(57)【要約】【課題】水平多段式伸縮装置の出力アームを目標座標まで移動させたときの揺れを軽減する。【解決手段】水平多段式伸縮装置３０において、モータ３６をスライダ３２における他方側の端部に設け、且つ、このスライダ３２に、当該モータ３６の回転を第２プーリ３４ｂに伝達して当該第２プーリ３４ｂを回転駆動する回転伝達機構３７を設ける構成とした。【選択図】図３
2015027722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平多段式伸縮装置（３０）を備えた産業用ロボットであって、
前記水平多段式伸縮装置（３０）を、
ベース（３１）と、
前記ベース（３１）より水平方向の幅寸法が長く設定され、前記ベース（３１）に前記水平方向の一方向とこれと逆の他方向へ移動可能に設けられ、前記他方向の移動限度位置をホームポジションとするスライダ（３２）と、
前記他方向側の端部に出力アーム支承部（３３）を有し前記出力アーム支承部（３３）から前記一方向に延出する形態をなし、前記出力アーム支承部（３３）が前記スライダ（３２）に移動可能に設けられることにより前記スライダ（３２）に水平方向の一方向及び他方向へ移動可能に設けられ、一方向側の端部にハンドなどのエンドエフェクタが取り付けられる出力アーム（３５）と、
前記スライダ（３２）の前記水平方向の一方向側の端部及び他方向側の端部に夫々設けられた第１回転体（３４ａ、４０ａ、４４ａ、４７ａ、８０ａ）及び第２回転体（３４ｂ、４０ｂ、４４ｂ、４７ｂ、８０ｂ）とこの両回転体に架設された線状部材（３４ｃ、４０ｃ、４４ｃ、４７ｃ、８０ｃ）とを有し当該線状部材の一部を前記ベース（３１）に連結（３４ｆ）し前記一部と対極をなす部分を前記出力アーム支承部（３３）に連結（３４ｇ）してなり前記スライダ（３２）の前記移動に伴って前記出力アーム（３５）を前記スライダ（３２）の移動ストローク以上に当該一方向へ移動させる移動させる移動機構（３４、４０、４２、４８、８０）と、
前記スライダ（３２）において前記他方向側の端部に設けられたモータ（３６）と、
前記モータ（３６）の回転力を前記移動機構（３４）の前記第２回転体（３４ｂ）に伝達する回転伝達手段（３７、４１、４３、４５、４６）とから構成した産業用ロボット。
【請求項２】
前記ベース（３１）の上方に前記スライダ（３２）が設けられ、このスライダ（３２）の上方に前記出力アーム（３５）が設けられ、
前記モータ（３６）は、前記出力アーム（３５）の移動領域に干渉しないようにスライダ（３２）の上面から上方に離して設けられ、
前記回転伝達手段は、前記モータ（３６）の回転軸に取り付けられた駆動側回転体（３７ａ、４１ａ、４３ａ）と、前記第２回転体（３４ｂ）と同軸で一体回転するように設けられた従動側回転体（３７ｂ、４１ｂ、４３ｂ）と、これら駆動側回転体及び従動側回転体に架設された伝達用線状部材（３７ｃ、４１ｃ、４３ｃ）を有する回転伝達機構（３７、４１、４３）から構成されている請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記ベース（３１）の上方に前記スライダ（３２）が設けられ、このスライダ（３２）の上方に前記出力アーム（３５）が設けられ、
前記モータ（３６）は、前記出力アーム支承部（３３）及び出力アーム（３５）の移動領域に干渉しないようにスライダ（３２）の上面から上方に離して設けられ、
前記回転伝達手段（４５）は、前記モータ（３６）の回転軸に取り付けられた駆動側回転体（４５ａ）と、前記第２回転体（４４ａ）の近くに回転可能に設けられて前記線状部材（４４ｃ）の移動方向を変更するための向き変更用回転体（４５ｂ）とを備え、
前記移動機構（４４）は、前記線状部材（４４ｃ）を、前記第１回転体（４４ａ）、第２回転体（４４ｂ）の他、前記駆動側回転体（４５ａ）、前記向き変更用回転体（４５ｂ）にも架設した構成とした請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項４】
前記ベース（３１）の上方に前記スライダ（３２）が設けられ、このスライダ（３２）の上方に前記出力アーム（３５）が設けられ、
前記モータ（３６）は、前記出力アーム支承部（３３）及び出力アーム（３５）の移動領域に干渉しないようにスライダ（３２）の側面部に設けられ、
前記回転伝達手段は、前記モータ（３６）により前記第２回転体（３４ｂ、４７ｂ、８０ｂ）を直接的に回転させる構成とした請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項５】
前記ベース（３１）はスライダ支承部（３１ｂ）を有すると共に、このスライダ支承部（３１ｂ）にスライダ受け部材（３１ｄ、５０）を有し、
前記スライダ（３２）は、当該スライダ（３２）の長手方向に沿うスライダガイド（３２ｂ、４８）を有し、
前記スライダ受け部材（３１ｄ、５０）により前記スライダガイド（３２ｂ）を移動可能に支承することにより前記スライダ（３２）が前記ベース（３１）に移動可能に設けられ、
前記出力アーム支承部（３３）は出力アーム受け部材（３３ｂ、５１）を有し、
前記スライダ（３２）は当該スライダ（３２）の長手方向に沿う出力アームガイド（３２ｃ、４９）を有し、
前記出力アーム受け部材（３３ｂ、５１）を前記出力アームガイド（３２ｃ、４９）に移動可能に当接させることより前記出力アーム（３５）を前記スライダ（３２）に移動可能に設けた請求項１から４のいずれか一項記載の産業用ロボット。
【請求項６】
前記スライダガイド（４８）及び前記出力アームガイド（４９）は夫々前記長手方向に延びる平坦な第１乃至第４の面部（４８ａ〜４８ｄ、４９ａ〜４９ｄ）を有し、且つ隣り合う面部同士のなす角度がほぼ直角をなし、
前記スライダ受け部材（５０）は４個一組として２組の第１カムフォロワ（５０ａ〜５０ｈ）から構成され、一方の組の各第１カムフォロワ（５０ａ〜５０ｄ）が前記ベース（３１）の前記スライダ支承部（３１ｂ）の一端部に前記スライダガイド（４８）の前記各面部（４８ａ〜４８ｄ）にそれぞれ当接するように設けられ、他方の組の各第１カムフォロワ（５０ｅ〜５０ｈ）が前記ベース（３１）の前記スライダ支承部（３１ｂ）の他端部に前記スライダガイド（４８）の前記各面部（４８ａ〜４８ｄ）にそれぞれ当接するように設けられ、
前記出力アーム受け部材（５１）は４個一組として２組の第２カムフォロワ（５１ａ〜５１ｆ）から構成され、一方の組の各第２カムフォロワ（５１ａ〜５１ｄ）が前記出力アーム支承部（３３）の一端部に前記出力アームガイド（４９）の前記各面部（４９ａ〜４９ｄ）にそれぞれ当接し、他方の組の各第２カムフォロワ（５１ｅ〜５１ｈ）が前記出力アーム支承部（３３）の他端部に前記出力アームガイド（４９）の前記各面部（４９ａ〜４９ｄ）にそれぞれ当接するように設けられている請求項５記載の産業用ロボット。
【請求項７】
前記第１回転体は及び前記第２回転体は、外周部に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有するプーリ（３４ａ、３４ｂ）から構成され、前記線状部材は、内面に同じ所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有するベルト（３４ｃ）から構成されている請求項１又は４記載の産業用ロボット。
【請求項８】
前記移動機構（４０、４７）は、前記第１回転体及び第２回転体として夫々Ｖプーリ（４０ａ及び４０ｂ、４７ａ及び４７ｂ）を有し、前記線状部材としてＶベルト（４０ｃ、４７ｃ）を有する構成である請求項１又は４記載の産業用ロボット。
【請求項９】
前記移動機構（４２、８０）は、前記第１回転体及び第２回転体として夫々スプロケット（４２ａ及び４２ｂ、８０ａ及び８０ｂ）を有すると共に、前記線状部材としてチェーン（４２ｃ、８０ｃ）を有する構成である請求項１又は４記載の産業用ロボット。
【請求項１０】
前記回転伝達機構（３７）の駆動側回転体（３７ａ）及び従動側回転体（３７ｂ）は、夫々外周部に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有するプーリから構成され、前記線状部材（３７ｃ）は、内周部に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有するベルトから構成されている請求項２記載の産業用ロボット。
