JP2003117878A - ロボットのケーブル類保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ケーブル類に無理な力を加えることなく適切に
保持できるケーブル類保持構造を得ること。 【解決手段】ロボットアーム４の先端で三次元的に姿勢
を変更可能な手首５を備え、その手首５に装備された工
具６に連通するケーブル類１０をロボットアーム４に保
持するロボットのケーブル類保持構造は、ロボットアー
ム４に固定される基部２１と、基部２１に基端が支持さ
れ先端がロボットアーム４の上面に沿って揺動可能な腕
部３１と、腕部３１の先端でロボットアーム４の上面に
沿って回動可能に支持されケーブル類１０を保持する保
持部５１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアームの
先端で三次元的に姿勢を変更可能な手首を備え、その手
首に装備された工具に連通するケーブル類をロボットア
ームに保持するロボットのケーブル類保持構造に関す
る。

【０００２】

【従来技術】例えばスポット溶接用ガンやその他の工具
を備えた産業用ロボットの場合、ロボットアームと工具
との間に電気ケーブルや冷却水ホース等のケーブル類を
設ける必要がある。これらのケーブル類は、ロボットの
動きを阻害せず、また、周辺機器にも干渉しないように
配線・配管処理しなければならない。

【０００３】従来より、ケーブル類のロボットアームや
手首との干渉を防ぎ、手首や工具の動きに追従してケー
ブル類を保持するものとして、ロボットアームに取り付
けた保持具で保持するようにするものが種々知られてい
る。

【０００４】例えば、実開平５−７６６６６号公報に開
示されかつ図６に示すように、ロボット１００のアーム
１０１の上部にその延在方向に沿って移動可能にスライ
ダ１０２が設けられ、そのスライダ１０２にケーブル類
１０３を保持させるケーブル保持具１０４が開示されて
いる。

【０００５】また、特開平７−３２８９８１号公報に開
示されかつ図７に示すように、ロボット１１０のアーム
１１１の中央位置においてフック１１２でケーブル類１
１３を吊り下げ保持し、手首１１４の動きによってケー
ブルに所定の引張力が加えられた場合にロボットの動作
を停止する技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の保持具は、手首１０５、１１４の動きに倣ってケーブ
ル類１０３、１１３が移動した場合に、適切に対応して
保持することが困難な場合がある。

【０００７】例えば、図６に示す従来技術の場合、手首
１０５が側方に屈曲されると、ケーブル類１０３は自己
の剛性により手首１０５の動きに倣ってアーム１０１の
側方に湾曲して突出する。

【０００８】しかし、ケーブル類１０３はアーム１０１
の上部でしか支持されていないので、アーム１０１の側
方に湾曲して突出したケーブル類１０３を適切に支持す
ることはできない。従って、ケーブル類１０３の自重
や、ロボット１００の動きにより生じた慣性力によっ
て、ケーブル類１０３に過度の負担が生じるおそれがあ
る。また、手首１０５の曲げ方向によっては、ケーブル
類１０３に無理な曲げが加えられるおそれがある。

【０００９】図７に示す従来技術の場合は、単にフック
１１２でケーブル類１１３を吊り下げているだけなの
で、同様に手首１１４の動きに応じてケーブル類１１３
を追従することができず、適切に保持することが困難で
ある。そして、ロボット１１０の早い動きによってケー
ブル類１１３が振り回されて、他の装置との干渉による
破損を招くおそれもある。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ケーブル類の動きに追従してケー
ブル類に無理な力を加えることなく適切に保持できるケ
ーブル類保持構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の発明は、ロボットアームの先端で三次元的
に姿勢を変更可能な手首を備え、その手首に装備された
工具に連通するケーブル類をロボットアームに保持する
ロボットのケーブル類保持構造において、ロボットアー
ムに固定される基部と、基部に基端が支持され先端がロ
ボットアームの上面に沿って揺動可能な腕部と、腕部の
先端で回動可能に支持されケーブル類を保持する保持部
とを有することを特徴とする。

【００１２】請求項１の発明によれば、腕部をロボット
アームの上部で揺動させ、保持部をロボットアームの側
方に配置させることができる。従って、手首の動きに倣
って移動するケーブル類を適切に保持することができ
る。

