JP2004358649A - Industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボット、特にアーク溶接用の産業用ロボットに関するものである。 The present invention relates to an industrial robot, particularly to an industrial robot for arc welding.
アーク溶接用の産業用ロボットとしては、6軸の自由度を有する垂直多関節型の産業用ロボットが広く用いられている。このタイプの産業用ロボットは、基台と、前記基台に旋回可能に連結された旋回ベース(基本第1軸)と、前記旋回ベースに前後方向に傾動可能に連結された下部アーム(基本第2軸)と、前記下部アームに傾動可能に連結された上部アーム(基本第3軸)と、前記上部アームの先端に連結された3自由度を有する手首部(手首第1軸〜手首第3軸)を備えている。また、前記上部アームの上方にはワイヤ送給装置を取り付けるとともに、コンジットケーブル内に溶接ワイヤを通し、手首部の先端に取り付けられたアーク溶接用トーチに溶接ワイヤを供給している(例えば特許文献1)。
図6は、従来技術におけるアーク溶接用の産業ロボットを示す側面図である。
図4において、3Aは下部アームで、図示しない旋回ベースに前後方向に傾動可能に連結されている。4Aは上部アームで、前記下部アーム3Aの先端のU軸(紙面に垂直な軸である)回りに上下方向に傾動可能に連結されている。5Aは手首部で、前記上部アーム4Aの先端に回動可能に連結されている。
前記手首部5Aは、上部アーム3Aの長さ方向に伸びるR軸回りに回転する胴体6Aと、前記胴体6Aの先端に軸支されてR軸に直交するB軸(紙面に垂直な軸である)回りに揺動する揺動体7Aと、前記揺動体7Aの先端にあってB軸に直交するT軸回りに回転する回転体8Aとから構成されている。
9Aは溶接トーチで、トーチクランプ18Aを介して回転体8Aに固定されている。10Aは前記上部アーム4Aの上に固定されたワイヤ送給装置で、図示しないワイヤ貯蔵装置(例えば、ワイヤリール)から溶接ワイヤWを引き出して、溶接トーチ9Aに向けて押し出す。11Aは前記溶接トーチ9Aとワイヤ送給装置10Aとを結ぶコンジットケーブルである。前記溶接ワイヤWは、前記コンジットケーブル11A内を通って前記溶接トーチ9Aに送られる。
FIG. 6 is a side view showing a conventional industrial robot for arc welding.
In FIG. 4, reference numeral 3A denotes a lower arm, which is connected to a turning base (not shown) so as to be tiltable in the front-rear direction. Reference numeral 4A denotes an upper arm, which is connected so as to be vertically tiltable about a U-axis (an axis perpendicular to the paper surface) at the tip of the lower arm 3A. 5A is a wrist, which is rotatably connected to the tip of the upper arm 4A.
The wrist 5A includes a body 6A that rotates around an R axis extending in the length direction of the upper arm 3A, and a B axis (an axis perpendicular to the paper surface) that is supported at the tip of the body 6A and that is orthogonal to the R axis. ) An oscillating body 7A that oscillates around, and a rotating body 8A at the tip of the oscillating body 7A that rotates around a T axis orthogonal to the B axis.
9A is a welding torch, which is fixed to the rotating body 8A via a
しかしながら、このような従来技術においては、次のような問題があった。
(1)上部アーム4Aの上方にワイヤ送給装置10Aが固定されおり、コンジットケーブ ル11Aが大きく外部に張り出しているので、大きなスペースを必要とするだけでな く、上部アーム4Aを素早く動かす稼動時において、コンジットケーブル11Aが振 り回され、また捩るなどを生じ、溶接ワイヤWの送給がスムーズに行えない。
(2)ワイヤ送給装置10Aやコンジットケーブル11Aが、安全柵や周辺装置、壁等の 外部部材と干渉するため、干渉物から大きく離れて産業用ロボットを設置する必要が ある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、溶接ワイヤの送給をスムーズに行うことができ、かつ外部部材との干渉を少なくすることができる産業用ロボットを提供することを目的とするものである。
However, such a conventional technique has the following problems.
(1) The
(2) Since the
The present invention has been made to solve such a problem, and provides an industrial robot that can smoothly feed a welding wire and can reduce interference with external members. The purpose is.
