JP3853203B2

JP3853203B2 - 中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置

Info

Publication number: JP3853203B2
Application number: JP2001355525A
Authority: JP
Inventors: 康夫鳥越
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP2003159689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの手首先端に取付けられたツールとアーム上に搭載された機器の間で流体やエネルギーなどを流通させる配管・電線部材が、挿通自在な中空穴が形成された手首内を通り接続される産業用ロボットの、アーム部における配管・電線部材の引き回し手段と機器搭載の空間を形成した中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のロボットでは中空穴手首の動作により、手首内の中空穴に収納された配管・電線部材にねじりが加えられる。ねじられた配管・配線部材は中空穴に引き込まれるため、その挙動による配管・配線部材の破損を防止するには、配管・配線部材が接続される手首先端のツールとアームに搭載した配管・配線機器との間で、配管・配線部材に対する動き代を与えなければならない。従来のアーム装置では、例えば、特開昭61-33887号公報に示されているように、手首に隣接するアーム構造部材の内部に、手首の中空穴の延長上に連続する中空穴を構築し、その反手首側の開口部と手首との距離を大きくとり、その中で配管・配線部材をたわませ、動き代を確保する事によって、手首の動作による配管・配線部材の破損を防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、色替バルブがアームに搭載され、塗装ガンが手首先端に搭載されて、その間を塗料供給の為の配管部材が接続されている塗装用ロボットでは、塗色を変更する色替えの際に、配管部材内に残る塗料を排出し洗浄する必要があり、排出破棄される塗料と洗浄液の量を減らす為に、また色替えに要する無駄時間を短縮する為に、できるだけ短い配管部材でガンと色替えバルブを接続する事が望まれていた。これに対し前記の公知に示されるような構造では、中空穴経路が長くなり、またアームに搭載される色替えバルブは中空穴の外郭部に位置する為、配管長さが長くなるという問題があった。即ち、中空穴経路を短くし、かつ配管部材の動き代を損なわず、更に色替えバルブの機器を手首に近づけた位置に搭載する構造を有した産業用ロボットが望まれていた。この内、アーム内の中空穴経路を廃止し、中空穴経路を短くする駆動系の構造については、特開 2000-334689号公報など、既に具体化されているものがある。
本発明の課題は、短い配管・配線部材でも動き代を確保できる引き回し方法と、手首の近傍に配管・配線機器を搭載する為の空間を有する、中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため本発明においては、作業工具を位置決め及び動作させる産業用ロボットの手首装置において、アーム（5 ）に取付けられた中空穴手首はアーム（5 ）に第１の軸線（1 ）の回りに回転かつ手首に隣接した中空穴開口部から直ちに配管・配線部材を取り出し、その近傍で配管・配線部材をＵ字型に引き回し固定する構造によって、手首の動作による配管・配線部材の引き込みが、配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴の軸心方向に移動する挙動で吸収されるようになり、可能に支持された中空連結部材（6 ）、中空連結部材（6 ）に連結された第１の中空ハウジング（21）、第１の中空ハウジング（21）に第２の軸線（2 ）の回りに回転可能に支持された第２の中空ハウジング（22）、及び第２の中空ハウジング（22）に第３の軸線（3 ）の回りに回転可能に支持された中空工具支持部材（23）を含み、前記中空連結部材、第１の中空ハウジング、第２の中空ハウジング及び中空工具支持部材は内部を配管・電線部材（7 ）が通過できる中空穴（24）を有し、中空穴（24）の反手首側開口部（25）がアーム（5 ）に設けられており、前記中空穴（24）に至る配管・電線部材（ 7 ）は、手首に隣接した中空穴開口部（ 25 ）から取り出され、開口部（ 25 ）のまわりで配管・配線部材（ 7 ）をＵ字型に引き回し手首の動作による配管・配線部材の引き込みが配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴（ 24 ）の軸心方向に移動する挙動で吸収されるように、Ｕ字型に引き回した端部を中空穴（ 24 ）の開口部（ 25 ）のまわりにクランプ部材（ 8 、 9 ）でアーム（ 5 ）に固定し、
かつ、前記中空穴（ 24 ）の開口部（ 25 ）におけるアーム（ 5 ）の断面形状は、水平部分（ 26 ）と水平部分（ 26 ）から直角に垂れる垂下部分（ 27 ）とを有するかぎ形であることを特徴とする中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置を提供することにより上記課題を解決した。
【０００５】
【発明の効果】
