(57)【要約】【課題】スリムでコンパクト化することができ、かつアーム部と周辺部材とが干渉し難いロボットを提供する。【解決手段】基台部と、アーム部と、バランサとを備える。基台部は、取付面に設置される。アーム部は、取付面に対して略平行に設けられた回転軸まわりに基端が基台部に回転可能に連結される。バランサは、一側が基台部に、他側がアーム部に、それぞれ回転自在に連結される。そして、アーム部は、回転軸にそれぞれ連結され、互いに対向する一対のアーム構成板を有し、バランサは、少なくとも一部が一対のアーム構成板の間に配設される。【選択図】図２
2016030315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付面に設置される基台部と、
前記取付面に対して略平行に設けられた回転軸まわりに基端が前記基台部に回転可能に連結されたアーム部と、
一側が前記基台部に、他側が前記アーム部に、それぞれ回転自在に連結されたバランサと
を備え、
前記アーム部は、前記回転軸にそれぞれ連結され、互いに対向する一対のアーム構成板を有し、
前記バランサは、少なくとも一部が前記一対のアーム構成板の間に配設されること
を特徴とするロボット。
【請求項２】
前記バランサの一側に連結する一側連結部は、前記回転軸よりも前記アーム部の先端側の位置に位置すること
を特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記バランサは、
伸縮部材によって進退するロッド部を有し、当該ロッド部の退行時に前記アーム部に対する駆動負荷を軽減すること
を特徴とする請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
前記バランサは、
前記伸縮部材としての流体が封入されたシリンダ部をさらに有し、前記流体の圧力によって前記ロッド部を進退させること
を特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記バランサの一側に連結する一側連結部は、前記基台部に設けられること
を特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のロボット。
【請求項６】
前記基台部に設けられる前記一側連結部は、前記一対のアーム構成板の間に延伸するように形成されること
を特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記一対のアーム構成板を互いに連結する連結部材を備え、
前記バランサの他側を連結する他側連結部は、前記連結部材に設けられること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のロボット。
【請求項８】
前記基台部は、
前記取付面に設置される基台と、
前記一側連結部を有し、前記取付面に対して略垂直に設けられた旋回軸を介して前記基台部上に回転自在に設けられた旋回ベースとを備え、
前記アーム部は、
前記一対のアーム構成板を有するとともに、前記バランサの他側を連結する他側連結部を有し、前記回転軸を介して前記旋回ベースに回動自在に連結された第１アームと、
当該第１アームの先端に連結された第２アームとを備えること
を特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、床面などに設置される基台部と、かかる基台部に旋回自在および揺動自在に連結されるアーム部とを備えるロボットがある。そして、かかるロボットのアーム部先端に各種作業用のエンドエフェクタを取り付けることにより、様々な作業に用いることができる。
【０００３】
かかるロボットとして、アーム部を揺動させる際のモータや減速機などにはたらく負荷の軽減を図るために、スプリングや流体などの伸縮部材が伸長する力を利用したバランサを備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記バランサは、一側が基台部に、他側がアーム部に、それぞれ回転自在に連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４８３９２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、上記した従来のバランサは、一般にアーム部の側面に沿って配設されている。
【０００７】
そのため、ロボットとしての幅が大きくなってしまう。また、かかる構成では、アーム部の側面でバランサが伸縮することになるため、例えばアーム部と基台部との連結部に設けられる減速機などに、好ましくないモーメント荷重がかかるおそれがある。