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、基台と、前記基台にS軸回りに旋回可能に連結された旋回ベースと、前記旋回ベースにL軸回りに傾動可能に連結された下部アームと、前記下部アームにU軸回りに傾動可能に連結された上部アームと、前記上部アームの先端に、R軸回りに回動可能に連結された手首部と、前記上部アームに配置したワイヤ送給装置とを備え、前記手首部は、前記上部アームの長さ方向のR軸回りに回転する胴体と、前記胴体の先端に取り付けられて前記R軸に直交するB軸回りに揺動する揺動体と、前記揺動体の先端に取り付けられてT軸回りに回転する回転体とを備えている産業用ロボットにおいて、前記ワイヤ送給装置を、前記上部アームの軸方向の後部に配置して、前記手首部の姿勢が水平状態であるときに、前記ワイヤ供給装置と、上部アームと、手首部とがほぼ一直線状になるように構成し、前記胴体を駆動する胴体駆動用モータと減速機を、前記R軸に対してオフセットして上部アームに設置し、前記胴体駆動用モータと連結された胴体駆動用ギヤを中空状に構成するとともに、前記上部アームの内部に前記R軸と同心に配置し、前記回転体に取り付けるエンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するコンジットケーブルを、前記胴体駆動用ギヤの中空部に通してワイヤ送給装置側から手首側に引き出すとともに、前記エンドエフェクタまで延設するようにしたものである。
請求項2に記載の発明は、前記ワイヤ送給装置を、前記上部アームの傾動中心であるU軸のほぼ真上に配置するようにしたものである。
請求項3に記載の発明は、前記上部アームを後方に延ばして上部アーム後部にワイヤ送給装置用スペースを形成し、前記スペース内に、前記ワイヤ送給装置を配置するようにしたものである。
請求項4に記載の発明は、前記ワイヤ送給装置用スペースをカバーあるいは上部アームの枠体で覆うようにしたものである。
請求項5に記載の発明は、基台と、前記基台にS軸回りに旋回可能に連結された旋回ベースと、前記旋回ベースにL軸回りに傾動可能に連結された下部アームと、前記下部アームにU軸回りに傾動可能に連結された上部アームと、前記上部アームの先端に、R軸回りに回動可能に連結された手首部と、前記手首部の先端に取り付けられた溶接トーチとを備え、前記手首部は、前記上部アームの長さ方向のR軸回りに回転する胴体と、前記胴体の先端に取り付けられて前記R軸に直交するB軸回りに揺動する揺動体と、前記揺動体の先端に取り付けられてT軸回りに回転する回転体とを備えている産業用ロボットにおいて、前記胴体を駆動する胴体駆動用モータと減速機を、前記R軸に対してオフセットして上部アームに設置し、前記胴体駆動用モータと連結された胴体駆動用ギヤを中空状に構成するとともに、前記上部アームの内部に前記R軸と同心に配置し、前記回転体に取り付けるエンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するコンジットケーブルを、前記基台の外部から基台内部に引き込むとともに、基台内部から旋回ベース内部および下部アーム内部を通して下部アームの上部から外部に引き出し、外部において円弧状のたるみ部を形成して、上部アームの反手首側端部から上部アーム内部に引き込み、前記胴体駆動用ギヤの中空部に通して手首側に引き出すとともに、前記エンドエフェクタまで延設するようにしたものである。
請求項6に記載の発明は、ロボット外部における前記基台の傍らに、ワイヤ供給装置を配置するようにしたものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1, wherein the base, a turning base connected to the base so as to be pivotable about the S axis, a lower arm connected to the turning base so as to be tiltable about the L axis, An upper arm connected to the lower arm so as to be tiltable around the U-axis, a wrist connected to a tip of the upper arm so as to be rotatable about the R-axis, and a wire feeding device arranged on the upper arm. A wrist, the body rotating around the R-axis in the length direction of the upper arm, a rocking body attached to the tip of the body and swinging around a B-axis orthogonal to the R-axis, An industrial robot comprising: a rotating body attached to a tip of the rocking body and rotating around a T-axis; wherein the wire feeding device is disposed at an axially rear portion of the upper arm, and When the posture of the wire is horizontal, the wire The feeding device, the upper arm, and the wrist are configured to be substantially linear, and a fuselage drive motor and a reducer for driving the fuselage are installed on the upper arm offset from the R axis. A body driving gear connected to the body driving motor is formed in a hollow shape, and is arranged concentrically with the R axis inside the upper arm, and a power or signal or material is supplied to an end effector attached to the rotating body. Is drawn out from the wire feeding device side to the wrist side through the hollow portion of the body driving gear, and extends to the end effector.
According to a second aspect of the present invention, the wire feeding device is disposed almost directly above a U-axis which is a tilt center of the upper arm.
According to a third aspect of the present invention, the upper arm extends rearward to form a space for a wire feeder at a rear portion of the upper arm, and the wire feeder is arranged in the space. .
