ｃ）と、防塵帯案内列（１５ｄ）とを備え、防塵帯（３０）が、防塵帯案内列（１５ｄ）に案内されながら、入口案内孔（１５ｂ）と出口案内孔（１５ｃ）とを貫通することを特徴とする上腕妻板とすれば、上腕（２）および昇降腕（３）を密閉構造とすることができる。
【００２２】
上腕（２）と、昇降腕（３）とは、上腕の妻板（１５）と、昇降腕の接続ブロック（２４）とを結合すれば容易に接続できる。ただし上記防塵帯（３０）を含む場合は容易に結合することはできず、例えば次の手順によらなければならない。ア）昇降腕の接続ブロック（２４）に、上腕の妻板（１５）のみ結合し、イ）防塵帯（３０）を、入口案内孔と、防塵帯案内列と、出口案内孔とに導入し、ウ）昇降腕の前カバー板（２５）の走行窓（２５ａ）の両端に、防塵帯（３０）の両端を着接し、エ）上腕の妻板（１５）の側板ステーに、上腕の側板（１４）を結合する。
【００２３】
旋回腕（４）は、図１１に示すように、駆動軸孔（３１ａ）を備える基板（３１）と、駆動軸管（３２）とを備え、該駆動軸孔（３１ａ）は駆動軸管（３２）の外面を包接することを特徴とする板金構造である。
【００２４】
基板（３１）は、例えば図１２に示すように、旋回腕取付孔（３３ａ）備えた架台（３３）に固定すればよい。架台が密閉構造であれば、旋回腕の機構を封止できる。
【発明の効果】
【００２５】
前腕（１）、上腕（２）、昇降機構（３）、旋回機構（４）は、薄板に板金加工を施した部品で構成することができ、金型を用いる必要がない。したがって、開発と生産に要する費用が少なく、多品種少量生産に適する。
【００２６】
また、レーザー切断等で薄板の形状を自在に加工できるため、設計変更が容易であり、アーム長やアーム幅、重量、強度などを自在に変更することができる。
【００２７】
密閉構造とできるため、防塵、防水性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例の全体を示した図である。
【図２】前腕の実施例を示した図である。
【図３】前腕のその他の実施例を示した図である。
【図４】前腕の側板および上カバー板の実施例を示した図である。
【図５】前腕の上カバー板の取付例を示した図である。
【図６】上腕の実施例を示した図である。
【図７】昇降腕の第一の実施例を示した図である。
【図８】昇降腕の第二の実施例を示した図である。
【図９】防塵帯の実施例を示した図である。
【図１０】防塵帯を案内する妻板の実施例を示した図である。
【図１１】旋回腕の実施例を示した図である。
【図１２】旋回腕を取り付ける架台の実施例を示した図である。
【図１３】前腕の実施例の断面図である。
【図１４】上腕の実施例の断面図である。
【図１５】妻板の実施例の分解図である。
【図１６】昇降腕の実施例の断面図である。
【図１７】昇降腕のステーの実施例の分解図である。
【図１８】旋回腕の実施例の断面図である。
【図１９】２段式巻き掛け伝動装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、前腕（１）と、上腕（２）と、昇降腕（３）と、旋回腕（４）とを備えた板金モノコック構造のロボットアームの実施例である。図１３にその前腕の断面図、図１４にその上腕の断面図、図１６にその昇降腕の断面図、図１８にその旋回腕の断面図を示す。
【００３０】
