JP2003285284A - スカラロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スカラロボットにおいて、装置の低コスト
化、組立・設置の簡略化を図りつつ各機構の可動部分を
良好に動作させる。 【解決手段】 スカラロボット１では、作業軸昇降機構
１０及び作業軸回転機構１１の構成部品が、第２アーム
４の外側に配置されることで、装置の低コスト化、組立
・設置の簡略化が図られている。また、作業軸９と一体
で昇降移動する上下動ブラケット２７に搭載された作業
軸回転用モータ４０は、上下動ブラケット２７上におい
て、昇降用ベルト２６への吊持部分を挟んで作業軸９の
保持位置と対向する位置に搭載されている。これによ
り、昇降用ベルト２６に吊持された上下動ブラケット２
７上の作業軸回転用モータ４０と作業軸９とをバランス
させることができ、上下動ブラケット２７が保持する作
業軸９を良好に昇降移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットに
係り、特に、水平多関節型のアームを備えたスカラロボ
ットに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人によって提案されたスカラロボ
ットが特開２０００−７８９公報により開示されてい
る。図９は、このスカラロボットの全体的な構成を示す
正面図、図１０は、その部分拡大断面図である。これら
の図に示すように、このスカラロボット１００は、基台
１０１に第１関節軸１０２を介して回動可能に連結され
た第１アーム１０３と、この第１アーム１０３の先端部
に第２関節軸１０４を介して回動可能に連結された第２
アーム１０５とを備えている。第２アーム１０５の先端
部には、作業軸１０６が昇降可能且つ回転可能に支持さ
れており、ワークを直接的に保持するヘッド部分は、こ
の作業軸１０６の下端部に装備されている。

【０００３】基台１０１内には、第１関節軸１０２と同
軸的に、電動機１０７、減速機１０８を備えた第１アー
ム回動機構１０９が設けられており、減速機１０８の出
力軸が第１関節軸１０２の下端部に連結されている。こ
れにより、第１アーム１０３は、第１関節軸１０２を回
転中心として基台１０１に対して水平方向に回動する。

【０００４】一方、第１アーム１０３の先端部に連結さ
れた第２アーム１０５の基端部には、第２関節軸１０４
と同軸的に第２アーム回動機構１１０が設けられてい
る。第２アーム回動機構１１０は、電動機１１１、減速
機１１２を備えており、減速機１１２の出力軸が第２関
節軸１０４の上端部に連結されている。これにより、第
２アーム１０５は、第２関節軸１０４を回転中心として
第１アーム１０３に対し水平方向に回動する。

【０００５】さらに、スカラロボット１００には、作業
軸１０６を昇降移動する作業軸昇降機構１１３と、作業
軸１０６を回転させる作業軸回転機構１１４とが搭載さ
れている。ここで、第２アーム１０５の先端部には、筒
状支持体１１５が回動可能に支持されており、この筒状
支持体１１５は、その内壁部分が、作業軸１０６の外形
部分と係合している。詳述すると、作業軸１０６は、筒
状支持体１１５と一体となって回動すると共に筒状支持
体１１５に対し昇降自在となるように第２アーム１０５
に支持されている。

【０００６】上記作業軸昇降機構１１３は、第２アーム
１０５の基端部に下方部が回転自在に支持されたボール
ねじ等のねじ軸１１６と、このねじ軸１１６に係合する
と共に作業軸１０６の上端部を回転可能に保持するナッ
ト部材１１７と、駆動源となる電動機１１８と、電動機
１１８の出力軸に固定された歯付き駆動プーリ１１９
と、ねじ軸１１６の下端部に固定された歯付き従動プー
リ１２０と、これらのプーリ間に掛け渡されたタイミン
グベルト１２１とで構成されている。上記歯付き駆動プ
ーリ１１９、歯付き従動プーリ１２０、及びタイミング
ベルト１２１は、第２アーム１０５の内部に収容（埋
設）されるかたちで各々搭載されている。このように構
成された作業軸昇降機構１１３を駆動させることで、ね
じ軸１１６の回転に伴いナット部材１１７と一体になっ
て作業軸１０６が昇降移動する。

【０００７】一方、作業軸回転機構１１４は、駆動源と
なる電動機１２２と、電動機１２２に連結された減速機
１２３と、減速機１２３の出力軸に固定された歯付き駆
動プーリ１２４と、筒状支持体１１５に固定された歯付
き従動プーリ１２５と、これらのプーリ間に掛け渡され
たタイミングベル１２６とで構成されている。上記歯付
き駆動プーリ１２４、歯付き従動プーリ１２５、及びタ
イミングベルト１２６は、作業軸昇降機構１１３のプー
リ、ベルトと同様、第２アーム１０５の内部に収容（埋
設）されるかたちで各々搭載されている。このように構
成された作業軸回転機構１１４を駆動させることで、電
動機１２２の駆動力が、歯付き駆動プーリ１２４、タイ
ミングベルト１２６などを通じて筒状支持体１１５に伝
達され、この筒状支持体１１５と一体になって作業軸１
０６が回転することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、このようなス
カラロボットでは、搭載部品の削減などにより低コスト
化が絶えず求められている。特に、上記特開２０００−
７８９公報のスカラロボットでは、作業軸１０６を昇降
移動させるために、ボールねじなどの高価なねじ軸１１
６や、このねじ軸１１６に摺動性よく係合し且つ作業軸
１０６を回転自在に保持する同様に高価なナット部材１
１７などが用いられており、コストの低減が検討されて
いる。