【０００８】
さらに、例えば、起立した状態のアーム部が前傾する際の負荷軽減を図ろうとする場合、バランサの一側を連結する基台部側連結部は、アーム部の基端が支承される回転軸よりも下側に設けられることになる。
【０００９】
かかる構成では、アーム部が前傾した場合、バランサがアーム部よりも前方に出っ張ってしまい、ロボットの下部に存在する周辺部材と干渉するおそれがある。
【００１０】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、スリムでコンパクト化することができ、かつアーム部と周辺部材とが干渉し難いロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の一態様に係るロボットは、基台部と、アーム部と、バランサとを備える。基台部は、取付面に設置される。アーム部は、前記取付面に対して略平行に設けられた回転軸まわりに基端が前記基台部に回転可能に連結される。バランサは、一側が前記基台部に、他側が前記アーム部に、それぞれ回転自在に連結される。そして、前記アーム部は、前記回転軸にそれぞれ連結され、互いに対向する一対のアーム構成板を有し、前記バランサは、少なくとも一部が前記一対のアーム構成板の間に配設される。
【発明の効果】
【００１２】
実施形態の一態様によれば、スリムでコンパクト化することができ、かつアーム部と周辺部材とが干渉し難いロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るロボットの斜視図である。
【図２】図２は、同上のロボットの正面図である。
【図３】図３は、同上のロボットの左側面図である。
【図４】図４は、同上のロボットが備えるバランサの作用を示す模式的な説明図である。
【図５】図５は、変形例に係るロボットが備えるバランサの作用を示す模式的な説明図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るロボットの正面図である。
【図７】図７は、同上のロボットの右側面図である。
【図８】図８は、同上のロボットの左側面図である。
【図９】図９は、同上のロボットが備えるバランサの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１〜図３を参照して、第１の実施形態に係るロボット１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係るロボット１０の斜視図、図２は、同ロボット１０の正面図、図３は、同ロボット１０の左側面図である。なお、各図には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を記してある。なお、本実施形態では、Ｘ軸の正方向がロボット１０の前方を指す。
【００１６】
図１〜図３に示すように、以下では、いわゆる垂直多関節型のロボットであって、塗装作業や溶接作業、あるいはワークを保持するワークハンドリング作業などを行う産業用ロボットを例に挙げて説明を行う。
【００１７】
また、説明の便宜上、以下では、図示したロボット１０の姿勢を基準として、ロボット１０における各部位の位置関係や動作方向などを説明する。
【００１８】
図示するように、ロボット１０は、床面１００（図２および図３）を取付面として設置される基台部１１と、床面１００に対して略平行な回転軸２００まわりに基端が基台部１１に回転可能に連結されたアーム部１２とを備える（図３の矢印２１０参照）。そして、アーム部１２の先端部には、手首部１３を備えるとともに、手首部１３の先端部にはフランジ部１４を備える。
【００１９】
基台部１１は、例えば鋳物などで形成されており、床面１００に設置される基台１１１と、基台１１１上に回転可能に設けられた旋回ベース１１２とを備える。この旋回ベース１１２は、床面１００に対して略垂直に設けられた旋回軸３００を介して回転可能に連結される（図３の矢印３１０参照）。そして、旋回モータ１９ａからの動力により、旋回ベース１１２は、旋回軸３００を中心にして基台１１１上を旋回する。
【００２０】
アーム部１２は、第１アームの一例である下部アーム１２１と、第２アームの一例である上部アーム１２２とを備える。下部アーム１２１は、回転軸２００を介して旋回ベース１１２に回動自在に連結される。なお、下部アーム１２１は、図２に示す回動モータ１９ｂからの動力により、回転軸２００を中心にして前後に揺動する。
【００２１】
