JP2004090152A

JP2004090152A - ロボットの手首構造

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Publication number: JP2004090152A
Application number: JP2002254557A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Shimoyama; 下山　公宏; Ken Onishi; 大西　献
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】ケーブルをロボットの外部に露出することがないロボットの手首構造を提供すること。
【解決手段】少なくとも工具取付部材１０、工具取付部材１０を手先回転軸心Ｘを中心に回転させる手先回転機構２０、工具取付部材位置検出器４０、手先ケーシング３０、手先ケーシング３０を手先回転軸心Ｘと直交する手首回転軸心Ｙを中心に回転させる手首回転機構５０、手先位置検出器６０、手首ケーシング７０を備えるロボット１の手首構造であって、手先回転機構２０を工具取付部材１０の反対側に配置し、工具取付部材１０及び手先位置検出器６０を中空構造とし、工具取付部材１０を手先位置検出器６０まで手先ケーシング３０の内部に突設し、手首ケーシング７０の内部に配置されたケーブル８０を手先位置検出器中空部６１ａを介して工具取付部材中空部１１まで連通させた。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多数の関節を有するロボットの手首構造に関し、更に詳しくは、先端に取り付ける工具などに必要なケーブルを内蔵するロボットの手首構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用ロボットなどとして使用されるロボットは、このロボット先端に設けられた工具取付部材にハンド、研磨装置、溶接装置、塗装装置、ドリルなどの工具を取り付けることで、種々の作業を行うことができる。これらの工具の中には、工具による作業や工具の制御及び駆動に必要な気体や液体などを供給する配管、駆動電力や制御信号などの電気を通す配線などのケーブルが必要な場合がある。従来、ロボットを設置する設備から直接的、またはこのロボットの内部を介して間接的にケーブルを工具に接続していた。
【０００３】
図７は、従来のロボットの工具取付部材近傍の構成例を示す図である。同図に示すように、従来のロボット１００は、その先端に工具取付部材１０１が図示しない軸受などにより手先ケーシング１０２に回転自在に支持されている。工具取付部材１０１は、手先ケーシング１０２の内部に設けられた図示しない手先回転機構により、手先回転軸心Ｘを中心に矢印Ａ方向に回転することができる。この工具取付部材１０１及び手先ケーシング１０２は、図示しない軸受などにより手首ケーシング１０３に回転自在に支持されている。また、この工具取付部材１０１及び手先ケーシング１０２は、手首ケーシング１０３内に設けられた図示しない手首回転機構により、手首回転軸心Ｙを中心に矢印Ｂ方向に回転することができる。なお、１０４は、図示しない軸受などにより手首ケーシング１０３を回転自在に支持する上腕ケーシングである。
【０００４】
手首ケーシング１０３の側面には、ケーブル用コネクタ１０５が取り付けられている。このケーブル用コネクタ１０５には、ロボット１００の内部を通る図示しないケーブルが手首ケーシング１０３の内部で接続されている。工具取付部材１０１には、工具であるハンド２００が取り付けられている。ハンド２００には、ケーブル用コネクタ１０５に接続されるケーブル３００を内部に導入する開口部２０１が設けられている。ここで、ハンド２００は、ケーブル３００から供給される空気などにより駆動する。また、ハンド２００は、このハンド２００内部に設けられた図示しない位置検出器の出力信号をケーブル３００によりロボット１００の図示しない制御装置に出力し、この制御装置からのハンド２００の駆動電力を含む制御信号がケーブル３００により入力され制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すようにハンド２００などの工具による作業や工具の駆動及び制御に必要な配管、配線などからなるケーブル３００は、手首ケーシング１０３から一度外部に露出して、このハンド２００などの工具に導入されている。