JPH07102520B2 - 工業用ロボツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一つのロボツト・アームに取付けられ、かつ
複数個の順次に配列された中空でかつ回転可能な部分を
有する一つの手首装置を含む工業用ロボツトに関するも
のである。この手首装置は一つの第１の軸の周りに回転
し得る一つの第１部分と、この第１部分の内側に支承さ
れていて、かつ第１の軸と交差する第２の軸の周りに回
転し得る一つの第２部分と、更にこの第２部分に内側に
支承されている一つの第３部分とから成つており、しか
もこの第３部分はその長手方向の軸と交差する第３の軸
の周りに回転し得るようになつている。この第３部分
は、第３部分の長手方向の軸の周りに回転し得る一つの
工具取付装置を支持するようになつている。

このロボツトは主として高圧水ジエツト切断作業用に用
いられるものである。

発明の背景と在来技術の問題点 上述のような型式のロボツト手首装置についてはすでに
これまでに英国特許公報第GB−Ａ−2147 877号により公
知となつており、広範囲な方位適合能力を特徴としてい
る。しかしながら、このようなロボツトを水ジエツト切
断作業に使用しようとする場合、水ジエツト・ノズルが
ある位置関係になつた際に水ジエツト・ノズルに至る導
管がロボツトの手首装置の運動の自由を制約するため
に、上述の方位適合能力をフルに活用することができな
かつた。

また英国特許公報第GB−Ａ−2 120 202号からは、上述
の点に鑑み、別のタイプの工業用ロボツトの二軸中空の
手首装置に一つのベローズ式の導管を適用する方法が知
られている。しかしながら、この導管はノズルの水平軸
の周りの回転をほぼ180°までに制約するので、この導
管では、上述の問題点の解決にはならないのである。

また雑誌“The Industrial Robot"の第12巻・第２号、1
985年６月号の82〜85ページには、水ジエツト切断作業
用に使用することを目的とした工業用ロボツトが明らか
にされている。このロボツトでは、高圧水がロボツト・
アームの周りに巻きつけられたフレキシブル・ホースに
よつて供給されるようになつているが、これは取扱者の
安全の面から容認しがたいものである。

本発明による問題点解決方法の説明 本発明によれば、上述の問題点は、ロボツト・アームな
らびに手首装置の内部を貫通して、特に水ジエツト切断
用の水を通すための一本の導管を設けておき、かつその
際この導管が、手首装置のそれぞれの部分の中を通る導
管の各区分を相互に回転し得るように連結するメンバー
を含んでいて、それによつてこれら導管の各部分が前述
の第２の軸ならびに第３の軸の周りにそれぞれ回転する
ことができるようにして、導管が通つているにも関らず
手首装置の各部分が相互に自由に回転し得るようにする
ことによつて、解決されるのである。

本発明によつて、工作物の手の届きにくいような部分の
加工をも可能にする、細身で余り場所をとらないロボツ
ト・アームが得られるのである。

本発明によつて得られるもう一つの利点は、導管がロボ
ツト・アームならびに手首装置の内部に保護された形で
納められていて、加工部品と接触するおそれがないこと
である。これによつて導管を損傷する危険性が少なくな
る。

図面による実施例の説明 以下、本発明の理解を容易にするために、図面を参照し
つつ、一つの実施例について詳細に説明しよう。

第１図は本発明による工業用ロボツトの側面図であり、 第２図および第３図はそれぞれ、手首装置の最先端部の
軸がロボツトの先端側のアームの軸と一致した状態にお
かれている場合、ならびにこれに対して最大の角度をな
している場合における、本発明による導管を備えた手首
装置の断面図であり、更に 第４図は、一つのノズル・エレメントが取付けられてい
る、手首装置の第３部分の一つの実施例の、一部を断面
で示している側面図である。

図において、１は６本の軸を−その内３本はロボツト本
体自身に、残り３本は手首装置の方に−有する一つの工
業用ロボツトを示している。ロボツトのベース・プレー
ト２の上には軸Ａ−Ａの周りに回転し得るように一つの
台座３が支承されている。この台座３には、軸Ｂの周り
に回転し得るように一つの内側ロボツト・アーム４が支
承されている。この内側ロボツト・アーム４の一番外側
の端には軸Ｃの周りに回転し得るように一つの外側ロボ
ツト・アーム５が支承されている。台座３はベース・プ
レート２の内部に設けられている駆動装置によつて回転
させられ、またロボツト・アーム４および５はそれぞれ
駆動装置６および７によつて軸の周りに揺動するように
なされてる。外側ロボツト・アーム５の内側の端の延長
部分には、手首装置10を駆動するための駆動装置８と給
水導管９が設けられている。

