JP2007021636A - 産業用ロボットの線条体処理構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、線条体の挙動を安定させることができると共に、前腕上方及び／又は前腕後方で線条体の余長の張り出しを抑制でき、これにより線条体の干渉を防止することができる産業用ロボットの線条体処理構造を提供する。
【解決手段】 一端が第２手首要素６に固定され、他端が第２手首要素６から第１手首要素５に向かう方向で、第１手首要素５及び第２手首要素６に沿って湾曲して延在する自由端であり、線条体２０を一端と他端との間でガイドする可撓性の板状ガイド部材１０と、板状ガイド部材１０の他端側に取り付けられ、板状ガイド部材１０の他端の変形範囲を、主として板状ガイド部材１０の板厚方向に制限し、板状ガイド部材１０が線条体２０と共に板厚方向に直交する長手方向に往復移動できるようにするガイド制限部材１５と、前腕４上で板状ガイド部材の手前側に設けられ、板状ガイド部材にガイドされる線条体を挿通させる挿通部材１４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロボットアームの先端側に設けられた作業ツールに相互接続する線条体を、ロボットアームに沿って配索した産業用ロボットの線条体処理構造に関する。

従来、位置や姿勢を変えることができる作業ツールに相互接続する線条体としてのロボット用ケーブルハーネスを、ロボットアームの上方に沿って配索した産業用ロボットの線条体処理構造において、ロボットアームの手首要素が大きく動作した場合に、ケーブルハーネスの挙動が安定せず、ケーブルハーネスが周囲と干渉を起こしたり、ケーブルハーネスに引張力が作用したりして断線などの破損を生じることがあった。例えば、アーク溶接ロボットを用いた実際の作業では、作業ツールとしての溶接トーチをワークや治具や周辺機器などの間の狭いスペースに入り込ませて溶接作業を行わなければならず、ロボットアームの上方で緩やかに取り回しされたトーチケーブルが、溶接トーチの動きに伴って周囲と干渉するという問題があった。

そこで、周囲との干渉の防止を図ると共に、トーチケーブルの挙動の安定化を図った従来技術として、図９に示すように、６軸の自由度を持つ多関節型のアーク溶接ロボット５０の前腕５２上にスプリングバランサー（図示せず）を備えたリニアガイド５１が搭載されたものがある。

図９に示すように、アーク溶接ロボット５０は、ロボットアームとしての前腕５２の先端側に、前腕長手方向の第１軸線Ｊ４回りに回転可能に設けられた第１手首要素５３と、この第１手首要素５３の先端側に、第１軸線Ｊ４と略垂直に交わる第２軸線Ｊ５回りに回転可能に設けられた第２手首要素５４と、第２手首要素５４に続き、第２軸線Ｊ５と略垂直なロボット最終軸としての第３軸線Ｊ６に一定量オフセットした平行な軸線回りで回転可能に設けられた溶接トーチ５５とを備えている。

リニアガイド５１は、第１手首要素５３の基部側（上腕寄り）に搭載され、リニアモータやサーボモータとボールねじとの組み合わせなどによる駆動力で往復移動するようになっている。すなわち、従来のトーチケーブル５６は、前腕５２基部の上方でリニアガイド５１に中間部分が保持されており、このリニアガイド５１を介して溶接トーチ５５側にトーチケーブル５６が配索され、手首要素の動きに合わせてトーチケーブル５６が前後に往復移動し、前腕５２上方及び／又は前腕５２後方にトーチケーブル５６が膨らんで、周囲と干渉することが防止されている。

この種のアーク溶接ロボットの線条体処理構造の他の一例として、特許文献１に開示されているものが知られている。この従来例は、リニアガイドを介して、前腕上で溶接トーチに溶接ワイヤを送るワイヤ送給装置を搭載したものである。ワイヤ送給装置は、リニアガイドによって往復移動できるようになっている。

