(57)【要約】【課題】ロボットの動作が制限されることを抑制しつつ、ロボットからの放熱を促進することのできる放熱構造を提供する。【解決手段】駆動部と、駆動部により駆動されて移動する移動部（２１、２２）と、を備えるロボット（１０）の放熱構造であって、移動部が移動することで移動部の外表面に乱流が形成されるように、移動部の外縁部（２１ａ、２２ａ）には、移動部の外表面の基準となる基準面（２１ｂ、２２ｂ）から内側に凹んで空間を維持した複数の凹部（２１ｃ、２２ｃ）が形成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部と、前記駆動部により駆動されて移動する移動部と、を備えるロボットの放熱構造であって、
前記移動部が移動することで前記移動部の外表面に乱流が形成されるように、前記移動部の外縁部には、前記移動部の外表面の基準となる基準面から内側に凹んで空間を維持した複数の凹部が形成されている、ロボットの放熱構造。
【請求項２】
前記外縁部は、前記移動部を支持する部材により構成されている、請求項１に記載のロボットの放熱構造。
【請求項３】
前記基準面は、前記移動部の外表面を通る滑らかな面のうち最も外側の面である、請求項１又は２に記載のロボットの放熱構造。
【請求項４】
前記外縁部には、前記複数の凹部が分散して形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットの放熱構造。
【請求項５】
前記凹部は半球状に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットの放熱構造。
【請求項６】
前記複数の凹部は、前記外縁部の略全面にわたって形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットの放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットのアームの先端部に、複数の放熱板を放射状に等間隔で設けた放熱構造がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６２６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般にアームの先端部にはハンド等のアクチュエータが取り付けられ、アクチュエータによりワークに対して作業が行われることが多い。特許文献１に記載の放熱構造では、アクチュエータをワークに近付ける際に、放熱板がワークや設備と干渉することを避ける必要があり、ロボットの動作が制限されるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ロボットの動作が制限されることを抑制しつつ、ロボットからの放熱を促進することのできる放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
駆動部と、前記駆動部により駆動されて移動する移動部と、を備えるロボットの放熱構造であって、
前記移動部が移動することで前記移動部の外表面に乱流が形成されるように、前記移動部の外縁部には、前記移動部の外表面の基準となる基準面から内側に凹んで空間を維持した複数の凹部が形成されている。
【０００７】
上記構成によれば、ロボットは駆動部と移動部とを備えており、移動部は駆動部により駆動されて移動する。駆動部が移動部を駆動する際には熱が発生し、駆動部から移動部に熱が伝達される。また、移動部の内部に発熱部がある場合は、発熱部で発生した熱が移動部の内部に蓄積する。
【０００８】
ここで、移動部が移動することで移動部の外表面に乱流が形成されるように、移動部の外縁部には内側に凹んで空間を維持した複数の凹部が形成されている。移動部の外表面に乱流が形成されると、移動部の外表面に層流が形成される場合よりも、移動部からの放熱を促進することができる。さらに、複数の凹部は、移動部の外表面の基準となる基準面から内側に凹んでいる。このため、移動部がワークや設備と干渉し易くなることはなく、ロボットの動作が制限されることを抑制することができる。なお、ボルト等を締結する部分の座繰り穴は、内部にボルト等の頭部が存在するので乱流の形成が阻害される。これに対して、上記凹部は、基準面から内側に凹んで空間を維持しているため、内部の空間により効率的に乱流を形成することができる。
