WO2020121974A1 - 冷却装置 - Google Patents
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Abstract
冷却装置は、冷媒循環流路と、冷媒循環流路において冷媒を圧送するポンプとを備える。多関節ロボットの発熱部はエンドエフェクタの発熱部を含み、冷媒循環流路の一部がエンドエフェクタの発熱部と冷媒との熱交換を行う第1熱交換部として形成されており、冷媒循環流路の他の一部がラジエータとして形成されている。ラジエータは、パッシブラジエータであって、アームの表面においてアームの関節が駆動されることによって空間中を移動する部分に、露出状態で取り付けられている。
Description
本発明は、多関節ロボットの発熱部を冷却する冷却装置に関する。
従来から、スポット溶接を自動で行うスポット溶接ロボットが知られている。スポット溶接ロボットは、一般に、多関節アームの先端部にスポット溶接ガンが装着されてなる多関節ロボットである。スポット溶接ガンの電極チップは、瞬時に高温となる。電極チップが溶融した場合には、電極チップの溶接性能が低下し、ひいては溶接効率が低減する。そのため、スポット溶接ロボットは、電極チップを含めたスポット溶接ガンを冷却するための冷却装置を備える。
例えば、特許文献1に記載のスポット溶接ロボットは、スポット溶接ガンを冷却する冷却装置をロボット本体(即ち、多関節アーム)に備える。この冷却装置は、貯水タンク、タンクの水をスポット溶接ガンへ供給する給水ホース、スポット溶接ガンを冷却した冷却水をタンクへ戻す排水ホース、タンクの冷却水を給水ホースへ送り込むポンプ、及び、排水ホースを流れる冷却水を冷却するファンを含む。
特許文献2に記載のスポット溶接ロボットは、スポット溶接ガン及びそれに搭載された溶接トランスを冷却する冷却装置を溶接ガン本体に備える。この冷却装置は、循環ポンプと、循環ポンプによって圧送される冷媒が流れる循環流路とを有する。循環流路は、冷媒が循環ポンプ、溶接トランス、溶接ガン本体、及び、ラジエータを循環する流路である。ラジエータを流れる冷媒は、特許文献2に図示されるように、ラジエータファンによって冷却される。
特許文献1及び2の冷却装置では、冷媒がスポット溶接ガン、又は、スポット溶接ガン及びアームを循環する。これらの冷却装置では、スポット溶接ロボットから離れて設置された冷媒源(例えば、水道の蛇口)からスポット溶接ロボットまでの長い冷却配管が不要である。
スポット溶接ロボットの作業時に、スポット溶接ガンが複数の溶接箇所を順に移動するようにアームが動作する。アームは高速で動作するので、アームに取り付けられる部品は当該アームの表面からの突出が抑えられていることが好ましい。また、アームに作用する負荷を軽減するために、アームに取り付けられる部品点数は少ない方が好ましい。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、多関節ロボットの発熱部を冷却する冷却装置であって、部品点数が抑えられ、且つ、アームに取り付けられる部品の当該アームの表面からの突出が抑えられたものを提案することにある。
本発明の一態様に係る冷却装置は、複数の関節を有するアーム及び当該アームの先端部に装着されたエンドエフェクタを備える多関節ロボットの発熱部を冷却する冷却装置であって、
冷媒循環流路と、前記冷媒循環流路において冷媒を圧送するポンプとを備え、
前記発熱部は前記エンドエフェクタの発熱部を含み、前記冷媒循環流路の一部が前記エンドエフェクタの発熱部と前記冷媒との熱交換を行う第1熱交換部として形成されており、前記冷媒循環流路の他の一部がラジエータとして形成されており、
前記ラジエータは、パッシブラジエータであって、前記アームの表面において前記アームの前記関節が駆動されることによって空間中を移動する部分に、露出状態で取り付けられているものである。
