JP5698783B2

JP5698783B2 - 分線盤を備えたロボット

Info

Publication number: JP5698783B2
Application number: JP2013074100A
Authority: JP
Inventors: 健蓮尾
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: CN104070537B; JP2014198351A; US20140290415A1; US9586326B2; CN104070537A; DE102014004567A1

Description

本発明は、外部機器に接続される複数の線条体が取付けられる分線盤を備えたロボットに関する。

産業用ロボットには、用途に応じて着脱可能な外部機器、例えば溶接ガン又はワークを把持するハンドが手首部に取付けられる。そして、エンドエフェクタの種類に応じて必要な複数の線条体、例えば動力若しくは信号を供給するケーブル、又は冷却水若しくは駆動用エアを供給するチューブがロボットに敷設される。これら線条体は、線条体の末端に取付けられるコネクタを介して、単一の分線盤に取付けられることが多い。

特許文献１には、動力、エア又はガス等を供給する供給装置に接続される内部ケーブルと、外部機器に接続される外部ケーブルと、を互いに選択的に接続可能にすることによって、供給装置の交換工程及びそれに伴う配線工程を容易にすることが開示されている。

特許第４３４９３２０号公報

線条体が単一の分線盤に取付けられる構成によれば、用途の変更等に伴って線条体を交換する必要がある場合、分線盤自体が交換される。そのため、交換の必要がないケーブルであっても分線盤からいったん取外されることになる。そして、交換工程の完了後に、それらケーブルは分線盤に再度取付けられる。このように、本来必要のないケーブルの取外工程及び再取付工程によって、交換工程に要する時間が増大し、コスト増につながる。

また、特許文献１に記載の発明によれば、各線条体にコネクタを予め取付けておく必要があるので、コスト増につながる。また、ロボットの用途の多様化に伴って、ロボットに使用される外部機器も種々の種類のものが存在し、それらに使用されるケーブル等は種々の規格に従って形成されている。したがって、ケーブル等の線条体を交換することなく、種々の用途に対応するためには、汎用性の高い線条体が必要になるが、そのような線条体は高価であり、コスト増につながる。

したがって、用途に応じた線条体の交換を容易にする産業用ロボットが望まれている。

本願の１番目の発明によれば、それぞれ端部に外部機器と接続される接続部を備える複数の線条体を有するとともに、前記複数の線条体の前記接続部が取付けられる少なくとも１つの分線盤を有するロボットであって、前記分線盤は、前記複数の線条体のうちの少なくとも１つの線条体の前記接続部が取付けられる互いに分離可能な複数の分線盤要素を含んでおり、前記分線盤は、互いに組付けられた前記複数の分線盤要素から形成されるハウジング形状を有する、ロボットが提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明のロボットにおいて、前記複数の線条体とは別個の少なくとも１つの第２の線条体をさらに備えており、前記分線盤は、前記第２の線条体の中間部において前記第２の線条体を保持可能な保持部を有している。
本願の３番目の発明によれば、２番目の発明のロボットにおいて、前記第２の線条体が、当該ロボットを駆動するサーボモータに接続される動力線及び信号線を含んでいる。

本発明に係る上記構成を備えることによって、分線盤のうち、交換対象の線条体の接続部が取付けられた分線盤要素のみを分離して選択的に交換できる。それにより、線条体の交換工程が簡略化される。

本発明の実施形態に係るロボットを示す側面図である。図１のロボットの内部を通って敷設される線条体を示すロボットの側面図である。本発明の実施形態に係る分線盤を示す一部拡大斜視図である。図３の実施形態における線条体の配線例を示す図である。別の実施形態における線条体の配線例を示す図である。別の実施形態に係る分線盤を示す一部拡大斜視図である。図６の分線盤を示す一部分解図である。図６の実施形態における線条体の配線例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。同一又は対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。

図１は、本発明の実施形態に係るロボット１０を示す側面図である。ロボット１０は、ベース１２と、ベース１２に旋回可能に取付けられる旋回部１４と、ロボット１０の前後方向（図１における左右方向）に回転可能であるように基端１６ａにおいて旋回部１４に回転可能に支持された下部アーム１６と、下部アーム１６の、基端１６ａとは反対側の末端１６ｂに取付けられた上部アーム１８と、上部アーム１８の末端に取付けられた手首部２０と、を備えている。図１の一点鎖線Ｊ１，Ｊ４，Ｊ６及び黒丸Ｊ２，Ｊ３，Ｊ５は、ロボット１０の回転軸線を表している。なお、本発明を適用可能なロボットは、本明細書において例示される特定の形態を有するロボットに限定されず、任意の公知の形態を有するロボットも含まれる。

