JP6629826B2

JP6629826B2 - ロボットとその線条体処理構造

Info

Publication number: JP6629826B2
Application number: JP2017248088A
Authority: JP
Inventors: 悟志足立
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: US20190193285A1; JP2019111627A; DE102018222069A1; US11267140B2; CN109955283A

Description

本発明は、ロボットとその線条体処理構造に関するものである。

ロボットの手首先端に取り付けたハンドなどのツールへの電力あるいは流体の供給のために、ケーブルやチューブ等の線条体をロボットの外表面に這わせてロボットの手首先端まで艤装することが行われる（例えば、特許文献１参照。）。一般に、線条体は、ロボットの動作により線条体が絡まったり暴れたりしないようにロボットの手首においてロボットの外周面に、クランプ用の板金等によって固定される。

特開２０１５−２４４７３号公報

単に、ロボットの手首の外周面にクランプ用の板金を用いて線条体を固定するケーブル処理構造では、クランプ用の板金の大きさ分だけ、あるいはそれに加えて板金に線条体を固定するためのナイロンバンド等の結束具の太さ分だけ、手首部の輪郭形状を大きくせざるを得ず、周辺機器との干渉が発生し易くなる。

本発明は、線条体の装着による手首部の輪郭形状の増大を抑制し、手首部の周辺機器との干渉の可能性を低減することができるロボットとその線条体処理構造を提供する。

本発明の一態様は、ツールを固定する最先端の第１手首ユニットを所定の軸線回りに回転可能に支持する第２手首ユニットの前記軸線方向の外側に配置された少なくとも１つのカバー部材を備え、該カバー部材が、前記軸線回りの外周縁の少なくとも一部を前記軸線方向に窪ませた凹部と、該凹部との間に前記軸線に沿う方向に線条体を挟むプレートを固定するために設けられた締結具とを備えるロボットである。

本態様によれば、ロボットの外表面に這わせるように配線されてきた線条体を、ロボットの第２手首ユニットの軸線近傍を通過させた後、当該軸線回りの外周縁のカバー部材の少なくとも一部に設けられた凹部を通過するように配置するとともに、凹部との間に線条体を挟むようにプレートを配置して、カバー部材に設けられた締結具を利用してプレートをカバー部材に固定することにより、線条体の先端側が第２手首ユニットの軸線に対して放射方向に延びるように艤装される。これにより、線条体の先端が接続されるツールを固定した最先端の第１手首ユニットを第２手首ユニットにより軸線回りに回転させても線条体が絡まったり暴れたりしないように支持することができる。

この場合において、第２手首ユニットの軸線近傍においては、線条体はその太さ分だけ第２手首ユニットの外表面よりも軸線方向外側に突出するが、第２手首ユニットの外周縁においては、線条体がカバー部材の凹部を通過することによって突出量が低減される。これにより、線条体の装着による手首部の輪郭形状の増大を抑制し、手首部の周辺機器との干渉の可能性を低減することができる。

上記態様においては、前記凹部が、前記カバー部材の前記軸線回りの周方向の一部の外周縁を、所定の幅寸法にわたって部分的に窪ませることにより設けられていてもよい。
このようにすることで、外周縁を部分的に凹ませた凹部の周方向の両側には、凹部に収容された線条体を径方向に挟む位置に側壁が配置されるので、プレートと凹部との間に挟んだ線条体が径方向にずれるのを簡易に防止することができる。

また、本発明の他の態様は、上記のロボットの前記凹部との間に前記線条体を挟んで配置されるプレートと、該プレートを前記カバー部材の前記締結具を利用して固定する締結部材とを備えるロボットの線条体処理構造である。

本発明によれば、線条体の装着による手首部の輪郭形状の増大を抑制し、手首部の周辺機器との干渉の可能性を低減することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットを示す部分的な斜視図である。本発明の一実施形態に係るロボットの線条体処理構造を示す分解斜視図である。図２の線条体処理構造によりケーブルを固定した状態を示す斜視図である。図３の状態を示す部分的な拡大縦断面図である。凹部を有しない場合の比較例を示す拡大縦断面図である。図１のロボットの変形例を示す部分的な斜視図である。図２の線条体処理構造のプレートの変形例を示す部分的な拡大断面図である。図１のロボットの他の変形例を示す部分的な斜視図である。

