JP5890653B2 - 多軸ロボット - Google Patents
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Description
多軸ロボット111は、基台112と、該基台112に取り付けられた旋回体100と、該旋回体100に枢支部C1を中心として回転可能に取り付けられた第1アーム110と、該第1アーム110の先端部に枢支部C2を中心として回転可能に取り付けられた第2アーム120と、該第2アーム120の先端部に軸線L2を中心に回転可能に取り付けられた塗装ガン14を備える。多軸ロボット1は、密閉された塗装ブース75内に配置されて、塗装ガン14から噴射した塗料が塗装ブース75の外側に飛散することを防いでいる。
また、このような課題は、線条体を備える多軸ロボットにおいても共通に生じる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、基台に接続された回転体の回転による線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる多軸ロボットを提供することにある。
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第1の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第1の線条体の中心はずれており、
前記第1の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延び、
前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第1通路及び第2通路に区画され、前記第1の線条体は前記第1通路に挿通され、第2の線条体が前記第2通路を通って、前記支持部材の外側へ延びている。
また、撓み部分は切欠きに至るので、撓み部分は案内管の両端間に設けられる。これによって、支持部材の回転軸方向に沿う基台の長さも短くすることができる。
更に、第1の線条体の径に合わせて、案内管の径を小さくすれば、撓み部分の撓み量を小さくすることができる。これにより、第1の線条体の全体長さも短くできる。
また、案内管が回転すると、案内管内で第1の線条体が捻られる一方、案内管の回転中心と前記第1の線条体の中心はずれているから、案内管内の第1の線条体の捻りと案内管周りの第1の線条体の撓み部分の変形の両方により、支持部材の回転が第1の線条体に与えるダメージ、具体的には第1の線条体の捻りと引っ張りを吸収する。これにより、第1の線条体の撓み部分の撓み量を少なくすることができる。
前記第1の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている。
前記第2通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第1の線条体は通電用であり、
前記第2の線条体は前記基台の開口部から前記第2通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる。
従って、基台に接続された支持部材が回転することによる第1の線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる。
また、案内管内の第1の線条体の捻りと案内管周りの第1の線条体の撓み部分の変形の両方にて、支持部材の回転による第1の線条体の捻りと引っ張りを確実に吸収することができる。また、支持部材の回転範囲を広げることができる。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る多軸ロボット1は、例えば、ワークへの塗装作業に用いられる産業用ロボットである。しかし、多軸ロボット1は、線条体を備えるものであれば、特に限定されない。
多軸ロボット1は基台2を備え、この基台2が例えば、壁面7に直交して設けられたターンテーブル70上に設けられている。該基台2には支持部材3、第1リンク10、第2リンク11、第1ハンド12、第2ハンド13及びアタッチメントである塗装ガン14がこの順で繋がっている。以下の記載では、壁面7から塗装ガン14に向かう方向を前方、その逆方向を後方とする。
後記の如く、多軸ロボット1には、該多軸ロボット1の各サーボモータに通電するモータケーブル5と、塗料を供給するチューブ6とが配線される。モータケーブル5及びチューブ6は可撓性材料から形成されて、多少の捻りを許容する。
モータケーブル5は、本発明における第1の線条体の一例であり、チューブ6は本発明における第2の線条体の一例である。しかし、両線条体はモータケーブル5とチューブ6に限定されない。
塗装ガン14から噴射される塗料は、引火性且つ揮発性である。揮発性成分の拡散を防ぐべく、多軸ロボット1はその全体が、塗装ブース75内に収納される。
モータケーブル5は基台2に挿入されて、対応する電線が第1ジョイントJT1のサーボモータに接続され、支持部材3内にて対応する電線が第2ジョイントJT2のサーボモータに接続される。以降、モータケーブル5は、第1リンク10、第2リンク11、第1ハンド12、第2ハンド13内を通って、対応する電線が各ジョイントJT3〜JT6のサーボモータに接続される。
