JP2014079862A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】保守作業が容易にできる産業用ロボットを提供する。
【解決手段】産業用ロボットは、第１モータユニットを有するアームベースと、アームベースに回転可能に支持され、第１モータユニットによって回動する第１アームと、第１アームに回転可能に支持される基台部３１と、基台部３１を回動させるモータユニット４０（第２モータユニット）とを備えた第２アーム３０とを有する。モータユニット４０は、基台部３１に対して脱着可能に取り付けられるようにユニット化されて構成されているステータユニット４１を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、産業用ロボットに関する。

産業用ロボットは、自動車や電子部品等を生産する工場で用いられ、工場の自動化に寄与している。このような産業用ロボットの一例として、特許文献１及び２には、水平方向に回動する複数のアームを有するスカラロボットが開示されている。特許文献１及び２に記載のスカラロボットは、ベースと、ベースに対して、水平方向に回動する第１アームと、第１アームの先端に取り付けられ、第１アームに対して、水平方向に回動する第２アームとを有している。第２アームの先端には、作業軸が取り付けられており、この作業軸が、第１アーム及び第２アームの回動によって、任意の位置に移動する。そして、スカラロボットの内部に収容された複数のモータによって、作業軸は、鉛直方向に沿った往復運動や、回転運動を行い、部品の挿入作業や、ねじ締め作業が行われる。

特開２００６−１６７８６４号公報 特開２００７−１７５８４９号公報

このような作業用ロボットでは、一般に、保守作業等により、第２アームを回動させるための第２モータの構成部品を交換することがある。この場合、特許文献１及び２に記載の作業用ロボットでは、第２アームを、第１アームから取り外してから、さらに、第２アームから第２モータを取り外して、第２モータの構成部品を交換しなければならない。したがって、第２モータの交換に手間を要し、保守作業が煩雑なものとなっていた。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、保守作業が容易にできる産業用ロボットを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る産業用ロボットは、
第１モータユニットを有するアームベースと、
前記アームベースに回転可能に支持され、前記第１モータユニットによって回動する第１アームと、
前記第１アームに回転可能に支持される基台部と、前記基台部を回動させる第２モータユニットと、を備えた第２アームと、
を有し、
前記第２モータユニットは、前記基台部に対して脱着可能に取り付けられるようにユニット化されて構成されているステータユニットを備えることを特徴とする。

前記基台部には、前記第２モータユニットを取り付けるために用いられる取付穴が形成され、
前記第２モータユニットは、前記取付穴に嵌め込まれる形状に形成されたステータ本体を有し、
前記ステータ本体が、前記取付穴に嵌め込まれることによって、前記ステータユニットは、前記基台部に取り付けられていてもよい。

前記第２モータユニットは、前記ステータ本体との電磁相互作用により回転するロータを備え、
前記ロータは、前記ステータユニットを前記基台部から取り外した場合に、外部に露出してもよい。

前記ステータユニットは、前記ロータの回転を検出するエンコーダを備え、
前記エンコーダは、前記ステータ本体とともにユニット化されていてもよい。

前記第２モータユニットは、前記ロータの回転運動を、所定の減速比で減速して、前記基台部に伝達する減速機を備え、
前記減速機は、前記ステータユニットの前記基台部への取付方向とは反対側の方向から、前記基台部に取り付けられていることで、前記基台部は、前記ステータユニットと前記減速機とに挟まれるように配置されていてもよい。

前記減速機は、貫通孔が形成された中空構造の減速機として構成され、
前記ロータは、貫通孔が形成された円環形状に形成され、
前記減速機の貫通孔が、前記ロータの貫通孔に同軸となるように、前記ロータは、前記減速機に直結されていてもよい。

前記第２モータユニットは、前記基台部が回動する回転軸の軸方向に貫通する貫通孔が形成された中空モータから構成されていてもよい。

本発明の産業用ロボットにおいては、第２モータユニットのステータユニットが、第２アームの基台部に対して、脱着可能に取り付けられている。このため、第２アームの基台部を、第１アームから取り外すことなく、第２モータユニットの構成部品の一つであるステータユニットを取り外すことができる。これにより、産業用ロボットの保守作業が容易になる。

本発明の実施形態に係る産業用ロボットを示す斜視図である。 産業用ロボットを示す側面図である。 第２アームを示す断面図である。 第２アームを示す分解斜視図である。 基台部及びその周辺の部材を示す断面図である。 基台部及びその周辺の部材を示す分解断面図である。 モータユニット等を示す分解断面図（その１）である。 モータユニット等を示す断面図（その１）である。 モータユニット等を示す分解断面図（その２）である。 モータユニット等を示す断面図（その２）である。 第２アームの要部を示す断面図である。 産業用ロボットの動作を説明するための側面図である。 産業用ロボットの動作を説明するための斜視図である。 産業用ロボットの動作を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る産業用ロボット１００について説明する。なお、図中のＸＹ平面は水平な面であり、図中のＺ軸の方向は鉛直方向である。

