WO1990008632A1 - Robot industriel articule a bras decale - Google Patents

Description

明 細 書 オフセ ッ トアームを有した多関節腕型産業用ロボッ ト 技術分野

本発明は、 ロボッ ト胴部の上端の関節にロボッ ト上腕 を第 1 の水平軸線回りに揺動可能に枢着し、 そのロボッ ト上腕の先端の関節に別のロボッ ト前腕を第 2 の水平軸 線回りに俯仰回動自在に枢着して成る多関節型産業用口 ボッ トに関し、 特に、 ロボッ ト上腕が、 上記口ボッ ト胴 の上端の関節と当該ロボッ ト上腕の先端の関節との両関 節における二水平軸心間を結ぶ直線沿いに延びた腕裏部 分を有すると共にその腕裏部分に、 配線や配管類を匍匐 状に敷設するこ とができるような構造に形成されたオフ セ ッ ト形アーム備えた多関節腕型産業用ロボッ トに関す る。 従来技術

固定用ベースを最下部に有した軀体の構造を有した口 ボッ ト胴部の上端に設けられた関節における水平軸心 (第 1 の水平軸心を言う） の回りにロボッ ト上腕を揺動 可能に枢着し、 そのロボッ ト上腕の先端に設けられた関 節における水平軸心 （第 2 の水平軸心を言う ） の回りに ロボッ ト前腕を俯仰回動自在に枢着したアーム構造を有 している産業用口ボ ッ ト は、 多関節腕型ロボッ ト と呼称 されていることは周知である。 この多関節腕型口ポッ ト の組立体 （ assemb l y ) には上記ロボッ ト上腕、 ロボッ ト前腕の各ロボッ ト腕の動作駆動源と成る電動モータが 搭載され、 又、 それら電動モータの動作量を検知して口 ボッ ト腕の上記揺動や俯仰回動の動作量を検知して口ボ ッ ト動作制御を可能にする例えば、 周知のエンコーダ等 の回転検出器が設せられている。 従って、 これらの電気 的機器への配線ケーブルは、 必須であり、 ロボッ ト組立 体には一般的にこれらの電気配線類及び、 必要に応じて 例えば、 ロボッ ト手首やその手首に取付けられるエンド エフュクタ等への補助圧力ガス等の配管類が設けられて いる。 このとき、 従来の多蘭節腕型ロボッ トにおいて、 ロボッ ト胴とロボッ ト上腕とを結合する関節における揺 動中心 （これを通常、 W軸線と言う） と、 上記ロボッ ト 上腕と口ボッ ト前腕とを結合する閬節における俯仰回動 中心 （ U軸線） とを結ぶ直線に着目すると、 ロボッ ト上 腕は、 該直線の前方と後方とに腕構造部分を振り分けて 有した構造、 つまり、 ロボッ ト上腕の略中心部分を貫通 して上記の揺動、 俯仰面動中心を結ぶ直線が延びている 構造に成っている。 このような従来のロボッ ト上腕の 構造の場合には、 上述した.配線ケ一ブル、 更には必要に 応じて配管類をロボッ ト組立体に配置するとき、 特に配 線ケーブルでは、 ロボッ トの外周に這わせて配線する方 法ではケーブルが傷み易いことに鑑み、 又、 他方では、 πボッ ト組立体内に配線する構造では、 両口ボツ ト腕の 動作に伴つて配線ケーブルに激しい振れ動作や伸縮作用 が起こり、 ケーブル損傷や破断を起こし易く なり、 ロボ ッ ト組立体自体の機能に支障を来すため、 ロボッ ト胴と ロボッ ト前腕との中間に有るロボッ ト上腕の中心線に沿 つて配線ケーブルを設ける方法が一般的に採られている , 然しながら、 この様なロボッ ト上腕の中心線に沿つて 配線ケーブルを設ける構造を採用すると、 ロボッ トの使 用過程で保守作業上から、 或いは電動モータの不調等の 修理等で配線ケーブルをロボッ 卜から取り外したり、 又、 保守、 修理後に再度ケーブルをロボッ ト組立体の内部に 装着する時点で、 ケーブルの着脱が非常に面倒、 且つ煩 瑣な作業となる不利がある。

