JP4392134B2 - 伸縮式ロボットアーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１アームと第１アームの長手方向に進退自在な第２アームとから成る伸縮式ロボットアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のロボットアームとして、第１アームを断面箱形に形成し、第１アームの長手方向をＸ軸方向、第１アームの断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向として、第１アームのＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレールを固定すると共に、第１アーム内に、両ガイドレールに案内されてＸ軸方向に進退する可動体を収納して、可動体に第２アームを連結したものが知られている（特開平２−２６９５９１号公報参照）。
【０００３】
また、伸縮式ロボットアームを持つ工業用ロボットでは、ロボットアームの外面に、その先端の手首を動かすモータ用や手首に取付ける工具用のケーブル類をロボットアームの伸縮動作を許容できるように大きな弛みを付けて配設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車車体の増打ステーションの側部に、上記の如き伸縮式ロボットアームを持つ溶接ロボットを複数並設し、これら溶接ロボットにより自動車車体の増打溶接を行うことが考えられている。この場合、伸縮式ロボットアームの外面にケーブル類を弛みを付けて配設すると、ケーブル類が隣接するロボットに干渉するため、ケーブル類をロボットアーム内に収縮することが望まれる。
【０００５】
本発明は、かかる要望に適合した伸縮式ロボットアームを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、断面箱形の第１アームと第１アームの長手方向に進退自在な第２アームとから成る伸縮式ロボットアームであって、第１アームの長手方向をＸ軸方向、第１アームの断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向として、第１アームのＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレールを固定すると共に、第１アーム内に、両ガイドレールに案内されてＸ軸方向に進退する可動体を収納して、可動体に第２アームを連結するものにおいて、第１アーム内に、一端をＹ軸方向一側のガイドレールに対しＺ軸にオーバーラップする位置で第１アームに連結し、他端をＹ軸方向他側のガイドレールに対しＺ軸方向にオーバーラップする位置で可動体に連結した、ケーブル類を担持するＸ軸方向及びＹ軸方向の曲げ自由度を持つ複数のケーブル担持部材を収納し、太いケーブル類を担持するケーブル担持部材をＹ軸方向外側に、細いケーブル類を担持するケーブル担持部材をＹ軸方向内側に配置している。
【０００７】
本発明によれば、ケーブル類をケーブル担持部材に担持させて第１アーム内にすっきりと収納することができる。また、ケーブル担持部材がＸ軸方向及びＹ軸方向に湾曲しつつ可動体に連れ動きするため、第２アームのＸ軸方向の進退動作、即ち、ロボットアームの伸縮動作が阻害されることはない。更に、ケーブル担持部材は、その両端を第１アーム内のＹ軸方向両側のガイドレールに対しＺ軸方向にオーバーラップさせて、スペース効率良く第１アーム内に収納されているため、第１アームを大形化せずに済む。かくて、伸縮式ロボットアームを持つ工業用ロボットを互に接近させて複数並設することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は自動車車体の増打ステーションの側部に立設した機枠であり、この機枠１に自動車車体の増打溶接を行う溶接ロボット２を横向きで複数台搭載している。
【０００９】
この溶接ロボット２は、図２、図３に示す如く、基台３に対し旋回自在なロボット本体４と、ロボット本体４に揺動自在に連結したロボットアーム５と、ロボットアーム５の先端の第１、第２、第３手首部材６１，６２，６３から成る３軸構造の手首６とで構成されており、手首６にトランス７ａ付きの溶接ガン７を取付けている。
【００１０】
ロボットアーム５は、第１アーム５１と第１アーム５１の長手方向に進退自在な第２アーム５２とから成る伸縮式ロボットアームで構成されており、第１アーム５１をその尾端部においてロボット本体４に設けた関節部５ａに連結し、関節部５ａに取付けたモータ５ｂでロボットアーム４を揺動させるようにしている。
【００１１】
