JP5450223B2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、アームの先端に取り付けたツールにより作業を行う多関節型ロボットなどの産業用ロボットに関する。

一般に、溶接ロボットなどの産業用ロボットとして、いわゆる、多関節型ロボットなどが多く用いられている。多関節型ロボットは、先端部にツールを取り付けるツール取付部を有し、必要に応じて取り外しが可能な構成とされている。また、近年の産業用ロボットには、複数種類のツールをロボットがプログラムにしたがって、自動交換して一つの産業用ロボットで種々の作業を連続的に行えるように構成されている。
このような産業用ロボットは、ツールがツール取付部から脱落することを防止し、ロボットに確実に作業を行わせるために、ツールをツール取付部にロックするためのロック機構が設けられている。そして、ロック機構は、例えば、ツール取付部に供給されるエアーにより駆動され、ツールとツール取付部とのロック又はロック解除を行うように構成されている。

従来、産業用ロボットにおいて、エアーをツール取付部に供給する配管は、アームの外側を通る構成とされているのが一般的であった。例えば、作業用ツールにエアーを供給する産業用ロボットにおいて、内部を通した配管を手首部付近で外部に取り出し、手首部に供給する構成としたロボットの配管構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２３９９９２号公報

しかし、特許文献１のように産業用ロボットにおいて、手首部付近でアームの外側に配管があると、配管が外部構造物と干渉し、場合によっては配管を破損する恐れがある。また、外部構造物に配管が絡まり、エアーが供給できなくなる恐れがある。
産業用ロボットの構成としては、配管をアーム内部に設ける構成も考えられるが、アームの回転軸付近では配管のねじれや座屈が生じる恐れがあり、配管の経路のスペースを大きくとる必要がある。しかし、配管の経路のスペースを大きくとると、アームの回転軸周辺が大型化し、これにより、狭隘箇所などへの適用が制限されることになる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ツール取付部に気体を供給する流通路の外部構造物への干渉を防止できる産業用ロボットを提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る産業用ロボットは、ツールが取り付けられるツール取付部を回転自在に摺動して支持するツール取付回転アームと、ツール取付回転アームを揺動軸を介して揺動自在に支持する揺動アームと、揺動アームを揺動アーム回転軸を介して回転自在に支持するショルダと、ショルダを上腕回転軸を介して回転自在に支持する下腕と、下腕を下腕回転軸を介して回転自在に支持する旋回フレームと、下腕に沿って配置され、旋回フレームから前記ショルダまで配設したチューブと、旋回フレームを旋回フレーム回転軸を介して回転自在に支持するロボットベースとを備えた産業用ロボットであって、ツール取付部に駆動用の気体を供給する流通路を、ロボットベースから旋回フレーム、チューブ、ショルダ、揺動アーム、ツール取付回転アームの内部を通ってツール取付部まで配置し、前記ツール取付回転アームは、その内側に前記ツール取付部が回転可能に嵌合するツール取付回転部を備え、前記流通路は、前記ツール取付部を回転させたときの前記ツール取付回転部に対する前記ツール取付部の摺動面に沿って形成された回転流通路を備え、前記回転流通路は、前記ツール取付回転部の内周の全周にわたって形成される取付回転部側溝部と前記ツール取付部の外周の全周にわたって形成され、当該ツール取付回転部側溝部と摺動面において対向して形成されたツール取付部側溝部によって、構成されることとした。

本発明の請求項２に係る産業用ロボットは、請求項１において、流通路は、ツール取付回転アームに形成され、ツール取付回転アームの内部で回転流通路に貫通し、流入した気体を回転流通路に供給する流入路と、ツール取付回転アームに形成され、ツール取付部の内部で回転流通路に貫通し、気体を排出する排出路とを備える構成とした。

本発明の請求項３に係る産業用ロボットは、請求項１又は請求項２において、揺動軸、中間動力伝達軸を備え、流通路の一部として、揺動軸内周に軸受を介して取り付けられる軸内管体を設ける構成とした。

本発明の請求項４に係る産業用ロボットは、請求項３において、揺動アームは、揺動軸の一端の側が開口された揺動アーム本体と、揺動アーム本体の開口部をカバーする揺動アームカバーとを備え、ツール取付回転アームは、揺動軸の他端の側が開口されたツール取付回転アーム本体と、ツール取付回転アーム本体の揺動軸の他端の側の開口部をカバーするツール取付回転アームカバーとを備え、更に、揺動アームカバーは、揺動アームカバーの揺動軸の一端の側に設けられた揺動アームカバー軸受部と、ロボットベースから揺動アームまで導入される導入配管に連通するように一端が設けられ、他端が揺動アームカバー軸受部に連通するように設けられた揺動アームカバー流通路とを備え、ツール取付回転アームカバーは、ツール取付回転アームカバーの揺動軸の他端の側に設けられたツール取付回転アームカバー軸受部と、ツール取付回転アーム内配管に連通するように一端が設けられ、他端がツール取付回転アームカバー軸受部に連通するように設けられたツール取付回転アームカバー流通路とを備えると共に、軸内管体は、一端が揺動アームカバー軸受部に挿入され、他端がツール取付回転アームカバー軸受部に挿入される構成とした。