特開２００４−２２３５７６号公報

しかしながら、上記従来例では、リニアガイド５１が前腕５２基部側で上方及び／又は後方に出っ張るため、リニアガイド５１が周囲と干渉する心配があった。リニアガイド５１はトーチケーブル５６と違って固いため、干渉により周囲の周辺機器を破壊したり、リニアガイド５１自身が破損したりする心配があった。

また、リニアガイド５１は、ワイヤ送給装置やリニアモータやサーボモータを備えているため、前腕が重くなり前腕の動きが悪くなるという問題があった。また、ロボットの重心が高くなるため、安定性や耐振動性が低下するなどといった問題があった。

そこで、本発明は、前腕上にリニアガイドを設けることなく、手首要素の動きに応じてトーチケーブルが前腕に沿って前後に往復移動できる別の構成を設けることで、線条体の挙動を安定させることができると共に、前腕上方及び／又は前腕後方で線条体の余長の張り出しを抑制でき、これにより線条体の干渉を防止することができる産業用ロボットの線条体処理構造を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明の請求項１の発明は、前腕の先端側に、該前腕長手方向の第１軸線回りで回転可能に設けられた第１手首要素と、該第１手首要素の先端側に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りで回転可能に設けられ、前記第１手首要素に対して所定の屈曲角度で交差する第２手首要素と、該第２手首要素に続き、前記第２軸線と略垂直なロボット最終軸に一定量オフセットした平行な軸線回りで回転可能に設けられた作業ツールと、を備えた産業用ロボットの線条体処理構造において、一端が前記第２手首要素に固定され、他端が前記第２手首要素から前記第１手首要素に向かう方向で、前記第１手首要素及び前記第２手首要素に沿って湾曲して延在する自由端であり、前記線条体を前記一端と前記他端との間でガイドする可撓性の板状ガイド部材と、該板状ガイド部材の前記他端側に取り付けられ、該板状ガイド部材の他端の変形範囲を、主として該板状ガイド部材の板厚方向に制限し、該板状ガイド部材が前記線条体と共に該板厚方向に直交する長手方向に往復移動できるようにするガイド制限部材と、前記前腕上で前記板状ガイド部材の手前側に設けられ、該板状ガイド部材にガイドされる前記線条体を挿通させる挿通部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の産業用ロボットの線条体処理構造において、前記ガイド制限部材が、前記第１の手首要素に設けられ、前記板状ガイド部材の幅方向両側に配置された一対の規制片であり、該一対の規制片の相対向する内面に、前記板状ガイド部材が自身の弾性復元力で外側に弾性復帰するのを防止する爪部が突設されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の産業用ロボットの線条体処理構造において、前記挿通部材は、前記挿通部材は、枢軸回りで回動自在に設けられ、前記線条体の動きに応じてその向きを変えることができることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の産業用ロボットの線条体処理構造において、前記挿通部材を通過した前記線条体は、前記前腕から上方に所定量オフセットした位置に配索されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の産業用ロボットの線条体処理構造において、前記作業ツールは溶接用トーチであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の産業用ロボットの線条体処理構造において、前記線条体は、溶接ワイヤ用ライナ、アシストガス用チューブ及び溶接電源用ケーブルなどから成り、前記線条体の外周が可撓性の導管によって覆われていることを特徴とする。

本願の請求項１記載の発明によれば、作業ツールが、例えば歯車伝動機構を介し、ロボット最終軸に対して一定量オフセットした平行な軸回りで回転するようになっているから、ロボット最終軸の回転運動が歯車伝動機構を介して作業ツールの回転動作に変換され、ロボット最終軸周りで線条体が大きく振れ回ることが防止され、線条体の挙動を安定させることができる。

また、一端が第２手首要素に固定され、他端が第２手首要素から第１手首要素に向かう方向で、第１手首要素及び第２手首要素に沿って湾曲して延在する自由端であり、線条体を前記一端と他端との間でガイドする可撓性の板状ガイド部材を備えることで、線条体が恒に板状ガイド部材にガイドされるから、線条体の挙動を安定化させることができ、線条体が手首要素に絡まったりすることを防止することができる。

