(57)【要約】【課題】アーム内でのケーブルの曲げを抑制した水平多関節ロボットを得ること。【解決手段】第２アーム３０から下方向に突出するスプライン軸状であり、中心軸回りの回動運動と中心軸に沿った直進運動とを行い、第２アーム３０からの突出量が直進運動によって変化するシャフト４０と、スリップリングと導電性ブラシとを備え、シャフト４０の上端部に設けられ、回動運動の回動位置によらずスリップリングと導電性ブラシとの電気的な接続を維持するロータリジョイントと、コイル状部３７１を備えたカールケーブルであり、導電性ブラシに接続された第２アーム内ケーブル３７とを有し、コイル状部３７１は、直進運動に追従して伸縮する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームから下方向に突出するスプライン軸状であり、中心軸回りの回動運動と、前記中心軸に沿った直進運動とを行い、前記アームからの突出量が前記直進運動によって変化するシャフトと、
スリップリングと導電性ブラシとを備え、前記シャフトの上端部に設けられ、前記回動運動の回動位置によらず前記スリップリングと前記導電性ブラシとの電気的な接続を維持するロータリジョイントと、
コイル状部を備えたカールケーブルであり、前記導電性ブラシに接続されたアーム内ケーブルとを有し、
前記コイル状部は、前記直進運動に追従して伸縮することを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項２】
前記アーム内ケーブルは、前記シャフトが前記直進運動の下端に位置する状態において弛みがないことを特徴とする請求項１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、水平方向にアームが動作する水平多関節ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベース、第１アーム及び第２アームが順に連結された水平多関節ロボットは、エンドエフェクタが接続されるシャフトを第２アームの先端部に備えている。第２アームの内部には、第２アームとエンドエフェクタとを電気的に接続するために第２アーム内ケーブルが配線される。
【０００３】
特許文献１に開示される発明のように、水平多関節ロボットの第２アームに設けられるシャフトは、エンドエフェクタを上下動させるために、直進運動を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７８２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第２アームとエンドエフェクタとを電気的に接続する第２アーム内ケーブルは、シャフトが直進運動することにより、曲げが発生し、ストレスが加わる。
【０００６】
したがって、アームから突出するシャフトが直進運動を行う水平多関節ロボットは、アーム内でケーブルの曲げを抑制することが求められている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アーム内でのケーブルの曲げを抑制した水平多関節ロボットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アームから下方向に突出するスプライン軸状であり、中心軸回りの回動運動と、中心軸に沿った直進運動とを行い、アームからの突出量が直進運動によって変化するシャフトと、スリップリングと導電性ブラシとを備え、シャフトの上端部に設けられ、回動運動の回動位置によらずスリップリングと導電性ブラシとの電気的な接続を維持するロータリジョイントと、コイル状部を備えたカールケーブルであり、導電性ブラシに接続されたアーム内ケーブルとを有する。コイル状部は、直進運動に追従して伸縮する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アーム内でのケーブルの曲げを抑制した水平多関節ロボットを得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水平多関節ロボットの斜視図
【図２】実施の形態１に係る水平多関節ロボットの第２アームの概略構成図
【図３】実施の形態１に係る水平多関節ロボットのシャフトの上端部の構造を模式的に示す図
【図４】実施の形態１に係る水平多関節ロボットのシャフトが上端に位置する状態での第２アームを示す図
