特許 6441254 ロボットの線条体処理構造

(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】6441254

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】ロボットの線条体処理構造

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20181210BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/00 E

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-75775(P2016-75775)

(22)【出願日】2016年4月5日

(65)【公開番号】特開2017-185580(P2017-185580A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2017年5月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】井上 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】本門 智之

(72)【発明者】

【氏名】森 正嘉

(72)【発明者】

【氏名】雨宮 航

【審査官】 松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０６−５０８３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０３６７９０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部と、該ベース部に対して、該ベース部の設置面に垂直な第１軸線回りに回転可能に取り付けられた旋回胴と、前記第１軸線に直交する第２軸線回りに回転可能に前記旋回胴に取り付けられた第１アームと、前記第２軸線に平行な第３軸線回りに回転可能に前記第１アームの先端に取り付けられた第２アームと、該第２アームの先端に回転可能に取り付けられた手首とを備えるロボットの線条体処理構造であって、
前記第２アームおよび前記手首を駆動するモータ用の線条体および前記手首に装着された作業ツール用の線条体が、前記ベース部から前記旋回胴内部を経由して前記旋回胴上部に設けられた貫通孔から外部上方に導かれた後、前記旋回胴の逆方向の側方にそれぞれ略周方向に沿って前記旋回胴の動作に必要な長さの余裕を与えられつつ湾曲させられるとともに、前記旋回胴の側方から前記第１アームおよび前記第２アームの動作に必要な長さの余裕を与えられて前記第１アームの長手方向に沿って前記第２アームまで導かれるロボットの線条体処理構造。

【請求項2】

前記作業ツール用の複数の前記線条体が、可撓性を有する導管内に束ねられて収容されている請求項１に記載のロボットの線条体処理構造。

【請求項3】

前記作業ツール用の前記線条体が、前記モータ用の前記線条体よりも長く略周方向に沿って湾曲させられた後に、前記モータ用の前記線条体と同一の前記第１アームの側面に沿って前記第２アームまで導かれる請求項１または請求項２に記載のロボットの線条体処理構造。

【請求項4】

一端が前記旋回胴に固定され、他端が前記貫通孔から外部上方に導かれた前記作業ツール用の前記線条体を前記第１軸線の径方向外方に伸びるように支持する支持ブランケットを備え、
該支持ブランケットが、前記作業ツール用の前記線条体を、前記作業ツール用の前記線条体の捩り方向の移動および長手方向の移動を許容する請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボットの線条体処理構造。

【請求項5】

前記モータ用の前記線条体が、前記旋回胴の径方向外方において前記作業ツール用の前記線条体が取り巻いている逆方向の側方に、略９０°にわたって取り巻いている請求項１から請求項４のいずれかに記載のロボットの線条体処理構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットの線条体処理構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボット自体を動作させるためのサーボモータの制御用線条体およびロボットの手首に装着される作業ツールの制御用線条体をロボットのアーム内に内蔵する線条体処理構造が知られている。
しかし、作業ツールの制御用線条体の中には、捩れ方向に柔軟性がないため、アーム内に内蔵できないものもある。捩れ方向に柔軟性を有しない線条体についてはアームの外部を経由して配線していた（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３４８３８６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の線条体処理構造では、アームの外部を経由して配線された線条体に局部的な応力が発生しないように、ロボットの動作に合わせて適切な位置でガイドするとともに、システム稼働前に線条体の挙動を確認し、ガイド位置の調整を行う必要があり、手間がかかるという不都合があった。

【0005】

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、捩れ方向に柔軟性がない線条体をアームの外部に配線する場合においても、システム稼働前の挙動確認やガイド位置調整を行うことなく、ロボットの動作に倣って線条体を安定して挙動させ、ロボットの動作による経路変動を吸収することができるロボットの線条体処理構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ベース部と、該ベース部に対して、該ベース部の設置面に垂直な第１軸線回りに回転可能に取り付けられた旋回胴と、前記第１軸線に直交する第２軸線回りに回転可能に前記旋回胴に取り付けられた第１アームと、前記第２軸線に平行な第３軸線回りに回転可能に前記第１アームの先端に取り付けられた第２アームと、該第２アームの先端に回転可能に取り付けられた手首とを備えるロボットの線条体処理構造であって、前記第２アームおよび前記手首を駆動するモータ用の線条体および前記手首に装着された作業ツール用の線条体が、前記ベース部から前記旋回胴内部を経由して前記旋回胴上部に設けられた貫通孔から外部上方に導かれた後、前記旋回胴の逆方向の側方にそれぞれ略周方向に沿って前記旋回胴の動作に必要な長さの余裕を与えられつつ湾曲させられるとともに、前記旋回胴の側方から前記第１アームおよび前記第２アームの動作に必要な長さの余裕を与えられて前記第１アームの長手方向に沿って前記第２アームまで導かれるロボットの線条体処理構造を提供する。