【０００９】また、作業軸昇降機構１１３及び作業軸回
転機構１１４の構造の簡素化も求められている。すなわ
ち、これらの機構は、その構成部品である駆動プーリ１
１９、１２４、歯付き従動プーリ１２０、１２５、タイ
ミングベルト１２１、１２６などが、第２アーム１０５
の内部に埋設されるかたちで各々搭載されているため、
装置の組立・設置が困難であり、この点についての改善
が求められている。

【００１０】そこで、本出願人は、上記作業軸昇降機構
及び作業軸回転機構の構成部品を第２アーム１０５の外
部に配置し、装置の組立・設置の簡略化を図れる新たな
スカラロボットの開発を進めている。すなわち、このス
カラロボットの作業軸昇降機構は、駆動源となる作業軸
昇降用モータと、このモータの駆動力を伝達する昇降用
ベルトと、昇降用ベルトを昇降方向へ搬送する搬送経路
を形成するように昇降用モータ及び所定の支持部材に設
けられた複数のプーリと、作業軸１０６を回転可能に保
持しつつ昇降用ベルトに吊持され、複数のプーリによる
昇降用ベルトの搬送に伴って作業軸１０６と一体で昇降
移動する昇降移動部材とを備えたものである。一方、作
業軸回転機構は、上記昇降移動部材に搭載された駆動源
となる作業軸回転用モータと、このモータの駆動力を作
業軸１０６に伝達するプーリやベルト等からなる駆動力
伝達機構とで構成される。

【００１１】しかしながら、このような構造を採用する
場合、構成部品として質量の大きいモータが、昇降用ベ
ルトに吊持された昇降移動部材へ搭載される構造になる
ため、上記作業軸回転用モータの搭載位置などを考慮す
る必要がある。つまり、作業軸回転用モータの搭載位置
によっては、昇降用ベルトに曲げ荷重が加わったり、昇
降移動部材が傾いてしまうことになる。この場合、作業
軸１０６をその軸方向に正しく昇降移動させることがで
きず、作業軸１０６の昇降不良を招くことになる。した
がって、上述してきた低コスト化、構造の簡素化、装置
の組立・設置の簡略化は、各機構部分の動作の安定性を
確保した上で実現される必要がある。

【００１２】そこで、本発明は、このような課題を解決
するためになされたもので、装置の低コスト化、構造の
簡素化及び組立・設置の簡略化を図りつつ、各機構部分
を良好に動作させることができるスカラロボットの提供
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスカラロボットは、基台と、前記基台に第
１関節軸を介して回動可能に支持された第１アームと、
前記第１アームに第２関節軸を介して回動可能に支持さ
れた第２アームと、前記第２アームに昇降可能且つ回転
可能に支持されたワーク保持用の作業部材と、前記作業
部材を昇降移動させるための駆動源となる昇降用モータ
と、前記昇降用モータの駆動力を伝達するための昇降用
ベルトと、前記第２アーム上に設けられた支持部材と、
前記昇降用ベルトを昇降方向へ搬送する搬送経路を形成
するように前記昇降用モータ及び前記支持部材に設けら
れた複数のプーリと、前記作業部材を回転可能に保持し
つつ前記昇降用ベルトに吊持され、前記複数のプーリを
通じての前記昇降用ベルトの搬送に伴って前記作業部材
と一体で昇降移動する昇降移動部材と、前記作業部材を
回転駆動させるための駆動源となるモータであって、前
記昇降移動部材上において、前記昇降用ベルトによる吊
持部分を挟んで前記作業部材の保持位置と対向する位置
に搭載された作業部材回転用モータとを具備することを
特徴する。

【００１４】また、本発明のスカラロボットは、前記昇
降移動部材上に搭載された前記作業部材回転用モータの
重心位置が、前記第１関節軸及び／又は前記第２関節軸
の軸心の直上又はその近接位置にあることを特徴とす
る。

【００１５】さらに、本発明のスカラロボットは、前記
第１関節軸及び／又は前記第２関節軸の軸心上に個々の
モータ重心位置が近接又は一致するように、前記支持部
材を挟んで、前記作業部材と対向する側に、前記作業軸
昇降用モータ及び前記作業軸回転用モータの本体部分が
配置されると共に、前記作業部材側に、前記昇降用ベル
トが配置されることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係るスカラロボットを示す正面図、図２は、このスカラ
ロボットが備える第１アーム回動機構を詳細に示す断面
図、図３は、図１のスカラロボットが備える第２アーム
周辺の構成を一部断面で示す平面図、図４は、第２アー
ム周辺の構成を一部断面で示す正面図、図５は、図４の
第２アーム周辺の構成を右側面から矢視しその一部を断
面で示す矢視図である。

【００１７】図１に示すように、このスカラロボット１
は、基台２と、この基台２上に第１関節軸を介して水平
方向に回動可能に支持された第１アーム３と、さらに、
第１アーム３上に第２関節軸を介して水平方向に回動可
能に支持された第２アーム４とから主に構成されてい
る。基台２は、ボルト５を介して床面などの据付面６に
固定されている。第１アーム３は、その基端部が、基台
２に連結され、第２アーム４は、第１アーム３の先端部
に連結されている。

