JP6144886B2

JP6144886B2 - 産業用ロボットのケーブル処理構造

Info

Publication number: JP6144886B2
Application number: JP2012193845A
Authority: JP
Inventors: 加藤　哲明; 哲明加藤; 篤志山岸; 大也内田
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: JP2014046443A

Description

本発明は、産業用ロボットのロボットアームの外側に沿って配索されたケーブルの処理構造に関するものである。

ロボットアームの基端側からロボットアームの先端に取り付けられた作業用ハンド等の可動部まで、ロボットアームの外側に沿ってケーブルが配索されていて、ロボットアームや可動部の動きにケーブルが追従するように構成された産業用ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ロボットアームやハンドの動きに対する追従性を良くするために、ロボットハンド用のケーブルとして、メカトロコイルチューブ（ケーブル自体にコイルスプリング状の巻き癖が付けられたもの）と呼ばれる柔軟性と伸縮性を兼ね備えたケーブルが使われている例も多くある。

一方、ロボットアームに沿って配索したケーブルの過剰な動きを規制するために、ケーブルの外側をカバー状の部材で覆った例も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−２２４６８９号公報特開２０１２−６１５６５号公報

前記特許文献１に記載の例のように、ロボットアームの外側にケーブルを配索している場合、ケーブルがロボットアームやハンド等の可動部の動きに従って自由に動くので、動き方によっては、周囲機器にケーブルが干渉する問題が起こりやすい。例えば、ベンダーの刃間などの狭小エリアにロボットアームを挿入するような場合、ハンド用のケーブルが周囲機器と干渉するおそれが多い。そのため、それを防ぐようにロボットアームやハンドの動きを制限せざるを得ないことがあった。

また、ロボットハンド用のケーブルとしてメカトロコイルチューブを使用している場合は、ロボットアームやハンドの動きに対する追従性は向上するものの、周囲機器との干渉の問題が大きくなることがあった。

また、前記特許文献２に記載の例のように、ケーブルの外側をカバー状の部材で覆った場合は、ケーブルの動く範囲を規制することができるので、周囲機器との干渉の問題の解消に役立つ。しかしながら、単純にケーブルの外側をカバー状の部材で覆っただけでは、ケーブルのスムーズな動きを阻害するおそれがあった。

本発明は、上記事情を考慮し、ロボットアームの先端に取り付けられた可動部やブラケットの動きに追従したケーブルのスムーズな動きを阻害せずに、周囲機器との干渉の問題の解消に役立ち、これにより、可動部やブラケットの動きに特別な制限を設けないですむようにした産業用ロボットのケーブル処理構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ロボットアームの先端に作業用の可動部が上下方向に揺動自在に設けられると共に、該可動部にブラケットが左右方向に旋回自在に設けられ、且つ、前記ロボットアームの外側に沿って該ロボットアームの基端側から前記可動部の前記ブラケットに向けてケーブルが配索され、前記可動部や前記ブラケットの動きに前記ケーブルが追従して動くように構成された産業用ロボットのケーブル処理構造において、前記ロボットアームの外側面の先端側に上下方向の遊動空間を有するケーブル支持枠が取り付けられ、該ケーブル支持枠の遊動空間に、長手方向基端部が前記ロボットアームの基端側に固定されると共に長手方向先端部が前記可動部に左右方向に旋回する前記ブラケットを介して固定されたコイルスプリングよりなる伸縮自在の筒状ガイドの長手方向中間部が上下方向スライド自在且つ前記ロボットアームの左右幅方向に移動を拘束された状態で挿通され、該筒状ガイドの中に前記ケーブルが長手方向スライド自在に挿通されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、コイルスプリングよりなる筒状ガイドの中にケーブルがスライド自在に挿通されているので、ケーブルは筒状ガイド（コイルスプリング）により保護された状態で、可動部やブラケットの動きにスムーズに追従する。この際、筒状ガイドはコイルスプリングにより構成されているので、可動部やブラケットの動きに伴って自在に伸縮し、これにより、筒状ガイド部材の中に通されたケーブルは、一定の位置で引っ張られたり押し戻されたりするようになり、余分な弛みや曲がりをケーブル途中に発生することがなくなる。また、筒状ガイドの中間部がケーブル支持枠の遊動空間内で上下にスライドするようになっているので、筒状ガイドやケーブルの上下方向の動作範囲を規制しながら、最短の経路でケーブルを案内することができるようになる。また、ケーブル支持枠による拘束作用により、筒状ガイドやその中に挿通されたケーブルの上下方向及びロボットアームの左右幅方向の動きが規制されることになり、これにより、ケーブルが周囲機器と干渉するおそれのある領域を小さく限定することができるようになる。このため、可動部やブラケットの動きに、ケーブルと周囲機器との干渉を避けるための制限を特に設けなくてよくなる。

