JP2015020264A - ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルによってツールの移動が妨げられたり、ケーブルが破損することを防止することが可能なロボットシステムの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のロボットシステム１００は、レーザートーチ９０に接続されたケーブル９３を、直動ベース２０のケーブル挿通孔４９に通してからＵ字状に曲げて下方に向かわせて旋回ベース３０に備えたケーブル端部支持部３８に固定してあり、ケーブル９３の一部がケーブル保持スライダ７５に保持されている。ケーブル保持スライダ７５は、直動ベース２０に備えた昇降ガイドレール７４によって上下に案内され、ケーブル取回用サーボモータ７８によって位置制御される。ロボット１０の駆動源であるサーボモータ８１〜８４のティーチングポイントと、ケーブル取回用サーボモータ７８のティーチングポイントとを対応付けて記憶し、ティーチングプレイバックによりロボット１０とケーブル保持スライダ７５が駆動される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットの先端部に固定されたツールにて加工、計測、その他の処理を行うロボットシステムに関する。

従来、この種のロボットシステムとしては、架台の上部に設けられた上部ベースにロボットが取り付けられ、上部ベースより下方に配置されたワークに対し、ロボットの先端に固定されたツールにて加工を行うものが知られている。このロボットシステムは、ツールとして、ワークのバリを除去するためのバリ取り工具を備えていた（例えば、特許文献１参照）。

特許５０７６１５２号公報（第１図）

ところで、上述した従来のロボットシステムにおけるツールを、例えば、レーザー加工用のレーザートーチや、三次元測定用の測定子に置き換えた場合、ツールに接続されたケーブル（光ファイバケーブルや通信ケーブル）が、上部ベースの下方に大きく垂れ下がって、ツールの移動を妨げる虞があった。また、ツールの移動に伴う過度な屈曲や引っ張りによってケーブルが破損する虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ケーブルによってツールの移動が妨げられたり、ケーブルが破損することを防止することが可能なロボットシステムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るロボットシステムは、架台の上部に設けられた上部ベースにロボットが取り付けられ、上部ベースより下方に配置されたワークに対し、ロボットの先端部に固定されたツールにて加工、計測、その他の処理を行うロボットシステムにおいて、ツールに接続されたケーブルを、上部ベースに備えたケーブル挿通孔の内側に通してからＵ字状に曲げて下方に向かわせて上部ベースに備えたケーブル端部支持部に固定し、上部ベースから上方に起立した昇降ガイドレールと、昇降ガイドレールに上下動可能に案内され、ケーブルの一部を保持したケーブル保持スライダと、ケーブル保持スライダを位置制御するケーブル取回用サーボモータと、ロボットの駆動源であるロボット駆動用サーボモータのティーチングポイントとケーブル取回用サーボモータとティーチングポイントとを対応付けて記憶し、ティーチングプレイバックによりロボット及びケーブル保持スライダを駆動することが可能なコントローラとを備えたところに特徴を有する。

ここで、本発明における「ケーブル」とは、電気やレーザー光を伝送するものだけでなく、中空構造で内部を流体が通過可能なもの（ホースやチューブ）を含む意味である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のロボットシステムにおいて、一端部がケーブル保持スライダに固定される一方、他端部がケーブル端部支持部に固定されて、ケーブルをＵ字状に湾曲した形状に維持するケーブルキャリアを備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のロボットシステムにおいて、ツールは、レーザートーチであり、ケーブルは、レーザー光を案内する光ファイバであるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のロボットシステムにおいて、第１の水平方向に平行に延びかつケーブルを挟んで対峙した１対の第１ローラーと、第１の水平方向と直交する第２の水平方向に平行に延びかつケーブルを挟んで対峙し、１対の第１ローラーに対して上下方向で重なるように配置された１対の第２ローラーとを上部ベースに回転可能に支持して、ケーブル挿通孔は、１対ずつの第１及び第２のローラーに囲まれているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のロボットシステムにおいて、上部ベースは、メインベースと、メインベースの上方に配置され、メインベースに対して鉛直軸を中心にして正逆にそれぞれ３０度以内の角度で回転可能に支持されたサブベースとからなり、ケーブル挿通孔は、メインベースに設けられる一方、ケーブル端部支持部がサブベースに設けられたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１のロボットシステムは、ツールに接続されたケーブルを、上部ベースに備えたケーブル挿通孔の内側に通してからＵ字状に曲げて下方に向かわせて上部ベースに備えたケーブル端部支持部に固定してあり、そのケーブルの一部が、ケーブル保持スライダに保持されている。ケーブル保持スライダは、上部ベースから上方に起立した昇降ガイドレールによって上下動可能に案内され、ケーブル取回用サーボモータによって位置制御される。