これは、手首ケーシング１０３には、手先回転軸心Ｙ上に図示しない手先回転位置検出器や手首回転機構が設けられており、その構造が複雑であるためロボット１００の内部の複数のケーブル３００をこの手先回転位置検出器や手首回転機構、工具取付部材１０１を介してハンド２００などの工具に接続することが困難であったからである。従って、外部に露出するケーブル３００がロボット１００の動作、特に工具（ハンド２００）の動作を制限し、ロボット１００に取り付けられたハンド２００などの工具を用いて狭隘な場所での作業が困難であった。また、外部に露出するケーブル３００の長さが長いとロボットにこのケーブル３００が巻きつく恐れがあった。また、ロボット１００内部の図示しないケーブルとハンド２００などの工具に接続するケーブル３００とを連通するケーブル用コネクタ１０５が必要であり、ロボット１００の気密性を確保することが困難であった。さらに、ケーブル３００どうしや、ケーブル３００とロボット１００又はハンド２００などの工具とが接触することでケーブル３００が摩擦され発塵する恐れがあった。
【０００６】
なお、従来ではケーブル３００をハンド２００などの工具の近傍で外部に露出させないロボットの手首構造が提案されている。例えば、回転手首先端に取り付けた工具へ材料・動力補給のためのホース又は配線を含む配線配管部材（ケーブル３００）を通す中空穴を回転手首及び回転手首支持ハウジングに設けたロボットの手首機構（手先構造）がある（特許文献１参照）。または、手首先端の作業工具へ少なくとも１本以上のホース、配線を含む配線配管部材（ケーブル３００）を回転手首の反作業用工具取付け側開口部と上アームのハウジングの開口部とを連結するパイプ材の内部に通すロボットの手首機構（手先構造）がある（特許文献２参照）。しかし、上記いずれのロボットの手首機構（手首構造）においても、配管配線部材（ケーブル）はロボットのいずれかの部分で外部に露出しており、上述した問題点を有している。また、ロボットの手首回転軸で支持されている回転手首などが大型化するため、狭隘な場所での工具の動作が制限されるという問題もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１２３６８８号公報（図２）
【特許文献２】
特開平１１−１２９１８３号公報（図１）
【０００８】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーブルをロボットの外部に露出することがないロボットの手首構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明では、少なくとも手先ケーシングの先端に回転自在に取り付けられた工具取付部材、工具取付部材を手先回転軸心を中心に回転させる手先回転機構、手先回転軸心上に設けられ工具取付部材の回転位置を検出する工具取付部材位置検出器、手先回転機構及び工具取付部材位置検出器を内部に有する手先ケーシング、手先ケーシングを手先回転軸心と直交する手首回転軸心を中心に回転させる手首回転機構、手首回転軸心上に設けられ手先ケーシングの回転位置を検出する手先位置検出器、手首回転機構及び手先位置検出器を内部に有する手首ケーシングを備えるロボットの手首構造であって、手先回転機構を工具取付部材の反対側に配置し、工具取付部材及び手先位置検出器を中空構造とし、工具取付部材を手先位置検出器まで手先ケーシングの内部に突設し、手首ケーシングの内部に配置されたケーブルを手先位置検出器中空部を介して工具取付部材中空部まで連通させたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、手先回転機構を工具取付部材の反対側に配置し、工具取付部材及び手先位置検出器を中空構造とし、工具取付部材を手先位置検出器まで手先ケーシングの内部に突設し、手首ケーシングの内部に配置されたケーブルを手先位置検出器中空部を介して工具取付部材中空部まで連通させたので、ケーブルが外部に露出することがなくなり、工具取付部材、手先ケーシングの大型化を極力防止することができるともに、ロボットの動作、特に工具の動作が制限されることがなくなる。また、ロボットにケーブルが巻きつくことがなくなる。また、ケーブル用コネクタなどを設ける必要がなく、ロボットの気密性が必要な環境下（例えば、水中など）でこのロボットを使用することができる。さらに、ロボットの外部でケーブルが摩擦され発塵することがなく、清浄な環境下（例えば、半導体製造設備などのクリーンルーム）でこのロボットを使用することができる。ここで、ケーブルとは、工具取付部材に取り付けられる工具による作業や工具の駆動及び制御に必要な配管、配線などをいう。なお、手先ケーシング内の手先回転機構、工具取付部材位置検出器の制御及び駆動に必要な配管、配線も含まれる。
