ロボット
【課題】
適切な性能を維持しながらも、より省コストに提供できるようにしたロボットを得ることを目的とする。
【解決手段】
基台と、第１軸まわりに回転可能に基台に連結される第１構造体と、第１軸に対して直交する第２軸まわりに回転可能に第１構造体に連結される第２構造体と、第２軸と平行な第３軸まわりに回転可能に第２構造体に連結される第３構造体と、を少なくとも有するロボットであって、第１構造体と第３構造体とは、同形状の鋳物材を用いて形成される。
適切な性能を維持しながらも、より省コストに提供できるようにしたロボットを得ることを目的とする。
【解決手段】
基台と、第１軸まわりに回転可能に基台に連結される第１構造体と、第１軸に対して直交する第２軸まわりに回転可能に第１構造体に連結される第２構造体と、第２軸と平行な第３軸まわりに回転可能に第２構造体に連結される第３構造体と、を少なくとも有するロボットであって、第１構造体と第３構造体とは、同形状の鋳物材を用いて形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の関節を有するロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用途やサービス用途において、いわゆる多関節ロボットの適用用途が拡大されており、人手による高負荷、高コストな作業をロボットを用いて自動化するシステムが種々提案されている。
今後、ロボットのさらなる適用拡大により従来人手に頼っていた作業の自動化を図るためには、より低廉でありながら適切な性能を十分に備えたロボットが求められている。
例えば、特許文献１には、構造材料として一般的な鋳物材の代わりに比較的安価で軽量な繊維強化樹脂を用いてロボットを軽量化することでロボットを安価に構成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０５５９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の技術のように構造材料に繊維強化樹脂を用いた場合、繊維の方向等によってはロボットから熱等によるひずみ等により、使用用途によっては十分な性能が得られないことが考えられ、適切な性能を十分に具備しながらもより低廉なロボットを提供することは依然として強く求められている。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、適切な性能を維持しながらも、より省コストで提供できるようにしたロボットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかるロボットは基台と、第１軸まわりに回転可能に基台に連結される第１構造体と、第１軸に対して直交する第２軸まわりに回転可能に第１構造体に連結される第２構造体と、第２軸と平行な第３軸まわりに回転可能に第２構造体に連結される第３構造体と、を少なくとも有するロボットであって、第１構造体と第３構造体とは、同形状の鋳物材を用いて形成されている。
【０００７】
また、第１構造体及び第３構造体は、それぞれ、一方側肉部と、一方側肉部よりも肉厚長さが小さい他方側肉部と一方側肉部と他方側肉部との間に形成された空隙部と、一方側肉部に円筒状に形成された切り欠き部と、他方側肉部に円筒状に形成され、空隙部と連通する軸受用孔部と、を有していることが好ましい。
【０００８】
第２構造体は、圧延鋼板により形成され、基端が第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が第３軸まわりに回転自在に支持される主構造部と、主構造部よりも板厚の小さい圧延鋼板により形成されるとともに、主構造部と間隙を有して設けられ、基端が第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が第３軸まわりに回転自在に支持される補助構造部と、を有していることが好ましい。
【０００９】
また、出力軸が主構造部を貫通して主構造部により支持され、主構造部と補助構造部との間隙に配設される１以上のアクチュエータを有していることが好ましい。
また、主構造部と補助構造部との間隙にはアクチュエータとして、第２軸用アクチュエータと、第３軸用アクチュエータとが配設されており、第２軸用アクチュエータの主構造部を貫通した出力軸と第１構造体とを動力伝達可能とする第２軸用動力伝達機構と、第３軸用アクチュエータの主構造部を貫通した出力軸と第３構造体とを動力伝達可能とする第３軸用動力伝達機構と、を有していることが好ましい。
【００１０】
また、補助構造部と第１構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、当該軸受部材と補助構造部との間に介装され、補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚補助部材と、を有していることが好ましい。
補助構造部と第３構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、当該軸受部材と補助構造部との間に介装され、補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚部材と、を有していることが好ましい。
【００１１】
また、補助構造部には、軸受部材連結用の連結穴が形成されており、肉厚補助部材は、連結穴に合わせた切り欠き部を有し、補助構造部の連結穴と肉厚補助部材の切り欠き部とが接着剤により接合されていることが好ましい。
また、第３軸に対して直交する第４軸まわりに回転可能に第３構造体に連結される第４構造体と、第４軸に対して直交する第５軸まわりに回転可能に第４構造体に連結される第５構造体と、第５軸と直交する第６軸まわりに回転可能に第５構造体に連結される第６構造体と、を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、必要な性能を維持しながらもロボットをより省コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す模式図である
【図２】本発明の一実施形態に係るロボットの外観構成を模式的に示す斜視図である
【図３】本発明の一実施形態に係るロボットの部分構成を説明するための模式的な断面図である
【図４】本発明の一実施形態に係るロボットの部分構成を説明するための模式的な断面図である
【図５】本発明の一実施形態に係るロボットのカバーを取り外した状態を示す模式的な斜視図である
【図６】本発明の一実施形態に係るロボットの部分構成を説明するための模式的な断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかるロボットシステム１００は、ロボット１０１及びコントローラ１０２によって構成されている。
ロボット１０１は、構造体として、設置面１０３（基端）からロボット１０１の先端にかけて順に基台１０，第１構造体１１、第２構造体１２、第３構造体１３、第４構造体１４、第５構造体１５及び第６構造体１６を有している。
基台１０の下部には、ケーブル１０４を接続するケーブルコネクタ１０４ａが接続されており、ケーブル１０４はコントローラ１０２及び図示省略の電源に接続されている。
【００１５】
コントローラ１０２は、本実施形態ではより安価に構成するため、汎用コンピュータを適用しており、コントローラ１０２からの指令に基づいてロボット１０１に装着された後述する各アクチュエータの動作がそれぞれ制御されるようになっている。
コントローラ１０２としては、汎用コンピュータに限らず、当然ながら、専用のロボットコントローラやサーボコントローラ等のその他の演算装置を用いてもよい。
【００１６】
各構造体１０〜１６の連結構成及びそれぞれの可動構成について説明する。図１及び図２に示すように、基台１０は、設置面１０３に図示省略のアンカーボルトにより固定されている。第１構造体１１は、設置面１０３に対して実質的に垂直な第１軸Ａ１まわりに回転可能に基台１０に連結されている。
