JPH02237793A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アーク溶接ロボット，塗装ロボット等として
用いて好適の産業用ロボットに関し、特に関節部を成す
揺動部の回動位置の検出機構の改善をはかった産業用ロ
ボットに関するものである。

［従来の技術］ 一般に，産業用ロボットにおいては、その関節部の回動
位置，動作限位置等を検出するために、動作検出機構が
そなえられている。

このような動作検出機構を有する産業用ロボットとして
は、従来、特開昭６２−１５０８９号公報に示されるも
のがある。同公報では、特にロボットの手首部の動作を
検出するために、ロボッ１・手首の揺動部に設けた減速
機とは別に，手首部から遠隔した位置に配置された手首
部用駆動系に、他の減速機を設け、この減速機の出力軸
側に手首動作検出器（リミットスイッチ等）を設けてい
る．上述の構成により、ロボット手首の揺動部に設けた
減速機と、手首部用駆動系に設けた他の減速機と１同じ
減速比のものとすることにより、駆動系側の減速機を介
し手首動作検出器にて手首部の動作が正確に検出される
ことになる。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、上述した従来の産業用ロボットでは，手
首部や関節部の自由度の数だけ動作検出専用の減速機を
駆動系に設ける必要があるため、駆動系の設置スペース
を大きくしなければならず，手首部付近やアーム内に収
納することは困難であった・ 本発明は、上述のような課題を解決するためになされた
もので、動作検出専用の減速機を設けることなく簡素な
構成で動作位置を検出できるようにして、コンパクトで
安価な産業用ロボットを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の産業用ロボットは
，揺動部の一端側支持部に駆動系を′連結した関節部を
有するものにおいて、前記揺動部に固定されて設けられ
た他端側支持軸に、同他端側支持軸と一体的に回動し前
記関節部に布設されるケーブルを巻回しうるケーブル処
理用ドラムを取り付け、このドラムに検出片を取り付け
るとともに、この検出片により作動され前記揺動部の回
動位置を検出しつる検出器をそなえたことを特徴として
いる。

［作　　　用］ 上述した本発明の産業用ロボットでは，両持ち支持され
た揺動部の一方の支持軸（揺動部に対して固定されたも
の）と一体的に回動するように、検出片が、支持軸にケ
ーブル処理用ドラムを介して取り付けられている。従っ
て、検出片は，揺動部の回動に対応して移動し、検出器
を適当な位置に配置しておくことにより、検出片にて検
出器が作動し揺動部の所定の回動位置が検出されること
になる． ［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての産業用ロボ
ットについて説明すると、第１図はその要部を示す側面
図，第２図は第１図の■−■矢視断面図、第３，４図は
それぞれその動作を説明するための要部側面図である． 第１，２図に示すように、本実施例では、関節部として
産業用ロボット（例えばアーク溶接ロボット等のマニビ
ュレータ）の手首部に、本発明を適用した場合について
説明する．この手首部は、Ｓ２軸まわりの曲げ自由度α
と８２軸まわりのひねり自由度βをもった２軸のもので
、アーム部１と、このアーム部１の先端に連結された揺
動部２とから構成されている．ここで、揺動部２は、揺
動部２に固定された一端側支持部ＩＡおよび他端側支持
軸ＩＢにより、軸受１ａ，ｌａを介して回転自在に両持
ち支持されている。

そして、Ｓ１軸まわりの回転力は，揺動部２内に設けら
れたモータ４およびハーモニック減速機６により得られ
る一方．Ｓ２軸まわりの回転力（揺動部２を揺動駆動す
るための駆動力）は、アーム部１内に設けられるモータ
３，ハーモニック減速機５，タイミングプーり７ａ，７
ｂ，タイミングベルト８および回転軸９により構成され
た駆動系から送られてくる．つまり、モータ４の回転力
が、ハーモニツク減速機６による減速後、回転軸２ａへ
伝達され、この回転軸２ａが８１軸まわりに回転駆動さ
れる一方，モータ３の回転力が、タイミングブーり７ａ
，７ｂおよびタイミングベルト８を介して回転軸９に伝
達され，ハーモニック減速機５による減速後、一端側支
持部ＩＡを介して揺動部２へ伝達され、この揺動部２が
Ｓ２軸まわりに揺動駆動されるようになっている。

