JP2007237342A

JP2007237342A - 水平多関節ロボット

Info

Publication number: JP2007237342A
Application number: JP2006063936A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Umezaki; 剛宏梅崎
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】ケーブルや配管の折れ曲がりによる断線、配管の詰まり等のトラブルを生じないスムーズなケーブル巻取りができる水平多関節ロボットを得る。
【解決手段】本発明の水平多関節ロボットは、本体に関節を介して設けた第１アーム11と、第１アームに関節を介して設けた第２アーム12と、第２アームの先端部に設けられた上側と下側の二つの手首からなる手首部18と、二つの手首を駆動する手首回転軸15と、第２アームに設けられ手首部を駆動するモータ21と、第２アームに設けられ手首部のうち下側の手首に挿通されるエア配管あるいは電気配線等のケーブルを巻き取る巻取部とを有するもので、ケーブルの巻取部は、手首回転軸に設けた第１巻取部64と、第１巻取部の水平位置に回転可能に設けられたプーリを有しかつタイミングベルト38で連結された第２巻取部65とを有し、第１巻取部の回転に連動して第２巻取部を回動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エア配管あるいは電気配線等のケーブルの処理機能を有する水平多関節ロボットに関する。

水平多関節ロボットの一例を図２および図３に示す。図２は正面図、図３は上面図である。図において、１１は第１アーム、１２は第２アーム、１３は第２アームベース、１４はケーシング、１６は胴体、１７は第１アームベース、１８は手首部である。手首部１８は上下２段の下側手首１８ａと上側手首１８ｂからなる。
このロボットは、胴体１６と第１アームベース１７との間の第１関節部、第１アームと第２アームとの間の第２関節部、第２アーム１２と手首部１８との間の回転、および上下動の合計５自由度で構成されている。上側のケーブルの巻取部は、ケーシング１４内に設けてある。
図４は、従来のケーブルの巻取部が用いられている水平多関節ロボットの部分側断面図である。図において、１５は手首回転軸、４１は手首用ケーブルである。手首回転軸１５は外側軸１５ａと、中心軸１５ｂの中空状の二重構造になっている。手首用ケーブル４１は、圧縮エアや負圧を供給するためのエアチューブ、電気配線あるいはセンサ用の光ファイバケーブル等各種の可撓性をする線材が含まれる。そして、図２の下側手首１８ａと上側手首１８ｂに対応して、下側の手首用ケーブル４１ａと上側の手首用ケーブル４１ｂが挿通されている。
下側の手首用ケーブル４１ａは、手首回転軸１５の中心線Ａを中心として、手首回転方向に弾性的に巻き回した状態でケーシング１４に収容されている。そして、ケーシング１４内で一端を第２アーム１２に固定されて、手首の回動により巻き回される。
また、このようなケーブルの処理方法と類似した他の例も提案されている(例えば、特許文献１参照)。
特開平８−５７７９２号公報

しかしながら、従来の手首回転部において、手首用ケーブルが手首回転方向に弾性的に巻き回して回動した場合、ケーシング内で一端を第２アームに固定されて、手首の回動により巻き回されるため、ケーブルどうし擦れや、ケーブルとケーシングとの擦れにより、ケーブルの動きが手首の回動に追従せず、ケーブルが局部的に捩じられたり折り曲げられたりして、ケーブルの断線や配管が詰まるおそれがある。
そこで、本発明は水平多関節ロボットの手首部において配管や電気配線等のケーブルの折れ曲がりによる断線、配管の詰まり等のトラブルを生じないスムーズなケーブル巻取りができる水平多関節ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、つぎのように構成したものである。
請求項１記載の発明は、本体に関節を介して設けた第１アームと、前記第１アームに関節を介して設けた第２アームと、前記第２アームの先端部に設けられた上側と下側の二つの手首からなる手首部と、前記二つの手首を駆動する手首回転軸と、前記第２アームに設けられ前記手首部を駆動する手首駆動のモータと、前記第２アームに設けられ前記手首部のうち上側の手首に挿通されるエア配管あるいは電気配線等のケーブルを巻き取る巻取部とを有する水平多関節ロボットにおいて、前記ケーブルの巻取部は、前記手首回転軸に設けた第１巻取部と、前記第１巻取部の水平位置に回転可能に設けられたプーリを有しかつタイミングベルトで連結された第２巻取部とを有し、前記第１巻取部の回転に連動して前記第２巻取部を回動するものである。
請求項２記載の発明は、前記第２巻取部は、前記第２アームに軸受を有する支持部材を設けたものである。
請求項３記載の発明は、前記第２巻取部のプーリの軸は、ケーブルを挿通しかつ保護するパイプになっているものである。

