JP2016068200A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットで使用される線状体の耐用期間を長期化することが可能な技術を提供の提供。
【解決手段】基台と、所定の回転軸を回転中心として前記基台に対して回転可能に設けられたアームと、前記基台の内部および前記アームの内部に存在する部分を有する線状体と、を備え、前記線状体は、前記回転軸上であり前記基台の内部に存在する第１結束位置と、前記回転軸上であり前記アームの内部に存在する第２結束位置と、で結束されている、ロボットを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットに関する。

従来、基台等の支持部に対して回転可能なアームを備えるロボットが知られている。例えば、特許文献１においては、支持筐体に対して旋回筐体が旋回可能に支持され、旋回筐体とともに旋回する中空のクランク軸にケーブルが挿通される構成が開示されている。すなわち、クランク軸は上面と側面にケーブルを通すための開口部が形成されており、旋回筐体に支持されたケーブルがクランク軸の上面からクランク軸に挿入され、当該ケーブルがクランク軸の側面から支持筐体に引き回される。

特許第５５２３４２９号公報

上述した従来の技術のように、クランク軸にケーブルが挿通される構成においては、旋回筐体が旋回するとクランク軸の側壁がケーブルに接触し、当該側壁がケーブルに接触した状態でさらに旋回筐体が旋回すると、側壁によってケーブルが捻られるとともに、引っ張られる。このため、ケーブルの耐用期間を長期化することが困難であった。
本発明は、ロボットで使用される線状体（cable routing）の耐用期間を長期化することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのロボットは、基台と、所定の回転軸を回転中心として基台に対して回転可能に設けられたアームと、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有する線状体と、を備えており、線状体は、回転軸上であり基台の内部に存在する第１結束位置と、回転軸上でありアームの内部に存在する第２結束位置と、で結束されている。

すなわち、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有する線状体が、アームの回転軸上の２カ所の位置で結束される。そして、当該２カ所の位置である第１結束位置と第２結束位置との間に、線状体の結束位置や線状体を曲げる部品は配置されない。このため、線状体は、第１結束位置と第２結束位置との間において直線状になる。この構成において線状体は、アームの回転に伴って捻られるが、他の部品によって引っ張られることはない。従って、引っ張り力が作用する構造と比較して、線状体の耐用期間を長期化することが可能である。

ここで、基台は、ロボットを設置場所に設置するための部位であり、アームが回転可能に設けられ、内部に線状体が配置される。むろん、ロボットを構成するいかなる要素が基台の内部または外部に取り付けられていてもよい。例えば、モーターや減速機等が基台の内部に取り付けられていてもよい。

アームは、所定の回転軸を回転中心として基台に対して回転可能に設けられていればよい。アームを回転可能にする構造は任意の構造を採用することが可能であり、例えば、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有し、回転軸を回転中心として回転する部材を配置し、当該部材をモーター等の駆動部で回転させることで、基台とアームとの一方を他方に対して相対的に回転させる構造等を採用可能である。むろん、回転に伴う他の部材、例えば、減速機などが備えられていてもよい。

線状体は、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有していればよい。すなわち、任意の伝達対象を伝達する部材である線状体は、基台側からアーム側、アーム側から基台側の少なくとも一方に伝達対象を伝達するために、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有するように引き回される。なお、線状体による伝達対象としては、各種の対象を想定可能であり、電力や信号、流体等が想定される。電力や信号が伝達対象である場合、線状体は伝導体であり、流体が伝達対象である場合、線状体は配管である。むろん、線状体の数は複数であってよいし、線状体の種類も複数であってよい。

さらに、線状体は、アームの回転軸上であり基台の内部に存在する第１結束位置と、アームの回転軸上でありアームの内部に存在する第２結束位置と、で結束される。すなわち、線状体が回転軸上の２カ所で結束されることにより、線状体が回転軸に沿って配置されるように構成されていれば良い。第１結束位置および第２結束位置は、線状体が当該位置を通過するように規制される位置であり、アームの回転によって線状体に生じる変化が主に捻りであるようにできる限りにおいて、各位置が範囲を持っていてもよい。例えば、線状体が第１結束位置および第２結束位置に固定されてもよいし、線状体が第１結束位置および第２結束位置としての所定の範囲に存在するように規制されてもよい。すなわち、線状体に対して主に捻りが作用する限りにおいて、線状体を第１結束位置および第２結束位置に結束する強度を調整することが可能である。結束を行うための手法としては、各種の手法を採用可能であり、結束バンドや他の任意のクランプ手段で線状体が基台の内部に存在する結束対象部位やアームの内部に存在する結束対象部位に結束されてよい。

さらに、回転軸が、鉛直方向に平行であってもよい。すなわち、鉛直方向に平行な回転軸に対してアームが回転するロボットに本発明が適用されてもよい。なお、回転軸が鉛直方向に平行であれば、回転軸上の２カ所の位置である第１結束位置および第２結束位置で線状体を結束したとしても、当該第１結束位置および第２結束位置の間に存在する線状体が、自重によって回転軸上に配置され、自律的に直線状になる。従って、簡易な構成で線状体の耐用期間を長期化することができる。むろん、回転軸が鉛直方向に平行でない場合であっても、回転軸上で線状体が直線状になるように結束すれば、線状体の耐用期間を長期化することが可能である。

さらに、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有し、回転軸を回転中心として回転する中空の回転軸部材を備える構成において、線状体が回転軸部材の中空部分を通っている構成としてもよい。すなわち、回転軸を回転中心にしてアームが回転する場合において、中空部分に回転軸が存在しなければ、当該回転軸上に線状体を配置することができない。そこで、線状体が回転軸部材の中空部分を通る構成とすることにより、容易に回転軸上に線状体を配置することができる。

回転軸部材は、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有し、中空部分の軸がアームの回転軸となる部材であり、例えば、円筒状の部材等によって構成可能である。なお、回転軸部材は、モーターの回転力によって直接的、または間接的に回転する部材であってもよい。