本発明の一実施形態に係るロボットおよび線条体処理構造１０について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係るロボットは、任意の軸構成のロボットでよい。ロボットは、例えば、６軸多関節型の場合には、床面に固定されるベースに対して３つの関節軸によって３次元的に移動可能な手首１を備えている。

ロボットの手首１は、図１に示されるように、図示しないツールを固定する先端部材２を第１軸線Ａ回りに回転させる最先端の第１手首ユニット３と、第１軸線（軸線）Ａに直交する第２軸線（軸線）Ｂ回りに第１手首ユニット３を回転させる第２手首ユニット４と、第２軸線Ｂに直交する第３軸線回りに第２手首ユニット４を回転させる図示しない第３手首ユニットとを備えている。これにより、先端部材２に固定されたツールを任意の姿勢に設定することができるようになっている。

本実施形態に係るロボットは、図１に示されるように、第２手首ユニット４を構成するハウジング５の第２軸線Ｂ方向の両端の外面に凹部６とタップ（締結具）７とを備えるカバー部材８を備えている。

第２手首ユニット４は、ハウジング５内に収容された図示しないモータおよび減速機を備えている。
凹部６は、ハウジング５の先端縁（外周縁）の幅方向の中央部を部分的に第２軸線Ｂ方向に凹ませたものである。図１に示す例では、凹部６は、先端に向かって先細になる傾斜面により構成されている。
タップ７は、凹部６の幅方向の両側の２箇所に設けられた２つの座面にそれぞれ加工されている。図１に示す例では、タップ７は凹部６よりも基端側に形成されている。

本実施形態に係る線条体処理構造１０は、図２に示されるように、図１のロボットと、プレート１１と、タップ７に締結されるボルト（締結部材）１２とを備えている。プレート１１と凹部６との間にケーブル１３を配置して、ボルト１２をタップ７に締結することにより、プレート１１がカバー部材８に固定され、ケーブル１３が支持されるようになっている。
プレート１１は、例えば、図２に示されるように、Ｕ字状にプレス加工された金属製平板部材であり、ボルト１２を貫通させる２つの貫通孔１１ａを備えている。

プレート１１は、図３に示されるように、ボルト１２をタップ７に締結することにより、ロボットの座面に固定され、凹部６の一部を塞ぐように配置される。凹部６を閉塞している部分において、プレート１１と凹部６との間にケーブル（線条体）１３が径方向に挟まれるようになっている。また、プレート１１が閉塞していない部分を通して、ケーブル１３が凹部６内外に延びるように艤装される。

このように構成された本実施形態に係るロボットとその線条体処理構造１０によれば、図３に示されるように、ロボットの外側を這わせるように艤装され、カバー部材８の外面に沿って基端側から延びて来たケーブル１３を、カバー部材８の先端縁に設けられた凹部６を通過するように固定することができる。これにより、第２手首ユニット４を作動させて第１手首ユニット３の先端部材２に取り付けたツールを移動させても、ツールに接続されているケーブル１３が絡まったり暴れたりしないように支持することができる。

ケーブル１３の固定に際しては、凹部６を通過するようにケーブル１３を配置し、凹部６との間にケーブル１３を挟むようにプレート１１を配置し、ボルト１２をタップ７に締結することによってプレート１１をハウジング５に固定する。

凹部６が、先端縁の幅方向の中央に部分的に凹んでいるので、プレート１１を固定する前であってもケーブル１３が幅方向に凹部６から抜け落ちないように仮固定することができる。
そして、本実施形態に係るロボットとその線条体処理構造１０によれば、ケーブル１３を艤装した後の第２手首ユニット４の第２軸線Ｂに沿う方向の寸法は、図４に示されるように、ハウジング５の寸法にケーブル１３の直径を加えた寸法となる。