図２は、図１のロボット１０の内部を通って敷設される線条体を示すロボット１０の側面図である。図２においては、ハッチングが施された線条体束３０と、線条体束３０のうちの少なくとも１つの線条体が取付けられる第１の分線盤５０及び第２の分線盤５２と、線条体束３０から分岐していて上部アーム１８及び手首部２０を駆動するサーボモータ２２に接続される分岐線条体３２と、線条体束３０を固定する固定具６０，６２，６４と、のみが実線で示されており、他の構成は破線で示されている。第１の分線盤５０は、ベース１２に取付けられている。第２の分線盤５２は、上部アーム１８の基端部に取付けられている。

線条体束３０は、ロボット１０の手首部２０に取付けられる種々の外部機器に応じて用意される複数のケーブル又はチューブ等が束ねられた線条体の束である。例えば、線条体束３０は、手首部２０に取付けられる外部機器に動力、水、エア又はガス等を供給する供給経路を形成する第１の線条体（以下、「オプションケーブル」と称する）と、ロボット１０の駆動軸に設けられるサーボモータに動力を供給するケーブル（以下、「動力ケーブル」と称する）及びサーボモータの位置情報に関する信号を伝達するケーブル（以下、「信号ケーブル」と称する）を含む第２の線条体と、を含んでいるが、これらの例に限定されない。図示されるように、線条体束３０の一端３０ａは、ベース１２側の第１の分線盤５０に取付けられており、線条体３０の他端３０ｂは、上部アーム１８側の第２の分線盤５２に取付けられている。

図３は、本発明の実施形態に係る分線盤を示す一部拡大斜視図である。ここでは、例として上部アーム１８の基端部に取付けられる第２の分線盤５２及びその周辺が拡大されて示されている。第２の分線盤５２は、第１の分線盤要素５２Ａと、第２の分線盤要素５２Ｂと、から形成される。第１の分線盤要素５２Ａ及び第２の分線盤要素５２Ｂは、ロボット１０の本体にそれぞれ独立してねじ留めされている。以下、第２の分線盤５２を例として説明するが、第１の分線盤５０は、第２の分線盤５２と同様の構成を有し得る点に留意されたい。

図４は、図３の実施形態における線条体束３０の配線例を示す図である。図示される実施形態においては、線条体束３０は、６本のオプションケーブル３４ａ〜３４ｆと、サーボモータ２２（図３参照）に動力を供給する動力ケーブル３６ａ〜３６ｃと、サーボモータ２２の位置情報に関する信号を伝達する信号ケーブル３８ａ〜３８ｃと、から形成されている。線条体束３０は、第１の保持部材７０によって保持されている。また、動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃは、第２の保持部材７２によって保持されている。

２本のオプションケーブル３４ａ，３４ｂは、第１の保持部材７０と、第２の分線盤５２との間において線条体束３０から分岐している。オプションケーブル３４ａ，３４ｂの末端には、丸形コネクタ４０ａ，４０ｂが設けられている。これら丸形コネクタ３４ａ，３４ｂは、第１の分線盤要素５２Ａにねじ留めされていて、対応する外部機器側のコネクタに接続される。また、残りの４本のオプションケーブル３４ｃ〜３４ｆは、同様に線条体束３０から分岐していて、それらの末端は、丸形コネクタ４０ｃ，４０ｄ及び角形コネクタ４０ｅ，４０ｆを介して第２の分線盤要素５２Ｂにねじ留めされている。これらコネクタ４０ｃ〜４０ｆも同様に、対応する外部機器側のコネクタに接続される。なお、各コネクタ４０ａ〜４０ｆと、第１の分線盤要素５２Ａ及び第２の分線盤要素５２Ｂとの間の取付けの態様は、ロボット１０の動作時には十分な固定作用が得られるとともに、必要に応じて容易に取外し可能であれば、特定の形態には限定されない。また、オプションケーブルの端部にプラグコネクタ（図示せず）が設けられるとともに、分線盤要素にパネル取付タイプの中継アダプタ（図示せず）が設けられる構成であってもよい。この場合、プラグコネクタが中継アダプタの一方の端部において分線盤の内側で嵌合することによって、オプションケーブルが分線盤要素に取付けられる。そして、分線盤の外側において、中継アダプタの他方の端部に外部機器が接続される。

動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃは、第１の保持部材７０と第２の保持部材７２との間においてオプションケーブル３４ａ〜３４ｆから分離して延在している。動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃは、中間部において第２の保持部材７２によって保持されている。動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃの末端は、それぞれ対応するサーボモータ２２に接続される。

