JP2008023680A - ロボットアーム用ブラケット及びロボットアーム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、ケーブル等を耐久性を低下させることなくロボットアームに適切に支持させることができ、関節部分でのメンテナンスにも支障ないようにする。
【解決手段】ブラケット１は、一対のリング３，３とそれを連結する軸方向の棒体４，４・・とで形成され、ロボットアームの関節の外周にその回転軸と同軸で取り付けられるフレーム状の円筒部２と、その円筒部２の側面に形成され、ケーブル等が円筒部２の軸心と交差状で、且つ円筒部２の周方向に遊びを持たせた状態で貫通可能な一対の案内孔７，７とを備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットアームに沿って給電や通信用のケーブルや離型剤等の流体供給用のホースを支持させるために用いられるブラケットと、そのブラケットを用いたロボットアームとに関する。

ロボットアームは、関節で結合される複数のアームにモータや減速機構を内蔵し、モータ駆動で各アームを駆動させることで、先端に設けたハンドやスプレーノズル等のツールで溶接、塗装、部品の移動等の所定の動作を行う。この場合、各モータやツールに給電したり、ツールにエアや塗料、離型剤等の流体を供給したりするために、ロボットアームにブラケットを設けてケーブルやホースをロボットアームに沿って支持させる必要があるが、ケーブル等の支持に余裕がないとロボットアームの動きに追従できず、ケーブル等に負荷が加わって切断するおそれがあり、余裕がありすぎるとケーブル等が張り出したり垂れ下がったりして周囲のものに引っ掛けたりするおそれがある。
そこで、特許文献１には、関節部分に、遠心方向へ張架されるようにケーブルを巻回するリール架台を同心で設けて、ケーブルを巻回したリール架台がロボットアームの動作に伴って拡縮することでケーブルを保持する発明が開示されている。また、特許文献２には、関節の回転軸上に、ケーブルをその直交方向に挿通させるケーブルホルダを回転可能に設けた発明が開示されている。

特開昭６１−２９７０９６号公報 特開昭５８−２１１８８８号公報

しかし、特許文献１のリール架台は、部品点数が多く構造も複雑であってコストアップに繋がる。特許文献２のケーブルホルダは比較的シンプルではあるが、ロボットアームが５軸や６軸制御の多関節になるとケーブル等を追従させきれず、結局ケーブル等への負荷が過大となって耐久性を低下させてしまう。
そして、両文献１，２では、何れもロボットアームの関節を塞ぐ格好で取り付けられるため、関節部分でモータの交換やグリスの注入等のメンテナンスを行う際にはリール架台やケーブルホルダをその都度取り外す必要があって作業に時間や手間が掛かるという問題がある。

そこで、本発明は、簡単な構成で、ケーブル等を耐久性を低下させることなく適切に支持可能で、関節部分でのメンテナンスにも支障なく使用できるロボットアーム用ブラケットと、そのブラケットを用いたロボットアームとを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロボットアーム用ブラケットであって、関節の外面にその回転軸と同軸で、且つ関節を開閉するカバーを内側に位置させた状態で取り付けられる円筒部と、その円筒部の側面に形成され、ケーブル及び／又はホースが円筒部の軸心と交差状で、且つ円筒部の周方向に遊びを持たせた状態で貫通可能な少なくとも一対の案内孔とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、ロボットアーム用ブラケットを簡単且つ合理的に得るために、円筒部を、ケーブル及び／又はホースが遊挿可能な間隔で同軸で配置された複数のリングと、そのリングを軸方向に固定して関節の外面に固着される複数の棒体とから形成されるフレーム状とし、棒体間に形成されるリング周方向の間隔を案内孔としたものである。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、関節を介して回転可能に連結される複数のアームを備え、アームに沿ってケーブル及び／又はホースを支持してなるロボットアームであって、関節の外面にその回転軸と同軸で請求項１又は２に記載のロボットアーム用ブラケットを取り付けて、ケーブル及び／又はホースを、円筒部の軸心と交差するように一対の案内孔間に貫通させてロボットアーム用ブラケットに支持させたことを特徴とするものである。