【００１３】特に、手首の側方への曲げ等によってケー
ブル類がロボットアームの側方に突出するように変形し
た場合にも、ケーブル類の動きに追従して移動するの
で、ケーブル類を適切に保持することができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１に記載のロボ
ットのケーブル類保持構造において、基部と腕部との間
に腕部の揺動範囲を規制する規制手段を設けたことを特
徴とする。

【００１５】請求項２の発明によると、規制手段によっ
て、腕部の揺動範囲を予め設定された揺動範囲内に規制
することにより、ケーブル類がロボットアームから必要
以上に離間するのを防ぐことができる。従って、ケーブ
ル類の移動範囲を適正な範囲内に納めることができ、ロ
ボットアームの移動による慣性力によって、ケーブル類
が振り回され、他の装置と干渉して破損させたりするこ
と等を防止することができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
のロボットのケーブル類保持構造において、腕部が、そ
の先端をロボットアームの上面に対して接近及び離間す
る方向に移動させて保持部のロボットアームに対する位
置を調整する位置調整手段を有することを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明によると、ロボットアーム
の上方で保持部の高さ位置を調整することができるの
で、例えば、ロボットのティーチング時に手首の方向に
倣ってなだらかに連続するように保持部の高さ位置を適
宜調整することによって、種々のワークの形状、工具の
種類に適切に対応することができる。

【００１８】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載のロボットのケーブル類保持構造は、保持部
が、腕部の先端に予め設定された範囲内で３次元的に首
振り移動自在に支持されていることを特徴とする。

【００１９】これによれば、手首の動きに追従して複雑
な動きをするケーブル類に適切に対応する姿勢状態を取
ることができ、ケーブル類に無理な曲げを加えることな
く、より自然な状態で保持することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にお
けるロボットのケーブル類保持構造を概略的に示す全体
図である。

【００２１】ロボット１は、台座部２、胴体部３、ロボ
ットアーム４、及びロボットアーム４の先端で三次元的
に姿勢を変更可能な手首５を備えた汎用の６軸ロボット
であり、その手首５には、スポット溶接用ガン６が取り
付けられている。

【００２２】スポット溶接用ガン６は、ロボット１の手
首５に取り付けられるガン本体部６ａと、ガン本体部６
ａから前方に突出して上下方向に対峙する一対のガンア
ーム６ｂと、これら一対のガンアーム６ｂを互いに接近
方向に移動させて先端間でワークを挟持させる駆動シリ
ンダ６ｃを有している。

【００２３】このスポット溶接用ガン６には、溶接用電
力を供給する電源ケーブル１１、駆動シリンダ６ｃ用の
エアを供給するエアホース１２、スポット溶接用ガン６
を冷却する冷却水を供給する冷却水ホース１３等のケー
ブル類（以下、単にケーブル類という）１０が接続され
ている。

【００２４】ケーブル類１０は、ガン本体部６ａの上部
から上方に向かって突出するように接続されている。ま
た、ロボットアーム４の基端に設けられている固定部１
４によってロボットアーム４に沿って延在する方向に固
定され支持されている。そして、スポット溶接用ガン６
と固定部１４との間の部分がケーブル類保持具２０によ
って保持されている。

【００２５】図２は、ケーブル類保持具２０の全体図、
図３は、ケーブル類保持具２０を図２のＸ方向から示し
た図、図４は、ケーブル類保持具２０を図２のＹ方向か
ら示した図である。ケーブル類保持具２０は、ロボット
アーム４の中央部上面にボルト固定される基部２１と、
基部に揺動自在に支持される腕部３１と、腕部３１の先
端で回動自在に支持されケーブル類を保持する保持部４
１を有している。

【００２６】基部２１は、図２に示すように、ロボット
アーム４の上面でロボットアームの延在方向に沿って延
在すると共に先端で上方に向かって折曲されて、ロボッ
トアーム４に対して垂直方向に突出する断面が略Ｌ字状
に形成された板部材によって構成されている。そして、
基部２１の折り曲げ部２２には、腕部３１を揺動自在に
支持する支軸部２３と、腕部３１の揺動範囲を規制する
規制手段として揺動範囲規制ボルト２６が突設されてい
る。支軸部２３は、折り曲げ部２２の基端側と先端側に
それぞれ互いに対向するように配置された一対のピロー
型の転がり軸受２４と、これらの転がり軸受２４に両端
が支持された回転軸２５とを有している。揺動範囲規制
ボルト２６は、一対の転がり軸受２４の間でかつ回転軸
２５を間に介して対をなす箇所で、回転軸２５よりも先
端が突出するように設けられており、その突出高さを調
整することができる。

