CN103817710A - 多关节机器人的缆线处理结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多关节机器人的缆线处理结构，其能够避免机器人大型化或复杂化，同时适当地配设马达驱动用缆线。第一～第六马达驱动用缆线内至少第一～第三马达驱动用缆线引导至仅设置于回转体、第一臂及第二臂中的至少一个上的缆线引出口。被引导至缆线引出口的马达驱动用缆线作为被扎束了的缆线束或者分别地引出至机器人外部，连接于与机器人分离配置的机器人控制装置。

Description

多关节机器人的缆线处理结构

技术领域

本发明涉及用于驱动多关节机器人各轴的马达用的马达驱动用缆线处理结构。

背景技术

在使用多关节机器人进行焊接作业、喷涂作业或物品的处理作业等时，需要将用于供给各个作业所需要的机构或动力等的导线管或配管等配设于该机器人或其周围。例如在日本特开平08-174223号公报中记载了如下的结构：使用支撑于基台的大致水平的支持杆所吊设的弹性部件，悬挂通过带部件连结于导线管缆线的支持件。

另外，在日本特开2006-015360号公报中，记载了如下的结构：使用吊设于顶棚的弹簧，弹力地悬挂焊炬缆线。

在如日本特开平08-174223号公报以及日本特开2006-015360号公报所示那样的多关节机器人中，一般地如上所述，焊炬缆线等的导线管通过适当的吊设机构悬挂，另一方面，用于向驱动各轴的马达输送电力或信号等的马达驱动用缆线多数从机器人的基台朝向后部侧（与作业侧相反的一侧）引出（参照后述的图4）。为此，在设计多关节机器人时，需要考虑马达驱动用缆线的配设和保持导线管的吊设机构的配置两方，比较费事。

另外，马达驱动用缆线由于需要配线为机器人的回转体能够在规定的角度范围（通常±180度）回转，因此需要设置用于缆线的引导件或保护部将等复杂的处理，成为组装时或保养时的难点。另外，如图4所示，存在在以缆线能够在一定的范围可动的方式在基台内部设置空间时导致基台大型化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能够避免机器人大型化或复杂化，同时适当地配设马达驱动用缆线的缆线处理结构。

为了实现上述目的，本发明提供一种多关节机器人的缆线处理结构，该多关节机器人具备：基台；以能够回转地安装在上述基台上的回转体；相对于上述回转体以能够旋转或能够直动的方式地安装的第一臂；以及相对于上述回转体以能够旋转或能够直动的方式结合的第二臂，上述多关节机器人的缆线处理结构的特征在于，由用于向驱动上述回转体、上述第一臂及上述第二臂的各个马达供给动力的动力缆线和用于与上述的各个马达进行信号传递的信号缆线构成的马达驱动用缆线，从上述各个马达引导至仅设置于上述回转体、上述第一臂及上述第二臂中的至少一个上的缆线引出口，且从该缆线引出口被引出，连接于控制上述多关节机器人的机器人控制装置。

在优选的实施方式中，上述马达驱动用缆线从上述各个马达引导至仅设置于上述回转体、上述第一臂及上述第二臂中的任意一个上的缆线引出口，且从该缆线引出口被引出，连接于上述机器人控制装置。

在优选的实施方式中，由用于向上述多关节机器人所具有的所有马达的各个供给动力的动力缆线和用于与上述所有马达的各个进行信号传递的信号缆线构成的马达驱动用缆线，从上述所有马达的各个引导至仅设置于上述回转体、上述第一臂及上述第二臂中的至少一个上的缆线引出口，且从该缆线引出口被引出，连接于上述机器人控制装置。

