CN102218742A - 机器人臂部的线条体配设机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使不使用引导部件等也能够有效地回避线条体与外围设备等的接触或干涉的机器人臂部的线条体配设机构。线条体配设机构具有安装在非旋转部上且不能滑动地固定线条体的第一固定部件、以及构成为可与旋转部一体地旋转且不能滑动地固定线条体的第二固定部件，旋转部处于绕长轴线的旋转动作范围的中心位置时，第一固定部件配置成线条体在第一切线方向定向，第二固定部件配置成线条体在大致垂直于第一切线的第二切线方向定向，而且关于由包含长轴线并与第二切线平行的边界面划定的两个区域，两个固定部件配置成存在于相同区域。

Description

机器人臂部的线条体配设机构
技术领域
本发明涉及工业用机器人的设置在机器人臂部的线条体配设机构。
背景技术
在使用工业用机器人进行作业的情况下，需要将供给动力或信号的电缆、或者供给冷却水或驱动用空气的管之类的线条体经由该机器人的前臂，连接在该机器人的手腕部前端所安装的焊接用焊枪或手部上。配设于机器人的前臂部的线条体需要具有某种程度的长度(余量长度)，以免在前臂部旋转动作时对其作用过度的力。但是，另一方面，由于具有余量长度的线条体有时因机器人的前臂部的位置、姿势而产生松弛，因此希望不与外围设备(邻接的机器人、手部、夹具、工件等)干涉。
例如，在日本特开2003-136462号公报中公开了用于防止由线条体的余量长度引起的干涉的引导部件。具体地说，引导部件15是与上部臂1构成同心的圆筒部件，覆盖焊接电缆7的卷绕在上部臂1上的部分，并将焊接电缆7保持在上部臂1与引导部件15之间的环状的空间中。
在日本特开2003-136462号公报所记载的结构中，线条体被引导机构限制，因此在被限制的部分，过度的力作用于线条体上，存在对线条体的耐久性造成不良影响的危险。此外，在更换线条体时，需要对线条体进行相对于引导机构的拆卸及安装作业，因此作业者的负担非常大。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种即使不使用引导部件也能够有效地回避线条体与外围设备等的接触或干涉的机器人臂部的线条体配设机构。
为了实现上述目的，本发明提供一种机器人臂部的线条体配设机构，设置有线条体，该线条体经由工业用机器人的前臂配设到手腕部前端所安装的终端执行器，包括向上述终端执行器供给动力或信号的电缆以及供给冷却水或驱动用空气的管的至少一方，该机器人臂部的线条体配设机构具有：包含沿着上述前臂的长度方向的长轴线的非旋转部；可绕上述长轴线旋转地安装在上述非旋转部的一端的旋转部；安装在上述非旋转部上，且不能滑动地固定上述线条体的第一固定部件；以及构成为可与上述旋转部一体地旋转，且不能滑动地固定上述线条体的第二固定部件，上述第二固定部件配置于在上述长轴线方向上离开上述第一固定部件的距离至少为上述线条体的垂直于长度方向的剖面方向长度以上的位置，上述旋转部处于绕上述长轴线的旋转动作范围的中心位置时，上述第一固定部件配置成在上述长轴线方向观察时，上述线条体在以上述长轴线为中心的圆的第一切线方向定向，而且，上述第二固定部件配置成在上述长轴线方向观察时，上述线条体在上述圆的第二切线方向定向，上述第一切线及上述第二切线大致垂直，而且关于由包含上述长轴线并与第二切线平行的边界面划定的两个区域，上述第一固定部件及上述第二固定部件配置成存在于相同区域。
在优选的实施方式中，上述线条体通过将多根电缆或管相互绞合并且组合成束状而构成。
在优选的实施方式中，上述多根电缆或管的绞合方向或每单位长度的绞合次数以抑制线条体向旋转半径方向伸出的方式选定。