上記において「パッシブラジエータ」とは、冷媒の放熱にラジエータファンを使わずに、自然放熱に任せて冷媒を冷却するものをいう。パッシブラジエータは、ファンレスラジエータとも呼ばれる。
冷媒循環流路と、前記冷媒循環流路において冷媒を圧送するポンプとを備え、
前記発熱部は前記エンドエフェクタの発熱部を含み、前記冷媒循環流路の一部が前記エンドエフェクタの発熱部と前記冷媒との熱交換を行う第1熱交換部として形成されており、前記冷媒循環流路の他の一部がラジエータとして形成されており、
前記ラジエータは、パッシブラジエータであって、前記アームの表面において前記アームの前記関節が駆動されることによって空間中を移動する部分に、露出状態で取り付けられているものである。
上記において「パッシブラジエータ」とは、冷媒の放熱にラジエータファンを使わずに、自然放熱に任せて冷媒を冷却するものをいう。パッシブラジエータは、ファンレスラジエータとも呼ばれる。
上記冷却装置によれば、多関節ロボットのアームの動作に伴ってラジエータが空間中を移動することにより、ラジエータの周囲に空気の流れが生じ、ラジエータを流れる冷媒と空気との熱交換が促される。即ち、冷媒を自然放熱に任せて冷却する場合と比較して、冷媒を効果的に冷却することができる。これにより、通常、ラジエータに附帯するラジエータファンを省略することができる。ラジエータファンの省略によって、冷却装置の部品点数を低減でき、ロボットのアームに取り付ける部品の突出が抑えられ、エネルギーを削減することができる。更に、パッシブラジエータは電力を要しないので、電気系統の配線が不要となってラジエータの配置の自由度が高まる。
本発明によれば、多関節ロボットの発熱部を冷却する冷却装置であって、部品点数が抑えられ、且つ、アームに取り付けられる部品の当該アームの表面からの突出が抑えられたものを提案することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る冷却装置7を備える多関節ロボット1の概略構成図であり、図2は、多関節ロボットの制御系統の構成を示す図である。なお、以下では、多関節ロボット1(以下、「ロボット1」と称する)の一例として、6軸の垂直多関節ロボットを用いて説明するが、本発明に係る冷却装置7は、垂直多関節型と水平多関節型とを問わず、また、軸数を問わず、広く多関節ロボットに適用することができる。
図1に示すロボット1は、ベース2と、このベース2に支持されたロボットアーム(以下、「アーム3」と称する)と、アーム3の手先部に装着されたエンドエフェクタ4と、ロボット1の動作を司るコントローラ5とを備える。更に、ロボット1は、アーム3及びエンドエフェクタ4の発熱部を冷却する冷却装置7(図4、参照)を備える。
〔アーム3〕
アーム3は、関節JT1~6を介して直列的に連結された6本のリンクL1~6を備える。第1リンクL1の基端部は、第1関節JT1を介して、ベース2に支持されている。第1関節JT1は、ベース2に対し第1リンクL1を旋回させる。第1リンクL1の先端部と第2リンクL2の基端部は、第2関節JT2を介して連結されている。第2関節JT2は、第1リンクL1に対し第2リンクL2を垂直平面内において回転させる。即ち、第2関節JT2は、揺動関節である。第2リンクL2の先端部と第3リンクL3の基端部とは、第3関節JT3を介して連結されている。第3関節JT3は、第2リンクL2に対し第3リンクL3を垂直平面内において回転させる。即ち、第3関節JT3は、揺動関節である。