【００１８】さらに、このスカラロボット１には、第１
アーム３を回動させる第１アーム回動機構７と、第２ア
ーム４を回動させる第２アーム回動機構８と、ワークの
保持機構（ヘッド部）が下端部に装着される作業部材と
しての作業軸９を昇降動作させる作業軸昇降機構１０
と、作業軸９を回転させる作業軸回転機構１１とが設け
られている。第２アーム４は、これら第２アーム回動機
構８、作業軸昇降機構１０及び作業軸回転機構１１の一
部を、カバー部材１２で覆ったかたちで構成されてい
る。作業軸９は、第２のアーム４の先端部においてスラ
イド支持可能且つ回転支持可能なスライドロータリブッ
シュ１３を介して昇降可能且つ回転可能に支持されてい
る。

【００１９】第１アーム回動機構７は、図２に示すよう
に、主に基台２の内部に設けられており、第１アーム３
の回動力を発生させる第１アーム回動用モータ１４と、
この第１アーム回動用モータ１４の回転を減速する減速
装置１５を備えている。第１アーム回動用モータ１４
は、ビルトイン式のサーボモータであって、位置検出器
によって検出された信号に基づいてその回転がフィード
バック制御される。減速装置１５は、第１アーム回動用
モータ１４の回転軸１６の先端部に固定されたピニオン
ギア１７と、このピニオンギア１７に歯合する大径の平
歯車である第１アーム回動ギア１８とで構成されてい
る。この第１アーム回動ギア１８の軸心部４９は、本実
施形態では第１関節軸であって、この軸心部４９が第１
アーム３の基端部の底面に、ボルト１９により固定され
ている。これにより、第１アーム３は、基台２上に連結
された第１関節軸としての軸心部４９を回転中心として
水平方向に回転駆動する。

【００２０】詳述すると、第１アーム回動機構７は、前
述したように、基台２の内部に設けられており、第１ア
ーム回動用モータ１４と、減速装置１５とで主に構成さ
れている。基台２は、上部を構成する減速装置１５の減
速機ケーシング４５と、下方部を構成する第１アーム回
動用モータ１４のモータケーシング４６とを連結した２
ピース構造で構成されている。減速機ケーシング４５と
モータケーシング４６との連結部分４７は、個々のケー
シングの連結精度が高精度になり且つ互いが高い剛性で
連結されるように、インロー嵌合が採用されている。こ
の連結部分４７は、ボルト４８を用いて互いが固定され
ている。これにより、スカラロボット１では、アームを
支持する基台とモータのケーシングとの共用化が実現さ
れ、製造コストの低減が図られている。なお、基台２
を、２つのケーシングを連結した２ピース構造とせず
に、ケーシングを単一の部材で形成し１ピース構造とし
てもよい。

【００２１】減速装置１５の外郭を形成する減速機ケー
シング４５の内部には、第１アーム回動用モータ１４の
回転軸１６の先端部に固定されたピニオンギア１７と、
ピニオンギア１７に歯合する大径の第１アーム回動ギア
１８とが収容されている。すなわち、減速装置１５を構
成するピニオンギア１７が固定された回転軸１６は、第
１アーム回動用モータ１４の出力軸であると共に、当該
モータの駆動力を入力する入力軸として減速装置１５へ
直接連結された駆動力伝達軸である。なお、回転軸１６
に別部品として固定されたピニオンギア１７に代えて、
モータの回転軸の先端部を切削などにより加工成形した
軸一体型のピニオンギアを適用してもよい。

【００２２】減速機ケーシング４５には、第１アーム回
動ギア１８の回転中心となる軸心部４９を、下方から片
持ちで支持するクロスローラベアリング５０が設けられ
ている。減速機ケーシング４５の上端部には、例えば部
品組込み用及びメンテナンス用として設けた開口部５１
が形成されている。この開口部５１には、カバー部材５
２が着脱自在に装着されている。カバー部材５２には、
第１アーム回動ギア１８の軸心部４９を避けるかたちで
開口部５３が形成されており、この開口部５３と第１ア
ーム回動ギア１８との間隙を塞ぐために、この部位に、
グロメット状のシール部材５４が設けられている。この
シール部材５４は、密閉性、摺動性に優れた例えばゴム
製のリップシールである。

【００２３】なお、図２において、５０ａは、クロスロ
ーラベアリング５０の内輪を第１アーム回動ギア１８の
端部に固定するためのナットであり、５０ｂは、そのナ
ット５０ａの緩み止め用のワッシャである。５０ｃは、
ベアリング押さえプレート５０ｄを減速機ケーシング４
５に組み付けるための複数のボルトであり、この組み付
け構造によりクロスローラベアリング５０の外輪が減速
機ケーシング４５に固定されている。このクロスローラ
ベアリング５０の働きにより、第１アーム回動ギア１８
は、減速機ケーシング４５に対し上下方向に固定されつ
つ回転可能に支持される。

【００２４】ここで、スカラロボット１には、第１アー
ム３の回転中心部分と基台２とをそれぞれ貫通する貫通
穴５５が形成されている。すなわち、貫通穴５５は、第
１アーム３の基端部、第１アーム回動ギア１８の軸心部
４９、及び基台２における第１アーム回動ギア１８の回
転支持部分を貫通するように形成されている。この貫通
穴５５は、モータ類などを含む各種電気部品の信号伝送
用のワイヤハーネス５６を挿通するためのものである。
これにより、本実施形態のスカラロボット１では、３６
０度を越える回動範囲で第１アーム３を自由に移動させ
ることが可能であり、作業効率の向上を図ることができ
る。

