JP4232795B2 - 平行リンク機構及び産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、平行リンク機構及び産業用ロボットに関する。

一般的に、産業用ロボットは、速い動作速度と、高い処理精度と、生産現場に応じた高いクリーンレベルを要求される。特に、近年、こうした産業用ロボットは、特殊ガスや薬品を使用する特殊な環境の下で稼動することを望まれている。例えば、スカラ型ロボットの上下軸機構として、直動軸にボールネジを使用する機構が知られている。この種の機構は、アーム内部からの発塵やグリースの飛散を防ぐために、保護部材としてジャバラを有する。上下軸機構は、ジャバラが収縮することによって、動作速度と処理精度を維持しながら、高いクリーンレベルを確保することができる。

しかし、上下軸機構の内部は、ジャバラが収縮するときに、圧力変動を来たして発塵やグリースの飛散を誘起する。そのため、ジャバラを備えた上下軸機構は、高いクリーンレベルを維持し難いものであった。また、ジャバラを備えた上下軸機構は、ジャバラの機械的耐久性を確保する観点からジャバラの素材が限られるため、特殊な環境の下で稼動し難いものであった。

そこで、産業用ロボットの上下軸機構として、上記ジャバラを必要としない平行リンク機構を利用する機構がある。特許文献１は、一方のアームを固定ベースと連結ベースに連結し、他方のアームを連結ベースと可動ベースに連結し、固定ベースに駆動モータを搭載し、傘歯車を連結ベースの内部に内蔵する。駆動モータは、減速機を介して傘歯車を回転駆動し、傘歯車は、２つのアームに回転力を伝達して可動ベースを上下動する。
特開２００２−３２６１８１号公報

しかしながら、特許文献１は、駆動源である駆動モータを固定ベースに固定している。そのため、産業用ロボットを組み付けるときに、駆動モータの回転軸心とアームの回転軸心を一致させなければならない。この結果、産業用ロボットは、組み付け作業を煩雑にする問題を招いていた。

また、産業用ロボットは、高いクリーンレベルを維持するために、ケーブル等を固定ベースや各アームの内部に配線する。産業用ロボットは、こうした内部配線を構成するために、駆動モータとして中空モータを採用している。この結果、産業用ロボットは、装置サイズの大型化を招いていた。

本発明は、前述した上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、駆動モータを中空モータにする必要がなく、容易に内部配線を構成することができ、組み付けが容易となる平行リンク機構及び産業用ロボットを提供することにある。

本発明の平行リンク機構は、基端部が固定ベースに回転可能に連結され、先端部が伝達機構を介して連結ベースに回転可能に連結された第１アームと、先端部が可動ベースに回転可能に連結され、基端部が伝達機構を介して前記連結ベースに回転可能に連結された第２アームと、前記第１アーム、前記連結ベース及び前記固定ベースとともに第１平行リンクを構成する第１補助リンクと、前記第２アーム、前記連結部及び前記可動ベースとともに第２平行リンクを構成する第２補助リンクと、前記伝達機構の入力軸へ駆動力を伝えるモータ軸を有し、前記入力軸を回転させることによって、前記伝達機構の前記第１の出力軸に連結された前記連結ベースと、前記伝達機構の第２の出力軸に連結された前記第２アームとを前記第１アームの先端部に対して回転させる非中空の駆動モータとを備えた平行リンク機構において、前記第１アームの基端部には、第１回転軸心を中心とする筒状に形成されて前記第１アームを前記固定ベースに対して前記第１回転軸心を中心に回転可能に連結する連結軸が設けられ、前記駆動モータは、前記第１アームと前記連結軸とのいずれか一方に固定され、前記第１アームが前記第１回転軸心を中心に回転することにより、前記第１アームとともに前記第１回転軸心を中心に回転し、前記駆動モータのモータ軸心である第２回転軸心は、前記連結軸の中空部で前記第１回転軸心から前記連結軸の径方向に偏倚して配置されることにより、前記連結軸の中空部に、前記第１回転軸心に対して、前記第２回転軸心とは反対側の径方向に、空間を形成する。

本発明の平行リンク機構によれば、第１アームの回転に連動して駆動モータが第１アーム（連結軸）の第１回転軸心を中心に回転するようにした。これによって、組み付けの際に、第１アーム（連結軸）の第１回転軸心と駆動モータの第２回転軸心を一致させる必要がないため、組み付けを容易にすることができる。また、駆動モータの第２回転軸心を第１アーム（連結軸）の第１回転軸心から偏倚させて、筒状の連結軸を通して駆動モータを第１アーム及び同連結軸のいずれか一方に固定させるようにした。従って、連結軸の中空部には、第１回転軸心を挟んで第２回転軸心と反対側の径方向に空間ができるため、その空間にケーブル等を引き回すことができる。その結果、駆動モータを中空モータにする必要がなく、容易に内部配線をすることができる。

この平行リンク機構において、前記駆動モータは、前記連結軸の内側を通じて前記第１アームと前記連結軸のいずれか一方に固定されるのが好ましい。
この平行リンク機構によれば、連結軸の内側に駆動モータを配設する分だけ、モータ軸方向における平行リンク機構の幅を縮小させることができる。したがって、平行リンク機構の省スペース化を図ることができる。

