JPH07328983A - 産業用ロボットのケーブル処理装置 - Google Patents

産業用ロボットのケーブル処理装置

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JPH07328983A
JPH07328983A JP13040894A JP13040894A JPH07328983A JP H07328983 A JPH07328983 A JP H07328983A JP 13040894 A JP13040894 A JP 13040894A JP 13040894 A JP13040894 A JP 13040894A JP H07328983 A JPH07328983 A JP H07328983A
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JP
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robot
arm
cable
cable processing
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JP13040894A
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English (en)
Inventor
Akira Nihei
亮 二瓶
Akihiro Terada
彰弘 寺田
Mitsuhiro Yasumura
充弘 安村
Kazuharu Nara
和春 奈良
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業用ロボットのケーブル処理装置をプリン
ト配線化してケーブル処理の簡便化、保守性、耐用性を
向上させ、かつコスト低減を図る。 【構成】 産業用ロボット(10)におけるケーブル処
理装置において、ロボット腕(16,18)におけるケ
ーブル処理腕(46,50)をプリント基板要素で形成
し、該プリント基板要素にロボット腕(16,18)の
回動々作に応じた所定のパターンで送電、信号送受信用
のプリント配線回路(42,48a〜48c,54)を
形成することでケーブル処理に伴う煩瑣な組立て、保守
の作業を削減し、かつ、ケーブルの保護やロボットの外
観的な美観をも維持し、更に、ロボット腕(16,1
8)の端部の関節部分では、プリント配線に摺動、接触
する弾性ブラシ(44,60)により電気的な接続を得
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、特
に、多関節形産業用ロボットの構造の改善に関し、産業
用ロボットにおける給電用及び送信用の配線系をロボッ
ト可動腕にプリント基板を用いて形成し、ケーブル処理
の煩瑣を解消可能にした産業用ロボットのケーブル処理
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】産業用多関節形ロボットにおいては、従
来から給電用および送信用ケーブルの敷設処理に対して
種々の工夫がなされている。然しながら、これらの従来
の産業用ロボットのケーブル処理装置は、ロボット基台
からロボット胴を経由して配線された給電、送受信ケー
ブルをロボット動作の機能要素であるロボット腕の内部
に直線、配線する構造をとるもの、或いは、ロボット腕
の背部にケーブル収納溝内に匍匐配線すると同時に収納
溝からのケーブルの露出を防止し、ケーブル損傷を回避
する構造とするものが主流となっていた。
【0003】他方、産業用多関節形ロボットのロボット
腕の構造としてロボットの動作機能を負う構造腕と、そ
の構造腕に追従動作して一対を成すケーブル処理腕を設
け、このケーブル処理腕内部をケーブル配線の専用領域
としてすることにより、ケーブル処理の簡便化を図った
産業ロボット用のケーブル処理装置が既に本願出願人に
よって提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
種々の従来技術によるロボット用のケーブル処理装置に
おいて、ロボット腕の内部をケーブルの配線空間に利用
する構造のものでは、ケーブルの損傷回避や美観上から
は良好であるにしても、ケーブル配線処理は相当に煩瑣
