WO1988005368A1 - Industrial robot having cable processing means - Google Patents

Description

明 細 書

ケーブル処理手段を備えた産業用ロボッ ト 技術分野

本発明は、 産業用ロボッ トのためのケーブル処理手段に閬 し、 特にケーブル （ ca b l e s ) を包持するケーブルガイ ド 部材を備えて成り、 産業用ロボッ. 卜の円筒形静止胴の下端 に始点を有し、 ロボ 'ン ト旋回要素部分を経て、 ロボッ ト腕 機構に向けて延設された多数本のケーブルが、 そのロボッ ト旋回要素部分の旋回動作に伴って揺動を行うのを極力抑 制してケーブルの保護と長寿命化を図るケーブル処理手段 を備えた産業用ロボッ 卜に関する。 背景技術

種々の産業用ロボッ 卜において、 多軸多関節形ロボッ ト は、 支持構造体としての静止胴部と、 その静止胴部に対し て旋回可能に取付けられた旋回台と、 その旋回台に枢着さ れたロボッ トアーム （腕） 機構、 つまり、 ロボッ ト腕、 口 ボッ ト手首、 口ボッ トハ ン ドその他溶接具等のェン ドェフ ェ'クタから成る腕機構とを構造要素と して具備し、 これら の構造要素の旋回や揺動には主に電動モータから成る駆動 モータが使用される。 従って、 ロボッ ト制御装置を介して αボッ トが備えた各駆動モ一タに対して駆動電力の供給を 行い、 またその他に位置制御用の検出機器類に対して制御 信号の授受を行う には、 ロボッ ト 体内外に匍匐配線した ケーブルが必要となる。 このために、 従来から産業用ロボ ッ トにおけるケーブル処理手段が提供されている。 これら のケーブル処理手段における構造上の必要条件は、 ロボッ トの驅体における旋回台や口ボッ ト腕機構が旋回動作や揺 動動作をする際にケーブルに擦れ、 捩れ、 曲げ等が加わる と、 ケーブル表面に外傷を生ずるばかりでなく、 ケーブル 内の芯線の切断を起こす危惧があることを考慮して、 ケー ブルには可及的に上上述のような擦れ、 捩れ、 曲げ等'の口 ー ドが掛らないようにすることにある。

従って、 これまでに種々提案、 提供されているケーブル 処理手段は、 夫々の産業用ロボッ 卜の具体的構造および作 動の仕方に応じた適正なケーブル処理を達成しているが、 どのような産業用口-ボッ トに対レても、 普遍的に適用可能 なケーブル処理手段を製造することは函難である。 特に、 可及的に簡素化され、 かつ低価格化を図った構造を有する 多軸多関節型口ボッ トにおけるケーブル処理手段は、 ケー ブル処理手段自体も構造が簡素であると共に低コス トであ ることが要請される。

発明の開示

依って、 本発明の目的は、 上逮の要請に応ずる ^;こ とので きる産業用口ボッ トのケーブル処理手段を提供せんとする ものである。

本発明の他の目的は、 ケーブル処理手段を丙蔵した多 I 多関節型産業用 αボツ トを提供せんとするものである。

本発明に依れば、 円筒形の静止ロボッ ト胴と、 この円筒 形静止ロボ、ン ト胴の頂部に設けた旋回台と、 こ の旋回台に 枢着的に結合される ロボッ ト腕機構と、 前記円筒形静止口 ボッ ト胴の下端から前記ロボッ ト腕機構に向けて延設され たケ ーブル （cables )を集束包持するケーブル処理手段と を備えた産業用ロボッ 卜において、 前記ケー ブル処理手段 は、 前記旋回台の旋回軸線の延長上端で該旋回台に対して 上軸受部材を介して枢着され、 かつ前記旋回台の旋回軸線 の延長下端で前記静止ロボッ ト胴に対して下軸受部材を介 して枢着され、 前記静止ロボッ ト胴の外側に沿って下方か ら上方に向けて設けられたケーブルガイ ド手段を具備し、 該ケ -ブルガイ ド手段は、 前記円筒形静止ロボッ ト胴の下 端位置にケーブル始点を有し、 前記下軸受部材の中心孔を 通過した前記ケーブルを包持し、 かつ、 該ケーブルガィ ド 手段の上方から前記旋回台に設けられたケーブルのク ラ ン プ点（ clamping position ) を経て該ケーブルを延設させ るようにした産業用ロボツ トを提供し、 ケーブルガイ ド手 段の構造と配置とをロボッ ト驅体の外側に付設した構造と して、 構造の簡素化と低コス ト化を達成するものである。 図面の簡単な説明

