JP7328442B2 - ロボットの線条体処理構造 - Google Patents
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Description
本開示は、ロボットの線条体処理構造に関するものである。
ロボットのベースと旋回胴との間に、旋回胴の回転軸線に沿ってパイプ材を設け、パイプ材の内部を挿通してベース内から旋回胴の上方に取り出した線条体をベース、旋回胴、上部アームおよび下部アームのそれぞれに固定する線条体処理構造が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1の線条体は、旋回胴の旋回中心から上方に取り出された後、旋回胴の旋回中心よりも後方を回り込む形態に曲げられて、第1アームの下部側方において旋回胴に固定されている。線条体は、その後、第1アームの側面に沿う方向に湾曲させられて、第1アームの側面に固定されている。
旋回胴における固定位置においては、線条体は、大まかに第1アームの回転軸線に向かう方向に延びている。また、第1アームにおける固定位置においても、線条体は、大まかに第1アームの回転軸線に向かう方向に延びている。
このため、旋回胴に対して第1アームが揺動すると、旋回胴における固定位置と第1アームにおける固定位置とが第1アームの回転中心を挟んで概略直線上に並ぶ第1アームの揺動角度位置において、線条体は最も延ばされる。また、その揺動角度位置から第1アームが旋回胴に対して、回転軸線回りに前後いずれの方向に揺動しても、2つの固定位置どうしが近接するため、2つの固定位置間の可動部分の線条体は撓まされる。
特許文献1においては、可動部分の線条体は、最も延ばされる第1アームの揺動角度位置を基準として、第1アームが前後いずれの方向に揺動させられても、旋回胴の回転中心から離れる方向に撓む。
2本の線条体を並列に配線する場合に、特許文献1の線条体処理構造を採用すると、2本の線条体を第1アームの回転軸線に沿う方向に配列して、いずれの線条体も同様に動作させる必要がある。
2本の線条体を並列に配線する場合に、特許文献1の線条体処理構造を採用すると、2本の線条体を第1アームの回転軸線に沿う方向に配列して、いずれの線条体も同様に動作させる必要がある。
この場合には、2つの線条体を第1アームの回転軸線方向に十分に隙間をあけて配置しなければ、両線条体が同時に撓む際に接触して擦れるので、線条体の寿命が低下する。したがって、2本の線条体を並列に配線しても、線条体が相互に擦れることを防止して、線条体の寿命の低下を防止することが望まれている。
本開示の一態様は、被設置面に設置されるベースと、鉛直な第1軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴と、水平な第2軸線回りに前記旋回胴に対して揺動可能に支持されたアームとを備えるロボットの前記旋回胴から前記アームに線条体を配線する線条体処理構造であって、前記旋回胴の側方を該旋回胴の前後方向に延びた前記線条体の第1の途中位置を、前記ベースと前記アームの基端との間において、第1固定部材によって前記旋回胴に固定し、前記第1固定部材の前方に延びる前記線条体の第2の途中位置を、前記第2軸線よりも前記アームの先端側において、第2固定部材によって前記アームの側面に固定し、前記第1固定部材と前記第2固定部材との間に位置する前記線条体の可動部分に、前記アームの動作に必要な長さの余裕を与えるとともに、一方向の捻じりを付与することにより、前記アームが後方揺動端まで揺動して前記可動部分が前記アームの前記側面から離れる方向に湾曲している状態から、前記アームを前方揺動端に向かって揺動させていくに従って、前記可動部分が前記アームの前記側面に近接する方向に変位していくロボットの線条体処理構造である。
本開示の一実施形態に係るロボット100の線条体処理構造1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る線条体処理構造1を適用するロボット100は、図1から図7に示されるように、被設置面、例えば、床面に設置されるベース110と、鉛直な第1軸線A回りにベース110に対して回転可能に支持された旋回胴120とを備えている。
本実施形態に係る線条体処理構造1を適用するロボット100は、図1から図7に示されるように、被設置面、例えば、床面に設置されるベース110と、鉛直な第1軸線A回りにベース110に対して回転可能に支持された旋回胴120とを備えている。
また、ロボット100は、水平な第2軸線B回りに旋回胴120に対して回転可能に支持された第1アーム(アーム)130と、第1アーム130の先端に支持された図示しない上側可動部とを備えている。
