(57)【要約】【課題】狭所での作業が可能な水平多関節ロボットを提供すること。【解決手段】基台と、前記基台を通る回動軸を中心に回動する第１アームと、前記第１アームに設けられ、前記第１アームに対して摺動し、伸長および収縮する第２アームと、前記第１アームに対して前記第２アームを摺動させる駆動力を発生する駆動源と、を有し、収縮したときの前記第２アームは、前記回動軸の軸方向からの平面視において、前記基台と重なっていることを特徴とする水平多関節ロボット。また、前記駆動源は、前記第１アームに設けられ、前記平面視において、前記駆動源は、前記基台とずれているのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台を通る回動軸を中心に回動する第１アームと、
前記第１アームに設けられ、前記第１アームに対して摺動し、伸長および収縮する第２アームと、
前記第１アームに対して前記第２アームを摺動させる駆動力を発生する駆動源と、
を有し、
収縮したときの前記第２アームは、前記回動軸の軸方向からの平面視において、前記基台と重なっていることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項２】
前記駆動源は、前記第１アームに設けられ、
前記回動軸に垂直な方向からの平面視において、前記駆動源は、前記基台とずれている請求項１に記載の水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記駆動源は、前記第１アームに設けられ、
前記回動軸の軸方向からの平面視において、前記駆動源は、前記基台と重なっている請求項１に記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
前記基台と前記第１アームとの間に設けられ、外輪と内輪と転動体とを備えるベアリングを有し、
前記駆動源は、前記内輪の内側に位置している請求項３に記載の水平多関節ロボット。
【請求項５】
前記第２アームは、ダイレクトドライブにより前記第１アームに対して摺動する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【請求項６】
前記駆動源は、ピエゾアクチュエーターを含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【請求項７】
前記基台は、前記回動軸に沿って伸縮する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【請求項８】
前記第２アームは、前記第１アームに対して摺動することにより、前記回動軸と交差する摺動軸において前記回動軸からの距離が最も長くなる部位である先端と、前記摺動軸において前記先端から最も離れた部位である基端と、を有し、
前記先端と前記回動軸との距離が最も短い状態にあるとき、前記基端は、前記回転軸の軸方向からの平面視において、前記基台と重なっている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【請求項９】
前記第２アームは、前記第１アームに対して摺動することにより、前記回動軸と交差する摺動軸において前記回動軸からの距離が最も長くなる部位である先端と、前記摺動軸において前記先端から最も離れた部位である基端と、を有し、
前記先端と前記回動軸との距離が最も短い状態にあるとき、前記先端と前記基端との間に前記回動軸が位置している請求項１ないし７のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【請求項１０】
前記第１アームは、前記回動軸を中心にして３６０°回動する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平多関節ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基部と、基部に対して２次元平面内で回転可能に設置された第１アームと、第１アームに対して２次元平面内で回転可能に設置された第２アームと、第２アームに対して２次元平面と直交する上下方向に移動可能なガイド軸と、ガイド軸の先端に設けられたチャック等のワーク把持機構と、で構成された水平多関節型のロボットが開示されている。
【０００３】
このような水平多関節型のロボットでは、２次元平面内における第１アームおよび第２アームの各回転角度を適宜設定することにより、ワーク把持機構を目的とする位置に移動させる。そして、目的とする位置においてワークを把持する等の作業を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４１４５３号公報
