(57)【要約】【課題】揺動可能に接続された部材同士の接続構造にて疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減する。【解決手段】相対的に揺動可能に接続される第１部材２４と第２部材２３との接続構造１００であって、外輪１１１が上記第１部材２４に固定されるベアリングと、該ベアリングの内輪に固定されると共に上記第２部材２３と固着されずに配置されるベアリング座１２０と、該ベアリング座１２０と上記第２部材２３とを締結すると共に上記ベアリング座１２０と上記第２部材２３との間で応力を伝達する締結手段１３０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に揺動可能に接続される第１部材と第２部材との接続構造であって、
外輪及び内輪のうち一方が前記第１部材に固定されるベアリングと、
該ベアリングの前記外輪及び内輪のうち他方に固定されると共に前記第２部材と固着されずに配置されるベアリング座と、
該ベアリング座と前記第２部材とを締結すると共に前記ベアリング座と前記第２部材との間で応力を伝達する締結手段と
を備えることを特徴とする接続構造。
【請求項２】
前記締結手段に作用する応力を検出する応力検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載の接続構造。
【請求項３】
前記応力検出手段は、前記ベアリング座と前記第２部材との間に挟まれる圧力センサを備えることを特徴とする請求項２記載の接続構造。
【請求項４】
前記締結手段が前記第２部材側から取り付け及び取り外しが可能とされていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の接続構造。
【請求項５】
前記締結手段はボルトであることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の接続構造。
【請求項６】
本体部に対して基準平面に沿って揺動可能に接続される第１の上腕部及び第２の上腕部と、
前記第１の上腕部に対して前記基準平面に沿って揺動可能に接続される第１の前腕部と、
前記第２の上腕部に対して前記基準平面に沿って揺動可能に接続される第２の前腕部と、
前記第１の前腕部及び前記第２の前腕部に対して前記基準平面に沿って揺動可能に接続されるハンド部と、
を備えるフロッグレッグアームロボットであって、
前記本体部と前記第１の上腕部との接続構造、前記本体部と前記第２の上腕部との接続構造、前記第１の上腕部と前記第１の前腕部との接続構造、前記第２の上腕部と前記第２の前腕部との接続構造、前記第１の前腕部と前記ハンド部との接続構造、及び、前記第２の前腕部と前記ハンド部との接続構造の少なくともいずれかの接続構造として、請求項１〜５いずれかに記載の接続構造を用いる
ことを特徴とするフロッグレッグアームロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的に揺動可能に接続される部材同士の接続構造及び該接続構造を有するフロッグレッグアームロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、フロッグレッグアームロボットは、一対のアーム部を備え、１つのアーム部が相対的に揺動可能に接続される上腕部と前腕部とを備えている。
このような相対的に揺動可能な部材を備える装置においては、部材同士の接続構造として、一方の部材（第２部材）にベアリング座を溶接あるいは一体成形し、このベアリング座を介して一方の部材と他方の部材（第１部材）とをベアリングにて固定する構造を用いる場合が多い。
【０００３】
具体的には、一方の部材が下方に配置され他方の部材が上方に配置される場合には、一方の部材に溶接あるいは一体成形されるベアリング座を設置し、ベアリングの外輪及び内輪のうち一方をベアリング座に固定し、他方の部材にベアリングの外輪及び内輪のうち他方を固定する。
このような接続構造を作用することによって、ベアリング座にてベアリングを介して一方の部材に伝達される応力を分散して一方の部材に応力が局所的に作用することを抑制しながら、ベアリングの外輪と内輪との相対的な回転移動にて一方の部材と他方の部材とを揺動可能に接続することができる。
【特許文献１】特開平１１−２１６６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ベアリング座と一方の部材との接合箇所は不連続な形状となっている。このため、ベアリング座の接合箇所に応力が局所的に作用する。特に近年のフロッグレッグアームロボットのように、重量物を搬送する装置の場合には、部材（例えば上腕部と前腕部）の揺動方向と直交する方向に大きなモーメントが作用するため、ベアリング座の接合箇所に作用する応力が大きくなる。