かかる構成により、アームに設けられかつ手首に隣接した中空穴開口部から直ちに配管・配線部材を取り出し、中空穴開口部のまわりで配管・配線部材をＵ字型に引き回しＵ字型に引き回した端部を中空穴開口部のまわりにクランプ部材でアームに固定する構造によって、手首の動作による配管・配線部材の引き込みが、配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴の軸心方向に移動する挙動で吸収されるようになり、かつ前記中空穴の開口部におけるアームの断面形状が、水平部分と水平部分から直角に垂れる垂下部分とを有するかぎ形であることによって、アームの水平部分から下方に、保守作業に必要な空間も含め手首近傍に機器を搭載する空間を確保することができ、Ｕ字型に引き回した配管・電線部材の一端を固定する為の連結部を、Ｕ字の曲率半径が大きくできる位置に設けることができ、短い配管・配線部材でも動き代を確保できる引き回し方法と、手首の近傍に機器を搭載する為の空間を有する、中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置を提供するものとなった。例えば、一般的に塗装用途に用いられるアーム長さ１〜1.5 ｍの産業用ロボットにおいて、本発明の装置により、色替バルブと共に使用する配管・電線部材の長さが従来の1/3 〜1/2 に短縮でき、色替え時に排出破棄される塗料と洗浄液の量と、色替えに要する無駄時間を著しく縮減する事ができた。
【０００６】
好ましくは、前記アームに支持された中空連結部材は、アームに固定された連結部材及び連結部材に固定された中空連結ハウジングを介して回転可能にアームに支持され、前記連結部材は配管・電線部材の連結部が固定され、アームは連結部と連結された配管・電線機器を支持するようにすることにより、前記Ｕ字の曲率半径をより大きくできる。
【０００７】
【実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置の概略外観側面図、図２は図１のＡ部を拡大した部分拡大図、図３は図３のＺ−Ｚ線に沿ったアームの要部部分断面図、図４は図２のＹ−Ｙ線に沿ったアームの要部部分断面図及び中空穴手首の概略外観側面図である。本発明の実施の形態の中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置は、アーム５に第１の軸線１の回りに回転可能に支持された中空連結部材６に連結された第１の中空ハウジング21と、第１の中空ハウジング21に第２の軸線２の回りに回転可能に支持された第２の中空ハウジング22と、第２の中空ハウジング22に第３の軸線３の回りに回転可能に支持された中空工具支持部材23と、を含み、前記中空連結部材、第１の中空ハウジング、第２の中空ハウジング及び中空工具支持部材は内部を配管・電線部材７が通過できる中空穴24及びアーム５にに設けられた中空穴24の開口部25を有する。塗装ガン等のツール12が取付けられた中空工具支持部材23は、軸線１、２、３を中心にそれぞれ回転が自在でかつ軸線１、２、３を中心とする中空穴24が、中空連結部材６内方から中空工具支持部材内方まで連通する。中空穴24に至る配管・電線部材７は、中空穴24の開口部25の近傍でＵ字型に引き回してアーム５にクランプ部材 8、9で固定されている。
【０００８】
かかる構成により、アームに設けられかつ手首に隣接した中空穴開口部から直ちに配管・配線部材を取り出し、中空穴開口部のまわりで配管・配線部材をＵ字型に引き回し固定する構造によって、手首の動作による配管・配線部材の引き込みが、配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴の軸心方向に移動する挙動で吸収されるようになり、短い配管・配線部材で動き代を確保する手段を達成した。また、この引き回し構造によって、アームに設けられた中空穴の軸心延長上に配管・配線部材が存在しなくなり、即ちその位置に配管・配線部材を収納する中空構造物を設ける必要がなくなり、アーム構造部材に任意の断面形状を与える事ができる。
【０００９】
アーム５に支持された中空連結部材６は、アーム５に固定された連結部材15及び連結部材15に固定された中空連結ハウジング４を介して回転可能にアーム５に支持されている。図３に示すように、中空穴24の開口部25 におけるアーム５の断面形状は、水平部分26と水平部分26から直角に垂れる垂下部分27とを有するかぎ形であり、アームの水平部分から下方に、保守作業に必要な空間も含め手首近傍に機器を搭載する空間を確保するものとなった。またＵ字型に引き回した配管・電線部材の一端を固定する為の連結部を、Ｕ字の曲率半径がより大きくできる位置に設けることができた。
【００１０】
アーム５に支持された中空連結部材６は、アーム５に固定された連結部材15及び連結部材15に固定された中空連結ハウジング４を介して回転可能にアーム５に支持され、この連結部材15には、配管・電線部材７の連結部10が固定され、前記アーム５は連結部10と連結された色替バルブを含む配管・電線機器11を固定して、前記Ｕ字の曲率半径をより大きくできる。
必要に応じて、中空穴24の開口部25の近傍におけるアーム５にカバー 13、14を設け、配管・電線部材、配管・電線部材の連結部と連結された配管・電線機器を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置の概略外観側面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大したアームの部分拡大図である。
【図３】図２のＺ−Ｚ線に沿ったアームの要部部分断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線に沿ったアームの要部部分断面図及び中空穴手首の概略外観側面図である。
【符号の説明】
１、２、３・・第１、第２、第３軸線４・・中空連結ハウジング
５・・アーム６・・中空連結部材
７・・配管・電線部材８、９・・クランプ部材
１０・・連結部１１・・配管・電線機器
１２・・作業工具１３、１４・・カバー
１５・・連結部材２１・・第１の中空ハウジング
２２・・第２の中空ハウジング２３・・中空工具支持部材
２４・・中空穴24 ２５・・中空穴開口部
２６・・水平部分２７・・垂下部分

