(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】
(24)【登録日】2023-10-10
(45)【発行日】2023-10-18
(54)【発明の名称】線条体支持装置、ロボットおよびロボットシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 19/00 20060101AFI20231011BHJP
F16L 3/08 20060101ALI20231011BHJP
H02G 11/00 20060101ALI20231011BHJP
【ＦＩ】
B25J19/00 E
F16L3/08 D
H02G11/00
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019197232
(22)【出願日】2019-10-30
(65)【公開番号】P2021070081
(43)【公開日】2021-05-06
【審査請求日】2022-08-19
(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】西村 斉寛
【審査官】臼井 卓巳
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０５５３５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４０６６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３６４７７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２８４２２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０２２０６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１２１４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５２０４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－３２８９８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０６５８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０９３７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２９１１３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１４２８９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５０６２２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １３／００－１９／００
Ａ６１Ｂ １７／２８
Ｂ６５Ｇ ４７／９０
Ｂ６６Ｃ １／４２
Ｆ１６Ｌ ３／０８
Ｈ０２Ｇ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットの表面に固定されるベース部と、線条体に固定される固定部と、
前記ベース部と前記固定部との間に配置される離脱機構とを備え、
前記固定部が、前記線条体を支持する支持部と、該支持部との間に前記線条体を挟んで固定する固定部材とを有し、
前記離脱機構が、前記線条体に作用する力が所定の閾値よりも小さい場合に、前記固定部を前記ベース部に装着状態に維持し、前記線条体に作用する力が前記閾値以上である場合に、装着状態を解除する線条体支持装置。
【請求項2】
前記離脱機構が、前記閾値以上の力が前記線条体に作用したときに破断する易破断部である請求項１に記載の線条体支持装置。
【請求項3】
前記ベース部が、前記ロボットの表面に着脱可能に固定され、前記固定部が、前記線条体に着脱可能に固定されている請求項２に記載の線条体支持装置。
【請求項4】
前記離脱機構が、前記ベース部および前記固定部のいずれか一方に設けられた凹部と、他方に設けられ前記凹部内に摩擦によって嵌合状態に維持される凸部とを備える請求項１に記載の線条体支持装置。
【請求項5】
前記凹部がアリ溝であり、前記凸部がアリ状突起である請求項４に記載の線条体支持装置。
【請求項6】
前記離脱機構が、前記ベース部および前記固定部の一方に設けられた磁性部材と、他方に設けられ前記磁性部材を磁気吸引力によって吸着する永久磁石とを備える請求項１に記載の線条体支持装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の線条体支持装置を備えるロボット。