第２構造体１２は図３にも示すように、主構造部１２ａ、補助構造部１２ｂ、連結部１２ｃを有して構成されており、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂは間隔を有してそれぞれ第１軸Ａ１に対して直交する第２軸Ａ２まわりに回転可能に基端側が第１構造体１１に連結されている。連結部１２ｃは、両端がそれぞれ主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとに連結されている。
【００１７】
主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂの先端側には、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂにより挟みこまれるように第３構造体１３が設けられており、第３構造体１３は第２軸Ａ２と平行な第３軸Ａ３まわりに回転可能に主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとにそれぞれ連結されている。
【００１８】
第４構造体１４は、第４構造体基部１４ａ、第１構造部１４ｂ、第２構造部１４ｃとを有して構成されている。第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃの基端側は第４構造体基部１４ａを挟むように第４構造体基部１４ａにそれぞれ接合されている。
【００１９】
第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃの先端側には、第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃにより挟まれるように第５構造体１５が設けられており、第５構造体１５は、第４軸Ａ４と直交する第５軸Ａ５まわりに回転可能にそれぞれ第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃに連結されている。
第６構造体１６は、第５軸Ａ５に対して直交する第６軸Ａ６まわりに回転可能に第５構造体１５に連結されている。
第６構造体１６には、図示省略の係合部が設けられており、係合部を介してグリッパやトーチ等各種のエンドエフェクタを取り付け可能となっている。
【００２０】
構造体１０〜１６の各構成について詳細に説明する。図３に示すように、基台１０は金属等の鋳物材により一体形成されており、ケーブルハーネス１０４ｂを収納可能な中空部１０ａが形成されている。
また、基台１０の先端側には、円筒形状で突出した形状の第１円筒部１０ｂが形成されており第１円筒部１０ｂ内側には、第１円筒部１０ｂと同心の第２円筒部１０ｃが形成されており、第１円筒部１０ｂ及び第２円筒部１０ｃの内壁には波動歯車減速機５１の軸受部材が嵌装されている。
【００２１】
また、図３及び図４に示すように、第１構造体１１は金属の鋳物材であり、第１構造体１１には、図示省略の配線ケーブルやアクチュエータ３１を収納可能な空隙部１１ｊが形成されている。
アクチュエータ３１は、空隙部１１ｊに配設されたサーボモータ等により構成されており出力軸３１ａがギア５４に噛合している。
ギア５４の軸５４ａは、第１軸Ａ１にそって延在し波動歯車減速機５１の入力部に連結されている。
即ち、アクチュエータ３１が回転駆動することにより、波動歯車減速機５１を介して第１構造体１１が基台１０に対して第１軸Ａ１まわりに回転するように構成されている。
【００２２】
第１構造体１１の形状についてより詳細に説明する。第１構造体１１は、金属肉厚寸法Ｌの一方側肉部１１ａと、一方側肉部１１ａと対向する金属肉厚寸法ｌ（Ｌ＞ｌ）の他方側肉部１１ｂと、一方側肉部１１ａ及び他方側肉部１１ｂとに連続する金属肉厚寸法Ｈの底部１１ｃと、底部１１ｃに対向し一方側肉部１１ａ及び他方側肉部１１ｂとに連続する金属肉厚寸法ｈ（Ｈ＞ｈ）の天井部１１ｄとを有している。一方側肉部１１ａと他方側肉部１１ｂとの間には上述のようにケーブルハーネス１０４ｂ、アクチュエータ３１等を収納可能な空隙部１１ｊが形成されている。
また、底部１１ｃには、ギア５４の軸５４aが貫入可能な孔部１１ｅが設けられており波動歯車減速機５１の軸受部材が嵌装されている。ギア５４及びその軸５４ａは中空となっており、当該中空を通ってケーブルハーネス１０４ｂが基台１０の中空部１０ａから第１構造体１１の空隙部１１ｊにかけて配索されている。
【００２３】
一方側肉部１１ａの外側（空隙部１１ｊとは反対側）には、円筒状に切り欠かれた形状の切り欠き部１１ｆが形成されている。切り欠き部１１ｆの円筒形状内には、同心の円筒形状である円筒部１１ｇが突出している。
切り欠き部１１ｆ及び円筒部１１ｇの内壁にはそれぞれ波動歯車減速機５７の軸受部材が嵌装されている。
波動歯車減速機５７の出力部と第２構造体１２の主構造部１２ａとは複数のボルト６２により接合されている。主構造部１２ａには、プーリ６０の軸６０ａが挿入可能な孔部６３が設けられており、軸６０ａが波動歯車減速機５７の入力部に連結されている。
【００２４】
他方側肉部１１ｂには、薄肉化されている肉抜き部１１ｉが形成されており、肉抜き部１１ｉからは円筒状に突出するとともに、空隙部１１ｊと外側とを連通する軸受用孔部１１ｈが形成されている。
軸受用孔部１１ｈの外側には軸受部材５５が嵌着されており、軸受部材５５の外側には、金属製のリング（円筒）形状をなす肉厚補助部材５６が取り付けられている。
そして、肉厚補助部材５６には、第２構造体１２の補助構造部１２ｂが接合されている。より詳細には、肉厚補助部材５６にはリング状の切り欠き部５６ａが設けられており、補助構造部１２ｂには切り欠き部５６ａの形状と対応する連結用の連結孔６４が設けられている。切り欠き部５６ａと孔部６４とが嵌め合わされ、切り欠き部５６ａと孔部６４との間には接着剤が塗布されている。即ち、切り欠き部５６ａと孔部６４とは、溶接されることなく接合されている。
したがって、アクチュエータ３２が回転駆動することにより波動歯車減速機５７を介して、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂが第１構造体１０に対して第２軸Ａ２まわりに回転されるように構成されている。
【００２５】
第２構造体１２の主構造部１２ａは、規格品である圧延鋼板により形成されており板厚方向（肉厚長さ）がＤである。一方、補助構造部１２ｂも主構造部１２ａと同様に規格品である圧延鋼板であるが、板厚方向の長さはｄ（Ｄ＞ｄ）のものが用いられている。主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとは並行して第１構造体１１から第３構造体１３にかけて延設されており、主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとに挟まれた間隙Ｓ１が存在する。
主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂの外側面（間隙Ｓ１とは反対側の面）には図５に示すようにカバー台座１２１が複数取り付けられており、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂのカバー台座１２１にはそれぞれ樹脂製のカバーＣ１、Ｃ２が取り付けられている。
【００２６】
主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとの間には、基端側と先端側とにそれぞれ鋼管等で形成された構造補強部材としての梁材（梁材６５，６６）が設けられている。
主構造部１２ａには、アクチュエータ３２を挿通可能な孔部６７が設けられ、孔部６７よりも先端側にはアクチュエータ３３を挿通可能な孔部６８が設けられている。孔部６７,６８はいずれも梁部材６５よりも先端側で、且つ、梁部材６６よりも基端側に設けられている。
【００２７】
アクチュエータ３２は主構造部１２ａの孔部６７に嵌装され、図５に示すようにボルト３２ｂにより主構造部１２ａに固定されている。アクチュエータ３２の出力軸３２ａの先端付近にはプーリ６９が取り付けられている。アクチュエータ３３は主構造部１２ａの孔部６８に嵌装され、ボルト３３ｂにより主構造部１２ａに固定されている。アクチュエータ３３の出力軸３３ａの先端付近にはプーリ７０が取り付けられている。
