(57)【要約】【課題】駆動にともなうモーターの発熱に対する放熱構造を持ちつつ、小型化が図られ、製造が比較的容易な手首部材を有するロボット、およびその製造方法を提供する。【解決手段】基体と、多関節アームとを有し、多関節アームの第３屈伸回転軸９５に連結される手首部材８０と、手首部材８０に回動可能に連結されエンドエフェクターが装着されるハンド８１と、を備え、手首部材８０は、ローター１７８とローターシャフト１８０とステーター１８２とを含むモーターと、そのモーターを位置決めして収容するモーター収容凹部１７０を有するとともに、モーターが位置決め状態で保持されたモーター収容凹部１７０の側壁には、ハウジング１７２の外側に向けて凹んだ放熱用溝部１７７が形成されている。そして、その放熱用溝部とモーターのステーター１８２との間には熱伝導性が比較的高い放熱部材９９が充填されて固化されていることを特徴とするロボット。【選択図】図５
2015085447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、前記基体に設けられた多関節アームと、前記多関節アームに連結される手首部材と、前記手首部材に回動可能に連結されエンドエフェクターが装着されるハンドと、を備え、
前記手首部材は、ローターとローターシャフトとステーターとを含むモーターと、
前記モーターを位置決めして収容するモーター収容凹部を有するとともに、前記手首部材の外形を形成するハウジングと、を備えたロボットの製造方法であって、
前記ステーターの位置決め部を含むモーター組込み凹部と、前記モーター組込み凹部に組み込まれた前記ステーターを固定するねじのねじ穴と、前記モーター組込み凹部の側壁から前記ハウジングの外側に向けて凹んだ放熱用溝部と、を形成するハウジング加工工程と、
前記モーター組込み凹部の前記位置決め部に前記ステーターを位置決めしてから、前記ねじにより前記ステーターを固定するステーター組込み工程と、
常態で流動性を有し熱伝導性が高い放熱部材を前記ステーターと前記放熱用溝部との隙間に注入する放熱部材注入工程と、
前記放熱部材を固化させる放熱部材固化工程と、を含むことを特徴とするロボットの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットの製造方法において、
前記放熱部材として金属ペーストを用いることを特徴とするロボットの製造方法。
【請求項３】
基体と、前記基体に設けられた多関節アームと、
多関節アームの一部を構成する手首部材と、を備えたロボットであって、
前記手首部材は、ローターとローターシャフトとステーターとを含むモーターと、
前記モーターを位置決めして収容するモーター収容凹部を有するとともに、前記手首部材の外形を形成するハウジングと、を備え、
前記ハウジングは、前記ステーターの位置決め部を含むモーター組込み凹部と、前記モーター組込み凹部に組み込まれた前記ステーターを固定するための穴部と、前記モーター組込み凹部の側壁に放熱用溝部と、が形成され、前記放熱用溝部には放熱材が充填されていることを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットにおいて、
前記放熱部材は、金属ペーストを充填して固化させたものであることを特徴とするロボット。
【請求項５】
請求項３または４に記載のロボットにおいて、
前記基体に複数の前記多関節アームを設けたことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット、特に、多関節アームを有するロボット、および、そのロボットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場等の製造現場における工業製品の組み立て工程、あるいは溶接工程等の作業において、自動化や省力化のために産業用のロボットが多用されている。そして近年は、工業製品の小型化や高機能化に対応するための作業工程の複雑化に伴い、多数のリンクやジョイントなどのアーム部材が駆動軸（回転軸）により回動可能に組み合わされた多関節アームを有する多軸制御のロボットの需要が増えてきている。例えば特許文献１には、基体（胴体）の左右両側に６軸の多関節アームが連結されたロボットが開示されている。こうした６軸の多関節アームにおいては、人の腕の動きと同じような動きを実現すべく、例えば、肩部、上腕部、前腕部、手首部で構成されている。このような多関節アームの手首部となるリンクの先端側には、ロボットが行う所定の作業を実行するロボットハンドなどのエンドエフェクターが取り付けられる。
また、近年では、多関節アームの動作を人の腕の動きにさらに近づけるべく、捻り動作を行うための関節が上腕部に追加され、捻り動作を行うアームと屈伸動作を行うアームとが交互に連結された７軸構成の多関節アームも開発されている。
【０００３】
このように、従来、人手で行っている作業を、産業用のロボットによって自動化しようとしたとき、既存のラインに導入可能とするためには人と同様なサイズのロボットであること、即ち小型化が求められる。上記したような６軸構成、あるいは７軸構成の多関節アームを有するロボットにおいて、多関節（多軸）アームの駆動によるエンドエフェクターの移動の自由度を大きくすることと、小型化とを同時に図るうえでは、ロボットの多関節アームにおいて隣り合うリンクどうしを回動可能に接続して駆動させる関節構造が支配的な要素となる。また、多関節アームにおいてエンドエフェクターが取り付けられる最末端側の屈伸回転軸に連結される手首部のリンク、即ち、エンドエフェクターが装着されたハンドが捻れ回転軸回りに回動可能に連結されるリンクとしての手首部材のコンパクト化がポイントになる。
