JPH07314377A - ロボットの手首部における給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ロボットアーム３２の端部に、アーム長手方
向に平行なＵ軸回りに回動自在な手首本体３２ｂとＵ軸
に直交するＶ軸回りに回動自在なツールホルダ３２ｄと
から成る２軸構造の手首部３３を設け、手首部３３に作
業機器４を取付ける。アーム３２側の給電路５６から手
首本体３２ｂの周囲に設けた第１給電ジョイント５７と
Ｖ軸上に設けた第２給電ジョイント５８とを介して給電
する。各給電ジョイント５７，５８をシリンダで動かさ
れるコンタクト部材を有する加圧式ジョイントで構成す
る。手首本体３２ｂやツールホルダ３３ｄを回動させる
ときは、各給電ジョイント５７，５８のコンタクト部材
を相手方の導電部材から離間させ、各給電ジョイントの
摺動抵抗を生じないようにする。 【効果】 手首部を給電ジョイントの摺動抵抗を受けず
に動作でき、作業機器の姿勢変更を迅速に且つ精度良く
行い得られると共に、給電ジョイントの耐久性も向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットアームの端部に
軸支した、該ロボットアームの長手方向に平行な回転軸
線回りに回動可能な手首本体と、該手首本体に軸支し
た、前記回転軸線に直交する回転軸線回りに回動可能な
ツールホルダとから成る２軸構造の手首部に、ツールホ
ルダに取付ける作業機器に対してロボットアーム側から
給電すべく設ける給電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の給電装置として、実開昭
６２−１０９８８４号公報により、手首本体の回転軸線
回りに第１のスリップ給電ジョイントを設けると共に、
ツールホルダの回転軸線回りに第２のスリップ給電ジョ
イントを設け、ロボットアーム側から第１スリップ給電
ジョイントと第２スリップ給電ジョイントとを介して作
業機器に給電するようにしたものは知られている。スリ
ップ給電ジョイントは、相対回転する一方の部材に設け
た給電路と他方の部材に設けた給電路とをばねで付勢さ
れる接触子を介して相対回転可能に摺接すべく構成され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の如くスリップ給
電ジョイントを用いると、手首本体やツールホルダの回
動時に各給電ジョイントの接触子が給電路に対し摺動
し、接触子と給電路の摺動摩耗を生じて給電ジョイント
の耐久性が低下し、また、接触子と給電路の摺動抵抗に
より手首本体やツールホルダの回動負荷が増して、手首
部の動作速度が遅くなったり、手首部の回転駆動系のね
じれにより作業機器の姿勢制御の精度が悪化するといっ
た不具合を生ずる。本発明は、かかる不具合を解消した
給電装置を提供することをその目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、ロボットアームの端部に軸支した、該ロボッ
トアームの長手方向に平行な回転軸線回りに回動可能な
手首本体と、該手首本体に軸支した、前記回転軸線に直
交する回転軸線回りに回動可能なツールホルダとから成
る２軸構造の手首部に、ツールホルダに取付ける作業機
器に対してロボットアーム側から給電すべく設ける給電
装置において、手首本体の周囲に、ロボットアームに設
けた給電路に接続されるコンタクト部材を手首本体に設
けた給電路にシリンダで接離自在とする加圧式の第１給
電ジョイントを設けると共に、ツールホルダの回転軸線
上に、手首本体に設けた給電路とツールホルダに設けた
給電路との一方の給電路に接続されるコンタクト部材を
他方の給電路にシリンダで接離自在として成る加圧式の
第２給電ジョイントを設けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】手首本体やツールホルダの回動時は第１と第２
の各給電ジョイントのコンタクト部材を相手方給電路か
ら離間させて、コンタクト部材と相手方給電路の摺動摩
耗を生じないようにすると共に、両者の摺動抵抗による
負荷がかからないようにする。そして、手首本体やツー
ルホルダとの回動で作業機器を所定の姿勢に位置決めし
た後、各給電ジョイントのコンタクト部材を相手方給電
路に圧接させて、作業機器に給電する。尚、手首本体の
回転軸線上にはツールホルダ用の駆動軸を配置する必要
があるため、第１給電ジョイントは手首本体の周囲に配
置した。

【０００６】

【実施例】図１乃至図３を参照して、１はワークをセッ
トする治具ユニット、２は治具ユニット１の配置部上方
に架設した天井枠であり、該天井枠２に直交座標型ロボ
ット３を搭載し、該ロボット３にスタッド溶接ガン４を
取付けてワークの溶接を行うようにした。

