WO2013061522A1 - 多軸ロボット - Google Patents

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WO2013061522A1
WO2013061522A1 PCT/JP2012/006431 JP2012006431W WO2013061522A1 WO 2013061522 A1 WO2013061522 A1 WO 2013061522A1 JP 2012006431 W JP2012006431 W JP 2012006431W WO 2013061522 A1 WO2013061522 A1 WO 2013061522A1
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WO
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guide tube
base
support member
passage
tube
Prior art date
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PCT/JP2012/006431
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English (en)
French (fr)
Inventor
暢啓 出村
亮 谷内
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to KR1020147003484A priority patent/KR101595922B1/ko
Priority to US14/354,787 priority patent/US9517568B2/en
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    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • B25J19/0029—Means for supplying energy to the end effector arranged within the different robot elements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/01—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets for supporting or guiding the pipes, cables or protective tubing, between relatively movable points, e.g. movable channels
    • F16L3/015—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets for supporting or guiding the pipes, cables or protective tubing, between relatively movable points, e.g. movable channels using articulated- or supple-guiding elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/20305—Robotic arm
    • Y10T74/20311—Robotic arm including power cable or connector

Definitions

  • the present invention relates to an industrial multi-axis robot, and more particularly to a multi-axis robot for workpiece painting.
  • a multi-axis robot described in Patent Document 1 for painting a workpiece This includes a base, a swiveling body provided on the base so as to be rotatable around a central axis of the base, an arm attached rotatably in a plane perpendicular to the swiveling body,
  • the swivel body, arm, and paint gun are each rotated by a dedicated motor.
  • Extending from the base is a flexible elongated body that is connected to the paint gun through the swivel body and the arm.
  • the flexible elongate body includes a cable that supplies power to each motor and a tube that conveys paint to a coating gun.
  • the flexible elongated body is inserted through the base so as to extend along the central axis of the base.
  • the flexible long body extends along the central axis of the base, and the revolving body rotates around the central axis of the base. For this reason, it is not necessary to consider the extension of the flexible long body due to the rotation of the revolving body.
  • the multi-axis robot can be used in various ways of painting. For example, when the flexible elongated body is inserted into the base from a direction substantially perpendicular to the central axis of the base, the flexibility due to the rotation of the revolving body provided on the base There is a need for a configuration that accommodates the elongation of elongated bodies.
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to realize a compact configuration that can cope with the expansion of the linear body due to the rotation of the rotating body provided on the base. To provide an axis robot.
  • the multi-axis robot of the present invention is a hollow base, and a hollow support member provided on the base so as to be rotatable about its axis, and constituting a base end portion of the arm, Provided in the support member, rotated together with the support member, one end portion is rotatably inserted into the base, and the internal space communicates with the internal space of the support member and the internal space of the base; A guide tube inserted along the longitudinal direction of the first striate body, and the center of rotation of the guide tube and the center of the first striate body are off.
  • the first linear member extends from the radially outer side of the guide tube to the notch so as to form a bent portion around the outer peripheral surface of the guide tube in a plane parallel to the rotation direction of the guide tube. , Extending from the notch through the inside of the guide tube to the internal space of the support member.
  • the first linear member extends so as to form a bent portion around the outer peripheral surface of the guide tube in a plane parallel to the rotation direction of the guide tube, and then the notch of the guide tube. Pass through. That is, since the first linear body is bent in a plane substantially perpendicular to the rotation axis direction of the support member, the length of the bent portion along the rotation axis direction of the support member can be shortened. . Further, since the bent portion reaches the notch, the bent portion is provided between both end portions of the guide tube. Thereby, the length of the base along the rotation axis direction of the support member can also be shortened.
  • the diameter of the guide tube is reduced in accordance with the diameter of the first linear body, the amount of bending of the bent portion can be reduced. Thereby, the whole length of the 1st filament can also be shortened.
  • the first striate body is twisted in the guide tube, while the rotation center of the guide tube and the center of the first striate body are deviated from each other. The part is deformed. That is, the damage that the rotation of the support member gives to the first striate body due to both the twist of the first striate body in the guide tube and the deformation of the bent portion of the first striate body around the guide tube, specifically Can effectively absorb the twist and tension of the first striatum.
  • the notch of the guide tube has a guide hole that can swing around the guide tube and through which the first linear body is inserted in a direction orthogonal to the axis.
  • a guide member is provided, The first linear body is introduced into the guide tube from the outside in the radial direction of the guide tube through the guide hole and the notch.
  • the guide member can swing in the same plane as the plane in which the bent portion is located in a state where the first filament is inserted into the guide hole.
  • the guide member can be swung in accordance with the expansion and contraction of the first striatum, and the behavior of the first striatum can be stabilized.
  • stabilizing the behavior of the first striated body it is possible to prevent the first striated body from being inadvertently rubbed in the base and to extend the life of the first striated body.
  • the first striate body is constituted by a bundle of a plurality of striatum bodies, it is possible to prevent the bundle of striate bodies from being scattered.
  • the guide tube is partitioned into a first passage and a second passage extending in the axial direction of the guide tube by a partition, One end of the first passage is closed, and the first passage communicates with the internal space of the base through the notch at the one end and communicates with the internal space of the support member at the other end. Both ends of the second passage communicate with an external space connected to the opening of the support member and an external space connected to the opening of the base.
  • the first linear body is for energization, and is inserted into the first passage, A second linear body extends from the opening of the base through the second passage to the outside of the support member.
  • two of the first striate body and the second striatum body can be passed through the guide tube in parallel, so that the first striatum body and the second striatum body Can be stored compactly without separation.
  • the base, the first passage of the guide tube, and the internal space constituting the support member are sealed airtight chambers.
  • the air outside the base and the support member does not enter the internal space of the base and the support member. Therefore, the danger by the 1st wire body for electricity supply touching the combustible gas outside a base and a supporting member can be avoided.
  • the first linear body can shorten the length of the bent portion along the rotation axis direction of the support member, and the booth where the multi-axis robot is installed can be reduced in size.
  • both the twist of the first striate body in the guide tube and the deformation of the bent portion of the first striate body around the guide tube are twisted and pulled by the rotation of the support member. Can be absorbed reliably. Further, the rotation range of the support member can be expanded.
  • FIG. 2 is a plan view cross-sectional view illustrating a configuration around a rotation axis of a base and a support member in FIG. 1. It is front view sectional drawing of a guide tube. It is a perspective view of a guide tube, and shows the state where a motor cable and a tube were inserted.
  • 6 (a) to 6 (d) are diagrams showing the behavior of the motor cable accompanying rotation about the rotation axis of the support member.
  • a multi-axis robot 1 is an industrial robot used for painting work on a workpiece, for example.
