(57)【要約】【課題】末端の軸部材が直接駆動する方式を使用し、高い効率および安定性を有し、部材の消耗が少なくかつメンテナンスコストを低減可能な水平多関節機械アームを提供する。【解決手段】一つの基座２０、一つの第一吊りアーム３０、一つの第二吊りアーム４０、一つの棒状リニアモータ、三つの回転モータ、および一つの筒部を備える。第一吊りアーム３０は、一端が基座２０に設けられている。第二吊りアーム４０は、一端が第一吊りアーム３０に設けられている。棒状リニアモータは、四角柱状の固定部材、および円柱状の軸部材５４を有する。回転モータは、中央に貫通穴を有する。筒部は、貫通穴内に固定されており、回転モータに駆動され回転する。【選択図】図１
2015123566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基座と、
前記基座に設けられており、第一仮想軸線を中心として、前記基座に対して相対回転可能である第一吊りアームと、
前記第一吊りアームに設けられており、前記第一仮想軸線と平行する第二仮想軸線を中心として、前記第一吊りアームに対して相対回転可能である第二吊りアームと、
前記第二吊りアームに設けられている固定部材、および、前記第一仮想軸線と平行する第三軸線に沿って前記固定部材に対して相対移動可能である軸部材を有する棒状リニアモータと、
前記第二吊りアームに設けられており、前記軸部材が前記第三軸線を中心として回転するよう、前記軸部材を駆動する回転モータと、を備えることを特徴とする水平多関節機械アーム。
【請求項２】
前記回転モータは貫通穴を有し、
前記貫通穴の内部には、前記回転モータにより駆動され回転する筒部が固設されており、
前記筒部は、前記軸部材と嵌合することで軸部材を回転させることを特徴とする請求項１に記載の水平多関節機械アーム。
【請求項３】
前記軸部材は、前記第三仮想軸線と平行する溝部を有し、前記溝部により前記筒部と嵌合していることを特徴とする請求項２に記載の水平多関節機械アーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械アームに関し、特に、複数の水平多関節機械アーム（ＳＣＡＲＡ  Ｒｏｂｏｔ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている従来の水平多関節機械アームは、一つの基座、この基座に設けられている一つの第一吊りアーム、この第一吊りアームに設けられている第二吊りアーム、および、第二吊りアームを垂直に貫通する軸部材を備える。第一吊りアームは、基座の内部に設けられている第一モータにより駆動され回転する。第二吊りアームは、内部に設けられている第二モータにより駆動され回転する。軸部材は、複雑な駆動方式により、回転および軸方向の移動のうち少なくとも一方を行う。
【０００３】
詳しく説明すると、軸部材は、スプライン溝を有するボールねじである。第二吊りアーム内部には、軸部材駆動装置がさらに設けられている。軸部材駆動装置は、二つのモータ、二つのベルト、軸部材に設けられている一つのスプラインボルト、およびベアリングボルトを有する。スプラインボルトおよびベアリングボルトは、それぞれ、二つのベルトを介して、二つのモータにより駆動され回転する。スプラインボルトが回転することで軸部材が回転し、ベアリングボルトが回転することで軸部材が軸方向に移動する。
【０００４】
しかしながら、上述の軸部材駆動装置は、間接に駆動を行うため、効率が低い。また、ベルトが長時間所定の張力を維持することができない。よって、ベルトの伝動効果は、張力の変化により不安定になる。また、ベルトは、軸部材に側方向の力を与え、軸部材を偏移させる。よって、軸部材の位置制御時の制御精度が低下する。また、軸部材がスプラインボルトの回転により回転するとき、軸部材の回転状況に基づいてベアリングボルトを制御しないと、軸部材は、変位せず回転する作動、または、必要に応じて変位する作動を実現することができない。よって、軸部材駆動装置の制御方法が複雑である。また、この軸部材駆動装置の構造が比較的に複雑であるため、部品交換が困難である。たとえば、ベルトを交換しようとするときに、多くの部材を先に取り外す必要がある、よって、メンテナンスのコストが高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許公開２０１２４２７３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、末端の軸部材が直接駆動する方式を使用し、高い効率および安定性を有し、部材の消耗が少なくかつメンテナンスコストを低減可能な水平多関節機械アームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を実現するために、本発明の水平多関節機械アームは、一つの基座、一つの第一吊りアーム、一つの第二吊りアーム、一つの棒状リニアモータ、および一つの回転モータを備える。第一吊りアームは、基座に設けられており、第一仮想軸線を中心として、基座に対して相対回転可能である。第二吊りアームは、第一吊りアームに設けられており、第一仮想軸線と平行する第二仮想軸線を中心として、第一吊りアームに対して相対回転可能である。棒状リニアモータは、第二吊りアームに設けられている固定部材、および、第一仮想軸線と平行する第三軸線に沿って固定部材に対して相対移動可能である軸部材を有する。回転モータは、第二吊りアームに設けられており、軸部材が第三軸線を中心として回転するよう、軸部材を駆動する。
【０００８】
