(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボッ
トの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0011】
図1は、実施形態に係るロボットを示す模式全体図である。ロボット1は、
図1に示すように、複数のリンクと、各リンクを接続する複数の回転軸(関節軸)Ja〜Jfとを有する多関節型ロボットである。
【0012】
詳説すると、ロボット1は、ロボットアーム2と、ロボットアーム2の先端に連結部16を介して設けられる取付部33と、取付部33に取り付けられるエンドエフェクタ3とを備える。ロボットアーム2は、リンクとして、ベース10と、旋回部11と、第1アーム12と、第2アーム13と、第3アーム14、第4アーム15とを備える。旋回部11と、第1アーム12と、第2アーム13と、第3アーム14、および第4アーム15は、互いに回転可能に接続される。
【0013】
具体的には、旋回部11は、ベース10に対して回転軸Ja回りに回転可能に接続され、第1アーム12は、旋回部11に対し、回転軸Jaと垂直な回転軸Jb回りに回転可能に接続される。また、第2アーム13は、第1アーム12に対して回転軸Jbと平行な回転軸Jc回りに回転可能に接続され、第3アーム14は、第2アーム13に対し、回転軸Jcと垂直な回転軸Jd回りに回転可能に接続される。
【0014】
第4アーム15は、第3アーム14に対し、回転軸Jdと垂直な回転軸Je回りに回転可能に接続され、取付部33は、第4アーム15に対し、回転軸Jeと垂直な回転軸Jf回りに回転可能に接続される。
【0015】
なお、上記した「垂直」「平行」などの語句は、必ずしも数学的に厳密な精度を必要とするものではなく実質的な公差や誤差などについては許容されるものである。また、この明細書において「垂直」なる語句は、2つの直線(例えば回転軸)が同一平面上で直角に交わることのみを意味するものではなく、2つの直線の関係がねじれの位置である場合も含めるものとする。
【0016】
ロボット1はさらに、上記した旋回部11、第1アーム12、第2アーム13、第3アーム14、第4アーム15、取付部33を回転駆動するアクチュエータMa〜Mf(図示略)を備える。各アクチュエータMa〜Mfは、具体的には例えばサーボモータである。
【0017】
なお、上記のアクチュエータMa〜Mfをサーボモータとしたが、それに限られるものではなく、例えば油圧モータなど他の種類のモータであってもよい。また、以下においては、アクチュエータを「モータ」と表現する。
【0018】
各モータMa〜Mfについて説明すると、モータMaは、旋回部11に接続されて旋回部11を回転駆動する。モータMbは、第1アーム12に接続されて第1アーム12を回転駆動し、またモータMcは、第2アーム13に接続されて第2アーム13を回転駆動する。
【0019】
モータMdは、第3アーム14に接続されて第3アーム14を回転駆動し、モータMeは、第4アーム15に接続されて第4アーム15を回転駆動する。同様に、モータMfは、取付部33に接続され、取付部33を回転駆動する。上記したモータMa〜Mfには、図示しない制御装置から動作指令を示す信号が入力され、その信号に基づいて動作が制御される。
【0020】
また、エンドエフェクタ3は、例えばスポット溶接ガンである。かかるエンドエフェクタ3は、取付部33に取り付けられている。取付部33については、
図2を参照して後述する。
【0021】
なお、エンドエフェクタ3は、スポット溶接ガンに限定されるものではない。例えば、エンドエフェクタ3は、溶接用のトーチなどであってもよく、ロボット1が、ワークの搬送作業など他の作業を行う場合、例えばワークを把持または吸着するロボットハンドであってもよい。
【0022】
上記のように構成されたロボット1は、モータMa〜Mfなどの動作が制御装置によって制御されることで、エンドエフェクタ3の位置や角度などを適宜に変更しつつ、所定の作業、例えば図示しないワークに対して溶接作業などを実行する。
【0023】
このように、ロボット1は、仕様に応じて、具体的には作業内容や用途に応じて、複数種類の中から一つのエンドエフェクタ3を選択して、取り付けることができるように構成される。なお、ここでは、上記したように、エンドエフェクタ3としてスポット溶接用ガンを備えるものとする。
【0024】
また、ロボット1には、ロボット1側からエンドエフェクタ3へ電力を供給する電源ケーブルや、制御信号を供給するケーブルなどといった複数本のケーブルを内包する複数に分割可能なロボット側ケーブル41〜46がロボットアーム2に沿って艤装される。
【0025】