このため、ベアリング座の接合箇所の定期的なメンテナンスが必要となり、接合箇所の疲労が確認された場合には、その補修作業を行う。
【０００５】
しかしながら、ベアリング座は、一方の部材に対して溶接あるいは一体成形されている。このため、補修作業として、溶接のやり直しや補強等の作業が必要となるが、このような作業が困難な場合が多いため、従来においては、補修作業の際に一方の部材ごとベアリング座を交換することが多かった。
このように従来の補修作業では、新たに一方の部材を用意する必要があるため、補修作業にかかる時間やコストが増大するという問題が生じる。
また、重量物を搬送する装置の場合には、ベアリング座部位の重量が大きくなり、装置全体が重くなることで動性能の低下につながるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、揺動可能に接続された部材同士の接続構造にて疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の接続構造は、相対的に揺動可能に接続される第１部材と第２部材との接続構造であって、外輪及び内輪のうち一方が上記第１部材に固定されるベアリングと、該ベアリングの上記外輪及び内輪のうち他方に固定されると共に上記第２部材と固着されずに配置されるベアリング座と、該ベアリング座と上記第２部材とを締結すると共に上記ベアリング座と上記第２部材との間で応力を伝達する締結手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴を有する本発明の接続構造によれば、ベアリング座と第２部材とが固着されていないため、ベアリング座と第２部材とが相対移動可能となり、接合箇所が存在しない。このため、ベアリング座と第２部材との接合箇所に局所的に応力が作用することはない。
そして、ベアリング座と第２部材とは、応力を伝達する締結手段によって締結されている。このため、ベアリング座と第２部材との間の応力伝達が締結手段を介して行われる。
【０００９】
また、本発明の接続構造においては、上記締結手段に作用する応力を検出する応力検出手段を備えるという構成を採用する。
【００１０】
また、本発明の接続構造においては、上記応力検出手段は、上記ベアリング座と上記第２部材との間に挟まれる圧力センサを備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、本発明の接続構造においては、上記締結手段が上記第２部材側から取り付け及び取り外しが可能とされているという構成を採用する。
【００１２】
また、本発明の接続構造においては、上記締結手段はボルトであるという構成を採用する。
【００１３】
次に、本発明のフロッグレッグアームロボットは、本体部に対して基準平面に沿って揺動可能に接続される第１の上腕部及び第２の上腕部と、上記第１の上腕部に対して上記基準平面に沿って揺動可能に接続される第１の前腕部と、上記第２の上腕部に対して上記基準平面に沿って揺動可能に接続される第２の前腕部と、上記第１の前腕部及び上記第２の前腕部に対して上記基準平面に沿って揺動可能に接続されるハンド部と、を備えるフロッグレッグアームロボットであって、上記本体部と上記第１の上腕部との接続構造、上記本体部と上記第２の上腕部との接続構造、上記第１の上腕部と上記第１の前腕部との接続構造、上記第２の上腕部と上記第２の前腕部との接続構造、上記第１の前腕部と上記ハンド部との接続構造、及び、上記第２の前腕部と上記ハンド部との接続構造の少なくともいずれかの接続構造として、本発明の接続構造を用いることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明のフロッグレッグアームロボットによれば、揺動可能に接続される部材同士の接続構造として本発明の接続構造が用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接続構造によれば、ベアリング座と第２部材との間の応力伝達が締結手段を介して行われるため、応力による疲労は、締結手段に集中することとなる。よって、締結手段のみの交換によって補修作業を完了することが可能となる。
したがって、本発明の接続構造によれば、部材そのものを交換する場合と比較して、揺動可能に接続された部材同士の接続構造にて疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減することが可能となる。
【００１５】
