JPH06344291A - ロボットにおける給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 ロボットアームの下端に垂直軸線回りに回転
自在な手首３３を設け、手首の下端に水平軸線回りに回
転自在なツールホルダ３４を介して作業機器を取付け、
アーム側から手首用給電ジョイント５７とツールホルダ
用給電ジョイント５８とを介して作業機器に給電する。
手首用給電ジョイント５７を手首の周囲に配置したスリ
ップ型ジョイントで構成し、一方、ツールホルダ用給電
ジョイント５８は給電体５８ａと受電体５８ｂとをシリ
ンダ５８ｃにより接離自在として成る加圧型ジョイント
で構成する。ツールホルダ３４の回転時は給電体５８ａ
と受電体５８ｂとを離間させ、両者の摺動抵抗を受けず
にツールホルダ３４を回動し得るようにする。 【効果】 給電ジョイントの摺動抵抗を受けずにツール
ホルダを回動できるようになり、作業機器の姿勢変換を
迅速且つ精度良く行い得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、昇降動する上下方向に
長手のロボットアームの下端に垂直軸線回りに回動自在
な手首を設け、該手首に水平軸線回りに回動自在なツー
ルホルダを介して作業機器を取付けて成るロボットに、
ロボットアーム側から作業機器に給電すべく設ける給電
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の給電装置として、実開昭
６２−１０９８８４号公報により、手首の回転軸線回り
に第１のスリップ給電ジョイントを設けると共に、ツー
ルホルダの回転軸線回りに第２のスリップ給電ジョイン
トを設け、ロボットアーム側から第１スリップ給電ジョ
イントと第２スリップ給電ジョイントとを介して作業機
器に給電するようにしたものは知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スリップ給電装置は、
相対回転する一方の部材に取付けた給電体と他方の部材
に取付けた受電体とを接触子を介して相対回転可能に摺
接させて成るもので、給電体や受電体と接触子との間の
摺動抵抗により部材の回動負荷が大きくなる不具合があ
る。ところで、ロボットアームに垂直軸線回りに回転自
在な手首と水平軸線回りに回転自在なツールホルダとを
介して作業機器を取付ける場合、手首の回動には左程の
負荷はかからないが、ツールホルダを回動して作業機器
を上方に揺動させる場合には大きな負荷がかかり、ツー
ルホルダの回動にスリップ給電ジョイントの摺動抵抗に
よる負荷が加わると、ツールホルダの回動速度が遅くな
ったり、ツールホルダの回転駆動系のねじれにより作業
機器の姿勢制御の精度が悪化するといった不具合を生ず
る。そこで、本発明は、かかる不具合を解消した給電装
置を提供することをその目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、昇降動する上下方向に長手のロボットアーム
の下端に垂直軸線回りに回動自在な手首を設け、該手首
に水平軸線回りに回動自在なツールホルダを介して作業
機器を取付けて成るロボットに、ロボットアーム側から
作業機器に給電すべく設ける給電装置において、ロボッ
トアームに取付けた給電体と手首に取付けた受電体とを
接触子を介して相対回転可能に摺接させて成るスリップ
給電ジョイントを手首の周囲に設けると共に、該スリッ
プ給電ジョイントの受電体に接続される給電体と作業機
器に接続される受電体とをシリンダで接離自在として成
る加圧給電ジョイントをツールホルダの回転軸線上に設
けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】ツールホルダの回動時は加圧給電ジョイントの
給電板と受電板とを離間させて摺動抵抗による負荷がか
からないようにし、ツールホルダの回動で作業機器を所
定の姿勢に位置決めした後、給電板と受電板とを圧接さ
せて、作業機器に給電する。

【０００６】尚、ロボットアームと手首との間のジョイ
ントも加圧給電ジョイントで構成することが考えられる
が、手首の回転軸線上にはツールホルダ用の駆動軸を配
置する必要があって加圧通電ジョイントを配置すること
はできず、そこでロボットと手首との間のジョイントは
手首の周囲に設けたスリップ給電ジョイントで構成する
ようにした。

【０００７】

【実施例】図１乃至図３を参照して、１はワークをセッ
トする治具ユニット、２は治具ユニット１の配置部上方
に架設した天井枠であり、該天井枠２に直交座標型ロボ
ット３を搭載し、該ロボット３にスタッド溶接ガン４を
取付けてワークの溶接を行うようにした。

【０００８】治具ユニット１は、ターンテーブル１０上
に１対の治具１１、１１を取付けて成るもので、両治具
１１、１１をターンテーブル１０の１８０°回転により
手前側のワークセット位置と奥側のワーク溶接位置とに
交互に旋回自在とした。天井枠２は４本の支柱２０で支
持されており、支柱２０間の横幅を天井枠２の横幅より
小さくして、据付スペースを削減し得るようにした。

