JPH07124887A - 産業用ロボットのケーブル処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ロボット機体内にほぼ密閉
的に給電および信号ケーブルを収納処理し、ケーブルの
断線等が発生した場合に、比較的簡単に修復可能な産業
用ロボットのケーブル処理装置を提供することにある。 【構成】 上述の目的を達成するために、本発明による
ケーブル処理装置は、産業用ロボットのロボット腕（１
６）が、旋回駆動力を受ける構造腕（１８ｂ、２２ｂ）
と、ロボット胴（１２）を挟んで構造腕（１８ｂ、２２
ｂ）と対設され、構造腕（１８ｂ、２２ｂ）と連動可能
に構成されたケーブル処理腕（１８ａ、２２ａ）とを具
備し、ケーブル処理腕（１８ａ、２２ａ）が、内部にケ
ーブル（４０）を延設、収納する第１の収納室（４１）
と、ロボット腕のための駆動、制御要素を収納する第２
の収納室（２９、３１）と、第１の収納室（４１）を第
２の収納室（２９、３１）に連通させるケーブル通過口
とを有する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットに関
し、特に、産業用多関節型ロボットにおける給電用及び
送信用ケーブルをロボット機体の外部に露出することな
くロボット腕内部で処理可能な処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用多関節ロボットにおいては、従来
から給電および信号ケーブルの配線処理には種々の工夫
がなされている。然しながら、これら従来の産業用ロボ
ットのケーブル処理装置は、基台（ベース）からロボッ
ト胴を経由して配線されたケーブルを、ロボット動作の
機能要素であると共に手首やエンドエフェクタ等の負荷
を支承する構造要素でもあるロボット腕の内部に直接、
ケーブルを配線する構造が主流である。また、近時は、
給電および信号ケーブルがロボット機体の外部に露出状
態で配線されることを安全上、美観上の観点から避け、
ケーブルコンジットとして周知の配線ケーブル収納管を
用い、このケーブルコンジットをロボット機体の側面等
に装着してケーブル配線を行うものも周知である。更
に、上述したロボット機体の構造要素であるロボット腕
の外側部等にロボット腕の旋回や直線動作に連動可能な
周知のケーブル支持装置を取付け、このケーブル支持装
置内部に束状のケーブルを収納、配線することにより、
ケーブルの外部露出を回避したケーブル処理装置も用い
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
構造要素であるロボット腕の内部にケーブルを配線、挿
通する構造では、給電不良、送信不良等の不具合が発生
してケーブルの交換を行わなければならない時に、構造
要素であるロボット腕内部からケーブルを取出した後に
正常なケーブルと交換すべく、後者のケーブルをロボッ
ト腕内部に収納するまでの一連の作業は極めて煩瑣であ
り、かつ、作業時間を要する。また、ケーブルコンジッ
トを用いてケーブル処理をおこなうケーブル処理装置で
は、同ケーブルコンジット内に装填した束状の給電ケー
ブルや送信ケーブルの両端にコネクタが止着されている
場合に、内部のケーブル束の一本が断線してもケーブル
束全体の修復に当たっては、まず、コネクタを取り外
し、結局は、全てのケーブルを取り出さねばならず、故
に、全てのケーブルを最終的には交換することになるた
め、コスト高になる問題点がある。他方、ケーブル支持
装置をロボット腕等のロボット機体の外部に取付け、こ
のケーブル支持装置の内部にケーブル束を保持させる構
造のケーブル処理装置ては、ケーブル支持装置の構造が
外部空間に対して密閉性を有していないことから、塵埃
や塗料、油等の浮遊粒子が大気中に混入した汚いロボッ
ト使用環境内ではケーブル支持装置の隙間から内部のケ
ーブル束表面にこれらの塵埃や浮遊油が付着し、ケーブ
ル品質を劣化させる問題がある。