【請求項１１】
前記回転伝達機構（４１）は、前記駆動側回転体（４１ａ）及び従動側回転体（４１ｂ）を夫々Ｖプーリから構成し、前記伝達用線状部材（４１ｃ）をＶベルトから構成した請求項２記載の産業用ロボット。
【請求項１２】
前記回転伝達機構（４３）の駆動側回転体（４３ａ）及び従動側回転体（４３ｂ）は、夫々スプロケットから構成され、前記伝達用線状部材（４３ｃ）は、チェーンから構成されている請求項２記載の産業用ロボット。
【請求項１３】
前記第１回転体（４４ａ）、第２回転体（４４ｂ）、前記駆動側回転体（４５ａ）、前記向き変更用回転体（４５ｂ）は、夫々平型プーリから構成され、前記線状部材（４４）は平型ベルトから構成されている請求項３記載の産業用ロボット。
【請求項１４】
水平多段式伸縮装置（３０）を備えた産業用ロボットであって、
前記水平多段式伸縮装置（３０）を、
ベース（３１）と、
前記ベース（３１）より水平方向の幅寸法が長く設定され、前記ベース（３１）に前記水平方向の一方向とこれと逆の他方向へ移動可能に設けられ、前記他方向の移動限度位置をホームポジションとするスライダ（３２）と、
前記一方側の端部に出力アーム支承部（３３）を有し前記出力アーム支承部（３３）から前記一方向に延出する形態をなし、前記出力アーム支承部（３３）が前記スライダ（３２）に移動可能に設けられることにより前記スライダ（３２）に水平方向の一方向及び他方向へ移動可能に設けられ、一方向側の端部にハンドなどのエンドエフェクタが取り付けられる出力アーム（３５）と、
長手方向の中間部に揺動軸部（６１ａ）を有すると共に当該揺動軸部（６１ａ）から一方向及び他方向へ延びる第１及び第２のガイド部（６１ｂ、６１ｃ）を有する揺動アーム（６１）を備え、前記揺動アーム（６１）の前記揺動軸部（６１ａ）が前記スライダ（３２）の前記水平方向の中間部に回転可能に設けられ、前記第１のガイド部（６１ｂ）が前記ベース（３１）に摺動可能に連結され、前記第２のガイド部（６１ｃ）が前記出力アーム（３５）に摺動可能に連結され、前記揺動軸部（６１ａ）での回転により前記スライダ（３２）を移動させると共に前記出力アーム（３５）を前記スライダ（３２）の移動ストローク以上に移動させる移動させる移動機構（６０）と、
前記スライダ（３２）の側面部に取り付けられ前記揺動アーム（６１）の前記揺動軸部（６１ａ）を直接回転させる回転方向変更可能なモータ（３６）とから構成した産業用ロボット。
【請求項１５】
水平多段式伸縮装置（３０）を備えた産業用ロボットであって、
前記水平多段式伸縮装置（３０）を、
ベース（３１）と、
前記ベース（３１）より水平方向の幅寸法が長く設定され、前記ベース（３１）に前記水平方向の一方向とこれと逆の他方向へ移動可能に設けられ、前記他方向の移動限度位置をホームポジションとするスライダ（３２）と、
前記一方側の端部に出力アーム支承部（３３）を有し前記出力アーム支承部（３３）から前記一方向に延出する形態をなし、前記出力アーム支承部（３３）が前記スライダ（３２）に移動可能に設けられることにより前記スライダ（３２）に水平方向の一方向及び他方向へ移動可能に設けられ、一方向側の端部にハンドなどのエンドエフェクタが取り付けられる出力アーム（３５）と、
長手方向の一端部に揺動軸部（７１ａ）を有すると共に当該揺動軸部（７１ａ）から一方向へ延びるガイド部（７１ｂ）を有する揺動アーム（７１）を備え、前記揺動アーム（７１）の前記揺動軸部（７１ａ）が前記ベース（３１）に回転可能に設けられ、前記ガイド部（７１ｂ）に前記スライダ（３２）の中間部及び前記出力アーム（３５）を摺動可能に連結し、前記揺動軸部（７１ａ）での回転により前記スライダ（３２）を移動させると共に前記出力アーム（３５）を前記スライダ（３２）の移動ストローク以上に移動させる移動させる移動機構（６０）と、
前記ベース（３１）に取り付けられ前記揺動アーム（７１）の前記揺動軸部（７１ａ）を回転させる回転方向変更可能なモータ（３６Ａ）とから構成した産業用ロボット。
【請求項１６】
さらに、昇降部材（２２）を上下移動させる昇降装置（２０）を備え、前記昇降部材（２２）に前記水平多段式伸縮装置（３０）の前記ベース（３１）を取り付けた請求項１から１５のいずれか一項記載の産業用ロボット。
【請求項１７】
さらに、搬送部材（１２）を所定の搬送路（１１）に沿って搬送させる搬送装置（１０）を備え、前記搬送部（１２）材に前記昇降装置（２０）を取り付けた請求項１６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、水平多段式伸縮装置を備えた産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットでは、目的のストローク長に対して、設置スペースが小さい多段式伸縮装置を備えたものがある（例えば特許文献１、２）。この多段式伸縮装置において水平多段式伸縮装置の基本的な概略構成について図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図８（ａ）は、後述のスライダ１０２及び出力アーム１０４がホームポジション（矢印Ｘ２方向への移動限度位置）にある状態を示す。図８（ｂ）は出力アーム１０４が目的のストローク位置まで伸ばされた状態を示す。
【０００３】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、水平多段式伸縮装置１００のベース１０１には、スライダ１０２を矢印Ｘ１方向（図では水平方向のうち右方向）及びこれとは逆の矢印Ｘ２方向へ移動可能に設けている。そして、このスライダ１０２に可動ブロック１０３を同じく矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動可能に設けている。
この可動ブロック１０３には出力アーム１０４の左端部が取り付けられている。つまり、この出力アーム１０４はこの可動ブロック１０３から矢印Ｘ１方向へ突出している。この出力アーム１０４の先端部には、この図８では図示しないが、ハンドやドリルなどのエンドエフェクタが取り付けられる。
【０００４】
さらに、前記スライダ１０２には、移動機構１０５が設けられている。この移動機構１０５は、スライダ１０２において水平方向の両端部に回転可能に設けられたプーリ１０５ａ、１０５ｂと、これら両プーリ１０５ａ、１０５ｂに架設されたベルト１０５ｃとから構成されている。そして、このベルト１０５ｃの対向する二辺部のうち一方の辺部の一部１０５ｈをベース１０１に連結し、他方の辺部にあって前記一部１０５ｈと対極する部分１０５ｉを前記可動ブロック１０３に連結している。
【０００５】
駆動機構１１０は、モータ１１１と、回転伝達機構１１２と、ボールねじ装置１１３とを備えている。モータ１１１はベース１０１に取付端板１０１ａを介して取り付けられている。又、ボールねじ装置１１３は、ボールねじ１１３ａと、このボールねじ１１３ａに螺合するナットを回転可能に内部に備えたナットケース１１３ｂとを有する。ボールねじ１１３ａの一端部はスライダ１０２に取付端板１０２ａを介して固定され、又、ナットケース１１３ｂはベース１０１に前記取付端板１０１ａを介して固定されている。
前記回転伝達機構１１２は、前記モータ１１１の回転をナットに伝達するためのものであり、モータ１１１の回転軸に取り付けられたプーリ１１２ａと、前記ナットに取付られたプーリ１１２ｂと、これらに架設されたベルト１１２ｃを備えてなる。
【０００６】
前記駆動機構１１０のモータ１１１が所定方向に回転されると回転伝達機構１１２を介してナットが所定方向へ回転される。ナットを有するナットケース１１３ｂは移動しないため、ナットの回転によってボールねじ１１３ａが矢印Ｘ１方向へ押し出され、これによりスライダ１０２が矢印Ｘ１方向へ移動させられる。これにより前述したように、出力アーム１０４が目的のストロークＳｔ分移動する（図８（ｂ）参照）。
【０００７】
なお、図９（ａ）及び（ｂ）は、上述した図８（ａ）及び（ｂ）を具体化した実構成を示しており、図８と同じ機能部分に同一符号を付している。
