(57)【要約】  ロボットアーム３のベース側アーム構成部材１１をベース２に連結して産業用ロボット１を構成する。ベース側アーム構成部材１１の先端側に中間アーム構成部材１２を連結する。中間アーム構成部材１２と先端側アーム構成部材１３との間に、先端側アーム構成部材１３よりも短く形成された追加用アーム構成部材１００を配置する。追加用アーム構成部材１００のベース側を中間アーム構成部材１２に着脱可能に連結し、先端側を先端側アーム構成部材１３に着脱可能に連結する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、
上記ロボットアームの基端側に位置する第１アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットであって、
上記各第１アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、
上記連結部は、該連結部に連結される第１アーム構成部材と置き換えられる置換型の第２アーム構成部材が連結されるように構成されていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
複数の第１アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、
上記ロボットアームの基端側に位置する第１アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットであって、
上記各第１アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、
上記連結部は、上記ロボットアームに追加されて上記第１アーム構成部材と共に該ロボットアームを構成する追加型の第２アーム構成部材が連結されるように構成されていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
第２アーム構成部材のアーム軸方向の長さは、第１アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異なっていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項４】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
第２アーム構成部材は、アーム軸方向の中間部においてベース側部と先端側部とに分割されるとともに、該先端側部を上記ベース側部に対しアーム軸周りに回動させる回動手段を有していることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項５】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
第２アーム構成部材は、可動部材と、該可動部材をアーム軸方向に移動させる移動装置とを備えていることを特徴とする産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節型の産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、各種組み立て作業現場や荷役作業現場等では、搬送元に置いてあるワークを産業用ロボットにより搬送先まで搬送することが行われている。このワークを搬送する際に用いられる産業用ロボットとして、例えば、特許文献１に開示されているように、複数のアーム構成部材を連結してなるロボットアームを備えた多関節型の産業用ロボットが知られている。この産業用ロボットの複数のアーム構成部材のうち、ベース側に位置するベース側アーム構成部材は、略水平に延びる連結軸により揺動可能にベースに連結され、先端側に位置する先端側アーム構成部材は、略水平に延びる連結軸により上記ベース側アーム構成部材の先端部に揺動可能に連結されている。先端側アーム構成部材の先端部には手首部が設けられ、この手首部にワークが把持されるようになっている。上記先端側アーム構成部材及びベース側アーム構成部材を駆動装置によってそれぞれ連結軸周りに揺動させて手首部を移動することで、ワークを搬送することができる。【０００３】
また、一般に、特許文献１のような産業用ロボットは、ロボットアームの長さや可搬重量別に多機種用意されている。この産業用ロボットを作業現場に導入する際には、ワークの搬送経路や搬送距離及びワークの大きさや重量等を考慮して最適な機種を選定することが行われている。
【特許文献１】特公平７−１１５３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１のような産業用ロボットで搬送するワークや該ワークの搬送経路は作業現場によって異なっているので、ロボットアームの動き及び形状に細かい要求が数多く出される。これらの要求には、用意されている既存の機種で対応できないことがあり、この場合には、当該作業現場の要求に合致する専用機種の開発が必要になる。また、上記のような産業用ロボットが導入された作業現場によっては、導入後にワークが変更されたり、搬送経路が変更されることがある。これらの変更によって既に導入されている産業用ロボットでワークの搬送が困難になると、機種を新たに選定して導入しなければならなくなる。上記専用機種の開発や新たな機種の導入に際しては多額の設備費が必要になり、その結果、製造コストが高騰してしまう。【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロボットアームの動き及び形状に対する細かい要求に容易に対応できるようにして作業現場での汎用性を高めることにより、専用機種の開発や新たな機種を導入することなく様々なワークの搬送を可能にして設備費を低減し、製造コストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明では、ロボットアームを構成する第１アーム構成部材を第２アーム構成部材に置き換えることができるようにした。【０００７】
具体的には、複数の第１アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、上記ロボットアームの基端側に位置する第１アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットを対象とし、上記各第１アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、上記連結部は、該連結部に連結される第１アーム構成部材と置き換えられる置換型の第２アーム構成部材が連結されるように構成されているものとする。【０００８】