なお、ロボット側ケーブル41〜46は、エンドエフェクタ3の種類に応じて、電源ケーブル、エアホース、冷却水ホースを内包するコンジットケーブルが選択されて配設されるものとする。なお、電源ケーブルはエンドエフェクタ3への電源供給用のケーブルであり、エアホースはエンドエフェクタ3を駆動させるエアを供給するためのホース、冷却水ホースはエンドエフェクタ3で用いられる冷却水を供給するためのホースである。
【0026】
また、
図1では、ロボット側ケーブル41〜46が3本のケーブルを内包する場合を示しているが、ロボット側ケーブル41〜46が内包するケーブルの本数は、例えば2本以下、または4本以上であってもよい。また、ケーブル・ホースの種類も上記に限定されるものではない。
【0027】
複数のロボット側ケーブル41〜46同士は、コネクタ5によって互いに接続される。そして、ロボット側ケーブル41〜46は、第1〜第3アーム12〜14の側面における複数の箇所で固定具6によって適宜固定される。
【0028】
なお、
図1においては、ロボット側ケーブル41〜46をロボットアーム2の外側に露出するようにして配設した例を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えばロボット側ケーブル41〜46の一部あるいは全部が、ロボットアーム2の内部を通るようにして露出しないような構成としてもよい。
【0029】
このように、ロボット1には、複数に分割可能なロボット側ケーブル41〜46がロボットアーム2に沿って艤装される。これにより、ロボット1は、例えばケーブルが部分的に損傷した場合に、破損した部分を選択的に交換することが可能であるため、ケーブルのメンテナンス性を向上させることができる。
【0030】
また、ロボット側ケーブル41〜46は、長尺状に形成され、軸線方向に並ぶように複数に分割可能に構成される。そして、ロボット側ケーブル41〜46は、ロボットアーム2の駆動回数が比較的多い部位で分割される。
【0031】
具体的には、ロボット側ケーブル41〜46は、ベース10付近で第1のロボット側ケーブル41と第2のロボット側ケーブル42とに分割される。第1のロボット側ケーブル41は、一端に図示しない電源装置やエア供給装置、冷却水供給装置などが接続される。
【0032】
また、ロボット側ケーブル41〜46は、旋回部11付近で第2のロボット側ケーブル42と第3のロボット側ケーブル43とに分割され、第2アーム13付近で第3のロボット側ケーブル43と第4のロボット側ケーブル44とに分割される。
【0033】
また、ロボット側ケーブル41〜46は、第2アーム13と第3アーム14との接続部分付近で、第4のロボット側ケーブル44と第5のロボット側ケーブル45とに分割される。さらに、ロボット側ケーブル41〜46は、第3アーム14と第4アーム15との接続部分付近で、第5のロボット側ケーブル45と第6のロボット側ケーブル46とに分割される。
【0034】
なお、上記では、ロボット側ケーブル41〜46が、第1〜第6のロボット側ケーブル41〜46の6本に分割されるように構成したが、これに限定されるものではなく、例えば2〜5本、あるいは7本以上に分割されるようにしてもよい。分割するロボット側ケーブル41〜46の本数を増加させることにより、交換するケーブルの長さも短くすることが可能となるので、メンテナンス費用を低減することができる。
【0035】
このように、ロボット側ケーブル41〜46を、ロボットアーム2において駆動回数が比較的多く、その分だけ損傷する可能性が高くなる部位で、複数に分割可能に構成し、コネクタ5を介して連結するようにした。これにより、ロボット側ケーブル41〜46のうち、破損した部位を選択的に交換することができるので、ロボット側ケーブル41〜46のメンテナンス性をより一層向上させることができる。
【0036】
一方、エンドエフェクタ3からは、エンドエフェクタ側ケーブル9が延伸している。エンドエフェクタ側ケーブル9は、ロボット側ケーブル41〜46と同様、電源ケーブルや、制御信号を供給するケーブルなどといった複数本のケーブルを内包する。
【0037】
かかるエンドエフェクタ側ケーブル9と、第6のロボット側ケーブル46とは、取付部33よりもエンドエフェクタ3側で端子接続される。これにより、エンドエフェクタ側ケーブル9、および、第6のロボット側ケーブル46のメンテナンス性を向上させることができる。
【0038】
具体的には、ロボットアーム2における第3アーム14よりも先端に設けられる第4アーム15や取付部33は、ロボット1のなかでも他の部位に比べて駆動回数が多い部位である。このため、ロボットアーム2で第3アーム14よりも先端側に艤装されるエンドエフェクタ側ケーブル9や第6のロボット側ケーブル46は、頻繁に屈曲することとなり第1〜第5のロボット側ケーブル41〜45よりもストレスがかかる頻度が高い。