【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に記載のロボットでは、第１アームの可動域および第２アームの可動域に十分なスペースを確保して設定していないと、第２アームの先端部が基部に近づいたときに障害物に衝突してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の適用例に係る水平多関節ロボットは、
基台と、
前記基台を通る回動軸を中心に回動する第１アームと、
前記第１アームに設けられ、前記第１アームに対して摺動し、伸長および収縮する第２アームと、
前記第１アームに対して前記第２アームを摺動させる駆動力を発生する駆動源と、
を有し、
収縮したときの前記第２アームは、前記回動軸の軸方向からの平面視において、前記基台と重なっていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る水平多関節ロボットを示す側面図であって、第１アームに対して第２アームを収縮させた状態を示す側面図である。
【図２】図１の基台と第１アームとの接続部近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る水平多関節ロボットを示す側面図であって、第１アームに対して第２アームを伸長させた状態を示す側面図である。
【図４】図１に示す水平多関節ロボットを、回動軸Ｊ１の軸方向から見たときの平面図である。
【図５】図１に示す第１アーム、第２アームおよび駆動装置の分解斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る水平多関節ロボットを示す側面図であって、第１アームに対して第２アームを収縮させた状態を示す側面図である。
【図７】図６に示す水平多関節ロボットを、回動軸Ｊ１の軸方向から見たときの平面図である。
【図８】第３実施形態に係る水平多関節ロボットを示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の水平多関節ロボットの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係る水平多関節ロボット１について説明する。
【００１０】
図１は、第１実施形態に係る水平多関節ロボットを示す側面図であって、第１アームに対して第２アームを収縮させた状態を示す側面図である。図２は、図１の基台と第１アームとの接続部近傍を拡大して示す断面図である。図３は、第１実施形態に係る水平多関節ロボットを示す側面図であって、第１アームに対して第２アームを伸長させた状態を示す側面図である。
【００１１】
図１および図３に示す水平多関節ロボット１は、いわゆるスカラロボットである。水平多関節ロボット１の用途は、特に限定されないが、例えば、精密機器やこれを構成する部品等の対象物の給材、除材、搬送および組立等が挙げられる。
【００１２】
図１および図３に示す水平多関節ロボット１は、基台１１と、基台１１に接続されている第１アーム２１と、第１アーム２１に接続されている第２アーム２２と、第２アーム２２に接続されている第３アーム２３と、第３アーム２３に接続されているエンドエフェクター２４と、を有している。第１アーム２１は、基台１１を通る回動軸Ｊ１を中心に基台１１に対して回動し、第２アーム２２は、第１アーム２１が延在する摺動軸Ｊ２に沿って並進、すなわち摺動する。また、水平多関節ロボット１は、図２に示すように、第１アーム２１に対して第２アーム２２を摺動させる駆動力を発生させるピエゾアクチュエーター３２１を有している。
【００１３】
なお、本願の各図では、説明の便宜上、摺動軸Ｊ２に平行な軸をＸ軸とし、回動軸Ｊ１に平行な軸をＺ軸とし、Ｘ軸とＹ軸の双方に直交する軸をＹ軸とする。また、各軸を表す矢印の先端を各軸の先端といい、矢印の基端を各軸の基端という。さらに、以下の説明では、説明の便宜上、Ｚ軸の先端側を「上」ともいい、基端側を「下」ともいう。
【００１４】