この平行リンク機構において、前記第１アームと、前記第２アーム、前記固定ベース及び前記可動ベースは、中空構造であってもよい。
この平行リンク機構によれば、第１アーム内、第２アーム内、固定ベース内及び可動ベース内にケーブル等を引き回すことができる。従って、産業用ロボット全体で内部配線することができる。

この平行リンク機構において、前記伝達機構は、一つの入力軸に対して第１の出力軸と第２の出力軸を有した波動歯車減速機であってもよい。
この平行リンク機構によれば、波動歯車減速機を使用することによって、大きな中空径を得ることができるため、ケーブル等を容易に内部配線することができる。

この平行リンク機構において、前記第１の出力軸と前記第２の出力軸は、同心円上に配設されるようにしてもよい。
この平行リンク機構によれば、第１の出力軸と第２の出力軸を同心円上に配設するようにしたため、波動歯車減速機を長手方向に短くすることができる。従って、平行リンク機構全体を小型化することができる。

この平行リンク機構において、前記連結ベースは、前記波動歯車減速機の第１の出力軸に連結され、前記第２アームの基端部は、前記波動歯車減速機の第２の出力軸に連結され、前記波動歯車減速機は、前記入力軸に対する前記第１の出力軸の減速比と前記入力軸に対する前記第２の出力軸の減速比の比を、２：１にしてもよい。

この平行リンク機構によれば、第２アームの先端部に連結された可動ベースを直線的に移動させることができる。
本発明の産業用ロボットは、固定ベースと、連結ベースと、基端部が前記固定ベースに回動可能に連結され、先端部が伝達機構を介して前記連結ベースに回動可能に連結された第１アームと、基端部が前記固定ベースに回動可能に連結され、先端部が前記連結ベースに回動可能に連結されて前記第１アームと平行に配置される第１補助リンクとによって構成された第１平行リンクと、前記連結ベースと、可動ベースと、基端部が伝達機構を介して前記連結ベースに回動可能に連結され、先端部が前記可動ベースに回動可能に連結された第２アームと、基端部が前記連結ベースに回動可能に連結され、先端部が前記可動ベースに回動可能に連結された第２補助リンクとによって構成された第２平行リンクと、前記第１アームの基端部に設けられ、第１回転軸心を中心とする筒状に形成されて前記第１アームを前記固定ベースに対して前記第１回転軸心を中心に回転可能に連結する連結軸と、前記第１アームと前記連結軸とのいずれか一方に固定され、前記第１アームが前記第１回転軸心を中心に回転することにより、前記第１アームとともに前記第１回転軸心を中心に回転する非中空の駆動モータと、前記伝達機構に設けられ、前記駆動モータの駆動力を変換して前記連結ベースを前記第１アームの先端部に対して回転する第１の出力軸と、前記伝達機構に設けられ、前記駆動モータの駆動力を変換して前記第２アームを前記第１アームの先端部に対して回転する第２の出力軸と、前記駆動モータを前記第１アームと前記連結軸のいずれか一方に固定し、前記駆動モータのモータ軸心である第２回転軸心を前記連結軸の中空部で前記第１アームの前記第１回転軸心から前記連結軸の径方向に偏倚して配置させることにより、前記連結部の中空部に、前記第１回転軸心に対して、前記第２回転軸心とは反対側の径方向に、空間を形成する固定部とを備えた。

本発明の産業用ロボットによれば、駆動モータを中空モータにする必要がなく、容易に内部配線することができ、容易に取付けることができる。
この産業用ロボットにおいて、前記第１アームの前記先端部と、前記第２アームの前記基端部と、前記第１の出力軸の軸心と、前記第２の出力軸の軸心は、同一直線上に配置され、前記駆動モータの駆動力を入力する入力軸を有して、前記入力軸に対する前記第１の出力軸の減速比と、前記入力軸に対する前記第２の出力軸の減速比の比を２：１にする伝達機構を備えた。

この産業用ロボットによれば、スカラ型の産業用ロボットとして利用することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。図１は産業用ロボット１を説明するための側面図、図２は産業用ロボット１を説明するための断面図である。

図１に示すように、産業用ロボット１は、床面Ｂに固定された略直方体状の固定ベース２を有する。図２に示すように、固定ベース２には、ベアリング４によって回動可能に支持された円筒状の第１連結軸５が備えられている。第１連結軸５には、第１アーム３の基端部が連結されている。第１アーム３には、第１アームカバー３ａが備えられ、この第１アームカバー３ａによって密閉された内部空間を有している。第１アーム３の基端部には、第１アーム３の内側と外側との間を連通する連通穴３Ｈが形成されている。連通穴３Ｈの外側周縁には、固定ボルトＢ１によって前記第１連結軸５が固着されている。第１連結軸５と第１アーム３の連結部分は、図示しないＯリングによってシールされている。

第１アーム３は、第１連結軸５（連通穴３Ｈ）の中心軸線Ｌ１（第１回転軸心）を中心に回転する。また、固定ベース２と第１アーム３は、第１アーム３が中心軸線Ｌ１を中心に回転するときに、それぞれ内部空間の密閉状態を保持する。

