JP2003039373A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケ−ブルベア（登録商標）等の可撓性のある
配線配管収納部材の反転現象に起因する配線配管収納部
材の破損を防止することが可能な、配線配管収納部材の
案内装置を有する産業用ロボットを提供する。 【解決手段】 設置面に設置された固定ベース２１に対
して旋回可能にされた旋回フレーム３と、この旋回フレ
ーム３に対して前後に揺動可能にされた第２アーム２
と、この第２アーム２に対して上下に揺動可能にされた
第１アーム１と、を有する産業用ロボットにおいて、旋
回フレーム３と第１アーム１との間に可撓性を有する配
線配管収納部材４を設け、旋回フレーム３に対する第２
ア−ム２の揺動軸と第２ア−ム２に対する第１ア−ム１
の揺動軸との略中間の第２ア−ム２上に配線配管収納部
材４の動きを規制するガイド５を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節型の産業用
ロボットに関し、特に、配線配管を保護収納するように
された配線配管収納部材所謂ケーブルベアを有する産業
用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多関節型の産業用ロボットにお
いては、ロボット本体ベース部から引き込んだ配線配管
を、ロボットアームに設置されている関節駆動モータ
や、ロボットアーム先端に取り付けた溶接ガン等のエン
ドエフェクタへ敷設している。この敷設の方法として
は、ロボット機体内に収納するものやロボット機体外に
クランプ部材等で支持するものなど幾つかの形態がある
が、いずれの形態のものもロボットアームの動作に対処
するために、配線配管は可撓性のあるものを使用してい
る。また、ロボット機体外に配線配管を敷設するものの
中には、配線配管を可撓性のある収納部材、所謂ケーブ
ルベアの内部に保護収納するようにしているものもあ
る。

【０００３】産業用ロボットにケーブルベアを敷設する
場合の構成について、その従来のものを図１に示す。図
１は、垂直多関節型の産業用ロボットの側面図を示した
ものである。設置面に固定設置された固定ベース２１に
対して旋回可能に旋回フレーム３が載置され、この旋回
フレーム３に対して前後に揺動可能に第２アーム２が連
結され、この第２アーム２に対して上下に揺動可能に第
１アーム１が連結されている。さらに、第１アーム１の
先端部には手首２２が設けられ、この手首２２に連結さ
れた図示しないエンドエフェクタにより、溶接や塗装な
どの所定の作業が行われる。

【０００４】図１に示したようなロボットにおいては、
一般に、第２アーム２の駆動モータは旋回フレーム３に
設けられ、第１アーム１の駆動モータ及び手首２２の駆
動モータは第１アーム１に設けられることが多い。この
場合、第１アーム１及び手首２２の駆動モータへの動力
線や信号線の配線、さらにはエンドエフェクタへの配線
や配管は、これらをケーブルベア４で収納保護した際に
は、図１に示すように可撓性のあるケーブルベア４はそ
の両端が第１ア−ム１及び旋回フレ−ム３に固定され、
アーム１、２の動きに自在に追従することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２に示すよ
うに、ケ−ブルベア４の屈曲可能な方向に大きな重力が
作用し、かつ、第１ア−ム１と第２ア−ム２の挟み角が
大きくなる場合には、ケ−ブルベア４が重力方向に反転
する、所謂反転現象が発生する。このようにケ−ブルベ
ア４が重力方向に反転した状態で、第１ア−ム１と第２
ア−ム２の挟み角が小さくなる方向に第１ア−ム１を揺
動させると、図３に示すように、ケ−ブルベア４が強い
Ｓ字状の拘束状態となり、その結果ケ−ブルベア４の破
損に至ることもある。そのため、ケ−ブルベア４の反転
現象が起こらない範囲でしか第１ア−ム１及び第２ア−
ム２を動作させることができず、その結果ロボットの動
作範囲が制限されるという問題が生じていた。