アーム3は、関節JT1~6を介して直列的に連結された6本のリンクL1~6を備える。第1リンクL1の基端部は、第1関節JT1を介して、ベース2に支持されている。第1関節JT1は、ベース2に対し第1リンクL1を旋回させる。第1リンクL1の先端部と第2リンクL2の基端部は、第2関節JT2を介して連結されている。第2関節JT2は、第1リンクL1に対し第2リンクL2を垂直平面内において回転させる。即ち、第2関節JT2は、揺動関節である。第2リンクL2の先端部と第3リンクL3の基端部とは、第3関節JT3を介して連結されている。第3関節JT3は、第2リンクL2に対し第3リンクL3を垂直平面内において回転させる。即ち、第3関節JT3は、揺動関節である。
第3リンクL3の先端部と第4リンクL4の基端部は、第4関節JT4を介して連結されている。第4関節JT4は、第3リンクL3に対し第4リンクL4をねじり回転させる。第4リンクL4の先端部と第5リンクL5の基端部とは、第5関節JT5を介して連結されている。第5関節JT5は、第4リンクL4に対し第5リンクL5を曲げ回転させる。第5リンクL5の先端部と第6リンクL6の基端部は、第6関節JT6を介して連結されている。第6関節JT6は、第5リンクL5に対し第6リンクL6をねじり回転させる。
第2リンクL2は、アーム3の下腕31と呼ばれることがある。また、第3リンクL3及びL4は、アーム3の上腕32と呼ばれることがある。下腕31の先端部に、揺動関節である第3関節JT3を介して上腕32が連結されている。
図2に示すように、各関節JT1~6は、対応する関節駆動部D1~6を備える。関節駆動部D1~6は、実質的に同じ又は対応する構造を有する。即ち、各関節駆動部D1~6は、リンク同士を回転可能に連結する回転継手(図示略)と、駆動源であるサーボモータMと、サーボモータMの出力軸に連結されたギヤ式の減速装置Rとを含む。なお、図2において、参照符号M,R,E,Dに添えられている数字は、第1~6関節JT1~6の数字と対応付けられている。減速装置Rは、サーボモータMの回転トルクを増幅させて、対応する回転継手へ伝達する。サーボモータMには、その出力軸の回転変位を検出するロータリエンコーダEが設けられている。
〔エンドエフェクタ4〕
図1に戻って、アーム3の第6リンクL6の先端部にはエンドエフェクタ4が装着されている。エンドエフェクタ4の一例としてのスポット溶接ガン40は、溶接物に圧力を加えると共に電流を流す溶接電極を含む溶接ガン本体42と、図示されない溶接電源からの電流を大電流に変換して溶接電極へ供給する溶接トランス41とを備える。スポット溶接ガン40は、溶接ガン本体42の溶接電極と溶接トランス41とを含む少なくとも1つの発熱部を含む。
図1に戻って、アーム3の第6リンクL6の先端部にはエンドエフェクタ4が装着されている。エンドエフェクタ4の一例としてのスポット溶接ガン40は、溶接物に圧力を加えると共に電流を流す溶接電極を含む溶接ガン本体42と、図示されない溶接電源からの電流を大電流に変換して溶接電極へ供給する溶接トランス41とを備える。スポット溶接ガン40は、溶接ガン本体42の溶接電極と溶接トランス41とを含む少なくとも1つの発熱部を含む。
〔コントローラ5〕
コントローラ5は、PLC(プログラマブルコントローラ)などの、一種のコンピュータとして具現化されてよい。コントローラ5は、CPU、MPU、GPUなどで構成された演算装置(プロセッサ)と、揮発性及び不揮発性の記憶装置(メモリ)とを備える。演算装置は、記憶装置に格納された各種プログラムを読み出して実行することで、ロボット1の動作を制御するための処理を行う。
コントローラ5は、PLC(プログラマブルコントローラ)などの、一種のコンピュータとして具現化されてよい。コントローラ5は、CPU、MPU、GPUなどで構成された演算装置(プロセッサ)と、揮発性及び不揮発性の記憶装置(メモリ)とを備える。演算装置は、記憶装置に格納された各種プログラムを読み出して実行することで、ロボット1の動作を制御するための処理を行う。
