JP7290475B2

JP7290475B2 - ロボット

Info

Publication number: JP7290475B2
Application number: JP2019101389A
Authority: JP
Inventors: 友亮水越; 一隆中山
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: US20200376688A1; JP2020192662A; CN112008757A; DE102020113687A1; US11167432B2

Description

本開示は、ロボットに関するものである。

分離可能な複数の分線盤要素を有する分線盤を備えたロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。各分線盤要素は、ロボット本体から独立して取り外し可能である。各分線盤要素には、複数の線条体の先端にそれぞれ取り付けられているコネクタがそれぞれ接続されている。交換が必要となった線条体のコネクタが取り付けられている分線盤要素のみをロボット本体から着脱可能にすることにより、線条体の交換を容易にすることができる。

特開２０１４－１９８３５１号公報

ロボット本体に取り付けられる外部機器の取付位置は、ロボットのアーム構造に起因する理由や、外部機器の種類に応じて最適と考えられる部位、あるいは、ユーザ要望で決められ、ロボットの機種毎に異なっていることが多い。外部機器への電源供給は、分線盤のコネクタに外部から接続する外部線条体を外部機器まで引き回す必要がある。分線盤から外部機器までの距離が長い場合には、ロボット本体の動作によって外部線条体が周辺物体と接触しないようにコンパクトに配線する必要がある。また、外部機器が分線盤に対して相対移動する可動部に取り付けられる場合には、外部線条体を可動配線とする必要があり、余長を持たせるなど配線作業に気を配る必要がある。

本開示の一態様は、外壁を内外に貫通する２以上の開口部を有するロボット本体と、該ロボット本体の内部に配線されるケーブルとを備え、該ケーブルが、各前記開口部近傍に、前記ケーブルの基幹ケーブルから分岐する分岐ケーブルと、各前記分岐ケーブルの先端にそれぞれ取り付けられた内部コネクタと、前記ロボット本体の各前記開口部に、それぞれ着脱可能に取り付けられ、各前記開口部を閉塞する蓋部材とを備え、前記蓋部材の少なくとも１つが分線盤であり、該分線盤が、一側面に接続面を露出させて固定された外部機器用コネクタと、他側面側に配置され前記外部機器用コネクタに接続されるとともに、いずれかの前記内部コネクタに接続可能な中継コネクタとを備え、前記外部機器用コネクタが、前記ロボット本体の外面に固定される外部機器に接続可能であるロボットである。

本開示の一実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図１のロボットのロボット本体に設けた開口部、分岐ケーブルおよび外部機器を示す模式図である。図１のロボットのロボット本体に設けた開口部をプレートによって閉塞する場合の図２と同様の模式図である。図３の開口部をプレートによって閉塞し、第２アーム基端の開口部に取り付けた分線盤に外部機器を取り付けた状態を示す模式図である。図３の開口部をプレートによって閉塞し、第２アーム途中位置の開口部に取り付けた分線盤に外部機器を取り付けた状態を示す模式図である。図３の開口部をプレートによって閉塞し、手首ユニットの開口部に取り付けた分線盤に外部機器を取り付けた状態を示す模式図である。図２の変形例であって、各開口部近傍に２以上の分岐ケーブルが設けられた場合を説明する模式図である。図２の変形例であって、分線盤以外のプレートに絶縁用キャップが備えられている場合を説明する模式図である。図２の変形例であって、基幹ケーブルが２本の場合を説明する模式図である。図９における接点位置を示すＧ部分の拡大図である。

本開示の一実施形態に係るロボット１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１は、例えば、図１に示されるように、６軸多関節型ロボットであって、ロボット本体２と、ロボット本体２の内部に配線されるケーブル３とを備えている。

ロボット本体２は、床面に設置されるベース４と、鉛直な第１軸線Ａ回りにベース４に対して回転可能に支持された旋回胴５とを備えている。また、ロボット本体２は、水平な第２軸線Ｂ回りに旋回胴５に対して回転可能に支持された第１アーム６と、第２軸線Ｂに平行な第３軸線Ｃ回りに第１アーム６に対して回転可能に支持された第２アーム７とを備えている。さらに、ロボット本体２は、第２アーム７の先端に支持された３軸の手首ユニット８を備えている。

