JPH1034586A - 工業用ロボットの関節機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを低減することができるとともに線状
体の破損を防止することができる工業用ロボットの関節
機構を提供する。 【解決手段】 相対回転自在となるよう直列に連結され
た複数の回転部材２２，３３〜３６の少なくとも一つ
に、これに対し公転自在に線状体３１を保持する保持手
段３７〜３９を設けてなることにより、回転部材２２，
３３〜３６の回転で線状体３１が公転しようとする力を
受けても、保持手段３７〜３９が線状体３１を公転させ
てこの力を逃す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーブルあるいは
チューブ等の線状体が外側に配置された工業用ロボット
の関節機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用ロボットにおいて、手首部の先端
に設けられた効果器に対し制御信号を送るためのケーブ
ルや、該効果器から流体を噴射させる場合における流体
の移送のためのチューブ等の線状体がアームの外側に沿
って効果器まで設けられる場合があるが、このような線
状体は、手首部やアームの回転を吸収するために、巻き
取り機構を設けたり、手首に直接に多巻に巻き付ける等
して緩みを持たされている。また、これとは異なるもの
として、特公平４−２６９９５号公報に開示された工業
用ロボットは、アームや手首部の内部に線状体を通す構
成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者のロボ
ットにおいては、線状体が長く、特にこの線状体が内部
に流体を移送させるものである場合に重量が重くなるた
め、アームや手首部を駆動するモータの容量を大きくす
る必要があり、よって、コスト増となってしまうという
問題があった。また、長く緩みをもった線状体が、手首
部やアームの角度によっては、たるみを生じてしまい、
このたるみにより線状体がワークやロボット本体に干渉
して破損等を生じやすいという問題も生じた。また、後
者のロボットにおいても、線状体がアームや手首部の内
部の特に屈曲する部分に接触して摩擦力がかかり、破損
を生じやすいという問題があり、また、破損を生じた場
合に、手首部を分解する必要等があり、保守性が非常に
悪いという問題があった。したがって、本発明の目的
は、コストを低減することができるとともに線状体の破
損を防止することができる工業用ロボットの関節機構を
提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の工業用ロボットの関節機構
は、相対回転自在となるよう直列に連結された複数の回
転部材と、これら回転部材の外側に延在する線状体とを
有するものであって、前記回転部材の少なくとも一つ
に、該回転部材に対し公転自在に前記線状体を保持する
保持手段を設けてなることを特徴としている。これによ
り、保持手段が設けられた回転部材が回転することによ
り、保持手段で保持された線状体が該回転部材に対し公
転しようとする力を受けても、保持手段が線状体を前記
回転部材に対し公転させてこの力を逃すことができる。
よって、回転部材の外側に線状体を設けても、回転部材
に多巻に巻き付ける等して線状体に緩みを持たせること
なく回転部材の回転による力を吸収することができるた
め、線状体を短くできることからモータの容量を小さく
でき、また線状体がワークやロボット本体に干渉するこ
とを防止できる。勿論、回転部材内に線状体を設ける必
要がないので回転部材内に線状体が接触することもな
い。

【０００５】本発明の請求項２記載の工業用ロボットの
関節機構は、請求項１記載のものに関して、前記保持手
段は、前記線状体を自転自在かつその延在方向に移動自
在に保持することを特徴としている。これにより、保持
手段が設けられた回転部材が回転することにより、線状
体が保持手段に対し自転しまたはその延在方向に移動し
ようとする力をさらに受けても、保持手段が線状体を自
転させかつその延在方向に移動させてこの力を逃すこと
ができる。よって、回転部材の外側に線状体を設けて
も、回転部材に多巻に巻き付ける等して線状体に緩みを
持たせることなく回転部材の回転による力をさらに良好
に吸収することができるため、モータの容量をさらに小
さくでき、また線状体がワークやロボット本体に干渉す
ることもさらに良好に防止できる。

【０００６】本発明の請求項３記載の工業用ロボットの
関節機構は、請求項１または２に記載のものに関して、
前記保持手段は一の回転部材に設けられており、他の回
転部材に前記線状体を固定する固定手段を設けるととも
に、該固定手段と前記保持手段とを連結させ、前記他の
回転部材に対する前記一の回転部材の回転にかかわら
ず、前記固定手段に対する前記保持手段の前記回転の方
向における位置を一定に維持する連結手段を設けてなる
ことを特徴としている。これにより、連結手段が、保持
手段が設けられた一の回転部材が回転しても、他の回転
部材に設けられた固定手段に対し保持手段の前記回転の
方向における位置を一定に維持するため、これら保持手
段と固定手段とに保持された線状体は、前記回転の方向
における位置を一定に維持することになる。よって、回
転部材の外側に線状体を設けても、回転部材に多巻に巻
き付ける等して線状体に緩みを持たせることなく回転部
材の回転による力をさらに良好に吸収することができる
ため、モータの容量をさらに小さくでき、また線状体が
ワークやロボット本体に干渉することもさらに良好に防
止できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図５を参照して以下に説明する。図１は、本発明の関
節機構が適用された塗装用ロボットシステムを示してお
り、該塗装用ロボットシステムは、マニピュレータ１１
と、該マニピュレータ１１にケーブル１２を介して接続
されて該マニピュレータ１１の作動を制御するコントロ
ーラ１３と、該コントローラ１３にケーブル１４を介し
て接続され該コントローラ１３への指示をオペレータに
より入力させるためのティーチングペンダント１５とか
ら構成されている。