コントローラ5は、ロータリエンコーダEで検出されたサーボモータMの回転位置と、記憶装置に予め記憶された教示点データとに基づいて、所定の制御時間後の目標ポーズ(位置及び姿勢)を演算する。そして、コントローラ5は、所定の制御時間後にアーム3が目標ポーズとなるように、サーボモータMへ駆動電力を供給する。
〔冷却装置7〕
図3は、冷却装置7の構成を示す図である。図3に示す冷却装置7(7A)は、冷媒循環流路70と、冷媒循環流路70において冷媒を圧送するポンプ76とを備える。本実施形態において、ポンプ76はアーム3に取り付けられているが、ポンプ76は、ベース2又はエンドエフェクタ4に取り付けられていてもよい。
図3は、冷却装置7の構成を示す図である。図3に示す冷却装置7(7A)は、冷媒循環流路70と、冷媒循環流路70において冷媒を圧送するポンプ76とを備える。本実施形態において、ポンプ76はアーム3に取り付けられているが、ポンプ76は、ベース2又はエンドエフェクタ4に取り付けられていてもよい。
冷媒循環流路70の一部は、エンドエフェクタ4であるスポット溶接ガン40の発熱部と冷媒との熱交換を行う第1熱交換部71として形成されている。第1熱交換部71は、スポット溶接ガン40の溶接ガン本体42を巡る流路と、溶接トランス41を巡る流路とを含む。
冷媒循環流路70の別の一部は、ラジエータ75として形成されている。ラジエータ75は、冷媒循環流路70において、第1熱交換部71の出口からポンプ76の入口までの間に設けられる。冷媒循環流路70において、ラジエータ75の出口からポンプ76の入口までの間に、冷媒を一時的に貯溜するタンク(図示略)が設けられていてもよい。タンクは、例えば、アーム3の内部に設けることができる。
ラジエータ75は、一般的なラジエータと同様に、入口タンク、出口タンク、及び、入口タンクと出口タンクとを接続するラジエータコアを有する。ラジエータコアは、冷媒が通過する多数列のチューブと、チューブの表面に設けられたフィンとで構成される。本実施形態に係るラジエータ75はサイドフロー式であるが、ラジエータ75はダウンフロー式であってもよい。
ラジエータ75は、いわゆる、パッシブラジエータである。ここで、「パッシブラジエータ」とは、冷媒の放熱にラジエータファンを使わずに、自然放熱に任せて冷媒を冷却するものをいう。パッシブラジエータは、ファンレスラジエータとも呼ばれる。
ラジエータ75は、アーム3の表面においてアーム3の関節JT1~6が駆動されることによって空間中を移動する部分に、少なくともラジエータコアが露出した状態で取り付けられている。本実施形態では、ラジエータ75の全体が、カバーで被覆されることなく、露出した状態でアーム3の上腕32に取り付けられている。ラジエータ75の取付位置は、アーム3の上腕32、とりわけ、アーム3の動作時に移動量の大きい上腕32の先端部が望ましい。
上記構成の冷却装置7では、ポンプ76の稼働により、冷媒が冷媒循環流路70を循環する。冷媒は、例えば水などの、一般に冷媒として使用される液体であってよい。冷媒は、第1熱交換部71を通るうちにエンドエフェクタ4の発熱部と熱交換して、エンドエフェクタ4の発熱部を冷却する。第1熱交換部71で温められた冷媒は、ラジエータ75を通るうちに、空気と熱交換して、放熱する。ラジエータ75で冷却された冷媒は、ポンプ76を通って再び第1熱交換部71へ圧送される。
冷却装置7では、ロボット1のアーム3の動作に伴ってラジエータ75が空間中を移動する。これにより、ラジエータ75の周囲に空気の流れが生じ、ラジエータ75を流れる冷媒と空気との熱交換が促される。
図4は、アーム3が待機位置にあるときのロボット1を示す図である。図4に示すように、ロボット1のアーム3は、作業の前後や、作業中に流れてくる次のワークを待つ間に、所定の待機位置に在り、所定の待機姿勢を保持している。待機位置及び待機姿勢は、予めロボット1に教示される。
