JPH10264074A - ロボットの配線構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線の保守性を向上させ得ると共に、配線の
耐久性を向上させ得るロボットの配線構造を提供する。 【解決手段】 可撓性を有するパイプ８０内に配線８２
を収容し、第１アーム４０、第２アーム６０を結ぶ軸線
から前方へオフセットした位置に接続する。係合ピン８
６Ａ、８６Ｂが、パイプ８０に取り付けられたストッパ
８８と当接し、パイプ８０の屈曲量を大きくし、該パイ
プ内の配線８２のねじれ量を小さくすることにより、配
線の耐久性を向上させる。該係合ピン８６Ａ、８６Ｂ、
ストッパ８８、パイプ８０を第２カバー３２に一体的に
取り付けることで、保守性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロボットの配線
構造に関し、特に、産業用の多関節ロボットの配線構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロボットにおいても、故障等が発生した
際に迅速に対応し得るように保守性を高める必要があ
る。このため、本出願人は、実公平５−６０７５にて、
断線等の故障を生じ易い配線を管に収容し、該管をロボ
ットの外部に取り付けることによって保守性を向上させ
る技術を提案した。このロボットにおいては、補助カバ
ーを外すことにより、ロボット内部の配線から該管側の
配線を容易に分離、或いは、接続できるようにしてい
る。

【０００３】しかし、このような構成では、アームが旋
回する際に、管から延在している部分で配線がねじられ
るため、該部分にて配線の耐久性が低下することがある
問題があった。特に、ダイレクトドライブ等のアームが
大きく旋回するロボットにおいては、このねじれが問題
となる。

【０００４】ねじれを解決するための技術としては、特
願昭６３−１３２６２９号がある。この技術では、ロボ
ットのアーム内に摺動軸を配設し、該摺動軸上にクラン
プ部材を摺動自在に取り付け、該クランプ部材にて配線
をクランプさせる。そして、アームの揺動に伴い配線が
ねじれた際に、該クランプ部材が摺動軸上に摺動するこ
とで、配線に加わるねじれを軽減している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願昭
６３−１３２６２９号の構成においては、アーム内部で
クランプ部材に配線を固定することが必要となるため、
製造時に組み付け性が悪いのに加えて、故障等が発生し
た際に、配線を交換するためには、アーム内部のクラン
プ部材から配線を外することが必要となり、作業性が低
かった。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、配線の
保守性を向上させ得ると共に、配線の耐久性を向上させ
得るロボットの配線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】本発明は、上記目的を達
成するため、請求項１の発明は、支持台に揺動可能に支
持されたアームを備えたロボットの配線構造であって、
前記アームの旋回に応じて揺動し、両端が前記支持台と
前記アームに支持された配線収容用の可撓性パイプと、
前記パイプの両端を回動可能に支持するともに、ロボッ
ト本体内の配管接続部を覆うカバーと、前記パイプの回
動部に取り付けられた第１係合部と、前記カバーに取り
付けられ、前記アームの旋回に応じ、前記第１係合部と
係合して前記可撓性パイプを撓ませる第２係合部と、を
備えることを技術的特徴とする。

【０００８】また、請求項２のロボットの配線構造で
は、前記カバーに、配線を支持する可撓性を有するフロ
ーティングブラケットの基部が取り付けられていること
を技術的特徴とする。

【０００９】また、請求項３のロボットの配線構造で
は、請求項１又は２において、前記アームは、前記支持
台に揺動可能に支持された第１アームと、この第１アー
ムに揺動可能に支持された第２アームとからなり、前記
パイプは、前記第１アーム及び前記第２アームを支持す
る点を結んだ軸線からオフセットした位置に設けられ、
各アームを旋回するモータは、各支点において減速機、
アームと直列に結合されていることを技術的特徴とす
る。