【図５】実施の形態１に係る水平多関節ロボットのシャフトが下端に位置する状態での第２アームを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る水平多関節ロボットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る水平多関節ロボットの斜視図である。水平多関節ロボット１００は、据付箇所に設置されるベース１０と、ベース１０に支持された第１アーム２０と、第１アーム２０に支持された第２アーム３０とを有する。ベース１０と第１アーム２０とは、第１軸Ｊ１を中心に回動可能に連結されている。第１アーム２０と第２アーム３０とは、第２軸Ｊ２に中心に回動可能に連結されている。第２アーム３０の先端部からは、エンドエフェクタが装着されるシャフト４０が下方向に突出している。シャフト４０は、第３軸Ｊ３に沿って直進可能であるとともに、第４軸Ｊ４を中心に回動可能とされている。なお、第３軸Ｊ３及び第４軸Ｊ４は、いずれもシャフト４０の中心軸Ｃと同軸になっているため、シャフト４０は、中心軸Ｃ周りの回動運動と、中心軸Ｃに沿った直進運動とを行う。
【００１３】
実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００においては、シャフト４０が突出しているアームは、第２アーム３０であるが、三つ以上のアームを有する水平多関節ロボットであれば、先端のアームからシャフト４０が突出した構造となる。なお、先端のアームとは、ベース１０から最も離れて配置されるアームである。
【００１４】
図２は、実施の形態１に係る水平多関節ロボットの第２アームの概略構成図を示す図である。第２アーム３０の内部には、側面に凹凸を有するスプライン軸状のシャフト４０と、第３軸Ｊ３に沿ったシャフト４０の直進運動の駆動源である第３軸モータ３１と、第３軸モータ３１の回転をボールねじ３２に伝達する第３軸駆動機構３３と、第３軸モータ３１から伝達された回転を第３軸Ｊ３に沿った直線運動に変換するボールねじ３２と、第４軸Ｊ４を中心にしたシャフト４０の回動の駆動源である第４軸モータ３４と、第４軸モータ３４の回転をスプライン外筒３５に伝達する第４軸駆動機構３６と、第４軸モータ３４から伝達された回転によって駆動されてシャフト４０を回動させるスプライン外筒３５とが配置されている。シャフト４０は、スプライン外筒３５と係合しており、スプライン外筒３５とともに第４軸Ｊ４を中心に回動する。すなわち、シャフト４０及びスプライン外筒３５は、ボールスプラインをなしている。
【００１５】
第３軸駆動機構３３は、第３軸モータ３１の出力軸３１１に固定されたタイミングプーリ３３１と、ボールねじ３２のねじ軸３２１に固定されたタイミングプーリ３３２と、タイミングプーリ３３１及びタイミングプーリ３３２に掛けられた第３軸タイミングベルト３３３とを備えている。ボールねじ３２のナット３２２は、シャフト４０に固定されており、ねじ軸３２１が回転してナット３２２が第３軸Ｊ３に沿って直進運動すると、シャフト４０もナット３２２とともに直進運動する。
【００１６】
第４軸駆動機構３６は、第４軸モータ３４の出力軸３４１に固定されたタイミングプーリ３６１と、中間軸３６２に固定されたタイミングプーリ３６３と、タイミングプーリ３６１及びタイミングプーリ３６３に掛けられた第４軸タイミングベルト３６４と、中間軸３６２に固定されたタイミングプーリ３６５と、スプライン外筒３５に固定されたタイミングプーリ３６６と、タイミングプーリ３６５及びタイミングプーリ３６６に掛けられた第４軸タイミングベルト３６７とを備えている。スプライン外筒３５の回転に伴ってシャフト４０は回動運動を行う。
【００１７】
このように、シャフト４０は、第４軸モータ３４及び第４軸駆動機構３６により中心軸Ｃ周りの回動運動を行う。また、シャフト４０は、第３軸モータ３１及び第３軸駆動機構３３により中心軸Ｃに沿った直進運動を行う。シャフト４０の第２アーム３０からの突出量は、第３軸駆動機構３３による直進運動によって変化する。
【００１８】
第２アーム３０とエンドエフェクタとの電気的接続のために第２アーム３０の内部に配線される第２アーム内ケーブル３７は、コイル状部３７１を備えたカールケーブルである。第２アーム内ケーブル３７は、コイル状部３７１の軸方向が第３軸Ｊ３と平行になるようにケーブルクランプによってナット３２２にクランプされている。
【００１９】