【請求項8】
請求項７に記載のロボットと、該ロボットを制御する制御装置と、前記離脱機構による装着状態が解除されたことを検出する検出部とを備え、前記制御装置が、前記検出部により装着状態が解除されたことが検出されたときに、前記ロボットの動作を制御するロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、線条体支持装置、ロボットおよびロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ロボットに装着するケーブル類を支持する支持装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この支持装置は、ケーブル類を処理するケーブル処理具を圧縮スプリング等の緩衝部材によって、アームの上方に上下動可能に吊り下げて支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平７－３２８９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ケーブル類に負荷がかかると圧縮スプリングが伸縮することにより、ケーブル類にかかる負荷が軽減され、ケーブル類が損傷することを防止できる。しかしながら、特許文献１の支持装置は、負荷に応じて圧縮スプリングを伸縮させるための十分なスペースを上下方向に確保するために、ロボットのアームの上方に大きく突出する形態を有している。
【0005】
このため、支持装置が外部の物体と干渉し易く、アームを狭いスペースに挿入する作業を行うことが困難となる。したがって、ケーブル類にかかる負担を十分に軽減し、かつ、ロボットの外面からの突出量を可能な限り抑えたケーブル支持装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、ロボットの表面に固定されるベース部と、線条体に固定される固定部と、前記線条体に作用する力が所定の閾値よりも小さい場合に、前記固定部を前記ベース部に装着状態に維持し、前記線条体に作用する力が前記閾値以上である場合に、装着状態を解除する離脱機構とを備える線条体支持装置である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一実施形態に係る線条体支持装置を備えるロボットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の一実施形態に係る線条体支持装置１およびロボット１００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支持装置１は、図１に示されるように、ロボット１００の外表面に沿ってケーブル等の線条体２００を配線する際に用いる装置であり、図２から図４に示されるように、本体部材２と、固定部材（固定部）３とを備えている。
図１において、ロボット１００の一例として６軸垂直多関節型ロボットを例示しているが、これに限定されるものではない。
本実施形態に係る線条体支持装置１は、図１に示されるように、ロボット１００の外表面に沿ってケーブル等の線条体２００を配線する際に用いる装置であり、図２から図４に示されるように、本体部材２と、固定部材（固定部）３とを備えている。
図１において、ロボット１００の一例として６軸垂直多関節型ロボットを例示しているが、これに限定されるものではない。
【0009】
図１に示す例では、線条体２００は、ロボット１００のアーム１１０の側面に固定された第１線条体固定部１１１と、ロボット１００の手首１２０の先端に装着されたツールＳに固定された第２線条体固定部１２１においてそれぞれ固定されている。また、線条体２００は、ロボット１００のアーム１１０の先端近傍において本実施形態に係る線条体支持装置１により支持されている。
【0010】
すなわち、図１の例では、線条体支持装置１と第２線条体固定部１２１との間に配置されている線条体部分２０１が、手首１２０の動作によって変形する可動の線条体部分となっている。
また、第１線条体固定部１１１と線条体支持装置１との間の線条体部分２０２は、図１に示されるように、若干の弛みが与えられている。
また、第１線条体固定部１１１と線条体支持装置１との間の線条体部分２０２は、図１に示されるように、若干の弛みが与えられている。
【0011】
本体部材２は、図３に示されるように、ロボット１００の表面に固定されるベース部４と、線条体２００を支持する支持部（固定部）５と、ベース部４と支持部５とを接続する接続部６とを備えている。ベース部４は、例えば、ロボット１００の外表面に設けられた座面１０１に密着させられる密着面４ａと、座面１０１に設けられたネジ孔１０２に締結されるボルト８を貫通させる貫通孔７とを備えている。