このような水平多関節ロボット１では、回動軸Ｊ１を中心にして第１アーム２１が回動する動きと、摺動軸Ｊ２に沿って第２アーム２２が摺動する動きと、を組み合わせることにより、エンドエフェクター２４を目的とする位置に移動させることができる。また、第２アーム２２は、第１アーム２１に対し、摺動軸Ｊ２に沿って伸縮するため、例えば第１アーム２１を回動させる際には、第２アーム２２を収縮しておくことができる。これにより、第２アーム２２を収縮させた状態で第１アーム２１が回動する際に、第１アーム２１および第２アーム２２が掃く面積を小さくすることが可能になる。換言すれば、エンドエフェクター２４の回転半径を小さくすることができる。このため、狭所に設置された場合でも、障害物等と干渉しにくい水平多関節ロボット１を実現することができる。
【００１５】
以下、水平多関節ロボット１の各部について説明する。
１．１  基台
図１および図３に示す基台１１は、基台下部１１４と、基台下部１１４上に設けられている基台上部１１６と、を有する。被接地面１０に設置される台座１１２上に、基台１１が設けられており、台座１１２と基台上部１１６との間に基台下部１１４が設けられている。なお、被設置面１０としては、例えば、床、壁、天井、台上、移動可能な台車上等が挙げられる。つまり、被設置面１０は、水平面である必要はなく、例えば垂直面であってもよい。したがって、水平多関節ロボット１の「水平」とは、被設置面１０に平行という意味である。
【００１６】
台座１１２は、板状をなしており、下面が被設置面１０に当接し、上面には基台下部１１４が設置されている。
【００１７】
基台下部１１４は、その外形形状が、例えば円柱形をなしている。基台下部１１４の内部は、空洞になっていてもよい。その場合、基台下部１１４の内部に、水平多関節ロボット１の各部の作動を制御するコントローラー、水平多関節ロボット１の各部に電力を供給する電源装置等を内蔵することができる。なお、これらは、基台下部１１４の外部に設けられていてもよい。
【００１８】
基台上部１１６は、内空部１１６ａを有する筒状をなしている。そして、内空部１１６ａには基台下部１１４が挿入可能になっている。これにより、内空部１１６ａに対して基台下部１１４を挿抜することにより、Ｚ軸に沿って基台上部１１６を変位させることができる。その結果、基台１１は、回動軸Ｊ１に沿って伸縮可能になっている。
【００１９】
また、基台１１は、基台下部１１４の上部に設けられた駆動装置３０を有している。本実施形態に係る駆動装置３０は、圧電素子を含むピエゾアクチュエーター３０１を備えている。ピエゾアクチュエーター３０１が含む圧電素子に通電すると、圧電素子が振動し、上下方向に送り出す駆動力を発生させる。
【００２０】
さらに、駆動装置３０は、内空部１１６ａに設けられ、基台上部１１６に固定された被駆動部３０２を有している。被駆動部３０２は、回動軸Ｊ１（Ｚ軸）に沿って延在する長尺状をなしている。そして、被駆動部３０２は、ピエゾアクチュエーター３０１が発生させた駆動力を受け、ピエゾアクチュエーター３０１に対して上下に変位する。これにより、図１および図３に矢印Ｍ０で示すように、基台下部１１４に対して基台上部１１６を上下に直動させることができる。これにより、基台上部１１６およびそれに接続された各部を昇降させることができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態に係る基台１１は、回動軸Ｊ１に沿って伸縮する。これにより、第３アーム２３に接続されているエンドエフェクター２４を、上下に変位させることができる。そして、エンドエフェクター２４を目的とする位置に移動させることができる。また、基台１１は、第１アーム２１や第２アーム２２等を支持するため、外形等を比較的大きくする必要がある。このため、基台１１に伸縮機能を付与することにより、水平多関節ロボット１全体の大型化を防止することができる。さらに、第３アーム２３とエンドエフェクター２４との間に伸縮機能を持つアームを設けるようにしてもよいが、その場合、回動軸Ｊ１から離れた部分の質量が増大することになる。そうなると、第２アーム２２の回動に必要なトルクが増大することになるため、かかる観点からも、本実施形態は好適である。
【００２２】
なお、駆動装置３０は、ピエゾアクチュエーター３０１以外の直動機構、例えば電磁アクチュエーターを備えていてもよい。一方、ピエゾアクチュエーター３０１は、駆動装置３０の小型化を図ることができるので、水平多関節ロボット１の小型化にも寄与する。また、ピエゾアクチュエーター３０１を用いる場合、減速機等の駆動力を伝達する機構を省略することが可能である。したがって、この観点からも、水平多関節ロボット１の小型化および構造の簡素化を図ることができる。
【００２３】
また、第３アーム２３とエンドエフェクター２４との間に伸縮機能を持つアームを設けた場合には、基台１１が持つ伸縮機能を省略してもよい。