図３に示すように、連通穴３Ｈの内側周縁には、円板状のフランジ６が連結固定されている。フランジ６は、その外径が第１アーム３の連通穴３Ｈ（第１連結軸５）の内径よりも小さく形成されている。フランジ６の中央部には、軸受孔６ａが形成されて、軸受孔６ａには、ベアリング７が配設されている。

フランジ６の一側（図３の上側）は、固定ボルトＢ２によって連通穴３Ｈの一側外縁（図３の上側外縁）に固着されている。これによって、軸受孔６ａの中心軸線Ｍ１（第２回転軸心）は、第１連結軸５の中心軸線Ｌ１（第１回転軸心）に対して図３の上側に偏倚す
る。フランジ６は、中心軸線Ｍ１が偏倚する分だけ、連通穴３Ｈ（第１連結軸５の中空部）の一部のみを閉塞し、固定ベース２と第１アーム３との間を連通する空間Ｓを形成する。フランジ６は、第１アーム３が回動するときに、中心軸線Ｌ１を中心に第１アーム３とともに回動して、連通穴３Ｈ（第１連結軸５の中空部）に空間Ｓを形成し続ける。

フランジ６の固定ベース２側には、支持部材８が一体形成されている。支持部材８は、第１連結軸５の中空部を貫通して固定ベース２の内部空間に延びるように形成されている。支持部材８の固定ベース２側には、固定部９が一体形成されている。固定部９には、駆動モータ１０が固設されている。駆動モータ１０のモータ軸１１は、フランジ６の軸受孔６ａを貫通し、第１アーム３の内部空間まで延出形成されている。モータ軸１１の先端部には、連結駆動部材を構成するプーリＰ１が連結されている。

モータ軸１１は、ベアリング７によって回転可能に支持されている。モータ軸１１の中心軸線は、軸受孔６ａの中心軸線Ｍ１と一致している。これによって、駆動モータ１０のモータ軸１１は、第１連結軸５の中心軸線Ｌ１に対して図３の上側に偏倚する。駆動モータ１０は、モータ軸１１が偏倚する分だけ、連通穴３Ｈ（第１連結軸５の中空部）の一部のみを閉塞し、固定ベース２と第１アーム３との間を連通する空間Ｓを形成する。駆動モータ１０は、第１アーム３が回動するときに、中心軸線Ｌ１を中心に第１アーム３とともに回動して、連通穴３Ｈ（第１連結軸５の中空部）に空間Ｓを形成し続ける。

したがって、固定ベース２と第１アーム３の間に、広い中空の通路を形成し続けることができる。この結果、駆動モータ１０を中空モータにすることなく、配線や配管を固定ベース２と第１アーム３との間に引き回すことができる。

また、この駆動モータ１０の位置は、第１アーム３の位置のみによって、一義的に規定される。そのため、モータ軸１１を中心軸線Ｌ１上に配置させる必要が無い。すなわち、駆動モータ１０のモータ軸１１と第１アーム３の回転中心を合わせる作業を必要としない。この結果、産業用ロボット１を容易に組み付けることができる。

なお、駆動モータ１０は、第１連結軸５の中空部にモータ軸１１を通じて第１連結軸５に固定されている。このため、産業用ロボット１は、モータ軸１１を固定ベース２の内部空間、あるいは第１アームの内部空間に配置する場合に比べ、モータ軸１１の長さ分だけ、中心軸線Ｌ１方向の幅を縮小させることができる。

図２及び図４に示すように、第１アーム３の上端部には、伝達機構としての波動歯車減速機２０が配設されている。
波動歯車減速機２０の本体カバーＫは、連結ボルトＢ３によって第１アーム３に連結固定されている。図４に示すように、波動歯車減速機２０は、円筒状の入力軸２１を備え、その入力軸２１には、連結駆動部材を構成するプーリＰ２が連結されている。プーリＰ２は、モータ軸１１に連結されたプーリＰ１と図示しないベルトを介して駆動連結されて、駆動モータ１０の回転力が伝達される。

入力軸２１には、ウェーブジェネレータ２２が配設されている。ウェーブジェネレータ２２は、入力軸２１に固着された楕円形状のカム部２２ａと、カム部２２ａの外周の左右にそれぞれに設けられた第１ボールベアリング２２ｂ及び第２ボールベアリング２２ｃを有している。第１及び第２ボールベアリング２２ｂ，２２ｃの内輪は、入力軸２１が中心軸線Ｌ２を中心に回転するときに、中心軸線Ｌ２を中心にカム部２２ａと一体に回転する。

第１ボールベアリング２２ｂの外輪には、第１フレクスプライン２４が配設されている
。第１フレクスプライン２４は、略カップ状に形成されて、その開口部が金属弾性体で構成されている。第１フレクスプライン２４の開口部は、その内周面を第１ボールベアリング２２ｂの外輪に当接している。第１フレクスプライン２４は、入力軸２１（カム部２２ａ）が回転するときに、その開口部をカム部２２ａの外周面に沿って楕円形状に弾性変形する。第１フレクスプライン２４の開口部の外周面には、歯（図示しない）が形成されている。また、第１フレクスプライン２４の基部２４ａには、図示しない連結ボルトによって第１の出力軸としての第１出力軸２７が固着されている。第１出力軸２７は、入力軸２１に回転可能に支持されて、中心軸線Ｌ２を中心に回転する。