上部アーム１２２は、下部アーム１２１の先端部に対し、基端部が回転軸２００に略平行な回動軸４００まわりに回転可能に連結される（図３の矢印４１０参照）。また、上部アーム１２２は、図３に示すように、回動軸４００に略垂直な捻転軸５００まわりに捻転可能に設けられている（図中の矢印５１０参照）。なお、上部アーム１２２についてもモータ（図示せず）からの動力により回転する。
【００２２】
手首部１３は、図３に示すように、上部アーム１２２の先端部に対し、捻転軸５００に略垂直な揺動軸６００まわりに揺動可能に連結される（図中の矢印６１０参照）。なお、手首部１３は、図１および図３に示す捻転モータ１９ｃからの動力により、揺動軸６００を中心にして前後に揺動する。
【００２３】
また、フランジ部１４は、手首部１３に対し、図２および図３に示すように、揺動軸６００に略垂直な回転軸７００まわりに回転可能に連結される（図３中の矢印７１０参照）。そして、このフランジ部１４には、スポット溶接ガンや塗装ノズル、あるいはハンドといった各種エンドエフェクタが取り付けられる。なお、フランジ部１４は、図１および図３に示す回転モータ１９ｄからの動力により、回転軸７００を中心にして回転する。
【００２４】
下部アーム１２１は、回転軸２００にそれぞれ連結され、互いに対向する左側アーム構成板１２１Ｌおよび右側アーム構成板１２１Ｒを備える。すなわち、下部アーム１２１は、左右一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒを備える。
【００２５】
また、本実施形態に係るロボット１０は、重力補償用のバランサ１６を備える。バランサ１６は、窒素ガス等の流体が封入されたシリンダ部１６１と、かかる流体の圧力によって進退するロッド部１６２とを有する。なお、シリンダ部１６１の流体は、伸縮部材の一例となるものであり、窒素ガスなどに代えて他の気体を用いることもできるし、オイル等の液体を用いることもできる。
【００２６】
本実施形態に係るバランサ１６は、ロッド部１６２の退行時にアーム部１２に対する駆動負荷を軽減するように構成された、いわゆるＰＵＬＬ式バランサである。したがって、伸長時にアーム部１２に対する駆動負荷を軽減するＰＵＳＨ式バランサに比べ、初期状態における全長が短くて済み、ロボット１０全体のコンパクト化に寄与する。
【００２７】
このバランサ１６は、シリンダ部１６１の基端に設けられた第１連結部１６１ａを基台部１１に、ロッド部１６２の先端に設けた第２連結部１６２ａをアーム部１２に連結している。なお、第１連結部１６１ａおよび第２連結部１６２ａは、共にリング状に形成されている。
【００２８】
より具体的に説明すると、図示するように、基台部１１の旋回ベース１１２は、上方（Ｚ方向）に延伸するバランサ取付部１１３を備える。バランサ取付部１１３は、上端部が、下部アーム１２１を構成する左側アーム構成板１２１Ｌと右側アーム構成板１２１Ｒとの間に介在するように形成される。なお、ここではＺ方向が上方であるが、Ｚ方向は取付面の法線方向である。
【００２９】
そして、かかるバランサ取付部１１３の上端部に、バランサ１６の一側をなす基端に設けられた第１連結部１６１ａと連結する一側連結部１１３ａが設けられる。すなわち、下部アーム１２１は、左側アーム構成板１２１Ｌと右側アーム構成板１２１Ｒとの間にバランサ収容空間１２１０が形成されており、このバランサ収容空間１２１０にバランサ取付部１１３が位置する。
【００３０】
一方、下部アーム１２１の中途には、バランサ１６の他側をなすロッド部１６２の先端に設けられた第２連結部１６２ａと連結する他側連結部１２１ｂが設けられる（図２）。本実施形態では、下部アーム１２１の中途に、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒ同士を連結する連結部材１２１ａを設け、かかる連結部材１２１ａに他側連結部１２１ｂを設けている。
【００３１】
このように、本実施形態に係るロボット１０の基台部１１は、アーム部１２の下部アーム１２１を回転自在に軸支する回転軸２００よりも、アーム部１２の先端側の位置に、バランサ１６の基端側となる一側を連結する一側連結部１１３ａを備えることになる。換言すると、一側連結部１１３ａは、取付面の法線方向（Ｚ方向）について、取付面からの距離が回転軸よりも大きい位置となるように形成されている。すなわち、基台部１１は、取付面の法線方向（Ｚ方向）における取付面からの距離が、回転軸２００よりも大きい位置に、バランサ１６の一側を連結する一側連結部１１３ａを備えることになる。他方、本実施形態に係るロボット１０の下部アーム１２１は、バランサ１６の先端側となる他側を連結する他側連結部１２１ｂを有する。
【００３２】