請求項１の発明によれば、ケーブルは、巻回された部分が手首の回動に連動して回転する。このためケーブルは弛むことなく、常に巻き回部に巻きつけられるので、手首の回動に伴ってケーブルに局部的な折れ曲がりや捩じれが生ずることはない。
請求項２、３の発明によれば、アームの関節部における断線あるいは折れ曲がりを確実に防止した状態でケーブルをアーム内部に収容できるので、手首のスムーズな回動を確実にすることができる多関節ロボットを得ることができる。

以下、本発明の実施例について図面と共に詳細に説明する。

図１は、本発明のケーブルの巻取部を用いた水平多関節ロボットのアームの断面図である。図１において、２１は手首駆動用のモータであり、下側のモータ２１ａと上側のモータ２１ｂからなる。２２は手首用の減速機で、下側の減速機２２ａと上側の減速機２２ｂからなる。６１、６２はケーブル保護パイプ、６３は支持部材、６４は第１巻取部、６５は第２巻取部である。なお、その他の符号は背景技術で述べたものと同じであり、また水平多関節ロボットの全体構造についても背景技術で述べた図２、図３と同じである。

本実施例のロボットにおいて図２に示す上下２段の手首部１８は下側手首１８ａと上側手首１８ｂからなり、これらを２個の手首駆動用のモータ２１、すなわち下側のモータ２１ａと上側のモータ２１ｂを駆動源とするタイミングベルト駆動により、それぞれ個別に水平方向に回動される。第２アーム１２の基端は第２アームベース１３に取付けられ、この第２アームベース１３は第１アーム１１先端の上面に嵌合された軸受５１により軸承されており、第２アーム１２が一定の範囲で水平方向回動可能に支持されている。上側手首１８ｂは、モータ２１ｂが減速機２２ｂに同軸的に直結され、タイミングベルト３７ｂを介して駆動される。また下側手首１８ａは、モータ２１ａが減速機２２ａに同軸的に直結され、タイミングベルト３７ａを介して駆動される。モータ２１ａ，２１ｂと減速機２２ａ、２２ｂは第２アームベース１３に取付けられ、第２アームベース１３には第２アーム１２の回転中心に開口部があり各モータ、減速機はその開口部の周りに配置されている。
第２アームベース１３に設けられた第２アーム１２の回転中心にある開口部は、手首用ケーブル４１の挿通路であり、下側の手首用ケーブル４１ａと上側の手首用ケーブル４１ｂは、それぞれこの開口部に取付けられたケーブル保護パイプ６１に挿通され、第２アーム１２内で下側の手首用ケーブル４１ａと上側の手首用ケーブル４１ｂに分岐して配線処理される。

第２アーム１２の先端部には、中心線Ａを中心として回動する中空状の手首回転軸１５として外側軸１５ａと中心軸１５ｂが同軸的に設けられている。各軸は筒状に形成されており、外側軸１５ａの内部空間に中心軸１５ｂが挿通されている。外側軸１５ａは第２アーム１２の上面に保持された軸受５２により軸承されており、中心軸１５ｂは外側軸１５ａ内周に嵌合された軸受５３と、第２アーム１２の下側に嵌合された軸受５４により軸承されている。中心軸の内部空間は、上側の手首用ケーブル４１ｂの挿通路である。

また各軸１５ａ、１５ｂの一端にはプーリ３３ａ，３３ｂが取付けられており、これらのプーリ３３ａ，３３ｂと減速機２２ａ、２２ｂに取付けられたプーリ３２ａ、３２ｂとの間には、タイミングベルト３７ａ，３７ｂが巻き掛けされている。そしてタイミングベルト３７ａ，３７ｂはそれぞれ第２アームベース１３に取付けられた各モータ２１ａ、２１ｂにより個別に駆動される。