本実施形態の産業用ロボット１００は、図１に示すように、例えば、水平多関節型ロボット（スカラロボット）であり、アームベース１０と、第１アーム２０と、第２アーム３０と、ボールねじ７０と、ボールスプライン８０とを有する。産業用ロボット１００は、４つの運動軸Ｌ１〜Ｌ４について運動する。詳しくは、運動軸Ｌ１を回転軸として第１アーム２０がアームベース１０に対して回動し、運動軸Ｌ２を回転軸として第２アーム３０が第１アーム２０に対して回動する。また、ボールねじ７０のボールねじ軸７２は、運動軸Ｌ３に沿って往復運動（直線運動）をし、ボールスプライン８０のスプライン軸８２は、ボールねじ軸７２の往復運動とともに運動軸Ｌ４に沿って往復運動（直線運動）をする。また、運動軸Ｌ４を回転軸として順逆双方向の回転運動をする。

アームベース１０は、図２に示すように、第１アーム２０を回動可能に支持する部材で、モータユニット１１（第１モータユニット）を有する。モータユニット１１は、例えば、ＡＣサーボモータから構成され、モータ本体１２と出力軸１３と減速機１４とエンコーダとを有する。

モータ本体１２には、ケーブル等を介して電力が供給される。モータ本体１２に電力が供給されることによって、モータ本体１２のロータが回転する。このロータの回転運動は、減速機１４によって所定の減速比で減速され、出力軸１３に出力される。出力軸１３は、第１アーム２０に接続されており、出力軸１３の回転とともに、第１アーム２０は、運動軸Ｌ１を回転軸として回動する。エンコーダは、出力軸１３の回転位置、回転量、又は回転速度等を検出する。モータユニット１１のエンコーダは、例えば、アブソリュートエンコーダから構成される。

第１アーム２０は、第２アーム３０を回動可能に支持する部材である。第１アーム２０は、図３に示すように、第１アーム本体２１と、ジョイントリング２２と、センターパイプ２３とを有する。

第１アーム本体２１は、略直方体形状に形成されている。第１アーム本体２１の先端（−Ｙ側の端部）には、略円筒形状に形成されたジョイントリング２２を介して、第２アーム３０が取り付けられている。

センターパイプ２３は、略円筒形状の部材である。センターパイプ２３は、ジョイントリング２２から上方（＋Ｚ方向）に突出する状態で、ジョイントリング２２に固定されている。このセンターパイプ２３には、第２アーム３０内のモータユニット５０、６０等に信号や電力を供給するための配線が通される。

第２アーム３０は、図１に示すように、基台部３１と、基台部３１の上方を覆うカバー３６Ｒ、３６Ｌとを有する。また、第２アーム３０は、図４に示すように、モータユニット４０（第２モータユニット）、モータユニット５０、及びモータユニット６０を有する。

基台部３１は、モータユニット４０、５０、６０等を支持する部材である。基台部３１には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、Ｙ軸方向に沿って、４つの孔部３２、３３、３４、３５が形成されている。孔部３２、３３、３４、３５は、いずれもＺ軸方向に貫通して形成されている。

孔部３２は、基台部３１の＋Ｙ側の端部近傍に形成されている。孔部３２の−Ｚ側の開口には、凹部３２ａが形成されている。この凹部３２ａには、モータユニット４０の減速機４９が嵌め込まれる。また、孔部３２の＋Ｚ側の開口には、凹部３２ｂ（取付穴）が形成されている。この凹部３２ｂには、図４に示すように、モータユニット４０のステータユニット４１が嵌め込められる。

カバー３６Ｒ、３６Ｌは、図１に示すように、基台部３１の上側（＋Ｚ側）に配置されている。カバー３６Ｒ、３６Ｌは、モータユニット４０、５０、６０を保護する部材である。カバー３６Ｒ及びカバー３６Ｌは、ＹＺ平面に対して、左右対称の形状となるように形成されている。また、カバー３６Ｒの側面（＋Ｘ側の面）には、開口部３６ａが形成されている。開口部３６ａは、Ｚ軸方向を長手方向とする長方形状に形成されている。開口部３６ａには、モータユニット６０の放熱部６６Ｒが嵌め込まれる。開口部３６ａに嵌め込まれた放熱部６６Ｒは、外部に露出する。同様に、カバー３６Ｌの側面（−Ｘ側の面）にも、開口部が形成されている。カバー３６Ｌの開口部は、カバー３６Ｒの開口部３６ａと同じように、Ｚ軸方向を長手方向とする長方形状に形成されている。カバー３６Ｌの開口部には、後述するモータユニット６０の放熱部６６Ｌが嵌め込まれる。

モータユニット４０は、基台部３１を回動させるために用いられる。モータユニット４０は、図３に示すように、運動軸Ｌ３の軸方向に貫通する貫通孔が形成された中空モータから構成されている。モータユニット４０は、図６に示すように、ステータユニット４１と、ロータ４８と、減速機４９とを有する。