発明の開示

従って、 本究明の目的は、 斯かる従来の多関節腕型産 業用ロボッ トにおける不利を解消するこ とにある。

本発明の他の目的は、 ロボッ ト組立体に必須の配線ケ 一ブル又は配管類の取付作業や保守作業をロボッ ト組立 体の外側周囲だけで簡単に実行可能にするロボッ トァー ム構造、 つまり、 オフセ ッ トアーム構造を有した多関節 腕型産業用ロボッ トを提供せんとするものである。

本発明によれば、 上述した発明の目的の達成のために、 最下部にベースを有し全体的に上方に延びた軀体の構造 を有し、 かつ、 その軀体の上端領域に設けられて水平蚰 線を有する関節を備えたロボッ ト胴と、 前記ロボッ ト胴の関節の水平軸線回りに下端部が揺動 可能に枢着され、 該下端部からある長さ隔てた位置に先 端を有し、 該先端に閬節を備えたロボッ ト上腕と、

前記ロボツ ト上腕の先端の関節において、 水平軸線の 回りに俯仰回動自在に枢着された後端を有し、 或る長さ を隔てた位置に先端を有したロボッ ト前腕とを備え、 前 記ロボッ ト上腕は、 前記ロボッ ト胴の上端の関節と前記 ロボッ ト上腕の先端の関節との両関節の水平軸線の間を 略直線的に延長するように形成され、 かつ、 前記両関節 の水平敏線の中心を結ぶ直線上を延びた腕裏部を具備す ると共に、 該腕裏部を電気ケーブル等のケーブル類を匍 匐、 配設するための領域として形成されていることを特 徴とした多関節腕型産業用ロボッ トを提供するものであ る。 上記の腕裏部は、 外から簡単に手の届く領域である から、 口ポッ トの組立時や保守時に伴う電気ケーブル類 の装着や取外しを極めて簡単に遂行することができる。 図面の簡単な説明

本発明の他の目的、 特徴、 利点等を添付図面に示す実 施例に基づいて説明する。 そして図面において、

第 1図は、 本発明の 1実施例によるオフセッ トアーム 構造を有した垂直多関節腕型産業用 αボッ トの側面側の 断面図、

第 2図は、 第 1図の H一 Π線から見た同ロボッ トの背 面図、 第 3図は、 第 1図の m— IB線による断面図。 発明を実施するための最良の態様

さて、 第 1図から第 3図を参照すると、 本発明の実施 例に係る多関節腕型産業用ロボッ トは、 最下部に設けら れたべ一スを有すると共に前側 1 0 a と後ろ側 1 0 わ と を備えた軀体を成しているロボッ ト胴部 1 0を有してお り、 このロボッ ト胴部 1 0 は、 箱形軀体に形成され、 外 部から、 この箱形ロボッ ト胴部 1 0に設けた開口 （図示 なし） を介して内部に配線ケーブルや配管類を導入可能 に成っている。

箱形構造の口ボッ ト胴部 1 0の上方領域には、 前上方 向に向けて斜めに突出したオフセ ッ ト部又は鼻部 1 2を 有し、 その側面には左右 1対にした支え部 1 4を有して いる。 この鼻部 1 2 と支え部 1 4 とにより支持された構 造により、 上記口ボッ ト胴部 1 0の頂部 1 6に口ボッ ト 上腕 2 0が水平軸心、 つまり W軸線を中心にして揺勛可 能に枢着されている。 このロボッ ト上腕 2 0のロボッ ト 胴部 1 0 との関節結合部分は横形の円筒体の形状をした 下端部 2 2 として形成され、 該円筒形下端部 2 2 は、 前 記のロボッ ト胴部 1 0 の頂部 1 6 における支え部 1 4の 中央部分に挟持されて （第 2図参照） 揺動旋回が可能に 構成され、 この円筒形下端部 2 2 の水平中心線が W轴線 に一致した構造に形成されている。 ロボッ ト上腕 2 0 は、 このとき、 第 1図から明らかなように、 口ボッ ト胴部 10 の上記鼻部 1 2の上部から上方へ延びた起立位置を採る ことができる長い筒体の構造を有し、 従って、 πポッ ト 胴 1 0の中心部に対しては、 口ボツ ト組立体の前方へォ フセッ ト した状態に配設した構造のアームに成っている。 このロボッ ト上腕 2 0 の頂部 2 4には、 口ボッ ト前腕 3 0の末端部 3 2が、 水平軸線、 つまり、 U軸線回りに俯 仰回動が可能なように枢着されている。 このロボッ ト前 腕 3 0の末端部 3 2の内部には図示されていない口ボッ ト手首の駆動系の電動モータ M ₃ や回転検出器が一体と なって組み込まれている。 故に、 これら電動モータ M ₃ や回転検岀器には、 電力供給や電気信号を授受するため の電気ケーブルの配線が必要になる。