【0007】

本態様によれば、ロボットの各軸を駆動するモータ用の線条体および手首に装着された作業ツール用の線条体は、ベース部から旋回胴内部の第１軸線近傍を通過して、旋回胴の貫通孔から外部上方に取り出される。そして、取り出された２種類の線条体は、第１軸線について時計回りおよび反時計回りに相互に逆方向にそれぞれ旋回胴の側方に略周方向に湾曲させられる。

【0008】

２種類の線条体を逆方向の略周方向に取り回すことにより、旋回胴の略周方向に沿う経路長を十分に確保することができ、捩れ方向の柔軟性が低い線条体であっても湾曲方向の柔軟性を利用して旋回胴の動作による経路長の変動を吸収することができる。また、旋回胴の略周方向に沿って配線された後に第１アームの長手方向に沿って第２アームまで導かれることにより、旋回胴に対する第２軸線回りの第１アームの回転による経路長の変動についても線条体の湾曲方向の柔軟性を利用して吸収することができる。これにより、システム稼働前の挙動確認やガイド位置調整を行うことなく、ロボットの動作に倣って線条体を安定して挙動させ、ロボットの動作による経路変動を吸収することができる。

【0009】

上記態様においては、前記作業ツール用の複数の前記線条体が、可撓性を有する導管内に束ねられて収容されていてもよい。
このようにすることで、可撓性を有する導管によって複数の線条体を一纏めにして取り扱うことができるとともに、交換に際しての取扱性を向上し、かつ、交換前の配線ルートを容易に再現することができる。

【0010】

また、上記態様においては、前記作業ツール用の前記線条体が、前記モータ用の前記線条体よりも長く略周方向に沿って湾曲させられた後に、前記モータ用の前記線条体と同一の前記第１アームの側面に沿って前記第２アームまで導かれてもよい。
作業ツール用の線条体はモータ用の線条体より捩れ方向の柔軟性が低いが、作業ツール用の線条体については旋回胴の略周方向に長く引き回すことで、湾曲方向の柔軟性をより効果的に利用して旋回胴の動作および第１アームの動作による経路長の変動を吸収することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、捩れ方向に柔軟性がない線条体をアームの外部に配線する場合においても、システム稼働前の挙動確認やガイド位置調整を行うことなく、ロボットの動作に倣って線条体を安定して挙動させ、ロボットの動作による経路変動を吸収することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係るロボットの線条体処理構造を示す側面図である。

【図2】図１のロボットの線条体処理構造を示す正面図である。

【図3】図１のロボットの線条体処理構造を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態に係るロボット２の線条体処理構造１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る線条体処理構造１が適用されるロボット２は、図１に示されるように、地面に設置されるベース部３と、該ベース部３に対して、鉛直な第１軸線Ａ回りに回転可能に支持された旋回胴４と、該旋回胴４の上部に、水平な第２軸線Ｂ回りに回転可能に支持された第１アーム５と、該第１アーム５の先端に第２軸線Ｂと平行な第３軸線Ｃ回りに回転可能に支持された第２アーム６と、該第２アーム６の先端に第３軸線Ｃに直交する第４軸線Ｄ回りに回転可能に支持された手首７とを備えている。

【0014】

手首７の先端には、作業ツールとして溶接トーチ８が装着されている。
また、第２アーム６の後部には作業ツール制御機器として、ワイヤ送給装置９が固定されている。

【0015】

第１軸線Ａ近傍には、第１軸線Ａに沿って、ベース部３から旋回胴４の上方まで貫通する中空部が形成されている。中空部は、例えば、減速機構として図示しないハイポイドギアセットを用い、旋回胴４に固定される出力ハイポイドギアとして第１軸線Ａ近傍に大きなスペースを確保可能なリングギアを用いることにより、比較的大きな口径に形成されている。