本発明の上述及びその他の目的、 特徴、 利点を添付図面 に示した実施例に基づいてより一層明らかにするが、 同図 面において、

第 1 図は、 本発明による産業用ロボッ トのためのケープ ル処理手段のア レ ンジメ ン トを示す縦断面図、 第 2図は、 第 1図に示したケーブル処理手段の構造を具体的に示す分 解斜視図、 第 3図は、 第 1、 2図に示したケーブル処理手 段を備えた多軸多関節形ロボッ 卜の外観的構成を示した斜 視図。 癸明を実施するための最良の態様

第 1図を参照すると、 本発明の一実施例による比較的簡 素な構造を有する多軸多関節型口ボッ トとしてに形成され ている産業用ロボッ ト 1 0 は、 床面に据え置かれる形式の ロボッ トであり、 固定基板 1 2上に立設された円筒^の口 ボ ッ ト静止胴部 1 4を有している。 このロボ ッ ト静止胴部 1 4ば、 内部が空洞に形成されて、 上記基板 1 2に溶接又 ばボルト結合等の適宜固定手段で固定されている。 .この口 ボッ ト胴部 1 4の下端に固定配置されて、 後述のケーブル に対する電気的叉機械的接統部を成すコネクターボックス 1 6が取付けられている。 このコネクタ一ボッ クス 1 6 に は適宜数 （本実施例では 2つ） のケーブルコネクタ 1 8が 設けられており、 図示されていないロボツ ト制御装置等か ら配線された外部ケーブルのケーブルコネクター （図示な し） が周知のようにして接続されるようになっている。 コ ネクターボ ッ クス 1 6 自体は、 箱形の構造部材であり、 金 属扳を曲げ成形して形成された安価な容器部品である。

πボッ ト静止胴部 1 4の上端にはフ ラ ンジ扳 2 0が取付 けられており、 こ のフ ラ ンジ扳 2 0から口ボッ ト静止胴部 1 4の内部空間内に懸垂された状態で旋回 II.動モータ M が取付けられ、 該モータは、 フ ラ ンジ板 2 0 の上側に突出 している出力軸を備えている。 上記旋回駆動モータ の 上記出力軸は、 周知の高減速比を有した減速装置 2 2 (例 えば、 周知の商品 ： ハ ーモニ ッ ク ドライ ブ装置） の入力部 2 2 a に接続され、 モータの回転出力を減速し、 該'减速装 置 2 2 の出力部 2 2 bへボル ト等の適宜固定手段 2 4で固 定された旋回台 2 6 に旋回駆動力を伝達している。 この場 合に、 上記減速装置 2 2 の出力部 2 2 b と旋回台 26とは軸 受 2 8を中心として旋回動作するように構成されている。 上記旋回台 2 6 の先端は、 第 1 図には破断して図示されて いないが、 この旋回台 2 6 の先端に後述のロボッ ト腕機構 が、 枢着構造により、 旋回台 2 6 の旋回中心と略直角を成 す水平軸線回りに揺動可能に取付られている。 - さて、 ロボッ ト胴部 1 4の外側に、 ケーブルガイ ド 3 0 が設けられている。 このケーブルガイ ド 3 0 は、 独立部材 としてロボッ ト胴部 1 4の外側を縦方向に延長する部材と して設けられており、 縦延長部分としてケーブル 5 0を内 部に包持し得る包持部分 3 2を主構造部分として具備し、 この包持部分 3 2 は水平断面が略 U字形を有するこ とによ り、 その内部に包み込む形でケーブル 5 0を保持し得るよ うになつている。 勿論、 適当な集束保持用のタイバン ド、 紐帯等により、 ケーブル 5 0 はケーブルガイ ド 3 0 の包持 部分 3 2 に固定される。 上記縦方向に延長した包持部分 3 2 の上下両側には、 部分的な傾斜部分を介して上部横ァ —ム 3 4 と下部横アーム 3 6 とが一体構造で設けられてお り、 上部横ァーム 3 4の先端は、 旋回台 26の直近にまで延 長して、 端部にピボッ ト 3 8を備えている。 該ピボッ ト 3 8 は、 上部模ァーム 3 4の端部に溶接、 ねじ止め等の適 宜の固定方法で固定されている。 そして、 該ピボッ ト 3 8 は旋回台 2 6の一端に保持され、 かつ旋西台 2 6 の旋回敏 線の延長線上に配置された上軸受 4 0に嵌合、 挿入され、 該上軸受 4 0を介して枢着搆造を形成している。