本発明の請求項１に係る産業用ロボットによれば、流通路に供給された気体は、ロボットベースから旋回フレーム、チューブ、ショルダ、揺動アーム、ツール取付回転アームの内部を通ってツール取付部まで供給され、外部に露出することがないため、ワークなど外部の構造物と干渉を防止できるので、狭隘箇所などへの適応性を向上させるとともに、気体をツール取付部に確実に供給できる。

本発明の請求項２に係る産業用ロボットによれば、ツール取付回転アームとツール取付部との摺動面を通ってツール取付回転アーム内部からツール取付部に気体を供給することにより、配管などが不要となり、配管のねじれや絡みなどなく、気体を供給することができるため、気体をツール取付部に安定して供給することができる。

本発明の請求項３に係る産業用ロボットは、揺動軸内周に軸受を介して軸内管体を設けることにより、揺動軸周囲にスペースを設けることなく、揺動軸からツール取付回転アーム側にエアーを供給でき、よって、揺動軸の周辺を小型化できる。また、軸内管体を軸内管体軸受部により中間動力伝達軸の内周側で軸受けすることにより、軸内管体を揺動軸上に確実に位置決めできるため、軸内管体の取付位置の再現性が向上するので、気体配管の組付性、メンテナンス性を向上させることができる。

本発明の請求項４に係る産業用ロボットによれば、揺動アームカバー軸受部及びツール取付回転アームカバー軸受部に軸内管体を挿入して、揺動アーム側からツール取付回転アーム側に気体を供給する構成とすることにより、揺動軸方向の幅を小さくできるので、狭隘箇所への適応性を向上させることができる。

本発明に係る産業用ロボットの一実施形態を説明するための図であり、（ａ）は、産業用ロボットの揺動アーム及びツール取付回転アームを一部切断して模式的に示す平面図、（ｂ）は、産業用ロボットの揺動アーム及びツール取付回転アームを一部切断して模式的に示す側面図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態のカバー取外時の側面図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態のカバー取外時の平面断面図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態の組立時の平面断面図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態のツール取付回転アームカバー周辺の断面図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態のツール取付部の断面図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態の斜視図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態の斜視図である。 本発明に係る産業用ロボットの一実施形態のツール取付部周辺の側面図である。

以下に、本発明に係る産業用ロボット１００の全体外観構成を、図７、図８を用いて説明する。

本実施例の産業用ロボット１００は、いわゆる、６軸多関節型溶接ロボットであり、図７、及び図８に示すように、設置面に固定されるロボットベース１１０と、ロボットベース１１０上で第１軸Ａ１を中心に回転する旋回フレーム１２０と、旋回フレーム１２０に接続され、第２軸Ａ２を中心に回転する下腕１３０と、下腕１３０に接続され、第３軸Ａ３を中心に回転する上腕１３１から構成されている。
ロボットベース１１０は、例えば、作業場所の床面などの所定の設置面に固定されている。ロボットベース１１０には、旋回フレーム１２０が旋回フレーム回転軸１２０ａを介して回転自在に支持され、第１軸Ａ１を中心に回転駆動するように取り付けられている。第１軸Ａ１は、設置面に対して直交する方向に延長する軸である。旋回フレーム１２０は、下腕１３０を第２軸Ａ２に沿って回転駆動できるようにロボットベース１１０上に設けられている。

下腕１３０は、一端が旋回フレーム１２０に、下腕回転軸１３０ａを介して回転自在に支持され、第２軸Ａ２を中心に回転駆動するように取り付けられている。第２軸Ａ２は、第１軸Ａ１に直交する方向に延長する軸であり、設置面に対して平行に設けられている。また、下腕１３０には、上腕１３１が第３軸Ａ３を中心に回転駆動するように取り付けられている。
上腕１３１は、第３軸Ａ３を中心に回転するショルダ１４０と、ショルダ１４０に接続され、第４軸Ａ４を中心に回転する揺動アーム（５軸アーム）１５０と、揺動アーム１５０に接続され、第５軸Ａ５を中心に回転するツール取付回転アーム（エンドアーム）１６０と、ツール取付回転アーム１６０に取付られ、第６軸Ａ６を中心に回転するツール取付部１７０とから構成されている。