図１３に示したように、前腕（１）は、輪状に曲成された側板（５）と、上板（６）と、下板（７）と、駆動軸管（８）と、取付軸管（９）と、取付軸孔を備える上カバー板（１０）と、駆動軸孔を備える下カバー板（１１）とを備え、該側板（５）の内面は該上板（６）の外縁と、該下板（７）の外縁とを包接し、該駆動軸管（８）と該取付軸管（９）とは、それぞれ該上板（６）と、該下板（７）とを貫通し、それら貫通孔は、該駆動軸管（８）の外面と該取付軸管（９）の外面とをそれぞれ包接し、該上カバー板（１０）の外縁と取付軸孔とは、それぞれ該側板（５）の上縁と取付軸管（９）の外面とを封止し、該下カバー板（１１）の外縁は、該側板（５）の下縁を封止することを特徴とする板金モノコック構造である。
【００３１】
この実施例は、中間軸管（３９）を具備しており、該中間軸管（３９）は、該上板（６）と、該下板（７）とを貫通し、それら貫通孔は、該中間軸管（３９）の外面を包接している。また、取付軸管（９ａ、９ｂ）は、溶接作業性を考慮して、作業後に接着できるように分割している。
【００３２】
駆動系は、モータ（３４）と、第一段の小プーリ（３５）と、第一段のベルト（３６）と、第一段の大プーリ（３７）と、中間軸（３８）と、第二段の小プーリ（４０）と、第二段のベルト（４１）と、第二段の大プーリ（４２）と、駆動軸（４３）と、出力フランジ（４５）とを含み、この順にトルクを伝達する。
【００３３】
駆動軸（４３）は、軸受を介して駆動軸管（８）と回転自在に結合され、中間軸（３８）は軸受を介して中間軸管（３９）と回転自在に結合されている。また、モータ（３４）は前腕上板（６）に結合し、前腕下板（７）はモータ（３４）の貫通孔を備える。
【００３４】
図１４に示したように、上腕（２）は、コ字状に曲成された側板（１４）と、側板ステー（１５ａ）を備える妻板（１５）と、コ字状の上板（１６）と、コ字状の下板（１７）と、駆動軸管（１８）と、コ字状の上カバー板（１９）と、駆動軸孔を備えるコ字状の下カバー板（２０）とを備え、該側板（１４）の内面は、該上板（１６）の外縁コ字部と、該下板（１７）の外縁コ字部とを包接し、駆動軸管（１８）は、該上板（１６）と、該下板（１７）とを貫通し、それら貫通孔は、該駆動軸管（１８）の外面を包接し、該上カバー板（１９）の外縁コ字部は、該側板（１４）の上縁コ字部を封止し、該下カバー板（２０）の外縁コ字部は、該側板（１４）の下縁コ字部を封止し、該妻板（１５）は、該側板（１４）の両端辺と、該上カバー板（１９）の端辺と、該下カバー板（２０）の端辺とを封止し、側板ステー（１５ａ）は、該側板（１４）を分離自在に結合することを特徴とする板金モノコック構造である。
【００３５】
この実施例は、中間軸管（４６）を具備しており、該中間軸管（４６）は、該上板（１６）と、該下板（１７）とを貫通し、それら貫通孔は、該中間軸管（４６）の外面を包接している。
【００３６】
駆動系は、モータ（４７）と、第一段の小プーリ（４８）と、第一段のベルト（４９）と、第一段の大プーリ（５０）と、中間軸（５１）と、第二段の小プーリ（５２）と、第二段のベルト（５３）と、第二段の大プーリ（５４）と、駆動軸（５５）とを含み、この順にトルクを伝達する。
【００３７】
駆動軸（５５）は、軸受を介して駆動軸管（１８）と回転自在に結合され、中間軸（５１）は軸受を介して中間軸管（４６）と回転自在に結合されている。また、モータ（４７）は上板（１６）に結合し、下板（１７）はモータ（４７）の貫通孔を備える。
【００３８】
この実施例では、前腕の取付軸管（９ｂ）が上腕の第二段の大プーリ（５４）に接続する。
【００３９】
図１５は、妻板（１５）の分解図を示したものであり、側板ステー（１５ａ）と、入口案内孔（１５ｂ）と、出口案内孔（１５ｃ）と、防塵帯案内列（１５ｄ）とを備え、防塵帯が防塵帯案内列（１５ｄ）に案内されながら、入口案内孔（１５ｂ）と出口案内孔（１５ｃ）とを貫通することを特徴とする上腕妻板である。