【０００７】治具ユニット１は、ターンテーブル１０上
に１対の治具１１、１１を取付けて成るもので、両治具
１１、１１をターンテーブル１０の１８０°回転により
手前側のワークセット位置と奥側のワーク溶接位置とに
交互に旋回自在とした。

【０００８】天井枠２は４本の支柱２０で支持されてお
り、支柱２０間の横幅を天井枠２の横幅より小さくし
て、据付スペースを削減し得るようにした。

【０００９】前記ロボット３は、天井枠２の奥行方向を
Ｘ軸、幅方向をＹ軸、上下方向をＺ軸として、天井枠２
のＹ軸方向両側の桁材上のガイド枠２１、２１に跨らせ
てＸ軸方向に移動自在に設けた走行枠３０と、走行枠３
０にＹ軸方向に移動自在に支持させたロボット本体３１
と、ロボット本体３１に昇降自在に支持させたＺ軸方向
に長手のロボットアーム３２とで構成されており、ロボ
ットアーム３２の下端に該アームの長手方向と平行な垂
直のＵ軸回りとＵ軸に直交する水平のＶ軸回りに回動自
在な２軸構造の手首部３３を設けて、該手首部３３にス
タッド溶接ガン４を取付け、溶接位置に存する治具１１
上のワークを手首部３３の動作によるスタッド溶接ガン
４の姿勢変換で任意の方向から溶接し得るようにした。

【００１０】走行枠３０はガイド枠２１上のガイドレー
ル３０ａにリニアガイド３０ｂを介して摺動自在に支持
されており、走行枠３０の一端側に搭載したＸ軸用モー
タＭｘに連結されるピニオン３０ｃをガイド枠２１に固
定のラック３０ｄに噛合させて、走行枠３０をＸ軸方向
に駆動するようにした。ロボット本体３１は走行枠３０
に固定した上下１対のガイドレール３１ａにリニアガイ
ド３１ｂを介して摺動自在に支持されており、ロボット
本体３１の前面に搭載したＹ軸用モータＭｙに連結され
るピニオン３１ｃを走行枠３０に固定したラック３１ｄ
に噛合させて、ロボット本体３１をＹ軸方向に駆動する
ようにした。また、ロボットアーム３２は筒状のアーム
本体３２ａと該アーム本体３２ａに固定の板状のスライ
ドベース３２ｂとで構成されており、ロボットアーム３
２をスライドベース３２ｂの背面に固定した１対のガイ
ドレール３２ｃにおいてロボット本体３１の前面に固定
したリニアガイド３２ｄに摺動自在に支持させ、ロボッ
ト本体３１の背面に搭載したＺ軸用モータＭｚに連結さ
れるピニオン３２ｅをスライドベース３２ｂの背面に固
定したラック３２ｆに噛合させて、ロボットアーム３２
をＺ軸方向に駆動するようにした。

【００１１】前記手首部３３は、図４及び図５に示す如
く、アーム本体３２ａの下端にベアリング３３ａを介し
てＵ軸回りに回動自在に軸支した手首本体３３ｂと、手
首本体３３ｂの下端にベアリング３３ｃを介してＶ軸回
りに回動自在に軸支したツールホルダ３３ｄとで構成さ
れている。そして、アーム本体３２ａの上端部にＵ軸用
モータＭｕとＶ軸用モータＭｖとを搭載し、Ｕ軸用モー
タＭｕによりサイクロ減速機等の同軸型減速機３３ｅを
介して駆動される中空の駆動軸３３ｆをアーム本体３２
ａに挿通して手首本体３３ｂに連結し、また、Ｖ軸用モ
ータＭｖに連結される駆動軸３３ｇを前記駆動軸３３ｆ
と手首本体３３ｂとに挿通し、該駆動軸をベベルギア３
３ｈと同軸型減速機３３ｉとを介してツールホルダ３３
ｄに連結し、Ｕ軸用モータＭｕとＶ軸用モータＭｖとで
手首本体３３ｂとツールホルダ３３ｄとを夫々Ｕ軸回り
とＶ軸回りとに回動させるようにした。