第２ボールベアリング２２ｃの外輪には、第２フレクスプライン２５が配設されている。第２フレクスプライン２５は、略シルクハット状に形成されて、その筒部が金属弾性体で構成されている。第２フレクスプライン２５の筒部は、内周面を第２ボールベアリング２２ｃの外輪に当接させる。第２フレクスプライン２５は、入力軸２１（カム部２２ａ）が中心軸線Ｌ２を中心に回転するときに、その筒部をカム部２２ａの外周面に沿って楕円形状に弾性変形する。この第２フレクスプライン２５の外周面には、歯（図示しない）が形成されている。また、第２フレクスプライン２５のフランジ部２５ａは、固定ボルトＢ４によって本体カバーＫに固着されている。

第１及び第２フレクスプライン２４，２５の外側には、円筒状のサーキュラスプライン２６が配設されている。サーキュラスプライン２６の外側には、図示しない連結ボルトによって第２の出力軸としての第２出力軸２８が連結されている。第２出力軸２８は、第１出力軸２７の外側に配設されたベアリング２９によって、第１出力軸２７に回動可能に支持されている。第２出力軸２８は、サーキュラスプライン２６が回転するときに、中心軸線Ｌ２を中心に回動する。

サーキュラスプライン２６の内周には、第１フレクスプライン２４と噛合する左側歯部２６ａが形成されている。また、サーキュラスプライン２６の内周には、第２フレクスプライン２５と噛合する右側歯部２６ｂが形成されている。左側歯部２６ａは、第１フレクスプライン２４の歯数よりも多い歯数の歯を有し、カム部２２ａの長径方向でのみ第１フレクスプライン２４と噛合する。右側歯部２６ｂは、第２フレクスプライン２５の歯数よりも多い歯数の歯を有し、カム部２２ａの長径方向でのみ第２フレクスプライン２５と噛合する。

左側歯部２６ａの各歯は、入力軸２１が右回りに１回転するときに、左側歯部２６ａの歯数が第１フレクスプライン２４の歯数よりも多い分だけ、それぞれ噛合う第１フレクスプライン２４の歯の位置を左回りに相対移動させる。すなわち、サーキュラスプライン２６は、入力軸２１が回転するときに、入力軸２１の回転方向の逆方向に沿って、第１出力軸２７をサーキュラスプライン２６に対して相対的に回転する。このサーキュラスプライン２６は、左側歯部２６ａの歯数と第１フレクスプライン２４の歯数の差に対応する減速比で第１出力軸２７を回転する。

右側歯部２６ｂの各歯は、入力軸２１が右回り１回転するときに、右側歯部２６ｂの歯数が第２フレクスプライン２５の歯数よりも多い分だけ、それぞれ噛合う第２フレクスプライン２５の歯の位置を左回りに相対移動させる。すなわち、サーキュラスプライン２６は、入力軸２１が回転するときに、入力軸２１の回転方向の逆方向に沿って、第２出力軸２８を第２フレクスプライン２５（第１アーム３）対して相対的に回転する。このサーキュラスプライン２６は、右側歯部２６ｂの歯数と第２フレクスプライン２５の歯数の差に対応する減速比で第２出力軸２８を回転する。

つまり、第１出力軸２７には、第１フレクスプライン２４とサーキュラスプライン２６
の左側歯部２６ａによって、入力軸２１の回転が逆方向に変換されて、かつ減速されて伝達される。また、第２出力軸２８には、第２フレクスプライン２５とサーキュラスプライン２６の右側歯部２６ｂによって、入力軸２１の回転が逆方向に変換されて、かつ減速されて伝達される。

入力軸２１に対する第１出力軸２７の減速比と入力軸２１に対する第２出力軸２８の減速比の比は、第１及び第２フレクスプライン２４，２５の歯数、左側歯部２６ａの歯数、右側歯部２６ｂの歯数を変更することによって、変更することができる。本実施形態では、入力軸２１に対する第１出力軸２７の減速比と入力軸２１に対する第２出力軸２８の減速比の比が２：１になるように、各歯数が設定されている。つまり、本実施形態の第２出力軸２８は、第１出力軸２７の回転角度の２倍の回転角度で第１出力軸２７と同方向に回転する。

第２出力軸２８には、第２アーム３０が連結されている。第２アーム３０は、その下端の筒状部３０ｂが第２出力軸２８の外周を覆うように、連結ボルトＢ５によって第２出力軸２８に固着されている。

図２に示すように、第２アーム３０の上端部には、略箱体状に形成された可動ベース４０が連結されている。可動ベース４０には、ベアリング４２によって回転可能に支持された円筒状の第２連結軸４３が備えられている。第２連結軸４３には、第２アーム３０の上端部に貫通形成された連通穴３０Ｈの外側周縁が固定ボルトＢ６によって固着されている。第２アーム３０は、可動ベース４０に対して回転可能に連結され、第２連結軸４３の中心軸線Ｌ３を中心に回転する。第２連結軸４３及び第２アーム３０（第２アームカバー３０ａによって密閉されて）は中空構造になっており、第２連結軸４３と第２アーム３０との連結部分は図示しないＯリング等によってシールされている。