【０００４】
手首部材には、ハンドを捻れ回転軸回りに回動させるローターとローターシャフトとステーターとハウジングとを含むモーターなどの駆動要素が少なくとも組み込まれる。このような手首部材のコンパクト化を図るヒントになり得るロボットの構成として、例えば特許文献２に、アーム部材（ここでは手首部材）の外形を成す部材をハウジングとして用いたロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６７５１５号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の手首部材（アーム部材）では、モーターを位置決めして保持するハウジング自体が手首部材の外形となっているので、モーターの駆動により発生する熱が直接手首部材に伝わり、熱による機械的な不具合を惹き起こす虞があった。
また、手首部材に備わる位置（回転）検出器（エンコーダー）などのモーター以外の駆動要素もハウジング内に配置する構成とした場合に、モーターの熱が位置検出器の誤動作を招き、ロボットの駆動に悪影響を及ぼす虞があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係るロボットの製造方法は、基体と、前記基体に設けられた多関節アームと、前記多関節アームに連結される手首部材と、前記手首部材に回動可能に連結されエンドエフェクターが装着されるハンドと、を備え、前記手首部材は、ローターとローターシャフトとステーターとを含むモーターと、前記モーターを位置決めして収容するモーター収容凹部を有するとともに、前記手首部材の外形を形成するハウジングと、を備えたロボットの製造方法であって、前記ステーターの位置決め部を含むモーター組込み凹部と、前記モーター組込み凹部に組み込まれた前記ステーターを固定するねじのねじ穴と、前記モーター組込み凹部の側壁から前記ハウジングの外側に向けて凹んだ放熱用溝部と、を形成するハウジング加工工程と、前記モーター組込み凹部の前記位置決め部に前記ステーターを位置決めしてから、前記ねじにより前記ステーターを固定するステーター組込み工程と、常態で流動性を有し熱伝導性が高い放熱部材を前記ステーターと前記放熱用溝部との隙間に注入する放熱部材注入工程と、前記放熱部材を固化させる放熱部材固化工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、周知の切削加工などを用いた比較的簡便な工程により、従来のようにハウジング内に位置決め・収容されたモーターを更に手首部材の外形を形成する部材に収容する構成に比して、より小型化された手首部材を製造することができる。
しかも、本適用例において、モーターの駆動により発生する熱を放熱部材により放熱することができるので、手首部材に直接熱が伝わる場合よりも手首部材の発熱が抑制され、ハウジング内に配置された手首部材の駆動要素に対する熱による機械的な不具合を軽減することができる。例えば、手首部材に備わる位置（回転）検出器（エンコーダー）などのモーター以外の駆動要素もハウジング内に配置する構成とした場合に、モーターの熱による位置検出器などの駆動要素の誤動作によって起こり得るロボットの駆動の不具合を抑制することができる。
したがって、多様で細かい作業を高精度にて実行することが可能な小型・軽量のロボットを提供することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載のロボットの製造方法において、前記放熱部材として金属ペーストを用いることが好ましい。
【００１１】
例えば、銀ペーストは熱伝導性が高いことから放熱効果を高くすることができるとともに、従来より広く用いられている材料であることから、ディスペンサーによる塗布などの作業性に優れて製造し易いので放熱材料として好適である。
【００１２】
［適用例３］本適用例に記載のロボットは、基体と、前記基体に設けられた多関節アームと、多関節アームの一部を構成する手首部材と、を備えたロボットであって、前記手首部材は、ローターとローターシャフトとステーターとを含むモーターと、前記モーターを位置決めして収容するモーター収容凹部を有するとともに、前記手首部材の外形を形成するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記ステーターの位置決め部を含むモーター組込み凹部と、前記モーター組込み凹部に組み込まれた前記ステーターを固定するための穴部と、前記モーター組込み凹部の側壁に放熱用溝部と、が形成され、前記放熱用溝部には放熱材が充填されていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、従来のようにハウジング内に位置決め・収容されたモーターを更に手首部材の外形を形成する部材に収容する構成に比して、より小型化された手首部材を製造することができるとともに、モーターの駆動により発生する熱を放熱部材により放熱することができるので、手首部材の発熱が抑制され、ハウジング内に配置された手首部材の駆動要素に対する熱による機械的な不具合を軽減することができる。