【００４０】
側板ステー（１５ａ）は、コ字上に曲げた薄板の側面に上板と下板を溶接して升状としたものであり、その背面に妻板（１５）を結合して一体としている。妻板（１５）の背面には、昇降腕の前カバー板と接触するシール（６２）を、前面には、上腕の外郭に当接するシール（６３）を貼着している。防塵帯案内列は３つの部分（１５ｄ、１５ｋ、１５ｍ）に別れており、上側の案内（１５ｄ）と、下側の案内（１５ｍ）は、凸字状に曲成した薄板のステー（１５ｅ、１５ｆ）で２つのローラを並行かつ回転自在に保持する案内であり、それぞれ側板ステー（１５ａ）の上下面に結合している。正面の案内（１５ｋ）は、ローラを回転自在に保持する１対のスイングアーム（１５ｇ）を具備し、該スイングアーム（１５ｇ）は、上側の薄板のステー（１５ｅ）に設けた取付穴（１５ｈ）を中心に回転し、バネ（１５ｊ）で該スイングアーム（１５ｇ）と下側のステー（１５ｆ）とを連結することで防塵帯に張力を与えている。
【００４１】
図１６に示したように、昇降腕（３）は、駆動軸孔（２１ａ）を備える輪状の側板（２１）と、後板（２２）と、直動レール（２３）と、接続ブロック（２４ａ、２４ｂ）と、走行窓を備える前カバー板（２５）と、駆動軸（２６）とを備え、該側板（２１）の内面は、該後板（２２）の外縁を包接し、該駆動軸孔（２１ａ）は該駆動軸（２６）の外面を包接し、直動レール（２３）は、該後板（２２）の前面に着接し、該前カバー板（２５）の外縁は、該側板（２１）の前縁を封止し、該接続ブロック（２４ｂ）は、該走行窓を突出し、直動レール（２３）に案内されて滑動することを特徴とする板金モノコック構造である。
【００４２】
駆動系は、モータ（５６）と、カップリング（５７）と、ボールねじ（５８）と、ナット（５９）と接続ブロック（２４ｂ）とを含み、この順にトルクおよび力を伝達する。接続ブロック（２４ａ、２４ｂ）は、直動ベアリング部分（２４ａ）と中間ブロック部分（２４ｂ）とに分かれ、中間ブロック部分（２４ｂ）は、直動ベアリング部分（２４ａ）と上腕の妻板（１５）とを接続する。ボールねじ（５８）は、後板（２２）に結合した上側ステー（６１）と下側ステー（６２）とによって、回転自在に保持される。
【００４３】
図１７は、上側ステー（６１）周辺の詳細を示した分解図である。モータ（５６）は、スペーサ（６５）と、モータステー（６４）と、軸受ホルダ（６３）と、起歪体（６２）とを介して上側ステー（６１）に結合される。ボールねじ（５８）は、軸受（６６）と、ロックナット（６７）と、軸受ホルダ（６３）と、起歪体（６２）とを介して上側ステー（６１）に結合される。
【００４４】
起歪体（６２）は、単に上側ステー（６１）と軸受ホルダ（６３）とを結合するものでもよいが、上側ステー（６１）との結合部分と、軸受ホルダ（６３）との結合部分との間にひずみゲージ等の変位検出手段（６２ａ）を設ければ、ボールねじに加わる荷重を検出することができる。この場合、下側ステー（６２）はボールねじ（５８）を軸方向に摺動自在に保持する必要がある。
【００４５】
図１の旋回腕（４）は、図１８に示すように、駆動軸孔（３１ａ）を備える基板（３１）と、駆動軸管（３２）とを備え、該駆動軸孔（３１ａ）は駆動軸管（３２）の外面を包接することを特徴とする板金構造である。
【００４６】
この実施例は、上板（６８）と、下板（６９）と、中間軸管（７０）とを含み、該基板（３１）は作業孔（３１ｂ）と作業孔カバー（３１ｃ）とを具備し、該上板（６８）は該基板（３１）に結合し、該駆動軸管（３２）は、該基板（３１）と、該上板（６８）と、該下板（６９）とを貫通し、それら貫通孔は該駆動軸管（３２）を包接し、該中間軸管（７０）は、該上板（６８）と、該下板（６９）とを貫通し、それら貫通孔は該中間軸間（７０）を包接することを特徴とする前記の板金構造である。
