JPS629900A - 工業用ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一つのロボット・アームに取付けられ、かつ
複数個の順次に配列された中空でかつ回転可能な部分を
有する一つの手首装置を含む工業用ロボットに関するも
のである。この手首装置は一つの第１の軸の周りに回転
し得る一つの第１部分と、この第１部分の内側に支承さ
れていて、かつ第１の軸と交差する第２の軸の周りに回
転し得る一つの第２部分と、更にこの第２部分の内側に
支承されている一つの第３部分とから成っており、しか
もこの第３部分はその長手方向の軸と交差する第３の軸
の周りに回転し得るようになっている。

この第３部分は、第３部分の長手方向の軸の周りに回転
し得る一つの工具取付装置を支持するようになっている
。

このロボットは主として高圧水ジェット切断作業用に用
いられるものである。

発明の背景と在来技術の問題点 上述のような型式のロボット手首装置についてはすでに
これまでに英国特許公報第ＧＢ−Ａ−２１４７８７７号
により公知となっており、広範囲な方位適合能力を特徴
としている。しかしながら、このようなロボットを水ジ
ェット切断作業に使用しようとする場合、水ジェツト・
ノズルがある位置関係になった際に水ジェツト・ノズル
に至る導管がロボットの手首装置の運動の自由を制約す
るために、上述の方位適合能力をフルに活用することが
できなかった。

また英国特許公報第ＧＢ−Ａ−２１２０２０２号からは
、上述の点に鑑み、別のタイプの工業用ロボットの二輪
中空の手首装置に一つのベローズ式の導管を適用する方
法が知られている。しかしながら、この導管はノズルの
水平軸の周りの回転をほぼ１８０°までに制約するので
、この導管では、上述の問題点の解決にはならないので
ある。

また雑誌”Ｔｈｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｒｏｂｏｔ
”の第１２巻・第２号、１９８５年６月号の８２〜８５
ページには、水ジェット切断作業用に使用することを目
的とした工業用ロボットが明らかにされている。

このロボットでは、高圧水がロボット・アームの周りに
巻きつけられたフレキシブル・ホースによって供給され
るようになっているが、これは取扱者の安全の面から容
認しがたいものである。

本発明による問題点解決方法の説明 本発明によれば、上述の問題点は、ロボット・アームな
らびに手首装置の内部を貫通して、特に水ジェット切断
用の水を通すための一本の導管を設けておき、かつその
際この導管が、手首装置のそれぞれの部分の中を通る導
管の各区分を相互に回転し得るように連結するメンバー
を含んでいて、それによってこれら導管の各部分が前述
の第２の軸ならびに第３の軸の周りにそれぞれ回転する
ことができるようにして、導管が通っているにも関らず
手首装置の各部分が相互に自由に回転し得るようにする
ことによって、解決されるのである。

本発明によって、工作物の手の届きにくいような部分の
加工をも可能にする、細身で余り場所をとらないロボッ
ト・アームが得られるのである。

本発明によって得られるもう一つの利点は、導管がロボ
ット・アームならびに手首装置の内部に保護された形で
納められていて、加工部品と接触するおそれがないこと
である。これによって導管を損傷する危険性が少なくな
る。

図面による実施例の説明 以下、本発明の理解を容易にするために、図面を参照し
つつ、一つの実施例について詳細に説明しよう。

第１図は本発明による工業用ロボットの側面図であり、 第２図および第３図はそれぞれ、手首装置の最先端部の
軸がロボットの先端側のアームの軸と一致した状態にお
かれている場合、ならびにこれに対して最大の角度をな
している場合における、本発明による導管を備えた手首
装置の断面図であり、更に 第４図は、一つのノズル・エレメントが取付けられてい
る、手首装置の第３部分の一つの実施例の、一部を断面
で示している側面図である。

図において、１は６本の軸を−その内３本はロボット本
体自身に、残り３本は手首装置の方に一有する一つの工
業用ロボットを示している。

ロボットのベース・プレート２の上には軸Ａ−Ａの周り
に回転し得るように一つの台座３が支承されている。こ
の台座３には、軸Ｂの周りに回転し得るように一つの内
側ロボット・アーム４が支承されている。この内側ロボ
ット・アーム４の一番外側の端にゆ軸Ｃの周りに回転し
得るように一つの外側ロボット・アーム５が支承されて
いる。台座３はベース・プレート２の内部に設けられて
いる駆動装置によって回転させられ、またロボット・ア
ーム４および５はそれぞれ駆動装置６および７によって
軸の周りに揺動するようになされている。外側ロボット
・アーム５の内側の端の延長部分には、手首装置１０を
駆動するための駆動装置８と給水導管９が設けられてい
る。