ステータユニット４１は、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂに、脱着可能に取り付けられる部材である。ステータユニット４１は、ステータ本体４１ａと、ステータハウジング４２と、プーリ４３と、エンコーダ４４と、エンコーダブラケット４５と、ベルト４６とを有し、これらがユニット化されて構成されている。

ステータ本体４１ａは、略円筒状の部材である。ステータ本体４１ａは、例えば、運動軸Ｌ２を中心とする円周に沿って、複数の極を有している。このステータ本体４１ａ下端は、凹部３２ｂに嵌め込めるように、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂの形状に対応する形状に形成されている。

ステータハウジング４２は、このステータ本体４１ａの上側（＋Ｚ側）から嵌め込まれ、ステータ本体４１ａを保護する。

プーリ４３は、例えば、外周面に複数の歯が形成されたタイミングプーリから構成される。プーリ４３は、例えば、プーリ本体と、プーリ本体の下端（−Ｚ側）にボルトで固定されたプーリシャフトとを有し、プーリ４３のプーリ本体及びプーリシャフトは、いずれも、貫通孔を有する円筒形状に形成されている。また、プーリ４３は、ステータハウジング４２に、軸受４３ａを介して嵌め込まれており、ステータハウジング４２に対して回転可能に支持されている。

エンコーダ４４は、ロータ４８の回転位置、回転量、又は回転速度等を検出する。エンコーダ４４は、例えば、アブソリュートエンコーダから構成される。エンコーダ４４は、エンコーダブラケット４５によって、ステータハウジング４２の斜め上方に固定されている。また、エンコーダ４４は、下端近傍にエンコーダプーリ４４ａを有している。エンコーダプーリ４４ａは、例えば、外周面に複数の歯が形成されたタイミングプーリから構成される。

ベルト４６は、例えば、内周面に複数の歯が形成されたタイミングベルトである。ベルト４６は、その内周面に形成された歯が、プーリ４３の外周面の歯や、エンコーダプーリ４４ａの外周面の歯に噛み合うように形成されている。プーリ４３と、エンコーダ４４のエンコーダプーリ４４ａとは、このベルト４６によって接続される。ベルト４６によって、プーリ４３の回転運動は、エンコーダ４４のエンコーダプーリ４４ａに伝達される。

上述のように構成されたステータユニット４１は、図６及び図７に示すように、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂに取り付けられる。詳しくは、ステータユニット４１のステータ本体４１ａが、凹部３２ｂに嵌め込まれることで、ステータユニット４１は、凹部３２ｂに取り付けられる。なお、ステータユニット４１は、例えば、ボルトやねじによって、基台部３１に取り付けられている。ステータユニット４１が、凹部３２ｂに取り付けられると、プーリ４３のプーリシャフトは、ロータ４８の上部（＋Ｚ側の部分）に、ロータ４８とともに回転するように接続される。プーリ４３は、ロータ４８とともに回転するため、結果として、エンコーダ４４は、ベルト４６を介して、ロータ４８の回転速度等を検出できるようになる。また、ステータ本体４１ａが、凹部３２ｂに嵌め込まれると、ステータ本体４１ａは、基台部３１に対して、直接、接触する。

ロータ４８は、図６に示すように、貫通孔が形成された円環状の部材である。ロータ４８は、例えば、運動軸Ｌ２を中心とする円周に沿って、複数のＮ極とＳ極とが周期的かつ交互に現れるように着磁されている。ロータ４８は、ステータ本体４１ａの貫通孔内に配置され、ステータ本体４１ａとの電磁相互作用により回転する。

減速機４９は、ロータ４８の回転運動を減速して、基台部３１に伝達する。減速機４９は、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ａに、下側（−Ｚ側）から嵌め込まれている。減速機４９は、凹部３２ａに嵌め込まれることにより、基台部３１は、ステータユニット４１と減速機４９とに挟まれるように配置される。減速機４９は、ウェーブジェネレータ４９ａと、フレクスプライン４９ｂと、サーキュラスプライン４９ｃとを有し、全体として、貫通孔が形成された中空構造の減速機として構成されている。本実施形態における減速機４９は、例えば、ハーモニックドライブ（登録商標）から構成される。

ウェーブジェネレータ４９ａは、例えば、ＸＹ断面が楕円形状となるように形成されている。ウェーブジェネレータ４９ａの上端には、ボルト４８ａによって、ロータ４８が、直結されている。また、ウェーブジェネレータ４９ａは、基台部３１の孔部３２に、軸受４９ｄを介して嵌め込まれている。これにより、ロータ４８が回転することにより、ウェーブジェネレータ４９ａも回転する。

フレクスプライン４９ｂは、可撓性の素材からなる薄肉カップ形状の部材である。フレクスプライン４９ｂの内部に、ウェーブジェネレータ４９ａが嵌め込まれることにより、フレクスプライン４９ｂは、ウェーブジェネレータ４９ａの形状に対応して弾性変形する。このフレクスプライン４９ｂの外周面には、複数の歯が形成されている。

