JP2005246532A - ロボットのケーブル処理機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】ロボットの関節部を大型化することなくアーム先端に取り付けられた複数のハンドにケーブルを供給でき、さらにケーブルの断線などが生じないケーブル処理機構を提供する。
【解決手段】エア配管や電気配線等のケーブルをロボットのアーム内部に収容するケーブル処理機構であって、ロボットの関節駆動部にケーブル２１を収容するケーシング部２０を備え、ケーシング部２１は、その内壁に前記関節の駆動軸回りに回転するコロ２３を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明はロボットのアーム内部にエア配管や電気配線等（以下「ケーブル」と呼称する）を収納するためのケーブル処理機構に関する。
ロボットのアーム内部にケーブルを収容する際の従来の処理方法として、ケーブルを弾性的に巻き回した状態でアーム内部に収容する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、ケーブルを可撓性コンジット内に約半周往方向に延在した後、上方にＵ字方向に折り返して約半周復方向に延在させてアーム内部に収容する支持装置もある（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−５７７９２号公報 特許第３４５２８１１号公報
しかし、特許文献１の方法ではアーム先端に取り付けられた複数のハンドにケーブルを供給しようとする場合、さらにもう一つあるいはそれ以上の弾性的に巻き回した、より巻き径の大きいケーブルが必要となり、ロボットの関節部の直径が大きくなる。さらに弾性的に巻き回すため、巻き軸方向へのスペースが必要となりロボットのアームが関節部回転軸方向にも大型化するという問題があった。
また特許文献２の支持装置ではケーブルをＵ字型に折り返している分、ロボットの関節部が回転軸方向に大きくなってしまう。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットの関節部を大型化することなくアーム先端に取り付けられた複数のハンドにケーブルを供給でき、さらにケーブルの断線などが生じないケーブル処理機構を提供することを目的とする。
上記のような問題を解決するため、本発明では次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、エア配管や電気配線等のケーブルをロボットのアーム内部に収容するケーブル処理機構であって、前記ロボットの関節駆動部に前記ケーブルを収容するケーシング部を備え、前記ケーシング部は、その内壁に前記関節の駆動軸回りに回転するコロを備えることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記ケーシング部は、その内部上面および下面にフッ素樹脂加工を施したことを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記ケーシング部は、前記ロボットのアームと同一の輪郭をなす外形を備えることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、ロボットの関節部を小型化することができる。また、関節が回転駆動する際にケーブルがスムーズに動くため、ロボットの関節部の摺動抵抗も低減することができる。さらにケーブル自体にもストレスがかからないため断線やエア漏れを防止できる。
また、請求項２に記載の発明によれば、関節が回転駆動する際のケーブルの摩擦をさらに低減することができる。
また、請求項３の発明によれば、アーム先端に複数のハンドを有するロボットについても関節部を大型化することなく、それぞれのハンドにケーブルを供給することができる。
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図１に本発明の機構を用いた水平多関節ロボットのアームの例を示す。
図１は側面から見た場合の中央断面図であり、図２はアームの上面図を示している。なお、説明のため図２ではカバー等を取り外した状態としている。
図１に示すように、ロボットは第１アーム１と第２アーム２からなり、基部側の第１アーム１は所定の範囲で上下および回転駆動するシャフト３に固定されている。第２アーム２は、所定の範囲で回転駆動できるように第１アーム１に対しベアリング４を介して取り付けられている。
さらに第２アームの先端にはワークを掴み搬送する２つのハンド５、６（図ではハンドの先端部は省略している）が上下に重なるように取り付けられており、第１アーム１および第２アーム２の内部にはハンド５、６を駆動させる機構が内蔵されている。
すなわち、モータ７が回転するとそのトルクが減速機９によって増幅され、増幅されたトルクはモータ側プーリ１１とベルト１３によりプーリ１６へと伝達され、プーリ１６がベアリング１８を介してハンド６を回転駆動させる。
同様にモータ８が回転するとそのトルクが減速機１０によって増幅され、増幅されたトルクはモータ側プーリ１２とベルト１４によりプーリ１５へと伝達され、プーリ１５がベアリング１７を介してハンド５を回転駆動させる。
以上の機構により、図３に示すようにハンド５、６はその回転軸を同一として互いに独立して動作する。なお、モータ８および減速機１０は図２および図３においてモータ側プーリ１２の下に位置するが、図１の中央断面図の手前にあたるため、図１には描画されていない。