Claims

作業工具を位置決め及び動作させる産業用ロボットの手首装置において、アーム（5）に取付けられた中空穴手首はアーム（5 ）に第１の軸線（1 ）の回りに回転かつ手首に隣接した中空穴開口部から直ちに配管・配線部材を取り出し、その近傍で配管・配線部材をＵ字型に引き回し固定する構造によって、手首の動作による配管・配線部材の引き込みが、配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴の軸心方向に移動する挙動で吸収されるようになり、可能に支持された中空連結部材（6 ）、中空連結部材（6 ）に連結された第１の中空ハウジング（21）、第１の中空ハウジング（21）に第２の軸線（2 ）の回りに回転可能に支持された第２の中空ハウジング（22）、及び第２の中空ハウジング（22）に第３の軸線（3 ）の回りに回転可能に支持された中空工具支持部材（23）を含み、前記中空連結部材、第１の中空ハウジング、第２の中空ハウジング及び中空工具支持部材は内部を配管・電線部材（7 ）が通過できる中空穴（24）を有し、中空穴（24）の反手首側開口部（25）がアーム（5 ）に設けられており、前記中空穴（24）に至る配管・電線部材（ 7 ）は、手首に隣接した中空穴開口部（ 25 ）から取り出され、開口部（ 25 ）のまわりで配管・配線部材（ 7 ）をＵ字型に引き回し手首の動作による配管・配線部材の引き込みが配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴（ 24 ）の軸心方向に移動する挙動で吸収されるように、Ｕ字型に引き回した端部を中空穴（ 24 ）の開口部（ 25 ）のまわりにクランプ部材（ 8 、 9 ）でアーム（ 5 ）に固定し、
かつ、前記中空穴（ 24 ）の開口部（ 25 ）におけるアーム（ 5 ）の断面形状は、水平部分（ 26 ）と水平部分（ 26 ）から直角に垂れる垂下部分（ 27 ）とを有するかぎ形であることを特徴とする中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置。
作業工具を位置決め及び動作させる産業用ロボットの手首装置において、アーム（ 5 ）に取付けられた中空穴手首はアーム（ 5 ）に第１の軸線（ 1 ）の回りに回転かつ手首に隣接した中空穴開口部から直ちに配管・配線部材を取り出し、その近傍で配管・配線部材をＵ字型に引き回し固定する構造によって、手首の動作による配管・配線部材の引き込みが、配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴の軸心方向に移動する挙動で吸収されるようになり、可能に支持された中空連結部材（ 6 ）、中空連結部材（ 6 ）に連結された第１の中空ハウジング（ 21 ）、第１の中空ハウジング（ 21 ）に第２の軸線（ 2 ）の回りに回転可能に支持された第２の中空ハウジング（ 22 ）、及び第２の中空ハウジング（ 22 ）に第３の軸線（ 3 ）の回りに回転可能に支持された中空工具支持部材（ 23 ）を含み、前記中空連結部材、第１の中空ハウジング、第２の中空ハウジング及び中空工具支持部材は内部を配管・電線部材（ 7 ）が通過できる中空穴（ 24 ）を有し、中空穴（ 24 ）の反手首側開口部（ 25 ）がアーム（ 5 ）に設けられており、前記中空穴（ 24 ）に至る配管・電線部材（ 7 ）は、手首に隣接した中空穴開口部（ 25 ）から取り出され、開口部（ 25 ）のまわりで配管・配線部材（ 7 ）をＵ字型に引き回し手首の動作による配管・配線部材の引き込みが配管・配線部材のＵ字型曲げの頂点位置が中空穴（ 24 ）の軸心方向に移動する挙動で吸収されるように、Ｕ字型に引き回した端部を中空穴（ 24 ）の開口部（ 25 ）のまわりにクランプ部材（ 8 、 9 ）でアーム（ 5 ）に固定し、
かつ、前記アーム（5 ）に支持された中空連結部材（6 ）は、アーム（5 ）に固定された連結部材（15）及び連結部材（15）に固定された中空連結ハウジング（4 ）を介して回転可能にアーム（5 ）に支持され、前記連結部材（15）は配管・電線部材（7 ）の連結部（10）が固定され、前記アーム（5 ）は連結部（10）と連結された配管・電線機器（11）を支持することを特徴とする中空穴手首を有する産業用ロボットのアーム装置。