【０００９】前記ロボット３は、天井枠２の奥行方向を
Ｘ軸、幅方向をＹ軸、上下方向をＺ軸として、天井枠２
のＹ軸方向両側の桁材上のガイド枠２１、２１に跨らせ
てＸ軸方向に移動自在に設けた走行枠３０と、走行枠３
０にＹ軸方向に移動自在に支持させたロボット本体３１
と、ロボット本体３１に昇降自在に支持させたＺ軸方向
に長手のロボットアーム３２とで構成されており、ロボ
ットアーム３２の下端に垂直のＵ軸回りに回転自在な手
首３３を設け、該手首３３の下端に水平のＶ軸回りに回
転自在なツールホルダ３４を介してスタッド溶接ガン４
を取付け、溶接位置に存する治具１１上のワークを手首
３３とツールホルダ３４の回動によるスタッド溶接ガン
４の姿勢変換で任意の方向から溶接し得るようにした。

【００１０】走行枠３０はガイド枠２１上のガイドレー
ル３０ａにリニアガイド３０ｂを介して摺動自在に支持
されており、走行枠３０の一端側に搭載したＸ軸用モー
タＭｘに連結されるピニオン３０ｃをガイド枠２１に固
定のラック３０ｄに噛合させて、走行枠３０をＸ軸方向
に駆動するようにした。ロボット本体３１は走行枠３０
に固定した上下１対のガイドレール３１ａにリニアガイ
ド３１ｂを介して摺動自在に支持されており、ロボット
本体３１の前面に搭載したＹ軸用モータＭｙに連結され
るピニオン３１ｃを走行枠３０に固定したラック３１ｄ
に噛合させて、ロボット本体３１をＹ軸方向に駆動する
ようにし、また、ロボットアーム３２をその背面の１対
のガイドレール３２ａにおいてロボット本体３１の前面
に固定したリニアガイド３２ｂに摺動自在に支持させ、
ロボット本体３１の背面に搭載したＺ軸用モータＭｚに
連結されるピニオン３２ｃをロボットアーム３２の背面
に固定したラック３２ｄに噛合させて、ロボットアーム
３２をＺ軸方向に駆動するようにした。

【００１１】手首３３は、図４に示す如く、ロボットア
ーム３２の下端にベアリング３３ａを介してＵ軸回りに
回転自在に嵌合軸支されており、ロボットアーム３２に
搭載したＵ軸用モータＭｕによりサイクロ減速機等の同
軸型減速機３３ｂを介して駆動される駆動軸３３ｃをロ
ボットアーム３２に挿通して手首３３に連結し、また、
ツールホルダ３４を、図５に示す如く、手首３３の下端
にベアリング３４ａを介してＶ軸回りに回転自在に軸支
し、ロボットアーム３２に搭載したＶ軸用モータＭｖに
連結される駆動軸３４ｂを中空に形成した前記手首用駆
動軸３３ｃと手首３３とに挿通し、該駆動軸３４ｂをベ
ベルギア３４ｃと同軸型減速機３４ｄとを介してツール
ホルダ３４に連結し、Ｕ軸用モータＭｕとＶ軸用モータ
Ｍｖとで手首３３とツールホルダ３４とを夫々Ｕ軸回り
とＶ軸回りとに回動させるようにした。

【００１２】前記治具ユニット１の側部にはトランス５
が配置されており、トランス５の一方の出力端子をケー
ブル５０と治具ユニット１に設けた給電ジョイント５１
とを介して溶接位置に存する治具１１に接続すると共
に、トランス５の他方の出力端子をケーブル５２を介し
て走行枠３０に固定の給電バー５３に結線し、該給電バ
ー５３をロボット本体３１に設けた２個の給電ジョイン
ト５４、５５を介してロボットアーム３２に固定の給電
バー５６に接続すると共に、該給電バー５６を手首用の
給電ジョイント５７とツールホルダ用の給電ジョイント
５８とを介してスタッド溶接ガン４に接続し、該溶接ガ
ン４により治具１１上のワークを加圧した状態で該溶接
ガン４と治具１１との間にワークを介して通電し、ワー
クの溶接を行うようにした。治具ユニット１やロボット
本体３１に設ける給電ジョイント５１、５４、５５は夫
々シリンダ５１ａ、５４ａ、５５ａにより接離動作され
るコンタクト片５１ｂ、５４ｂ、５５ｂを有する加圧式
ジョイントで構成されている。

【００１３】また、手首用の給電ジョイント５７は、図
４及び図６に示す如く、ロボットアーム３２に取付けた
給電体５７ａと手首３３に取付けた受電体５７ｂとを接
触子５７ｃを介して相対回転可能に摺接させて成るスリ
ップ給電ジョイントで構成されており、これを詳述する
に、手首３３の外周に絶縁材５７ｄを介して筒状の受電
体５７ｂを固定すると共に、受電体５７ｂを間隔を存し
て囲繞する筒状の給電体５７ａをロボットアーム３２の
下端に絶縁材５７ｅを介して固定して、給電体５７ａに
ロボットアーム３２に固定した給電バー５６を接続し、
更に、給電体５７ａに周囲複数箇所の透窓５７ｆを形成
して、各透窓５７ｆに受電体５７ｂに摺接する接触子５
７ｃを配置し、各接触子５７ｃを給電体５７ａにブラケ
ット５７ｇを介して取付けたばね受け５７ｈとの間に介
設するばね５７ｉの付勢力で受電体５７ｂに弾接させる
と共に、各接触子５７ｃをオンス銅板等の可撓性導体５
７ｊを介して給電体５７ａに結線し、かくて給電バー５
６から給電体５７ａと可撓性導体５７ｊと接触子５７ｃ
とを介して受電体５７ｂに給電されるようにした。ま
た、ばね受け５７ｈにニップル５７ｋを介して導電性の
グリースを注入可能なグリース注入口５７ｌを形成し、
該注入口５７ｌから内方にのびる供給管５７ｍを介して
接触子５７ｃと受電体５７ｂとの摺接部にグリースを供
給し、接触子５７ｃと受電体５７ｂとの間の摺動抵抗を
低減し得るようにした。