手首装置１ｏは、次々と順次に配列されていて、しかも
相互に回転し得る三つの中空の部分１１゜１２および１
３から成っている。その第１部分１１は軸Ｄ−Ｄの周り
に回転し得るように、また第２部分１２は軸Ｅ−Ｅの周
りに回転し得るように、そして第３部分１３は軸Ｆ−Ｆ
の周りに回転し得るようになっている。この第１部分１
１は、外側ロボット・アーム５についている管状駆動シ
ャフト１５と連接され得るようになっているので、この
手首装置１０は全体が簡単に交換できる一つのユニット
の形になっている。

第１部分１１は、その内側の接続端部が軸Ｄ−Ｄに対し
て直角に切断されている一つの管状スリーブ１１１から
成っており、かつこの内側の接続端部がねじを切られた
フランジ１１２の形になっており、また外側の接続端部
は軸Ｄ−Ｄと直交する一つの軸に対してある角αを成し
て斜めに切断されており、かつこの外側の端面は軸Ｅ−
Ｅに対しては直角になっている。手首装置１０は、ねじ
を切られた一つのリング１１３をねじ込むことによって
駆動シャフト１５と一体に結合されるが、このリング１
１３はそのつばの面で管状駆動シャフト１５を前記のフ
ランジ１１２に接合させるのである。

導管Ｌ１は外側ロボット・アーム５から第１部分１１へ
長手方向の軸Ｄ−Ｄと同軸で入ってきて、軸Ｅ−Ｅと同
軸で第１部分１１を出てゆく。これら両方の同軸部分の
間をつなぐ区分導管Ｌ１１はゆるくカーブしている。軸
Ｅ−Ｅと同軸になって第１部分１１を出てゆく、導管し
、のこの区分は一つの回転接手のメンバー１２４に入る
が、その回転の軸は軸Ｅ−Ｅと一致している。この回転
接手は手首装置の第２部分１２の内側接続端部１２２に
固着されている。この第２部分は、角αで斜めに切断さ
れた接続端部１２２および１２３をもった一つの管状ス
リーブ１２１から成っている。これらの両接続端部１２
２．１２３は互いに寄り合うように傾いていて、従って
、管状スリーブの長手方向の軸を含むと同時にこのスリ
ーブの最短部と最長部とを含む一つの平面内で、このス
リーブの断面は、頂角が２αの二等辺三角形の頭の部分
を底辺に平行にカットした下の方の部分の形になってい
る。同じく斜めに切断された外側接続端部１２３には一
つの回転接手のメンバー１２５が固着されており、その
回転軸は軸Ｆ−Ｆと一致している。この二つの回転接手
のメンバー１２４および１２５の間をつなぐ区分導管Ｌ
１２は直交する３直線で囲む形に曲げられている。

手首＠置１０の第３部分１３も同様に一つの管状スリー
ブ１３１から成っていて、その内側接続端部は角αで斜
めに切断されており、外側端部はその長手方向の軸Ｇ−
Ｇに対して直角に切断されている。導管Ｌ１の軸Ｇ−Ｇ
に沿って延びる出口部分とつながっている区分導管’１
３は、その内側の部分が軸Ｆ−Ｆと同軸になっている回
転接手のメンバー１２５に入るように曲げられている。

この手首装置のこれら三つの部分の回転駆動装置は本出
願の一部を成すものではなく、本発明を理解するに当っ
ては、これら三つの部分が第２図に示されている状態か
ら第３図に示されている状態まで相互に回転し得るよう
になっていることざえ判っていれば十分である。もし要
すれば、この回転駆動装置の詳細な説明は先に挙げた英
国特許公報第ＧＢ−Ａ−２１４７８７７号に述べられて
いる。

第４図に示されているように、ここに挙げた実施例では
、工具取付装置１３６は手首装置の第３部分１３の内部
に配設されている一つのモータＭによって回転させられ
るようになっているが、このモータＭが一本のベルト１
３２を介して一つの歯車ユニット１３３への入力軸を駆
動し、更にこの歯車ユニット１３３の歯を切っである出
力軸が外歯を切っである一つの大歯車１３４を駆動する
ようになっている。この際注意すべきことは、この歯車
ユニット１３３と大歯車１３４とが管状スリーブ１３１
の中心部にではなくて、大歯車１３４が導管Ｌ１に接触
しないような距離だけ中心面から外に離れたところに置
かれていることである。