この構成によれば、第１アーム構成部材を該第１アーム構成部材とは異なる動きをする第２アーム構成部材に置き換えることが可能になるので、ロボットアームの動きを変えることが可能になる。また、第１アーム構成部材を該第１アーム構成部材とは異なる形状の第２アーム構成部材に置き換えることが可能になるので、ロボットアームの形状を変えることが可能になる。【０００９】
また、上記目的を達成するために、第２の発明では、第１アーム構成部材で構成されたロボットアームに第２アーム構成部材を追加できるようにした。【００１０】
具体的には、複数の第１アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、上記ロボットアームの基端側に位置する第１アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットを対象とし、上記各第１アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、上記連結部は、上記ロボットアームに追加されて上記第１アーム構成部材と共に該ロボットアームを構成する追加型の第２アーム構成部材が連結されるように構成されているものとする。【００１１】
この構成によれば、第２アーム構成部材の追加により、ロボットアームの形状を変えることが可能になるとともに、関節を増やしてロボットアームの動きを変えることが可能になる。また、第１アーム構成部材とは異なる動きをする第２アーム構成部材をロボットアームに追加することが可能になり、このことによってもロボットアームの動きを変えることが可能になる。【００１２】
第３の発明では、第１または第２の発明において、第２アーム構成部材のアーム軸方向の長さは、第１アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異なっている構成とする。【００１３】
この構成によれば、ロボットアームの長さを変えることが可能になる。【００１４】
第４の発明では、第１１または第２の発明において、第２アーム構成部材は、アーム軸方向の中間部においてベース側部と先端側部とに分割されるとともに、該先端側部を上記ベース側部に対しアーム軸周りに回動させる回動手段を有している構成とする。【００１５】
この構成によれば、ロボットアームをアーム軸方向の途中で該アーム軸周りに回動させることが可能になる。【００１６】
第５の発明では、第１または第２の発明において、第２アーム構成部材は、可動部材と、該可動部材をアーム軸方向に移動させる移動装置とを備えている構成とする。【００１７】
この構成によれば、可動部材を移動装置で移動させることで、ロボットアームの動きの自由度が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、ロボットアームを構成する第１アーム構成部材を該第１アーム構成部材とは動きや形状が異なる第２アーム構成部材と置き換えることができるようにしたので、ロボットアームの動き及び形状を作業現場の細かい要求に合わせて容易に変えることが可能になり、産業用ロボットの汎用性を高めることができる。これにより、作業現場専用の機種の開発が不要になるとともに、作業現場に新たな機種を導入することなく様々なワークを搬送することができるので、設備費を低減でき、ひいては製造コストを低減できる。【００１９】
第２の発明によれば、ロボットアームを構成する第１アーム構成部材とは動きや形状が異なる第２アーム構成部材をロボットアームに追加できるようにしたので、第１の発明と同様に、産業用ロボットの汎用性を高めて設備費を低減でき、ひいては製造コストを低減できる。【００２０】
第３の発明によれば、第２アーム構成部材のアーム軸方向の長さを第１アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異ならせているので、ロボットアームの長さを変えることができる。【００２１】
第４の発明によれば、第２アーム構成部材をベース側部と先端側部とに分割し先端側部をアーム軸周りに回動させるようにしたので、ロボットアームの動きの自由度を向上させることができる。【００２２】
第５の発明によれば、第２アーム構成部材の可動部材をアーム軸方向に移動させるようにしたので、ロボットアームの動きの自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る産業用ロボットの側面図である。
【図２】産業用ロボットの背面図である。
【図３】ベース側アーム構成部材のベース側近傍を産業用ロボットの背面側から見た拡大図である。
【図４】ベース側アーム構成部材の先端側近傍を産業用ロボットの背面側から見た拡大図である。
【図５】産業用ロボットのブロック図である。
【図６】ベース側アーム駆動装置の内部構造を説明する図である。
【図７】ベース側アーム駆動装置を閉塞体側から見た図である。
【図８】産業用ロボットの模式図である。
【図９】追加用アーム構成部材を連結した状態の図１相当図である。
【図１０】追加用アーム構成部材を連結した状態の図８相当図である。
【図１１】追加用アーム構成部材及び追加アーム駆動装置の側面図である。
【図１２】置換用アーム構成部材を連結した状態の図１相当図である。
【図１３】図１２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】置換用アーム構成部材及び先端側アーム駆動装置の側面図である。
【図１５】置換用アーム構成部材を連結した状態の図８相当図である。
【図１６】置換用アーム構成部材の先端側部をアーム軸周りに回動させた状態の図１２相当図である。
【図１７】置換用アーム構成部材のベース側部と先端側部との間に連結装置を設けた形態を示す図１３相当図である。
【図１８】図１７に示す連結装置をベース側から見た正面図である。
【図１９】手首部駆動装置が設けられた置換用アーム構成部材の側面図である。
【図２０】手首部駆動装置及びアーム回動装置が設けられた置換用アーム構成部材の側面図である。
【図２１】アーム軸方向に３つに分割された置換用アーム構成部材の側面図である。
【図２２】アーム軸方向の途中で折れ曲がるように構成された置換用アーム構成部材の側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１              産業用ロボット