ロボット本体２の内部には、旋回胴５、第１アーム６、第２アーム７および手首ユニット８を駆動する図示しないモータが配置されている。
ケーブル３は、各モータを駆動するための電力および信号を伝送する図示しないモータ駆動用ケーブルの他、ロボット本体２の外面のいずれかの位置に固定される外部機器１０（例えば、チャック式ハンド、カメラ、スポット溶接ガン、アーク溶接トーチ、ワイヤ送給機、シーリング用ガン、力センサがある）に供給する電力および信号を伝送するケーブルやエアを供給するチューブから構成されるエンドエフェクタ用ケーブル（基幹ケーブル）９を束ねたものである。ケーブル３は、ロボット本体２の外部に設置される制御装置１１から、図２に示されるように、ベース４に設けられた分線盤１２を経由してロボット本体２の内部に導かれている。

また、ロボット本体２には、複数の異なる箇所に外壁２ａを内外に貫通する開口部１３，１４，１５が設けられている。図１から図５に示す例では、第２アーム７の基端側、第２アーム７の長さ方向の途中位置および手首ユニット８にそれぞれ同一形状の開口部１３，１４，１５が設けられている。なお、各開口部１３，１４，１５の近傍には、外部機器１０を取り付けるための図示しない機器取付面がロボット本体２の外面に設けられている。

また、ケーブル３は、図２に示されるように、ロボット本体２の各開口部１３，１４，１５近傍においてエンドエフェクタ用ケーブル９が分岐した分岐ケーブル１６を備えている。各分岐ケーブル１６の先端には内部コネクタ１７が取り付けられている。内部コネクタ１７は、同一の外部機器１０に対する接続インターフェースを備えており、全ての内部コネクタ１７の仕様が同一であり、ロボット本体２に固定される外部機器１０のケーブル１８に接続可能である。なお、複数の内部コネクタ１７は全てにおいて完全に同一仕様である必要はなく、異なる仕様であってもよい。例えば、棒状中継端子であってもよい。

このように構成された本実施形態に係るロボット１によれば、ユーザがロボット１に外部機器１０を取り付ける場合に、いずれかの開口部１３，１４，１５の近傍に設けられた機器取付面を選択して外部機器１０を取り付ける。そして、取り付けた外部機器１０の最も近くに配置されている開口部１３，１４，１５を経由して、内部の分岐ケーブル１６の内部コネクタ１７を利用して外部機器１０のケーブル１８を接続することができる。

例えば、図２に示されるように、第２アーム７の基端に外部機器１０を取り付ける場合には、第２アーム７の基端に設けられた開口部１３近傍の内部コネクタ１７に、外部機器１０のケーブル１８に設けられたコネクタ１９を接続すればよい。

これにより、外部機器１０の種類に応じて、あるいは、ユーザの要求によって外部機器１０が種々の位置に取り付けられても、外部機器１０への電源供給等を最も近い開口部１３内の分岐ケーブル１６を利用して容易に行うことができる。すなわち、分岐ケーブル１６の内部コネクタ１７から外部機器１０までの距離を最小限に抑えて、外部配線を短縮することができ、ロボット本体２が動作したときの外部配線の周辺物体との接触を簡易に回避することができる。また、開口部１３から外部機器１０までのケーブル１８を可動配線としなくて済むので、配線作業を容易にすることができる。

なお、本実施形態においては、図３から図６に示されるように、使用する分岐ケーブル１６に対応する開口部１３，１４，１５を分線盤（蓋部材）２０によって閉塞してもよい。分線盤２０は、図３に示されるように、開口部１３，１４，１５を閉塞可能なプレート（蓋部材）２１に、外部機器１０のケーブル１８を接続可能な外部機器用コネクタ２３を板厚方向に貫通させた状態で固定したものである。外部機器用コネクタ２３には、内部コネクタ１７に接続可能な中継コネクタ２２が接続されている。この場合、内部コネクタ１７は、同一の中継コネクタ２２に対する接続インターフェースを備えている。