の作業となり、初期のロボット組立段階のみならず、故
障修理や定期的な点検等に伴う保守時にもロボット腕の
取り外しを伴う困難度が高い不備を有している。
【0005】また、ロボット腕の背部に設けたケーブル
収納溝に送電ケーブルや送受信ケーブルを匍匐、配線す
る構造では、ケーブルの露出防止より安全保護上からの
観点では有効にしても、密閉されていないことから、ロ
ボット使用現場が工作機械の加工現場等では切削液や粉
塵による汚れを免れ得ないために、結局、ケーブル寿命
を縮小化する問題がある。
【0006】更に、ロボット腕を構造腕とケーブル処理
腕との一対で構成する構造では、処理腕の内部にケーブ
ルを配線処理するとき、ナイロンバンドを用いてフォー
ミングする等の処理作業に時間を要することから、組立
て、保守作業上でより一層のケーブル処理の簡便化を図
ることが要請されている。依って、本発明の目的は、上
述した諸問題点を解消することが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。
【0007】本発明の他の目的は、従来の電気ケーブル
線を可及的に排し、従って、ナイロンバンドを用いてケ
ーブルを束ね、所定のケーブル配線路に沿うようにフォ
ーミングを行う等の組立て、保守作業に伴う作業時間を
極力、短縮することが可能なように、プリント基板配線
を有効に利用した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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決すべく、産業用ロボット、特に、多関節形産業用ロボ
ットのロボット腕におけるケーブル処理腕をプリント基
板で形成し、該プリント基板にロボット腕の回動々作に
応じた所定のパターンで送電、信号送受信用のプリント
配線を印刷することでケーブル処理に伴う煩瑣な組立
て、保守の作業を削減し、かつ、ケーブルの保護やロボ
ットの外観的な美観をも維持し、かつ、ロボット腕の端
部の関節部分では、プリント配線に摺動、接触する弾性
ブラシにより電気的な接続を得る構成を創作したもので
ある。
【0009】すなわち、本発明によれば、ロボット胴の
先端から延設される可動ロボット腕と、その可動ロボッ
ト腕の先端に保持された可動手首と、該手首に着脱自在
なエンドエフェクタとを備えた産業用ロボットの該可動
ロボット腕を経由して給電や電気信号の送受信を行う電
気配線系の処理を行うケーブル処理装置において、前記
可動ロボット腕を、駆動モータの駆動により回動する構
造腕と、該構造腕に追従動作可能に設けられると共に前
記電気配線系の送電ケーブル処理腕とを有して成り、前
記電気配線系は、前記送電ケーブル処理腕を形成するプ
リント基板に植設された所望の配線パターンを有するプ
リント配線と、ロボット関節部で該プリント配線に対し
て相対的に摺動可能に設けられるブラシとを具備して成
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
が提供される。
【0010】
【作用】上述した構成によれば、ロボット胴内に配線さ
れた電気ケーブルを該ロボット胴の上端で適宜に配設し
たコネクタによりロボット腕側に給電系と送受信系の電
気配線系を接続し、次いで、ロボット腕では弾性的なブ
ラシとプリント配線との摺動、接触を介してケーブル処
理腕のプリント基板上のプリント配線系に電気的に接続
し、プリント配線によってロボット腕の先端領域まで送
電を行って関節駆動モータ等に給電を実行し、かつ、関
節駆動モータに設けられた回転検出用のエンコーダとの
信号授受、その他、エンドエフェクタに対する制御信号
の送受信等を実行することができる。
【0011】なお、プリント基板の使用により従来のケ
ーブルを束ねて匍匐、配線する方式と異なり、プリント
配線を平面内に形成できるから、ケーブル処理腕内部に
おけるケーブル配線スペースを削減でき、ケーブル処理
腕の厚みを可及的に薄くすることが可能となり、ケーブ
ル処理装置のコンパクト化を図ることが可能となる。加
えて、プリント配線方式により、組立て、保守作業の煩
瑣を大幅に解消しつつ、単に、プリント基板を交換した
り、ブラシ部分を保守する等の限られた作業だけが保守
作業の対象となるために保守の簡便化を一層、推進する
