(57)【要約】【課題】回生抵抗部で生じた熱を効果的に放熱することができるロボットを提供すること。【解決手段】アームを有するロボットアームと、前記アームを回転駆動するモーターと、前記ロボットアームの所定の部位に配置され、前記モーターの回生エネルギーを熱に変換する回生抵抗部と、を備えることを特徴とするロボット。また、前記回生抵抗部は、前記アームの筐体に接触しているのが好ましい。また、前記筐体は、複数の壁部を有し、前記回生抵抗部は、前記複数の壁部のうち、前記アームの回転軸から最も遠い前記壁部に接触して配置されているのが好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームを有するロボットアームと、
前記アームを回転駆動するモーターと、
前記ロボットアームの所定の部位に配置され、前記モーターの回生エネルギーを熱に変換する回生抵抗部と、を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記回生抵抗部は、前記アームの内部に配置されている請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記回生抵抗部は、前記アームの筐体に接触している請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記筐体は、複数の壁部を有し、
前記回生抵抗部は、前記複数の壁部のうち、前記アームの回転軸から最も遠い前記壁部に接触して配置されている請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記筐体は、金属材料で構成され、前記回生抵抗部と接触している第１壁部と、樹脂材料で構成された第２壁部と、を有する請求項３または４に記載のロボット。
【請求項６】
前記ロボットアームを回転可能に支持する基台を備え、
前記ロボットアームは、第１アームと、前記基台に対し前記第１アームよりも遠位側に位置する第２アームと、を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項７】
前記回生抵抗部は、前記第２アームの内部に配置されている請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
前記回生抵抗部は、直列接続された第１回生抵抗および第２回生抵抗を含み、
前記第１回生抵抗は、前記第１アームに配置され、
前記第２回生抵抗は、前記第２アームに配置されている請求項６に記載のロボット。
【請求項９】
前記回生抵抗部は、直列接続された第１回生抵抗および第２回生抵抗を有し、
前記第１回生抵抗は、前記基台に配置され、
前記第２回生抵抗は、前記第１アームまたは前記第２アームに配置されている請求項６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】
近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。その各種ロボットは、例えば、特許文献１に示すような制御装置に接続され、この制御装置によってその作動が制御される。
【０００３】
特許文献１に記載されている制御装置は、ロボットとは異なる位置に配置、固定される筐体と、筐体に収納された制御盤および回生抵抗ユニットと、を有する。回生抵抗ユニットは、ロボットのモーターで生じる回生エネルギーを熱に変換するユニットである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４０９１４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に記載されている制御装置では、筐体内の回生抵抗ユニットの発熱により筐体内の温度が上昇するため、制御装置が比較的高温になりやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。
【０００７】
本適用例のロボットは、アームを有するロボットアームと、
前記アームを回転駆動するモーターと、
前記ロボットアームの所定の部位に配置され、前記モーターの回生エネルギーを熱に変換する回生抵抗部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のロボットの第１実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示すロボットシステムのブロック図である。
【図３】図１に示すロボットシステムの回路図である。
【図４】図１に示すロボットの第２アームの内部を示す部分断面図である。
【図５】本発明のロボットの第２実施形態を示す側面図である。
【図６】図５に示すロボットシステムの回路図である。
【図７】本発明のロボットの第３実施形態を示す側面図である。
【図８】図７に示すロボットシステムの回路図である。
【図９】本発明のロボットの第４実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットの第１実施形態を示す側面図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図１に示すロボットシステムの回路図である。図４は、図１に示すロボットの第２アームの内部を示す部分断面図である。
【００１０】
また、図１、図４では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」と言い、＋ｘ軸方向に平行な方向を「＋ｘ軸方向」とも言い、−ｘ軸方向に平行な方向を「−ｘ軸方向」とも言い、＋ｙ軸方向に平行な方向を「＋ｙ軸方向」とも言い、−ｙ軸方向に平行な方向を「−ｙ軸方向」とも言い、＋ｚ軸方向に平行な方向を「＋ｚ軸方向」とも言い、−ｚ軸方向に平行な方向を「−ｚ軸方向」とも言う。また、ｚ軸回りの方向およびｚ軸に平行な軸回りの方向を「ｕ軸方向」とも言う。
