JP4290848B2 - 産業用ロボットにおけるケーブル支持装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットの手首先端に搭載する作業機器用のケーブルを支持する産業用ロボットにおけるケーブル支持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業用ロボットの手首は、一般に、ロボットアームに対しロボットアームの長手方向の第1軸線回りに回転自在な第1手首部材と、第1手首部材に対し第1軸線に直交する第2軸線回りに揺動自在な第2手首部材と、第2手首部材に対し第2軸線に直交する第3軸線回りに回転自在な第3手首部材とから成る3軸構造のものに構成されており、手首先端に搭載する作業機器の姿勢を第1乃至第3手首部材の動きで三次元的に任意の姿勢に変更し得るようにしている。
【0003】
従来、このような産業用ロボットにおいては、手首先端に搭載する作業機器用のケーブルをロボットアームの先端部と作業機器との間に弛みを付けて取り回し、手首による作業機器の動きでケーブルの無理な引張りや曲げが生ずることをケーブルの弛みで防止できるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
手首が上記した3軸構造のものである場合、ロボットアームに対し作業機器がかなり広範囲に動くため、ロボットアームの先端部と作業機器との間のケーブルの弛みもかなり大きく取ることが必要になり、その結果、手首に対するケーブルのからみつきや、ワーク及びワークを保持する治具に対するケーブルの干渉を生じ易くなる。
【0005】
本発明は、以上の点に鑑み、ケーブルの弛みを大きく取らずに済むようにした産業用ロボットにおけるケーブル支持装置を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、ロボットアームの先端に設けられロボットアームに対しロボットアームの長手方向の第1軸線回りに回転自在な第1手首部材と、第1手首部材の先端に設けられ第1手首部材に対し第1軸線に直交する第2軸線回りに揺動自在な第2手首部材と、第2手首部材の先端に設けられ第2手首部材に対し第2軸線に直交する第3軸線回りに回転自在な第3手首部材とで構成される3軸構造の手首を備える産業用ロボットの手首先端に搭載する作業機器用のケーブルを支持するケーブル支持装置において、第1手首部材の基端部外周にケーブルをクランプする第1と第2の1対のケーブルホルダを周方向に間隔を存して取付け、ロボットアーム側からのびるケーブルを第1ケーブルホルダと第2ケーブルホルダとに順に挿通して作業機器側に取り回して設けると共に、第2ケーブルホルダを、第1手首部材に対し、第2軸線に平行な軸線回りとこの軸線に直交する軸線回りとの2軸の回転自由度を持つように取付けている。
【0007】
本発明によれば、第1ケーブルホルダとロボットアームとの間でケーブルに第1手首部材の回転に対処するための弛みを付け、また、第2ケーブルホルダと作業機器との間でケーブルに第2手首部材の揺動及び第3手首部材の回転に対処するための弛みを付けることにより、第1乃至第3手首部材による作業機器の動きに対してのケーブルの追従性を確保して、ケーブルの無理な引張りや曲げが生ずることを防止できる。ここで、手首に対するケーブルのからみつきやワーク等に対するケーブルの干渉で問題になるのは、手首を迂回するように取り回すケーブルの部分、即ち、第2ケーブルホルダと作業機器との間のケーブルの部分の弛みである。本発明では、第1ケーブルホルダとロボットアームとの間のケーブルの弛みで第1手首部材の回転に対処できるため、第2ケーブルホルダと作業機器との間のケーブルの弛みは小さくて済む。更に、本発明では、第2ケーブルホルダが2軸の回転自由度を持つため、第2手首部材の揺動及び第3手首部材の回転による作業機器の動きに追従してケーブルが動く際、第2ケーブルホルダが回転してケーブルが作業機器と第2ケーブルホルダとの間の部分だけでなく第2ケーブルホルダと第1ケーブルホルダとの間の部分に亘って動く。従って、第1ケーブルホルダと第2ケーブルホルダとの間のケーブル部分も第2手首部材の揺動及び第3手首部材の回転に対処する弛み部分として機能するようになり、そのため、第2ケーブルホルダと作業機器との間のケーブルの弛みを可及的に小さく設定でき、手首に対するケーブルのからみつきやワーク等に対するケーブルの干渉を有効に防止できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1及び図2を参照して、1は産業用ロボットのロボットアームであり、ロボットアーム1の先端に手首2を設け、手首2の先端に溶接ガン等の作業機器(図示せず)を搭載する。
【0009】
手首2は、ロボットアーム1に対しロボットアーム1の長手方向の第1軸線20a回りに回転自在な第1手首部材20と、第1手首部材20に対し第1軸線20aに直交する第2軸線21a回りに揺動自在な第2手首部材21と、第2手首部材21に対し第2軸線21aに直交する第3軸線22a回りに回転自在な第3手首部材22とから成る3軸構造のものに構成されており、第3手首部材22に固定したツールホルダ23に作業機器を搭載する。
【0010】