ことが可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて、詳細に説明する。図1は、本発明の実施例に係る
ケーブル処理装置を備えた多関節形産業用ロボットの要
部構成を示す分解斜視図、図2は、図1に示した多関節
形産業ロボットのロボット上腕とロボット前腕とが結合
される関節部におけるプリント基板上の配線系とブラシ
との結合関係を示した拡大略示図、図3は、同関節部に
おける2つのプリント基板が相互回動可能に結合される
結合構造の実施例を示す略示断面図である。
【0013】図1に図示された多関節形産業用ロボット
10を参照すると、同ロボット10は、基体12、この
基体12の上部に立設されて該基体12に対して縦軸周
りに旋回可能に設けられたロボット胴部14、同ロボッ
ト胴部14の中心部から側方へオフセットした端部領域
14aに設けられた水平軸心を有する関節に基端16a
により枢着されたロボット上腕16、同ロボット上腕1
6の先端領域16bに設けられて上記の水平軸心と平行
な軸心を有する関節に基端部18aが枢着されたロボッ
ト前腕18、このロボット前腕18の先端領域18b
に、例えば、図示のように二叉構造で設けられた関節に
同じく水平軸心周りに俯仰動作式に回動可能なロボット
手首20、同ロボット手首20の先端領域20aに設け
られたエンドエフェクタ(図示略)の取付フランジ部2
0b等を備えて構成されている。
【0014】上述の構造を有した産業用ロボット10に
おいて、基体12の内部にはロボット胴部14を矢印θ
で示す両方向に縦軸周りに回動させる駆動機構(図示に
現れない)が内蔵されている。また、このロボット胴部
14のオフセットした端部領域14aにはロボット上腕
16を回動させる駆動モータMuが内蔵され、この駆動
モータMuによる駆動力によってロボット上腕16は矢
印Uで示す両方向に回動可能に構成されている。他方、
ロボット前腕18の基端部18aには該ロボット前腕1
8を矢印Vで示す両方向に回動させる駆動モータMvが
内蔵され、同駆動モータMvの駆動により、ロボット前
腕18の回動運動が生起される構成を有している。
【0015】更に、ロボット前腕18の先端領域18b
の内部にはロボット手首20を駆動する駆動モータ(図
示なし)が内蔵され、またロボット手首20の内部にも
同ロボット手首20の先端の取付フランジ部20bを駆
動する駆動モータ(図示なし)が具備されている。上述
したロボット上腕16、ロボット前腕18、ロボット手
首20、エンドエフェクタ等のロボットの運動要素を駆
動する上述した夫々の駆動モータMu、Mvや図示のな
い手首駆動モータ等に対するモータ駆動電力の供給、夫
々の駆動モータに具備された回転検出用のエンドエフェ
クタの回転検出信号や制御信号、ロボット手首20の先
端に装着されるエンドエフェクタに対する制御信号の送
受信をおこなう制御ライン等は、ロボット全機体の外部
からロボット基体12、ロボット胴部14等の駆体側の
要素を経由して電気ケーブル30により電力供給や信号
送受信が遂行される。この場合に電気ケーブル30は機
体の外部においては、図示されていないロボット制御装
置に接続されている。
【0016】ロボット駆体側のロボット基体12やロボ
ット胴部14を経由した電気ケーブル30はロボット胴
部14の上部領域で適当な電気コネクタ32を介してロ
ボット上腕16の駆動モータMuに接続されているが、
他方、ロボット前腕18やロボット手首20、エンドエ
フェクタ(図示なし)等に対する電力や電気的検出信号
や制御信号等は、本発明に係る技術思想、つまり、以下
に説明するプリント基板を用いた配線系によって達成さ
れている。
【0017】すなわち、ロボット胴部14のオフセット
した端部領域14aの関節において上述したロボット上
腕16との枢着点と反対側の位置にプリント基板構造を
有したケーブル処理板36が取付けられ、このケーブル
処理板36は中心部に中空筒状の軸受部38が水平方向
に突出した形状で設けられ、この軸受部38の周りに環
状板面として設けられた樹脂材料製のプリント基板部4
0の一部に雌雄一対のコネクタ要素34a、34bから
成るコネクタ34の一方(例えば、コネクタ要素34
b)が固定コネクタ要素として取付けられ、相手側(コ
ネクタ要素34a)の自由コネクタに上述したケーブル
30の一部のケーブルが接続されている。そして、固定