第２アーム１２の上面には、下側の手首用ケーブル４１ａを収納するためのケーシング１４が取付けられている。
下側の手首用ケーブル４１ａは、ケーシング１４内に設けられたケーブル巻取り機構用のプーリ３４の回転中心の開口部に取付けられたケーブル保護用パイプ６２に挿通される。プーリ３４は、第２アーム１２の底面に取付けられた支持部材６３に嵌合された軸受５５により軸承されている。このプーリ３４の上面にプーリ３４と同軸上に円環状の第２巻取部６５が取付けられ、保護パイプ６２に挿通された手首用の上側の手首用ケーブル４１ｂは、この第２巻取部６５の内側で固定され、周壁１箇所に設けられた切り欠き窓から、部材外周を巻き回される。第２アーム１２の先端の外側軸には、ケーブル巻取り機構用のプーリ３５が取付けられ、このプーリ３５の上面にプーリ３５と同軸上に円環状の第１巻取部６４が取付けられている。第２巻取部６５から巻き回された手首用ケーブル４１ａは第２巻取部６５の外周を巻き回され、第１巻取部６４の周壁１箇所に設けられた切り欠き窓により第１巻取部６４の円環内部に入り固定され、外側軸１５ａの上面に設けられた下側の手首用ケーブル４１ａ用の開口部に挿通される。プーリ３４とプーリ３５との間にはタイミングベルト３８が巻き掛けされており、外側軸１５ａの回動に連動して巻き取り機構が回動するため、手首用ケーブル４１ａは第２巻取部６５と第１巻取部６４により確実に巻き回される。
以上述べたように、本発明によればケーブルは弛むことなく、常に巻き回部に巻きつけられるので、手首の回動に伴ってケーブルに局部的な折れ曲がりや捩じれが生ずることはない。また、アームの関節部における断線あるいは折れ曲がりを確実に防止した状態でケーブルをアーム内部に収容できるので、手首のスムーズな回動を確実にすることができる水平多関節ロボットを得ることができる。

本発明のケーブル巻取部をもつ水平多関節ロボットのアーム部を示す側断面図である。水平多関節ロボットの概略を示す正面図である。図２の上面図である。従来のケーブル巻取部をもつ水平多関節ロボットのアーム部を示す側断面図である。

符号の説明

１１第１アーム
１２第２アーム
１３第２アームベース
１４ケーシング
１５手首回転軸
１５ａ外側軸
１５ｂ中心軸
１６胴体
１７第１アームベース
１８手首部
１８ａ下側手首
１８ｂ上側手首
２１モータ（手首駆動用）
２１ａモータ（下側）
２１ｂモータ（上側）
２２減速機
２２ａ減速機（下側）
２２ｂ減速機（上側）
３１、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４、３５プーリ
３６、３７、３８タイミングベルト
４１手首用ケーブル
４１ａ手首用ケーブル（下側）
４１ｂ手首用ケーブル（上側）
５１、５２、５３、５４、５５軸受
６１、６２ケーブル保護パイプ
６３支持部材
６４第１巻取部
６５第２巻取部
Ａ中心線

Claims

本体に関節を介して設けた第１アームと、前記第１アームに関節を介して設けた第２アームと、前記第２アームの先端部に設けられた上側と下側の二つの手首からなる手首部と、前記二つの手首を駆動する手首回転軸と、前記第２アームに設けられ前記手首部を駆動する手首駆動用のモータと、前記第２アームに設けられ前記手首部のうち上側の手首に挿通されるエア配管あるいは電気配線等のケーブルを巻き取る巻取部とを有する水平多関節ロボットにおいて、
前記ケーブルの巻取部は、前記手首回転軸に設けた第１巻取部と、前記第１巻取部の水平位置に回転可能に設けられたプーリを有しかつタイミングベルトで連結された第２巻取部とを有し、前記第１巻取部の回転に連動して前記第２巻取部を回動することを特徴とする水平多関節ロボット。
前記第２巻取部は、前記第２アームに軸受を有する支持部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の水平多関節ロボット。
前記第２巻取部のプーリの軸は、ケーブルを挿通しかつ保護するパイプになっていることを特徴とする請求項１記載の水平多関節ロボット。