JP3951076B2

JP3951076B2 - Industrial robot

Info

Publication number: JP3951076B2
Application number: JP07953498A
Authority: JP
Inventors: 真義高橋
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JPH11277478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手首部の内部に作業用治具に接続される索条体を挿通させるよう構成された工業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば塗装用ロボットによりワーク表面を塗装する塗装工程では、ワークがコンベヤにより搬送されると、塗装用ロボットが予めティーチングされた塗装プログラムにしたがって所定の塗装作業を行う。即ち、塗装用ロボットは、ワークが作業エリアに到着すると、自動的に塗装作業を開始し、ワークが作業エリアを通過するまでに所定の塗装作業を終了させる。そして、所定の塗装作業が終了すると、塗装用ロボットは、アームを旋回させて塗装開始位置に戻す。
【０００３】
このように塗装用ロボットを使用して自動的に塗装作業を行う塗装システムでは、ワークによって塗料の色が指定されており、ワークの塗装色が切り替わる場合、ワークの搬送に連動して所謂色替えを行っている。
また、塗装用ロボットにおいては、アーム上に色替バルブユニットが設けられており、アーム先端の手首部には塗装ガンが装着されている。色替バルブユニットから引き出された塗料チューブ、エアチューブ、シンナチューブは、手首部のスイベル機構により構成されたアーム側チューブ接続部に接続される。さらに、アーム側端部から引き出された各チューブは、手首部の外周に螺旋状に巻付けられており、手首部の動作を邪魔しないように取り付けられている。
【０００４】
そして、アーム側チューブ接続部から引き出された各チューブの端部は、手首部の先端に設けられた手首部側チューブ接続部に接続される。さらに、手首部側チューブ接続部から引き出された各チューブは、塗装ガンに接続される。
このように、各チューブが接続されるチューブ接続部は、手首部の回動動作を妨げないようにスイベル機構により回動可能に取り付けられており、スイベル機構の内部には、チューブ接続部に連通する環状の通路が形成されている。そのため、各チューブから供給された塗料、エア、シンナは、スイベル機構内に形成された通路を介して供給されるため、手首部の回動位置に拘わらず塗装ガンに安定供給される。
【０００５】
そして、各スイベル機構に形成された回動部分は、手首部の回動動作により相対的に回転できるように構成されており、この回動部分にはスイベル機構内を流れる塗料、シンナ、エアが外部に漏れないようにＯリング又はリップシール等よりなるシール部材が取り付けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の塗装用ロボットでは、手首部の外側に塗料チューブやエアチューブ等を巻き付ける構成であるため、塗料チューブやエアチューブの弛み長さが短いと手首部の回動範囲が制限され、塗料チューブやエアチューブの弛み長さを大きくすると、色替え時にパージする塗料の増加、洗浄用シンナの増加等の無駄を招くばかりか、塗料チューブやエアチューブに塗料が付着して液垂れを起こすおそれがある。
【０００７】
さらに、従来は、手首部の先端軸のみスイベル機構であるため、手首部を軸回りに３６０°以上回動させると、塗装ガンに接続された塗料チューブやエアチューブ等の索条体が捩じれてしまい、手首部が無限回転制御できないので、塗装ガンの軸回りの回動範囲が３６０°以下に制限されていた。
また、上記構成の塗装用ロボットでは、スイベル機構の拘束手段が手首部の外部に設けられているので外側への出張りが多く、その分塗料が付着しやすく、洗浄しづらい。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決した塗装用ロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
上記請求項１記載の発明は、第１軸（Ｄ）が長手方向となるアーム（６）と、前記アーム（６）の先端に設けられ、前記第１軸（Ｄ）周りに回転する第１手首部材（１０）と、第１手首部材（１０）の先端に設けられ、前記第１軸と交差する第２軸（Ｅ）周りに回転する第２手首部材（１１）と、前記第２手首部材（１１）の先端に設けられ、前記第２軸（Ｅ）と交差する第３軸（Ｆ）周りに回転する治具支持部（１３）と、前記治具支持部（１３）に設けられた作業用治具（８）と、を備え、前記第１手首部材（１０）、前記第２手首部材（１１）、および治具支持部（１３）を回転させるための第１乃至第３モータ（１４、１５、１６）の回転が、前記第１軸（Ｄ）を回転中心軸とした径がそれぞれ異なる第１の複数の中空円筒軸（５２、５６、６０）、前記第２軸（Ｅ）を回転中心軸とした径がそれぞれ異なる第２の複数の中空円筒軸（６６、７０）、および前記第３軸（Ｆ）を回転中心軸とした第３の中空円筒軸（７９）を介して伝達される工業用ロボットにおいて、一端に第１ギヤ（１００）を備えるとともに、前記第１の複数の中空円筒軸（５２、５６、６０）の最内周に位置する状態で前記アーム（６）先端部に設けられた第１中空部材（６３）と、一端に第３ギヤ（７６）と他端に前記第１ギヤ（１００）と噛合う第２ギヤ（７５）とを備えるとともに、前記第２の複数の中空円筒軸（６６、７０）の最内周位置に前記２の複数の中空円筒軸（６６、７０）に対して相対回転可能に設けられた前記第２軸（Ｅ）を回転中心軸とする第２中空部材（７４）と、一端に前記第３ギヤ（７６）と噛合う第４ギヤ（８４）とを備えるとともに、前記第３の中空円筒軸（７９）の内周位置に前記第３の中空円筒軸（７９）に対して相対回転可能に設けられた前記第３軸（Ｆ）を回転中心軸とする第３中空部材（８３）と、前記第３中空部材（８３）と連結ピン（８５）を介して結合されるとともに、前記治具支持部（１３）に対して相対回転可能な軸（８８）と、を備え、塗料またはエアが、前記第１乃至第３の中空部材（６３、７４、８３）の中空部分を通るチューブを介して前記作業用治具（８）に供給されることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、請求項１記載の発明によれば、作業用治具とアーム先端との間を連通する中空部材を複数の円筒軸の最内周に挿通し、作業用治具の動作に伴う中空部材とアーム先端との相対回転を防止する相対回転防止機構を設けると共に、中空部材の内側に作業用治具に接続される索条体を挿通させるため、作業用治具を回動させても作業用治具に接続される索条体が捩じれることが防止され、作業用治具の回動範囲を制限する必要がない。さらに、複数の円筒軸の最内周に挿通され回動自在に支持された中空部材にチューブ等の索条体を挿通してチューブ等の索条体を手首部の外側に露出させないため、これらのチューブ等に塗料の付着及び塗料の液垂れを防止できる。
【００１１】
また、上記請求項２記載の発明は、前記第３中空部材（８３）と前記軸（８８）との間に、前記連結ピン（８５）に巻装されたコイルバネ（８６）の伸縮に伴い前記連結ピン（８５）の延在方向に摺動可能な円盤状の連結部材（８７）を備えたことを特徴とするものである。
従って、請求項２記載の発明によれば、中空部材と作業用治具とを連結する連結部材を軸方向に移動可能に設けたため、作業用治具をワンタッチで取り付けることができ、作業用治具の交換作業が容易に行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明になる工業用ロボットとしての塗装用ロボットの構成を示す斜視図である。また、図２はロボットのアーム内部の構成を示す縦断面図である。
