JPH09141592A - 産業用垂直多関節型ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボット腕と先端部の手首との間のケーブル
等の配線、配管についても外部に露出させないで実施可
能な産業用ロボット提供すること。 【解決手段】 垂直多関節型ロボットが、ロボット基台
１０と、鉛直軸線回りに旋回可能にロボット基台に設け
られたロボット胴１２と、ロボット胴１２を挟んで両側
に水平軸線回りに回転自在にロボット胴に連結された双
腕構造の第１のロボット腕１８と、第１の腕の双腕の各
々の先端に水平軸線回りに回転自在に連結された第２の
ロボット腕２２であって、第１のロボット腕１８に連結
された端部とは反対側の先端部が二又状に分岐した第２
のロボット腕２２と、第２のロボット腕の二又状に分岐
した先端部の間において、水平軸線回りに回転自在に連
結されたロボット手首２８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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手首、エ
ンドエフェクタを駆動、制御するためのモータやアクチ
ュエータ等の駆動源に動力及び信号用電流や作動流体を
送給するためのケーブル及びチューブ（通常はエアーを
作動媒体としたエアチューブ）類をロボット外部に露出
することなくロボット腕、手首内部に匍匐、収納可能に
配線、配管可能としたロボット構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用多関節ロボットにおいては、従来
からエンドエフェクタ等を駆動するための給電ケーブ
ル、或いは信号ケーブル及びエアチューブ（以下、特に
両者を区別して記載する必要のない場合にはケーブル等
と記載する）の配線、配管処理には種々の工夫がなされ
ている。

【０００３】例えば、ケーブル等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が周知とな
っている。

【０００４】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
ケーブル支持装置の内部に束状のケーブル等を収納、配
線することにより、ケーブル等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。

【０００５】然しながら、これら従来の産業用ロボット
のケーブル等の処理装置は、基台（ベース）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との間
についてのみ備えられ、その先に備えられた手首やエン
ドエフェクタへの配線、配管に付いては依然として外部
に露出して実施されている。つまりケーブル等は、ロボ
ット胴からロボット腕内部に備えられた駆動装置に至る
までは、外部に露出することなくロボット内部に配線、
配管されているが、ロボット腕の先端に備えられた手
首、或いはエンドエフェクタへは、ロボット腕の適宜位
置に配置されたケーブル等取り出し口から、一旦外部に
引き出して配線、配管されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、ロボット
腕から先の手首、或いはエンドエフェクタへの配線、配
管であっても、ケーブル等を外部に露出して配線、配管
することは、美観上の問題のみならず、ケーブル等がロ
ボットの周囲に設置されている建屋の構造部材や設備等
と干渉したり、或いは塵埃や塗料、油等の浮遊粒子が大
気中に混入している汚いロボット使用環境内では、ケー
ブル等の表面にこれらの塵埃や浮遊油が付着してケーブ
ル等の品質を劣化させる問題がある。そこで本発明の目
的は、上述の問題点に鑑み、ロボット腕と先端部の手首
との間のケーブル等の配線、配管についても外部に露出
させないで実施可能な産業用ロボット構造を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、ロボット基台と、前記ロボット基台内部の駆動源に
より鉛直軸線回りに旋回可能に前記ロボット基台に設け
られたロボット胴と、ロボット腕、すなわち、前記ロボ
ット胴の作用上の適宜位置に配設された関節により前記
ロボット胴を挟んで両側に、水平軸線回りに回転自在に
前記ロボット胴に連結された双腕構造の第１のロボット
腕と、前記第１の腕の双腕の各々の先端に設けられた関
節を介して水平軸線回りに回転自在に連結された第２の
ロボット腕であって、前記第１のロボット腕に連結され
た端部とは反対側の先端部が二又状に分岐した第２のロ
ボット腕とを含むロボット腕と、前記第２のロボット腕
の二又状に分岐した先端部の間において、関節を介して
水平軸線回りに回転自在に連結されたロボット手首とを
具備する産業用垂直多関節型ロボットを要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の産業用垂直多関節型ロボットにおいて、更に、前記
第２のロボット腕（２２）の先端領域に画設され、その
内部にケーブル及びチューブ類（４１、４２）を匍匐、
収納する収納室（４８）と、前記手首（２６）を前記ロ
ボット腕（１６）に枢動可能に関節式に連結する回転軸
（４６）の軸体中央に穿設した配線、配管口とを具備
し、前記ケーブル及びチューブ類（４１、４６）が、前
記ロボット基台から前記ロボット胴、前記双腕状の第１
のロボット腕の一方、前記第２のロボット腕（２２）、
および、前記収納室（４８）内を順次延設され、前記配
線、配管口を通過して前記手首（２６）内に導入されて
いる産業用多関節型ロボットを要旨とする。