したがって、多様で細かい作業を高精度にて実行することが可能な小型・軽量のロボットを提供することができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記放熱部材は、金属ペーストを充填して固化させたものであるが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、銀ペーストは熱伝導性が高いことから放熱効果を高くすることができるとともに、従来より広く用いられている材料であることから作業性に優れているので、多様で細かい作業を高精度にて実行することが可能な小型・軽量のロボットを低コストで提供することが可能である。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記基体に複数の前記多関節アームを設けたことを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、上記適用例に示された、可動領域が大きく確保され、特異点が抑えられ、且つ、モーターの駆動による熱の放熱構造を有した小型・軽量の多関節アームを複数備えているので、多様で細かな作業を高精度にて行うことが可能な小型のロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係るロボットの概略構成を模式的に示す斜視図。
【図２】実施形態１のロボットに係る関節駆動機構の一例としてのアクチュエーターの正面構造を模式的に示す一部断面図。
【図３】実施形態１のロボットの駆動伝達部の構造を模式的に示す斜視図。
【図４】実施形態１のロボットに係る手首部材の関節駆動機構の構造を模式的に示す一部断面図。
【図５】実施形態１のロボットに係る手首部材の関節駆動機構の構造を模式的に示す図４とは異なる断面の一部断面図。
【図６】実施形態１の手首部材のハウジングを略半分に割って内部の形状を模式的に示す斜視断面図。
【図７】実施形態１のロボットの製造方法を示すフローチャート。
【図８】実施形態２に係るロボットを模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るロボットの一実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００２０】
（実施形態１）
まず、本実施形態１に係るロボットの概略構成について説明する。図１は、実施形態１に係るロボットの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、実施形態における「回転」とは、正転及び逆転を意味する。
【００２１】
図１に示すロボット１０は、基本的な駆動軸である回転軸を６つ有する６軸の垂直型多関節ロボットであり、人間の腕の構造を模して高さ方向（Ｚ軸）に複数のアーム部材としてのリンク（腕木）が複数のアーム部材としてのジョイント（関節、継手）によって直列に接続された構成であるため、自由度が高く複雑な作業を行うことが可能である。
【００２２】
ロボット１０は、基体としての基底部７０および本体部７１と、制御部７２と、アーム部材としてのジョイント７３、リンク７４、ジョイント７５、リンク７６、ジョイント７７、リンク７８、ジョイント７９、手首部材（リンク）８０、およびエンドエフェクター（不図示）が装着されるハンド（リンク）８１を有し、隣り合うリンクおよび／またはジョイント同士が関節機構により回動可能に連結された多関節アームと、を有している。
基底部７０は、ロボット１０の台座であり、工場内の作業スペースの床や、作業台などの平面に複数本のボルト（ネジ）によって強固に固定される。なお、固定場所は、水平面（Ｘ軸及びＹ軸を含む面）に限定するものではなく、ロボット１０の重量、及び振動に耐え得る強度があれば、移動可能な台車上や、壁面、天井、あるいは後述するようなロボットユニットに設けられたアーム連結部などであっても良い。
【００２３】
制御部７２には、図示はしないが、ロボット１０を操作するための操作パネルに加えて、動作プログラムを入力するためのＲＳ２３２Ｃや、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）などのインターフェイス端子が設けられている。または、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）端末や、赤外線送受信器などのインターフェイス装置を備えた構成であっても良い。
なお、制御部７２は、ロボット本体とは別体に設けられていても良い。
【００２４】
本体部７１の上には、ジョイント７３、リンク７４が、この順番に配置されている。
まず、ロボット１０のジョイント７３から手首部材８０までの多関節アーム構造（腕から手まで）は、本体部７１をＺ軸方向に貫く第１回転軸９１を中心にして水平方向に旋回する。即ち、ジョイント７３は、本体部７１に対して第１回転軸回りに捻る方向に回動する捻り動作を行う。
また、エンドエフェクターが装着されるハンド８１が、多関節アーム構造における一端（末端）であり、本体部７１（基底部７０側）に取り付けられたジョイント７３がロボットアーム構造における他端（根元）に相当する。なお、以降の説明において、ロボットアーム構造におけるハンド８１に近い側を「末端側」、基底部７０に近い側を「根元側」という表現も用いる。