そんなわけで、ベルト１３２はモータＭの出力軸から下
側かつ外側に向けて掛けられている。更に大歯車１３４
と一体に結合されている一本のシャフトが、もう一つの
歯車ユニット１３５の入力軸になっており、それの歯を
切っである出力軸が工具取付装置１３６の歯を切られた
部分とかみ合っている。第４図に示されているように、
モータＭの出力軸はもう一本のベルト１３７をも駆動す
るようになっており、かつこのベルトは管状スリーブの
中心面からは外れたところで斜め内側に向けて、工具取
付装置１３６の回転角に応じた信号をコンピュータ制御
のロボットの制御回路に供給するように設計されている
（図示されていない）一つのｉｌｌ　ＩＩｌ　ｌｉ置に
掛けられている。この工具取付装置の回転駆動装置につ
いてはもつと他の設計とすることももちろん可能で、こ
こに挙げた実施例は単に一つの、何らの制約を及ぼさな
い例として示されているに過ぎない。

第４図にはまた、工具取付装置１３６に装着し得るよう
になっているノズル・エレメント２ｏの一つの実施例が
示されている。このノズル・エレメント２０は、一つの
ノズルＲＩＪＩ用調節弁２０２が取付けられている、適
切な角度をもたせられた一つの射出口部２０１を有して
いる。この調節弁２０２は、第４図に矢印Ｐで示されて
いるように、圧力媒体によって制御されている。このノ
ズル・エレメント２０が手首装置の第３部分１３の長手
方向の軸Ｇ−Ｇの周りに回転し得るようにするために、
この長手方向の軸と一致した回転軸をもつもう一つの回
転接手２０３がノズル・エレメント２０に取付けられて
おり、それによってこのロボットの方位適合能力を一層
向上させている。回転接手２０３から出ている導管の部
分は、ノズル・エレメント２０の射出口の軸と同軸にな
って調節弁２０２に入るように曲げられている。調節弁
２０２からは、導管Ｌ１よりもやや寸法の大きい射出導
管Ｌ２が、当面の加工作業に適した長さだけ、ノズル・
エレメント２０から外へ突き出している。

そしてこの射出導管Ｌ２の先端に一つのノズルが取付け
られている。この射出導管Ｌ２の寸法を上述のように大
きくしであるのは、この部分がロボット・アームによっ
て保護されていないからｔある。導管内の水圧が高いた
めに導管のクラックや破損によって生ずる噴流が指など
を切断する危険性があるので、射出導管Ｌ２はそれに適
応した寸法にしておくべきである。

外側ロボット・アーム５に対して手首装置１０全体が回
転し得るようにするために、軸Ｄ−Ｄと同軸になってい
る導管［１のそこの部分はこの外側ロボット・アームに
固着された（図示されていない）一つの回転接手の中へ
差し込まれている。

このようにして、本発明によって、ロボットの方位適合
能力を制約することのない導管が得られるのである。そ
の上、ロボット・アームならびに手首装置の内部に導管
を配して保護することによって、導管を機外に配した場
合に比して、より薄肉細管を使用することが可能になる
。更にまた導管をこのように配することは、ロボット自
体やその可動部分が動いた際に、導管が堅い物体に当っ
て損傷を受ける危険性が全くなくなることを意味してい
る。