ショルダ１４０は、下腕１３０の他端に上腕回転軸１４０ａを介して回転自在に支持され、第３軸Ａ３を中心に回転駆動可能に取り付けられている。第３軸Ａ３は、揺動アーム１５０を上下方向に駆動する軸であり、第２軸Ａ２に平行となる方向に延長する軸である。このショルダ１４０には、第３軸Ａ３に直交する方向に揺動アーム１５０の一端が取り付けられる。
揺動アーム１５０は、ショルダ１４０に、揺動アーム回転軸１５０ｄを介して回転自在に支持され、第４軸Ａ４を中心に回転駆動するように取り付けられている。第４軸Ａ４は、第３軸Ａ３に直交する方向に延長する軸である。

ツール取付回転アーム１６０は、一端が揺動アーム１５０の他端に、第５軸Ａ５を中心に回転駆動するように取り付けられる。第５軸Ａ５は、第３軸Ａ３に対して平行な方向であり、かつ、第４軸Ａ４に対して直交する方向に延長する軸である。

ツール取付部１７０は、略円筒形状をなし、ツール取付回転アーム１６０の他端の側に、第６軸Ａ６を中心に回転駆動するように取り付けられており、ツール１８０が取り付けられる。第６軸Ａ６は、第５軸Ａ５に直交する軸であり、かつ、第５軸Ａ５上で第４軸Ａ４に交差し、ツール取付部１７０を回転させる軸である。ツール１８０は、ツール取付部１７０の内周側に挿入され、ツール取付部１７０に取り付けられる。図９に示すようにツール１８０は、ロック機構１８１により、ツール取付部１７０にロックされる。

ツール１８０は、例えば、溶接ツールであり、ツール取付部１７０の揺動アーム１５０側でケーブル１９０に接続される。揺動アーム１５０には、図８に示すように、第４軸Ａ４上にケーブル貫通部１５０ａが設けられている。ケーブル貫通部１５０ａは、第４軸Ａ４方向に貫通する貫通孔１５０ｂ、１５０ｃを備え、ケーブル１９０は、貫通孔１５０ｂを通して、ツール１８０に接続される。

なお、チューブ２２０は、導入配管２１０より内径が大きい可撓性のチューブ、もしくはスプリングから構成されており、下腕１３０の側面に、下腕１３０の延長方向に沿ってショルダ１４０の下部まで配置され、ショルダ１４０の下部に接続されている。このチューブ２２０は、導入配管２１０以外の例えば、電力ケーブル等が挿通されて配設されてもよい。

次に、本発明に係る産業用ロボット１００のツール取付部１７０にエアーを供給する流通路２００の配置を図１から図４を参照して説明する。
本実施例のツール取付部１７０にロック機構を制御するためのエアーを供給するための流通路２００は、図１に示すロボットベース１１０、旋回フレーム１２０、チューブ２２０、ショルダ１４０、揺動アーム１５０内まで配置される導入配管２１０と、この導入配管２１０に一端が接続され、揺動アーム１５０の第５軸Ａ５上に配置される軸内管体２４０と、この軸内管体２４０の他端に、一端が接続されるツール取付回転アーム内配管２５０と、図３、図４に示すツール取付回転アーム内配管２５０の他端に、一端が接続されるツール取付回転アーム内流通路１６１ａと、ツール取付部１７０のツール取付回転部１６２のツール取付部１７０と摺動する面に、第６軸Ａ６を中心とする円周上に内周全周にわたって形成されたツール取付回転部側溝部１６２ａと、ツール取付回転アーム内流通路１６１ａの他端に接続され、ツール取付回転アーム１６０とツール取付部１７０との摺動面に第６軸Ａ６を中心とする円周上に形成されたツール取付部側溝部１７２と、このツール取付部側溝部１７２からツール取付部１７０の回転中心である第６軸Ａ６方向に向けて形成されたツール取付部内流通路１７３と、ツール取付部内流通路１７３の他端とツール取付部１７０の先端部の端面とを連通する接続路１７４とを備えている。この流通路２００は、産業用ロボット１００の外部に露出することがないように構成されている。

導入配管２１０は、例えば、可撓性チューブ、鋼管、継ぎ手などを組み合わせて構成され、図１（ａ）に示すようにロボットベース１１０の背面側側面、より詳しくは、産業用ロボット１００が図７、図８に示す姿勢において、Ｙ２で示す矢印の側の側面からロボットベース１１０の内部に挿入される。そして、ロボットベース１１０に引き込まれた導入配管２１０は、ロボットベース１１０の内部でロボットベース１１０から上方、Ｚ１で示す矢印の方向に折曲されて、旋回フレーム１２０内部に挿入される。
導入配管２１０は、旋回フレーム１２０内で旋回フレーム１２０の回転でねじれないように、かつ、旋回フレーム１２０が回転しても対応できる長さを確保するために、ジグザグに配置されている。そして、導入配管２１０は、旋回フレーム１２０の産業用ロボット１００が図７、図８に示す姿勢で図７、図８にＸ１で示す矢印の方向側の上面から上方に延長されたチューブ２２０に挿入される。