２              ベース
３              ロボットアーム
１１            ベース側アーム構成部材（第１アーム構成部材）
１２            中間アーム構成部材（第２アーム構成部材）
１３            先端側アーム構成部材（第３アーム構成部材）
１１ａ、１２ａ、１３ａ      ベース側連結部
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ      先端側連結部
１００          追加用アーム構成部材（追加型の第２アーム構成部材）
１２０          置換型アーム構成部材（置換型の第２アーム構成部材）
１２１          ベース側部
１２２          先端側部
１４０ａ        ロッド（可動部材）
１４０ｂ        本体部（移動装置）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。【００２６】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る多関節型の産業用ロボット１を示すものである。このロボット１は、例えば、自動車等の組み立て作業現場や荷役作業現場等でワークＷを搬送する際に用いられるものである。【００２７】
上記ロボット１は、地面に固定されるベース２と、該ベース２に取り付けられるロボットアーム３と、ロボット制御装置４（図５に示す）とで構成されている。上記ベース２は、下側に位置する本体部５と、該本体部５の上面に設けられた旋回台６と、該旋回台６の上面に設けられた一対のロボットアーム支持部材７とで構成されている。上記旋回台６は、略鉛直に延びる回動軸（図示せず）により本体部５に支持されている。旋回台６は、例えば電動機及び減速機等で構成される旋回台駆動装置８よって上記回動軸周りに回動するように構成されている。上記ロボットアーム支持部材７は、図２にも示すように、旋回台６の上面から上方へ延びる板状に形成されており、側面が互いに向かい合うように配置され下端部が旋回台６に固定されている。【００２８】
上記ロボットアーム３は、上記ベース２から先端側に向かって順に配置されたベース側アーム構成部材１１、中間アーム構成部材１２及び先端側アーム構成部材１３を備えている。先端側アーム構成部材１２の先端部には、マテリアルハンドリングＭが取り付けられる手首部１４が設けられている。これらアーム構成部材１１〜１３は、略直線に延びる中空棒材で構成されており、本発明の第１アーム構成部材である。【００２９】
図２及び図３に示すように、上記ベース側アーム構成部材１１のベース２側端部には、アームの長手方向であるアーム軸方向に突出する一対のベース側連結部１１ａが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。ベース側アーム構成部材１１は、ベース側連結部１１ａが上記ロボットアーム支持部材７の間で該支持部材７と略平行になるように配置され、この状態で、ベース側連結部１１ａが略水平に延びるベース側連結軸１６によりロボットアーム支持部材７の上端部近傍に揺動可能に連結されている。ベース側連結軸１６は、上記ロボットアーム支持部材７及びベース側連結部１１ａを貫通するように形成され、両端部には抜け止め用のストッパ１７が締結部材等により着脱可能に取り付けられている。また、ロボットアーム支持部材７とベース側連結部１１ａとの間には、上記ベース側連結軸１６が挿通する筒状のスペーサ１８が配設されている。【００３０】
上記ベース側アーム構成部材１１のベース２側の外周面には、図１にも示すように、該アーム構成部材１１の径方向に突出する一対の第１板材１９が取り付けられている。これら第１板材１９は、同じ形状とされ、図２に示すように、互いに間隔をあけて略平行に延びている。図１に示すように、第１板材１９の突出方向先端側には、ベース側アーム構成部材１１のベース２側へ向けて屈曲するように形成された屈曲部１９ａが設けられている。また、図４に示すように、上記ベース側アーム構成部材１１の先端部には、アーム軸方向に突出する一対の先端側連結部１１ｂが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。この先端側連結部１１ｂは、上記ベース側連結部１１ａと略同じ形状とされている。【００３１】
上記中間アーム構成部材１２のベース２側端部には、上記ベース側アーム構成部材１１のベース側連結部１１ａと略同じ形状のベース側連結部１２ａが設けられている。中間アーム構成部材１２は、ベース側連結部１２ａが上記ベース側アーム構成部材１１の先端側連結部１１ｂの間で該先端側連結部１１ｂと略平行になるように配置され、この状態で、ベース側連結部１２ａが略水平に延びる中間連結軸２４によりベース側アーム構成部材１１に揺動可能に連結されている。この中間連結軸２４は上記ベース側連結軸１６と同様に構成されている。中間連結軸２４の両端部には、ベース側連結軸１６と同様にストッパ２５が取り付けられている。また、ベース側アーム構成部材１１の先端側連結部１１ｂと中間アーム構成部材１２のベース側連結部１２ａとの間には筒状のスペーサ２６が設けられている。【００３２】
上記中間アーム構成部材１２の先端部には、図２に示すように、アーム軸方向に突出する一対の先端側連結部１２ｂが互いに間隔をあけて対向するように設けられている。この先端側連結部１２ｂは、上記ベース側連結部１２ａと略同じ形状とされている。また、中間アーム構成部材１２の外周面には、図１にも示すように、上記第１板材１９と同様に屈曲部２７ａを有する第２板材２７がそれぞれ設けられている。【００３３】
上記先端側アーム構成部材１３のベース２側端部には、ベース側アーム構成部材１１と同様なベース側連結部１３ａが設けられている。先端側アーム構成部材１３は、ベース側連結部１３ａが上記中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと略平行になるように配置され、この状態で、ベース側連結部１３ａが略水平に延びる先端側連結軸５５により中間アーム構成部材１２に揺動可能に連結されている。上記先端側連結軸５５は上記ベース側連結軸１６と同様に構成され、上記ベース側連結軸１６と同様に両端部にはストッパ５６が取り付けられている。また、中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａとの間には筒状のスペーサ５９が配設されている。つまり、上記ベース側アーム構成部材１１及び中間アーム構成部材１２の連結構造と、中間アーム構成部材１２及び先端側アーム構成部材１３の連結構造とは共通化されており、例えば、ベース側アーム構成部材１１と中間アーム構成部材１２とを入れ替えて連結することが可能となっている。【００３４】