他方、 下部横アーム 3 は、 静止ロボッ ト胴 1 4 の下方 に形成された開口 1 4 aからロボッ ト胴 1 4の内部空間に 入り込む形で挿入されており、 しかも、 旋回台 2 6の旋回 軸線上における下方領域と一致した位置で下軸受 4 2を介 してュネクタ一ボ 'ンクス 1 6のフラ ンジ板 1 6 aに対して 枢着搆造で結合ざれている。 既述の如く、 コネクターボッ クス 1 6 は、 静止口ボッ ト胴 1 4 と固定構造関係にあるか ら、 下部模アーム 3 6を介してケーブルガイ ド 3 0 は、 静 止 ώボッ ト胴 1 4 対しても枢着結合されている。 故に、 ケ一ブルガイ ド 3. ϋ は上下の軸受 4 0 、- 4 2を介して旋回 合 2 6 の旋回軸線と一致した軸線回りに旋回可能に設けら れているのである。 なお、 下軸受 4 2 は、 その中心部分に 中空孔 4 2 aを有した軸受であり、 この中空孔 4 2 aに後 逮のようにケーブル 5 0が下から上に向けて誘導、 揷通さ れる。 叉、 上下の軸受 4 0 、 4 2ば、 両者共に市販のフラ ンジ一体形軸受を利用して安価にケーブルガイ ド ₃ 0 の枢 着.敏受を形成することができる。

ここで、 更に、 ケーブルガイ ド 3 0 は、 後述のように、 一枚の金属板から切り出された型扳を折り曲げ加工して形 成された構造部品であり、 静止ロボッ ト胴 1 4の外側で旋 面自在に取付られた軽量、 安価なロボッ ト構造要素をなし ているのである。 そして、 このようなケーブルガイ ド 3 0 によって包持されるケーブル 5 0 は、 コネクターボッ クス 1 6 のケーブルコネクタ 1 8 に始点を有し、 下軸受 4 2 の 中空孔 4 2 a を通るこ とによ り 、 ケ ーブルガイ.ド 3 0 の下 部横アーム 3. 6 に一旦、 当接案内され、 そこから、 縦方向 に前記包持部分 3 2 の U字形溝内を上昇し、 包持部分 3 2 の略上端域から旋回台 2 6 に設けられたク ラ ンプ点 5 2 に おいて、 旋回台 2 6 に定着され、 そこから、 更にロボッ ト 腕機構に向けて延長されている。 なお、 旋回.台 2 6 の駆動 モータ に対するケーブル 5 0 a (モータ駆動電力の供 給用と旋回量検出器の信号授受用との両ケ ーブルを含んで いる。 ） は、 ロボッ トの旋回動作と無関係であるから、 静 止ロボッ ト胴部 1 4内の空間内に何らの不都合な く配置、 固定される。

さて、 ここで、 第 2図を参照する と、 上述した本発明に 孫る産業用ロボッ トのためのケーブル処理手段の立体的搆 造が図示されており、 ケーブル 5 0がケーブルガイ ド 3 0 によってロボッ ト驅体に対してどのよう に延長、 配設され ているかが、 より具体的に理解できる。 また、 ロボッ 卜の 静止口ボッ ト胴 1 4 と旋回台 2 6 との結合関係及びケ一ブ ルガィ ド 3 0が静止ロボッ ト胴 1 4の開口 1 4 a から内部 空間に臨む構成が明瞭に理解できる。 なお、 ケーブルガイ ド 3 0 の旋回軸線 d が旋回台 2 6 の旋回軸線 C 2 と一致 する様子も示してある。