図４に示すように、波動歯車減速機２０の第１出力軸２７には、第２アーム３０よりも外側（図２において左側）に設けられた連結ベース５０が固着されている。連結ベース５０は、カップ状の連結部５１と、連結部５１に固着された延長部５２とから構成されている。連結部５１は、連結ボルトＢ７によって第１出力軸２７に連結固定されている。連結部５１の中心には、貫通穴５１Ｈが形成され、前記波動歯車減速機２０の入力軸２１の内部空間と連通する。また、連結部５１には、貫通穴５１から第２アーム３０側に延びる連通部５０ａが形成され、入力軸２１の内部空間と第２アーム３０の内部空間を連通する。連結部５１には、連結部カバー５１ａが設けられ、入力軸２１と第２アーム３０との間の空間を密閉する。

つまり、産業用ロボット１は、固定ベース２、第１連結軸５、第１アーム３、波動歯車減速機２０、連通部５０ａ、第２アーム３０、第２連結軸４３の内部空間を経由して可動ベース４０までを連通する空間（通路）を有している。図２に示すように、固定ベース２と可動ベース４０の間の配線・配管６０は、その基端が固定ベース２内の配線基板Ｗやバルブ（図示しない）に接続されて、この空間（通路）を利用して各部に引き回されている。

図１に示すように、連結ベース５０の延長部５２には、下側延長片５２ａと上側延長片５２ｂとが延出形成されている。
下側延長片５２ａには、第１補助リンク５５の上端部が回転可能に連結されている。第１補助リンク５５の下端部は、固定ベース２の延長フレーム部２ａに回転可能に連結されている。本実施形態では、第１アーム３の下側連結点と第１補助リンク５５の下側連結点を結ぶ線を第１平行線Ｒ１といい、第１アーム３の上側連結点と第１補助リンクの上側連結点を結ぶ線を第２平行線Ｒ２という。これら第１アーム３、第１補助リンク５５、第１
平行線Ｒ１及び第２平行線Ｒ２は、それぞれ平行四辺形の各辺を構成する。また、第１アーム３、第１補助リンク５５、固定ベース２及び連結ベース５０は、第１平行線Ｒ１の固定された第１平行リンク機構Ｒ１０を構成する。

上側延長片５２ｂには、第２補助リンク５６の下端部が回転可能に連結されている。第２補助リンク５６の上端部は、可動ベース４０に回転可能に連結されている。本実施形態では、第２アーム３０の下側連結点と第２補助リンク５６の下側連結点を結ぶ線を第３平行線Ｒ３といい、第２アーム３０の上側連結点と第２補助リンク５６の上側連結点を結ぶ線を第４平行線Ｒ４という。これら第２アーム３０、第２補助リンク５６、第３平行線Ｒ３、第４平行線Ｒ４は、それぞれ平行四辺形の各辺を構成する。また、第２アーム３０、第２補助リンク５６、連結ベース５０及び可動ベース４０は、第２平行リンク機構Ｒ２０を構成する。

可動ベース４０の上部には、ロボットアーム機構６１が備えられている。ロボットアーム機構６１には、第１水平アーム６２と第１関節軸６３が設けられており、第１水平アーム６２は、第１関節軸６３を中心に回転する。第１水平アーム６２の先端部には、第２関節軸６４と第２水平アーム６５が設けられている。第２水平アーム６５は、第２関節軸６４を中心に回転する。第２水平アーム６５の先端部には、作業軸６６が回転可能に設けられている。作業軸６６には、ハンド装置のエンドエフェクタ（図示しない）が取付けられている。

次に、上記のように構成される産業用ロボット１の作用について説明する。
図５に示すように、可動ベース４０が実線から２点鎖線に移動する場合について説明する。

まず、第１アーム３及び第２アーム３０を回転させるために、駆動モータ１０を駆動して、プーリＰ１，Ｐ２を介して波動歯車減速機２０の入力軸２１を左回りに回転させる。すると、第１出力軸２７は、第１フレクスプライン２４及びサーキュラスプライン２６の左側歯部２６ａによって、入力軸２１とは反対方向の右回りに回転する。第１出力軸２７は、その回転によって角度θａを制御する。

第２出力軸２８は、第２フレクスプライン２５及びサーキュラスプライン２６によって入力軸２１とは反対方向の右回りに回転する。第２出力軸２８は、その回転によって角度θｂを制御する。

第１出力軸２７が右回りに回転するとき、第１平行リンク機構Ｒ１０は、第１平行線Ｒ１に対する第２平行線Ｒ２の平行姿勢を維持する。すなわち、第１平行リンク機構Ｒ１０は、連結ベース５０の水平線Ｄ１を床面Ｂに対して平行に維持しながら第１アーム３と第１補助リンク５５を回転し、連結ベース５０を実線の位置から２点鎖線の位置に（図５において左上方）に移動する。