  • the multi-axis robot 1 is not particularly limited as long as it includes a linear body.
  • the multi-axis robot 1 includes a base 2, and the base 2 is provided on a turntable 70 provided orthogonal to the wall surface 7, for example.
  • a support member 3 a first link 10, a second link 11, a first hand 12, a second hand 13 and a coating gun 14 as an attachment are connected to the base 2 in this order.
  • the direction from the wall surface 7 toward the coating gun 14 is the front, and the opposite direction is the rear.
  • Eight elements from the turntable 70 to the painting gun 14 constitute an arm of the multi-axis robot 1 and are connected to each other so as to be rotatable. That is, the support member 3 can rotate around the rotation axis A1 of the first joint JT1 that is a connection portion with the base 2, and the first link 10 is connected to the second joint JT2 that is a connection portion with the support member 3. It can rotate around the rotation axis A2.
  • the second link 11 is rotatable around the rotation axis A3 of the third joint JT3 that is a connecting portion with the first link 10, and the first hand 12 is a fourth joint that is a connecting portion with the second link 11.
  • the second hand 13 can rotate around the rotation axis A5 of the fifth joint JT5 which is a connecting portion with the first hand 12.
  • the coating gun 14 is rotatable around the rotation axis A6 of the sixth joint JT6 that is a connecting portion with the second hand 13.
  • the base 2 is rotatable around the rotation axis A7 of the seventh joint JT7 which is a connecting portion with the turntable 70.
  • the base 2 and the support member 3 constitute the base end portion of the arm of the multi-axis robot 1.
  • Each of the joints JT1 to JT7 is provided with a servo motor (not shown) that can rotate independently.
  • a servo motor (not shown) that can rotate independently.
  • rotation of each element corresponding to the servo motor around the rotation axes A1 to A7 is allowed.
  • Each servo motor rotates each element around the rotation axes A1 to A7 independently of each other, whereby the coating gun 14 can be moved to an arbitrary position along an arbitrary moving path in an arbitrary posture.
  • the multi-axis robot 1 is wired with a motor cable 5 for energizing each servo motor of the multi-axis robot 1 and a tube 6 for supplying paint.
  • the motor cable 5 and the tube 6 are made of a flexible material and allow some twisting.
  • the motor cable 5 is an example of the 1st linear body in this invention
  • the tube 6 is an example of the 2nd linear body in this invention.
  • both wire bodies are not limited to the motor cable 5 and the tube 6.
  • the paint sprayed from the paint gun 14 is flammable and volatile.
  • the entire multi-axis robot 1 is accommodated in the painting booth 75 in order to prevent the diffusion of volatile components.
  • FIG. 1 shows a wiring state of the motor cable 5.
  • the motor cable 5 is configured, for example, by covering a bundle of electric wires with a sheet of flexible resin.
  • the motor cable 5 exits from the wall surface 7 and enters the turntable 70 from the lower side of the turntable 70.
  • One electric wire is connected to the servo motor of the seventh joint JT7 in the turntable 70.
  • the motor cable 5 is inserted into the base 2, and the corresponding electric wire is connected to the servo motor of the first joint JT1, and the corresponding electric wire in the support member 3 is connected to the servo motor of the second joint JT2. Thereafter, the motor cable 5 passes through the first link 10, the second link 11, the first hand 12, and the second hand 13, and the corresponding electric wires are connected to the servo motors of the joints JT3 to JT6.
  • a passage through which the motor cable 5 is inserted is formed from the turntable 70 to the second hand 13.
  • the inside of the passage is a sealed airtight chamber and is maintained at a higher pressure than the outside of the multi-axis robot 1.
  • a pump (not shown) that supplies air or an inert gas to the passage is provided at a predetermined location from the turntable 70 to the second hand 13.
  • the passage is maintained at a high pressure because the coating booth 75 is in an atmosphere containing flammable and volatile components, so that air in the atmosphere enters the multi-axis robot 1 and touches the motor cable 5. It is for preventing. That is, if air containing flammable and volatile components touches the motor cable 5 that is energized, there is a danger of flammability, which prevents such danger.
  • FIG. 2 shows a wiring state of the tube 6 that supplies the paint to the paint gun 14 of the multi-axis robot 1.
  • the tube 6 is formed by covering a bundle of a large number of flexible thin tubes (not shown) with, for example, a flexible sheet, and volatile paints of different colors flow through the thin tubes.
  • a substantially L-shaped protective cover 71 through which the tube 6 passes is provided above the multi-axis robot 1 on the wall surface 7, and the lower end of the protective cover 71 is positioned forward of the rear end portion of the base 2.
  • the tube 6 extending from the lower end portion of the protective cover 71 through the wall surface 7 extends downwardly away from the wall surface 7 and is inserted with the base 2 facing forward from the rear end portion.
  • the tube 6 is bent from the lower end of the protective cover 71 to the rear end portion of the base 2. Thereby, even if eight elements from the turntable 70 to the coating gun 14 rotate, the tube 6 is prevented from being tensioned. Further, the base 2 rotates in a horizontal plane around the seventh joint JT7 which is a connecting portion with the turntable 70. However, since the tube 6 is formed from a flexible material, it absorbs some twists.
  • the motor cable 5 through which the current flows and the tube 6 have a long distance. Therefore, if the tube 6 is disposed outside the multi-axis robot 1, this point is not a problem. However, when the tube 6 freely moves outside the multi-axis robot 1 in accordance with the rotation of each element of the coating gun 14 from the base 2, for example, the tube 6 contacts the workpiece to be painted or contacts the wall surface 7. There is a fear. When the tube 6 comes into contact with the workpiece, the paint applied to the workpiece adheres to the tube 6 and causes a problem in coating quality.
  • a coating device 18 that pressurizes the base 2 or the second link 11 to spray the paint is selectively disposed as indicated by a one-dot chain line.
  • a color conversion valve CCV, color change valve
  • the work to be painted by the painting gun 14 is assumed to be, for example, a door of an automobile, and the painting equipment 18 arranged on the base 2 is mainly for painting the inside of the door, and the painting equipment 18 arranged on the second link 11 Is mainly for the exterior coating of the door. This will be described later.
  • FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing a configuration around the rotation axis A1 of the base 2 and the support member 3 of FIG. 1, and the base 2 and the support member 3 are shown upside down in FIG.
  • the base 2 and the support member 3 are both hollow, and a rotating body 30 rotated by the servo motor is provided between the base 2 and the support member 3 as indicated by a one-dot chain line.
  • the support member 3 is attached to the rotating body 30 and rotates together with the rotating body 30.
  • the internal passage of the base 2 and the internal passage of the support member 3 are communicated with each other by a guide tube 4 passing through the rotating body 30, and one end portion of the guide tube 4 is attached to the support member 3.