上述した本発明による産業用口ボッ トのためのケ -ブル 処理手段の作用を説明すると、 ケーブル 5 0 はケーブルガ ィ ド 3 0 の下部模アーム 3 6 の枢着部に設けられた下敏受 4 2 の中空孔 4 2 aを径て、 包持部分 3 2 に到り、 該包持 部分 3 2 の上方から旋回台 2 6 に延長しているから、 旋回 台 2 6が口ボ 'ン ト動作として旋回躯動モータ M 6の作用で 旋! H動作するときには、 ケーブル 5 0 の掛け渡し作用で、 ケーブルガイ ド 3 0 も一緒に旋回動作する。 然しながら、 ケ一ブル 5 0 の始点部分は、 下軸受 4 2の中空孔 4 2 a の 内部、 即ち、 旋回台 2 6 の旋回軸線上を縦方向に経由して いるこ から、 該始点領域におけるケーブル 5 0 は、 ケー ブルガイ ド 3 0 の旋回時にも旋回半径が最小状態に維持さ - れ、 故に、 これらの領域のケーブル 5 0がロボッ ト胴 1 4 内の空間で大きな旋回半径を有して旋回動作することは、 回避でき、 故に、 ケーブル 5 0 の始点領域が、 受ける引つ 張り力や曲げ力等の外力は極力、 小さ く保たれる。 故に、 ケーブル 5 0が、 外力の-影響を受けて外傷や内部芯線の断 線等の故障を生ずる可能性が大幅に低減されるのである。 - なお、 ケーブルガイ ド 3 0 の左右方向の旋回は、 口ボツ ト 胴部 1 4 の開口 1 4 aを形成する緣部 1 4 a b、 1 4 c に ケ一ブルガイ ド 3 0 の下部横アーム 3 6が当接することに より停止されるから、 必要に応じて、 この緣部 1 4 a b、 1 c による開口 1 4 aの開口量を予め調節、 決定してお けば、 ケーブルガイ ド 3 0 の旋回量を旋回台 2 6 の旋回量 より、 少な く制限しておく ことも可能であり、 そのように 制限すれば、 ケーブル 5 0 の始点領域における旋回による 捩れ量も制限できる。 勿論、 そのとき、 ケーブル 5 0 は旋 回台 2 6 のク ラ ンプ点 5 2近傍で曲げ作用を受ける ことに なるから、 ケーブル 5 0 は、 始点領域と、 ク ラ ンプ点 5 2 近傍との両領域とに分配されて可及的に均等かつ少ない外 力を受けるように配設しておけば、 ケーブル 5 0 の保護^ 適正化して長寿命化を図ることが、 可能となるのである。 なお、 ケーブル 5 0 がケ一ブルガイ ド 3 0 の下部横ァ一ム 3 6 に当接する位置には、 第 1 図に示すような当板 5 4を 設けて、 ケーブル 5 0 の外被を保護するこ とが望ま しい。

以上の,本発明に係る産業用ロボッ トのためのケーブル処 理手段の実施例に関する説明を介して理解できるように、 本発明は、 簡易な板金加工によって加工形成されるケープ ルガイ ドを用いて、 多軸多関節型'ロボッ 卜の機体^側にお いてケーブルを包持し、 しかも、 ケ—ブルに対してロボッ ト旋回台の旋回動作時にも極力、 引っ張り力、 捩り力等の 外力が作用しないように構成したケーブル処理手段とした から、 ロボッ ト驅体上に延設されるケーブルの保護と使用 寿命の延命とを図り、 しかも比較的簡素な構造要素として のケーブルガイ ドを用いる こ とで、 簡素かつ安価をケープ ル処理装置を構成し得るのである。