【００１２】前記治具ユニット１の側部にはトランス５
が配置されており、トランス５の一方の出力端子をケー
ブル５０と治具ユニット１に設けた給電ジョイント５１
とを介して溶接位置に存する治具１１に接続すると共
に、トランス５の他方の出力端子をケーブル５２を介し
て走行枠３０に固定の給電バー５３に結線し、該給電バ
ー５３をロボット本体３１に設けた２個の給電ジョイン
ト５４、５５を介してロボットアーム３２に固定の給電
バー５６に接続すると共に、該給電バー５６を手首部３
３に設けた給電装置を介してスタッド溶接ガン４に接続
し、該溶接ガン４により治具１１上のワークを加圧した
状態で該溶接ガン４と治具１１との間にワークを介して
通電し、ワークの溶接を行うようにした。

【００１３】治具ユニット１やロボット本体３１に設け
る給電ジョイント５１、５４、５５は夫々シリンダ５１
ａ、５４ａ、５５ａにより接離動作されるコンタクト部
材５１ｂ、５４ｂ、５５ｂを有する加圧式ジョイントで
構成されている。

【００１４】手首部３３に設ける給電装置は、ロボット
アーム３２側の給電路たる前記給電バー５６を手首本体
３３ｂ側の給電路に接続する、手首本体３３ｂの周囲に
設けた第１給電ジョイント５７と、手首本体３３ｂ側の
給電路をツールホルダ３３ｄ側の給電路に接続する、ツ
ールホルダ３３ｄの回転軸線たるＶ軸上に設けた第２給
電ジョイント５８とで構成されている。

【００１５】第１給電ジョイント５７は、図４及び図６
乃至図８に示す如く、給電バー５６に接続されるコンタ
クト部材５７ａを手首本体３３ｂ側の給電路にシリンダ
５７ｃで接離自在として成る加圧式ジョイントで構成さ
れている。これを詳述するに、本実施例では、手首本体
３３ｂ側の給電路を構成する導電リング５７ｂを手首本
体３３ｂの外周に絶縁材５７ｄを介して嵌着し、該導電
リング５７ｂにその直径方向両側から接離されるように
コンタクト部材５７ａとシリンダ５７ｃとを各１対に設
けた。各シリンダ５７ｃはロボットアーム３２のアーム
本体３２ａの下端部外周に前記直径方向両側に位置させ
て垂設した各ブラケット５７ｅに取付けられており、各
シリンダ５７ｃのピストンロッド５７ｆの先端に球面継
手５７ｇを取付けて、該継手５７ｇに絶縁材５７ｈを介
して各コンタクト部材５７ｃを連結した。かくて、各コ
ンタクト部材５７ａはピストンロッド５７ｆに首振自在
に連結され、シリンダ５７ｃの伸張作動により導電リン
グ５７ｂの周面にこれに倣って確実に圧接する。

【００１６】また、アーム本体３２ａの下端部外周にシ
リンダ用ブラケット５７ｅ、５７ｅとは９０°位相を異
ならせて１対のブラケット５７ｉ，５７ｉを固設し、該
両ブラケット５７ｉ，５７ｉに上下方向に長手の銅板か
ら成る１対のタップ部５７ｊ，５７ｊを夫々絶縁材５７
ｋ，５７ｋを介して取付け、該両タップ部５７ｊ，５７
ｊを導電リング５７ｂの前記直径方向に直交する直径方
向両側に位置させるようにした。そして、給電バー５６
をその下端部に連結した１対の剛性導体５６ａ，５６ａ
を介して両タップ部５７ｊ，５７ｊに接続すると共に、
各コンタクト部材５７ａの両端部をオンス銅板から成る
１対の可撓性導体５７ｌ，５７ｌを介して両タップ部５
７ｊ，５７ｊに接続し、かくて給電バー５６から両コン
タクト部材５７ａ，５７ａを介して導電リング５７ｂに
効率良く給電できるようにした。第２給電ジョイント５
８は、図５に示す如く、手首本体３２ｂ側の給電路とツ
ールホルダ３２ｄ側の給電路との一方の給電路に接続さ
れるコンタクト部材５８ａを他方の給電路にシリンダ５
８ｃで接離自在として成る加圧式ジョイントで構成され
ている。これを詳述するに、本実施例ではツールホルダ
３２ｄの外側面にＶ軸上に位置させてシリンダ５８ｃを
取付け、該シリンダ５８ｃのフロントカバー５８ｄに、
ツールホルダ３２ｄ側の給電路を構成する環状導電板５
８ｂを絶縁材５８ｅを介して固定すると共に、フロント
カバー５８ｄから突出するシリンダ５８ｃのピストンロ
ッド５８ｆの先端にボール継手５８ｇを取付けて、該継
手５８ｇに絶縁材５８ｈを介してコンタクト部材５８ａ
を連結した。かくて、コンタクト部材５８ａはピストン
ロッド５８ｆに首振自在に連結され、シリンダ５８ｃの
収縮作動により環状導電板５８ｂの外側面にこれに倣っ
て確実に圧接する。