塗装用ロボット１は、塗装作業を行う塗装エリア内に設置されており、塗装エリア２には、被塗装物がコンベヤ（共に図示せず）により一定の速度で供給される。
【００１３】
塗装用ロボット１は、被塗装物が搬送されると、予めティーチングされた塗装動作を行うプレイバック形の多関節ロボットである。この塗装用ロボット１は、大略、基台３と、基台３上で旋回する旋回ベース４と、旋回ベース４上で起立する第１アーム５と、第１アーム５の上端から水平方向に延在する第２アーム６と、第２アーム６の先端に設けられた手首部７とよりなる。
【００１４】
手首部７は、第１手首部材１０と、第２手首部材１１と、塗装ガン８をＦ軸回りに回動させる治具支持部１３とを有する。手首部材１０，１１は、各々相対回転することにより手首部７をＤ軸回りに回転させたり、Ｅ軸回りに曲げたりする。
手首部材１０，１１及び治具支持部１３は、第２アーム６の基端側の後部に取り付けられたモータ収納ケース１９内に収納された各手首駆動モータ１４〜１６（図１では隠れて見えない）により駆動される。そして、各手首駆動モータ１４〜１６の回転駆動力は、第２アーム６及び手首部７の内部に設けられた伝達機構１７（図１では隠れて見えない）を介して手首部７の手首部材１０，１１に伝達される。
【００１５】
図２に示されるように、第２アーム６の内部には、筒状の内部通路６ａと、内部通路６ａの外側に形成された内部空間６ｂが形成されている。
また、第２アーム６の後端には、モータ取付部１８が設けられている。そして、モータ取付部１８には、減速機２０〜２２を介して各手首駆動モータ１４〜１６が取り付けられている。このモータ取付部１８には、各手首駆動モータ１４〜１６及び減速機２０〜２２を覆うモータ収納ケース１９が取り付けられている。
【００１６】
また、塗装用ロボット１は、可燃性雰囲気中で稼働されるため、手首駆動モータ１４〜１６が収容されるモータ取付部１８とモータ収納ケース１９との間に形成された空間２３内には、可燃性雰囲気の侵入を防止するため、保護気体が供給されている。すなわち、保護気体供給用のチューブ２４が継手２５を介してモータ取付部１８に接続され、保護気体排気用のチューブ２６が継手２７を介してモータ取付部１８に接続されている。
【００１７】
そのため、空間２３内は、保護気体供給用のチューブ２４から供給された保護気体により大気圧以上に加圧されている。これにより、シンナ等の可燃性雰囲気が空間２３内に侵入することが防止される。また、空間２３内に供給された保護気体は、保護気体排気用のチューブ２６を介して排気されており、常に一定圧力を保つように給排される。
【００１８】
また、各手首駆動モータ１４〜１６に接続されるケーブル２８ａ〜２８ｆは、保護気体の流出を防止するため、モータ取付部１８に設けられたシール部材２４にシールされた状態で空間２３内に挿通されている。
そして、手首駆動モータ１４〜１６の回転駆動力を手首部７に伝達する伝達機構１７は、減速機２０〜２２に連結された駆動軸３３〜３５と、駆動軸３３〜３５の端部に結合されたギヤ３６〜３８とからなる。ギヤ３６〜３８は、後述するように手首部材１０，１１及び治具支持部１３のギヤ（図２では隠れて見えない）に噛合しており、手首駆動モータ１４〜１６からの回転駆動力を手首部材１０，１１及び治具支持部１３に伝達する。
【００１９】
第２アーム６の先端には、手首部７を支持する円筒状の支持ケース４１が取り付けられている。この支持ケース４１の内部には、上記ギヤ３６〜３８が収容されている。
そして、モータ収納ケース１９を貫通する貫通孔１９ａ及び、第２アーム６の内部通路６ａ，後部開口６ｄには、塗装ガン８に接続される塗料、還流塗料、エアチューブ（索条体）４６〜４８が挿通されている。このチューブ４６〜４８は、基台３又は塗装用ロボット１から離間した位置に設置された色替えバルブユニット（図示せず）からアーム６の後部開口６ｄから内部通路６ａの内部に挿通される。
【００２０】
このように、アーム６は、色替えバルブユニット（図示せず）が取り付けられていない分、重量が軽減されている。そのため、アーム６を駆動するモータの負荷が軽減され、アーム６の動作特性を向上させることが可能となる。
また、アーム６の内部通路６ａに挿通されたチューブ４６〜４８は、上記支持ケース４１の開口４１ａを通過して手首部７の手首部材１０，１１の中心部分（図示せず）に挿通される。そして、後述するように手首部材１０，１１の最内周に位置する部分にチューブ４６〜４８を挿通させるための中空部材が設けられている。
【００２１】
そのため、チューブ４６〜４８は、第２アーム６の中心に形成された内部通路６ａ及び手首部材１０，１１の中心軸（図示せず）に挿通された状態で塗装ガン８に接続される。よって、各チューブ４６〜４８は、塗装ガン８に接続されるまで外部に露出されずに配設されている。
上記のように、アーム６内部の上部空間６ｃにチューブ４６〜４８を収容させることができるので、各チューブ４６〜４８がアーム外側に露出せず、各チューブ４６〜４８の全長を短くできると共に、各チューブ４６〜４８を保護することができる。また、各チューブ４６〜４８の全長がアーム６の外側に装架される場合よりも短くなるため、色替時にパージされる塗料を節約できると共に洗浄時間を短縮することができる。
【００２２】
これにより、各チューブ４６〜４８は、アーム６の周囲に露出させずに塗装ガン８に接続されるため、例えばアーム６がワーク内部に進入させてワーク内面を塗装する場合でも、各チューブ４６〜４８がワークに接触しないため、各チューブ４６〜４８が損傷することを防止できる。
また、塗装用ロボット１では、アーム６に色替えバルブユニット（図示せず）が設けられていないので、塗料が色替えバルブユニットに付着して液垂れを生じるおそれもない。
【００２３】
ここで、手首部７の内部構造について説明する。
図３は手首部７の内部構造を示す縦断面図である。また、図４は手首部７の内部のチューブ接続構造を拡大して示す縦断面図である。
図３及び図４に示されるように、第２アーム６の先端部の支持ケース４１には、駆動軸３３〜３５を軸承する軸受４０（４０ａ〜４０ｃ）が保持されている。この軸受４０ａ〜４０ｃより手首部７側に延在する駆動軸３３〜３５の端部には、ギヤ３６〜３８が支持される。
【００２４】
また、支持ケース４１の内側には、軸受５１を介して円筒軸５２がＤ軸回りに回転可能に支持されている。そして、円筒軸５２の一端に設けられたギヤ５３は、上記駆動軸３３のギヤ３６と噛合している。また、円筒軸５２の他端には、フランジ５４が設けられている。
さらに、円筒軸５２の内側には、軸受５５ａ，５５ｂが嵌合されており、軸受５５ａ，５５ｂの内周側には、円筒軸５６がＤ軸回りに回転可能に支持されている。そして、円筒軸５６の一端には、ギヤ５７が取り付けられており、ギヤ５７には駆動軸３４のギヤ３７が噛合している。
【００２５】
また、円筒軸５６の他端には、ベベルギヤ５８が取り付けられている。そして、円筒軸５６の内周には、軸受５９ａ，５９ｂが嵌合されており、軸受５９ａ，５９ｂの内周には、円筒軸６０がＤ軸回りに回転可能に支持されている。
円筒軸６０の一端には、ギヤ６１が取り付けられており、ギヤ６１には駆動軸３５のギヤ３８が噛合している。また、円筒軸６７の他端には、ベベルギヤ６２が取り付けられている。
【００２６】
さらに、円筒軸６０の内側には、中空部材６３が挿通されており、中空部材６３の一端は第２アーム６の先端部に固着されている。この中空部材６３は、Ｄ軸回りの最内周位置となるように取り付けられている。また、中空部材６３の他端には、ベベルギヤ１００が取り付けられている。