【００１４】ツールホルダ用の給電ジョイント５８は、
図５に示す如く、手首用給電ジョイント５７の受電体５
７ｂに接続される給電体５８ａとスタッド溶接ガン４に
接続される受電体５８ｂとをシリンダ５８ｃで接離自在
として成る加圧給電ジョイントで構成されており、これ
を詳述するに、ツールホルダ３４の外側面にその回転軸
線たるＶ軸上に位置させてシリンダ５８ｃを取付け、該
シリンダ５８ｃのフロントカバー５８ｄに環状に形成し
た受電体５８ｂを絶縁材５８ｅを介して固定すると共
に、環状に形成した給電体５８ａを受電体５８ｂに対設
し、フロントカバー５８ｄから突出するシリンダ５８ｃ
のピストンロッド５８ｆの先端にボール継手５８ｇを取
付けて、該ボール継手５８ｇを絶縁材５８ｈを介して給
電材５８ａを連結し、シリンダ５８ｃの作動により給電
体５８ａが受電体５８ｂに接離されるようにした。給電
体５８ａには上方にのびる端子５８ｉが取付けられてお
り、該端子５８ｉと手首用給電ジョイント５７の受電体
５７ｂとを可撓性導体５９₁を介して接続し、また、受
電体５８ｂに下方にのびる端子５８ｊを取付け、該端子
５８ｊとスタッド溶接ガン４とを図１に示す如く可撓性
導体５９₂を介して接続した。

【００１５】ツールホルダ３４をＶ軸回りに回動させて
スタッド溶接ガン４の姿勢を変更するときは、ツールホ
ルダ用給電ジョイント５８の給電体５８ａを受電体５８
ｂから離間させて、給電体５８ａと受電体５８ｂとの間
の摺動抵抗を受けずにツールホルダ３４を回動し得るよ
うにし、スタッド溶接ガン４の姿勢変更後、給電体５８
ａを受電体５８ｂに圧接させ、ロボットアーム３２側の
給電バー５６から手首用給電ジョイント５７とツールホ
ルダ用給電ジョイント５８とを介してスタッド溶接ガン
４に給電する。

【００１６】以上、スタッド溶接ガン４を取付けた溶接
用ロボット３の給電装置に本発明を適用した実施例につ
いて説明したが、溶接ガン以外の作業機器を取付けるロ
ボットの給電装置としても本発明は広く適用できる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ロボットアームと垂直軸線回りに回転自在な
手首との間に設ける給電ジョイントをスリップ型として
手首の周囲に配置するため、ツールホルダ用の駆動軸を
手首の回転軸線上に挿設してツールホルダの駆動系をス
ペース効率良く配置でき、また、手首と水平軸線回りに
回転自在なツールホルダとの間に設ける給電ジョイント
を加圧型に構成するため、給電ジョイントの摺動抵抗を
受けずにツールホルダを回動できるようになり、作業機
器の姿勢変換を迅速且つ精度良く行い得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置を具備するロボットの一例の正面
図

【図２】 その平面図

【図３】 その側面図

【図４】 図１のIV-IV線拡大截断面図

【図５】 図３のV-V線拡大截断面図

【図６】 図４のVI-VI線截断面図

【符号の説明】

３ ロボット ３２ ロボットア
ーム ３３ 手首 ３４ ツールホ
ルダ ４ スタッド溶接ガン（作業機器） ５７ スリップ給電ジョイント ５７ａ 給電体 ５７ｂ 受電体 ５７ｃ 接触子 ５８ 加圧給電ジョイント ５８ａ 給電体 ５８ｂ 受電体 ５８ｃ シリン
ダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江川 嘉宏 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 屋代 知彦 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降動する上下方向に長手のロボットア
   ームの下端に垂直軸線回りに回動自在な手首を設け、該
   手首に水平軸線回りに回動自在なツールホルダを介して
   作業機器を取付けて成るロボットに、ロボットアーム側
   から作業機器に給電すべく設ける給電装置において、ロ
   ボットアームに取付けた給電体と手首に取付けた受電体
   とを接触子を介して相対回転可能に摺接させて成るスリ
   ップ給電ジョイントを手首の周囲に設けると共に、該ス
   リップ給電ジョイントの受電体に接続される給電体と作
   業機器に接続される受電体とをシリンダで接離自在とし
   て成る加圧給電ジョイントをツールホルダの回転軸線上
   に設けたことを特徴とするロボットにおける給電装置。