また、板状ガイド部材の他端側に取り付けられ、板状ガイド部材の他端の変形範囲を、主として板状ガイド部材の板厚方向に制限し、板厚方向に直交する長手方向に往復移動できるようにするガイド制限部材を備えることで、第２の手首要素が内側に回転して第１の手首要素と第２の手首要素の屈曲角度が小さくなる場合に、板状ガイド部材が自身の弾性復元力で外側に膨れることを防止することができ、これによって、板状ガイド部材の上面にガイドされる線条体を上方に膨らませることなく、第１手首要素及び／又は第２手首要素に沿って線条体を配索することができる。

また、前腕上で板状ガイド部材の手前側に設けられ、板状ガイド部材にガイドされる線条体を挿通させる挿通部材を備えているから、手首要素の動きに応じて板状ガイド部材にガイドされつつ往復移動する線条体が、前腕上をスムーズに移動することができる。

したがって、作業ツールに相互接続される線条体の挙動を安定させることができると共に、前腕上方及び／又は前腕後方で線条体の余長の張り出しを抑制でき、これにより線条体の周囲との干渉を防止することができる。
線条体の寿命も向上可能となる。

請求項２記載の発明によれば、ガイド制限部材が一対のガイド片であり、一対のガイド片の相対向する内面に爪部が突設されているから、板状ガイド部材の自由端部分の幅方向への横ずれを防止することができると共に、板状ガイド部材が自身の弾性復元力で外側に弾性復帰するのを防止することができる。したがって、板状ガイド部材は、板厚方向と、板厚方向に直交する幅方向の２方向にその移動が規制されることとなり、線条体の挙動をより安定させることができる。

請求項３記載の発明によれば、挿通部材は、枢軸回りで回動自在に設けられ、線条体の動きに応じてその向きを自由に変えることができるから、前腕の上方に配索される線条体の動きに自由度を持たせることができ、線条体の挙動が安定化する。また、線条体が曲がったり捩じれたりして、線条体の局部に応力が集中することが回避され、断線などの破損を防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、挿通部材を通過した線条体は、前腕から上方に所定量オフセットした位置に配索されているから、線条体を前腕基部後方に張り出すことなく線条体に余長を形成することができ、上腕と前腕の相対移動や、第１手首要素や第２手首要素の位置や姿勢の変化による線条体の移動量を吸収することができる。したがって、線条体に作用する曲げや捩じりによるストレスを軽減することができると共に、コンパクトで安定した線条体処理を実現することができる。

請求項５記載の発明によれば、作業ツールは溶接用トーチであるから、スペースの狭い場所で溶接作業を行う場合に、線条体の周囲との干渉などを有効に防止することができる。

請求項６記載の発明によれば、線条体は、溶接ワイヤ用ライナ、アシストガス用チューブ及び溶接電源用ケーブルから構成され、線条体の外周が可撓性の導管によって覆われることで、溶接ワイヤ用ライナ、アシストガス用チューブ及び溶接電源用ケーブルなどが１本に纏められるから、電線やチューブ毎に可撓性の導管で覆う場合と比較して、線条体を小径化・軽量化することができ、これにより線条体の取り扱い性が向上すると共に、線条体の寿命が延長する。また、可撓性の導管で覆うことにより、線条体の自由度が高まり線条体の挙動を安定させることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る産業用ロボットの線条体処理構造の第１の実施形態である。この産業用ロボットの構成は、本発明の特徴部分である一対の規制片（ガイド制限部材）１５，１５及び挿通部材１４を除き従来の産業用ロボット５０の構成と略同一であるので、概略的に示されている。なお、作業ツールには、溶接トーチ８が用いられているが、本発明は作業ツールを溶接トーチ８に限定するものではなく、吸盤を備えたハンドリングツールや他の作業ツールを用いることもできる。