【００１０】請求項１の発明では、第１係合部及び第２
係合部にて、可撓性パイプの屈曲量を大きくし、可撓性
パイプ内の配線のねじれ量を小さくすることにより、配
線の耐久性を向上させる。また、該第１、第２係合部、
カバー及び可撓性パイプが一体となったユニット構造で
あるため、カバーを取り外すことで第１、第２係合部と
パイプを一体的に取り外すことができ、保守及び交換が
容易である。

【００１１】請求項２の発明では、可撓性を有するフロ
ーティングブラケットに配線を支持させることによっ
て、配線のねじれを軽減することができる。更に、該フ
ローティングブラケットもカバー側に取り付けてあるた
め、一体的に取り外すことができ、保守及び交換が容易
である。

【００１２】可撓性パイプとモータとがオフセットして
いるため、それぞれの保守が容易である。また、モータ
を直列配置しているためロボットを廉価に構成できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のロボットの実施形
態について図を参照して説明する。図１は本発明の第１
本実施形態に係るダイレクトドライブ型ロボットの構成
を示すものである。図１（Ａ）は、該ロボットの正面を
示し、図１（Ｂ）は、側面を示している。

【００１４】固定ベース２０にはローテータ２２（支持
台）が、垂直軸線Ａ１の回りに旋回可能に支持され、後
述する第１軸モータによって旋回駆動されるようになっ
ている。ローテータ２２に、第１アーム４０が水平軸線
（支点）Ａ２のまわりに旋回可能に片持ち支持され、こ
の第１アーム４０の先端部に第２アーム６０が、上記水
平軸線Ａ２に平行な軸線Ａ３のまわりに旋回可能に支持
されている。第２アーム６０の先端側には、軸線Ａ４、
Ａ５、Ａ６上の３つの自由度を持つリスト部１２０が備
えられている。これにより全体として６軸の自由度を有
する多関節のダイレクトドライブ型ロボットが構成され
ている。

【００１５】上記固定ベース２０には、外部からの給電
線２６が接続されている。また、ローテータ２２と第２
アーム６０との間には、第１アーム４０の取り付け側と
反対側に可撓性パイプ８０が取り付けられている。該パ
イプ８０内には、上記リスト部１２０を駆動するための
電力及び制御線を束ねた配線が収容されている。該パイ
プ８０は、下端のジョイント部８４Ｂ及び上端のジョイ
ント部８４Ａにてローテータ２２と第２アーム６０とに
回転可能に支持されている。該パイプ８０は、第１アー
ムの軸線Ａ２及び第２アームの軸線Ａ３から前方へオフ
セットし、且つ、後方へ屈曲させて取り付けられてい
る。

【００１６】第２アーム６０に支持されたパイプ８０の
ジョイント部８４Ａの周囲には、該ジョイント部８４Ａ
に取り付けられたストッパ（図示せず）と当接して該パ
イプ８０の屈曲量を増大させる係合ピン８６Ａ、８６Ｂ
が第２アーム６０側に立設されている。同様に、ローテ
ータ２２に支持されたパイプ８０のジョイント部８４Ｂ
の周囲には、該ジョイント部８４Ｂに取り付けられたス
トッパ（図示せず）と当接して該パイプ８０の屈曲量を
増大させる係合ピン８６Ｃ、８６Ｄがローテータ２２側
に立設されている。

【００１７】該ローテータ２２には、内部の補修・点検
用の第１カバー３１、第２カバー３２、第３カバー３３
が、ネジ止めされている。同様に、第２アーム６０に
は、第４カバー６４、第５カバー６５、第６カバー６６
がネジ止めされている。