第 3図は、 上述した第 1 図、 第 2図の実施例によるケー ブル処理手段を具備した多軸多関節形ロボッ 卜の全体構成 の一例を示したものである。

第 3図において、 旋回台 2 6 の先端には多軸多関節形口 ボ 7 トのロボッ ト腕機構における第 1 の腕 6 0が W軸回り に躯動モータ M Wにより、 旋回可能に枢着されている。 ま た、 この第 1のロボッ ト腕 6 0 の側部にば食荷緩衝用のバ ランサ 6 2が設けられている。 第 1 のロボッ ト腕 S 0 の先 端には第 2 のロボッ ト腕 6 4が枢着結合により、 設けられ、 この第 2のロボッ ト腕 6 4は U軸回りに駆動モータ M Uの 旋回躯動により、 旋回可能になつている。 更に、 この第 2 の口ボツ ト腕 6 4の先端には、 口ボッ ト手首 6 6が結合さ れ、 このロボッ ト手首 6 6の先端の結合フラ ンジ 6 8にば πボッ トハン ド等のェンドエフエクタ （図示なし） が結合 される。 上記口ボッ ト手首 6 6 は、 手首モータ M の ¾動 で、 or軸の 0りに旋回可能に、 また、 手首モータ M の躯 動で、 ^軸の回りに旋回可能に成っている。 なお、 第 2 口 ボッ ト腕 6 4の後端には手首モータ M？"が設けられ、 r軸 の回りに旋面可能と成っている。

Claims

請求の範囲

1 . 基台と、 こ の基台に固定された円筒形の静止ロボッ ト胴と、 こ の静止ロボッ ト胴の頂部に設けられ、 第 1 の旋 回軸線回りに旋回可能な旋回台と、 前記旋回台に枢着され るロボッ ト腕機構と、 前記静止ロボッ ト胴の下端から前記 ロボッ ト腕機構に向けて延設するケーブルを集束保持する ケーブル処理手段とを有した産業用ロボッ 卜において、 前 記ケーブル処理手段は、 前記旋回台の前記第 1 の旋回軸線 の延長上端で該旋回台に対して上軸^ して枢着され、 かつ前記旋回台の旋回軸線の延長下端で前記静止ロボッ ト 胴に対して下軸受部材を介して枢着され、 前記静止ロボッ ト胴の外側に沿って下方から上方に向けて設けられたケー ブルガイ ド.手段を具備し、 該ケーブルガイ ド手段は、 前記 円筒形静止ロボッ ト胴の下端位置にケー ブル始点を有し、 前記下軸受部材の中心孔を通過した前記ケーブルを包持し- かつ、 該ケーブルガイ ド手段の上方から前記旋回台に設け られたケーブルのク ラ ンプ点を経て該ケーブルを延設させ るようにしたことを特徴とする産業用ロボッ ト。 -

2 . 前記ケーブル処理手段の前記ケーブルガイ ド手段は、 断面コの字形を有して前記静止ロボッ ト胴の外側沿いに延 長する縦向きのケーブル包持部分と、 該ケーブル包持部分 の上下両端に夫々設けたアーム部分とを具備して成り、 か っ該ケ ーブルガイ ド手段は、 金属板を折り曲げ加工した 1 つの部材と して形成されていることを特徴とする請求の範 西 1項に記載の産業用ロボッ ト。

3 . 前記ケーブルガイ ド手段の下ア ーム部分は、 前記静 止 πボッ ト胴に形成された一つの開口から該静止口ボッ ト 胴の内部空間に揷入された先端部分を有し、 この先端部分 で、 前記下軸受部材に旋回可能に係合されている請求の範 囲 2項に記載の産業用ロボ ッ ト。

4 . 前記ケーブルガイ ド手段は、 前記静止ロボッ ト胴に 形成された前記開口によつて、 旋回量が予め設定されてい ることを特徴とする請求の範囲 3項に記載の産業甩ロボッ ト。

5 . 前記静止胴は、 その最下方部に取付けられたコネク タボ ッ クスを具備し、 該コネクタボ ッ ク スに前記ケーブル の前記始点が電気的に接続されていることを特徴とす'る請 求の範囲 1項に記載の産業用ロボッ ト.。