【００１１】
また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、−ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム２０については、図１中の基台２１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター７側を「先端」と言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。
【００１２】
図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム１００は、制御装置１と、ロボット２と、エンドエフェクター７と、表示装置４１と、入力装置４２とを備えている。
【００１３】
また、制御装置１は、ロボット２とは異なる位置、すなわち、ロボット２の外側に配置されている。また、図示の構成では、ロボット２と制御装置１とは、ケーブル２００で電気的に接続（以下、単に「接続」とも言う）されているが、これに限定されずケーブル２００を省略し、無線方式で通信を行うようになっていてもよい。すなわち、ロボット２と制御装置１とは、有線通信で接続されていてもよく、また、無線通信で接続されていてもよい。
【００１４】
ロボット２は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。
【００１５】
図１〜図４に示すように、ロボット２は、基台２１と、第１アーム２２と、第２アーム２３と、作業ヘッドである第３アーム２４と、力検出部５と、を備えている。第１アーム２２、第２アーム２３および第３アーム２４によりロボットアーム２０が構成される。
【００１６】
また、ロボット２は、第１アーム２２を基台２１に対して回転させる駆動ユニット２５と、第２アーム２３を第１アーム２２に対して回転させる駆動ユニット２６と、第３アーム２４のシャフト２４１を第２アーム２３に対して回転させるｕ駆動ユニット２７と、シャフト２４１を第２アーム２３に対してｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、図２に示す角速度センサー２９とを備えている。
【００１７】
このように、ロボット２は、ロボットアーム２０を回転可能に支持する基台２１を備え、ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、基台２１に対し第１アーム２２よりも遠位側に位置する第２アーム２３と、を含む。これにより、ロボットアーム２０の可動域を大きくすることができる。
【００１８】
図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、第１アーム２２の筐体２２０内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２５１と、モーター２５１の駆動力を減速する減速機２５２と、モーター２５１または減速機２５２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２５３とを有している。
【００１９】
駆動ユニット２６は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２６１と、モーター２６１の駆動力を減速する減速機２６２と、モーター２６１または減速機２６２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２６３とを有している。
【００２０】
ｕ駆動ユニット２７は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２７１と、モーター２７１の駆動力を減速する減速機２７２と、モーター２７１または減速機２７２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２７３とを有している。
【００２１】
ｚ駆動ユニット２８は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２８１と、モーター２８１の駆動力を減速する減速機２８２と、モーター２８１または減速機２８２の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２８３とを有している。
【００２２】
モーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。
【００２３】
また、減速機２５２、減速機２６２、減速機２７２および減速機２８２としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、位置センサー２５３、位置センサー２６３、位置センサー２７３および位置センサー２８３は、例えば、角度センサーとすることができる。
【００２４】
駆動ユニット２５、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７およびｚ駆動ユニット２８は、それぞれ、対応する図示しないモータードライバーに接続されており、モータードライバーを介して制御装置１のロボット制御部１１により制御される。
【００２５】
また、角速度センサー２９は、図１に示すように、第２アーム２３に内蔵されている。このため、第２アーム２３の角速度を検出することができる。この検出した角速度の情報に基づいて、制御装置１は、ロボット２の制御を行う。
【００２６】