【０００８】マニピュレータ１１は、床面等に設置固定
される固定ベース１７と、この固定ベース１７上に鉛直
軸回り（θ₁）回りに図示せぬ第１モータの駆動で回転
するよう設けられた旋回ベース１８と、該旋回ベース１
８に一端側が水平軸回り（θ2）に回転自在に支持され
るとともに旋回ベース１８に設けられた第２モータ１９
の駆動で回転する第１アーム２０と、該第１アーム２０
の他端側に一端側が水平軸回り（θ₃）に回転自在に支
持されるとともに第１アーム２０の他端側に設けられた
第３モータ２１の駆動で回転する第２アーム（回転部
材）２２とを有しており、第２アーム２２の他端側に
は、手首部２３および連結部材２４を介して塗装ガン２
５が設けられている。なお、第２アーム２２の一端側に
は、手首部２２を駆動するための複数のモータ（図示
略）が内蔵されたモータケース２６が取り付けられてい
る。

【０００９】第２アーム２２には、塗装ガン２５に供給
する塗料の色を切り替える色替えバルブ２８と塗料の質
量および流量を計測する質量流量計２９とが取り付けら
れており、色替えバルブ２８には、マニピュレータ１１
の外から取り扱う全ての色の塗料および洗浄用のシンナ
について各別に供給用のチューブ３０が連結されてい
る。また、色替えバルブ２８からの塗料を塗料ガン２５
に供給するために、質量流量計２９を介して複数のチュ
ーブ（線状体）３１が塗装ガン２５に連結されている。

【００１０】手首部２３は、いわゆる斜交インライン形
のもので、図２に示すように、第２アーム２２側から順
に、手首旋回部（回転部材）３３、第１曲部（回転部
材）３４、第２曲部（回転部材）３５および回転部（回
転部材）３６が、相対回転自在となるよう直列に連結さ
れて構成されている。手首旋回部３３は、第２アーム２
２の先端に該第２アーム２２と同軸の軸回り（θ₄）に
回転自在とされるとともに第２アーム２２に対し反対側
の先端面３３ａが前記軸に対し斜交する円筒状のもの
で、モータケース２６に設けられた図示せぬモータで第
２アーム２２に対し回転するよう駆動される。

【００１１】第１曲部３４は、手首旋回部３３の先端面
３３ａに直交しかつ手首旋回部３３の中心軸に斜交する
軸回り（θ_5-1）に回転自在に設けられるとともに、手
首旋回部３３に対し反対側の先端面３４ａが、一側が手
首旋回部３３の先端面３３ａに近接し、他側が手首旋回
部３３の先端面３３ａに対し前記より離間するよう傾斜
された湾曲円筒状のもので、モータケース２６に設けら
れた図示せぬモータで手首旋回部３３に対し回転するよ
う駆動される。第２曲部３５は、第１曲部３４の先端面
３４ａに直交しかつ第１曲部３４の手首旋回部３３に対
する回転軸に交差する軸回り（θ_5-2）に回転自在に設
けられるとともに、第１曲部３４に対し反対側の先端面
３５ａが、一側が第１曲部３４の先端面３４ａに近接
し、他側が第１曲部３４の先端面３４ａに対し前記より
離間するよう基端側が傾斜された円筒状のもので、モー
タケース２６に設けられた図示せぬモータで第１曲部３
４に対し回転するよう駆動される。

【００１２】回転部３６は、第２曲部３５の先端面３５
ａに直交しかつ第２曲部３５の第１曲部３４に対する回
転軸に斜交する軸回り（θ₆）に回転自在に設けられ
た、第２曲部３５よりも小径の円板状のもので、モータ
ケース２６に設けられた図示せぬモータで第２曲部３５
に対し回転するよう駆動される。なお、第２アーム２２
に対する手首旋回部３３の回転軸と手首旋回部３３に対
する第１曲部３４の回転軸とのなす角は、第１曲部３４
に対する第２曲部３５の回転軸と第２曲部３５に対する
回転部３６の回転軸とのなす角と同じ大きさとされてい
る。

【００１３】以上により、回転部３６は、第１曲部３４
および第２曲部３５の回転角度によって、例えば、図２
に実線で示すようにその中心軸を第２アーム２２の中心
軸と一致させたり、あるいは図２に二点鎖線で示すよう
にその中心軸を第２アーム２２の中心軸と鋭角をなすよ
う傾斜させたり等の姿勢・位置が変更制御されることに
なり、その結果、この回転部２２に取り付けられる塗装
ガン２５の姿勢・位置も変更制御される。