【００１８】図２〜図９を参照して該ロボットの各部の
構成について更に詳細に説明する。図２は、図１（Ａ）
中のローテータ２２を拡大して示す側面図である。該ロ
ーテータ２２内には、図１中に示す垂直軸線Ａ１に沿っ
てローテータ２２を回動するための１軸モータ２４と、
図１中に示す水平軸線Ａ２に沿って第１アーム４０を回
動するための２軸モータ２８が収容されている。また、
該ローテータ２２には、カバー外しネジ３８を介して第
１カバー３１が取り付けられ、カバー外しネジ３６を介
して第２カバー３２が取り付けられている。該第２カバ
ー３２には、塩化ビニール等から成るパイプ８０が回動
可能に支持されている。また係合ピン８６Ｃ、８６Ｄは
カバー外しネジを兼ねており、係合ピン８６Ｃ、８６Ｄ
とカバー外しネジ３６の位置は相互に交換することによ
り位置を変更できるようになっている。

【００１９】図３は、図２に示すローテータ２２のＡ−
Ａ断面を示している。パイプ８０の端部には、Ｌ字形状
のジョイント部８４Ｂが取り付けられている。該ジョイ
ント部８４Ｂの先端には、段部９０ａの形成されたアダ
プタ９０が取り付けられている。該ジョイント部８４Ｂ
とアダプタ９０との間には、ストッパ８８が挟さみ込ま
れている。このストッパ８８は、係合ピン８６Ｃ、８６
Ｄと当接してパイプ８０を撓ませるための図４に示す形
状に形成された金具であって、通孔８８ａが該ジョイン
ト部８４Ｂに挿通されると共に、凹部８８ｂにて該ジョ
イント部８４Ｂを挟持する。

【００２０】パイプ８０は、アダプタ９０の先端に形成
されたネジ山９０ｂに締めナット９８を締め付けること
により、第２カバー３２側に取り付けられている。該ア
ダプタ９０の段部９０ａと締めナット９８との間には、
リング状のインナ９２、ライナ９４、カラー９６が介挿
されて、これら部材の滑りによって、パイプ８０が第２
カバー３２に対して回動可能に支持されている。

【００２１】また、該第２カバー３２には、ネジ１０２
によってフローティングブラケット１００が固定されて
いる。該フローティングブラケット１００は、可撓性を
備えるようにクランク状に鋼鈑を曲げて作られており、
先端部１００ａには、配線８２を支持するサドル１０４
が接続されている。該配線８２には、樹脂製のスリーブ
１０６が填め込まれており、ローテータ２２の内壁側で
擦られることが防がれている。

【００２２】図５は、該第２カバー３２及び第１カバー
３１をローテータ２２から外した状態を示す図である。
図６は、第２カバー３２と一体的に外されたパイプ８
０、配線８２、フローティングブラケット１００を示す
平面図である。説明の便宜上、図５においては、第２カ
バー３２と共に外されたフローティングブラケット１０
０及び配線８２を一点鎖線で示している。該配線８２か
ら分岐されたケーブル８２Ａは、ローテータ２２内に設
けられた第２アーム６０側の端子１０８へ接続されてい
る。該端子１０８と内部結線された外部接続用の端子１
１０側には、外部からのケーブル１１２が接続されてい
る。

【００２３】上述したように、パイプ８０及びフローテ
ィングブラケット１００は、第２カバー３２に取り付け
られているため、第１カバー３１を外して、端子１０８
から配線８２のケーブル８２Ａを外し、第２カバー３２
をローテータ２２側から外すことにより、該第２カバー
３２と共に、パイプ８０、配線８２、係合ピン８６Ｃ、
８６Ｄ、ストッパ８８及びフローティングブラケット１
００を一体的に取り外すことができる（図６参照）。こ
のため本実施態様においては、製造時の組み付けが容易
であるのに加えて、配線等に故障が発生した際は、第２
カバー３２を外し配線を含めてパイプ８０をアッセンブ
リ交換することで、短時間で復旧することができる。