また、本体部７１には、ロボットアーム構造を回転駆動するためのモーター、および複数のギヤを含む減速機構などが組み込まれている。また、以降説明する各回転軸の近傍にも、該当するリンクやエンドエフェクターを駆動するためのモーター、および減速機構などが組み込まれている。
【００２５】
ジョイント７３の末端側に延在するように配置されたリンク７４の末端側には、ジョイント７５が組み合わされている。ジョイント７５は、第１回転軸９１と略直交する屈伸回転軸であって、リンク７４をＸ軸方向に貫く第１屈伸回転軸９２を中心にして回動するように駆動される。第１屈伸回転軸９２は、リンク７４の末端側に位置している。ここで、「略直交」とは、完全に直交する構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含むものと定義する。
なお、本実施形態１の多関節アームにおいて、第１屈伸回転軸９２と略平行な屈伸回転軸は、本体側から順に第１〜第ｎ屈伸回転軸と、追番にて名称を付す。ここで、「略平行」とは、完全に平行である構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含むものと定義する。
また、回転軸の延在方向は、ロボットが動作すると変化する（例えば、第１回転軸９１を中心に旋回した（捻れた）場合）ため、図１に示す、初期状態に設置された状態を前提として説明する。
【００２６】
リンク７６は、ジョイント７５の末端側に延在するように配置されている。
リンク７６の末端側にはジョイント７７が組み合わされており、さらにこのジョイント７７の末端側にはリンク７８が組み付けられている。リンク７８は、ジョイント７７の末端側に延在するように配置されている。リンク７８が組み付けられたジョイント７７は、リンク７６の末端側をＸ軸方向に貫く第２屈伸回転軸９３を中心にして駆動される。
【００２７】
そして、リンク７８の末端側には、駆動伝達部５０と電装部６０とが設置されたジョイント７９が組み合わされている。ジョイント７９は、リンク７８の末端側をＹ軸方向に貫く捻れ回転軸９４を中心にしてジョイント７９がリンク７８に対して捻れ方向に回動するように駆動される。
また、ジョイント７９の末端側には、手首部材８０が組み合わされており、この手首部材８０は、ジョイント７９の末端側をＸ軸方向に貫く第３屈伸回転軸９５を中心にして駆動される。
手首部材８０の末端側には、この手首部材８０に延在するようにハンド８１が配置されている。ハンド８１は、手首部材８０の末端側を手首部材８０からハンド８１の延在方向に沿うＹ軸方向、即ち、円柱状をなしたハンド８１の略中心を貫く捻れ回転軸９６を中心にしてハンド８１が手首部材８０に対して捻れ方向に回動するように駆動される。
【００２８】
上述したように、多関節アームの末端側には、ロボット１０が行う所定の作業を実行する機構としてのエンドエフェクターが組み合わされる（不図示）。エンドエフェクターは、ロボット１０の用途により種々の形態のものを用いることができる。例えば、製造物の部品などを把持するロボットハンドなどの把持機構や、半田付けや溶接のような加工を行うツールをハンド８１の末端側に取り付けることにより、種々の作業を実施するロボット１０として用いることができる。
【００２９】
次に、上記した構成のロボット１０の多関節アームの関節駆動機構のうち、手首部材８０とハンド８１との関節駆動機構を除いた隣り合うアーム部材（リンク、ジョイント）同士を回動可能に連結する関節駆動機構の一例について説明する。
まず、多関節アームの最末端の屈伸回転軸である第３屈伸回転軸９５とは異なる回転軸（関節）の関節駆動機構について図面を参照して説明する。図２は、関節駆動機構としてのアクチュエーター２の正面構造を模式的に示す一部断面図である。なお、図２では、多関節アームの各関節部において根元側のアーム部材（リンクまたはジョイント）を基点リンク１１０と呼び、その基点リンク１１０に対して回動させる末端側のアーム部材を回動リンク１１２として説明する。
図２において、アクチュエーター２は、モーター２２、減速機２４、減速機出力軸カラー２６、減速機出力軸３０、及び少なくとも一部としてモーター２２のモーターフレーム３２を有する動力伝達軸３４で構成されている。
【００３０】
モーター２２は、ローター３８とローターシャフト４０とステーター４２とモーターフレーム３２とを備えている。モーター２２のローターシャフト４０は、減速機２４の入力軸と減速機２４の内部で接続されている。ローター３８の外周に、ステーター４２とモーターフレーム３２とが設けられている。ローターシャフト４０の回転力は減速機２４に伝達され、減速機２４はこの回転力のトルクを増大させたトルク出力を出力する。
【００３１】
減速機２４のフレーム３６は、モーター２２のモーターフレーム３２（或いは動力伝達軸３４）と接続されている。減速機２４は、モーター２２からの回転を減速し、回転のトルク出力を増大させて出力する。減速機２４は、内部に入力軸の回転を減速する歯車機構（図省略）と、減速機出力軸３０を支持する関節軸受機構（図省略）とを内蔵する。減速機２４の歯車機構は波動歯車を用いてもよいが、他の減速機構を用いてもよい。
【００３２】