このような手首部において，本実施例では、アーム部１
の内部と揺動部２の内部とが、揺動部２の揺動中心軸線
（Ｓ２）を含んで他端側支持軸］．　Ｂ内に形成された
連通孔１ｂにより連通されており、モータ４用のケーブ
ル１１が，この連通孔］ｂを貫通してアーム部１と揺動
部２との間にわたって布設されている。なお、本実施例
では、ケーブル１１は、保護用ばね１３により包まれて
保護されている． また、本実施例では，ケーブル１１を包む保護用ばね１
３を巻回しうるケーブル処理用ドラム】Ｏが，、アーム
部１の内部において、揺動中心軸線（Ｓ２）と同軸的に
且つ他端側支持軸１　Ｂと一体的に回動可能に，支持軸
ＩＢを介して揺動部２に固着されて設けられている。保
護用ばね】３は、ドラム１０に連通孔１ｂに連通ずるよ
うに切欠き形成された案内部１０ａにより、連通孔１ｂ
からドラム１０の外周溝１０ｂへ導かれている。この外
周溝１０ｂは、ドラム１０の外周に沿い１周だけ形成さ
れている． さらに、保護用ばね１３（ケーブル１１）は、その一端
側をドラム１０の案内部１０ａにおいてサドル１２によ
り固定され，連通孔１ｂ，案内部１０ａからドラム１０
の外周溝１０ｂに巻回され，揺動部２の内部からアーム
部１の内部へ導かれている。また、保護用ばね】，３（
ケーブル１１）の他端側は、アーム部１内のドラム１０
の回転面に沿う面内において、所定長さのｔＵ字形状の
弛み部１３ａを形成するように配設されて、その端部を
サドル１４によりアーム部１側に固定されている、一方
，ドラム１ｏの外周部には、保護用ばね１３（ケーブル
１１）をドラム１０の半径方向へ拡大させることなくア
ーム部１内へ案内しうるガイド部材１５が、少なくとも
，ドラム１０がその外周溝１０ｂに保護用ばね１３（ケ
ーブル１１）を巻き取りうる範囲に沿って設けられてい
る。本実施例では、ガイド部材１５は、カバー１６とと
もに５ドラム］０および保護用ばね１３（ケーブル１１
）の全体を覆うカバーを兼ねている。