【００２５】一方、モータケーシング４６の内部には、
ビルトイン式の第１アーム回動用モータ１４を構成する
駆動コイル５７、マグネット５８、前記回転軸１６、及
びロータの回転をフィードバック制御するためのエンコ
ーダやレゾルバなどの位置検出器５９などが収容されて
いる。

【００２６】モータケーシング４６の底部には、第１ア
ーム回動用モータ１４の回転軸１６の一端部を支持する
ボールベアリング６０が設けられている。一方、減速機
ケーシング４５には、第１アーム回動用モータ１４の回
転軸１６の他端部に固定されたピニオンギア１７の近傍
で、この回転軸１６を支持するボールベアリング６１が
設けられている。ボールベアリング６１は、係止部材６
１ａを介してボルト６１ｂにより減速機ケーシング４５
に固定されている。

【００２７】したがって、このように配置された第１ア
ーム回動用モータ１４の回転軸１６は、前述したよう
に、モータの出力軸としてのみならず、減速装置１５の
入力軸（ピニオンギア１７の支持軸）として共用され
る。すなわち、スカラロボット１では、モータと減速装
置とを連結させるためのカップリングなどを用いること
なく、簡易的な構造で第１アーム３の駆動機構が実現さ
れている。勿論、モータの出力軸と減速装置の入力軸と
を各々両端で支持するための専用の軸受を個別に設ける
必要がなくなり、一組のボールベアリング６０、６１に
よりモータ軸と減速機構の入力軸とを実質的に支持でき
る。また、スカラロボット１では、このような構成に加
え、減速装置１５を構成する第１アーム回動ギア１８も
クロスローラベアリング５０のみにより片持ちで支持さ
れており、これにより、部品点数の削減によるコストダ
ウンが図られている。

【００２８】また、スカラロボット１では、前述したよ
うに、第１アーム回動用モータ１４の回転軸１６を減速
装置１５の入力軸として兼用したことに加え、ボールベ
アリング６０により第１アーム回動ギア１８に歯合する
ピニオンギア１７の近傍で、この回転軸１６を支持して
いるので、設計上、理想的なバックラッシュを有するギ
アピッチで、ピニオンギア１７と第１アーム回動ギア１
８とを歯合させることができる。これにより、ギアの歯
どうしが摺動する際の騒音などを低減できると共に、歯
どうしの摺動部分の摩耗を抑え耐久性の向上を図ること
ができる。

【００２９】なお、ピニオンギア１７と第１アーム回動
ギア１８とのより理想的な歯合構造を実現するために、
回転軸１６の先端部分において、ピニオンギア１７の近
傍の上部及び下部を、軸受により両持ちで支持するして
もよいし、また、第１アーム回動ギア１８の軸心部４９
の上部及び下部を軸受で両持支持するようにしてもよ
い。

【００３０】第２アーム回動機構８は、図３、図４及び
図５に示すように、板材で各々形成された第１アーム３
と第２アーム４との連結部分に設けられている。すなわ
ち、第２アーム４の上面には、減速装置２１が、そのケ
ーシングを通じて固定されている。減速装置２１の出力
軸２２は、第２アーム４に形成された貫通穴を挿通させ
て第１アーム３の先端部に固定されている。減速装置２
１の直上には第２アーム回動用モータ２０が連結されて
いる。本実施形態では、減速装置２１の出力軸２２が第
２関節軸となる。第２アーム回動用モータ２０は、サー
ボモータであって、位置検出器による検出信号に基づい
てその回転がフィードバック制御される。

【００３１】減速装置２１は、例えば遊星歯車機構によ
って構成されており、第２アーム回動用モータ２０の出
力軸に遊星歯車機構の太陽歯車としてのピニオンギアが
連結されている。なお、このピニオンギアは、第２アー
ム回動用モータ２０の出力軸を加工成形したものであっ
てもよい。ここで、遊星歯車は、減速装置２１のケーシ
ングに回動可能に支持されている。この遊星歯車によっ
て駆動される内歯車は、減速装置２１の出力軸２２に連
結されている。したがって、このように構成された第２
アーム回動機構８により、第２アーム４は、第１アーム
３の先端部に連結された減速装置２１の出力軸２２を回
転中心として水平方向に回転駆動する。

【００３２】次に、本実施形態に係る作業軸昇降機構１
０及び作業軸回転機構１１について図３、図４及び図５
に基づいて詳述する。作業軸昇降機構１０及び作業軸回
転機構１１は、第２アーム４とカバー部材１２とに包囲
されるように配置されている。カバー部材１２は、ボル
トなどの締結部材１２ａを介して第２アーム４の縁端面
及び後述する立設ブラケット２４の上端面に固定されて
いる。また、本実施形態に係るスカラロボット１の作業
軸昇降機構１０及び作業軸回転機構１１は、第１アーム
３の側方且つ第２アーム４の上側にこの第２アーム４と
一体で回動するように設けられている（図３参照）。

【００３３】すなわち、作業軸昇降機構１０は、第２ア
ーム４にボルト２３を介して立設された支持部材として
の板状の立設ブラケット２４と、作業軸９を昇降移動す
るための駆動源となる作業軸昇降用モータ２５と、作業
軸昇降用モータ２５の駆動力を伝達する昇降用ベルト２
６と、昇降用ベルト２６に固定された状態で作業軸を回
転可能に保持し、作業軸９を回転可能に保持しつつ昇降
用ベルト２６に吊持され、樹脂製の昇降用ベルト２６の
搬送に伴って作業軸９と一体で昇降移動する昇降移動部
材としての上下動ブラケット２７とで主に構成されてい
る。この作業軸昇降機構１０は、全ての構成部品が第２
アーム４の上部（外側）に搭載されることになり、第２
アーム４と一体で回動される。