基台２１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台２１の上端部には第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、基台２１に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能となっている。第１アーム２２を回転させる駆動ユニット２５が駆動すると、第１アーム２２が基台２１に対して第１軸Ｏ１回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２５３により、基台２１に対する第１アーム２２の回転量が検出できるようになっている。
【００２７】
また、第１アーム２２の先端部には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、第１アーム２２に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｏ２回りに回転可能となっている。第１軸Ｏ１の軸方向と第２軸Ｏ２の軸方向とは同一である。すなわち、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行である。第２アーム２３を回転させる駆動ユニット２６が駆動すると、第２アーム２３が第１アーム２２に対して第２軸Ｏ２回りに水平面内で回転する。また、位置センサー２６３により、第１アーム２２に対する第２アーム２３の駆動、具体的には、回転量が検出できるようになっている。
【００２８】
また、第２アーム２３は、複数の壁部であるベース部２３１、天板２３２およびこれらを連結している４つの側壁２３３を有する筐体２３０を有している。この筐体２３０の内部、すなわち、ベース部２３１上には、駆動ユニット２６、ｕ駆動ユニット２７、ｚ駆動ユニット２８が＋ｙ軸側からこの順で並んで配置されている。
【００２９】
また、図４に示すように、ベース部２３１は、第２アーム２３の底部であり、ｕ駆動ユニット２７が配置される凹部２３０Ｃを有している。凹部２３０Ｃは、−ｚ軸側の一部が−ｚ軸側に開放しており、この解放した部分に回転支持部材２４２が埋設され、シャフト２４１が挿通されている。
【００３０】
また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置されている。第３アーム２４は、シャフト２４１と、シャフト２４１を回転可能に支持する回転支持部材２４２とを有する。
【００３１】
シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３回りに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。このシャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。
【００３２】
また、シャフト２４１の長手方向の途中には、ボールねじナット２４３と、スプラインナット２４４と、が設置されており、シャフト２４１は、これらによって支持されている。これらボールねじナット２４３およびスプラインナット２４４は、この順で＋ｚ軸側から離間して配置されている。
【００３３】
ボールねじナット２４３は、内輪２４３Ａと、内輪２４３Ａの外周側に同心的に配置された外輪２４３Ｂとを有する。これら内輪２４３Ａおよび外輪２４３Ｂの間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪２４３Ａおよび外輪２４３Ｂは、互いに相対的に回転する。
【００３４】
また、内輪２４３Ａは、外輪２４３Ｂから露出した部分を有し、この露出した部分に後述するベルト２８４が掛け回されている。また、内輪２４３Ａは、その内部にシャフト２４１を挿通し、後述するように、シャフト２４１をｚ軸方向に沿って移動可能に支持している。また、外輪２４３Ｂは、ベース部２３１に固定されている。
【００３５】
スプラインナット２４４は、内輪２４４Ａと、内輪２４４Ａの外周側に同心的に配置された外輪２４４Ｂとを有する。これら内輪２４４Ａおよび外輪２４４Ｂの間には、図示しない複数のボールが配置されており、ボールの移動とともに内輪２４４Ａおよび外輪２４４Ｂは、互いに相対的に回転する。
【００３６】
また、内輪２４４Ａは、外輪２４４Ｂから露出した部分を有し、この露出した部分に後述するベルト２７４が掛け回されている。また、内輪２４４Ａは、その内部にシャフト２４１を挿通し、シャフト２４１をｚ軸回り、すなわち、ｕ軸方向に回転可能に支持している。また、外輪２４４Ｂは、後述するベース部２３１の凹部２３０Ｃに固定されている。
【００３７】
また、スプラインナット２４４の−ｚ軸側には、回転支持部材２４２が設置されている。この回転支持部材２４２は、外筒２４５と、外筒２４５の内側に設けられた回転体２４６と、を有する。外筒２４５は、第２アーム２３の筐体２３０内のベース部２３１に固定されている。一方、回転体２４６は、シャフト２４１には固定されているが、シャフト２４１とともにｚ軸回り、すなわち、ｕ軸方向に回転可能に外筒２４５に支持されている。
【００３８】
シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、シャフト２４１は、ｚ軸回りに正逆回転、すなわち、回転する。また、位置センサー２７３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。
【００３９】
また、シャフト２４１をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８が駆動すると、シャフト２４１は、上下方向、すなわち、ｚ軸方向に移動する。また、位置センサー２８３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。
