JP2017185597A - ロボットの線条体処理構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットを動作させるためのモータ制御用の線条体を取り外すことなく、周辺装置用の線条体のみを容易に交換する。【解決手段】ベース８の上部に鉛直軸線回りに回転可能に支持された旋回胴９と、該旋回胴９に支持された複数の動作軸１０，１１，１２とを備え、旋回胴９の鉛直軸線付近に中空部を有するロボット３の線条体処理構造１であって、動作軸１０，１１，１２を駆動するためのケーブル３０を含む第１群の線条体が、一端がベース８に固定され、中空部を貫通して、他端が、旋回胴９に支持された各動作軸１０，１１，１２のモータに配線され、動作軸１０，１１，１２のいずれかに支持された周辺装置用の第２群の線条体が、可撓性の導管によって一纏めに被覆されて、中空部を貫通させられ、ベース８および旋回胴９に着脱可能に固定されているロボット３の線条体処理構造１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットの線条体処理構造に関するものである。

従来、鉛直方向に配される旋回軸中心回りにロボットを旋回させる旋回軸の構造として、中空構造の減速機を旋回軸ベースの上部に固定し、旋回軸中心から水平方向にオフセットした位置に配置した駆動モータからの駆動力を、平歯車対によって減速機に伝達する構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この構造によれば、旋回軸中心付近に上下に貫通するスペースを確保して、旋回軸ベースから減速機の上方のロボット本体へのケーブルや配管等の線条体の処理を容易にすることができる。

特開平７−１０８４８５号公報

しかしながら、特許文献１における線条体の処理構造では、減速機の中空部分の口径に制限があるため、ロボットのアームや手首用のモータのケーブルに加え、手首先端に取り付ける周辺装置用の配管やケーブル等の複数の線条体を中空部分に貫通させると、周辺装置用の線条体のみをユーザが自由に変更できないという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ロボットを動作させるためのモータ制御用の線条体を取り外すことなく、周辺装置用の線条体のみを容易に交換することができるロボットの線条体処理構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ベースの上部に鉛直軸線回りに回転可能に支持された旋回胴と、該旋回胴に支持された複数の動作軸とを備え、前記旋回胴の前記鉛直軸線付近に中空部を有するロボットの線条体処理構造であって、前記動作軸を駆動するためのケーブルを含む第１群の線条体が、一端が前記ベースに固定され、前記中空部を貫通して、他端が前記旋回胴に支持された各前記動作軸のモータに配線され、前記動作軸のいずれかに支持された周辺装置用の第２群の線条体が、可撓性の導管によって一纏めに被覆されて、前記中空部を貫通させられ、前記ベースおよび前記旋回胴に着脱可能に固定されているロボットの線条体処理構造を提供する。また、場合によっては、前記第２群の線条体が複数の可撓性の導管にそれぞれ分けて一纏めに被覆されている場合もある。

本態様によれば、ロボット自体の動作軸を駆動するためのケーブルを含む第１群の線条体については、ユーザが取り外す必要がないが、いずれかの動作軸に固定された周辺装置用の第２群の線条体については、可撓性の導管によって一纏めに被覆されることによって、第１群の線条体とは区別して着脱することができる。これにより、第１群の線条体を取り外すことなく、第２群の線条体のみを容易に交換することができ、第２群の線条体のとり回しの作業性や保守性を向上することができる。第２群の線条体が複数の可撓性の導管にそれぞれ分けて一纏めに被覆されている場合も、前述と同じ効果がある。

上記態様においては、前記第１群の線条体が、一端に設けたコネクタによって前記ベースに固定され、前記第２群の線条体が、前記導管の長さ方向の途中位置において前記ベースに着脱可能に固定されていてもよい。
このようにすることで、ロボット自体の動作軸を駆動するためのケーブルを含む第１群の線条体については、ベースにおいてコネクタにより中継することによって、ロボットの搬送性を向上することができる。一方、ユーザによって設置される第２群の線条体については、ベースにおいて中継する必要がなく、部品点数を削減することができる。また、別の形態として、ベースにおいて中継するものもある。

また、上記態様においては、前記第１群の線条体および前記第２群の線条体が、前記ベースに固定するための別個の固定部材に固定されており、該固定部材とともに前記中空部を上方から貫通させられた後に、前記旋回胴の下部の前記ベースに、各前記固定部材によって固定されていてもよい。