【００１７】コンタクト部材５８ａには上方にのびる端
子５８ｉが設けられており、手首本体３２ｂ側の給電路
を構成する前記導電リング５７ｂに形成した下方にのび
る端子５７ｍにコンタクト部材５８ａの端子５８ｉをオ
ンス銅板から成る可撓性導体５８ｊを介して接続し、ま
た、環状導電板５８ｂに下方にのびる端子５８ｋを設け
て、該端子５８ｋにスタッド溶接ガン４を図１に示す如
く可撓性導体４ａを介して接続した。

【００１８】手首本体３２ｂやツールホルダ３２ｄを回
動させてスタッド溶接ガン４の向きや姿勢を変更すると
きは、第１給電ジョイント５７のコンタクト部材５７ａ
を導電リング５７ｂから離間させると共に、第２給電ジ
ョイント５８のコンタクト部材５８ａを環状導電板５８
ｂから離間させる。

【００１９】これによれば、各コンタクト部材５７ａ，
５８ａと導電リング５７ｂや環状導電板５８ｂから成る
相手方部材との摺動による摩耗を生じなくなって、各給
電ジョイント５７，５８の耐久性が向上し、更には各コ
ンタクト部材５８ａと相手方部材との間の摺動抵抗を受
けずに手首本体３２ｂやツールホルダ３２ｄを回動し得
るようになり、手首部３３の動作速度を速くできると共
に、手首部３３の回転駆動系のねじれを防止して、スタ
ッド溶接ガン４の姿勢制御の精度を向上させることがで
きる。

【００２０】以上、スタッド溶接ガン４を取付けたロボ
ット３の手首部３３の給電装置に本発明を適用した実施
例について説明したが、溶接ガン以外の作業機器を取付
けるロボットの手首部の給電装置としても発明は広く適
用できる。

【００２１】

【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、手首本体用の第１給電ジョイントを手首本体
の周囲に配置するため、ツールホルダ用の駆動軸を手首
本体の回転軸線上に挿設して、ツールホルダの駆動系を
スペース効率良く配置でき、更に、第１給電ジョイント
とツールホルダ用の第２給電ジョイントとを共に加圧式
に構成するため、これら給電ジョイントの摺動抵抗を受
けずに手首部を動作できるようになり、作業機器の姿勢
変更を迅速に且つ精度良く行い得られると共に、給電ジ
ョイントの耐久性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置を具備するロボットの一例の正面
図

【図２】 その平面図

【図３】 その側面図

【図４】 図１のIV-IV線拡大截断面図

【図５】 図３のV-V線拡大截断面図

【図６】 図４の矢印VI方向から見た第１給電ジョイン
トの正面図

【図７】 図６のVII-VII線截断面図

【図８】 図６のVIII-VIII線截断面図

【符号の説明】

３ ロボット ３２ ロボットアーム ３３ 手首部 ３３ｂ 手首本体 ３３ｄ ツールホルダ ４ スタッド溶接ガン（作業機器） ５６ 給電バー（アーム側給電路） ５７ 第１給電ジョイント ５７ａ コンタクト部材 ５７ｂ 導電リング（手首本体側給電路） ５７ｃ シリンダ ５８ 第２給電ジョイント ５８ａ コンタクト部材 ５８ｂ 環状導電板（ツールホルダ側給電路） ５８ｃ シリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームの端部に軸支した、該ロ
   ボットアームの長手方向に平行な回転軸線回りに回動可
   能な手首本体と、該手首本体に軸支した、前記回転軸線
   に直交する回転軸線回りに回動可能なツールホルダとか
   ら成る２軸構造の手首部に、ツールホルダに取付ける作
   業機器に対してロボットアーム側から給電すべく設ける
   給電装置において、 手首本体の周囲に、ロボットアームに設けた給電路に接
   続されるコンタクト部材を手首本体に設けた給電路にシ
   リンダで接離自在とする加圧式の第１給電ジョイントを
   設けると共に、 ツールホルダの回転軸線上に、手首本体に設けた給電路
   とツールホルダに設けた給電路との一方の給電路に接続
   されるコンタクト部材を他方の給電路にシリンダで接離
   自在として成る加圧式の第２給電ジョイントを設けたこ
   とを特徴とするロボットの手首部における給電装置。