(57)【要約】【課題】アームの外周面の回転半径が小さいロボットを提供する。【解決手段】第一受動軸部を回転可能に支持する支持部と、前記第一受動軸部に固定された第一アームと、を備え、前記第一アームは、前記第一受動軸部の中心軸に対して直交する方向において前記第一受動軸部と重なる内部空間を有する、ロボット。【選択図】図１
2016068201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一受動軸部を回転可能に支持する支持部と、
前記第一受動軸部に固定された第一アームと、を備え、
前記第一アームは、前記第一受動軸部の中心軸に対して直交する方向において前記第一受動軸部と重なる内部空間を有する、
ロボット。
【請求項２】
前記第一アームは、前記第一受動軸部の中心軸に対して直交する方向において前記支持部と重なる前記内部空間を有する、
請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記第一アームに回転可能に支持される第二受動軸部と、
前記第二受動軸部に固定された第二アームと、を備え、
前記内部空間は、前記第一受動軸部の中心軸および前記第二受動軸部の中心軸に対して直交する方向において前記第一受動軸部と重なる、
請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第一軸部の中心軸の軸方向から見た場合の前記第一アームの外面から前記第一軸部の中心軸までの距離のうち、前記内部空間を通らない最長距離をＡ、前記内部空間を通る最長距離をＢとすると、
Ａ≧Ｂ
である、
請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記内部空間には交換可能部品が配置される、
請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記交換可能部品は電池である、
請求項５に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットに関し、特にロボットのマニピュレーターの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多関節型ロボットにおいて、アームに収容される部品としては、モーター、プーリー、プーリーベルト、角速度や加速度を検出するための慣性センサー、アームの姿勢を記憶するバックアップ回路、バックアップ回路の電池などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４６４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、基台に近いアームほど、電線や空気配管などの軟性の接続部材を多く収容しているため、マニピュレーターを小型化しようとすると、アーム内部の部品レイアウトは窮屈になる。さらに、アームに収容される軟性の接続部材はアームの回転とともに変形するため、接続部材の収容空間を大きくする必要があり、アームの外周面の回転半径が大きくなりやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題の少なくとも一部を解決するためのロボットは、第一受動軸部を回転可能に支持する支持部と、前記第一受動軸部に固定された第一アームと、を備え、前記第一アームは、前記第一受動軸部の中心軸に対して直交する方向において前記第一受動軸部と重なる内部空間を有する。
【０００６】
本発明によると、第一アームの内部空間を支持部側に突出させることにより、アームの外周面の回転半径を小さくすることができる。すなわち、支持部に対して第一アームを回転させるための第一受動軸部の基端（第一アームに固定される側の端）よりも第一受動軸部の先端側（支持部側）に第一アームの内部空間を突出させることにより、アームの外周面をアームの回転半径方向外側に突出させることなく、アームの内部空間を拡大することができる。なお、特許請求の範囲に記載された第一アームの「第一」とは、基台に最も近いアームの識別子ではなく、他のアームと区別するための識別子に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態にかかる斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．実施例
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【０００９】