According to a fourth aspect of the present invention, the space for the wire feeder is covered with a cover or a frame of an upper arm.
The invention according to
According to a sixth aspect of the present invention, a wire supply device is arranged outside the robot beside the base.
本発明によれば、次のような効果がある。
[請求項1ないし請求項4]
(1)コンジットケーブルを、上部アームおよび手首部の内部に収納しているので、上部 アームを素早く動かす稼動時においても、コンジットケーブルを振り回したり、捩れ させてりすることがなく、溶接ワイヤの送給をスムーズに行うことができる。
(2)ワイヤ送給装置を上部アームの後方に配置し、ワイヤ送給装置、上部アーム、手首 の胴体の3者を一直線状に配置したので、上部アーム周りの構成を、非常にすっきり と、コンパクトに省スペースでまとめることができる。またこれにより、U軸からワ イヤ送給装置や手首部までの干渉半径を小さくして、外部部材との干渉を防ぐことが できる。
(3)R軸の構成を、R軸回転中心に減速機を配置するとともに、手首胴体駆動用モータ をその回転中心からオフセットさせた位置に配置し、その空いたスペースにワイヤ送 給モータを置き、さらにギヤ又はプーリを中空化して、その中空部にコンジットケー ブルを中心を通す構成にしているので、さらに省スペース化を実現することができる 。
[請求項5および請求項6]
(4)コンジットケーブルを基台からロボット内部に引き込み、コンジットケーブルの大 部分をロボット内部に収納するので、上部アームの後方において、上部アームとワイ ヤリールとをワイヤで繋がることがなく、ロボットの動きにより自由度が増すととも に、外部部材との干渉を防いで、さらに省スペース化を実現することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[Claims 1 to 4]
(1) Since the conduit cable is housed inside the upper arm and the wrist, even when the upper arm is moved quickly, the conduit cable will not be swung or twisted, and the welding wire will not be twisted. Paying can be done smoothly.
(2) The wire feeder is located behind the upper arm, and the wire feeder, upper arm, and torso are arranged in a straight line, so the configuration around the upper arm is very clean. Compact and space-saving. This also makes it possible to reduce the interference radius from the U axis to the wire feeding device and the wrist, thereby preventing interference with external members.
(3) The configuration of the R axis is such that the reduction gear is arranged at the center of rotation of the R axis, the wrist body drive motor is arranged at a position offset from the center of rotation, and the wire feed motor is placed in the empty space. Further, since the gear or pulley is hollowed out and the center of the conduit cable is passed through the hollow portion, further space saving can be realized.
[
(4) The conduit cable is drawn into the robot from the base, and most of the conduit cable is stored inside the robot.Therefore, there is no wire connecting the upper arm and the wire reel behind the upper arm, and the robot moves. Accordingly, the degree of freedom is increased, and interference with external members is prevented, so that further space saving can be realized.
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施例]