【0012】
支持部５は、固定部材３を取り付けるボルト１０を締結可能なネジ孔９を備えている。固定部材３はボルト１０を貫通させる貫通孔１１を備え、支持部５との間に線条体２００を挟んで固定する板金１２およびスポンジ等の弾性体１３により構成されている。本体部材２の支持部５と固定部材３とにより、線条体２００に固定される固定部が構成されている。
【0013】
接続部６は、ベース部４と支持部５との間に配置される柱状部分であって、ベース部４および支持部５と同一材質により一体的に構成されている。
接続部６には離脱機構１４が設けられている。
接続部６には離脱機構１４が設けられている。
【0014】
離脱機構１４は、例えば、接続部６の一部に設けられ、線条体２００に閾値を超える力が作用したときに破断する程度の横断面積まで縮小させたくびれ（易破断部）１５により構成されている。
閾値は、線条体２００が損傷を受けずに耐えることができる許容引張力、許容せん断力および許容捻じり力の内の最小値以下に設定されている。
閾値は、線条体２００が損傷を受けずに耐えることができる許容引張力、許容せん断力および許容捻じり力の内の最小値以下に設定されている。
【0015】
このように構成された本実施形態に係る線条体支持装置１の作用について以下に説明する。
ロボット１００の動作により、アーム１１０およびツールＳに固定されている線条体２００も移動する。特に、線条体支持装置１と第２線条体固定部１２１との間の線条体部分２０１は、手首１２０の動作によって変形する可動の線条体２００であるため、移動範囲が広く、周辺装置等に引っ掛かる可能性が高い。
ロボット１００の動作により、アーム１１０およびツールＳに固定されている線条体２００も移動する。特に、線条体支持装置１と第２線条体固定部１２１との間の線条体部分２０１は、手首１２０の動作によって変形する可動の線条体２００であるため、移動範囲が広く、周辺装置等に引っ掛かる可能性が高い。
【0016】
線条体２００が周辺装置等に引っ掛かると、線条体２００に大きな引張力、せん断力あるいは捻じり力等の力が作用する。
線条体２００が周辺装置等に引っ掛かることなくロボット１００が動作している通常の状態では、線条体２００に作用する力が所定の閾値よりも小さく、この場合には、接続部６が破断することなく、本体部材２が、ベース部４と支持部５とを接続した状態に維持される。これにより、線条体支持装置１の位置を通過する所望のルートに線条体２００を維持することができる。
線条体２００が周辺装置等に引っ掛かることなくロボット１００が動作している通常の状態では、線条体２００に作用する力が所定の閾値よりも小さく、この場合には、接続部６が破断することなく、本体部材２が、ベース部４と支持部５とを接続した状態に維持される。これにより、線条体支持装置１の位置を通過する所望のルートに線条体２００を維持することができる。
【0017】
一方、線条体２００が周辺装置に引っ掛かった場合には、線条体２００に閾値以上の大きな力が作用するので、図５に示されるように、接続部６がくびれ１５の位置で破断し、ベース部４と支持部５との接続が切り離される。すなわち、線条体支持装置１の位置における拘束が解除されることにより、線条体２００の移動の自由度が増大し、線条体２００に作用していた力が瞬時に軽減されるので、線条体２００の損傷を防止することができる。
【0018】
この場合において、本実施形態に係る線条体支持装置１は、通常の状態において線条体２００をロボット１００の表面に近接する所望のルートに固定して支持することができる。また、本実施形態に係る線条体支持装置１は可動部を有しないので、ロボット１００の表面からの突出量が十分に小さく抑えられている。したがって、狭いスペースにアーム１１０を挿入して行う作業においても、線条体支持装置１および線条体２００が外部の物体と干渉することを効果的に防止することができるという利点がある。
【0019】
本体部材２の接続部６における離脱機構１４の作動により、接続部６が破断した場合には、ボルト８を取り外すことにより、本体部材２のみを交換するだけで、線条体２００をアーム１１０の同じ位置に再度支持させることができる。また、離脱機構１４をくびれ１５により構成することにより、線条体２００にかかる力が引張力、せん断力あるいは捻じり力のいずれの場合であってもその許容値以下の力で破断させることができる。したがって、線条体２００にかかるあらゆる力から線条体２００を保護することができるという利点がある。
【0020】
なお、本実施形態においては、本体部材２のベース部４、支持部５および接続部６を同一材質により一体的に製造することとしたが、これに代えて、接続部６の材質をベース部４および支持部５よりも強度の低い材質によって構成してもよい。すなわち、上記実施形態においては、離脱機構１４として、くびれ１５によって接続部６に局所的に破断し易い易破断部を採用したが、これに代えて、強度の低い材質によって易破断部を構成してもよい。