在优选的实施方式中，提供一种多关节机器人的缆线处理结构，其设置有用于在上述多关节机器人与上述机器人控制装置之间吊设上述马达驱动用缆线的吊设部件。

在优选的实施方式中，在上述马达与上述机器人控制装置之间设置有以能够拆装上述马达驱动用缆线的方式构成的中继部件。

在优选的实施方式中，设置有覆盖上述马达驱动用缆线的上述多关节机器人与上述机器人控制装置之间的部分的保护部件。

在优选的实施方式中，上述多关节机器人为电弧焊接机器人、点焊机器人、材料搬运机器人或喷涂机器人。

本发明的上述或其它的目的、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更加清楚。

附图说明

图1是表示具备本发明第一实施方式的缆线处理结构的多关节机器人的概略结构的图。

图2是表示具备本发明第二实施方式的缆线处理结构的多关节机器人的概略结构的图。

图3a是表示具备本发明第三实施方式的缆线处理结构的多关节机器人的概略结构的图。

图3b是从另外角度观察图3a的图。

图4是表示作为与本发明的比较例，在基台设置内部空间的结构的图。

图5是表示将缆线引出口设置在第二臂上且与图1不同的位置的例子的图。

图6是表示将缆线引出口设置在第二臂上且与图1、图5不同的位置的例子的图。

图7是表示将缆线引出口设置在回转体上且与图2不同的位置的例子的图。

图8是表示第一臂及第二臂直动的多关节机器人的例子的图。

图9是表示多关节机器人为电弧焊接机器人时的例子的图。

图10是表示作为图9的中继连接器的替代例使用中继箱的例子的图。

图11是表示对于送丝装置的配置方式与图9不同的例子的图。

图12是表示将缆线吊架安装于第二臂的例子的图。

图13是表示缆线吊架的替代例的图。

图14是表示缆线吊架的其它替代例的图。

图15是表示缆线吊架的其它替代例的图。

图16是表示缆线吊架的其它替代例的图。

图17是表示多关节机器人为材料搬运机器人时的例子的图。

图18是表示多关节机器人为喷涂机器人时的例子的图。

具体实施方式

图1是表示具备本发明第一实施方式的缆线处理结构的多关节机器人的概略结构的图。多关节机器人10具备：基台12；以能够回转的方式连结在上述基台上的回转体14；相对于上述回转体14以能够旋转的方式连结的第一臂16；以及相对于第一臂16以能够旋转的方式连结的第二臂18。另外在本实施方式中，机器人10作为六轴多关节机器人进行了图示，具体而言，机器人10还可以具备：相对于第二臂18以能够回转的方式连结的第一手腕要件20；相对于第一手腕要件20以能够回转的方式连结的第二手腕要件22；以及相对于第二手腕要件22以能够回转的方式连结的第三手腕要件24。

驱动机器人10的各轴的马达分别设置于各马达驱动的构成要件或其附近。在图示例中，第一～第六马达26、28、30、32、34及36分别相当于驱动回转体14（第一轴）、第一臂16（第二轴）、第二臂18（第三轴）、第一手腕要件20（第四轴）、第二手腕要件22（第五轴）以及第三手腕要件24（第六轴）的马达。

在上述各个马达上，连接有由用于向各马达供给动力的动力缆线和用于与各马达进行信号传递的信号缆线构成的马达驱动用缆线。具体而言，第一～第六马达驱动用缆线38、40、42、44、46及48分别与第一～第六马达26、28、30、32、34及36连接。

在上述的第一～第六马达驱动用缆线内，至少第一～第三马达驱动用缆线38、40及42（在图示例中所有的缆线）被引导至设置于第二臂18的缆线引出口50。此时，从各马达至引出口50，各缆线既可以通过臂或手腕要件等机器人构成要件（机构部）内部，也可以沿该机器人构成要件的外侧拉回。这样，被引导至引出口50的马达驱动用缆线，作为扎束的缆线束52或者分别地引出至机器人外部，连接于与机器人10分离配置的机器人控制装置54。在成为缆线束52的情况下，集中多个（本实施方式中为六个）马达驱动用缆线插入挠性管等的保护部件内，能够保护缆线免受与周边物的摩擦等引起的损失等。