【００１４】そして、第１の実施の形態においては、色
替えバルブ２８から質量流量計２９を介して塗装ガン２
５に連結されるチューブ３１が手首部２３の外側に延在
しており、これらチューブ３１は、図３に示すように、
保持手段としての保持機構３７〜３９により保持されて
いる。これらの保持機構３７〜３９について説明する。
なお、図３においては、説明の便宜上チューブ３１を一
つのみ示している。

【００１５】第２アーム２２および手首旋回部３３に
は、これらに跨がって保持機構３７が取り付けられてい
る。この保持機構３７を取り付けるため、第２アーム２
２の手首旋回部３３側の端部には一段凹んだ環状の段部
４１が形成されており、手首旋回部３３の第２アーム２
２側の端部にも一段凹んだ環状の段部４２が形成されて
いて、これら段部４１，４２間には、これら段部４１，
４２より小径の環状の溝部４３が設けられている。そし
て、保持機構３７は、第２アーム２２の段部４１にその
内輪を嵌合させて設けられた転がり軸受４４と、手首旋
回部３３の段部４２にその内輪を嵌合させて設けられた
転がり軸受４５と、段部４１，４２間の溝部４３に嵌合
されて各転がり軸受４４，４５の抜け止めをそれぞれ行
う止め輪４６，４７とを有している。また両転がり軸受
４４，４５の外輪に、その内面の軸方向における両端に
形成された段部４９，５０をそれぞれ嵌合させて設けら
れた一の円環状のフランジ部材５１を有している。転が
り軸受４４，４５により、フランジ部材５１は、第２ア
ーム２２および手首旋回部３３に対し軸線方向の移動が
規制された状態で回転自在とされている。

【００１６】フランジ部材５１には、図３および図４に
示すように、その軸線方向に平行に穴部５２が貫通形成
されており、該穴部５２には、保持機構３７の一部を構
成する滑り軸受５３が嵌合されている。チューブ３１
は、以上のようなフランジ部材５１の滑り軸受５３の内
側に挿通されており、これにより、公転自在であって自
転自在かつその延在方向（軸方向）に移動自在となるよ
う第２アーム２２および手首旋回部３３に保持されてい
る。

【００１７】第１曲部３４の中央部分には、保持機構３
８が取り付けられている。この保持機構３８を取り付け
るため、第１曲部３４は中央から一側が小径部５５とさ
れ他側がこれより大径の大径部５６とされており、小径
部５５と大径部５６との間には溝部５７が形成され、大
径部５６の溝部５７側には小径部５５より若干大径とさ
れた環状の段部５８が一段凹むよう形成されている。そ
して、保持機構３８は、段部５８にその内輪を嵌合させ
て設けられたクロスローラベアリング５９と、溝部５７
に嵌合されることによりこのクロスローラベアリング５
９の抜け止めを行う止め輪６０とを有しており、また、
クロスローラベアリング５９の外輪に、その内面の軸方
向における一端に形成された段部６１，６２をそれぞれ
嵌合させて設けられた一対の円環状のフランジ部材６
３，６４を有している。

【００１８】一方のフランジ部材６３には、図３および
図５に示すようにネジ穴６６が形成されており、他方の
フランジ部材６４にはネジ挿通穴７０が形成されてい
て、これらフランジ部材６３，６４は、ネジ挿通穴７０
を通ってネジ穴６６に螺合されるボルト６７で接合され
る。これらフランジ部材６３，６４は、クロスローラベ
アリング５９により第１曲部３４に回転自在に保持され
ている。そして、ボルト６７で接合された状態でフラン
ジ部材６３，６４には、その軸線に平行をなして穴部６
８が貫通形成されていて、該穴部６８には、保持機構３
８の一部を構成する滑り軸受６９が嵌合されている。チ
ューブ３１は、以上のようなフランジ部材６３，６４の
滑り軸受６９の内側に挿通されており、これにより、公
転自在であって自転自在かつその延在方向（軸方向）に
移動自在となるよう第１曲部３４に保持されている。

【００１９】第２曲部３５の回転部３６との境界部分付
近には、保持機構３９が取り付けられている。この保持
機構３９を取り付けるため、第２曲部３５は回転部３６
側の端部が小径部７１とされ他側がこれより大径の大径
部７２とされており、小径部７１と大径部７２との間に
は溝部７３が形成され、大径部７２の溝部７３側には小
径部７１より若干大径の環状の段部７４が一段凹むよう
形成されている。そして、保持機構３９は、段部７４に
その内輪を嵌合させて設けられたクロスローラベアリン
グ７５と、溝部７３に嵌合されることによりこのクロス
ローラベアリング７５の抜け止めを行う止め輪７６とを
有しており、また、クロスローラベアリング７５の外輪
に、その内面の軸方向における一端に形成された段部７
７，７８をそれぞれ嵌合させて設けられた一対の円環状
のフランジ部材７９，８０を有している。