【００３４】作業軸昇降用モータ２５は、立設ブラケッ
ト２４の下端部に形成された開口部２８に取り付けられ
ている。作業軸昇降用モータ２５は、その出力軸２９を
この開口部２８より突出させ、且つモータ本体（ケーシ
ング）の前面に設けられた位置決め用の凸部を開口部２
８に嵌合させるかたちで立設ブラケット２４に取り付け
られている。また、作業軸昇降用モータ２５は、出力軸
２９の先端を作業軸９側に向け、その長手方向が第２の
アーム４とほぼ平行になる姿勢で且つ第２アームと僅か
に間隔を空けて配置されている。

【００３５】作業軸昇降用モータ２５の出力軸２９に
は、ドライブプーリ（駆動プーリ）３０が固定されてい
る。一方、ドライブプーリ３０の配設位置から昇降方向
に離間した位置、つまり立設ブラケット２４の上方部に
は、支持軸３１及びベアリング３２を介してドリブンプ
ーリ（従動プーリ）３３が回転可能に支持されている。
これにより、昇降用ベルト２６を昇降方向へ搬送する搬
送経路が形成される。ここで、上下動ブラケット２７に
は、立設ブラケット２４の上端部や、ドリブンプーリ３
３との干渉をさけるために、その中央部分を中抜きした
開口部２７ａが形成されており、この開口部２７ａに挿
入されるかたちで、立設ブラケット２４、ドリブンプー
リ３３、及び昇降用ベルト２６が配置されている。この
ようにスカラロボット１では、三次元的な空間を有効に
利用して第２アーム４上への各種搭載部品がそれぞれ配
置されている。なお、立設ブラケット２４の上端面に
は、ワイヤハーネス５６を支持するためのステー１２ｂ
が、固定されている（図１参照）。

【００３６】昇降用ベルト２６は、タイミングベルト
（歯付きベルト）であって、これらドライブプーリ３
０、ドリブンプーリ３３間に掛け渡されている。上下動
ブラケット２７は、係止部材３４を介して、当該ブラケ
ットの前述した開口部２７ａの内壁面が、昇降ベルト２
６に取り付けらており、これにより昇降ベルト２６の昇
降方向の搬送に伴い上下動する。

【００３７】また、第２アーム４には、上下動ブラケッ
ト２７を摺動可能に支持しつつこの上下動ブラケット２
７の昇降移動を案内するガイド軸３５が立設されている
（図５参照）。上下動ブラケット２７におけるガイド軸
３５との摺動部には、ブッシュ３５ａが取り付けられて
いる。これにより、上下動ブラケット２７の昇降動作の
安定化が図られている。さらに、スカラロボット１で
は、上記ベルトやプーリなどを作業軸昇降機構１０の主
要な構成部品に適用したことで、装置の低コスト化や第
２アーム上への搭載部品の軽量化が図られている。ま
た、ベルトをプーリに掛け渡すといった組み込み作業で
は、いわゆるアライメントの調整が容易であり、これに
より、スカラロボット１における組立時の簡略化が図ら
れている。

【００３８】さらに、上下動ブラケット２７の端部に
は、ボールベアリング３６が組み込まれた軸受孔が設け
られている。この軸受孔に、作業軸９の上端部に形成さ
れた細径部３７が回転可能に支持されている。この細径
部３７の段差部分との間で軸方向からボールベアリング
３６を挟み込むかたちで、作業軸回転プーリ３８が、作
業軸９の最上端部に取り付けられている。つまり、この
作業軸回転プーリ３８は、作業軸９に対し、回転方向へ
の移動が不図示のキーにより拘束され、且つ上下方向へ
の移動が、押さえプレート３９及び締付ボルト３９ａに
より拘束される状態で、当該作業軸９に固定されてい
る。これにより、作業軸９は、上下動ブラケット２７に
回転可能に保持されつつ、作業軸昇降用モータ２５の駆
動力を基に、上下動ブラケット２７と一体になって昇降
移動することになる。

【００３９】ここで、このように構成された作業軸昇降
機構１０は、高価なボールねじや、このボールねじと係
合するナット部材などを用いることなく実現され、装置
の低コスト化が図られている。また、作業軸昇降機構１
０では、作業軸昇降用モータ２５の駆動力を作業軸９に
伝達するベルト、プーリなどの駆動力伝達部品が、第２
アーム４の外部に配置されている。すなわち、作業軸昇
降機構１０では、上述した駆動力伝達部品を第２アーム
４の内部に収容（埋設）するといった構造の昇降機構な
どに比べ、構造の簡素化が実質的に図られており、装置
（スカラロボット）の組立・設置を容易に行うことがで
きる。また、作業軸昇降機構１０では、昇降用ベルト２
６に吊持された上下動ブラケット２７の昇降移動を、第
２アーム４に立設させたガイド軸３５で案内するので、
上下動ブラケット２７の昇降動作の安定化が図られるこ
ととなり、上下動ブラケット２７が支持する作業軸９を
その軸方向に正確に昇降移動させることができる。さら
に、作業軸昇降機構１０は、単独で事前組立可能であ
り、事前組立を終えた作業軸昇降機構１０を第２アーム
４に組み付けることで、装置全体の組立時間を短縮する
こともできる。