サーキュラスプライン４９ｃは、剛性の素材からなる円環状の部材である。サーキュラスプライン４９ｃの内周面には、フレクスプライン４９ｂの外周面に形成された歯と噛み合う歯が形成されている。サーキュラスプライン４９ｃに形成された歯の数は、フレクスプライン４９ｂに形成された歯の数よりも、例えば、２つ多くなっている。このため、ウェーブジェネレータ４９ａの回転運動は、フレクスプライン４９ｂを介して、所定の減速比で減速されて、サーキュラスプライン４９ｃに伝達される。

上述のように構成された減速機４９は、減速機４９の貫通孔が、ロータ４８の貫通孔に同軸となるように、基台部３１に取り付けられている。

第１アーム２０のジョイントリング２２は、減速機４９のウェーブジェネレータ４９ａを、ベアリングによって回転可能に支持している。また、第１アーム２０のセンターパイプ２３は、プーリ４３、ロータ４８、減速機４９のウェーブジェネレータ４９ａの貫通孔それぞれに、それらの貫通孔の内周面から離間した状態で挿入されている。

モータユニット５０は、例えば、ＡＣサーボモータとして構成されている。モータユニット５０は、図８に示すように、モータ本体５１と、モータ本体５１の下端に接続された減速機５２と、減速機５２に複数のボルト５３ａによって固定されたプーリ５３（出力軸）と、プーリ５３の回転位置、回転量、又は回転速度等を検出するエンコーダとを有し、これらの部材がユニット化されて構成されている。モータ本体５１内で発生した回転運動は、減速機５２によって所定の減速比で減速され、プーリ５３に出力される。このプーリ５３は、基台部３１の孔部３３に挿入されることで、基台部３１の内部に配置される。プーリ５３が、基台部３１の内部に配置された状態で、モータユニット５０は、基台部３１に固定される。モータユニット５０は、例えば、ボルトやネジによって、基台部３１に脱着可能に取り付けられる。

モータユニット６０は、モータハウジング６１と、ステータ６２と、ロータ６３と、ロータシャフト６４（出力軸）と、エンコーダ６５と、放熱部６６Ｒ、６６Ｌ（図４参照）とを有し、これらの部材がユニット化されて構成されている。また、モータユニット６０は、モータユニット５０とは別体として構成されている。なお、本実施形態において、モータユニット６０のモータ本体は、モータハウジング６１と、ステータ６２と、ロータ６３と、ロータシャフト６４とで構成される。モータユニット６０のモータ本体は、例えば、運動軸Ｌ３の軸方向に貫通する貫通孔が形成された中空のモータとして構成され、ボールねじ７０の外周に配置される。

モータハウジング６１は、中空の部材である。モータハウジング６１は、内部にステータ６２、ロータ６３、及びロータシャフト６４を収納し、上記各部品を保護する。

ステータ６２は、長手方向をＺ軸方向とする円筒状に形成され、モータハウジング６１の内部に固定されている。ステータ６２は、運動軸Ｌ３を中心とする円周に沿って、複数の極を有している。

ロータ６３は、ロータシャフト６４を挿入するための貫通孔を有する円筒形状に形成されている。ロータ６３は、運動軸Ｌ３を中心とする円周に沿ってＮ極とＳ極とが周期的かつ交互に現れるように着磁され、ステータ６２に対して回転可能に配置される。

ロータシャフト６４は、ボールねじ７０が貫通するための貫通孔を有する略円筒形状に形成されている。ロータシャフト６４は、複数のボルトによってロータ６３に固定されている。また、ロータシャフト６４は、軸受６７ａ、６７ｂによって、モータハウジング６１に回転可能に支持されている。

エンコーダ６５は、ロータシャフト６４の回転位置、回転量、又は回転速度等を検出する。エンコーダ６５は、例えば、運動軸Ｌ３の軸方向に貫通する貫通孔が形成された中空のアブソリュートエンコーダから構成され、ボールねじ７０の外周に配置される。エンコーダ６５は、モータハウジング６１の下側（−Ｘ側）に取り付けられている。エンコーダ６５の下端（−Ｚ側の端部）は、基台部３１の孔部３４に対応した形状に形成されている。

放熱部６６Ｒ、６６Ｌは、図４に示すように、モータユニット６０の動作時に生じる熱を外部に放出するために用いられる。放熱部６６Ｒ、６６Ｌは、複数の放熱フィンを有する部材で、モータハウジング６１の＋Ｘ側及び−Ｘ側に取り付けられている。＋Ｘ側の放熱部６６Ｒは、図１に示すように、カバー３６Ｒの開口部３６ａに嵌め込まれる。これにより、放熱部６６Ｒは、外部に露出する。同様に、−Ｘ側の放熱部６６Ｌも、カバー３６Ｌの開口部に嵌め込まれる。これにより、放熱部６６Ｌも、外部に露出する。