【0016】

また、出力ハイポイドギアに噛み合う入力ハイポイドギアには、図示しない平歯車セットを介して図示しないモータからの動力を伝達するようにして、モータを中空のベース部３内に配置することにより、旋回胴４の周囲にモータを配置しない構造が採用されていることが好ましい。

【0017】

また、第４軸線Ｄ近傍には、第４軸線Ｄに沿って、第２アーム６の後方から手首７の先端まで貫通する貫通経路１０が設けられている。該貫通経路１０には、可撓性を有する導管１１が挿入されており、溶接トーチ８に接続される線条体１３はこの導管１１内を通過して溶接トーチ８まで配線されるようになっている。

【0018】

本実施形態に係るロボット２の線条体処理構造１は、第２アーム６を第１アーム５に対して駆動するモータおよび手首７を駆動するモータを制御するための第１の線条体（モータ用の線条体）１２と、溶接トーチ８を作動させるための第２の線条体（作業ツール用の線条体）１３とを、ベース部３から第２アーム６まで取り回す線条体処理構造である。第２の線条体１３は、アシストガスを供給するガスホース、溶接ワイヤを供給するワイヤコンジットおよび溶接トーチ８に給電する給電ケーブル等を含み、可撓性を有する導管１４によって一纏めにされた状態で配線されている。

【0019】

導管１４は、例えば、樹脂成形されたチューブ状の部材であり、縦断面が波形に形成された管壁を有し、管壁を長手方向に伸縮させることで、容易に湾曲することができる可撓性を有している。一方、導管１４は、捩れ方向の柔軟性が低い。

【0020】

本実施形態に係るロボット２の線条体処理構造１は、図２および図３に示されるように、まず、ベース部３の側面からベース部３内に挿入された第１の線条体１２および第２の線条体１３を、ベース部３内から第１軸線Ａに沿って、中空部を上方に貫通させ、旋回胴４の内部を経由して旋回胴４上部の貫通孔から外部上方に引き出している。次いで、旋回胴４の外部上方に引き出された２種類の線条体１２，１３を一旦旋回胴４の後方に湾曲させている。

【0021】

旋回胴４の後方に湾曲させられた第２の線条体１３は、旋回胴４に固定された支持ブラケット１５によって径方向に延びるように支持された後、旋回胴４の径方向外方に間隔をあけて、平面視で時計回りに略周方向に湾曲させられている。支持ブラケット１５は、第２の線条体１３を収容している導管１４を、その捩り方向の移動および長手方向の移動を許容しつつ支持するようになっている。

【0022】

旋回胴４の後方に湾曲させられた第１の線条体１２は、旋回胴４の径方向外方に間隔をあけて、平面視で、反時計回りに湾曲させられている。
これにより、第１の線条体１２および第２の線条体１３はいずれも、旋回胴４の動作に必要な長さの余裕を与えられた状態となっている。

【0023】

第１アーム５は図２に示されるロボット２の正面図において旋回胴４の回転中心である第１軸線Ａの左側に配置されているので、時計回りに取り回された第２の線条体１３は、旋回胴４の径方向外方を略２７０°にわたって取り巻いた後に第１アーム５の下部において上方に湾曲させられている。一方、反時計回りに取り回された第１の線条体１２は、旋回胴４の径方向外方を略９０°にわたって取り巻いた後に、同じく第１アーム５の下部において上方に湾曲させられている。

【0024】

この場合においても、第１の線条体１２および第２の線条体１３はいずれも、旋回胴４に対する第１アーム５の動作に必要な長さの余裕を与えられた状態となっている。
そして、上方に湾曲させられた２種類の線条体１２，１３は、第１アーム５の側面に沿うように、第１アーム５の長手方向に沿って第２アーム６まで導かれている。２種類の線条体１２，１３は、第１アーム５の長手方向に間隔をあけて配置された複数の支持ブラケット１６によって、長手方向の途中位置の適所を第１アーム５に固定されている。

【0025】

第１アーム５から第２アーム６への配線においても、第１の線条体１２および第２の線条体１３はいずれも、第１アーム５に対する第２アーム６の動作に必要な長さの余裕を与えられた状態となっている。

【0026】

このように構成された本実施形態に係るロボット２の線条体処理構造１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボット２の線条体処理構造１によれば、ベース部３から旋回胴４まで上下方向に貫通する中空部を介して第１軸線Ａ近傍に第１の線条体１２および第２の線条体１３が延びているので、第１軸線Ａ回りの旋回胴４の回転によってその部分の２種類の線条体１２，１３が受ける経路長の変動を最小限に抑えることができる。特に、捩れ方向の柔軟性の低い導管１４に収容された第２の線条体１３については、旋回胴４の後方に湾曲させられた後に旋回胴４を略２７０°にわたって取り巻くように配置されているので、旋回胴４の回転による経路長の変動を湾曲方向の柔軟性によって吸収することができるという利点がある。

