特許 5809957 コイルチューブ支持構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5809957

(24)【登録日】2015年9月18日

(45)【発行日】2015年11月11日

(54)【発明の名称】コイルチューブ支持構造

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20151022BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/00 E

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2011-278021(P2011-278021)

(22)【出願日】2011年12月20日

(65)【公開番号】特開2013-128994(P2013-128994A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2014年10月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】赤見 一男

(72)【発明者】

【氏名】高橋 祐希

【審査官】 川東 孝至

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０３−０２２８９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００９−５３１１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０８４２９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２０１０−５０４８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２２６９４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭６２−７７８１３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

Ｈ０２Ｇ １１／００−１１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームの先端部に、当該ロボットアームに対して揺動可能な揺動アームを備え、この揺動アームに備えたエアー動作手段及び当該エアー動作手段に関係して備えられたセンサに対して接続するためのエアー配管及び電気配線を備えたコイルチューブを支持するコイルチューブ支持構造であって、前記ロボットアームの基端部側に基端部を固定したガイドバーを前記ロボットアームと平行に設け、このガイドバーに被嵌した伸縮自在な弾性チューブ部材の基端部側を前記ガイドバーに固定して設けると共に、前記弾性チューブ部材の先端部を前記ガイドバーの先端部より突出して備え、前記弾性チューブ部材に被嵌して備えたコイルチューブに前記弾性チューブ部材の先端部を連結してあることを特徴とするコイルチューブ支持構造。

【請求項2】

請求項１に記載のコイルチューブ支持構造において、前記弾性チューブ部材は、線材を密着した螺旋形状に形成したコイルスプリングであることを特徴とするコイルチューブ支持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用ロボットにおけるロボットアーム又はロボットハンドに備えた、例えばエアーアクチュエータやバキュームパッドなどのごときエアー動作手段に対して接続するエアー配管及び前記エアー動作手段に関連して備えられたセンサに接続される電気配線を一体に備えたコイルチューブを支持するコイルチューブ支持構造に係り、さらに詳細には、産業用ロボットにおけるロボットアームやロボットハンドに容易に追従することができ、かつロボットアームやロボットハンド等に巻き付くことのないようにコイルチューブを支持することのできるコイルチューブ支持構造に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用ロボットにおけるロボットアーム又はロボットハンドに備えた、例えばエアーモータなどのごときエアーアクチュエータや、エアーチャック又はバキュームパッドなどのごときエアー動作手段に対してエアーを供給する場合、エアー配管が必要である。また、エアー動作手段の動作を制御するために、前記エアー動作手段に関係して備えられたセンサに対して接続する電気配線が必要である。

【0003】

そこで、エアー配管用のホースと電気配線用のケーブルを一体に備えたケーブルベア（登録商標）が提案されている。しかし、ケーブルベア（登録商標）は、全体的構成が帯状を呈するものであり、折り返し湾曲する場合の径が大きくなると共に、ケーブルベア（登録商標）の幅方向へ湾曲することができず自由度が小さいという問題がある。

【0004】

また、ロボットにおけるアーム先端に、多種のアクチュエータ、ツール、工具などを支持するためのヘッドを備え、このヘッドに対して接続する空気配管と電気配線とを一体に備えかつコイル状に形成されたコイルチューブが提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−５８３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

エアー配管と電気配線とを一体にかつコイル状に形成したコイルチューブは柔軟性が大きく伸縮自在であることにより、ロボットハンドの回転動作に従って追従するものの、自重によって垂れ下がり周囲に干渉を生じ易いという問題がある。そこで、前記特許文献１に記載の構成においては、ロボットアームに垂直に備えた中空軸の上端部に中継ボックスを備え、この中継ボックスに一端側を固定したテフロン（登録商標）樹脂等からなるサポートチューブによって、コイルチューブを支持する構成である。

【0007】

特許文献１に記載のロボットはスカラー型のロボットであって、ロボットハンドは水平に回動（揺動）するのみであるから、サポートチューブでもってコイルチューブの垂れ下がりを防止する構成である。しかし、産業用ロボットにおいては、ロボットアームの先端部に備えたロボットハンドは、ロボットアームの長手方向に対して直交する方向の枢軸回りに回動（揺動）自在であり、かつ前記枢軸に対して直交する方向の回動軸の回りに回動するものである。したがって、特許文献１に記載の支持構造をそのまま適用するには問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ロボットアームの先端部に、当該ロボットアームに対して揺動可能な揺動アームを備え、この揺動アームに備えたエアー動作手段及び当該エアー動作手段に関係して備えられたセンサに対して接続するためのエアー配管及び電気配線を備えたコイルチューブを支持するコイルチューブ支持構造であって、前記ロボットアームの基端部側に基端部を固定したガイドバーを前記ロボットアームと平行に設け、このガイドバーに被嵌した伸縮自在な弾性チューブ部材の基端部側を前記ガイドバーに固定して設けると共に、前記弾性チューブ部材の先端部を前記ガイドバーの先端部より突出して備え、前記弾性チューブ部材に被嵌して備えたコイルチューブに前記弾性チューブ部材の先端部を連結してあることを特徴とするものである。