图2是表示具备本发明第二实施方式的缆线处理结构的多关节机器人的概略结构的图。第二实施方式在下述方面与第一实施方式不同，即、引出口不是设置在第二臂18上而是设置在回转体14上。即，在第一～第六马达驱动用缆线内，至少第一～第三马达驱动用缆线38、40及42（在图示例中所有的缆线）被引导至设置于回转体14的缆线引出口56。此时，从各马达至引出口56，各缆线既可以通过臂或手腕要件等机器人构成要件内部，也可以沿该机器人构成要件的外侧拉回。这样，被引导至引出口56的马达驱动用缆线作为扎束的缆线束52或者分别地引出至机器人外部，连接于与机器人10分离配置的机器人控制装置54。另外，由于第二实施方式的其它结构与第一实施方式相同为宜，因此在对应的构成要件上标注相同的参照符号而省略详细的说明。

图3a及图3b是表示具备本发明第三实施方式的缆线处理结构的多关节机器人的概略结构的图。第三实施方式在下述方面与第一及第二实施方式不同，即、引出口不是设置在回转体14或第二臂18上而是设置在第一臂16上。即，在第一～第六马达驱动用缆线内，至少第一～第三马达驱动用缆线38、40及42（在图示例中所有的缆线）被引导至设置于第一臂16的缆线引出口58。此时，从各马达至引出口58，各缆线既可以通过臂或手腕要件等机器人构成要件内部，也可以沿该机器人构成要件的外侧拉回。这样，被引导至引出口58的马达驱动用缆线作为扎束的缆线束52或者分别地引出至机器人外部，连接于与机器人10分离配置的机器人控制装置54。另外，由于第三实施方式的其它结构与第一及第二实施方式相同为宜，因此在对应的构成要件上标注相同的参照符号而省略详细的说明。

如使用第一～第三实施方式说明的那样，在本申请发明中，在机器人所具有的各轴驱动用马达（在图示例中为六个）中，至少与分别驱动回转体14、第一臂16及第二臂18的第一～第三马达26、28及30分别连接的马达驱动用缆线38、40及42首先被引导至仅设置于回转体14、第一臂16及第二臂18的至少之一上的引出口，从该引出口引出而连接于控制装置54。另外，在图示例中虽然引出口均为一个，但也可以在回转体14、第一臂16及第二臂18中的任意两个或三个上设置引出口。即、在本发明中引出口不设置在回转体14、第一臂16及第二臂18以外的构成要件上。

参照图4所示的比较例说明这种本申请发明的有利的作用效果。在现有的多关节机器人中，例如图4所示的机器人110那样采用如下缆线配线，即、使基台112为具有比较大的内部空间113的构造，将来自各马达的缆线经由回转体114及形成于基台112的中空孔115而临时引入内部空间113，经由设置于基台112的引出口150从内部空间113引出缆线，与未图示的控制装置连接。但是，在图4的结构中，除了回转体114或基台112的构造变复杂外，还存在基台112大型化的问题。另外，在回转体114较大地（例如±180度）回转时，为了防止在对缆线施加过度的应力，需要预先详细地规定在内部空间113内的该缆线的长度或拉回方式。而且，使缆线在内部空间113或中空孔115通过的作业繁杂，缆线的配线或更换花费时间。

与此相对，在本申请发明中，由于缆线引出口仅设置于回转体14、第一臂16及第二臂18中的至少一个，因此不需要将基台大型化，能够使机器人整体紧凑化地构成。另外，由于图4所示的基台112的内部空间113等的封闭空间内不需要拉回缆线的作业，因此缆线的配线或更换变得容易。而且，通过回转体14的回转施加于缆线的应力，由于通过使从引出口到控制装置的缆线具有余量而能够吸收，因此也可以在缆线的可动部不设置引导件或保护部件等。

图5～图7是表示本发明的变形例的图。在图1的例子中，虽然缆线引出口50设置在第二臂18的后部（在本说明书中以机器人作业侧即第三手腕要件24侧为前部），但既可以如图5所示将缆线引出口50设置在第二臂18的侧部，或者也可以如图6所示设置在第二臂18的上部。

另外，在图2的例子中，虽然缆线引出口56设置于回转体14的后部，但也可以如图7所示将缆线引出口56设置在回转体14的上部（或者第一马达26的上部）。另外，在回转体14的回转中心设置引出口，若从那里向上方引出缆线地配线，则由于回转体14的回转动作作用于缆线的应力通过缆线的扭转而能够被吸收。