第１出力軸２７が右回りに回転するとき、第２出力軸２８は、第１出力軸２７の回転角度の２倍の回転角度で右回り（同方向）に回転する。すなわち、第２出力軸２８は、角度θａが回転角度θだけ大きくなるとき、角度θｂを回転角度２θだけ大きくし、角度θｃを回転角度θだけ大きくする。その結果、第２出力軸２８は、角度θａと角度θｃを常に同じ角度にする。

第１出力軸２７が右回りに回動するとき、第２平行リンク機構Ｒ２０は、第３平行線Ｒ３に対する第４平行線Ｒ４の平行状態を維持する。すなわち、第２平行リンク機構Ｒ２０は、可動ベース４０の姿勢を水平に維持しながら第２アーム３０と第２補助リンク５６を
回転し、可動ベース４０を鉛直線Ｃ１上の実線の位置から２点鎖線の位置まで上昇させる。

反対に、可動ベース４０を２点鎖線の位置から実線の位置に下降させる場合には、波動歯車減速機２０の入力軸２１を右回転させる。
次に、本実施形態の効果を以下に記載する。

（１）本実施形態によれば、第１アーム３、第１連結軸５、連結ベース５０の連通部５０ａ、第２アーム３０、第２連結軸４３及び可動ベース４０を全て中空構造とした。そして、駆動モータ１０のモータ軸１１を第１連結軸５の中心軸線Ｌ１から第１連結軸５の径方向に偏倚させて第１アーム３に固着した。

したがって、駆動モータ１０は、モータ軸１１を第１連結軸５の径方向に偏倚された分だけ、中空径の大きい第１連結軸５に、より広い空き空間（空間Ｓ）を形成させることができる。つまり、固定ベース２と可動ベース４０の間に、より広い中空の通路を形成することができ、この中空の通路に、ロボットアーム機構６１の配線・配管６０及び駆動モータ１０の配線等を引き回すことができる。

その結果、駆動モータ１０を中空モータにする必要がない。そのため、スリーブ等を設ける必要がなく、部品点数を低減でき、産業用ロボット１を小型化することができる。また、産業用ロボット１を組み付けるときに、駆動モータ１０のモータ軸１１と第１アーム３の回転中心を合わせる作業を必要としない。そのため、産業用ロボット１を容易に組み付けることができる。

（２）また、配線・配管６０を産業用ロボット１の内部に収めるため、ケーブル配線用の補助アームを設ける必要がなく、部品点数を低減でき、産業用ロボット１を軽量化できる。さらに、配線・配管６０が外部に露出しないため、平行リンク機構（第１平行リンク機構Ｒ１０及び第２平行リンク機構Ｒ２０）やロボットアーム機構６１の動きが、配線・配管６０によって制約されない。また、作業中の配線・配管６０による風きり音を抑制させることができる。

（３）本実施形態によれば、連通穴３Ｈの一側縁に、駆動モータ１０を支持するフランジ６を固着し、駆動モータ１０を固定ベース２内に配置した。これによって、駆動モータ１０を波動歯車減速機２０に直接取付ける場合に比べて、各アームの回転動に対して駆動モータ１０の自重の影響を小さくさせることができる。そのため、駆動モータ１０の負荷を軽減させることができる。

（４）本実施形態によれば、伝達機構として、１つの入力軸２１と２つの出力軸（第１及び第２出力軸２７，２８）を有する波動歯車減速機２０を採用した。したがって、駆動モータ１０を駆動して入力軸２１を回転させることによって、第１出力軸２７及び第２出力軸２８を回転させ、第１アーム３及び第２アーム３０を回転させることができる。そのため、予め仕様の決定された波動歯車減速機２０の第１出力軸２７及び第２出力軸２８にそれぞれ連結ベース５０及び第２アーム３０を取付けるだけで、第１アーム３及び第２アーム３０を回転させることができる。その結果、産業用ロボット１を、さらに容易に組み付けることができる。また、波動歯車減速機２０は、大きな中空径を形成することができるため、その中空構造に配線・配管６０を容易に引き回すことができる。

（５）本実施形態によれば、第１出力軸２７と第２出力軸２８とを、同心円上に配置するようにした。これによって、波動歯車減速機２０のサイズを軸方向に短くすることができる。そのため、傘歯車等を使用する場合に比べて、伝達機構を小型化することができる
。

（６）本実施形態によれば、連結ベース５０を第１アーム３及び第２アーム３０の最も外側（図２において左側）に配置した。これによって、波動歯車減速機２０からの出力を連結ベース５０及び第２アーム３０に正確に伝達することができる。そのため、波動歯車減速機２０の出力（減速比）の選択性を向上することができる。

（７）本実施形態によれば、第１アーム３及び第２アーム３０をそれぞれ第１アームカバー３ａ及び第２アームカバー３０ａで密閉した。また、第１アーム３と第１連結軸５の連結部分、第２アーム３０と第２連結軸４３の連結部分、連結ベース５０と第２アーム３０の連結部分を、それぞれＯリングやシール部材５７によってシールするようにした。したがって、産業用ロボット１のシール性を高くすることができ、第１アーム３及び第２アーム３０の内部からの発塵やグリースの飛散を、より確実に抑制させることができる。そのため、産業用ロボット１をクリーンルームなど様々な特殊な環境の下で稼動させることができる。