【0009】

また、前記コイルチューブ支持構造において、前記弾性チューブ部材は、線材を密着した螺旋形状に形成したコイルスプリングであることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ロボットアームの先端部に備えた揺動アームの揺動に追従してコイルチューブが伸縮するものの、伸びた状態は弾性チューブ部材の作用によって縮小した状態に復帰され、かつガイドバーによって支持されることとなり、コイルチューブが周囲の物と干渉することを防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】産業用ロボットの構成を機能的に示した概略説明図である。

【図2】ロボットアームとエアー動作手段との関係を示した構成説明図である。

【図3】ロボットアームとコイルチューブ支持構造との関係を示した構成説明図である。

【図4】コイルチューブ支持構造の構成を示す構成説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、先ず、理解を容易にするために、産業用ロボットの一般的構成について説明する。産業用ロボットには、直交座標系、円筒座標系、極座標系や多関節系などがあり、多関節系はよく知られた構成である。

【0013】

上記多関節系の産業用ロボット１は、図１に示すように、移動自在又は固定したベース３を備え、このベース３上に水平に回転する回転機構部５を備えて旋回軸７が備えられている。そして、前記旋回軸７の上端部には第１旋回部（枢軸部）９を介して第１ロボットアーム１１が回動（揺動）自在に備えられている。また、前記第１ロボットアーム１１の先端部には第２旋回部（枢軸部）１３を介して第２ロボットアーム１５が備えられている。そして、この第２ロボットアーム１５の先端部には、第３旋回部（枢軸部）１７を介して第３ロボットアーム１９が備えられている。

【0014】

さらに、前記第３ロボットアーム１９の先端部には、回転機構部２１を介して揺動アームとしてのロボットハンド２３が備えられている。そして、このロボットハンド２３には、例えばバキュームパッド、エアーモータなどのごときエアーアクチュエータ、エアーチャックなどの種々のエアー動作手段２５が着脱交換可能に備えられている。なお、本実施形態においては、板状のワークＷを吸着自在な複数のバキュームパッド２７を備えた構成のエアー動作手段でもって例示してある。

【0015】

より具体的には、図２に示すように、第２ロボットアーム１５の先端部に、前記第３旋回部１７を介して回動自在に備えた第３ロボットアーム１９にロボットハンド２３が回動自在に備えられており、このロボットハンド２３に、複数のバキュームパッド２７を備えた前記エアー動作手段２５が着脱交換可能に備えられているものである。そして、前記エアー動作手段２５には、例えばワークＷを検知するセンサ２８が備えられている。したがって、前記バキュームパッド２７に接続するためのエアー配管が必要であると共に、前記センサ２８に接続する電気配線が必要である。

【0016】

そこで、エアー配管と電気配線とを備えた従来の前記コイルチューブを採用して、前記バキュームパッド２７に対するエアー配管の接続及び前記センサ２８に対する電気配線の接続を行うことになる。しかし、前述したように、コイルチューブは伸縮自在で、かつ柔軟性が大であり、自重でもって垂れ下がり易いものである。よって、ロボットアーム１５やロボットハンド２３の移動動作時に、周囲の物と干渉を生じ易いものである。したがって、前記コイルチューブの適宜一部分をロボットアーム１５に固定すると、前記干渉は抑制することができるものの、前記エアー動作手段２５の動作に対する追従性が悪くなることや、エアー動作手段２５の動作範囲を制限することがあるなど、新たな問題を生じることがある。

【0017】

そこで、本実施形態においては、図３、４に示すごときコイルチューブ支持構造２９を採用して、コイルチューブの支持を行うものである。より詳細には、前記ロボットアーム１５の基端部側に基端部を固定したガイドバー３１のコイルチューブ支持部を前記ロボットアーム１５の上面側に当該ロボットアーム１５と平行に設ける。そして、前記ガイドバー３１のコイルチューブ支持部の基端部側に備えた固定具３３に、前記ガイドバー３１の先端側から被嵌した伸縮自在な弾性チューブ部材３５の基端部側が固定してある。