冷却装置7は、送風機81を更に備える。送風機81は、ロボット1のアーム3やエンドエフェクタ4に取り付けられているのではなく、ロボット1から物理的に独立している。送風機81は、ロボット1が設置されたフロアに、ロボット1と隣接して載置されていてもよいし、ロボット1が設置された空間の天井から吊り下げられていてもよい。なお、送風機81はロボット1から独立しているが、送風機81の駆動(オン・オフ)がロボット1の動作と連動していてもよい。
ロボット1のアーム3が待機位置に在るときに、送風機81の送風先にアーム3に取り付けられたラジエータ75が位置するように、送風機81が配置されている。送風機81の風向きは、水平向きであってもよいし、下向き又は上向きであってもよい。送風機81は、ロボット1の動作に影響を与えないように配置されることが望ましい。また、送風機81は常時稼働していてもよいし、アーム3が待機位置に在るときのみ稼働してもよい。
〔冷却装置7の変形例1〕
上記実施形態に係る冷却装置7(7A)の変形例1について説明する。図5は、変形例1に係る冷却装置7(7B)の構成を示す図である。この冷却装置7(7B)は、前述の実施形態に係る冷却装置7(7A)の冷媒循環流路70(70A)が、第2熱交換部72を更に含んだものである。
上記実施形態に係る冷却装置7(7A)の変形例1について説明する。図5は、変形例1に係る冷却装置7(7B)の構成を示す図である。この冷却装置7(7B)は、前述の実施形態に係る冷却装置7(7A)の冷媒循環流路70(70A)が、第2熱交換部72を更に含んだものである。
ロボット1の発熱部には、アーム3の発熱部である関節駆動部D1~6が含まれる。より詳細には、関節駆動部D1~6に含まれるサーボモータM及び減速装置Rが、アーム3の発熱部に該当する。冷媒循環流路70のうち、第1熱交換部71、ラジエータ75及びポンプ76の他の一部が、関節駆動部D1~6と冷媒との熱交換を行う第2熱交換部72として形成されている。
第2熱交換部72は、冷媒循環流路70(70B)において、ポンプ76の下流側且つ第1熱交換部71の上流側に設けられている。なお、冷媒循環流路70の「上流側」は冷媒の流れにおける上流側を意味し、冷媒循環流路70の「下流側」は冷媒の流れにおける下流側を意味する。
第2熱交換部72は、例えば、サーボモータMの内部に巡らされた冷媒流路、サーボモータMの周囲に設けられた冷媒ジャケット、減速装置Rの内部に巡らされた冷媒流路、及び、減速装置Rの周囲に設けられた冷媒ジャケットのうち少なくとも1つであってよい。
第2熱交換部72は、関節駆動部D1~6のうち少なくとも1つについて設けられていてよい。また、第2熱交換部72は、関節駆動部D1~6のうち特に発熱量の大きい第2関節JT2の関節駆動部D2と第3関節JT3の関節駆動部D3のうち少なくとも1つについて設けられていてよい。図5に例示された冷媒循環流路70は1つの第2熱交換部72を含むが、冷却装置7が複数の関節駆動部D1~6を冷却する場合には、冷媒循環流路70に直列的又は並列的に並ぶ複数の第2熱交換部72が形成される。
上記構成の冷却装置7(7B)では、ポンプ76により圧送された冷媒は、先ず、第2熱交換部72を通過するうちに関節駆動部D1~6を冷却し、次に、第1熱交換部71を通過するうちにエンドエフェクタ4(スポット溶接ガン40)を冷却し、続いて、ラジエータ75を通過するうちに放熱し、ポンプ76へ戻る。
〔冷却装置7の変形例2〕
上記実施形態に係る冷却装置7(7A)の変形例2について説明する。図6は、変形例2に係る冷却装置7(7C)の構成を示す図である。この冷却装置7(7C)は、前述の変形例1に係る冷却装置7(7B)の冷媒循環流路70(70B)において、第2熱交換部72と第1熱交換部71との間の一部分がラジエータ75(75A)として形成されたものである。つまり、冷媒循環流路70(70C)は、第2熱交換部72の下流側且つ第1熱交換部71の上流側に第1のラジエータ75(75A)を有し、第1熱交換部71の下流側且つポンプ76の上流側に第2のラジエータ75(75B)を有する。