上述のように構成されたモータユニット６０は、図８及び図９に示すように、基台部３１の孔部３４に取り付けられる。モータユニット６０は、複数のボルトやねじによって、基台部３１に脱着可能に取り付けられる。

ボールねじ７０は、図１０に示すように、基台部３１に挿通されるように配置されている。ボールねじ７０は、ボールねじナット７１と、ボールねじ軸７２とを有する。

ボールねじナット７１は、ロータシャフト６４の貫通孔に＋Ｚ側から嵌合されており、ロータシャフト６４の回転とともに回転する。ボールねじナット７１の内周面には、螺旋状の雌ねじ部が形成されている。

ボールねじ軸７２の外周には、螺旋状の雄ねじ部が形成されている。このボールねじ軸７２の雄ねじ部には、ボールねじナット７１の雌ねじ部が、剛性の球体を介して配置される。これにより、ボールねじナット７１の回転運動が、ボールねじ軸７２の直線運動に変換される。そして、ボールねじ軸７２は、非回転状態で直線運動を行う。なお、このボールねじ７０は、交換が容易にできるように、モータユニット６０に脱着可能に取り付けられる。

ボールスプライン８０は、基台部３１の孔部３５に挿通されるように配置されている。ボールスプライン８０は、スプライン外筒８１と、スプライン軸８２と、プーリ８３と、軸受８４とを有する。

スプライン外筒８１は、スプライン軸８２が貫通するよう略円筒形状に形成されている。スプライン外筒８１は、その貫通孔の内周面に複数の鋼球から構成されるボールベアリングを有している。

スプライン軸８２の外周には、複数のスプライン溝がＺ軸方向に沿って形成されている。このスプライン軸８２は、スプライン外筒８１を貫通し、スプライン軸８２のスプライン溝にスプライン外筒８１の鋼球が配置される。この鋼球がスプライン溝に配置されることにより、スプライン軸８２は、スプライン外筒８１に対して、Ｚ軸方向に摺動する。

プーリ８３は、スプライン外筒８１の外周に嵌め込まれることにより、スプライン外筒８１に固定されるとともに、軸受８４によって、基台部３１の孔部３５に回転可能に配置されている。軸受８４は、例えば、クロスローラ軸受である。また、プーリ８３は、モータユニット５０のプーリ５３とベルト８３ａを介して接続されている。モータユニット５０の回転運動は、このベルト８３ａを介してプーリ８３に伝達される。ベルト８３ａは、基台部３１内に収容されている。

ボールねじ軸７２の上端（＋Ｚ側の端部）とスプライン軸８２の上端（＋Ｚ側の端部）とは、連結部材９０Ａによって連結されている。

連結部材９０Ａには、Ｚ軸方向に貫通する２つの貫通孔が形成されている。−Ｙ側の貫通孔には、ボールねじ軸７２の上端が挿入されている。ボールねじ軸７２の上端は、連結部材９０Ａに固定されている。また、＋Ｙ側の貫通孔には、スプライン軸８２の上端が挿入されている。スプライン軸８２は、軸受９１Ａによって、連結部材９０Ａに回転可能に支持されている。軸受９１Ａは、例えば、クロスローラ軸受である。

同様に、ボールねじ軸７２の下端（−Ｚ側の端部）とスプライン軸８２の下端（−Ｚ側の端部）とは、連結部材９０Ｂによって連結されている。

連結部材９０Ｂには、Ｚ軸方向に貫通する２つの貫通孔が形成されている。＋Ｙ側の貫通孔には、ボールねじ軸７２の下端が挿入されている。ボールねじ軸７２の下端には、連結部材９０Ｂに固定されている。また、−Ｙ側の貫通孔には、スプライン軸８２の下端が挿入されている。スプライン軸８２は、軸受９１Ｂによって、連結部材９０Ｂに回転可能に支持されている。軸受９１Ｂは、例えば、玉軸受である。

上述のように構成された産業用ロボット１００のスプライン軸８２の下端（−Ｚ側の端部）には、作業内容に合わせた任意の工具や機器が取り付けられる。また、産業用ロボット１００には、ケーブルを介して、コントローラが接続される。コントローラは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶部等を含んで構成されている。コントローラは、エンコーダ４４、６５、モータユニット１１のエンコーダ、モータユニット５０のエンコーダからの信号等に基づいて、モータユニット１１、４０、５０、６０を制御する。産業用ロボット１００の動作の内容は、コントローラに接続されたティーチングペンダント等によって設定され、コントローラの記憶部に記憶される。コントローラのＣＰＵは、記憶部からプログラムやデータを読み出して、プログラムの実行等を行う。

産業用ロボット１００の動作について、図１０〜図１３を用いて説明する。産業用ロボット１００の動作は、例えば記憶部に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで、開始され又は進行する。