導入配管２１０は、さらに、旋回フレーム１２０の内部からチューブ２２０を通ってショルダ１４０の内部に挿入され、旋回フレーム１２０からショルダ１４０まで外部に露出することなく、配置される。導入配管２１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すようにショルダ１４０の内部で、ショルダ１４０と揺動アーム１５０との接続部分に向けて配管されて、ショルダ１４０と揺動アーム１５０との接続部分で揺動アーム１５０に挿入される。

揺動アーム１５０は、図３、及び図４に示すように、揺動アーム本体１５１、揺動アームカバー１５２を備えている。揺動アーム本体１５１は、産業用ロボットが図６、図７に示す姿勢で、Ｘ１で示す矢印の方向の側面が開口している。そして、揺動アーム本体１５１の開口は、揺動アームカバー１５２によりカバーされるように構成され、揺動アーム本体１５１と揺動アームカバー１５２とにより収納部１５３が形成される。導入配管２１０は、ショルダ１４０からこの収納部１５３に収納されるツール取付回転アーム駆動用モータＭ１、ツール取付回転アーム駆動用入力プーリＰ１１、ツール取付回転アーム駆動用ベルトＢ１、ツール取付回転アーム駆動用出力プーリＰ１２、ツール取付部駆動用モータＭ２、ツール取付部駆動用入力プーリＰ２１、ツール取付部駆動用ベルトＢ２、ツール取付部駆動用出力プーリＰ２２の間となる位置に挿入され、収納部１５３内で揺動アームカバー１５２の内面側に沿って第５軸Ａ５の周辺まで配設されている。図３、及び図４に示すように、導入配管２１０は、その他端が第５軸Ａ５の周辺部分で、揺動アームカバー１５２の内面側の第５軸Ａ５の周辺に取り付けられた接続部材２３１に接続される。

接続部材２３１は、図３、及び図４に示すように、流入口２３１ａ、揺動アームカバー軸受部２３１ｂ、溝部２３１ｃを備え、揺動アームカバー１５２の内側の第５軸Ａ５に対応する軸線上位置を囲む所定の位置に取り付けられている。流入口２３１ａは、接続部材２３１の厚み方向に形成した流通穴であり、揺動アームカバー１５２の揺動アーム本体１５１側から導入配管２１０が接続継ぎ手２３１ｄを介して接続できるように構成されている。

流入口２３１ａは、接続部材２３１の揺動アームカバー１５２に対向する側の面に形成された溝部２１３ｃに連通するように形成されている。また、流入口２３１ａは、接続部材２３１が揺動アームカバー１５２に取り付けられた状態で、第５軸Ａ５に対応する軸線上位置からＹ１方向（先端方向）にずれた位置に配置されている。
溝部２１３ｃは、流入口２３１ａから第５軸Ａ５方向に向けて設けられている。また、溝部２１３ｃは、揺動アームカバー１５２の内面に対向して設けられ、揺動アームカバー１５２の内面により閉蓋されて、揺動アームカバー流通路Ｌ１１を形成する。
揺動アームカバー軸受部２３１ｂは、接続部材２３１の第５軸Ａ５に一致する位置に形成され、溝部２１３ｃに連通するように形成されている。

この揺動アームカバー軸受部２３１ｂには、後記する軸内管体２４０の一端が挿入され、軸内管体２４０の一端を回転自在に支持している。軸内管体２４０と揺動アームカバー軸受部２３１ｂとの間にはエアーが漏れないようにシール部材が設けられている。軸内管体２４０は、例えば、鋼管またはチューブなどから構成されており、第５軸Ａ５上に固定されている。なお、軸内管体２４０は、鋼管に限定されるものではなく、直線状の管体であれば、これに限定されるものではない。
そして、この軸内管体２４０の外周には、中間動力伝達軸１５５ａが軸内管体軸受部１５６ａを介して軸内管体２４０に対して回転自在に設けられている。軸内管体軸受部１５６ａは、中間動力伝達軸１５５ａに対して軸内管体２４０を回転自在に保持する。
中間動力伝達軸１５５ａは、その一端にツール取付部駆動用出力プーリＰ２２を設けており、収納部１５３でツール取付部１７０を回転させるツール取付部駆動用モータＭ２からの駆動力がツール取付部駆動用入力プーリＰ２１、ツール取付部駆動用ベルトＢ２を介してツール取付部駆動用出力プーリＰ２２に伝えられ、ツール取付回転アーム１６０側にその回転駆動力を伝達する。

