(57)【要約】【課題】ロボット、特にエンドエフェクタの位置決めにかかる自由度を高く維持しつつ、ロボット自身の設置にかかる自由度をも高めることのできる産業用ロボットを提供する。【解決手段】水平多関節型ロボットには、第２のアーム１５に対して上下方向に直線移動可能な伸縮回転軸１６が設けられている。伸縮回転軸１６は、入れ子式の複数の筒体１６Ａ〜１６Ｆが振出し可能に連結されてなる伸縮ポール形状に形成されていて、その最も内側の筒体１６Ｆの先端部１７にエンドエフェクタが設けられている。最も外側の筒体１６Ａが第２のアーム１５に対して固定されるとともに、最も内側の筒体１６Ｆが第２のアーム１５内で伸縮駆動装置２０により送り出し／引き込み駆動されるドライブコード２５に連結され、該ドライブコード２５の送り出し量もしくは引き込み量に応じてエンドエフェクタが位置決めされる。【選択図】図１
2010221341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームに対して上下方向に直線移動可能な直動軸に設けられたエンドエフェクタが直動軸の直線移動を通じて位置決めされる産業用ロボットであって、
前記直動軸は、入れ子式の複数の筒体が振出し可能に連結されてなる伸縮ポール形状に形成されていて、その最も内側の筒体の先端部に前記エンドエフェクタが設けられており、この直動軸の最も外側の筒体が前記アームに対して固定されるとともに、同直動軸の最も内側の筒体が前記アーム内で送り出し／引き込み駆動されるドライブコードに連結され、該ドライブコードの送り出し量もしくは引き込み量に応じて前記エンドエフェクタが位置決めされる
ことを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
前記アーム内には、前記ドライブコードの送り出し方向もしくは引き込み方向を９０°だけ角度変換して同ドライブコードの送り出し／引き込み駆動をガイドするガイド機構が設けられている
請求項１に記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記アームには、該アームから前記位置決めされるエンドエフェクタまでの距離を測定する距離測定装置が設けられている
請求項１又は２に記載の産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドエフェクタ（作用端、把持部）を上下に直線移動させる軸を有する産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の産業用ロボットとしては、例えば、特許文献１に記載の水平多関節型ロボットがある。この特許文献１に記載の水平多関節型ロボットは、ロボットの先端部（先端側）にアームの回転軸の軸心方向に伸びる棒状の上下軸（上下アーム）を有し、この上下軸の軸心を中心とした回転移動に加えて、同軸の軸方向への上下移動（直線移動）が可能とされている。そして、上下軸のこうした回転移動及び上下移動によって、その先端に設けられているエンドエフェクタの位置決めにかかる自由度の拡大が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５６７３５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、エンドエフェクタの位置決めにかかる自由度といった観点からすれば、上記上下軸の突出長さも長いことが望まれるが、上記特許文献１に記載のロボットの上下軸は棒状であることから、このような上下軸の突出長さは、ロボットが他の機器などと干渉するおそれのある領域（干渉領域）を構成することにもなりかねない。すなわち、上下軸のアーム下側への突出長さの増大はエンドエフェクタの位置決めにかかる自由度を高める利点を有するものの、上下軸のアームの上側への突出長さの増大はロボットの干渉領域を不要に拡大させることとしかならない。そしてこのことが、ロボットの設置に必要とされるスペースの無駄な増加を招くなど、その設置にかかる自由度を低下させる要因ともなっている。
【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、その目的は、ロボット、特にエンドエフェクタの位置決めにかかる自由度を高く維持しつつ、ロボット自身の設置にかかる自由度をも高めることのできる産業用ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の産業用ロボットは、アームに対して上下方向に直線移動可能な直動軸に設けられたエンドエフェクタが直動軸の直線移動を通じて位置決めされる産業用ロボットであって、前記直動軸は、入れ子式の複数の筒体が振出し可能に連結されてなる伸縮ポール形状に形成されていて、その最も内側の筒体の先端部に前記エンドエフェクタが設けられており、この直動軸の最も外側の筒体が前記アームに対して固定されるとともに、同直動軸の最も内側の筒体が前記アーム内で送り出し／引き込み駆動されるドライブコードに連結され、該ドライブコードの送り出し量もしくは引き込み量に応じて前記エンドエフェクタが位置決めされることを要旨とする。