【０００４】依って、本発明の主目的は、ロボット機体
内にほぼ密閉的に給電用、送信用のケーブルを収納処理
してケーブルの外部への露出を回避し得ると共にケーブ
ルの断線等が発生した場合に、比較的簡単に修復処理す
ることができる産業用ロボットのケーブル処理装置を提
供することにある。本発明の他の目的は、ロボット動作
用及び負荷支持用に設けられたロボット構造腕と対をな
して双腕構造でロボット胴部に着脱自在に枢着され、内
部にケーブルを収納するための第１の収納室と、ロボッ
ト腕のための駆動、制御要素を収納する第２の収納室と
を有し、これらをユニットとしてロボット機体に対して
着脱自在に取り付けられたケーブル処理腕を備えた多関
節型産業用ロボットを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、産業用
ロボットの基台部に立設されたロボット胴部に関節を介
して枢着されたロボット腕を介して該ロボット腕の先端
に設けられた手首、エンドエフェクタ等に給電、送信ケ
ーブルを配線する産業用ロボットのケーブル処理装置に
おいて、前記ロボット腕は、前記ロボット胴に関節を介
して枢着され、駆動源から旋回駆動力を受ける構造腕
と、前記ロボット胴に関節を介して着脱自在に枢着さ
れ、該ロボット胴を挟んで前記構造腕と対設配置される
ことにより前記構造腕と連動可能に構成されたケーブル
処理腕とを具備して構成され、前記ケーブル処理腕が、
内部にケーブルを延設、収納する第１の収納室と、前記
ロボット腕のための駆動、制御要素を収納する第２の収
納室と、前記関節の中心に設けられ、前記第１の収納室
と、第２の収納室とをつなぐケーブル通過口とを有する
ことを特徴とする産業用ロボットのケーブル処理装置を
提供するものである。

【０００６】

【作用】上述した構成から成る産業用ロボットによれ
ば、給電用または送信用のケーブルの束がロボット腕に
おけるケーブル処理腕の上記収納室内部に収納されるの
で、外部に露出することが無く、かつ、同ケーブル処理
腕は、着脱自在なユニット構造を有するから、ケーブル
断線等の事故が発生した場合にも、ケーブル処理腕だけ
を取外し、他の正常なケーブル処理腕と交換することに
より、産業用ロボットの作動停止時間を極力、短縮し、
かつ、取り外されたケーブル処理腕の収納室内のケーブ
ルを収納室から取り外して充分に修復処理することがで
きる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて、更に、詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
例に係る構造腕とケーブル処理腕とを双腕構造にして備
えた多関節型産業用ロボットの外観構造を示した斜視図
である。図１を参照すると、本発明の実施例に係る多関
節産業用ロボットは、ロボット基台１０と、このロボッ
ト基台１０の上面に概ね鉛直方向の回転軸線ａ₀ を中心
として旋回可能に枢着されたロボット胴１２と、このロ
ボット胴１２の先端等の作用上の適宜位置に設けられた
関節部１４を介して水平な回転軸線ａ₁ を中心として回
転可能に枢着されたロボット腕１６と、このロボット腕
１６の先端領域に設けられた関節２４を介して水平な回
転軸線ａ₃ を中心として回転可能に枢着されたロボット
手首２６と、このロボット手首２６に回転軸線ａ₃ に対
して垂直な回転軸線ａ₄ を中心として回転可能に枢着さ
れたエンドエフェクタ２８とを具備して構成されてい
る。

【０００８】そして、ロボット腕１６は、ロボット胴１
２の両側に関節１４を介して枢着された、第１の構造腕
１８ｂおよび第１のケーブル処理腕１８ａと、第２のロ
ボット構造腕２２ｂと、第２のケーブル処理腕２２ａと
を具備して構成されている。上記の第２のロボット構造
腕２２ｂおよび第２のケーブル処理腕２２ａは、その基
端側の関節部２０において、上記の第１の構造腕１８ｂ
および第１のケーブル処理腕１８ａの先端に水平な回転
軸線ａ₂ を中心として回転可能に枢着されている。すな
わち、図１の産業用ロボットは、垂直多関節型産業用ロ
ボットを形成している。