この中間動力伝達軸１５５ａの外周には、中間動力伝達軸受部１５６ｂを介して揺動軸１５５ｂが回転自在に設けられている。中間動力伝達軸受部１５６ｂは、揺動軸１５５ｂに対して中間動力伝達軸１５５ａを回転自在に保持する。揺動軸１５５ｂは、その一端にツール取付回転アーム駆動用出力プーリＰ１２が設けられており、収納部１５３でツール取付回転アーム１６０を揺動させるツール取付回転アーム駆動用モータＭ１からの回転駆動力がツール取付回転アーム駆動用入力プーリＰ１１、ツール取付回転アーム駆動用ベルトＢ１を介してツール取付回転アーム駆動用出力プーリＰ１２に伝えられ、このツール取付回転アーム駆動用モータＭ１から供給される回転駆動力により回転駆動する。

揺動軸１５５ｂの外周側には、ツール取付回転アーム駆動用減速機構１５５ｃが係合して設けられている。そして、このツール取付回転アーム駆動用減速機構１５５ｃは、揺動軸１５５ｂ及びツール取付回転アーム１６０に係合しており、揺動軸１５５ｂの回転を減速して、ツール取付回転アーム１６０を揺動させる。なお、ツール取付回転アーム駆動用減速機構１５５ｃは、その構成を、例えば、波動歯車装置（いわゆる、ハーモニック減速装置）とし、減速して力を伝達できるものであれば、その構成を限定するものではない。

軸内管体２４０の他端は、ツール取付回転アーム１６０側に接続される。ツール取付回転アーム１６０は、ツール取付回転アーム本体１６１、ツール取付回転部１６２、ツール取付回転アーム先端カバー１６３、ツール取付回転アームカバー１６４を備えている。ツール取付回転アーム本体１６１には、産業用ロボット１００が図７、図８に示す姿勢で、Ｘ２で示す矢印の方向に開口した収納部１６５が形成されている。
収納部１６５は、第５軸Ａ５の周辺に設けられ、ツール取付部１７０に回転駆動力伝達するための伝達機構が収納される。ツール取付回転アーム本体１６１は、開口部がツール取付回転アームカバー１６４により閉蓋される。

ツール取付回転アームカバー１６４には、ツール取付回転アームカバー１６４に形成されたツール取付回転アームカバー軸受部１６４ａ、ツール取付回転アームカバー１６４に形成されたツール取付回転アームカバー流通路１６４ｂを備えている。
ツール取付回転アームカバー軸受部１６４ａは、ツール取付回転アームカバー１６４の裏面側の第５軸Ａ５の軸線上に形成されており、軸内管体２４０の他端を回転自在に支持する。

図５に示すように、ツール取付回転アームカバー軸受部１６４ａには、ツール取付回転アームカバー１６４に形成されたツール取付回転アームカバー流通路１６４ｂの一端が連通するように形成されている。ツール取付回転アームカバー流通路１６４ｂは、ツール取付回転アームカバー軸受部１６４ａの側面からツール取付回転アームカバー１６４の内部を上方向、つまり、産業用ロボット１００が図１（ｂ）に示す姿勢で、Ｚ１で示す矢印の方向に向けて形成されている。
ツール取付回転アームカバー流通路１６４ｂは、他端がツール取付回転アームカバー１６４の上部周縁付近で、ツール取付回転アームカバー１６４の内側の面に向けて形成された接続口１６４ｃに接続されている。

接続口１６４ｃには、ツール取付回転アーム内配管２５０の一端が接続継ぎ手２５０ａを介して接続される。ツール取付回転アーム内配管２５０は、ツール取付回転アーム１６０内を先端方向に向けて配設される。ツール取付回転アーム内配管２５０の他端は、ツール取付回転アーム本体１６１に形成されたツール取付回転アーム内流通路１６１ａに接続継ぎ手２５０ｂを介して接続される。ツール取付回転アーム内流通路１６１ａは、収納部１６５の内部表面からツール取付回転アーム本体１６１の表面側に凹状に形成された流入口１６１ｂ、この流入口１６１ｂに接続され、ツール取付回転アーム本体１６１の内部を、図４にＸ１で示す矢印の方向に向けて形成された流通部１６１ｂ、この流通部１６１ｂに接続され、ツール取付回転アーム本体１６１内を先端方向、つまり、図４にＹ１で示す矢印の方向に向けて形成された流通部１６１ｄ、ツール取付回転部１６２に隣接する部分で、流通部１６１ｄに接続されて図４にＸ２で示す矢印の方向に形成された流通部１６１ｅを備えた構成とされている。