第1アーム130は、図2および図3に示されるように、旋回胴120に、第2軸線Bに沿って一方向に、第1軸線Aに対してオフセットした位置に配置されている。
上側可動部は、第1アーム130の先端に第2軸線Bに平行な第3軸線回りに回転可能に支持された長手軸を有する第2アームと、第2アームの先端に支持された手首ユニットとを備えている。
上側可動部は、第1アーム130の先端に第2軸線Bに平行な第3軸線回りに回転可能に支持された長手軸を有する第2アームと、第2アームの先端に支持された手首ユニットとを備えている。
ベース110に対して旋回胴120を回転駆動するモータ111は、図2に示されるように、旋回胴120の上面120aに固定されている。
旋回胴120に対して第1アーム130を回転駆動するモータ122は、旋回胴120に固定されている。
旋回胴120に対して第1アーム130を回転駆動するモータ122は、旋回胴120に固定されている。
第1アーム130に対して第2アームを回転駆動するモータは、第2アームに固定されている。手首ユニットを駆動する3つのモータ(図示略)は、第2アーム内および第1手首要素に内蔵されている。
ロボット100は、各モータ111,122に動力および制御信号を伝送するための基本ケーブル(線条体、以下、第1線条体という。)150を備えている。
本実施形態に係る線条体処理構造1は、第1線条体150の処理構造である。
本実施形態に係る線条体処理構造1は、第1線条体150の処理構造である。
第1線条体150は、図1に示されるように、ベース110の背面に設けられた分線盤112に、コネクタ113によって一端が接続されている。
第1線条体150は、ベース110内部から、ベース110および旋回胴120の第1軸線A近傍を上下方向に貫通する中空部160を経由して立ち上がり、旋回胴120の上面120aにおける中空部160の開口から上方に引き出される。
第1線条体150は、ベース110内部から、ベース110および旋回胴120の第1軸線A近傍を上下方向に貫通する中空部160を経由して立ち上がり、旋回胴120の上面120aにおける中空部160の開口から上方に引き出される。
第1線条体150のうち、旋回胴120を駆動するモータ111へのケーブルおよび旋回胴120に対して第1アーム130を駆動するモータ122へのケーブルは、他の第1線条体150から分岐して、モータ111,122に接続される。
旋回胴120の上方に引き出された残りの第1線条体150は、図1および図2に示されるように、旋回胴120の上方に引き出された位置から旋回胴120の後方に曲げられた後、旋回胴120の上面120aよりも下方まで下降させられる。
旋回胴120の上方に引き出された残りの第1線条体150は、図1および図2に示されるように、旋回胴120の上方に引き出された位置から旋回胴120の後方に曲げられた後、旋回胴120の上面120aよりも下方まで下降させられる。
そして、第1線条体150は、上面120aよりも低い高さ位置において、旋回胴120の側方を回り込む形態に曲げられて第1アーム130の下方に導かれる。第1線条体150は、第1アーム130の下方位置において、水平方向に沿ってロボット100の前後方向にまっすぐに延ばされて、第1固定部材2によって旋回胴120に取り付けられる。
第1固定部材2は、図示しないボルトによって旋回胴120に固定され、第1線条体150を沿わせた状態で、結束バンド12によって第1線条体150を縛り付けることにより固定する。
第1線条体150は、図1に示されるように、第1固定部材2の前方において上方に湾曲させられる。これにより、第1線条体150は、第1アーム130に沿う方向に導かれ、第2軸線Bよりも第1アーム130の先端側において、第1アーム130の側面に、第2固定部材3および結束バンド12によって固定される。
第1線条体150は、図1に示されるように、第1固定部材2の前方において上方に湾曲させられる。これにより、第1線条体150は、第1アーム130に沿う方向に導かれ、第2軸線Bよりも第1アーム130の先端側において、第1アーム130の側面に、第2固定部材3および結束バンド12によって固定される。
第1固定部材2と第2固定部材3との間に位置する第1線条体150は、旋回胴120に対して第1アーム130が第2軸線B回りに揺動する際に可動する可動部分となる。
本実施形態においては、この第1線条体150の可動部分に、第1アーム130の動作に必要な長さの余裕を与えられているとともに、所定の捻じりが付与されている。
本実施形態においては、この第1線条体150の可動部分に、第1アーム130の動作に必要な長さの余裕を与えられているとともに、所定の捻じりが付与されている。
第1線条体150の可動部分は、長さの余裕を持たせて固定されることにより、第1アーム130の繰り返し動作によっても、過度に湾曲させられることがなく、十分な耐久性を有する。そして、第1線条体150の可動部分に捻じりが付与されることにより、可動部分の動作は、以下に説明する通りとなる。