本発明の実施形態のケーブル処理構造を採り入れた産業用ロボットの先端側の構成を示す側面図である。同ロボットにおいて、手首部を下方に曲げてハンド部を旋回させた場合のケーブルとコイルスプリング（筒状ガイド）の動きを説明するための側面図である。同ロボットにおいて、手首部を水平姿勢となる位置に持ち上げた場合のケーブルとコイルスプリング（筒状ガイド）の動きを説明するための側面図である。同ロボットにおいて、手首部を図３の位置より更に上方に持ち上げた場合のケーブルとコイルスプリング（筒状ガイド）の動きを説明するための側面図である。図２のＸ矢視図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は実施形態のケーブル処理構造を採り入れた産業用ロボットの先端側の構成を示す側面図、図２は手首部を下方に曲げてハンド部を旋回させた場合のケーブルとコイルスプリング（筒状ガイド）の動きを説明するための側面図、図３は手首部を水平姿勢となる位置に持ち上げた場合のケーブルとコイルスプリング（筒状ガイド）の動きを説明するための側面図、図４は手首部を図３の位置より更に上方に持ち上げた場合のケーブルとコイルスプリング（筒状ガイド）の動きを説明するための側面図、図５は図２のＸ矢視図である。

このロボットは垂直多関節ロボット１であり、固定部（図示略）と、固定部に軸支されて垂直軸回りに旋回する旋回部（図示略）と、旋回部に軸支されて前後方向に揺動する下部アーム５と、下部アーム５に軸支されて上下方向に揺動する上部アーム（ロボットアーム）１０と、上部アーム１０の先端に取り付けられて上下方向（矢印Ｃ方向）に揺動自在とされた手首部（可動部）１１と、手首部１１のブラケット１２に取り付けられて該ブラケット１２と共に左右方向（矢印Ｄ方向）に旋回自在とされたハンド部１３と、からなる。

ケーブル２０は、固定部、旋回部、下部アーム５、上部アーム１０の外側に沿って配索され、手首部１１のブラケット１２に至る。ケーブル２０は、上部アーム１０の基端側から上部アーム１０の先端側を経て、手首部１１のブラケット１２に向けて配索されており、上部アーム１０の動きや手首部１１やハンド部１３の動きに追従して動くように構成されている。

上部アーム１０の外側面の先端側と基端側には、先端側ケーブル支持枠３１と基端側ケーブル支持枠３２とがそれぞれ取り付けられている。先端側ケーブル支持枠３１には、図５に示すように、上下方向の遊動空間３１ａが設けられている。

上部アーム１０を含めたケーブル２０の先端側は、コイルスプリングよりなる長手方向（図中矢印Ａ方向）伸縮自在の筒状ガイド５０の中に長手方向スライド自在に挿通されている。筒状ガイド５０は、長手方向中間部５２が先端側ケーブル支持枠３１の遊動空間３１ａに上下方向（図中矢印Ｂ方向）スライド自在且つ上部アーム１０の左右幅方向に移動を拘束された状態で挿通されている。また、筒状ガイド５０の長手方向基端部５１は基端側ケーブル支持枠３２により上部アーム１０の基端側に固定され、筒状ガイド５０の長手方向先端部５３は手首部１１のブラケット１２に固定されている。