さらに、基台とアームとの少なくとも一方に取り付けられる中空軸の減速機を備える構成において、回転軸部材が、減速機の中空軸を貫通している構成であってもよい。すなわち、回転軸部材は、中空部分の軸がアームの回転軸となる部材であり典型的には円筒状である。一方、モーター等の駆動部によってロボットの構成部位が駆動される場合、モーターの出力軸の回転をプーリー等によって各構成部位に直接的に伝達するのみでは、アームの回転の速度等を制御しにくい。そこで、減速機を介してモーターの回転駆動力を減速してアームに伝達する構成とすれば、減速比に応じた回転速度の調整を行うことが可能になり、アームの回転制御が容易になる。そして、中空軸を有する減速機であれば、線状体が通る回転軸部材が、当該減速機の中空軸を貫通するように配置することにより、線状体が回転軸上を通る構成を容易に実現することが可能である。

さらに、出力軸が鉛直上方を向いたモーターと、出力軸に取り付けられたモータープーリーと、回転軸部材が貫通する回転軸部材プーリーと、モータープーリーおよび回転軸部材プーリーに取り付けられたベルトとが基台の内部に備えられる構成において、回転軸部材プーリーよりも鉛直上方に減速機およびアームが存在する構成であってもよい。すなわち、モーターの回転駆動力をモータープーリー、回転軸部材プーリーおよびベルトを介して回転軸部材に伝達する構成において、ベルトを挟んでモーターが鉛直下方、アームが鉛直上方に配置される構成としてもよい。

この構成によれば、アームとモーターとが鉛直線上に並ぶことはなく、アームの下方の空間をモーター以外の部品が存在する空間として利用することが可能になる。このため、基台の内部およびアームの内部に存在する部分を有する線状体が回転軸に沿って延びる長さを長くすることが可能である。そして、線状体が直線状に延びる長さが長いほど、線状体が捻られた場合における経年変化を抑制することができ、線状体の耐用期間を長期化することができる。

モーターは、回転駆動力が出力軸によって利用される装置であればよく、ベルトを介して出力軸における回転駆動力をアームに伝達するために、出力軸が鉛直上方に向けられており、この結果、回転軸部材の回転軸と出力軸が平行になっていればよい。モータープーリーと回転軸部材プーリーは、モーターの出力軸の回転駆動力を回転軸部材に伝達することができるように、所定の変速比（半径比）で形成されていればよい。ベルトは、各プーリーを介して出力軸の回転駆動力を回転軸部材に伝達することができればよく、ベルトがプーリー上で空転しないような材質や構造で構成されていれば良い。なお、回転軸部材プーリーは、当該回転軸部材プーリーの穴を回転軸部材が貫通していればよい。すなわち、回転軸部材プーリーの穴の軸と回転軸部材の軸とが一致していればよい。回転軸部材プーリーは回転軸部材に取り付けられていてもよいし、回転軸部材の周囲の部材に取り付けられていてもよい。後者としては、回転軸部材プーリーと回転軸部材とは直接的に連結されず、回転軸部材プーリーが上述の減速機に対して直接的に連結される構成等を想定可能である。

さらに、モータープーリーよりも鉛直上方において出力軸に取り付けられ、出力軸の回転を抑制するモーターブレーキを備えている構成としてもよい。すなわち、モーターにおける出力軸の回転を任意のタイミングで停止（または回転を抑制）させるためには、モーターにモーターブレーキを取り付ける必要がある。そして、モーターの回転駆動力をモータープーリー、回転軸部材プーリーおよびベルトを介してアームに伝達する構成において、ベルトを挟んでモーターが鉛直下方、アームが鉛直上方に配置される場合、ベルトによりモーターの直上とは異なる位置に減速機およびアームが配置される。従って、モーターの上方に減速機よりも小さい部材を配置しても、基台の全高は変わらない。そして、減速機よりも小さいモーターブレーキを構成することは容易であるため、モータープーリーよりも鉛直上方にモーターブレーキを備える構成とすることで、基台の大きさを大きくすることなくモーターブレーキを備えた基台を構成することができる。

さらに、回転軸部材プーリーよりも鉛直下方において回転軸部材には、回転軸部材プーリーのベアリングの脱落を防止する脱落防止部材が取り付けられている構成であってもよい。すなわち、回転軸部材プーリーは回転軸部材と回転軸部材プーリーの本体との間に存在するベアリングを備えているが、回転軸部材の回転軸が鉛直方向に平行である場合、当該ベアリングが重力によって下方に脱落するおそれがある。そこで、当該ベアリングの脱落を防止する脱落防止部材を回転軸部材に取り付けておけば、回転軸部材プーリーが高速回転したとしても、ベアリングが脱落することを防止することができる。また、回転軸部材プーリーの脱落も防止することができる。

さらに、減速機内のオイルの漏洩を防止するための環状のシール部材と、減速機に対して着脱可能な環状の着脱部材であって、回転軸部材が貫通した状態で減速機に取り付けられることによってシール部材と減速機との間に配置される着脱部材とを備える構成であってもよい。すなわち、減速機は、一般的に、部材同士を連動させるための歯を有する部品や歯車など、複数の可動部品の組み合わせによって構成されており、各可動部品同士が接触しながらなめらかに動作するため、内部に潤滑材が封入される。シール部材は潤滑剤の漏洩を防止するために用いられるが、運用過程におけるシール部材の脱落を防止するためには、減速機に対してシール部材が強固に取り付けられる必要がある。

しかし、減速機に対してシール部材が強固に取り付けられる構成においては、メンテナンスのためにシール部材を単独で取り外すことが困難になり、減速機の分解が必要になってしまう。そこで、環状の着脱部材が減速機に対して着脱できるように構成される。さらに、当該着脱部材は、回転軸部材が当該着脱部材を貫通した状態で減速機に取り付けられることによってシール部材と減速機との間に配置されるように構成される。この構成によれば、着脱部材を減速機から取り外すことにより、シール部材も同時に取り外すことが可能になり、減速機を分解する必要はない。なお、着脱部材を取り外すための構成としては、種々の構成を採用可能であり、例えば、取り外しのための専用具をボルト等によって着脱部材に取り付け、専用具に着脱部材を取り外すための力を作用させる構成等を採用可能である。