【００２８】
プーリ６９とプーリ６０とはベルトＢ１により回転力を伝達可能に結ばれており、アクチュエータ３２の駆動力はベルトＢ１を介してプーリ６０に伝達可能となっている。また、プーリ７０とプーリ７３とはベルトＢ２により回転力を伝達可能に結ばれており、アクチュエータ３３の駆動力はベルトＢ２を介してプーリ６０に伝達可能となっている。
【００２９】
図補助構造部１２ｂには、ケーブルハーネス１０４ｂ等を連通可能なケーブル連通孔７１,７２が設けられている。２つのケーブル連通孔７１,７２はいずれも梁部材６５よりも先端側で、且つ、梁部材６６よりも基端側に設けられている。
間隙Ｓ１には、梁部材６６,６７及びアクチュエータ３２,３３を覆う樹脂製のカバーＣ３が取り付けられており、主としてアクチュエータ３２,３３を外部から隔離している。
【００３０】
第３構造体１３は、第１構造体１１と同一な形状に溶融金属により一体形成された鋳物材である。ただし、第１構造体１１とは上下反対向きに取り付けられている。
即ち、第３構造体１３には第１構造体１１と同様に、ケーブルハーネス１０４ｂやアクチュエータを収納可能な空隙部１３ｊを有している。また、第３構造体１３は、金属肉厚寸法Ｌの一方側肉部１３ａと、一方側肉部１３ａと対向する金属肉厚寸法ｌ（Ｌ＞ｌ）の他方側肉部１３ｂと、一方側肉部１３ａ及び他方側肉部１３ｂとに連続する金属肉厚寸法Ｈの底部１３ｃと、底部１３ｃに対向し一方側肉部１３ａ及び他方側肉部１３ｂとに連続する金属肉厚寸法ｈ（Ｈ＞ｈ）の天井部１３ｄとを有している。
【００３１】
さらに、一方側肉部１３ａの外側（空隙部１３ｊとは反対側）には、円筒状に切り欠かれた形状の切り欠き部１３ｆが形成されている。切り欠き部１３ｆの円筒形状内には、切り欠き部１３ｆと同一な中心軸の円筒形状である円筒部１３ｇが突出している。
切り欠き部１３ｆ及び円筒部１３ｇの内壁にはそれぞれ波動歯車減速機７４の軸受部材が嵌装されている。
【００３２】
波動歯車減速機７４の出力部には第２構造体１２の主構造部１２ａが複数のボルト７８により接合されている。主構造部１２ａには、プーリ７３の軸７３ａが挿入可能な孔部７９が設けられており、軸７３ａは波動歯車減速機７４の入力部に連結されている。
したがって、アクチュエータ３３が回転駆動することにより、波動歯車減速機７４を介して第３構造体１１が主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂに対して第３軸Ａ３まわりに回転するように構成されている。
【００３３】
他方側肉部１３ｂには、薄肉化されている肉抜き部１３ｉが形成されており、肉抜き部１３ｉからは円筒状に突出するとともに、空隙部１３ｊと外側とを連通する軸受用孔部１３ｈが形成されている。
軸受用孔部１３ｈの外側には軸受部材８０が嵌着されており、軸受部材８０の外側には、金属製のリング（円筒）形状をなす肉厚補助部材８１が取り付けられている。
【００３４】
そして、肉厚補助部材８１にはリング状の切り欠き部８１ａが設けられており、補助構造部１２ｂには切り欠き部８１ａの形状と対応する連結用の連結孔８２が設けられている。切り欠き部８１ａと孔部８２とが嵌め合わされ、切り欠き部８１ａと孔部８２との間には接着剤が塗布されており、切り欠き部８１ａと孔部８２とは、溶接されることなく接合されている。
また、底部１３ｃには、ギア８３の軸８３ａが貫入可能な孔部１３ｅが設けられており波動歯車減速機８４の軸受部材が嵌装されている。
アクチュエータ３４は、空隙部１３ｊに配設されたサーボモータ等により構成されており出力軸３４ａがギア８３に噛合している。
【００３５】
図６に示すように、第４構造体１４は、金属鋳物材により形成された第４構造体基部１４ａと、第４構造体基部１４ａに複数のボルト８５によりそれぞれ接合された第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃとを有して構成されている。
【００３６】
第４構造体基部１４ａには、ケーブルハーネス１０４ｂを収納可能な空隙部１４ｄと円筒状に切り欠かれた形状の円筒部１４ｅとが形成されており、円筒部１４ｂの内壁側には波動歯車減速機８４の軸受部材が嵌装されている。
ギア８３及びその軸８４は中空に形成されており、当該中空部分を通ってケーブルハーネス１０４ｂが空隙部１３ｉから第４構造体基部１４ａの空隙部１４ｄへと配索されている。
したがって、アクチュエータ３４が回転駆動することにより、波動歯車減速機８４を介して第４構造体１４が第３構造体に対して第４軸Ａ４まわりに回転するように構成されている。
【００３７】
第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃは、それぞれ同じ板厚寸法の規格品である圧延鋼板により形成されており板厚寸法（肉厚長さ）は、第２構造体１２の主構造部１２ａの板厚Ｄよりも小さく設定されている。 第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃとは並行して第４構造体基部１４から第５構造体１５に延設されており、第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃに挟まれた間隙Ｓ２が存在する。
第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃの外側面（間隙Ｓ２とは反対側の面）には図５に示すようにカバー台座１２１が複数取り付けられており、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂのカバー台座１２１にはそれぞれ樹脂製のカバーＣ４、Ｃ５が取り付けられている。
【００３８】
第１構造部１４ｂと第２構造部１４ｃとの間には、鋼管等で形成された構造補強部材としての梁材８６が設けられている。
また、第２構造部１４ｃにはケーブルハーネス１０４ｂを連通可能な孔部９３が設けられている。
間隙Ｓ２には、梁材８６及びアクチュエータ３５を覆う樹脂製のカバーＣ６が取り付けられており、主としてアクチュエータ３５を外部から隔離している。
第１構造部１４ｂには、アクチュエータ３５の出力軸３５ａを挿通可能な孔部８７が設けられている。アクチュエータ３５は第１構造部１４ｂの孔部８７に嵌装され、出力軸３５ａの先端にはプーリ８８が取り付けられている。
また、孔部８７よりも先端側には、プーリ８９の軸８９ａを挿通可能な孔部９０が設けられている。プーリ８８とプーリ８９とはベルトＢ３により回転力を伝達可能に結ばれており、アクチュエータ３５の駆動力はベルトＢ３を介してプーリ８９に伝達可能となっている。
【００３９】
第５構造体１５は金属鋳物材により形成されており、第１構造体１１及び第３構造体１３よりも小型・軽量に形成されている。
第５構造体１５には、第１構造体１１及び第３構造体１３と同様に、ケーブルハーネス１０４ｂやアクチュエータを収納可能な空隙部１５ｊを有している。
また、第５構造体１５は、一方側肉部１５ａと、一方側肉部１５ａと対向する他方側肉部１５ｂと、一方側肉部１５ａ及び他方側肉部１５ｂとに連続する天井部１５ｄと、天井部１５ｄに対向し一方側肉部１５ａ及び他方側肉部１５ｂとに連続する底部１５ｃとを有している。アクチュエータ３６は空隙部１５ｊに配設されている。天井部１５ｄには、アクチュエータ３６の出力軸３６ａが貫入可能な孔部１５ｅが設けられ、また、天井部１５ｄの外側（空隙部１５ｊとは反対側）には円筒形状の円筒部１５ｋが形成されている。波動歯車減速機９２の軸受部材がそれぞれ孔部１５ｅ及び円筒部１５ｋに嵌装されている。波動歯車減速機９２の出力側は第６構造体（フランジ）１６に一体回転可能に連結されている。
【００４０】
一方側肉部１５ａの外側（空隙部１５ｊとは反対側）には、円筒状に切り欠かれた形状の切り欠き部１５ｆが形成されている。切り欠き部１５ｆの円筒形状内には、同心の円筒形状である円筒部１５ｇが突出している。