このようにすることで、各線条体のベースへの取付位置を予め決定しておくことができ、旋回胴の回転に伴う線条体の捻れや曲げを吸収可能な最小限の長さ位置で各線条体をベースと旋回胴との間に固定することができる。

本発明によれば、ロボットを動作させるためのモータ制御用の線条体を取り外すことなく、周辺装置用の線条体のみを容易に交換することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットの線条体処理構造を適用するロボットシステムを示す全体構成図である。 図１のロボットの線条体処理構造を示す旋回軸の縦断面図である。 図２の旋回軸における、可撓性の導管の中継方法の一例を示す側面図である。 図３の旋回軸の縦断面図である。 図１のロボットの線条体処理構造における、可撓性の導管の中継方法の第１の変形例を示す旋回軸の縦断面図である。 図１のロボットの線条体処理構造における、可撓性の導管の中継方法の第２の変形例を示す旋回軸の縦断面図である。 図１のロボットの線条体処理構造の変形例を示す旋回軸の縦断面図である。

本発明の一実施形態に係るロボット３の線条体処理構造１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット３の線条体処理構造１は、例えば、図１に示されるように、アーク溶接を行うロボットシステム１００に適用されるものである。

このロボットシステム１００は、旋回軸２を有する多関節のロボット３と、該ロボット３を制御するロボット制御部４と、例えば、ロボット３の手首先端に固定された溶接トーチ（周辺装置）５と、後述する第２アーム１１に搭載された溶接ワイヤ送給装置（周辺装置）６と、溶接トーチ５および溶接ワイヤ送給装置６を制御する溶接電源７とを備えている。

ロボット３は、例えば、地面に固定されたベース８の上部に鉛直軸線回りに回転可能に支持された旋回胴９を備える旋回軸２と、該旋回軸２の旋回胴９に水平軸線回りに揺動可能に設けられ第１アーム（動作軸）１０と、該第１アーム１０の先端に水平軸線回りに揺動可能に設けられた第２アーム（動作軸）１１と、該第２アーム１１の先端に第２アーム１１の長手軸回りに回転可能に設けられた第１手首要素（動作軸）１２と、該第１手首要素１２の先端に、第２アーム１１の長手軸に直交する軸線回りに回転可能に設けられた第２手首要素１３と、該第２手首要素１３の軸線に直交する軸線回りに回転可能に設けられた第３手首要素１４とを備えている。

３つの手首要素１２，１３，１４を駆動するためのモータ（図示略）は第２アーム１１または第１手首要素１２に固定されている。第２アーム１１を第１アーム１０に対して揺動させるためのモータ（図示略）は第１アーム１０に固定されている。第１アーム１０を旋回胴９に対して揺動させるためのモータ（図示略）は旋回胴９に固定されている。なお、旋回胴９をベース８に対して旋回させるためのモータ（図示略）は、ベース８に固定されている。

旋回軸２は、図２に示されるように、ベース８の上部にベアリング１５によって鉛直軸線回りに回転可能に支持された旋回胴９を備えている。旋回胴９の下部にはハイポイドギアセット１６を構成しているリングギア１７が固定されている。リングギア１７には中央に貫通孔１８が設けられ、該貫通孔１８にはベース８内面との間に配置されたオイルシール１９と共にオイルボックスを形成する円筒部材２０が固定されている。円筒部材２０は径方向の肉厚を十分に小さく設定されており、内側に十分な口径の内孔２１を備えている。

ハイポイドギアセット１６は、オイルボックス内において図示しないピニオンギアとリングギア１７とを噛み合わせている。ピニオンギアは、図示しない旋回軸２用のモータの出力軸に固定されている。ハイポイドギアセット１６はオイルボックス内において十分に潤滑されるようになっている。

次に、本実施形態に係るロボット３の線条体処理構造１について説明する。
本実施形態においては、線条体には、各動作軸１０，１１，１２を駆動するためのケーブル３０を含む第１群の線条体２２と、周辺装置用の第２群の線条体２３とが含まれている。

第１群の線条体２２は、第１アーム１０、第２アーム１１および３つの手首要素１２，１３，１４を駆動するためのモータに電力および制御信号を供給するための複数本のケーブルからなっている。
第２群の線条体２３は、溶接ワイヤ送給装置６に備えられた送給用のモータを制御する制御ケーブル２４、ガスホース２５、ワイヤコンジット２６および給電ケーブル２７を備えている。場合によっては、溶接用センサなどの制御ケーブルを備えている場合もある。