なお，ドラム１０による保護用ばね１３（ケーブル１１
）の巻取半径および弛み部１３ａのＵ字形状部分の曲げ
半径は、ケーブル１１の許容最小曲げ半径以上に設定さ
れる．また、本実施例では，揺動部２の８１軸がアーム
部１の長手方向に一致した状態で、ドラム１０における
保護用ばね１３（ケーブル１］）が、第１図に示すよう
に、ドラム１０の外周溝１０ｂに９０”分だけ接して巻
き取られた状態になるように、ドラム１０が取り付けら
れている．また、保護用ばね１３（ケーブルＪ，１）の
サドル１２による固定位置、つまりドラム１ｏの案内部
１０ａの位置は、揺動部２が矢印Ｃ方向（第４図参照）
へ最も揺動した場合に保護用ばね１３の送出接線部を超
えないように、且つ，揺動部２が矢印Ｂ方向（第３図参
照）へ最も揺動した場合に巻き取った保護用ばね１３と
上記送出接線部における保護用ばね１３とが干渉し合わ
ないように配置されている。さらに、サドル１４による
保護用ばね１３（ケーブル１１）端部の固定位置は、保
護用ばね１３（ケーブル１１）がドラム１ｏに最大量巻
き取られてその弛み部１３ａが最も左方へ移動した場合
でも、弛み部１３ａの移動を妨げることのない位置に配
置されているほか、ガイド部材１５は、弛み部１．　３
　ａが最も右方へ移動した場合でもこの弛み部１３ａと
干渉しない形状に形成されている。また、本実施例にお
ける揺動部２の揺動動作範囲は、第４図に示す状態から
第３図に示す矢印Ｂ方向へ約２７０゜の範囲とすること
ができる． さて、上述のように、他端側支持軸ＩＢを介してドラム
１０を一体的に取り付けられた揺動部２の回動位置を検
出するために、本実施例では、ドラム１ｏの揺動部２側
端面の適当な位置に、ストライカ（検出片）１９．２０
が取り付けられるとともに、各ストライ力１９．２０に
当接して作動するリミットスイッチ（検出器）１７．１
８が、それぞれ取付金具１７ａ，１８ａを介してアーム
部１内の適当な位置に取り付けられている。ここで，リ
ミットスイッチ１７およびストライカ１９は動作原点検
出用のものであり、リミットスイッチ１８およびストラ
イカ２０はオーバトラベル（動作限）検出用のものであ
る． 上述の構成により、本実施例の産業用ロボットは、次の
ように動作する． 例えば、第３図に示すように、揺動部２が、モータ３等
の動作によりアーム部１に対して矢印Ｂ方向へ揺動する
と、この揺動に伴って、揺動部２に一体的に設けられた
ドラム１０が，アーム部１内において揺動部２とともに
回動する．この回動により，ドラム１０が，連通孔１ｂ
を貫通してアーム部１と揺動部２との間にわたって布設
された保護用ばね１３（ケーブル１１）を巻き取ること
になる．一そして、保護用ばね１３（ケーブル１１）の
Ｕ字形状の弛み部１３ａは、ドラム１０による巻取量増
加分の半分の長さだけ図中の左方向（ドラム１０側）へ
移動して弛み量が減少する．逆に、第４図に示すように
、揺動部２が上述とは逆に矢印Ｃ方向へ揺動すると、ド
ラム１０に巻き取られていた保護用ばね１３（ケーブル
１１）は、ドラム１０の外周溝１０ｂからアーム部１内
へ送り出される．そして、保護用ばね〕３（ケーブル】
２１）のＵ字形状の弛み部１３ａは、ドラム１０による
送出量分（巻取量減少分）の半分の長さだけ図中の右方
向（ドラム１０から遠ざかる方向）へ移動し弛み量が増
加する。このとき、保護用ばね１３（ケーブル１１）は
、ドラム１０の外周溝１０ｂから送り出される際に、ガ
イド部材１５にて案内されているので、ドラム１０の半
径方向へ拡大するのを防止されてアーム部１内へ確実に
送り出される。

このとき、本実施例では、ドラム１０に取り付けられた
ストライ力１９．２０も、揺動部２の回動に対応した角
度だけ移動する。従って、揺動部２が所要角度だけ揺動
すると、各ストライカ１９，２０が、それぞれ、第３，
４図に示すように，リミットスイッチ１７．１８の位１
まで到達し各リミットスイッチ１７．１８に当接して、
各リミットスイッチ１、７もしくは１８から当接検出信
号が出力され、原点検出もしくは揺動部２の揺動駆動停
止などの処理が行なわれる。

このように、本実施例の産業用ロボットによれば、他端
側支持軸ＩＢおよびドラム１０を介してリミッ１・スイ
ッチ１７．１８およびストライカ１９．２０により揺動
部２の回動位置が検出されるため、従来のごとく動作検
出専用の減速機を設ける必要がなくなり、装置コストを
低減できるほか、モータ３近傍に減速機用のスペースも
不要になり諸機構をアーム部１内に内蔵でき、ロボッ１
一自イ本をコンパクトなものにすることができる。また
、リミットスイッチ１７．１８等が、揺動部２をはさん
で減速機５とは反対側に設けられるとともに、ドラム１
０がケーブル処理機構をも兼ねているので、軸方向寸法
を大幅にコンパクトに構成できる利点もある。