切り欠き部１５ｆ及び円筒部１５ｇの内壁にはそれぞれ波動歯車減速機９０の軸受部材が嵌装されており、波動歯車減速機９０の入力部はプーリ８８の軸８８ａに連結され、波動歯車減速機９０の出力側は複数のボルト９４によって第１構造部１４ｂに連結されている
即ち、アクチュエータ３５が回転駆動することにより、波動歯車減速機９０を介して第５構造体１５が、第４構造体１４に対して第５軸Ａ５まわりに回転するように構成されている。
また、アクチュエータ３６は回転駆動することにより、波動歯車減速機９２を介して第６構造体１５が、第５構造体１４に対して第６軸Ａ６まわりに回転するように構成されている。
【００４１】
第６構造体１６は、鋼材等により円板状に形成されており、先端側の面には、ロボットハンド等のエンドエフェクタを取り付け可能に係合部（図示省略）が形成されている。
【００４２】
本実施形態にかかるロボットはこのように構成されており、第１構造体１１と第３構造体１３とが同一形状の鋳物材を用いて形成されるので、特注部品の点数を減らすことができるとともに、部品を共通化することで同一形状の鋳物材を量産することによるコストの低減を図ることができる。
また、比較的長尺となる第２構造体１２の主構造部と１２ａ，補助構造部１２ｂ及び第４構造体１４の第１構造部１４ｂ，第２構造部１４ｃを安価に得られる規格の鋼板を用いて構成したことにより、鋳物材などの特注部品の点数を格段に低減することで大幅なコスト低減効果が期待できる。
【００４３】
もっとも、構造部材として規格の鋼板を用いることにより、形状を個別に最適化した特注部品のごとく、想定される応力（特に捻り方向等）に応じてリブや肉厚部を設けるなどの特注部品ならではの利点が得られない。この点について、本実施形態では、比較的肉厚寸法が大きい主構造部１２ａと、主構造部１２ａよりも肉厚寸法が小さくより軽量である補助構造部１２ｂとを並行して用いることにより、構造部材の軽量化と捻り方向の剛性が向上する。
さらに、比較的重量が大きい第２アクチュエータ３２及び第３アクチュエータ３３を主構造部１２ａと補助構造部１２ｂの間隙に隣接して配設されるとともに、主構造部１２ａにのみ支持される構成とすることで、補助構造部１２ｂの肉厚をより小さいものに選定することができ、さらなる軽量化が図られる。
【００４４】
一方、補助構造部１２ｂの肉厚寸法が小さく設定されることにより、軸受部材５５と補助構造部１２ｂとのかかりしろが十分でないことに対して、補助構造部１２ｂに肉厚補助部材５６を接合することにより軸受部材５５と補助構造部１２ｂとのかかりしろを十分にとることができる。また、補助構造部１２ｂと肉厚補助部材５６とは溶接やボルト等によることなく接着剤のみにより接合されているので、補助構造部１２ｂと肉厚補助部材５６との接合にかかる工数が低減される。また、溶接熱による歪みや残留応力が生じることがないので、補助構造部１２ｂの肉厚をより小さく設定しても精度よい加工することができる。このように、ロボット１０１に求められる可搬重量が接着剤による接合強度を超えない範囲であれば安価で精度の高い構造体を形成できるという利点がある。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、実施形態においては、第１構造体と第３構造体とを同一形状の鋳物材により構成したが、
第１構造体と第３構造体とに加えて第５構造体についても同一形状の鋳物材を用いて構成するようにしてもよい。このとき、共通の鋳型を用いながらも、より先端側の構造体は基端側のものよりも比重の小さい材質を用いて形成してもよい。例えば、第１構造体と第３構造体とが同一形状の鋳型により成形され、第１構造体に比較的剛性の大きい材質を使用し、第３構造体には、第１構造体よりも剛性が比較的小さくてもより軽量な材質を使用して形成するようにしてもよい。
【００４６】
また、実施形態では、第２構造体として肉厚寸法のことなる圧延鋼板材である主構造部と補助構造部を設ける構成としているが、主構造部と補助構造部とを同一肉厚の圧延鋼板材で構成してもよい。
また、鋼板の材質としてもスティール、アルミニウム、ステンレス等種々の金属鋼板を適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 基台
１１ 第１構造体
１２ 第２構造体
１３ 第３構造体
１４ 第４構造体
１５ 第５構造体
１６ 第６構造体
３１〜３６ アクチュエータ
１００ ロボットシステム
１０１ ロボット
１０２ コントローラ
１０３ 設置面
１０４ ケーブル
１０４ａ ケーブルコネクタ
１０４ｂ ケーブルハーネス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の関節を有するロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用途やサービス用途において、いわゆる多関節ロボットの適用用途が拡大されており、人手による高負荷、高コストな作業をロボットを用いて自動化するシステムが種々提案されている。
今後、ロボットのさらなる適用拡大により従来人手に頼っていた作業の自動化を図るためには、より低廉でありながら適切な性能を十分に備えたロボットが求められている。
例えば、特許文献１には、構造材料として一般的な鋳物材の代わりに比較的安価で軽量な繊維強化樹脂を用いてロボットを軽量化することでロボットを安価に構成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０５５９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の技術のように構造材料に繊維強化樹脂を用いた場合、繊維の方向等によってはロボットから熱等によるひずみ等により、使用用途によっては十分な性能が得られないことが考えられ、適切な性能を十分に具備しながらもより低廉なロボットを提供することは依然として強く求められている。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、適切な性能を維持しながらも、より省コストで提供できるようにしたロボットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明にかかるロボットは基台と、第１軸まわりに回転可能に基台に連結される第１構造体と、第１軸に対して直交する第２軸まわりに回転可能に第１構造体に連結される第２構造体と、第２軸と平行な第３軸まわりに回転可能に第２構造体に連結される第３構造体と、を少なくとも有するロボットであって、第１構造体と第３構造体とは、同形状の鋳物材を用いて形成されている。
【０００７】
また、第１構造体及び第３構造体は、それぞれ、一方側肉部と、一方側肉部よりも肉厚長さが小さい他方側肉部と一方側肉部と他方側肉部との間に形成された空隙部と、一方側肉部に円筒状に形成された切り欠き部と、他方側肉部に円筒状に形成され、空隙部と連通する軸受用孔部と、を有していることが好ましい。
【０００８】
第２構造体は、圧延鋼板により形成され、基端が第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が第３軸まわりに回転自在に支持される主構造部と、主構造部よりも板厚の小さい圧延鋼板により形成されるとともに、主構造部と間隙を有して設けられ、基端が第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が第３軸まわりに回転自在に支持される補助構造部と、を有していることが好ましい。
【０００９】
また、出力軸が主構造部を貫通して主構造部により支持され、主構造部と補助構造部との間隙に配設される１以上のアクチュエータを有していることが好ましい。
また、主構造部と補助構造部との間隙にはアクチュエータとして、第２軸用アクチュエータと、第３軸用アクチュエータとが配設されており、第２軸用アクチュエータの主構造部を貫通した出力軸と第１構造体とを動力伝達可能とする第２軸用動力伝達機構と、第３軸用アクチュエータの主構造部を貫通した出力軸と第３構造体とを動力伝達可能とする第３軸用動力伝達機構と、を有していることが好ましい。
【００１０】