減速機出力軸カラー２６は、減速機出力軸３０に接続され、減速機２４若しくは動力伝達軸３４の外周に配置されている。減速機出力軸カラー２６は、線条体２８が減速機２４と接触することを防止する。ここで、線条体２８は、配線及び配管の少なくとも一方である。なお、線条体とは、電力線（電線）、信号線、気体を送る気体用配管、及び液体を送る液体用配管等を総称している。気体用配管には真空用配管も含まれる。
【００３３】
減速機出力軸３０は、トルク出力を減速機２４から回動リンク１１２に伝達する。減速機出力軸３０の外周には、減速機出力軸３０に接続される減速機出力軸外筒１６が配置されている。減速機出力軸３０には、回動リンク１１２、減速機出力軸外筒１６、及び減速機出力軸カラー２６が接続されている。減速機出力軸３０は増大したトルク出力を回動リンク１１２に伝達する。減速機出力軸３０とは、減速機２４が出力したトルク出力を回動リンク１１２に伝達する全ての部材を対象とする。
【００３４】
動力伝達軸３４は、減速機２４のフレーム３６と基点リンク１１０とを接続する部材である。動力伝達軸３４は、少なくとも一部としてモーターフレーム３２を有している。例えば、動力伝達軸３４はモーターフレーム３２と一体構造である。これにより、一体化による放熱特性向上で高負荷駆動ができる。動力伝達軸３４は、モーター２２のモーターフレーム３２を兼ね、この中にモーター２２を構成するローター３８、ローターシャフト４０、及びステーター４２が組み込まれている。動力伝達軸３４は、基点リンク１１０と接続されている。動力伝達軸３４は、トルク出力の反力を減速機２４のフレーム３６から基点リンク１１０に伝達することによって、回動リンク１１２と基点リンク１１０とを互いに回動させる。動力伝達軸３４の外周には、動力伝達軸３４に接続される動力伝達軸外筒１４が配置されている。
この他に、アクチュエーター２には、回転数検出部（位置検出器）４４及びメカニカルブレーキ４６が設けられるが、設ける位置は図示された位置以外でもよい。
【００３５】
回転数検出部４４は基点リンク１１０の内部に配置されてもよい。これにより、基点リンク１１０と回動リンク１１２との間の長さを短くすることができ、関節駆動装置としてのアクチュエーター２を小型化することができる。回転数検出部４４は、ユニット構造を使用してもよいし、モジュール構造を使用してもよい。
【００３６】
減速機出力軸３０は、中心部を中空構造で構成され、モーター２２の回転軸は、減速機出力軸３０の中空構造の中を貫通させてメカニカルブレーキ４６の入力軸に接続され、メカニカルブレーキ４６のフレームは、回動リンク１１２の内部に配置されていてもよい。これにより、基点リンク１１０と回動リンク１１２との間の長さを短くすることができ、関節駆動装置としてのアクチュエーター２を小型化することができる。
【００３７】
次に、ロボット１０の多関節アームにおいて、最末端側の屈伸回転軸を駆動させる関節駆動機構である駆動伝達部５０の詳細について図面を参照しながら説明する。
図３は、ロボット１０のジョイント７９に対して手首部材８０を屈伸させる駆動伝達部５０の構造を模式的に示す斜視図であって、当該駆動伝達部５０以外の部材を一部省略するとともに、ジョイント７９内部の駆動伝達部５０の構造を説明する便宜上、一部を透視して示す図である。
【００３８】
上記した複数のリンクやジョイントなどのアーム部材が、捻れ回転軸および屈伸回転軸により連結された複数の関節駆動機構を有するロボット１０の多関節アームにおいて、最末端側の屈伸回転軸である第３屈伸回転軸９５を回転軸とした関節駆動機構としての駆動伝達部５０は、ジョイント７９に設置されている（図１を参照）。更に詳細には、駆動伝達部５０は、ジョイント７９の第３屈伸回転軸９５と略直交する方向の側面のうちの一方の側面に配置されている。なお、本実施形態において「略直交」とは、完全に直交する構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含む意味である。
【００３９】
その第３屈伸回転軸９５を含む駆動伝達部５０の詳細を示す図３において、ジョイント７９には、第３屈伸回転軸９５を回転軸として回動する従動輪としての従動プーリー８６と、第３屈伸回転軸９５の駆動回転源としてのモーター８０Ｍと、そのモーター８０Ｍにより第３屈伸回転軸９５と同じ回転軸回りに回動する駆動軸９７と、駆動軸９７を介してモーター８０Ｍにより回動する駆動輪としての駆動プーリー８５とを有している。また、モーター８０Ｍ近傍には、回転数検出部（位置検出器）６５が設けられるが、設ける位置は図示された位置以外でもよい。回転数検出部８０Ｄは、ユニット構造を使用してもよいし、モジュール構造を使用してもよい。
そして、駆動プーリー８５と従動プーリー８６とは無縁の動力伝達索条としてのタイミングベルト８７を介して連結されている。また、駆動プーリー８５と従動プーリー８６との間には、タイミングベルト８７のテンションを調整するためにタイミングベルト８７の動きに従って回動可能に接触させたプーリーを有するアイドラー８８が配置されている。
以上、説明した構成のロボット１０は産業用ロボットには限定されず、医療用ロボットや家庭用ロボットであっても良い。
【００４０】
上記したジョイント７９に設置された駆動伝達部５０によれば、第３屈伸回転軸９５にも駆動用回転源としてのモーターを直接接続する構造よりも、第３屈伸回転軸９５を設置するアーム部材としてのジョイント７９の小型化が図れる。具体的には、第３屈伸回転軸９５の軸方向にモーターが配置されることによる多関節アームの延伸方向と直交するアーム幅方向へのジョイント７９の幅の増大が抑えられる。