【００２４】
１．２  第１アーム
図１に示す第１アーム２１は、後述する駆動装置３１を介して、基台１１の上端に接続されている。第１アーム２１は、図１に示すように、Ｘ軸に沿って延在する長軸を有する形状をなしている。そして、第１アーム２１は、回動軸Ｊ１を中心に回動する。また、第１アーム２１は、その長軸の中心からずれた位置で回動軸Ｊ１と交差している。このため、第１アーム２１は、偏心している回動軸Ｊ１を中心にして回動する。
【００２５】
回動軸Ｊ１は、基台１１を通過し、Ｚ軸に平行な軸である。このように基台１１を通過する回動軸Ｊ１を中心にして第１アーム２１を回動させることにより、第１アーム２１に対して摺動する第２アーム２２についても、同様に、回動軸Ｊ１を中心にして回動させることができる。これにより、第２アーム２２が摺動する軸である摺動軸Ｊ２についても、回動軸Ｊ１を中心に回動させることができる。
【００２６】
基台１１と第１アーム２１との間には、駆動装置３１が介挿されている。この駆動装置３１が発生させた駆動力により、基台１１に対して第１アーム２１を回動させることができる。
【００２７】
図２に示す駆動装置３１は、基台１１に接続された基台接続部３１１と、第１アーム２１に接続された被駆動部３１２と、基台接続部３１１に固定されたピエゾアクチュエーター３１３と、基台接続部３１１と被駆動部３１２との間に設けられたベアリング３１４と、を備えている。ピエゾアクチュエーター３１３が含む圧電素子に通電すると、圧電素子が振動し、回動軸Ｊ１を中心とする円の接線方向に駆動力を発生させる。被駆動部３１２は、ピエゾアクチュエーター３１３が発生させた駆動力を受け、ピエゾアクチュエーター３１３に対して回動する。これにより、図１に矢印Ｍ１で示すように、回動軸Ｊ１を中心にして第１アーム２１を回動させることができる。
【００２８】
図２に示す基台接続部３１１は、上方に開口する凹部３１１ａを有している。この凹部３１１ａには、被駆動部３１２、ピエゾアクチュエーター３１３およびベアリング３１４が収容されている。これにより、駆動装置３１の剛性を確保しつつ、駆動装置３１の低背化を図ることができる。
【００２９】
図２に示す被駆動部３１２は、回動軸Ｊ１を中心軸とする円筒形をなしている。そして、外側面の一部には、段差が設けられ、この段差に被駆動面３１２ａが設けられている。この被駆動面３１２ａにピエゾアクチュエーター３１３が当接し、駆動力を受ける。
【００３０】
図２に示すピエゾアクチュエーター３１３は、前述したように、回動軸Ｊ１を中心とする円の接線方向に駆動力を発生させる。駆動装置３１が備えるピエゾアクチュエーター３１３の数は、特に限定されず、１つであっても複数であってもよい。
【００３１】
図２に示すベアリング３１４は、基台接続部３１１に接続された外輪３１４ａと、被駆動部３１２に接続された内輪３１４ｂと、外輪３１４ａと内輪３１４ｂとの間に設けられた転動体３１４ｃと、を備えている。ベアリング３１４の種類は、特に限定されず、例えばボールベアリング、ローラーベアリング、クロスローラーベアリング等が挙げられるが、耐荷重性等の観点からクロスローラーベアリングが好ましく用いられる。
【００３２】
なお、ピエゾアクチュエーター３１３は、任意の回動機構、例えば電磁モーターで代替されてもよい。一方、ピエゾアクチュエーター３１３は、駆動装置３１の小型化および薄型化を図ることができるので、水平多関節ロボット１の小型化に寄与するという利点を有する。また、ピエゾアクチュエーター３１３を用いる場合、減速機等の駆動力を伝達する機構を省略することが可能であるため、かかる観点からも、水平多関節ロボット１の小型化および構造の簡素化を図ることができる。
【００３３】
１．３  第２アーム
図１に示す第２アーム２２は、駆動装置３２を介して、第１アーム２１の上方に設置されている。第２アーム２２は、図１に示すように、Ｘ軸に沿って延在する長軸を有する形状をなしている。そして、第２アーム２２は、第１アーム２１に対して摺動する。具体的には、駆動装置３２が発生させた駆動力により、Ｘ軸に沿って第２アーム２２が変位する。これにより、第２アーム２２は、第１アーム２１が延在する摺動軸Ｊ２に沿って摺動する。
【００３４】
ここで、第２アーム２２の摺動範囲のうち、第２アーム２２がＸ軸の最も基端側に位置するとき、すなわち図１に示す状態にあるときには、第１アーム２１の右端２１Ｒおよび第２アーム２２の右端２２Ｒは、図１に示すように、互いに揃っている。
【００３５】