【００１１】
また、この発明では、請求項１に記載のロボットの手首構造において、工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の周方向に空間部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の周方向に空間部を設けたので、ケーブルを空間部に這わせることができ、工具取付部材が回転することで工具に接続されたケーブルに張力がかかることを防止できる。また、工具取付部材の先端近傍まで空間部を設けることで、ケーブルを工具取付部材の先端近傍から工具取付部材中空部に連通させることができ、手先位置検出器近傍の工具取付部材中空部に手先回転機構や工具取付部材位置検出器などを配置することができ、手先ケーシングの大型化を防止することができる。
【００１３】
また、この発明では、請求項１又は２に記載のロボットの手首構造において、工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の外周面に摺動する固定部を設け、工具取付部材と固定部との摺接面に当該固定部に接続されたケーブルを工具取付部材中空部に接続されたケーブルまで連通させる連通機構を設けたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の外周面に摺動する固定部を設け、工具取付部材と固定部との摺接面に当該固定部に接続されたケーブルを工具取付部材中空部に接続されたケーブルまで連通させる連通機構を設けたので、工具取付部材が無限回転する場合、すなわち手先回転機構で工具を無限回転させる場合においても、ケーブルを工具取付部材中空部まで連通させることができる。これにより、ケーブルが外部に露出することを防止することができる。
【００１５】
また、この発明では、請求項３に記載のロボットの手首構造において、連通機構は、摺接面の周方向に設けられた溝であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、連通機構を摺接面の周方向に設けられた溝としたので、固定部に接続されたケーブル内の気体や液体は溝に流入し、この溝から気体や液体を工具取付部材中空部に接続されたケーブル内に供給することができる。これにより、工具取付部材が無限回転する場合、すなわち手先回転機構で工具を無限回転させる場合においても、気体や液体を供給するケーブルを工具取付部材中空部まで連通させることができる。
【００１７】
また、この発明では、請求項３に記載のロボットの手首構造において、連通機構は、摺接面に設けられたスリップリングであることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、連通機構を摺接面に設けられたスリップリングとしたので、固定部に接続されたケーブルを通る電気はスリップリングを通り、工具取付部材中空部に接続されたケーブルに通電することができ、また工具取付部材中空部に接続されたケーブルを通る電気はスリップリングを通り、固定部に接続されたケーブルに通電することができる。これにより、工具取付部材が無限回転する場合、すなわち手先回転機構で工具を無限回転させる場合においても、電気を通すケーブルを工具取付部材中空部まで連通させることができる。
【００１９】
また、この発明では、請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットの手首構造において、工具取付部材中空部の先端に着脱可能な蓋を設けたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、工具取付部材中空部の先端に着脱可能な蓋を設けたので、ケーブルを必要としない工具を工具取付部材に取り付ける場合は工具取付部材中空部の気密性を確保することができ、ケーブルを必要とする工具を工具取付部材に取り付ける場合は工具取付部材中空部のケーブルを直接工具に接続することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２２】
