JPH0653355B2

JPH0653355B2 - 産業用ロボット

Info

Publication number: JPH0653355B2
Application number: JP5636489A
Authority: JP
Inventors: 恭秀永浜; 雅樹芝池
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH02237793A

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、ロボット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、手首用駆動系に設けた他の減速機とを同じ減速比
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］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
動位置を検出しう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II−II矢視断面図、第３，４図は
それぞれ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ピ
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Ｓ２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１Ａおよび他端側支
持部１Ｂにより、軸受１ａ，１ａを介して回動自在に両
持ち支持されている。

そして、Ｓ１軸まわりの回動力は、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軸まわりの回動力(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，タイミングプーリ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、ハーモニック減速機６による減速後、回転軸２ａへ
伝達され、この回転軸２ａがＳ１軸まわりに回転駆動さ
れる一方、モータ３の回転力が、タイミングプーリ７
ａ，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１Ａ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１Ｂ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１０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１Ｂと一体的に回動可能に、支持軸１Ｂ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１３は、ドラム１０に連通孔１ｂに連通するように切
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１
０ｂ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１３(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Ｕ次形状の弛み部
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１０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、ドラム１０および保護用ばね１３(ケーブル１
１)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次形状部分の曲げ半
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Ｓ１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１１)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１１)のサドル１
２による固定位置、つまりドラム１０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１
３(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１０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１
３ａ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１３ａ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１Ｂ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１０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、各ストライカ１９，２０に当
接して作動するリミットスイッチ(検出器)１７，１８
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)に巻き取ることに
なる。そして、保護用ばね１３(ケーブル１１)のＵ次形
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１３(ケーブル１１)のＵ次形状の弛み部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
ストライカ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の位置
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１７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１Ｂおよびドラム１０を介してリミットスイッ
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、ロボット自
体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１０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１３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１０へ
の保護用ばね１３の巻取量が減少し保護用ばね１３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１１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１３
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、ストライカ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１Ｂ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、ストライカ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カ１９，
２０に機械的に当接して作動するリミットスイッチ１７
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、装置コストの低減およびロ
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II−II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。図において、１……アーム部、１Ａ……一端側支持部、
１Ｂ……他端側支持軸、１ａ……軸受、１ｂ……連通
孔、２……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……タ
イミングプーリ、８……タイミングベルト、９……回転
軸、１０……ケーブル処理用ドラム、１０ａ……案内
部、１０ｂ……外周溝、１１……ケーブル、１２……サ
ドル、１３……保護用ばね、１３ａ……弛み部、１４…
…サドル、１５……ガイド部材、１６……カバー、１
７，１８……リミットスイッチ(検出器)、１７ａ，１８
ａ……取付金具、１９，２０……ストライカ(検出片)。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。