【００４０】
また、シャフト２４１の先端部には、各種のエンドエフェクターが着脱可能に連結される。エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター７が着脱可能に連結される。エンドエフェクター７については、後に詳述する。
【００４１】
なお、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボット２の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボット２の構成要素になっていてもよい。また、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボットアーム２０の構成要素になっていないが、エンドエフェクター７の一部または全部がロボットアーム２０の構成要素になっていてもよい。
【００４２】
図１に示すように、エンドエフェクター７は、シャフト２４１に取り付けられた取り付け部７１と、取り付け部７１に設けられたモーター７２と、モーター７２の回転軸に、着脱可能に同心的に取り付けられたねじ用限界ゲージ３とを有している。このエンドエフェクター７は、シャフト２４１の先端部に着脱可能に連結される。また、シャフト２４１の中心軸、すなわち、第３軸Ｏ３と、モーター７２の回転軸と、ねじ用限界ゲージ３の中心軸とは、一致している。すなわち、第３軸Ｏ３の軸方向から見て、第３軸Ｏ３と、モーター７２と、ねじ用限界ゲージ３とは重なっている。
【００４３】
また、ねじ用限界ゲージ３は、ねじゲージの１例であり、柱状の把持部３１と、把持部３１の一端部に設けられ、雄ねじが形成された通り側ゲージ３２と、把持部３１の他端部に設けられ、雄ねじが形成された止まり側ゲージ３３とを有している。このねじ用限界ゲージ３は、通り側ゲージ３２を使用する場合は、止まり側ゲージ３３が設けられた把持部３１の端部をモーター７２の回転軸に取り付け、通り側ゲージ３２を先端側に配置する。また、止まり側ゲージ３３を使用する場合は、通り側ゲージ３２が設けられた把持部３１の端部をモーター７２の回転軸に取り付け、止まり側ゲージ３３を先端側に配置する。
【００４４】
また、モーター７２としては、特に限定されないが、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーター、ステッピングモーター等が用いられる。
【００４５】
また、エンドエフェクター７は、モーター７２の回転軸の回転角度を検出する図示しない角度センサーを有しており、その位置センサーにより、モーター７２の回転軸の回転角度が検出できるようになっている。
【００４６】
また、力検出部５は、例えば、第３アーム２４に加わる力を検出する力覚センサー等で構成されている。力検出部５の構成については、後に詳述する。
【００４７】
このエンドエフェクター７では、モーター７２の回転軸とねじ用限界ゲージ３との間に歯車やベルト等の動力伝達機構が介在している場合に比べて、バックラッシュによる回転精度の低下を抑制することができる。
【００４８】
なお、ねじ用限界ゲージ３は、このような構成のものに限定されず、例えば、通り側ゲージのみを有するねじ用限界ゲージと、止まり側ゲージのみを有するねじ用限界ゲージとを付け替えて使用する構成のものであってもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、エンドエフェクター７は、ロボットアーム２０に対して着脱可能であるが、これに限定されず、例えば、エンドエフェクター７は、ロボットアーム２０から離脱不能になっていてもよい。
【００５０】
図２に示すように、制御装置１は、ロボット制御部１１と、モーター制御部１２（エンドエフェクター制御部）と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５と、判定部１６とを備えており、ロボット２、エンドエフェクター７のモーター７２および表示装置４１等、ロボットシステム１００の各部の駆動をそれぞれ制御する。
【００５１】
また、制御装置１は、ロボット制御部１１と、モーター制御部１２と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５と、判定部１６との間で、それぞれ、通信可能に構成されている。すなわち、ロボット制御部１１と、モーター制御部１２と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５と、判定部１６とは、互いに、有線または無線通信で接続されている。
【００５２】
また、制御装置１には、ロボット２と、表示装置４１と、入力装置４２と、エンドエフェクター７とが、それぞれ、有線または無線通信で接続されている。
【００５３】
ロボット制御部１１は、ロボット２の駆動、すなわち、ロボットアーム２０等の駆動を制御する。ロボット制御部１１は、ＯＳ等のプログラムがインストールされたコンピューターである。このロボット制御部１１は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、ロボット制御部１１の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。
【００５４】
モーター制御部１２は、モーター７２の駆動を制御する。モーター制御部１２は、ＯＳ等のプログラムがインストールされたコンピューターである。このモーター制御部１２は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、モーター制御部１２の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。