手首装置10は、次々と順次に配列されていて、しかも相
互に回転し得る三つの中空の部分11,12および13から成
つている。その第１部分11は軸Ｄ−Ｄの周りに回転し得
るように、また第２部分12は軸Ｅ−Ｅの周りに回転し得
るように、そして第３部分13は軸Ｆ−Ｆの周りに回転し
得るようになつている。この第１部分11は、外側ロボツ
ト・アーム５についている管状駆動シヤフト15と連接さ
れ得るようになつているので、この手首装置10は全体が
簡単に交換できる一つのユニツトの形になつている。

第１部分11は、その内側の接続端部が軸Ｄ−Ｄに対して
直角に切断されている一つの管状スリーブ111から成つ
ており、かつこの内側の接続端部がねじを切られたフラ
ンジ112の形になつており、また外側の接続端部は軸Ｄ
−Ｄと直交する一つの軸に対してある角αを成して斜め
に切断されており、かつこの外側の端面は軸Ｅ−Ｅに対
しては直角になつている。手首装置10は、ねじを切られ
た一つのリング113をねじ込むことによつて駆動シヤフ
ト15と一体に結合されるが、このリング113はそのつば
の面で管状駆動シヤフト15を前記のフランジ112に接合
させるのである。

導管L₁は外側ロボツト・アーム５から第１部分11へ長手
方向の軸Ｄ−Ｄと同軸で入つてきて、軸Ｅ−Ｅと同軸で
第１部分11を出てゆく。これら両方の同軸部分の間をつ
なぐ区分導管L₁₁はゆるくカーブしている。軸Ｅ−Ｅと
同軸になつて第１部分11を出てゆく、導管L₁のこの区分
は一つの回転接手のメンバー124に入るが、その回転の
軸は軸Ｅ−Ｅと一致している。この回転接手は手首装置
の第２部分12の内側接続端部122に固着されている。こ
の第２部分は、角αで斜めに切断された接続端部122お
よび123をもつた一つの管状スリーブ121から成つてい
る。これらの両接続端部122,123は互いに寄り合うよう
に傾いていて、従つて、管状スリーブの長手方向の軸を
含むと同時にこのスリーブの最短部と最長端とを含む一
つの平面内で、このスリーブの断面は、頂角が２αの二
等辺三角形の頭の部分を底辺に平行にカツトした下の方
の部分の形になつている。同じく斜めに切断された外側
接続端部123には一つの回転接手のメンバー125が固着さ
れており、その回転軸は軸Ｆ−Ｆと一致している。この
二つの回転接手のメンバー124および125の間をつなぐ区
分導管L₁₂は直線状である。

手首装置10の第３部分13も同様に一つの管状スリーブ13
1から成つていて、その内側接続端部は角αで斜めに切
断されており、外側端部はその長手方向の軸Ｇ−Ｇに対
して直角に切断されている。導管L₁の軸Ｇ−Ｇに沿つて
延びる出口部分とつながつている区分導管L₁₃は、その
内側の部分が軸Ｆ−Ｆと同軸になつている回転接手のメ
ンバー125に入るように曲げられている。

この手首装置のこれら三つの部分の回転駆動装置は本出
願の一部を成すものではなく、本発明を理解するに当つ
ては、これら三つの部分が第２図に示されている状態か
ら第３図に示されている状態まで相互に回転し得るよう
になつていることさえ伴つていれば十分である。もし要
すれば、この回転駆動装置の詳細な説明は先に挙げた英
国特許公報第GB−Ａ−2147877号に述べられている。