【００２０】一方のフランジ部材７９にはネジ穴８２が
形成されており、他方のフランジ部材８０にはネジ挿通
穴８３が形成されていて、これらフランジ部材７９，８
０は、ネジ挿通穴８３を通ってネジ穴８２に螺合される
ボルト８４で接合される。クロスローラベアリング７５
により、フランジ部材７９，８０は、第２曲部３５に対
し軸線方向の移動が規制された状態で回転自在とされて
いる。そして、ボルト８４で接合された状態でフランジ
部材７９，８０には、その軸線方向に平行に穴部８５が
貫通形成されていて、該穴部８５には、保持機構３９の
一部を構成する滑り軸受８６が嵌合されている。チュー
ブ３１は、以上のようなフランジ部材７９，８０の滑り
軸受８６の内側に挿通されており、これにより、公転自
在であって自転自在かつその延在方向（軸方向）に移動
自在となるよう第２曲部３５に保持されている。

【００２１】このような構成の手首部２３の回転部３６
に、連結部材２４を介して塗装ガン２５が取り付けられ
ている。そして、チューブ３１は、図３に示すように、
第２アーム２２と第２曲部３５とが同軸をなした状態に
おいて、保持機構３７の滑り軸受５３に挿通された後、
塗装ガン２５の方向に向かって時計回り方向に一巻され
た状態で、保持機構３７の滑り軸受５３と第２アーム２
２の中心軸回りにおける位置がほぼ合わされた保持機構
３８の滑り軸受６９に挿通され、その後、同様に時計回
り方向に一巻された状態で、保持機構３８の滑り軸受６
９と第２アーム２２の中心軸回りにおける位置がほぼ合
わされた保持機構３９の滑り軸受８６に挿通された後
に、塗装ガン２５に連結固定されている。

【００２２】なお、保持機構３７〜３９には、それぞれ
塗装ガン２５まで延在するチューブ３１の数に応じた穴
部５２，６８，８５および滑り軸受５３，６９，８６が
それぞれ設けられており、これら穴部５２，６８，８５
および滑り軸受５３，６９，８６は、例えば、上記のよ
うに、第２アーム２２と第２曲部３５とが同軸をなした
状態において、該軸回りにおける位置がほぼ一致可能と
なるように配置されている。そして、このように前記軸
回りにおける位置がほぼ一致された状態において、上記
のように保持機構３７〜３９の隣り合うもの同士の間で
一巻ずつ同方向に巻きつつ位置の合った滑り軸受５３，
６９，８６に挿通させることで、すべてのチューブ３１
が互いに干渉しないようになっている。

【００２３】以上のような構成の第１の実施の形態によ
れば、塗装ガン２５の姿勢および位置を変更するため、
手首旋回部３３、第１曲部３４、第２曲部３５および回
転部３６の少なくとも一つが回転することにより、チュ
ーブ３１の保持機構３７〜３９に保持された部分がこれ
らに対し公転しようとする力を受けても、保持機構３７
のフランジ部材５１が回転することでチューブ３１を公
転させ、また保持機構３８のフランジ部材６３，６４が
回転することでチューブ３１を公転させ、さらに保持機
構３９のフランジ部材７９，８０が回転することでチュ
ーブ３１を公転させることにより、この力を逃すことが
できる。

【００２４】よって、手首旋回部３３、第１曲部３４、
第２曲部３５および回転部３６の外側にチューブ３１を
設けても、手首旋回部３３、第１曲部３４、第２曲部３
５および回転部３６に多巻に巻き付ける等してチューブ
３１に緩みを持たせることなく、手首旋回部３３、第１
曲部３４、第２曲部３５および回転部３６の回転による
力を吸収することができる。このため、チューブ３１を
短くできることからモータの容量を小さくでき、またチ
ューブ３１がワークやマニピュレータ１１に干渉するこ
とを防止できる。勿論、手首旋回部３３、第１曲部３
４、第２曲部３５および回転部３６内にチューブ３１を
挿通させる構成でもないのでこれらの内側にチューブ３
１が接触することもない。したがって、コストを低減す
ることができるとともに、チューブ３１の破損や、チュ
ーブ３１のつぶれによる塗料流路の詰りを防止すること
ができる。

【００２５】また、チューブ３１を短くできることか
ら、色替え時の廃塗料や洗浄用シンナを少なくできるた
めランニングコストを低減することができ、かつ、色替
えの際に必要な時間も短くなるため生産効率が向上す
る。加えて、チューブ３１が外部から見えるため、交換
等が容易で保守性が向上する。さらに、部品点数が少な
く圧力損失も小さく抑えることができることからも、コ
ストが低減できる。