【００５５】
表示制御部１３は、表示装置４１にウィンドウ等の各種の画面や文字等を表示させる機能を有している。すなわち、表示制御部１３は、表示装置４１の駆動を制御する。この表示制御部１３の機能は、例えばＧＰＵ等により実現することができる。
【００５６】
記憶部１４は、各種の情報（データやプログラム等を含む）を記憶する機能を有する。この記憶部１４は、制御プログラム等を記憶する。記憶部１４の機能は、ＲＯＭ等のいわゆる外部記憶装置（図示せず）によって実現することができる。
【００５７】
受付部１５は、入力装置４２からの入力を受け付ける機能を有している。この受付部１５の機能は、例えばインターフェース回路によって実現することができる。なお、例えばタッチパネルを用いる場合には、受付部１５は、ユーザーの指のタッチパネルへの接触等を検知する入力検知部としての機能を有する。
【００５８】
表示装置４１は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等で構成された図示しないモニターを備えており、例えば、ウィンドウ等の各種の画面等を含む各種の画像や文字等を表示する機能を有する。
【００５９】
入力装置４２は、例えば、マウスやキーボード等で構成されている。したがって、ユーザーは、入力装置４２を操作することで、制御装置１に対して各種の処理等の指示を行うことができる。
【００６０】
具体的には、ユーザーは、表示装置４１に表示されるウィンドウ等の各種画面に対して入力装置４２のマウスでクリックする操作や、入力装置４２のキーボードで文字や数字等を入力する操作により、制御装置１に対する指示を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、表示装置４１および入力装置４２の代わりに、表示装置４１および入力装置４２を兼ね備えた表示入力装置を設けてもよい。表示入力装置としては、例えば静電式タッチパネルや感圧式タッチパネル等のタッチパネルを用いることができる。また、入力装置４２は、音声等の音を認識する構成であってもよい。
【００６２】
次に、ロボットシステム１００の回路図について説明する。
図３に示すように、ロボットシステム１００は、電源６１に電気的に接続される整流回路６２と、整流回路６２の後段に電気的に接続されたコンデンサー６３と、コンデンサー６３の後段に電気的に接続された電力変換回路６４と、回生抵抗６５と、を有している。
【００６３】
電源６１は、交流電源である。また、整流回路６２は、ダイオードを用いたブリッジ整流回路であり、電源６１から出力される電圧または電流を整流する。また、コンデンサー６３は平滑用コンデンサーであり、整流回路６２から出力される電圧を平滑化する。また、電力変換回路６４は、複数のインバーター、すなわち、駆動源であるモーター２５１〜２８１の数に応じたインバーターを有している。各インバーターは、それぞれ、コンデンサー６３から出力される直流電圧を交流電圧に変換し、対応するモーター２５１〜２８１のそれぞれに選択的に供給する。なお、電力変換回路６４からモーター２５１〜２８１のそれぞれに出力する電力の大きさやタイミングは、ロボット制御部１１により設定される。
【００６４】
回生抵抗６５は、例えばアーム２２〜２４を減速させるために通電を停止する際、すなわち、モーター２５１〜２８１の回生を行う際に、モーター２５１〜２８１で生成された回生エネルギーとしての回生電力を熱に変換して消費する。回生とは、モーター２５１〜２８１のような駆動源から電力が生成されるように駆動源を作動させること、すなわち、駆動源を発電機として作動させることである。
【００６５】
例えば、第１アーム２２を駆動する際、ロボット制御部１１が、電源６１からの電力で電力変換回路６４を制御し、所定のタイミング、量でモーター２５１に通電する。一方、第１アーム２２の駆動を停止する際には、ロボット制御部１１が電力変換回路６４を制御して、モーター２５１への通電を停止する。この際、モーター２５１で発電され、その電力がコンデンサー６３に蓄電される。そして、コンデンサー６３の容量を超えた残余の電力が回生抵抗６５にて熱に変換され、回生抵抗６５が発熱する。なお、ロボット制御部１１は、第２アーム２３および第３アームを駆動、停止する場合も、モーター２６１〜２８１に対して上記と同様の制御を行う。
【００６６】
また、回生抵抗６５は、図４に示すように、筐体６６内に配置されている。この筐体６６と、回生抵抗６５とで回生抵抗部８が構成される。筐体６６は、例えば、金属材料等、熱伝導性に優れる材料で構成されている。内部の回生抵抗６５が発熱して温度が上昇した際、その熱が、図示しない基板を介して筐体６６に伝達される。
【００６７】
このような回路において、整流回路６２、コンデンサー６３および電力変換回路６４は、制御装置１の筐体内に配置され、回生抵抗６５、すなわち、回生抵抗部８は、第２アーム２３内に配置されている。このことに関しては、後に詳述する。
【００６８】
次に、第２アーム２３の内部について説明する。
ロボット２では、図４に示すように、第２アーム２３の筐体２３０内に、第３アーム２４をｚ軸回りに回転させるｕ駆動ユニット２７と、第３アーム２４をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、ベルト２７４と、ベルト２８４と、が設けられている。
【００６９】
図４に示すように、ｕ駆動ユニット２７は、前述したモーター２７１、減速機２７２および位置センサー２７３に加え、プーリー２７５を有する。これらは、位置センサー２７３、モーター２７１、減速機２７２およびプーリー２７５の順で＋ｚ軸側から配置され、凹部２３０Ｃの底部に固定されている。プーリー２７５は、減速機２７２のコアに固定されており、モーター２７１の回転力が減速機２７２で減速されて、プーリー２７５に伝達される。