さらに、基台の内部に存在しアームを回転させる駆動部を備え、基台は、開口部と、当該開口部に取り付け可能なカバーとを備え、カバーは、基台の内部に存在する線状体を基台の外部の接続先に接続するための線状体接続部を備えており、線状体は、流体を流すための配管を含み、線状体接続部は、配管が接続される継手を含み、開口部に取り付けられたカバーにおける継手の延長先に駆動部が存在しない構成としてもよい。

すなわち、基台の内部に駆動部が存在する場合において、線状体が当該駆動部に触れると、駆動部の駆動によって線状体が破損するなどして耐用期間が短くなるおそれがある。また、開口部にカバーが取り付けられた状態において、線状体接続部の延長先に駆動部が存在すると、当該駆動部を避けるために基台内で線状体を曲げる必要がある。そして、線状体としての配管は、配管内の流体の流れを確保するため急激に曲げることが困難である。そこで、開口部に取り付けられたカバー部における継手の延長先に駆動部が存在しない構成とすれば、駆動部を避けるために配管が曲げられることを防止することができ、配管の耐用期間が低下することを防止することができる。

駆動部は、アームを駆動するための部位であればよく、例えば、モーターや減速機、回転軸部材、プーリーなど、アームの回転に伴って駆動される部位である。また、配管以外の線状体（例えば、伝導体からなる配線等）をカバーに接続するためのコネクターの延長先に駆動部が存在しない状態が実現されていてもよい。

さらに、本発明が適用されたロボットは、ロボットの制御や各種の機器との連携を行う制御部等を含むロボットシステムとして提供されても良く、種々の構成を採用可能である。

（１Ａ）は本発明の実施形態にかかるロボットを示す図であり、（１Ｂ）は基台および第１アームの断面図である。 （２Ａ）は減速機周辺の拡大断面図であり、（２Ｂ）は着脱部材の斜視図である。 （３Ａ）はモーターを示す図であり、（３Ｂ）はモーターの断面図である。 （４Ａ）は基台を示す図であり、（４Ｂ）は基台の内部を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）ロボットの構成：
（２）第１アームと基台における線状体の引き回し：
（３）回転軸部材の周囲の構成：
（４）他の実施形態：

（１）ロボットの構成：
図１Ａは、本発明の一実施形態であるロボット１０の構成を示す図である。本実施形態にかかるロボット１０は、複数のアーム１１〜１６および基台２０を備えている。本明細書においては、基台２０側から順にアームに番号を付して区別する。すなわち、基台２０には第１アーム１１が回転可能に支持され、第１アーム１１には第２アーム１２が回転可能に支持される。さらに、第２アーム１２には第３アーム１３が回転可能に支持され、第３アーム１３には第４アーム１４が回転可能に支持され、第４アーム１４には第５アーム１５が回転可能に支持され、第５アーム１５には第６アーム１６が回転可能に支持される。各アームの回転は、基台２０やアームの内部に備えられた図示しないモーター等によって実現される。なお、本実施形態において、第６アーム１６には図示しないエンドエフェクターを取り付けることが可能である。

図１Ａにおいてロボット１０は、基台２０を設置場所に置き、ボルト等で設置場所に締結することで設置される。本明細書においては、基台２０が設置された平面に垂直な方向が上下であり、基台２０が設置された平面において各アームの主な駆動範囲が存在する方向が前方であるとして方向を対応付け、図１Ａに記入している。以下、上下、前後左右という方向は図１Ａに示す方向に準拠している。

基台２０は、略円筒形の本体２０ａと略矩形の矩形部２０ｂとが連結されたような概略形状であり、図１Ａにおいては、本体２０ａが前方、矩形部２０ｂが後方に配置されている。本体２０ａの上方には、第１アーム１１が図１Ａの上下方向に延びる回転軸を回転中心にして回転できるように本体２０ａに支持される。第１アーム１１は、本体１１ａと支持部１１ｂとを備えており、本体１１ａが基台２０の本体２０ａの上方に配置された状態で基台２０に支持される。支持部１１ｂは、第２アーム１２を挟んで支持する部位である。第２アーム１２は、本体１２ａと支持部１２ｂとを備えており、本体１２ａが支持部１１ｂに挟まれた状態で図１Ａの左右方向に延びる回転軸を回転中心にして回転できるように支持部１１ｂに支持される。支持部１２ｂは、第３アーム１３を挟んで支持する部位である。

第３アーム１３は、略直方体であり、当該第３アームが支持部１２ｂに挟まれた状態で図１Ａに示す左右方向に延びる回転軸を回転中心にして回転できるように支持部１２ｂに支持される。第３アームの端面（図１Ａに示す状態では前方側の端面）には、第３アーム１３の回転軸（図１Ａに示す状態では左右方向）に垂直な方向（図１Ａに示す状態では前後方向）に平行な回転軸で第４アーム１４が回転できるように、当該第４アーム１４が支持される。

第４アーム１４は、本体１４ａと支持部１４ｂとを備えており、本体１４ａが図１Ａの前後方向に延びる回転軸を回転中心にして回転できるように第３アーム１３に支持される。すなわち、本実施形態において第４アーム１４が延びる方向と回転軸が延びる方向は平行であり、第４アーム１４は捻転可能であるといえる。支持部１４ｂは、第５アーム１５を挟んで支持する部位である。第５アーム１５は、支持部１４ｂに挟まれた状態で図１Ａの左右方向に延びる回転軸を回転中心にして回転できるように支持部１４ｂに支持される。また、第６アーム１６は、図１Ａの前後方向に延びる回転軸を回転中心にして回転できるように第５アームに支持される。すなわち、第６アーム１６も捻転可能に構成されている。

基台２０には、電力、信号、流体（空気）を他の部位に伝達するための複数の線状体を接続可能である。すなわち、基台２０には、これらの線状体が接続され、基台２０の内部においてこれらの線状体が引き回され、基台２０や第１アーム１１〜第６アーム１６の中の任意のアームに電力、信号、流体等が伝達され、利用される。