保護カバー71の下端から基台2の後端部に至るまでのチューブ6は撓まされて、ターンテーブル70から塗装ガン14までの8つの要素が回転しても、チューブ6が緊張することを防いでいる。
また、基台2はターンテーブル70との連結部である第7ジョイントJT7を中心に水平面内で回転するが、チューブ6は可撓性材料から形成されているので、多少の捻りを吸収する。
しかし、チューブ6が多軸ロボット1の外側にて、基台2から塗装ガン14の各要素の回転に合わせて自由に動くと、例えばチューブ6が塗装対象のワークに接したり、壁面7に接する虞がある。チューブ6がワークに接すると、ワークに塗布された塗料がチューブ6に付着し、塗装品質に問題を生じる。また、チューブ6が壁面7に接すると、壁面7に付着した埃等がチューブ6によって落とされて塗装ブース75内を浮遊し、ワークに付着してやはり塗装品質に問題を生じる虞がある。チューブ6の挙動を抑えるために多軸ロボット1上に専用の部材を設けると、該多軸ロボット1の構成が複雑になる。
従って、保護カバー71にてチューブ6を壁面7に接触させないとともに、後記の如く、基台2と支持部材3の間にて、チューブ6の不用意な動きを簡素な構造で規制している。
前記モータケーブル5は案内管4の長手方向に沿って挿通され、案内管4の他端部は基台2の内部通路内に位置する。該案内管4の他端部には、前記モータケーブル5が通る切欠き43が形成されている。
第1通路41の後端面は後板47にて閉鎖され、第1通路41の前端面は開放されて、支持部材3の内部空間に連通している。第2通路42の後端面は開放され、基台2の後側の外部空間に連通している。第2通路42の前端面は開放され、支持部材3の外周面に形成された開口部3a(図3参照)を通って外部空間に連通している。つまり、第1通路41はモータケーブル5が挿通される気密な通路の一部を構成していて高圧に保たれ、第2通路42は多軸ロボット1の外部空間に開放されている。
第1通路41には、切欠き43から導入されたモータケーブル5が、第2通路42には、チューブ6が夫々挿通される。隔壁40によってモータケーブル5はチューブ6と隔離されて、互いに接触することが防止されている。これによって、チューブ6への引火等の危険を防いでいる。1本の案内管4にてモータケーブル5とチューブ6の挙動を抑えており、該挙動を抑える構造が簡素になる。また、図4に示すように、モータケーブル5の中心と案内管4の回転中心は、案内管4の半径方向においてずれており、案内管4の回転によって、モータケーブル5は捻られる。
該ガイド部材8は、例えば、モータケーブル5との摩擦が小さい材料から構成され、モータケーブル5はガイド部材8内をスムーズにスライドすることができる。また、支え棒45が案内管4の回転方向を含む面内を回転するから、ガイド部材8も同じ面内を回転する。
一方、チューブ6は案内管4の端面開口から第2通路42内に挿入され、案内管4の支持部材3側の端面(前端面)の開口を出て支持部材3の外周面に形成された開口部3aを通り外部空間に至る。
図6(a)〜(d)は、支持部材3の回転軸A1を中心とする回転に伴う、モータケーブル5の挙動を示す図であり、図3をB1方向から見ている。説明の便宜上、図6(a)〜(d)では、チューブ6を図示しない。図6(a)は、支持部材3及び案内管4の基準状態を示し、この基準状態における回転角度を0°とする。本実施形態では、多軸ロボット1の使用時には、支持部材3及び案内管4は、例えば、基準状態から、±120°の角度範囲で回転する。但し、この角度範囲はこの±120°の範囲に限定されない。撓み部分50は、支持部材3及び案内管4の回転によりモータケーブル5が引っ張られても、余裕がある長さに設けられている。
図6(b)は、支持部材3及び案内管4が、図6(a)の基準状態から+120°、即ち反時計方向に回転した状態を示す。案内管4の回転に合わせて、ガイド部材8も回転軸A1を中心として回転し、モータケーブル5を案内する。モータケーブル5の撓み部分50は膨らみ部分が内向きに変形するように撓む。また、前記の如く、案内管4の回転に伴い、案内管4内のモータケーブル5は捻られる。
尚、図6(b)に示す状態にて、案内管4の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き43から案内管4内に入るモータケーブル5と隔壁40の成す角度α1は、出願人の計測で45°であった。
即ち、案内管4が図6(b)に示す状態から―75°回転すると、角度α2と角度α1の差である65°分が、モータケーブル5が案内管4内で捻られることで吸収され、残り10°分が撓み部分50の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
即ち、案内管4が図6(c)に示す状態から―90°回転すると、角度α3と角度α2の差である25°分が、モータケーブル5が案内管4内で捻られることで吸収され、残り65°分が撓み部分50の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
本実施形態に係る多軸ロボット1は、更に以下の効果を奏する。
1.通電用のモータケーブル5は、案内管4の回転方向に平行な面内にて案内管4の外周面の周りに撓み部分50を形成するように延びた後に、案内管4の切欠き43を通る。即ち、モータケーブル5は案内管4への挿通方向とは略直交する面内にて、撓まされるので、案内管4へのケーブル挿通方向に沿う該撓み部分50の長さを短くすることができる。