次に作用を説明する。

まず、図１に示すように、手首部１１を下方に向けた状態のときは、ケーブル２０にある程度の引っ張り力が作用することになるので、コイルスプリングよりなる筒状ガイド５０は、多少長さを伸ばしながら先端側ケーブル支持枠３１の遊動空間３１ａの中で下側に移動する。

また、図２に示すように、手首部１１が下方を向いている状態でハンド部１３を旋回させると、その動きに従ってケーブル２０が更に引っ張られることになるので、コイルスプリングよりなる筒状ガイド５０が長く伸びる。

また、図３に示すように、手首部１１を水平姿勢となる位置まで持ち上げた場合は、ケーブル２０に押し戻し力が作用することになるので、コイルスプリングよりなる筒状ガイド５０は、短く縮みながら先端側ケーブル支持枠３１の遊動空間３１ａの中で上側に移動する。

また、図４に示すように、手首部１１を更に持ち上げた場合は、ケーブル２０に引っ張り力が作用することになるので、コイルスプリングよりなる筒状ガイド５０は伸びながら先端側ケーブル支持枠３１の遊動空間３１ａの中で上側に移動する。

以上のように筒状ガイド５０やケーブル２０が、手首部１１やハンド部１３の動きに伴って動く際に、筒状ガイド５０の中にケーブル２０がスライド自在に挿通されているので、ケーブル２０は筒状ガイド（コイルスプリング）５０により保護された状態で、手首部１１及びハンド部１３の動きにスムーズに追従する。

この場合、筒状ガイド５０はコイルスプリングにより構成されているので、手首部１１やハンド部１３の動きに伴って自在に伸縮し、それにより、筒状ガイド５０の中に通されたケーブル２０は、一定の位置で引っ張られたり押し戻されたりするようになり、余分な弛みや曲がりをケーブル途中に発生することがなくなる。

また、筒状ガイド５０の中間部が先端側ケーブル支持枠３１の遊動空間３１ａ内で上下にスライドするようになっているので、筒状ガイド５０やケーブル２０の上下方向の動作範囲を規制しながら、最短の経路でケーブル２０を案内することができるようになる。

また、先端側ケーブル支持枠３１による拘束作用により、筒状ガイド５０やその中に挿通されたケーブル２０の上下方向及び上部アーム１０の左右幅方向の動きが規制されることになり、それにより、ケーブル２０が周囲機器と干渉するおそれのある領域を小さく限定することができるようになる。そのため、手首部１１やハンド部１３の動きに、ケーブル２０と周囲機器との干渉を避けるための制限を特に設けなくてよくなる。

１垂直多関節ロボット（産業用ロボット）
１０上部アーム（ロボットアーム）
１１手首部（可動部）
１２ブラケット
２０ケーブル
３１先端側ケーブル支持枠（ケーブル支持枠）
３１ａ遊動空間
５０コイルスプリングよりなる筒状ガイド
５１長手方向基端部
５２長手方向中間部
５３長手方向先端部
Ｃ上下方向
Ｄ左右方向

Claims

ロボットアームの先端に作業用の可動部が上下方向に揺動自在に設けられると共に、該可動部にブラケットが左右方向に旋回自在に設けられ、且つ、前記ロボットアームの外側に沿って該ロボットアームの基端側から前記可動部の前記ブラケットに向けてケーブルが配索され、前記可動部や前記ブラケットの動きに前記ケーブルが追従して動くように構成された産業用ロボットのケーブル処理構造において、
前記ロボットアームの外側面の先端側に上下方向の遊動空間を有するケーブル支持枠が取り付けられ、該ケーブル支持枠の遊動空間に、長手方向基端部が前記ロボットアームの基端側に固定されると共に長手方向先端部が前記可動部に左右方向に旋回する前記ブラケットを介して固定されたコイルスプリングよりなる伸縮自在の筒状ガイドの長手方向中間部が上下方向スライド自在且つ前記ロボットアームの左右幅方向に移動を拘束された状態で挿通され、該筒状ガイドの中に前記ケーブルが長手方向スライド自在に挿通されていることを特徴とする産業用ロボットのケーブル処理構造。