【０００９】

【作用】上述した構成から成る産業用ロボットによれ
ば、手首を駆動、制御するためのケーブル等は、ロボッ
ト基台からロボット胴へ、次いで双腕状の第１のロボッ
ト腕の一方の内部と、第２のロボット腕の二又状に分岐
した第２のロボット腕の一方に備えられた収納部内に配
線、配管される。第１のロボット腕を双腕構造とするこ
とにより、双腕構造のロボット腕の一方をケーブル等の
配設、配管専用の構造として他のロボット駆動機構とケ
ーブル等とを完全に分離することが可能となる。同様
に、第２のロボット腕の先端部を二又構造とすることに
より、その一方をケーブル等の配設、配管専用の構造と
して他のロボット駆動機構とケーブル等とを完全に分離
することが可能となる。

【００１０】更に、本発明の産業用垂直多関節型ロボッ
トでは、第２のロボット腕の先端部まで配線、配管され
たケーブル等は、手首を回転可能に支持する回転軸の中
心部に形成された通過口に挿通され、ロボットの手首内
部に配線、配管される。ロボット手首先端にエンドエフ
ェクタを設ける場合には、前記ケーブル等は、前記手首
の適宜位置に備えられた取り出し口から外部に引き出さ
れてエンドエフェクタに配線、配管される。前記通過口
は、ロボットの手首の回転軸の中心部に形成されている
ために、手首が回転動作する際にケーブル等が手首近傍
の要素と干渉することはない。

【００１１】更に、手首とエンドエフェクタとの間に適
当な保護カバーを備える場合には、エンドエフェクタへ
もケーブル等を外部に露出することなく配線、配管可能
となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る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、本発明の実施形態に係る多関
節産業用ロボットは、床面に固定されたロボット基台１
０と、このロボット基台１０の上面に鉛直軸線ａ₀ の回
りに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１４を介して、水平軸線ａ₁の回りに回転可能に枢着
されたロボット腕１６と、このロボット腕１６の先端部
に設けられた関節２４の水平軸線ａ₃ 回りに回転可能に
枢着されたロボット手首２６と、このロボット手首２６
に前記軸線ａ₃ に対して垂直な軸線ａ₄ の回りに回転可
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。

【００１３】そして前記ロボット腕１６は、ロボット胴
１２の両側に関節１４を介して枢着された第１の構造腕
１８と、第２のロボット構造腕２２とを具備して形成さ
れ、上記の第２のロボット構造腕２２は、関節部２０を
介して水平軸線ａ₂ の回りに回転可能に構造腕１８に枢
着されている。すなわち、本実施形態の産業用ロボット
は、垂直多関節型産業用ロボットを形成している。

【００１４】図２は、本発明による産業用ロボットの前
記手首２６の領域を拡大して示した断面図である。本発
明に係る垂直多関節型産業用ロボットにおいて、前記エ
ンドエフェクタ２８の駆動源を成すモータやエアアクチ
ュエータを駆動、制御するための給電用及び作動媒体送
給用ケーブル等４１、４２は、前記ロボットの手首２６
の手前までは、ロボット腕１８、２２に備えられた収納
室４８内まで匍匐状に配線、配管されている。詳細に
は、ケーブル等は、ロボット基台１０からロボット胴１
２へ、次いで、ロボット胴１２から双腕状の第１のロボ
ット腕の一方の内部と、第２のロボット腕２２へ配線、
配管され、第２のロボット腕２２の二又状の先端部の一
方の内部の収納室４８まで配線、配管されている。

【００１５】前記手首２６の関節部２４は、前記構造腕
２２の先端部に備えられたベアリング４４を介して、所
定の軸線ａ₃ の回りに回転可能に取着された中空軸体構
造を有する回転軸４６と、前記軸線ａ₃ の回りに回転可
能に同構造腕２２に装着された減速機Ｒ₁ の出力軸要素
により構成されている。従って前記手首２６は、該関節
部２４を介して前記構造腕２２の先端部に軸線ａ₃ の回
りに回転可能に枢着されてる。前記減速機Ｒ₁ はプーリ
ー３０、３２、ベルト３４を介してモータＭ₃と連結し
ており、前記手首２６は該モータＭ₃ により駆動され
る。

【００１６】手首２６の先端部には手首フランジ３８が
具備されており、ロボットの種々の使用目的に対応して
前記エンドエフェクタ２８を交換可能に装着し得るよう
に構成されている。例えば、前記エンドエフェクタ２８
は、ブラケット状のエンドエフェクタ取付部材６２（図
５参照）を介して該手首フランジ３８に取着されてい
る。同手首フランジ３８は、減速機Ｒ₂ を介してモータ
Ｍ₄ に連結しており、従って前記エンドエフェクタ２８
は、前記手首２６の先端部に軸線ａ₄ の回りに回転可能
に枢着されており、上記モータＭ₄ により駆動される。