【０００９】ここで、図１のロボットの内部構造を示し
た断面図である図２を参照すると、ロボット胴１２は内
部室２９を備えた箱形構造体として形成されている。内
部室２９には、第１の構造腕１８ｂのための駆動モータ
３０が配置されている。駆動モータ３０は、箱形構造体
を形成するロボット胴の側壁を貫通して取り付けられて
いる。この駆動モータ３０の出力軸は、ロボット腕１６
における第１の構造腕１８ｂの基端側の内部に設けられ
た減速機Ｒ１の入力要素に結合され、同減速機Ｒ１の出
力要素は第１構造腕１８に直結されている。駆動モータ
３０および減速機Ｒ１は、その回転軸線が回転軸線ａ₁
に合致するように配置されている。なお、第１構造腕１
８ｂは、図２には詳細に図示されていないが、内部にリ
ブ構造を有しており、先端側に結合される第２構造腕２
２ｂ等の負荷を支承する機械的強度を有する腕要素を成
している。

【００１０】ロボット腕１６の第２の構造腕２２ｂは、
その基端側の内部に自身の駆動源を成す駆動モータ３２
を有している。駆動モータ３２の出力軸は、同軸型の減
速機Ｒ２の入力要素に結合されている。減速機Ｒ２は、
第１の構造腕１８ｂの先端側の内部に配置されている。
減速機Ｒ２の出力要素は、第２構造腕２２ｂに直結され
ている。駆動モータ３２および減速機Ｒ２は、その回転
軸線が回転軸線ａ₂ に合致するように配置されている。
更に、第２の構造腕２２ｂは、ロボット腕１６の先端に
設けられた手首２６のための駆動モータ２４を有してい
る。駆動モータ３４の出力軸は、ベルト３６を介して同
軸型の減速機Ｒ３の入力側に連結されている。減速機Ｒ
３の出力側は手首２６に結合されている。減速機Ｒ３
は、第２の構造腕２２ｂの先端に取り付けられており、
その回転軸線が回転軸線ａ₃ と合致するように配置され
ている。

【００１１】既述の通り、ロボット腕１６は第１のケー
ブル処理腕１８ａを具備している。第１のケーブル処理
腕１８ａは、図２に示すように、板金加工またはプラス
チックにより、ケーブル束４０を収納する第１の収納室
として内部室４１を有する箱形に形成されており、ロボ
ット胴１２において第１構造腕１８ｂが枢着された側部
と反対側の側部に配置されている。そして、第１のケー
ブル処理腕１８ａは、基端側に設けられた中空の回転軸
４６および軸受手段５０を介して、ロボット胴１２に回
転可能に取着されている。中空の回転軸４６は、その回
転軸線が駆動モータ３０および減速機Ｒ１の回転軸ａ₁
と合致するように配置されている。従って、第１のケー
ブル処理腕１８ａは回転軸線ａ₁ を中心として回転可能
に構成されている。

【００１２】また、第１のケーブル処理腕１８ａの先端
側には、第２のケーブル処理腕２２ａが、中空の回転軸
５２と軸受手段５６を介して回転可能に取着されてい
る。中空の回転軸５２は、その回転軸線が駆動モータ３
２の回転軸線ａ₂ に合致するように配置されている。従
って、第２のケーブル処理腕２２ａは、回転軸線ａ₂ を
中心として回転可能に構成されている。また、第２のケ
ーブル処理腕２２の内部にはコネクターパネル４４が収
納されている。更には、上記の構成により、第１の構造
腕１８ｂが、駆動モータ３０により回転軸線ａ₁ を中心
として回転するとき、第１のケーブル処理腕１８ａは、
第１の構造腕１８ｂの回転動作に連動して回転動作す
る。