上記実施形態に係る冷却装置7(7A)の変形例2について説明する。図6は、変形例2に係る冷却装置7(7C)の構成を示す図である。この冷却装置7(7C)は、前述の変形例1に係る冷却装置7(7B)の冷媒循環流路70(70B)において、第2熱交換部72と第1熱交換部71との間の一部分がラジエータ75(75A)として形成されたものである。つまり、冷媒循環流路70(70C)は、第2熱交換部72の下流側且つ第1熱交換部71の上流側に第1のラジエータ75(75A)を有し、第1熱交換部71の下流側且つポンプ76の上流側に第2のラジエータ75(75B)を有する。
図7は、変形例2に係る冷却装置7(7C)を備えるロボット1の概略構成図である。図7に例示されたロボット1では、冷却装置7(7C)の第1のラジエータ75Aは、ロボット1のアーム3の第3リンクL3に取り付けられ、第2のラジエータ75Bは第2リンクL2に取り付けられている。このように、複数のラジエータ75が複数のリンクに振り分けて配置されていてもよい。
上記構成の冷却装置7(7C)では、ポンプ76により圧送された冷媒は、先ず、第2熱交換部72を通過するうちに関節駆動部D1~6を冷却し、次に、第1のラジエータ75Aを通過するうちに放熱し、続いて、第1熱交換部71を通過するうちにエンドエフェクタ4(スポット溶接ガン40)を冷却し、最後に、第2のラジエータ75Bを通過するうちに放熱し、ポンプ76へ戻る。このように、冷却装置7(7C)では、第2熱交換部72を出てから第1熱交換部71へ流入する前の冷媒が第1のラジエータ75Aによって放熱されるので、エンドエフェクタ4をより効果的に冷却することができる。
以上に説明したように、本実施形態(及びその変形例1,2)に係る冷却装置7は、複数の関節JT1~6を有するアーム3及び当該アーム3の先端部に装着されたエンドエフェクタ4を備えるロボット1の発熱部を冷却する冷却装置7であって、冷媒循環流路70と、冷媒循環流路70において冷媒を圧送するポンプ76とを備える。ロボット1の発熱部はエンドエフェクタ4の発熱部を含み、冷媒循環流路70の一部がエンドエフェクタ4の発熱部と冷媒との熱交換を行う第1熱交換部71として形成されており、冷媒循環流路70の他の一部がラジエータ75として形成されている。このラジエータ75は、パッシブラジエータであって、アーム3の表面においてアーム3の関節JT1~6が駆動されることによって空間中を移動する部分に、露出状態で取り付けられている。
上記冷却装置7によれば、ロボット1のアーム3の動作に伴ってラジエータ75が空間中を移動することにより、ラジエータ75の周囲に空気の流れが生じ、ラジエータ75を流れる冷媒と空気との熱交換が促される。即ち、ラジエータ75で冷媒を自然放熱に任せて冷却する場合と比較して、冷媒を効果的に冷却することができる。これにより、通常、ラジエータ75に附帯しているラジエータファンを省略することができる。ラジエータファンの省略によって、冷却装置7の部品点数を低減でき、ロボット1のアーム3に取り付ける部品の突出が抑えられ、エネルギーを削減することができる。更に、パッシブラジエータは電力を要しないので、電気系統の配線が不要となってラジエータ75の配置の自由度が高まる。
上記実施形態(及びその変形例1,2)に示されるように、冷却装置7のラジエータ75は、ロボット1のアーム3の上腕32に取り付けられていてよい。ここで、ラジエータ75は、上腕32の先端部に取り付けられていることが望ましい。なお、アーム3は、下腕31と、当該下腕31の先端部に連結された上腕32とを有する。