例えば、図３および図４に示されるように、第２アーム７の基端に外部機器１０を取り付ける場合には、第２アーム７の基端に設けられた開口部１３近傍の内部コネクタ１７に中継コネクタ２２を接続し、中継コネクタ２２に接続されている外部機器用コネクタ２３に外部機器１０のコネクタ１９を接続する。

また、例えば、図５に示されるように、第２アーム７の途中位置に外部機器１０を取り付ける場合には、第２アーム７の途中位置に設けられた開口部１４近傍の内部コネクタ１７に中継コネクタ２２を接続する。
また、例えば、図６に示されるように、手首ユニット８に外部機器１０を取り付ける場合には、手首ユニット８に設けられた開口部１５近傍の内部コネクタ１７に中継コネクタ２２を接続する。

これにより、内部コネクタ１７と中継コネクタ２２とを接続し、開口部１３，１４，１５を閉塞する位置にプレート２１をねじ止め等することにより、外部機器用コネクタ２３の接続面を外側に露出させた状態で、分線盤２０をロボット本体２に固定することができる。この場合に、外部機器１０と内部コネクタ１７との接続は、外部機器１０のケーブル１８に設けられたコネクタ１９を分線盤２０の外部機器用コネクタ２３に接続するだけで済むので容易である。

また、プレート２１によって開口部１３，１４，１５を閉塞するので、塵埃や飛沫等がロボット本体２の内部に入ることを防止することができる。
また、開口部１３．１４．１５とプレート２１の間にパッキンを挿入してもよい。これにより、防塵性能を向上させることができる。
また、分線盤２０を取り付けない他の開口部１３，１４，１５については、プレート（蓋部材）２１のみによって開口部１３，１４，１５を閉塞すればよい。

また、全ての開口部１３，１４，１５の形状および全てのプレート２１の形状を共通にしておけば、分線盤２０を１つだけ用意しておくだけで、分線盤２０を取り付ける開口部１３，１４，１５を選んで内部コネクタ１７と中継コネクタ２２とを接続し、他の開口部１３，１４，１５についてはプレート２１によって閉塞することができる。

また、外部機器用コネクタ２３については、分線盤２０に２以上備えられていてもよい。
また、図７に示されるように、各開口部１３，１４，１５付近に分岐する分岐ケーブル１６は２以上備えられていてもよい。

この場合に、各分岐ケーブル１６に取り付けられた内部コネクタ１７に対応する２種類以上の分線盤２０を用意し、２か所以上の開口部１３，１４，１５に分線盤２０を設けることにしてもよい。すなわち、第１外部機器（外部機器）２４を接続する分線盤２０については一の開口部１３に取り付け、一の分岐ケーブル１６の内部コネクタ１７に対応する中継コネクタ２２および外部機器用コネクタ２３を備える。また、第２外部機器（外部機器）２５を接続する分線盤２０については他の開口部１５に取り付け、他の分岐ケーブル１６の内部コネクタ１７に対応する中継コネクタ２２および外部機器用コネクタ２３を備えるものを用意すればよい。図２から図７においては、使用されない内部コネクタ１７は、ロボット２の動作によって第２アーム７および手首ユニット８内で振られて動かないようにするために、第２アーム７および手首ユニット８内の何らかの部品に固定するのが好ましい。

また、図８に示されるように、ロボット本体２の内部側に配置されるプレート２１の表面に、分岐ケーブル１６の内部コネクタ１７の接続面を被覆する絶縁用キャップ２６が取り付けられていてもよい。絶縁用キャップ２６はゴム等の電気絶縁性の弾性材料からなり、内部コネクタ１７の接続面に弾性変形させながら被せることで、内部コネクタ１７に取り付け状態に維持される。プレート２１によって開口部１４，１５を閉塞する際に、絶縁用キャップ２６によって、使用しない内部コネクタ１７の接続面を覆うことにより、ロボット本体２内部において端子の露出を防止することができる。また、この場合、分岐ケーブル１６の線材長さを最適化することで、図２から図７における使用されない内部コネクタ１７の固定作業を不要にできる。