また、図１にも示すように、上記先端側アーム構成部材１３のベース２側の外周面には、上記第１板材１９と同様に屈曲部６０ａを有する第３板材６０が設けられている。【００３５】
上記ベース側アーム構成部材１１は、ベース側アーム駆動装置６１により駆動されるようになっている。このベース側アーム駆動装置６１は、ロッド６１ａ及び該ロッド６１ａを軸方向に移動させる本体部６１ｂを備えている。【００３６】
上記ベース側アーム駆動装置６１としては、例えば、特開２００３−３４３６７９号公報に開示されているものを用いることができる。すなわち、図６に示すように、ロッド６１ａは、外周面の軸方向両端に亘って台形ねじ溝６１ｃが形成された台形ねじ軸で構成され、このロッド６１ａの外周面には、軸方向両端に亘って延びるガイド溝６１ｄが周方向に約１８０゜離れた箇所に２本形成されている。一方、本体部６１ｂは、ロッド６１ａの軸方向に順に配置された電動機３３と、減速機構３４と、ナット３５とを備えている。上記減速機構３４及びナット３５は、ロッド６１ａの軸方向に延びる筒状のケーシング３６に収容されている。上記電動機３３の出力軸３７は、上記ロッド６１ａが挿通する筒状に形成され、上記ケーシング３６内まで延びている。【００３７】
上記減速機構３４は、遊星歯車機構で構成されている。減速機構３４の内歯歯車３８は、電動機３３側に小径部３８ａを有し、ナット３５側に大径部３８ｂを有しており、これら小径部３８ａと大径部３８ｂとは一体とされている。上記小径部３８ａは、ボルト４０により上記出力軸３７に回転一体に固定されている。大径部３８ｂの内周面には、内歯３８ｃが形成されている。尚、この内歯３８ｃの歯数は、例えば６１に設定されている。【００３８】
上記ケーシング３６の軸方向中途部の内周面には、環状の取付部４１が突設されている。取付部４１には、内歯歯車３８の内歯３８ｃが噛み合う遊星ピニオン４２を回転自在に支持する支持軸４３が固定されている。遊星ピニオン４２及び支持軸４３は、内歯歯車３８の周方向に複数配置されている。尚、この遊星ピニオン４２の歯数は、例えば１６に設定されている。【００３９】
上記ケーシング３６の内面には、太陽歯車としての機能を有する筒状の出力回転体４４が２つのベアリング４５を介して回転自在に支持されている。出力回転体４４は、電動機３３側に小径部４４ａを有し、反対側に大径部４４ｂを有し、これら小径部４４ａと大径部４４ｂとは一体とされている。小径部４４ａの外周面には、上記遊星ピニオン４２に噛み合う歯４４ｃが形成されている。尚、この出力回転体４４の歯４４ｃの数は、例えば２９に設定されている。【００４０】
上記出力回転体４４の大径部４４ｂの外周面には、上記ベアリング４５が固定されている。また、この大径部４４ｂの内周面には、上記ナット３５が嵌め込まれている。ナット３５は、出力回転体４４にボルト４７で固定されている。ナット３５の内周面には、上記ロッド６１ａのねじ溝６１ｃに螺合する突条部（図示せず）が形成されている。【００４１】
上記ケーシング３６には、上記ロッド６１ａの回転を規制するための固定手段が設けられている。すなわち、ケーシング３６には、その端面の開口を閉塞するように閉塞体４８がボルト４９で固定されている。閉塞体４８には、ケーシング３６の外方へ突出するように取付部４８ａが設けられている。図７にも示すように、この取付部４８ａに、上記固定手段としての２つの板状のガイド部材５０が、上記ロッド６１ａのガイド溝６１ｄにそれぞれ嵌るように取り付けられている。【００４２】
尚、上記減速機構３４は、遊星歯車機構以外の歯車機構で構成してもよい。また、ロッド６１ａ及びナット３５は、ボールねじ軸及びボールねじナットで構成してもよい。【００４３】
上記のように構成された本体部６１ｂは、図２に示すように、ロボットアーム支持部材７の間に配置され、上記ベース側連結軸１６と略平行に延びる支軸６４により該ロボットアーム支持部材７に回動可能に取り付けられている。一方、図３に示すように、ロッド６１ａの先端部には、該ロッド６１ａと直交する方向に延びる柱状の取付部６５が固定されている。この取付部６５は第１板材１９の屈曲部１９ａの間に配置され、支軸６６により屈曲部１９ａに回動可能にかつ着脱可能に取り付けられている。取付部６５と屈曲部１９ａとの間にはスペーサ６７が配設されている。【００４４】
上記中間アーム構成部材１２は、図１に示すように、中間アーム駆動装置６２により駆動されるようになっている。この中間アーム駆動装置６２は、上記ベース側アーム駆動装置６１と同様に構成されたロッド６２ａ及び本体部６２ｂを備えている。図２に示すように、上記ベース側アーム駆動装置６１と同様に本体部６２ｂが支軸６８により上記第１板材１９に回動可能に取り付けられ、ロッド６２ａの先端部に設けられた取付部７０が、支軸６９により第２板材２７の屈曲部２７ａに取り付けられている。符号７１はスペーサである。【００４５】
上記先端側アーム構成部材１３は、先端側アーム駆動装置６３により駆動されるようになっている。この先端側アーム駆動装置６３は、上記ベース側アーム駆動装置６１と同様に構成されたロッド６３ａ及び本体部６３ｂを備えている。上記ベース側アーム駆動装置６１と同様に、本体部６３ｂが支軸７５により第２板材２７に回動可能に取り付けられ、ロッド６３ａの先端部に設けられた取付部７９が支軸７６により第３板材６０の屈曲部６０ａに取り付けられている。符号８０はスペーサである。【００４６】
図５に示すように、上記旋回台駆動装置８、ベース側アーム駆動装置６１、中間アーム駆動装置６２及び先端側アーム駆動装置６３は、上記ロボット制御装置４に接続されており、該ロボット制御装置４の指令に従って別々に作動するようになっている。尚、図示しないが、手首部１４は、アーム軸周りに回動可能に構成され、上記ロボット制御装置４により制御されるようになっている。【００４７】
上記ロボット制御装置４により、例えば、図６に示すベース側アーム駆動装置６１の電動機３３を作動させると出力軸３７が内歯歯車３８を回転させる。この内歯歯車３８の回転により遊星ピニオン４２が回転して出力回転体４４及びナット３５を内歯歯車３８の回転方向とは反対の方向に回転させる。このナット３５の回転速度は減速機構３４により所定の速度に減速され、回転力は増大される。このとき、ロッド６１ａは、ガイド部材５０により回転しないようになっているので、ガイド部材５０に案内されながら軸方向に移動する。このロッド６１ａが軸方向に移動することで、図８に模式的に示すように、ベース側アーム構成部材１１がベース側連結軸１６周り（矢印Ｓ方向）に揺動する。【００４８】