【００２４】図７は、図１（Ａ）に示すローテータ２２
と第１アーム４０との連結部分のＢ−Ｂ断面を示す図で
ある。第１アーム４０を駆動する２軸モータ２８の出力
軸２８Ａは、２軸減速機４２に直接連結されており、ま
た、２軸減速機４２の出力軸４２Ａは、第１アーム４０
に直接連結されている。即ち、本実施態様のロボットに
おいては、２軸モータ２８、２軸減速機４２及び第１ア
ーム４０が、図１を参照して上述した軸線Ａ２上に直列
に配置されている。このため複雑な歯車機構を用いるこ
となく２軸モータの動力を減速機側へ伝達することがで
きる。配線とモータとの収容場所を別々にすることで、
保守性を向上させることができる。

【００２５】図１（Ｂ）中のロボットの第２アーム６０
の基部を拡大して図８に示し、該第２アーム６０を裏面
側から透視して見た状態を図９に示す。即ち、図８は、
図１（Ａ）に示す第２アーム６０をＣ矢印に沿って見た
側面図であり、図９は、Ｄ矢印側から見た透視図であ
る。

【００２６】図８に示すようにパイプ８０の端部には、
Ｌ字形状のジョイント部８４Ａが取り付けられている。
該ジョイント部８４Ａの先端には、図３を参照した上述
したジョイント部８４Ｂと同様にアダプタ（図示せず）
が取り付けられ、アダプタの先端に形成されたネジ山に
締めナット（図示せず）を締め付けることにより、該パ
イプ８０は第５カバー６５側に取り付けられている。該
ジョイント部とアダプタとの間には、図４を参照して上
述したストッパ（図示せず）が挟さみ込まれている。該
ストッパが、係合ピン８６Ａ、８６Ｂと当接してパイプ
８０を撓ませる役割を果たす。

【００２７】第２アーム６０には、第４カバー６４、第
５カバー６５、第６カバー６６がカバー外しネジ７０、
６８、７４によって取り付けられている。係合ピン８６
Ａ、８６Ｂはカバー外しネジ６８を兼ねており、係合ピ
ン８６Ａ、８６Ｂとカバー外しネジ６８の位置は相互に
交換することにより位置を変更できるようになってい
る。該第５カバー６５には、ネジ２０２によってフロー
ティングブラケット２００が固定されている。該フロー
ティングブラケット１００は、可撓性を備えるようにク
ランク状に鋼鈑を曲げて作られており、先端部に取り付
けられたサドル２０４が配線８２を図３に示すと同様に
して支持している。該第２アーム６０の軸線Ａ３上に
は、３軸モータ７２が配設されている。該３軸モータ７
２と直列に図示しない減速機及び第２アーム６０が接続
されている。このため図７を参照して上述した第１アー
ム側と同様に、複雑な歯車機構を用いることなく３軸モ
ータ７２の動力を減速機側へ伝達することができる。

【００２８】図９は、図８に示す第２アーム６０を裏面
側から見た透視図である。配線８２からのケーブル８２
Ｂは、リスト部接続側の端子２０８へ接続されている。
該端子２０８と内部結線された端子２１０側には、リス
ト部側へのケーブル２１２が接続されている。

【００２９】上述したように、パイプ８０及びフローテ
ィングブラケット２００は、第５カバー６５に取り付け
られているため、第４カバー６４を外して、端子２０８
から配線８２のケーブル８２Ｂを外し、第５カバー６５
を第２アーム６０側から外すことにより、図６を参照し
て上述した第２カバー３２と同様に、該第５カバー６５
と共に、パイプ８０、配線８２、係合ピン８６Ａ、８６
Ｂ、ストッパ及びフローティへングブラケット２００を
一体的に取り外すことができる。

【００３０】引き続き、本実施態様のロボットの動作に
ついて説明する。ここでは、まず、パイプ８０の屈曲量
を大きくするための調整手段として、係合ピン８６Ａ〜
８６Ｄ及びストッパ８８が配設されていない場合を例に
挙げ図１０を参照して説明する。