作業機器には、ホース等を含む各種ケーブル3を介して電力や冷却水やエア等が供給されるようになっている。このケーブル3を支持するため、ロボットアーム1の外周にケーブル3をロボットアーム1の周方向に遊挿可能なケーブルガイド4を取付けると共に、第1手首部材20の基端部外周に固定した円弧状のブラケット24に、ケーブル3をクランプする第1と第2の1対のケーブルホルダ5、6を周方向に間隔を存して取付け、更に、ツールホルダ23にケーブル3をクランプする第3ケーブルホルダ7を取付けている。そして、ロボットアーム1の基端側からのびるケーブル3をケーブルガイド4と第1ケーブルホルダ5と第2ケーブルホルダ6と第3ケーブルホルダ7とに順に挿通し、ケーブル3にケーブルガイド4と第1ケーブルホルダ5との間の弛みと、第2ケーブルホルダ6と第3ケーブルホルダ7との間の弛みとを付けた状態で、各ケーブルホルダ5、6、7によりケーブル3をクランプし、第3ケーブルホルダ7を通して導出されるケーブル3の端末を作業機器に接続するようにしている。
【0011】
これによれば、第1手首部材20の回転でケーブル3の無理な引張りや曲げが生ずることをケーブルガイド4と第1ケーブルホルダ5との間のケーブル3の弛みで防止できるため、第2ケーブルホルダ6と第3ケーブルホルダ7との間の弛みは第2手首部材21の揺動と第3手首部材22の回転との2軸の動きだけに対処できるように設定すれば良い。然し、第2ケーブルホルダ6と第3ケーブルホルダ7との間だけの弛みで2軸の動きに対処するには、弛みを左程小さくすることができない。
【0012】
そこで、本実施形態では、第2ケーブルホルダ6を、第1手首部材20に対し、第2軸線21aに平行な軸線回りとこの軸線に直交する軸線回りとの2軸の回転自由度を持つように取付けている。これを図3を参照して詳述するに、ブラケット24に第2軸線21aに平行な支軸6aを固定して、支軸6aにコ字状の金具6bを軸支し、この金具6bに軸受スリーブ6cをその軸線が支軸6aに直交するように固定して、第2ケーブルホルダ6をこれに突設した軸部6dにおいて軸受スリーブ6cに挿通軸支し、第2ケーブルホルダ6に支軸6aに対する金具6bの回転による揺動と軸受スリーブ6cに対する軸部6dの回転による旋回との2軸の回転自由度が与えられるようにしている。
【0013】
これによれば、第2手首部材21の揺動と第3手首部材22の回転とによるツールホルダ23の動きに追従してケーブル3が動く際、ケーブル3の動きに追従して第2ケーブルホルダ6が第1手首部材20に対し揺動及び旋回して、第1ケーブルホルダ5と第2ケーブルホルダ6との間のケーブル3の部分が三次元的に湾曲変位し、ケーブル3が第2ケーブルホルダ6の部分で過度に曲げられることが防止される。換言すれば、第1ケーブルホルダ5と第2ケーブルホルダ6との間のケーブル3の部分も第2手首部材21の揺動及び第3手首部材22の回転に対処する弛み部分として機能するようになる。そのため、手首2を迂回するように取り回すケーブル3の部分、即ち、第2ケーブルホルダ6と第3ケーブルホルダ7との間のケーブル3の部分の弛みを可及的に小さく設定でき、手首2に対するケーブル3のからみつきやワーク等に対するケーブル3の干渉を有効に防止できる。
【0014】
尚、第1ケーブルホルダ5は、ケーブル3を第1手首部材20の周方向に挿通してクランプするように構成されている。そして、ブラケット24にロボットアーム1側にのびるステー5aを介して第1ケーブルホルダ5を取付けて、第2ケーブルホルダ6に対し第1ケーブルホルダ5をロボットアーム1側にオフセットし、第1ケーブルホルダ5と第2ケーブルホルダ6との間でケーブル3を三次元的に無理なく湾曲させ得るようにしている。
【0015】
また、上記実施形態の如くツールホルダ23に第3ケーブルホルダ7を設けずに、ケーブル3を作業機器に直接接続することも可能であるが、これでは作業機器のケーブル接続部に負荷がかかる。そのため、上記の如く第3ケーブルホルダ7により、ケーブル3をツールホルダ23に固定することが望ましい。
【0016】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、手首を迂回するように取り回すケーブルの部分の弛みを可及的に小さく設定でき、手首に対するケーブルのからみつきやワーク等に対するケーブルの干渉を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るケーブル支持装置を具備する産業用ロボットの一例の要部の側面図
【図2】 図1の上方から見た平面図
【図3】 図2のIII-III線拡大截断面図
【符号の説明】
1 ロボットアーム 2 手首
20 第1手首部材 20a 第1軸線
21 第2手首部材 21a 第2軸線
22 第3手首部材 22a 第3軸線
3 ケーブル 5 第1ケーブルホルダ
6 第2ケーブルホルダ
Claims (1)
- ロボットアームの先端に設けられロボットアームに対しロボットアームの長手方向の第1軸線回りに回転自在な第1手首部材と、第1手首部材の先端に設けられ第1手首部材に対し第1軸線に直交する第2軸線回りに揺動自在な第2手首部材と、第2手首部材の先端に設けられ第2手首部材に対し第2軸線に直交する第3軸線回りに回転自在な第3手首部材とで構成される3軸構造の手首を備える産業用ロボットの手首先端に搭載する作業機器用のケーブルを支持するケーブル支持装置において、
第1手首部材の基端部外周にケーブルをクランプする第1と第2の1対のケーブルホルダを周方向に間隔を存して取付け、ロボットアーム側からのびるケーブルを第1ケーブルホルダと第2ケーブルホルダとに順に挿通して作業機器側に取り回して設けると共に、
第2ケーブルホルダを、第1手首部材に対し、第2軸線に平行な軸線回りとこの軸線に直交する軸線回りとの2軸の回転自由度を持つように取付ける、
ことを特徴とする産業用ロボットにおけるケーブル支持装置。
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