  • the guide tube 4 rotates coaxially with the rotation axis A1 with its longitudinal direction parallel to the rotation axis A1.
  • the guide tube 4 may not be coaxial with the support member 3.
  • the base 2 is provided with a front wall 20 facing the support member 3 and a rear wall 21 facing the front wall 20, and the other end of the guide tube 4 passes through the front wall 20 and the rear wall 21. Openings 22 and 22 are respectively opened.
  • a bearing 23 or an oil seal for receiving the guide tube 4 is provided on the inner periphery of the openings 22 and 22 to support the smooth rotation of the guide tube 4 while maintaining the internal space of the base 2 and the support member 3 at a high pressure. ing.
  • the motor cable 5 is inserted along the longitudinal direction of the guide tube 4, and the other end of the guide tube 4 is located in the internal passage of the base 2.
  • a notch 43 through which the motor cable 5 passes is formed at the other end of the guide tube 4.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the guide tube 4.
  • the inner space of the guide tube 4 is divided into two passages extending in the axial direction in parallel with each other, that is, a first passage 41 and a second passage 42 by a partition wall 40 arranged in the inner space.
  • the guide tube 4 is a composite tube having two passages extending in the axial direction.
  • the rear end surface of the first passage 41 is closed by a rear plate 47, and the front end surface of the first passage 41 is opened to communicate with the internal space of the support member 3.
  • the rear end surface of the second passage 42 is open and communicates with the external space on the rear side of the base 2.
  • the front end surface of the second passage 42 is open and communicates with the external space through an opening 3 a (see FIG.
  • the first passage 41 constitutes a part of an airtight passage through which the motor cable 5 is inserted and is maintained at a high pressure
  • the second passage 42 is opened to the external space of the multi-axis robot 1.
  • the motor cable 5 introduced from the notch 43 is inserted into the first passage 41, and the tube 6 is inserted into the second passage 42.
  • the motor cable 5 is isolated from the tube 6 by the partition wall 40 to prevent contact with each other. This prevents danger such as ignition to the tube 6.
  • the behavior of the motor cable 5 and the tube 6 is suppressed by one guide tube 4, and the structure for suppressing the behavior is simplified. Further, as shown in FIG. 4, the center of the motor cable 5 and the center of rotation of the guide tube 4 are shifted in the radial direction of the guide tube 4. Accordingly, the motor cable 5 is twisted by the rotation of the guide tube 4.
  • the notch 43 is formed on the peripheral surface of the guide tube 4 on the first passage 41 side.
  • a projecting piece 44 projects from the partition wall 40 in the notch 43 perpendicular to the longitudinal direction of the guide tube 4.
  • a support rod 45 is provided on the projecting piece 44 so as to be rotatable about a pivot 46.
  • the support bar 45 is freely rotatable by a bearing (not shown) in the protruding piece 44, for example.
  • An annular guide member 8 provided with a guide hole 80 at the center is attached to the distal end portion of the support bar 45, and the motor cable 5 is inserted and fitted into the guide hole 80. That is, the guide member 8 can freely rotate independently of the guide tube 4.
  • the guide member 8 is made of, for example, a material having a small friction with the motor cable 5. Thereby, the motor cable 5 can slide smoothly in the guide member 8. Further, since the support bar 45 rotates in the plane including the rotation direction of the guide tube 4, the guide member 8 also rotates in the same plane.
  • FIG. 5 is a perspective view of the guide tube 4 and shows a state where the motor cable 5 and the tube 6 are inserted.
  • the motor cable 5 forms a substantially arc-shaped bent portion 50 around the outer peripheral surface of the guide tube 4 in a plane including the rotation direction of the guide tube 4 from the outside of the guide tube 4 in the base 2. Extending from there to a notch 43.
  • the motor cable 5 is guided in the guide hole 80 of the guide member 8 in the notch 43, changes its direction in a direction substantially perpendicular to the bent portion 50, and passes through the first passage 41 of the guide tube 4.
  • the end face opening of the support member 3 is exited and reaches the internal space of the support member 3.
  • the motor cable 5 reaches the internal space of the support member 3 from the internal space of the base 2 through the guide tube 4, and both internal spaces are at a higher pressure than the outside of the multi-axis robot 1. Air does not touch the motor cable 5.
  • the motor cable 5 in the guide tube 4 is twisted with the rotation of the guide tube 4 and the bending portion 50 of the motor cable 5 around the guide tube 4 is deformed, so that the support member 3 rotates. Absorbs twisting and pulling of the motor cable 5.
  • the tube 6 is inserted into the second passage 42 from the end face opening of the guide tube 4, and is formed on the outer peripheral surface of the support member 3 through the end face (front end face) of the guide tube 4 on the support member 3 side. It reaches the external space through the opening 3a.
  • FIGS. 6 (a) to 6 (d) 6A to 6D are views showing the behavior of the motor cable 5 accompanying the rotation of the support member 3 about the rotation axis A1, and FIG. 3 is viewed from the B1 direction.
  • the tube 6 is not shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d).
  • FIG. 6A shows a reference state of the support member 3 and the guide tube 4, and the rotation angle in this reference state is 0 °.
  • the support member 3 and the guide tube 4 rotate, for example, within an angle range of ⁇ 120 ° from the reference state.
  • this angle range is not limited to this range of ⁇ 120 °.
  • FIG. 6B shows a state in which the support member 3 and the guide tube 4 are rotated by + 120 °, that is, counterclockwise from the reference state of FIG.
  • the guide member 8 also rotates about the rotation axis A1 to guide the motor cable 5.
  • the bending portion 50 of the motor cable 5 is bent so that the bulging portion is deformed inward. As described above, the motor cable 5 in the guide tube 4 is twisted with the rotation of the guide tube 4.
  • the guide member 8 can be rotated independently of the guide tube 4 around the pivot 46 (see FIG. 4), the guide member 8 is rotated and oriented in accordance with the deformation of the flexible portion 50 of the motor cable 5.
  • the behavior of the motor cable 5 can be stabilized. That is, when the guide member 8 is not provided, the behavior of the motor cable 5 due to the rotation of the support member 3 and the guide tube 4 is not particularly restricted and is not constant (unstable).
  • the behavior of the cable 5 is regulated by the guide member 8.
  • the guide member 8 is freely rotated in a plane parallel to the rotation direction of the support member 3 and the guide tube 4, the regulation is performed within a limit in which the motor cable 5 is appropriately twisted and the bent portion 50 is appropriately deformed. Is done.
  • the behavior of the motor cable 5 can be stabilized.
  • the motor cable 5 can be prevented from being carelessly rubbed in the base 2, and the life of the motor cable 5 can be extended.
  • the motor cable 5 is configured by a bundle of a plurality of cables, it is possible to prevent the bundle of cables from being scattered.