図１は、溶接トーチ８を備えたアーク溶接ロボットシステムの構成を示している。ロボット１は６軸の自由度を持つ多関節型のアーク溶接ロボットであり、ロボット制御装置２１からの指令に従い、手首先端に装着された溶接トーチ８を溶接する図示しないワーク（部品）の位置に、指定された姿勢で、目標位置まで移動する様、制御用ケーブル２２を介して、６軸の駆動部に各々装着された図示しないサーボモータで駆動・制御されている。溶接電源２３からは、溶接電源用ケーブル２０ａが導出している。

ロボット１は上記サーボモータへの動作指令と同時に溶接機を介して溶接トーチ８への溶接電流（またはワイヤ送給量）および溶接電圧も出力し、溶接トーチ８はロボット１の動作と同期し、溶接電源２３を介し、規定の溶接条件に従って溶接を行うようになっている。

このロボット１は、本体ベース２５に載置されている旋回胴２と、旋回胴２に回動自在に連結された上腕３と、上腕３の先端側に回動自在連結された前腕４と、前腕４の先端側に複数の手首要素５，６，７を介して連結された溶接トーチ８とから構成されている。旋回胴２、上腕３、前腕４は、それぞれＪ１軸（不図示）、Ｊ２軸（不図示）、Ｊ３軸（不図示）を回動軸として回動自在になっている。

前腕４に連結された複数の手首要素は、前腕４の長手方向でＪ４軸（第１軸）回りで回転可能に設けられた第１手首要素５と、この第１手首要素５の先端側に、Ｊ４軸と略垂直に交わるＪ５軸（第２軸）回りで回転可能に設けられ、第１手首要素５に対して所定の屈曲角度γで交差する第２手首要素６と、第２手首要素６の先端側に、Ｊ４軸と略垂直なＪ６軸（第３軸）回りで回転可能に設けられた第３手首要素７とからなっている。Ｊ６軸は、６軸のアーク溶接ロボット１の最終軸となっている。溶接トーチ（作業ツール）８は、伝動機構を介して、第３手首要素７の先端側でＪ６軸に一定量オフセットした平行な軸線回りで回転可能に取り付けられている。

溶接トーチ８を支持し、回転させる図示しない伝動機構については、以下のようになっている。第３手首要素先端７にある第６のサーボモータには、出力フランジを支持するベアリングを内臓した減速装置が結合され、この減速装置にはＪ６軸の回りで回転制御される入力ギヤが結合されている。出力フランジベース部分にはギヤボックス筐体が装着されており、溶接トーチ８が出力フランジから所定距離隔ててベアリングを介し回転可能に装着されており、溶接トーチ８の回転軸と一体化された出力ギヤが入力ギヤと噛合う様、装着されている。これにより、ロボット制御装置２１からの指令に応じ、溶接トーチ８を自由に回転できるようになっている。なお、この伝動機構については、周知であるため（特許文献１などで開示されている）詳細な説明を省略することとする。

溶接トーチ８には、線条体としてのトーチケーブル２０を構成する溶接電流を流す為のパワーケーブル（溶接電源用ケーブル）２０ａ、溶接ワイヤ２０ｄを供給するライナ（溶接ワイヤ用ライナ）２０ｃ、アシストガスを供給するエアチューブ（アシストガス用チューブ）２０ｂなどが相互接続されている（図８参照）。さらに、溶接トーチ８には冷却用の水冷チューブなどが接続されている場合もある。ロボット１は適宜溶接位置に応じてアームの姿勢を変え、溶接トーチ８の位置と姿勢を制御しながら、溶接作業を行うものであるが、位置や姿勢を変えた際に、トーチケーブル２０が周囲と干渉したり、絡まったり、断線したりしないような工夫が、以下に説明する本発明によって成されている。

本願発明では、溶接電流、溶接ワイヤ、アシストガスを供給するトーチケーブル２０を第１，２手首要素５，６に沿わせた状態にガイドする板状ガイド部材１０を第２手首要素６に設け、板状ガイド部材１０の自由端１０ｂには、トーチケーブル２０を板状ガイド部材１０に摺動可能に保持する挿通ガイド１２を設け、前腕４後部には、トーチケーブル２０の途中部分をトーチケーブル２０の長手方向に摺動自在に保持する挿通部材１４を設け、さらに板状ガイド部材１０の自由端１０ｂに、この自由端１０ｂの動作範囲を板状ガイド部材１０の長手方向に往復移動自在な状態で制限する一対の規制片（ガイド制限部材）１５，１５を設けることで、前腕４後方の干渉領域を大きくすることなく、かつ、トーチケーブル２０を上腕３に対し大きく張り出すことなく、トーチケーブル２０の挙動が安定するように処理されている。