図1は本発明の第1の実施例における産業用ロボットを示す側面図、図2は図1におけるワイヤ送給装置、上部アーム、および手首部を示す平断面図で、図3は図1におけるA−A線に沿う平断面図である。
図1ないし図3において、1は産業用ロボットの基台である。基台1の上には垂直軸(S軸)回りに旋回自在に旋回ベース2が取り付けられ、旋回ベース2には下部アーム3が水平軸(L軸)回りに軸支され、前後方向に傾動する。下部アーム3の上端には上部アーム4が水平軸(U軸)回りに軸支され、上下方向に傾動する。
5は上部アーム4の先端に取り付けられた手首部である。手首部5は、上部アーム4の長さ方向の中心軸(R軸:手首第1軸)回りに回転自在に取り付けられた胴体6と、胴体6の先端でR軸に直交する軸(B軸:手首第2軸)回りに軸支されて揺動する揺動体7と、揺動体7の先端で回転軸(T軸:手首第3軸)回りに回転する回転体8からなっている。
9は回転体8に取り付けられたエンドエフェクタとしての溶接トーチで、10は前記上部アーム4の軸方向の後部に配置されたワイヤ送給装置である。前記ワイヤ供給装置10は、外部部材との干渉を極力避けるため、前記L軸のほぼ真上に配置されている。
また、前記ワイヤ送給装置10には、ロボット外部におけるロボットの後方に配置した図示しないワイヤリールから溶接ワイヤWが供給されるとともに、この溶接ワイヤWを、コンジットケーブル11内を通して溶接トーチ9まで送給する。コンジットケーブル11は上部アーム4の後部に開口した進入口12から上部アーム4の内部に引き込まれる。また、コンジットケーブル11は、コイルバネを樹脂で被覆した保護チューブの中に通されて保護されている。なお、本発明の産業用ロボットにおいては、従来必要であったトーチクランプは必要としない。
前記手首5の胴体駆動用モータと減速機等は、図3に示すように配置されている。
すなわち、胴体駆動用ギヤ13を中空状に構成し、胴体駆動用モータ14と減速機15をR軸に対して平行にオフセットして、ギヤ機構で結合し、上部アームに前記R軸と同心に設置する。この場合、コンジットケーブル11は上部アーム4の後端からR軸に沿って上部アーム4の中に入って、モータ14の横を通る。
このような機構にすることで、上部アーム4の傾動中心であるU軸からワイヤ送給装置10の端部までの半径、すなわち干渉半径Rを、従来のアーク溶接用産業ロボットより小さくすることができる。
また、ワイヤ送給装置10を上部アーム4の後方に配置するだけでなく、前記手首部の姿勢が水平状態であるときに、前記ワイヤ供給装置と、上部アームと、手首部の3者がほぼ一直線状になるように構成しているので、上部アーム4回りの構成は、非常にすっきりと、コンパクトに省スペースでまとまる。これにより、U軸からワイヤ送給装置10や手首部5の先端部までの干渉半径を小さくすることができ、外部部材との干渉が防がれる。
なお、本発明においては、手首部5の胴体6の駆動は、ギヤ結合だけでなくプーリなど他の駆動伝達方式を使用してもよい。
また、コンジットケーブル11には、溶接ワイヤWだけでなく、前記回転体8に取り付けるエンドエフェクタに動力または信号を供給するケーブルを通すようにすることもできる。
また、前記上部アーム4を後方に延ばして上部アーム後部にワイヤ送給装置用スペースを形成し、前記スペース内に、前記ワイヤ送給装置10を配置するようにしてもよい。
さらに、前記ワイヤ送給装置用スペースをカバーあるいは上部アーム4の枠体で覆いワイヤ送給装置10を保護するようにしてもよい。
[第2の実施例]
この第2の実施例は、前記コンジットケーブル11を、前記基台1の外部から基台1内部に引き込むとともに、大部分をロボットの内部を通して手首部5まで引き出しエンドエフェクタとしての溶接トーチ9まで延設するようにしている。具体的な構成を図4および図5に示す。
図4に示すように、まず、ロボット外部におけるロボットの後方に配置した図示しないワイヤリールから溶接ワイヤの供給を受けるワイヤ送給装置10を、ロボット外部における前記基台1の傍らに配置する。コンジットケーブル11は、前記基台1の外部から基台1内部に引き込まれ、さらに、基台1内部から旋回ベース2内部および下部アーム3内部を通して下部アーム3の上部から外部に引き出される。下部アーム3の上部から外部に引き出されたコンジットケーブル11は、上部アーム4の後方において、円弧状のたるみ部11aを形成するとともに、再び、上部アーム4の反手首側端部から上部アーム4内部に引き込まれ、図示しない胴体駆動用ギヤの中空部を通って手首側に引き出され、前記溶接トーチ8まで延設される。
このような構成において、旋回ベース2、下部アーム3、上部アーム4、あるいは手首部5の駆動によりロボットはかなり激しく動くが、コンジットケーブル11の大部分はロボット内に収納されているので、ロボットの動きに悪影響を与えることはない。
また、この第2の実施例においては、上部アーム4の後方において、上部アーム4とワイヤリールとが溶接ワイヤwで繋がっていないので、ロボットの動きにさらに自由度が増すとともに、外部部材との干渉を防いで、より省スペース化を実現することができる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a side view showing an industrial robot according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan sectional view showing a wire feeder, an upper arm, and a wrist in FIG. 1, and FIG. It is a plane sectional view which follows an AA line.