一般に、ロボット1の作業時間において、下腕31の表面上の点よりも、上腕32の表面上の点の方が高速に移動する割合が高い。更には、上腕32の基端部の表面上の点よりも、上腕32の先端部の表面上の点よりも方が高速に移動する割合が高い。よって、ラジエータ75が下腕31に取り付けられた場合よりも、ラジエータ75が上腕32に取り付けられた場合の方が、アーム3の動作によってラジエータ75の周囲に形成される空気の流れが総じて速い。同様に、ラジエータ75が上腕32の基端部に取り付けられた場合よりも、ラジエータ75が上腕32の先端部に取り付けられた場合の方が、アーム3の動作によってラジエータ75の周囲に形成される空気の流れが総じて速い。このように、アーム3のうちより高速で移動する部分にラジエータ75が配置されることで、ラジエータ75における冷媒の冷却をより効果的に促すことができる。
上記実施形態(及びその変形例1,2)に示されるように、上記の冷却装置7において、ポンプ76がロボット1のアーム3に取り付けられていてよい。
これにより、ポンプ76がロボット1のベース2に設けられる場合と比較して、ラジエータ75とポンプ76との距離を短くすることができ、冷媒循環流路70の全長を抑えることができる。
上記実施形態に示されるように、上記の冷却装置7は、ロボット1から独立した送風機81を、更に備えていてよい。この送風機81は、ロボット1の作業前後又は作業中において、アーム3が所定の待機位置に在るときに、送風機81の送風先にラジエータ75が位置するように、設置される。
送風機81から送られた風は、待機位置に在るアーム3のラジエータ75に当たり、ラジエータ75からの放熱を促進させる。これにより、ラジエータ75にラジエータファンが付帯していなくても、ラジエータ75において冷媒を効果的に冷却することができる。
上記実施形態の変形例1,2に示されるように、上記の冷却装置7において、冷媒循環流路70の第1熱交換部71及びラジエータ75の他の一部が、アーム3の関節駆動部D1~6と冷媒との熱交換を行う第2熱交換部72として形成されていてよい。なお、ロボット1の発熱部は、エンドエフェクタ4の発熱部に加えてアーム3の関節駆動部D1~6を含む。
このように、冷却装置7によって、エンドエフェクタ4の発熱部と、アーム3の発熱部との双方を冷却することができる。
上記実施形態の変形例1,2に示されるように、上記の冷却装置7において、第2熱交換部72が揺動関節の関節駆動部を通る流路であってよい。なお、ロボット1のアーム3は、2つのリンクを垂直平面内において回転可能に連接する揺動関節を少なくとも1つ有する。上記実施形態に係るアーム3において第2関節JT2及び第3関節JT3が揺動関節に該当する。
ロボット1のアーム3において、回転関節や旋回関節と比較して、揺動関節の関節駆動部に係る負荷が大きく、発熱量が大きい。そこで、冷却装置7によってアーム3の揺動関節の関節駆動部が冷却されることによって、関節駆動部の動作精度を保持し、関節駆動部の構成要素の寿命を長らえることができる。
上記実施形態の変形例1,2に示されるように、第1熱交換部71が、冷媒循環流路70において第2熱交換部72よりも冷媒の流れの下流側にあってよい。
これにより、冷媒循環流路70を循環する冷媒は、関節駆動部D1~6を冷却した後、エンドエフェクタ4の発熱部を冷却する。例えば、エンドエフェクタ4がスポット溶接ガン40である場合に、アーム3の関節駆動部D1~6のいずれか1つの発熱量よりも、スポット溶接ガン40の方が発熱量の方が大きい。そこで、冷媒が上記のように流れることにより、アーム3の関節駆動部D1~6の冷却効果を低下させることなく、エンドエフェクタ4の発熱部を冷却することができる。