すなわち、図3に示されるように、第1固定部材2および第2固定部材3に、第1線条体150の長手軸回りに逆方向の捻じりモーメントMを付与することにより、可動部分が一方向に捻じられる。本実施形態においては、第1固定部材2には、前方から見て反時計回り、第2固定部材3には、第1アーム130の先端側から見て時計回りの捻じりモーメントMを付与する。
これにより、可動部分には、第1固定部材2の近傍において前方から見て時計回り、第2固定部材3の近傍において、第1アーム130の先端側から見て反時計回りに、可動部分の弾性復元力による捻じりモーメントmが作用する。
図4および図5に示されるように、第1アーム130が後側揺動端側に揺動しているときと、図6および図7に示されるように、第1アーム130が前側揺動端側に揺動しているときとでは、第2固定部材3の向きが逆転する。その結果、図4および図5に示されるように、第1アーム130が後側揺動端側に揺動しているときには、可動部分は弾性復元力による捻じりモーメントmにより、第1アーム130の側面から離れる方向に変位する。
一方、図6および図7に示されるように、第1アーム130が前側揺動端側に揺動しているときには、可動部分は弾性復元力による捻じりモーメントmにより、第1アーム130の側面に近接する方向に変位する。
そして、可動部分は、第1アーム130が図4および図5に示される後方揺動端から図6および図7に示される前方揺動端に向かって揺動していく間には、第1アーム130の側面から離れた位置から近接する位置まで概ね一方向に変位する。
そして、可動部分は、第1アーム130が図4および図5に示される後方揺動端から図6および図7に示される前方揺動端に向かって揺動していく間には、第1アーム130の側面から離れた位置から近接する位置まで概ね一方向に変位する。
このように、本実施形態に係る線条体処理構造1によれば、次のような利点がある。
すなわち、ロボット100には、基本ケーブル150とは異なる後付けの線条体(以下、第2線条体という。)170が装着される。
第2線条体170は、例えば、手首ユニットの先端に取り付けるツール(図示略)に動力、制御信号、圧縮空気あるいは冷却媒体等を供給するための1以上のケーブルあるいはチューブであって、ユーザによってロボット100に装着される。
すなわち、ロボット100には、基本ケーブル150とは異なる後付けの線条体(以下、第2線条体という。)170が装着される。
第2線条体170は、例えば、手首ユニットの先端に取り付けるツール(図示略)に動力、制御信号、圧縮空気あるいは冷却媒体等を供給するための1以上のケーブルあるいはチューブであって、ユーザによってロボット100に装着される。
このような第2線条体170は、図8から図12に示されるように、ベース110内から第1線条体150と並列に配線される。この場合において、本実施形態に係る線条体処理構造1により、第1線条体150については、第1アーム130が動作範囲全域にわたって動作する間に、第1線条体150の可動部分が第1アーム130の側面から離間した状態から近接する状態まで一方向に変位する。
第2線条体170については、第1線条体150とは逆方向に変位させる。すなわち、第1アーム130の揺動により、第1線条体150の可動部分が第1アーム130の側面に近接する位置から離れる位置に変位する間に、第2線条体170の可動部分を第1アーム130の側面から離れた位置から近接する位置に変位させる。
そして、第1線条体150の可動部分と第2線条体170の可動部分の位置が入れ替わるときに、第1線条体150の可動部分と第2線条体170の可動部分とが、第2軸線Bに直交する平面内において重複する位置を通過しない位置に配線する。
これにより、第1線条体150と第2線条体170の接触を回避することができる。すなわち、2本の線条体150,170を並列に配線しても、線条体150,170どうしが相互に擦れることを防止して、線条体150,170の寿命の低下を防止することができるという利点がある。
第2線条体170の可動部分を第1線条体150の可動部分とは逆方向に変位させる配線方式としては、図8に示されるように、第2線条体170に捻じりを加えることなく、第1アーム130に固定するための第3固定部材4の角度を調整する。図8に示す例では、第1アーム130の長手軸に対して、第3固定部材4の第2線条体170の先端側の一端(先端)が他端(基端)よりも第1アーム130の後方側に近づく角度に傾斜させている。
これにより、第2線条体170の可動部分は、図9および図10に示されるように、旋回胴120に対して第1アーム130を第2軸線B回りに後側揺動端まで揺動させると、大きな曲率半径で無理なく湾曲する。その結果、第2線条体170の可動部分は、第1アーム130の側面に近接する位置で湾曲させられる。