在优选的实施方式中，上述线条体具有覆盖该线条体的罩以及该线条体插通的螺旋弹簧的一方或双方。
本发明的上述目的、特征及优点，通过参照附图对以下的优选实施方式进行说明而变得更加清楚。
附图说明
图1a是包含本发明的实施方式的线条体配设机构的机器人前臂周围的侧视图。
图1b是图1a的A-A剖视图。
图1c是图1a的俯视图。
图2是模式地表示图1b的图。
图3a是表示第二固定部件从图1a的状态旋转了的状态的侧视图。
图3b是图3a的B-B剖视图。
图3c是图3a的俯视图。
图4a是表示第二固定部件从图1a的状态向与图3a的场合相反的方向旋转了的状态的侧视图。
图4b是图4a的C-C剖视图。
图4c是图4a的俯视图。
图5是表示线条体的具体结构例的图。
图6是表示在线条体上设置了罩及螺旋弹簧的例子的图。
具体实施方式
图1a～1c是表示本发明的优选实施方式的图，具体地说，表示经由工业用机器人的前臂10配设到手腕部前端所安装的终端执行器12的线条体14的配设机构的侧视图1a、图1a的A-A剖视图1b、俯视图1c。前臂10具有从基部16沿着长轴线18延伸的大致圆柱状或圆锥台状的臂部20，在臂部20的前端安装有可绕长轴线18旋转的手腕部即旋转部22。
线条体14是包含向终端执行器12供给动力或信号的电缆以及供给冷却水或驱动用空气的管的至少一方的挠性部件，如后文所述，优选不是完全的挠性而是也具备一定的弹性或刚性。线条体14从未图示的动力、信号、冷却水或驱动用空气的供给源延伸，固定在非旋转部所安装的第一固定部件24上，并且固定在构成为安装在旋转部22上并与旋转部22一体旋转的第二固定部件26上，且与终端执行器12连接。而且，线条体14以相对于第一及第二固定部件不能滑动的方式(以相对于线条体长度方向不移动的方式)固定。此外，在图示例中，第一及第二固定部件作为从外侧夹紧线条体14的环状部件进行了图示，但如果是可不能滑动地固定线条体14的结构，则没有限定于这种方式。
第一固定部件24如果是前臂10的非旋转部则安装在哪个部件上都可以，但是配置在从臂部20的外表面离开的位置上，在图示例中，安装在从基部16和臂部20的连接部附近向大致垂直于轴线18的方向延伸的托架28(图1a)上。另一方面，第二固定部件26构成为与旋转部22一体地旋转，在图示例中，安装在定子部件30(图1c)上，该定子部件30安装在旋转部22上并从旋转部22朝向轴线18的方向而且朝向基部16侧延伸。两固定部件的安装位置不限于图示的例子，两固定部件间在轴线18的方向上的距离至少比线条体14在垂直于长度方向的剖面方向长度(例如直径)大。
图1b是表示图1a的A-A剖面的图，具体地说，是在从长轴线18的方向而且从终端执行器侧向基部侧的方向上观察前臂10的图，图2是模式地表示图1b的图。图1b(图2)的线条体14的配置表示旋转部22的旋转角度位置处于绕轴线18的旋转动作范围的中间的状态。更详细而言，旋转部22以图2的状态为中心可以向箭头32及34的方向分别旋转180°。在该状态下，第一固定部件24在稍微离开表示臂部20的外表面的圆36的位置，而且以从第一固定部件24向第二固定部件26侧延伸的线条体14沿着圆36的第一切线38延伸到(优选向垂直下方)至少与圆36相接的位置及姿势配置。另一方面，第二固定部件26以线条体14从第二固定部件26向终端执行器侧延伸的方向沿着圆36的第二切线40的方向(优选水平方向)的位置及姿势配置，而且第一切线38与第二切线40大致垂直。此外，第二固定部件26也可以从圆36离开，但是从使线条体14适当地沿着臂部20的观点出发，优选如图2所示配置成，从第二固定部件26向终端执行器侧延伸的线条体14与臂部20的外表面36抵接。