【００７０】
また、プーリー２７５は、ベルト２７４によってシャフト２４１に設けられたスプラインナット２４４の内輪２４４Ａと連結されている。ベルト２７４は、プーリー２７５および内輪２４４Ａに掛け回された無端ベルトであり、その内側、すなわち、プーリー２７５および内輪２４４Ａ側に図示しない歯を有する。ベルト２７４の歯が、プーリー２７５および内輪２４４Ａの露出した部分の図示しない歯とそれぞれ噛合している。
【００７１】
このようなｕ駆動ユニット２７では、モーター２７１の回転力が減速機２７２およびプーリー２７５を介してベルト２７４に伝達され、ベルト２７４が回転する。このベルト２７４の回転により、その回転力がスプラインナット２４４を介してシャフト２４１に伝達される。この回転力が内輪２４４Ａの内周部およびシャフト２４１の図示しないスプライン溝を介してシャフト２４１に伝達され、シャフト２４１がｕ軸方向に移動する、すなわち、回転することができる。
【００７２】
図４に示すように、ｚ駆動ユニット２８は、前述したモーター２８１、減速機２８２および位置センサー２８３に加え、プーリー２８５を有する。これらは、位置センサー２８３、モーター２８１、プーリー２８５および減速機２８２の順で＋ｚ軸側から配置されている。プーリー２８５は、減速機２８２のコアに固定されており、モーター２８１の回転力が減速機２８２で減速されて、プーリー２８５に伝達される。また、減速機２８２が、ベース部２３１に固定されている。
【００７３】
また、プーリー２８５は、ベルト２８４によってシャフト２４１に設けられたボールねじナット２４３の内輪２４３Ａの露出した部分と連結されている。ベルト２８４は、プーリー２８５および内輪２４３Ａに掛け回された無端ベルトであり、その内側、すなわち、プーリー２８５および内輪２４３Ａ側に図示しない歯を有する。ベルト２８４の歯が、プーリー２８５および内輪２４３Ａの図示しない歯とそれぞれ噛合している。
【００７４】
このようなｚ駆動ユニット２８では、モーター２８１の回転力が減速機２８２およびプーリー２８５を介してベルト２８４に伝達され、ベルト２８４が回転する。このベルト２８４の回転により、その回転力がボールねじナット２４３の内輪２４３Ａを介してシャフト２４１に伝達される。この回転力が内輪２４３Ａの内周部およびシャフト２４１のボールねじ溝によって方向が変換され、シャフト２４１がｚ軸方向に移動する、すなわち、上下動することができる。
【００７５】
ここで、前述した回生抵抗部８は、ロボットアーム２０の所定の部位、本実施形態では、第２アーム２３に設置されている。なお、「所定の部位」としては、以下で説明するような第２アーム２３の内部に限らず、第３アーム２４の任意の位置や、第２アーム２３の外側の任意の位置や、第１アーム２２の内部や、第１アーム２２の外側の任意の位置が挙げられる。また、ロボットアーム２０が、第１アーム２２と第２アーム２３との間に関節部位を有する場合、当該関節部位に回生抵抗部８が配置されている場合も、ロボットアーム２０の「所定の部位」に配置されていることとなる。
【００７６】
熱源である回生抵抗部８が、空間を変位するロボットアーム２０の所定の部位に設けられているため、ロボットアーム２０の変位に伴って、回生抵抗部８の放熱を効果的に行うことができる。
【００７７】
また、従来では、回生抵抗部８に相当する回生抵抗部が制御装置１に相当するロボットコントローラー内に内蔵されていたため、ロボットコントローラーの温度が上昇しやすい。ロボットコントローラーの温度が上昇し、制御装置１の温度が上昇することで、ロボット２の制御に影響が出る可能性が高まる。そのため、従来は回生抵抗部等から生じた熱を放熱するために、ロボットコントローラーにファンやヒートシンク等の放熱部を設置していたが、この場合、ロボットコントローラーの大型化を招いてしまう。これに対し、ロボット２では、回生抵抗部８がロボットアーム２０の所定の部位、本実施形態では、第２アーム２３に設置されているため、制御装置１が回生抵抗部８の影響により温度が上昇することを防止することができる。また、回生抵抗部８用の放熱部を制御装置１に設置することを省略することができるため、制御装置１の小型化に寄与する。
【００７８】
本実施形態では、図４に示すように、回生抵抗部８は、第２アーム２３内に配置されている。回生抵抗部８は、ベース部２３１の上面上、すなわち、＋ｚ軸側の面上に配置されている。また、回生抵抗部８は、第２アーム２３内の先端側、すなわち、−ｙ軸側に偏在して配置されており、筐体６６が複数の側壁２３３のうち、先端側の側壁２３４と接触して配置されている。
【００７９】
回生抵抗部８が、アームとしての第２アーム２３の内部に配置されていることにより、第２アーム２３の移動に伴って、第２アーム２３内に気流が入り、この気流によって、回生抵抗部８の放熱を効果的に行うことができる。また、後述するように、回生抵抗部８の熱が伝達された筐体２３０の放熱も行うことができる。
【００８０】
特に、回生抵抗部８が、基台２１に対し第１アーム２２よりも遠位側に位置する第２アーム２３の内部に配置されている。すなわち、移動量が多い第２アーム２３内に配置されている。これにより、第２アーム２３内に入る気流をより多くすることができ、回生抵抗部８の放熱をさらに効果的に行うことができる。
【００８１】
なお、第２アーム２３の筐体２３０には、気流を取り入れる取り入れ口が形成されていることが好ましい。
【００８２】
また、回生抵抗部８は、筐体２３０の壁部、すなわち、ベース部２３１の上面および側壁２３３と接触している。これにより、回生抵抗部８で生じた熱が、筐体２３０に直接伝達され、この伝達された熱が外部、すなわち、大気中に放熱される。よって、回生抵抗部８の放熱を効率よく行うことができる。また、前述した気流による放熱との相乗効果によって、回生抵抗部８の放熱をさらに効率よく行うことができる。