【００２７】腕部３１は、回転軸２５の中央部に基端が
固定され径方向に延在する帯板状の短腕３２と、短腕３
２の先端に一端が重ね合わされ固定ボルト３３により固
定される帯板状の長腕３４を有している。短腕３２は、
回転軸２５を中心として揺動することにより、揺動範囲
規制ボルト２６の先端に当接してその揺動範囲が規制さ
れる。長腕３４は、先端をロボットアーム４の上面から
任意の高さ位置に調整することができ、また、交換する
こと等によって長腕３４の長さを変更する改造も容易に
行うことができる。上記構成により腕部３１は、ロボッ
トアーム４の上面に沿って揺動することができ、平面視
でロボットアーム４の上部から側方に突出する位置に先
端を配置させることができる。

【００２８】図中で符号４１は、保持部５１を腕部３１
の先端で三次元的に首振り移動自在に支持する球面軸受
ユニットである。球面軸受ユニット４１は、図３に示す
ように、軸受部４２と軸部４３を備えており、軸受部４
２が腕部３１の先端からロボットアーム４の側方に突出
する方向に延在し、軸部４３が軸受部４２から上方に向
かって延在するように腕部３１に取り付けられている。
また、図中で符号４４は、球面軸受ユニット４１の軸部
４３の移動範囲を規制する規制ブラケットである。この
規制ブラケット４４は、断面がＬ字状のアングル材によ
って構成されており、一片が腕部３１の先端に固定さ
れ、他片には、軸部４３が挿通される貫通孔４５が開口
形成されている。従って、球面軸受ユニット４１の軸部
４３は、予め設定された範囲内で三次元的に首振り移動
することができる。

【００２９】保持部５１は、軸部４３の先端で回転自在
に支持される平板部５２と、平板部５２の互いに対向す
る一対の側縁部に沿ってそれぞれ延在するように対をな
して設けられたホルダ部５３によって構成されている。

【００３０】ホルダ部５３は、略円筒のパイプ形状を有
しており、下端を中心として上端を互いに接近及び離間
させることができる半割構造を有している。従って、上
端で互いに対向するフランジ５３ａを互いに接近移動さ
せて締め付けボルト５３ｂで固定することにより、ケー
ブル類１０を適切に挟持でき、また、締め付けボルト５
３ｂを取り外すことにより、保持部５１を腕部３１から
取り外すことなく、ケーブル類１０の交換作業を行うこ
とができる。また、ケーブル類１０とホルダ部５３との
間には緩衝材であるホルダーゴム５４が介在されてい
る。

【００３１】本実施の形態では、一対のホルダ部５３
は、互いに異なる径を有しており、小径の方にスポット
溶接用ガン６に溶接用電力を供給する電源ケーブル１１
が保持され、大径の方にエアホース１２、冷却水ホース
１３等のケーブル類１０が保持される。

【００３２】次に、上記ロボット１の動作によるケーブ
ル類保持具２０の動作及びその作用効果について図１及
び図５に基づいて以下に説明する。図５は、ロボットア
ーム４を上方から見た場合におけるケーブル類保持具２
０の動作を説明する図である。

【００３３】まず、図１に示すように、手首５の回転中
心軸がロボットアーム４と同軸上に延在するように配置
された基本姿勢状態にあるとき、ケーブル類１０は、ロ
ボットアーム４の上方位置でロボットアーム４に沿って
延在する。従って、ケーブル類保持具２０は、ロボット
アーム４の上方位置に移動してケーブル類１０を保持す
る。

【００３４】次に、例えば、図５に示すように、手首５
の姿勢変更によりスポット溶接用ガン６がロボットアー
ム４の右側Ｒ（図中で位置Ａ）に向けられると、ケーブ
ル類１０は、図中に点線で示すように、ガン本体部６ａ
と固定部１４との間の部分が、手首５の動きに倣ってロ
ボットアーム４の左側Ｌにふくらむように湾曲した形に
変形する。