  • the angle ⁇ 1 formed by the motor cable 5 and the partition wall 40 entering the guide tube 4 from the notch 43 in the vertical plane including the rotation direction of the guide tube 4 is the application. It was 45 ° by human measurement.
  • FIG. 6 (c) shows a state where the guide tube 4 is rotated by ⁇ 75 ° from the state shown in FIG. 6 (b), that is, a state where the guide tube 4 is rotated by + 45 ° from the reference state shown in FIG. 6 (a).
  • the shape of the bent portion 50 of the motor cable 5 is only slightly changed.
  • the angle ⁇ 2 formed by the motor cable 5 and the partition wall 40 entering the guide tube 4 from the notch 43 in the vertical plane including the rotation direction of the guide tube 4 was 110 ° as measured by the applicant. . That is, when the guide tube 4 is rotated by ⁇ 75 ° from the state shown in FIG.
  • FIG. 6D shows a state in which the guide tube 4 is further rotated by ⁇ 90 ° from the state shown in FIG. 6C, that is, the guide tube 4 has been rotated by ⁇ 45 ° from the reference state shown in FIG. Indicates the state.
  • the angle ⁇ 3 formed by the motor cable 5 entering the guide tube 4 from the notch 43 and the partition wall 40 in the vertical plane including the rotation direction of the guide tube 4 was 85 ° as measured by the applicant. . That is, when the guide tube 4 is rotated by ⁇ 90 ° from the state shown in FIG. 6C, the difference of 25 ° which is the difference between the angle ⁇ 3 and the angle ⁇ 2 is absorbed by the motor cable 5 being twisted in the guide tube 4. The applicant's experiment revealed that the remaining 65 ° was absorbed by the deformation of the bent portion 50.
  • the motor cable 5 in the guide tube 4 is twisted with the rotation of the guide tube 4, and the bending portion 50 of the motor cable 5 around the guide tube 4 is deformed, so that the motor by the rotation of the support member 3 is deformed. It absorbs twisting and pulling of the cable 5. If the motor cable 5 in the guide tube 4 is not twisted, all of the pulling and twisting of the motor cable 5 must be absorbed by the bent portion 50 around the guide tube 4, and the bent portion 50 is bent. The amount increases. When the motor cable 5 is twisted in the guide tube 4 and the bending portion 50 of the motor cable 5 around the guide tube 4 is deformed, the bending amount of the bending portion 50 of the motor cable 5 can be reduced.
  • the multi-axis robot 1 further exhibits the following effects.
  • the energizing motor cable 5 extends so as to form a bent portion 50 around the outer peripheral surface of the guide tube 4 in a plane parallel to the rotation direction of the guide tube 4, and then the notch 43 of the guide tube 4 is formed. Pass through. That is, since the motor cable 5 is bent in a plane substantially orthogonal to the insertion direction to the guide tube 4, the length of the bent portion 50 along the cable insertion direction to the guide tube 4 can be shortened. . Moreover, since the bending part 50 reaches the notch 43, the bending part 50 is provided between the both ends of a guide tube.
  • the length of the base 2 in the direction of cable insertion into the guide tube 4 can also be shortened, and as a result, the painting booth 75 in which the multi-axis robot 1 is installed can be made smaller.
  • the larger the painting booth 75 the higher the maintenance cost. Therefore, the maintenance cost of the painting booth 75 can be suppressed by the multi-axis robot 1 according to the present embodiment. 2. Since the motor cable 5 and the tube 6 can be passed through the guide tube 4 in parallel, the motor cable 5 and the tube 6 do not behave separately and can be stored compactly. . Further, since the tube 6 passes through the guide tube 4, inadvertent behavior of the tube 6 is restricted. Thereby, it is possible to prevent the coating quality of the workpiece from being adversely affected by the careless behavior of the tube 6.
  • the work to be painted by the painting gun 14 is, for example, an automobile door.
  • the inside of the door hereinafter referred to as “inner plate”
  • the outside of the door hereinafter referred to as “inner plate”.
  • skin is selectively painted.
  • the reason why the painting device 18 is selectively disposed on either the base 2 or the second link 11 will be described below.
  • the painting device 18 may come into contact with the door or the vehicle body and be damaged. is there.
  • the coating device 18 is provided on the base 2, and the coating device 18 is arranged away from the door.
  • the outer plate is to be painted, there is room in the size of the space where the coating gun 14 is provided, and even if the coating device 18 is provided on the second link 11 close to the coating gun 14, the coating device 18 is There is no risk of contact with the door or the vehicle body.
  • the coating device 18 is disposed on the second link 11 when the outer plate is to be painted from the viewpoint of cost reduction.
  • the base 2 is placed on the turntable 70.
  • the base 2 may be fixedly installed on a shelf (not shown) extending substantially perpendicularly from the wall surface 7 to the wall surface 7 instead of the turntable 70.
  • the motor cable 5 does not need to pass through the shelf and may be connected to the base 2 from the wall surface 7.
  • a wall-like bracket 78 may be provided on the floor surface 77
  • the base 2 may be provided on the side surface of the bracket 78
  • the multi-axis robot 1 may be provided vertically.
  • the base 2 may be directly attached to the wall surface 7 without using the turntable 70 or the shelf.
  • the multi-axis robot 1 of the present embodiment can be used in various mounting postures.
  • the partition wall of the guide tube 4 is formed in a straight line in the cross section of the guide tube 4.
  • the thin tube in the tube 6 may reach several tens depending on the color to be painted, and the tube 6 may have a larger diameter than the motor cable. Therefore, as shown in FIG. 9, the partition wall 40 is formed in a V shape in the cross section of the guide tube 4, and the cross sectional area of the second passage 42 through which the tube 6 passes is formed larger than the cross sectional area of the first passage 41. Also good.
  • the cross-sectional area of the second passage 42 may be larger than the cross-sectional area of the first passage 41 while the partition wall of the guide tube 4 is formed in a straight line.
  • the support bar 45 is rotatably attached to the projecting piece 44, but the support bar 45 may be attached to the rear plate 47 to be rotatable.
  • the multi-axis robot according to the present invention is useful as a robot having a striatum.