そして、ロボットの駆動源であるロボット駆動用サーボモータのティーチングポイントと、ケーブル取回用サーボモータのティーチングポイントとを対応付けて記憶し、ティーチングプレイバックによりロボットとケーブル保持スライダが駆動されるので、ツールの移動中や移動先において、ケーブルの過不足が生じないように、適度な遊び（弛み）を維持した状態でケーブルを取り回すことが可能になる。これにより、ケーブルによってツールの移動が妨げられたり、ケーブルが破損することを防止することができる。

ここで、本発明における「ツール」としてレーザートーチを備え、「ケーブル」としてレーザー光を案内する光ファイバを備えていてもよい（請求項３の発明）。また、ツール及びケーブルはこれに限定するものではなく、例えば、「ツール」としてガストーチを備え、「ケーブル」としてガスホースを備えていてもよい。また、例えば、「ツール」として三次元測定用の測定子を備え、「ケーブル」としてレーザー光を案内する光ファイバを備えていてもよい。さらに、「ツール」として塗装ガンを備え、「ケーブル」として塗料ホースを備えていてもよい。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、ケーブルは、ケーブル保持スライダとケーブル端部支持部との間で、ケーブルキャリアにより、Ｕ字状の湾曲形状に維持されるから、ケーブルの過度な屈曲を防止すると共に、ケーブル保持スライダをスムーズに上下動させることが可能になる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、ケーブル挿通孔は１対の第１ローラーと、１対の第２ローラーとに囲まれており、ケーブルがケーブル挿通孔内を移動する際に、ケーブルと接触したローラーが従動回転するから、ケーブル挿通孔との擦れによるケーブルの摩耗を抑えることができる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、メインベースに対するサブベースの回転は、正逆それぞれ３０度以内に制限されているので、メインベースに対してサブベースが旋回して、それらメインベースとサブベースとの間でケーブルが捻れたとしても、過剰な負荷にならないようにすることができる。

本発明の一実施形態に係るロボットシステムの側面図 ロボットシステムの正面図 ロボットシステムの主要部の側面図 ロボットシステムの平面図 図４のＡ−Ａ切断面における断面図 図５のＢ−Ｂ切断面における断面図 固定ベース及び直動ベースの側断面図 ベース・ナット連結機構の部分断面図 （Ａ）クロスガイドローラの側面図、（Ｂ）クロスガイドローラの底面図 直動ベースを前進させかつ旋回ベースを旋回させた状態のロボットシステムの平面図 ワーク加工領域におけるケーブルの取り回し態様を示す側面図 コントローラのブロック図

以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１に示した本実施形態のロボットシステム１００は、例えば、ワークをレーザー加工（例えば、溶接、溶断又は穿孔）するためのレーザー加工機であって、レーザートーチ９０を先端部に備えたロボット１０と、レーザー光を発振するレーザー発振器１０１とを備えている。ロボット１０は、５つの駆動軸を有しており、これら５つの駆動軸のうち、２つの駆動軸はツイストスライド機構によって構成されている。ツイストスライド機構は、工場の架台１０２に固定される固定ベース１１と、固定ベース１１にスライド可能に連結された直動ベース２０と、直動ベース２０に対して旋回可能に連結された旋回ベース３０とを備えている（図６参照）。そして、固定ベース１１より下方のワーク加工領域で、レーザートーチ９０による加工が行われる。なお、本発明に係る「上部ベース」は、本発明の「メインベース」に相当する直動ベース２０と、本発明の「サブベース」に相当する旋回ベース３０とによって構成されている。

図４に示すように、固定ベース１１は、平面形状が長方形で上面全体が開放した略箱形状をなしている。固定ベース１１の底壁１２には、矩形開口部１２Ａと、矩形開口部１２Ａの開口縁に沿って互いに平行に延びた１対のガイドレール１３，１３とが設けられている。矩形開口部１２Ａは、底壁１２の短手方向の中央部に設けられ、長手方向の全体に亘って延びている。また、図５に示すように、１対のガイドレール１３，１３は、底壁１２の上面に固定され、矩形開口部１２Ａの長辺と平行に延びている。