一方、第２アーム２２の摺動範囲のうち、第２アーム２２がＸ軸の最も先端側に位置するとき、すなわち図３に示す状態にあるときには、第１アーム２１の右端２１Ｒおよび第２アーム２２の右端２２Ｒは、図３に示すように、互いにずれている。
【００３６】
このように、第１アーム２１に対して第２アーム２２が摺動することにより、第２アーム２２は伸縮する機能を有する。すなわち、図１は、第２アーム２２が収縮した状態を示しており、図３は、第２アーム２２が伸長した状態を示している。
【００３７】
上述したような水平多関節ロボット１では、例えばエンドエフェクター２４をＸ軸の先端側に向かって移動させるとき、第２アーム２２を単に伸長させればよい。そして、エンドエフェクター２４をそのように移動させる際、水平多関節ロボット１のＹ軸に沿った長さは変化しない。このため、水平多関節ロボット１のＹ軸における隣に障害物がある場合でも、障害物と第２アーム２２等との接触を避けつつ、水平多関節ロボット１に作業を行わせることができる。
【００３８】
ここで、図４は、図１に示す水平多関節ロボット１を、回動軸Ｊ１の軸方向から見たときの平面図である。
【００３９】
水平多関節ロボット１は、図４に示すように、第２アーム２２が収縮した状態にあるとき、第２アーム２２が基台１１と重なるように構成されている。このような構造が採用されていることにより、第２アーム２２が収縮した状態にあるときの、Ｘ軸に沿った長さを短くすることができる。つまり、第２アーム２２が収縮した状態にあるとき、基台１１の上方の空間を、収縮した第２アーム２２を格納するための空間として利用することができる。
【００４０】
なお、第２アームが伸長した状態では、回動軸Ｊ１の軸方向からの平面視において、第２アーム２２は基台１１と重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。ただし、重なっている場合、伸長した状態の第２アーム２２と基台１１との重複部分の面積は、収縮した状態の第２アーム２２と基台１１との重複部分の面積より小さい。
駆動装置３２は、第１アーム２１と第２アーム２２との間に介挿されている。
【００４１】
図５は、図１に示す第１アーム２１、第２アーム２２および駆動装置３２の分解斜視図である。なお、図５では、第１アーム２１を透視して図示している。
【００４２】
図５に示す駆動装置３２は、第１アーム２１に設けられたピエゾアクチュエーター３２１およびガイドブロック３２２と、第２アーム２２に設けられた被駆動部３２３およびガイドレール３２４と、を備えている。
【００４３】
図５に示す駆動装置３２は、駆動源としてピエゾアクチュエーター３２１を含む直動機構である。ピエゾアクチュエーター３２１は、圧電素子を含んでおり、この圧電素子に通電すると、圧電素子が振動し、Ｘ軸に沿って被駆動部３２３を送り出す駆動力を発生させる。そして、被駆動部３２３は、ピエゾアクチュエーター３２１が発生させた駆動力を受け、第１アーム２１に対して直線状に変位する。これにより、図１に矢印Ｍ２で示すように、摺動軸Ｊ２に沿って第２アーム２２を直動させることができる。ピエゾアクチュエーター３２１は、駆動装置３２の小型化を図ることができるので、水平多関節ロボット１の小型化にも寄与する。
【００４４】
なお、駆動装置３２が備えるピエゾアクチュエーター３２１の数は、特に限定されず、１つであっても複数であってもよい。
【００４５】
また、駆動装置３２は、ピエゾアクチュエーター３２１からの駆動力を中継して伝達する機構を有していてもよいが、本実施形態では、ピエゾアクチュエーター３２１からの駆動力が直接、被駆動部３２３に伝達されている。すなわち、第２アーム２２は、ダイレクトドライブにより第１アーム２１に対して摺動する。このような構成によれば、駆動力を中継して伝達する機構が不要になるため、駆動装置３２の構造を簡略化することができ、かつ、小型化を図ることができる。
【００４６】
図５に示す被駆動部３２３は、摺動軸Ｊ２に沿って延在する長尺状をなしている。また、図５に示すガイドレール３２４も、摺動軸Ｊ２に沿って延在する長尺状をなしている。さらに、図５に示すガイドブロック３２２は、第２アーム２２に設けられたガイドレール３２４に係合し、ガイドレール３２４に対して摺動する。これにより、第２アーム２２をガイドレール３２４に対して精度よく直動させることができる。その結果、エンドエフェクター２４を、目的とする位置まで精度よく移動させることができる。
【００４７】