【００３１】図１０中の（Ａ）〜（Ｆ）は、ロボット
が、第１アーム４０と第２アーム６０とを各角度へ旋回
した際のパイプ８０の屈曲状態を示している。図中に示
すように調整手段を設けない場合でも、本実施態様のロ
ボットは、パイプ８０が第１アーム、第２アームを結ぶ
軸線から前方へオフセットした位置で、後方へ屈曲して
接続されているため、後方へ屈曲したパイプ８０が下方
にある固定ベース２０と干渉することがない。即ち、ロ
ボット外部に設けられたパイプ８０に配線８２を通すこ
とにより、該配線の保守性が向上する他、ロボットを廉
価に構成することができる。

【００３２】引き続き、パイプ８０の屈曲量を大きくす
るための調整手段として、係合ピン８６Ａ〜８６Ｄ及び
ストッパ８８を配設した場合について図１１を参照して
説明する。

【００３３】図１１中の（Ａ）〜（Ｆ）は、ロボット
が、第１アーム４０と第２アーム６０とを各角度へ旋回
した際のパイプ８０の屈曲状態を示している。該第１ア
ーム４０と第２アーム６０との各角度は、上記図１０中
の（Ａ）〜（Ｆ）とそれぞれと対応している。図中に示
すように調整手段を設けることにより、パイプ８０の屈
曲量が増大している。

【００３４】ここで、配線は、一般的に曲げに強いが、
ねじれには弱い特性を有している。特に、本実施態様で
は、パイプ８０内に収容される配線８２は、相対的に長
い距離となるパイプ８０中で屈曲されても大きなストレ
スを受けていないのに対して、図３に示すように、ねじ
れは配線８２の固定点、即ちフローティングブラケット
１００に保持されている部位からパイプ８０の入り口ま
での図中でＬで示す長さで受けることになるため、大き
なストレスとなる。ここで、上述したように本実施態様
では、調整手段にてパイプ８０の屈曲量を増大させ、ね
じれ量を少なくすることにより、配線８２の耐久性を高
めている。なお、このパイプ８０の屈曲量と、配線８２
のねじれ量の比率は、各ジョイント部８４Ａ、８４Ｂの
円周方向に設けられた係合ピン８６Ａ〜８６Ｄの円周方
向の位置を調節することにより変更できる。また、フロ
ーティングブラケット１００の長さＬを変更してもよ
い。

【００３５】更に、本実施態様では、該配線８２を可撓
性を有するフローティングブラケット１００にて支持す
ることで、配線８２にねじれが加わった際に、該フロー
ティングブラケット１００側も僅かにねじれることで、
配線に加わるねじれ量を小さくしている。

【００３６】なお、この実施態様では、ストッパ８８に
凹部を設けてジョイント部８４Ａ、８４Ｂを挟持させた
が、ストッパ８８とジョイント部８４Ａ、８４Ｂとをボ
ルト等によって連結することも可能である。また、ジョ
イントとしてフランジの形成されたものを用いること
で、ストッパを廃止し、該フランジを係合ピン８６Ａ〜
８６Ｄに当接させるようにも構成できる。更に、上記実
施態様では、係合ピン８６Ａ〜８６Ｄとして短いボルト
を用いたが、ジョイント部のＬ字形部分まで届く長いボ
ルトを用いることで、ストッパを介することなく該長い
ボルトで直接ジョイント部を撓ませるようにも構成可能
である。

【００３７】また、上記実施態様では、配線８２中にケ
ーブルのみを収容する例を挙げたが、本発明は、ケーブ
ルと共にエアー、油等の圧送用パイプを収容する場合に
も好適に用いることができる。また、ジョイント及びパ
イプとして樹脂製品を用いたが、必要な可撓性を有する
限り金属線のものを用いることも可能である。さらに本
実施態様では、フローティングブラケット１００により
配線を支持しているが、このフローティングブラケット
１００を用いず、ロボット内面等に直接配線を支持する
構成としてもよい。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明では、第１係合部及び第
２係合部にて、可撓性パイプの屈曲量を大きくし、可撓
性パイプ内の配線のねじれ量を小さくするため、ロボッ
ト内にねじれ防止用の部材を設ける必要なしに、配線の
耐久性を向上させることができる。また、該第１、第２
係合部、カバー及び可撓性パイプが一体となったユニッ
ト構造であるため、カバーを取り外すことで第１、第２
係合部とパイプを一体的に取り外すことができ、保守及
び交換が容易である。