そして、中空部材６３の挿通路６３ａの一端は、上記第２アーム６の先端部に設けられた開口４１ａに連通される。そのため、中空部材６３の内側に形成された挿通路６３ａには、上記各チューブ４６〜４８が挿通される。すなわち、中空部材６３は、駆動力の伝達のためでなく、各チューブ４６〜４８を塗装ガン８へ導くためのガイド通路を形成するものである。
【００２７】
また、上記円筒軸５２のフランジ５４には、手首部材１０のケース６４が設けられている。このケース６４は、内側の軸受６５を介して円筒軸６６をＥ軸回りに回動可能に支持している。円筒軸６６の一端には、上記ベベルギヤ５８と噛合するベベルギヤ６７が取り付られている。また、円筒軸６６の他端には、フランジ６８が取り付けられている。
【００２８】
さらに、円筒軸６６は、内周に軸受６９ａ，６９ｂが嵌合され、軸受６９ａ，６９ｂを介して内周の円筒軸７０をＥ軸回りに回動可能に支持している。また、円筒軸７０は、一端に上記ベベルギヤ６２と噛合するベベルギヤ７ｌが取り付けられている。
さらに、円筒軸７０は、他端にはベベルギヤ７２が取り付けられている。そして、円筒軸７０の内周には、軸受７３ａ，７３ｂが嵌合されている。この軸受７３ａ，７３ｂは、内周に中空部材７４をＥ軸回りに回動可能に支持している。
【００２９】
中空部材７４は、内部に挿通路７４ａが形成されている。この挿通路７４ａは、上記中空部材６３の挿通路６３ａと所定角度に傾斜した状態で対向しており、内部には、挿通路６３ａから引き出された上記各チューブ４６〜４８が挿通される。すなわち、中空部材７４は、上記中空部材６３と共に、各チューブ４６〜４８を塗装ガン８へ導くためのガイド通路を形成している。
【００３０】
また、中空部材７４は、一端に中空部材６３のベベルギヤ１００と噛合するベベルギヤ７５が取り付けられている。さらに、中空部材７４は、他端には、ベベルギヤ７６が取り付けられている。また、円筒軸６６のフランジ６８は、手首部材１１のケース７７が取り付けられている。このケ―ス７７は、内周に軸受７８が嵌合されており、軸受７８の内周に嵌合する円筒軸７９をＦ軸回りに回動可能に支持している。
【００３１】
さらに、円筒軸７９の一端には、上記ベベルギヤ７２に噛合するベベルギヤ８０が取り付けられている。また、円筒軸７９の他端には、フランジ８ｌが設けられている。そして、円筒軸７９の内周には、軸受け８２ａ，８２ｂが嵌合している。
軸受８２ａ，８２ｂは、内周に嵌合する中空部材８３をＦ軸回りに回動可能に支持している。この中空部材８３は、一端にベベルギヤ７６に噛合するベベルギヤ８４が取り付けられている。中空部材８３は、内部に挿通路８３ａが形成されている。この挿通路８３ａは、上記中空部材７４の挿通路７４ａと所定角度に傾斜した状態で対向しており、内部には、挿通路７４ａから引き出された上記各チューブ４６〜４８が挿通される。すなわち、中空部材８３は、上記中空部材６３，７４と共に、各チューブ４６〜４８を塗装ガン８へ導くためのガイド通路を形成している。
【００３２】
図５は図３中Ｘ−Ｘ線に沿う縦断面図である。また、図６は図３中Ｙ−Ｙ線に沿う縦断面図である。中空部材８３の一端には、連結ピン８５（８５ａ〜８５ｄ）が同一半径の周方向上９０°間隔で植設されている。また、各連結ピン８５ａ〜８５ｄの外周には、コイルバネ８６（８６ａ〜８６ｄ）が巻装されている。さらに、各連結ピン８５ａ〜８５ｄは、軸方向に摺動可能に嵌合された円盤状の摺動体（連結部材）８７が嵌合している。
【００３３】
そして、摺動体８７の先端側の端面に対向するように、円柱状の軸８８が取り付けられている。また、摺動体８７の一端には、継手８９（８９ａ〜８９ｃ）が取り付けられ、他端にはシール部材９０（９０ａ〜９０ｃ）が取り付けられている。
継手８９ａ〜８９ｃには、夫々上記中空部材６３，７４，８３の挿通路６３ａ，７４ａ，８３ａに挿通されたチューブ４６〜４８の先端部分が接続される。また、軸８８には、シール部材９０ａ〜９０ｃに連通されるように形成された通路８８ａ〜８８ｃが設けられている。
【００３４】
軸８８の他端側の外周には、軸受９２が嵌合されており、軸受９２を介して治具支持部１３のハウジング９３をＦ軸回りに回動可能に支持している。そして、ハウジング９３の一端には、上記フランジ８ｌが取り付けられ、他端（先端）には塗装ガン８が取り付けられている。また、軸８８の外周とハウジング９３の内周との間には、Ｆ軸回りに形成された環状流路９１ａ〜９１ｃが設けられている。そして、環状流路９１ａ〜９１ｃは、軸８８の外周とハウジング９３の内周との間に介在するシール部材９１ｄ〜９１ｇによって画成されている。
【００３５】
また、ハウジング９３には、環状流路９１ａ〜９１ｃの外周側に連通されるように形成された連通孔９３ａ〜９３ｃが設けられている。
図７は摺動体８７、軸８８、ハウジング９３の分解斜視図である。
図７に示されるように、摺動体８７は、４本の連結ピン８５ａ〜８５ｄにガイドされて軸方向に摺動可能に取り付けられている。また、摺動体８７の中央部には、チューブ４６〜４８が接続された継手８９ａ〜８９ｃが設けられている。
【００３６】
さらに、摺動体８７を貫通して突出した各連結ピン８５ａ〜８５ｄの先端は、軸８８の端面に形成された位置決め用孔８８ａ〜８８ｄに挿入されて軸８８と摺動体８７との相対位置を規制する。そして、連結ピン８５ａ〜８５ｄにより軸８８と摺動体８７との相対位置が位置決めされた状態で軸８８は、フランジ８１に固定される。
【００３７】
また、摺動体８７は、軸８８により軸方向に押圧されると、コイルバネ８６ａ〜８６ｄが伸縮動作して連結ピン８５ａ〜８５ｄの延在方向に摺動するため、塗装ガン８及び軸８８、ハウジング９３からなる塗装ガンユニットを装着する際の位置決めが容易となり、ワンタッチで装着できると共に、塗装ガン８の装着操作又は取り外し操作を容易に行うことができる。
【００３８】
また、軸８８には、環状流路９１ａ〜９１ｃの内周側に連通される連通孔８８ｅ〜８８ｇが設けられている。この連通孔８８ｅ〜８８ｇは、一端が摺動体８７側の軸８８の端面に開口し、他端が各環状流路９１ａ〜９１ｃに連通されている。各環状流路９１ａ〜９１ｃは、軸方向にずれて設けられているので、連通孔８８ｅ〜８８ｇの他端の開口位置も軸方向にずらして設けられている。
【００３９】
次に、上記構成とされた手首部７の動作について説明する。
手首駆動モータ１４〜１６の回転駆動力は、駆動軸３３〜３５を介して手首部７に伝達される。そして、駆動軸３３に伝達された回転駆動力は、ギヤ３６，５３，円筒軸５２，フランジ５４を介して手首部材１０のケース６４に伝達される。これにより、塗装ガン８は、Ｄ軸回りに回動する。
【００４０】
また、駆動軸３４に伝達された回転駆動力は、ギヤ３７，５７，円筒軸５６，ベベルギヤ５８，６７，６６，フランジ６８を介して手首部材１１のケース７７に伝達される。これにより、塗装ガン８は、Ｅ軸回りに回動する。
また、駆動軸３５に伝達された回転駆動力は、ギヤ３８，６１，円筒軸６０，ベベルギヤ８２，７１，円筒軸７０，ベベルギヤ７２，８０，円筒軸７９を介して手首部材１１のハウジング９３及び塗装ガン８に伝達される。これにより、塗装ガン８は、Ｆ軸回りに回動する。
【００４１】
そして、手首部７の最内周部分に回動自在に支持された中空部材６３と７４との間は、ベベルギヤ１００，７５の噛合により相互の回動規制され、中空部材７４と８３との間は、ベベルギヤ７６、８４の噛合により相互の回動規制されている。上記中空部材６３，７４，８３とベベルギヤ１００，７５，７６，８４により相対回転防止機構が構成されている。
【００４２】
また、中空部材６３は、第２アーム６の端部に固定され、且つ中空部材８３は、軸８８の端部に連結されている。さらに、軸８８は、軸受９２を介してハウジング９３の内部で回動自在に支持されている。しかしながら、軸８８は、上記中空部材８３に固定されているので、中空部材６３，７４，８３とベベルギヤ１００，７５，７６，８４により相対回転が防止される。