上記実施形態(及びその変形例1,2)に示されるように、上記の冷却装置7において、第1熱交換部71の冷却対象となるエンドエフェクタ4は、抵抗式のスポット溶接ガン40であってよい。但し、エンドエフェクタ4は、スポット溶接ガン40に限定されず、強制冷却が必要な発熱部を有するものであればよい。このような発熱部を有するエンドエフェクタ4として、レーザー溶接ガン、パレタイズ用チャック、及び、高温部材を把持するハンドなどが例示される。
以上に本発明の好適な実施形態(及びその変形例)を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び/又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
1 :多関節ロボット
2 :ベース
3 :アーム
4 :エンドエフェクタ
5 :コントローラ
7 :冷却装置
31:下腕
32:上腕
40:スポット溶接ガン(エンドエフェクタの一例)
41:溶接トランス
42:溶接ガン本体
70:冷媒循環流路
71:第1熱交換部
72:第2熱交換部
75:ラジエータ
76:ポンプ
81:送風機
D :関節駆動部
E :ロータリエンコーダ
JT :関節
L:リンク
M :サーボモータ
R :減速装置
2 :ベース
3 :アーム
4 :エンドエフェクタ
5 :コントローラ
7 :冷却装置
31:下腕
32:上腕
40:スポット溶接ガン(エンドエフェクタの一例)
41:溶接トランス
42:溶接ガン本体
70:冷媒循環流路
71:第1熱交換部
72:第2熱交換部
75:ラジエータ
76:ポンプ
81:送風機
D :関節駆動部
E :ロータリエンコーダ
JT :関節
L:リンク
M :サーボモータ
R :減速装置
Claims (9)
- 複数の関節を有するアーム及び当該アームの先端部に装着されたエンドエフェクタを備える多関節ロボットの発熱部を冷却する冷却装置であって、
冷媒循環流路と、前記冷媒循環流路において冷媒を圧送するポンプとを備え、
前記発熱部は前記エンドエフェクタの発熱部を含み、前記冷媒循環流路の一部が前記エンドエフェクタの発熱部と前記冷媒との熱交換を行う第1熱交換部として形成されており、
前記冷媒循環流路の他の一部がラジエータとして形成されており、
前記ラジエータは、パッシブラジエータであって、前記アームの表面において前記アームの前記関節が駆動されることによって空間中を移動する部分に、露出状態で取り付けられている、
冷却装置。 - 前記アームが、下腕と、当該下腕の先端部に連結された上腕とを有し、
前記ラジエータが前記上腕に取り付けられた、
請求項1に記載の冷却装置。 - 前記ラジエータが前記上腕の先端部に取り付けられた、
請求項2に記載の冷却装置。 - 前記ポンプが前記アームに取り付けられた、
請求項1~3のいずれか一項に記載の冷却装置。 - 前記多関節ロボットから独立した送風機を、更に備え、
前記多関節ロボットの作業前後又は作業中において、前記アームが所定の待機位置に在るときに、前記送風機の送風先に前記ラジエータが位置するように、前記送風機が設置された、
請求項1~4のいずれか一項に記載の冷却装置。 - 前記発熱部は前記アームの関節駆動部を含み、前記冷媒循環流路の更に他の一部が、前記関節駆動部と前記冷媒との熱交換を行う第2熱交換部として形成された、
請求項1~5のいずれか一項に記載の冷却装置。 - 前記アームは、2つのリンクを垂直平面内において回転可能に連接する揺動関節を少なくとも1つ有し、前記第2熱交換部が前記揺動関節の関節駆動部を通る流路である、
請求項6に記載の冷却装置。 - 前記第1熱交換部が、前記冷媒循環流路において前記第2熱交換部よりも前記冷媒の流れの下流側にある、
請求項6又は7に記載の冷却装置。 - 前記エンドエフェクタが、スポット溶接ガンである、
請求項1~8のいずれか一項に記載の冷却装置。
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