図１Ｂは、図１Ａに示す前後方向に基台２０および第１アーム１１を切断した状態で、第１アーム１１の回転に関する基台２０の内部および第１アーム１１の内部の構成を示す断面図である（ただし第１アーム１１はその下部のみを抽出して示している）。また、図２Ａは、減速機５０および回転軸部材２１の周辺の部材を抜き出して拡大して示した図である。本実施形態においては、第１アーム１１が基台２０の鉛直上方に配置され、第１アーム１１は、基台２０の内部および第１アーム１１の内部に存在する部分を有する回転軸部材２１の中心軸に対して回転可能に支持される。すなわち、回転軸部材２１は、円筒状の部材であり、当該円筒の軸が第１アーム１１の回転中心である回転軸Ａｘ₁となるように基台２０および第１アーム１１内に配置される。

回転軸部材２１の周囲には、モーターの回転駆動力を第１アーム１１に伝達するための機構が配置される。本実施形態において、当該機構は、回転軸部材プーリー２２ａと着脱部材２５と減速機５０とによって構成されている。なお、本実施形態において減速機５０は、波動歯車装置であり、ウェーブジェネレーター５０ａとフレクスプライン５０ｂとサーキュラースプライン５０ｃとを備えている。

回転軸部材プーリー２２ａは、回転軸部材２１の外径よりもわずかに大きい内径を有しており、ベアリング２１ａを介して回転軸部材２１の上下方向の中央よりやや下側に取り付けられている。当該回転軸部材プーリー２２ａは、基台２０内に配置されたモーター（図示せず）の回転駆動力によって回転することによって回転する。すなわち、回転軸部材プーリー２２ａにはベルトが掛けられており、当該ベルトにはさらにモータープーリー（図示せず）が掛けられている。モータープーリーは、モーターの出力軸に連結されており、モーターが回転駆動することによりモータープーリー、ベルトを介して回転駆動力が回転軸部材プーリー２２ａ伝達される。なお、図１Ｂにおいて、モーターおよびモータープーリーは省略されているが、モーターおよびモータープーリーは基台２０内の矩形部２０ｂ（図１Ａ参照）に配置される。

本実施形態における第１アーム１１は、当該第１アーム１１の回転に適した回転速度で回転するように、減速機５０によって回転速度が調整される。すなわち、本実施形態において、回転軸部材プーリー２２ａは、ボルト２２ｃによって着脱部材２５に連結され、着脱部材２５は当該ボルト２２ｃによってウェーブジェネレーター５０ａに連結されている。従って、回転軸部材プーリー２２ａと着脱部材２５とウェーブジェネレーター５０ａとは相対回転することなく一体的に回転する。

ウェーブジェネレーター５０ａは、ベアリング５０ｄを備えており、当該ベアリング５０ｄの外周側にフレクスプライン５０ｂが取り付けられる。フレクスプライン５０ｂは、サーキュラースプライン５０ｃにかみ合うように構成されている。なお、サーキュラースプライン５０ｃは、基台２０に対してボルトで固定されている。また、フレクスプライン５０ｂは、フランジ１１ｅに対してボルトで固定されている。当該フランジ１１ｅは第１アーム１１の構成部材であり、第１アーム１１の本体１１ａに対してボルトで固定されている。

ウェーブジェネレーター５０ａの外周は楕円状（上方から下方に眺めた場合の外周が楕円状）である。フレクスプライン５０ｂは、薄い壁面の円筒状の部位を有しており、当該壁面の内周にウェーブジェネレーター５０ａが嵌められるように取り付けられる。このため、ウェーブジェネレーター５０ａが回転軸Ａｘ₁を回転中心にして回転すると、フレクスプライン５０ｂの薄い壁面の形状はウェーブジェネレーター５０ａの外周の形状に応じて弾性変形する。フレクスプライン５０ｂの外周には歯が設けられており、サーキュラースプライン５０ｃの内周にも歯が設けられている。従って、フレクスプライン５０ｂは、楕円形の長軸部分でサーキュラースプライン５０ｃとかみ合う状態になる。また、両者の歯数の差異はｎ個（ｎは１以上の自然数）である。従って、ウェーブジェネレーター５０ａが１回転すると、楕円の長軸部分でフレクスプライン５０ｂとサーキュラースプライン５０ｃとがかみ合いながら楕円が一周し、当該楕円の一周で歯数の差異に応じた角度だけウェーブジェネレーター５０ａとフレクスプライン５０ｂとが相対的に回転する。本実施形態において、減速機５０は、以上の構成により、ウェーブジェネレーター５０ａの回転速度を減速させながらフレクスプライン５０ｂを回転させる。

本実施形態においては、以上の構成により、モーターの回転駆動力で第１アーム１１を回転させる。すなわち、モーターの回転駆動力で回転軸部材プーリー２２ａが回転すると、当該回転軸部材プーリー２２ａに連結された着脱部材２５とウェーブジェネレーター５０ａとが一体的に回転する。このように、ウェーブジェネレーター５０ａが回転すると、当該回転が減速されながらフレクスプライン５０ｂに伝達されるが、当該フレクスプライン５０ｂはフランジ１１ｅに連結されているため、減速後の回転数でフランジ１１ｅ（すなわち、第１アーム１１）が回転軸Ａｘ₁を回転中心にして回転する。

なお、本実施形態において、回転軸部材２１は、回転軸部材２１の上端部分を利用してフランジ１１ｅに対して固定される。具体的には、回転軸部材２１は上端および下端の部分が上下方向に垂直な方向にわずかに突出してフランジ状の部位を形成している。当該突出した部位には、環状の線状体保護部材３１ａ，３１ｂが取り付けられている。これらの線状体保護部材３１ａ，３１ｂは、回転軸部材２１の外径よりわずかに大きい内径を有しており、内径を形成する壁面に回転軸部材２１の上端および下端のフランジ状の部位を挿入可能な溝が形成されている。

さらに、線状体保護部材３１ａ，３１ｂには、内壁に平行な方向に貫通したボルト穴が形成されており、線状体保護部材３１ａは、回転軸部材２１の上端において当該ボルト穴を介してフランジ１１ｅに対して固定される。従って、回転軸部材２１は、フランジ１１ｅの回転とともに回転する。むろん、この構成は一例であり、フランジ１１ｅに対して回転軸部材２１が直接的に固定されていてもよい。