また、本発明のフロッグレッグアームロボットによれば、揺動可能に接続される部材同士の接続構造として本発明の接続構造が用いられるため、接続構造にて疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減することが可能となる。
また、ベアリング座をアーム部より軽量な材料にすることで装置の軽量化をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る接続構造及びフロッグレッグアームロボットの一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
図１及び図２は、本実施形態におけるフロッグレッグアームロボットＲの概略構成図であり、図１が平面図、図２が側面図である。
これらの図に示すように、フロッグレッグアームロボットＲは、本体部１とアーム部２とハンド部３とを備えている。
【００１８】
本体部１は、不図示の設置台上に旋回可能に設置されるものであり、アーム部２を揺動させることによってハンド部３を水平面（基準平面）に沿って前後に移動させるための駆動モータ５（５１，５２）が設置されている。
【００１９】
アーム部２は、ハンド部３の移動方向に対して左右対称とされる一対のアーム部２１，２２によって構成されており、ハンド部３を直線方向に移動可能に支持する。なお、以下の説明においては、アーム部２１を第１アーム部２１と称し、アーム部２２を第２アーム部２２と称する。
【００２０】
第１アーム部２１は、上腕部２３（第１の上腕部）と、前腕部２４（第１の前腕部）とによって構成されている。
上腕部２３は、本体部１に対して水平面に沿って揺動可能に接続されている。また、前腕部２４は、上腕部２３に対して水平面に沿って揺動可能に接続されている。
【００２１】
第２アーム部２２は、上腕部２５（第２の上腕部）と、前腕部２６（第２の前腕部）とによって構成されている。
上腕部２５は、本体部１に対して水平面に沿って揺動可能に接続されている。また、前腕部２６は、上腕部２５に対して水平面に沿って揺動可能に接続されている。
【００２２】
ハンド部３は、第１アーム部２１の前腕部２４と、第２アーム部２２の前腕部２６との各々に対して、水平面に沿って揺動可能に接続されている。
【００２３】
続いて、本実施形態のフロッグレッグアームロボットＲにおける、本体部１と上腕部２３との接続構造、本体部１と上腕部２５との接続構造、上腕部２３と前腕部２４との接続構造、上腕部２５と前腕部２６との接続構造、前腕部２４とハンド部３との接続構造、及び前腕部２６とハンド部３との接続構造について、図３を参照して説明する。
なお、各接続構造は、接続対象が異なるのみで、構成が同一であるため、図３においては、上腕部２３と前腕部２４との接続構造１００のみを示し、以下の説明においても、上腕部２３（第２部材）と前腕部２４（第１部材）との接続構造１００を主として説明する。
【００２４】
図３に示すように、接続構造１００は、ベアリング１１０と、ベアリング座１２０と、ボルト１３０と、圧力センサ１４０と、出力部１５０とを備えている。
【００２５】
ベアリング１１０は、相対的に回転移動可能な外輪１１１と内輪１１２とを備えており、外輪１１１が、上腕部２３と前腕部２４とのうち上方に位置する前腕部２４に固定部１６０を介して固定され、内輪１１２が、上腕部２３と前腕部２４とのうち下方に位置する上腕部２３にベアリング座１２０を介して固定されている。
なお、外輪１１１と固定部１６０、及び、内輪１１２とベアリング座１２０は、不図示のボルト等によって固定されている。
【００２６】
ベアリング座１２０は、平面視においてベアリング１１０の内輪１１２と略同一の大きさを有する円板形状とされている。このベアリング座１２０は、内輪１１２に対して固定されると共に上腕部２３と固着されずに配置されている。
このベアリング座１２０は、上腕部２３に対して固着されていないため、後述のようにボルト１３０にて上腕部２３に締結されていない場合には、上腕部２３に圧力センサ１４０を介して載置されているのみであり、上腕部２３に対して移動可能とされている。
【００２７】
ボルト１３０は、ベアリング座１２０と上腕部２３とを締結するためのものであり、ベアリング座１２０の周縁に沿って円環状に複数配置されている。このボルト１３０は、ベアリング座１２０と上腕部２３との各々に形成されたボルト挿通孔に螺合されることによってベアリング座１２０と上腕部２３とを締結する。
また、本実施形態のフロッグレッグアームロボットＲにおいては、上腕部２３が中空とされている。そして、ボルト１３０は、上腕部２３の内部（上腕部２３側）にて、取り付け及び取り外しが可能とされている。
【００２８】