コネクタ要素34bにはプリント基板部40に設けられ
たプリント配線回路42が電気的に接続され、更に、こ
のプリント配線回路42の端部には、弾性導電素材、例
えば、銅合金や金等から成る複数のブラシ要素44が接
続されている。
【0018】また、上記ケーブル処理板36の軸受部3
8には上述したロボット上腕16と対向した板状のケー
ブル処理腕46が設けられ、このケーブル処理腕46も
樹脂材料製のプリント基板から成り、両端部の一方には
上述したケーブル処理板36の軸受部38に同ケーブル
処理板36を回動可能に嵌着する軸受孔46aが形成さ
れ、他方には後述するロボット前腕側のケーブル処理板
の軸受部に嵌合する軸受孔46bが設けられている。
【0019】そして、これら軸受孔46a、46bの周
囲に円形状のパターンを有したプリント配線回路48
a、48bが直線パターンのプリント配線回路48cを
有したプリント配線により接続されて電気配線系を形成
している。このとき、ケーブル処理腕46がケーブル処
理板36の軸受に嵌合されたとき、上述したブラシ要素
44の各々が、円形状パターンから成るプリント配線回
路48aに周知のモータコンミュテータ部と同様に摺動
接触するように予め設計、形成されており、従って、電
気ケーブル30とケーブル処理腕46の電気配線系との
間の電気的な接続が得られる構成となっている。
【0020】更に、ケーブル処理腕36の他端に形成さ
れた円形パターン状のプリント配線回路48bは、ロボ
ット前腕18の側面に設けられた樹脂製プリント基板か
ら成る第2のケーブル処理腕50の一端に形成された上
述の軸受部38と同構造を有した軸受部52に上記の軸
受孔46bが嵌合したとき、ケーブル処理腕50の内側
のプリント基板面にパターン化されて設けられた手首プ
リント配線回路54に上記のブラシ要素44と同じ構造
から成るブラシ要素56との摺動接触を介して電気的に
接続される構成を有している。ここで、図示1では明瞭
に図示すべく、あたかも手首プリント配線回路54が外
側空間に向いた表面に露出してパターン形成されている
ように記載したが、実用的にはロボット前腕18の内側
に向いたプリント基板面に形成され、外部には露出して
いないものと理解すべきである。
【0021】さて、同ケーブル処理腕46のプリント配
線回路48bは、同じく第2のケーブル処理腕50のプ
リント基板面にパターン化されて設けられた前腕プリン
ト配線回路58の先端に設けられた弾性素材製のブラシ
要素60とも摺動接触し、同プリント配線回路58のブ
ラシ要素60とは反対側の基端に固設された固定コネク
タ要素62aが駆動モータMvから導出されたケーブル
63の先端に設けられた自由コネクタ要素62bと結
合、接続されたとき、上記プリント配線回路48bは、
駆動モータMvとも電気的に接続される。
【0022】従って、上述のように、ロボット基体12
及びロボット胴部14の内部を上昇した電気ケーブル3
0は、ケーブル処理板36、ケーブル処理腕46、第2
のケーブル処理腕50等に設けられたプリント配線系を
介してロボット前腕18の駆動モータMvやロボット手
首20に接近した位置に電力供給回路や検出信号、制御
信号の送受信回路を得ることができるのである。
【0023】第2のケーブル処理腕50の手首プリント
配線回路54は、同ケーブル処理腕50のプリント基板
の端部に固着された固定コネクタ64aと外部ケーブル
66の一端に保持された自由コネクタ64bとを接続
し、同外部ケーブル66の他端の自由コネクタ68を用
いてロボット手首20の適所に設けた固定コネクタ(図
示略)に接続することにより、同ロボット手首20及び
その先端に着脱自在に挿着されるエンドエフェクタへ電
力供給や信号の送受信が可能となる。
【0024】なお、ケーブル処理腕46の各プリント配
線回路48a〜48cが外側の露出面に形成されている
場合には、同ケーブル処理腕46のプリント基板面に予
め所定の位置にポスト46dを一体形成しておき、これ
らのポスト46dにネジ孔を穿設し、外部からのカバー
70をネジ72を用いてケーブル処理腕46の外表面を
被覆するように取付ければ、上記のプリント配線回路4
8a〜48dを損傷や汚れから防護することができる。
このとき、カバー70とケーブル処理腕46のプリント
基板面との間には両者の対向面の位置に適宜に形成した