【0039】
また、例えば、スポット溶接ガンに電力を供給する電源ケーブルは、他のケーブルに比べて重量が大きいことから、電源ケーブルを内包するエンドエフェクタ側ケーブル9や第6のロボット側ケーブル46は、それ自体の重量によっても比較的大きなストレスがかかる。しかも、エンドエフェクタ側ケーブル9は、エンドエフェクタ3の内部でエンドエフェクタ3に接続されているため、破損した場合の交換作業が煩雑である。
【0040】
そこで、ロボット1では、エンドエフェクタ側ケーブル9と、第6のロボット側ケーブル46とを、取付部33よりもエンドエフェクタ3側で端子接続する構成とした。これにより、ロボット1では、第4アーム15を回転軸Je周りに揺動させたり、取付部33を回転軸Jf周りに回転させたりする場合に、主として第6のロボット側ケーブル46が湾曲し、エンドエフェクタ側ケーブル9の湾曲を抑制することができる。
【0041】
したがって、ロボット1によれば、エンドエフェクタ側ケーブル9の損傷を抑制することで、面倒な作業が必要なエンドエフェクタ側ケーブル9の交換回数を低減することができるので、メンテナンス性を向上させることができる。
【0042】
また、エンドエフェクタ側ケーブル9と、第6のロボット側ケーブル46とを、例えば、コネクタによって接続した場合、コネクタの重量がエンドエフェクタ側ケーブル9および第6のロボット側ケーブル46にストレスとなってかかる。
【0043】
そこで、ロボット1では、エンドエフェクタ側ケーブル9と、第6のロボット側ケーブル46とを端子接続する構成とした。これにより、エンドエフェクタ側ケーブル9と第6のロボット側ケーブル46との接続部の重量を、コネクタによって接続する場合よりも軽量化することができる。
【0044】
したがって、ロボット1によれば、エンドエフェクタ側ケーブル9および第6のロボット側ケーブル46へかかるストレスが軽減されるので、エンドエフェクタ側ケーブル9および第6のロボット側ケーブル46の破損に伴う交換作業回数を低減することができる。
【0045】
また、ロボット1では、エンドエフェクタ側ケーブル9と、第6のロボット側ケーブル46とがコネクタを用いることなく端子接続されるので、端子接続された接続部がロボット1の他の部位に衝突しても、衝突された部位が破損することを抑制することができる。
【0046】
次に、
図2を参照して、第6のロボット側ケーブル46の取り回し、および、取付部33の構成について、さらに具体的に説明する。
図2は、実施形態に係るエンドエフェクタ3とロボットアーム2との連結部分を示す上面模式図である。
【0047】
図2に示すように、エンドエフェクタ3は、取付部33に取り付けられている。取付部33は連結部16を介して第4アーム15に連結されている。取付部33は、それぞれ略直角に屈曲された前壁34と、後壁35と、右壁36とを有している。前壁34と、後壁35と、右壁36はそれぞれ応力を伝達するように一体となって形成されている。
【0048】
右壁36は、ロボットアーム2における先端のアームである第4アーム15の延伸方向(
図2における回転軸Jf)を横切る方向に貫通される孔部36aを備える。第6のロボット側ケーブル46は、孔36aに挿通される。かかる取付部33は、前壁34がエンドエフェクタ3の背面に取り付けられる。
【0049】
そして、第6のロボット側ケーブル46は、ロボットアーム2における先端のアームである第4アーム15の延伸方向(
図2における回転軸Jf)を横切るように艤装される。具体的には、上面視において、第4アーム15の左側から、取付部33における右壁36の孔36aを経由し、エンドエフェクタ3の右側へ引き出されて、取付部33よりもエンドエフェクタ3側でエンドエフェクタ側ケーブル9と端子接続される。なお、第6のロボット側ケーブル46は、孔部36aから引き出された部位が固定具6によって取付部33に固定される。
【0050】
エンドエフェクタ側ケーブル9と、第6のロボット側ケーブル46との端子接続部分は、内包される各ケーブルが常温収縮チューブ81によって被覆される。かかる点については、
図4A〜
図4Cを参照して後述する。
【0051】
このように、第6のロボット側ケーブル46は、取付部33における右壁36の孔36aに挿通されるので、自重の一部を取付部33に預けることができる。これにより、第6のロボット側ケーブル46にかかる自重を低減することができるので、自重による第6のロボット側ケーブル46の破損を抑制することが可能となる。
【0052】