上述した水平多段式伸縮装置１００は、例えば、図１０（ａ）に示すように搬送装置２００及び昇降装置３００と組み付けられて産業用ロボットを構成する。この場合、前記ベース１０１が、搬送装置２００に組み込まれた昇降装置３００の昇降部材３０１に取り付けられる。搬送装置２００は、前記昇降装置３００を矢印Ａ１方向（前方向）及びこれとは逆の矢印Ａ２方向へ移動（搬送）させる。又、前記昇降装置３００は、水平多段式伸縮装置１００を矢印Ｂ１方向（上方向）及びこれとは逆の矢印Ｂ２方向へ移動（昇降）させる。なお、水平多段式伸縮装置１００の出力アーム１０４の先端にはハンドやドリルなどのエンドエフェクタＥが取り付けられている。
【０００８】
今、この図１０（ａ）の状態では、水平多段式伸縮装置１００は出力アーム１０４がホームポジションにあり、この状態から、出力アーム１０４のエンドエフェクタＥが矢印Ｘ１方向にある目標座標Ｍ（図１０（ｃ）参照）に到達するように当該出力アーム１０４を矢印Ｘ１方向へ移動させる。なお、図１０（ｂ）は移動途中状態を示す。この後、水平多段式伸縮装置１００は昇降装置３００により上下方向の目標位置まで下降させられたところで、いわゆるワーク把持や把持解除、或いはワークに対する孔開け作業などのエンドエフェクタ操作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２８５８９号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、産業用ロボットに用いられる水平多段式伸縮装置１００は、精密な機器の組み立てや、精密加工に使用されるため、高精度であることが要求され、又、生産性の観点からロボットとしての動作速度の速さも要求される。
しかし、従来の上記水平多段式伸縮装置１００においては、出力アーム１０４を目標座標Ｍまで移動させたとき、出力アーム１０４の先端が微小に上下に揺れることがある。このため、目標座標Ｍでの位置が決まらず組み立て精度や加工精度が低下する。これを解消しようとするために、前記揺れが収束するまで待機する方法もあるが、これでは、ロボットとしての動作速度が遅くなり、生産性が落ちてしまう。
【００１１】
本発明の上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水平多段式伸縮装置の出力アームを目標座標まで移動させたときの揺れを軽減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】
【００１２】
発明者により、上記上下方向の揺れの原因について調査したところ、次のことが判った。まず、発明者は、出力アーム１０４の移動ストローク（ベース１０１からの突出長さ）を順次変更し、各移動ストロークで出力アーム１０４の先端の揺れを計測したところ、突出長が長くなるにつれて、前記揺れが大きいことが判った。これについてさらに考察したところ、ベース１０１を固定端とした場合の出力アーム１０４側における負荷モーメントが、上記揺れの発生原因と推察される。
【００１３】
上記負荷モーメントを考察すると、出力アーム１０４が伸びた状態での負荷モーメントの要素としては、スライダ１０２、可動ブロック１０３、移動機構１０５があるが、これらは、出力アーム１０４を伸縮させる機構であるため、必須である。これら以外に負荷モーメントに影響を与える要素としては、スライダ１０２に当該スライダ１０２のほぼ全長にわたる長さを有するボールねじ１１３ａがあり、当該ボールねじ１１３ａを支持する取付端板１０２ａもある。これらが、スライダ１０２に対して重量負荷として作用しており、これが出力アーム１０４伸長時の負荷モーメントを大きくしてしまう原因であることが判明した。
【００１４】
従来において、前記ボールねじ装置１１３を用いる構成とした理由は、次にある。まず、駆動源であるモータ１１１を水平多段式伸縮装置１００において各部材の支持ベースであるベース１０１に固定するといった考え方がある。このモータ１１１の回転を、スライダ１０２を直接的に必要なストロークだけ動かす（移動させる）直線運動に変換するためには、必要な移動ストロークをこのスライダ１０２に直接的に付与できる長さのボールねじ１１３ａが必要であるという考え方による。このような発想では、上述したように、スライダ１０２を所定ストローク移動させる分の長さのボールねじ１１３ａと、これを支持する前記取付端板１０２ａが必要となってしまい、前述の負荷モーメントの増加を来してしまう。
【００１５】
そこで、本発明者は、スライダを移動させる方式として、ボールねじ装置１１３でスライダ１０２を直接押し引きして移動させる方式に代わる方式を模索した。この代替方式として、スライダ１０２における他方向側の端部に位置するプーリ１０５ｂを回転駆動させればスライダ１０２を移動（自走）させ得るということに着目した。
【００１６】
この場合、プーリ１０５ｂをモータで回転駆動させる必要があり、このモータの回転を当該プーリ１０５ｂに伝達する機構としては、ベルト伝達機構や、ギヤ伝達機構などの回転伝達機構が考えられる。ところが回転伝達機構の場合、上記モータを従来の考え方に従ってベースに固定してしまうと、プーリ１０５ｂがスライダ１０２と共に移動するため、モータとプーリ１０５ｂとの距離が変化し、回転伝達距離が不変である上記回転伝達機構を採用できず、モータから前記プーリ１０５ｂへの回転伝達ができない。
【００１７】
本発明では、上述の事情も考慮して、請求項１の構成とした。
請求項１の産業用ロボットでは、モータ（３６）を、ベース（３１）でなくスライダ（３２）に設け、且つ、当該モータ（３６）の回転を第２回転体（３４ｂ）に伝達して当該第２回転体（３４ｂ）を回転駆動する回転伝達手段（３７）も、このスライダ（３２）に設けた構成とした。モータ（３６）をスライダ（３２）に設けたことで、スライダ（３２）において当該モータ（３６）と第２回転体（３４ｂ）との距離が不変となるため、上記回転伝達手段（３７）を採用でき、もって、従来のボールねじ装置を使用せずにスライダ（３２）を移動させることができる。このように従来のボールねじ装置を使用せずに済むから、ボールねじ及び取付端板分の重量を軽減でき、負荷モーメントを軽減できる。なお、請求項１では、回転伝達手段（３７）を設けたことで、その分の重量増加が懸念されるが、もともと従来のボールねじ装置は回転伝達手段も備えているため、請求項１の回転伝達手段が新たな重量増加となることはない。
【００１８】
そして、請求項１では、モータ（３６）及び回転伝達手段（３７）をスライダ（３２）において他方向側の端部に設けたから、水平多段式伸縮装置（３０）が出力アーム（３５）を最大ストロークに伸ばした状態でも、モータ（３６）及び回転伝達手段（３７）がベース（３１）に対して出力アーム（３５）と反対側に存在することとなり、当該モータ（３６）及び回転伝達手段（３７）が出力アーム（３５）に対して新たな負荷モーメントして作用することはない。この結果、水平多段式伸縮装置（３０）の出力アーム（３５）を目標座標まで移動させたときの揺れを軽減できる。
【００１９】
又、上述したように負荷モーメントを軽減できるから、水平多段式伸縮装置（３０）の各部にかかる負荷が軽減され、ロボットとしての使用寿命も延ばすことができる。又、ボールねじ装置を使用しなくて済むから、部品数の削減を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は水平多段式伸縮装置の出力アームがホームポジションにある状態の斜視図、（ｂ）は出力アームが移動途中状態にある斜視図、（ｃ）は出力アームが目標座標まで移動した状態の斜視図
【図２】出力アームがホームポジションにある状態の水平多段式伸縮装置の斜視図
【図３】出力アームが目標座標まで移動した状態の斜視図
【図４】図２の矢印Ｄ方向から見た背面図
【図５】水平多段式伸縮装置の動作説明のための基本的概略図で、（ａ）は出力アームがホームポジションにある状態の図、（ｂ）は出力アームが目的のストローク移動した状態の図
【図６】（ａ）〜（ｆ）はロボットの動作状態を時系列で示す図
【図７】（ａ）〜（ｅ）はロボットの動作状態を時系列で示す図
【図８】従来例を示す図５相当図
【図９】（ａ）は出力アームがホームポジションにある状態の水平多段式伸縮装置の斜視図、（ｂ）は出力アームが移動した状態の水平多段式伸縮装置の斜視図
【図１０】図１相当図
【図１１】第２実施形態を示す図３相当図
【図１２】第１プーリ４０ａ部分の縦断側面図
【図１３】第３実施形態を示す図３相当図
【図１４】スプロケット４３ａ部分の正面図
【図１５】第４実施形態を示す図３相当図
【図１６】第５実施形態を示す図３相当図
【図１７】モータを省略して示す斜視図