なお、旋回ベース１１２の一側連結部１１３ａには回転軸２００と略平行に第１軸体１１３ｂが設けられ、バランサ１６が備えるリング状の第１連結部１６１ａを軸支する。一方、他側連結部１２１ｂにも回転軸２００と略平行に第２軸体１２１ｃが設けられ、これもリング状の第２連結部１６２ａを軸支する。
【００３３】
このように、本実施形態に係るバランサ１６は、その全体が一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に形成されたバランサ収容空間１２１０に配設される。すなわち、図２に示すように、正面視においてはロボット１０のロボット中心線８００と重なるように配設される。
【００３４】
したがって、例えば正面視において、ロボット１０の幅をスリム化することができ、ロボット１０のコンパクト化に寄与することができる。
【００３５】
ところで、旋回ベース１１２の一側連結部１１３ａは、図３に示すように、ロボット１０のロボット中心線８００よりも、旋回ベース１１２の旋回軸３００側に位置するように設けられる。他方、他側連結部１２１ｂについても、一側連結部１１３ａと同じように、旋回ベース１１２の旋回軸３００側に位置する。
【００３６】
したがって、バランサ１６は、側面視において、ロボット中心線８００よりも旋回ベース１１２の旋回軸３００側であって、かつ、下部アーム１２における回転軸２００と回動軸４００との間に配置されることになる。
【００３７】
このように、バランサ１６は、基台部１１とアーム部１２とにかけて連結されるとともに、少なくとも一部は、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設されることになる。また、基台部１１に設けられる一側連結部１１３ａは、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に延伸するように形成されることになる。
【００３８】
また、バランサ１６は、基端側が基台部１１に、先端側がアーム部１２に、それぞれ回転自在に連結される。そして、ＰＵＬＬ式とした本実施形態に係るバランサ１６は、図２、図３に示すように、基端側に位置する一側連結部１１３ａは、下部アーム１２１を支持する回転軸２００よりも常に上方位置（図中の座標軸のＺ方向に離隔した位置）に設けられる。したがって、詳しくは後述するが、下部アーム１２１の揺動時に、引っ張り力による（ＰＵＬＬ式）重力補償がなされる。
【００３９】
なお、バランサ１６のロッド部１６２は、例えば、ロッドの進退に追従して伸縮するジャバラ状のカバー部材などで覆うとよい。カバー部材によって、例えば、ロボット１０が溶接用途に用いられる場合、スパッタなどによる焼損を防ぐうえで効果的である。
【００４０】
また、ロボット１０は、下部アーム１２１に沿わせて配された艤装ケーブルを備える（図示省略）。なお、艤装ケーブルは、エンドエフェクタや各モータへの電力供給用ケーブルやホースなどである。
【００４１】
本実施形態では、バランサ１６が左側アーム構成板１２１Ｌと右側アーム構成板１２１Ｒとの間に配設されているため、下部アーム１２１の左右側いずれであってもバランサ１６と干渉することなく艤装ケーブルを配線することができる。
【００４２】
また、本実施形態に係るロボット１０の基台部１１は、アーム部１２の下部アーム１２１を両持ち支持する回転軸２００を有する回動部１７を備える。
【００４３】
回動部１７は、図２および図３に示すように、旋回ベース１１２におけるバランサ取付部１１３の基部側内部に設けられる。かかる回動部１７は、例えば、左側アーム構成板１２１Ｌの軸体（回転軸２００）と連動連結する減速機１８や、この減速機１８に連動連結するモータ１９ａ〜１９ｄや、左側アーム構成板１２１Ｌの軸体（回転軸２００）を支承する軸受２０などを備える。このように、左側アーム構成板１２１Ｌと右側アーム構成板１２１Ｒとから構成されるアーム部１２の基部は、回動部１７を介して基台部１１に両持ち支持された状態で揺動自在に取り付けられる。
【００４４】
ところで、バランサ１６は、前述したように、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設され、正面視においてはロボット１０のロボット中心線８００と略重なるように配設される（図２を参照）。そのため、回動部１７の減速機１８に対するオフセット量を可及的に小さくでき、バランサ１６の圧縮荷重によって減速機１８に加わるモーメント荷重を小さくすることができる。よって、モーメント荷重による減速機１８への悪影響を可及的に抑えることが可能である。なお、減速機１８の位置によってはオフセット量をゼロにすることができるため、モーメント荷重もゼロにすることが可能である。また、バランサ１６が回動部１７と干渉するおそれもない。