流入口１６１ｂには、一端にツール取付回転アーム内配管２５０が接続継ぎ手２５０ｂを介して接続されている。そして、流入口１６１ｂの他端には、流通部１６１ｃが連通するように形成されている。流通部１６１ｃは、流入口１６１ｂに直交し、図５にＺ１で示す矢印の方向に延長して形成されており、一端が流入口１６１ｂに連通し、他端が流通部１６１ｄに連通するように形成されている。
流通部１６１ｄは、図５にＹ１で示す矢印の方向に延長して形成したツール取付回転部側溝部１６２ａに形成されて、他端が流通部１６１ｅに連通するように接続されている。流通部１６１ｅは、図４にＸ２で示す矢印の方向に形成されており、他端がツール取付回転部１６２のツール取付部１７０との摺動面に開口している。
ツール取付回転部１６２は、第６軸Ａ６を中心とする円筒状をなし、ツール取付回転アーム本体１６１の先端部から図４、及び図６にＸ２で示す矢印の方向に突出して設けられている。

図６に示すように、このツール取付回転部１６２の内周部には、第６軸Ａ６を中心とする円周上に、全周にわたってツール取付回転部側溝部１６２ａが形成されている。流通部１６１ｅの他端は、このツール取付回転部側溝部１６２ａに連通するように形成されている。ツール取付回転部側溝部１６２ａとツール取付部側溝部１７２は、摺動面で対向して設けられており、回転流通路Ｌ１を形成している。
ツール取付部１７０は、このツール取付回転部１６２の内周面に、その外周面が摺動し、外歯車１７１の揺動アーム１５０側の端面がツール取付回転部１６２の段部１６２ｃに対向するように軸受１６２ｂなどを介して取り付けられている。ツール取付部１７０は、外歯車１７１の揺動アーム１５０側、Ｙ２で示す方向側の端面がツール取付回転部１６２の段部に係合して軸受１６２ｂなどを介してツール取付回転部１６２の内周側に装着されている。

また、ツール取付部１７０は、ツール取付回転部１６２に装着されて、外歯車１７１に出力歯車１６０ａが噛合する。出力歯車１６０ａは、第６軸Ａ６と平行な回転軸Ａ６１を中心に回転し、ツール取付部１７０を回転させる。
ツール取付回転部１６２の先端部方向、図３、図４にＹ１で示す矢印の方向側には、ツール取付回転アーム先端カバー１６３が取付られる。このツール取付回転アーム先端カバー１６３は、ツール取付回転アーム本体１６１の図３、図４にＹ１で示す矢印の方向側の開口面をカバーするとともに、ツール取付回転部１６２の内周側の周囲をカバーし、ツール取付部１７０の外歯車１７１の上面に係合し、ツール取付部１７０をツール取付回転部１６２内で回転自在に保持する。

ツール取付部１７０のツール取付部側溝部１７２とツール取付回転アーム１６０のツール取付回転部側溝部１６２ａは、互いに対向して円周状に形成されており、回転流通路Ｌ１を構成している。この回転流通路Ｌ１を形成するツール取付部１７０のツール取付部側溝部１７２の底面には、第６軸Ａ６方向に向けて穿孔したツール取付部内流通路１７３が形成されている。このツール取付部内流通路１７３は、ツール取付部１７０のツール取付部側溝部１７２の底面に形成された凹状の孔である。

ツール取付部内流通路１７３の底面からツール取付部１７０の先端方向、図３、図４にＹ１で示す矢印の方向の端面に向けて接続路１７４が形成されている。この接続路１７４は、他端がツール取付部１７０の端面で外部に露出しており、エアーが取り付けられるツール１８０のロック機構１８１に接続される。ツール１８０のロック機構１８１は、接続路１７４から供給されるエアーにより動作する。
このような、ツール取付回転アーム１６０とツール取付部１７０との間の気体の接続機構は、いわゆる、エアロータリジョイント構造と呼ばれる。
接続路１７４は、ツール取付部１７０にツール１８０を取り付けたときに図９に示すロック機構１８１などのエアー流入口が対向する位置に形成されている。

次に、ツール取付部１７０にエアーを供給するときエアーの流れについて、図１、図３を用いて説明する。
エアーは、ロボットベース１１０、旋回フレーム１２０、チューブ２２０、ショルダ１４０を通過する導入配管２１０を通って、揺動アーム１５０内で揺動アームカバー１５２の流入口２３１ａに供給される。

旋回フレーム１２０は、第１軸Ａ１に沿って回転するが、内部には、導入配管２１０の周囲にスペースをとることができるため、旋回フレーム１２０がロボットベース１１０上で回転しても導入配管２１０をねじれや絡みを発生させることがない。そして、導入配管２１０は、旋回フレーム１２０からチューブ２２０を通してショルダ１４０に導入されており、下腕回転軸１３０ａの内部を通ることはないので、導入配管２１０の周囲にスペースをとることができるため、下腕１３０が下腕回転軸１３０ａにより回転しても導入配管２１０をねじれや絡みが発生しない。

さらに、ショルダ１４０を回転させる上腕回転軸１４０ａの内部を通らないので、導入配管２１０にねじれや絡み発生しない。揺動アーム１５０が揺動アーム回転軸１５０ｄにより回転しても、導入配管２１０は、揺動アーム回転軸１５０ｄの周囲は導入配管２１０の周囲にスペースをとることができるため、導入配管２１０をねじれや絡みが発生しない。