这样引出口的设置位置虽然不限于第一臂及第二臂的后部，但在将控制装置54设置于机器人10的后部侧的情况下，引出口优选设置于第一臂及第二臂任何一个的后部侧。再者，在图5～图7中，从引出口连接于各马达的马达驱动用缆线省略图示。

图8是表示第一臂及第二臂为直动轴的情况的例子的图。图8所示的多关节机器人10＇，具备：基台12＇；以能够回转的方式连结在上述基台12＇上的回转体14＇；相对于回转体14＇以能够直动的方式连结的第一臂16＇；以及相对于第一臂16＇以能够直动的方式连结的第二臂18＇。在图示例中，第一臂16＇与第二臂18＇的直动方向大概垂直，但不限于此。另外，缆线引出口50设置于第一臂16＇的后部，在各马达的马达驱动用缆线被引导至引出口50后，从引出口50作为缆线束52或分别地与控制装置54连接。这样，本发明的缆线处理构造也能够应用于具有直动臂的多关节机器人。

图9是表示将本发明应用于电弧焊接机器人的例子的图。具体而言，表示在图1的多关节机器人10设置送丝装置60及焊炬62的例子。在图9的例子中，送丝装置60装载于第二臂18的上部，焊炬62安装于第三手腕要件24。送丝装置60连接有送丝用导管64，从未图示的焊丝供给源供给焊接焊丝。送丝装置60能够将供给的焊丝输送给焊炬62。在送丝装置60上还连接有用于分别向送丝装置60供给焊接气体及焊接电源的气体管66及焊接电源缆线68，并且连接有用于控制送丝装置60的控制缆线70。另外，在图9中，在与图1具有实质同等功能的构成要件上，标注相同的参照符号，省略详细的说明。

马达驱动用缆线的引出口50设置于第二臂18的后部，从引出口50引出的缆线束52与连接于送丝装置60的送丝用导管64、气体管66、焊接电源缆线68及控制缆线70一起，能够集中吊设于缆线吊架72等的吊设部件。缆线吊架72例如是具有设置于机器人10的后方的固定部且向大致铅垂上方延伸的第一直线状部分（垂直部分）74和与连接于垂直部分74的顶部而且大致水平地延伸的第二直线状部分（水平部分）76的大致L字状的棒状部件，具有一端连结在水平部分76的前端或其附近的螺旋弹簧等的弹簧78和连结于弹簧78的另一端并且将上述缆线类集中保持的夹紧件等的保持部80。这样，在机器人为焊接用机器人的情况下，能够集中焊接所需要的缆线和马达驱动用缆线进行配线，并且通过吊设于缆线吊架72这样简单的处理，能够获得防止与周围干涉和缓和施加于缆线类等上的应力的理想的效果。

另外，在图9的例子中使用了焊炬，但即使在将焊炬置换为点焊喷枪，使多关节机器人为点焊焊接机器人的情况下，本发明也同样能够适用。

另外，如图9所示，关于马达驱动用缆线52、焊接电源缆线68及控制缆线70，使用中继连接器82等的中继部件能够容易地分离由虚线81包围的部分即从送丝装置60或引出口50至到达机器人10的设置面的部分（通过缆线吊架72悬浮于空中的部分）和趴在与机器人10的设置面大概同一高度的部分。若这样地放置，则在由虚线81包围的部分（一般地容易受损失）缆线类损伤时，能够容易且在短时间内仅更换该部分。此时，在马达驱动用缆线从马达到中继连接器82直接连接的情况下，更换包括由虚线81包围的部分的到马达的缆线。

再者，在马达驱动用缆线的从引出口到马达之间，通过设置增加的中继部位，从而不需要向臂或手腕要件等机器人构成要件的内部的配线，能够更容易地更换仅由虚线81包围的部分。另外，考虑设置中继部位的成本，也可以将中继部位仅限定于面向手腕要件的马达驱动用缆线46及48。另外，用保护罩或螺旋管等的保护部件覆盖由虚线81包围的部分对于防止缆线类损失是有效果的。