また、本実施形態においては、開口部１３，１４，１５を、第２アーム７の基端部、途中位置、および手首ユニット８に設けることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、旋回胴５あるいは第１アーム６に設けてもよい。また、ロボット１の構造は垂直６軸多関節型に限定されるものではなく、他の任意のロボットに適用することができる。

また、本実施形態においては、基幹ケーブル９として、連続する単一のケーブルであるものを用いたものを例示したが、これに代えて、図９に示されるように、複数のケーブルであるものを採用してもよい。また、図９および図１０に示されるように、基幹ケーブル９どうし、および基幹ケーブル９と分岐ケーブル１６とが別体であり、導電線材部分２７，２８を電気的に接続して導通しているものを採用してもよい。

例えば、図９に示されるように、ケーブル３が、並列に配置された電気的に連続する２つの基幹ケーブル９を備えている場合、各内部コネクタ１７には、一方の基幹ケーブル９から分岐している分岐ケーブル１６と、他方の基幹ケーブル９から分岐している分岐ケーブル１６とが接続される。

そして、基幹ケーブル９と分岐ケーブル１６との接点位置Ｇにおいては、図１０に示されるように、基幹ケーブル９および分岐ケーブル１６の端部において、導電線材部分２７，２８を被覆している絶縁体２９から導電線材部分２７，２８を露出させている。そして、露出している導電線材部分２７，２８どうしをはんだ付け等によって接続して導通させている。

ケーブル３は、ロボット本体２の各開口部１３，１４，１５の近傍においてエンドエフェクタ用ケーブル９に含まれるエア用のチューブもまた、エア継手を介して分岐チューブを備えている。これにより、取り付けられた外部機器１０が空圧機器である場合でも、開口部１３，１４，１５のいずれかから容易にエアを供給することができる。なお、外部機器１０が取り付けられていないエア用のチューブの分岐チューブの先端にはキャップが取り付けられ、エアが漏れないようになっている。

１ロボット
２ロボット本体
２ａ外壁
３ケーブル
９エンドエフェクタ用ケーブル（基幹ケーブル）
１０外部機器
１３，１４，１５開口部
１６分岐ケーブル
１７内部コネクタ
２０分線盤（蓋部材）
２１プレート（蓋部材）
２２中継コネクタ
２３外部機器用コネクタ
２４第１外部機器（外部機器）
２５第２外部機器（外部機器）
２６絶縁用キャップ
２７，２８導電線材部分

Claims

外壁を内外に貫通する２以上の開口部を有するロボット本体と、
該ロボット本体の内部に配線されるケーブルとを備え、
該ケーブルが、各前記開口部近傍に、前記ケーブルの基幹ケーブルから分岐する分岐ケーブルと、
各前記分岐ケーブルの先端にそれぞれ取り付けられた内部コネクタと、
前記ロボット本体の各前記開口部に、それぞれ着脱可能に取り付けられ、各前記開口部を閉塞する蓋部材とを備え、
前記蓋部材の少なくとも１つが分線盤であり、
該分線盤が、一側面に接続面を露出させて固定された外部機器用コネクタと、他側面側に配置され前記外部機器用コネクタに接続されるとともに、いずれかの前記内部コネクタに接続可能な中継コネクタとを備え、
前記外部機器用コネクタが、前記ロボット本体の外面に固定される外部機器に接続可能であるロボット。
２以上の前記開口部が同一形状を有する請求項１に記載のロボット。
前記分線盤以外の１以上の前記蓋部材に、前記内部コネクタの接続面を被覆する絶縁用キャップが固定されている請求項１または請求項２に記載のロボット。
前記分線盤に２以上の前記外部機器用コネクタが取り付けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボット。
前記蓋部材のうちの一つが前記分線盤である請求項１から請求項４のいずれかに記載のロボット。
前記内部コネクタが、前記開口部に固定されている請求項１から請求項５のいずれかに記載のロボット。
前記内部コネクタは、同一の前記外部機器に対する接続インターフェースまたは同一の前記中継コネクタに対する接続インターフェースを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載のロボット。
前記基幹ケーブルと前記分岐ケーブルとが別体であり、
前記分岐ケーブルの導体線材部分の端部が、前記基幹ケーブルの導体線材部分に接続される請求項１から請求項７のいずれかに記載のロボット。