【０００９】
第２の手段では、前記外縁部は、前記移動部を支持する部材により構成されている。
【００１０】
移動部を支持せず移動部の外表面を覆うだけのカバーに複数の凹部が形成されている場合は、カバーの剛性が低くなるおそれがある。
【００１１】
この点、上記構成によれば、移動部を支持する部材により構成された外縁部に、複数の凹部が形成されている。このため、外縁部の剛性が低くなることを抑制することができる。
【００１２】
一般に、ロボットの移動部の外表面は、滑らかな面で構成されている。そして、移動部の外表面を通る滑らかな面のうち最も外側の面が、比較的大きな面積を有していることが多い。
【００１３】
この点、第３の手段では、前記基準面は、前記移動部の外表面を通る滑らかな面のうち最も外側の面である。このため、比較的大きな面積を有している面を基準面にすることができ、基準面を容易に設定することができる。
【００１４】
第４の手段では、前記外縁部には、前記複数の凹部が分散して形成されている。このため、移動部からの放熱が偏ることを抑制することができ、移動部からの放熱を促進することができる。
【００１５】
具体的には、第５の手段では、前記凹部は半球状に形成されている。
【００１６】
第６の手段では、前記複数の凹部は、前記外縁部の略全面にわたって形成されている。このため、移動部の略全面において放熱を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ロボットを示す模式図。
【図２】ロボットの放熱構造を示す平面図。
【図３】ロボットの放熱構造の変更例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、機械組立工場などの組立ラインにて用いられる産業用ロボットに具現化している。
【００１９】
図１に示すように、水平多関節型のロボット１０は、基台２０、第１軸２１、第２軸２２、第３軸２３等を備えている。
【００２０】
基台２０は、床に固定されている。基台２０には、ベアリング（軸受け）等を介して、第１軸２１が水平回転自在に連結されている。第１軸２１（移動部）は、軸線Ｃ１（所定の中心軸線に相当）を中心として水平回転自在となっている。
【００２１】
第１軸２１の先端部には、ベアリング等を介して、第２軸２２が水平回転自在に連結されている。第２軸２２（移動部）は、軸線Ｃ２を中心として水平回転自在となっている。
【００２２】
第２軸２２の先端部には、第３軸２３が上下動自在に連結されている。第３軸２３は、第２軸２２の先端部により、軸線Ｃ３（鉛直方向）に沿って往復動自在に支持されている。また、第３軸２３は、軸線Ｃ３を中心として水平回転自在となっている。第３軸２３の下部には、所定の動作を行うツールＴ（アクチュエータ）が取り付けられている。
【００２３】
基台２０には、第１軸２１を水平回転駆動する第１駆動部３１が固定されている。第１駆動部３１（駆動部）は、モータ、駆動回路、伝達機構、減速機構等を備えている。モータの出力軸は、伝達機構及び減速機構を介して第１軸２１の基端部に接続されている。減速機構は、基台２０に固定されている。
【００２４】
第１軸２１は第１外骨格２１ａを備えている。第１外骨格２１ａ（フレーム）は、第１軸２１の外縁部を構成している。第１外骨格２１ａは、金属等で形成され、所定の剛性を有している。第１外骨格２１ａは、第１軸２１を支持している。第１軸２１には、第２軸２２を水平回転駆動する第２駆動部３２が固定されている。第２駆動部３２（駆動部）は、モータ、駆動回路、伝達機構、減速機構等を備えている。モータの出力軸は、伝達機構及び減速機構を介して第２軸２２の基端部に接続されている。第１外骨格２１ａの内部には、第１駆動部３１及び第２駆動部３２の少なくとも一部が収納されている。
【００２５】
第２軸２２は第２外骨格２２ａを備えている。第２外骨格２２ａ（フレーム）は、第２軸２２の外縁部を構成している。第２外骨格２２ａは、金属等で形成され、所定の剛性を有している。第２外骨格２２ａは、第２軸２２を支持している。第２軸２２には、第３軸２３を垂直往復駆動する第３駆動部３３が固定されている。第３駆動部３３は、モータ、駆動回路、伝達機構、減速機構等を備えている。モータの出力軸は、伝達機構及び減速機構を介して第３軸２３に接続されている。伝達機構及び減速機構は、ベルト、プーリ、ボールねじナット等を備えている。