【００４５】
次に、図４および図５を参照しながら、バランサ１６の作用について説明する。図４は、同上のロボット１０が備えるバランサ１６の作用を示す模式的な説明図である。また、図５は、変形例に係るロボット１０が備えるバランサ１６の作用を示す模式的な説明図である。
【００４６】
図４では、下部アーム１２１が略垂直に起立した状態のロボット１０を上段に示し、下部アーム１２１が斜め前方に傾倒した状態のロボット１０を下段に示す。また、関節などについては、図記号を用いて模式的に示すとともに、ロボット１０の構成要素について、適宜、図１〜図３に示した符号と同一符号を付した。また、図５では、下部アーム１２１が略垂直に起立した状態のロボット１０を上段に示し、下部アーム１２１が斜め後方に傾倒した状態のロボット１０を下段に示す。なお、ここでも関節などについては、図記号を用いて模式的に示すとともに、ロボット１０の構成要素について、適宜、図１〜図３に示した符号と同一符号を付した。
【００４７】
図４に示すように、バランサ１６の基端部は、旋回ベース１１２のバランサ取付部１１３に設けられた一側連結部１１３ａに連結されている。一側連結部１１３ａは、床面１００から第１の高さＨに位置し、下部アーム１２１の回転軸２００は、床面１００から第２の高さｈに位置しており、一側連結部１１３ａの方が回転軸２００よりも高い位置にある。すなわち、一側連結部１１３ａの方が回転軸２００よりも距離Ｄだけ上部アーム１２２側の位置に位置する。
【００４８】
したがって、図４の上段に示す状態から下段に示す状態へと下部アーム１２１を前方に倒すと（図中の矢印９１０を参照）、ロッド部１６２（図２および図３参照）は伸長することになる。その結果、バランサ１６は、基準となる第１の長さＬ１から変位後の第２の長さＬ２へと伸びた状態になる（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００４９】
そのため、アーム部１２の傾倒時には、バランサ１６によって、ロッド部１６２が引っ張られる抵抗力によるアーム部１２を支持する力が作用する。したがって、所定長さを有する下部アーム１２１の先端からさらに先方へ延伸する上部アーム１２２を備えるアーム部１２を、より広範囲に倒すことが可能となる。他方、引っ張られて伸長しているバランサ１６のロッド部１６２は、退行方向への付勢されることになるため、傾倒したアーム部１２を起立状態へ駆動する際の駆動負荷を軽減することができる。
【００５０】
また、バランサ１６は、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設されるとともに、側面視において、ロボット中心線８００よりも旋回ベース１１２の旋回軸３００側に配置されている。そのため、アーム部１２を前方（Ｘ方向）へ倒したときに、例えば、ロボット１０の下部に何らかの周辺部材が存在していても、これらと干渉するおそれがない。
【００５１】
さらに、バランサ１６は、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設されるとともに、回転軸２００と回動軸４００との間に配置されているため、ロボット１０としてのコンパクト化に寄与することができる。
【００５２】
ロボット１０のアーム部１２の動作として、下部アーム１２１が斜め前方ではなく、斜め後方に傾倒する場合について説明する。
【００５３】
図５に示すように、ここでも、バランサ１６は、一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に形成されたバランサ収容空間１２１０に配設される。また、ロボット１０の基台部１１では、一側連結部１１３ａの方が回転軸２００よりも距離Ｄだけ上部アーム１２２側の位置に位置しており、バランサ１６は、基端が回転軸２００よりも上方に位置した状態で配設される。ただし、ここでは図４と異なり、バランサ１６は、側面視において、ロボット中心線８００（図２参照）よりも上部アーム１２２の手首部１３側に配置されている。
【００５４】
したがって、図５の上段に示す状態から下段に示す状態へと下部アーム１２１を後方に倒すと（図中の矢印９２０を参照）、ロッド部１６２（図２および図３参照）は伸長する。
【００５５】