【００１７】上述のように駆動モータＭ₄ 及びエンドエ
フェクタ２８のエアアクチュエータ等の夫々の駆動源を
駆動、制御するためのケーブル等４１、４２は、前記ロ
ボット腕２２に備えられた収納部４８内部に配線、配管
されている。前記ケーブル等４１と４２は、コネクタ４
０を介して相互に連結されており、これらケーブル等４
１、４２とコネクタ４０は、ケーブル等固定部材５０に
より所定位置に固定されている。

【００１８】ここで、図２の矢視線ＩＩＩの方向に見た
側面透視図である図３をも参照すると固定部材５０は、
適宜に折り曲げて成形した金属製またはプラスチック製
の帯材から成り、前記ケーブル等４２は、ナイロン等の
可撓性材料から成るバンド５２により上記固定部材５０
に括着されている。同固定部材５０を折り曲げて成形し
た帯部材に代えて、ケーブルコンジットその他の周知の
ケーブル支持手段により構成することも可能なことは言
うまでもない。

【００１９】前記ケーブル等４２は、前記ロボット腕２
２の収納部４８内部に匍匐状に配線、配管された後、前
記回転軸４６の中心部に、前記手首２６の回転軸４６の
中心軸線ａ₃ に沿って形成された配線、配管用の通過口
４７に回転に伴う捩れや伸びを回避可能に挿通され、手
首２６の後端内部に配置されたコネクタ３６に接続する
ように配線、配管される。そして、該手首２６内部に挿
通された前記ケーブル等４２及び前記コネクタ３６は、
ケーブル等固定手段５１により所定位置に固定されてい
る。

【００２０】ここで上記通過口４７が、前記手首２６の
回転軸４６の中心軸線ａ₃ に沿って同軸方向の中空孔と
して形成されている点が本発明の一つの特徴となってお
り、手首２６が上記軸線ａ₃ の回りに回転する際も、こ
の構造により前記ケーブル等４２は、前記手首２６が回
転動作する場合に、その動作範囲において捻転される
が、回転の中心軸線ａ₃ を通過しているので、同手首２
６の回転動作により他の要素と干渉したり、更に、断
線、損傷を受けることは防止される。

【００２１】上記ケーブル等４２は、前記コネクタ３６
を介して、引き続いて前記手首２６内を配線、配管され
た後、同手首２６の外部の適宜位置に備えられたケーブ
ル取り出し口５４及びエアチューブ取り出し口５６（図
４参照）を介して、該手首２６の外部に引き出される。
ここで、該ケーブル取り出し口５４及びエアチューブ取
り出し口５６を介してケーブル等を外部に引き出すこと
なく、エンドエフェクタに配線、配管することも可能で
あるが、上述のように前記エンドエフェクタ２８は、ロ
ボットの種々の使用目的に対応して交換されるので、ケ
ーブルとエアチューブは手首から一度外部に引き出すこ
とがエンドエフェクタの交換作業の便宜に適う。

【００２２】次に図５を参照すると前記手首２６の手首
フランジ３８には、エンドエフェクタ取り付け部材６２
を介して前記エンドエフェクタ２８が、軸線ａ₄ の回り
に回転可能に枢着されている。そして前記取り出し口５
４、５６から前記手首２６の外部に引き出されたケーブ
ル５８（図４参照）及びエアチューブ６０は、前記取り
付け部材６２の中心部に形成された通過口６４に挿通さ
れ、前記エンドエフェクタ２８内の所定の要素に配線、
配管される。

【００２３】ここで、前記通過口６４は、上述した前記
手首２６の通過口４７と同様に、前記エンドエフェクタ
２８の回転動作の中心軸線ａ₄ に同軸に形成されてお
り、エンドエフェクタ２８が回転動作する際にケーブル
５８及びエアチューブ６０が、その回転動作の範囲で捻
転されることはあっても、他の要素と干渉したり、或い
はそのために断線、損傷することは防止される。

【００２４】また、前記取付部材６２の周囲に、上記ケ
ーブル５８とエアチューブ６０を取り囲むように保護カ
バー６６を設ける場合には、同ケーブル５８及びエアチ
ューブ６０と、ロボットの周囲に設置された建屋の構造
部材や設備等との干渉を防止可能であると共に、塵埃、
油滴、塗料等の浮遊粒子による汚染からも保護し得るこ
とは言うまでもない。