【００４０】また、作業軸昇降用モータ２５は、前述し
たように、出力軸２９の先端を作業軸９側に向け、その
長手方向が第２アーム４とほぼ平行になる姿勢で第２ア
ームと僅かに間隔を空けて立設ブラケット２４に支持さ
れている。すなわち、作業軸昇降用モータ２５は、図３
に示すように、第１、第２アーム３、４の第１関節軸及
び第２関節軸の軸心上に、その重心位置が近接するよう
に、立設ブラケット２４を挟んで、作業軸９と対向する
側にモータ本体（ケーシング）２５ａの部位が配置され
る。これにより、アーム上の搭載部品として質量の大き
いモータの重心が、第１及び第２アーム３、４の回転中
心に近接する構造になるので、第１アーム３及び第２ア
ーム４の軸回りの慣性モーメント（イナーシャ）を低減
することができ、各アームの回動応答性を向上させるこ
とができる。なお、勿論、立設ブラケット２４を挟ん
で、作業軸昇降用モータ２５と対向する作業軸９側には
昇降用ベルト２６が配置されることになる。ここで、第
１又は第２関節軸のいずれか一方の軸心上にモータ重心
が一致するように作業軸昇降用モータ２５を配置しても
よい。また、例えば、立設ブラケット２４に支持されて
いた回転軸昇降用モータ２５を、図６に示すように、モ
ータ取付プレート２５ｂ等を介して、第２アーム４の直
上に取り付けるようにしてもよい。

【００４１】さらに、作業軸昇降機構１０には、上下動
ブラケット２７の昇降移動の範囲を規制する上部ストッ
パ２４ａ及び下部ストッパ２４ｂが設けられている。上
部ストッパ２４ａは、ドリブンプーリ３３の近傍の下方
位置で且つ上下動ブラケット２７の移動軌跡上に設けら
れており、立設ブラケット２４の横方向に突出するかた
ちで、そのブラケットに螺合された例えばボルトであ
る。すなわち、上部ストッパ２４ａは、ドリブンプーリ
３３に上下動ブラケット２７が接触する前に、上下動ブ
ラケット２７の上面と接触する位置に設けられており、
これにより、ドリブンプーリ３３の破損などを防止す
る。

【００４２】下部ストッパ２４ｂは、作業軸昇降用モー
タ２５の近傍の上方位置で且つ上下動ブラケット２７の
移動軌跡上に設けられており、立設ブラケット２４に段
差部として形成されている。すなわち、下部ストッパ２
４ｂは、作業軸昇降用モータ２５に上下動ブラケット２
７が接触する前に、上下動ブラケット２７の下面と接触
する位置に設けられており、これにより、作業軸昇降用
モータ２５の破損などを防止する。

【００４３】一方、作業軸回転機構１１は、図３、図４
及び図５に示すように、作業軸回転用モータ４０及び作
業軸回転ベルト４１によって主に構成されている。作業
軸回転用モータ４０は、その出力軸４２の先端が上下動
ブラケット２７の上面側に向き、且つ上下動ブラケット
２７の上面とモータ本体（ケーシング）の前面とが所定
の間隔を空けて対向配置されるように、上下動ブラケッ
ト２７の上面に段付きねじ４３を介して取り付けられて
いる。この作業軸回転機構１０は、全ての構成部品が第
２アーム４の上部（外側）に搭載されることになり、第
２アーム４と一体で回動される。

【００４４】このような作業軸回転用モータ４０の出力
軸４２には、ドライブプーリ４４が固定されている。ま
た、作業軸９の上端部には、ドリブンプーリとしての上
記作業軸回転プーリ３８が固定されている。作業軸回転
用ベルト４１は、タイミングベルトであって、これらド
ライブプーリ４４、作業軸回転プーリ３８間に掛け渡さ
れている。さらに、作業軸９は、前述したように、その
上側が上下動ブラケット２７で回転可能に支持され、そ
の下方部が第２アーム４の先端部に固定されたブッシュ
１３により昇降可能且つ回転可能に支持されている。し
たがって、作動軸９は、作業軸回転用ベルト４１を介し
て伝達された作業軸回転用モータ４０の駆動力により回
転駆動することになる。

【００４５】このように構成された作業軸回転機構１１
では、上述したように、作業軸回転用モータ４０の駆動
力を伝達して作業軸９を回転駆動させるベルト、プーリ
などの駆動力伝達部品が、上下動ブラケット２７の上
面、つまり上下動ブラケット２７の外形部分に固定され
ている。すなわち、本実施形態に係るスカラロボット１
では、作業軸回転機構１１の構造に着目すると、前述し
た作業軸昇降機構１０と同様に、第２アーム４の内部に
上記駆動力伝達部品を収容するといったもの等に比べ、
構造の簡素化が図られており、装置の組立・設置を容易
に行うことができる。また、作業軸回転用モータ４０の
駆動力の伝達機構を、比較的安価で且つ組み付けが容易
なベルトやプーリなどで実現しているので、スカラロボ
ットのさらなる低コスト化や組立・設置の簡略化を図る
ことができる。さらに、本実施形態のスカラロボット１
によれば、前述したように上下動ブラケット２７の中央
部分を中抜きするなど、搭載部品を小さな空間に集めて
配置したことで、装置の小型化も同時に実現される。