  • Multi-axis robot 2 Base 3 Support member 4 Guide tube 5 Motor cable 6 Tube 8 Guide member 41 First passage 42 Second passage 43 Notch 50 Deflection part

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Abstract

多軸ロボット(1)は、中空の基台(2)と、アームの基端部を構成する中空の支持部材(3)と、該支持部材(3)と共に回転し、一端部が前記基台(2)内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材(3)の内部空間と基台(2)の内部空間に連通する案内管(4)とを備えている。基台(2)内に位置する案内管(4)の端部の周面には、切欠き(43)が形成され、モータケーブル(5)が案内管(4)の径方向外側から、案内管(4)の回転方向に平行な面内にて案内管(4)の外周面の周りに撓み部分(50)を形成するように切欠き(43)に至り、該切欠き(43)から案内管(4)の内側を通って前記支持部材(3)の内部空間に至るように延びる。

Description

多軸ロボット
　本発明は、産業用の多軸ロボットに関し、特にワーク塗装用の多軸ロボットに関する。
　ワーク塗装用の多軸ロボットには、特許文献１に記載されたものがある。これは、基台と、該基台の中心軸の周りを回転可能に基台に設けられた旋回体と、該旋回体に垂直な面内を回転可能に取り付けられたアームと、該アームの先端部に回転可能に取り付けられた塗装ガンを備えた多軸ロボットである。旋回体、アーム及び塗装ガンは夫々専用のモータによって回転される。基台からは、旋回体及びアームを通って塗装ガンに接続される可撓性長尺体が延びている。該可撓性長尺体には、各モータに給電するケーブルと、塗装ガンに塗料を搬送するチューブが含まれる。可撓性長尺体は基台の中心軸に沿って延びるように基台に挿通されている。
特開２００６―９５６１４号公報
　従来の多軸ロボットでは、可撓性長尺体が基台の中心軸に沿って延び、且つ旋回体は該基台の中心軸周りに回転する。このため、旋回体の回転による可撓性長尺体の伸張を考慮する必要は無い。しかしながら、多軸ロボットには塗装において種々の使用態様が想定される。例えば、可撓性長尺体が基台の中心軸に略垂直な方向から基台に挿入されるような使用態様である場合には、基台に設けられた旋回体の回転による可撓性長尺体の伸張に対処する構成が必要とされる。また、塗装効率を考慮すると、塗装ブースを小さくするために、コンパクトに当該構成を実現することが必要とされる。このような課題は、他の線条体を備える多軸ロボットにおいても共通に生じる。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、基台に設けられた回転体の回転による線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる多軸ロボットを提供することにある。
本発明の多軸ロボットは、中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第１の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれており、
前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第１の線条体が通る切欠きが形成され、
前記第１の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延びている。
　本発明に従えば、第１の線条体は、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように延びた後に、案内管の切欠きを通る。即ち、第１の線条体は支持部材の回転軸方向とは略直交する面内にて、撓まされるので、支持部材の回転軸方向に沿う該撓み部分の長さを短くすることができる。
また、撓み部分は切欠きに至るので、撓み部分は案内管の両端部の間に設けられる。これによって、支持部材の回転軸方向に沿う基台の長さも短くすることができる。
更に、第１の線条体の径に合わせて、案内管の径を小さくすれば、撓み部分の撓み量を小さくすることができる。これにより、第１の線条体の全体長さも短くできる。
また、案内管が回転すると、案内管内で第１の線条体が捻られる一方、案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれているから、第１の線条体の撓み部分は変形する。即ち、案内管内の第１の線条体の捻りと案内管周りの第１の線条体の撓み部分の変形の両方により、支持部材の回転が第１の線条体に与えるダメージ、具体的には第１の線条体の捻りと引っ張りを効果的に吸収することができる。
　上記発明において、前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第１の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
　前記第１の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている。
　上記構成に従えば、ガイド部材は第１の線条体がガイド孔に挿入された状態で、撓み部分が位置する面内と同じ面内を揺動することができる。これにより、ガイド部材は第１の線条体の伸縮に合わせて揺動して、第１の線条体の挙動を安定にすることができる。該第１の線条体の挙動を安定にすることで、第１の線条体が基台内にて不用意に擦れることを防止し、第１の線条体の寿命を延ばすことができる。更に、第１の線条体が複数の線条体の束で構成される場合、該線条体の束がばらけることを防止することができる。
　上記発明において、前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第１通路及び第２通路に区画され、
前記第１通路の一端は閉鎖され、且つ該第１通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
前記第２通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第１の線条体は通電用であって、前記第１通路に挿通され、
第２の線条体が前記基台の開口部から前記第２通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる。
　上記構成に従えば、案内管内に第１の線条体と第２の線条体の２つを並列して通すことができるので、該第１の線条体と第２の線条体とが分離することがなく、コンパクトに収めることができる。
　上記発明において、前記基台、案内管の第１通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室とされる。
　上記構成に従えば、前記基台及び前記支持部材の外部の空気は、前記基台及び前記支持部材の内部空間内には入らない。これにより、通電用の第１の線条体が基台及び支持部材の外部の可燃性気体に触れることによる危険を回避することができる。
本発明に係る多軸ロボットにあっては、第１の線条体が支持部材の回転軸方向に沿う撓み部分の長さを短くすることができ、該多軸ロボットが配備されるブースを小型化することができる。
従って、基台に接続された支持部材が回転することによる第１の線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる。
また、案内管内の第１の線条体の捻りと案内管周りの第１の線条体の撓み部分の変形の両方にて、支持部材の回転による第１の線条体の捻りと引っ張りを確実に吸収することができる。また、支持部材の回転範囲を広げることができる。