また、ハンド５にはプーリ１５の中空部を通してエア配管や電気配線（以下ケーブルという）１９が供給される。一方、ハンド６にはケーシング２０を介してケーブル２１が供給される。ケーブル２１は第２アーム２内でサポート２２に固定され、ケーシング２０内を通って、さらにハンド６に従属して動作する固定部品２５に固定される。
ケーブル１９、２１はハンド５、６に搭載されるセンサ用の電源線や信号線として、また同じくハンド５、６に搭載されるシリンダ等の駆動用エアやワーク吸着用の真空エア供給媒体として用途に応じて使用される。
図４は図１の矢視Ａの斜視図であり、第２アーム２からケーシング２０の部分を抜き出したものである。図４に示すように、ケーシング２０内にはその内壁に沿って複数のコロシャフト２４が設けられており、それぞれのコロシャフト２４には、パイプ状のコロ２３がその中空部にコロシャフト２４を通すように設置されている。
図５はケーシング２０内のコロ２３およびコロシャフト２４の１つを上面から見た図である。コロ２３の中空部の内径はコロシャフト２４の径より大きく、コロ２３の外径はコロシャフト２４の中心からケーシング２０の内壁までの距離（図中のｄ）より小さいため、コロ２３は図５に示す矢印の方向に自由に回転できるようになっている。
図６および図７はハンド６の回転によってケーシング２０内のケーブル２１が動作する様子を示した上面図である。
例えばハンド６が図３に示す＋方向に回転することで固定部品２５が図６（ａ）に示す矢印の方向へ回転し、ケーシング２０内のケーブル２１がハンド６側に引っ張られるとすると、その際には図６（ｂ）に示すように、ケーブル２１はハンド６が取り付けられている固定部品２５の周囲に巻きつく。
逆に、ハンド６が図３に示す−方向に回転することで固定部品２５が図７（ａ）に示す矢印の方向へ回転し、ケーシング２０内のケーブル２１がハンド６側から押されるとすると、その際には図７（ｂ）に示すように、固定部品２５の周囲に巻きついていたケーブル２１はケーシング２０内で広がり内壁に近づくが、コロ２３が設けられているためにケーシング２０の内壁とケーブル２１とは直接接触しない。よって接触面積を小さくでき、摩擦抵抗を減らすことができる。
さらに前述のように、コロ２３はハンド６の回転軸回りに自由に回転できるため、ハンド６の回転に伴いケーブル２１がケーシング２０の壁面に沿って動作する際の摩擦抵抗が低減される。すなわちハンド６が回転駆動してもケーブル２１はケーシング２０内をスムーズに動くことができストレスや張力が作用せず、繰り返し動作による断線を防止することができる。
また、図示しないが、ケーシング２０の内側の上下面にはフッ素樹脂加工が施こされている。フッ素樹脂は摩擦係数が小さいため、ケーシング２０内のケーブル２１の滑りをさらに良くすることができ、関節部の摺動抵抗の低減やケーブル２１の断線防止に寄与する。直接フッ素加工を施さずに、表面にフッ素樹脂加工を施したテープを貼りつけてもよい。
図２および図３から分かるように、ケーシング２０の外形は第２アーム２と同一の輪郭をなしており、その容積については、水平方向にはケーブル２１のうち、ハンド６の回転動作によって固定部品２５に巻きついたり離れたりする長さ分を収納する面積と、コロ２３を設置する面積があればよい。また高さ方向にはケーブル２１の径の寸法があればよい。さらに、第２アーム２の先端内部にはケーブル２１が通るほどの空間を設けるだけで十分なので、本発明のケーブル処理機構によるロボット関節部の大型化を回避できる。
また、本実施例ではアーム先端に回転軸を同一とする２つのハンドを備えたロボットを例にとり説明したが、ハンドが３つ以上の場合であっても、ケーシング２０をハンドの回転軸方向に重ねた構造とすればよく、その際、前述のようにケーシング２０はアームの輪郭に合わせた形状となっているためハンドの回転軸方向から見たアームの面積は増大せず、省スペースを実現できる。
なお、本実施例では水平多関節ロボットを例にとり説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、垂直多関節ロボットなど、回転軸を備えたロボット一般について広く実施できる。
本発明は各種ロボットの関節部や、駆動部の先端に供給するケーブル類を収納する機構に適用できる。
本発明の実施例のアームを側面から見た断面図 本発明の実施例のアームの上面図 本発明の実施例のアームの斜視図 本発明の実施例のケーシングの斜視図 ケーシング内のコロ周辺部分の上面図 ハンドの回転によるケーシング内のケーブルの動作を示す上面図 ハンドの回転によるケーシング内のケーブルの動作を示す上面図
符号の説明
１ 第１アーム
２ 第２アーム
３ シャフト
４ ベアリング
５、６ ハンド
７、８ モータ
９、１０ 減速機
１１、１２ プーリ
１３、１４ ベルト
１５、１６ プーリ
１７、１８ ベアリング
１９ ケーブル
２０ ケーシング
２１ ケーブル
２２ サポート
２３ コロ
２４ コロシャフト
２５ 固定部品

Claims (3)

  1. エア配管や電気配線等のケーブルをロボットのアーム内部に収容するケーブル処理機構であって、
    前記ロボットの関節駆動部に前記ケーブルを収容するケーシング部を備え、前記ケーシング部は、その内壁に前記関節の駆動軸回りに回転するコロを備えることを特徴とするロボットのケーブル処理機構。
  2. 前記ケーシング部は、その内部上面および下面にフッ素樹脂加工を施したことを特徴とする請求項１記載のロボットのケーブル処理機構。
  3. 前記ケーシング部は、前記ロボットのアームと同一の輪郭をなす外形を備えることを特徴とする請求項１または２記載のロボットのケーブル処理機構。
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