第４図に示されているように、ここに挙げた実施例で
は、工具取付装置136は手首装置の第３部分13の内部に
配設されている一つのモータＭによつて回転させられる
ようになつているが、このモータＭが一本のベルト132
を介して一つの歯車ユニツト133への入力軸を駆動し、
更にこの歯車ユニツト133の歯を切つてある出力軸が外
歯を切つてある一つの大歯車134を駆動するようになつ
ている。この際注意すべきことは、この歯車ユニツト13
3と大歯車134とが管状スリーブ131の中心部にではなく
て、大歯車134が導管L₁に接触しないような距離だけ中
心面から外に離れたところに置かれていることである。
そんなわけで、ベルト132はモータＭの出力軸から下側
かつ外側に向けて掛けられている。更に大歯車134と一
体に結合されている一本のシヤフトが、もう一つの歯車
ユニツト135の入力軸になつており、それの歯を切つて
ある出力軸が工具取付装置136の歯を切られた部分とか
み合つている。第４図に示されているように、モータＭ
の出力軸はもう一本のベルト137をも駆動するようにな
つており、かつこのベルトは管状スリーブの中心面から
は外れたところで斜め内側に向けて、工具取付装置136
の回転角に応じた信号をコンピユータ制御のロボツトの
制御回路に供給するように設計されている（図示されて
いない）一つの制御装置に掛けられている。この工具取
付装置の回転駆動装置についてはもつと他の設計とする
ことももちろん可能で、ここに挙げた実施例は単に一つ
の、何らの制約を及ぼさない例として示されているに過
ぎない。

第４図にはまた、工具取付装置136に装着し得るように
なつているノズル・エレメント20の一つの実施例が示さ
れている。このノズル・エレメント20は、一つのノズル
開閉用調節弁202が取付けられている、適切な角度をも
たせられた一つの射出口部201を有している。この調節
弁202は、第４図に矢印Ｐで示されているように、圧力
媒体によつて制御されている。このノズル・エレメント
20が手首装置の第３部分13の長手方向の軸Ｇ−Ｇの周り
に回転し得るようにするために、この長手方向の軸と一
致した回転軸をもつもう一つの回転接手203がノズル・
エレメント20に取付けられており、それによつてこのロ
ボツトの方位適合能力を一層向上させている。回転接手
203から出ている導管の部分は、ノズル・エレメント20
の射出口の軸と同軸になつて調節弁202に入るように曲
げられている。調節弁202からは、導管L₁よりもやや寸
法の大きい射出導管L₂が、当面の加工作業に適した長さ
だけ、ノズル・エレメント20から外へ突き出している。
そしてこの射出導管L₂の先端に一つのノズルが取付けら
れている。この射出導管L₂の寸法を上述のように大きく
してあるのは、この部分がロボツト・アームによつて保
護されていないからである。導管内の水圧が高いために
導管のクラツクや破損によつて生ずる噴流が指などを切
断する危険性があるので、射出導管L₂はそれに適応した
寸法にしておくべきである。

外側ロボツト・アーム５に対して手首装置10全体が回転
し得るようにするために、軸Ｄ−Ｄと同軸になつている
導管L₁のそこの部分はこの外側ロボツト・アームに固着
された（図示されていない）一つの回転接手の中へ差し
込まれている。

このようにして、本発明によつて、ロボツトの方位適合
能力を制約することのない導管が得られるのである。そ
の上、ロボツト・アームならびに手首装置の内部に導管
を配して保護することによつて、導管を機外に配した場
合に比して、より薄肉細管を使用することが可能にな
る。更にまた導管をこのように配することは、ロボツト
自体やその可動部分が動いた際に、導管が堅い物体に当
つて損傷を受ける危険性が全くなくなることを意味して
いる。