本発明の実施形態に係る多軸ロボットの構成とモータケーブルの配線状態を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る多軸ロボットの構成とチューブの配線状態を示す側面図である。 図１の基台と支持部材の回転軸周りの構成を示す平面視断面図である。 案内管の正面視断面図である。 案内管の斜視図であり、モータケーブル及びチューブが挿入された状態を示す。 図６(a)～図６(d)は、支持部材の回転軸を中心とする回転に伴う、モータケーブルの挙動を示す図である。 図１の多軸ロボットのブラケットへの取付け態様を示す側面図である。 図１の多軸ロボットの壁面への取付け態様を示す側面図である。 案内管の他の構成例を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、以下では、全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る多軸ロボット１は、例えば、ワークへの塗装作業に用いられる産業用ロボットである。しかし、多軸ロボット１は、線条体を備えるものであれば、特に限定されない。
多軸ロボット１は基台２を備え、この基台２が例えば、壁面７に直交して設けられたターンテーブル７０上に設けられている。該基台２には支持部材３、第１リンク１０、第２リンク１１、第１ハンド１２、第２ハンド１３及びアタッチメントである塗装ガン１４がこの順で繋がっている。以下の記載では、壁面７から塗装ガン１４に向かう方向を前方、その逆方向を後方とする。
ターンテーブル７０から塗装ガン１４までの８つの要素は多軸ロボット１のアームを構成し、互いに回転可能に連結されている。つまり、支持部材３は基台２との連結部である第１ジョイントＪＴ１の回転軸Ａ１周りに回転可能であり、第１リンク１０は、支持部材３との連結部である第２ジョイントＪＴ２の回転軸Ａ２周りに回転可能である。第２リンク１１は、第１リンク１０との連結部である第３ジョイントＪＴ３の回転軸Ａ３周りに回転可能であり、第１ハンド１２は、第２リンク１１との連結部である第４ジョイントＪＴ４の回転軸Ａ４周りに回転可能であり、第２ハンド１３は第１ハンド１２との連結部である第５ジョイントＪＴ５の回転軸Ａ５周りに回転可能である。塗装ガン１４は第２ハンド１３との連結部である第６ジョイントＪＴ６の回転軸Ａ６周りに回転可能である。更に、基台２はターンテーブル７０との連結部である第７ジョイントＪＴ７の回転軸Ａ７周りに回転可能である。基台２と支持部材３は多軸ロボット１のアームの基端部を構成する。
各ジョイントＪＴ１～ＪＴ７には、独立して回転可能であるサーボモータ(図示せず)が夫々設けられている。各サーボモータが動作することによって、これに対応する各要素の回転軸Ａ１～Ａ７周りの回転が許される。各サーボモータが各要素を回転軸Ａ１～Ａ７周りに互いに独立して回転させることにより、塗装ガン１４を任意の姿勢で任意の位置に任意の移動路に沿って移動させることができる。
後記の如く、多軸ロボット１には、該多軸ロボット１の各サーボモータに通電するモータケーブル５と、塗料を供給するチューブ６とが配線される。モータケーブル５及びチューブ６は可撓性材料から形成されて、多少の捻りを許容する。
モータケーブル５は、本発明における第１の線条体の一例であり、チューブ６は本発明における第２の線条体の一例である。しかし、両線条体はモータケーブル５とチューブ６に限定されない。
塗装ガン１４から噴射される塗料は、引火性且つ揮発性である。揮発性成分の拡散を防ぐべく、多軸ロボット１はその全体が、塗装ブース７５内に収納される。
　図１には、前記モータケーブル５の配線状態が示されている。モータケーブル５は、例えば、電線の束を可撓性樹脂のシートで被覆して構成される。モータケーブル５は、壁面７から出てターンテーブル７０の下側からターンテーブル７０に入り、１本の電線がターンテーブル７０内の第７ジョイントＪＴ７のサーボモータに接続される。
モータケーブル５は基台２に挿入されて、対応する電線が第１ジョイントＪＴ１のサーボモータに接続され、支持部材３内にて対応する電線が第２ジョイントＪＴ２のサーボモータに接続される。以降、モータケーブル５は、第１リンク１０、第２リンク１１、第１ハンド１２、第２ハンド１３内を通って、対応する電線が各ジョイントＪＴ３～ＪＴ６のサーボモータに接続される。
ターンテーブル７０から第２ハンド１３までは、モータケーブル５が挿通する通路が形成されている。該通路内は、密閉された気密室とされ、且つ多軸ロボット１の外部よりも高圧となるように維持されている。通路を高圧に維持すべく、例えばターンテーブル７０から第２ハンド１３に至るまでの所定箇所に、前記通路に空気又は不活性ガスを供給するポンプ(図示せず)が設けられている。通路を高圧に維持するのは、前記の如く、塗装ブース７５が引火性且つ揮発性成分を含む雰囲気内にあるから、該雰囲気の空気が多軸ロボット１内に入り、モータケーブル５に触れることを防ぐ為である。即ち、引火性且つ揮発性成分を含む空気が、通電中のモータケーブル５に触れると、引火の危険があるから、かかる危険を防いでいるのである。
　図２は、多軸ロボット１の塗装ガン１４に塗料を供給するチューブ６の配線状態を示す。チューブ６は可撓性を有する多数の細管(図示せず)の束を例えば可撓性シートで被覆して構成され、各細管に別々の色の揮発性塗料が流れる。壁面７において多軸ロボット１の上方には、チューブ６が通る略Ｌ字形の保護カバー７１が設けられ、該保護カバー７１の下端は基台２の後端部よりも前方に位置する。壁面７を通って保護カバー７１の下端部から延出したチューブ６は、壁面７から離れて下向きに延び、基台２をその後端部から前方に向けて挿入される。
従って、保護カバー７１の下端から基台２の後端部に至るまでに、チューブ６は撓まされている。これにより、ターンテーブル７０から塗装ガン１４までの８つの要素が回転しても、チューブ６が緊張することを防いでいる。
また、基台２はターンテーブル７０との連結部である第７ジョイントＪＴ７を中心に水平面内で回転する。しかし、チューブ６は可撓性材料から形成されているので、多少の捻りを吸収する。
チューブ６内には引火性且つ揮発性塗料が流れるので、電流が流れるモータケーブル５とチューブ６とが長い距離を沿うことは好ましくない。従って、チューブ６が多軸ロボット１の外側に配置されれば、この点は支障が無い。
しかし、チューブ６が多軸ロボット１の外側にて、基台２から塗装ガン１４の各要素の回転に合わせて自由に動くと、例えばチューブ６が塗装対象のワークに接したり、壁面７に接する虞がある。チューブ６がワークに接すると、ワークに塗布された塗料がチューブ６に付着し、塗装品質に問題を生じる。また、チューブ６が壁面７に接すると、壁面７に付着した埃等がチューブ６によって落とされて塗装ブース７５内を浮遊し、ワークに付着してやはり塗装品質に問題を生じる虞がある。チューブ６の挙動を抑えるために多軸ロボット１上に専用の部材を設けると、該多軸ロボット１の構成が複雑になる。
従って、保護カバー７１にてチューブ６を壁面７に接触させないとともに、後記の如く、基台２と支持部材３の間にて、チューブ６の不用意な動きを簡素な構造で規制している。
図２に示すように、基台２又は第２リンク１１の何れかに、塗料を噴射させるべく加圧する塗装機器１８が一点鎖線で示すように、選択的に配置される。塗装機器１８内には例えば塗装すべき色に対応して、チューブ６内の各細管の閉止と開放を切り換える色変換バルブ(CCV、color change valve)が設けられる。塗装ガン１４が塗装するワークは、例えば自動車のドアが想定され、基台２に配置される塗装機器１８は主に該ドアの内側塗装用であり、第２リンク１１に配置される塗装機器１８は主に該ドアの外側塗装用である。これについては、後記する。