一方、線状体保護部材３１ｂは、回転軸部材２１の下端においてボルト穴を介して脱落防止部材３２に固定される。脱落防止部材３２は円筒状の形状であり、上方に突出する突出部３２ａを有している。脱落防止部材３２は、上下方向にボルトを挿入可能なボルト穴３２ｂと上下方向に垂直な方向にボルトを挿入可能なボルト穴３２ｃとを有している。脱落防止部材３２は、突出部３２ａの上端がベアリング２１ａの下端に接する状態でボルト穴３２ｃにボルトが挿入されることにより、回転軸部材２１に対して固定される。さらに、脱落防止部材３２は、ボルト穴３２ｂにボルトが挿入されることにより、線状体保護部材３１ｂと一体になるように固定される。

なお、線状体保護部材３１ａ，３１ｂが、回転軸部材２１に対して固定された状態において、線状体保護部材３１ａの内壁の上端と、線状体保護部材３１ｂの内壁の下端に位置する部分３１ｃ，３１ｄは外側（上端側または下端側）に向けて徐々に内径が大きくなるような曲面となっている。

（２）第１アームと基台における線状体の引き回し：
以上の構成において、回転軸部材２１の軸は減速機５０の中空の軸を貫通しており、回転軸部材２１の軸、減速機５０の軸と、第１アーム１１の回転軸Ａｘ₁は一致している。本実施形態において、回転軸部材２１は、回転軸Ａｘ₁が上下方向（基台２０を水平面に設置した場合における鉛直方向）に平行になるように、基台２０および第１アーム１１の内部に配置されている。すなわち、本実施形態にかかる減速機５０は中空軸を備えており、回転軸部材２１は、減速機５０の中空軸を貫通している。

本実施形態において、上述の線状体３０は回転軸部材２１の中空部分を通っている。すなわち、図１Ｂ、図２Ａに示すように、回転軸部材２１は中空の筒状体であり、その内側である中空部分を線状体３０が通っている（図１Ｂ参照）。従って、線状体３０は、基台２０と第１アーム１１とに渡って存在し、基台２０の内部および第１アーム１１の内部に存在する部分を有している。当該線状体３０は、基台２０の内部および第１アーム１１の内部を引き回される線状体であり、電力、信号、流体等を基台２０の外部から内部へ、または内部から外部へ伝達する線状体が束ねられて構成される。

線状体３０は、基台２０の内部の少なくとも１カ所、第１アーム１１の内部の少なくとも１カ所で結束される。本実施形態においては、回転軸Ａｘ₁上であり基台２０の内部に存在する第１結束位置と、回転軸Ａｘ₁上であり第１アーム１１の内部に存在する第２結束位置と、で結束される。第１結束位置と第２結束位置との間に他の結束位置は存在しない。具体的には、図１Ｂに示すように、基台２０内の下部において基台２０には板状部材２３ａが連結されている。さらに、線状体３０の外周の一部と板状部材２３ａの板状の面とに接触しながら板状部材２３ａに締結可能な結束具２３ｂが予め作成され、板状部材２３ａと結束具２３ｂとの間に線状体３０を配置した状態で、結束具２３ｂが板状部材２３ａに締結される。この結果、線状体３０は、結束具２３ｂの位置を上述の第１結束位置として基台２０の内部において結束される。

一方、図１Ｂに示すように第１アーム１１内の下部において第１アーム１１には、板状部材１１ｃが連結されている。さらに、線状体３０の外周の一部と板状部材１１ｃの板状の面とに接触しながら板状部材１１ｃに締結可能な結束具１１ｄが予め作成され、板状部材１１ｃと結束具１１ｄとの間に線状体３０を配置した状態で、結束具１１ｄが板状部材１１ｃに締結される。この結果、線状体３０は、結束具１１ｄの位置を上述の第２結束位置として第１アーム１１の内部において結束される。むろん、第１結束位置および第２結束位置における結束法は一例であり、他の手法であってもよい。例えば、板状の部材で線状体３０を挟むことにより、板バネの作用によって線状体３０を結束する構成であってもよい。

本実施形態において、板状部材２３ａ、結束具２３ｂ、板状部材１１ｃおよび結束具１１ｄは、線状体３０を回転軸部材２１の回転軸Ａｘ₁上で結束できる位置に配置されている。従って、本実施形態においては、線状体３０が回転軸Ａｘ₁上の第１結束位置および第２結束位置で結束されていることになる。さらに、回転軸Ａｘ₁は直線であるため、線状体３０は、第１結束位置と第２結束位置との間において直線状になる。

なお、本実施形態においては、減速機５０の回転軸近傍が中空であり当該中空の部分に回転軸部材２１を配置することによって構成されている。そして、当該回転軸部材２１は円筒状の部材であるため、当該回転軸部材２１内に線状体３０を通すことにより、容易に回転軸Ａｘ₁上に線状体を配置することができる。また、本実施形態においては回転軸Ａｘ₁が鉛直方向に平行である。従って、回転軸Ａｘ₁上の２カ所の位置である第１結束位置および第２結束位置で線状体３０を結束したとしても、当該第１結束位置および第２結束位置の間に存在する線状体３０が自重によって回転軸Ａｘ₁上に配置される。このため、線状体３０は自律的に直線状になる。従って、簡易な構成で線状体３０の耐用期間を長期化することができる。

以上の構成において、第１アーム１１が基台２０に対して回転すると線状体３０が第１アーム１１の回転に伴って捻られる。しかし、本実施形態においては、回転とともに第１アーム１１を引っ張るクランク軸が存在しないため、当該クランク軸となる部品によって線状体３０が引っ張られることはない。従って、クランク軸による引っ張り力が作用する構造と比較して、線状体３０に作用する力の大半を捻りによる応力に限定することができる。この結果、線状体３０の耐用期間を長期化することが可能である。