【０００６】本発明は、係る従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、ケ−ブルベア等の可撓性
のある配線配管収納部材の反転現象に起因する配線配管
収納部材の破損を防止することが可能な、配線配管収納
部材の案内装置を有する産業用ロボットを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明では、設置面に設置された固定ベースに
対して旋回可能にされた旋回フレームと、この旋回フレ
ームに対して前後に揺動可能にされた第２アームと、こ
の第２アームに対して上下に揺動可能にされた第１アー
ムと、を有する産業用ロボットにおいて、以下の構成を
有するようにした。

【０００８】すなわち、請求項１に係る発明では、旋回
フレームと第１アームとの間に可撓性を有する配線配管
収納部材を設け、旋回フレームに対する第２ア−ムの揺
動軸と第２ア−ムに対する第１ア−ムの揺動軸との略中
間の第２アーム上に配線配管収納部材の動きを規制する
ガイドを設けるようにした。係る構成としたことによ
り、前述したような、配線配管収納部材の屈曲可能な方
向に大きな重力が作用し、かつ、第１ア−ムと第２ア−
ムの挟み角が大きくなって反転現象が発生し（図２）、
しかる後、第１ア−ムと第２ア−ムの挟み角が小さくな
る方向に第１ア−ムを揺動させた場合でも、ガイドが配
線配管収納部材の動きを規制するため、配線配管収納部
材は前述の図３に示したような強いＳ字状の拘束状態に
はならず、図４に示すような緩やかなＳ字状となり、こ
の場合は配線配管収納部材は破損には至らない。

【０００９】また、請求項２に係る発明では、請求項１
に係る発明において、ガイドは円筒形状であるとともに
少なくとも円筒部表面が樹脂で覆われていることとし
た。係る構成としたことにより、配線配管収納部材とこ
れに接触するガイドの円筒部表面との摩擦が小さくなる
ので、ガイドと接触した配線配管収納部材はガイドの円
筒部表面上を滑らかに動作することになる。

【００１０】また、請求項３に係る発明では、請求項１
または２に係る発明において、ガイドは円筒形状である
とともに円筒部表面が円筒中心軸回りに回転可能にされ
ていることとした。係る構成としたことにより、配線配
管収納部材とこれに接触するガイドの円筒部表面との摩
擦が著しく小さくなるので、ガイドと接触した配線配管
収納部材はガイドの円筒部表面上を滑らかに動作するこ
とになる。

【００１１】また、請求項４に係る発明では、請求項１
乃至３のいずれかに係る発明において、ガイドは配線配
管収納部材を常時挟む状態となるように２か所に設けら
れていることとした。係る構成としたことにより、配線
配管収納部材が重力方向に反転する状況下においても、
配線配管収納部材が重力方向に反転する状態がなくなる
ことは言うまでもなく、いかなる状況下においても配線
配管収納部材は２つのガイドに安定して挟持された状態
となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図４は、本発明の一実施
形態における、産業用ロボットに配線配管収納部材とし
てのケーブルベア４を敷設する場合の構成について示し
た構成図であり、（ａ）図は産業用ロボット全体の側面
図、（ｂ）図はガイド５の近傍を下から見た図をそれぞ
れ示している。なお、図４において、前述した図１乃至
図３と共通する部材についてはその符号を同一にしてい
る。

【００１３】図４に示したロボットにおいては、設置面
に固定設置された固定ベース２１に対して旋回可能に旋
回フレーム３が載置され、この旋回フレーム３に対して
前後に揺動可能に第２アーム２が連結され、この第２ア
ーム２に対して上下に揺動可能に第１アーム１が連結さ
れている。さらに、第１アーム１の先端部には手首２２
が設けられ、この手首２２に連結された図示しないエン
ドエフェクタにより、溶接や塗装などの所定の作業が行
われる。

【００１４】第２アーム２の駆動モータは旋回フレーム
３に設けられ、第１アーム１の駆動モータ及び手首２２
の駆動モータは第１アーム１に設けられている。第１ア
ーム１及び手首２２の駆動モータへの動力線及び信号線
の配線、さらには手首２２に装着される図示しないエン
ドエフェクタへの配線及び配管は、可撓性のある配線配
管収納部材としてのケーブルベア４で収納保護されてい
る。このケーブルベア４はその両端が第１ア−ム１及び
旋回フレ−ム３に固定され、アーム１、２の揺動動作に
対して自在に追従するようにされている。