此外，就第一固定部件24与第二固定部件26之间的线条体的长度而言，若考虑旋转部22从图2的状态向箭头32的方向旋转了180°的情况，则为从第一固定部件24延伸的线条体14直到与圆36相接的距离d1和圆36的圆周长度的1/4的总长以上。另一方面，若考虑旋转部22从图2的状态向箭头34的方向旋转了180°的情况，则为第一固定部件24与第二固定部件26之间的距离d2和圆36的圆周长度的1/2的总长以上。
另外，如图2所示，考虑了包含长轴线18而且与第二切线40平行的边界面42的情况，臂部20的外侧区域被划定为比边界面42靠上方的区域44(用斜线图示)和靠下方的区域46，但也可以配置成第一固定部件24及第二固定部件26双方包含于上述两个区域的任意一个中(在图示例中为上方的区域44)。此外，虽然包含两个固定部件的区域为44、46的任意一个都可以，但是从通过重力使线条体14容易沿着臂部20的观点出发，优选上方区域44。
根据图1b(图2)所示的结构，在第一固定部件24和第二固定部件26之间延伸的线条体14不会从臂部20较大地伸出，即使不另行设置用于线条体的引导部件等，也能够防止与周边设备的干涉。
其次，考虑旋转部22从图2所示的中心位置向箭头32的方向旋转了180°的情况、即向第二固定部件26接近第一切线38的方向旋转了180°的情况，图3a～3c表示此时的线条体14的处理状态。如侧视图3a所示，第一固定部件24的位置及姿势与图1a相比没有变化，而是第二固定部件26移动到臂部20的下方。线条体14如俯视图3c所示呈大致U字形状并处于如沿着臂部20和旋转部22的外表面那样的状态，即使不使用引导部件等，也不会从臂部20较大地伸出。
相反地，考虑旋转部22从图2所示的中心位置向箭头34的方向旋转了180°的情况、即向第二固定部件26离开第一切线38的方向旋转了180°的情况，图4a～4c表示此时的线条体14的处理状态。如侧视图4a所示，第一固定部件24的位置及姿势与图1a相比没有变化，而是第二固定部件26移动到臂部20的下方。线条体14如俯视图4c所示呈大致圆弧形状并处于如沿着臂部20和旋转部22的外表面那样的状态，即使不使用引导部件等，也不会从臂部20较大地伸出。因此，即使旋转部22处于任意的旋转角度位置，线条体14都无需使用引导部件等便能在臂部20上或其附近进行处理，可防止与臂部20较大地分离而与外围设备等干涉。
例如，如图3b所示，第二固定部件26构成为使从第二固定部件26向终端执行器侧延伸的线条体14向沿着臂部20的表面的方向(就图2而言，向圆36的切线方向)延伸，因此线条体14优选具有某种程度的刚性或弹性，以免线条体14从第二固定部件26伸出后立即向下方垂下。图5是表示这种线条体的一个例子的图。在图5的例子中，将多个电缆或管48相互绞合并组合而做成实质上一个线条体(束)，以提高整体的刚性。另外，在这种方式中，在将电缆或管48相互绞合并组合成束时，通过适当选定绞合的方向和每单位长度的绞合次数(即、间距P)，能够调整线条体14的刚性，能够根据臂的结构和状况抑制线条体向旋转半径方向的伸出。
更具体地说，关于上述的线条体14的两个处理方式(U字形状和圆弧形状)，线条体呈U字形状时，通过使构成线条体14的电缆或管48的绞合为拧紧方向，从而能够提高线条体14的刚性，线条体难以下垂。另一方面，由于线条体呈圆弧形状时绞合变得宽松，因此线条体14的刚性变低，易于使线条体沿着机器人臂部的外表面。
图6是表示用罩和弹簧双方保护线条体14的方式的一个例子的图。线条体14通过用将布或橡胶片等形成为圆筒状而成的罩50覆盖例如图5所示的束状的部件，并且将罩50插通螺旋弹簧52的内侧而形成。这样形成的线条体能够适当地保护内部的电缆和管免受来自外部的冲击和过摩擦阻力等。