これにより、軸部材は、ベルトなどの伝動部材を経由せず、直接に駆動される。よって、効率および安定性を高めることができる。また、軸部材がベルトによる側方向の力により偏移することを防止することができる。また、軸部材は、変位制御と回転制御とが互いに影響しない。よって、制御が比較的に容易かつ正確である。さらに、部材が消耗されにくいのでメンテナンスコストを低減することができる。
【０００９】
本発明の水平多関節機械アームの詳細構造、特徴、組み立て方法、および使用方法は、後述の実施形態の中で詳細に説明される。また、本発明の実施形態での詳細の説明が発明を説明するためのものであり本発明を限定するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による水平多関節機械アームを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による水平多関節機械アームの一部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による水平多関節機械アームを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図に示すように、本発明の一実施形態による水平多関節機械アーム１０は、一つの基座２０、一つの第一吊りアーム３０、一つの第二吊りアーム４０、一つの棒状リニアモータ（ｓｈａｆｔ  ｍｏｔｏｒ）５０、三つの回転モータ（ｒｏｔａｒｙ  ｍｏｔｏｒ）６０、７０、８０、および一つの筒部９０を備える。
【００１２】
第一吊りアーム３０は、一端が基座２０に設けられている。回転モータ６０は、基座２０の内部に設けられており、上方向に突出する回転軸を有する（図示せず）。回転軸は、第一吊りアーム３０と接続している。第一吊りアーム３０は、回転軸に駆動され、第一仮想軸線Ｌ１を中心として、基座に対して相対回転する。
【００１３】
第二吊りアーム４０は、一端が第一吊りアーム３０に設けられている。回転モータ７０は、第二吊りアーム４０の内部に設けられており、下方向に突出する回転軸を有する（図示せず）。回転軸は、第一吊りアーム３０と接続している。第二吊りアーム４０は、回転軸に駆動され、第二仮想軸線Ｌ２を中心として、第一吊りアーム３０に対して相対回転する。第二仮想軸線Ｌ２と第一仮想軸線Ｌ１とは平行する。
【００１４】
棒状リニアモータ５０は、四角柱状の固定部材５２、および円柱状の軸部材５４を有する。固定部材５２は、隔板４２により第二吊りアーム４０内に設けられている。軸部材５４は、固定部材５２に貫設されており、第二吊りアーム４０の頂板４４および底板４６から突出している。棒状リニアモータ５０が稼動するとき、軸部材５４は、第三仮想軸線Ｌ３に沿って、固定部材５２に対して相対移動する。第三仮想軸線Ｌ３は、第一仮想軸線Ｌ１および第二仮想軸線Ｌ２と平行する。
【００１５】
回転モータ８０は、上述の回転モータ６０、７０と異なる構成を有する。回転モータ８０は、中央に貫通穴８２を有する。筒部９０は、貫通穴８２内に固定されており、回転モータ８０に駆動され回転する。筒部９０および回転モータ８０は、第二吊りアーム４０の内部の頂板４４と底板４６との間に設けられている。軸部材５４は、筒部９０を貫通する。筒部９０の内壁と軸部材５４の外壁とは、互いに嵌合している。よって、筒部９０は、軸部材５４と連動し、第三仮想軸線Ｌ３を中心として回転する。
【００１６】
軸部材５４は、外壁に第三仮想軸線Ｌ３と平行する複数の溝部５４２が形成されている。軸部材５４は、溝部５４２により筒部９０と嵌合する。たとえば、筒部９０の内壁に溝部５４２に対応する複数のねじ溝（図示せず）を形成し、ねじ溝と溝部５４２との間に複数のローラ（図示せず）を設ける。または、筒部９０の内壁に、溝部５４２に嵌合可能な凸部を形成する（図示せず）。回転モータ８０の形態およびそれが軸部材５４を駆動する形式は、上述の実施形態に限られていない。回転モータ８０が軸部材５４を駆動し、第三仮想軸線Ｌ３を中心として軸部材５４を回転させることができればよい。
【００１７】
本実施形態では、棒状リニアモータ５０の軸部材５４を水平多関節機械アーム１０の末端軸部材とし、軸部材５４が回転モータ８０に直接に駆動される。よって、ベルトまたは他の伝動部材を使用する間接に駆動する方法に比べ、本実施形態の直接に駆動する方法は、効率が高く、ベルトの張力変化が伝動効果へ影響を与えることを防止することができる。よって、本実施形態の軸部材５４の駆動効果が安定であり、軸部材５４がベルトの側方向の力により偏移することを抑制することができる。また、軸部材５４は、変位制御と回転制御とが互いに影響しない。よって、制御が比較的に容易かつ正確である。さらに、部材が消耗されにくいのでメンテナンスコストを低減することができる。
【００１８】
本発明の実施形態に記載されている構成部材は、発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。他の部材への等価置換または変化は、いずれも本発明の特許請求の範囲に属する。
【符号の説明】
【００１９】
１０  水平多関節機械アーム、
２０  基座、
３０  第一吊りアーム、
４０  第二吊りアーム、
４２  隔板、
４４  頂板、
４６  底板、
５０  棒状リニアモータ、
５２  固定部材、
５４  軸部材、
５４２  溝部、
６０、７０、８０  回転モータ、
８２  貫通穴、
９０  筒部、
Ｌ１  第一仮想軸線、
Ｌ２  第二仮想軸線、
Ｌ３  第三仮想軸線。
【図１】
2015123566.tif 000003
【図２】
2015123566.tif 000004
【図３】
2015123566.tif 000005