導入配管２１０から流入口２３１ａに供給されたエアーは、揺動アームカバー１５２内に取り付けられた接続部材２３１の溝部２３１ｃを通って揺動アームカバー軸受部２３１ｂに供給される。そして、揺動アームカバー軸受部２３１ｂに供給されたエアーは、揺動アームカバー軸受部２３１ｂに挿入された軸内管体２４０の一端に供給され、軸内管体２４０の他端から送り出される。

軸内管体２４０の他端から送り出されたエアーは、ツール取付回転アームカバー１６４の第５軸Ａ５上に設けられたツール取付回転アームカバー軸受部１６４ａに供給され、ツール取付回転アームカバー軸受部１６４ａに連通するツール取付回転アームカバー流通路１６４ｂを通って、ツール取付回転アーム内配管２５０に供給される。ツール取付回転アーム内配管２５０に供給されたエアーは、ツール取付回転アーム内配管２５０を通って、ツール取付回転アーム内配管２５０の他端に供給される。
このとき、中間動力回転軸１１５ａ、及び揺動軸１５５ｂが回転しても、軸内管体２４０は、軸内管体軸受部１５６ａを介して中間動力伝達軸１５５ａに回転自在に設けられているため、中間動力回転軸１１５ａ、及び揺動軸１５５ｂの回転の影響を受けるこがなく、よって、ねじれや絡みが発生することはない。

ツール取付回転アーム内配管２５０の他端に供給されたエアーは、ツール取付回転アーム１６０のツール取付回転アーム本体１６１に設けられたツール取付回転アーム内流通路１６１ａの一端に供給される。
ツール取付回転アーム内流通路１６１ａに供給されたエアーは、ツール取付回転アーム１６０のツール取付回転部１６２の内周に形成されたツール取付回転部側溝部１６２ａとツール取付部１７０の外周側に形成されたツール取付部側溝部１７２で構成される回転流通路Ｌ１に供給される。回転流通路Ｌ１に供給されたエアーは、ツール取付部１７０のツール取付部側溝部１７２に連通するツール取付部内流通路１７３の一端に供給される。

ツール取付部内流通路１７３の一端に供給されたエアーは、ツール取付部内流通路１７３の他端から送り出される。ツール取付部内流通路１７３の他端に供給されたエアーは、接続路１７４を介してツール１８０のロック機構１８１に供給される。
このとき、ツール取付部１７０が回転しても、ツール取付回転アーム１６０とツール取付部１７０との摺動面に形成された回転流通路Ｌ１を通してツール取付回転アーム１６０側からツール取付部１７０の接続路１７４にエアーが供給される。

図９に示すように、接続路１７４から送り出されるエアーは、ツール１８０のロック機構１８１に供給され、ツール１８０は、エアーによってロック機構１８１が駆動して、ツール取付部１７０とのロックを解除等の駆動力として作用する。ロックが解除されることにより、図９に破線で示すようにツール１８０がツール取付部１７０から取り外しできるようになる。

本実施例によれば、図１、図７、図８に示すように、ロボットベース１１０からツール取付部１７０までの間にエアーを供給するエアー供給用配管がロボット機体外部に露出することがないので、エアー供給用の配管が産業用ロボット１００、その周囲の外部構造物に干渉することを防止できる。これにより、エアーをツール取付部１７０に安定して供給することが可能となる。
また、ツール取付回転アーム１６０とツール取付部１７０との摺動面に第６軸Ａ６を中心に円周上に形成された回転流通路Ｌ１を通してツール取付回転アーム１６０内部からツール取付部１７０までエアーを供給することにより、配管のねじれや絡みなどなく、ツール取付部１７０にエアーを安定して供給することができる。

本実施例によれば、第５軸Ａ５上に配置される軸内管体２４０を鋼管から構成することにより、第５軸Ａ５上でのツール取付回転アーム１６０の回転によるねじれを防止できる。また、本実施例によれば、揺動アームカバー１５２及びツール取付回転アームカバー１６４に軸内管体２４０を挿入して、揺動アーム１５０側からツール取付回転アーム１６０側にエアーを供給する構成とすることにより、揺動軸方向の幅を小さくでき、よって、狭隘箇所への適応性を向上させることができる。本実施例によれば、軸内管体２４０を軸受部により回転自在に保持することにより、軸内管体２４０を第５軸Ａ５上に確実に配置でき、軸内管体２４０の取付位置の再現性が向上する。これにより、軸内管体２４０の組立性を向上させることができるとともに、エアー配管のメンテナンス性を向上させることができる。