【００４７】
駆動系は、モータ（７１）と、第一段の小プーリ（７２）と、第一段のベルト（７３）と、第一段の大プーリ（７４）と、中間軸（７５）と、第二段の小プーリ（７６）と、第二段のベルト（７７）と、第二段の大プーリ（７８）と、駆動軸（２６）とを含み、この順にトルクを伝達する。駆動軸（２６）は昇降腕（３）の駆動軸（２６）である。
【００４８】
駆動軸（２６）は、軸受を介して駆動軸管（３２）と回転自在に結合され、中間軸（７５）は軸受を介して中間軸管（７０）と回転自在に結合されている。また、モータ（７１）は上板（６８）に結合し、下板（６９）はモータ（７１）の貫通孔を備える。
【００４９】
この実施例では、前腕（１）、上腕（２）、旋回腕（４）はそれぞれ２段式の巻き掛け伝動装置を備える。これらが、特許文献４または図１９に示すように、巻き掛け伝動装置２段と、演算装置（１１４）と、基体とを含む２段式巻き掛け伝動装置であって、各巻き掛け伝動装置は、小プーリ（１０１、以下ａは第１段を表し、ｂは第２段を表す）と、大プーリ（１０３）と、テンショナ（１０５）と、張力センサ（１０６）と、可橈体（１１３）とを備え、小プーリ（１０１）は回転軸（１０２）を含み、基体は該回転軸（１０２）を回転自在に保持し、大プーリ（１０３）は回転軸（１０４）を含み、基体は該回転軸（１０４）を回転自在に保持し、テンショナ（１０５）は、回転軸（１０８）を含むアイドラ（１０７）と、該回転軸（１０８）を回転自在に保持しつつ基体との距離を調整する張力調整装置（１０９）とを備え、張力センサ（１０６）は、回転軸（１１１）を含むアイドラ（１１０）と、該回転軸（１１１）を回転自在に保持しつつ基体との間に加わる力を測定する力センサ（１１２）とを備え、該力センサ（１１２）は演算装置（１１４）に計測値を出力し、可橈体（１１３）は、小プーリ（１０１）および大プーリ（１０３）に巻き掛かり、テンショナ（１０５）のアイドラ（１０７）および張力センサ（１０６）のアイドラ（１１０）の規制を受けながら小プーリ（１０１）および大プーリ（１０３）を一定の減速比で回転させ、２段目の小プーリ（１０１ｂ）は１段目の大プーリ（１０３ａ）と同軸に固定され、１段目の小プーリ（１０１ａ）および２段目の大プーリ（１０３ｂ）を一定の減速比で回転させ、１段目の張力センサ（１０６ａ）が張り側にあるとき、２段目の張力センサ（１０６ｂ）は緩み側にあり、演算装置（１１４）は、１段目の力センサ（１１２ａ）の出力値から１段目の大プーリ（１０３ａ）に印加されたトルクを計算する処理（１１５）と、該トルクに２段目の減速比ξを乗ずる処理（１１７）と、２段目の力センサ（１１２ｂ）の出力値から２段目の大プーリ（１０３ｂ）に印加されたトルクを計算する処理（１１６）とを含むことを特徴とする２段式巻き掛け伝動装置であるとき、ロボットアームの各軸に加わるトルクを検出することができる。
【００５０】
特に、図１７に示したように、昇降腕（３）の起歪体（６２）が変位検出手段（６２ａ）を備えるとき、ロボットアームの全軸について力またはトルクの検出が可能となり、協働ロボットアームとして優れる。なお、ここでの基体とは、前記側板、上板、下板、駆動軸管、中間軸管、取付軸管などの固定部分である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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