図４に示すように、直動ベース２０は、平面視矩形の平板状をなしており、図５に示すように、１対のガイドレール１３，１３の間に架け渡されている。直動ベース２０の中央部には、直動ベース２０を上下方向に貫通した円形のセンター孔２１が形成されている。また、直動ベース２０の下面両側部には、１対のスライダ１４，１４が固定され、これらスライダ１４，１４が、ガイドレール１３，１３と係合している。これにより、直動ベース２０が固定ベース１１に対してスライド可能に連結されている。以下、固定ベース１１に対する直動ベース２０のスライド方向（図中の矢印Ｈ１で示した方向）を、適宜、「第１の水平方向Ｈ１」という。

図５に示すように、旋回ベース３０は、固定ベース１１を上下方向に貫通して延びたツイスト筒部３１を備えている。ツイスト筒部３１は、直動ベース２０のセンター孔２１及び固定ベース１１の矩形開口部１２Ａに挿通されており、センター孔２１の内側に固定されたクロスローラベアリング２２を介して、直動ベース２０に回転可能に連結されている。

１対のガイドレール１３，１３の上方には、１対のベース駆動用ボール螺子４１，４１が設けられている。これらベース駆動用ボール螺子４１，４１は、それぞれガイドレール１３，１３と平行に延びており、両端部が、固定ベース１１のうち第１の水平方向Ｈ１で対向した基端壁１５と先端壁１６（図４参照）とに支持されている。詳細には、基端壁１５には、図示しない１対の減速機ユニットが横並びにして取り付けられており、各ベース駆動用ボール螺子４１の一端部が、それら減速機ユニットを介して基端壁１５に回転可能に支持されている。また、先端壁１６には、図示しない１対のベアリングが横並びにして取り付けられており、各ベース駆動用ボール螺子４１の他端部が、それらベアリングを介して先端壁１６に回転可能に支持されている。

減速機ユニットが取り付けられた基端壁１５の外面には、１対のベース駆動用サーボモータ８１，８１がブラケット８１Ｋ，８１Ｋを介して横並びに取り付けられている。各ブラケット８１Ｋは、減速機ユニットの端部を囲んだ筒状をなし、各ベース駆動用サーボモータ８１の出力回転軸が、ブラケット８１Ｋ内で各減速機ユニットに連結されている。そして、図５に示すように、１対のベース駆動用ボール螺子４１，４１には、それぞれベース駆動用ボールナット４２，４２が螺合している。これにより、１対のベース駆動用ボールナット４２，４２を、それぞれ別個に任意の回転位置に移動することが可能となっている。

ベース駆動用ボールナット４２，４２は、以下に説明する「ベース・ナット連結機構」を介して旋回ベース３０に連結されている。即ち、図５に示すように、旋回ベース３０には、ツイスト筒部３１の外側面から側方に張り出しかつ、直動ベース２０に上方から対向した連結プレート３２が一体に備えられている。連結プレート３２は、第１の水平方向Ｈ１と直交する第２の水平方向Ｈ２に延びた板状をなしており、その連結プレート３２の下面のうち、ツイスト筒部３１を挟んだ両側に中継ガイドレール３３，３３が固定されている。これら中継ガイドレール３３，３３は、第２の水平方向Ｈ２に延びかつ、第１の水平方向Ｈ１で対をなしている。

図５に示すように、中継ガイドレール３３には、それぞれ中継スライダ３４が直動可能に係合している。また、図７に示すように、第１の水平方向Ｈ１で対をなした中継スライダ３４，３４は、共通の中継ベース３５に固定されている。

図８に示すように、各中継ベース３５には、上下方向に貫通したベアリング収容孔３６Ａが形成されており、その内側にナット連結用ベアリング３６が抜け止め状態で嵌合している。一方、ベース駆動用ボールナット４２は、上方に突出した中継ピン３７を備え、その中継ピン３７がナット連結用ベアリング３６の内側に嵌合している。これら中継ガイドレール３３、中継スライダ３４、中継ベース３５、ナット連結用ベアリング３６及び中継ピン３７によって「ベース・ナット連結機構」が構成されている。この「ベース・ナット連結機構」により、ベース駆動用サーボモータ８１，８１にてベース駆動用ボールナット４２，４２の直動位置を制御して、例えば図４から図１０への変化に示すように、旋回ベース３０を直動ベース２０と共にロボットシステム１００の長手方向にスライド移動しかつ、旋回ベース３０を直動ベース２０に対して、第１の水平方向Ｈ１と直交するベースツイスト軸Ｊ１回りで、例えば、正逆にそれぞれ３０度以内の任意の角度にツイストさせることができる。