図１は、この発明にかかるロボットの手首構造の概略断面図である。同図に示すように、ロボット１の手首構造は、工具取付部材１０と、手先回転機構２０と、手先ケーシング３０と、工具取付部材位置検出器４０と、手首回転機構５０と、手先位置検出器６０と手首ケーシング７０とにより構成されている。工具取付部材１０は、工具取付部材中空部１１を有する中空構造であり、この工具取付部材中空部１１が後述する手先位置検出器６０まで手先ケーシング３０の内部に突設されている。また、この工具取付部材１０は、手先ケーシング３０に軸受１２により回転自在に支持されている。工具取付部材１０と後述する手先位置検出器６０との間には、この工具取付部材１０の周方向に空間部１３が設けられている。また、この空間部１３は、工具取付部材１０の先端（図１では、左側）近傍まで設けられている。工具取付部材１０には、この空間部１３と工具取付部材中空部１１とを連通する開口部１４が設けられている。なお、工具取付部材１０の先端面には、所定個所に蓋１５がボルト１６により固定されており、また後述する工具を固定するための固定穴１７が所定個所に複数個設けられている。
【００２３】
手先回転機構２０は、減速機２１とモータ２２とブレーキ２３とにより構成されており、手先ケーシング３０の内部の工具取付部材１０と反対側に配置されている。減速機２１は、ウェーブジェネレータ２１ａと、フレックススプライン２１ｂと、サーキュラスプライン２１ｃとから構成されるハーモニックギアである。ウェーブジェネレータ２１ａは、後述するモータ２２の手先回転軸２２ａに固定されている。フレックススプライン２１ｂは、ウェーブジェネレータ２１ａに軸受２１ｄにより回転自在に支持されており、工具取付部材１０にボルト２１ｅにより固定されている。サーキュラスプライン２１ｃは、フレックススプライン２１ｂと噛み合い、手先ケーシング３０にボルト２１ｆにより固定されている。
【００２４】
モータ２２は、手先回転軸２２ａと、モータ固定子２２ｂと、モータ回転子２２ｃとにより構成されている。手先回転軸２２ａは、手先ケーシング３０に軸受２２ｄにより回転自在に支持されている。モータ固定子２２ｂは、手先ケーシング３０に固定されている。モータ回転子２２ｃは、手先回転軸２２ａの外周部に固定されている。このモータ２２のモータ固定子２２ｂの内周をモータ回転子２２ｃが回転することにより、このモータ回転子２２ｃが固定されている手先回転軸２２ａが回転する。手先回転軸２２ａが回転することで、この手先回転軸２２ａに固定されているウェーブジェネレータ２１ａは、フレックススプライン２１ｂを回転させる。このとき、このフレックススプライン２１ｂは、サーキュラスプライン２２ｃに噛み合いながら回転するので、手先回転軸２２ａの回転速度を減速する。フレックススプライン２１ｂは、減速された回転速度で工具取付部材１０を手先回転軸心Ｘを中心に矢印Ｃ方向に回転させる。すなわち、手先回転機構２０により、工具取付部材１０を回転させる。なお、ブレーキ２３は、減速機２１とモータ２２との間に設けられており、手先回転軸２２ａの回転を止めることで、工具取付部材１０の回転を停止することができる。また、減速機２１は、ハーモニックギアに限られず遊星ギア等でも良い。
【００２５】
手先ケーシング３０は、手首ケーシング７０に軸受３１により、回転自在に支持されている。工具取付部材位置検出器４０は、工具取付部材１０の工具取付部材中空部１１内に設けられており、レゾルバー回転子４１とレゾルバー固定子４２とから構成されるレゾルバーである。レゾルバー回転子４１は、工具取付部材１０の工具取付部材中空部１１に固定されている。レゾルバー固定子４２は、シャフト４３により手先ケーシング３０に固定されている。工具取付部材１０が手先回転機構２０により回転すると、この工具取付部材中空部１１に固定されているレゾルバー回転子４１がレゾルバー固定子４２の外周を回転する。工具取付位置検出器４０は、レゾルバー回転子４１のレゾルバー固定子４２に対する回転角度を電気信号に変換し、レゾルバー回転子４１が固定されている工具取付部材１０の回転位置を検出するものである。
【００２６】
手首回転機構５０は、手首ケーシング７０の内部に設けられており、減速機５１と、ベルト伝動装置５２と、図示しないモータと、ブレーキとにより構成されている。減速機５１は、ウェーブジェネレータ５１ａと、フレックススプライン５１ｂと、サーキュラスプライン５１ｃとから構成されるハーモニックギアである。ウェーブジェネレータ５１ａは、後述するベルト伝動装置５２の手首回転軸５２ａに固定されている。フレックススプライン５１ｂは、ウェーブジェネレータ５１ａに軸受５１ｄにより回転自在に支持されており、手先ケーシング３０にボルト５１ｅにより固定されている。サーキュラスプライン５１ｃは、フレックススプライン５１ｂと噛み合い、手首ケーシング７０にボルト５１ｆにより固定されている。