なお、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・上記実施形態では、駆動モータ１０を第１アーム３に固着したが、これに限らず、例えば駆動モータ１０を第１連結軸５に固着するようにしてもよい。

・上記実施形態では、第１連結軸５を固定ベース２に回転可能に連結し、その第１連結軸５に第１アーム３を固着した。これに限らず、第１アーム３と第１連結軸５とを一体にして第１アーム３としてもよい。

・上記実施形態では、第１の出力軸を波動歯車減速機２０の内側の出力軸（第１出力軸２７）とし、第２の出力軸を波動歯車減速機２０の外側の出力軸（第２出力軸２８）とした。これに限らず、例えば第１の出力軸を第２出力軸２８とし、第２の出力軸を第１出力軸２７となるように構成してもよい。この場合、第１出力軸２７に第２アーム３０の下端部を、第２出力軸２８に連結ベース５０を連結するようにする。また、連結ベース５０を、第１アーム３の上端部と第２アーム３０の下端部の間に設けるようにする。これによって、連結ベース５０の連通部５０ａを省略することができる。そのため、連結ベース５０の構造を、より単純にすることができる。なお、この場合、波動歯車減速機２０の入力軸２１に対する第１出力軸２７と第２出力軸２８の比を１：２にすることが好ましい。これによって、可動ベース４０を鉛直線Ｃ１上に直線的に移動させることができる。

・上記実施形態では、第１出力軸２７と第２出力軸２８の減速比を２：１になるように設定したが、この値に特に制限されない。
・上記実施形態では、第１出力軸２７と第２出力軸２８を同心円上になるように配設したが、これに限らず、第１出力軸２７と第２出力軸２８は同心円状に配設されなくてもよい。

・上記実施形態では、波動歯車減速機２０を第１アーム３の上端部に取付けるようにした。これに限らず、例えば取付け方を逆にして第２アーム３０の下端部に波動歯車減速機２０を取付けるようにしてもよい。この場合、波動歯車減速機２０の第１出力軸２７に連結ベース５０を連結し、第２出力軸２８に第１アーム３の上端部を連結する。

・上記実施形態では、伝達機構として１入力２出力の波動歯車減速機２０を採用したが、これに限らず、例えば配線・配管６０を内部配線することができるように配置した傘歯車等を使用してもよい。

・上記実施形態では、平行リンク機構（第１アーム３、第２アーム３０、第１補助リンク５５、第２補助リンク５６、連結ベース５０及び波動歯車減速機２０）を、鉛直線Ｃ１上に延びるように設置した。これに限らず、例えば平行リンク機構が水平になるように設置するようにしてもよい。

本実施形態における産業用ロボットを説明するための側面図。 同じく、産業用ロボットを説明するための断面図。 同じく、産業用ロボットを説明するための拡大断面図。 同じく、波動歯車減速機を説明するための拡大断面図。 同じく、産業用ロボットの動作を説明するための作用図。

符号の説明

Ｌ１…第１回転軸心としての中心軸線、Ｍ１…第２回転軸心としての中心軸線、Ｐ１，Ｐ２…連結駆動部材を構成するプーリ、１…産業用ロボット、２…固定ベース、３…第１アーム、９…固定部、１０…駆動モータ、１１…モータ軸、２０…波動歯車減速機、２１…入力軸、２７…第１出力軸、２８…第２出力軸、３０…第２アーム、４０…可動ベース、５０…連結ベース、５１…連結部、５５…第１補助リンク、５６…第２補助リンク、６０…配線・配管、６１…ロボットアーム機構。

Claims (8)