板状ガイド部材１０は、テフロン（登録商標）などの低摩擦係数で可撓性を有する材料から板状に形成され、一端が第２手首要素６に固定された固定端１０ａであり、他端が第２手首要素６から第１手首要素５に向かう方向で、第１手首要素５及び第２手首要素６に沿って湾曲して延在する自由端１０ｂである。固定端１０ａ側には、Ｊ６軸と平行に延びる真直部分を有し、第１手首要素５と略同等の幅寸法を有している。真直部分に湾曲部を介して続く自由端１０ｂ側は、第１手首要素５からオフセットされた状態で第１手首要素５に平行に延びる真直部分を有している。このため、トーチケーブル２０が、板状ガイド部材１０にガイドされることで、第１、第２手首要素５，６に沿って配索されるようになっている。

挿通ガイド１２は、筒状をなし、板状ガイド部材１０の自由端１０ｂの端部で、幅方向の中心位置に、設けられている。挿通ガイド１２は、トーチケーブル２０を摺動自在に挿通させる寸法に形成されているが、トーチケーブル２０が不必要にばたついたりしないようになっている。このような挿通ガイド１２が設けられることで、トーチケーブル２０が板状ガイド部材１０上にガイドされ、しかも板状ガイド部材１０上でトーチケーブル２０が第１、第２手首要素５，６に沿って配索されるようになっている。なお、挿通ガイド１２の位置は挿通部材１４にできるだけ近い方が好ましい。つまり、挿通ガイド１２と挿通部材１４の間隔が広がりすぎると、トーチケーブル２０のガイドがない部分の長さが大きくなり、安定したトーチケーブル２０の処理が困難になる場合があるからである。従って、ロボット１の動作範囲を考慮し、挿通ガイド１２と挿通部材１４が干渉しない範囲で近づける設計が好ましい。

一対の規制片１５，１５は、板状ガイド部材１０の自由端１０ｂ側に取り付けられ、自由端１０ｂの変形範囲を、板状ガイド部材１０の板厚方向及びこの板厚方向に直交する幅方向に制限し、板状ガイド部材１０がトーチケーブル２０と共に第１の手首要素５の長手方向に往復移動させるためのものである。一対の規制片１５，１５は、板状ガイド部材１０の両側に配置された状態で、その基部側が第１手首要素５にねじなどの締結手段により固定され、先端側が板状ガイド部材１０の上面から突出するように設けられている。一対の規制片１５，１５の内面には、内向きに突出する爪部１５ａが突出形成されていて、板状ガイド部材１０が一対の規制片１５，１５と爪部１５ａの内側に位置するようになっている。一対の規制片１５，１５により板状ガイド部材１０の幅方向の横ずれが規制され、爪部１５ａにより板状ガイド部材１０の弾性復元力により板厚方向の撓みが規制されるようになっている。

挿通部材１４は、筒状をなし、前腕４の後方側で板状ガイド部材１０の手前側に、回動自在に設けられている。この挿通部材１４と板状ガイド部材１０との組み合わせにより、トーチケーブル２０が前腕４上をその長手方向に往復移動することができるようになり、従来例のリニアガイド５１（図９）が不要となり、簡易な構成でコストをかけずに、トーチケーブル２０の挙動を安定化させることが可能となる。