圧力センサ１４０（例えば感圧センサ）は、ベアリング座１２０と上腕部２３との間に挟まれるように配置されており、ベアリング座１２０と上腕部２３との間の圧力を検出してその検出結果を電気信号として出力するものである。
出力部１５０は、圧力センサ１４０から電気信号として入力されるベアリング座１２０と上腕部２３との間の圧力を視覚化して出力するものである。なお、出力部１５０は、必要に応じて、圧力センサ１４０から電気信号に基づいて所定の演算処理を行って、この演算処理結果を出力するようにしても良い。出力部１５０において出力される結果は、ベアリング座１２０と上腕部２３との間の圧力に関するものであり、ボルト１３０に作用する応力に関する結果となる。
つまり、本実施形態において接続構造１００は、圧力センサ１４０及び出力部１５０によって、ボルト１３０に作用する応力を間接的に検出する。すなわち、本実施形態においては、圧力センサ１４０及び出力部１５０によって、本発明の応力検出手段が構成されている。
【００２９】
このような構成を有する接続構造１００によれば、ベアリング１１０の前腕部２４側に固定される外輪１１１と、ベアリング１１０の上腕部２３側に固定される内輪１１２とが相対的に回転移動可能とされているため、前腕部２４と上腕部２３とが揺動可能に接続される。
【００３０】
そして、本実施形態における接続構造１００においては、ベアリング座１２０と上腕部２３とが固着されていないため、ベアリング座１２０と上腕部２３とが相対移動可能となり、接合箇所が存在しない。このため、ベアリング座１２０と上腕部２３との接合箇所に局所的に応力が作用することはない。
そして、ベアリング座１２０と上腕部２３とは、ボルト１３０によって締結されており、ベアリング座１２０と上腕部２３との間の応力伝達がボルト１３０を介して行われる。
このように、ベアリング座１２０と上腕部２３との間の応力伝達がボルト１３０を介して行われるため、応力による疲労は、ボルト１３０に集中することとなる。よって、ボルト１３０のみの交換によって補修作業を完了することが可能となる。
したがって、本実施形態の接続構造１００によれば、上腕部２３そのものを交換する場合と比較して、疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態における接続構造１００においては、圧力センサ１４０及び出力部１５０によって、ボルト１３０に作用する応力を検出するという構成を採用する。
このため、ボルト１３０に作用する応力からボルト１３０の寿命や交換時期を推察することが可能となる。よって、ボルト１３０を適切なタイミングにて交換することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態における接続構造１００においては、ボルト１３０は、上腕部２３の内部（上腕部２３側）にて、取り付け及び取り外しが可能とされている。このため、上腕部２３の内部を開放することによってのみで、ベアリング１１０やベアリング座１２０を取り外すことなくボルト１３０の交換が可能となる。よって、ボルト１３０を容易に交換することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態のフロッグレッグアームロボットＲにおいては、本体部１及び上腕部２３と、本体部１及び上腕部２５と、上腕部２５及び前腕部２６と、前腕部２４及びハンド部３と、前腕部２６及びハンド部３とについても、上腕部２３と前腕部２４との接続構造１００と同様の接続構造にて揺動可能に接続されている。
【００３４】
このように構成されたフロッグレッグアームロボットＲは、駆動モータ５の駆動によって、アーム部２１，２２が左右対称に同期して揺動することによって、ハンド部３を直線方向（図１の左右方向）に移動する。そして、このようなハンド部３の移動によって、ハンド部３に支持された搬送対象物が搬送される。
そして、本実施形態におけるフロッグレッグアームロボットＲにおいては、上腕部２３及び前腕部２４が接続構造１００にて揺動可能に接続され、本体部１及び上腕部２３と、本体部１及び上腕部２５と、上腕部２５及び前腕部２６と、前腕部２４及びハンド部３と、前腕部２６及びハンド部３とについても、上腕部２３と前腕部２４との接続構造１００と同様の接続構造にて揺動可能に接続されている。
つまり、本実施形態におけるフロッグレッグアームロボットＲにおいては、揺動可能に接続される部材同士の接続構造として本発明の接続構造が用いられている。このため、接続構造にて疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減することが可能となる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る接続構造及びフロッグレッグアームロボットの好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３６】