【００１３】第１のケーブル処理腕１８ａの内部には、
ケーブル束４０が匍匐、配線されている。ケーブル束４
０は、例えば、第２の構造腕２２ｂの駆動モータ３２
や、手首２６のための駆動モータ３４、その他の駆動源
に給電するための給電ケーブルや、それらを制御するた
めの信号ケーブル等のケーブル要素を具備して成る。ケ
ーブル束４０の一端は、中空の回転軸４６に形成された
中央開口部４８を通して、ロボット胴１２の中空室２９
に導入され、ロボット胴１２の内部室２９に設けられた
コネクターパネル４２に接続されている。ケーブル束４
０の他端は、中空の回転軸５２に形成された中央開口部
５４を通して、第２のケーブル処理腕２２ａの内部に導
入され、第２のケーブル処理腕２２ａに設けられたコネ
クターパネル４４に接続されている。こうして、コネク
ターパネル４２、４４を介して、ケーブル束４０を他の
ケーブル束またはケーブル要素に着脱自在に接続するこ
とが可能となる。

【００１４】更に、図１のロボットを分解して示す斜視
図である図３をも併せて参照すると、ロボット胴１２は
概ね６面体の箱形のフレームを具備しており、このフレ
ームは第１のフレーム部分１１と、第２のフレーム部分
１３とから成る。第１のフレーム部分１１は、比較的薄
い金属板またはプラスチック板から形成されており、第
１のケーブル腕２２ａが枢着されている側壁１１ａと、
上面壁１１ｂと、後面壁１１ｃとから成る。第１のフレ
ーム部分１１の上面壁１１ｂには、開口部６０が形成さ
れている。開口部６０は、通常は閉蓋６２をボルト止め
して閉鎖されている。閉蓋６２を取り外すことにより、
ロボット胴１２の内部のメンテナンス作業が可能とな
る。第２のフレーム部分１３は、比較的厚い金属板から
形成されており、取り付けられた基板１３ａと、第１の
フレーム部分１１の側壁１１ａに対面し、第１の構造腕
１８ｂが取着されてている側壁１３ｂと、前面壁１３ｃ
とから成る。第１のフレーム部分１１を第２のフレーム
部分１３に取り付け、ボルト（図示せず）等により固定
してロボット胴を形成する。箱形の基板１３ａは、中央
開口部５９を有する旋回軸によりロボット基台１０に旋
回可能に枢着されている。

【００１５】ロボット胴１２の内部において第１のフレ
ーム部分１１の側壁１１ａに、コネクターパネル４２が
取着されている。コネクターパネル４２には、ケーブル
束４０を構成する各々のケーブル要素が接続されてい
る。そして、コネクターパネル４２を介して、ケーブル
束４０は他のケーブルと接続される。図３では、その一
例として、ケーブル束４０は、ロボット基台１０から前
記旋回軸に設けられた中央開口部５９を通してロボット
胴１２の内部に導入されたケーブル束５８が接続される
ように図示されている。ケーブル束５８は、例えば、駆
動モータ３２、３４のための給電ケーブルや、これらを
制御する信号ケーブルが含まれる。

【００１６】なお、第１のフレーム部分１１をプラスチ
ックにより形成する場合には、射出成形法により、側壁
１１ａと後面壁１１ｂと前面壁１１ｃとを一体成形する
ことができる。更にその際、ケーブル固定部材やコネク
ターパネル固定部材を含めて一体成形してもよい。こう
して、第１のケーブル処置腕１８ａに取着された第１の
フレーム部分１１は、ロボット腕１６のための駆動、制
御要素である駆動モータ３０やコネクターパネル４２等
のための第２の収納室の一部である中空室２９を形成す
る。

【００１７】第２のケーブル処理腕２２ａは、図３から
理解されるように、第２の構造腕２２ｂと概ね同形状の
腕部２１ａと、駆動モータ３２、３４を収納する収納室
３１を形成する収納部２１ｂとから成る。第２のケーブ
ル処理腕２２ａは、第１のケーブル処理腕１８ａと同様
に、比較的薄い金属板またはプラスチック板から形成さ
れる。更に、腕部２１ａと収納部２１ｂとは一体的に形
成されており、収納部２１ｂの開口部２１ｃにおいて、
ボルト（図示せず）等により構造腕２２ｂに着脱自在に
取り付けられている。第２のケーブル処理腕２２ａを、
第２の構造腕２２ｂに正しく位置決めするために、開口
部２１ｃと相補形状の隆起部や溝部を第２の構造腕２２
ｂに設けてもよい。第２のケーブル処理腕２２ａの外側
には、図示しない開口部が形成されている。そして、上
記開口部は、通常は、閉蓋６４をボルト止めして閉鎖さ
れている。この開口部は、例えば、コネクターパネル４
４の接続や取外しを行う等、ケーブル処理腕２２ａ内部
のメンテナンスのために利用される。