図５及び図６に示すように、ツイスト筒部３１の下端部は、下端閉塞盤３１Ｃによって閉塞されており、下端閉塞盤３１Ｃの下面には、ガイドブロック３１Ｇが固定されている。また、図６に示すように、下端閉塞盤３１Ｃ及びガイドブロック３１Ｇには、１対のシャフト支持孔３１Ｄ，３１Ｄが上下方向に貫通形成されている。そして、それらシャフト支持孔３１Ｄ，３１Ｄには、それぞれ直動シャフト５１，５１が上下動可能に挿通されている。

１対の直動シャフト５１，５１の上端部は、ツイスト筒部３１の内部に配置されたシャフト連結部材５２によって連結されている。また、シャフト連結部材５２には、アーム直動用ボールナット５４が一体に設けられている。そして、シャフト連結部材５２を上下に貫通して延びたアーム直動用ボール螺子５３に、アーム直動用ボールナット５４が螺合している。

図５に示すように、旋回ベース３０はモータブラケット３２Ａを備えている。モータブラケット３２Ａは、連結プレート３２の上面から起立しかつ第１の水平方向Ｈ１に開放した門形構造をなしており、ツイスト筒部３１のうち、連結プレート３２より上方に突出した部分を覆っている。モータブラケット３２Ａの天井壁３２Ｂの上面には、減速機ユニット８２Ｍが固定されており、その減速機ユニット８２Ｍを介して、アーム直動用ボール螺子５３とアーム直動用サーボモータ８２とが連結されている。

詳細には、アーム直動用ボール螺子５３の上端部は、ツイスト筒部３１の上端部を閉塞した上端閉塞盤３１Ｂにベアリングを介して回転可能に支持されている。また、モータブラケット３２Ａの天井壁３２Ｂが、第２の水平方向Ｈ２に張り出しており、その張り出した部分の下面にアーム直動用サーボモータ８２が固定されている。そして、減速機ユニット８２Ｍの入力部がアーム直動用サーボモータ８２の出力回転軸に連結され、減速機ユニット８２Ｍの出力部がアーム直動用ボール螺子５３の上端部に連結されている。これにより、アーム直動用ボール螺子５３がアーム直動用サーボモータ８２によって回転駆動されて、アーム直動用ボール螺子５３とアーム直動用ボールナット５４とからなるボール螺子機構により直動シャフト５１，５１が上下動する。

直動シャフト５１，５１の下端部には、第１アーム６０が固定されている。図３に示すように、第１アーム６０は、直動シャフト５１，５１との結合部分から水平方向に延びた片持ち梁状をなし、その第１アーム６０の先端部には、第２アーム駆動用サーボモータ８３が取り付けられている。

第２アーム駆動用サーボモータ８３の回転中心は、旋回ベース３０の回転中心であるベースツイスト軸Ｊ１と平行になっている。そして、第２アーム駆動用サーボモータ８３の出力回転軸には、減速機ユニット８３Ｍを介して第２アーム６１が取り付けられている。

第２アーム６１は、減速機ユニット８３Ｍに連結された基端部が水平となっており、中間部で４５度屈曲して先端部が斜め下方に傾斜している。第２アーム６１の先端部には、第３アーム駆動用サーボモータ８４が取り付けられている。その第３アーム駆動用サーボモータ８４の回転中心は、第２アーム６１の先端部と直交しかつ第２アーム駆動用サーボモータ８３の回転中心と交差するように配置されている。また、第３アーム駆動用サーボモータ８４の出力回転軸には、減速機ユニット８４Ｍを介して第３アーム６２の基端部が取り付けられている。さらに、第３アーム６２の先端部には、レーザートーチ９０が取り付けられている。そして、レーザートーチ９０は、上述したベース駆動用サーボモータ８１、アーム直動用サーボモータ８２、第２アーム駆動用サーボモータ８３及び第３アーム駆動用サーボモータ８４によって位置制御され、図２及び図１１にて二点鎖線で示したように、ワーク加工領域に配置されたワークに対し、所望の位置で所望の方向からレーザー光を照射することが可能となっている。なお、これらサーボモータ８１，８２，８３，８４は、本発明の「ロボット駆動用サーボモータ」に相当する。