【０００７】
このような構造によれば、アームの直動軸はアームの下側への直線移動によりそこに設けられているエンドエフェクタを位置決めする場合であれ、アームの上側に突出されることがない。これにより直動軸は、アームの下方に必要とされる突出長さの範囲でエンドエフェクタを位置決めすることができるようになるとともに、エンドエフェクタが最もアー
ム近くまで上昇された場合であれ、アームの上側には直動軸の後端が突出されることがなくアームの上側には他の機器などと干渉するおそれのある領域（干渉領域）が生じないようになる。これにより、このアームの採用される産業用ロボットは、エンドエフェクタの位置決め自由度が高く維持されたまま、アームの上側の干渉領域を小さく、もしくは、無くすことができるようになり、こうしたロボットの配置の自由度などが高く維持されるようになる。
【０００８】
この産業用ロボットは、前記アーム内には、前記ドライブコードの送り出し方向もしくは引き込み方向を９０°だけ角度変換して同ドライブコードの送り出し／引き込み駆動をガイドするガイド機構が設けられていることを要旨とする。
【０００９】
このような構造によれば、ドライブコードの送り出し方向と引き込み方向が９０°だけ角度変換されることにより、アーム内部のスペースを効率利用しつつ、このようなロボット全体の体格も最小限に維持することが可能になる。
【００１０】
この産業用ロボットは、前記アームには、該アームから前記位置決めされるエンドエフェクタまでの距離を測定する距離測定装置が設けられていることを要旨とする。
このような構造によれば、アームからエンドエフェクタまでの距離が測定されるようになり、例えば、直動軸の位置決め精度が低下されるおそれが生じた場合であれ、エンドエフェクタの位置決め精度が高く維持されるようになる。これにより、このようなロボットの位置決め精度が好適に維持されるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる産業用ロボットとしての水平多関節型ロボットの一実施形態について、（ａ）は正面構造を示す正面図、（ｂ）は断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる産業用ロボットとしての水平多関節型ロボットの一実施形態について図面に従って説明する。図１は、水平多関節型ロボット（ロボット）を正面から見た態様について示す図であって、（ａ）は全体構造を示す図であり、（ｂ）は先端部の断面構造について示す図である。
【００１３】
図１に示すように、ロボットは、床面等に設置された基台１１を有し、その上端部に回動可能に設けられた回転軸１２に、第１のアーム１３の基端部が連結固定されている。回転軸１２は、その基端が、基台１１内に設けられた第１モーターＭ１によって正逆回転されることで、基台１１に対して軸心Ｃ１を中心にして回動するようになっている。これにより第１のアーム１３は、回転軸１２の軸心Ｃ１を中心にして基台１１に対して水平方向に回動、すなわち水平旋回する。
【００１４】
第１のアーム１３の先端部に設けられる支持軸１４は、その先端を第２のアーム１５の基端部内に配置させることにより第２のアーム１５を回動可能に支持している。第２のアーム１５は、その基端部に第２モーターＭ２が固定されており、同第２モーターＭ２の出力軸がギア等を介して支持軸１４の先端に連結されている。これにより、第２のアーム１５は、第２モーターＭ２の回動により支持軸１４を正逆回転させるときに同支持軸１４から同第２モーターＭ２が受ける反力によって、軸心Ｃ２を中心にして第１のアーム１３に対して水平方向に回動、すなわち水平旋回する。
【００１５】
第２のアーム１５の先端部には、その下部から下方に突出される伸縮ポール状の伸縮回転軸１６が設けられており、同伸縮回転軸１６は、第２のアーム１５の内部に設けられた筒形状の回転支持筒１９に挿通固定されている。回転支持筒１９は、その筒内に固定され
た伸縮回転軸１６を第２のアーム１５に対して回転可能に支持するとともに、回転モーターＭ３の回転駆動を受けて同伸縮回転軸１６を第２のアーム１５に対し回転駆動させる。
【００１６】