【図１８】第６実施形態を示す図１７相当図
【図１９】第１プーリ４７ａ部分の縦断側面図
【図２０】第７実施形態を示す図１７相当図
【図２１】スプロケット８０ａ部分の正面図
【図２２】第８実施形態に関し、モータ及び移動機構を省略して示す図２相当図
【図２３】第１カムフォロワ部分の正面図
【図２４】第２カムフォロワ部分の正面図
【図２５】第９実施形態を示す図３相当図
【図２６】モータを省略して示す斜視図
【図２７】第１０実施形態を示す図３相当図
【図２８】モータを省略して示す斜視図
【図２９】参考例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第１実施形態について図１から図７を参照して説明する。第１実施形態の産業用ロボット１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、搬送装置１０と、昇降装置２０と、水平多段式伸縮装置３０とを備えている。搬送装置１０は、搬送路としての搬送レール１１と、この搬送レール１１に移動可能に設けられた搬送部材１２と、モータ１３ａを有して搬送部材１２を矢印Ａ１方向及びこれとは逆の矢印Ａ２方向へ移動させる搬送用駆動機構１３とを備えている。
【００２２】
昇降装置２０は、昇降装置本体２１と、この昇降装置本体２１に矢印Ｂ１方向（上方向）及び矢印Ｂ２方向（下方向）に移動可能に設けられた昇降部材２２と、モータ２３ａを有して昇降部材２２を矢印Ｂ１方向及び矢印Ｂ２方向へ移動させる昇降用駆動機構２３とを備えている。前記昇降装置本体２１は前記搬送装置１０の搬送部材１２に取り付けられている。
【００２３】
水平多段式伸縮装置３０の構成について、図２〜図４を参照して説明する。水平多段式伸縮装置３０は、ベース３１と、スライダ３２と、出力アーム支承部に相当する可動ブロック３３と、移動機構３４と、出力アーム３５と、モータ３６と、回転伝達手段に相当する回転伝達機構３７とを備える。ベース３１は、ベース本体３１ａにスライダ支承部に相当するガイドブロック３１ｂを取り付けて構成されている。ガイドブロック３１ｂには凹状のガイド溝３１ｃが形成されており、このガイド溝３１ｃには滑り性が良いスライダ受け部材３１ｄ（図４参照）が装着されている。このスライダ受け部材３１ｄは詳しくは図示しないが、直動方向に複数の玉を配列した直動玉軸受から構成されている。
【００２４】
スライダ３２は、長尺な平板状をなすスライダ本体３２ａを有する。このスライダ本体３２ａの一面（図２〜図４では下面）には、スライダ本体３２ａの長手方向の長さと略同じ長さを有する凸状のスライダガイド３２ｂが、スライダ本体３２ａの長手方向に沿って、当該長手方向の一端から他端まで取り付けられている。さらにこのスライダ本体３２ａの他面（図２〜図４では上面）には、スライダ本体３２ａの長手方向の長さと略同じ長さを有する凸状の出力アームガイド３２ｃがスライダ本体３２ａの長手方向に沿って、当該長手方向の一端から他端まで取り付けられている。このスライダ３２は、前記ベース３１より水平方向の幅寸法が長く設定されている。
【００２５】
このスライダ３２は、そのスライダガイド３２ｂが前記ベース３１のガイド溝３１ｃのスライダ受け部材３１ｄに移動可能に挿通され、支承されている。このスライダ３２は、水平方向の一方向である矢印Ｘ１方向とこれの逆の他方向である矢印Ｘ２方向へ移動可能である。
【００２６】
図２では、スライダ３２が矢印Ｘ２方向の移動限度位置にある状態を示しており、この移動限度位置をホームポジションとしている。
出力アーム３５は、長尺な板状をなし、矢印Ｘ２方向（他方向）の端部に可動ブロック３３を一体に有している。出力アーム３５は、可動ブロック３３から一方向である矢印Ｘ１に延出する形態である。
【００２７】
可動ブロック３３は、前記スライダ３２よりも水平方向の長さが短く、一面にガイド溝３３ａを有し、このガイド溝３３ａには滑り性の良い出力アーム受け部材３３ｂ（図４参照）が装着されている。前記出力アーム受け部材３３ｂは詳しくは図示しないが、直動方向に複数の玉を配列した直動玉軸受から構成されている。
【００２８】
前記可動ブロック３３は、前記出力アーム受け部材３３ｂが前記スライダ３２の出力アームガイド３２ｃに移動可能に挿通され、支承されている。
出力アーム３５における矢印Ｘ１方向側の端部にハンドやドリルなどのエンドエフェクタＥ（図１（ａ）〜（ｃ）参照）が取り付けられる。
【００２９】
移動機構３４は、第１回転体としての第１プーリ３４ａと、第２回転体としての第２プーリ３４ｂと、線状部材としての閉ループ形であるベルト３４ｃとを有して構成されている。第１プーリ３４ａ及び第２プーリ３４ｂは、夫々外周部に凹凸状の噛合部を有するプーリから構成されている。又、ベルト３４ｃは内面部に凹凸状の噛合部を有する。
【００３０】
第１プーリ３４ａは、スライダ３２における前記矢印Ｘ１方向側の端部に設けた取付部材３４ｄに回転可能に設けられている。第２プーリ３４ｂは、スライダ３２における前記矢印Ｘ２方向側の端部に設けた取付部材３４ｅに回転可能に設けられている。ベルト３４ｃは、前記プーリ３４ａ、３４ｂに架設されている。このベルト３４ｃの一部は前記ベース３１に連結具３４ｆを介して連結され、又、この一部と対極をなす部分は前記可動ブロック３３に連結具３４ｇを介して連結されている。この移動機構３４は、スライダ３２の矢印Ｘ１方向及び矢印Ｘ２方向への移動に伴って可動ブロック３３ひいては出力アーム３５を該スライダ３２に対して同方向へ移動させる。
【００３１】
前記出力アーム３５は、上記移動機構３４により、スライダ３２が前記ホームポジションから矢印Ｘ１方向へ移動されたときに当該スライダ３２に対する可動ブロック３３の矢印Ｘ１方向への移動によりスライダ３２の移動ストローク以上に当該矢印Ｘ１方向へ移動される。
モータ３６はスライダ３２において他方向である矢印Ｘ２方向側の端部に取付部材３６ａを介して設けられている。この場合、ベース３１の上方に前記スライダ３２が位置すると共に、このスライダ３２の上方に前記出力アーム３５が位置する。モータ３６は、可動ブロック３３及び出力アーム３５の移動領域に干渉しないように、前記取付部材３６ａによってスライダ３２の上面（図２及び図３での上面）から上方に離して設けられている。このモータ３６は回転方向変更可能である。
【００３２】
回転伝達手段としての回転伝達機構３７は、ベルト式回転伝達機構からなり、外周面に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有する駆動側プーリ３７ａ（駆動側回転体に相当）と、外周面に同じく所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有する従動側プーリ３７ｂ（従動側回転体に相当）と、内面に同じく所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有する閉ループ状のベルト３７ｃ（伝達用線状部材に相当）とを有する。駆動側プーリ３７ａはモータ３６の回転軸に取付られ、従動側プーリ３７ｂは前記第２プーリ３４ｂの回転軸（図示せず）に取り付けられている。ベルト３７ｃは駆動側プーリ３７ａと従動側プーリ３７ｂとに架設されている。この回転伝達機構３７は、スライダ３２における他方向側である矢印Ｘ２方向側の端部に設けられていて、モータ３６の回転を前記第２プーリ３４ｂに伝達して当該第２プーリ３４ｂを回転駆動する。
【００３３】
上記構成の水平多段式伸縮装置３０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、そのベース３１が昇降装置２０の昇降部材２２に取り付けられている。
今、水平多段式伸縮装置３０単独の動作について説明する。図５には、この水平多段式伸縮装置３０の基本的な概略構成を示しており、図５（ａ）は、スライダ３２及び出力アーム３５が夫々ホームポジションにある状態を示している。この状態からモータ３６を矢印Ｘａ方向へ回転駆動すると、回転伝達機構３７を介して移動機構３４の第２プーリ３４ｂが同方向（矢印Ｘｂ方向）へ回転される。
【００３４】