また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、適宜適用することができることは言うまでもない。

１００ 産業用ロボット
１１０ ロボットベース
１２０ 旋回フレーム
１２０ａ 旋回フレーム回転軸
１３０ 下腕
１３０ａ 下腕回転軸
１３１ 上腕
１４０ ショルダ
１４０ａ 上腕回転軸
１５０ 揺動アーム
１５０ｄ 揺動アーム回転軸
１５１ 揺動アーム本体
１５２ 揺動アームカバー
１５３ 収納部
１５５ａ 中間動力伝達軸
１５５ｂ 揺動軸
１５５ｃ ツール取付回転アーム駆動用減速機構
１５６ａ 軸内管体軸受部
１５６ｂ 中間動力伝達軸受部
１６０ ツール取付回転アーム
１６４ ツール取付回転アームカバー
１６４ａ ツール取付回転アームカバー軸受部
１７０ ツール取付部
１８０ ツール
２００ 流通路
２１０ 導入配管
２２０ チューブ
２３１ｂ 揺動アームカバー軸受部
２４０ 軸内管体
２５０ ツール取付回転アーム内配管
Ｌ１１ 揺動アームカバー流通路
Ｌ１ 回転流通路
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
Ａ３ 第３軸
Ａ４ 第４軸
Ａ５ 第５軸
Ａ６ 第６軸

Claims (4)

1. ツールが取り付けられるツール取付部を回転自在に摺動して支持するツール取付回転アームと、前記ツール取付回転アームを揺動軸を介して揺動自在に支持する揺動アームと、前記揺動アームを揺動アーム回転軸を介して回転自在に支持するショルダと、前記ショルダを上腕回転軸を介して回転自在に支持する下腕と、前記下腕を下腕回転軸を介して回転自在に支持する旋回フレームと、前記下腕に沿って配置され、前記旋回フレームから前記ショルダまで配設したチューブと、前記旋回フレームを旋回フレーム回転軸を介して回転自在に支持するロボットベースとを備えた産業用ロボットであって、
   前記ツール取付部に駆動用の気体を供給する流通路を、前記ロボットベースから前記旋回フレーム、前記チューブ、前記ショルダ、前記揺動アーム、前記ツール取付回転アームの内部を通って前記ツール取付部まで配置し、
   前記ツール取付回転アームは、その内側に前記ツール取付部が回転可能に嵌合するツール取付回転部を備え、
   前記流通路は、前記ツール取付部を回転させたときの前記ツール取付回転部に対する前記ツール取付部の摺動面に沿って形成された回転流通路を備え、
   前記回転流通路は、前記ツール取付回転部の内周の全周にわたって形成される取付回転部側溝部と前記ツール取付部の外周の全周にわたって形成され、当該ツール取付回転部側溝部と摺動面において対向して形成されたツール取付部側溝部によって構成されたことを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記流通路は、前記ツール取付回転アームに形成され、前記ツール取付回転アームの内部で前記回転流通路に貫通し、流入した気体を前記回転流通路に供給するツール取付回転アーム内流通路と、
   前記ツール取付部に形成され、前記ツール取付部の内部で前記回転流通路に貫通し、前記ツールのロック機構に接続される接続路とを備えることを特徴とする請求項１に記載された産業用ロボット。
3. 前記揺動軸の内周に中間動力伝達軸受部を介して設けられ、前記揺動アームから前記ツール取付回転アームに回転駆動力を伝達する中間動力伝達軸を備え、
   前記流通路の一部として、前記中間動力伝達軸の内周に、軸内管体軸受部を介して取り付けられる軸内管体を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された産業用ロボット。
4. 前記揺動アームは、前記揺動軸の一端の側が開口された揺動アーム本体と、前記揺動アーム本体の開口部をカバーする揺動アームカバーとを備え、
   前記ツール取付回転アームは、前記揺動軸の他端の側が開口されたツール取付回転アーム本体と、前記ツール取付回転アーム本体の前記揺動軸の他端の側の開口部をカバーするツール取付回転アームカバーとを備え、
   更に、前記揺動アームカバーは、前記揺動アームカバーの前記揺動軸の一端の側に設けられた揺動アームカバー軸受部と、前記ロボットベースから前記揺動アームまで導入される導入配管に連通するように一端が設けられ、他端が前記揺動アームカバー軸受部に連通するように設けられた揺動アームカバー流通路とを備え、
   前記ツール取付回転アームカバーは、前記ツール取付回転アームカバーの前記揺動軸の他端の側に設けられたツール取付回転アームカバー軸受部と、前記ツール取付回転アーム内配管に連通するように一端が設けられ、他端が前記ツール取付回転アームカバー軸受部に連通するように設けられたツール取付回転アームカバー流通路とを備えと共に、
   前記軸内管体は、一端が前記揺動アームカバー軸受部に挿入され、
   他端が前記ツール取付回転アームカバー軸受部に挿入されることを特徴とする請求項３に記載された産業用ロボット。

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