また、伸縮回転軸１６は、エンドエフェクタなどの設けられるその先端部１７を第２のアーム１５の下方に上下移動させることができるようになっている。詳述すると、伸縮回転軸１６は、直径の異なる複数の筒体１６Ａ〜１６Ｆが入れ子式に組み合わされることにより互いに振り出し自在に連結される伸縮ポール状に構成されており、前記回転支持筒１９には最も外側の筒体１６Ａが挿通固定され、前記先端部１７が最も内側の筒体１６Ｆの先端に設けられている。これにより、伸縮回転軸１６はその最も外側の筒体１６Ａが回転支持筒１９に回転運動させられることにより回転駆動される。なお、各筒体１６Ａ〜１６Ｅはその内面に軸心Ｃ３に平行な溝（図示略）が形成され、同溝にその内側の筒体１６Ｂ〜１６Ｆの外面に設けられたピン（図示略）が上下方向への摺動可能に嵌合されるなどして、それらの軸心Ｃ３に対するそれぞれ個別の回動が制限されており、伸縮回転軸１６としての一体的な回転のみが可能とされている。また、各筒体１６Ｂ〜１６Ｆはそれらの外側の各筒体１６Ａ〜１６Ｅから抜け落ちることのないように組み合わされており、所定の最大延出長さ以上は外側の各筒体１６Ａ〜１６Ｅから延出されないようになっている。
【００１７】
第２のアーム１５の内部には、回転支持筒１９の上方に伸縮駆動装置２０が設けられている。伸縮駆動装置２０は、ケーシング２１と同ケーシング２１から第２のアーム１５の基端部方向に延びるガイド管２２から構成されている。ケーシング２１には、伸縮モーターＭ４の出力軸に設けられたウォームギア２３と、ウォームギア２３に噛合する駆動ギア２４と、駆動ギア２４に噛合されるドライブコード２５が設けられている。
【００１８】
ドライブコード２５は、その長さ方向の一側面に前記駆動ギア２４に噛合するラックギアが形成されており、同ラックギアが駆動ギア２４に噛合されており、前記駆動ギア２４の回転をラックギアに受けてその回転方向に駆動されるようになっている。また、ドライブコード２５は、伸縮駆動装置２０に設けられたガイド機構などのガイドによって湾曲可能になっており、駆動ギア２４の前後において長手方向の向きが９０°だけ角度変換されている。すなわちドライブコード２５は、その途中部分が伸縮駆動装置２０にて９０°角度変換されることにより、その基端が第２のアーム１５に略平行に配置されるガイド管２２に配置されるとともに、その先端が第２のアーム１５の下方の伸縮回転軸１６内に延出されている。これにより伸縮駆動装置２０は、伸縮モーターＭ４の正逆回転により、ドライブコード２５の先端と後端をそれぞれ９０°向きの異なる、第２のアーム１５の下方への送り出し方向及び、ガイド管２２の管方向の引き込み方向へそれぞれ送り出し／引き込み駆動させる。
【００１９】
ところで、ドライブコード２５の先端は、伸縮回転軸１６の最も内側の筒体１６Ｆに連結されている。これにより、ドライブコード２５が送り出されると、その送り出される力の作用により筒体１６Ｆはその外側の筒体１６Ｅの筒内から延出され、最大延出長さまで延出されると、送り出す力が筒体１６Ｅに作用して同筒体１６Ｅをその外側の筒体１６Ｄの筒内から延出させるようになる。以下同様に、ドライブコード２５の送り出しに伴って順次、筒体１６Ｄはその外側の筒体１６Ｃの筒内から延出され、筒体１６Ｃはその外側の筒体１６Ｂの筒内から延出され、筒体１６Ｂは最も外側の筒体１６Ａの筒内から延出されるようになり、先端部１７の延出長さＬが最大の突出長さにされるようになる。
【００２０】
逆に、ドライブコード２５が引き込まれると、その引き込む力の作用により筒体１６Ｆはその外側の筒体１６Ｅの筒内に格納され、最大限まで格納されると、引き込む力が筒体１６Ｅに作用して同筒体１６Ｅをその外側の筒体１６Ｄの筒内に格納させるようになる。以下同様に、ドライブコード２５の引き込みに伴って順次、筒体１６Ｄはその外側の筒体１６Ｃの筒内に格納され、筒体１６Ｃはその外側の筒体１６Ｂの筒内に格納され、筒体１
６Ｂは最も外側の筒体１６Ａに格納されるようになり、先端部１７の延出長さＬが最小の格納長さにされるようになる。
【００２１】
ところで、伸縮回転軸１６が一本の棒状の軸であれば、その軸が最も上方に移動されたときその上端は、例えば図１に二点鎖線で示す第２のアーム１５の上方の上端位置３０に配置されるようになる。しかし本実施形態では、伸縮回転軸１６はその先端部１７の延出長さＬが最小長さにされる場合であれ、各筒体１６Ｂ〜１６Ｆは最も外側の筒体１６Ａに格納されるだけで、第２のアーム１５の上側には突出されないことから、第２のアーム１５の上方に不要な干渉領域を形成しない。また、ドライブコード２５は送り出し方向は第２のアーム１５の下側であるが伸縮回転軸１６の内部であり、引き込み方向は第２のアーム１５内部のガイド管２２であるため、ドライブコード２５による不要な干渉領域も形成されない。