なお、駆動装置３２が備えるガイドブロック３２２およびガイドレール３２４の数は、特に限定されず、それぞれ１つであっても複数であってもよい。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る水平多関節ロボット１は、基台１１と、基台１１を通る回動軸Ｊ１を中心に回動する第１アーム２１と、第１アーム２１に設けられ、第１アーム２１に対して摺動し、伸長および収縮する第２アーム２２と、第１アーム２１に対して第２アームを摺動させる駆動力を発生するピエゾアクチュエーター３２１（駆動源）を含む駆動装置３２と、を有し、収縮したときの第２アーム２２は、回動軸Ｊ１の軸方向からの平面視において、基台１１と重なっている。
【００４９】
このような水平多関節ロボット１によれば、基台１１の上方の空間に第２アーム２２を格納することができるので、第２アーム２２を収縮させたとき、水平多関節ロボット１のＸ軸に沿った長さを短くすることができる。これにより、回動軸Ｊ１を中心にして第１アーム２１を回動させるとき、第１アーム２１および第２アーム２２が掃く面積を十分に小さくすることができる。その結果、狭所であっても、水平多関節ロボット１を設置して作業を行わせることができる。
【００５０】
また、基台１１の上方の空間に第２アーム２２を格納できる分、第２アーム２２の全長を十分に長くとることができる。これにより、第２アーム２２を伸長させたとき、基台１１から摺動軸Ｊ２に沿ってエンドエフェクター２４を到達させることができる最遠点までの距離を十分に長くすることができる。その結果、摺動軸Ｊ２に沿った水平多関節ロボット１の全長を伸ばすことなく、水平多関節ロボット１において作業可能な範囲を広げることができる。すなわち、小型化と可動域の拡大とを両立させた水平多関節ロボット１を実現することができる。
【００５１】
なお、第２アーム２２が基台１１と重なっているとは、回動軸Ｊ１の軸方向からの平面視において、基台１１の外縁よりも内側に第２アーム２２の一部が重なっている状態を指す。また、重なっている部分が多いほど、上記効果を期待することができる。例えば、回動軸Ｊ１が第２アーム２２を通過するように構成されているのが好ましい。
【００５２】
また、本実施形態に係る第２アーム２２は、第１アーム２１に対して摺動することにより、回動軸Ｊ１と直交する摺動軸Ｊ２において、回動軸Ｊ１からの距離が最も長くなる部位である先端２２１と、摺動軸Ｊ２において、先端２２１から最も離れた部位である基端２２２と、を有する。換言すれば、先端２２１は、第２アーム２２を最も伸長させたとき、第２アーム２２のうち、回動軸Ｊ１から最も遠くなる部位である。そして、本実施形態では、第２アーム２２が最も収縮した状態にあるとき、つまり、先端２２１と回動軸Ｊ１との距離が最も短い状態にあるとき、基端２２２は、回動軸Ｊ１の軸方向からの平面視において、基台１１と重なっている。
【００５３】
このような構成によれば、平面視において、第２アーム２２の基端２２２が基台１１からはみ出すことを防止することができる。すなわち、図４において、基台１１の外縁から、第２アーム２２の基端２２２がはみ出すことを防止する。これにより、図４において、基台１１よりもＸ軸の基端側に障害物がある場合でも、水平多関節ロボット１を設置して作業させることが可能になる。つまり、水平多関節ロボット１の配置の自由度を高めることができる。
【００５４】
また、駆動装置３２が含む駆動源としてのピエゾアクチュエーター３２１は、図１および図３に示すように、第１アーム２１に設けられ、回動軸Ｊ１に垂直な方向からの平面視において、基台１１とずれている。具体的には、図１および図３に示すように、ピエゾアクチュエーター３２１は、第１アーム２１のうち、基台１１の上方よりも左側にずれた位置に設けられている。言い換えれば、回動軸Ｊ１に垂直な方向からの平面視で、ピエゾアクチュエーター３２１は基台１１と並んで位置している。
【００５５】
このような構成によれば、ピエゾアクチュエーター３２１が基台１１と重なっている場合に比べて、摺動軸Ｊ２に沿ったピエゾアクチュエーター３２１と回動軸Ｊ１との距離を長くとることができる。このため、駆動装置３２によって第２アーム２２を伸長させるとき、より遠くまで第２アーム２２の先端２２１を到達させることができる。また、ピエゾアクチュエーター３２１を第１アーム２１に設けることで、第２アーム２２の重量を小さくすることができ、第２アーム２２の摺動をよりスムーズに行うことができる。
【００５６】