さて、レーザートーチ９０の基端部には、光ファイバケーブル９３（以下、単に「ケーブル９３」という）が接続されている。ケーブル９３は、固定ベース１１及び直動ベース２０を貫通してから、Ｕ字状に湾曲して下方に向かい、旋回ベース３０に備えたケーブル端部支持部３８に固定されている。また、図示しないが、ケーブル９３は、ケーブル端部支持部３８からレーザー発振器１０１（図１参照）へと延びており、レーザー発振器１０１にて発振されたレーザ光が、ケーブル９３によってレーザートーチ９０まで伝送されるようになっている。なお、ケーブル９３とレーザートーチ９０とをロータリージョイントによって接続してもよい。

図３に示すように、ケーブル端部支持部３８は、モータブラケット３２Ａの上面から鉛直上方に起立している。ケーブル端部支持部３８の上端部と、後述するケーブル保持スライダ７５との間は、ケーブルキャリア７９（例えば、ケーブルベア（登録商標））によって連結されている。ケーブルキャリア７９は、中間部でＵ字形に湾曲しており、そのケーブルキャリア７９の内側にケーブル９３が通されている。また、ケーブル９３は、ケーブルキャリア７９の両端部、即ち、ケーブル端部支持部３８の上端部とケーブル保持スライダ７５とに固定されている。そして、ケーブルキャリア７９により、ケーブル９３の中間部が、常にＵ字状に湾曲した状態に維持されている。なお、図示されていないが、ケーブル９３のうち、ケーブル端部支持部３８の下端部とレーザー発振器１０１との間を連絡した部分は、別のケーブルキャリアの中に通されている。

図７に示すように、直動ベース２０には、センター孔２１とは別個にサイド孔２５が貫通形成されている。センター孔２１とサイド孔２５は第１の水平方向Ｈ１に並んで配置されており、サイド孔２５には、ケーブル９３が通されている。

直動ベース２０のうち、サイド孔２５の真下にはクロスガイドローラ４３が配置されている。クロスガイドローラ４３は、複数のローラー４５，４６を井桁状に配置した構造をなしており、それら複数のローラー４５，４６で囲まれた部分が、本発明に係る「ケーブル挿通孔４９」となっている。図９（Ｂ）に示すように、クロスガイドローラ４３は、直動ベース２０の下面に重ねて固定された矩形状のベース板４４を備え、そのベース板４４の中央には、サイド孔２５と連通した円形孔４４Ａが貫通形成されている。また、ベース板４４には、円形孔４４Ａの側方位置から垂下しかつ第１の水平方向Ｈ１で対向した１対の第１対向壁４７，４７と、第２の水平方向Ｈ２で対向した１対の第２対向壁４８，４８とが備えられている（図９（Ａ）参照）。

１対の第１対向壁４７，４７の間には、第１の水平方向Ｈ１に延びた１対の第１ローラー４５，４５が架け渡されており、それら１対の第１ローラー４５，４５が、円形孔４４Ａに通されたケーブル９３を挟んで対峙している（図９（Ｂ）参照）。なお、第１ローラー４５は、その中心部を貫通した支持シャフト４５Ａに対して回転可能に支持され、支持シャフト４５Ａの両端部が１対の第１対向壁４７，４７に回転不能に支持されている。

第２対向壁４８，４８同士の間には、第２の水平方向Ｈ２に延びた１対の第２ローラー４６，４６が架け渡されており、それら第２ローラー４６，４６が円形孔４４Ａに通されたケーブル９３を挟んで対峙している（図９（Ａ）及び同図（Ｂ）参照）。第１ローラー４５と同様に、第２ローラー４６も、その中心部を貫通した支持シャフト４６Ａに対して回転可能に支持されており、支持シャフト４６Ａの両端部が１対の第２対向壁４８，４８に回転不能に支持されている。

図９（Ａ）に示すように、第１ローラー４５，４５は、第２ローラー４６，４６の下方に隙間を空けて配置されており、第１ローラー４５，４５の両端部と、第２ローラー４６，４６の両端部とが上下方向で互いに重なるように配置されている（同図（Ｂ）参照）。そして、これら第１ローラー４５，４５と第２ローラー４６，４６とで囲まれたケーブル挿通孔４９にケーブル９３が遊嵌状態で挿通されている。