　図３は、図１の基台２と支持部材３の回転軸Ａ１周りの構成を示す平面断面図であり、図１とは基台２と支持部材３を左右逆にして示す。基台２と支持部材３はともに中空であり、基台２と支持部材３の間には、前記サーボモータによって回転される回転体３０が一点鎖線で示すように設けられる。支持部材３は回転体３０に取り付けられて、該回転体３０と共に回転する。基台２の内部通路と支持部材３の内部通路は、回転体３０を通る案内管４にて連通され、該案内管４の一端部は支持部材３に取り付けられる。案内管４は長手方向を前記回転軸Ａ１と平行に向け、回転軸Ａ１と同軸に回転する。尚、案内管４は支持部材３と同軸でなくともよい。
基台２には、支持部材３に対向した前壁２０と、該前壁２０に対向した後壁２１が配備され、前壁２０及び後壁２１には前記案内管４の他端部が通る開口２２、２２が夫々開設されている。開口２２、２２の内周には案内管４を受けるベアリング２３又はオイルシールが配備され、案内管４のスムーズな回転を支持しつつ、基台２と支持部材３の内部空間を高圧に維持している。
前記モータケーブル５は案内管４の長手方向に沿って挿通され、案内管４の他端部は基台２の内部通路内に位置する。該案内管４の他端部には、前記モータケーブル５が通る切欠き４３が形成されている。
図４は、案内管４の正面視断面図である。該案内管４の内部空間は、当該内部空間に配置された隔壁４０によって、上下に並列して軸方向に延びた２つの通路、即ち第１通路４１と第２通路４２に仕切られる。換言すれば、案内管４は軸方向に延びた２つの通路を有する複合管である。
第１通路４１の後端面は後板４７にて閉鎖され、第１通路４１の前端面は開放されて、支持部材３の内部空間に連通している。第２通路４２の後端面は開放され、基台２の後側の外部空間に連通している。第２通路４２の前端面は開放され、支持部材３の外周面に形成された開口部３a(図３参照)を通って外部空間に連通している。つまり、第１通路４１はモータケーブル５が挿通される気密な通路の一部を構成していて高圧に保たれ、第２通路４２は多軸ロボット１の外部空間に開放されている。
第１通路４１には、切欠き４３から導入されたモータケーブル５が、第２通路４２には、チューブ６が夫々挿通される。隔壁４０によってモータケーブル５はチューブ６と隔離されて、互いに接触することが防止されている。これによって、チューブ６への引火等の危険を防いでいる。１本の案内管４にてモータケーブル５とチューブ６の挙動を抑えており、該挙動を抑える構造が簡素になる。また、図４に示すように、モータケーブル５の中心と案内管４の回転中心は、案内管４の半径方向においてずれている。従って、案内管４の回転によって、モータケーブル５は捻られる。
前記切欠き４３は、案内管４の第１通路４１側の周面上に形成される。切欠き４３内にて隔壁４０からは突片４４が、案内管４の長手方向に直交して突出している。該突片４４に支え棒４５が枢軸４６を中心として回転自在に設けられる。支え棒４５は例えば突片４４内のべアリング(図示せず)によって自由に回転可能である。該支え棒４５の先端部には、中心にガイド孔８０が設けられた環状のガイド部材８が取り付けられ、該ガイド孔８０にモータケーブル５が挿入されて嵌まる。即ち、ガイド部材８は案内管４とは独立して自由に回転することができる。
該ガイド部材８は、例えば、モータケーブル５との摩擦が小さい材料から構成される。これにより、モータケーブル５はガイド部材８内をスムーズにスライドすることができる。また、支え棒４５が案内管４の回転方向を含む面内を回転するから、ガイド部材８も同じ面内を回転する。
図５は、案内管４の斜視図であり、モータケーブル５及びチューブ６が挿入された状態を示す。モータケーブル５は、基台２内にて案内管４の外側から、案内管４の回転方向を含む面内にて案内管４の外周面の周りに、略円弧状の撓み部分５０を形成するように延び、そこから切欠き４３に至る。モータケーブル５は、該切欠き４３内にてガイド部材８のガイド孔８０にガイドされ、そこから撓み部分５０に略直交する方向に向きを変えて、案内管４の第１通路４１内を通り、支持部材３の端面開口を出て支持部材３の内部空間に至る。モータケーブル５は、基台２の内部空間から案内管４を通って支持部材３の内部空間に達し、両内部空間は多軸ロボット１の外部よりも高圧であるから、多軸ロボット１の外部空気はモータケーブル５に触れない。後記するように、案内管４の回転に伴って案内管４内のモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することで、支持部材３の回転によるモータケーブル５の捻りと引っ張りを吸収する。
一方、チューブ６は案内管４の端面開口から第２通路４２内に挿入され、案内管４の支持部材３側の端面(前端面)の開口を出て支持部材３の外周面に形成された開口部３aを通り外部空間に至る。
(実際のケーブル挙動)
図６(a)～(d)は、支持部材３の回転軸Ａ１を中心とする回転に伴う、モータケーブル５の挙動を示す図であり、図３をＢ１方向から見ている。説明の便宜上、図６(a)～(d)では、チューブ６を図示しない。図６(a)は、支持部材３及び案内管４の基準状態を示し、この基準状態における回転角度を０°とする。本実施形態では、多軸ロボット１の使用時には、支持部材３及び案内管４は、例えば、基準状態から、±１２０°の角度範囲で回転する。但し、この角度範囲はこの±１２０°の範囲に限定されない。撓み部分５０は、支持部材３及び案内管４の回転によりモータケーブル５が引っ張られても、余裕がある長さに設けられている。
図６(b)は、支持部材３及び案内管４が、図６(a)の基準状態から＋１２０°、即ち反時計方向に回転した状態を示す。案内管４の回転に合わせて、ガイド部材８も回転軸Ａ１を中心として回転し、モータケーブル５を案内する。モータケーブル５の撓み部分５０は膨らみ部分が内向きに変形するように撓む。また、前記の如く、案内管４の回転に伴い、案内管４内のモータケーブル５は捻られる。
ガイド部材８は枢軸４６(図４参照)を中心に、案内管４とは独立して回転することができるので、ガイド部材８はモータケーブル５の撓み部分５０の変形に合わせて回転して向きを変え、モータケーブル５の挙動を安定にすることができる。即ち、ガイド部材８を設けない場合、支持部材３及び案内管４の回転によるモータケーブル５の挙動は特に規制されないので一定ではない(不安定である)が、ガイド部材８を設けることにより、モータケーブル５の挙動がガイド部材８によって規制される。しかも、ガイド部材８が支持部材３及び案内管４の回転方向に平行な面内で自由に回転するので、モータケーブル５が適度に捻れ、且つ撓み部分５０が適度に変形する限度内で当該規制が行われる。これにより、モータケーブル５の挙動を安定にすることができる。このように、モータケーブル５の挙動を安定にすることで、該モータケーブル５が基台２内にて不用意に擦れることを防止し、モータケーブル５の寿命を延ばすことができる。また、モータケーブル５が複数のケーブルの束で構成される場合、該ケーブルの束がばらけることを防止することができる。
尚、図６(b)に示す状態にて、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α１は、出願人の計測で４５°であった。
　図６(c)は、図６(b)に示す状態から、案内管４が－７５°回転した状態、即ち、図６(a)に示す基準状態から案内管４が＋４５°回転した状態を示す。図６(c)に示すように、モータケーブル５の撓み部分５０の形状は僅かに変化しているに過ぎない。このときに、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α２は、出願人の計測で１１０°であった。
　即ち、案内管４が図６(b)に示す状態から―７５°回転すると、角度α２と角度α１の差である６５°分が、モータケーブル５が案内管４内で捻られることで吸収され、残り１０°分が撓み部分５０の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