産業用ロボット１００のコントローラは、モータユニット１１の出力軸１３を回転させることで、図１１に示すように、運動軸Ｌ１を回転軸として第１アーム２０を回動させる。また、モータユニット４０のロータ４８を回転させることで、図１２に示すように、運動軸Ｌ２を回転軸として第２アーム３０を回動させる。コントローラは、モータユニット１１の出力軸１３を回転させたり、モータユニット４０のロータ４８を回転させたり、もしくは、両方を同時に回転させたりすることで、スプライン軸８２の下端に取り付けられた工具をＸＹ平面に水平に移動させる。これにより、プログラムによって設定された任意の位置まで当該工具を移動させる。

スプライン軸８２の下端に取り付けられた工具が、ＸＹ平面における設定位置まで移動すると、産業用ロボット１００のコントローラは、図１０及び図１３に示すように、モータユニット６０のロータシャフト６４を回転させる。ロータシャフト６４が回転することで、ロータシャフト６４に固定されたボールねじナット７１がロータシャフト６４とともに回転する。そして、ボールねじナット７１の回転運動に伴って、ボールねじ軸７２は、例えば、−Ｚ方向に直線運動をする。

ボールねじ軸７２が−Ｚ方向に直線運動をすると、ボールねじ軸７２に連結されたスプライン軸８２も、運動軸Ｌ４に沿って、−Ｚ方向に直線運動をする。また、スプライン外筒８１は玉軸受として構成されており、スプライン軸８２は、スプライン外筒８１に対して円滑に移動する。やがて、スプライン軸８２は下死点まで移動する。これにより、例えば、スプライン軸８２に取り付けられた工具が、ワーク等に当接する。

また、コントローラは、モータユニット５０のプーリ５３を回転させた場合は、プーリ５３の回転運動は、ベルト８３ａを介して、プーリ８３に伝達される。プーリ８３が回転すると、スプライン外筒８１は、プーリ８３に固定されているため、スプライン外筒８１も、プーリ８３とともに回転する。この結果、スプライン外筒８１とスプライン係合されているスプライン軸８２は、スプライン外筒８１とともに、運動軸Ｌ４回りに回転する。

すなわち、コントローラが、モータユニット６０のロータシャフト６４のみを回転させた場合は、スプライン軸８２は直線運動をする。モータユニット５０のプーリ５３のみを回転させた場合は、スプライン軸８２は運動軸Ｌ４回りに回転運動をする。モータユニット６０のロータシャフト６４とモータユニット５０のプーリ５３とのいずれも回転させた場合は、スプライン軸８２は、スパイラル運動をする。

スプライン軸８２が、直線運動、回転運動、又はスパイラル運動等の所定の運動をすると、産業用ロボット１００のコントローラは、再び、モータユニット１１の出力軸１３及びモータユニット４０のロータ４８を回転させることで、第１アーム２０及び第２アーム３０を回動させて、スプライン軸８２に取り付けられた工具をＸＹ平面に水平に移動させる。そして、初期位置まで移動させる。

産業用ロボット１００のコントローラは、記憶部に記憶されたプログラムにしたがって、以上のような運動を反復させる。

次に、産業用ロボット１００の保守作業の方法について説明する。

産業用ロボット１００の保守作業において、モータユニット４０を構成する部品（例えば、ステータユニット４１、ロータ４８など）を交換する場合は、作業者は、先ず、図１に示す状態から、カバー３６Ｒ、３６Ｌを、左右方向（＋Ｘ方向及び−Ｘ方向）に分割するように取り外す。すると、図３を参照するとわかるように、ステータユニット４１が外部に露出する状態になる。次に、作業者は、ステータユニット４１を、基台部３１に固定しているボルトやねじを取り外す。そして、図４を参照するとわかるように、ステータユニット４１を上方（＋Ｚ方向）に移動させて、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂから取り外す。ステータユニット４１の重量は、第２アーム３０の重量よりも小さいため、作業者は、容易にステータユニット４１を取り外すことができる。なお、ステータユニット４１を取り外すと、ロータ４８が外部に露出した状態になる。ステータユニット４１は、上述したように、ステータ本体４１ａやエンコーダ４４を有しているため、作業者は、交換に必要な部品を適宜、交換する。

次に、作業者は、ロータ４８を固定しているボルト４８ａを取り外す。そして、ロータ４８を上方（＋Ｚ方向）に移動させて、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂの内部から取り外す。作業者は、ロータ４８の交換が必要な場合は、新しいロータ４８に交換する。

また、作業者は、モータユニット５０を交換する場合や、モータユニット５０を構成する部品（例えば、モータ本体５１のステータ、ロータなど）を交換する場合は、モータユニット５０を固定しているボルトやねじを取り外す。そして、モータユニット５０を上方（＋Ｚ方向）に移動させて、基台部３１の孔部３３から取り外す。そして、作業者は、モータユニット５０を交換したり、モータユニット５０の部品のうち、交換に必要な部品を適宜、交換したりする。