なお、ここでは、第6のロボット側ケーブル46が取付部33における右壁36の孔36aに挿通される場合について説明したが、取付部33を設けない場合、第6のロボット側ケーブル46は、第4アーム15上、第3アーム14上のいずれかを横切るように艤装されてもよい。
【0053】
このように、第6のロボット側ケーブル46を艤装しても、第6のロボット側ケーブル46にかかる自重を低減することができるので、自重による第6のロボット側ケーブル46の破損を抑制することが可能となる。
【0054】
また、第6のロボット側ケーブル46は、エンドエフェクタ3を回転軸Jf周りに回転させる場合に、取付部33に巻回される。このとき、取付部33は、前壁34および後壁35によって、第6のロボット側ケーブル46の巻回方向を規制するガイドとして機能する。
【0055】
具体的には、前壁34は、第6のロボット側ケーブル46が取付部33からエンドエフェクタ3側へ暴れ出ることを規制する。一方、後壁35は、第6のロボット側ケーブル46が取付部33からロボットアーム2側へ暴れ出ることを規制する。これにより、エンドエフェクタ3を回転軸Jf周りに回転させる場合に、取付部33に巻回される第6のロボット側ケーブル46の暴れによる破損を抑制することができる。
【0056】
このように、ロボット1では、第6のロボット側ケーブル46の自重による破損や、エンドエフェクタ3の回転時における第6のロボット側ケーブル46の暴れによる破損を抑制することができる。したがって、ロボット1によれば、第6のロボット側ケーブル46の破損に伴う交換作業回数を低減することによって、メンテナンス性を向上させることができる。
【0057】
次に、
図3A〜
図4Cを参照して、第6のロボット側ケーブル46とエンドエフェクタ側ケーブル9の端子接続方法について説明する。
図3A〜
図4Cは、実施形態に係る端子接続方法を示す説明図である。
【0058】
なお、第6のロボット側ケーブル46およびエンドエフェクタ側ケーブル9に内包される各ケーブルは、同様の方法によって端子接続される。このため、ここでは、第6のロボット側ケーブル46およびエンドエフェクタ側ケーブル9に内包される電源ケーブルの端子接続方法について説明し、他のケーブルについては端子接続方法の説明を省略する。
【0059】
図3Aに示すように、エンドエフェクタ側ケーブル9の電源ケーブル9aの端部には、圧着端子9bが設けられる。また、第6のロボット側ケーブル46の電源ケーブル4aの端部にも同様に圧着端子4bが設けられる。
【0060】
ここでは、圧着端子4b、9bとして、丸形(R端子、リングターミナル)を用いているが、圧着端子4b、9bは、丸形に限定されるものではない。つまり、圧着端子4b、9bとしては、例えば、先開形(Y端子)、直管形、拡管形などといった任意の形状のものを用いてもよい。
【0061】
なお、2本の電源ケーブル9a、4aを端子接続する場合には、予め2本の電源ケーブル9a、4aのうちのいずれか1本を、後述の常温収縮チューブ81(
図4A参照)に挿通させておく。
【0062】
続いて、
図3Bに示すように、2本の電源ケーブル9a、4aの圧着端子9b、4b同士を重合させて、圧着端子9b、4bの丸孔同士の位置を合わせる。その後、
図3Cに示すように、圧着端子9b、4bの丸孔にネジ71を挿通させ、ナット72とネジ71とを螺合させて、2本の電源ケーブル9a、4aを端子接続する。
【0063】
続いて、
図4Aに示すように、常温収縮チューブ81を電源ケーブル9a、4aの端子接続部まで移動させる。このとき、端子接続された圧着端子9b、4bが常温収縮チューブ81によって覆い隠される位置まで、常温収縮チューブ81を移動させる。
【0064】
かかる常温収縮チューブ81は、例えば、ゴムを含む絶縁性の材料によって形成されており、予め径が拡張された状態で、内部に筒状のコア82が挿嵌されている。コア82は、例えば、樹脂製の細長片83が螺旋状に巻回されて形成され、径が電源ケーブル9a、4aの径よりも大きな筒である。コア82を構成する細長片83は、コア82の一端から他端へ向けて螺旋状に巻回されてコア82を形成し、端部がコア82の内部を通してコア82の一端側から引き出される。
【0065】
続いて、
図4Bに示すように、コア82の一端側から引き出された細長片83を引っ張ると、コア82の他端側から細長片83がほどけていき、常温収縮チューブ81の細長片83がほどけた部位81aが順次収縮する。
【0066】
その後、細長片83を完全にほどいて常温収縮チューブ81の内部から取り除く。これにより、
図4Cに示すように、常温収縮チューブ81全体が収縮して、電源ケーブル9a、4aの端子接続部が常温収縮チューブ81によって被覆される。
【0067】