図１、図２、図３に本発明の一実施例としてのロボットを示す。本実施例のロボットは、基台９と複数のアーム１、２、３、４、５、６を含むマニピュレーターとを備える垂直多関節ロボットである。基台９とアーム１、２、３、４、５には、マニピュレーターを駆動するためのモーターが収容されている。基台９に設けられているモーター９０１は、第一アーム１を基台９に対して軸Ａ１を中心として回転させるアクチュエーターである。第一アーム１に設けられたモーター１０４は、第一アーム１に対して第二アーム２を軸Ａ２を中心として回転させる。第二アーム２に設けられた図示しないモーターは、第二アーム２に対して第三アーム３を軸Ａ３を中心として回転させる。第三アーム３に設けられた図示しないモーターは、第三アーム３に対して第四アーム４を軸Ａ４を中心として回転させる。第四アーム４に設けられた図示しないモーターは、第四アーム４に対して第五アーム５を軸Ａ５を中心として回転させる。第五アーム５に設けられた図示しないモーターは、第五アーム５に対して第六アーム６を軸Ａ４を中心として回転させる。第六アーム６には、例えば、空気圧で作動するアクチュエーターが設けられ、このアクチュエーターによって図示しないハンドを駆動する。第一アーム１の基台９に対する回転軸Ａ１と第二アーム２の第一アーム１に対する回転軸Ａ２とは互いに直交している。第三アーム３の第二アーム２に対する回転軸Ａ３と第二アーム２の第一アーム１に対する回転軸Ａ２は平行である。第四アーム４の第三アーム３に対する回転軸Ａ４と、第三アーム３の第二アーム２に対する回転軸Ａ３とは互いに直交している。第五アーム５の第四アーム４に対する回転軸Ａ５と、第四アーム４の第三アーム３に対する回転軸Ａ４とは互いに直交している。第六アーム６の第五アーム５に対する回転軸Ａ４と第五アーム５の第四アーム４に対する回転軸Ａ５とは互いに直交している。
【００１０】
支持部としての基台９は、第一アーム１に固定されている第一受動軸部１０１を回転可能に支持するボールベアリング９０３、９０４、９０５を備えている。モーター９０１のトルクはプーリーとプーリーベルト９０２等を介して第一受動軸部１０１に伝達される。
【００１１】
第一アーム１は、モーター９０１によって駆動される第一受動軸部１０１に固定され、第一受動軸部１０１とともに回転する。第一アーム１には、それぞれのアーム１、２、３、４に収容されているアクチュエーター、センサー等を基台９に収容されている駆動回路や電源回路や制御回路やコンプレッサーに接続するための電線や空気管といった線状あるいは管状の接続部材を複数束ねた図示しない接続部材束が収容される。接続部材束は、基台９の内部から第一アーム１の第一受動軸部１０１の内部を通って第一アーム１の内部に引き出され、結束金具１０３によって第一アーム１内に固定される。
【００１２】
第一アーム１には、第二アーム２に固定された受動軸部２０１を回転させるためのモーター１０４、接続部材束の他に、バッテリー基板１０６、電池１０２、プーリー、プーリーベルトなどが収容されている。バッテリー基板１０６の下方には水晶振動型ジャイロスコープを含む姿勢制御ユニットが設けられている。４本の電池１０２は、バッテリー基板１０６を介してモーター１０４、２０４、３０４、４０４、５０４のエンコーダーに電力を供給する。
【００１３】
第一アーム１の内壁は、図２に示すように第一アーム１の第一受動軸部１０１の中心軸（第一アーム１の回転軸）に対して直交する方向において第一受動軸部１０１および基台９と重なる凹部１０５を有する。凹部１０５は、第一受動軸部１０１の先端１０１ｂに向かって拡張された第一アーム１の内部空間である。凹部１０５が第一受動軸部１０１と重なっている区間は、図２において「Ｘ」で示される区間である。凹部１０５が基台９と重なっている区間は図２において「Ｙ」で示される区間である。このように、第一アーム１の内部空間を第一受動軸部１０１の基端１０１ａよりも基台９側に突出させることにより、第一アーム１の外周面の回転半径を小さくすることができる。すなわち、基台９に対して第一アーム１を回転させるための第一受動軸部１０１の基端１０１ａよりも先端１０１ｂ側に第一アーム１の内部空間を凹部１０５において突出させることにより、第一アーム１の外周面を第一アーム１の回転半径方向外側に突出させることなく、第一アーム１の内部空間を拡大することができる。
【００１４】