【００２７】
ベルト伝動装置５２は、手首回転軸５２ａと、従動プーリ５２ｂと、ベルト５２ｃと、図示しない原動プーリとにより構成されている。手首回転軸５２ａは、手首ケーシング７０に軸受５２ｄにより回転自在に支持されている。従動プーリ５２ｂは、手首回転軸５２ａに固定されている。ベルト５２ｃは、図示しない原動プーリの回転を従動プーリ５２ｂに伝達するものである。原動プーリは、図示しないモータのモータ回転軸に固定されている。このモータが回転することにより、モータ回転軸に固定されている原動プーリが回転する。原動プーリが回転することでベルト５２ｃを介して従動プーリ５２ｂに固定されている手首回転軸５２ａが回転する。この手首回転軸５２ａに固定されているウェーブジェネレータ５１ａは、フレックススプライン５１ｂを回転させる。このとき、このフレックススプライン５１ｂは、サーキュラスプライン５２ｃに噛み合いながら回転するので、手首回転軸５２ａの回転速度を減速する。フレックススプライン５１ｂは、減速された回転速度で手先ケーシング３０及び工具取付部材１０を手先回転軸心Ｙを中心に矢印Ｄ方向に回転させる。すなわち、手先回転機構５０により、手先ケーシング３０及び工具取付部材１０を手先回転軸心Ｘと直交する手首回転軸心Ｙを中心に回転させる。なお、ブレーキは、上述したブレーキ２３と同様の機能を有し、手首回転軸５２ａの回転を止めることで、手先ケーシング３０及び工具取付部材１０の回転を停止することができる。また、減速機５１は、ハーモニックギアに限られず遊星ギア等でも良い。
【００２８】
手先位置検出器６０は、手先ケーシング３０と手首ケーシング７０との間に設けられており、レゾルバー回転子６１とレゾルバー固定子６２とから構成されるレゾルバーである。レゾルバー回転子６１は、手先位置検出器中空部６１ａを有する中空構造であり、手先ケーシング３０に固定されている。レゾルバー固定子６２は、レゾルバー回転子６１の周囲を覆うように手首ケーシング７０の内部に固定されている。手先ケーシング３０及び工具取付部材１０が手首回転機構５０により回転すると、この手先ケーシング３０に固定されているレゾルバー回転子６１がレゾルバー固定子６２の内部で回転する。手先位置検出器６０は、レゾルバー回転子６１のレゾルバー固定子６２に対する回転角度を電気信号に変換し、レゾルバー回転子６１が固定されている手先ケーシング３０（工具取付部材１０）の回転位置を検出するものである。
【００２９】
手首ケーシング７０は、その内部に後述する工具による作業や工具の駆動及び制御に必要な配管、配線などからなるケーブル８０が配置されている。このケーブル８０は、手首ケーシング７０の内部から手先位置検出器６０のレゾルバー回転子６１の手先位置検出器中空部６１ａを通り、工具取付部材１０の空間部１３を通り、開口部１４を介して、工具取付部材１０の工具取付部材中空部１１まで連通している。ケーブル８０が、手首ケーシング７０から工具取付部材１０の工具取付部材中空部１１まで連通していても、工具取付部材１０の矢印Ｃ方向への回転及び手先ケーシングと工具取付部材１０の矢印Ｄ方向への回転を円滑に行うことができる。なお、８１は、ケーブル８０を後述する工具に接続するためのコネクタである。ここで、工具取付部材１０が手先回転軸心Ｘを中心に回転する回転角度（例えば、２７０度）を考慮して、工具取付部材１０の空間部１３にケーブル８０を予め這わせておくことが好ましい。これにより、工具取付部材１０が回転することで工具に接続されたケーブル８０に張力がかかることを防止できる。
【００３０】
図２は、工具取付部材に工具を取り付けた状態を示す図である。同図に示すように、工具９０を工具取付部材１０に取り付ける際には、まず、この工具取付部材１０の先端面に設けられた蓋１５をボルト１６を外すことで取り外す。次に、工具取付部材中空部１１まで連通しているケーブル８０を工具９０の開口部９２から工具９０内に引き出し、図示しない工具接続部にコネクタ８１により接続する。そして、工具９０と工具取付部材１０とをボルト９１を工具取付部材１０の固定穴１７に嵌合させることで固定する。これにより、ケーブル８０は、ロボット１あるいは工具９０の外部に露出することがなくなる。ここで、工具９０がモータなどで駆動するハンドや研磨装置等である場合は、ハンドの位置や研磨装置の回転位置を検出する図示しない位置検出器からの出力信号をケーブル８０によりロボット１の図示しない制御装置に出力する。この制御装置から制御信号をケーブル８０によりハンドや研磨装置に入力し、ハンドや研磨装置を制御する。なお、工具９０がハンドである場合において、清浄な環境下でロボット１を使用する際には、工具９０は空気などの気体をケーブル８０から供給して駆動することが好ましい。また、工具９０が塗装装置や溶接装置等である場合は、塗料や溶接に必要な気体、電力などをケーブル８０により供給する。