【００１５】ここで、ケーブルベア４の具体的な構造を
図６に示す。ケーブルベア４は複数のフレーム１２ａが
ピン１２ｂで屈曲可能に接続されている。そして、１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄといった複数の配線配管が
並列状態に収納されている。係る構成により、ケーブル
ベア４は第１アーム１や第２アーム２の揺動動作に追従
して屈曲することになり、その屈曲に伴ってケーブルベ
ア４に収納された配線配管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１
０ｄの屈曲もスムーズに行われることになる。

【００１６】第２ア−ム２にはケ−ブルベア４の動きを
規制するためのガイド５が設けられている。このガイド
５の取り付け位置は、旋回フレーム３に対する第２ア−
ム２の揺動軸２ａと第２ア−ム２に対する第１ア−ム１
の揺動軸２ｂの略中間位置であり、当然のことながら第
２ア−ム２のケ−ブルベア４が敷設してある方の側面で
ある。

【００１７】このガイド５については、これと接触する
ケ−ブルベア４が滑らかに動作することが必要とされ、
さらには配線配管を収納したケ−ブルベア４を支持する
のに十分な強度が必要とされる。具体的には、ケ−ブル
ベア４が滑らかに動作するために、形状については円筒
形状とし、材質としては、金属製の円筒軸に滑りの良い
樹脂をコ−ティングしたもの、あるいは金属製の円筒軸
の外周部に滑りの良い樹脂製カラ−をはめ込んだもの、
あるいはケ−ブルベア４の重量が軽い場合には滑りの良
い樹脂製の円筒軸を用いたものなど、ケ−ブルベア４が
滑らかに動作するよう、ガイド５の円筒部表面を樹脂で
覆うようにしている。また、他の形態として、円筒形状
のガイド５に回転機構を設けることにより、ガイド５の
円筒部表面を円筒中心軸回りに回転可能にし、係る構成
を単独あるいは前述した円筒部表面を樹脂で覆う構成に
付加することにより、ガイド５の円筒部表面と接触する
ケ−ブルベア４が、より滑らかに動作するようにしても
よい。

【００１８】係る構成によれば、ケ−ブルベア４が重力
方向に反転する状況下においても、ガイド５がケ−ブル
ベア４を支持するため、ケ−ブルベア４が重力方向に反
転することはない。

【００１９】ところで、前述した構成ではガイドを１か
所にだけ設けるようにしていたが、図５に示すように、
ケ−ブルベアを常時挟む状態となるようにガイドを２か
所に設けるようにしてもよい。すなわち、図５は、本発
明の他の実施形態における、産業用ロボットに配線配管
収納部材としてのケーブルベア４を敷設する場合の構成
について示した構成図であり、（ａ）図は産業用ロボッ
ト全体の側面図、（ｂ）図はガイド５、６の近傍を下か
ら見た図をそれぞれ示している。なお、図５において、
前述した図４と共通する部材についてはその符号を同一
にしている。

【００２０】図５に示した形態において、ガイド５自体
の構造については、前述した図４に示した形態のものと
同様であるので、再度の説明を省略する。図５に示した
形態のように、旋回フレーム３に対する第２ア−ム２の
揺動軸２ａと第２ア−ム２に対する第１ア−ム１の揺動
軸２ｂの略中間の第２アーム上に、ケ−ブルベア４を挟
む形態となるようにガイドを２か所（５、６）に設けた
ことにより、ケ−ブルベア４が重力方向に反転する状況
下においても、ケ−ブルベア４が重力方向に反転する状
態がなくなることは言うまでもなく、いかなる状況下に
おいてもケ−ブルベア４は２つのガイド５、６に安定し
て挟持された状態となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、旋回フレームと第１ア
ームとの間に可撓性を有する配線配管収納部材を設け、
旋回フレームに対する第２ア−ムの揺動軸と第２ア−ム
に対する第１ア−ムの揺動軸との略中間の第２アーム上
に配線配管収納部材の動きを規制するガイドを設けるよ
うにしたので、配線配管収納部材の屈曲可能な方向に大
きな重力が作用し、かつ、第１ア−ムと第２ア−ムの挟
み角が大きくなって反転現象が発生し、しかる後、第１
ア−ムと第２ア−ムの挟み角が小さくなる方向に第１ア
−ムを揺動させた場合でも、ガイドが配線配管収納部材
の動きを規制するよう機能するため、配線配管収納部材
は拘束状態とはならない緩やかなＳ字状となり、その結
果、配線配管収納部材の反転現象に起因する配線配管収
納部材の破損は生じなくなった。