【００２６】加えて、第１の実施の形態は、上記に加え
て、チューブ３１は、滑り軸受５３，６９，８６でフラ
ンジ部材５１，６３，６４，７９，８０に対し自転自在
かつその延在方向に移動自在に保持されているため、塗
装ガン２５の姿勢および位置を変更するため、手首旋回
部３３、第１曲部３４、第２曲部３５および回転部３６
の少なくとも一つが回転することにより、チューブ３１
の保持機構３７〜３９に保持された部分が自転しまたは
その延在方向に移動しようとする力を受けても、保持機
構３７〜３９の各滑り軸受５３，６９，８６がチューブ
３１を自転させかつその延在方向に移動させてこの力を
逃すことができる。

【００２７】よって、フランジ部材５１，６３，６４，
７９，８０にチューブ３１を固定する場合に比べ、手首
旋回部３３、第１曲部３４、第２曲部３５および回転部
３６の回転による力をさらに良好に吸収することができ
る。このため、チューブ３１をより短くできることから
モータの容量をさらに小さくでき、またチューブ３１が
ワークやマニピュレータに干渉することをさらに良好に
防止できるため、上述した効果をさらに高めることがで
きる。

【００２８】本発明の第２の実施の形態を図６を参照し
て第１の実施の形態に対する相違部分を中心に以下に説
明する。なお、第１の実施の形態と同様の部分には同一
の符号を付しその説明は略す。第２の実施の形態におい
て、第２アーム２２には、保持機構８８が取り付けられ
ている。この保持機構８８は、円環状のフランジ部材８
９を有しており、該フランジ部材８９はその内面の軸線
方向における一端において、第２アーム２２の段部４１
に嵌合されて接着剤９０により固定されている。また、
このフランジ部材８９の軸線方向における他端には、段
部９１が形成されており、該段部９１に、第１の実施の
形態と同様に手首旋回部３３の段部４２にその内輪を嵌
合させて設けられた転がり軸受４５の外輪が嵌合されて
いる。

【００２９】該フランジ部材８９には、その軸線方向に
平行に穴部９２が貫通形成されており、該穴部９２に、
第１の実施の形態と同様に滑り軸受５３が嵌合されてい
る。そして、チューブ３１は、滑り軸受５３の内側に挿
通されており、これにより、チューブ３１は、自転自在
かつその延在方向に移動自在に第２アーム２２に保持さ
れ、公転自在であって自転自在かつその延在方向に移動
自在に手首旋回部３３に保持されている。

【００３０】また、第２の実施の形態においては、第２
曲部３５に、第１の実施の形態と同じ保持機構３９が取
り付けられている。さらに、第２の実施の形態におい
て、チューブ３１は、フランジ部材８９から一巻され
て、保持機構３９の滑り軸受８６に挿通された後、塗装
ガン２５の連結部材２４側に設けられたスイベル機構９
４に連結されている。このスイベル機構９４は、塗装ガ
ン２５に対し外側に回転自在に設けられるとともにチュ
ーブ３１が連結される回転体（保持手段）９５を有して
おり、この回転体９５が回転方向のいずれの位置にあっ
ても、塗装ガン２５内の塗料流路とチューブ３１の内部
とを連通状態に維持するものである（後述の第３，第４
の実施の形態参照）。

【００３１】このような構成の第２の実施の形態では、
保持機構３９は第１の実施の形態と全く同じものである
ため、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは勿
論、塗装ガン２５にスイベル機構９４を設け、このスイ
ベル機構９４にチューブ３１を連結しているため、チュ
ーブ３１は回転部３６の回転による拘束を受けることが
なく、よって、保持機構８８のフランジ部材８９を上記
のように第２アーム２２に対し固定しても、第１の実施
の形態と同様の効果を奏することができる。

【００３２】次に、本発明の第３の実施の形態を図７を
参照して第１の実施の形態に対する相違部分を中心に以
下に説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部分に
は同一の符号を付しその説明は略す。第３の実施の形態
において、第２アーム２２には円環状のフランジ部材
（固定手段）９６が取り付けられている。このフランジ
部材９６は、その内面の軸線方向における一端におい
て、第２アーム２２の外面に嵌合固定されており、ま
た、その内面の他端には、第１曲部３４に対し隙間が形
成されている。このフランジ部材９６には、軸回り方向
に１８０度位置を異ならせて、軸方向に平行な穴部９
７，９８が貫通形成されている。

【００３３】また、第３の実施の形態においては、回転
部３６に、スイベル機構９９が取り付けられ、該スイベ
ル機構９９に連結部材２４を介して塗装ガン２５が取り
付けられている。このスイベル機構９９は、回転部３６
に同軸をなして取り付けられた円柱状の基部材１００
と、該基部材１００の外側に、両端の転がり軸受１０
１，１０２を介して、軸線方向移動が規制され同軸かつ
隙間をもって回転自在に取り付けられた円筒状の回転体
（保持手段）１０４とを有している。基部材１００に
は、塗装ガン２５内の塗料流路に連通される内部流路１
０５，１０６が二カ所形成されており、これら内部流路
１０５，１０６は、基部材１００の半径方向における外
周面に、互いに基部材１００の軸線方向における位置を
異ならせて、塗装ガン２５に対し反対側の端部開口部１
０７，１０８を開口させている。