图10是表示中继部件的其它例子即图9所示的中继连接器82的替代例的图。图10的替代例与图9不同方面为，基台12＂具有朝向机器人后部侧大致水平地延伸的延长部分83，在延长部分83上配置中继箱84，在中继箱84上以能够拆装的方式连结有马达驱动用缆线52、焊接电源缆线68及控制缆线70。通过这样的结构，也能够获得与图9的中继连接器82大概等同的作用效果。

图11是表示对于送丝装置60的配置方式与图9不同的例子的图。图11的替代例与图9不同的方面为，第二臂18＂构成为在侧视图中为大致L字状即具有凹部，在该凹部内配置有送丝装置60，并且，用于从送丝装置60向焊炬62供给焊丝的焊炬缆线85插通于手腕要件20、22及24内部。本发明也可以应用于图11那样的所谓的焊炬缆线内置类型的机器人。

图12是表示缆线吊架的替代例的图。图12的缆线吊架72a在为构成大致L字的棒状部件的方面与图9的缆线吊架72类似，但在构成大致L字的两个直线状部件中，第一直线状部件74a安装于第二臂18的后部，第二直线状部件76a从第一直线状部件74a的一端朝向后部侧延伸。在第二直线状部件76a的前端或其附近连结有螺旋弹簧等的弹簧78，将缆线类集中保持的夹紧件等的保持部80连结于弹簧78另一端这方面与图9的方式同样，因此缆线吊架72a的作用效果也与图9的缆线吊架72大概相同。但是，图12的缆线吊架72a由于未配置于与机器人主体不同的固定部，因此也包含缆线吊架的机器人的设置范围与图9的实施方式相比能够进一步紧凑。另外在图12中，缆线吊架72a安装于第二臂18，但也可以安装于第一臂或回转体。

图13～图16表示缆线吊架的替代例。首先，图13所示的缆线吊架72b不具备弹簧，保持部件80直接固定于第二直线状部分76。在具有弹簧78的图9的缆线吊架72中，包含马达驱动用缆线52的缆线类虽然能够相对于缆线吊架72上下位移，但图13的实施方式相反适合于希望抑制缆线类的可动范围的情况。

在图14所示的缆线吊架72c中，将缆线类绕其长轴能够回转地保持的轴承等的保持部件86安装于第二直线状部分76。图14的实施方式适合于对缆线类施加扭转可能性高的情况。

在图15所示的缆线吊架72d中，保持缆线类的夹紧件等的保持部80连接于环状部件87，在环状部件87的内部插通第二直线状部分76。即、环状部件87能够相对于第二直线状部分76移动。图15的实施方式适合于希望容许缆线类在长度方向移动的情况。

图16所示的缆线吊架72e，为将图9的缆线吊架的弹簧78用弹簧平衡器88置换的结构，在弹簧平衡器88的钢丝89上连接有保持缆线类的保持部80。图16的实施方式适合于缆线类的重量比较大的情况。

图17是表示将本发明应用于材料搬运机器人的例子的图，具体而言，表示在具有与图1的多关节机器人10实质等同的结构的多关节机器人上设置机械手90及电磁阀盒91的例子。在图17的例子中，机械手90安装于第三手腕要件24，电磁阀盒91装载于第二臂18上部。在电磁阀盒91上，连接有未图示的供给源的气管及电磁阀缆线等的机械手用配管92，通过电磁阀盒91控制的气体及信号等输送给机械手90。缆线引出口50设置于第二臂18的后部，从引出口50引出的马达驱动用缆线52能够与机械手用配管92一起拉回。

图18是表示将本发明应用于喷涂机器人的例子的图，具体而言，表示在具有与图1的多关节机器人10实质等同的构成的多关节机器人上设置喷枪93及配管座94的例子。在图18的例子中，喷枪93安装于第三手腕要件24，配管座94装载于第二臂18上部。配管座94保持未图示的涂料供给源的涂料供给用管95，涂料供给管从设置于第一手腕要件20的开口部引入内部，通过第二手腕要件22及第三手腕要件24内连结于喷枪93。引出口50设置于第二臂18的后部，从引出口50引出的马达驱动用缆线52能够与涂料供给用管95一起拉回。另外，对于图17及图18的实施方式也显然能够应用参照图9～图16说明的缆线吊架和中继连接器或中继箱等。