以下、第１アーム５１の長手方向をＸ軸方向、第１アーム５１の断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向としてロボットアーム５の構造を詳述する。図４乃至図６に示す如く、第１アーム５１は、Ｚ軸方向上方に開口するアーム本体５１０と、アーム本体５１０のＺ軸方向上方に装着するカバー５１１とで断面箱形に形成されている。そして、第１アーム５１のアーム本体５１０のＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレール５３，５３を固定し、第１アーム５１内に、両ガイドレール５３，５３にＹ軸方向両側のリニヤガイド５４ａ，５４ａを介して摺動自在に支持される可動体５４を収納し、第１アーム５１のＸ軸方向後端に取付けたモータ５５によりボールねじ５６を介して可動体５４をＸ軸方向に進退させるようにしている。可動体５４のＹ軸方向中央部には、ギヤボックス５４ｂと、ギヤボックス５４ｂのＸ軸方向前端の同軸型減速機６１ｄとが取付けられており、該減速機６１ｄのケーシングのＸ軸方向前端面に第２アーム５２を連結し、可動体５４の動きで第２アーム５２がＸ軸方向に進退されるようにしている。
【００１２】
ギヤボックス５４ｂのＸ軸方向後端面には、手首６用の３個のモータ６１ａ，６２ａ，６３ａが取付けられており、ギヤボックス５４ｂ内にこれらモータ６１ａ，６２ａ，６３ａで駆動される３個のギア６１ｂ，６２ｂ，６３ｂを収納し、第２アーム５２内に、ギア６１ｂに同軸型減速機６１ｄを介して連結される軸６１ｃと、ギア６２ｂに連結される軸６２ｃと、ギア６３ｂに連結される軸６３ｃとを挿通している。そして、軸６１ｃにより第１手首部材６１をロボットアーム５と同心のＵ軸回りに回転させ、軸６２ｃにより第２手首部材６２を同軸型減速機６２ｄを介してＵ軸に直交するＶ軸回りに回転させ、軸６３ｃにより第３手首部材６３を同軸型減速機６３ｄを介してＶ軸に直交するＷ軸回りに回転させるようにしている。
【００１３】
ここで、ロボット本体４とロボットアーム５との間には、手首６用の上記モータ６１ａ，６２ａ，６３ａに対する給電及び制御用のモータケーブル８1 と、溶接ガン７用の給電ケーブル８2 と冷却水及びエアの供給ホース８3 とが配設されており、これらケーブル類８1 ，８2 ，８3 を第１アーム５１内にそのカバー５１１に形成した開口５１２を通して挿入している。第１アーム５１内には、モータケーブル８1 を担持するチェーン状のケーブル担持部材５７1 と、給電ケーブル８2 を担持するチューブ状のケーブル担持部材５７2 と、ホース８3 を担持するチューブ状のケーブル担持部材５７3 とが収納されている。これらケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 はＸ軸方向及びＹ軸方向の曲げ自由度を持っており、その一端をＹ軸方向一側のガイドレール５３に対してＺ軸方向にオーバーラップする位置で固定金具５７ａを介して第１アーム５１のアーム本体５１０に連結し、他端をＹ軸方向他側のガイドレール５３に対しＺ軸方向にオーバーラップする位置で固定金具５７ｂを介して可動体５４に連結している。かくて、開口５１２を通して挿入されたケーブル類８1 ，８2 ，８3 は第１アーム５１内でＸ軸方向の弛みを付けた状態で可動体５４に導かれる。そして、可動体５４上でモータケーブル８1 を手首６用の各モータ６１ａ，６２ａ，６３ａに接続し、また、溶接ガン７用の給電ケーブル８2 及びホース８3 は、可動体５４から第２アーム５２の外面に取付けたダクト５８を通して第２アーム５２の前方に導出し、溶接ガン７に接続する。
【００１４】
ところで、第２アーム５２の捩り方向の支持剛性を確保するには、Ｙ軸方向両側のガイドレール５３，５３間の間隔を或る程度広く確保する必要がある。そして、本実施形態では、これらガイドレール５３，５３のＺ軸方向上方スペースをケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 の取回しスペースに活用して、第１アーム５１内にケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 をスペース効率良く収納できるため、ケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 を収納することで第１アーム５１が大形化することを防止できる。また、ケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 はＸ軸方向及びＹ軸方向に湾曲しつつ可動体５４に連れ動きするため、第２アーム５２の進退動作即ち、ロボットアーム５の伸縮動作が阻害されることはない。そしてケーブル類８1 ，８2 ，８3 にロボットアーム５の外側でその伸縮動作を許容するための大きな弛みを付ける必要がなく、ロボットアーム５とロボット本体４との間でロボットアーム５の揺動を許容する若干の弛みと、ロボットアーム５と溶接ガン７との間で手首６の動きを許容する若干の弛みとを付けるだけで良い。その結果、溶接ロボット２を互いに接近させて複数台並設することが可能になる。
【００１５】
以上、溶接ロボット２の伸縮式ロボットアーム５に本発明を適用した実施形態について説明したが、他の工業用ロボットの伸縮式ロボットアームにも同様に本発明を適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１アームを大形化せずに第１アーム内にロボットアームの伸縮動作を許容し得るようにケーブル類を収納でき、複数のロボットの近接配置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ロボットアームを持つ溶接ロボットの使用例を示す斜視図。