また、 前述のロボッ ト上腕 2 0が、 ロボ 'ン ト胴 1 0 の 頂部 1 6 に枢着された前記円筒形下端部 2 2の両側には 第 2図に明示するように、 上記頂部 1 6に横方向から着 脱自在に取り付け構造で 2つの電動モータ M i 、 M ₂ が ロボッ ト上腕 2 0の揺動駆動源、 ロボッ ト前腕 3 0の俯 仰動駆動源として配置されている。

ここで、 注目すべきは、 上記ロボッ ト上腕 2 0が、 前 述の如く、 ロボッ ト胴 1 0の幾何学的中心から見て、 前 方側にオフセ ッ ト して関節結合された構造を有し、 その 円筒形下端部 2 2の中心、 つまり、 揺動動作の Φ心をな す W軸線と、 上逑の口ボッ ト前腕 3 0の末端 3 2の俯仰 回動の中心をなす U軸線とを結ぶ直線は、 第 1図の起立 状態では略垂直線に一致し、 この直線を舍むよう にして 口ボッ ト上腕 20の腕裏部分 2 6の面が延長していること である。 しかも、 第 3図に示すロボッ ト上腕 2 0の断面 から明らかなように、 上記の口ボッ ト上腕 2 0 の腕裏部 分 2 6の面には、 腕内部に窪んだ凹溝 2 8を備え、 この 凹溝 2 8を電気ケーブル 40の匍匐配線域として使用可能 に形成されている。 勿論、 電気ケーブル以外の管等も配 置できる。 又、 同凹溝 2 8には適宜のカバー 4 2が施さ れ、 電気ケーブル 4 0を保護、 被服した構造を有してい る。 従って、 電気ケーブル 4 0 は、 既述のように、 ロボ ッ ト胴 1 0に導入されてから募部 1 2の背部で適宜のケ 一ブルク ラ ンプ 4 4 により ロボッ ト胴 1 0 に固定され、 次いで、 ロボッ ト上腕 2 0 の下端の円筒形の下端部 2 2 に開口 2 2 aから入り、 同横円筒形の下端部 2 2の上方 開口 2 2 bで再度、 ケ一ブルク ラ ンプ 44により同円筒形 下端部 2 2 に止着され、 このとき、 同横円筒形下端部 22 の内部では揺動中心である W軸線、 又はその近傍を通過 し、 更に、 開口 2 2 bを通過後は上述の直線、 つまり、 W軸線と U軸線とを結ぶ直線に沿うように匍匐、 配線さ れて、 ロボッ ト上腕 2 0の頂部 2 4 に達している。 故に、 口ボッ ト上腕 2 0が W軸線の回りに揺動々作するときも 電気ケーブル 4 0 自体は、 上記直線に重なる配置にある から、 振れや伸縮等の電気ケーブル損傷、 破損の原因に なるような悪影響は受けないのである。 つまり、 電気ケ —ブル 4 0 の安全、 保護を図るこ とができるのである。 しかも、 このような配線構造では、 電気ケーブル 4 0力 口ボッ ト上腕 2 0の腕裏部分 2 6、 故に、 ロボッ ト組立 体の外部領域に匍匐、 配線されていることから例えば、 口ボッ トの組立、 口ボッ トの保守等の際に凹溝 2 8内の 電気ケーブル 4 0 は、 カバー 4 2を取り外すだけで簡単 に手が届く のである。 故に、 電気ケーブル 4 0の装脱操 作を極めて簡単に処理することができるのである。

