JPH10175189A - 垂直多関節型ロボットの手首構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部に露出させることなくケーブル等をロボ
ット腕の先端部から手首へ配線、配管すること。 【解決手段】 垂直多関節型ロボットの手首構造におい
て、手首２６の側面に回転軸４６を設け、二股に分岐し
たロボット腕１６の先端部の一方に回転軸４６を軸線ａ
３を中心として回転自在に支持する軸受４４とを配設
し、回転軸４４に軸線ａ３に沿って通過口４７を穿設
し、ケーブル等４２を通過口４７を通して手首２６内に
配線、配管させた。

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、配管可能とする垂直多関節型ロボットの手首構造
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。

【０００７】そこで本発明の目的は、外部に露出させる
ことなくケーブル等をロボット腕の先端部から手首へ配
線、配管可能とした垂直多関節型ロボットの手首構造を
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、垂直多関節型
ロボットの手首構造において、ロボット腕の先端部を二
股状に形成して、一方に回転軸線を中心として旋回自在
の減速機を取付け、手首を前記減速機の出力軸に連結す
ると共に、ロボット腕の二股状の先端部の他方側に対し
て従動軸により回転自在に支持し、前記従動軸に前記軸
線に沿って通過口を穿設し、ケーブル等を前記通過口を
通して前記手首内に配線、配管させた垂直多関節型ロボ
ットの手首構造を要旨とする。

【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
ト胴からロボット腕の先端部までは、ロボット腕に備え
られた収納室内に配線、配管され、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。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。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係るケーブル処
理を施し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、床面に固定されたロボット
基台１０と、このロボット基台１０の上面に鉛直軸線ａ
0 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。

【００１１】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、本実施例の産業用ロボット
は、垂直多関節型産業用ロボットを形成している。

【００１２】図２は、本発明による配線、配管処理を施
した産業用ロボットの前記手首２６の領域を拡大して示
した透視図である。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、通常の通り、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。

【００１３】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
造を有する従動軸としての回転軸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Ｒ
1 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。

【００１４】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。

【００１５】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に備えられた収納室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。

【００１６】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。

【００１７】前記ケーブル等４２は、前記ロボット腕２
２の収納室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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】

【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
の駆動源を駆動、制御するための給電用ケーブル及び作
動媒体供給用チューブ類を配線、配管する産業用ロボッ
トの配線、配管処理装置において、同処理装置は、前記
ロボット腕の先端領域に匍匐、配設されるケーブル等を
収納するための収納室を有し、同ケーブル等は該収納室
内に配線、配管され、該収納室よりロボット手首の関節
部の中心域に形成されたケーブル通過口を通過して前記
手首内部に配線、配管される。更に、前記手首と、該手
首の先端に枢着されたエンドエフェクタとの間に保護カ
バーを備えることにより、ケーブル等を全く外部に露出
することなく、エンドエフェクタまで配線、配管可能と
なる。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。

【００２５】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実施例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の構造要素 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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直多関節型ロボットの手首構造におい
   て、 ロボット腕（１６）の先端部を二股状に形成して、一方
   に回転軸線（ａ3 ）を中心として旋回自在の減速機（Ｒ
   1 ）を取付け、手首（２６）を前記減速機（Ｒ1 ）の出
   力軸に連結すると共に、ロボット腕（１６）の二股状の
   先端部の他方側に対して従動軸（４４）により回転自在
   に支持し、前記従動軸（４４）に前記軸線（ａ3 ）に沿
   って通過口（４７）を穿設し、ケーブル等（４２）を前
   記通過口（４７）を通して前記手首（２６）内に配線、
   配管させた垂直多関節型ロボットの手首構造。
2. 【請求項２】 前記手首（２６）の従動軸（４４）を支
   持する前記ロボット腕（１６）の先端部に前記ケーブル
   等（４２）を匍匐させる収納室（４８）を設けた請求項
   １に記載の垂直多関節型ロボットの手首構造。
3. 【請求項３】 前記ロボット腕（１６）の収納室（４
   ８）に、前記ケーブル等（４２）を固定する固定部材
   （５０）が配設されており、前記ケーブル等（４２）が
   前記固定部材（５０）に沿って匍匐状に配線、配管され
   ている請求項２に記載の垂直多関節型ロボットの手首構
   造。
4. 【請求項４】 エンドエフェクタ（２８）取付用の手首
   フランジ（３８）が、前記手首（２６）の回転軸線（ａ
   3 ）に対して垂直な回転軸線（ａ4 ）を中心として回転
   可能に前記手首（２６）の先端に取り付けられており、
   前記手首（２６）内に前記手首フランジ（３８）を回転
   駆動するためのモータ（Ｍ4 ）が配設されている請求項
   １から３の何れか１項に記載の垂直多関節型ロボットの
   手首構造。
5. 【請求項５】 前記ケーブル類（４２）が、少なくとも
   前記手首（２６）内に設けられたモータ（Ｍ4 ）に接続
   され、かつ、前記ロボット腕（１６）内に設けられたコ
   ネクタ（４０）を介してロボット基台（１０）の電源装
   置に接続されている請求項４に記載の垂直多関節型ロボ
   ットの手首構造。
6. 【請求項６】 前記ロボット腕（１６）の二股に分岐し
   た先端部の基端部に前記手首（２６）を駆動するための
   モータ（Ｍ3 ）が配設されている請求項１から５の何れ
   か１項に記載の垂直多関節型ロボットの手首構造。
7. 【請求項７】 前記従動軸（４６）を支持する側とは反
   対側の前記ロボット腕（１６）の二股に分岐した先端部
   内に前記手首駆動用モータ（Ｍ3 ）と前記減速機（Ｒ1
   ）とを連結するベルト（３４）およびプーリー（３
   ０、３２）から成る動力伝達機構が配設されている請求
   項１から６の何れか１項に記載の垂直多関節型ロボット
   の手首構造。
8. 【請求項８】 前記収納室（４８）が、その内部に前記
   ケーブル等（４７）を匍匐させた状態で前記ロボット腕
   （１６）に着脱自在に取り付けられている請求項２から
   ７の何れか１項に記載の垂直多関節型ロボットの手首構
   造。