【００１８】なお、第２のケーブル処理腕２２ａをプラ
スチック等の合成樹脂により形成する場合には、射出成
形法により腕部２１ａおよび収納部２１ｂを一体的に成
形することができる。そして、その際、第２のケーブル
処理腕２２ａは、ケーブル固定部材やコネクターパネル
固定部材を含めて一体成形してもよい。こうして、第２
のケーブル処置腕２２ａの収納部２１ｂは、ロボット腕
１６、特に第２の駆動腕２２ｂや手首２６のための駆
動、制御要素である駆動モータ３２、３４やコネクター
パネル４４等のための第２の収納室の一部である収納室
３１を形成する。

【００１９】上述した構成を有するケーブル処理装置
は、第１のフレーム部分１１を第２のフレーム１３に取
り付けることにより、ロボット胴１２を形成すると共
に、第１と第２のケーブル処理腕１８ａ、２２ａを、第
１と第２のの構造腕１８ｂ、２２ｂと対設することによ
り、同腕１８ｂ、２２ｂと共に双腕構造のロボット腕１
６を形成している。そして、該ケーブル処理装置は、ボ
ルトを締結または解緩することにより、ロボット胴１２
の第１のフレーム部分１１および第２の構造腕２２ａ
を、ロボット機体に対して簡単に着脱することが可能
な、一種の独立のユニット要素として形成されている。
従って、このようなケーブル処理腕１８ａ、２２ａは、
形状的にはロボット腕１６の一部を構成しながら、機能
的には、ケーブル処理装置として作用する。つまり、機
械的強度や動作機能を有するロボット要素とは異なり、
給電ケーブルや信号ケーブルの配線路および案内路の形
成要素として設けられているのである。故に、このよう
なケーブル処理腕１８ａ、２２ａは、金属の薄板材また
はケーブル収納に耐え得る程度の機械的強度さえ有すれ
ば、合成樹脂材で形成することも可能である。

【００２０】そして、ロボット動作の使用過程でケーブ
ル束４０に断線等の故障が発生した場合には、ケーブル
束４０の両端を、ロボット胴１２と第２構造腕２２内部
のコネクターパネル４２、４４から外すと共に、ロボッ
ト胴１２の第１のフレーム部分１１と、第１のケーブル
処理腕１８ａと、第１のケーブル処理腕２２ａの全体
を、ロボット胴１２の第２のフレーム部分１３と第２構
造腕２２ｂの側面とから取り外すことにより、簡単にケ
ーブル処理腕１８ａ、２２ａをロボット機体から切り離
すことができる。なお、必要に応じて、予め、第１のケ
ーブル処理腕１８ａと同様のケーブル処理腕を予備の要
素として準備しておけば、この予備のケーブル処理腕を
ロボット機体（ロボット胴１２の第１のフレーム部分１
１と第２構造腕２２ｂ）に装着してケーブル断線による
ロボット動作の中断を極力、抑止し、ロボットの稼働率
の低下を防止することもできる。そして、断線故障を起
こした第１のケーブル処理腕１８ａでは、ロボット機体
から取り外し後に補修現場で内部のケーブル束４０の全
体または断線ケーブルを取り出して、所要のケーブル修
理を行えば良い。