【００３１】
図３は、この発明にかかるロボットの手首構造の他の概略断面図である。同図に示すロボット１の手首構造が、図１に示すロボット１の手首構造と異なる点は、工具取付部材１０に蓋１５を設けていないことである。同図に示すように、工具取付部材１０の先端面に蓋１５を設けない場合は、この工具取付部材１０の工具取付部材中空部１１に手首ケーシング７０から連通しているケーブル８０のコネクタ８１を工具取付部材中空部１１の先端面（図３においては、左側）に接続する。コネクタ８１が接続された工具取付部材１０には、ケーブル８０と連通する連通孔１８が設けられている。この連通孔１８には、工具９０内の図示しない工具接続部と連通するケーブル９３がコネクタ９４を介して接続されている。従って、工具取付部材中空部１１内のケーブル８０と工具９０内のケーブル９３はコネクタ８１、連通孔１８、コネクタ９４を介して連通することができる。
【００３２】
次に、工具取付部材１０の回転を利用して作業を行うドリルなどの工具９０をこの工具取付部材１０に取り付ける場合について説明する。図４は、工具取付部材が無限回転する場合のこの発明にかかるロボットの手首構造の概略断面図である。同図に示すロボット１の手首構造が図１に示すロボット１の手首構造と異なる点は、工具取付部材１０の外周面に摺動する固定部３２を設けたことである。固定部３２は、手先ケーシング３０に図示しない固定手段（ボルトとナットなど）により固定されている。この固定部３２の外周面の所定の位置には、気体や液体を供給するための配管であるケーブル８０がコネクタ８１により接続されている。固定部３２には、コネクタ８１を介してケーブル８０に連通する連通孔３２ａがその内周面まで設けられている。一方、工具取付部材１０の外周面には、固定部３２の連通孔３２ａに対応する位置に、この工具取付部材の周方向に連通機構１９を構成する溝１９ａが設けられている。この溝１９ａには、工具９０内の図示しない工具接続部と連通するケーブル９３がコネクタ９４を介して連通されている。なお、１９ｂは溝１９ａとコネクタ９４を連通する穴であり、３２ｂは工具取付部材１０の溝１９ａと固定部３２の連通孔３２ａとが設けられている摺接面をシールするＯリングである。
【００３３】
ロボット１の手首構造を上記のような構造とすることで、固定部３２の外周面に接続されたケーブル８０内の気体や液体は、連通機構１９である溝１９ａに流入し、この溝１９ａから気体や液体を工具取付部材中空部１１に接続されたケーブル９３内に供給することができる。これにより、工具取付部材１０が無限回転する場合、すなわち手先回転機構２０で工具９０を無限回転させる場合においても、気体や液体を供給するケーブル８０を工具取付部材中空部１１まで連通させることができる。なお、溝１９ａは固定部３２の内周面に設けられていても良い。また、同図では、溝１９ａとコネクタ９４との間を連通する穴１９ｂが設けられているが、コネクタ９４を直接溝１９ａと連通させても良い。
【００３４】
図５は、工具取付部材が無限回転する場合のこの発明にかかるロボットの手首構造の他の概略断面図である。同図に示すロボット１の手首構造が図１に示すロボット１の手首構造と異なる点は、連通機構１９として、ブラシ１９ｄとリング１９ｅとから構成されるスリップリング１９ｃを用いたことである。固定部３２の外周面の所定の位置には、駆動電力などの制御信号や工具９０に設けられた図示しない位置検出器からの出力信号を通電するための配線であるケーブル８０がコネクタ８１により接続されている。固定部３２には、コネクタ８１を介してケーブル８０に連通（通電）するブラシ１９ｄがその内周面に設けられている。一方、工具取付部材１０の外周面には、固定部３２のブラシ１９ｄに対応する位置に、この工具取付部材の周方向にリング１９ｅが設けられている。このリング１９ｅには、工具９０内の図示しない工具接続部と連通するケーブル９３がコネクタ９４を介して連通（通電）されている。なお、１９ｆは、リング１９ｅとコネクタ９４を連通（通電）する通電部材である。
【００３５】