凹溝にゴムシール73等の適宜の市販シールを介挿させ
ることにより、外部からの水や油の侵入防止をも図るこ
とが可能となる。
【0025】また、既述においては、ロボット前腕18
側の第2のケーブル処理腕50に設けたプリント配線回
路54は腕の内側に向いたプリント基板にパターン化さ
れて設けられているとしたことから、カバー70の如き
被覆手段が設けられていないが、外部に露出してプリン
ト基板面にプリント配線回路54が形成されているとき
には、カバー70と同様なカバーによって被覆するよう
に設ければ良いことは、自明であろう。
【0026】更に、第2ケーブル処理腕50もその内側
に上述したシール材73と同様な適宜のシール材を挟持
した状態でロボット前腕18の側面に係止させ、外部か
ら水や油、その他の塵埃類が侵入しない構成にしておく
ことが好ましい。ここで、図2を参照すると、同図は、
ケーブル処理板36に形成されたプリント配線回路42
の先端に設けられたブラシ要素44と固定コネクタ要素
34bとの構造を拡大図示し、かつ、このブラシ要素4
4が摺動、接触するケーブル処理腕46の円形パターン
状のプリント配線回路48aをも拡大、図示し、ケーブ
ル処理腕46がロボット上腕16の回動に追従して両者
一体となってロボット胴部14のオフセットした端部領
域14aの関節の軸心周りに回動するとき、ブラシ要素
44はプリント配線回路48aに摺動、接触することに
より、ケーブル30の系とケーブル処理腕46のプリン
ト配線系との間の電気的接続を維持するようになってい
る。このとき、プリント配線回路48aの円形パターン
の周長さは、ロボット上腕16の関節周りの回動角度範
囲に対応して予め設計、形成される。
【0027】この点は、ケーブル処理腕46の他端側の
円形パターン状のプリント配線回路48bに就いても同
様であることは容易に理解できよう。また、図3は、図
1の同じくケーブル処理板36に設けられた軸受部38
に対するケーブル処理腕46の軸孔46aの嵌合構造を
具体化した一例を示したものである。
【0028】この場合に、ケーブル処理板36から水平
に突出した軸受部38は既述のように、中空軸として形
成され、かつ、その先端には、面取りされた環状の受け
部38aが一体に設けられ、この受け部38aの背部の
環状凹溝38b中にケーブル処理腕46の軸受孔46a
が外部からの軽い押圧力を受けて押入、挿着されると嵌
合し、受け部38aにより抜け止めされて両者の円滑な
回動可能な嵌合状態が得られるようになっている。
【0029】以上の実施例の説明から、本発明によれ
ば、ロボット機体における基体12、ロボット胴部14
等の駆体側を上昇したケーブル配線をロボット腕、ロボ
ット手首、ハンド等のエンドエフェクタに電力供給や信
号送受信のために接続する配線系は構造腕と設けられる
ロボット上腕16やロボット前腕18と対向して設ける
ケーブル処理腕46、50並びにケーブル処理板36等
に形成したプリント配線で構成するようにしたので、従
来のようにケーブルをナイロンバンドで束ねながらフォ
ーミングを行ってロボット腕の空間内部に格納処理する
作業工程が排除可能となり、予め、前加工されたケーブ
ル処理腕類を単に機体側に組付けし、電気コネクタを接
続するだけで、ロボット腕、手首、エンドエフェクタに
対する電気配線回路を完成させることが可能となるので
ある。
【0030】しかも、関節領域では、円形パターンのプ
リント配線と弾性ブラシ要素との摺動、接触による可動
性の電気的接続構造を設け、従来のケーブルの捩じれや
伸び等により経時性の疲労損傷をも低減させ得るのであ
る。なお、ロボット上腕側のケーブル処理腕46や第2
ケーブル処理腕50はプリント基板材料から形成されて
いるにしても、ケーブル処理装置の構造要素を構成し、
適正な機械的強度をも発揮し得ることは自明である。
【0031】また、ケーブル処理腕46にカバー70を
ボルトねじ72で止着する構造を既述したが、図4、図
5に示すように、上記処理腕46がプリント基板材料製
であり、プラスチック材料の成形品から成ることから、
同基板内に適数個の受孔74を予め形成し、更に同じく
プラスチック材料製またはアルミ材料等の軽金属製から
成るカバー70側に上記受孔74に弾力的に鉤止め係合
する、所謂、スナップフィット式の鉤耳76を対応位置
に設けて、シール抑え78で挟持したシール73’介し