【００４１】
次に、本実施形態１のロボットの要部である手首部材の構造の詳細について説明する。図４は、実施形態１のロボット１０に係る手首部材８０の関節駆動機構の構造を模式的に示す一部断面図である。また、図５は、手首部材の関節駆動機構の構造を図４とは異なる断面にて説明する一部断面図である。
【００４２】
図４において、手首部材８０はベアリング部８９Ｐを有している。このベアリング部８９Ｐには、ジョイント７９の駆動伝達部５０の従動プーリー８６に一端が取り付けられたシャフト８３の他端が取り付けられている。これにより、手首部材８０は、ジョイント７９の駆動伝達部５０側のベアリング部８９Ｐでシャフト８３およびベアリング８９を介して片持ち支持されている。この構成により、ロボット１０の手首部（手首部材８０）の屈伸回転軸方向（図中第３屈伸回転軸８５方向）の幅をコンパクトにすることができるので、ロボット１０の小型化に有利になる。本実施形態では、ジョイント７９の駆動伝達部５０の手首部材８０を挟んだ反対側のスペースに、ハンド８１およびそれに装着されるエンドエフェクターなどの駆動系に電気配線を介して駆動電力および電気信号を送るための中継基板（不図示）などを設けた電装部６０を配置している。
【００４３】
手首部材８０は、少なくともローター１７８とローターシャフト１８０とステーター１８２とを備えたモーター、減速機１６４、減速機出力軸１６０が、モーターのモーターフレームであるハウジング１７２内に設けられたモーター収容凹部１７０に位置決め状態で収容されて構成される。
【００４４】
ハウジング１７２に設けられたモーター収容凹部１７０には、ハンド８１側をモーター収容凹部１７０の凹底部１７０Ａとして、ハンド８１側から本体部７１側（根元側）に順に広くなる第１段差部１７０Ｂ、第２段差部１７０Ｃ、および第３段差部１７０Ｄが形成されている。
【００４５】
モーターのローターシャフト１８０は、減速機１６４の入力軸と減速機１６４の内部で接続されているとともに、ハウジングに配置されたベアリング５３に接続されている。そのローターシャフト１８０の外周に、ローター１７８が設けられている。また、ローター１７８の外周に、ステーター１８２が設けられている。これらローターシャフト１８０、ローター１７８、およびステーター１８２を備えたモーターは、ハウジング１７２のモーター収容凹部１７０の凹底部１７０Ａと第１段差部１７０Ｂとを位置決め部として位置決めされ、ねじ穴１７５にねじ込まれたねじ９８のねじ頭、および、ローターシャフト１８０に設けられた連結ピンとにより回動可能に保持されている。
ローターシャフト１８０の回転力は減速機１６４に伝達され、減速機１６４はこの回転力のトルクを増大させたトルク出力を出力する。
【００４６】
減速機１６４のフレーム１６６は、モーターのモーターフレームであるハウジング１７２と接続されている。減速機１６４は、モーターからの回転を減速し、回転のトルク出力を増大させて出力する。減速機１６４は、内部に入力軸の回転を減速する歯車機構（図省略）と、減速機出力軸１６０を支持する関節軸受機構（図省略）とを内蔵する。減速機出力軸１６０は、ハンド８１内に配置されたベアリング５７に接続されている。
【００４７】
この他に、手首部材８０には、ローターシャフト１８０にベアリング５４および連結ナット５５を介して接続されたメカニカルブレーキ１８６、および、回転数検出部（位置検出器）１８４が設けられるが、これらを設ける位置は図示された位置以外でもよい。本実施形態では、メカニカルブレーキ１８６がハウジング１７２のモーター収容凹部１７０内に第２段差部１７０Ｃを位置決め部として収容されており、回転数検出部１８４が、ハウジング１７２のモーター収容凹部１７０の第３段差部１７０Ｄを位置決め部として設けられたモーター収容凹部１７０の蓋部１８９内の空間でローターシャフト１８０に接続されている。なお、回転数検出部１８４はユニット構造を使用してもよいし、モジュール構造を使用してもよい。
【００４８】
図５は、手首部材８０の節駆動機構の構造を図４とは異なる断面にてみたものであり、具体的には、モーターをねじ９８により保持するためのねじ穴１７５が形成された部分とは異なる断面を説明するものである。
図５において、ローターシャフト１８０、ローター１７８、およびステーター１８２を備えたモーターが位置決め状態で保持されたモーター収容凹部１７０の側壁には、ハウジング１７２の外側に向けて凹んだ放熱用溝部１７７が形成されている。そして、その放熱用溝部とモーターのステーター１８２との間には熱伝導性が比較的高い放熱部材９９が充填されて固化されている。
【００４９】
放熱用溝部１７７とステーター１８２との間に充填する放熱部材９９としては、金属ペーストが好ましく、特に、銀ペーストが好適である。銀ペーストは熱伝導性が高いことから放熱効果を高くすることができるとともに、従来より広く用いられている金属ペースト材料であることから作業性に優れているので製造効率をよくすることができる。
【００５０】
本実施形態の手首部材８０を備えたロボット１０によれば、従来のように、ハウジング内に位置決め・収容されたモーターを更に手首部材の外形を形成する部材に収容する構成に比して、より小型化された手首部材８０を提供することができる。