また、補助構造部と第１構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、当該軸受部材と補助構造部との間に介装され、補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚補助部材と、を有していることが好ましい。
補助構造部と第３構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、当該軸受部材と補助構造部との間に介装され、補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚部材と、を有していることが好ましい。
【００１１】
また、補助構造部には、軸受部材連結用の連結穴が形成されており、肉厚補助部材は、連結穴に合わせた切り欠き部を有し、補助構造部の連結穴と肉厚補助部材の切り欠き部とが接着剤により接合されていることが好ましい。
また、第３軸に対して直交する第４軸まわりに回転可能に第３構造体に連結される第４構造体と、第４軸に対して直交する第５軸まわりに回転可能に第４構造体に連結される第５構造体と、第５軸と直交する第６軸まわりに回転可能に第５構造体に連結される第６構造体と、を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、必要な性能を維持しながらもロボットをより省コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す模式図である
【図２】本発明の一実施形態に係るロボットの外観構成を模式的に示す斜視図である
【図３】本発明の一実施形態に係るロボットの部分構成を説明するための模式的な断面図である
【図４】本発明の一実施形態に係るロボットの部分構成を説明するための模式的な断面図である
【図５】本発明の一実施形態に係るロボットのカバーを取り外した状態を示す模式的な斜視図である
【図６】本発明の一実施形態に係るロボットの部分構成を説明するための模式的な断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかるロボットシステム１００は、ロボット１０１及びコントローラ１０２によって構成されている。
ロボット１０１は、構造体として、設置面１０３（基端）からロボット１０１の先端にかけて順に基台１０，第１構造体１１、第２構造体１２、第３構造体１３、第４構造体１４、第５構造体１５及び第６構造体１６を有している。
基台１０の下部には、ケーブル１０４を接続するケーブルコネクタ１０４ａが接続されており、ケーブル１０４はコントローラ１０２及び図示省略の電源に接続されている。
【００１５】
コントローラ１０２は、本実施形態ではより安価に構成するため、汎用コンピュータを適用しており、コントローラ１０２からの指令に基づいてロボット１０１に装着された後述する各アクチュエータの動作がそれぞれ制御されるようになっている。
コントローラ１０２としては、汎用コンピュータに限らず、当然ながら、専用のロボットコントローラやサーボコントローラ等のその他の演算装置を用いてもよい。
【００１６】
各構造体１０〜１６の連結構成及びそれぞれの可動構成について説明する。図１及び図２に示すように、基台１０は、設置面１０３に図示省略のアンカーボルトにより固定されている。第１構造体１１は、設置面１０３に対して実質的に垂直な第１軸Ａ１まわりに回転可能に基台１０に連結されている。
第２構造体１２は図３にも示すように、主構造部１２ａ、補助構造部１２ｂ、連結部１２ｃを有して構成されており、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂは間隔を有してそれぞれ第１軸Ａ１に対して直交する第２軸Ａ２まわりに回転可能に基端側が第１構造体１１に連結されている。連結部１２ｃは、両端がそれぞれ主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとに連結されている。
【００１７】
主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂの先端側には、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂにより挟みこまれるように第３構造体１３が設けられており、第３構造体１３は第２軸Ａ２と平行な第３軸Ａ３まわりに回転可能に主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとにそれぞれ連結されている。
【００１８】
第４構造体１４は、第４構造体基部１４ａ、第１構造部１４ｂ、第２構造部１４ｃとを有して構成されている。第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃの基端側は第４構造体基部１４ａを挟むように第４構造体基部１４ａにそれぞれ接合されている。
【００１９】
第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃの先端側には、第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃにより挟まれるように第５構造体１５が設けられており、第５構造体１５は、第４軸Ａ４と直交する第５軸Ａ５まわりに回転可能にそれぞれ第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃに連結されている。
第６構造体１６は、第５軸Ａ５に対して直交する第６軸Ａ６まわりに回転可能に第５構造体１５に連結されている。
第６構造体１６には、図示省略の係合部が設けられており、係合部を介してグリッパやトーチ等各種のエンドエフェクタを取り付け可能となっている。
【００２０】
構造体１０〜１６の各構成について詳細に説明する。図３に示すように、基台１０は金属等の鋳物材により一体形成されており、ケーブルハーネス１０４ｂを収納可能な中空部１０ａが形成されている。
また、基台１０の先端側には、円筒形状で突出した形状の第１円筒部１０ｂが形成されており第１円筒部１０ｂ内側には、第１円筒部１０ｂと同心の第２円筒部１０ｃが形成されており、第１円筒部１０ｂ及び第２円筒部１０ｃの内壁には波動歯車減速機５１の軸受部材が嵌装されている。
【００２１】
また、図３及び図４に示すように、第１構造体１１は金属の鋳物材であり、第１構造体１１には、図示省略の配線ケーブルやアクチュエータ３１を収納可能な空隙部１１ｊが形成されている。
アクチュエータ３１は、空隙部１１ｊに配設されたサーボモータ等により構成されており出力軸３１ａがギア５４に噛合している。
ギア５４の軸５４ａは、第１軸Ａ１にそって延在し波動歯車減速機５１の入力部に連結されている。
即ち、アクチュエータ３１が回転駆動することにより、波動歯車減速機５１を介して第１構造体１１が基台１０に対して第１軸Ａ１まわりに回転するように構成されている。
【００２２】
第１構造体１１の形状についてより詳細に説明する。第１構造体１１は、金属肉厚寸法Ｌの一方側肉部１１ａと、一方側肉部１１ａと対向する金属肉厚寸法ｌ（Ｌ＞ｌ）の他方側肉部１１ｂと、一方側肉部１１ａ及び他方側肉部１１ｂとに連続する金属肉厚寸法Ｈの底部１１ｃと、底部１１ｃに対向し一方側肉部１１ａ及び他方側肉部１１ｂとに連続する金属肉厚寸法ｈ（Ｈ＞ｈ）の天井部１１ｄとを有している。一方側肉部１１ａと他方側肉部１１ｂとの間には上述のようにケーブルハーネス１０４ｂ、アクチュエータ３１等を収納可能な空隙部１１ｊが形成されている。
また、底部１１ｃには、ギア５４の軸５４aが貫入可能な孔部１１ｅが設けられており波動歯車減速機５１の軸受部材が嵌装されている。ギア５４及びその軸５４ａは中空となっており、当該中空を通ってケーブルハーネス１０４ｂが基台１０の中空部１０ａから第１構造体１１の空隙部１１ｊにかけて配索されている。
【００２３】
一方側肉部１１ａの外側（空隙部１１ｊとは反対側）には、円筒状に切り欠かれた形状の切り欠き部１１ｆが形成されている。切り欠き部１１ｆの円筒形状内には、同心の円筒形状である円筒部１１ｇが突出している。
切り欠き部１１ｆ及び円筒部１１ｇの内壁にはそれぞれ波動歯車減速機５７の軸受部材が嵌装されている。