そのため、アーム部１２の傾倒時には、バランサ１６によって、ロッド部１６２が引っ張られる抵抗力によるアーム部１２を支持する力が作用し、アーム部１２を広範囲に倒すことが可能となる。他方、引っ張られて伸長しているバランサ１６のロッド部１６２は、退行方向へ付勢されることになるため、傾倒したアーム部１２を起立状態へ駆動する際の駆動負荷を軽減することができる。
【００５６】
また、バランサ１６は、ここでも一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設されるとともに、回転軸２００と回動軸４００との間に配置されているため、ロボット１０としてのコンパクト化に寄与することができる。
【００５７】
以上、説明してきたように、本実施形態に係るロボット１０は、アーム部１２の姿勢変更を、無理なく広範囲でスピーディに行えるため、作業効率を向上させることができる。
【００５８】
なお、バランサ１６の配置は、図４および図５で示した例に限定されない。アーム部１２の傾倒時に、必要な重力補償が得られる距離だけロッド部１６２が伸長できるところであればよい。ただし、バランサ１６の少なくとも一部が一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設されるという条件、または、バランサ１６の一側と連結する一側連結部１１３ａが回転軸２００よりもアーム部１２の先端側の位置に位置するという条件を満たすことが前提となる。
【００５９】
上述してきたように、第１の実施形態に係るロボット１０は、基台部１１と、アーム部１２と、バランサ１６とを備える。基台部１１は、例えば床面１００などの取付面に設置される。アーム部１２は、取付面に対して略平行に設けられた回転軸２００まわりに基端が基台部１１に回転可能に連結される。バランサ１６は、一側が基台部１１に、他側がアーム部１２に、それぞれ回転自在に連結される。そして、アーム部１２は、回転軸２００にそれぞれ連結され、互いに対向する一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒを有し、バランサ１６は、少なくとも一部が一対のアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの間に配設される。
【００６０】
したがって、本実施形態によれば、スリムでコンパクト化することができ、かつアーム部１２と周辺部材とが干渉し難いロボット１０を提供することができる。
【００６１】
ところで、下部アーム１２１は、両持ち支持であって、バランサ収容空間１２１０を備える構成であれば、下部アーム１２１を構成するアーム構成板１２１Ｌ，Ｒの形状などは適宜変更して構わない。また、本実施形態では、下部アーム１２１の前後面は開放状態の構造としたが、例えば下部アーム１２１における前面（上部アーム１２２の手首部１３側の面）を閉塞して、横断面視で略Ｕ字状の構造とすることもできる。
【００６２】
また、バランサ１６の一側に連結する一側連結部１１３ａを、旋回アーム１１２に一体形成し、左側アーム構成板１２１Ｌと右側アーム構成板１２１Ｒとの間に介在させたバランサ取付部１１３に設けた構成とした。しかし、基台部１１側に設けられ、回転軸２００よりもアーム部１２の先端側の位置に位置するのであれば、一側連結部１１３ａの構成も適宜変更して構わない。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、図６〜図８を参照して、第２の実施形態に係るロボット１０Ａの構成について説明する。図６は、第２の実施形態に係るロボット１０Ａの正面図、図７は、同ロボット１０Ａの右側面図、図８は、同ロボット１０Ａの左側面図である。なお、各図には、第１の実施形態同様、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を記してある。そして、本実施形態においてもＸ軸の正方向がロボット１０Ａの前方を指す。
【００６４】
また、本実施形態に係るロボット１０Ａも、先の実施形態同様、いわゆる垂直多関節型のロボットであって、塗装作業や溶接作業、あるいはワークを保持するワークハンドリング作業などを行う産業用ロボットである。そして、図６〜図８で示したロボット１０Ａの姿勢を基準とし、ロボット１０Ａにおける各部位の位置関係や動作方向などを説明する。
【００６５】
本実施形態に係るロボット１０Ａと先の第１の実施形態に係るロボット１０との違いは、基台部１１の旋回ベース１１２の構成、アーム部１２の下部アーム１２１の構成、およびバランサ１６の取付位置にある。以下、ロボットとして同一機能を奏する構成要素については第１の実施形態と同一の符号を付し、主には第１の実施形態と異なる構成に関して説明する。そして、構成が共通するところの説明は適宜省略する。
