JP2008207293A - ロータリージョイント - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気信号の数が多くても小形で重量が軽く、安価なロータリージョイントを構成する事を目的とする。
【解決手段】ロータリージョイントのツール側及びロボット側に電力線搬送通信ユニットを配置し、電力用スリップリングの電力線に電力線搬送通信で制御用信号を重畳して、電力とともに制御信号の送受信を行う。具体的には、ロボットの手首旋回に連動して回転する回転側ボディと、ロボットアームに対して回り止めされた固定側ボディと、回転側ボディの回転軸と同軸状に配置した電力用スリップリングと、回転側ボディと連動して回転するツール側に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラとロータリージョイントの間に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を変換して電力線搬送通信ユニットに接続する。
【選択図】図３

Description

本発明は工場内で使用されるロボット用ロータリージョイントに関する。

ロボットを用いた搬送工程や溶接工程などでは、モーターを制御して作業を行う電動ハンドやサーボガンなどのツールを使用しているものがあり、それらを動かすにはモーターや制御機器用の電力線及び電気信号線が必要である。

特に多関節ロボットの様な自由度の高いロボットでは、動力線や信号線がロボットの動きとともに振り回されてしまうため、他の機械と干渉しないようにロータリージョイントを経由して配線される。

代表的なロータリージョイントは、特開２００２−２２４９８８号公報の様に固定側ボディと、ロボットアームに対して若干フローティングして回り止めされた固定側ボディと、固定側ボディ又は回転側ボディに環状に設けられて固定側ボディと回転側ボディを連通する流体通路と、電力用スリップリング及び電気信号用スリップリングが回転軸に対して同心円状に配置されたものがよく知られており、流体通路、電力用スリップリング、電気信号用スリップリングが固定側ボディと回転側ボディの間で連通及び接触している事で流体、電力、電気信号をロボット側とツール側で供給及び送受信を行う。

しかし、ツールの中には、エンコーダーなどの制御機器を使うものになると電気信号用に２０本近くの線を必要とするものもある。

そうなるとロータリージョイントは、電気信号用スリップリングも同じ本数の回路が必要になるため、芯数が多くなればなるほど、電気信号用スリップリングの接点の数も多くなり、ロータリージョイントの長さも長く、大きさも大きく、重く、高価になってしまう。
特開２００２−２２４９８８号公報

本発明は、電気信号の数が多くても小形で重量が軽く、安価なロータリージョイントを構成する事を目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、ロータリージョイントのツール側及びロボット側に電力線搬送通信ユニットを配置し、電力用スリップリングの電力線に電力線搬送通信で制御用信号を重畳して、電力とともに制御信号の送受信を行う。

具体的には、ロボットの先端回転軸部に固定され、ロボットの手首旋回に連動して回転する回転側ボディと、ロボットアームに対して若干フローティングして回り止めされた固定側ボディと、回転側ボディの回転軸と同軸状に配置した電力用スリップリングと、回転側ボディと連動して回転するツール側に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラとロータリージョイントの間に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を変換して電力線搬送通信ユニットに接続する。

また、ロボットの手首旋回に連動して回転する回転側ボディと固定側ボディの間で流体を流す流体通路を設ける

さらに、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を、電力線に重畳して電力線搬送通信を行う。

上記構成にすることにより、電力線と信号線の両方をロータリージョイントに通していたものが、電力線のみで電気信号も送受信出来るようになり、信号用の配線が無くなったので、ロータリージョイントの長さが短くなり、重量も軽減する事ができた。

また、ロボットにかかる荷重や荷重モーメントも軽減することになるため、ロボットの搬送速度を上げる事にもつながる。

また、ツールのコントローラ及びツールは電力線でつながっており、電力線のある場所ならどこからでも電気信号を送受信出来るため、ツールのコントローラは必ずしもロボットの近くになければならないわけでは無いので、任意の場所に設置でき、管理がしやすくなった。

さらに、電気信号用スリップリングを組み込む必要が無いので、電気信号用スリップリングを構成していた回転側接触子、固定側接触子、絶縁用部品などの部品がなくなるのでロータリージョイントを安価に製作する事ができる。