【００４６】ここで、作業軸回転用モータ４０は、上下
動ブラケット２７上において、当該上下動ブラケット２
７の昇降用ベルト２６への吊持部分（係止部材３４の取
付部分）を挟んで作業軸９の保持位置（ボールベアリン
グ３６の組込位置）と対向する位置に搭載されている。
したがって、昇降用ベルト２６に吊持された上下動ブラ
ケット２７上の作業軸回転用モータ４０の荷重と作業軸
９の荷重とをバランス（均衡）させることが可能なの
で、昇降用ベルト２６に曲げ荷重が加わってしまった
り、上下動ブラケット２７が傾いてしまうことなどを防
止することができる。これにより、ガイド軸３５の案内
効果も相まって、上下動ブラケット２７の昇降動作の安
定化が図られることになり、上下動ブラケット２７が支
持する作業軸９をその軸方向に正確に昇降移動させるこ
とができる。

【００４７】また、作業軸回転用モータ４０は、図３に
示すように、第２関節軸の軸心上に、その重心位置が近
接するように、立設ブラケット２４を挟んで、作業軸９
と対向する側にモータ本体（ケーシング）部分が配置さ
れ、且つ上下動ブラケット２７に起立した姿勢で支持さ
れている。これにより、第２アーム４上の搭載部品とし
て質量の大きいモータの重心が、第２アーム４の回転中
心に近接する構造になるので、第２アーム４の軸回りの
慣性モーメントを低減することができ、第２アーム４の
回動応答性を向上させることができる。ここで、モータ
重心が、第１関節軸の軸心上に近接するように作業軸回
転用モータ４０を配置してもよいし、また、モータ重心
が、第１及び第２関節軸の各軸心上の中間地点にくるよ
うに作業軸回転用モータ４０を配置してもよい。また、
第１又は第２関節軸のいずれか一方の軸心上にモータ重
心が一致するように作業軸回転用モータ４０を配置して
もよい。

【００４８】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。なお、上述した実施形態で
用いられていた部材と同一部材については、同一の符号
を付与しその説明を省略する。また、基台２及びカバー
部材１２についてはその図示を省略する。この実施形態
に係るスカラロボットは、第１の実施形態のスカラロボ
ット１が備えていた作業軸昇降機構１０及び作業軸回転
機構１１に代えて、図７の平面図（断面図）及び図８の
正面図（断面図）にそれぞれ示すように、作業軸昇降機
構８０及び作業軸回転機構８１を備えて構成されてい
る。

【００４９】これらの図に示すように、作業軸昇降機構
８０は、作業軸昇降機構１０に設けられていた上下動ブ
ラケット２７、立設ブラケット２４及びブッシュ３５ａ
に代えて、上下動ブラケット２７ｂ、立設ブラケット２
４ｃ及びブッシュ３５ｂを備えて構成されている。すな
わち、作業軸昇降機構８０では、回転軸昇降用モータ２
５を、立設ブラケット２４ｃの上方部に配置すると共
に、ドリブンプーリ３３を立設ブラケット２４ｃの下端
部に配置し、昇降用ベルト２６を掛け渡すようにして構
成されている。さらに、平面方向からみた部品レイアウ
ト上の干渉をさけるために、上記上下動ブラッケット２
７ａが用いられており、図７に示すように、作業軸昇降
用モータ２５からオフセットした位置（上下動ブラッケ
ット２７ａの昇降軌跡上に作業軸昇降用モータ２５の外
形が重ならない位置）に、作業軸回転機構８１が配置さ
れている。上下動ブラケット２７ｂは、作業軸昇降用モ
ータ２５のドライブプーリ３０に近接する縁端部が、昇
降用ベルト２６に係止部材３４を介して吊持されてい
る。作業軸回転機構８１は、作業軸回転機構１１の構成
に、中継プーリ３８ａ、３８ｂを加えて構成されてい
る。この中継プーリ３８ａ、３８ｂ、作業軸回転用プー
リ３８、及びドライブプーリ４４は、作業軸回転用モー
タ４０の駆動力が作業軸９に伝達されるように、作業軸
昇降用モータ２５の外形をさけたかたちで作業軸回転用
ベルト４１の搬送経路を形成している。

【００５０】上下動ブラケット２７ｂは、第２関節軸の
軸心上に近接する位置までその一端部を延ばして形成さ
れており、この第２関節軸の近接位置に作業軸回転用モ
ータ４０が起立した姿勢で配置されている。したがっ
て、作業軸回転用モータ４０は、上下動ブラケット２７
ｂ上において、当該上下動ブラケット２７ｂの昇降用ベ
ルト２６への吊持部分を挟んで作業軸９の保持位置と対
向する位置に搭載されている。これにより、第１の実施
形態と同様、昇降用ベルト２６に吊持された上下動ブラ
ケット２７ｂ上の作業軸回転用モータ４０と作業軸９と
をバランスさせることができ、上下動ブラケット２７ｂ
（作業軸９）の昇降動作の安定化が図ることができる。

【００５１】また、本実施形態のスカラロボットでは、
作業軸昇降用モータ２５は、そのモータ本体（ケーシン
グ）２５ａの長手方向の中央部、つまりモータの重心
が、第２関節軸（出力軸２２）のほぼ真上にくるよう
に、第１アーム回動用モータ２０の上方に配置されてい
る。さらに、作業軸回転用モータ４０は、上下動ブラケ
ット２７ｂ上で、第２関節軸の軸心上に近接する位置に
起立姿勢で配置されている。これにより、質量の大きい
モータの重心が、第２アーム４の回転中心に集まった構
造になるので、第２アーム４の軸回りの慣性モーメント
を小さく抑えることができ、第２アーム４の回動応答性
を向上させることができる。