ここで、第２プーリ３４ｂはベルト３４ｃの下辺３４ｃａ（図５（ａ）参照）を上記矢印Ｘａ方向へ回し込むが、当該下辺部３４ｃａの一部がベース３１に連結されているため、第２プーリ３４ｂ自身のベルト３４ｃに対する回し込みによる当該ベルト３４ｃからの反力によって、相対的に第２プーリ３４ｂがスライダ３２を伴って矢印Ｘ１方向へ移動する。このとき、スライダ３２に対して、相対的に閉ループ状のベルト３４ｃの上辺部３４ｃｂが矢印Ｘ１方向（下辺部３４ｃａは矢印Ｘ２方向）へ動く。これによって、ベルト３４ｃの上辺部３４ｃｂで連結された可動ブロック３３が、矢印Ｘ１方向に移動するスライダ３２に対してさらに矢印Ｘ１方向へ移動する。このようにして、図５（ｂ）に示すように、出力アーム３５が目的のスロトークＳｔ分移動する。なお、この図５（ｂ）の状態から、モータ３６を前記矢印Ｘａとは逆方向へ回転させることにより、上述とは逆の動作がなされて図５（ａ）の状態に戻る。この場合、モータ３６及び回転伝達機構３７もスライダ３２と共に移動するが、出力アーム３５が最大ストローク分移動したとしても、これらモータ３６及び回転伝達機構３７がスライダ３２の矢印Ｘ２方向側の端部に存在するから、このモータ３６及び回転伝達機構３７がベース３１よりも矢印Ｘ１方向側へ移動することはない。
【００３５】
ここで、搬送装置１０、昇降装置２０、水平多段式伸縮装置３０を組み合わせて構成された産業用ロボット１の動作の一例について図６、図７を参照して説明する。動作順は図６（ａ）→同図（ｂ）→同図（ｃ）→同図（ｄ）→同図（ｅ）→同図（ｆ）→図７（ａ）→同図→同図（ｂ）→同図（ｃ）→同図（ｄ）→同図（ｅ）（これは図６（ａ）と同じ）である。なお、図１（ａ）は図６（ａ）と同じ状態を示し、図１（ｃ）は図６（ｂ）と同じ状態を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）から図１（ｃ）への変化の途中状態を示す。
【００３６】
まず、図６（ａ）の状態（スライダ３２及び出力アーム３５が夫々のホームポジションにあり、水平多段式伸縮装置３０が搬送レール１１上の所定位置Ｐ１にある状態）から、水平多段式伸縮装置３０のモータ３６を制御して出力アーム３５を矢印Ｘ１方向へ移動させて、エンドエフェクタＥを図６（ｂ）の水平方向目標座標Ｍ１に至らせる。次に昇降装置２０により、水平多段式伸縮装置３０を降下させて（矢印Ｂ２方向）、エンドエフェクタＥを垂直方向目標座標Ｍ２に至らせる（図６（ｃ））。この座標Ｍ２でエンドエフェクタＥにより所定の操作を行う。この後、昇降装置２０により水平多段式伸縮装置３０を上昇させて（矢印Ｂ１方向）、元の高さに戻す（図６（ｄ））。
【００３７】
そして、水平多段式伸縮装置３０を作動させて出力アーム３５をホームポジションに戻す（図６（ｅ））。この後、搬送装置１０を作動させて水平多段式伸縮装置３０を矢印Ａ１方向へ搬送し、次の目標作業位置Ｐ２に至らせる（図６（ｆ））。この後、水平多段式伸縮装置３０を作動させて出力アーム３５を矢印Ｘ１方向へ移動させ、エンドエフェクタＥを次の水平方向目標座標Ｍ３に至らせる（図７（ａ））。この後、昇降装置２０を作動させて水平多段式伸縮装置３０を降下（矢印Ｂ２方向）し、垂直方向目標座標Ｍ４に至らせる（図７（ｂ））。この状態でエンドエフェクタＥにより所定の操作を行う。
【００３８】
この後、昇降装置２０により水平多段式伸縮装置３０を元の高さまで上昇させ（図７（ｃ））、水平多段式伸縮装置３０を作動させて出力アーム３５をホームポジションに至らせる（図７（ｄ））。そして、搬送装置１０を作動させて水平多段式伸縮装置３０を搬送レール１１上の元の位置Ｐ１に戻す（図７（ｅ））。この後、上述の動作が繰り返される。
【００３９】
上述の動作において、水平多段式伸縮装置３０の出力アーム３５がホームポジションから水平方向目標座標Ｍ１まで伸ばされたとき（図１（ｃ）及び図６（ｂ）の状態）に、従来では出力アームの先端に揺れが発生したが、この実施形態によれば、次に説明するように、当該揺れを軽減できる。
【００４０】
この実施形態では、モータをベースに固定するといった従来観念にとらわれずに、モータ３６を、移動する部材であるスライダ３２に設け、且つ、ボールねじ装置によりスライダを直接押し引きする従来技術に代えて、スライダ３２に、モータ３６の回転を移動機構３４の第２プーリ３４ｂに伝達する回転伝達機構３７を設けて、当該第２プーリ３４ｂを回転駆動することでスライダ３２を移動させる（いわゆる自走させる）構成とした。これにより、従来のボールねじ装置１１３を使用せずにスライダを移動させることができる。このように従来のボールねじ装置１１３を使用せずに済むから、ボールねじ及び取付端板分の重量を軽減できる。
【００４１】
特に、本実施形態によれば、モータ３６及び回転伝達機構３７をスライダ３２において他方向側（矢印Ｘ２方向側）の端部に設けたから、水平多段式伸縮装置３０が出力アーム３５を最大ストロークに伸ばした状態でも、モータ３６及び回転伝達機構３７がベース３１に対して出力アーム３５と反対側に存在することとなり、当該モータ３６及び回転伝達機構３７が出力アーム３５に対して負荷モーメントして作用することはない。
【００４２】
これにより、出力アーム３５がホームポジションから水平方向目標座標Ｍ１又はＭ３まで伸ばされたときにおける負荷モーメントが軽減され、この結果、出力アーム３５先端における揺れを軽減できる。従って、出力アーム３５がホームポジションから水平方向目標座標Ｍ１又はＭ３まで伸ばされた直後における、揺れ収束のための待機時間を極めて短くすることが可能となる。これにより、ロボットとしての動作速度を速めることができ、生産性の向上に寄与できる。
【００４３】
又、上述したように負荷モーメントを軽減できるから、水平多段式伸縮装置３０の各部にかかる負荷が軽減され、ロボットとしての使用寿命も延ばすことができる。又、ボールねじ装置を使用しなくて済むから、部品数の削減を図り得ると共に、コストの削減も図り得る。
又、前述したように本実施形態によれば、移動機構３４の第２プーリ３４ｂを駆動させることによりスライダ３２を移動させるから、可動ブロック３３ひいては出力アーム３５を移動させるための移動機構３４をスライダ３２の移動機構として利用できる。
【００４４】
又、水平多段式伸縮装置３０のスライダ３２及び出力アーム３５が伸ばされた状態で、昇降装置２０により水平多段式伸縮装置３０を下降及び上昇させる場合では、スライダ３２及び出力アーム３５に上下方向の加速度が加わることで負荷モーメントがさらに大きくなるが、もともとの負荷モーメントを前述のように軽減できているから、水平多段式伸縮装置３０の下降及び上昇時での出力アーム３５の揺れも軽減できる。
【００４５】
なお、この実施形態では、回転伝達機構３７を設けたことで、その分の重量増加が懸念されるが、もともと従来のボールねじ装置は回転伝達機構も備えていたため、本実施形態の回転伝達機構３７が新たな重量負荷となることはない。
又、水平多段式伸縮装置３０がボールねじ装置を不要にできた分、重量を軽減できたから、昇降装置２０及び搬送装置１０にかかる負荷を軽減でき、これによってもロボットとしての寿命を延ばすことができる。
【００４６】
又、この実施形態では、従動側プーリ３７ｂが駆動側プーリ３７ａより大径であることで重量増加が懸念されるが、従動側プーリ３７ｂに肉盗みを形成するなどの重量軽減構造を講じることができる。これに対して従来のボールねじ装置１１３では、ねじ棒に肉盗みを形成することは不可能であり、重量軽減に限界があった。
又、上記実施形態では、ベース３１の上方にスライダ３２が位置すると共に、このスライダ３２の上方に出力アーム３５が位置する関係であるため、モータ３６を、出力アーム３５の移動領域に干渉しないようにスライダ３２の上面から上方に離して設けている。
【００４７】
そして、この実施形態では、スライダ３２の上面から上方に離れたモータ３６の回転力を第２回転体である第２プーリ３４ｂに伝達するための回転伝達機構３７（回転伝達手段）を、モータ３６の回転軸に駆動側回転体である駆動側プーリ３７ａを取り付け、前記第２プーリ３４ｂと同軸で一体回転するように従動側回転体としての従動側プーリ３７ｂを設け、これら駆動側プーリ３７ａ及び従動側プーリ３７ｂに伝達用線状部材としてのベルト３７ｃを架設する構成とした。
【００４８】
これにより、スライダ３２から上方に離れた位置にあるモータ３６の回転力を移動機構３４の第２プーリ３４ｂに伝達できる。