このベース側アーム構成部材１１が揺動する力は、本体部６１ｂによるロッド６１ａの推進力により得られるが、このロッド６１ｂの推進力は、電動機３３とナット３５との間に減速機構３４を設けてナット３５の回転力を増大させているので高く確保されており、ベース側アーム構成部材１１が揺動する力は十分に得られるようになっている。このベース側アーム構成部材１１の揺動方向は、電動機３３の正逆回転により変更でき、また、揺動角度は、電動機３３の作動時間により設定できる。さらに、ベース側アーム構成部材１１の揺動速度は、ロッド６１ａの回転速度で変更できる。尚、上記中間アーム構成部材１２は、中間アーム駆動装置６２により図８に示す矢印Ｔ方向に揺動し、先端側アーム構成部材１３は、先端側アーム駆動装置６３により同図に示す矢印Ｕ方向にそれぞれ揺動する。【００４９】
上記産業用ロボット１のロボットアーム３は、中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａとが着脱可能に連結されているので、これら連結部１２ｂ、１３ａを離脱させることにより、図９に示すように、追加用アーム構成部材１００を追加することが可能になっている。この追加用アーム構成部材１００は、上記ベース側アーム構成部材１１と同様に中空棒材で構成され、本発明の追加型の第２アーム構成部材である。追加用アーム構成部材１００のアーム軸方向の長さは、中間アーム構成部材１２のアーム軸方向の長さよりも短く設定されている。追加用アーム構成部材１００のベース２側端部には、図１１にも示すように、上記中間アーム構成部材１２と同様なベース側連結部１００ａが設けられている。追加用アーム構成部材１００は、ベース側連結部１００ａが上記中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂの間で該先端側連結部１２ｂと略平行になるように配置され、この状態でベース側連結部１００ａが上記先端側連結軸５５により中間アーム構成部材１２に揺動可能に連結されている。上記追加用アーム構成部材１００のベース２側の外周面には、上記第１板材１９と同様に屈曲部１０１ａを有する第４板材１０１が設けられている。【００５０】
また、追加用アーム構成部材１００の先端部には、アーム軸方向に突出する一対の先端側連結部１００ｂが中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと同様に設けられている。この先端側連結部１００ｂの間に上記先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａが配置され、この状態で、該先端側連結部１００ｂが略水平に延びる追加連結軸１０２により先端側アーム構成部材１３と揺動可能に連結されている。この追加連結軸１０２は、上記ベース側連結軸１６と同様に構成されている。追加連結軸１０２の両端部には、ベース側連結軸１６と同様にストッパ１０３が設けられている。また、追加用アーム構成部材１００の先端側連結部１００ｂと先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａとの間には、筒状のスペーサ（図示せず）が設けられている。【００５１】
上記追加用アーム構成部材１００の第４板部１０１の屈曲部１０１ａには、上記先端側アーム駆動装置６３のロッド６３ａの先端部が支軸１０５により取り付けられている。つまり、図１０に模式的に示すように、先端側アーム駆動装置６３により追加用アーム構成部材１００が先端側連結軸５５周り（矢印Ｒ方向）に揺動するようになっている。【００５２】
また、上記先端側アーム構成部材１３は、追加アーム駆動装置１０７により駆動されるようになっている。この追加アーム駆動装置１０７は上記ベース側アーム駆動装置６１と同様にロッド１０７ａ及び本体部１０７ｂを備えており、本体部１０７ｂが支軸１０８により上記第４板材１０１に回動可能に取り付けられ、ロッド１０７ａの先端部に設けられた取付部（図示せず）が、支軸１１０により第３板材６０の屈曲部６０ａに取り付けられている。追加アーム駆動装置１０７は、図示しないが、ロボット制御装置４に接続され、該ロボット制御装置４により制御されるようになっている。また、追加アーム駆動装置１０７の取付構造は、中間アーム駆動装置６２の取付構造と同様である。【００５３】
この追加用アーム構成部材１００を設けることでロボットアーム３の関節が１つ増えることになって、該ロボットアーム３の形状が変わるとともに、動きの自由度が向上する。【００５４】
また、図１に示すロボットアーム３において、上記中間アーム構成部材１２の先端側連結部１２ｂと先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａとを離脱させるとともに、中間アーム構成部材１２のベース側連結部１２ａとベース側アーム構成部材１１の先端側連結部１１ｂとを離脱させることにより、図１２に示すように、中間アーム構成部材１２を置換用アーム構成部材１２０に置き換えることが可能である。この置換用アーム構成部材１２０は、上記ベース側アーム構成部材１１と同様に中空棒材で構成され、本発明の置換型の第２アーム構成部材である。【００５５】
置換用アーム構成部材１２０のベース２側端部には、上記中間アーム構成部材１２と同様なベース側連結部１２０ａが設けられている。置換型アーム構成部材１２０は、ベース側連結部１２０ａがベース側アーム構成部材１１の先端側連結部１１ｂの間で該先端側連結部１１ｂと略平行になるように配置され、この状態でベース側連結部１２０ａが上記中間連結軸２４によりベース側アーム構成部材１１揺動可能に連結されている。【００５６】
また、置換用アーム構成部材１２０の先端部には、アーム軸方向に突出する一対の先端側連結部１２０ｂがベース側アーム構成部材１１と同様に設けられている。この先端側連結部１２０ｂの間に上記先端側アーム構成部材１３のベース側連結部１３ａが配置され、この状態で、該先端側連結部１２０ｂが略水平に延びる先端側連結軸５５により先端側アーム構成部材１３と揺動可能に連結されている。この置換用アーム構成部材１２０の連結構造は、上記中間アーム構成部材１２と同じである。【００５７】