以上の說明から明らかなように、 本発明によれば、 多 関節形産業用ロボッ トにおいて、 ロボッ ト組立体に対す る電気ケーブル等のケーブル類の配線、 処理が、 ロボッ ト上腕の腕裏部に匍匐構造で設けることができ、 しかも 同ケーブルの延長線がロボッ ト上腕の揺動中心と他の口 ボッ ト前腕の俯仰動中心とを結ぶ線上に在るから、 ロボ ッ ト腕の動作時にケーブルに振れや伸縮等を生ぜレめる ' 悪影響が及ぶことがなく、 故に、 ロボッ ト組立体の組立 や保守作業時に簡単に電気ケーブルの装脱を行い得る利点 と、 ケーブルの損傷、 破損の危惧が極めて少ない利点を 持つと言う効果が得られるのである。

Claims

請求の範囲

1 . 最下部にベースを有し全体的に上方に延びた軀体 の構造を有し、 かつ、 その軀体の上端領域に設けられて 水平轴線を有する関節を備えたロボッ ト胴と、

前記ロボッ ト胴の関節の水平軸線回りに下端部が揺動 可能に枢着され、 該下端部からある長さ隔てた位置に先 端を有し、 該先端に関節を備えたロボッ ト上腕と、 前記ロボッ ト上腕の先端の関節において、 水平軸線の 回りに俯仰回動自在に枢着された後端を有し、 或る長さ を隔てた位置に先端を有したロボッ ト前腕とを

備え、 前記ロボッ ト上腕は、 前記ロボッ ト胴の上端の 関節と前記ロボッ ト上腕の先端の関節との雨関節の水平 軸線の間を略直線的に延長するように形成され、 かつ、 前記両関節の水平軸線の中心を結ぶ直線上を延びた腕裏 部を具備すると共に、 該腕裏部を電気ケーブル等のケー ブル類を匍匐、 配設するための領域として形成されてい ることを特徴とした多関節腕型産業用口ボッ ト。

2 . 前記ロボッ ト胴は、 前側と後ろ側と、 該前側から 斜め上方へ突出したオフセ ッ ト部とを有し、 前記ロボッ ト上腕は、 前記両水平軸線の中心を結ぶ直線に関して、 Όボッ ト胴の前記前方側にォフセ ッ トされている ことを 特徴とする請求の範囲 1 . に記載の多関節腕型産業用口 ボ 'ン 卜。

3 . 前記ロボッ ト上腕の前記腕裏部は凹溝を具備し、 該凹溝内を前記電気ケ一ブルの配線収納空間に形成した ことを特徴とした請求の範囲 1 . に記載の多関節腕型産 業用ロボッ ト。

4 . 前記電気ケーブルは、 前記ロボッ ト胴部内を通過 してから前記口ボッ ト上腕の下端に設げた円筒形の肩部 の内部を経由して前記腕裏部の凹溝内に延設するように 匍匐、 敷設されることを特徴とした請求の範囲 3 . に記 載の多関節腕型産業用ロボッ ト。

5 . 前記ロボッ ト胴は更に、 前記オフセ ッ ト部の背後 に一対の支え部を有し、 該 1対の支え部の間に前記ロボ ッ ト上腕の前記円筒形肩部を揺動可能に挟持しているこ とを特徴とした請求の範囲 4 . に記載の多関節腕型産業 用ロボッ ト。

6 . 前記ロボッ ト上腕の前記凹溝はカバ一で被覆され たことを特徴とした請求の範囲 3, に記載の多関節腕型 産業用口ボッ ト。

7 . 前記ロボツ ト前腕は、 前記ロボッ ト上腕の先端の 閬節に枢着された後端に口ボッ ド手首の動作を駆動し、 制御するために適用される電気モータと電気的面転検出 器とを具備していることを特徴とする請求の範囲 1 . に 記載の多関節腕型産業用ロボ、ン ト。

8 . 前記電気ケーブルは前記電気モータと電気的画転 検岀器とに接銃していることを特徴とした請求の範囲 7 , に記載の多関節腕型産業用ロボッ ト。