また、作業者は、モータユニット６０を交換する場合や、モータユニット６０を構成する部品（例えば、モータ本体５１のステータ、ロータなど）を交換する場合は、予め、ボールねじ７０を、モータユニット６０から取り外しておく。そして、モータユニット６０を固定しているボルトやねじを取り外す。そして、モータユニット６０を上方（＋Ｚ方向）に移動させて、基台部３１の孔部３４から取り外す。そして、作業者は、モータユニット６０を交換したり、モータユニット６０の部品のうち、交換に必要な部品を適宜、交換したりする。

モータユニット４０のステータユニット４１及びロータ４８、モータユニット５０、モータユニット６０の基台部３１からの取り外しの作業は、作業者が行うべき作業に合わせて、上述した全ての部材（ステータユニット４１、ロータ４８、モータユニット５０、モータユニット６０）を、一回の作業で取り外してもよいし、これらの部材のうち、一回の作業で１つ〜３つの部材のみを取り外してもよい。

以上、説明したように、本実施形態に係る産業用ロボット１００においては、モータユニット４０（第２モータユニット）のステータユニット４１は、基台部３１に対して脱着可能に取り付けられるようにユニット化されて構成されている。このため、基台部３１を、第１アーム２０から取り外すことなく、基台部３１からステータユニット４１を取り外すことができる。これにより、ステータユニット４１の交換が行いやすくなる。

例えば、従来の産業用ロボットにおいては、第２モータユニットを構成する部品を交換するためには、第２アーム全体を、第１アームから取り外した上で、さらに、第２アームから第２モータユニットを取り外して、第２モータユニットの部品（例えば、ステータなど）を交換しなければならない。このため、第２モータユニットの部品の交換に手間を要し、保守作業が煩雑になっていた。

しかしながら、本実施形態に係る産業用ロボット１００においては、基台部３１からカバー３６Ｒ、３６Ｌを取り外すだけで、基台部３１を、第１アーム２０から取り外すことなく、基台部３１からステータユニット４１を取り外すことができる。これにより、モータユニット４０の構成部品の１つであるステータユニット４１の交換が行いやすくなり、産業用ロボット１００の保守作業が容易になる。また、基台部３１に対するステータユニット４１の組み付けが、容易になる。

また、産業用ロボット１００においては、ステータユニット４１のステータ本体４１ａは、基台部３１の孔部３２に嵌め込まれる。具体的には、ステータ本体４１ａは、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂに嵌め込まれる。このため、ステータ本体４１ａは、基台部３１に直接、接触する。これにより、モータユニット４０の動作に基づいて、ステータ本体４１ａの温度が上昇しても、ステータ本体４１ａの熱は、基台部３１に放出されやすくなり、放熱性が良好になる。結果として、モータユニット４０の回転効率が良好になり、モータユニット４０の負荷率を上げることができる。

また、産業用ロボット１００においては、ステータユニット４１を基台部３１から取り外した場合に、ロータ４８が外部に露出する。このため、基台部３１を、第１アーム２０から取り外すことなく、ロータ４８を取り外すことができる。これにより、ロータ４８の交換が行いやすくなり、産業用ロボット１００の保守作業が容易になる。

また、産業用ロボット１００においては、ステータユニット４１は、エンコーダ４４を備え、ステータ本体４１ａとともにユニット化されている。これにより、ステータユニット４１を、基台部３１から取り外すことで、ステータ本体４１ａとともに、エンコーダ４４も取り外すことができる。これにより、エンコーダ４４の交換が行いやすくなり、産業用ロボット１００の保守作業が容易になる。

また、産業用ロボット１００においては、ロータ４８は、減速機４９に直結されている。詳しくは、ロータ４８は、減速機４９のウェーブジェネレータ４９ａに直結されている。このため、ロータ４８の回転運動を、伝達に伴う機械損失を最小限に抑制しつつ、減速機４９のウェーブジェネレータ４９ａに伝達することができる。

これに対して、例えば、ロータ４８の回転運動が、タイミングベルトやギアを介して、減速機４９のウェーブジェネレータ４９ａに伝達された場合には、伝達に伴う機械損失が生じるおそれがある。しかしながら、本実施形態の産業用ロボット１００では、ロータ４８は、ウェーブジェネレータ４９ａに直結されているため、伝達に伴う機械損失を最小限に抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、ステータユニット４１は、ボルトやねじによって、基台部３１に取り付けられているが、ステータユニット４１の取付手段は任意である。ボルトやねじ以外の取付手段であってもよいし、単に、基台部３１の孔部３２に形成された凹部３２ｂに嵌め込まれるだけでもよい。

また、本実施形態では、ロータ４８は、減速機４９のウェーブジェネレータ４９ａの上端に、ボルト４８ａによって取り付けられている。しかしながら、これに限らず、ロータ４８の取付手段は任意である。ボルト以外の取付手段であってもよい。