【００８３】
また、回生抵抗部８は、複数の壁部である側壁２３３のうち、アームである第２アーム２３の回転軸である第２軸Ｏ２から最も遠い壁部である側壁２３４に接触して配置されている。側壁２３４の外側には、気流が当たりやすいため、側壁２３４の放熱を効果的に行うことができ、回生抵抗部８から側壁２３４への熱の伝達が促進される。
【００８４】
また、本実施形態では、ベース部２３１は、金属材料で構成され、各側壁２３３は、樹脂材料で構成されている。ベース部２３１が金属材料で構成されているため、第２アーム２３の十分な剛性を確保することができ、各側壁２３３が樹脂材料で構成されているため、第２アーム２３の軽量化を図ることができる。
【００８５】
このように、筐体２３０は、金属材料で構成され、回生抵抗部８と接触している第１壁部であるベース部２３１と、樹脂材料で構成された第２壁部である複数の側壁２３３と、を有する。すなわち、熱伝導率の高いベース部２３１と接触しているため、回生抵抗部８をより効果的に放熱することができる。
【００８６】
このように、ロボット２は、少なくとも１つのアーム、すなわち、第１アーム２２、第２アーム２３および第３アーム２４を有するロボットアーム２０と、第１アーム２２、第２アーム２３および第３アーム２４を回転駆動するモーター２５１、２６１、２７１、２８１を有する駆動ユニット２５、２６、２７、２８と、ロボットアーム２０の所定の部位に配置され、モーター２５１〜２８１の回生エネルギーを熱に変換する回生抵抗部８と、を備える。熱源である回生抵抗部８が、空間を変位するロボットアーム２０の所定の部位に設けられているため、ロボットアーム２０の変位に伴って、回生抵抗部８の放熱を効果的に行うことができる。
【００８７】
また、従来では、回生抵抗部８に相当する回生抵抗部が制御装置１に相当するロボットコントローラー内に内蔵されていたため、ロボットコントローラーの温度が上昇しやすい。また、この熱を放熱するために、ロボットコントローラーにファンやヒートシンク等の放熱部を設置した場合、ロボットコントローラーの大型化を招いてしまう。これに対し、ロボット２では、回生抵抗部８がロボットアーム２０の所定の部位に設置されているため、ロボット２を制御する制御装置１が回生抵抗部８の影響により温度が上昇することを防止することができる。
【００８８】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明のロボットの第２実施形態を示す側面図である。図６は、図５に示すロボットシステムの回路図である。
【００８９】
以下、図５および図６を参照して本発明のロボットの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９０】
図５および図６に示すように、本実施形態では、回生抵抗部８は、直列接続された第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２を有する。また、第１回生抵抗部は、筐体８１１内に収納されており、第２回生抵抗８２は、筐体８２１に収納されている。このように、２つの抵抗である第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２を有することにより、抵抗が１つの場合に比べて、各々の抵抗における発熱を抑制することができる。
【００９１】
また、筐体８１１は、第１アーム２２の内部に配置されている。すなわち、第１回生抵抗８１は、第１アーム２２の内部に配置されている。また、図示はしないが、筐体８１１は、第１アーム２２の筐体の壁部に接触していることが好ましい。これにより、第１回生抵抗８１の放熱を効果的に行うことができる。
【００９２】
また、筐体８２１は、第２アーム２３の内部に配置されている。すなわち、第２回生抵抗８２は、第２アーム２３の内部に配置されている。また、図示はしないが、筐体８２１は、第１実施形態で述べたように、第２アーム２３の筐体２３０の壁部と接触していることが好ましい。これにより、第２回生抵抗８２の放熱を効果的に行うことができる。
【００９３】
このように、回生抵抗部８は、直列接続された第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２を含み、第１回生抵抗８１は、第１アーム２２に配置され、第２回生抵抗８２は、第２アーム２３に配置されている。このように、２つの抵抗である第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２を有することにより、抵抗が１つの場合に比べて、各々の抵抗における発熱を抑制することができる。また、第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２がそれぞれ別の部位に設置されていることにより、各部位での発熱を抑制することができる。その結果、回生抵抗部８の放熱をさらに効果的に行うことができる。
【００９４】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明のロボットの第３実施形態を示す側面図である。図８は、図７に示すロボットシステムの回路図である。
【００９５】
以下、図７および図８参照して本発明のロボットの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９６】
本実施形態は、第１回生抵抗の配置位置が異なること以外は、前記第２実施形態と略同様である。
【００９７】