【００４３】
よって、手首部７の手首部材１０，１１又は塗装ガン８がＤ，Ｅ，Ｆ軸回りに回動されても軸８８は、回動せずに同一位置に保持されている。そのため、中空部材６３，７４，８３の各挿通路６３ａ，７４ａ，８３ａに挿通されたチューブ４６〜４８は、手首部７の回動動作に拘わらず捩れることがない。従って、上記手首部７の構成によれば、無限回転制御が可能となり、塗装ガン８の向きを制御する際の制限がなくなり、被塗装面に対する塗装ガン８の向きが最適となるように動作制御することができる。
【００４４】
次に塗袋ガン８への塗料及びエアの供給について説明する。
塗料供給装置（図示せず）から供給された塗料及びエアは、上記チューブ４６〜４８、連通孔８８ｅ〜８８ｇ、環状流路９１ａ〜９１ｃ、連通孔９３ａ〜９３ｃを介して塗袋ガン８へ供給される。
そのため、軸８８に対してハウジング９３がＦ軸回りに回動した場合、軸８８に設けられた連通孔８８ｅ〜８８ｇは、ハウジング９３に設けられた連通孔９３ａ〜９３ｃとの相対位置が変化するが、軸８８とハウジング９３との間に形成された環状流路９１ａ〜９１ｃを介して連通孔９３ａ〜９３ｃと連通されているので、塗装ガン８へ塗料、エア、シンナ等の供給が手首部７の回動動作に拘わらず安定的に行われる。
【００４５】
尚、上記実施の形態では、３本のチューブ４６〜４８が第２アーム６及び手首部７の内部に挿通されて摺動体８７に接続される構成を一例として挙げたが、これに限らず、４本あるいはそれ以上のチューブ数を接続することも可能である。また、上記実施の形態では、手首部７に塗装ガン８が装着された場合の構成を用いて説明したが、これに限らず、例えば手首部７に塗装ガン８以外の作業用治具を装着した場合にも適用することができる。
【００４６】
また、作業用治具の種類によって、上記ようなチューブの代わりに電源用ケーブルあるいは制御用ケーブルやワイヤ等を第２アーム６及び手首部７の内部に挿通させる構成とすることもできる。
図８は本発明の変形例を説明するための縦断面図である。
図８に示されるように、手首部７の最内周部分には、中空部材としての蛇腹軸９４が挿通されている。この蛇腹軸９４は、上記中空部材６３，７４，８３とベベルギヤ１００，７５，７６，８４の代わりに相対回転防止機構として設けられたものである。
【００４７】
蛇腹軸９４は、円筒軸６０の内側に挿通される筒状部９５と、ケース６４内で伸縮する第１の蛇腹部９６と、筒状部７０の内周側で軸受７３ａ，７３ｂを介して回転自在に支持された中空部９７と、ケース７７内で伸縮する第２の蛇腹部９８と、筒状部７９の内周側で軸受８２ａ，８２ｂを介して回転自在に支持された筒状部９９とから構成されている。
【００４８】
そして、蛇腹軸９４の一端に設けられた筒状部９５は、第２アーム６の端部に固定されている。また、蛇腹軸９４の他端に設けられた筒状部９９は、上記中空部材８３と同様に、連結ピン８５（８５ａ〜８５ｄ）が同一半径の周方向上９０°間隔で植設されている。従って、筒状部９９は、連結ピン８５（８５ａ〜８５ｄ）及び円盤状の摺動体８７を介して軸８８に連結されている。
【００４９】
また、蛇腹軸９４の内部に形成された挿通路９４ａには、チューブ４６〜４８が挿通されている。そのため、手首部７の手首部材１０，１１又は塗装ガン８がＤ，Ｅ，Ｆ軸回りに回動されても蛇腹軸９４は、回動せずに保持されている。そのため、蛇腹軸９４の挿通路９４ａに挿通されたチューブ４６〜４８は、手首部７の回動動作に拘わらず捩れることがない。従って、上記手首部７の構成によれば、無限回転制御が可能となり、塗装ガン８の向きを制御する際の制限がなくなり、被塗装面に対する塗装ガン８の向きが最適となるように動作制御することができる。
【００５０】
上記蛇腹軸９４は、手首部７の回動動作に応じて第１の蛇腹部９６及び第２の蛇腹部９８が伸縮動作して半径方向へ変形するフレキシブルな構成であり、各Ｄ，Ｅ，Ｆ軸回りに対しては変形しないように構成されている。また、蛇腹軸９４は、例えばゴム等の弾性材などによって形成されている。
このように、蛇腹軸９４は、一部材として形成されるため、前述した実施例よりも部品点数が少なく、メンテナンス性が向上している。また、手首部７の軽量化が可能となり、その分動作制御の制御性が向上して動作精度を改善して作業品質を高めることができる。
【００５１】
尚、上記実施例では、塗装用ロボットを用いて説明したが、これ以外のロボットの手首部にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、作業用治具とアーム先端との間を連通する中空部材を複数の円筒軸の最内周に挿通し、作業用治具の動作に伴う中空部材とアーム先端との相対回転を防止する相対回転防止機構を設けると共に、中空部材の内側に作業用治具に接続される索条体を挿通させるため、作業用治具を回動させても作業用治具に接続される索条体が捩じれることが防止され、作業用治具の回動範囲を制限する必要がない。そのため、いつでも作業用治具の向きを作業に適した向きとすることができ、生産性を向上させることができる。
【００５３】
さらに、複数の円筒軸の最内周に挿通され回動自在に支持された中空部材にチューブ等の索条体を挿通してチューブ等の索条体を手首部の外側に露出させないため、索条体が損傷しにくい状態に保護することができ、例えば塗装用ロボットにおいては、塗装ガンに接続されるチューブ等に塗料の付着及び塗料の液垂れを防止できる。
【００５４】
また、請求項２記載の発明によれば、中空部材と回転防止機構とを連結する連結部材を軸方向に移動可能に設けたため、作業用治具をワンタッチで取り付けることができ、作業用治具の交換作業が容易に行える。よって、作業用治具の交換作業に要する交換時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる工業用ロボットとしての塗装用ロボットの構成を示す斜視図である。
【図２】ロボットのアーム内部の構成を示す縦断面図である。
【図３】手首部７の内部構造を示す縦断面図である。
【図４】手首部７の内部のチューブ接続構造を拡大して示す縦断面図である。
【図５】図２中Ｘ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【図６】図２中Ｙ−Ｙ線に沿う縦断面図である。
【図７】摺動体８７、軸８８、ハウジング９３の分解斜視図である。
【図８】本発明の変形例を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
１塗装用ロボット
４旋回ベース
５第１アーム
６第２アーム
７手首部
８塗装ガン
１０第１手首部材
１１第２手首部材
１３治具支持部
１４〜１６手首駆動モータ
１７伝達機構
１８モータ取付部
１９モータ収納ケース
２０〜２２減速機
３３〜３５駆動軸
３６〜３８，５３，５７，６１，８４ギヤ
４６〜４８チューブ
４１支持ケース
４０（４０ａ〜４０ｃ），５１，５５ａ，５５ｂ，６９ａ，６９ｂ，７３ａ，７３ｂ，７８，８２ａ，８２ｂ，９２軸受
５２，５６，６０，６６，７０，７９円筒軸
５４，６８，８１フランジ
６２，６７，７２，７６，１００ベベルギヤ
６３，７４，８３中空部材
６３ａ，７４ａ，８３ａ挿通路
６４，７７ケース
８５（８５ａ〜８５ｄ）連結ピン
８６（８６ａ〜８６ｄ）コイルバネ
８７摺動体
８８軸
９３ハウジング
９４蛇腹軸
９５筒状部
９６第１の蛇腹部
９７中空部
９８第２の蛇腹部
９９筒状部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an industrial robot configured to insert a cable body connected to a work jig into a wrist portion.