【００３４】また回転体１０４には、フランジ部材９６
側の端面に一端開口部１０９，１１０を開口させ、内周
面に互いに回転体１０４の軸線方向における位置を異な
らせて他端開口部１１１，１１２を開口させた内部流路
１１３，１１４が軸回り方向に１８０度位置を異ならせ
て設けられている。なお、回転体１０４の内部流路１１
３の開口部１１１の回転体１０４における軸線方向位置
すなわち基部材１００における軸線方向位置は、基部材
１００の内部流路１０５の開口部１０７の同方向位置に
一致されており、同様に、回転体１０４の内部流路１１
４の開口部１１２の位置も、基部材１００の内部流路１
０６の開口部１０８の位置に一致されている。回転体１
０４には、回転体１０４の軸線方向における各開口部１
１１，１１２の両側に、それぞれ一段凹んだ環状の溝部
１１６が形成されており、各溝部１１６には、基部材１
００の外周面まで突出する環状のシール部材１１７が嵌
合されている。これにより、回転体１０４の回転位置に
かかわらず、回転体１０４の内部流路１１３と基部材１
００の内部流路１０５とが、また回転体１０４の内部流
路１１４と基部材１００の内部流路１０６とが常時連通
状態とされる。

【００３５】そして、フランジ部材９６とスイベル機構
９９の回転体１０４とが、連結機構（連結手段）１１９
を介して連結されている。この連結機構１１９は、フラ
ンジ部材９６の半径方向における外端部に一端側がネジ
１２０により固定された二本のバー１２１と、これらバ
ー１２１の他端側にピン１２２により回転自在に支持さ
れた円環状のリング１２３と、スイベル機構９９の回転
体１０４の半径方向における外端部に一端側がネジ１２
４により固定された二本のバー１２５と、これらバー１
２５の他端側にピン１２６により回転自在に支持された
円環状のリング１２７と、リング１２３にピン１２８を
介して回転自在に支持され、かつリング１２７にピン１
２９を介して回転自在に支持された二本のバー（一方の
み図示）１３０とを有している。

【００３６】バー１２１は、フランジ部材９６に、その
軸回りに１８０度位置を異ならせ、かつその軸に対し等
距離をなしてそれぞれ設けられており、手首旋回部３３
の先端面３３ａの、該手首旋回部３３の第２アーム２２
に対する回転軸方向における位置が最もフランジ部材９
６側に位置する点と最もフランジ部材９６に対し離間す
る点と手首旋回部３３の第２アーム２２に対する回転軸
とを含んだ第１の仮想面上にほぼ配置されている。な
お、フランジ部材９６の穴部９７，９８も、これらバー
１２１とフランジ部材９６の軸回りにおける位置を一致
させその軸に対し等距離をなして設けられている。リン
グ１２３は、バー１２１の他端に、前記第１の仮想面上
に位置しかつ手首旋回部３３の第２アーム２２に対する
回転軸に対し直交しさらに第２アーム２２に対する手首
旋回部３３の回転軸と手首旋回部３３に対する第１曲部
３４の回転軸との交点を通過する軸回り（α₁）に回転
自在となるように取り付けられている。

【００３７】バー１２５は、回転体１０４に、その軸回
りに１８０度位置を異ならせ、かつその軸に対し等距離
をなして設けられており、具体的には、第１曲部３４の
先端面３４ａの、回転部３６の第２曲部３５に対する回
転軸方向における位置が最も回転体１０４側に位置する
点と最も回転体１０４に対し離間する点と回転部３６の
回転軸とを含んだ第２の仮想面上にほぼ配置されてい
る。なお、回転体１０４の内部流路１１３，１１４の開
口部１０９，１１０も、これらバー１２５と回転体１０
４の軸回りにおける位置を一致させその軸に対し等距離
をなして設けられている。リング１２７は、バー１２５
の他端に、前記第２の仮想面上に位置しかつ第２曲部３
５に対する回転部３６の回転軸に対し直交しさらに第２
曲部３５に対する回転部３６の回転軸と第１曲部３４に
対する第２曲部３５の回転軸との交点を通過する軸回り
（α₂）に回転自在となるように取り付けられている。