【図２】溶接ロボットの側面図。
【図３】図２の矢印III 方向から見た溶接ロボットの平面図。
【図４】ロボットアームの裁断側面図。
【図５】第１アームのカバーを取り外した状態のロボットアームの平面図。
【図６】図４のVI−VI線裁断面図。
【符号の説明】
５…伸縮式ロボットアーム
５１…第１アーム
５２…第２アーム
５３…ガイドレール
５４…可動体
５７1 ，５７2 ，５７3 …ケーブル担持部材
８1 ，８2 ，８3 …ケーブル類
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１アームと第１アームの長手方向に進退自在な第２アームとから成る伸縮式ロボットアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のロボットアームとして、第１アームを断面箱形に形成し、第１アームの長手方向をＸ軸方向、第１アームの断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向として、第１アームのＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレールを固定すると共に、第１アーム内に、両ガイドレールに案内されてＸ軸方向に進退する可動体を収納して、可動体に第２アームを連結したものが知られている（特開平２−２６９５９１号公報参照）。
【０００３】
また、伸縮式ロボットアームを持つ工業用ロボットでは、ロボットアームの外面に、その先端の手首を動かすモータ用や手首に取付ける工具用のケーブル類をロボットアームの伸縮動作を許容できるように大きな弛みを付けて配設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車車体の増打ステーションの側部に、上記の如き伸縮式ロボットアームを持つ溶接ロボットを複数並設し、これら溶接ロボットにより自動車車体の増打溶接を行うことが考えられている。この場合、伸縮式ロボットアームの外面にケーブル類を弛みを付けて配設すると、ケーブル類が隣接するロボットに干渉するため、ケーブル類をロボットアーム内に収縮することが望まれる。
【０００５】
本発明は、かかる要望に適合した伸縮式ロボットアームを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、断面箱形の第１アームと第１アームの長手方向に進退自在な第２アームとから成る伸縮式ロボットアームであって、第１アームの長手方向をＸ軸方向、第１アームの断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向として、第１アームのＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレールを固定すると共に、第１アーム内に、両ガイドレールに案内されてＸ軸方向に進退する可動体を収納して、可動体に第２アームを連結するものにおいて、第１アーム内に、一端をＹ軸方向一側のガイドレールに対しＺ軸にオーバーラップする位置で第１アームに連結し、他端をＹ軸方向他側のガイドレールに対しＺ軸方向にオーバーラップする位置で可動体に連結した、ケーブル類を担持するＸ軸方向及びＹ軸方向の曲げ自由度を持つ複数のケーブル担持部材を収納し、太いケーブル類を担持するケーブル担持部材をＹ軸方向外側に、細いケーブル類を担持するケーブル担持部材をＹ軸方向内側に配置している。
【０００７】
本発明によれば、ケーブル類をケーブル担持部材に担持させて第１アーム内にすっきりと収納することができる。また、ケーブル担持部材がＸ軸方向及びＹ軸方向に湾曲しつつ可動体に連れ動きするため、第２アームのＸ軸方向の進退動作、即ち、ロボットアームの伸縮動作が阻害されることはない。更に、ケーブル担持部材は、その両端を第１アーム内のＹ軸方向両側のガイドレールに対しＺ軸方向にオーバーラップさせて、スペース効率良く第１アーム内に収納されているため、第１アームを大形化せずに済む。かくて、伸縮式ロボットアームを持つ工業用ロボットを互に接近させて複数並設することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は自動車車体の増打ステーションの側部に立設した機枠であり、この機枠１に自動車車体の増打溶接を行う溶接ロボット２を横向きで複数台搭載している。
【０００９】
この溶接ロボット２は、図２、図３に示す如く、基台３に対し旋回自在なロボット本体４と、ロボット本体４に揺動自在に連結したロボットアーム５と、ロボットアーム５の先端の第１、第２、第３手首部材６１，６２，６３から成る３軸構造の手首６とで構成されており、手首６にトランス７ａ付きの溶接ガン７を取付けている。
【００１０】