[0002]
[Prior art]
For example, in a painting process of painting a workpiece surface by a painting robot, when the workpiece is conveyed by a conveyor, the painting robot performs a predetermined painting operation according to a painting program taught in advance. That is, when the work arrives at the work area, the painting robot automatically starts the paint work and finishes the predetermined paint work before the work passes through the work area. When the predetermined painting operation is completed, the painting robot turns the arm to return to the painting start position.
[0003]
In such a painting system that automatically performs painting using a painting robot, when the color of the paint is specified by the workpiece and the paint color of the workpiece is switched, so-called color change is performed in conjunction with the conveyance of the workpiece. It is carried out.
In the painting robot, a color change valve unit is provided on the arm, and a painting gun is attached to the wrist at the tip of the arm. The paint tube, the air tube, and the thinner tube drawn out from the color change valve unit are connected to an arm-side tube connection portion configured by a swivel mechanism at the wrist. Furthermore, each tube pulled out from the arm side end is wound spirally around the outer periphery of the wrist, and is attached so as not to interfere with the operation of the wrist.
[0004]
And the edge part of each tube pulled out from the arm side tube connection part is connected to the wrist part side tube connection part provided in the front-end | tip of a wrist part. Furthermore, each tube pulled out from the wrist side tube connecting portion is connected to the coating gun.
In this way, the tube connecting portion to which each tube is connected is rotatably attached by the swivel mechanism so as not to hinder the turning operation of the wrist, and the inside of the swivel mechanism communicates with the tube connecting portion. An annular passage is formed. Therefore, since the paint, air, and thinner supplied from each tube are supplied through a passage formed in the swivel mechanism, they are stably supplied to the coating gun regardless of the rotational position of the wrist.
[0005]
And the rotation part formed in each swivel mechanism is comprised so that it can rotate relatively by rotation operation of a wrist part, and paint, thinner, and air which flow in the swivel mechanism are in this rotation part. A seal member made of an O-ring or a lip seal is attached so as not to leak outside.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The painting robot having the above configuration is configured such that a paint tube, an air tube, or the like is wound around the outside of the wrist portion. Therefore, if the slack length of the paint tube or the air tube is short, the rotation range of the wrist portion is limited, and the paint tube If the slack length of the air tube is increased, waste of the paint purged at the time of color change and increase of the cleaning thinner will be caused, and the paint may adhere to the paint tube and the air tube and cause dripping. is there.
[0007]
Furthermore, conventionally, only the tip shaft of the wrist part is a swivel mechanism, so when the wrist part is rotated by 360 ° or more around the axis, the strips such as paint tubes and air tubes connected to the paint gun are twisted. As a result, the wrist cannot be controlled to rotate infinitely, so that the rotation range around the axis of the coating gun is limited to 360 ° or less.
Further, in the painting robot having the above-described configuration, since the restraining means of the swivel mechanism is provided outside the wrist portion, there are many bulges on the outside, and accordingly, the paint tends to adhere and is difficult to clean.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a painting robot that solves the above problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
The invention described in claim 1 is as follows. An arm (6) having a first axis (D) in the longitudinal direction; a first wrist member (10) provided at a tip of the arm (6) and rotating around the first axis (D); A second wrist member (11) provided at the tip of the wrist member (10) and rotating around a second axis (E) intersecting the first axis, and provided at the tip of the second wrist member (11). A jig support part (13) rotating around a third axis (F) intersecting the second axis (E), and a working jig (8) provided on the jig support part (13), Rotation of the first to third motors (14, 15, 16) for rotating the first wrist member (10), the second wrist member (11), and the jig support (13). The first plurality of hollow cylindrical shafts (52, 56, 60) having different diameters with the first shaft (D) as the rotation center axis, and the second shaft A plurality of second hollow cylindrical shafts (66, 70) having different diameters with E) as the rotation center axis, and a third hollow cylinder shaft (79) with the third axis (F) as the rotation center axis. In the industrial robot transmitted through the first arm (100) at one end, the arm (in the state where it is located on the innermost circumference of the first plurality of hollow cylindrical shafts (52, 56, 60)). 6) A first hollow member (63) provided at the tip, a third gear (76) at one end, and a second gear (75) meshing with the first gear (100) at the other end, The second shaft (E) provided at the innermost circumferential position of the second plurality of hollow cylindrical shafts (66, 70) so as to be rotatable relative to the second plurality of hollow cylindrical shafts (66, 70). Meshes with the second hollow member (74) having a rotation center axis and the third gear (76) at one end The third shaft provided with a fourth gear (84) and provided at an inner peripheral position of the third hollow cylindrical shaft (79) so as to be relatively rotatable with respect to the third hollow cylindrical shaft (79). The third hollow member (83) having (F) as the rotation center axis, and the third hollow member (83) and the connecting pin (85) are coupled to each other, and the jig support portion (13) And a relatively rotatable shaft (88), and the work jig (air) passes through a tube through which the paint or air passes through the hollow portions of the first to third hollow members (63, 74, 83). Supplied to 8) It is characterized by this.
[0010]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the hollow member communicating between the work jig and the arm tip is inserted into the innermost circumference of the plurality of cylindrical shafts, and the hollow member is accompanied by the operation of the work jig. A relative rotation prevention mechanism that prevents relative rotation between the arm and the arm tip is provided, and the cable body connected to the work jig is inserted inside the hollow member so that the work can be performed even if the work jig is rotated. It is possible to prevent the cable body connected to the working jig from being twisted, and it is not necessary to limit the rotation range of the working jig. Furthermore, since the ropes such as the tubes are inserted into the hollow members that are inserted into the innermost circumference of the plurality of cylindrical shafts and are rotatably supported, the ropes such as the tubes are not exposed to the outside of the wrist portion. It is possible to prevent the paint from adhering to the tube and the paint dripping.
[0011]
The invention according to claim 2 is As the coil spring (86) wound around the connection pin (85) expands and contracts between the third hollow member (83) and the shaft (88), it slides in the extending direction of the connection pin (85). Moveable disc Connecting member (87) It is characterized by comprising.
Therefore, according to the second aspect of the present invention, since the connecting member for connecting the hollow member and the work jig is provided so as to be movable in the axial direction, the work jig can be attached with one touch. The tool can be exchanged easily.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a painting robot as an industrial robot according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the robot arm.
The painting robot 1 is installed in a painting area where painting work is performed, and an object to be painted is supplied to the painting area 2 at a constant speed by a conveyor (both not shown).
[0013]
The painting robot 1 is a playback-type articulated robot that performs a painting operation taught in advance when an object to be coated is conveyed. The painting robot 1 generally includes a base 3, a turning base 4 that turns on the base 3, a first arm 5 that stands on the turning base 4, and an upper end of the first arm 5 that extends in the horizontal direction. It consists of a second arm 6 and a wrist 7 provided at the tip of the second arm 6.
[0014]
The wrist portion 7 includes a first wrist member 10, a second wrist member 11, and a jig support portion 13 that rotates the coating gun 8 around the F axis. The wrist members 10 and 11 rotate relative to each other to rotate the wrist portion 7 around the D axis or bend around the E axis.
The wrist members 10 and 11 and the jig support portion 13 are respectively shown as wrist drive motors 14 to 16 (hidden in FIG. 1) housed in a motor housing case 19 attached to a rear portion on the proximal end side of the second arm 6. Not). And the rotational driving force of each wrist drive motor 14-16 is the wrist member of the wrist part 7 via the transmission mechanism 17 (invisible in FIG. 1) provided in the 2nd arm 6 and the wrist part 7 inside. 10 and 11.
[0015]
As shown in FIG. 2, inside the second arm 6, a cylindrical internal passage 6a and an internal space 6b formed outside the internal passage 6a are formed.
A motor mounting portion 18 is provided at the rear end of the second arm 6. And each wrist drive motor 14-16 is attached to the motor attachment part 18 via the reduction gears 20-22. A motor storage case 19 that covers the wrist drive motors 14 to 16 and the speed reducers 20 to 22 is attached to the motor attachment portion 18.