1. 基端部が固定ベース（２）に回転可能に連結され、先端部が伝達機構（２０）を介して連結ベース（５０）に回転可能に連結された第１アーム（３）と、
   先端部が可動ベース（４０）に回転可能に連結され、基端部が伝達機構（２０）を介して前記連結ベース（５０）に回転可能に連結された第２アーム（３０）と、
   前記第１アーム（３）、前記連結ベース（５０）及び前記固定ベース（２）とともに第１平行リンク（Ｒ１０）を構成する第１補助リンク（５５）と、
   前記第２アーム（３０）、前記連結ベース（５０）及び前記可動ベース（４０）とともに第２平行リンク（Ｒ２０）を構成する第２補助リンク（５６）と、
   前記伝達機構（２０）の入力軸（２１）へ駆動力を伝えるモータ軸（１１）を有し、前記入力軸（２１）を回転させることによって、前記伝達機構（２０）の第１の出力軸（２７）に連結された前記連結ベース（５０）と、前記伝達機構（２０）の第２の出力軸（２８）に連結された前記第２アーム（３０）とを前記第１アーム（３）の先端部に対して回転させる非中空の駆動モータ（１０）とを備えた平行リンク機構において、
   前記第１アーム（３）の基端部には、
   第１回転軸心（Ｌ１）を中心とする筒状に形成されて前記第１アーム（３）を前記固定ベース（２）に対して前記第１回転軸心（Ｌ１）を中心に回転可能に連結する連結軸（５）が設けられ、
   前記駆動モータ（１０）は、
   前記第１アーム（３）と前記連結軸（５）とのいずれか一方に固定され、前記第１アーム（３）が前記第１回転軸心（Ｌ１）を中心に回転することにより、前記第１アーム（３）とともに前記第１回転軸心（Ｌ１）を中心に回転し、
   前記駆動モータ（１０）のモータ軸心である第２回転軸心（Ｍ１）は、
   前記連結軸（５）の中空部で前記第１回転軸心（Ｌ１）から前記連結軸（５）の径方向に偏倚して配置されることにより、前記連結軸（５）の中空部に、前記第１回転軸心（Ｌ１）に対して、前記第２回転軸心（Ｍ１）とは反対側の径方向に、空間（Ｓ）を形成することを特徴とする平行リンク機構。
2. 請求項１に記載の平行リンク機構において、
   前記駆動モータは、
   前記連結軸の内側を通じて前記第１アームと前記連結軸のいずれか一方に固定されたことを特徴とする平行リンク機構。
3. 請求項２に記載の平行リンク機構において、
   前記第１アーム、前記第２アーム、前記固定ベース及び前記可動ベースは中空構造であることを特徴とする平行リンク機構。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の平行リンク機構において、
   前記伝達機構は、一つの入力軸に対して第１の出力軸と第２の出力軸を有した波動歯車減速機であることを特徴とする平行リンク機構。
5. 請求項４に記載の平行リンク機構において、
   前記第１の出力軸と前記第２の出力軸は、同心円上に配設されたことを特徴とする平行リンク機構。
6. 請求項５に記載の平行リンク機構において、
   前記連結ベース（５０）は、前記波動歯車減速機（２０）の第１の出力軸（２１）に連結され、
   前記第２アーム（３０）の基端部は、前記波動歯車減速機（２０）の第２の出力軸（２８）に連結され、
   前記波動歯車減速機（２０）は、前記入力軸（２１）に対する前記第１の出力軸（２７）の減速比と前記入力軸（２１）に対する前記第２の出力軸（２８）の減速比との比を、２：１にすることを特徴とする平行リンク機構。
7. 固定ベース（２）と、連結ベース（５０）と、基端部が前記固定ベース（２）に回動可能に連結され、先端部が伝達機構（２０）を介して前記連結ベース（５０）に回動可能に連結された第１アーム（３）と、基端部が前記固定ベース（２）に回動可能に連結され、先端部が前記連結ベース（５０）に回動可能に連結されて前記第１アーム（３）と平行に配置される第１補助リンク（５５）とによって構成された第１平行リンク（Ｒ１０）と、
   前記連結ベース（５０）と、可動ベース（４０）と、基端部が前記伝達機構（２０）を介して前記連結ベース（５０）に回動可能に連結され、先端部が前記可動ベース（４０）に回動可能に連結された第２アーム（３０）と、基端部が前記連結ベース（５０）に回動可能に連結され、先端部が前記可動ベース（４０）に回動可能に連結された第２補助リンク（５６）とによって構成された第２平行リンク（Ｒ２０）と、
   前記第１アーム（３）の基端部に設けられ、第１回転軸心（Ｌ１）を中心とする筒状に形成されて前記第１アーム（３）を前記固定ベース（２）に対して前記第１回転軸心（Ｌ１）を中心に回転可能に連結する連結軸（５）と、
   前記第１アーム（３）と前記連結軸（５）とのいずれか一方に固定され、前記第１アーム（３）が前記第１回転軸心（Ｌ１）を中心に回転することにより、前記第１アーム（３）とともに前記第１回転軸心を中心に回転する非中空の駆動モータ（１０）と、
   前記伝達機構（２０）に設けられ、前記駆動モータ（１０）の駆動力を変換して前記連結ベース（５０）を前記第１アーム（３）の先端部に対して回転する第１の出力軸（２７）と、
   前記伝達機構（２０）に設けられ、前記駆動モータ（１０）の駆動力を変換して前記第２アーム（３０）を前記第１アーム（３）の先端部に対して回転する第２の出力軸（２８）と、
   前記第１アーム（３）と前記連結軸（５）とのいずれか一方に前記駆動モータ（１０）を固定し、前記駆動モータ（１０）のモータ軸心である第２回転軸心（Ｍ１）を前記連結軸（５）の中空部で前記第１アーム（３）の前記第１回転軸心（Ｌ１）から前記連結軸（５）の径方向に偏倚して配置させることにより、前記連結軸（５）の中空部に、前記第１回転軸心（Ｌ１）に対して、前記第２回転軸心（Ｍ１）とは反対側の径方向に、空間（Ｓ）を形成する固定部（９）とを備えた産業用ロボット。
8. 請求項７に記載の産業用ロボットにおいて、
   前記第１アームの前記先端部と、前記第２アームの前記基端部と、前記第１の出力軸の軸心と、前記第２の出力軸の軸心は、同一直線上に配置され、
   前記駆動モータの駆動力を入力する入力軸を有して、前記入力軸に対する前記第１の出力軸の減速比と、前記入力軸に対する前記第２の出力軸の減速比の比を２：１にする伝達機構を備えたことを特徴とする産業用ロボット。

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