【0018】

前記弾性チューブ部材３５は、例えばコイルスプリング等より構成してあるものであって、図４に示すように、ばね材を接触するように螺旋状に密に巻いて伸縮自在に構成してあり、前記ガイドバー３１の先端部側から被嵌してある。換言すれば、前記弾性チューブ部材３５に対して前記ガイドバー３１を先端側から相対的に嵌入した構成である。図４より明らかなように、前記弾性チューブ部材３５の先端部は前記ガイドバー３１の先端部から突出した形態に備えられている。

【0019】

なお、前記弾性チューブ部材３５の構成としては、全長に亘ってばね材が密に接触する必要はないものの、弾性チューブ部材３５の少なくとも先端部側、すなわち、伸長時には前記ガイドバー３１の先端部から外れ、収縮時にはガイドバー３１の先端部とほぼ同一位置となる領域の部分は、ばね材が接触するように密に巻いた構成であることが望ましいものである。すなわち、上記構成とすることにより、弾性チューブ部材３５が伸縮するときに、ガイドバー３１の先端部がばね材の間に入り込むようなことがなく、弾性チューブ部材３５の伸縮動作を円滑に行うことができるものである。なお、前記弾性チューブ部材３５としては、コイルスプリングに限ることなく、例えばゴムチューブなども採用可能である。

【0020】

前記構成において、前記ロボットハンド２３に備えた前記エアー動作手段２５に先端部を接続したエアー配管及びセンサ２８に先端部を接続した電気配線を備えたコイルチューブ３７は前記弾性チューブ部材３５に被嵌して支持されており、このコイルチューブ３７の基端部側は、前記ロボットアーム１５の基端部側上面に備えたソレノイドバルブユニット３９に接続してある。そして、前記弾性チューブ部材３５の先端部と前記コイルチューブ３７における先端部付近の適宜位置は、例えば結束バンドなどのごとき適宜の固定具４１を介して一体的に固定してある。したがって、前記コイルチューブ３７の伸縮に対応して前記弾性チューブ部材３５は伸縮するものである。

【0021】

以上のごとく、ロボットアーム１５の上面側において、コイルチューブ支持構造２９にコイルチューブ３７が支持された状態にあるとき、ロボットアーム１５が上下方向に揺動すると、ガイドバー３１がロボットアーム１５と一体に揺動してコイルチューブ３７を支持するものである。したがって、ロボットアーム１５が揺動するときに、コイルチューブ３７がロボットアーム１５から離れるように移動することを、ガイドバー３１によって規制されるものである。よって、コイルチューブ３７がロボットアーム１５から大きく離れて周囲の物と干渉することを抑制することができるものである。

【0022】

前記ロボットアーム１５に対して旋回部１７を中心としてロボットアーム１９が揺動する場合や、当該ロボットアーム１９に対して、回転機構部２１を介してエアー動作手段２５が回動する場合には、前記ロボットアーム１９やエアー動作手段２５の動作に対応して前記コイルチューブ３７は伸縮されることになる。この際、コイルチューブ３７の伸縮に対応して弾性チューブ部材３５が伸縮動作して支持するので、前記コイルチューブ３７の先端側は前記弾性チューブ部材３５によって常に引張られる形態にあり、コイルチューブ３７の自重によって余分な弛みを生じるようなことがないものである。したがって、コイルチューブ３７に余分な弛みを生じることに起因して周囲の物と干渉することを抑制することができるものである。

【0023】

以上のごとき説明より理解されるように、ロボットアーム１５の上側に位置するコイルチューブ３７は、上記ロボットアーム１５上に備えたコイルチューブ支持構造２９に支持されており、かつコイルチューブ支持構造２９に備えた弾性チューブ部材３５によってコイルチューブ３７の先端側が常に引張られた状態にあるので、コイルチューブ３７が自重によって弛みを生じて、例えばロボットアーム１５に巻きつくようなことや、例えばエアー動作手段２５や当該エアー動作手段２５に保持されているワーク、製品などの周囲の物と干渉を生じるようなことがなく、前述したごとき問題を解消することができるものである。

【符号の説明】

【0024】

１５ 第２ロボットアーム
１９ 第３ロボットアーム
２３ ロボットハンド（揺動アーム）
２５ エアー動作手段
２７ バキュームパッド
２８ センサ
２９ コイルチューブ支持構造
３１ サイドバー
３５ 弾性チューブ部材
３７ コイルチューブ
４１ 固定具

【図1】

【図3】

【図4】

【図2】