さらに、第１アーム２１は、回動軸Ｊ１を中心にして３６０°回動可能であることが好ましい。具体的には、本実施形態に係る第１アーム２１は、基台１１の上端に接続されていることから、基台１１との干渉のおそれがない。このため、回動軸Ｊ１を中心にして第１アーム２１を１回転させることができる。これにより、１回転させることができない場合に比べて、エンドエフェクター２４を到達させることができない領域を減らすことができ、水平多関節ロボット１の可動域をさらに拡大することができる。
【００５７】
なお、ピエゾアクチュエーター３２１は、任意の直動機構、例えば電磁アクチュエーターで代替されてもよい。
【００５８】
１．４  第３アーム
図１に示す第３アーム２３は、駆動装置３３を介して、第２アーム２２の下面に接続されている。第３アーム２３は、図１および図４に示すように、外形形状が、例えば円柱形をなしている。
【００５９】
図１に示す駆動装置３３は、例えば前述した駆動装置３１と同様の構成を有している。すなわち、駆動装置３３は、第２アーム２２に接続されたピエゾアクチュエーター３３１と、第３アーム２３に接続された被駆動部３３２と、を備えている。ピエゾアクチュエーター３３１は、回動軸Ｊ３を中心とする円の接線方向に駆動力を発生させる。これにより、被駆動部３３２は、ピエゾアクチュエーター３３１が発生させた駆動力を受け、ピエゾアクチュエーター３３１に対して回動する。これにより、図１に矢印Ｍ３で示すように、回動軸Ｊ３を中心にして第３アーム２３を回動させることができる。
【００６０】
１．５  エンドエフェクター
図１に示すエンドエフェクター２４は、例えばハンド、チャック等の把持機能を有する機構である。このようなエンドエフェクター２４を用いることにより、ワークを把持して様々な作業を行うことができる。なお、エンドエフェクター２４は、ハンドやチャック等に限定されず、例えば吸着パッドを有する真空吸着機構、電磁石を有する電磁吸着機構等であってもよい。
【００６１】
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る水平多関節ロボット１について説明する。
【００６２】
図６は、第２実施形態に係る水平多関節ロボットを示す側面図であって、第１アームに対して第２アームを収縮させた状態を示す側面図である。図７は、図６に示す水平多関節ロボット１を、回動軸Ｊ１の軸方向から見たときの平面図である。
【００６３】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図６および図７において、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【００６４】
第２実施形態は、第１アーム２１の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。
すなわち、前述した第１実施形態では、第１アーム２１がＸ軸に沿って延在する長軸を有する形状をなしているのに対し、本実施形態では、第１アーム２１が基台１１と重なる円柱形をなしている。そして、このような第１アーム２１にピエゾアクチュエーター３２１を含む駆動装置３２が設けられている。これにより、ピエゾアクチュエーター３２１は、回動軸Ｊ１の軸方向からの平面視において、基台１１と重なっている。具体的には、図６および図７に示すピエゾアクチュエーター３２１を含む駆動装置３２は、その少なくとも一部が基台１１の外縁の内側に位置している。
【００６５】
このような構成によれば、第２アーム２２を収縮させた状態において、第２アーム２２の基端２２２を、基台１１からはみ出させることができる。そうすると、第２アーム２２の先端２２１を回動軸Ｊ１により近づけることができる。つまり、エンドエフェクター２４を回動軸Ｊ１により近い位置まで移動させることが可能になる。その結果、基台１１に近い領域においてエンドエフェクター２４による作業を行わせることができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る第２アーム２２は、第１アーム２１に対して摺動することにより、回動軸Ｊ１と直交する摺動軸Ｊ２において、回動軸Ｊ１からの距離が最も長くなる部位である先端２２１と、摺動軸Ｊ２において、先端２２１から最も離れた部位である基端２２２と、を有する。そして、本実施形態では、第２アーム２２が最も収縮した状態にあるとき、つまり、先端２２１と回動軸Ｊ１との距離が最も短い状態にあるとき、先端２２１および基端２２２は、回動軸Ｊ１の軸方向からの平面視において、回動軸Ｊ１を挟んで互いに反対に位置している。つまり、先端２２１と基端２２２との間に、回転軸Ｊ１が位置している。
【００６７】