如图9、图17以及图18所示，在将本发明的缆线处理构造应用于各种用途的机器人的情况下，能够将根据其用途所需要的缆线配管等（焊丝导管、气管、涂料供给用管等）和从引出口引出的马达驱动用缆线利用缆线吊架等集中处理，能够用廉价的方法适当地进行容易变烦杂的绕机器人的缆线类的配线。

根据本发明，在基台上不需要设置用于马达驱动用缆线的空间，能够使机器人整体紧凑地构成，并且，缆线的安装或更换作业等变得容易。而且，由于不需要在基台后方确保用于缆线配设的空间，因此与现有技术相比能够密集配置多个机器人。

通过将马达驱动用缆线的引出口限定为一个，或者除此之外，还通过从引出口引出多关节机器人所具有的所有的马达驱动用缆线，从而缆线的配线变得更简单。

通过设置用于在多关节机器人与机器人控制装置之间吊设马达驱动用缆线的吊设部件，从而能够集中配设机器人所使用的焊丝导管那样的其它的缆线类和马达驱动用缆线。

通过在马达与机器人控制装置之间设置以能够拆装马达驱动用缆线的方式构成的中继部件，从而马达驱动用缆线在多关节机器人与机器人控制装置之间受到损伤等时能够容易地更换该缆线。

Claims (7)

1.一种多关节机器人的缆线处理结构，该多关节机器人具备：

基台（12）；

以能够回转的方式安装在上述基台上的回转体（14）；

相对于上述回转体以能够旋转或能够直动的方式安装的第一臂（16）；以及

相对于上述第一臂以能够旋转或能够直动的方式结合的第二臂（18），

上述多关节机器人的缆线处理结构的特征在于，

由用于向驱动上述回转体、上述第一臂及上述第二臂的各个马达（26、28、30）供给动力的动力缆线和用于与上述各个马达进行信号传递的信号缆线构成的马达驱动用缆线（38、40、42），从上述各个马达引导至仅设置于上述回转体、上述第一臂及上述第二臂中的至少一个上的缆线引出口（50、56、58），且从该缆线引出口被引出，连接于控制上述多关节机器人的机器人控制装置（54）。

2.根据权利要求1所述的多关节机器人的缆线处理结构，其特征在于，

上述马达驱动用缆线从上述各个马达引导至仅设置于上述回转体、上述第一臂及上述第二臂中的任意一个上的缆线引出口，且从该缆线引出口被引出，连接于上述机器人控制装置。

3.根据权利要求1或2所述的多关节机器人的缆线处理结构，其特征在于，

由用于向上述多关节机器人所具有的所有马达的各个供给动力的动力缆线和用于与上述所有马达的各个进行信号传递的信号缆线构成的马达驱动用缆线，从上述所有马达的各个引导至仅设置于上述回转体、上述第一臂及上述第二臂中的至少一个上的缆线引出口，且从该缆线引出口被引出，连接于上述机器人控制装置。

4.根据权利要求1～3任意一项中所述的多关节机器人的缆线处理结构，其特征在于，

设置有用于在上述多关节机器人与上述机器人控制装置之间吊设上述马达驱动用缆线的吊设部件（72）。

5.根据权利要求1～4任意一项中所述的多关节机器人的缆线处理结构，其特征在于，

在上述马达与上述机器人控制装置之间设置有以能够拆装上述马达驱动用缆线的方式构成的中继部件（82）。

6.根据权利要求1～5任意一项中所述的多关节机器人的缆线处理结构，其特征在于，

设置有覆盖上述马达驱动用缆线的上述多关节机器人与上述机器人控制装置之间的部分的保护部件。

7.根据权利要求1～6任意一项中所述的多关节机器人的缆线处理结构，其特征在于，

上述多关节机器人为电弧焊接机器人、点焊机器人、材料搬运机器人或喷涂机器人。

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