図３は、実施の形態１に係る水平多関節ロボットのシャフトの上端部の構造を模式的に示す図である。シャフト４０は、中空構造となっており、上端部に複数のスリップリング４１が設置されている。シャフト４０内には、各スリップリング４１に接続されたシャフト内ケーブル４２が配線されている。シャフト内ケーブル４２は、シャフト４０の下端部に装着されるエンドエフェクタに接続される。シャフト４０の上端部には、キャップ状のブラシホルダ４３が被せられている。ブラシホルダ４３の内面には、複数の導電性ブラシ４４が配置されており、各導電性ブラシ４４には第２アーム内ケーブル３７が接続されている。複数のスリップリング４１及び複数の導電性ブラシ４４は、ロータリジョイント５０を構成しており、第４軸Ｊ４の回動位置によらず、各スリップリング４１と各導電性ブラシ４４との電気的な接続は確保される。したがって、実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、ロータリジョイント５０を用いない構造の水平多関節ロボットと比較すると、第４軸Ｊ４の回転角度を大きくすることができる。すなわち、実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、ロータリジョイント５０を用いない構造の水平多関節ロボットと比較すると、第４軸Ｊ４の回転角度の制約が小さくなる。
【００２０】
実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、シャフト４０の回転角度が大きくなっても、第２アーム内ケーブル３７が大きく捻れることがない。したがって、実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、第２アーム３０の内部で第２アーム内ケーブル３７が暴れて第２アーム３０の筐体に衝突し、第２アーム内ケーブル３７が傷つくことがない。このため、実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、第２アーム３０に設置されるシャフト４０の回転角度を大きくとることができる。
【００２１】
図４は、実施の形態１に係る水平多関節ロボットのシャフトが上端に位置する状態での第２アームを示す図である。図５は、実施の形態１に係る水平多関節ロボットのシャフトが下端に位置する状態での第２アームを示す図である。なお、図４及び図５では、構造を理解しやすくするために、各モータ及び各タイミングベルトの図示を省略している。第２アーム内ケーブル３７は、シャフト４０が下端に位置する時に弛みが無い状態で設置されている。シャフト４０が下端よりも上に移動すると、図４に示すように、コイル状部３７１が引き延ばされることで、第２アーム内ケーブル３７は、シャフト４０に追従して伸びる。下端よりも上に移動したシャフト４０が下降すると、コイル状部３７１が縮むことで、第２アーム内ケーブル３７は、シャフト４０に追従して縮む。実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、第２アーム内ケーブル３７がシャフト４０の直進運動に追従して伸縮する際に、曲げが生じないため、第２アーム内ケーブル３７の損傷を防止できる。
【００２２】
実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、第３軸Ｊ３に沿ってシャフト４０を直進運動させる際に、第２アーム内ケーブル３７のコイル状部３７１が弾性変形するため、第２アーム内ケーブル３７が第２アーム３０の内部で暴れることはなく、第２アーム内ケーブル３７に曲げによるストレスが加わることがない。また、シャフト４０が下端に位置する状態では第２アーム内ケーブル３７に弛みが無いため、第２アーム内ケーブル３７が第２アーム３０内の構造物に接触して損傷することを防止できる。したがって、実施の形態１に係る水平多関節ロボット１００は、第２アーム内ケーブル３７の周りに衝突を防止するための空間を確保する必要が無いため、第２アーム３０の小型化を図ることができる。
【００２３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ベース、２０  第１アーム、３０  第２アーム、３１  第３軸モータ、３２  ボールねじ、３３  第３軸駆動機構、３４  第４軸モータ、３５  スプライン外筒、３６  第４軸駆動機構、３７  第２アーム内ケーブル、４０  シャフト、４１  スリップリング、４２  シャフト内ケーブル、４３  ブラシホルダ、４４  導電性ブラシ、５０  ロータリジョイント、１００  水平多関節ロボット、３１１，３４１  出力軸、３２１  ねじ軸、３２２  ナット、３３１，３３２，３６１，３６３，３６５，３６６  タイミングプーリ、３３３  第３軸タイミングベルト、３６２  中間軸、３６４，３６７  第４軸タイミングベルト、３７１  コイル状部。
【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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