このような構成によれば、第２アーム２２の全長を長くしても、第２アーム２２の先端２２１と回動軸Ｊ１との距離を短くすることができる。つまり、第２アーム２２の全長を長くして、先端２２１をより遠くまで到達させる一方、先端２２１を回動軸Ｊ１により近い位置まで移動させることが可能になる。このため、摺動軸Ｊ２に沿ったエンドエフェクター２４の移動可能な範囲をより広げることができる。その結果、小型化と可動域のさらなる拡大とを両立させた水平多関節ロボット１を実現することができる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る水平多関節ロボット１について説明する。
図８は、第３実施形態に係る水平多関節ロボットを示す部分拡大断面図である。
【００６９】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図８において、第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【００７０】
第３実施形態は、第１アーム２１および駆動装置３１の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００７１】
すなわち、本実施形態に係る第１アーム２１は、第１実施形態に係る被駆動部３１２と兼用になっている。そして、ガイドブロック３２２は、図８に示すように、被駆動部３１２である第１アーム２１の上端に接続されている。
【００７２】
一方、図８に示すピエゾアクチュエーター３２１も、第１実施形態と同様、被駆動部３１２である第１アーム２１に設けられているが、一部が被駆動部３１２の内空部３１２ｂに挿入されている。
【００７３】
より具体的には、本実施形態に係る水平多関節ロボット１が備える駆動装置３１は、基台１１と第１アーム２１との間に設けられたベアリング３１４を有している。ベアリング３１４は、基台接続部３１１に接続された外輪３１４ａと、被駆動部３１２に接続された内輪３１４ｂと、外輪３１４ａと内輪３１４ｂとの間に設けられた転動体３１４ｃと、を備えている。そして、前述したピエゾアクチュエーター３２１（駆動源）は、被駆動部３１２（第１アーム２１）の内空部３１２ｂであり、かつ、内輪３１４ｂの内側に位置している。
【００７４】
このような構成によれば、ピエゾアクチュエーター３２１の一部を内空部３１２ｂに収めることができる。これにより、水平多関節ロボット１の高さを低くすることができる。すなわち水平多関節ロボット１のＺ軸に沿った長さを短くすることができ、水平多関節ロボット１の小型化を図ることができる。
以上のような第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００７５】
以上、本発明の水平多関節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、前記実施形態には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７６】
また、前記実施形態では、回動軸Ｊ１と摺動軸Ｊ２とが直交しているが、本発明の実施形態はこれに限定されず、回動軸Ｊ１と摺動軸Ｊ２とが直交以外の角度で交差している形態であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１…水平多関節ロボット、１０…被設置面、１１…基台、２１…第１アーム、２１Ｒ…右端、２２…第２アーム、２２Ｒ…右端、２３…第３アーム、２４…エンドエフェクター、３０…駆動装置、３１…駆動装置、３２…駆動装置、３３…駆動装置、１１２…台座、１１４…基台下部、１１６…基台上部、１１６ａ…内空部、２２１…先端、２２２…基端、３０１…ピエゾアクチュエーター、３０２…被駆動部、３１１…基台接続部、３１１ａ…凹部、３１２…被駆動部、３１２ａ…被駆動面、３１２ｂ…内空部、３１３…ピエゾアクチュエーター、３１４…ベアリング、３１４ａ…外輪、３１４ｂ…内輪、３１４ｃ…転動体、３２１…ピエゾアクチュエーター、３２２…ガイドブロック、３２３…被駆動部、３２４…ガイドレール、３３１…ピエゾアクチュエーター、３３２…被駆動部、Ｊ１…回動軸、Ｊ２…摺動軸、Ｊ３…回動軸、Ｍ０…矢印、Ｍ１…矢印、Ｍ２…矢印、Ｍ３…矢印
【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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