図２は、図１に対しガイド制限部材の変形例を示したものである。このガイド制限部材は、第１手首要素５と板状ガイド部材１０の間をばね１７で接続したものである。ばね１７のバネ定数や長さは板状ガイド部材１０の可撓性やトーチケーブル２０の挙動に応じて任意に選定されており、恒にトーチケーブル２０を第１手首要素５側にひきつける力を保つようになっている。今回の例では第１手首要素５の両側で一対のばね１７，１７を配置した例を示したが、もちろん、第１手首要素５の中心部に１つのばねを配置し、板状ガイド部材１０を恒に引く構造をとることもできる。その他のロボット１′の構成は、図１と同様であるため、説明を省略することとする。

図３は、図１の実施例において、上腕３と前腕４が相対回転した場合のトーチケーブル２０の挙動を示す図である。トーチケーブル２０は前腕４上部にある挿通部材１４でトーチケーブル２０の長手方向に摺動可能に支持された後、図３の（ｂ）、（ｄ）に示すようにロボット側面から見て、右側に折り曲げられた状態で配索され、上腕３の途中部分で保持される。保持はトーチケーブル２０を直接上腕３に保持しても構わないし、ワイヤ送給装置３０を介して上腕３に保持しても構わない。ロボット１のアーム構成上、上腕３は前腕４に対し、ロボット側面から見て右側にオフセットした位置に配置されている。このような構成からトーチケーブル２０は前腕４と上腕３の相対回転時にも、線条体に発生する応力を曲げとねじりの両方で吸収することができるようになり、トーチケーブル２０そのものの寿命の確保および安定したケーブル処理を可能としている。

図４は、第１手首要素５回転時のトーチケーブル２０の挙動を示す図である。第１手首要素５が回転した場合、第２手首要素６に固定された板状ガイド部材１０も第１手首要素５と一緒に回転する。板状ガイド部材１０はトーチケーブル２０を挿通ガイド１２でトーチケーブル２０の動きを拘束している。板状ガイド部材１０は、一対の規制片１５，１５で横ずれが規制されている。これにより、板状ガイド部材１０はトーチケーブル２０を前腕４に巻き付けるように処理する。トーチケーブル２０を前腕４基部上部でトーチケーブル２０の長手方向に往復移動自在な状態で保持している挿通部材１４は、トーチケーブル２０の長手方向に直角な軸まわりで回転可能に支持されており、トーチケーブル２０が手首要素に巻き付くのに合せ、その向きを変更することができる。これにより、トーチケーブル２０に無理な力を作用させることなく、スムーズに処理することが可能となる。勿論、挿通部材１４の後方のトーチケーブル２０は、前腕４回転に合せ、その長さを調整すべく上腕３と前腕４の間にある余長を利用し、必要な長さ分出入することで位置が調整される。

図５は、第２手首要素６揺動時のトーチケーブル２０の挙動を示す図である。第２手首要素６が揺動した場合、第２手首要素６に固定された板状ガイド部材１０も第２手首要素６と一緒に回転する。板状ガイド部材１０は可撓性の部材であり、トーチケーブル２０を挿通ガイド１２で横方向の動きを拘束しながら、第２手首要素６の揺動に合せ、トーチケーブル２０を必要な長さ分出入させ位置を調整している。板状ガイド部材１０は、一対の規制片１５，１５により弾性復元力で外方向に膨れだす変形（板厚方向の変形）が規制され、板状ガイド部材１０が手首要素に沿って長手方向に往復移動できるようになっている。すなわち、板状ガイド部材１０は第２手首要素６の外周部を回り込むように変形し、板状ガイド部材１０が第１手首要素５および第２手首要素６から大きく張り出すことはなく、トーチケーブル２０をスムースに処理することが可能となる。勿論、挿通部材１４の後方のトーチケーブル２０は、前腕４回転に合せ、その長さを調整すべく上腕３と前腕４の間にある余長を利用し、必要な長さ分出入することで位置を調整される。

図６は、上腕３揺動時のトーチケーブル２０の挙動を示す図である。トーチケーブル２０は、上腕３途中の保持部で保持され（図示せず）、旋回胴２後部のクランプ２８で固定される。上腕３途中での保持部と旋回胴２後部のクランプ２８の間に、適切な余長を持たせることで、上腕３の揺動を適切に吸収することが可能となる。