【００３５】また、手首５の姿勢変更によりスポット溶
接用ガン６がロボットアーム４の左側Ｌ（図中で位置
Ｂ）に向けられると、ケーブル類１０は、図中に一点鎖
線で示すように、ガン本体部６ａと固定部１４との間の
部分が、手首５の動きに倣ってロボットアーム４の右側
Ｒにふくらむように湾曲した形に変形する。

【００３６】ケーブル類保持具２０は、このような手首
５の動きに倣って変形移動したケーブル類１０の動きに
追従して、腕部３１が支軸部２３を中心として揺動さ
れ、保持部５１がロボットアーム４の側方に突出した位
置に移動されると共に、ホルダ部５３がケーブル類１０
の延在方向に沿う姿勢状態を取るように回動される。従
って、ケーブル類１０に無理な曲げを生じさせずに、適
切に保持でき、ロボットアーム４や手首５への干渉を防
ぐことができる。

【００３７】そして、揺動範囲規制ボルト２６によって
腕部３１の揺動範囲が予め設定された範囲内に規制され
ることによって、ケーブル類１０がロボットアーム４の
側方に必要以上に突出するのを抑制することができる。
更に、保持部５１が球面軸受ユニット４１によって三次
元的に首振り移動されることによって、ケーブル類１０
に無理な力が加えられるのを防止して、より自然な状態
で保持することができる。

【００３８】また、ワークやスポット溶接用ガン６の形
状や姿勢状態に応じて、腕部３１や保持部５１の取り付
け角度を変更することができるので、例えば、ロボット
１のティーチング時などにおいて適宜その位置を調整す
ることによって、種々の形状を有するワークや工具に適
切かつ容易に対応することができる。

【００３９】本発明は、上述の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、工
具としてスポット溶接用ガン６を有するロボット１を例
に説明したが、アーク溶接用のロボットや粘着剤等を塗
布する塗布ガンを有するロボットに用いてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るロボ
ットのケーブル類保持構造によれば、腕部をロボットア
ームの上部で揺動させ、保持部をロボットアームの側方
に配置させることができるので、例えば、手首の側方へ
の曲げ等によってケーブル類がロボットアームの上方位
置から側方に突出するように変形した場合でも、ケーブ
ル類の動きに追従してロボットアームの側方位置に移動
し、ケーブル類を適切に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロボットのケーブル類保持構造を概略的に示す
全体図である。

【図２】ケーブル類保持具の全体図である。

【図３】ケーブル類保持具を図２のＸ方向から示した図
である。

【図４】ケーブル類保持具を図２のＹ方向から示した図
である。

【図５】ケーブル類保持具の動作を説明する図である。

【図６】従来技術を示す説明図である。

【図７】従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ロボット ４ ロボットアーム ５ 手首 ６ 工具（スポット溶接用ガン） １０ ケーブル類 ２０ ケーブル類保持具 ２１ 基部 ３１ 腕部 ４１ 球面軸受ユニット ５１ 保持部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームの先端で三次元的に姿勢
   を変更可能な手首を備え、該手首に装備された工具に連
   通するケーブル類を前記ロボットアームに保持するロボ
   ットのケーブル類保持構造において、 前記ロボットアームに固定される基部と、 該基部に基端が支持され先端が前記ロボットアームの上
   面に沿って揺動可能な腕部と、 該腕部の先端で回動可能に支持され前記ケーブル類を保
   持する保持部と、 を有することを特徴とするケーブル類保持構造。
2. 【請求項２】 前記基部と前記腕部との間に前記腕部の
   揺動範囲を規制する規制手段を設けたことを特徴とする
   請求項１に記載のケーブル類保持構造。
3. 【請求項３】 前記腕部は、 該腕部の先端を前記ロボットアームの上面に対して接近
   及び離間する方向に移動させて前記保持部の前記ロボッ
   トアームに対する位置を調整する位置調整手段を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブル類保
   持構造。
4. 【請求項４】 前記保持部は、 前記腕部の先端に、予め設定された範囲内で三次元的に
   首振り移動自在に支持されていることを特徴とする請求
   項１〜３に記載のケーブル類保持構造。