又、この実施形態では、移動機構３４における第１回転体である第１プーリ３４ａ及び第２回転体である第２プーリ３４ｂを、外周部に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有する構成とし、線状部材であるベルト３４ｃを、内面に同じ所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有する構成としたので、ベルト３４ｃの長さ設定、あるいはベルト３４ｃにおいてベース３１に対する連結位置と可動ブロック３３に対する連結位置の相互間距離設定や、設定変更などが容易となる。つまり、ベルト３４ｃの噛合部は所定ピッチで配列されているため、噛合部の数をもってベルト３４ｃの長さを設定でき、又、ベルト３４ｃにおいてベース３１に対する連結位置と可動ブロック３３に対する連結位置とを相互に対極位置に設定する場合、ベルト３４ｃの噛合部の数で対極位置となる地点を割り出すことができ、もって、これら設定や、さらには設定変更が容易となる。又、第１プーリ３４ａ及び第２プーリ３４ｂ、及びベルト３４ｃが噛合部を有する構成であるので、摩擦伝達とは異なり、相互間に滑りが少なく、第１プーリ３４ａ及び第２プーリ３４ｂの回転応答性及び回転同期性が良く、産業用ロボットとして動作精度が高くなる。
【００４９】
又、この実施形態では、回転伝達機構３７の駆動側回転体である駆動側プーリ３７ａ及び従動側回転体である従動側プーリ３７ｂを、夫々外周部に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有するプーリから構成し、伝達用線状部材であるベルト３７ｃを、内周部に所定ピッチで凹凸状をなす噛合部を有するベルトから構成した。これによれば、摩擦伝達とは異なり、相互間に滑りがなく、モータ３６から第２プーリ３４ｂへの動力伝達にずれがなく、移動機構３４をタイムラグなく応動させることができる。
【００５０】
図１１及び図１２は第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、移動機構４０及び回転伝達機構４１が第１実施形態の移動機構３４及び回転伝達機構３７と異なる。
移動機構４０においては、第１回転体としての第１プーリ４０ａ及び第２回転体としての第２プーリ４０ｂを夫々Ｖプーリから構成としている。又、線状部材を、閉ループ形であるＶベルト４０ｃから構成している。
又、回転伝達機構４１においては、駆動側回転体としての駆動側プーリ４１ａ及び従動側回転体としての従動側プーリ４１ｂをＶプーリから構成し、伝達用線状部材としてのベルト４１ｃをＶベルトから構成している。
【００５１】
産業用ロボットにおいては、当初予定された加速性や減速性を発揮することが要求される。この点、この第２実施形態によれば、移動機構４０の第１回転体としての第１プーリ４０ａ及び第２回転体としての第２プーリ４０ｂを夫々Ｖプーリから構成とし、線状部材としてのベルトをＶベルト４０ｃから構成しているので、平ベルト方式とは異なり、くさび効果によりすべりがなく、つまり伝達能力が高く、すべりのない加速性、減速性が要求されるロボットに好適する。
【００５２】
又、産業用ロボットにおいては、ワークの種類や、動作軌跡、あるいは使用環境などによっては、各部に種々の方向の振動が発生することが考えられ、プーリに対して軸方向（図１１の矢印Ｆ方向）の振動が作用することもある。この場合、ベルトが平型ベルトであってプーリが平型プーリであると、振動によって、プーリとベルトとが軸方向に徐々にずれ、両者の掛かり代が小さくなるおそれもある。すると、ベルトが少ない面積で回転伝達力を受けることになるため、劣化が早くなる。この点、この第２実施形態によれば、上述した構成としたので、前述した軸方向の振動が作用しても、第１プーリ４０ａ及び第２プーリ４０ｂに対してＶベルト４０ｃが軸方向にずれることがなく、上述した早期劣化を回避でき、産業用ロボット１の長寿命化に寄与できる。この場合、回転伝達機構４１においても同様の効果を奏する。
【００５３】
図１３及び図１４は第３実施形態を示しており、この第３実施形態においては、移動機構４２及び回転伝達機構４３が第１実施形態の移動機構３４及び回転伝達機構３７と異なる。
移動機構４２は、第１回転体及び第２回転体として夫々スプロケット４２ａ、４２ｂを有し、線状部材としてこれらスプロケット４２ａ、４２ｂに噛み合うチェーン４２ｃを有する構成である。又、回転伝達機構４３は、駆動側回転体及び従動側回転体として夫々スプロケット４３ａ、４３ｂを有すると共に、伝達用線状部材としてこれらスプロケット４３ａ、４３ｂに噛み合うチェーン４３ｃを有する構成である。
【００５４】
産業用ロボット１に係る負荷モーメントや重量負荷が大きい場合、モータ３６の出力トルクを大きくする必要があるが、回転伝達機構や移動機構がベルト伝達機構で構成された場合には、プーリとベルトの間で滑りが発生したり、ベルトに伸びが発生したりするおそれがある。この点、この第３実施形態における移動機構４２は上述したように第１回転体及び第２回転体として夫々スプロケット４２ａ、４２ｂを有し、線状部材としてこれらスプロケット４２ａ、４２ｂに噛み合うチェーン４２ｃを有する構成であるので、モータ３６の出力トルクが大きい場合でもスプロケット４２ａ、４２ｂ及びチェーン４２ｃ間で滑りが発生することもなければチェーン４２ｃに伸びが発生することも少ない。
【００５５】
又、回転伝達機構４３においても上述と同様の作用効果を奏する。総じて、産業用ロボット１の負荷が高負荷であっても当初の所定動作を長期にわたって保証できる。
図１５は第４実施形態を示している。この第４実施形態においては、移動機構４４及び回転伝達手段４５が第１実施形態と異なる。回転伝達手段４５は、モータ３６の回転軸に取り付けられた駆動側回転体としての駆動側プーリ４５ａと、第２回転体としての後述の第２プーリ４４ｂの近くに回転可能に設けられた向き変更用回転体としての向き変更用プーリ４５ｂとを備えている。
【００５６】
前記移動機構４４は、線状部材としてのベルト４４ｃ（平型ベルト）を、第１回転体としての第１プーリ４４ａ（平型プーリ）、第２回転体としての第２プーリ４４ｂ（平型プーリ）、前記駆動側プーリ４５ａ（平型プーリ）、前記向き変更用プーリ４５ｂ（平型プーリ）にも架設した構成としている。前記変更用プーリ４５ｂは平型ベルト４４ｃの移動方向を前記モータ３６側から第１プーリ４４ａ方向及びその逆方向へ変更するためのものである。
【００５７】
この第４実施形態においては、移動機構４４及び回転伝達手段４５においてベルト４４ｃを共通化している。つまり、閉ループ１本のベルト４４ｃにより、第２プーリ４４ｂへのモータ３６の回転力伝達と、移動機構４４の駆動とを担っている。この第４実施形態では、第１実施形態に比して、次の効果がある。この第４実施形態におけるベルト４４は、第１実施形態のベルト３４ｃ及び３７ｃよりも長くなり、しかも１本であるので、ロボット稼働によって弛みが発生した場合、その弛みは１か所となり、且つ弛み量はベルト４４の長さに比例する。これに対して第１実施形態ではベルト３４ｃ及び３７ｃの夫々に弛みが発生するがどちらもベルト４４よりは短いため夫々の弛み量は小さい。但し全体としての弛み量合計は第４の実施形態とほぼ同じである。このため、第１実施形態と第４実施形態では、全体的な弛み量が同じでも、第１実施形態では夫々の弛み量が小さいためこれを看過しやすいが、この第４実施形態では、大きな弛み量となるためこれを看過することがない。従って、メンテナンスの時期を早く検知することが可能となる。
【００５８】
又、第１実施形態ではベルトが２本であったため、ベルトの弛みを無くすためのベルトテンション付与機構も２つ必要であったが、この第４実施形態においては、１本のベルト４４で済むので、ベルトテンション付与機構が一つで済む。
【００５９】
なお、この第４実施形態において、第１回転体、第２回転体、駆動側回転体、向き変更用回転体は、夫々スプロケットから構成し、線状部材はチェーンから構成しても良い。
図１６及び図１７は第５実施形態を示しており、この第５実施形態では、次の点が第１実施形態と異なる。この第５実施形態では、モータ３６を、可動ブロック３３及び出力アーム３５の移動領域に干渉しないようにスライダ３２の側面部に設けている。そして、回転伝達手段４６は、例えばモータ３６の回転軸と移動機構３４の第２プーリ３４ｂの回転軸とを直結することにより、もしくは、モータ３６の回転軸に第２プーリ３４ｂを直結することにより、モータ３６により第２プーリ３４ｂを直接的に回転させる構成としている。