上記置換用アーム構成部材１２０は、アーム軸方向の中間部においてベース側部１２１と先端側部１２２とに分割されるとともに、先端側部１２２をベース側部１２１に対しアーム軸周りに回動させる回動手段としてのアーム回動装置１２３を有している。図１３に示すように、上記ベース側部１２１には、先端側部１２２側に壁部１２１ａが設けられ、先端側部１２２には、ベース側部１２１側に壁部１２２ａが設けられている。これら壁部１２１ａ、１２２ａは、互いにアーム軸方向に離れないように、かつ互いにアーム軸周りに回動可能に連結手段（図示せず）を用いて連結されている。【００５８】
上記アーム回動装置１２３は、例えば上記ベース側アーム駆動装置６１のロッド６１ａ及び本体部６１ｂと同様に構成された駆動軸１２４と、該駆動軸１２４を軸方向に移動させる移動装置１２５とを備えている。上記駆動軸１２４には、ねじ溝１２４ａ及び軸方向に延びる２本のガイド溝１２４ｂが形成されている。上記移動装置１２５のケーシング１２７及び電動機１２８はベース側部１２１の中空部分に収容され、この状態でケーシング１２７が該ベース側部１２１に固定されている。駆動軸１２４は、壁部１２１ａの中心部から突出し、この突出した部分が先端側部１２２の壁部１２２ａの中心部を貫通して該先端側部１２２内に挿入されている。先端側部１２２の中空部分には、上記駆動軸１２４が螺合する螺合部材１２６が収容され、該先端側部１２２に固定されている。この螺合部材１２６は、上記アーム回動装置１２３の一部を構成するものである。上記螺合部材１２６は、駆動軸１２４のねじ溝１２４ａが螺合するように形成された孔部１２６ａを有している。【００５９】
上記ベース側部１２１の外周面及び先端側部１２２の外周面には、図１４にも示すように、上記第１板材１９と同様な屈曲部１２９ａを備えた第５板材１２９がそれぞれ設けられている。図１２に示すように、先端側部１２２の第５板部１２９には、上記先端側アーム駆動装置６３の本体部６３ａが支軸１３０により取り付けられている。また、ベース側部１２１の第５板部１２９には、中間アーム駆動装置２のロッド６２ａの先端部が支軸１３１により取り付けられている。つまり、中間アーム駆動装置６２により置換用アーム構成部材１２０が中間連結軸２４周りに揺動するようになっている。【００６０】
上記アーム回動装置１２３の電動機１２８を作動させることで、駆動軸１２４は軸方向に移動する。この駆動軸１２４が軸方向に移動すると、該駆動軸１２４に螺合している螺合部材１２６が駆動軸１２４周りに回動し、これにより、図１５に模式的に示すように、置換用アーム構成部材１２０の先端側部１２２がベース側部１２１に対しアーム軸周りに回動する。この先端側部１２２の回動力は、移動装置１２５による駆動軸１２４の推進力により得られるが、この駆動軸１２４の推進力は、電動機１２８の回転速度を減速させる減速機構により高く確保されており、先端側部１２２の回転力が十分に得られるようになっている。この先端側部１２２の回動方向は、電動機１２８の正逆回転により変更でき、また、先端側部１２２の回動角度は、電動機１２８の作動時間により設定でき、また、先端側部１２２の回動速度は、電動機１２８の回転速度により設定できる。【００６１】
上記先端側部１２２を、上記アーム回動装置１２３により図１２に示す状態から図１６に示す状態となるように約９０゜回動させると、先端側アーム構成部材１３、先端側連結軸５５及び先端側アーム駆動装置６３も同方向に同じ回動角度だけ回動する。この先端側アーム構成部材１３を上記のように先端側連結軸５５及び先端側アーム駆動装置６３と一緒に回動させることで、先端側アーム構成部材１３の揺動方向を変化させることが可能になり、ロボットアーム３の動きの自由度が向上する。【００６２】
この産業用ロボット１を例えば自動車の組み立て作業現場に設置した場合には、図示しないが、パレット等に置かれているステアリングホイールをワークＷとして手首部１４で把持した後、このステアリングホイールを車体のドア開口部から車室内の運転席へ搬送し、その後、ステアリングホイールの取付孔に車体のステアリングシャフトを挿通させる。また、シートを車体に組み付ける場合も同様に車室外でシートをワークＷとして把持した後、車室内へ搬送し、その後、シートの取付孔を車体の取付部位に一致させる。このように、車室外で把持したワークＷを車室内に搬送する際には、周りにパレットや車体の構成部材等が存在していて、搬送経路が複雑になる。この場合に、上記のようにアーム回動装置２２を作動させて先端側アーム構成部材１３の揺動方向を変化させることで、アーム構成部材１１〜１３やワークＷがパレットや車体の構成部材に干渉しないようにすることが可能になる。また、この産業用ロボット１は、自動車の内装部品の他にも、タイヤ等を車体に取り付ける際にも用いることが可能である。【００６３】
上記置換用アーム構成部材１２０のベース側部１２１と先端側部１２２とを、図１７及び図１８に示すような連結装置８５により、互いにアーム軸方向に離れないようにかつ互いにアーム軸周りに回動可能に連結するようにしてもよい。尚、図１７は、図１８のＢ−Ｂ線における断面を示している。【００６４】
上記連結装置８５は、図１７に示すように、ベース側部１２１と先端側部１２２との間に配置されている。このベース側部１２１は、駆動軸１２４を囲むように形成された第１筒状部材８６と、該第１筒状部材８６の外周面を囲むように形成された第２筒状部材８７と、上記第１筒状部材８６の外周面及び第２筒状部材８７の内周面の間に配置された２つのベアリング８８ａ、８８ｂとを備えている。【００６５】
上記第１筒状部材８６の先端側部１２２側の端部には、フランジ８６ａが一体成形されている。このフランジ８６ａには、先端側部１２２側の面に開口し軸方向に延びるねじ孔８６ｂが周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、上記先端側部１２２の壁部１２２ａには、上記ねじ孔８６ｂに一致するように貫通孔１２２ｂが形成されている。この貫通孔１２２ｂにボルト８４を挿通させ、該ボルト８４をねじ孔８６ｂに螺合させることで、第１筒状部材８６が先端側部１２２に締結固定されるようになっている。【００６６】
上記第１筒状部材８６のベース側部１２１側の端面には、軸方向に延びるねじ孔８６ｄが開口している。このねじ孔８６ｄは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、第１筒状部材８６の外周面には、一方のベアリング８８ａの内周部が嵌る段差部８６ｃが形成されている。他方のベアリング８８ｂは、上記一方のベアリング８８ａからベース側部１２１側に離れており、これらベアリング８８ａ、８８ｂの間には、該ベアリング８８ａ、８８ｂの間隔の保つための筒状のカラー８９が配置されている。尚、上記ベアリング８８ａ、８８ｂは、スラストベアリングである。【００６７】