【００３８】バー１３０は、一端が、前記第１の仮想面
に直交しかつ第２アーム２２に対する手首旋回部３３の
回転軸と手首旋回部３３に対する第１曲部３４の回転軸
との交点を通過する軸回り（β₁）に回転自在となるよ
うリング１２３に取り付けられており、他端が、前記第
２の仮想面上に直交しかつ第１曲部３４に対する第２曲
部３５の回転軸と第１曲部３５に対する回転部３６の回
転軸の交点を通る軸回り（β₂）に回転自在となるよう
リング１２７に取り付けられている。そして、二本のチ
ューブ３１が、それぞれ別々にフランジ部材９６の穴部
９７，９８に挿入されて把持された後、手首部２３に巻
き付けられることなく、手首旋回部３３と第２曲部３５
とを同軸に配置した状態で前記軸回りにおける位置が合
う回転体１０４の開口部１０９，１１０に端部を連結さ
せており、しかも、これらチューブ３１は、連結機構１
１９の内側に挿通されている。

【００３９】このような構成の第３の実施の形態によれ
ば、塗装ガン２５の姿勢および位置を変更するため、手
首旋回部３３、第１曲部３４、第２曲部３５および回転
部３６の少なくとも一つが回転するとしても、いずれの
姿勢においても、連結機構１１９が、フランジ部材９６
に対するスイベル機構９９の回転体１０４の前記回転の
方向における位置を一定に維持することになるため、こ
れらフランジ部材９６と回転体１０４とに保持されたチ
ューブ３１は、前記回転の方向における位置を一定に維
持することになる。

【００４０】よって、第３の実施の形態では、フランジ
部材９６と回転体１０４とに保持されたチューブ３１
は、前記回転の方向における位置を一定に維持すること
ができるため、チューブ３１の長さをさらに短くするこ
とができ、よって、モータの容量をさらに小さくでき、
またチューブ３１がワークやマニピュレータ１１に干渉
することをさらに良好に防止できるため、第１の実施の
形態の効果をさらに高めることができる。加えて、チュ
ーブ３１が、連結機構１１９の内側に挿通されているた
め、チューブ３１を保護することができる。

【００４１】次に、本発明の第４の実施の形態を図８を
参照して第３の実施の形態に対する相違部分を中心に以
下に説明する。なお、第３の実施の形態と同様の部分に
は同一の符号を付しその説明は略す。第４の実施の形態
においては、第３の実施の形態の連結機構に代えて、ベ
ローズ（連結手段）１３２を用いている点で異なってい
る。このベロース１３２は、小径部１３３とこれより大
径の大径部１３４とを交互に等間隔で配置し、これらの
間を円錐面１３５で連結してなるいわゆる蛇腹の円筒状
をなすもので、これによりその軸線方向に伸縮自在とさ
れ、かつ軸線方向の両端を折り曲げる方向に変形自在と
されるとともに、両端を軸回り方向において逆回転させ
るいわゆる捩れに対しては変形しにくいものとなってい
る。

【００４２】そして、手首旋回部３３と第２曲部３５と
の軸を一致させた状態で、フランジ部材９６の穴部９
７，９８および回転体１０４の開口部１０９，１１０の
前記軸回り方向の位置を合わせた状態で、ベローズ１３
２の軸線方向における一端部をフランジ部材９６の外側
に被せて固定させ、他端部を回転体１０４の外側に被せ
て固定させる。そして、チューブ３１をベローズ１３２
の内側に配置させた状態で穴部９７，９８に挿通させ前
記軸回りの位置が合う開口部１０９，１１０に連結させ
る。

【００４３】このような構成の第４の実施の形態によれ
ば、塗装ガン２５の姿勢および位置を変更するため、手
首旋回部３３、第１曲部３４、第２曲部３５および回転
部３６の少なくとも一つが回転するとしても、いずれの
姿勢においても、ベローズ１３２が、フランジ部材９６
に対するスイベル機構９９の回転体１０４の前記回転の
方向における位置を一定に維持することになるため、こ
れらフランジ部材９６と回転体１０４とに保持されたチ
ューブ３１は、前記回転の方向における位置を一定に維
持することになる。したがって、第３の実施の形態と同
様の効果を奏することができる。しかも、ベローズ１３
２を用いることから、コストを低減することができる。

【００４４】次に、本発明の第５の実施の形態を図９を
参照して第３の実施の形態に対する相違部分を中心に以
下に説明する。なお、第３の実施の形態と同様の部分に
は同一の符号を付しその説明は略す。第５の実施の形態
においては、第３の実施の形態の連結機構に代えてユニ
バーサルジョイント型の連結機構（連結手段）１３７を
用いた点が相違している。すなわち、連結機構１３７
は、１８０度異なる位置に軸線方向同側に突出する突起
部１３８を有するとともに、これら突起部１３８をスイ
ベル機構９９側に配置してフランジ部材９６の外側に嵌
合固定される円環状のリング１３９と、該リング１３９
の突起部１３８の先端にピン１４０により回転自在に支
持された円環状のリング１４１と、１８０度異なる位置
に軸線方向同側に突出する突起部１４２を有するととも
に、これら突起部１４２をフランジ部材９６側に配置し
てスイベル機構９９の回転体１０４の外側に嵌合固定さ
れる円環状のリング１４３と、該リング１４３の突起部
１４２の先端にピン１４４により回転自在に支持された
円環状のリング１４５と、１８０度異なる位置において
軸線方向両方向にそれぞれ突出する突起部（片側の両突
起部のみ図示）１４６，１４７を有するとともに、これ
ら突起部１４６，１４７が、リング１４１，１４５にピ
ン１４８，１４９を介して回転自在に支持されたリング
１５０とを有している。