図３に示すように、第一アーム１には、バッテリー基板１０６および電池１０２を露出させるための開口部１１０が形成されている。開口部１１０は図示しないカバーによって閉塞することができる。図２および図３に示すように、電池１０２は凹部１０５に配置される。電池１０２の全体が凹部１０５に収容されても良いし、電池１０２の上部が凹部１０５から突出しても良い。電池１０２の収容位置は、凹部１０５によって定められるため、電池１０２を固定するための電池ケースは不要である。また、電池ケースを第一アーム１に固定するためのネジや取り付け作業も不要である。したがって、電池１０２の交換作業が容易である。
【００１５】
図２に示すように、凹部１０５は、第二アーム２の受動軸部２０１の中心軸（第二アームの回転軸）に対して直交する方向においても第一受動軸部１０１および基台９と重なっている。モーター１０４のトルクは図示しないプーリーとベルトによって第二アーム２の受動軸部２０１に伝達されるため、受動軸部２０１の中心軸とモーター１０４の回転軸とは平行である。図３に示すようにモーター１０４の回転軸に対して直交する方向においても第一受動軸部１０１および基台９と重なるように凹部１０５を配置することで、第一アーム１の内部空間をモーター１０４の回転軸方向に拡張せずに、第一アーム１の内部空間を拡張することができる。その結果、接続部材束やバッテリー基板１０６に加えて、第一アーム１に収容する電池１０２の数を２本から４本に増やしても、モーター１０４の回転軸方向における第一アーム１の大きさは変わらない。
【００１６】
具体的には、第一アーム１の回転半径は、モーター１０４の回転軸方向の長さ、モーター１０４に固定されるプーリーとベルトを収容するために必要なモーター１０４の回転軸方向の長さ、接続部材束を収容するために必要なモーター１０４の回転軸方向の長さ等によって決まる図３に示す「Ａ」の長さになる。第一受動軸部１０１の中心軸の軸方向から見た場合の第一アーム１の外面から第一受動軸部１０１の中心軸までの距離のうち、凹部１０１を通らない最長距離をＡ、凹部１０１を通る最長距離をＢとすると、４本の電池１０２を収容する内部空間を基台９側に突出させることにより、最長距離Ｂを、最長距離Ａよりも短くすることができる。すなわち、本実施例のように凹部１０５を形成しない場合には、第一アーム１に収容する電池１０２の数を２本から４本に増やせば第一アーム１の回転半径を大きくする必要性が生ずるが、本実施例では凹部１０５をモーター１０４からみてモーター１０４の回転軸と直交する方向に凹部１０５を配置するとともに、図２に示すように凹部１０５を基台９側に突出させることにより、第一アーム１の回転半径を大きくせずに第一アーム１に収容する電池１０２の数を２本から４本に増やすことができる。電池１０２の数を増やすことにより電池１０２の交換頻度を下げることができる。
【００１７】
２．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１８】
例えば、マニュピレーターを構成するアームの数は１以上であればよいし、並進するアームを備えるスカラーロボットに本発明を適用しても良い。また基台に対するアームの動きは、回転に限らず、伸縮や並進でもよい。
また例えば、基台側に第一アームの内部空間を拡張するにあたり、モーターや接続部材束を収容する内部空間とは壁で隔てられた内部空間を受動軸部の基端よりも先端側に形成しても良い。また基台側に拡張された内部空間に収容する物としては、電池以外に、電源回路ユニット、ジャイロスコープ、温度センサー等の電子機能部品であっても良い。このような電子機能部品を、凹部に収容することで位置決めすることにより、交換時の作業性が向上する。また、振動型ジャイロスコープを凹部に収容する場合、ねじれて第一アームの内部空間で動く接続部材束が振動型ジャイロスコープに接触しにくくなるため、振動型ジャイロスコープのノイズを低減する効果も得られる。
また上述した実施例の第二アーム２、第三アーム３、第四アーム４、第五アーム５に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００１９】
１…第一アーム、２…第二アーム、３…第三アーム、４…第四アーム、５…第五アーム、９…基台、１０１…受動軸部、１０１ａ…基端、１０１ｂ…先端、１０２…電池、１０３…結束金具、１０４…モーター、１０５…凹部、１０６…バッテリー基板、１１０…開口部、２０１…受動軸部、２０４…モーター、３０４…モーター、４０４…モーター、９０１…モーター、９０２…ベルト、９０３…ボールベアリング、
【図１】
2016068201.tif 000003
【図２】
2016068201.tif 000004
【図３】
2016068201.tif 000005