また，本実施例によれば、揺動部２が矢印Ｂ方向へ揺動
すると、ドラム１０への保護用ばね１３（ケーブル１１
）の巻取量が増加し保護用ばね１，３の弛み量が減少す
る一方、揺動部２が矢印Ｃ方向へ揺動すると、ドラム１
０への保護用ばね１３の巻取量が減少し保護用ばね］−
３の弛み量が増加する。これにより、揺動部２の揺動に
伴う保護用ばね１３（ケーブル１１）の移動が、ドラム
１０の回転面に沿う面内で行なわれ、コンパクトな構造
でケーブル】、１の布設処理が行なわれるほか、ケーブ
ル１１にはねじり力が作用しないので、ケーブル１１を
傷めることもない。

さらに，本実施例では、ケーブル１１、を保護用ばね１
３により包んでいるので、ドラム１０に巻き取られた状
態から直線状に伸び、さらにＵ字形状の弛み部１３ａを
形作る上で有効であり、また，ケーブル１１の種類が特
に強度のないものである場合にその保護上にも有効であ
る。

なお、上記実施例では，ストライ力１９．２０をドラム
１０に取り付けた場合について説明したが、これらのス
トライカ１９．２０は、ボルト等もしくはＮＣ加工によ
り他端側支持軸ＩＢに直接取り付けてもよい。このとき
，リミットスイッチ１７．１８も、ス１−ライカ１９．
２０と当接しうる適当な位置に配置する。

また、上記実施例では、検出器としてストライ力１９．
２０に機械的に当接して作動するりミッ１−スイッチ１
７．１８を用いているが，磁気等を用い非接触で作動す
るものを用いてもよい。

また、上記実施例では、本発明を産業用ロボットの手首
部に適用した場合について説明しているが、本発明は、
これに限定されるものではなく、同様の関節部であって
両持ち支持される揺動部２をもつものであれば，上記実
施例と同様に適用され同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の産業用ロボットによれば
、両持ち支持された揺動部の一方の支持軸と一体的に回
動するように、検出片を、支持軸にケーブル処理用ドラ
ムを介して取り付け、この検出片にて検出器が作動し揺
動部の所定の回動位置を検出できるように構成したので
、従来のごとく動作検出専用の減速機を設ける必要がな
く、極めて簡素な構成で、装置コス１・の低減およびロ
ボット自体のコンパクト化を実現できる効果が得られる
。また、ドラムがケーブル処理機能を有しているので、
ロボットの軸方向寸法を大幅にコンパクトに構成できる
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としての産業用ロボット
を示すもので、第１−図はその要部を示す側面図、第２
図は第１図の■−■矢視断而図、第３，４図はそれぞれ
その動作を説明するための要部側面図である。 図において、１−−−アーム部、ＬＡ−一端側支持部、
ＩＢ−他端側支持軸、１ａ一軸受、１ｂ・・・〜連通孔
，２一揺動部、２ａ−回転軸、３，４−モータ、５，６
−ハーモニック減速機、７ａ，７ｂ一タイミングプーリ
、８−タイミングベルト、９−・一回転軸、１０−ケー
ブル処理用ドラム、１０ａ−案内部、ｌＯｂ一外周溝、
１１−ケーブル、１２−サドル、１３一保護用ばね、１
３ａ一弛み部，１４−・サドル、】５−ガイド部材，１
６一カバー１７．１８・・・・リミッ］一スイッヂ（検
出器）．１７ａ，１　８　ａ−一取付金具、１９．２０
−ストライカ（検出片）。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転自在に両持ち支持された揺動部をそなえ、同揺動部
   を揺動駆動すべく、前記揺動部の一端側支持部に駆動系
   を連結した関節部を有する産業用ロボットにおいて、前
   記揺動部を支持すべく同揺動部に固定されて設けられた
   他端側支持軸に、同他端側支持軸と一体的に回動し前記
   関節部に布設されるケーブルを巻回しうるケーブル処理
   用ドラムが取り付けられ、前記ドラムに検出片が取り付
   けられるとともに、前記検出片により作動され前記揺動
   部の回動位置を検出しうる検出器がそなえられたことを
   特徴とする産業用ロボット。