【００２１】また、図４に示すようにロボット基台１０
にコネクターパネル５１を設けることにより、コネクタ
ーパネル４２を介すことなく、コネクターパネル５１か
らコネクタパネル４４まで、ケーブル等４０を一本のケ
ーブル等により構成することが可能となるので、更に、
コストの低減が可能となる。上述の実施例は、図１に示
すように、垂直多関節型産業用ロボットに適用したケー
ブル処理装置の実施例として説明したが、同様なケーブ
ル収納腕は、水平多関節型産業用ロボットの腕構造にも
適用して双腕腕を形成し、その一方をケーブル処理腕と
して用いるようにしても良いことは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、産業用ロボットの基台部に立設されたロボッ
ト胴部に関節を介して枢着されたロボット腕を介して該
ロボット腕の先端に設けられた手首、エンドエフェクタ
等に給電、信号ケーブルを配線する産業用ロボットのケ
ーブル処理装置において、そのロボット腕は、上記ロボ
ット胴に関節を介して枢着され、駆動源から旋回駆動力
を受ける構造腕と、前記ロボット胴に関節を介して着脱
自在に枢着され、該ロボット胴を挟んで前記構造腕と対
設配置されることにより前記構造腕と連動可能に構成さ
れ、かつ、内部にケーブルを延設、収納する収納室と、
上記関節の中心に設けられたケーブル通過口を有したケ
ーブル処理腕とを具備して構成したから、ケーブルが外
部に露出することは無く、故に、清浄度の低いロボット
使用現場、例えば、工作機械現場のように、切削油の飛
散が有るような現場で用いられてもケーブルが汚れによ
り品質劣化を来して寿命の低下を来す危惧は解消され
る。

【００２３】また、本発明に係るケーブル処理装置は、
ロボット機体の側面に独立したユニット要素として着脱
自在であることから、内部に収納したケーブル束のケー
ブルに断線が発生しても、ユニット要素ごとそっくり交
換して対処すれば、ロボット作業の中断時間を極力、低
減できる効果を奏する。他方、取り外したケーブル処理
腕は、そのケーブル処理要素から断線したケーブルを選
りだすことで簡単に所要な修理を施し得ることは明らか
である。更に、ロボット腕を駆動するための駆動モー
タ、ケーブル固定部材およびコネクターパネル固定部材
等を収納する収納室を、合成樹脂により一体的に射出成
形することにより軽量化することが可能となる。そし
て、その際、上記の要素と共に一体成形すれは部品点数
を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る構造腕とケーブル処理
腕とを双腕構造にして備えた多関節型産業用ロボットの
外観構造を示した斜視図である。

【図２】同ロボットの内部構造を示した断面図である。

【図３】同ロボットを分解して示す斜視図である。

【図４】図３のロボットのロボット基台に設けたコネク
ターパネルの略示図である。

【符号の説明】

１０…ロボット基台 １２…ロボット胴 １６…ロボット腕 １８ａ…第１のケーブル処理腕 １８ｂ…第１の構造腕 ２２ａ…第２のケーブル処理腕 ２２ｂ…第２の構造腕 ２９…収納室 ３１…収納室 ４０…ケーブル束 ４２…コネクターパネル ４４…コネクターパネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安村 充弘 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 奈良 和春 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットの基台部に立設されたロ
   ボット胴部に関節を介して枢着されたロボット腕を介し
   て該ロボット腕の先端に設けられた手首、エンドエフェ
   クタ等に給電、送信ケーブルを配線する産業用ロボット
   のケーブル処理装置において、前記ロボット腕は、 前記ロボット胴に関節を介して枢着され、駆動源から旋
   回駆動力を受ける構造腕と、 前記ロボット胴に関節を介して着脱自在に枢着され、該
   ロボット胴を挟んで前記構造腕と対設配置されることに
   より前記構造腕と連動可能に構成されたケーブル処理腕
   とを具備して構成され、 前記ケーブル処理腕が、内部にケーブルを延設、収納す
   る第１の収納室と、前記ロボット腕のための駆動、制御
   要素を収納する第２の収納室と、前記関節の中心に設け
   られ、前記第１の収納室と、第２の収納室とを連通する
   ケーブル通過口とを有することを特徴とする産業用ロボ
   ットのケーブル処理装置。