【0021】
また、本実施形態においては、くびれ１５によって局所的に強度を低減した離脱機構１４を採用した。これに代えて、図６に示されるように、本体部材２をベース部材（ベース部）１６と支持部材（固定部）１７とにより構成し、ベース部材１６に嵌合孔（凹部）１８、支持部材１７に嵌合孔１８に嵌合して摩擦により嵌合状態に維持される嵌合部（凸部）１９を設けてもよい。ベース部材１６に凸部１９、支持部材１７に凹部１８を設けてもよい。
【0022】
これにより通常の運転状態では、嵌合部１９を嵌合孔１８から引き抜く方向に作用する力は両者間の静止摩擦よりも小さく、嵌合部１９が嵌合孔１８に嵌合状態に維持される。一方、線条体２００に嵌合部１９を嵌合孔１８から引き抜く方向に静止摩擦力を越える力が作用すると、図７に示されるように、嵌合孔１８から嵌合部１９が引き抜かれることによって、ベース部材１６から支持部材１７が切り離される。これにより、線条体２００が損傷を受けることが防止される。この構造によれば、本体部材２を再利用することができる。
【0023】
また、嵌合孔１８と嵌合部１９との嵌合に代えて、図８に示されるように、ベース部材１６に、線条体２００の長さ方向に延びるアリ溝（凹部）２０を設け、支持部材１７にアリ溝２０に係合するアリ状突起（凸部）２１を設けてもよい。これにより、図９に矢印によって示すように、線条体２００に長手方向に沿う引張力が作用するとアリ状突起２１がアリ溝２０から外れ、ベース部材１６から支持部材１７を切り離すことができる。アリ溝２０とアリ状突起２１は逆でもよい。
【0024】
また、図１０に示されるように、ベース部材１６または支持部材１７の一方に永久磁石２２を設け、他方に、磁気吸引力により永久磁石２２に吸着される磁性部材２３を配置してもよい。磁性部材２３は永久磁石でもよい。
線条体２００にかかる閾値以上の力が、磁気吸引力に抗してベース部材１６から支持部材１７を引き離す方向に作用することにより、ベース部材１６から支持部材１７を離脱させ、線条体２００を保護することができる。
線条体２００にかかる閾値以上の力が、磁気吸引力に抗してベース部材１６から支持部材１７を引き離す方向に作用することにより、ベース部材１６から支持部材１７を離脱させ、線条体２００を保護することができる。
【0025】
また、本実施形態においては、本体部材２の支持部５との間に線条体２００を挟んで固定する板金１２および弾性体１３からなる固定部材３を採用したが、支持部５に線条体２００を縛り付けるナイロンバンド等の結束具を採用してもよい。また、固定部材３を支持部５にボルト１０により締結したが、これに代えて接着剤により固定してもよい。
【0026】
また、本実施形態に係る線条体支持装置１を備えたロボット１００と、ロボット１００を制御する制御装置とを備えるロボットシステムにおいて、離脱機構１４が作動してベース部４と支持部５とが分離したことを検出するセンサ（検出部）を設けてもよい。そして、検出部により、分離したことが検出された場合には、制御装置が、ロボット１００の動作を中断させることにしてもよい。
センサとしては、接触式あるいは非接触式のいずれのものでもよい。また、離脱機構１４によりベース部４と支持部５とが分離すると断線するケーブルを設けて、分離を検出してもよい。また、モータの電流値変動あるいはトルクセンサによるトルク値の変動から離脱機構１４の作動を検出してもよい。
センサとしては、接触式あるいは非接触式のいずれのものでもよい。また、離脱機構１４によりベース部４と支持部５とが分離すると断線するケーブルを設けて、分離を検出してもよい。また、モータの電流値変動あるいはトルクセンサによるトルク値の変動から離脱機構１４の作動を検出してもよい。
【符号の説明】
【0027】
１ 線条体支持装置
３ 固定部材（固定部）
４ ベース部
５ 支持部（固定部）
１４ 離脱機構
１５ くびれ（易破断部）
１６ ベース部材（ベース部）
１７ 支持部材（固定部）
１８ 嵌合孔（凹部）
１９ 嵌合部（凸部）
２０ アリ溝（凹部）
２１ アリ状突起（凸部）
２２ 永久磁石
２３ 磁性部材
１００ ロボット
２００ 線条体
３ 固定部材（固定部）
４ ベース部
５ 支持部（固定部）
１４ 離脱機構
１５ くびれ（易破断部）
１６ ベース部材（ベース部）
１７ 支持部材（固定部）
１８ 嵌合孔（凹部）
１９ 嵌合部（凸部）
２０ アリ溝（凹部）
２１ アリ状突起（凸部）
２２ 永久磁石
２３ 磁性部材
１００ ロボット
２００ 線条体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】