【００６０】
この第５実施形態によれば、モータ３６を、可動ブロック３３及び出力アーム３５の移動領域に干渉しないようにスライダ３２の側面部に設けたことで、回転伝達手段４６として、モータ３６により第２プーリ３４ｂを直接的に回転させる構成を採用できた。これにより、モータ３６により移動機構３４を直接駆動することができ、産業用ロボット１として動作精度の向上を図ることができる。
【００６１】
図１８及び図１９は第６実施形態を示し、この第６実施形態では、移動機構４７の構成が第５実施形態と異なる。なお、この図１８ではモータ３６の図示を省略している。この第６実施形態における移動機構４７は、第１回転体としての第１プーリ４７ａ及び第２回転体としての第２プーリ４７ｂを夫々Ｖプーリから構成とし、線状部材としてのベルトをＶベルト４７ｃから構成している。
【００６２】
この第６実施形態によれば、第２実施形態において既述したように、くさび効果により伝達能力が高く、すべりのない加速性及び減速性が要求される産業用ロボットに好適する。又、産業用ロボット１ひいては移動機構４７に対して前述した軸方向（矢印Ｆ方向）の振動が作用しても、第１プーリ４７ａ及び第２プーリ４７ｂに対してＶベルト４７ｃが軸方向にずれることがなく、Ｖベルト４７ｃの早期劣化を回避でき、この結果、産業用ロボット１の長寿命化に寄与できる。
【００６３】
図２０及び図２１は第７実施形態を示し、この第７実施形態では、移動機構８０の構成が第５実施形態と異なる。なお、この図２０ではモータ３６の図示を省略している。この第６実施形態における移動機構８０は、第１回転体及び第２回転体として夫々スプロケット８０ａ、８０ｂを有し、線状部材としてこれらスプロケット８０ａ、８０ｂに噛み合うチェーン８０ｃを有する構成である。
この第７実施形態では、モータ３６の出力トルクが大きい場合でもスプロケット８０ａ、８０ｂ及びチェーン８０ｃ間で滑りが発生することもなければチェーン８０ｃに伸びが発生することも少ない。この結果、産業用ロボット１の負荷が高負荷である場合にモータ３６の出力トルクを大きくしたとしても当初の所定動作を長期にわたって保証できる。
【００６４】
図２２〜図２４は、第８実施形態を示している。この第８実施形態では、スライダ３２の支承構成及び出力アーム３５の支承構成が第１実施形態と異なる。この第８実施形態において、スライダガイド４８は、夫々長手方向に延びる平坦な第１乃至第４の面部４８ａ〜４８ｄを有する。そして、面部４８ａ、４８ｂのなす角度、面部４８ｂ、４８ｃのなす角度、面部４８ｃ、４８ｄのなす角度、面部４８ｄ、４８ａのなす角度、つまり隣り合う面部同士のなす角度はほぼ直角をなす。
【００６５】
又、出力アームガイド４９は、スライダガイド４８と同様、夫々長手方向に延びる平坦な第１乃至第４の面部４９ａ〜４９ｄを有し、且つ隣り合う面部同士のなす角度がほぼ直角をなす。
スライダ支承部に相当するガイドブロック３１ｂは左右に分割された分割ブロック３１ｂ１、３１ｂ２を有して構成されている。
出力アーム支承部に相当する可動ブロック３３は左右に分割された分割ブロック３３ｈ、３３ｉを有して構成されている。
【００６６】
スライダ受け部材５０は、４個一組として２組の第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈから構成されている。そして、一方の組の各第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｄがベース３１のガイドブロック３１ｂの一端部にスライダガイド４８の前記各面部４８ａ〜４８ｄにそれぞれ当接するように設けられ、他方の組の各第１カムフォロワ５０ｅ〜５０ｈがベース３１のガイドブロック３１ｂの他端部にスライダガイド４８の各面部４８ａ〜４８ｄにそれぞれ当接するように設けられている。上記一方の組の各第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｄと他方の組の各第１カムフォロワ５０ｅ〜５０ｈとは所定距離Ｌ１離れている。上述した各カムフォロワ５０ａ〜５０ｈは、いずれも円筒型の回転部５０ｒと取付部５０ｔとを有して構成され、取付部５０ｔがガイドブロック３１ｂに取り付けられている。
【００６７】
そして、各カムフォロワ５０ａ〜５０ｈは対応する面部４８ａ〜４８ｄに対して線接触している。
前記出力アーム受け部材５１を構成する第２カムフォロワ５１ａ〜５１ｈは、４個一組として２組あり、一方の組の各第２カムフォロワ５１ａ〜５１ｄが前記出力アーム支承部である可動ブロック３３の一端部に、前記出力アームガイド４９の前記各面部４９ａ〜４９ｄにそれぞれ当接するように設けられている。又、他方の組の各第２カムフォロワ５１ｅ〜５１ｈが前記可動ブロック３３の他端部に前記出力アームガイド４９の前記各面部４９ｅ〜４９ｈにそれぞれ当接するように設けられている。上記一方の組の各第２カムフォロワ５１ａ〜５１ｄと他方の組の各第２カムフォロワ５１ｅ〜５１ｈとは所定距離Ｌ２離れている。上述した各カムフォロワ５１ａ〜５１ｈは、いずれも円筒型の回転部５１ｒと取付部５１ｔとを有して構成され、取付部５１ｔが可動ブロック３３に取り付けられている。
【００６８】
そして、各カムフォロワ５１ａ〜５１ｈは対応する面部４９ａ〜４９ｄに対して線接触している。
なお、図２２〜図２４においては、モータ３６及び移動機構３４は図示を省略している。図２２において、図示しないモータ３６が移動機構３４を動作させることにより既述したようにスライダ３２が矢印Ｘ１方向へ移動されると共に、このスライダ３２に対して出力アーム３５がさらに速く移動される。当該スライダ３２のスライダガイドの移動に伴って第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈがスライダガイド４８の各面部４８ａ〜４８ｄを線接触状態で回転することでスライダ３２が殆ど抵抗なく移動する。又、スライダ３２に対して出力アーム３５が移動すると第２カムフォロワ５１ａ〜５１ｈが出力アームガイド４９に対して線接触状態で回転しつつ当該出力アーム３５と共に移動する。従って、スライダ３２に対して出力アーム３５も殆ど抵抗なく移動する。
【００６９】
ここで、スライダ受け部材として、直動方向に玉を配列した直動玉軸受を４つ有し、各直動玉軸受を、仮に図２３の各面部４８ａ〜４８ｄに当接させた構成とすると、直動玉軸受の各玉が各面部４８ａ〜４８ｄに点接触するため、ロボットの重量負荷や、出力アーム３５が延びたときの負荷モーメントによる応力が各面部４８ａ〜４８ｄの点接触部分に集中する。このため、ロボットを大きな負荷で長期使用すると、各面部４８ａ〜４８ｄにおける玉の移動軌跡部分にいわゆる連続する打痕状の凹状筋が形成されて、がたつきが発生してスライダ３２の移動軌跡に誤差が生じするおそれがある。出力アーム受け部材として上述の直動玉軸受を用いた場合も同様の不具合が懸念される。
【００７０】
この点、この第８実施形態では、第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈをスライダガイド４８の各面部４８ａ〜４８ｄに接触させたので、当該第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈによりスライダガイドの各面部４８ａ〜４８ｄを線接触状態で支承でき、応力の分散を図ることができる。しかも、一方の組の第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｄと、他方の組の第１カムフォロワ５０ｅ〜５０ｈとを距離Ｌ１離しているので、スライダ３２及び出力アーム３５が延びたときにおける負荷モーメントに対する応力分散も図り得る。この結果、ロボットを大きな負荷で長期使用する場合であっても、スライダ３２の移動軌跡の誤差発生を防止できる。
【００７１】
ところで、例えば図２３の矢印Ｗで示す回転モーメントがスライダ３２に作用した場合に、スライダ３２の矢印Ｗ方向へ変位することが懸念される。しかしこの第８実施形態においては、スライダガイドの面部４８ａ〜４８ｄを隣り合う同士でほぼ直角をなすように形成し、この面部４８ａ〜４８ｄに対して各第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈを線接触させて、第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈを矢印Ｗ方向において夫々異なる向きで線接触させたので、上述の曲げモーメントが発生しても、スライダ３２の回転方向への変位を防止できる。