【００６６】
図示するように、ロボット１０Ａの下部アーム１２１は、減速機１８や回動モータ１９ｂを有する回動部１７に片持ち支持される単一のアームで構成される。すなわち、図６に示すように、下部アーム１２１は、左側面１２１ｄの基部を、床面１００に対して略平行な回転軸２００を介して旋回ベース１１２に揺動自在に連結している。
【００６７】
一方、左側面１２１ｄの先端部には、駆動モータ１９ｅなどを有する回動部１７０を介して上部アーム１２２を揺動自在に連結している。
【００６８】
そして、図６〜図８に示すように、かかる下部アーム１２１の一側側面、すなわち、回動部１７に対面する左側面１２１ｄに沿ってＰＵＬＬ式のバランサ１６が取付けられる。先の実施形態同様、バランサ１６は、ＰＵＬＬ式であるため、ＰＵＳＨ式バランサと比べて比較的短尺な構成であり、図示するように、下部アーム１２１の左側面１２１ｄの中央付近にコンパクトに収められる。
【００６９】
すなわち、図６に示すように、ロボット１０Ａは、基台部１１の旋回ベース１１２を、ロボット中心線８００に対して非対象形とし、右側（Ｙ方向側）を上方へ延伸させて回動部１７を設けている。そして、この回動部１７は、減速機１８を収容するとともに、この減速機１８に連動連結する回動モータ１９ｂを備える。
【００７０】
そして、旋回ベース１１２における回動部１７の上側部位を、さらに上方へ延伸させてプレート状の一側連結部１１３ａを設けている。すなわち、基台部１１は、回転軸２００よりもアーム部１２の先端側の位置に一側連結部１１３ａを備える。本実施形態に係るロボット１０Ａは、床面１００に設置されているため、バランサ１６の第１連結部１６１ａを連結する一側連結部１１３ａは、回動軸２００よりも高い位置に設けられることになる。
【００７１】
このように、一側連結部１１３ａは、下部アーム１２１の左側面１２１ｄの下部であって、回動部１７に近接した位置に設けられる。他方、下部アーム１２１の左側面１２１ｄの上部であって、上部アーム１２２を揺動させる回動部１７０に近接した位置には、バランサ１６の第２連結部１６２ａを連結する他側連結部１２１ｂが設けられる。
【００７２】
かかる構成により、回動部１７と干渉することなく、なおかつロボット１０Ａの全体外縁から正面視ではみ出すことなく、バランサ１６を、下部アーム１２１の左側面１２１ｄの中央付近にコンパクトに収めることができる。
【００７３】
一方、本実施形態に係るロボット１０Ａは、下部アーム１２１の左側面１２１ｄとは反対側の右側面１２１ｅには艤装ケーブル２０が配索される。右側面１２１ｅには、大きな部品などは存在しないため、図８に示すように、艤装ケーブル２０を無理なく配索することができる。
【００７４】
このように、下部アーム１２１の両面１２１ｄ，ｅを利用して、バランサ１６および艤装ケーブル２０をそれぞれ独立して配設したため、図６に示すように、正面視において、ロボット１０Ａの幅をスリムにすることができる。
【００７５】
また、一側連結部１１３ａは、結果的に減速機１８に近接して配置されることになるため、本実施形態に係るバランサ１６は、図６に示すように、バランサ１６の軸線１６０と回動部１７の軸方向の中心を通るロボット中心線８００とが近接することになる。すなわち、バランサ１６の軸線１６０と回動部１７の軸方向の中心を通るロボット中心線８００との距離Ｗが可及的に小さくなる。
【００７６】
かかる構成により、下部アーム１２１の左側面１２１ｄに近接して配置された減速機１８とバランサ１６の軸線１６０とのオフセット量を小さくすることができる。したがって、第１の実施形態同様、ここでも、バランサ１６の圧縮荷重によって減速機１８に加わるモーメント荷重を小さくすることができる。よって、モーメント荷重による減速機１８への悪影響を可及的に抑えることが可能となる。
【００７７】
ここで、本実施形態に係るロボット１０Ａが備えるバランサ１６の作用について説明する。図９は、ロボット１０Ａが備えるバランサ１６の説明図である。バランサ１６は、先の実施形態と同じようにＰＵＬＬ式であるため、図９に示すように、下部アーム１２１を前方に倒すと、ロッド部１６２が伸長する。
【００７８】
ロッド部１６２が引っ張られる抵抗力によってアーム部１２を支持する力が作用し、アーム部１２を広範囲に倒すことが可能となる。他方、引っ張られて伸長しているバランサ１６のロッド部１６２は、退行方向へ付勢されるため、傾倒したアーム部１２を起立状態へ駆動する際の駆動負荷を軽減することができる。
【００７９】