使用图6所示的线条体的情况下，上述第一固定部件24优选将电缆或管的束与罩一起夹紧，螺旋弹簧与罩分开夹紧。具体地说，第一固定部件24具有用于夹紧罩50的罩夹紧部54、和用于夹紧螺旋弹簧52的弹簧夹紧部56。同样地，第二固定部件26具有用于夹紧罩50的罩夹紧部58、和用于夹紧螺旋弹簧52的弹簧夹紧部60。
此外，在图6的例子中表示的是由罩50和螺旋弹簧52双方保护线条体14的例子，当然也可以是仅使用任意一方的方式。另外，使用螺旋弹簧52的情况下，通过适当选定其线径和间距，从而除了从外部保护的功能外，线条体14即使不是图5那样的方式，也能够给予所希望的刚性或弹性。
根据本发明，即使旋转部处于任意的旋转角度位置，都能够抑制线条体的伸出并有效地回避该线条体与外围设备的干涉。
通过将多根电缆或管相互绞合并组合而将线条体做成束状，从而能够给予线条体适当的刚性或弹性，能够更加有效地抑制线条体的伸出。而且，刚性或弹性能够通过多根电缆或管的绞合方向或每单位长度的绞合次数而适当变化。
通过在线条体上设置罩及螺旋弹簧的一方或双方，从而能够保护线条体免受来自外部的冲击等，并且在使用了螺旋弹簧的情况下，能够给予线条体刚性或弹性。
参照为了说明而选定的特定的实施方式对本方明进行了说明，不言而喻，本领域人员可以不脱离本发明的基本概念及范围地进行多种变更。

Claims (4)

1.一种机器人臂部的线条体配设机构，设置有线条体(14)，该线条体(14)经由工业用机器人的前臂(10)配设到手腕部前端所安装的终端执行器(12)，由向上述终端执行器(12)供给动力或信号的电缆、以及供给冷却水或驱动用空气的管的至少一方构成，该机器人臂部(20)的线条体配设机构的特征在于，具有：
包含沿着上述前臂(10)的长度方向的长轴线(18)的非旋转部(28)；
可绕上述长轴线旋转地安装在上述非旋转部(28)的一端的旋转部(22)；
安装在上述非旋转部(28)上，且不能滑动地固定上述线条体(14)的第一固定部件(24)；以及
构成为可与上述旋转部(22)一体地旋转，且不能滑动地固定上述线条体(14)的第二固定部件(26)，
上述第二固定部件(26)配置于在上述长轴线方向上离开上述第一固定部件(24)的距离至少为上述线条体(14)的垂直于长度方向的剖面方向长度以上的位置，
上述旋转部(22)处于绕上述长轴线的旋转动作范围的中心位置时，上述第一固定部件(24)配置成在上述长轴线方向观察时，上述线条体(14)在以上述长轴线(18)为中心的圆(36)的第一切线(38)方向定向，而且，上述第二固定部件(26)配置成在上述长轴线方向观察时，上述线条体(14)在上述圆(36)的第二切线(40)方向定向，上述第一切线(38)及上述第二切线(40)大致垂直，而且关于由包含上述长轴线(18)并与第二切线(40)平行的边界面(42)划定的两个区域(44、46)，上述第一固定部件(24)及上述第二固定部件(26)配置成存在于相同区域。
2.根据权利要求1所述的机器人臂部的线条体配设机构，其特征在于，
上述线条体(14)通过将多根电缆或管(48)相互绞合并且组合成束状而构成。
3.根据权利要求2所述的机器人臂部的线条体配设机构，其特征在于，
上述多根电缆或管(48)的绞合方向或每单位长度的绞合次数以抑制线条体(14)向旋转半径方向伸出的方式选定。
4.根据权利要求1～3任一项所述的机器人臂部的线条体配设机构，其特征在于，
上述线条体(14)具有覆盖该线条体(14)的罩(50)以及该线条体(14)插通的螺旋弹簧(52)的一方或双方。
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