最後に、この導管は高圧水以外の流体を供給するために
用いることももちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工業用ロボットの側面図であり、 第２図および第３図はそれぞれ、手首装置の最先端部の
軸がロボットの先端側のアームの軸と一致した状態にお
かれている場合、ならびにこれに対して最大の角度をな
している場合における、本発明による導管を備えた手首
装置の断面図であり、更に 第４図は、一つのノズル・エレメントが取付けられてい
る、手首装置の第３部分の一つの実施例の、一部を断面
で示している側面図である。 １・・・・・・工業用ロボット、２・・・・・・ベース
・プレート、３・・・・・・台座、 ４・・・・・・内側ロボット・アーム、５・・・・・・
外側ロボット・アーム、６．７．８・・・・・・駆動装
置、 ９・・・・・・給水導管、　　　１０・・・・・・手首
装置、１１・・・・・・第１部分、　　１２・・・・・
・第２部分、１３・・・・・・第３部分、　　１５・・
・・・・駆動シャフト、１１１．１２１．１３１・・・
・・・管状スリーブ、１１２・・・・・・フランジ、　
１１３・・・・・・リング、１２２．１２３・・・・・
・接続端部、１２４．１２５・・・・・・（回転接手）
メンバー、１３２．１３７・・・・・・ベルト、 １３３．１３４．１３５・・・・・・歯車、１３６・・
・・・・工具取付装置、 ２ｏ・・・・・・ノズル・エレメント、２０１・・・・
・・耐出口部、　２０２・・・・・・調節弁、２０３・
・・・・・回転接手、　Ｍ・・・・・・モータ、［１・
・・・・・導管、 Ｌ　　、Ｌ　　、Ｌ　　・・・・・・区分導管、Ｌ２・
・・・・・射出導管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一つのロボット・アーム（５）に取付けられ、か
   つ複数個の順次に配列された中空かつ回転可能な部分を
   有する一つの手首装置（１０）を含む工業用ロボットに
   して、かつこの手首装置（１０）が、第１の軸（Ｄ−Ｄ
   ）の周りに回転し得る一つの第１部分（１１）と、この
   第１部分（１１）の内側に支承されていて、かつ第１の
   軸（Ｄ−Ｄ）と交差する第２の軸（Ｅ−Ｅ）の周りに回
   転し得る一つの第２部分（１２）と、更にこの第２部分
   （１２）の内側に支承されている一つの第３部分（１３
   ）とから成っており、かつこの第３部分（１３）はその
   長手方向の軸（Ｇ−Ｇ）と交差する第３の軸（Ｆ−Ｆ）
   の周りに回転し得るようになっており、更にこの第３部
   分（１３）が第３部分（１３）の長手方向の軸（Ｇ−Ｇ
   ）の周りに回転し得る一つの工具取付装置（１３６）を
   支持するようになされている工業用ロボットにして、特
   に水ジェット切断作業用の水を通すための一本の導管（
   Ｌ＿１）が、ロボット・アーム（５）および手首装置（
   １０）の内部を貫通するとともに、手首装置の各部それ
   ぞれの内部を貫通しているこの導管の各区分を相互に回
   転し得るように連結しているメンバー（１２４、１２５
   ）を含んでおり、それによってこれら各区分が、それぞ
   れ第２の軸（Ｅ−Ｅ）ならびに第３の軸（Ｆ−Ｆ）の周
   りに回転し得て、手首装置の各部分（１１、１２、１３
   ）が、導管が貫通しているにも関らず何ら支障なく相互
   に回転し得るようになされていることを特徴とする工業
   用ロボット。
2. （２）特許請求の範囲第１項による工業用ロボットにし
   て、手首装置の各部分（１１、１２、１３）間の接続面
   において導管（Ｌ＿１）がそれぞれの回転の軸（Ｅ−Ｅ
   ）、（Ｆ−Ｆ）と同軸になっており、かつ導管の各区分
   の回転接続を可能にするための前記のメンバ（１２４、
   １２５）が、手首装置の第２部分（１２）と第１および
   第３部分（１１、１３）とのそれぞれの接続面において
   、第２部分（１２）側に固着されている回転接手から成
   っていることを特徴とする工業用ロボット。
3. （３）特許請求の範囲第２項による工業用ロボットにし
   て、第１の軸（Ｄ−Ｄ）と周軸に通っている導管の入口
   部が屈曲管部（Ｌ＿１＿１）を経て、手首装置の第１部
   分（１１）と第２部分（１２）の間の接続面に設けられ
   ている回転接手のメンバー（１２４）から突き出ている
   、第２の軸（Ｅ−Ｅ）と同軸に通る導管部分につながっ
   ており、かつ手首装置の第３部分（１３）の長手方向の
   軸（Ｇ−Ｇ）と同軸に通っている導管（Ｌ＿１）の出口
   部が同様な方法で第３の軸（Ｆ−Ｆ）と周軸に通ってい
   る導管部分につながっており、かつ更に二つの回転接手
   のメンバー（１２４、１２５）の間をつないで手首装置
   の第２の部分（１２）の中を通る導管部分が直交する３
   直線で囲む形に曲げられていることを特徴とする工業用
   ロボット。
4. （４）特許請求の範囲第１項による工業用ロボットにし
   て、その射出口部が手首装置の第３部分（１３）の長手
   方向の軸（Ｇ−Ｇ）に対してある適当な角度になるよう
   になされている一つのノズル・エレメント（２０）、が
   工具取付装置（１３６）に装着されていることを特徴と
   する工業用ロボット。
5. （５）特許請求の範囲第４項による工業用ロボットにし
   て、前記のノズル・エレメント（２０）が、手首装置の
   第３部分（１３）の長手方向の軸（Ｇ−Ｇ）の周りにノ
   ズル・エレメント自身が回転し得るようにするための一
   つの回転接手（２０３）と、射出口を通って噴出する流
   量を制御するための一つの圧力媒体作動調節弁（２０２
   ）を含んでいることを特徴とする工業用ロボット。
6. （６）特許請求の範囲第１項による工業用ロボットにし
   て、このロボットが導管（Ｌ＿１）の入口部の最上流端
   部でロボット・アーム（５）に取付けられている一つの
   回転接手を有しており、かつこの回転接手が、手首装置
   （１０）を支持しておりかつその第１部分（１１）と同
   軸になっているロボット・アーム（５）に対して、手首
   装置（１０）全体の回転を可能ならしめていることを特
   徴とする工業用ロボット。