また、撓み部分50は切欠き43に至るので、撓み部分50は案内管の両端間に設けられる。これによって、案内管4へのケーブル挿通方向における基台2の長さも短くすることができ、ひいては多軸ロボット1が配備される塗装ブース75を小さくすることができる。
一般に、塗装ブース75は大きくなれば、維持費が高くなる。従って、本実施形態に係る多軸ロボット1によって塗装ブース75の維持費を抑えることができる。
2.案内管4内にモータケーブル5とチューブ6の2つを並列に通すことができるので、モータケーブル5とチューブ6とが分離して別個に挙動することがなく、コンパクトに収めることができる。また、チューブ6は案内管4を通るので、チューブ6の不用意な挙動が規制される。これにより、チューブ6の不用意な挙動により、ワークの塗装品質に悪影響を与えることが防止される。
前記の如く、塗装ガン14が塗装するワークは、例えば自動車のドアであり、該ドアが車体に取り付けられた状態で、ドアの内側(以下、「内板」と呼ぶ)とドアの外側(以下、「外板」と呼ぶ)が選択的に塗装される。基台2又は第2リンク11の何れかに、塗装機器18が選択的に配置される理由を以下に示す。
内板を塗装する場合は、開いたドアと車体の間が狭く、塗装ガン14に近い第2リンク11に塗装機器18を配置すると、該塗装機器18がドア又は車体に接触して傷付ける虞がある。従って、内板もしくは内板と外板の両方を塗装する場合は、塗装機器18を基台2に設け、当該塗装機器18をドアから離して配置する。
これに対し、外板を塗装する場合は、塗装ガン14が配備される空間の大きさに余裕があり、塗装ガン14に近い第2リンク11に塗装機器18を設けても該塗装機器18がドア又は車体に接触する虞はない。また、塗装終了後には、チューブ6の細管内に残存した塗料を廃棄する必要があるが、塗装機器18を第2リンク11に配置すれば、塗装機器18から塗装ガン14までの距離が短く、廃棄する塗料が少なくて済む。従って、コスト低減の点からも外板を塗装する場合は、塗装機器18を第2リンク11に配置する。
また、図7に示すように、床面77に壁状のブラケット78を設け、該ブラケット78の側面に基台2を設け、多軸ロボット1を縦置きに設けてもよい。
更に、図8に示すように、ターンテーブル70や棚を介さず、基台2を壁面7に直接取り付けてもよい。このように、本実施形態の多軸ロボット1は種々の取付け姿勢で用いることができる。
上記形態では、突片44に支え棒45を回転自在に取り付けているとしたが、該支え棒45を後板47に回転自在に取り付けてもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
2 基台
3 支持部材
4 案内管
5 モータケーブル
6 チューブ
8 ガイド部材
41 第1通路
42 第2通路
43 切欠き
50 撓み部分
Claims (4)
- 中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第1の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第1の線条体の中心はずれており、
前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第1の線条体が通る切欠きが形成され、
前記第1の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延び、
前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第1通路及び第2通路に区画され、前記第1の線条体は前記第1通路に挿通され、第2の線条体が前記第2通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる、多軸ロボット。 - 前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第1の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
前記第1の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている、請求項1に記載の多軸ロボット。 - 前記第1通路の一端は閉鎖され、且つ該第1通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
前記第2通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第1の線条体は通電用であり、
前記第2の線条体は前記基台の開口部から前記第2通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる、請求項1又は2に記載の多軸ロボット。 - 前記基台、前記案内管の第1通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室である、請求項1乃至3の何れかに記載の多軸ロボット。
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