【0027】

また、２種類の線条体１２，１３は、旋回胴４を略周方向に取り巻いた後に第１アーム５の側面に沿って長手方向に延びるように配線されているので、旋回胴４に対する第２軸線Ｂ回りの第１アーム５の回転による経路長の変動も、第１の線条体１２および第２の線条体１３の導管１４の湾曲方向の柔軟性を利用して吸収することができる。
さらに、第１アーム５から第２アーム６まで導かれた２種類の線条体１２，１３は、第１アーム５に対する第２アーム６の第３軸線Ｃ回りの回転によって経路長が変動しても、第１の線条体１２および第２の線条体１３の導管１４の湾曲方向の柔軟性を利用して経路長の変動を吸収することができる。

【0028】

このように、本実施形態に係るロボット２の線条体処理構造１によれば、旋回胴４を回転させるモータをベース部３内に配置することで、旋回胴４の上部におけるスペースを大きく確保できて、２種類の線条体１２，１３を逆方向の略周方向に全周にわたって取り回すことができる。これにより、旋回胴４の略周方向に沿う経路長を十分に確保することができ、捩れ方向の柔軟性が低い線条体１３であっても湾曲方向の柔軟性を利用して旋回胴４の動作による経路長の変動を吸収することができるという利点がある。

【0029】

また、旋回胴４の略周方向に沿って配線された後に第１アーム５の長手方向に沿って第２アーム６まで導かれることにより、旋回胴４に対する第２軸線Ｂ回りの第１アーム５の回転による経路長の変動についても線条体１２，１３の湾曲方向の柔軟性を利用して吸収することができる。

【0030】

２種類の線条体１２，１３は、周辺装置の少ない旋回胴４の周囲を取り巻いて配置され、第１アーム５の側面に沿って配線されるので、ロボット２が動作しても周辺装置に線条体１２，１３が干渉する可能性を低減することができる。これにより、システム稼働前の挙動確認やガイド位置調整を行うことなく、ロボット２の動作に倣って線条体１２，１３を安定して挙動させ、ロボット２の動作による経路変動を吸収することができる。

【0031】

また、本実施形態においては、溶接トーチ８用の複数のケーブル等からなる第２の線条体１３が、可撓性を有する導管１４内に束ねられて収容されているので、可撓性を有する導管１４によって第２の線条体１３を一纏めにして取り扱うことができ、交換に際しての取扱性が良好であるとともに、交換前の配線ルートを容易に再現することができるという利点がある。

【0032】

また、ワイヤコンジットのように他の線条体より短い周期で頻繁に定期交換が必要な線条体は、他の作業ツール用線条体と分け、それらが並走して配線されるようにしても良い。これにより、ワイヤコンジットのみを素早く交換でき、その配線も容易に再現できるようになる。
当然の事ではあるが、交換性を重視し、ワイヤコンジットを第１アーム５の下部から他の作業ツール用線条体と分け、旋回胴４の後方を通過させ、第１軸線Ａ中空部に導く方法もあるが、この場合は、第１アーム５の動作範囲に制限が発生することは言うまでもない。

【0033】

また、本実施形態においては、溶接トーチ８用の第２の線条体１３が、モータ制御用の第１の線条体１２よりも長く略周方向に沿って湾曲させられた後に、第１の線条体１２と同一の第１アーム５の側面に沿って第２アーム６まで導かれているので、捩れ方向の柔軟性の低い第２の線条体１３については旋回胴４の略周方向に長く引き回すことで、湾曲方向の柔軟性をより効果的に利用して旋回胴４の動作および第１アーム５の動作による経路長の変動を効果的に吸収することができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、作業ツールとして溶接トーチ８を例示したが、これに限定されるものではない。また、作業ツールの数も２以上備えられていてもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ 線条体処理構造
２ ロボット
３ ベース部
４ 旋回胴
５ 第１アーム
６ 第２アーム
７ 手首
１２，１３ 線条体
１４ 導管
Ａ 第１軸線
Ｂ 第２軸線
Ｃ 第３軸線

【図1】

【図2】

【図3】