【００２５】更に、前記エンドエフェクタ２８を前記軸
線ａ₄ に関して適切な角度位置で停止させて、過剰な回
転動作を防止するために、前記手首フランジ３８の周囲
に、前記取り付け部材６２と適当な角度位置で係合する
ストッパ（図示せず）を具備することも可能である。

【００２６】

【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、第１のロボット腕を双腕構造とすることによ
り、双腕構造の第１のロボット腕の一方をケーブル等の
配設、配管専用の構造とすることが可能となり、他のロ
ボット駆動機構と手首を駆動、制御するためのケーブル
等とを完全に分離することが可能となる。同様に、第２
のロボット腕の先端部を二又構造とすることにより、そ
の一方をケーブル等の配設、配管専用の構造とすること
が可能となり、他のロボット駆動機構とケーブル等とを
完全に分離することが可能となる。

【００２７】更に、第２のロボット腕の先端部まで配
線、配管されたケーブル等は、手首を回転可能に支持す
る回転軸の中心部に形成された通過口に挿通され、ロボ
ット基台からロボット手首まで、ケーブル等を全く外部
に露出することなく、ロボット内部に配線、配管され
る。従って、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。

【００２８】また、前記ケーブル等の通過口が前記手首
の回転軸の軸心に沿って形成されているので、前記ケー
ブル等は、前記手首が回転動作する場合にその回転動作
の範囲で捻転されるが、同手首の回転動作により他の要
素と干渉することや、更に、そのために断線、損傷する
ことは防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態に係る構造腕と配線、配管
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】同ロボットの手首領域の内部構造を示した断面
図である。

【図３】図２の矢視線ＩＩＩの方向に見た手首領域の透
視図である。

【図４】図３の矢視線ＩＶの方向にみた手首領域の側面
図であり、ケーブル取り出し口と、エアチューブ取り出
し口が示されている。

【図５】図２の矢視線Ｖの方向に見た手首領域の側面図
であり、エンドエフェクタへの配線、配管方法を示す図
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 １８…第１の構造腕 ２０…関節部 ２２…第２の構造腕 ２４…関節部 ２６…手首 ２８…エンドエフェクタ ３８…手首フランジ ４６…手首の回転軸 ４７…通過口 ４８…収納室 ５０…ケーブル等の固定部材 ５４…ケーブル取り出し口 ５６…エアチューブ取り出し口 ６２…エンドエフェクタ取付部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｌ 39/04 0334−3Ｅ Ｆ１６Ｌ 39/04 Ｈ０２Ｇ 11/00 ３０１ Ｈ０２Ｇ 11/00 ３０１Ｚ 11/02 11/02 Ｇ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用垂直多関節型ロボットにおいて、 ロボット基台（１０）と、 前記ロボット基台（１０）内部の駆動源により鉛直軸線
   （ａ₀ ）回りに旋回可能に前記ロボット基台（１０）に
   設けられたロボット胴（１２）と、 ロボット腕（１６）、すなわち、前記ロボット胴（１
   ２）の作用上の適宜位置に配設された関節（１４）によ
   り前記ロボット胴（１２）を挟んで両側に、水平軸線
   （ａ₁ ）回りに回転自在に前記ロボット胴（１２）に連
   結された双腕構造の第１のロボット腕（１８）と、前記
   第１の腕（１８）の双腕の各々の先端に設けられた関節
   （２０）を介して水平軸線（ａ₂ ）回りに回転自在に連
   結された第２のロボット腕（２２）であって、前記第１
   のロボット腕（１８）に連結された端部とは反対側の先
   端部が二又状に分岐した第２のロボット腕（２２）とを
   含むロボット腕（１６）と、 前記第２のロボット腕（２２）の二又状に分岐した先端
   部の間において、関節（２４）を介して水平軸線（ａ3
   ）回りに回転自在に連結されたロボット手首（２６）
   とを具備する産業用垂直多関節型ロボット。
2. 【請求項２】 前記産業用垂直多関節型ロボットは、更
   に、 前記第２のロボット腕（２２）の先端領域に画設され、
   その内部にケーブル及びチューブ類（４１、４２）を匍
   匐、収納する収納室（４８）と、 前記手首（２６）を前記ロボット腕（１６）に枢動可能
   に関節式に連結する回転軸（４６）の軸体中央に穿設し
   た配線、配管口とを具備して構成され、 前記ケーブル及びチューブ類（４１、４６）が、前記ロ
   ボット基台（１０）から前記ロボット胴（１２）、前記
   双腕状の第１のロボット腕（１８）の一方、前記第２の
   ロボット腕（２２）、および、前記収納室（４８）内を
   順次延設され、前記配線、配管口を通過して前記手首
   （２６）内に導入されている産業用多関節型ロボット。