上述してきたように、実施形態に係るロボット１０Ａは、基台部１１と、略水平に設けられた回転軸２００を介して基端が基台部１１に回転可能に連結されたアーム部１２と、一側が基台部１１に、他側がアーム部１２に、それぞれ回転自在に連結されたバランサ１６とを備える。そして、基台部１１は、回転軸２００よりもアーム部１２の先端側の位置に、バランサ１６の一側を連結する一側連結部１１３ａを備える。
【００８０】
したがって、本実施形態によれば、ロボット１０Ａのコンパクト化に寄与するバランサ１６の配置が実現できる。また、かかるバランサ１６などの周辺部材とアーム部１２とが干渉し難いロボット１０Ａを提供することができる。
【００８１】
ところで、ここでは、バランサ１６の一側に連結する一側連結部１１３ａを、旋回アーム１１２に一体形成し、左側アーム構成板１２１Ｌと右側アーム構成板１２１Ｒとの間に介在させたバランサ取付部１１３に設けた構成とした。しかし、基台部１１側に設けられ、回転軸２００よりもアーム部１２の先端側の位置に位置するのであれば、一側連結部１１３ａの構成も適宜変更して構わない。
【００８２】
ところで、ここでは、バランサ１６を、側面視において、ロボット中心線８００よりも旋回ベース１１２の旋回軸３００側に配置したが。かかる構成に限定されるものではない。バランサ１６の一側を連結する一側連結部１１３ａが回転軸２００よりもアーム部１２の先端側の位置に位置するのであれば、ロボット中心線８００（図２参照）よりも上部アーム１２２の手首部１３側に配置してもよい。
【００８３】
上述してきた実施形態から、以下の各手段を備えるロボットが実現される。すなわち、設置手段と、当該設置手段に回転可能に片持ち支持され、所定の作業を行う作業手段と、前記設置手段と前記作業手段とにかけて跨いで設けられた重力補償手段とを備え、前記設置手段は、前記作業手段を回転可能に支持する支持手段よりも、前記作業手段の先端側の位置に、前記重力補償手段の一側を連結する一側連結手段を備えるロボット。
【００８４】
さらには、以下の各手段を備えるロボットも実現される。すなわち、設置手段と、当該設置手段に支持手段を介して回転可能に両持ち支持され、所定の作業を行う作業手段と、前記設置手段と前記作業手段とにかけて跨いで設けられた重力補償手段とを備え、前記作業手段は、前記重力補償手段の少なくとも一部を収納する収納手段を備えるロボット。
【００８５】
ここで、上記設置手段が基台部１１に相当し、上記作業手段がフランジ部１４を備える手首部１３を連結したアーム部１２に相当する。また、重力補償手段がバランサ１６に相当する。また、支持手段は、回転軸２００に相当する。さらに、一側連結手段がバランサ取付部１１３に相当し、収納手段がバランサ収容空間１２１０に相当する。
【００８６】
なお、上述してきた各実施形態で用いられる各モータ１９ａ〜１９ｄは、サーボモータを好適に用いることができる。
【００８７】
また、上述してきた実施形態では、バランサ１６は、流体が封入されたシリンダ部１６１と、流体の圧力によって進退するロッド部１６２とを有するシリンダタイプの構成としたが、引きバネなどを用いたスプリングタイプの構成とすることもできる。
【００８８】
また、上述した実施形態では、６軸を有する多軸ロボットを例示したが、軸数を限定するものではない。たとえば、７軸ロボットであってもよい。
【００８９】
また、上述した実施形態では、単腕ロボットを例示したが、これに限られるものではなく、たとえば、双腕以上の多腕ロボットの腕の少なくともいずれかに、上述した実施形態が適用されてもよい。
【００９０】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０  ロボット
１１  基台部
１２  アーム部
１４  フランジ部
１６  バランサ
１７  回動部
１８  減速機
１００  床面（取付面）
１１２  旋回ベース
１１３ａ  一側連結部
１２１  下部アーム（第１アーム）
１２１ａ  連結部材
１２１ｂ  他側連結部
１２１Ｌ  左側アーム構成板
１２１Ｒ  右側アーム構成板
１２２  上部アーム（第２アーム）
１６１  シリンダ部
１６２  ロッド部
２００  回転軸
３００  旋回軸
【図１】
2016030315.tif 000003
【図２】
2016030315.tif 000004
【図３】
2016030315.tif 000005
【図４】
2016030315.tif 000006
【図５】
2016030315.tif 000007
【図６】
2016030315.tif 000008
【図７】
2016030315.tif 000009
【図８】
2016030315.tif 000010
【図９】
2016030315.tif 000011