図７は、ロボット旋回胴２回転時のトーチケーブル２０の挙動を示す図である。トーチケーブル２０は、旋回胴２後方で固定され、その後で溶接電源２３やロボット制御装置２１に接続される。ロボット旋回胴２は回転する場合、トーチケーブル２０を床に立てたハンガ２７などで吊るすことで、図６のように、旋回胴２後方の固定部２９とハンガ２７間でトーチケーブル２０に予め適切な余長を持たせることで、旋回胴２の回転を適切に吸収することが可能である。なお、ハンガ２７は本体ベース２５に固定することも可能である。これにより、ロボット外部にハンガ２７を立てる必要はなくなり、現場での作業を減らすことが可能となるとともに、作業スペースを狭小化することが可能となる。

ロボット１は６軸の自由度を有しており、それぞれの軸は複雑な動作を行う。本願発明の線条体処理構造では、これら６軸の動作にも柔軟に対応できる線条体処理を実現している。第３手首要素７の回転動作は、溶接トーチ８をロボット最終軸としてのＪ６軸からオフセットして装着することで、トーチケーブル２０はその位置を変えることなく、トーチケーブル２０の全長にわたって、トーチケーブル２０に作用するねじりを吸収する。第１、２手首要素５，６は図４、５の説明で記述した通りとなる。第１〜３手首要素５〜７が同時に動作する場合でも、前腕４部の線条体処理構造でスムーズに処理することが可能である。前腕４揺動時の線条体処理は図３、上腕３揺動時の線条体処理は図６、旋回胴２回転時の線条体処理は図７の説明で記述した内容で処理可能である。特に上腕３揺動と旋回胴２回転以外の４つの軸（Ｊ３軸〜Ｊ６軸）については、今回の線条体処理を用いることで、様々なロボットの動作形態にもこの線条体処理構造でその動作を吸収できるようになっている。

図８はトーチケーブル２０の断面図である。この構造において、ワイヤ２０ｄ、アシストガス用チューブ２０ｂは導管２０ｅのおおむね軸芯を通り、溶接電源ケーブル２０ａは軸芯から所定量オフセットした位置を通っている。トーチケーブル２０にねじり力が作用しても、線径が細い為、ケーブル２０の全長でねじりを吸収することが可能である。ねじりに対しては、アシストガス用チューブ２０ｂの周りに螺旋状に巻き付くことで、ねじれを吸収する構造も可能である。溶接電源用ケーブル２０ａを複数の電線に分けることで、更にその電線の線径を細くし、更なる長寿命化を計ることも可能である。また、より細い素線の集合体をねじって束ねた導体を多芯にねじって束ねた可動用のものを用いることで、さらなる長寿命化を計ることも可能である。

トーチケーブル２０は導管２０ｅで覆われているから、図４，５に示すロボット動作時にも、内部の電線類が直接前腕に接触することはなく、トーチケーブル２０の寿命をさらに改善することもできる。

以上のように、本実施形態の発明によれば、簡単な構成で、溶接トーチ８に接続するトーチケーブル２０を、前腕４上方及び後方に対し大きく張り出させることなく、安定した挙動で前腕４に沿って配索することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。