第１の保持部材７０及び第２の保持部材７２は、例えば対向する板材によってケーブルを挟持した状態でねじ留めしてケーブルを固定するタイプ、バンドでケーブルを束縛してケーブルを固定するタイプなどであり得るが、特定の形態の保持手段には限定されない。

第１の分線盤要素５２Ａ及び第２の分線盤要素５２Ｂは、互いに独立してロボット１０に着脱可能になっている。したがって、例えばオプションケーブル３４ａ，３４ｂの交換が要求される場合、第１の分線盤要素５２Ａのみをロボット１０から取外してオプションケーブル３４ａ，３４ｂの交換工程を実行できる。このとき、第２の分線盤要素５２Ｂ及びそれに接続されるオプションケーブル３４ｃ〜３４ｆは、ロボット１０に取付けられた状態を維持できる。また、サーボモータ２２に接続される動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃは、分線盤５２とは別個の第２の保持部材７２によってロボット１０に対して固定されているので、オプションケーブルを交換する際にこれらを取外す必要はない。このように、本実施形態によれば、分線盤が互いに独立して着脱可能な複数の分線盤要素から形成されるので、交換の必要があるケーブルのみを選択的に取外し、交換できるようになる。それにより、交換工程が容易になって所要時間が短縮され、コストを削減できる。

図５は、別の実施形態における線条体の配線例を示す図である。図３及び図４に関連して説明した事項については適宜省略する。本実施形態においては、前述した第２の保持部材７２（図４参照）の代わりに、動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃを保持可能な保持部８０が第１の分線盤要素５２Ａに設けられている。

動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃは、第１の保持部材７０と、それらケーブルの末端との間において保持部８０によって保持される。保持部８０によって保持される位置は、ケーブルの末端から十分に離間していればよく、特に限定されない。

保持部８０の構成は特に限定されず、ロボットの動作時に線条体の位置ずれを防止する作用が得られる構成であればよい。例えば、図示されるようにバンド８２によってケーブルを束縛するタイプのものであってもよいし、或いは対向する板材をねじ留めしてケーブルを挟持するタイプのものであってもよい。

本実施形態によれば、サーボモータに接続される動力ケーブル及び信号ケーブルの保持部を分線盤要素に設けることによって、それらケーブル用の特別な保持部材を省略できるので、コストを削減できる。また、分線盤要素の保持部によって保持されるケーブルには、オプションケーブルが含まれていてもよい。

図６は、別の実施形態に係る分線盤９０を示す一部拡大斜視図である。図７は、図６の分線盤９０を示す一部分解図である。本実施形態において、分線盤９０は、第１の分線盤要素９０Ａ及び第２の分線盤要素９０Ｂを組立てることによって形成されるハウジング形状を有している。第１の分線盤要素９０Ａには、２本のオプションケーブルの末端にそれぞれ取付けられた丸形コネクタ４０ａ，４０ｂが取付けられている。また、第２の分線盤要素９０Ｂには、４本のオプションケーブルの末端にそれぞれ取付けられた丸形コネクタ４０ｃ，４０ｄ及び角形コネクタ４０ｅ，４０ｆが取付けられている。図７から分かるように、第１の分線盤要素９０Ａ及び第２の分線盤要素９０Ｂは、ねじ９２によって組立てられると概ね直方体形状を有するハウジングを形成するように互いに相補的形状を有している。

本実施形態によれば、組立てられた分線盤９０がハウジングの外形を有するので、分線盤９０内部に異物、例えば埃、液体が侵入するのを防止できる。それにより、分線盤９０内におけるケーブルの損傷又はケーブルの短絡の不具合を防止できる。また、分線盤要素によってハウジングを形成することによって、無駄なスペースを削減でき、コンパクトな分線盤９０が形成される。また、ハウジングを形成する分線盤９０は、板状の分線盤に比べて表面積が大きく、コネクタを配置するための広いスペースを確保できるので、オプションケーブルの種類及び数が増える場合にも容易に対応できる利点を有する。

本実施形態においては、図７に示されるように、第１の分線盤要素９０Ａがロボット１０に取付けられるとともに、第２の分線盤要素９０Ｂが第１の分線盤要素９０Ａにねじ留めされている。しかしながら、分線盤を形成する分線盤要素の形状は、これらの具体例に限定されない。また、分線盤要素を組付ける手段は、異物の侵入を防止できる程度に十分な密閉性が得られるのであれば、図示されるねじ留めには限定されない。例えば樹脂製のファスナが使用され得る。