波動歯車減速機５７の出力部と第２構造体１２の主構造部１２ａとは複数のボルト６２により接合されている。主構造部１２ａには、プーリ６０の軸６０ａが挿入可能な孔部６３が設けられており、軸６０ａが波動歯車減速機５７の入力部に連結されている。
【００２４】
他方側肉部１１ｂには、薄肉化されている肉抜き部１１ｉが形成されており、肉抜き部１１ｉからは円筒状に突出するとともに、空隙部１１ｊと外側とを連通する軸受用孔部１１ｈが形成されている。
軸受用孔部１１ｈの外側には軸受部材５５が嵌着されており、軸受部材５５の外側には、金属製のリング（円筒）形状をなす肉厚補助部材５６が取り付けられている。
そして、肉厚補助部材５６には、第２構造体１２の補助構造部１２ｂが接合されている。より詳細には、肉厚補助部材５６にはリング状の切り欠き部５６ａが設けられており、補助構造部１２ｂには切り欠き部５６ａの形状と対応する連結用の連結孔６４が設けられている。切り欠き部５６ａと孔部６４とが嵌め合わされ、切り欠き部５６ａと孔部６４との間には接着剤が塗布されている。即ち、切り欠き部５６ａと孔部６４とは、溶接されることなく接合されている。
したがって、アクチュエータ３２が回転駆動することにより波動歯車減速機５７を介して、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂが第１構造体１０に対して第２軸Ａ２まわりに回転されるように構成されている。
【００２５】
第２構造体１２の主構造部１２ａは、規格品である圧延鋼板により形成されており板厚方向（肉厚長さ）がＤである。一方、補助構造部１２ｂも主構造部１２ａと同様に規格品である圧延鋼板であるが、板厚方向の長さはｄ（Ｄ＞ｄ）のものが用いられている。主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとは並行して第１構造体１１から第３構造体１３にかけて延設されており、主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとに挟まれた間隙Ｓ１が存在する。
主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂの外側面（間隙Ｓ１とは反対側の面）には図５に示すようにカバー台座１２１が複数取り付けられており、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂのカバー台座１２１にはそれぞれ樹脂製のカバーＣ１、Ｃ２が取り付けられている。
【００２６】
主構造部１２ａと補助構造部１２ｂとの間には、基端側と先端側とにそれぞれ鋼管等で形成された構造補強部材としての梁材（梁材６５，６６）が設けられている。
主構造部１２ａには、アクチュエータ３２を挿通可能な孔部６７が設けられ、孔部６７よりも先端側にはアクチュエータ３３を挿通可能な孔部６８が設けられている。孔部６７,６８はいずれも梁部材６５よりも先端側で、且つ、梁部材６６よりも基端側に設けられている。
【００２７】
アクチュエータ３２は主構造部１２ａの孔部６７に嵌装され、図５に示すようにボルト３２ｂにより主構造部１２ａに固定されている。アクチュエータ３２の出力軸３２ａの先端付近にはプーリ６９が取り付けられている。アクチュエータ３３は主構造部１２ａの孔部６８に嵌装され、ボルト３３ｂにより主構造部１２ａに固定されている。アクチュエータ３３の出力軸３３ａの先端付近にはプーリ７０が取り付けられている。
【００２８】
プーリ６９とプーリ６０とはベルトＢ１により回転力を伝達可能に結ばれており、アクチュエータ３２の駆動力はベルトＢ１を介してプーリ６０に伝達可能となっている。また、プーリ７０とプーリ７３とはベルトＢ２により回転力を伝達可能に結ばれており、アクチュエータ３３の駆動力はベルトＢ２を介してプーリ６０に伝達可能となっている。
【００２９】
図補助構造部１２ｂには、ケーブルハーネス１０４ｂ等を連通可能なケーブル連通孔７１,７２が設けられている。２つのケーブル連通孔７１,７２はいずれも梁部材６５よりも先端側で、且つ、梁部材６６よりも基端側に設けられている。
間隙Ｓ１には、梁部材６６,６７及びアクチュエータ３２,３３を覆う樹脂製のカバーＣ３が取り付けられており、主としてアクチュエータ３２,３３を外部から隔離している。
【００３０】
第３構造体１３は、第１構造体１１と同一な形状に溶融金属により一体形成された鋳物材である。ただし、第１構造体１１とは上下反対向きに取り付けられている。
即ち、第３構造体１３には第１構造体１１と同様に、ケーブルハーネス１０４ｂやアクチュエータを収納可能な空隙部１３ｊを有している。また、第３構造体１３は、金属肉厚寸法Ｌの一方側肉部１３ａと、一方側肉部１３ａと対向する金属肉厚寸法ｌ（Ｌ＞ｌ）の他方側肉部１３ｂと、一方側肉部１３ａ及び他方側肉部１３ｂとに連続する金属肉厚寸法Ｈの底部１３ｃと、底部１３ｃに対向し一方側肉部１３ａ及び他方側肉部１３ｂとに連続する金属肉厚寸法ｈ（Ｈ＞ｈ）の天井部１３ｄとを有している。
【００３１】
さらに、一方側肉部１３ａの外側（空隙部１３ｊとは反対側）には、円筒状に切り欠かれた形状の切り欠き部１３ｆが形成されている。切り欠き部１３ｆの円筒形状内には、切り欠き部１３ｆと同一な中心軸の円筒形状である円筒部１３ｇが突出している。
切り欠き部１３ｆ及び円筒部１３ｇの内壁にはそれぞれ波動歯車減速機７４の軸受部材が嵌装されている。
【００３２】
波動歯車減速機７４の出力部には第２構造体１２の主構造部１２ａが複数のボルト７８により接合されている。主構造部１２ａには、プーリ７３の軸７３ａが挿入可能な孔部７９が設けられており、軸７３ａは波動歯車減速機７４の入力部に連結されている。
したがって、アクチュエータ３３が回転駆動することにより、波動歯車減速機７４を介して第３構造体１１が主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂに対して第３軸Ａ３まわりに回転するように構成されている。
【００３３】
他方側肉部１３ｂには、薄肉化されている肉抜き部１３ｉが形成されており、肉抜き部１３ｉからは円筒状に突出するとともに、空隙部１３ｊと外側とを連通する軸受用孔部１３ｈが形成されている。
軸受用孔部１３ｈの外側には軸受部材８０が嵌着されており、軸受部材８０の外側には、金属製のリング（円筒）形状をなす肉厚補助部材８１が取り付けられている。
【００３４】
そして、肉厚補助部材８１にはリング状の切り欠き部８１ａが設けられており、補助構造部１２ｂには切り欠き部８１ａの形状と対応する連結用の連結孔８２が設けられている。切り欠き部８１ａと孔部８２とが嵌め合わされ、切り欠き部８１ａと孔部８２との間には接着剤が塗布されており、切り欠き部８１ａと孔部８２とは、溶接されることなく接合されている。
また、底部１３ｃには、ギア８３の軸８３ａが貫入可能な孔部１３ｅが設けられており波動歯車減速機８４の軸受部材が嵌装されている。
アクチュエータ３４は、空隙部１３ｊに配設されたサーボモータ等により構成されており出力軸３４ａがギア８３に噛合している。
【００３５】
図６に示すように、第４構造体１４は、金属鋳物材により形成された第４構造体基部１４ａと、第４構造体基部１４ａに複数のボルト８５によりそれぞれ接合された第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃとを有して構成されている。
【００３６】
第４構造体基部１４ａには、ケーブルハーネス１０４ｂを収納可能な空隙部１４ｄと円筒状に切り欠かれた形状の円筒部１４ｅとが形成されており、円筒部１４ｂの内壁側には波動歯車減速機８４の軸受部材が嵌装されている。
ギア８３及びその軸８４は中空に形成されており、当該中空部分を通ってケーブルハーネス１０４ｂが空隙部１３ｉから第４構造体基部１４ａの空隙部１４ｄへと配索されている。
したがって、アクチュエータ３４が回転駆動することにより、波動歯車減速機８４を介して第４構造体１４が第３構造体に対して第４軸Ａ４まわりに回転するように構成されている。
【００３７】