[0016]
In addition, since the painting robot 1 is operated in a flammable atmosphere, in the space 23 formed between the motor mounting portion 18 in which the wrist drive motors 14 to 16 are stored and the motor storage case 19, A protective gas is supplied to prevent the invasion of the combustible atmosphere. That is, the protective gas supply tube 24 is connected to the motor mounting portion 18 via the joint 25, and the protective gas exhaust tube 26 is connected to the motor mounting portion 18 via the joint 27.
[0017]
Therefore, the space 23 is pressurized to atmospheric pressure or higher by the protective gas supplied from the protective gas supply tube 24. Thereby, a flammable atmosphere such as thinner is prevented from entering the space 23. The protective gas supplied into the space 23 is exhausted through the protective gas exhaust tube 26, and is always supplied and discharged so as to maintain a constant pressure.
[0018]
Further, the cables 28a to 28f connected to the wrist drive motors 14 to 16 are inserted into the space 23 in a state where the cables 28a to 28f are sealed by the seal member 24 provided in the motor mounting portion 18 in order to prevent the protective gas from flowing out. Has been.
And the transmission mechanism 17 which transmits the rotational drive force of the wrist drive motors 14-16 to the wrist part 7 is couple | bonded with the drive shafts 33-35 connected with the reduction gears 20-22, and the edge part of the drive shafts 33-35. Gears 36-38. As will be described later, the gears 36 to 38 mesh with the gears of the wrist members 10 and 11 and the jig support portion 13 (not visible in FIG. 2), and the rotational driving force from the wrist driving motors 14 to 16 is generated. This is transmitted to the wrist members 10 and 11 and the jig support portion 13.
[0019]
A cylindrical support case 41 that supports the wrist 7 is attached to the tip of the second arm 6. The gears 36 to 38 are accommodated inside the support case 41.
The through hole 19a penetrating the motor housing case 19, the internal passage 6a of the second arm 6, and the rear opening 6d are provided with paint, reflux paint, and air tubes (line bodies) 46 to 46 connected to the paint gun 8. 48 is inserted. These tubes 46 to 48 are inserted into the internal passage 6a from the rear opening 6d of the arm 6 from a color changing valve unit (not shown) installed at a position separated from the base 3 or the painting robot 1.
[0020]
Thus, the weight of the arm 6 is reduced because no color change valve unit (not shown) is attached. Therefore, the load on the motor that drives the arm 6 is reduced, and the operating characteristics of the arm 6 can be improved.
Further, the tubes 46 to 48 inserted into the internal passage 6 a of the arm 6 pass through the opening 41 a of the support case 41 and are inserted into the center portions (not shown) of the wrist members 10 and 11 of the wrist portion 7. . And as will be described later, a hollow member for allowing the tubes 46 to 48 to pass through is provided in the innermost periphery of the wrist members 10 and 11.
[0021]
Therefore, the tubes 46 to 48 are connected to the coating gun 8 in a state where the tubes 46 to 48 are inserted through an internal passage 6 a formed at the center of the second arm 6 and a central axis (not shown) of the wrist members 10 and 11. Therefore, the tubes 46 to 48 are arranged without being exposed to the outside until they are connected to the coating gun 8.
As described above, since the tubes 46 to 48 can be accommodated in the upper space 6 c inside the arm 6, the tubes 46 to 48 are not exposed to the outside of the arm, and the total length of the tubes 46 to 48 can be shortened. Each tube 46-48 can be protected. Moreover, since the total length of each tube 46-48 becomes shorter than the case where it mounts on the outer side of the arm 6, the paint purged at the time of color change can be saved, and washing | cleaning time can be shortened.
[0022]
Thereby, since each tube 46-48 is connected to the coating gun 8 without exposing around the arm 6, even when the arm 6 enters the inside of the work and paints the work inner surface, for example, each tube 46- Since 48 does not contact the workpiece, each tube 46 to 48 can be prevented from being damaged.
Further, in the painting robot 1, since the arm 6 is not provided with a color change valve unit (not shown), there is no possibility that the paint adheres to the color change valve unit and causes dripping.
[0023]
Here, the internal structure of the wrist 7 will be described.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the wrist portion 7. FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view showing the tube connection structure inside the wrist portion 7.
As shown in FIGS. 3 and 4, the support case 41 at the tip of the second arm 6 holds bearings 40 (40 a to 40 c) that support the drive shafts 33 to 35. Gears 36 to 38 are supported on the end portions of the drive shafts 33 to 35 extending from the bearings 40a to 40c toward the wrist 7 side.
[0024]
A cylindrical shaft 52 is supported inside the support case 41 via a bearing 51 so as to be rotatable around the D axis. A gear 53 provided at one end of the cylindrical shaft 52 meshes with the gear 36 of the drive shaft 33. A flange 54 is provided at the other end of the cylindrical shaft 52.
Furthermore, bearings 55a and 55b are fitted inside the cylindrical shaft 52, and a cylindrical shaft 56 is supported rotatably around the D axis on the inner peripheral side of the bearings 55a and 55b. A gear 57 is attached to one end of the cylindrical shaft 56, and the gear 37 of the drive shaft 34 is engaged with the gear 57.
[0025]
A bevel gear 58 is attached to the other end of the cylindrical shaft 56. Bearings 59a and 59b are fitted to the inner periphery of the cylindrical shaft 56, and the cylindrical shaft 60 is supported on the inner periphery of the bearings 59a and 59b so as to be rotatable around the D axis.
A gear 61 is attached to one end of the cylindrical shaft 60, and the gear 38 of the drive shaft 35 is engaged with the gear 61. A bevel gear 62 is attached to the other end of the cylindrical shaft 67.
[0026]
Further, a hollow member 63 is inserted inside the cylindrical shaft 60, and one end of the hollow member 63 is fixed to the distal end portion of the second arm 6. The hollow member 63 is attached so as to be at the innermost peripheral position around the D axis. A bevel gear 100 is attached to the other end of the hollow member 63.
One end of the insertion passage 63 a of the hollow member 63 is communicated with an opening 41 a provided at the distal end portion of the second arm 6. Therefore, the tubes 46 to 48 are inserted into the insertion passage 63 a formed inside the hollow member 63. That is, the hollow member 63 forms a guide passage for guiding the tubes 46 to 48 to the coating gun 8, not for transmitting the driving force.
[0027]
A case 64 of the wrist member 10 is provided on the flange 54 of the cylindrical shaft 52. The case 64 supports a cylindrical shaft 66 through an inner bearing 65 so as to be rotatable around the E axis. A bevel gear 67 that meshes with the bevel gear 58 is attached to one end of the cylindrical shaft 66. A flange 68 is attached to the other end of the cylindrical shaft 66.
[0028]
Furthermore, the cylindrical shaft 66 is fitted with bearings 69a and 69b on the inner periphery, and supports the inner peripheral cylindrical shaft 70 so as to be rotatable around the E axis via the bearings 69a and 69b. Further, the cylindrical shaft 70 is attached with a bevel gear 71 that meshes with the bevel gear 62 at one end.
Further, a bevel gear 72 is attached to the other end of the cylindrical shaft 70. Bearings 73 a and 73 b are fitted on the inner periphery of the cylindrical shaft 70. The bearings 73a and 73b support the hollow member 74 on the inner periphery so as to be rotatable around the E axis.
[0029]
The hollow member 74 has an insertion passage 74a formed therein. The insertion passage 74a faces the insertion passage 63a of the hollow member 63 in a state inclined at a predetermined angle, and the tubes 46 to 48 drawn from the insertion passage 63a are inserted into the insertion passage 74a. That is, the hollow member 74 and the hollow member 63 form a guide passage for guiding the tubes 46 to 48 to the coating gun 8.
[0030]
The hollow member 74 has a bevel gear 75 that is engaged with the bevel gear 100 of the hollow member 63 at one end. Further, a bevel gear 76 is attached to the other end of the hollow member 74. A case 77 of the wrist member 11 is attached to the flange 68 of the cylindrical shaft 66. In this case 77, a bearing 78 is fitted to the inner circumference, and a cylindrical shaft 79 fitted to the inner circumference of the bearing 78 is supported so as to be rotatable around the F axis.