また、本実施形態では、ステータユニット４１のエンコーダ４４は、エンコーダブラケット４５によって、ステータハウジング４２の斜め上方に固定されている。そして、エンコーダ４４のエンコーダプーリ４４ａと、プーリ４３とは、ベルト４６によって接続されている。しかしながら、これに限らず、エンコーダ４４を、中空構造のエンコーダとして構成して、エンコーダ４４を、ステータハウジング４２の上方（＋Ｚ側）に取り付けるとともに、ロータ４８に直結するようにしてもよい。この場合、ロータの回転運動が、ベルト等を介さずに、エンコーダ４４に伝達されるため、機械損失の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、第２アーム３０のボールねじ７０とボールスプライン８０とは、別体に構成されている。しかしながら、これに限らず、ボールねじとボールスプラインとが同軸上に配置され、ボールねじ及びボールスプラインの機能を併せ持つボールねじスプラインであってもよい。

また、本実施形態では、本実施形態の産業用ロボット１００は、４つの運動軸Ｌ１〜Ｌ４について運動する４軸関節ロボットとして構成されているが、これに限らず、３軸以下又は５軸以上の多関節ロボットとして構成してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１０ アームベース
１１ モータユニット（第１モータユニット）
１２ モータ本体
１３ 出力軸
１４ 減速機
２０ 第１アーム
２１ 第１アーム本体
２２ ジョイントリング
２３ センターパイプ
３０ 第２アーム
３１ 基台部
３２、３３、３４、３５ 孔部
３２ａ 凹部
３２ｂ 凹部（取付穴）
３６Ｒ、３６Ｌ カバー
３６ａ 開口部
４０ モータユニット（第２モータユニット）
４１ ステータユニット
４１ａ ステータ本体
４２ ステータハウジング
４３ プーリ
４３ａ 軸受
４４ エンコーダ
４４ａ エンコーダプーリ
４５ エンコーダブラケット
４６ ベルト
４８ ロータ
４８ａ ボルト
４９ 減速機
４９ａ ウェーブジェネレータ
４９ｂ フレクスプライン
４９ｃ サーキュラスプライン
４９ｄ 軸受
５０ モータユニット
５１ モータ本体
５２ 減速機
５３ プーリ
５３ａ ボルト
６０ モータユニット
６１ モータハウジング
６２ ステータ
６３ ロータ
６４ ロータシャフト
６５ エンコーダ
６６Ｒ、６６Ｌ 放熱部
６７ａ、６７ｂ 軸受
７０ ボールねじ
７１ ボールねじナット
７２ ボールねじ軸
８０ ボールスプライン
８１ スプライン外筒
８２ スプライン軸
８３ プーリ
８３ａ ベルト
８４ 軸受
９０Ａ、９０Ｂ 連結部材
９１Ａ、９１Ｂ 軸受
１００ 産業用ロボット
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 運動軸

Claims (7)

1. 第１モータユニットを有するアームベースと、
   前記アームベースに回転可能に支持され、前記第１モータユニットによって回動する第１アームと、
   前記第１アームに回転可能に支持される基台部と、前記基台部を回動させる第２モータユニットと、を備えた第２アームと、
   を有し、
   前記第２モータユニットは、前記基台部に対して脱着可能に取り付けられるようにユニット化されて構成されているステータユニットを備えることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記基台部には、前記第２モータユニットを取り付けるために用いられる取付穴が形成され、
   前記第２モータユニットは、前記取付穴に嵌め込まれる形状に形成されたステータ本体を有し、
   前記ステータ本体が、前記取付穴に嵌め込まれることによって、前記ステータユニットは、前記基台部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 前記第２モータユニットは、前記ステータ本体との電磁相互作用により回転するロータを備え、
   前記ロータは、前記ステータユニットを前記基台部から取り外した場合に、外部に露出することを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボット。
4. 前記ステータユニットは、前記ロータの回転を検出するエンコーダを備え、
   前記エンコーダは、前記ステータ本体とともにユニット化されていることを特徴とする請求項３に記載の産業用ロボット。
5. 前記第２モータユニットは、前記ロータの回転運動を、所定の減速比で減速して、前記基台部に伝達する減速機を備え、
   前記減速機は、前記ステータユニットの前記基台部への取付方向とは反対側の方向から、前記基台部に取り付けられていることで、前記基台部は、前記ステータユニットと前記減速機とに挟まれるように配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の産業用ロボット。
6. 前記減速機は、貫通孔が形成された中空構造の減速機として構成され、
   前記ロータは、貫通孔が形成された円環形状に形成され、
   前記減速機の貫通孔が、前記ロータの貫通孔に同軸となるように、前記ロータは、前記減速機に直結されていることを特徴とする請求項５に記載の産業用ロボット。
7. 前記第２モータユニットは、前記基台部が回動する回転軸の軸方向に貫通する貫通孔が形成された中空モータから構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の産業用ロボット。

Images