さらに、本実施形態においては、回転軸部材２１の上端部分および下端部分に線状体保護部材３１ａ，３１ｂが取り付けられており、これらの線状体保護部材３１ａの内壁の上端と、線状体保護部材３１ｂの内壁の下端に位置する部分３１ｃ，３１ｄは内側から外側（内側から上端側および内側から下端側）に向けて徐々に内径が大きくなるような曲面となっている。従って、線状体３０が回転軸部材２１の上端および下端付近に接触する接触面が曲面であり、線状体３０が線状体保護部材３１ａ，３１ｂと触れることによって線状体３０を破損する程度が抑制される。従って、線状体３０の耐用期間を長期化することが可能である。

さらに、線状体保護部材３１ａ，３１ｂの部分３１ｃ，３１ｄや回転軸部材２１の内壁を、摩擦抵抗が比較的小さい材料、例えばフッ素樹脂等によってコーティングしてもよい。この構成によれば、線状体３０に対する接触によって線状体３０を破損する程度が抑制される。従って、線状体３０の耐用期間を長期化することが可能である。

さらに、第１結束位置や第２結束位置は、図１Ｂ，図２Ａに示す位置に限定されず、線状体３０の耐用期間に応じて変更してもよい。すなわち、第１結束位置と第２結束位置との距離を長くすることにより、線状体３０の耐用期間を長期化することができる。

（３）回転軸部材の周囲の構成：
基台２０内の線状体３０は、他のアーム内の線状体よりも一般的には太い（束ねられて太くなる）。従って、太い線状体３０を回転軸部材２１の内側に通すためには、回転軸部材２１の内径が充分に大きい必要がある。さらに、上述のように、線状体３０の耐用期間を長期化するためには、第１結束位置と第２結束位置との距離を長くする必要がある。

筒状の回転部材を回転軸まわりに回転するように配置するためには、通常、筒の２カ所で保持すればよいが、本実施形態においては太く長い回転軸部材２１を基台２０内に配置するために、３カ所、すなわち、ベアリング２１ａ、５０ｄ、１１ｆで回転軸部材２１を保持する。ここで、ベアリング５０ｄ，１１ｆは、周囲の部品との関係で脱落しない構造となっているが、ベアリング２１ａの直下には、他の部材が配置されていないと回転軸部材プーリー２２ａの回転によってベアリング２１ａが脱落しかねない。そこで、本実施形態においては、図２Ａに示すように、回転軸部材プーリー２２ａよりも鉛直下方において回転軸部材２１には脱落防止部材３２が取り付けられている。当該脱落防止部材３２は、上方に突出する突出部３２ａがベアリング２１ａ（少なくともベアリング２１ａの構成要素）に接するように回転軸部材２１に取り付けられている。ここで、脱落防止部材３２は、ボルト穴３２ｃによって回転軸部材２１に対して固定されているため、回転軸部材２１が高速回転した場合であっても脱落防止部材３２が下方に脱落することはない。従って、脱落防止部材３２は、回転軸部材プーリー２２ａのベアリング２１ａの脱落を防止するように作用する。

さらに、上述の着脱部材２５は、オイルの漏洩を防止するためのシール部材２６と組み合わせて使用されることにより、減速機５０を分解することなく減速機５０内のオイルの漏洩を防止することができるように構成されている。すなわち、本実施形態において、シール部材２６は、ウェーブジェネレーター５０ａに対して直接取り付けるのではなく、シール部材２６とウェーブジェネレーター５０ａとの間に着脱部材２５が配置された状態で着脱部材２５に対して取り付けられる。

すなわち、減速機５０は、複数の可動部品の組み合わせによって構成されており、各可動部品同士が接触しながらなめらかに動作するため、内部に潤滑材が封入される。シール部材２６は潤滑剤の漏洩を防止するために用いられるが、着脱部材２５を利用しながら運用過程におけるシール部材２６の脱落を防止するためには、減速機５０に対してシール部材２６が強固に取り付けられる必要がある。しかし、減速機５０に対してシール部材２６が直接かつ強固に取り付けられる構成においては、メンテナンスのためにシール部材２６を単独で取り外すことが困難になり、減速機５０の分解が必要になってしまう。

そこで、本実施形態においては、着脱部材２５が減速機５０に対して着脱できるように構成される。すなわち、上述の着脱部材２５は、減速機５０に対して着脱可能な環状の部材であり、回転軸部材２１が貫通した状態で減速機５０に取り付けられる。具体的には、着脱部材２５の上部には爪部２５ａが形成されており、爪部２５ａがウェーブジェネレーター５０ａの外壁に食い込むように取り付けられる。そして、着脱部材２５がウェーブジェネレーター５０ａに取り付けられた状態において、さらに、減速機５０内のオイルの漏洩を防止するための環状のシール部材２６が着脱部材２５の外壁と基台２０との間に取り付けられる。シール部材２６は、着脱部材２５に対して減速機５０内のオイルが下方に漏洩しないように嵌めることが可能である。この構成によれば、シール部材２６によって、減速機５０のオイルが運用過程で漏洩することを防止することができる。

着脱部材２５は、ウェーブジェネレーター５０ａに対して着脱可能であればよく、着脱するための手法としては種々の手法を採用可能である。本実施形態においては、他の部品を着脱部材２５に取り付けることによって取り外しを行うように構成されている。例えば、ボルト穴が形成された板状部材２５ｂ（図２Ａ破線参照）を利用して着脱部材２５を取り外すことが可能である。すなわち、着脱部材２５は図２Ｂに示すように複数のボルト穴を有しており、当該ボルト穴と板状部材２５ｂに形成されたボルト穴とを利用して板状部材を連結した状態で板状部材２５ｂに矢印Ａｒ方向の力を作用させると、シール部材２６とともに着脱部材２５を取り外すことが可能である。以上の構成によれば、減速機５０を分解することなく着脱部材２５およびシール部材２６を減速機５０から取り外すことが可能である。なお、シール部材２６は、着脱部材２５とともに回転する部材であるため、耐熱性が高いゴム材であることが好ましく、例えば、フッ素系の樹脂等で構成されることが好ましい。

（４）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、他にも種々の構成を採用可能である。例えば、ロボット１０の態様は、図１Ａに示す態様に限定されず、双腕ロボットや人型ロボット、スカラーロボットなど、他のいかなるロボットであっても良い。むろん、アームの構成も図１Ａに示す態様に限定されず、７個のアームを備える７軸ロボットであってもよいし、アームの数は限定されない。