第１群の線条体２２は、各動作軸１０，１１，１２のモータに接続するコネクタを一端に備えるとともに、旋回軸２のベース８の側面の貫通孔を塞ぐプレート２８に固定されたコネクタ２９を他端に備えている。ベース８側面のプレート２８に固定されたコネクタ２９には、ロボット制御部４から溶接電源７を経由して延びるロボット制御用ケーブル３０が接続されるようになっている。

図２に示されるように第１群の線条体２２は、旋回軸２のベース８内から円筒部材２０の内孔２１、ベアリング１５の内輪内側および旋回胴９によって旋回軸２の鉛直軸線回りに形成された中空部を経由して上方に延び、各動作軸１０，１１，１２のモータに接続されている。
すなわち、第１群の線条体２２は、旋回軸２のベース８側面のプレート２８においてコネクタ接続により中継されるようになっている。

一方、第２群の線条体２３は、一端が溶接電源７に接続され、他端がロボット３の第３手首要素１４に固定された溶接トーチ５および第２アーム１１に固定された溶接ワイヤ送給装置６に接続されている。本実施形態においては、第２群の線条体２３は、樹脂あるいは金属からなる可撓性を有する導管（コンジット）３１によって一纏めに被覆された状態で、旋回軸２のベース８側面のプレート２８に設けられた貫通孔を貫通し、上記中空部を経由して上方に延び、溶接トーチ５や溶接ワイヤ送給装置６に接続されている。

したがって、第２群の線条体２３は、ベース８側面のプレート２８位置において中継されることなく配線されている。また、中空部を上下方向に貫通した第２群の線条体２３は、旋回胴９の回転動作に必要な長さの余裕を与えられた状態で、ベース８側面のプレート２８位置近傍および旋回胴９の内側面において、長手方向の途中位置をＵボルトのような固定部材３２によって固定されている。

このように構成された本実施形態に係るロボット３の線条体処理構造１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボット３の線条体処理構造１によれば、周辺装置用のケーブル２４，２５，２６，２７等を含む第２群の線条体２３が、ロボット３自体を駆動するためのケーブル３０等を含む第１群の線条体２２とは分離されて、可撓性を有する導管３１によって一纏めに被覆されているので、ユーザによって行われる第２群の線条体２３の設置作業および交換作業を容易に行うことができるという利点がある。また、例えば、図７に示されるように、溶接センサ用制御ケーブルなど、別の周辺装置用の線条体３６がある場合には、別の可撓性を有する導管３４によって、導管３１に沿うように設置されている場合もあるが、この場合も前述と同様の効果がある。

すなわち、第２群の線条体２３を設置するには、導管３１によって一纏めに被覆された第２群の線条体２３を旋回胴９、ベアリング１５の内輪内側および円筒部材２０の内孔２１を経由して旋回軸２のベース８までルーティングし、ベース８の側面の貫通孔から外部に引き出した後に、導管３１の長さ方向の途中位置を、ベース８側面のプレート２８位置近傍および旋回胴９の内側面において、Ｕボルトのような固定部材３２によって固定または、図３および図４に示されるように、ブラケット（固定部材）３３によって導管３１の軸方向には移動可能に固定するだけでよい。また、第２群の線条体２３を交換する場合には、固定部材３２を取り外して導管３１ごと引き出すだけでよい。図７に示されるように、導管３１，３４が複数ある場合も、これらを一纏めに固定部材３２によって固定または導管３１，３４の軸方向に移動可能に固定することで、これらを外して交換することもできる。

また、本実施形態に係るロボット３の線条体処理構造１においては、可撓性の導管３１の中継方法として、導管３１がプレート２８に設けられた貫通孔を貫通する一例を用いたが、これに代えて、図５に示されるように、第２群の線条体２３は、ブラケット３３に固定されている中継コネクタ部３５によりプレート２８の外側位置で中継され、ブラケット３３に固定されている導管３１に一纏めに被覆されてプレート２８に設けられた貫通孔を貫通するようにしてもよい。