こうして、電源ケーブル9a、4aの端子接続部は、絶縁性の常温収縮チューブ81によって被覆されるので、安全性が向上する。また、上記した端子接続方法によれば、ロボット1の仕様変更などに伴ってケーブルの交換が必要になる場合、新たに使用されるケーブルの先端部を圧着端子9b、4bへ変更するだけで、容易に使用の変更に対応することができる。
【0068】
また、上記した端子接続方法によれば、細長片83を常温収縮チューブ81から引き抜くだけで、特殊な工具を使用することなく、常温収縮チューブ81によって電源ケーブル9a、4aの端子接続部を被覆することができるので、メンテナンス性が向上する。
【0069】
さらに、常温収縮チューブ81によって被覆された電源ケーブル9a、4aの端子接続部は、
図4Cに示すように、径が電源ケーブル9a、4aの径と略同一である。したがって、上記した端子接続方法によって接続された電源ケーブル9a、4aは、端子接続部がケーブル捌きの邪魔になることを抑制することができる。
【0070】
しかも、上記した端子接続方法によって接続された電源ケーブル9a、4aの端子接続部は、例えば、コネクタによって接続される接続部よりも軽量である。したがって、端子接続部がエンドエフェクタ側ケーブル9および第6のロボット側ケーブル46にストレスとなってかかることを抑制することができる。
【0071】
次に、
図5を参照して、実施形態に係るロボット1の製造方法について説明する。
図5は、実施形態に係るロボット1の製造工程を示すフローチャートである。
図5に示すように、ロボット1を製造する工程では、まず、ロボットアーム2の先端に設けられる取付部33にエンドエフェクタ3を取り付ける(ステップS101)。
【0072】
続いて、ロボットアーム2に沿って、ロボット側ケーブル41〜46を艤装する(ステップS102)。その後、ロボット側ケーブル41〜46とエンドエフェクタ側ケーブル9とを取付部33よりもエンドエフェクタ3側で端子接続する(ステップS103)。最後に、端子接続部を常温収縮チューブ81によって被覆し(ステップS104)、これにより、ロボット1が完成する。
【0073】
上述したように、実施形態に係るロボット1は、ロボットアーム2と、取付部33と、エンドエフェクタ3と、エンドエフェクタ側ケーブル9と、ロボット側ケーブル41〜46とを備える。
【0074】
取付部33は、ロボットアーム2の先端に設けられる。エンドエフェクタ3は、取付部33に取り付けられる。エンドエフェクタ側ケーブル9は、エンドエフェクタ3から延伸する。ロボット側ケーブル41〜46は、ロボットアーム2に沿って艤装され、取付部33よりもエンドエフェクタ3側で、エンドエフェクタ側ケーブル9と端子接続される。かかるロボット1によれば、艤装ケーブルのメンテナンス性を向上することができる。
【0075】
なお、上述した実施形態では、第6のロボット側ケーブル46とエンドエフェクタ側ケーブル9とを端子接続する場合について説明したが、第1〜第5のロボット側ケーブル41〜45についても、
図3A〜
図4Cに示す接続方法で端子接続してもよい。
【0076】
これにより、第1〜第5のロボット側ケーブル41〜45についても、第6のロボット側ケーブル46やエンドエフェクタ側ケーブル9と同様に、破損を抑制することができるとともに、メンテナンス性を向上させることができる。
【0077】
また、上述した実施形態では、第1〜第5のロボット側ケーブル41〜45をロボットアーム2の右側面に艤装し、ロボットアーム2の左側で、第6のロボット側ケーブル46とエンドエフェクタ側ケーブル9とを端子接続したが、艤装位置は逆でもよい。
【0078】
例えば、エンドエフェクタ側ケーブル9がエンドエフェクタ3の右側から延伸している場合には、第1〜第5のロボット側ケーブル41〜45をロボットアーム2の左側面に艤装する。そして、ロボットアーム2の右側で、第6のロボット側ケーブル46とエンドエフェクタ側ケーブル9とを端子接続する。
【0079】
これにより、エンドエフェクタ側ケーブル9がエンドエフェクタ3の右側から延伸している場合であっても、第6のロボット側ケーブル46の自重の一部を取付部33に預けることができる。したがって、第6のロボット側ケーブル46にかかる自重を低減して、自重による第6のロボット側ケーブル46の破損を抑制することが可能となる。
【0080】
また、上述した実施形態では、ロボット1を6軸構成のロボットで説明したが、かかる構成に限定されるものではなく、6軸構成以外のロボット、例えば7軸や8軸構成のロボットを用いることも可能である。
【0081】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。