また、電力線搬送通信を行うので、その通信記録を生産管理情報に活用する事が出来るなどのメリットもある。

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は本発明の実施例の構成を説明する説明図である。

ロボット１５の先端回転軸には、ロータリージョイントの回転側ボディ２が固定されており、他方には電動ハンドや溶接ガンなどのツール１３が固定されている。

ロータリージョイントの固定側ボディ１は、ロボット１５のロボットアームに対して若干フローティングして回り止めされており、先端回転軸及び回転側ボディ２とは連動して回転しない構成になっている。

ツール１３の電力線は、電力用スリップリング回転側４の電力用回転側端子８に接続されており、ロータリージョイントを経由して、電力用スリップリング固定側３の電力用回転側端子７から電力線１６を通じて工場の電源に接続される。

回転側ボディ２のツール側には電力線搬送通信ユニット１０が固定されており、ツール１３の制御信号を送受信する電気信号線は、電力線搬送通信ユニット１０に入れられている。

このとき、必要に応じてツール１３の制御信号を電力線搬送通信ユニット１０の信号形式に合わせる変換ユニット１１を併設する。

ツール１３の制御を行うコントローラ１２は一般的にロボットの作業範囲外に固定又は移動可能に設置されており、本実施例ではコントローラ１２から出される制御信号を電力線搬送通信ユニット１０に入れられる。

それぞれの電力線搬送通信ユニット１０は電力線１６に接続されており、電力線１６及び電力用スリップリング固定側３、電力用スリップリング回転側４を経由してコントローラ１２とツール１３の制御信号を送受信している。

ロータリージョイントは図２に示すように、固定側ボディ１の中心には回転側ボディ２が回転可能に配置されており、電力用スリップリングは固定側ボディ１に電力用スリップリング固定側３が樹脂などの絶縁材料で絶縁されて固定し、回転側ボディ２に電力用スリップリング回転側４が樹脂などの絶縁材料で絶縁して固定されている。

図４の従来例と比較して、電気信号用スリップリング固定側５及び電気信号用スリップリング回転側６が無いので、外径が小さくなり、全長も流体通路１４の数による規制が無ければさらに小さくする事ができる。

図５は、従来例の配線を示す説明図であり、ロータリージョイントに２本の電力線と、６本の電気信号線を配線する場合を簡略化して示しているが、ロータリージョイントは２本の電力線のスリップリングと、６本の電気信号線のスリップリングを設けなければならない。

しかし本実施例では、図３に示すように２本の電力線はロータリージョイントを通すが、電気信号線は電力線搬送通信ユニットを通じて電力線に電気信号を重畳してコントローラ１２とツール１３の通信を行うので、ロータリージョイントの電気信号用スリップリングは必要ない。

上記実施例では、電動ハンドのように電力のみのツールについて説明したが、図３のように流体通路を設けて、圧縮空気や水などの流体をツール側で使用するものに対しても有効である。

上記ロータリージョイントは、ロボットを用いた搬送工程や溶接工程などで使用される事を想定したものばかりでなく、インデックステーブルのような治具としても使用する事ができる。

本実施例の構成を説明する説明図 本実施例のロータリージョイントの構造を示す断面図 本実施例の配線を説明する説明図 従来例のロータリージョイントの構造を示す断面図 従来例の配線を説明する説明図

符号の説明

１ 固定側ボディ
２ 回転側ボディ
３ 電力用スリップリング固定側
４ 電力用スリップリング回転側
５ 電気信号用スリップリング固定側
６ 電気信号用スリップリング回転側
７ 電力用固定側端子
８ 電力用回転側端子
９ 電気信号用固定側コネクタ
１０ 電力線搬送通信ユニット
１１ 変換ユニット
１２ コントローラ
１３ ツール
１４ 流体通路
１５ ロボット
１６ 電力線

Claims (3)

1. ロボットの先端回転軸部に固定され、ロボットの手首旋回に連動して回転する回転側ボディと、ロボットアームに対して若干フローティングして回り止めされた固定側ボディと、回転側ボディの回転軸と同軸状に配置した電力用スリップリングと、回転側ボディと連動して回転するツール側に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラとロータリージョイントの間に設けた動力線搬送通信ユニットと、ツールのコントローラ及びツールの制御信号を変換して電力線搬送通信ユニットに接続する事を特徴とするロータリージョイント。
2. ロボットの手首旋回に連動して回転する回転側ボディと固定側ボディの間で流体を流す流体通路を設けた事を特徴とする請求項１のロータリージョイント。
3. ツールのコントローラ及びツールの制御信号を、電力線に重畳して通信を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のロータリージョイント。