図６(d)は、図６(c)に示す状態から、案内管４が更に－９０°回転した状態、即ち、図６(a)に示す基準状態から案内管４が―４５°回転した状態を示す。このときに、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α３は、出願人の計測で８５°であった。
即ち、案内管４が図６(c)に示す状態から―９０°回転すると、角度α３と角度α２の差である２５°分が、モータケーブル５が案内管４内で捻られることで吸収され、残り６５°分が撓み部分５０の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
このように、案内管４の回転に伴って案内管４内のモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することで、支持部材３の回転によるモータケーブル５の捻りと引っ張りを吸収している。仮に、案内管４内のモータケーブル５が捻られないと、案内管４の周りの撓み部分５０にて、モータケーブル５の引っ張りと捻りを全て吸収しなければならず、該撓み部分５０の撓み量が多くなる。案内管４内でモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することによって、モータケーブル５の撓み部分５０の撓み量を少なくすることができる。
(本実施形態の多軸ロボットの効果)
本実施形態に係る多軸ロボット１は、更に以下の効果を奏する。
１．通電用のモータケーブル５は、案内管４の回転方向に平行な面内にて案内管４の外周面の周りに撓み部分５０を形成するように延びた後に、案内管４の切欠き４３を通る。即ち、モータケーブル５は案内管４への挿通方向とは略直交する面内にて撓まされるので、案内管４へのケーブル挿通方向に沿う該撓み部分５０の長さを短くすることができる。
また、撓み部分５０は切欠き４３に至るので、撓み部分５０は案内管の両端部の間に設けられる。これによって、案内管４へのケーブル挿通方向における基台２の長さも短くすることができ、ひいては多軸ロボット１が配備される塗装ブース７５を小さくすることができる。
一般に、塗装ブース７５は大きくなれば、維持費が高くなる。従って、本実施形態に係る多軸ロボット１によって塗装ブース７５の維持費を抑えることができる。
２.案内管４内にモータケーブル５とチューブ６の２つを並列に通すことができるので、モータケーブル５とチューブ６とが分離して別個に挙動することがなく、コンパクトに収めることができる。また、チューブ６は案内管４を通るので、チューブ６の不用意な挙動が規制される。これにより、チューブ６の不用意な挙動により、ワークの塗装品質に悪影響を与えることが防止される。
(塗装機器の配置)
　前記の如く、塗装ガン１４が塗装するワークは、例えば自動車のドアであり、該ドアが車体に取り付けられた状態で、ドアの内側(以下、「内板」と呼ぶ)とドアの外側(以下、「外板」と呼ぶ)が選択的に塗装される。基台２又は第２リンク１１の何れかに、塗装機器１８が選択的に配置される理由を以下に示す。
内板を塗装する場合は、開いたドアと車体の間が狭く、塗装ガン１４に近い第２リンク１１に塗装機器１８を配置すると、該塗装機器１８がドア又は車体に接触して傷付ける虞がある。従って、内板もしくは内板と外板の両方を塗装する場合は、塗装機器１８を基台２に設け、当該塗装機器１８をドアから離して配置する。
これに対し、外板を塗装する場合は、塗装ガン１４が配備される空間の大きさに余裕があり、塗装ガン１４に近い第２リンク１１に塗装機器１８を設けても該塗装機器１８がドア又は車体に接触する虞はない。また、塗装終了後には、チューブ６の細管内に残存した塗料を廃棄する必要があるが、塗装機器１８を第２リンク１１に配置すれば、塗装機器１８から塗装ガン１４までの距離が短く、廃棄する塗料が少なくて済む。従って、コスト低減の点からも外板を塗装する場合は、塗装機器１８を第２リンク１１に配置する。
　上記の実施形態では、基台２はターンテーブル７０上に載置される。しかし、基台２は、該ターンテーブル７０に代えて、壁面７から壁面７に略直交して延びた棚(図示せず)に固定して設置されてもよい。この場合、基台２は回転しないから、モータケーブル５は棚を通る必要は無く、壁面７から基台２に接続されてもよい。
　また、図７に示すように、床面７７に壁状のブラケット７８を設け、該ブラケット７８の側面に基台２を設け、多軸ロボット１を縦置きに設けてもよい。
　更に、図８に示すように、ターンテーブル７０や棚を介さず、基台２を壁面７に直接取り付けてもよい。このように、本実施形態の多軸ロボット１は種々の取付け姿勢で用いることができる。
　また、図４では案内管４の隔壁は案内管４の横断面において直線状に形成される。しかし、チューブ６内の細管は塗装すべき色に応じて数十本に及ぶことがあり、チューブ６はモータケーブルよりも大径であることがある。従って、図９に示すように、隔壁４０を案内管４の横断面においてＶ字形に形成し、チューブ６が通る第２通路４２の断面積を第１通路４１の断面積よりも大きく形成してもよい。更に、案内管４の隔壁を直線状に形成したまま、第２通路４２の断面積を第１通路４１の断面積よりも大きく形成してもよい。
　上記形態では、突片４４に支え棒４５を回転自在に取り付けているとしたが、該支え棒４５を後板４７に回転自在に取り付けてもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明に係る多軸ロボットは、線条体を備えたロボット等として有用である。
１　　多軸ロボット
２　　基台
３　　支持部材
４　　案内管
５　　モータケーブル
６　　チューブ
８　　ガイド部材
４１　第１通路
４２　第２通路
４３　切欠き
５０　撓み部分
 

Claims (4)

  1. 中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
    前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第１の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれており、
    前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第１の線条体が通る切欠きが形成され、
    前記第１の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延びる、多軸ロボット。
  2. 　前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第１の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
    　前記第１の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている、請求項１に記載の多軸ロボット。
  3. 前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第１通路及び第２通路に区画され、
    前記第１通路の一端は閉鎖され、且つ該第１通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
    前記第２通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
    前記第１の線条体は通電用であって、前記第１通路に挿通され、
    第２の線条体が前記基台の開口部から前記第２通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる、請求項１又は２に記載の多軸ロボット。
  4. 前記基台、前記案内管の第１通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室である、請求項１乃至３の何れかに記載の多軸ロボット。
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