ロボット１の手首構造を上記のような構造とすることで、固定部３２に接続されたケーブル８０を通る電気は、スリップリング１９ｃを通り、工具取付部材中空部１１に接続されたケーブル９３に通電することができる。また、工具取付部材中空部１１に接続されたケーブル８０を通る電気は、スリップリング１９ｃを通り、固定部３２に接続されたケーブル８０に通電することができる。これにより、工具取付部材１０が無限回転する場合、すなわち手先回転機構２０で工具９０を無限回転させる場合においても、電気を通すケーブル８０を工具取付部材中空部１１まで連通（通電）させることができる。なお、リング１９ｅを固定部３２の内周面に、ブラシ１９ｄを工具取付部材１０に設けても良い。また、同図では、リング１９ｅとコネクタ９４との間を連通（通電）する通電部材１９ｆが設けられているが、コネクタ９４を直接リング１９ｅと連通（通電）させても良い。
【００３６】
なお、図６に示すように、上記連通機構１９である溝１９ａとスリップリング１９ｃを同時に用いて良い。この場合は、溝１９ａとスリップリング１９ｃとが干渉することを防止するために、この溝１９ａとスリップリング１９ｃとを設ける工具取付部材１０と固定部３２との摺接面での位置を異ならせることが好ましい。これにより、気体や液体を供給するケーブル８０と電気を通すケーブル８０とを同時に工具取付部材中空部１１まで連通（通電）させることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、ケーブル８０は、工具９０による作業や工具９０の駆動及び制御に必要な配管、配線としているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、工具取付部材位置検出器４０の出力信号をロボット１の図示しない制御装置に出力する配線、この制御装置から手先回転機構２０のモータ２２やブレーキ２３などを制御するための駆動電力を含む制御信号をこのモータ２２やブレーキ２３に供給するための配線であっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、手先回転機構を工具取付部材の反対側に配置し、工具取付部材及び手先位置検出器を中空構造とし、工具取付部材を手先位置検出器まで手先ケーシングの内部に突設し、手首ケーシングの内部に配置されたケーブルを手先位置検出器中空部を介して工具取付部材中空部まで連通させたので、ケーブルが外部に露出することがなくなり、工具取付部材、手先ケーシングの大型化を極力防止することができるともに、ロボットの動作、特に工具の動作が制限されることがなくなる。また、ロボットにケーブルが巻きつくことがなくなる。また、ケーブル用コネクタなどを設ける必要がなく、ロボットの気密性が必要な環境下（例えば、水中など）でこのロボットを使用することができる。さらに、ロボットの外部でケーブルが摩擦され発塵することがなく、清浄な環境下（例えば、半導体製造設備などのクリーンルーム）でこのロボットを使用することができる。
【００３９】
また、請求項２に記載の発明によれば、工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の周方向に空間部を設けたので、ケーブルを空間部に這わせることができ、工具取付部材が回転することで工具に接続されたケーブルに張力がかかることを防止できる。
【００４０】
また、請求項３に記載の発明によれば、工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の外周面に摺動する固定部を設け、工具取付部材と固定部との摺接面に当該固定部に接続されたケーブルを工具取付部材中空部に接続されたケーブルまで連通させる連通機構を設けたので、工具取付部材が無限回転する場合、すなわち手先回転機構で工具を無限回転させる場合においても、ケーブルを工具取付部材中空部まで連通させることができ、ケーブルが外部に露出することを防止することができる。
【００４１】
また、請求項４に記載の発明によれば、連通機構を摺接面の周方向に設けられた溝としたので、固定部に接続されたケーブル内の気体や液体は溝に流入し、この溝から気体や液体を工具取付部材中空部に接続されたケーブル内に供給することができ、工具取付部材が無限回転する場合、すなわち手先回転機構で工具を無限回転させる場合においても、気体や液体を供給するケーブルを工具取付部材中空部まで連通させることができる。
【００４２】