【００２２】
第２のアーム１５の先端部の下部には、距離測定装置としての光センサー２９が備えられている。光センサー２９は、測定用の光線Ｂを先端部１７に設けられた反射板１７Ａに照射してその反射板１７Ａとの間の距離に応じた信号をロボットの制御装置（図示略）に出力する。ロボットの制御装置は、光センサー２９の信号から算出される延出長さＬに基づいてドライブコード２５の送り出し量もしくは引き込み量を計算して、それら送り出し量もしくは引き込み量だけドライブコード２５が移動されるように伸縮モーターＭ４を駆動させるようにしている。
【００２３】
これにより、水平多関節型ロボットのエンドエフェクタの位置決めにかかる自由度を高く維持しつつ、同ロボット自身の設置にかかる自由度をも高めることができるようになる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の水平多関節型ロボットによれば以下のような効果を得ることができる。
（１）第２のアーム１５の伸縮回転軸１６はその先端部１７の第２のアーム１５の下側への直線移動によりそこに設けられているエンドエフェクタを位置決めする場合であれ、第２のアーム１５の上側に突出されることがない。これにより伸縮回転軸１６は、第２のアーム１５の下方に必要とされる延出長さＬを最大の突出長さまでの範囲で変更してエンドエフェクタを位置決めすることができるようになる。また、エンドエフェクタが最もアーム近くまで上昇された場合であれ、アームの上側には伸縮回転軸１６の後端が突出されることがなく第２のアーム１５の上側には他の機器などと干渉するおそれのある領域（干渉領域）が生じないようになる。これにより、この第２のアーム１５の採用されるロボットは、エンドエフェクタの位置決め自由度が高く維持されたまま、第２のアーム１５の上側の干渉領域を小さく、もしくは、無くすことができるようになり、こうしたロボットの配置の自由度などが高く維持されるようになる。
【００２５】
（２）ドライブコード２５の送り出し方向と引き込み方向が伸縮駆動装置２０により９０°だけ角度変換されるようにしたことにより、第２のアーム１５内部のスペースを効率利用しつつ、このようなロボット全体の体格も最小限に維持することが可能とされる。
【００２６】
（３）光センサー２９により第２のアーム１５から反射板１７Ａ（先端部１７やエンドエフェクタ）までの延出長さＬが測定されるようしたことにより、例えば、伸縮回転軸１６の位置決め精度が低下されるおそれが生じた場合であれ、エンドエフェクタの位置決め精度が高く維持されるようになる。これにより、このようなロボットの位置決め精度が好適に維持されるようにもなる。
【００２７】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、距離測定装置として光センサー２９を用いたが、これに限らず、距離測定装置としては、先端部との間の距離を測ることのできるセンサーであれば、超音波センサーなどその他のセンサーであってもよい。
【００２８】
・上記実施形態では、各筒体１６Ｂ〜１６Ｆは送り出しにより、筒体１６Ｆから順に延出された。しかしこれに限らず、各筒体は、先端部が所定の位置に位置決めされるのであれば、それらの延出される順番には特に制限はなく、例えば最も外側の筒体に接する筒体や、それ以外の筒体が先に延出されてもよく、また複数の筒体が同時に延出されてもよい。
【００２９】
・上記実施形態では、各筒体１６Ｂ〜１６Ｆは引き込みにより、筒体１６Ｆから順に格納された。しかしこれに限らず、各筒体は、先端部が所定の位置に位置決めされるのであれば、それらの格納される順番には特に制限はなく、例えば最も外側の筒体に接する筒体や、それ以外の筒体が先に格納されてもよく、また複数の筒体が同時に格納されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１１…基台、１２…回転軸、１３…第１のアーム、１４…支持軸、１５…第２のアーム、１６…直動軸としての伸縮回転軸、１６Ａ〜１６Ｆ…筒体、１７…先端部、１７Ａ…反射板、１９…回転支持筒、２０…伸縮駆動装置、２１…ケーシング、２２…ガイド管、２３…ウォームギア、２４…駆動ギア、２５…ドライブコード、２９…光センサー、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…軸心、Ｍ１…第１モーター、Ｍ２…第２モーター、Ｍ３…回転モーター、Ｍ４…伸縮モーター。
【図１】
2010221341.tif 000003