請求項１及び３に記載の発明によれば、簡単な構成で、ケーブル及び／又はホースを耐久性を低下させることなくロボットアームに適切に支持させることができる。また、ブラケットがカバーと干渉せずに取り付けられるので、関節部分でのメンテナンスも支障なく行える。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ロボットアーム用ブラケットをフレーム状としたことで、簡単に形成可能となると共に、リングとそれを連結する棒体とにより案内孔が同時に形成される合理的な構造となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のロボットアーム用ブラケットの一例を示す説明図で、（Ａ）が正面、（Ｂ）が側面、（Ｃ）がＡ−Ａ断面を夫々示す。ロボットアーム用ブラケット（以下単に「ブラケット」という。）１は、軸方向に所定間隔をおいて配置される同形状の一対のリング３，３を、その外周側で点対称に一対ずつ配置された４本の棒体４，４・・で連結したフレーム状の円筒部２を有し、各対の棒体４，４の基端に、リング３と同心円弧状の取付プレート５を夫々直交状に固定してなる。６，６・・は各取付プレート５の内周縁に穿設された取付孔である。両リング３，３の軸方向での間隔は、後述するフレキシブルホースの外径よりもやや大きく設定されており、円筒部２の側面には、リング３，３の間隔と一対の棒体４，４間に形成される周方向の間隔とによって、フレキシブルホースが軸方向と交差状に貫通可能な一対の案内孔７，７が形成されている。

一方、図２，３は、ブラケット１が取り付けられたロボットアーム１０の一例を示す側面図及び正面図で、このロボットアーム１０は、ベース１１上に、第１軸〜第６軸の順に回転軸を有する第１、第２アーム１２，１３を備えた６軸の多関節ロボットで、各軸に設けた図示しない駆動モータ及び減速機構によって各軸を所定角度旋回させることで、第６軸に設けたハンド部１４に所定の運動をさせる周知の構造となっている。ここでのロボットアーム１０は、ハンド部１４にツールとして図示しないロボットハンドを装着してダイカスト製品のハンドリングを行うために使用される。

１５は各駆動モータへ給電するためのケーブルで、ベース１１から第２アーム１３の基端までは第１アーム１２に沿って支持され、第２アーム１３の基端側からハンド部１４までは第２アーム１３内に配線されている。また、１６はロボットハンドの駆動シリンダへエアを供給するためのホース、１７はロボットハンド制御用のケーブルで、ベース１１及び第１アーム１２に内設した図示しないホース及びケーブルに、第２アーム１３の基端に設けたコネクタ１８を介して接続され、コネクタ１８からハンド部１４までは第２アーム１３に沿って引き回されるが、ここでは、ホース１６及びケーブル１７は、第２アーム１３の基端側方からハンド部１４まで第２アーム１３に沿って支持されたフレキシブルホース１９に内挿されている。このフレキシブルホース１９は、第２アーム１３の基端側方に固着された支持金具２０に始端が、ハンド部１４に固着された支持金具２１に終端が夫々支持され、中間部は、第１アーム１２の上方に設けた第１、第２ホルダ２２，２３と、第５軸の関節位置に設けられたブラケット１とによって支持されている。

第１、第２ホルダ２２，２３は、図４に示す（両ホルダとも同構造であるため第１ホルダ２２のみについて説明する。）ように、固定台座２４に、ボールベアリング２５を介して回転台座２６を上下方向の軸を中心に回転可能に保持させて、その回転台座２６上に、半円形の切欠２９を夫々有する半割状の本体２７，２８をボルト３０，３０で固定することで、両切欠２９，２９で形成される円形孔でフレキシブルホース１９を保持可能としたもので、第１ホルダ２２は、コ字状の金具３１を介して第２アーム１３の基端上面に取り付けられ、第２ホルダ２３は、取付ブロック３２を介して第２アーム１３の先端寄り上面に取り付けられる。

そして、ブラケット１は、第２アーム１３先端の関節部分において、円筒部２が第５軸と同軸となる位置で、取付プレート５，５を各取付孔６の位置でボルトによって螺着することで取り付けられる。３３は第５軸の関節部分を開閉可能な円形のカバーで、ブラケット１は、リング３の内径がカバー３３よりも大径で、取付プレート５，５もカバー３３の外周で取り付けられるため、ブラケット１を取り付けたままでもカバー３３は開閉可能となる。フレキシブルホース１９は、円筒部２の案内孔７，７間を円筒部２の軸心と交差するように貫通させることで、円筒部２の軸方向へはリング３，３により、円筒部２の周方向へは棒体４，４により夫々遊びを持った状態で保持される。

以上の如く構成されたロボットアーム１０においては、フレキシブルホース１９は、第２アーム１３上では第１、第２ホルダ２２，２３によって夫々回転可能に支持される一方、第５軸の関節では、図５にも示すように、ブラケット１によって円筒部２の周方向に余裕を持って支持される。よって、ロボットハンドの動作時に、フレキシブルホース１９が引っ張られたり、捻れたり、ブラケット１から過大にはみ出したりすることがなく、フレキシブルホース１９の破損や周囲への引っかかりが効果的に防止される。
そして、第５軸の関節において、駆動モータや減速機構での部品交換やグリス注油等のメンテナンスを行う場合には、フレキシブルホース１９をブラケット１から抜き取れば、ブラケット１は装着したままカバー３３の開閉が可能となるため、ブラケット１をいちいち着脱する手間が掛からず、メンテナンス作業が短時間で行える。