てカバー70を嵌め込み式に簡単に止着できる構造とし
ても良い。図5は上記鉤耳76が受孔74に鉤止め係合
した状態を断面で図示したものである。
【0032】同様に、第2ケーブル処理腕50をロボッ
ト前腕18に取付ける場合には、ネジ止め方法によって
止着してもよく、或いは、上述同様に、第2ケーブル処
理腕50がプリント基板材料製であり、プラスチック材
料から成ることから、同腕50の周縁に適宜間隔で弾性
の鉤耳を複数個、設け、これらの鉤耳を相手側に設けた
受孔に弾性力を利用してスナップ結合で鉤止め結合する
方法で止着する方法を用い、組立の一層の簡便性を図
り、保守時の作業性の向上をも達成することができる。
【0033】
【発明の効果】以上、本発明を、最も好ましい実施例に
基づいて説明したが、本発明によれば産業用ロボットに
おけるケーブル処理装置において、特に、多関節形産業
用ロボットのロボット腕におけるケーブル処理腕をプリ
ント基板要素で形成し、該プリント基板要素にロボット
腕の回動々作に応じた所定のパターンで送電、信号送受
信用のプリント配線を印刷することでケーブル処理に伴
う煩瑣な組立て、保守の作業を削減し、かつ、ケーブル
の保護やロボットの外観的な美観をも維持し、更に、ロ
ボット腕の端部の関節部分では、プリント配線に摺動、
接触する弾性ブラシにより電気的な接続を得る構成を創
作したものであるので、従来のケーブル処理装置に伴う
ケーブル処理の煩瑣が大幅に解消され、かつ、プリント
基板構造がプラスチック材料の成形加工法とプリント配
線のパターン印刷で簡単に得られることから、ケーブル
処理装置のコスト低減を図ることも可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るケーブル処理装置を備え
た多関節形産業用ロボットの要部構成を示す分解斜視図
である。
【図2】図1に示した多関節形産業ロボットのロボット
上腕とロボット前腕とが結合される関節部におけるプリ
ント基板上の配線系とブラシとの結合関係を示した拡大
略示図である。
【図3】同関節部における2つのプリント基板が相互回
動可能に結合される結合構造の実施例を示す略示断面図
である。
【図4】ケーブル処理腕の組立構造における他の実施例
を説明する分解状態の略示斜視図である。
【図5】図4に示した組立構造のスナップ式の鉤止め結
合構造を示した部分断面図である。
【符号の説明】
10…多関節形産業用ロボット 14…ロボット胴部 16…ロボット上腕 18…ロボット前腕 20…ロボット手首 30…電気ケーブル 34…電気コネクタ 36…ケーブル処理板 38…軸受部 40…プリント基板部 42…プリント配線回路 44…ブラシ要素 46…ケーブル処理腕 46a、46b…軸受孔 48a、48b…円形パターンのプリント配線回路 48c…直線パターンのプリント配線回路 50…第2ケーブル処理腕 54…手首プリント配線回路 60…ブラシ要素 70…カバー 73…シール材
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】 ロボット胴の先端から延設される可動ロ
    ボット腕と、その可動ロボット腕の先端に保持された可
    動手首と、該手首に着脱自在なエンドエフェクタとを備
    えた産業用ロボットの該可動ロボット腕を経由して給電
    や電気信号の送受信を行う電気配線系の処理を行うケー
    ブル処理装置において、 前記可動ロボット腕を、駆動モータの駆動により回動す
    る構造腕と、該構造腕に追従動作可能に設けられると共
    に前記電気配線系の送電ケーブル処理腕とを有して成
    り、 前記電気配線系は、前記送電ケーブル処理腕を形成する
    プリント基板に植設された所望の配線パターンを有する
    プリント配線と、ロボット関節部で該プリント配線に対
    して相対的に摺動可能に設けられるブラシとを具備して
    成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。
JP13040894A 1994-06-13 1994-06-13 産業用ロボットのケーブル処理装置 Pending JPH07328983A (ja)

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