図７に示すように、直動ベース２０には、ケーブル昇降ガイド７０が一体に設けられている。ケーブル昇降ガイド７０は、第１の水平方向Ｈ１でツイスト筒部３１と並んで配置されかつ、直動ベース２０を挟んでクロスガイドローラ４３とは反対側に配置されている。ケーブル昇降ガイド７０のうち、直動ベース２０の上面と対向したベースプレート７１は、ベース駆動用ボール螺子４１，４１よりも上方に配置されており、そのベースプレート７１と直動ベース２０とが、１対のベース駆動用ボール螺子４１，４１の間に配置された連結部７２によって連結されている。連結部７２はベースプレート７１におけるツイスト筒部３１寄り位置から、直動ベース２０の上面に向かって垂下している。また、連結部７２を上下方向に貫通した貫通孔７２Ａにケーブル９３が遊嵌状態で挿通されている。

ケーブル昇降ガイド７０は、ベースプレート７１から鉛直上方に向かって起立したレール支持壁７３を備えている。レール支持壁７３は、ベースプレート７１のうち、ツイスト筒部３１から離れた位置に配設されており、図４に示すように断面が「Ｅ」字形をなしている。また、レール支持壁７３の下端部には、レール支持壁７３を幅方向（第２の水平方向Ｈ２）で挟んで対向した１対の三角リブ７３Ｒ，７３Ｒが一体に設けられ、それら１対の三角リブ７３Ｒ，７３Ｒがベースプレート７１に固定されている。

レール支持壁７３のうち、ツイスト筒部３１側を向いた側面には、ケーブル保持スライダ７５を上下動可能に案内する１対の昇降ガイドレール７４，７４が固定されている。１対の昇降ガイドレール７４，７４は、鉛直方向に延びており、これら昇降ガイドレール７４，７４の間にケーブル保持スライダ７５が配置されている。ケーブル保持スライダ７５にはボールナット（図示せず）が一体に設けられており、このボールナットが、１対の昇降ガイドレール７４，７４の間で鉛直方向に延びたケーブル昇降用ボール螺子７６と螺合している。

図３に示すように、昇降ガイドレール７４の上端部には、ブラケット７７が固定されており、そのブラケット７７の上面にケーブル取回用サーボモータ７８が取り付けられている。ブラケット７７の内側には、図示しない減速機ユニットが備えられ、その減速機ユニットの入力部がケーブル取回用サーボモータ７８の出力回転軸に連結され、減速機ユニットの出力部がケーブル昇降用ボール螺子７６の上端部に連結されている。これにより、ケーブル昇降用ボール螺子７６が、ケーブル取回用サーボモータ７８にて回転駆動され、ケーブル保持スライダ７５が、昇降ガイドレール７４の案内によって上下動する。そして、上述したように、ケーブル保持スライダ７５には、ケーブルキャリア７９の一端部と共にケーブル９３の中間部が固定されており、ケーブル９３及びケーブルキャリア７９が、ケーブル保持スライダ７５の上下動に追従して移動する。

図１２には、ロボットシステム１００に備えたコントローラ８０が示されている。コントローラ８０は、上記したケーブル取回用サーボモータ７８、ベース駆動用サーボモータ８１、アーム直動用サーボモータ８２、第２アーム駆動用サーボモータ８３及び第３アーム駆動用サーボモータ８４の各サーボアンプ７８Ａ，８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ，８４Ａがそれぞれ接続されたメイン制御回路８５を備えている。また、コントローラ８０には、データ入力操作部８７が備えられ、データ入力操作部８７の図示しないモード切替スイッチにてティーチングモードにすると、各サーボモータ７８，８１，８２，８３，８４の各出力回転軸を別個に任意の回転位置に移動することができる。

そして、データ入力操作部８７の図示しないポイント記憶ボタンをオン操作することで、それらサーボモータ７８，８１〜８４群の位置データ群を１組としたティーチングデータをメモリ８６に記憶させることができ、そのようなティーチングデータと所定のコマンドとを組み合わせてロボットシステム１００の動作プログラムが作成される。

そして、データ入力操作部８７のモード切替スイッチを実行モード（プレイバックモード）に切り替えて、動作プログラムをメイン制御回路８５に実行させると、メイン制御回路８５がティーチングモードに基づいて所定周期毎にサーボモータ７８，８１〜８４の位置指令値を演算し、サーボモータ７８，８１〜８４に付与する。即ち、メイン制御回路８５がサーボモータ７８，８１〜８４群を相互に対応した位置に位置制御する。これにより、レーザートーチ９０が、ワーク加工領域における任意の位置に位置決め制御されると共に、そのレーザートーチ９０の位置に対応した位置にケーブル保持スライダ７５が位置決め制御される。