一方、図11および図12に示されるように、旋回胴120に対して第1アーム130を第2軸線B回りに前側揺動端まで揺動させると、第2線条体170の可動部分は、比較的強く湾曲させられることにより、第1アーム130の側面から離れる方向に湾曲させられる。これにより、第2線条体170を基本ケーブルである第1線条体150とは逆方向に変位させることができる。
また、本実施形態に係る線条体処理構造1によれば、第1線条体150は、第1固定部材2によって、被設置面に平行に、ロボット100の前後方向にまっすぐに延ばされた状態で旋回胴120に固定される。これにより、第1線条体150が第1軸線Aを中心とした径方向外方に大きく突出することを防止して、旋回胴120の回転時に第1線条体150が周辺部材に干渉する可能性を低減することができる。
また、第1線条体150が、第1固定部材2によって被設置面に平行に、ロボット100の前後方向にまっすぐに延ばされた状態で旋回胴120に固定されるので、第2軸線Bの位置を低くすることができる。その結果、ロボット100の全高を抑えることができるという利点もある。
なお、本実施形態においては、第1線条体150のみが配線された線条体処理構造1を例示した。上述したように、この線条体処理構造1によれば、第2線条体170を上述した配線方式によって配線することにより、第1アーム130の揺動による2本の線条体150,170の接触を回避することができるという利点がある。
これに代えて、第1線条体150を、図13から図17に示されるように、上述した第2線条体170の配線方式によって配線してもよい。
すなわち、第1固定部材2によって旋回胴120に固定した第1線条体150を、図13に示されるように、第1固定部材2の前方において上方に湾曲させる。これにより、第1線条体150は、第1アーム130に沿う方向に導かれ、第2軸線Bよりも第1アーム130の先端側において、第1アーム130の側面に、第2固定部材3および結束バンド12によって固定される。
すなわち、第1固定部材2によって旋回胴120に固定した第1線条体150を、図13に示されるように、第1固定部材2の前方において上方に湾曲させる。これにより、第1線条体150は、第1アーム130に沿う方向に導かれ、第2軸線Bよりも第1アーム130の先端側において、第1アーム130の側面に、第2固定部材3および結束バンド12によって固定される。
このとき、第2固定部材3を、図13に示されるように、第1アーム130の長手軸に対して、先端が基端よりも第1アーム130の後方側に近づく角度に傾斜させて第1アーム130の側面に取り付ける。これにより、図14および図15に示されるように、旋回胴120に対して第1アーム130を第2軸線B回りに後側揺動端まで揺動させたときに、第1線条体150の可動部分が大きな曲率半径で無理なく湾曲させられる。
したがって、第1アーム130が後側揺動端まで揺動した姿勢において、第1線条体150の可動部分を、第1アーム130の側面に近接する位置で湾曲させることができる。
一方、図16および図17に示されるように、旋回胴120に対して第1アーム130を第2軸線B回りに前側揺動端まで揺動させると、第1線条体150の可動部分が、比較的強く湾曲されることにより、第1アーム130の側面から離れる方向に湾曲させられる。
一方、図16および図17に示されるように、旋回胴120に対して第1アーム130を第2軸線B回りに前側揺動端まで揺動させると、第1線条体150の可動部分が、比較的強く湾曲されることにより、第1アーム130の側面から離れる方向に湾曲させられる。
このような線条体処理構造1によれば、第2線条体170を上述した第1線条体150の配線方式によって配線すれば、第1線条体150と第2線条体170とを入れ替えて、上記と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態においては、図8から図12に示されるように、2本の線条体150,170を予め装着する線条体処理構造1を採用してもよい。
また、本実施形態においては、図8から図12に示されるように、2本の線条体150,170を予め装着する線条体処理構造1を採用してもよい。
また、上記実施形態においては、第1線条体150の可動部分に一方向の捻じりモーメントを作用させたが、第1アーム130が旋回胴120の中心を挟んで逆方向にオフセットしている場合には、逆方向の捻じりモーメントを作用させればよい。
1 線条体処理構造
2 第1固定部材
3 第2固定部材
4 第3固定部材
100 ロボット
110 ベース
120 旋回胴
130 第1アーム(アーム)
150 基本ケーブル(線条体、第1線条体)
170 線条体(第2線条体)
A 第1軸線
