JP4392134B2 - 伸縮式ロボットアーム - Google Patents
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Description
【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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