このように、上記形態のブラケット１及びそのブラケット１を用いたロボットアーム１０によれば、簡単な構成で、フレキシブルホース１９を耐久性を低下させることなくロボットアーム１０に適切に支持させることができる。また、ブラケット１がカバー３３と干渉せずに取り付けられるので、関節部分でのメンテナンスも支障なく行える。
特に、円筒部２をフレキシブルホース１９が遊挿可能な間隔で同軸で配置されたリング３，３と、そのリング３，３を軸方向に固定して関節の外面に固着される複数の棒体４，４・・とから形成されるフレーム状とし、棒体４，４間に形成されるリング周方向の間隔を案内孔７としたことで、ブラケット１が簡単に形成可能となると共に、円筒部２を形成するリング３と棒体４とにより案内孔７が同時に形成される合理的な構造となる。

なお、ブラケットのリングは円形に限らず、関節部分のカバーの開閉等の作業に支障がない空間を確保できれば、長円や多角形状等の他の形状でも差し支えない。数も増減可能で、リング同士の大きさを変えることもできる。また、リングの内周側に棒体を固着してもよいし、棒体の数も適宜増減できる。さらに、取付プレートも、全周で繋がったリング状としたり、逆に棒体ごとに個別の取付プレートを設けたり等、適宜設計変更可能である。
そして、上記形態では、第５軸の位置にのみブラケットを取り付けているが、ロボットアームの形態やホースの引き回し形態等によっては第２軸や第３軸等の他の関節にも設けることができる。

一方、上記形態では、ブラケットをリングと棒体とによるフレーム状に形成しているが、関節の外周に取り付けられる金属製の円筒部の側面に、ホースが貫通する複数の案内孔を周方向に穿設した形態であっても同様にケーブル等の支持は可能である。
また、上記形態ではケーブルやホースを内挿したフレキシブルホースをホルダやブラケットで支持させているが、フレキシブルホースをなくしてケーブルやホースを直接ホルダやブラケットで支持させても差し支えない。勿論何れか一方のみの場合も同様に支持可能である。
その他、ロボットアームも、アームの数や形状、関節の数や形状等は上記形態に限定するものではなく、適宜変更可能である。

ブラケットの説明図で、（Ａ）が正面、（Ｂ）が側面、（Ｃ）がＡ−Ａ断面を夫々示す。 ロボットアームの側面図である。 ロボットアームの正面図である。 第１ホルダの説明図である。 第５軸位置でのブラケットの使用状態を示す説明図である。

符号の説明

１・・ブラケット、２・・円筒部、３・・リング、４・・棒体、５・・取付プレート、６・・取付孔、７・・案内孔、１０・・ロボットアーム、１１・・ベース、１２・・第１アーム、１３・・第２アーム、１４・・ハンド部、１５・・ケーブル、１９・・フレキシブルホース、２２・・第１ホルダ、２３・・第２ホルダ、３３・・カバー。

Claims (3)

1. ロボットアームの関節に取り付けられてケーブル及び／又はホースを支持するためのロボットアーム用ブラケットであって、
   前記関節の外面にその回転軸と同軸で、且つ前記関節を開閉するカバーを内側に位置させた状態で取り付けられる円筒部と、その円筒部の側面に形成され、前記ケーブル及び／又はホースが前記円筒部の軸心と交差状で、且つ前記円筒部の周方向に遊びを持たせた状態で貫通可能な少なくとも一対の案内孔とを備えたことを特徴とするロボットアーム用ブラケット。
2. 円筒部が、ケーブル及び／又はホースが遊挿可能な間隔で同軸で配置された複数のリングと、そのリングを軸方向に固定して関節の外面に固着される複数の棒体とから形成されるフレーム状で、前記棒体間に形成される前記リング周方向の間隔が案内孔となる請求項１に記載のロボットアーム用ブラケット。
3. 関節を介して回転可能に連結される複数のアームを備え、前記アームに沿ってケーブル及び／又はホースを支持してなるロボットアームであって、
   前記関節の外面にその回転軸と同軸で請求項１又は２に記載のロボットアーム用ブラケットを取り付けて、前記ケーブル及び／又はホースを、円筒部の軸心と交差するように一対の案内孔間に貫通させて前記ロボットアーム用ブラケットに支持させたことを特徴とするロボットアーム。
   

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