【００２６】
第２軸２２には、第３軸２３を水平回転駆動する第４駆動部が固定されている。第４駆動部（図示略）は、モータ、駆動回路、伝達機構、減速機構等を備えている。モータの出力軸は、伝達機構及び減速機構を介して第３軸２３に接続されている。第２外骨格２２ａの内部には、第３駆動部３３及び第４駆動部の少なくとも一部が収納されている。
【００２７】
こうした構成によれば、第１駆動部３１によって、第１軸２１が水平回転駆動される。第１軸２１は、ベアリング等により支持されて水平回転させられる。第２駆動部３２によって、第２軸２２が水平回転駆動される。第２軸２２は、ベアリング等により支持されて水平回転させられる。第３駆動部３３によって、第３軸２３が垂直往復動駆動される。第４駆動部によって、第３軸２３が水平回転駆動される。
【００２８】
ここで、第１駆動部３１及び第２駆動部３２がそれぞれ第１軸２１及び第２軸２２を駆動する際には熱が発生し、第１駆動部３１及び第２駆動部３２から第１外骨格２１ａに熱が伝達される。また、第３駆動部３３及び第４駆動部がそれぞれ第３軸２３を駆動する際には熱が発生し、第３駆動部３３及び第４駆動部から第２外骨格２２ａに熱が伝達される。第１〜第４駆動部が過熱することを防止するためには、第１外骨格２１ａ及び第２外骨格２２ａからの放熱を促進して、第１外骨格２１ａ及び第２外骨格２２ａの温度上昇を抑制する必要がある。
【００２９】
一般に、ロボット１０の第１軸２１及び第２軸２２の外表面は、滑らかな面で構成されている。そして、第１軸２１及び第２軸２２の外表面を通る滑らかな面のうち、それぞれ最も外側の面２１ｂ，２２ｂが、比較的大きな面積を有している。面２１ｂ，２２ｂ（基準面）は、それぞれ第１軸２１及び第２軸２２の外表面の基準となる面である。この場合、第１軸２１が軸線Ｃ１を中心として水平回転されると、面２１ｂに空気の層流が形成される。第２軸２２が軸線Ｃ２を中心として水平回転されると、面２２ｂに空気の層流が形成される。面２１ｂ，２２ｂにそれぞれ層流が形成されると、面２１ｂ，２２ｂにそれぞれ乱流が形成される場合よりも、面２１ｂ，２２ｂから空気への熱伝達率が低下する。
【００３０】
そこで、本実施形態では、第１軸２１及び第２軸２２が移動することで第１軸２１及び第２軸２２の外表面に乱流が形成されるように、第１外骨格２１ａ及び第２外骨格２２ａ（第１軸２１及び第２軸２２の外縁部）に複数の凹部を形成している。
【００３１】
図２は、ロボット１０の放熱構造を示す平面図である。
【００３２】
第１外骨格２１ａ及び第２外骨格２２ａには、それぞれ面２１ｂ，２２ｂから内側に凹んだ複数の凹部２１ｃ，２２ｃが形成されている。凹部２１ｃ，２２ｃの内部には、他の部材が存在せず、空間が維持されている。複数の凹部２１ｃ，２２ｃは、外骨格２１ａ，２２ａに分散して形成されている。複数の凹部２１ｃ，２２ｃは、外骨格２１ａ，２２ａの全面（略全面）にわたって形成されている。凹部２１ｃ，２２ｃは、半球状（略半球状）に形成されている。凹部２１ｃ，２２ｃは、同一形状（略同一形状）、同一寸法（略同一寸法）で、均等（略均等）に配置されている。なお、凹部２１ｃ，２２ｃは、円柱状や、多角柱状に形成されていてもよい。また、凹部２１ｃ，２２ｃは、互いに形状や寸法が異なっていてもよく、不均等に配置されていてもよい。
【００３３】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００３４】