さらに、ロボット１０の基台に備えられる各種の部品に各種の発明が適用されてもよい。多くの場合、ロボット１０は大型であるよりも小型である方が好ましいため、小型化を図るための発明が適用されてもよい。例えば、基台内のモーターのブレーキを通常の配置と異なる配置とすることで基台を小型化することが可能になる。図３Ａおよび図３Ｂは、基台に備えられるモーター４０およびモーター４０に関連する部材を抜き出して示す図である。図３Ａは、基台内のモーター４０を図１Ａに示す左側から右側を眺めた状態で示しており、図３Ｂは図３Ａの断面図である。これらの図において、図１Ａに示すロボット１０と同様の構成については同一の符号で占めいている。

図３Ａ、図３Ｂに示すモーター４０は一方向に長い筐体を備えており、当該長手方向が上下方向に向いた状態で基台内に取り付けられる。モーター４０は、鉛直上方に向けて突出する出力軸４１を備えており、出力軸４１にはモータープーリー２２ｂが取り付けられる。また、モータープーリー２２ｂには図示しないベルトが掛けられており、当該ベルトを介してモータープーリー２２ｂの回転が回転軸部材プーリー２２ａに伝達される。

出力軸４１の上端には、出力軸４１の回転を抑制するモーターブレーキ４２が取り付けられている。本実施形態において、モーターブレーキ４２は、ボルト４２ａによって出力軸４１の上端に取り付けられており、図示しない通信線および電力線としての線状体が取り付けられている。すなわち、当該線状体によって出力軸４１の回転を抑制する指示としての信号がモーターブレーキ４２に伝達されると、モーターブレーキ４２は電力で駆動されて出力軸４１に連結された部材に摩擦力を作用させる。この結果、出力軸４１の回転が抑制される。この構成により、ロボット１０においては、モーター４０における出力軸４１の回転を任意のタイミングで停止（または回転を抑制）させることが可能である。

一方、従来のモーターにおいては、モーターの本体にモーターブレーキが取り付けられる。例えば、図３Ａに示すように長手方向を上下方向に向けたモーターにおいて、モーター本体の底面（図３Ａに示す位置Ｐｂ）またはモーター本体の上面（図３Ａに示す位置Ｐｔ）に取り付けられる。この場合、モータープーリー２２ｂの高さは、モーターブレーキの高さだけ上方に移動せざるを得ない。

そして、モーター４０の回転駆動力をモータープーリー２２ｂ、回転軸部材プーリー２２ａおよびベルトを介して第１アーム１１に伝達する構成においては、ベルトを挟んでモーター４０が鉛直下方、第１アーム１１が鉛直上方に配置されるように構成することができる（例えば、図１Ａ，図１Ｂに示す構成において、第１アーム１１が減速機５０の上方に配置され、モーター４０は基台２０の矩形部２０ｂに配置される）。この構成によれば、第１アーム１１（減速機５０）とモーター４０とが鉛直線上に並ぶことはなく、第１アーム１１の下方の空間をモーター４０以外の部品が存在する空間として利用することが可能になる。このため、基台２０の内部および第１アーム１１の内部に存在する部分を有する線状体３０が回転軸Ａｘ₁に沿って延びる長さを長くすることが可能である。そして、線状体３０が直線状に延びる長さが長いほど、線状体３０が捻られた場合における経年変化を抑制することができ、線状体３０の耐用期間を長期化することができる。

以上の構成においては、モーター４０の直上とは異なる位置に減速機５０および第１アーム１１が配置される。従って、モーター４０の上方に減速機５０よりも小さい部材を配置しても、基台の全高は変わらない。そして、減速機５０よりも小さいモーターブレーキ４２を構成することは容易であるため、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、モータープーリー２２ｂよりも鉛直上方にモーターブレーキ４２を備える構成とすることで、基台の大きさを大きくすることなくモーターブレーキ４２を備えた基台２０を構成することができる。なお、モーターブレーキ４２は、種々の構成を採用可能であり、公知の種々の方式のブレーキで構成可能である。

さらに、基台２０内の線状体の取り回しを工夫することにより、線状体の耐用期間が短くなることを防止するように構成されていても良い。例えば、基台２０の内部に存在し、第１アーム１１を回転させるための駆動部（モーター、プーリー、回転軸部材等）を備えるロボット１０において、基台２０が開口部と、当該開口部に取り付け可能なカバーとを備え、カバーが、基台２０の内部に存在する線状体３０を基台２０の外部の接続先に接続するための線状体接続部を備え、線状体３０は、流体を流すための配管を含み、線状体接続部は、配管が接続される継手を含み、開口部に取り付けられたカバーにおける継手の延長先に駆動部が存在しない構成としてもよい。

図４Ａおよび図４Ｂは、基台２０を後方から眺めた状態を示す図である。同図に示す基台２０においては、後面に開口部２４ａが形成されている。また、基台２０には、当該開口部２４ａを覆うカバー２４ｂを取り付けることが可能である。カバー２４ｂには、複数の線状体接続部２４ｃ〜２４ｆが取り付けられている。各線状体接続部２４ｃ〜２４ｆは、カバー２４ｂの平面に対して垂直な方向に延びるように取り付けられている。なお、線状体接続部２４ｃは配管が接続される継手であり、線状体接続部２４ｄは電力線が接続されるコネクターであり、線状体接続部２４ｅは通信線が接続されるコネクターである。線状体接続部２４ｆは、ロボット１０の運用過程で使用されない線状体のコネクターや線状体の屈曲が重大な問題にならない線状体（複数の線状体が束ねられた線状体ではなく複数の線状体が分離して存在する線状体等）のコネクター等である。

基台２０は、内部にモーター４０等の駆動部を有している。当該駆動部の主な部位は板金等によって覆われており、図４Ｂにおいては、駆動部の境界であって線状体接続部２４ｃ〜２４ｄ側に存在する境界を太い直線ＢＬで示している。線状体３０が当該駆動部に触れると、駆動部の駆動によって線状体３０が破損するなどして耐用期間が短くなるおそれがある。また、開口部２４ａにカバー２４ｂが取り付けられた状態において、線状体接続部の延長先（線状体接続部への線状体の接続方向の延長先）に駆動部が存在すると、当該駆動部を避けるために基台２０内で線状体３０を曲げる必要がある。