ロボットアーム５は、第１アーム５１と第１アーム５１の長手方向に進退自在な第２アーム５２とから成る伸縮式ロボットアームで構成されており、第１アーム５１をその尾端部においてロボット本体４に設けた関節部５ａに連結し、関節部５ａに取付けたモータ５ｂでロボットアーム４を揺動させるようにしている。
【００１１】
以下、第１アーム５１の長手方向をＸ軸方向、第１アーム５１の断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向としてロボットアーム５の構造を詳述する。図４乃至図６に示す如く、第１アーム５１は、Ｚ軸方向上方に開口するアーム本体５１０と、アーム本体５１０のＺ軸方向上方に装着するカバー５１１とで断面箱形に形成されている。そして、第１アーム５１のアーム本体５１０のＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレール５３，５３を固定し、第１アーム５１内に、両ガイドレール５３，５３にＹ軸方向両側のリニヤガイド５４ａ，５４ａを介して摺動自在に支持される可動体５４を収納し、第１アーム５１のＸ軸方向後端に取付けたモータ５５によりボールねじ５６を介して可動体５４をＸ軸方向に進退させるようにしている。可動体５４のＹ軸方向中央部には、ギヤボックス５４ｂと、ギヤボックス５４ｂのＸ軸方向前端の同軸型減速機６１ｄとが取付けられており、該減速機６１ｄのケーシングのＸ軸方向前端面に第２アーム５２を連結し、可動体５４の動きで第２アーム５２がＸ軸方向に進退されるようにしている。
【００１２】
ギヤボックス５４ｂのＸ軸方向後端面には、手首６用の３個のモータ６１ａ，６２ａ，６３ａが取付けられており、ギヤボックス５４ｂ内にこれらモータ６１ａ，６２ａ，６３ａで駆動される３個のギア６１ｂ，６２ｂ，６３ｂを収納し、第２アーム５２内に、ギア６１ｂに同軸型減速機６１ｄを介して連結される軸６１ｃと、ギア６２ｂに連結される軸６２ｃと、ギア６３ｂに連結される軸６３ｃとを挿通している。そして、軸６１ｃにより第１手首部材６１をロボットアーム５と同心のＵ軸回りに回転させ、軸６２ｃにより第２手首部材６２を同軸型減速機６２ｄを介してＵ軸に直交するＶ軸回りに回転させ、軸６３ｃにより第３手首部材６３を同軸型減速機６３ｄを介してＶ軸に直交するＷ軸回りに回転させるようにしている。
【００１３】
ここで、ロボット本体４とロボットアーム５との間には、手首６用の上記モータ６１ａ，６２ａ，６３ａに対する給電及び制御用のモータケーブル８1 と、溶接ガン７用の給電ケーブル８2 と冷却水及びエアの供給ホース８3 とが配設されており、これらケーブル類８1 ，８2 ，８3 を第１アーム５１内にそのカバー５１１に形成した開口５１２を通して挿入している。第１アーム５１内には、モータケーブル８1 を担持するチェーン状のケーブル担持部材５７1 と、給電ケーブル８2 を担持するチューブ状のケーブル担持部材５７2 と、ホース８3 を担持するチューブ状のケーブル担持部材５７3 とが収納されている。これらケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 はＸ軸方向及びＹ軸方向の曲げ自由度を持っており、その一端をＹ軸方向一側のガイドレール５３に対してＺ軸方向にオーバーラップする位置で固定金具５７ａを介して第１アーム５１のアーム本体５１０に連結し、他端をＹ軸方向他側のガイドレール５３に対しＺ軸方向にオーバーラップする位置で固定金具５７ｂを介して可動体５４に連結している。かくて、開口５１２を通して挿入されたケーブル類８1 ，８2 ，８3 は第１アーム５１内でＸ軸方向の弛みを付けた状態で可動体５４に導かれる。そして、可動体５４上でモータケーブル８1 を手首６用の各モータ６１ａ，６２ａ，６３ａに接続し、また、溶接ガン７用の給電ケーブル８2 及びホース８3 は、可動体５４から第２アーム５２の外面に取付けたダクト５８を通して第２アーム５２の前方に導出し、溶接ガン７に接続する。
【００１４】
ところで、第２アーム５２の捩り方向の支持剛性を確保するには、Ｙ軸方向両側のガイドレール５３，５３間の間隔を或る程度広く確保する必要がある。そして、本実施形態では、これらガイドレール５３，５３のＺ軸方向上方スペースをケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 の取回しスペースに活用して、第１アーム５１内にケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 をスペース効率良く収納できるため、ケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 を収納することで第１アーム５１が大形化することを防止できる。また、ケーブル担持部材５７1 ，５７2 ，５７3 はＸ軸方向及びＹ軸方向に湾曲しつつ可動体５４に連れ動きするため、第２アーム５２の進退動作即ち、ロボットアーム５の伸縮動作が阻害されることはない。そしてケーブル類８1 ，８2 ，８3 にロボットアーム５の外側でその伸縮動作を許容するための大きな弛みを付ける必要がなく、ロボットアーム５とロボット本体４との間でロボットアーム５の揺動を許容する若干の弛みと、ロボットアーム５と溶接ガン７との間で手首６の動きを許容する若干の弛みとを付けるだけで良い。その結果、溶接ロボット２を互いに接近させて複数台並設することが可能になる。