本実施形態のロボットシステム１００の構成に関する説明は以上である。次に、このロボットシステム１００の作用効果について説明する。図示しないワークは、固定ベース１１の下方のワーク加工領域にセットされる。そして、ティーチングプレイバック方式でロボットシステム１００が動作し、レーザートーチ９０の先端部をワークに向けてレーザー加工（溶接、溶断又は穿孔）を行う。

このときロボットシステム１００は、１対のベース駆動用サーボモータ８１，８１によるベース駆動用ボール螺子４１，４１の回転駆動によって１対のベース駆動用ボールナット４２，４２を直動させて、レーザートーチ９０を移動する。具体的には、１対のベース駆動用ボールナット４２，４２を同一方向に同一速度で移動させて、直動ベース２０及び旋回ベース３０を第１の水平方向Ｈ１にスライドさせることで、レーザートーチ９０が第１の水平方向Ｈ１に移動する。また、１対のベース駆動用ボールナット４２，４２を異なる方向に同一速度で直動して、旋回ベース３０を直動ベース２０に対してツイストさせることで、レーザートーチ９０がベースツイスト軸Ｊ１回りに移動する。これらにより、レーザートーチ９０の先端部を、２次元水平面内で移動することができる。なお、１対のベース駆動用ボールナット４２，４２を異なる方向又は同一方向に異なる速度で直動すれば、レーザートーチ９０を第１の水平方向Ｈ１にスライドさせながら、ベースツイスト軸Ｊ１回りに旋回させることができる。

また、ロボットシステム１００は、アーム直動用サーボモータ８２によるアーム直動用ボール螺子５３の回転駆動によって、レーザートーチ９０を鉛直方向に移動することができる。そして、第２アーム駆動用サーボモータ８３による第２アーム６１の回転駆動と、第３アーム駆動用サーボモータ８４による第３アーム６２の回転駆動とによってレーザートーチ９０を任意の姿勢に変更することができる。これらにより、図示しないワークに対して、レーザートーチ９０の先端部を、所望の位置で所望の方向から突き合わせて、レーザー加工を行うことができる。

さて、上記したように本実施形態のロボットシステム１００では、ロボット１０の駆動源である各種サーボモータ８１〜８４のティーチングポイントと、ケーブル取回用サーボモータ７８のティーチングポイントとが対応付けて記憶され、ティーチングプレイバックによりロボット１０とケーブル保持スライダ７５が駆動される。即ち、レーザートーチ９０の位置に応じてケーブル保持スライダ７５の位置が上下に移動する。具体的には、例えば、レーザートーチ９０が、図３に示した原点位置から遠ざかるように移動する場合には、その移動に伴ってケーブル保持スライダ７５が降下して、ケーブル９３をワーク加工領域に向けて送り出す。一方、レーザートーチ９０が原点位置に向かって接近するように移動する場合には、その移動に伴ってケーブル保持スライダ７５が上昇して、ケーブル９３をワーク加工領域から引き上げる。これにより、レーザートーチ９０の移動中や移動先において、ケーブル９３の過不足が生じないように、適度な遊び（弛み）を維持した状態でケーブル９３を取り回すことができる。これにより、ワーク加工領域に垂れ下がったケーブル９３によって、レーザートーチ９０の移動が妨げられることを防止することができる。また、レーザートーチ９０の移動に伴う過度な屈曲や引っ張りによってケーブル９３が破損することを防止することができる。

また、直動ベース２０に備えたケーブル挿通孔４９は、１対の第１ローラー４５，４５と、１対の第２ローラー４６，４６とに囲まれており、ケーブル９３がケーブル挿通孔４９内を移動する際に、ケーブル９３と接触したローラーが従動回転するから、ケーブル挿通孔４９との擦れによるケーブル９３の摩耗を抑えることができる。

また、ケーブル９３は、ケーブル保持スライダ７５とケーブル端部支持部３８との間で、ケーブルキャリア７９によりＵ字状の湾曲形状に維持されるから、ケーブル９３の過度な屈曲を防止することができると共に、ケーブル保持スライダ７５をスムーズに上下動させることができる。

さらに、直動ベース２０に対する旋回ベース３０の回転は、正逆それぞれ３０度以内に制限されているので、直動ベース２０に対して旋回ベース３０が旋回して、それら直動ベース２０と旋回ベース３０との間でケーブル９３が捻れたとしても、過剰な負荷にならないようにすることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態のロボットシステム１００は、レーザー光によってワークの加工を行う「レーザー加工機」であったが、レーザー光を出射する測定子をロボット１０の先端部に備え、レーザー光によってワークの形状を測定する「三次元測定器」でもよい。また、ガストーチをロボット１０の先端部に備え、そのガストーチから延びたガスホースをケーブルとして備えた「ガス溶接・溶断機」でもよい。或いは、塗装ガンをロボット１０の先端部に備え、その塗装ガンから延びた塗料ホースをケーブルとして備えた「塗装機」でもよい。