図８は、図６の実施形態における線条体の配線例を示す図である。第１の分線盤要素９０Ａには、２本のオプションケーブル３４ａ，３４ｂが丸形コネクタ４０ａ，４０ｂを介してそれぞれ取付けられている。また、第２の分線盤要素９０Ｂには、４本のオプションケーブル３４ｃ〜３４ｆが丸形コネクタ４０ｃ，４０ｄ、角形コネクタ４０ｅ，４０ｆを介してそれぞれ取付けられている。さらに、サーボモータ２２（図６又は図７参照）に接続される動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃが、第１の分線盤要素９０Ａを通って敷設される。動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃは、第１の分線盤要素９０Ａに設けられる第１の保持部９４及び第２の保持部９６によって保持されている。なお、図４に関連して説明した実施形態のように、動力ケーブル３６ａ〜３６ｃ及び信号ケーブル３８ａ〜３８ｃを保持する独立した保持部材を設けてもよい。

本実施形態においては、交換の頻度ないし可能性が高いと考えられるオプションケーブルを第２の分線盤要素９０Ｂに取付けるのが好ましい。これは、第２の分線盤要素９０Ｂは、第１の分線盤要素９０Ａよりも取外しが容易であるためである。このように、各分線盤要素の取外しの容易さを考慮してオプションケーブルの配線を決定するのが有利である。ハウジング形状の分線盤を形成するために、ケーブルが取付けられない追加の構成要素を含んでいてもよい。

前述した実施形態においては、オプションケーブルの例としてケーブルを敷設する場合の例を説明したものの、ケーブルの代わりに流体を送達するチューブその他の形態を有する任意の線条体を使用しても本発明の有利な効果が同様に得られることはいうまでもない。任意の割合で組合わされた複数の種類の線条体が一緒に使用されてもよい。また、分線盤要素に取付けられる線条体の接続部の構造は、例示されるコネクタに限定されるべきではなく、ユニオンその他の任意の種類の接続手段であってもよい。

分線盤要素は、本明細書において例示される形状のものに限定されない。また、分線盤は、前述したように２つの分線盤要素から形成される場合に限定されず、必要に応じて任意の数、すなわち３つ以上の分線盤要素から形成され得る。例えば、予測される交換の頻度ないし可能性に応じて線条体を幾つかのグループに分けて、それら線条体のグループ毎に分線盤要素をそれぞれ用意するのが有利である。１つの分線盤要素に接続される線条体は１つであってもよい。また、分線盤は、本実施形態において例示されるように２箇所に設けられる形態のみならず、必要に応じて任意の数の分線盤がロボットの任意の箇所に設けられていてもよい。さらに、本発明に係る分線盤と、公知の分線盤を組合せて使用してもよい。

以上、本発明の種々の実施形態及び変形例を説明したが、他の実施形態及び変形例によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態及び変形例の構成要素を削除ないし置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することが可能である。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

１０ロボット
１２ベース
１４旋回部
１６下部アーム
１８上部アーム
２０手首部
２２サーボモータ
３０線条体束
３４ａ〜３４ｆオプションケーブル（線条体）
３６ａ〜３６ｃ動力ケーブル（第２の線条体）
３８ａ〜３６ｃ信号ケーブル（第２の線条体）
４０ａ〜４０ｄ丸形コネクタ（接続部）
４０ｅ，４０ｆ角形コネクタ（接続部）
５０第１の分線盤
５２第２の分線盤
５２Ａ第１の分線盤要素
５２Ｂ第２の分線盤要素
８２保持部
９０分線盤
９０Ａ第１の分線盤要素
９０Ｂ第２の分線盤要素

Claims

それぞれ端部に外部機器と接続される接続部を備える複数の線条体を有するとともに、前記複数の線条体の前記接続部が取付けられる少なくとも１つの分線盤を有するロボットであって、
前記分線盤は、前記複数の線条体のうちの少なくとも１つの線条体の前記接続部が取付けられる互いに分離可能な複数の分線盤要素を含んでおり、
前記分線盤は、互いに組付けられた前記複数の分線盤要素から形成されるハウジング形状を有する、ロボット。
前記複数の線条体とは別個の少なくとも１つの第２の線条体をさらに備えており、
前記分線盤は、前記第２の線条体の中間部において前記第２の線条体を保持可能な保持部を有する、請求項１に記載のロボット。
前記第２の線条体が、当該ロボットを駆動するサーボモータに接続される動力線及び信号線を含む、請求項２に記載のロボット。