なお、出力アームガイド４９に対しても上述の第１カムフォロワ５０ａ〜５０ｈと同様の第２カムフォロワ５１ａ〜５１ｈを線接触状態に当接させているので、この第２カムフォロワ５１ａ〜５１ｈ部分においても上述と同様の効果を奏する。
【００７２】
ここで、スライダを駆動する機構として、ベースにモータとこれにより回転されるプーリとを設け、スライダの２か所に１本のベルトの両端部を連結し、このベルトをベース側の前記プーリに巻き付ける構成とし、モータによりプーリを回転させてベルトを所定方向へ引張ることにより、スライダをベース側のプーリで移動させる技術があるが、この技術にはモータを固定部材に設ける発想しかなく且つ単にベースに設けたプーリでスライダを移動させる構成にすぎない。これに対して本発明は、スライダにモータ及び回転伝達手段を搭載して、スライダに搭載された移動機構のプーリ（第２プーリ）を回転させることで、既存の移動機構をスライダの移動機構として利用できる構成に特徴があり、前出の技術と本発明とは全く異なる。
【００７３】
図２５及び図２６は第９実施形態を示している。この第９実施形態では、移動機構６０が第１実施形態の移動機構３４と異なる。移動機構６０は揺動アーム６１を備えている。この揺動アーム６１は、長手方向の中間部に揺動軸部６１ａを有すると共に当該揺動軸部６２から一方向及び他方向へ延びる第１及び第２のガイド部６１ｂ、６１ｃを有する。揺動アーム６１の揺動軸部６１ａは、その中心部が、スライダ３２の水平方向の中間部に突設された支軸３２ｐに回転可能に設けられている。
【００７４】
前記第１及び第２のガイド部６１ｂ、６１ｃは、夫々アーム状をなし、細長な孔部６１ｂ１、６１ｃ１を有する
そして、第１のガイド部６１ｂの孔部６１ｂ１が、ベース３１に突設されたピン３１ｐに摺動可能に挿入されることにより、第１のガイド部６１ｂがベース３１に摺動可能に連結されている。又第２のガイド部６１ｃの孔部６１ｃ１が出力アーム３５に突設されたピン３５ｐに摺動可能に挿入されることにより、第２のガイド部６１ｃが出力アーム３５に連結されている。
【００７５】
モータ３６はスライダ３２の側面部に取り付けられたモータ取付板６３に、前記揺動軸部６１ａと対向する部位に取り付けられている。このモータ３６は、揺動アーム６１の揺動軸部６１ａを直接的に回転させる構成となっている。このモータ３６は回転方向変更可能である。
【００７６】
この移動機構６０は、揺動軸部６１ａがモータ３６により回転されると、ベース３１に対してスライダ３２を移動させると共に出力アーム３５をスライダ３２の移動ストローク以上に移動させる。図２６では、スライダ３２及び出力アーム３５が矢印Ｘ１方向に最大に移動した状態を示しており、この状態から揺動軸部６１ａが矢印Ｔ方向に回転されると、各ガイド部６１ｂ、６１ｃが同方向に回動することで、固定状態のピン３１ｐに対してスライダ３２、出力アーム３５が反矢印Ｘ１方向へ移動し、ホームポジションに至る。
【００７７】
この第９実施形態においては、移動機構６０を、上述の構成としたことにより、次の効果がある。
水平多段式伸縮装置では、ベースに対して、スライダを移動可能に設けると共に、このスライダに出力アームを移動可能に設ける構成としている。そして、スライダの移動に出力アームを連動させ、且つスライダの移動ストローク以上に出力アームを移動させるために移動機構を備えている。さらに上記スライダ又は出力アームを移動させて移動機構を動作させるモータを備えている。
【００７８】
上述の移動機構としては、スライダの移動方向の一端部及び他端部に夫々設けられた第１回転体及び第２回転体と、この両回転体に架設された線状部材とを有し、当該線状部材の一部を前記ベースに連結し前記一部と対極をなす部分を出力アームに連結した構成がある。この場合、長期使用によって線状部材に弛みが発生するおそれがある。又、スライダに対する出力アームの移動ストローク比率は、ベルトにおけるベースとの連結位置と、出力アームに対する連結位置との位置関係で設定されるが、当該位置関係と前記移動ストローク比率と対応関係が設定し難いことがある。
【００７９】
この点、上記第９実施形態においては、移動機構６０を揺動アーム６１を用いた構成としているので、線状部材を用いる構成とは違って、弛みの問題がなく、長期にわたって安定動作が可能となる。又、スライダ３２に対する出力アーム３５の移動ストローク比率（最大ストローク比率）は、ベース３１のピン３１ｐから回動中心である支軸３２ｐまでの距離Ｒ１と、ベース３１のピン３１ｐから出力アーム３５のピン３５ｐまでの距離Ｒ２とで示されるから、スライダ３２に対する出力アーム３５の移動ストローク比率の設定が容易となる。
【００８０】
図２７及び図２８は第１０実施形態を示している。この第１０実施形態においては、移動機構７０が第９実施形態と異なる。この移動機構７０は、揺動アーム７１を有する。この揺動アーム７１は、長手方向の一端部（ベース３１側の端部）に揺動軸部７１ａを有すると共に当該揺動軸部７１ａから一方向へ延びるガイド部７１ｂを有する。揺動アーム７１の揺動軸部７１ａは、その中心部が、ベース３１に突設された支軸３１ｊに回転可能に設けられている。ガイド部７１ｂは、アーム状をなし、細長な孔部７１ｂ１を有する。
【００８１】
そして、ガイド部７１ｂの長孔７１ｂ１には、スライダ３２の中間部に突設されたピン３２ｊと、出力アーム３５に突設されたピン３５ｊとが摺動可能に挿入されている。つまり、ガイド部７１ｂにスライダ３２の中間部及び出力アーム３５を摺動可能に連結している。
モータ３６Ａはベース３１の側面部に取り付けられたモータ取付板７３に、揺動軸部７１ａと対向する部位に取り付けられている。このモータ３６は、揺動アーム７１の揺動軸部７１ａを直接的に回転させる構成となっている。
【００８２】
この移動機構７０は、揺動軸部７１ａがモータ３６により回転されると、ベース３１に対してスライダ３２を移動させると共に出力アーム３５をスライダ３２の移動ストローク以上に移動させる。図２８では、スライダ３２及び出力アーム３５が矢印Ｘ１方向に最大に移動した状態を示しており、この状態から揺動軸部７１ａが矢印Ｕ方向に回転されると、ガイド部７１ｂが同方向に回動することで、スライダ３２、出力アーム３５が反矢印Ｘ１方向へ移動し、ホームポジションに至る。
【００８３】
この第１０実施形態においても、第９実施形態と同様の効果を奏する。又、この第１０実施形態では、モータ３６Ａがベース３１に設けられているので、移動機構７０に対する負荷とはならない利点がある。
【００８４】
なお、前記第９実施形態と第１０実施形態とを比較した場合、第９実施形態におけるモータ３６は、次に説明するように、第１０実施形態におけるモータ３６Ａよりも出力トルクを小さくできるという利点がある。図２９（ａ）では、第９実施形態のモータ３６により揺動アーム６１を回動させる場合を示し、同図（ｂ）では第１０実施形態のモータ３６Ａにより揺動アーム７１を回動させる場合を示している。図２９（ａ）の場合、揺動アーム６１におけるポイント３１ｐ、３５ｐで力ｐｗを働かせようとすると、モータ３６には、
ｍ×ｐｗ+ｍ×ｐｗ＝２×（ｍ×ｐｗ）のトルクが必要となる。
図２９（ｂ）の場合、モータ３６Ａには、ｍ×ｐｗ+２ｍ×ｐｗ＝３×（ｍ×ｐｗ）のトルクが必要となる。この結果、第９実施形態によれば、第１０実施形態に比してモータ３６の出力トルクを小さくできる。
【００８５】
又、上述のいくつかの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
図面中、１は産業用ロボット、１０は搬送装置、２０は昇降装置、３０は水平多段式伸縮装置、３１はベース、３２はスライダ、３３は可動ブロック（出力アーム支承部）、３４は移動機構、３４ａは第１プーリ、３４ｂは第２プーリ、３５は出力アーム、３６はモータ、３７は回転伝達機構、Ｅはエンドエフェクタを示す。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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