また、図６に示されるように、第２群の線条体２３は、ベース８側面のプレート２８に固定された中継コネクタ部３５により中継され、中空部においてブラケット３３に固定されている導管３１に一纏めに被覆されるようにしてもよい。

これらの設置作業および交換作業において、ユーザは導管３１によって一纏めにされた第２群の線条体２３のみを取り扱うことができ、ロボット３を駆動するために必要なケーブル３０を含む第１群の線条体２２を取り外す必要がないという利点がある。
また、減速機をハイポイドギアセット１６によって構成したので、旋回軸２の出力軸に固定されたリングギア１７の内側に比較的大きな空間を確保することができる。その結果、線条体をルーティングするための中空部の内径寸法を大きく確保できて、第１群および第２群の線条体２２，２３を容易に設置および交換することができる。

また、第１群および第２群のケーブル２４，２５，２６，２７，３０は、旋回胴９の回転動作に必要な長さの余裕を与えられているので、旋回胴９の回転動作に伴って、中空部内において曲げおよび捻りによる変位が発生するが、中空部の内径寸法を大きく確保しているので、線条体２２，２３どうし、線条体２２，２３と旋回胴９等の機構部品との摩擦が少なくて済み、長時間にわたって健全な状態に維持することができる。

また、本実施形態においては、第２群の線条体２３を旋回軸２のベース８のプレート２８部分においてコネクタにより中継することなく配線しているので、部品点数を減らしてコストを低減することができるという利点もある。

なお、第１群の線条体２２の一端のコネクタ２９には、ベース８に固定するためのプレート２８が予め固定されており、プレート２８が旋回胴９、ベアリング１５および円筒部材２０によって構成されている中空部を通過可能な寸法に構成されていることが好ましい。このようにすることで、第１群の線条体２２の一端を固定したプレート２８を上方から中空部を経由して旋回軸２のベース８まで通した後に、プレート２８をベース８に固定するだけで、作業を完了させることができる。したがって、組み立て作業を容易に行うことができるという利点がある。

また、第２群の線条体２３を一纏めに被覆した可撓性の導管３１の途中位置に、予め固定部材３２が固定されていてもよい。このようにすることで、第２群の線条体２３を、上方から中空部を経由して旋回軸２のベース８まで通し、ベース８の側面から引き出した後に、固定部材３２をベース８および旋回胴９に固定するだけで、取付作業を完了させることができる。動作に必要な余裕が確保され得る位置に、予め固定部材３２を固定しているので、取付作業が容易である。したがって、ユーザが容易に第２群の線条体２３の交換作業を行うことができる。

１ 線条体処理構造
３ ロボット
５ 溶接トーチ（周辺装置）
６ 溶接ワイヤ送給装置（周辺装置）
８ ベース
９ 旋回胴
１０ 第１アーム（動作軸）
１１ 第２アーム（動作軸）
１２ 第１手首要素（動作軸）
２２ 第１群の線条体
２３ 第２群の線条体
２９ コネクタ
３０ ケーブル
３１，３４ 導管
３２ 固定部材
３３ ブラケット（固定部材）

Claims (3)

1. ベースの上部に鉛直軸線回りに回転可能に支持された旋回胴と、該旋回胴に支持された複数の動作軸とを備え、前記旋回胴の前記鉛直軸線付近に中空部を有するロボットの線条体処理構造であって、
   前記動作軸を駆動するためのケーブルを含む第１群の線条体が、一端が前記ベースに固定され、前記中空部を貫通して、他端が前記旋回胴に支持された各前記動作軸のモータに配線され、
   前記動作軸のいずれかに支持された周辺装置用の第２群の線条体が、可撓性の導管によって一纏めに被覆されて、前記中空部を貫通させられ、前記ベースおよび前記旋回胴に着脱可能に固定されているロボットの線条体処理構造。
2. 前記第１群の線条体が、一端に設けたコネクタによって前記ベースに固定され、
   前記第２群の線条体が、前記導管の長さ方向の途中位置において前記ベースに着脱可能に固定されている請求項１に記載のロボットの線条体処理構造。
3. 前記第１群の線条体および前記第２群の線条体が、前記ベースに固定するための別個の固定部材に固定されており、該固定部材とともに前記中空部を上方から貫通させられた後に、前記旋回胴の下部の前記ベースに、各前記固定部材によって固定される請求項１または請求項２に記載のロボットの線条体処理構造。
   

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