（２）前記実施形態のロボットシステム１００は、直動ベース２０と旋回ベース３０とを備え、直動ベース２０に対して旋回ベース３０を回転可能としたツイスト機構を有していたが、ツイスト機構を排除した構成としてもよい。

（３）前記実施形態では、ケーブル９３の中間部をケーブルキャリア７９に通してＵ字状の湾曲形状を維持していたが、Ｕ字状の湾曲形状を自ら維持することが可能なケーブルの場合には、ケーブルキャリア７９を使用しなくてもよい。

（４）前記実施形態では、第１アーム６０の先端部とツール（レーザートーチ９０）との間に、２つの駆動軸が備えられていたが、これら２つの駆動軸を排除して、第１アーム６０の先端部にツール（レーザートーチ９０）を固定してもよい。

１０ ロボット
１１ 固定ベース
２０ 直動ベース（メインベース）
３０ 旋回ベース（サブベース）
３８ ケーブル端部支持部
４５ 第１ローラー
４６ 第２ローラー
４９ ケーブル挿通孔
７０ ケーブル昇降ガイド
７４ 昇降ガイドレール
７５ ケーブル保持スライダ
７８ ケーブル取回用サーボモータ
７９ ケーブルキャリア
８０ コントローラ
８１ ベース駆動用サーボモータ（ロボット駆動用サーボモータ）
８２ アーム直動用サーボモータ（ロボット駆動用サーボモータ）
８３ 第２アーム駆動用サーボモータ（ロボット駆動用サーボモータ）
８４ 第３アーム駆動用サーボモータ（ロボット駆動用サーボモータ）
９０ レーザートーチ（ツール）
９３ 光ファイバケーブル（ケーブル）
１００ ロボットシステム
１０２ 架台
Ｈ１ 第１の水平方向
Ｈ２ 第２の水平方向

Claims (5)

1. 架台の上部に設けられた上部ベースにロボットが取り付けられ、前記上部ベースより下方に配置されたワークに対し、前記ロボットの先端部に固定されたツールにて加工、計測、その他の処理を行うロボットシステムにおいて、
   前記ツールに接続されたケーブルを、前記上部ベースに備えたケーブル挿通孔の内側に通してからＵ字状に曲げて下方に向かわせて前記上部ベースに備えたケーブル端部支持部に固定し、
   前記上部ベースから上方に起立した昇降ガイドレールと、
   前記昇降ガイドレールに上下動可能に案内され、前記ケーブルの一部を保持したケーブル保持スライダと、
   前記ケーブル保持スライダを位置制御するケーブル取回用サーボモータと、
   前記ロボットの駆動源であるロボット駆動用サーボモータのティーチングポイントと前記ケーブル取回用サーボモータとティーチングポイントとを対応付けて記憶し、ティーチングプレイバックにより前記ロボット及び前記ケーブル保持スライダを駆動することが可能なコントローラとを備えたことを特徴とするロボットシステム。
2. 一端部が前記ケーブル保持スライダに固定される一方、他端部が前記ケーブル端部支持部に固定されて、前記ケーブルをＵ字状に湾曲した形状に維持するケーブルキャリアを備えたことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記ツールは、レーザートーチであり、
   前記ケーブルは、レーザー光を案内する光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットシステム。
4. 第１の水平方向に平行に延びかつ前記ケーブルを挟んで対峙した１対の第１ローラーと、前記第１の水平方向と直交する第２の水平方向に平行に延びかつ前記ケーブルを挟んで対峙し、前記１対の第１ローラーに対して上下方向で重なるように配置された１対の第２ローラーとを前記上部ベースに回転可能に支持して、
   前記ケーブル挿通孔は、１対ずつの前記第１及び前記第２のローラーに囲まれていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のロボットシステム。
5. 前記上部ベースは、メインベースと、
   前記メインベースの上方に配置され、前記メインベースに対して鉛直軸を中心にして正逆にそれぞれ３０度以内の角度で回転可能に支持されたサブベースとからなり、
   前記ケーブル挿通孔は、前記メインベースに設けられる一方、前記ケーブル端部支持部が前記サブベースに設けられたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のロボットシステム。

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