【００３９】請求項２の発明では、可撓性を有するフロ
ーティングブラケットに配線を支持させているため、配
線のねじれを軽減することができる。更に、該フローテ
ィングブラケットもカバー側に取り付けてあるため、フ
ローティングブラケットも一体的に取り外すことがで
き、保守及び交換が容易である。

【００４０】可撓性パイプとモータとがオフセットして
いるため、それぞれの保守が容易である。また、モータ
をアームに直列配置しているためロボットを廉価に構成
することが可能となる。また、可撓性パイプがオフセッ
トした位置にあるので、第１アームと可撓性パイプとが
ロボットの横幅方向に重なって配置されないため、ロボ
ットの横幅を短くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明の一実施態様に係るロボッ
トの正面図であり、図１（Ｂ）は該ロボットの側面図で
ある。

【図２】ローテータの側面図である。

【図３】図２に示すローテータのＡ−Ａ断面を示す断面
図である

【図４】ストッパの斜視図である。

【図５】ローテータから第１カバー及び第２カバーを外
した状態を示す側面図である。

【図６】ローテータ２２から外された第２カバーを示す
平面図である。

【図７】図１（Ａ）に示すローテータ及び第１アームの
Ｂ−Ｂ断面図である。

【図８】図１（Ｂ）に示すロボットの第２アームの基部
を拡大して示す側面図である。

【図９】図１（Ａ）に示すロボットの第２アームの基部
をＤ矢印側から見た透視図である。

【図１０】調整手段を用いない際のパイプの屈曲状態を
示す説明図である。

【図１１】調整手段を用いた際のパイプの屈曲状態を示
す説明図である。

【符号の説明】

２０ 固定ベース ２２ ローテータ ３１ 第１カバー ３２ 第２カバー（カバー） ３３ 第３カバー ４０ 第１アーム ４２ 減速機 ６０ 第２アーム ６４ 第４カバー ６５ 第５カバー（カバー） ６６ 第６カバー ８０ パイプ（可撓性パイプ） ８２ 配線 ８６Ａ〜８６Ｄ 係合ピン（第２係合部） ８８ ストッパ（第１係合部） １００、２００ フローティングブラケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 喜紳 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持台に揺動可能に支持されたアームを
   備えたロボットの配線構造であって、前記アームの旋回
   に応じて揺動し、両端が前記支持台と前記アームに支持
   された配線収容用の可撓性パイプと、前記パイプの両端
   を回動可能に支持するともに、ロボット本体内の配管接
   続部を覆うカバーと、前記パイプの回動部に取り付けら
   れた第１係合部と、前記カバーに取り付けられ、前記ア
   ームの旋回に応じ、前記第１係合部と係合して前記可撓
   性パイプを撓ませる第２係合部と、を備えることを特徴
   とするロボットの配線構造。
2. 【請求項２】 前記カバーに、配線を支持する可撓性を
   有するフローティングブラケットの基部が取り付けられ
   ていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの配
   線構造。
3. 【請求項３】 前記アームは、前記支持台に揺動可能に
   支持された第１アームと、この第１アームに揺動可能に
   支持された第２アームとからなり、前記パイプは、前記
   第１アーム及び前記第２アームを支持する点を結んだ軸
   線からオフセットした位置に設けられ、各アームを旋回
   するモータは、各支点において減速機、アームと直列に
   結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   のロボットの配線構造。