最後に、この導管は高圧水以外の流体を供給するために
用いることももちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工業用ロボツトの側面図であり、 第２図および第３図はそれぞれ、手首装置の最先端部の
軸がロボツトの先端側のアームの軸と一致した状態にお
かれている場合、ならびにこれに対して最大の角度をな
している場合における、本発明による導管を備えた手首
装置の断面図であり、更に 第４図は、一つのノズル・エレメントが取付けられてい
る、手首装置の第３部分の一つの実施例の、一部を断面
で示している側面図である。 １……工業用ロボツト、２……ベース・プレート、３…
…台座、４……内側ロボツト・アーム、５……外側ロボ
ツト・アーム、6,7,8……駆動装置、９……給水導管、1
0……手首装置、11……第１部分、12……第２部分、13
……第３部分、15……駆動シヤフト、111,121,131……
管状スリーブ、112……フランジ、113……リング、122,
123……接続端部、124,125……（回転接手）メンバー、
132,137……ベルト、133,134,135……歯車、136……工
具取付装置、20……ノズル・エレメント、201……射出
口部、202……調節弁、203……回転接手、Ｍ……モー
タ、L₁……導管、L₁₁，L₁₂，L₁₃……区分導管、L₂……
射出導管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアーム（５）に取付けられ、かつ
   複数個の相互に直列に配列された中空かつ回転可能な部
   分を有する手首装置（10）を含む工業用ロボットであっ
   て、この手首装置（10）が、第１の軸（Ｄ−Ｄ）の周り
   に回転し得る第１部分（11）と、この第１部分（11）に
   支承されていて、かつ第１の軸（Ｄ−Ｄ）と交差する第
   ２の軸（Ｅ−Ｅ）の周りに回転し得る第２部分（12）
   と、更にこの第２部分（12）に支承されている第３部分
   （13）とを含み、この第３部分（13）はその長手方向の
   軸（Ｇ−Ｇ）と交差する第３の軸（Ｆ−Ｆ）の周りに回
   転し得るようになっており、更にこの第３部分（13）が
   その長手方向の軸（Ｇ−Ｇ）の周りに回転し得る一つの
   工具取付装置（136）を支持するようになされている工
   業用ロボットにおいて、導管（L₁）が、ロボット・アー
   ム（５）および手首装置（10）の内部に延在していて、
   手首装置の部分の内部に延びている導管の部分を相互に
   回転し得るように連結しているメンバー（124,125）を
   含んでおり、それによってこれら導管の部分が、それぞ
   れ第２の軸（Ｅ−Ｅ）ならびに第３の軸（Ｆ−Ｆ）の周
   りに回転することができ、手首装置の各部分（11,12,1
   3）を、導管により妨げられずに相互に回転させるよう
   になされていることを特徴とする工業用ロボット。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボ
   ットにおいて、手首装置の各部分（11,12,13）の間の接
   続面において導管（L₁）がそれぞれの回転の軸（Ｅ−
   Ｅ），（Ｆ−Ｆ）と同軸になっており、かつ導管の各部
   分の回転接続のための前記メンバー（124,125）が、第
   １および第３部分（11,13）との接続面において、手首
   装置の第２部分（12）に固定されている回転接手から成
   っていることを特徴とする工業用ロボット。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の工業用ロボ
   ットにおいて、第１の軸（Ｄ−Ｄ）と同軸に延びている
   導管の入口部が屈曲管部（L₁₁）を経て、手首装置の第
   １部分（11）と第２部分（12）の間の接続面に設けられ
   ている回転接手（124）から突き出ている、第２の軸
   （Ｅ−Ｅ）と同軸に延びる導管部分に連結されており、
   かつ手首装置の第３部分（13）の長手方向の軸（Ｇ−
   Ｇ）と同軸に延びている導管（L₁）の出口部が第３の軸
   （Ｆ−Ｆ）と同軸に延びている導管部分に連結されてお
   り、かつ二つの回転接手（124,125）の間で手首装置の
   第２の部分（12）内に延びている導管部分が直線状であ
   ることを特徴とする工業用ロボット。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボ
   ットにおいて、その射出口部が手首装置の第３部分（1
   3）の長手方向の軸（Ｇ−Ｇ）に対して角度を調整され
   ているノズル・エレメント（20）が工具取付装置（13
   6）に固定されていることを特徴とする工業用ロボッ
   ト。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載の工業用ロボ
   ットにおいて、前記ノズル・エレメント（20）が、手首
   装置の第３部分の長手方向の軸（Ｇ−Ｇ）の周りにノズ
   ル・エレメントを回転し得るようにする回転接手（20
   3）と、射出口を通る流体を制御する圧力媒体調節弁を
   含むことを特徴とする工業用ロボット。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボ
   ットにおいて、ロボット・アーム（５）に対して手首装
   置（10）を回転させることができる回転接手が手首装置
   の第１部分（11）の入口端部においてロボット・アーム
   （５）に固定されていることを特徴とする工業用ロボッ
   ト。