第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃは、それぞれ同じ板厚寸法の規格品である圧延鋼板により形成されており板厚寸法（肉厚長さ）は、第２構造体１２の主構造部１２ａの板厚Ｄよりも小さく設定されている。 第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃとは並行して第４構造体基部１４から第５構造体１５に延設されており、第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃに挟まれた間隙Ｓ２が存在する。
第１構造部１４ｂ及び第２構造部１４ｃの外側面（間隙Ｓ２とは反対側の面）には図５に示すようにカバー台座１２１が複数取り付けられており、主構造部１２ａ及び補助構造部１２ｂのカバー台座１２１にはそれぞれ樹脂製のカバーＣ４、Ｃ５が取り付けられている。
【００３８】
第１構造部１４ｂと第２構造部１４ｃとの間には、鋼管等で形成された構造補強部材としての梁材８６が設けられている。
また、第２構造部１４ｃにはケーブルハーネス１０４ｂを連通可能な孔部９３が設けられている。
間隙Ｓ２には、梁材８６及びアクチュエータ３５を覆う樹脂製のカバーＣ６が取り付けられており、主としてアクチュエータ３５を外部から隔離している。
第１構造部１４ｂには、アクチュエータ３５の出力軸３５ａを挿通可能な孔部８７が設けられている。アクチュエータ３５は第１構造部１４ｂの孔部８７に嵌装され、出力軸３５ａの先端にはプーリ８８が取り付けられている。
また、孔部８７よりも先端側には、プーリ８９の軸８９ａを挿通可能な孔部９０が設けられている。プーリ８８とプーリ８９とはベルトＢ３により回転力を伝達可能に結ばれており、アクチュエータ３５の駆動力はベルトＢ３を介してプーリ８９に伝達可能となっている。
【００３９】
第５構造体１５は金属鋳物材により形成されており、第１構造体１１及び第３構造体１３よりも小型・軽量に形成されている。
第５構造体１５には、第１構造体１１及び第３構造体１３と同様に、ケーブルハーネス１０４ｂやアクチュエータを収納可能な空隙部１５ｊを有している。
また、第５構造体１５は、一方側肉部１５ａと、一方側肉部１５ａと対向する他方側肉部１５ｂと、一方側肉部１５ａ及び他方側肉部１５ｂとに連続する天井部１５ｄと、天井部１５ｄに対向し一方側肉部１５ａ及び他方側肉部１５ｂとに連続する底部１５ｃとを有している。アクチュエータ３６は空隙部１５ｊに配設されている。天井部１５ｄには、アクチュエータ３６の出力軸３６ａが貫入可能な孔部１５ｅが設けられ、また、天井部１５ｄの外側（空隙部１５ｊとは反対側）には円筒形状の円筒部１５ｋが形成されている。波動歯車減速機９２の軸受部材がそれぞれ孔部１５ｅ及び円筒部１５ｋに嵌装されている。波動歯車減速機９２の出力側は第６構造体（フランジ）１６に一体回転可能に連結されている。
【００４０】
一方側肉部１５ａの外側（空隙部１５ｊとは反対側）には、円筒状に切り欠かれた形状の切り欠き部１５ｆが形成されている。切り欠き部１５ｆの円筒形状内には、同心の円筒形状である円筒部１５ｇが突出している。
切り欠き部１５ｆ及び円筒部１５ｇの内壁にはそれぞれ波動歯車減速機９０の軸受部材が嵌装されており、波動歯車減速機９０の入力部はプーリ８８の軸８８ａに連結され、波動歯車減速機９０の出力側は複数のボルト９４によって第１構造部１４ｂに連結されている
即ち、アクチュエータ３５が回転駆動することにより、波動歯車減速機９０を介して第５構造体１５が、第４構造体１４に対して第５軸Ａ５まわりに回転するように構成されている。
また、アクチュエータ３６は回転駆動することにより、波動歯車減速機９２を介して第６構造体１５が、第５構造体１４に対して第６軸Ａ６まわりに回転するように構成されている。
【００４１】
第６構造体１６は、鋼材等により円板状に形成されており、先端側の面には、ロボットハンド等のエンドエフェクタを取り付け可能に係合部（図示省略）が形成されている。
【００４２】
本実施形態にかかるロボットはこのように構成されており、第１構造体１１と第３構造体１３とが同一形状の鋳物材を用いて形成されるので、特注部品の点数を減らすことができるとともに、部品を共通化することで同一形状の鋳物材を量産することによるコストの低減を図ることができる。
また、比較的長尺となる第２構造体１２の主構造部と１２ａ，補助構造部１２ｂ及び第４構造体１４の第１構造部１４ｂ，第２構造部１４ｃを安価に得られる規格の鋼板を用いて構成したことにより、鋳物材などの特注部品の点数を格段に低減することで大幅なコスト低減効果が期待できる。
【００４３】
もっとも、構造部材として規格の鋼板を用いることにより、形状を個別に最適化した特注部品のごとく、想定される応力（特に捻り方向等）に応じてリブや肉厚部を設けるなどの特注部品ならではの利点が得られない。この点について、本実施形態では、比較的肉厚寸法が大きい主構造部１２ａと、主構造部１２ａよりも肉厚寸法が小さくより軽量である補助構造部１２ｂとを並行して用いることにより、構造部材の軽量化と捻り方向の剛性が向上する。
さらに、比較的重量が大きい第２アクチュエータ３２及び第３アクチュエータ３３を主構造部１２ａと補助構造部１２ｂの間隙に隣接して配設されるとともに、主構造部１２ａにのみ支持される構成とすることで、補助構造部１２ｂの肉厚をより小さいものに選定することができ、さらなる軽量化が図られる。
【００４４】
一方、補助構造部１２ｂの肉厚寸法が小さく設定されることにより、軸受部材５５と補助構造部１２ｂとのかかりしろが十分でないことに対して、補助構造部１２ｂに肉厚補助部材５６を接合することにより軸受部材５５と補助構造部１２ｂとのかかりしろを十分にとることができる。また、補助構造部１２ｂと肉厚補助部材５６とは溶接やボルト等によることなく接着剤のみにより接合されているので、補助構造部１２ｂと肉厚補助部材５６との接合にかかる工数が低減される。また、溶接熱による歪みや残留応力が生じることがないので、補助構造部１２ｂの肉厚をより小さく設定しても精度よい加工することができる。このように、ロボット１０１に求められる可搬重量が接着剤による接合強度を超えない範囲であれば安価で精度の高い構造体を形成できるという利点がある。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、実施形態においては、第１構造体と第３構造体とを同一形状の鋳物材により構成したが、
第１構造体と第３構造体とに加えて第５構造体についても同一形状の鋳物材を用いて構成するようにしてもよい。このとき、共通の鋳型を用いながらも、より先端側の構造体は基端側のものよりも比重の小さい材質を用いて形成してもよい。例えば、第１構造体と第３構造体とが同一形状の鋳型により成形され、第１構造体に比較的剛性の大きい材質を使用し、第３構造体には、第１構造体よりも剛性が比較的小さくてもより軽量な材質を使用して形成するようにしてもよい。
【００４６】
また、実施形態では、第２構造体として肉厚寸法のことなる圧延鋼板材である主構造部と補助構造部を設ける構成としているが、主構造部と補助構造部とを同一肉厚の圧延鋼板材で構成してもよい。
また、鋼板の材質としてもスティール、アルミニウム、ステンレス等種々の金属鋼板を適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 基台
１１ 第１構造体
１２ 第２構造体
１３ 第３構造体
１４ 第４構造体
１５ 第５構造体
１６ 第６構造体
３１〜３６ アクチュエータ
１００ ロボットシステム
１０１ ロボット
１０２ コントローラ
１０３ 設置面
１０４ ケーブル
１０４ａ ケーブルコネクタ
１０４ｂ ケーブルハーネス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、第１軸まわりに回転可能に前記基台に連結される第１構造体と、前記第１軸に対して直交する第２軸まわりに回転可能に前記第１構造体に連結される第２構造体と、前記第２軸と平行な第３軸まわりに回転可能に前記第２構造体に連結される第３構造体と、を少なくとも有するロボットであって、
前記第１構造体と前記第３構造体とは、同形状の鋳物材を用いて形成されている