本発明に係る産業用ロボットの線条体処理構造の第１の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１に示す産業用ロボットの線条体処理構造の変形例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明に従った上腕と前腕が相対回転した時の線条体の挙動の例であり、（ａ）、（ｂ）は前腕が屈んだ状態の正面図と側面図をそれぞれ示し、（ｃ）、（ｄ）は前腕が伸びた状態の正面図と側面図をそれぞれ示す。 本発明に従った第１手首要素回転時の前腕上方に配索された線条体の挙動の例であり、（ａ）は基準位置（ｂ）に対して第１手首要素が第１軸線回りで反時計方向に９０゜回転した状態、（ｂ）は第１手首要素の基準位置、（ｃ）は基準位置（ｂ）に対して第１手首要素が第１軸線回りで時計方向に９０゜回転した状態をそれぞれ示す正面図である。 本発明に従った第２手首要素揺動時の前腕上方に配索された線条体の挙動の例であり、（ａ）は第１手首要素と第２手首要素が一直線になった状態、（ｂ）は第１手首要素に対して第２手首要素が直角に曲がった状態、（ｃ）は第２手首要素が内向き（反時計方向）に強く曲がった状態をそれぞれ示す正面図である。 本発明に従った上腕揺動時の上腕後方に配索された線条体の挙動の例であり、（ａ）は上腕が基準位置（ｂ）に対して反時計方向に約５０゜回転した状態、（ｂ）は上腕が垂直になった状態、（ｃ）は上腕が基準位置（ｂ）に対して時計方向に約５０゜回転した状態をそれぞれ示す正面図である。 本発明に従った旋回胴回転時の上腕後方に配索された線条体の挙動の例であり、（ａ）は旋回動が基準位置（ｂ）に対して反時計方向に約５５゜回転した状態、（ｂ）は旋回胴の基準位置、（ｃ）は旋回胴が基準位置（ｂ）に対して時計方向に約５５゜回転した状態をそれぞれ示す平面図である。 本発明に従った線条体の断面図である。 産業用ロボットの線条体処理構造の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ ロボット
２ 旋回胴
３ 上腕
４ 前腕
５ 第１手首要素
６ 第２の手首要素
７ 第３の手首要素
８ 溶接トーチ（作業ツール）
１０ 板状ガイド部材
１２ 挿通ガイド
１４ 挿通部材
１６ 規制片（ガイド制限部材）
２０ トーチケーブル（線条体）

Claims (6)

1. 前腕の先端側に、該前腕長手方向の第１軸線回りで回転可能に設けられた第１手首要素と、該第１手首要素の先端側に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りで回転可能に設けられ、前記第１手首要素に対して所定の屈曲角度で交差する第２手首要素と、該第２手首要素に続き、前記第２軸線と略垂直なロボット最終軸に一定量オフセットした平行な軸線回りで回転可能に設けられた作業ツールと、を備えた産業用ロボットの線条体処理構造において、
   一端が前記第２手首要素に固定され、他端が前記第２手首要素から前記第１手首要素に向かう方向で、前記第１手首要素及び前記第２手首要素に沿って湾曲して延在する自由端であり、前記線条体を前記一端と前記他端との間でガイドする可撓性の板状ガイド部材と、
   該板状ガイド部材の前記他端側に取り付けられ、該板状ガイド部材の他端の変形範囲を、主として該板状ガイド部材の板厚方向に制限し、該板状ガイド部材が前記線条体と共に該板厚方向に直交する長手方向に往復移動できるようにするガイド制限部材と、
   前記前腕上で前記板状ガイド部材の手前側に設けられ、該板状ガイド部材にガイドされる前記線条体を挿通させる挿通部材と、を備えたことを特徴とする産業用ロボットの線条体処理構造。
2. 前記ガイド制限部材が、前記第１の手首要素に設けられ、前記板状ガイド部材の幅方向両側に配置された一対の規制片であり、該一対の規制片の相対向する内面に、前記板状ガイド部材が自身の弾性復元力で外側に弾性復帰するのを防止する爪部が突設されたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボットの線条体処理構造。
3. 前記挿通部材は、枢軸回りで回動自在に設けられ、前記線条体の動きに応じてその向きを変えることができることを特徴とする請求項１又は２記載の産業用ロボットの線条体処理構造。
4. 前記挿通部材を通過した前記線条体は、前記前腕から上方に所定量オフセットした位置に配索されていることを特徴とする請求項３記載の産業用ロボットの線条体処理構造。
5. 前記作業ツールは溶接用トーチであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の産業用ロボットの線条体処理構造。
6. 前記線条体は、溶接ワイヤ用ライナ、アシストガス用チューブ及び溶接電源用ケーブルなどから成り、前記線条体の外周が可撓性の導管によって覆われていることを特徴とする請求項５に記載の産業用ロボットの線条体処理構造。

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