図７および図８に示すように、本実施形態では、第１回生抵抗８１を収納する筐体８１１は、基台２１の内部に配置されている。すなわち、第１回生抵抗８１は、基台２１の内部に配置されている。また、図示はしないが、筐体８１１は、基台２１の筐体の壁部に接触していることが好ましい。これにより、第１回生抵抗８１の放熱を効果的に行うことができる。
【００９８】
また、筐体８２１は、第２アーム２３の内部に配置されている。すなわち、第２回生抵抗８２は、第２アーム２３の内部に配置されている。また、図示はしないが、筐体８２１は、第１実施形態で述べたように、第２アーム２３の筐体２３０の壁部と接触していることが好ましい。これにより、第２回生抵抗８２の放熱を効果的に行うことができる。
【００９９】
このように、回生抵抗部８は、直列接続された第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２を有し、第１回生抵抗８１は、第１アーム２２以外の部位、すなわち、基台２１に配置され、第２回生抵抗８２は、第１アーム２２または第２アーム２３、本実施形態では、第２アーム２３に配置されている。このように、２つの抵抗である第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２を有することにより、抵抗が１つの場合に比べて、各々の抵抗における発熱を抑制することができる。また、第１回生抵抗８１および第２回生抵抗８２がそれぞれ別の部位に設置されていることにより、各部位での発熱を抑制することができる。その結果、回生抵抗部８の放熱をさらに効果的に行うことができる。
【０１００】
＜第４実施形態＞
図９は、本発明のロボットの第４実施形態を示す側面図である。
【０１０１】
以下、図７を参照して本発明のロボットの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態は、電力変換回路の配置位置が異なること以外は、前記第１実施形態と略同様である。
【０１０３】
図９に示すように、本実施形態では、電力変換回路６４の図示しない基板が第２アーム２３に配置されている。すなわち、本実施形態では、回生抵抗部８および電力変換回路６４が第２アーム２３内に配置されている。電力変換回路６４は、通電により比較的高温になりやすい。この電力変換回路６４を制御装置１ではなく、第２アーム２３内に配置することにより、制御装置１の温度が上昇することをさらに効果的に防止または抑制することができる。さらに、電力変換回路６４と回生抵抗部８との配線は、比較的本数が多いが、上記構成により、この配線群が第２アーム２３内のみに配置されることとなる。すなわち、電力変換回路６４と回生抵抗部８との配線が、第１アーム２２内を通ったり、基台２１と第２アーム２３とを接続する配管内を通ることを防止することができ、結果として、第１アーム２２や配管の小型化を図ることができる。
【０１０４】
以上、本発明の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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１０５】
また、前記実施形態では、ロボットアームの回転軸の数は、３つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回転軸の数は、例えば、２つ、または、４つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、アームの数は、３つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、例えば、２つ、または、４つ以上でもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…制御装置、２…ロボット、３…ねじ用限界ゲージ、５…力検出部、７…エンドエフェクター、８…回生抵抗部、１１…ロボット制御部、１２…モーター制御部、１３…表示制御部、１４…記憶部、１５…受付部、１６…判定部、２０…ロボットアーム、２１…基台、２２…第１アーム、２３…第２アーム、２４…第３アーム、２５…駆動ユニット、２６…駆動ユニット、２７…ｕ駆動ユニット、２８…ｚ駆動ユニット、２９…角速度センサー、３１…把持部、３２…通り側ゲージ、３３…止まり側ゲージ、４１…表示装置、４２…入力装置、６１…電源、６２…整流回路、６３…コンデンサー、６４…電力変換回路、６５…回生抵抗、６６…筐体、７１…取り付け部、７２…モーター、８１…第１回生抵抗、８２…第２回生抵抗、１００…ロボットシステム、２００…ケーブル、２２０…筐体、２３０…筐体、２３０Ｃ…凹部、２３１…ベース部、２３２…天板、２３３…側壁、２３４…側壁、２４１…シャフト、２４２…回転支持部材、２４３…ボールねじナット、２４３Ａ…内輪、２４３Ｂ…外輪、２４４…スプラインナット、２４４Ａ…内輪、２４４Ｂ…外輪、２４５…外筒、２４６…回転体、２５１…モーター、２５２…減速機、２５３…位置センサー、２６１…モーター、２６２…減速機、２６３…位置センサー、２７１…モーター、２７２…減速機、２７３…位置センサー、２７４…ベルト、２７５…プーリー、２８１…モーター、２８２…減速機、２８３…位置センサー、２８４…ベルト、２８５…プーリー、８１１…筐体、８２１…筐体、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸
【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】
2020196061.tif 000009
【図８】
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【図９】
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