【００２２】さらに、ガイドの円筒部表面を樹脂で覆っ
たり、ガイドの円筒部表面を円筒中心軸回りに回転可能
にしたりすることにより、ガイドと接触した配線配管収
納部材はガイドの円筒部表面上を滑らかに動作すること
となった。

【００２３】さらにまた、配線配管収納部材を常時挟む
状態となるようにガイドを２か所に設けたことにより、
配線配管収納部材が重力方向に反転する状況下において
も、配線配管収納部材が重力方向に反転する状態がなく
なることは言うまでもなく、いかなる状況下においても
配線配管収納部材は２つのガイドに安定して挟持される
こととなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】産業用ロボットに配線配管収納部材としてのケ
ーブルベア４を敷設する場合の従来の構成について示し
た構成図である。

【図２】ケ−ブルベア４の重力方向への反転現象を示し
た説明図である。

【図３】ケ−ブルベア４のＳ字状拘束状態を示した説明
図である。

【図４】本発明の一実施形態における、産業用ロボット
に配線配管収納部材としてのケーブルベア４を敷設する
場合の構成について示した構成図であり、（ａ）図は産
業用ロボット全体の側面図、（ｂ）図はガイド５の近傍
を下から見た図をそれぞれ示している。

【図５】本発明の他の実施形態における、産業用ロボッ
トに配線配管収納部材としてのケーブルベア４を敷設す
る場合の構成について示した構成図であり、（ａ）図は
産業用ロボット全体の側面図、（ｂ）図はガイド５、６
の近傍を下から見た図をそれぞれ示している。

【図６】ケ−ブルベア４の構造を示した図である。

【符号の説明】

１ 第１ア−ム ２ 第２ア−ム ２ａ 旋回フレーム３に対する第２ア−ム２の揺動軸 ２ｂ 第２ア−ム２に対する第１ア−ム１の揺動軸 ３ 旋回フレ−ム ４ ケ−ブルベア（配線配管収納部材） ５ ガイド ６ ガイド １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 配線配管 １２ａ ケ−ブルベア４のフレーム １２ｂ ケ−ブルベア４のピン ２１ 固定ベース ２２ 手首

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】設置面に設置された固定ベースに対して旋
   回可能にされた旋回フレームと、 該旋回フレームに対して前後に揺動可能にされた第２ア
   ームと、 該第２アームに対して上下に揺動可能にされた第１アー
   ムと、を有する産業用ロボットにおいて、 前記旋回フレームと前記第１アームとの間に可撓性を有
   する配線配管収納部材を設け、 前記旋回フレームに対する前記第２ア−ムの揺動軸と前
   記第２ア−ムに対する前記第１ア−ムの揺動軸との略中
   間の前記第２ア−ム上に前記配線配管収納部材の動きを
   規制するガイドを設けるようにしたことを特徴とする産
   業用ロボット。
2. 【請求項２】前記ガイドは円筒形状であるとともに少な
   くとも円筒部表面が樹脂で覆われていることを特徴とす
   る請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 【請求項３】前記ガイドは円筒形状であるとともに円筒
   部表面が円筒中心軸回りに回転可能にされていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の産業用ロボット。
4. 【請求項４】前記ガイドは前記配線配管収納部材を常時
   挟む状態となるように２か所に設けられていることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の産業用ロボ
   ット。