そこで、本実施形態においては、線状体接続部２４ｃ〜２４ｅの延長先に駆動部が存在しない（線状体接続部２４ｃ〜２４ｅを図４Ｂに投影した場合に、投影される図は太い直線ＢＬよりも左側である）ように構成されている。このため、線状体接続部２４ｃ〜２４ｅに接続される線状体３０は、基台２０の内部で駆動部に対する干渉を避ける等のために大きく曲げられることはない。従って、線状体３０の耐用期間が低下することを防止することができる。なお、線状体３０としての配管は、配管内の流体の流れを確保するため急激に曲げることが困難である。従って、線状体接続部の延長先に駆動部が存在しない本実施形態の構成が、配管を接続する線状体接続部２４ｃに適用されることでその効果が顕著に現れる。

なお、駆動部との干渉が想定しづらい線状体を接続するための線状体接続部は、延長先に駆動部が存在し得る状態でカバー２４ｂに取り付けられてもよい。例えば、図４Ａに示す線状体接続部２４ｆは、ロボット１０の運用過程で使用されない線状体のコネクターや線状体の屈曲が重大な問題にならない線状体のコネクター等である。すなわち、前者であれば線状体接続部の延長先に駆動部が存在しても、線状体は駆動部と干渉しない。また、後者であれば、線状体を引き回す自由度が高いため駆動部を避けるように線状体を引き回すことができる。さらに、駆動部の構成要素に接続される線状体であれば、線状体接続部の延長先に駆動部が存在しないように構成されていなくてもよい。例えば、図４Ｂに示すアース線のコネクター２４ｇに対して接続する線状体の線状体接続部が、延長先にコネクター２４ｇや駆動部が存在するようにカバー２４ｂに取り付けられていてもよい。

１０…ロボット、１１〜１６…第１〜第６アーム、１１ａ…本体、１１ｂ…支持部、１１ｃ…板状部材、１１ｄ…結束具、１１ｅ…フランジ、１２ａ…本体、１２ｂ…支持部、１４ａ…本体、１４ｂ…支持部、２０…基台、２０ａ…本体、２０ｂ…矩形部、２１…回転軸部材、２１ａ，５０ｄ，１１…ベアリング、２２ａ…回転軸部材プーリー、２２ｂ…モータープーリー、２２ｃ…ボルト、２３ａ…板状部材、２３ｂ…結束具、２４…線状体接続部、２４ａ…開口部、２４ｂ…カバー、２４ｃ〜２４ｆ…線状体接続部、２４ｇ…コネクター、２５…着脱部材、２５ａ…爪部、２５ｂ…板状部材、２６…シール部材、３０…線状体、３１ａ，３１ｂ…線状体保護部材、３２…脱落防止部材、３２ａ…突出部、３２ｂ，３２ｃ…ボルト穴、４０…モーター、４１…出力軸、４２…モーターブレーキ、４２ａ…ボルト、５０…減速機、５０ａ…ウェーブジェネレーター、５０ｂ…フレクスプライン、５０ｃ…サーキュラースプライン

Claims (10)

1. 基台と、
   所定の回転軸を回転中心として前記基台に対して回転可能に設けられたアームと、
   前記基台の内部および前記アームの内部に存在する部分を有する線状体と、を備え、
   前記線状体は、
   前記回転軸上であり前記基台の内部に存在する第１結束位置と、
   前記回転軸上であり前記アームの内部に存在する第２結束位置と、で結束されている、
   ロボット。
2. 前記線状体は、
   前記第１結束位置と前記第２結束位置との間において直線状である、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記回転軸は、
   鉛直方向に平行である、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載のロボット。
4. 前記基台の内部および前記アームの内部に存在する部分を有し、前記回転軸を回転中心として回転する中空の回転軸部材を備え、
   前記線状体は、前記回転軸部材の中空部分を通っている、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載のロボット。
5. 前記基台と前記アームとの少なくとも一方に取り付けられる中空軸の減速機を備え、
   前記回転軸部材は、前記減速機の前記中空軸を貫通している、
   請求項４に記載のロボット。
6. 出力軸が鉛直上方を向いたモーターと、
   前記出力軸に取り付けられたモータープーリーと、
   前記回転軸部材が貫通する回転軸部材プーリーと、
   前記モータープーリーおよび前記回転軸部材プーリーに取り付けられたベルトと、が前記基台の内部に備えられ、
   前記回転軸部材プーリーよりも鉛直上方に前記減速機および前記アームが存在する、
   請求項４または請求項５のいずれかに記載のロボット。
7. 前記モータープーリーよりも鉛直上方において前記出力軸に取り付けられ、前記出力軸の回転を抑制するモーターブレーキを備えている、
   請求項６に記載のロボット。
8. 前記回転軸部材プーリーよりも鉛直下方において前記回転軸部材には、前記回転軸部材プーリーのベアリングの脱落を防止する脱落防止部材が取り付けられている、
   請求項６または請求項７のいずれかに記載のロボット。
9. 前記減速機内のオイルの漏洩を防止するための環状のシール部材と、
   前記減速機に対して着脱可能な環状の着脱部材であって、前記回転軸部材が貫通した状態で前記減速機に取り付けられることによって前記シール部材と前記減速機との間に配置される着脱部材と、を備える、
   請求項４〜請求項８のいずれかに記載のロボット。
10. 前記基台の内部に存在し前記アームを回転させる駆動部を備え、
    前記基台は、開口部と、前記開口部に取り付け可能なカバーとを備え、
    前記カバーは、前記基台の内部に存在する前記線状体を前記基台の外部の接続先に接続するための線状体接続部を備えており、
    前記線状体は、流体を流すための配管を含み、
    前記線状体接続部は、前記配管が接続される継手を含み、
    前記開口部に取り付けられた前記カバーにおける前記継手の延長先に前記駆動部が存在しない、
    請求項１〜請求項９のいずれかに記載のロボット。

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