1 to 3, reference numeral 1 denotes a base of an industrial robot. A swivel base 2 is mounted on the base 1 so as to be swivelable about a vertical axis (S-axis). A
9 is a welding torch as an end effector attached to the rotating
The
The motor for driving the body of the
That is, the torso drive gear 13 is formed in a hollow shape, the
With such a mechanism, the radius from the U axis, which is the tilt center of the
In addition to disposing the
In the present invention, the drive of the
Further, not only the welding wire W but also a cable for supplying power or a signal to the end effector attached to the
Alternatively, the
Furthermore, the space for the wire feeder may be covered with a cover or a frame of the
[Second embodiment]
In the second embodiment, the
As shown in FIG. 4, first, a
In such a configuration, the robot moves considerably violently due to the driving of the swivel base 2, the
Further, in the second embodiment, since the
1:基台
2:旋回ベース
3:下部アーム
4:上部アーム
5:手首部
6:胴体
7:揺動体
8:回転体
9:溶接トーチ
10:ワイヤ送給装置
11:コンジットケーブル
11a:たるみ部
12:進入口
13:胴体駆動用ギヤ
14:胴体駆動用モータ
15:減速機
16:ベアリング
17:ベアリング
W:溶接ワイヤ
1: Base 2: Swivel base 3: Lower arm 4: Upper arm 5: Wrist 6: Body 7: Swing body 8: Rotating body 9: Welding torch 10: Wire feeder 11:
Claims (6)
前記ワイヤ送給装置を、前記上部アームの軸方向の後部に配置して、前記手首部の姿勢が水平状態であるときに、前記ワイヤ供給装置と、上部アームと、手首部とがほぼ一直線状になるように構成し、
前記胴体を駆動する胴体駆動用モータと減速機を、前記R軸に対してオフセットして上部アームに設置し、
前記胴体駆動用モータと連結された胴体駆動用ギヤを中空状に構成するとともに、前記上部アームの内部に前記R軸と同心に配置し、
前記回転体に取り付けるエンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するコンジットケーブルを、前記胴体駆動用ギヤの中空部に通してワイヤ送給装置側から手首側に引き出すとともに、前記エンドエフェクタまで延設したことを特徴とする産業用ロボット。 A base, a turning base connected to the base so as to be pivotable about the S axis, a lower arm connected to the turning base so as to be tiltable about the L axis, and a tiltable about the U axis to the lower arm; An upper arm connected to the upper arm, a wrist connected to the tip of the upper arm so as to be rotatable around the R axis, and a wire feeding device arranged on the upper arm, the wrist includes the wrist, A body that rotates about the R axis in the longitudinal direction of the upper arm, a rocking body attached to the tip of the body and that rocks about a B axis perpendicular to the R axis; and a rocking body that is mounted on the tip of the rocking body. An industrial robot having a rotating body that rotates about the T axis;
The wire feeding device is disposed at the rear of the upper arm in the axial direction, and when the posture of the wrist portion is horizontal, the wire feeding device, the upper arm, and the wrist portion are substantially straight. So that
A fuselage drive motor and a speed reducer for driving the fuselage are installed on the upper arm offset from the R axis,
A fuselage drive gear connected to the fuselage drive motor is formed in a hollow shape, and is arranged concentrically with the R axis inside the upper arm,
A conduit cable for supplying power, a signal, or a material to an end effector attached to the rotating body was drawn out from the wire feeder side to the wrist side through the hollow portion of the body driving gear, and was extended to the end effector. An industrial robot characterized by the above-mentioned.
前記胴体を駆動する胴体駆動用モータと減速機を、前記R軸に対してオフセットして上部アームに設置し、
前記胴体駆動用モータと連結された胴体駆動用ギヤを中空状に構成するとともに、前記上部アームの内部に前記R軸と同心に配置し、
前記回転体に取り付けるエンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するコンジットケーブルを、前記基台の外部から基台内部に引き込むとともに、基台内部から旋回ベース内部および下部アーム内部を通して下部アームの上部から外部に引き出し、外部において円弧状のたるみ部を形成して、上部アームの反手首側端部から上部アーム内部に引き込み、前記胴体駆動用ギヤの中空部に通して手首側に引き出すとともに、前記エンドエフェクタまで延設したことを特徴とする産業用ロボット。 A base, a turning base connected to the base so as to be pivotable about the S axis, a lower arm connected to the turning base so as to be tiltable about the L axis, and a tiltable about the U axis to the lower arm; An upper arm, a wrist connected to the tip of the upper arm so as to be rotatable around the R axis, and a welding torch attached to the tip of the wrist, wherein the wrist includes: A torso that rotates about an R-axis in the length direction of the upper arm, an oscillator attached to a tip of the torso and swings around a B-axis orthogonal to the R-axis, and an oscillator attached to the tip of the oscillator. Industrial robot comprising a rotating body that rotates about the T axis
A fuselage drive motor and a speed reducer for driving the fuselage are installed on the upper arm offset from the R axis,
A fuselage drive gear connected to the fuselage drive motor is formed in a hollow shape, and is arranged concentrically with the R axis inside the upper arm,
A conduit cable for supplying power or a signal or a material to the end effector attached to the rotating body is drawn into the base from the outside of the base, and from the inside of the base, from the top of the lower arm through the inside of the turning base and the inside of the lower arm. Pull out to the outside, form an arc-shaped slack portion outside, pull into the upper arm from the opposite end of the upper arm to the wrist side, and pull out to the wrist side through the hollow part of the body driving gear. An industrial robot that extends to an effector.
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