[0031]
Further, a bevel gear 80 that meshes with the bevel gear 72 is attached to one end of the cylindrical shaft 79. A flange 8 l is provided at the other end of the cylindrical shaft 79. Bearings 82 a and 82 b are fitted on the inner periphery of the cylindrical shaft 79.
The bearings 82a and 82b support the hollow member 83 fitted to the inner periphery so as to be rotatable around the F axis. The hollow member 83 is attached with a bevel gear 84 that meshes with the bevel gear 76 at one end. The hollow member 83 has an insertion passage 83a formed therein. The insertion passage 83a faces the insertion passage 74a of the hollow member 74 in a state inclined at a predetermined angle, and the tubes 46 to 48 drawn from the insertion passage 74a are inserted into the insertion passage 83a. That is, the hollow member 83 forms a guide passage for guiding the tubes 46 to 48 to the coating gun 8 together with the hollow members 63 and 74.
[0032]
Figure 5 3 It is a longitudinal cross-sectional view which follows a middle XX line. In addition, FIG. 3 It is a longitudinal cross-sectional view which follows a middle YY line. At one end of the hollow member 83, connecting pins 85 (85a to 85d) are implanted at intervals of 90 ° in the circumferential direction with the same radius. In addition, coil springs 86 (86a to 86d) are wound around the outer circumferences of the connecting pins 85a to 85d. Further, each of the connecting pins 85a to 85d is fitted with a disc-shaped sliding body (connecting member) 87 that is fitted so as to be slidable in the axial direction.
[0033]
A cylindrical shaft 88 is attached so as to face the end surface on the distal end side of the sliding body 87. Further, a joint 89 (89a to 89c) is attached to one end of the sliding body 87, and a seal member 90 (90a to 90c) is attached to the other end.
The joints 89a to 89c are connected to the distal ends of the tubes 46 to 48 inserted through the insertion passages 63a, 74a and 83a of the hollow members 63, 74 and 83, respectively. The shaft 88 is provided with passages 88a to 88c formed so as to communicate with the seal members 90a to 90c.
[0034]
A bearing 92 is fitted on the outer periphery of the other end side of the shaft 88, and supports the housing 93 of the jig support portion 13 through the bearing 92 so as to be rotatable around the F axis. The flange 93 is attached to one end of the housing 93, and the coating gun 8 is attached to the other end (tip). In addition, annular flow paths 91 a to 91 c formed around the F axis are provided between the outer periphery of the shaft 88 and the inner periphery of the housing 93. The annular flow paths 91 a to 91 c are defined by seal members 91 d to 91 g that are interposed between the outer periphery of the shaft 88 and the inner periphery of the housing 93.
[0035]
The housing 93 is provided with communication holes 93a to 93c formed so as to communicate with the outer peripheral sides of the annular flow paths 91a to 91c.
FIG. 7 is an exploded perspective view of the sliding body 87, the shaft 88, and the housing 93.
As shown in FIG. 7, the sliding body 87 is guided by the four connecting pins 85a to 85d and is slidably attached in the axial direction. Further, joints 89 a to 89 c to which tubes 46 to 48 are connected are provided at the center of the sliding body 87.
[0036]
Further, the tips of the connecting pins 85a to 85d protruding through the sliding body 87 are inserted into the positioning holes 88a to 88d formed on the end surface of the shaft 88 so that the relative positions of the shaft 88 and the sliding body 87 are changed. regulate. The shaft 88 is fixed to the flange 81 in a state where the relative position between the shaft 88 and the sliding body 87 is positioned by the connecting pins 85a to 85d.
[0037]
Further, when the sliding body 87 is pressed in the axial direction by the shaft 88, the coil springs 86a to 86d expand and contract and slide in the extending direction of the connecting pins 85a to 85d. Positioning at the time of mounting the painting gun unit consisting of 93 is facilitated, it can be mounted with one touch, and the mounting operation or removal operation of the coating gun 8 can be easily performed.
[0038]
Further, the shaft 88 is provided with communication holes 88e to 88g communicating with the inner peripheral sides of the annular flow paths 91a to 91c. One end of each of the communication holes 88e to 88g opens to the end surface of the shaft 88 on the sliding body 87 side, and the other end communicates with each of the annular flow paths 91a to 91c. Since each of the annular flow paths 91a to 91c is shifted in the axial direction, the opening positions of the other ends of the communication holes 88e to 88g are also shifted in the axial direction.
[0039]
Next, the operation of the wrist portion 7 configured as described above will be described.
The rotational driving force of the wrist drive motors 14 to 16 is transmitted to the wrist portion 7 via the drive shafts 33 to 35. The rotational driving force transmitted to the drive shaft 33 is transmitted to the case 64 of the wrist member 10 through the gears 36 and 53, the cylindrical shaft 52, and the flange 54. Thereby, the coating gun 8 rotates around the D axis.
[0040]
The rotational driving force transmitted to the drive shaft 34 is transmitted to the case 77 of the wrist member 11 through the gears 37 and 57, the cylindrical shaft 56, the bevel gears 58, 67 and 66, and the flange 68. Thereby, the paint gun 8 rotates around the E axis.
The rotational driving force transmitted to the drive shaft 35 is transmitted through the gears 38 and 61, the cylindrical shaft 60, the bevel gears 82 and 71, the cylindrical shaft 70, the bevel gears 72 and 80, and the cylindrical shaft 79 through the housing 93 and the wrist member 11. It is transmitted to the painting gun 8. Thereby, the coating gun 8 rotates around the F axis.
[0041]
The hollow members 63 and 74 rotatably supported on the innermost peripheral portion of the wrist 7 are regulated to rotate with each other by the meshing of the bevel gears 100 and 75, and between the hollow members 74 and 83. Are mutually restricted by the meshing of the bevel gears 76 and 84. The hollow members 63, 74, 83 and the bevel gears 100, 75, 76, 84 constitute a relative rotation preventing mechanism.
[0042]
The hollow member 63 is fixed to the end of the second arm 6, and the hollow member 83 is connected to the end of the shaft 88. Further, the shaft 88 is rotatably supported inside the housing 93 via a bearing 92. However, since the shaft 88 is fixed to the hollow member 83, relative rotation is prevented by the hollow members 63, 74, 83 and the bevel gears 100, 75, 76, 84.
[0043]
Therefore, even if the wrist members 10 and 11 of the wrist portion 7 or the coating gun 8 are rotated around the D, E, and F axes, the shaft 88 is held at the same position without rotating. Therefore, the tubes 46 to 48 inserted through the insertion passages 63 a, 74 a, and 83 a of the hollow members 63, 74, and 83 are not twisted regardless of the turning operation of the wrist portion 7. Therefore, according to the configuration of the wrist portion 7, infinite rotation control is possible, and there is no restriction when controlling the direction of the coating gun 8, and the operation control is performed so that the direction of the coating gun 8 with respect to the surface to be coated is optimized. can do.
[0044]
Next, the supply of paint and air to the coating bag gun 8 will be described.
Paint and air supplied from a paint supply device (not shown) are supplied to the coating bag gun 8 through the tubes 46 to 48, the communication holes 88e to 88g, the annular flow paths 91a to 91c, and the communication holes 93a to 93c. Is done.
Therefore, when the housing 93 rotates around the F axis with respect to the shaft 88, the communication holes 88e to 88g provided in the shaft 88 change in relative positions with the communication holes 93a to 93c provided in the housing 93. Are connected to the communication holes 93a to 93c via the annular flow passages 91a to 91c formed between the shaft 88 and the housing 93, so that the supply of paint, air, thinner and the like to the coating gun 8 is performed on the wrist. 7 is performed stably regardless of the rotational movement of 7.