しかも、ハウジング１７２のモーター収容凹部１７０のモーター（ステーター１８２）周辺の側壁には放熱用溝部１７７が設けられ、その放熱用溝部１７７とモーターとの隙間に銀ペーストなどの放熱部材９９が充填されて固化されているので、モーターの駆動により発生する熱を放熱部材９９により放熱することができる。
したがって、手首部材８０の発熱が抑制され、ハウジング１７２内に配置された手首部材８０の駆動要素に対する熱による機械的な不具合を軽減することができるので、多様で細かい作業を高精度にて実行することが可能な小型・軽量のロボット１０を提供することができる。
【００５１】
次に、実施形態１のロボットの製造方法、特に、手首部材８０の製造方法について説明する。図６は、実施形態１の手首部材８０のハウジングを１７２を略半分に割って内部の形状を模式的に示す斜視断面図である。また、図７は、実施形態１のロボット（手首部材８０）の製造方法を示すフローチャートである。
【００５２】
図６に示す本実施形態の手首部材８０の製造方法では、まず、ステップＳ１において、ハウジング１７２形成材料を切削加工等を施すことにより、ハウジング１７２の外形とともに、モーター収容凹部１７０、ねじ穴１７５、および放熱用溝部１７７を形成する。このように、ハウジング１７２の形成、特に、モーター収容凹部１７０やねじ穴１７５、および放熱用溝部１７７を同一の工作機械にて同一工程で行えるので効率がよい。
ここで、複数の放熱用溝部１７７を形成するとき、放熱用溝部１７７の形状をすべて同じに揃える必要はない。例えば図６に示すように、モーター収容凹部１７０の凹底部１７０Ａ側に向かって深い放熱用溝部１７７や浅い放熱用溝部１７７´を形成してもよい。また、放熱用溝部１７７，１７７´のステーター１８２側（図４、図５を参照）からハウジング１７２の外側に向けての深さも変化させてよい。いずれにしても、手首部材８０に接続されるハンド８１に装着されたエンドエフェクターに所定の作業を実行させるべく移動させたときに、手首部材に加わるモーメントの力に対して耐えうる剛性を損なわない範囲で放熱用溝部１７７，１７７´やその他の切欠き等の形状や大きさを決定する。例えば、複数の放熱用溝部１７７，１７７´の大きさ（容積）の合計が、モーター収容凹部１７０の容積の５０％〜７０％を目安に形成することにより、放熱性や剛性、あるいは、後述するモーターの圧入の作業性などを確保することが可能となる。
【００５３】
次に、ステップＳ２において、ハウジング１７２に形成したモーター収容凹部１７０に、ローターシャフト１８０、ローター１７８、およびステーター１８２からなるモーターを圧入する。モーター（ステーター１８２）は、モーター収容凹部１７０の凹底部１７０Ａ、第１段差部１７０Ｂの側面の位置決め部１７３で位置決めされ、ねじ締めされたねじ９８のねじ頭によってハウジング１７２のモーター収容凹部１７０に固定される。
【００５４】
次に、ステップＳ３において、モーター（ステーター１８２）と放熱用溝部１７７，１７７´との間に、銀ペーストなどの放熱部材９９を注入する。放熱部材９９の注入は、例えばディスペンサーを用いた従来の方法により行うことができる。このとき、ディスペンサーのニードルを放熱用溝部１７７，１７７´の底部（モーター収容凹部１７０の凹底部１７０Ａ側の近傍まで差し込んでから放熱部材９９を注入することにより、気泡の巻き込みなどを抑えることができる。
【００５５】
次に、ステップＳ４において、銀ペーストなどの放熱部材９９を固化させる。放熱部材９９の固化は、用いる放熱部材９９の硬化タイプにより種々の方法がとられる。例えば、熱硬化タイプの放熱部材９９であれば、オーブン等に投入して所定の加熱を行う。また、光硬化タイプの放熱部材９９であれば、紫外線などの所定の波長の光を照射して放熱部材９９を固化させる。
【００５６】
次に、ステップＳ５に示すように、減速機やメカニカルブレーキなどのモーター以外の関節駆動部材をハウジング１７２に組み込み、一連の手首部材８０の製造方法を終了する。
【００５７】
以上、述べた本実施形態のロボット１０に係る手首部材８０の製造方法によれば、周知の切削加工などを用いた比較的簡便な工程により、従来のようにハウジング内に位置決め・収容されたモーターを更に手首部材の外形を形成する部材に収容する構成に比して、より小型化された手首部材８０を製造し提供することができる。
しかも、本適用例において、モーターの駆動により発生する熱を、モーターの周辺に形成した放熱用溝部１７７，１７７´およびそこに充填した放熱部材９９により放熱することができるので、手首部材８０に直接熱が伝わる場合よりも手首部材８０の発熱が抑制され、ハウジング１７２内に配置された手首部材８０の駆動要素に対する熱による機械的な不具合を軽減することができる。
【００５８】
（実施形態２）
次に、ロボットの実施形態２について、図面を参照して説明する。
図８は、実施形態２に係るロボットを模式的に示す説明図である。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
図８において、本実施形態２のロボット２００は、胴体部２１３に、実施形態１のロボット１０と同じ構成の２つの第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂが設置されてなる双腕ロボットである。