例えば、上記実施形態においては、ベアリング１１０が、固定部１６０を介して前腕部２４に固定される構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、固定部１６０の代わりにベアリング座を設置し、上述したベアリング座１２０と上腕部２３と同様に、固定部１６０の代わりに設置したベアリング座を前腕部２４と固着させずに、ボルト等の締結手段によって前腕部２４に対して締結させても良い。
このような構成を採用することによって、前腕部２４側においても、応力がボルトを介して伝達され、応力による疲労がボルトに集中するため、ボルトの交換のみで、補修作業を完了することができる。したがって、前腕部２４そのものを交換する場合と比較して、疲労が確認された場合の補修作業にかかる時間やコストを削減することが可能となる。
【００３７】
また、外輪１１１と内輪１１２との相対的な回転移動が可能であれば、固定部１６０を設置せずに、ベアリング１１０を直接前腕部２４に固定しても良い。
【００３８】
また、上記実施形態においては、ベアリング１１０とベアリング座１２０とを固定するボルト（不図示）と、ベアリング座１２０と上腕部２３とを締結するボルト１３０とを別体で設ける構成について説明した。しかしながら、これらのボルトを一体化して一本のボルトとし、当該ボルトによって、ベアリング１１０、ベアリング座１２０及び上腕部２３を締結するようにしても良い。
【００３９】
また、上記実施形態においては、ベアリング１１０の外輪１１１が前腕部２４側に固定され、ベアリング１１０の内輪１１２が上腕部２３側に固定されている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、外輪１１１が上腕部２３側に固定され、内輪１１２が前腕部２４側に固定されていても良い。
【００４０】
また、上記実施形態においては、ベアリング座１２０と上腕部２３との間に挟みこまれた圧力センサ１４０によって、ボルト１３０に作用する応力を間接的に検出する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ボルト１３０に歪み計を設置し、ボルト１３０に作用する応力を直接的に検出しても良い。すなわち、本発明の応力検出手段が、歪み計と出力部１５０にて構成されても良い。
【００４１】
また、上記実施形態においては、本発明の締結手段としてボルトを用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば締結手段としてボルト及びナットを用いても良く、また締結手段としてネジを用いても良い。
【００４２】
また、上記実施形態においては、本発明の接続構造によって、フロッグレッグアームロボットＲにおける、上腕部２３及び前腕部２４と、本体部１及び上腕部２３と、本体部１及び上腕部２５と、上腕部２５及び前腕部２６と、前腕部２４及びハンド部３と、前腕部２６及びハンド部３とを揺動可能に接続する構成について説明した。
しかしながら、本発明の接続構造はこれに限定されるものではなく、スカラーアームロボット等の揺動可能に接続される部材同士の接続に対して好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態における接続構造を採用するフロッグレッグアームロボットの概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態における接続構造を採用するフロッグレッグアームロボットの概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態における接続構造を示すフロッグレッグアームロボットの要部断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１……本体部、２……アーム部、２３……上腕部（第２部材，第１の上腕部）、２４……前腕部（第１部材，第１の前腕部）、２５……上腕部（第２の上腕部）、２６……前腕部（第２の前腕部）、３……ハンド部、１００……接続構造、１１０……ベアリング、１１１……外輪、１１２……内輪、１２０……ベアリング座、１３０……ボルト（締結手段）、１４０……圧力センサ、１５０……出力部、Ｒ……フロッグレッグアームロボット
【図１】
2009274197.tif 000003
【図２】
2009274197.tif 000004
【図３】
2009274197.tif 000005