[0045]
In the above embodiment, the configuration in which the three tubes 46 to 48 are inserted into the second arm 6 and the wrist portion 7 and connected to the sliding body 87 is given as an example. It is also possible to connect four or more tubes. Moreover, although the said embodiment demonstrated using the structure when the coating gun 8 was mounted | worn with the wrist part 7, it is not restricted to this, For example, working jigs other than the coating gun 8 are mounted | worn with the wrist part 7. It can also be applied to the case.
[0046]
Further, depending on the type of work jig, a power cable, a control cable, a wire, or the like may be inserted into the second arm 6 and the wrist portion 7 instead of the tube as described above.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view for explaining a modification of the present invention.
As shown in FIG. 8, a bellows shaft 94 as a hollow member is inserted through the innermost peripheral portion of the wrist portion 7. The bellows shaft 94 is provided as a relative rotation preventing mechanism in place of the hollow members 63, 74, 83 and the bevel gears 100, 75, 76, 84.
[0047]
The bellows shaft 94 includes a cylindrical portion 95 inserted inside the cylindrical shaft 60, a first bellows portion 96 that expands and contracts in the case 64, and bearings 73a and 73b on the inner peripheral side of the cylindrical portion 70. A hollow portion 97 that is rotatably supported, a second bellows portion 98 that expands and contracts in the case 77, and a cylindrical portion that is rotatably supported on the inner peripheral side of the cylindrical portion 79 via bearings 82a and 82b. 99.
[0048]
A cylindrical portion 95 provided at one end of the bellows shaft 94 is fixed to the end portion of the second arm 6. Further, in the cylindrical portion 99 provided at the other end of the bellows shaft 94, like the hollow member 83, the connecting pins 85 (85a to 85d) are planted at 90 ° intervals on the circumferential direction with the same radius. . Accordingly, the cylindrical portion 99 is connected to the shaft 88 via the connecting pins 85 (85a to 85d) and the disk-shaped sliding body 87.
[0049]
Further, tubes 46 to 48 are inserted into an insertion passage 94 a formed inside the bellows shaft 94. Therefore, even if the wrist members 10 and 11 or the coating gun 8 of the wrist portion 7 are rotated around the D, E, and F axes, the bellows shaft 94 is held without rotating. Therefore, the tubes 46 to 48 inserted through the insertion passage 94 a of the bellows shaft 94 are not twisted regardless of the turning operation of the wrist portion 7. Therefore, according to the configuration of the wrist portion 7, infinite rotation control is possible, and there is no restriction when controlling the direction of the coating gun 8, and the operation control is performed so that the direction of the coating gun 8 with respect to the surface to be coated is optimized. can do.
[0050]
The bellows shaft 94 has a flexible structure in which the first bellows portion 96 and the second bellows portion 98 are expanded and contracted in the radial direction in accordance with the turning motion of the wrist portion 7, and each of the D, E, It is configured not to be deformed around the F axis. The bellows shaft 94 is formed of an elastic material such as rubber.
Thus, since the bellows shaft 94 is formed as one member, the number of parts is smaller than that of the above-described embodiment, and the maintainability is improved. Further, the wrist portion 7 can be reduced in weight, and accordingly, the controllability of the operation control is improved, the operation accuracy is improved, and the work quality can be improved.
[0051]
In the above embodiment, the painting robot is used for explanation. However, it goes without saying that the present invention can be applied to wrists of other robots.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the hollow member communicating between the work jig and the arm tip is inserted into the innermost circumference of the plurality of cylindrical shafts, and the work jig is operated. A relative rotation prevention mechanism for preventing relative rotation between the hollow member and the arm tip is provided, and the working jig is rotated in order to insert the cable body connected to the working jig inside the hollow member. Further, it is possible to prevent twisting of the cable body connected to the work jig, and it is not necessary to limit the rotation range of the work jig. Therefore, the direction of the working jig can be set to a direction suitable for work at any time, and productivity can be improved.
[0053]
Furthermore, the cords such as tubes are inserted into the hollow members that are inserted into the innermost circumference of the plurality of cylindrical shafts and are rotatably supported so that the cords such as the tubes are not exposed to the outside of the wrist portion. For example, in a painting robot, it is possible to prevent adhesion of paint and dripping of paint on a tube connected to a painting gun.
[0054]
According to the second aspect of the present invention, since the connecting member for connecting the hollow member and the rotation preventing mechanism is provided so as to be movable in the axial direction, the working jig can be attached with one touch, and the working jig Can be easily replaced. Therefore, the replacement time required for the work jig replacement work can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a painting robot as an industrial robot according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration inside a robot arm.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an internal structure of a wrist portion 7;
FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view showing a tube connection structure inside the wrist portion 7;
5 is a longitudinal sectional view taken along line XX in FIG. 2. FIG.
6 is a longitudinal sectional view taken along line YY in FIG.
7 is an exploded perspective view of a sliding body 87, a shaft 88, and a housing 93. FIG.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view for explaining a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Painting robot
4 swivel base
5 First arm
6 Second arm
7 Wrist
8 Paint gun
10 First wrist member
11 Second wrist member
13 Jig support
14-16 wrist drive motor
17 Transmission mechanism
18 Motor mounting part
19 Motor storage case
20-22 reducer
33-35 Drive shaft
36-38, 53, 57, 61, 84 Gear
46-48 tubes
41 Support case
40 (40a-40c), 51, 55a, 55b, 69a, 69b, 73a, 73b, 78, 82a, 82b, 92 Bearing
52, 56, 60, 66, 70, 79 Cylindrical shaft
54, 68, 81 Flange
62, 67, 72, 76, 100 Bevel gear
63, 74, 83 Hollow member
63a, 74a, 83a insertion path
64,77 cases
85 (85a-85d) Connecting pin
86 (86a-86d) Coil spring
87 Slider
88 axes
93 Housing
94 Bellows axis
95 Cylindrical part
96 1st bellows part
97 Hollow part
98 Second bellows
99 cylindrical part

Claims

An arm (6) whose first axis (D) is in the longitudinal direction;
A first wrist member (10) provided at a tip of the arm (6) and rotating around the first axis (D);
A second wrist member (11) which is provided at a tip of the first wrist member (10) and rotates around a second axis (E) intersecting the first axis;
A jig support (13) provided at the tip of the second wrist member (11) and rotating around a third axis (F) intersecting the second axis (E);
A work jig (8) provided on the jig support (13),
The rotation of the first to third motors (14, 15, 16) for rotating the first wrist member (10), the second wrist member (11), and the jig support (13) A plurality of first hollow cylindrical shafts (52, 56, 60) having different diameters with one axis (D) as the rotation center axis,
A plurality of second hollow cylindrical shafts (66, 70) having different diameters with the second axis (E) as a rotation center axis, and a third hollow cylinder with the third axis (F) as a rotation center axis In an industrial robot transmitted via an axis (79),
A first gear (100) provided at one end and provided at the tip of the arm (6) in a state of being located on the innermost circumference of the first plurality of hollow cylindrical shafts (52, 56, 60). A hollow member (63);
A third gear (76) at one end and a second gear (75) meshing with the first gear (100) at the other end and the innermost of the second plurality of hollow cylindrical shafts (66, 70) A second hollow member (74) having the rotation axis as the second shaft (E) provided at a circumferential position so as to be relatively rotatable with respect to the plurality of hollow cylindrical shafts (66, 70).
A fourth gear (84) meshing with the third gear (76) is provided at one end, and at an inner circumferential position of the third hollow cylindrical shaft (79) with respect to the third hollow cylindrical shaft (79). A third hollow member (83) having the rotation axis as the third axis (F) provided to be relatively rotatable,
A shaft (88) coupled to the third hollow member (83) via a connecting pin (85) and rotatable relative to the jig support (13),
An industrial robot characterized in that paint or air is supplied to the working jig (8) through a tube passing through a hollow portion of the first to third hollow members (63, 74, 83). .

Between the third hollow member (83) and the shaft (88),
A disc-shaped connecting member (87) is provided which is slidable in the extending direction of the connecting pin (85) as the coil spring (86) wound around the connecting pin (85) expands and contracts. The industrial robot according to claim 1.