【００１５】
以上、溶接ロボット２の伸縮式ロボットアーム５に本発明を適用した実施形態について説明したが、他の工業用ロボットの伸縮式ロボットアームにも同様に本発明を適用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１アームを大形化せずに第１アーム内にロボットアームの伸縮動作を許容し得るようにケーブル類を収納でき、複数のロボットの近接配置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ロボットアームを持つ溶接ロボットの使用例を示す斜視図。
【図２】溶接ロボットの側面図。
【図３】図２の矢印III 方向から見た溶接ロボットの平面図。
【図４】ロボットアームの裁断側面図。
【図５】第１アームのカバーを取り外した状態のロボットアームの平面図。
【図６】図４のVI−VI線裁断面図。
【符号の説明】
５…伸縮式ロボットアーム
５１…第１アーム
５２…第２アーム
５３…ガイドレール
５４…可動体
５７1 ，５７2 ，５７3 …ケーブル担持部材
８1 ，８2 ，８3 …ケーブル類
Claims (1)
- 断面箱形の第１アームと第１アームの長手方向に進退自在な第２アームとから成る伸縮式ロボットアームであって、
第１アームの長手方向をＸ軸方向、第１アームの断面の幅方向及び高さ方向を夫々Ｙ軸方向及びＺ軸方向として、
第１アームのＺ軸方向の底壁内面に、Ｙ軸方向両側に位置させてＸ軸方向に長手の１対のガイドレールを固定すると共に、第１アーム内に、両ガイドレールに案内されてＸ軸方向に進退する可動体を収納して、可動体に第２アームを連結するものにおいて、
第１アーム内に、一端をＹ軸方向一側のガイドレールに対しＺ軸にオーバーラップする位置で第１アームに連結し、他端をＹ軸方向他側のガイドレールに対しＺ軸方向にオーバーラップする位置で可動体に連結した、ケーブル類を担持するＸ軸方向及びＹ軸方向の曲げ自由度を持つ複数のケーブル担持部材を収納し、太いケーブル類を担持するケーブル担持部材をＹ軸方向外側に、細いケーブル類を担持するケーブル担持部材をＹ軸方向内側に配置した、
ことを特徴とする伸縮式ロボットアーム。
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|---|---|---|---|
| JP2001074450A JP4392134B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 伸縮式ロボットアーム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074450A JP4392134B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 伸縮式ロボットアーム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002273683A JP2002273683A (ja) | 2002-09-25 |
| JP4392134B2 true JP4392134B2 (ja) | 2009-12-24 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001074450A Expired - Fee Related JP4392134B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 伸縮式ロボットアーム |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP2009154261A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Nachi Fujikoshi Corp | 産業ロボット |
| KR101483987B1 (ko) * | 2014-06-16 | 2015-01-20 | 주식회사 로보스타 | 4개의 로봇 암의 가변 핸드를 구비한 반송 로봇 |
| WO2023181888A1 (ja) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | ソニーグループ株式会社 | 移動体及び伸縮直動機構 |
-
2001
- 2001-03-15 JP JP2001074450A patent/JP4392134B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002273683A (ja) | 2002-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071128 |
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