この連結装置８５を用いる形態では、螺合部材１２６は、駆動軸１２４の軸方向に長く延びる筒状とされ、該螺合部材１２６の先端側部１２２側が第１筒状部材８６の内方に挿入されている。上記螺合部材１２６のベース側部１２１側には、フランジ１２６ｂが一体成形されている。このフランジ１２６ｂには、軸方向に貫通する複数の貫通孔１２６ｃが上記ねじ孔８６ｄと一致するように設けられている。連結装置８５を側方から見たときに、上記２つのベアリング８８ａ、８８ｂは、上記螺合部材１２６の孔部１２６ａが形成されている部分に重複している。【００６８】
上記第１筒状部材８６と螺合部材１２６のフランジ１２６ｂとの間には、ベアリング８８ａ、８８ｂを上記段差部８６ｃとの間で保持する環状の保持部材９０が配置されている。保持部材９０には、軸方向に貫通する複数の貫通孔９０ａが上記ねじ孔８６ｄと一致するように設けられている。上記フランジ１２６ｂの貫通孔１２６ｃと上記保持部材９０の貫通孔９０ａとにボルト９１を挿通させ、該ボルト９１をねじ孔８６ｄに螺合させることで、保持部材９０及び螺合部材１２６が第１筒状部材８６と一体化するようになっている。この状態で、ベアリング８８ａ、８８ｂの内周部が第１筒状部材８６に固定される。【００６９】
上記第２筒状部材８７の内周面における先端側部１２２側の端部と、上記第１筒状部材８６の外周面との間には、環状のシール部材９２が配設されている。また、第２筒状部材８７の内周面には、一方のベアリング８８ａの外周部が嵌る段差部８７ｂが形成されている。第２筒状部材８７のベース側部１２１側の端部には、他方のベアリング８８ｂの外周部に当接する環状の当接部材９３が配設されている。この当接部材９３は、図示しないがボルト等により第２筒状部材８７に固定されている。これにより、第２筒状部材８７がベアリング８８ａ、８８ｂの外周部と一体化し、第１筒状部材８６に対し軸方向に移動しなくなるとともに、該第２筒状部材８７及び当接部材９３が、第１筒状部材８６の周りに回転可能になる。また、当接部材９３の内周面と上記保持部材９０の外周面との間には、シール部材９２が配設されている。【００７０】
上記当接部材９３のベース側部１２１側の端面には、図１８に示すように、軸方向に延びるねじ孔９３ａが開口している。このねじ孔９３ａは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、ベース側部１２１の壁部１２１ａには、上記貫通孔９３ａに一致するように貫通孔（図示せず）が形成されている。この壁部１２１ａの貫通孔にボルト８３（図１８に仮想線で示す）を挿通させ、該ボルト８３をねじ孔９３ａに螺合させることで、第２筒状部材８７が当接部材９３と共にベース側部１２１と一体化する。【００７１】
この連結装置８５を備えた置換用アーム構成部材１２０では、移動装置１２５を作動させて駆動軸１２４を図１７に示す矢印Ｘ方向に移動させると、螺合部材１２６と一体の第１筒状部材８６が、ベース側部１２１と一体の第２筒状部材８７に対し軸周り（矢印Ｙで示す）に回動し、これにより、先端側部１２２がベース側部１２１に対し回動する。【００７２】
また、置換用アーム構成部材１２０としては、図１９に示すように、手首部１４をアーム軸方向に進退移動させる進退移動装置１４０を設けたもので構成してもよい。この進退移動装置１４０は、上記ベース側アーム駆動装置６１と同様に構成されたロッド１４０ａ及び該ロッド１４０ａをアーム軸方向に移動させる本体部１４０ｂとを備えており、図示しないが、ロボット制御装置４に接続されるようになっている。ロッド１４ａが本発明の可動部材を構成し、本体部１４０ｂが本発明の移動装置を構成している。【００７３】
この進退移動装置１４０が設けられた置換用アーム構成部材１２０を先端側アーム構成部材１３と置き換えることで、ワークＷをアーム軸方向に移動させる際には、旋回台６を回動させたり、上記アーム構成部材１１、１２を揺動させることなく、進退移動装置１４０の電動機（図示せず）を作動させるだけで対応可能となる。この手首部１４の移動方向は進退移動装置１４０の電動機（図示せず）の正逆回転により変更できる。また、例えば、上記自動車のステアリングホイールの組み付け時に該ステアリングホイールの取付孔にステアリングシャフトを挿入する際、ロボットアーム３によりステアリングホイールの取付孔をステアリングシャフトの延長線上に位置付けるとともに、置換用アーム構成部材１２０のアーム軸線をステアリングシャフトの延長線と略一致させるようにすることで、その後、手首部１４を進退移動装置１４０によりアーム軸方向に進出させるだけでステアリングホイールの取付孔にステアリングシャフトを挿通させることが可能である。これにより、手首部１４をアーム軸方向に移動させる際に、旋回台駆動装置８及びアーム駆動装置１１、１２を制御しなくてもよいので、ロボットアーム３の制御を簡単にすることができる。尚、タイヤの組み付け時に該タイヤのホイールの締結孔にボルトを挿通させる際も同様である。【００７４】
また、図２０に示す置換用アーム構成部材１２０は、ベース側部１２１と先端側部１２２とに分割され、先端側部１２２をアーム軸周りに回動させるアーム回動装置１２３を備えるとともに、上記先端側部１２２に上記進退装置１４０が設けられている。【００７５】
また、図２１に示す置換用アーム構成部材１２０は、ベース側部１２１、中間部１４５及び先端側部１２２の３つに分割されている。ベース側部１２１には、駆動軸１２４を軸方向に移動させる移動装置１２５が収容されており、中間部１４５には、駆動軸１２４に螺合する螺合部材１２６が収容されている。また、駆動軸１２４は、螺合部材１２６から先端側部１２２の内部へ突出しており、この駆動軸１２４の先端部が先端側部１２２に固定されている。これにより、駆動軸１２４が軸方向に移動することで、先端側部１２２をベース側部１２１に対しアーム軸方向に移動させることができる。【００７６】
また、図２２に示す置換用アーム構成部材１２０は、アーム軸方向の途中で折れ曲がるように構成されている。すなわち、置換用アーム構成部材１２０は、第１アーム部１５０と第２アーム部１５１とに分割されており、これらアーム部１５０、１５１が互いに揺動可能に連結されている。この連結構造は、例えば、上記ベース側アーム構成部材１１と中間アーム構成部材１２との連結構造と同じである。また、第１アーム部１５０を第２アーム部１５１に対し揺動させるアーム駆動装置１５３も上記ベース側アーム駆動装置６１と同様にロッド１５３ａ及び本体部１５３ｂを備えている。【００７７】