これに対して、ハウジング５に固定したプレート１１にナイロンバンド２０等によってケーブル１３を固定する従来の方法では、図５に示されるように、座面の高さ寸法と、座面に固定したプレート１１の厚さ寸法と、ケーブル１３の直径寸法と、ナイロンバンド２０の厚さ寸法の合計となる。その結果、本実施形態に係るロボットとその線条体処理構造１０によれば、従来と比較して、大幅に、ケーブル１３を含む第２手首ユニット４の第２軸線Ｂに沿う方向の寸法を低減することができる。

すなわち、この寸法は、手首１の先端面に固定したツールを手首１ごと、狭い空間に挿入していく場合であっても、手首１およびケーブル１３が周辺機器と干渉する可能性を、大幅に低減することができるという利点がある。
また、本実施形態においては、プレート１１を固定するボルト１２を、ケーブル１３を抑える部分よりも基端側に配置した。これにより、図４に破線で示すように、タップ７に締結されたボルト１２の頭部をケーブル１３よりも低い位置に配置することができる。その結果、ケーブル１３を固定した第２手首ユニット４の第２軸線Ｂに沿う方向の寸法のボルト１２の頭部による増大を防止することができる。

なお、本実施形態においては、凹部６内に配置したケーブル１３を凹部６とプレート１１とによって挟むようにプレート１１を固定することとしたが、この場合に、図４に示されるように、プレート１１とケーブル１３との間にスポンジ等の弾性部材１４を圧縮することにより、ケーブル１３をさらに簡易に固定することができる。

本実施形態においては、凹部６をハウジング５の幅方向の中央のみに部分的に設けることとしたが、これに代えて、図６に示されるように、ハウジング５の先端縁全体に傾斜面１５を配置することにしてもよい。これによっても、ケーブル１３を含む第２手首ユニット４の第２軸線Ｂに沿う方向の寸法を低減することができる。

タップ７の位置を凹部６よりも基端側に設けることとしたが、ハウジング５の幅方向に凹部６を挟む位置に配置してもよい。これにより、ケーブル１３を抑えるプレート１１の形状を帯板状の簡易な形状にすることができる。そして、これにより、ケーブル１３をより確実に支持することができるという利点がある。

本実施形態においては、線条体としてケーブル１３を例示したが、これに代えて、ツールに液体やワイヤ等を供給するチューブ等の線条体を固定するために使用することにしてもよい。
プレート１１として、金属製平板部材を例示したが、これに代えて、図７に示されるように、凹部６の傾斜面に沿うように湾曲した形状のものを採用してもよい。これにより、手首１先端近傍における第２軸線Ｂ方向の突出量をさらに抑えて、周辺機器との干渉の可能性をさらに低減することができる。

また、本実施形態においては、凹部６をハウジング５の先端縁に設けたが、図８に示されるように、ハウジング５の幅方向の端縁に設けることにしてもよい。
また、タップ７の数および位置も任意でよい。
また、タップ７により締結具を構成したが、これに代えて、カバー部材８に設ける締結具を植え込みボルトにより構成し、締結部材としてナットを採用してもよい。

３第１手首ユニット
４第２手首ユニット
６凹部
７タップ（締結具）
８カバー部材
１１プレート
１２ボルト（締結部材）
１３ケーブル（線条体）
Ａ第１軸線（軸線）
Ｂ第２軸線（軸線）

Claims

ツールを固定する最先端の第１手首ユニットを所定の軸線回りに回転可能に支持する第２手首ユニットの前記軸線方向の外側に配置された少なくとも１つのカバー部材を備え、
該カバー部材が、前記軸線回りの外周縁の少なくとも一部を前記軸線方向に窪ませた凹部と、該凹部との間に前記軸線に沿う方向に線条体を挟むプレートを固定するために設けられた締結具とを備えるロボット。
前記凹部が、前記カバー部材の前記軸線回りの周方向の一部の外周縁を、所定の幅寸法にわたって部分的に窪ませることにより設けられている請求項１に記載のロボット。
請求項１または請求項２に記載のロボットの前記凹部との間に前記線条体を挟んで配置されるプレートと、
該プレートを前記カバー部材の前記締結具を利用して固定する締結部材とを備えるロボットの線条体処理構造。