B 第2軸線
2 第1固定部材
3 第2固定部材
4 第3固定部材
100 ロボット
110 ベース
120 旋回胴
130 第1アーム(アーム)
150 基本ケーブル(線条体、第1線条体)
170 線条体(第2線条体)
A 第1軸線
B 第2軸線
Claims (3)
- 被設置面に設置されるベースと、鉛直な第1軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴と、水平な第2軸線回りに前記旋回胴に対して揺動可能に支持されたアームとを備えるロボットの前記旋回胴から前記アームに線条体を配線する線条体処理構造であって、
前記旋回胴の側方を該旋回胴の前後方向に延びた前記線条体の第1の途中位置を、前記ベースと前記アームの基端との間において、第1固定部材によって前記旋回胴に固定し、
前記第1固定部材の前方に延びる前記線条体の第2の途中位置を、前記第2軸線よりも前記アームの先端側において、第2固定部材によって前記アームの側面に固定し、
前記第1固定部材と前記第2固定部材との間に位置する前記線条体の可動部分に、前記アームの動作に必要な長さの余裕を与えるとともに、一方向の捻じりを付与することにより、
前記アームが後方揺動端まで揺動して前記可動部分が前記アームの前記側面から離れる方向に湾曲している状態から、前記アームを前方揺動端に向かって揺動させていくに従って、前記可動部分が前記アームの前記側面に近接する方向に変位していくロボットの線条体処理構造。 - 被設置面に設置されるベースと、鉛直な第1軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴と、水平な第2軸線回りに前記旋回胴に対して揺動可能に支持されたアームとを備えるロボットの前記旋回胴から前記アームに線条体を配線する線条体処理構造であって、
前記旋回胴の側方を該旋回胴の前後方向に延びた前記線条体の第1の途中位置を、前記ベースと前記アームの基端との間において、第1固定部材によって前記旋回胴に固定し、
前記第1固定部材の前方に延びる前記線条体の第2の途中位置を、前記第2軸線よりも前記アームの先端側において、第2固定部材によって前記アームの側面に固定し、
前記第1固定部材と前記第2固定部材との間に位置する前記線条体の可動部分に、前記アームの動作に必要な長さの余裕を与え、前記第2固定部材を前記アームの長手軸に沿う方向よりも前記アームの先端側に向かって前記アームの後方に傾斜させることにより、
前記アームが後方揺動端まで揺動して、前記可動部分が前記アームの前記側面に近接する位置に配置されている状態から、前記アームを前方揺動端に向かって揺動させていくに従って、前記可動部分が前記アームの前記側面から離れる方向に湾曲していくロボットの線条体処理構造。 - 被設置面に設置されるベースと、鉛直な第1軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴と、水平な第2軸線回りに前記旋回胴に対して揺動可能に支持されたアームとを備えるロボットの前記旋回胴から前記アームに第1線条体および第2線条体を配線する線条体処理構造であって、
前記旋回胴の側方を該旋回胴の前後方向に延びた前記第1線条体および前記第2線条体の各第1の途中位置を、前記ベースと前記アームの基端との間において、第1固定部材によって並列に前記旋回胴に固定し、
前記第1固定部材の前方に延びる前記第1線条体の第2の途中位置を、前記第2軸線よりも前記アームの先端側において、第2固定部材によって前記アームの側面に固定し、
前記第1固定部材の前方に延びる前記第2線条体の第3の途中位置を、前記第2軸線よりも前記アームの先端側において、第3固定部材によって前記アームの側面に固定し、
前記第1固定部材と前記第2固定部材との間に位置する前記第1線条体の可動部分に、前記アームの動作に必要な長さの余裕を与えるとともに、一方向の捻じりを付与し、
前記第1固定部材と前記第2固定部材との間に位置する前記第2線条体の可動部分に、前記アームの動作に必要な長さの余裕を与え、前記第2固定部材を前記アームの長手軸に沿う方向よりも前記アームの先端側に向かって前記アームの後方に傾斜させることにより、
前記アームが後方揺動端まで揺動して前記第1線条体の前記可動部分が前記アームの前記側面から離れる方向に湾曲し、前記第2線条体の前記可動部分が前記アームの前記側面に近接する位置に配置されている状態から、前記アームを前方揺動端に向かって揺動させていくに従って、前記第1線条体の前記可動部分が前記アームの前記側面に近接する方向に変位し、前記第2線条体の前記可動部分が前記アームの前記側面から離れる方向に湾曲していくロボットの線条体処理構造。
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