上記した各種置換用アーム構成部材１２０は、任意に組み合わせることが可能であるとともに、追加用アーム構成部材１００として用いることも可能であり、ロボットアーム３の形状を自由に変えることや該ロボットアーム３の動きの自由度を向上させることが可能である。【００７８】
以上説明したように、この実施形態に係る産業用ロボット１によれば、例えば、中間アーム構成部材１２を該中間アーム構成部材１２とは動きや形状が異なる置換用アーム構成部材１２０と置き換えることができるようにしたので、ロボットアーム３の動き及び形状を作業現場の細かい要求に合わせて容易に変えることが可能になり汎用性を高めることができる。また、例えば先端側アーム構成部材１３とは動きや形状が異なる追加用アーム構成部材１００をロボットアーム３に追加できるようにしたので、同様に汎用性を高めることができる。これにより、作業現場専用の機種の開発が不要になるとともに、作業現場に新たな機種を導入することなく様々なワークＷを搬送することができるので、設備費を低減でき、ひいては製造コストを低減できる。【００７９】
また、追加用アーム構成部材１００を追加することでロボットアーム３の長さを自由に設定することが可能であるため、高所にあるワークＷを把持することや、ワークＷを高所に搬送することができる。また、ロボットアーム３の動きの自由度が向上することで、作業者が作業しにくい難所での作業も行うことができる。【００８０】
また、図示しないが、アーム駆動装置を、ロッドのストローク量や推進速度、推進力別に複数種用意しておき、任意のアーム駆動装置を置換用アーム構成部材１２０と組み合わせるようにしてもよい。こうすることで、置換用アーム構成部材１２０を選択して置き換えるだけで、ワークＷが変更になった場合等に容易に対応することができる。上記ロッドのストローク量は、該ロッドの長さにより自由に設定することができ、例えば、約１００ｍｍ〜１０００ｍｍの間で設定すればよい。このストロークの設定は、予め長めのロッドを用意し該ロッドを作業現場で切断することで行える。【００８１】
また、ロッド６１ａ〜６３ａ、１０７ａの推進力及び推進速度は、電動機３２を変更すること、減速機構３４のギヤ比を変更すること、ロッド６１ａ〜６３ａ、１０７ａのねじ溝のピッチを変更すること等で自由に設定することができる。この実施形態では、アーム構成部材１１〜１３、１００、１２０の揺動速度が約１０ｍｍ／ｓ〜１０００ｍｍ／ｓとなるようにロッド６１ａ〜６３ａ、１０７ａの推進速度が設定されており、また、手首部１４に把持可能なワークＷの重量が約５ｋｇ〜３００ｋｇとなるようにロッド６１ａ〜６３ａ、１０７ａの推進力が設定されている。【００８２】
また、ロボットアーム３のアーム構成部材の数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。これらアーム構成部材は互いに長さを異ならせてもよい。【００８３】
また、この産業用ロボット１は、例えば、射出成形機等で成形された製品を成形型から取り出す際や、成形型にインサート部材を取り付ける際にも用いることができる。また、この産業用ロボット１を用いて例えば一方のパレットから他方のパレットにワークＷを積み替えること、パレットからワークＷを降ろすこと、ワークＷをパレットに載せることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上説明したように、本発明に係る産業用ロボットは、例えば、自動車の組み立て作業現場でワークを搬送するのに適している。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年2月6日(2006.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、
上記ロボットアームの基端側に位置する第１アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットであって、
上記第１アーム構成部材は、外周面にねじ溝が形成されたロッドに螺合したナットを回転させることで軸方向に移動する上記ロッドの推進力により駆動され、
上記各第１アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、
上記連結部は、該連結部に連結される第１アーム構成部材と置き換えられる置換型の第２アーム構成部材が連結されるように構成されていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
複数の第１アーム構成部材が互いに揺動可能に連結されてなるロボットアームと、
上記ロボットアームの基端側に位置する第１アーム構成部材が連結されたベースとを備えた産業用ロボットであって、
上記第１アーム構成部材は、外周面にねじ溝が形成されたロッドに螺合したナットを回転させることで軸方向に移動する上記ロッドの推進力により駆動され、
上記各第１アーム構成部材には、連結相手に着脱可能に連結される連結部が設けられ、
上記連結部は、上記ロボットアームに追加されて上記第１アーム構成部材と共に該ロボットアームを構成する追加型の第２アーム構成部材が連結されるように構成されていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
第２アーム構成部材のアーム軸方向の長さは、第１アーム構成部材のアーム軸方向の長さと異なっていることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項４】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
第２アーム構成部材は、アーム軸方向の中間部においてベース側部と先端側部とに分割されるとともに、該先端側部を上記ベース側部に対しアーム軸周りに回動させる回動手段を有していることを特徴とする産業用ロボット。
【請求項５】
請求項１または２に記載の産業用ロボットにおいて、
第２アーム構成部材は、可動部材と、該可動部材をアーム軸方向に移動させる移動装置とを備えていることを特徴とする産業用ロボット。
【国際調査報告】
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