【００５９】
ロボット２００は、このロボット２００を支持する架台２１１と、架台２１１に固設された円柱状の胴体部２１３と、胴体部２１３の架台２１１側とは反対側の上部に胴体部２１３から略直角に突設された第１アーム連結部２１５Ａおよび第２アーム連結部２１５Ｂとを有している。
【００６０】
第１アーム連結部２１５Ａの胴体部２１３側とは反対側の第１ロボットアーム１０Ａ設置面側は、第１アーム連結部２１５Ａの突設方向に貫く第０回転軸Ｊ０ＡＬ回りに回動可能な第１アーム固定部Ｊ０Ａを有している。そして、第１アーム固定部Ｊ０Ａには、上記実施形態のロボット１０と同一構成の第１ロボットアーム１０Ａの本体部７１が固定されている。
同様に、第２アーム連結部２１５Ｂの胴体部２１３側とは反対側の第２ロボットアーム１０Ｂ設置面側は、第２アーム連結部２１５Ｂの突設方向に貫く第０回転軸Ｊ０ＢＬ回りに回動可能な第２アーム固定部Ｊ０Ｂを有している。そして、第２アーム固定部Ｊ０Ｂには、上記実施形態１のロボット１０と同一構成の第２ロボットアーム１０Ｂの本体部７１が固定されている。
【００６１】
６軸制御の第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂともに、第１アーム固定部Ｊ０Ａおよび第２アーム固定部Ｊ０Ｂが第０回転軸Ｊ０ＡＬおよび第０回転軸Ｊ０ＢＬをそれぞれ有していることにより、実質的に７軸制御のロボット２００として、第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂのそれぞれを多彩な軌道にて自由度の高い移動を実現することができる。
【００６２】
本実施形態２に係るロボット２００によれば、上記実施形態１で説明したロボット１０と同一構成の第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂを備えているので、多様で細かい作業を高精度にて行うことが可能な、小型の双腕ロボット２００を提供することができる。
【００６３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、放熱部材９９として銀ペーストなどの金属ペーストが好適である旨を説明したが、金属ペースト以外でも、放熱部材９９として種々の部材を用いることができる。
例えば、金属ペーストのような流動体では、シリコンオイルベースでカーボンやアルミなどを分散させた熱伝導性フリースなどを用いることができる。
また、固体であれば、グラファイトシートや、熱硬化型のシリコーンゴム、あるいは、例えばインジウムなどの比較的柔軟な金属を用いることもできる。
【００６５】
また、放熱用溝部１７７，１７７´の形状は、上記実施形態１で図示した形状に限らず、例えば、細かい凹凸が形成された放熱用溝部１７７，１７７´とすることにより、放熱用溝部１７７，１７７´の表面積が大きくなり、放熱特性が向上されるとともに、放熱部材９９の密着性を向上させることができる。
【００６６】
また、上記実施形態２のロボット２００は、第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂの二つのロボットアームを有する双腕ロボットである構成を説明した。これに限らず、３つ以上のロボットアームを備える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０，２００…ロボット、２…アクチュエーター、１０Ａ…第１ロボットアーム、１０Ｂ…第２ロボットアーム、４４，６５…回転数検出部、４６…メカニカルブレーキ、５０…駆動伝達部、５３，５４，５７，８９…ベアリング、５５…連結ナット、６０…電装部、７０…基底部、７１…基体としての基体部、７２…制御部、７３，７５，７７，７９…アーム部材としてのジョイント、７４，７６，７８…アーム部材としてのリンク、８０…手首部材、８０Ｍ…モーター、８１…ハンド、８３…シャフト、８５…駆動プーリー、８６…従動プーリー、８７…タイミングベルト、８８…アイドラー、８９Ｐ…ベアリング部、９１…第１回転軸、９２…第１屈伸回転軸、９３…第２屈伸回転軸、９４，９６…捻れ回転軸、９５…第３屈伸回転軸、９７…駆動軸、９８…ねじ、９９…放熱部材、１１０…基点リンク、１１２…回動リンク、１１８…穴、１１９…切欠き、１６０…減速機出力軸、１６４…減速機、１７０…モーター収容凹部、１７０Ａ…凹底部、１７０Ｂ…第１段差部、１７０Ｃ…第２段差部、１７０Ｄ…第３段差部、１７２…ハウジング、１７５…ねじ穴、１７７，１７７´…放熱用溝部、１７８…ローター、１８０…ローターシャフト、１８２…ステーター、１８４…回転数検出部、１８６…メカニカルブレーキ、１８９…蓋部、２１１…架台、２１３…胴体部、２１５Ａ…第１アーム連結部、２１５Ｂ…第２アーム連結部。
【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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【図６】
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【図７】
2015085447.tif 000009
【図８】
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