・第１軸２１及び第２軸２２が移動することで第１軸２１及び第２軸２２の外表面に乱流が形成されるように、第１軸２１及び第２軸２２の外骨格２１ａ，２２ａには、それぞれ内側に凹んで空間を維持した複数の凹部２１ｃ，２２ｃが形成されている。第１軸２１及び第２軸２２の外表面に乱流が形成されると、第１軸２１及び第２軸２２の外表面に層流が形成される場合よりも、第１軸２１及び第２軸２２からの放熱を促進することができる。さらに、複数の凹部２１ｃ，２２ｃは、第１軸２１及び第２軸２２の外表面の基準となる面２１ｂ，２２ｂ（基準面）から内側に凹んでいる。このため、第１軸２１及び第２軸２２がワークや設備と干渉し易くなることはなく、ロボット１０の動作が制限されることを抑制することができる。なお、ボルト等を締結する部分の座繰り穴は、内部にボルト等の頭部が存在するので乱流の形成が阻害される。これに対して、凹部２１ｃ，２２ｃは、面２１ｂ，２２ｂから内側に凹んで空間を維持しているため、内部の空間により効率的に乱流を形成することができる。
【００３５】
・第１軸２１及び第２軸２２を支持せず第１軸２１及び第２軸２２の外表面を覆うだけのカバーに複数の凹部が形成されている場合は、カバーの剛性が低くなるおそれがある。この点、第１軸２１及び第２軸２２を支持する外骨格２１ａ，２２ａにより構成された外縁部に、複数の凹部２１ｃ，２２ｃが形成されている。このため、第１軸２１及び第２軸２２の外縁部の剛性が低くなることを抑制することができる。
【００３６】
・面２１ｂ，２２ｂは、第１軸２１及び第２軸２２の外表面を通る滑らかな面のうち最も外側の面である。このため、比較的大きな面積を有している面を基準面にすることができ、基準面を容易に設定することができる。
【００３７】
・第１軸２１及び第２軸２２の外骨格２１ａ，２２ａには、それぞれ複数の凹部２１ｃ，２２ｃが分散して形成されている。このため、第１軸２１及び第２軸２２からの放熱が偏ることを抑制することができ、第１軸２１及び第２軸２２からの放熱を促進することができる。
【００３８】
・複数の凹部２１ｃ，２２ｃは、第１軸２１，第２軸２２の外骨格２１ａ，２２ａの略全面にわたって形成されている。このため、第１軸２１，第２軸２２の略全面において放熱を促進することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４０】
・図３は、ロボット１０の放熱構造の変更例を示す平面図である。同図に示すように、第１軸２１及び第２軸２２が移動することで第１軸２１及び第２軸２２の外表面に乱流が形成されるように、第１外骨格２１ａ及び第２外骨格２２ａ（第１軸２１及び第２軸２２の外縁部）に複数の溝１２１ｃ，１２２ｃ（凹部）を形成してもよい。第１外骨格２１ａ及び第２外骨格２２ａには、それぞれ面２１ｂ，２２ｂ（基準面）から内側に凹んで空間を維持した複数の溝１２１ｃ，１２２ｃが形成されている。溝１２１ｃ，１２２ｃの内部には、他の部材が存在せず、空間が維持されている。複数の溝１２１ｃ，１２２ｃは、外骨格２１ａ，２２ａに分散して形成されている。複数の溝１２１ｃ，１２２ｃは、外骨格２１ａ，２２ａの全面（略全面）にわたって形成されている。複数の溝１２１ｃ，１２２ｃの深さは、均一でもよいし、部分的に異なっていてもよい。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
・複数の凹部２１ｃ，２２ｃ、及び複数の溝１２１ｃ，１２２ｃを、それぞれ外骨格２１ａ，２２ａにおいて高温になる部分に集中して形成してもよい。こうした構成によれば、外骨格２１ａ，２２ａにおいて高温になる部分からの放熱を促進することができる。
【００４２】
・第１軸２１及び第２軸２２は、第１軸２１及び第２軸２２を支持せず第１軸２１及び第２軸２２の外表面を覆うだけのカバーを備えていてもよい。その場合、カバーに上記複数の凹部を形成することもできる。
【００４３】
・ロボット１０は、水平多関節型のロボットに限らず、垂直多関節型のロボット等であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ロボット、２１…第１軸（移動部）、２１ａ…第１外骨格（外縁部）、２１ｂ…面（基準面）、２１ｃ…凹部、２２…第２軸（移動部）、２２ａ…第２外骨格（外縁部）、２２ｂ…面（基準面）、２２ｃ…凹部、２３…第３軸、３１…第１駆動部（駆動部）、３２…第２駆動部（駆動部）、３３…第３駆動部、１２１ｃ…溝（凹部）、１２２ｃ…溝（凹部）。
【図１】
2020011316.tif 000003
【図２】
2020011316.tif 000004
【図３】
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