【００５２】以上、本発明を各実施形態により具体的に
説明したが、本発明はこの実施形態にのみ限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
である。例えば、上記実施形態において、第２アーム回
動用モータ２０に連結される減速装置２１として遊星歯
車機構を採用しているが、減速装置２１については、ハ
ーモニックドライブ機構や、第１アーム回動機構７に用
いられていた減速装置１５と同様の平歯車機構等でこれ
を構成してもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスカラロ
ボットでは、作業部材昇降機構及び作業部材回転機構の
構成部品が、第２アームの外側に配置されているので、
駆動力の伝達部品を第２アームの内部に収容（埋設）す
る構造の機構などに比べ、構造の簡素化、組立・設置の
簡略化及び低コスト化を図ることができる。

【００５４】また、本発明のスカラロボットでは、作業
部材回転機構の駆動源となる作業部材回転用モータが、
昇降移動部材上において、当該昇降移動部材の昇降用ベ
ルトへの吊持部分を挟んで作業部材の保持位置と対向す
る位置に搭載されている。これにより、昇降用ベルトに
吊持された昇降移動部材上の作業部材回転用モータと作
業部材とをバランスさせることができるので、昇降移動
部材の昇降動作の安定化が図られ、昇降移動部材が保持
する作業部材を正確に昇降移動させることができる。し
たがって、本発明のスカラロボットによれば、装置の低
コスト化、構造の簡素化及び組立・設置の簡略化を図り
つつ各機構部分を良好に動作させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るスカラロボット
を示す正面図である。

【図２】図１のスカラロボットが備える第１アーム回動
機構を一部断面で示す詳細図である。

【図３】図１のスカラロボットが備える第２アーム周辺
の構成を一部断面で示す平面図である。

【図４】図３の第２アーム周辺の構成を一部断面で示す
正面図である。

【図５】図４の第２アーム周辺の構成を右側面から矢視
しその一部を断面で示す矢視図である。

【図６】図１のスカラロボットと作業軸昇降用モータの
配置が異なる他のスカラロボットの第２アーム周辺部分
を一部断面で示す正面図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係るスカラロボット
の第２アーム周辺の構成を一部断面で示す平面図であ
る。

【図８】図７のスカラロボットの第２アーム周辺の構成
を一部断面で示す正面図である。

【図９】従来のスカラロボットの全体的な構成を一部断
面で示す正面図である。

【図１０】図９のスカラロボットの第２アーム周辺の構
成を一部断面で示す正面図である。

【符号の説明】

１…スカラロボット、２…基台、３…第１アーム、４…
第２アーム、８…第２アーム回動機構、９…作業軸、１
０，８０…作業軸昇降機構、１１，８１…作業軸回転機
構、１３…スライドロータリブッシュ、２０…第２アー
ム回動用モータ、２４，２４ｃ…立設ブラケット、２５
…作業軸昇降用モータ、２５ａ…モータ本体（ケーシン
グ）、２６…昇降用ベルト、２７，２７ｂ…上下動ブラ
ケット、３０，４４…ドライブプーリ、３３…ドリブン
プーリ、３４…係止部材、３５…ガイド軸、３５ａ，３
５ｂ…ブッシュ、３６…ボールベアリング、３８…作業
軸回転プーリ、４０…作業軸回転用モータ、４１…作業
軸回転用ベルト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、 前記基台に第１関節軸を介して回動可能に支持された第
   １アームと、 前記第１アームに第２関節軸を介して回動可能に支持さ
   れた第２アームと、 前記第２アームに昇降可能且つ回転可能に支持されたワ
   ーク保持用の作業部材と、 前記作業部材を昇降移動させるための駆動源となる昇降
   用モータと、 前記昇降用モータの駆動力を伝達するための昇降用ベル
   トと、 前記第２アーム上に設けられた支持部材と、 前記昇降用ベルトを昇降方向へ搬送する搬送経路を形成
   するように前記昇降用モータ及び前記支持部材に設けら
   れた複数のプーリと、 前記作業部材を回転可能に保持しつつ前記昇降用ベルト
   に吊持され、前記複数のプーリを通じての前記昇降用ベ
   ルトの搬送に伴って前記作業部材と一体で昇降移動する
   昇降移動部材と、 前記作業部材を回転駆動させるための駆動源となるモー
   タであって、前記昇降移動部材上において、前記昇降用
   ベルトによる吊持部分を挟んで前記作業部材の保持位置
   と対向する位置に搭載された作業部材回転用モータとを
   具備することを特徴するスカラロボット。
2. 【請求項２】 前記昇降移動部材上に搭載された前記作
   業部材回転用モータの重心位置が、前記第１関節軸及び
   ／又は前記第２関節軸の軸心の直上又はその近接位置に
   あることを特徴とする請求項１記載のスカラロボット。
3. 【請求項３】 前記第１関節軸及び／又は前記第２関節
   軸の軸心上に個々のモータ重心位置が近接又は一致する
   ように、前記支持部材を挟んで、前記作業部材と対向す
   る側に、前記作業軸昇降用モータ及び前記作業軸回転用
   モータの本体部分が配置されると共に、前記作業部材側
   に、前記昇降用ベルトが配置されることを特徴とする請
   求項１又は２記載のスカラロボット。