ことを特徴とする、ロボット。
【請求項２】
前記第１構造体及び前記第３構造体は、それぞれ
一方側肉部と、
前記一方側肉部よりも肉厚長さが小さい他方側肉部と
前記一方側肉部と前記他方側肉部との間に形成された空隙部と、
前記一方側肉部に円筒状に形成された切り欠き部と、
前記他方側肉部に円筒状に形成され、前記空隙部と連通する軸受用孔部と、を有している
ことを特徴とする、請求項１記載のロボット。
【請求項３】
前記第２構造体は、
圧延鋼板により形成され、基端が前記第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が前記第３軸まわりに回転自在に支持される主構造部と、
前記主構造部よりも板厚の小さい圧延鋼板により形成されるとともに、前記主構造部と間隙を有して設けられ、基端が前記第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が前記第３軸まわりに回転自在に支持される補助構造部と、を有している
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のロボット。
【請求項４】
出力軸が前記主構造部を貫通して前記主構造部により支持され、前記主構造部と前記補助構造部との前記間隙に配設される１以上のアクチュエータを有している
ことを特徴とする、請求項３記載のロボット。
【請求項５】
前記主構造部と前記補助構造部との前記間隙には前記アクチュエータとして、第２軸用アクチュエータと、第３軸用アクチュエータとが配設されており、
前記第２軸用アクチュエータの前記主構造部を貫通した出力軸と前記第１構造体とを動力伝達可能とする第２軸用動力伝達機構と、
前記第３軸用アクチュエータの前記主構造部を貫通した出力軸と前記第３構造体とを動力伝達可能とする第３軸用動力伝達機構と、を有している
ことを特徴とする、請求項４記載のロボット。
【請求項６】
前記補助構造部と前記第１構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、
当該軸受部材と前記補助構造部との間に介装され、前記補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚補助部材と、を有している
ことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載のロボット
【請求項７】
前記補助構造部と前記第３構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、
当該軸受部材と前記補助構造部との間に介装され、前記補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚部材と、を有している
ことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載のロボット
【請求項８】
前記補助構造部には、前記軸受部材連結用の連結穴が形成されており、
前記肉厚補助部材は、前記連結穴に合わせた切り欠き部を有し、
前記補助構造部の前記連結穴と前記肉厚補助部材の前記切り欠き部とが接着剤により接合されている
ことを特徴とする、請求項６または７記載のロボット。
【請求項９】
前記第３軸に対して直交する第４軸まわりに回転可能に前記第３構造体に連結される第４構造体と、
前記第４軸に対して直交する第５軸まわりに回転可能に前記第４構造体に連結される第５構造体と、
前記第５軸と直交する第６軸まわりに回転可能に前記第５構造体に連結される第６構造体と、を有している
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１】
基台と、第１軸まわりに回転可能に前記基台に連結される第１構造体と、前記第１軸に対して直交する第２軸まわりに回転可能に前記第１構造体に連結される第２構造体と、前記第２軸と平行な第３軸まわりに回転可能に前記第２構造体に連結される第３構造体と、を少なくとも有するロボットであって、
前記第１構造体と前記第３構造体とは、同形状の鋳物材を用いて形成されている
ことを特徴とする、ロボット。
【請求項２】
前記第１構造体及び前記第３構造体は、それぞれ
一方側肉部と、
前記一方側肉部よりも肉厚長さが小さい他方側肉部と
前記一方側肉部と前記他方側肉部との間に形成された空隙部と、
前記一方側肉部に円筒状に形成された切り欠き部と、
前記他方側肉部に円筒状に形成され、前記空隙部と連通する軸受用孔部と、を有している
ことを特徴とする、請求項１記載のロボット。
【請求項３】
前記第２構造体は、
圧延鋼板により形成され、基端が前記第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が前記第３軸まわりに回転自在に支持される主構造部と、
前記主構造部よりも板厚の小さい圧延鋼板により形成されるとともに、前記主構造部と間隙を有して設けられ、基端が前記第２軸まわりに回転自在に支持されるとともに先端が前記第３軸まわりに回転自在に支持される補助構造部と、を有している
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のロボット。
【請求項４】
出力軸が前記主構造部を貫通して前記主構造部により支持され、前記主構造部と前記補助構造部との前記間隙に配設される１以上のアクチュエータを有している
ことを特徴とする、請求項３記載のロボット。
【請求項５】
前記主構造部と前記補助構造部との前記間隙には前記アクチュエータとして、第２軸用アクチュエータと、第３軸用アクチュエータとが配設されており、
前記第２軸用アクチュエータの前記主構造部を貫通した出力軸と前記第１構造体とを動力伝達可能とする第２軸用動力伝達機構と、
前記第３軸用アクチュエータの前記主構造部を貫通した出力軸と前記第３構造体とを動力伝達可能とする第３軸用動力伝達機構と、を有している
ことを特徴とする、請求項４記載のロボット。
【請求項６】
前記補助構造部と前記第１構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、
当該軸受部材と前記補助構造部との間に介装され、前記補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚補助部材と、を有している
ことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載のロボット
【請求項７】
前記補助構造部と前記第３構造体とを回転自在に支持する軸受部材と、
当該軸受部材と前記補助構造部との間に介装され、前記補助構造部の板厚方向の長さを補う肉厚部材と、を有している
ことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載のロボット
【請求項８】
前記補助構造部には、前記軸受部材連結用の連結穴が形成されており、
前記肉厚補助部材は、前記連結穴に合わせた切り欠き部を有し、
前記補助構造部の前記連結穴と前記肉厚補助部材の前記切り欠き部とが接着剤により接合されている
ことを特徴とする、請求項６または７記載のロボット。
【請求項９】
前記第３軸に対して直交する第４軸まわりに回転可能に前記第３構造体に連結される第４構造体と、
前記第４軸に対して直交する第５軸まわりに回転可能に前記第４構造体に連結される第５構造体と、
前記第５軸と直交する第６軸まわりに回転可能に前記第５構造体に連結される第６構造体と、を有している
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６１８６８（Ｐ２０１２−１６１８６８Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０８２（Ｐ２０１１−２３０８２）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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