また、請求項５に記載の発明によれば、連通機構を摺接面に設けられたスリップリングとしたので、固定部に接続されたケーブルを通る電気はスリップリングを通り、工具取付部材中空部に接続されたケーブルに通電することができ、また工具取付部材中空部に接続されたケーブルを通る電気はスリップリングを通り、固定部に接続されたケーブルに通電することができ、工具取付部材が無限回転する場合、すなわち手先回転機構で工具を無限回転させる場合においても、電気を通すケーブルを工具取付部材中空部まで連通させることができる。
【００４３】
また、請求項６に記載の発明によれば、工具取付部材中空部の先端に着脱可能な蓋を設けたので、ケーブルを必要としない工具を工具取付部材に取り付ける場合は工具取付部材中空部の気密性を確保することができ、ケーブルを必要すると工具を工具取付部材に取り付ける場合は工具取付部材中空部のケーブルを直接工具に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるロボットの手首構造の概略断面図である。
【図２】工具取付部材に工具を取り付けた状態を示す図である。
【図３】この発明にかかるロボットの手首構造の他の概略断面図である。
【図４】工具取付部材が無限回転する場合のこの発明にかかるロボットの手首構造の概略断面図である。
【図５】工具取付部材が無限回転する場合のこの発明にかかるロボットの手首構造の他の概略断面図である。
【図６】工具取付部材が無限回転する場合のこの発明にかかるロボットの手首構造の他の概略断面図である。
【図７】従来のロボットの工具取付部材近傍の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　ロボット
１０　　　　工具取付部材
１１　　　　工具取付部材中空部
１３　　　　空間部
１４　　　　開口部
１５　　　　蓋
１９　　　　連通機構
１９ａ　　　溝
１９ｃ　　　スリップリング
２０　　　　手先回転機構
２１　　　　減速機
２２　　　　モータ
２２ａ　　　手先回転軸
２３　　　　ブレーキ
３０　　　　手先ケーシング
４０　　　　工具取付部材位置検出器
４１　　　　レゾルバー回転子
４２　　　　レゾルバー固定子
５０　　　　手首回転機構
５１　　　　減速機
５２　　　　ベルト伝動装置
５２ａ　　　手首回転軸
６０　　　　手先位置検出器
６１　　　　レゾルバー回転子
６１ａ　　　手先位置検出器中空部
６２　　　　レゾルバー固定子
７０　　　　手首ケーシング
８０　　　　ケーブル
９０　　　　工具

Claims

少なくとも手先ケーシングの先端に回転自在に取り付けられた工具取付部材、前記工具取付部材を手先回転軸心を中心に回転させる手先回転機構、前記手先回転軸心上に設けられ前記工具取付部材の回転位置を検出する工具取付部材位置検出器、前記手先回転機構および工具取付部材位置検出器を内部に有する手先ケーシング、前記手先ケーシングを前記手先回転軸心と直交する手首回転軸心を中心に回転させる手首回転機構、前記手首回転軸心上に設けられ前記手先ケーシングの回転位置を検出する手先位置検出器、前記手首回転機構および手先位置検出器を内部に有する手首ケーシングを備えるロボットの手首構造であって、
前記手先回転機構を前記工具取付部材の反対側に配置し、
前記工具取付部材および前記手先位置検出器を中空構造とし、
前記工具取付部材を前記手先位置検出器まで前記手先ケーシングの内部に突設し、
前記手首ケーシングの内部に配置されたケーブルを手先位置検出器中空部を介して工具取付部材中空部まで連通させたことを特徴とするロボットの手首構造。
前記工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の周方向に空間部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首構造。
前記工具取付部材と手先位置検出器との間に当該工具取付部材の外周面に摺動する固定部を設け、
前記工具取付部材と固定部との摺接面に当該固定部に接続されたケーブルを工具取付部材中空部に接続されたケーブルまで連通させる連通機構を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のロボットの手首構造。
前記連通機構は、前記摺接面の周方向に設けられた溝であることを特徴とする請求項３に記載のロボットの手首構造。
前記連通機構は、前記摺接面に設けられたスリップリングであることを特徴とする請求項３に記載のロボットの手首構造。
前記工具取付部材中空部の先端に着脱可能な蓋を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットの手首構造。