【００４５】リング１３９は、突起部１３８を、その軸
に対し等距離の位置であって、前記第１の仮想面上とな
る位置にほぼ配置させており、フランジ部材９６の穴部
９７，９８も、これら突起部１３８とフランジ部材９６
の軸回りにおける位置を一致させている。リング１４１
は、両突起部１３８に、前記第１の仮想面上に位置しか
つ第２アーム２２に対する手首旋回部３３の回転軸に対
し直交しさらにさらに第２アーム２２に対する手首旋回
部３３の回転軸と手首旋回部３３に対する第１曲部３４
の回転軸との交点を通過する軸回りに回転自在となるよ
うに取り付けられている。

【００４６】リング１４３は、突起部１４２を、その軸
に対し等距離の位置であって、前記第２の仮想面上とな
る位置にほぼ配置させており、回転体１０４の開口部１
０９，１１０も、これら突起部１４２とフランジ部材９
６の軸回りにおける位置を一致させている。リング１４
５は、両突起部１４２に、前記第２の仮想面上に位置し
かつ第２曲部３５に対する回転部３６の回転軸に対し直
交しさらに第２曲部３５に対する回転部３６の回転軸と
第１曲部３４に対する第２曲部３５の回転軸との交点を
通過する軸回りに回転自在となるように取り付けられて
いる。

【００４７】リング１５０は、その軸線方向における一
側の両突起部１４６が、前記第１の仮想面に直交しかつ
第２アーム２２に対する手首旋回部３３の回転軸と手首
旋回部３３に対する第１曲部３４の回転軸との交点を通
過する軸回りに回転自在となるようリング１２３に取り
付けられている。また、他端側の両突起部１４７が、前
記第２の仮想面に直交しかつ第１曲部３４に対する第２
曲部３５の回転軸と第１曲部３５に対する回転部３６の
回転軸の交点を通る軸回りに回転自在となるようリング
１２７に取り付けられている。そして、二本のチューブ
３１が、第３の実施の形態と同様、連結機構１３７の内
側に挿通された状態で、フランジ部材９６および回転体
１０４に設けられている。

【００４８】このような構成の第５の実施の形態によれ
ば、塗装ガン２５の姿勢および位置を変更するため、手
首旋回部３３、第１曲部３４、第２曲部３５および回転
部３６の少なくとも一つが回転するとしても、いずれの
姿勢においても、連結機構１３７が、フランジ部材９６
に対するスイベル機構９９の回転体１０４の前記回転の
方向における位置を一定に維持することになるため、こ
れらフランジ部材９６と回転体１０４とに保持されたチ
ューブ３１は、前記回転の方向における位置を一定に維
持することになる。したがって、第３の実施の形態と同
様の効果を奏することができる。なお、以上において
は、手首部２３に沿ってチューブ３１を配置する場合を
例にとり説明したが、チューブ３１に代えて電気ケーブ
ル等の他の線状体を配置する場合にも適用可能であり、
また手首部２３以外の他の関節部にも適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の工業用ロボットの関節機構によれば、保持手段が
設けられた回転部材が回転することにより、保持手段で
保持された線状体が該回転部材に対し公転しようとする
力を受けても、保持手段が線状体を前記回転部材に対し
公転させてこの力を逃すことができる。よって、回転部
材の外側に線状体を設けても、回転部材に多巻に巻き付
ける等して線状体に緩みを持たせることなく回転部材の
回転による力を吸収することができるため、線状体を短
くできることからモータの容量を小さくでき、また線状
体がワークやロボット本体に干渉することを防止でき
る。勿論、回転部材内に線状体を設ける必要がないので
回転部材内に線状体が接触することもない。したがっ
て、コストを低減することができるとともに線状体の破
損を防止することができる。

【００５０】本発明の請求項２記載の工業用ロボットの
関節機構によれば、保持手段が設けられた回転部材が回
転することにより、線状体が保持手段に対し自転しまた
はその延在方向に移動しようとする力をさらに受けて
も、保持手段が線状体を自転させかつその延在方向に移
動させてこの力を逃すことができる。よって、回転部材
の外側に線状体を設けても、回転部材に多巻に巻き付け
る等して線状体に緩みを持たせることなく回転部材の回
転による力をさらに良好に吸収することができるため、
モータの容量をさらに小さくでき、また線状体がワーク
やロボット本体に干渉することもさらに良好に防止でき
る。したがって、コストをさらに低減することができる
とともに線状体の破損をさらに確実に防止することがで
きる。

【００５１】本発明の請求項３記載の工業用ロボットの
関節機構によれば、連結手段が、保持手段が設けられた
一の回転部材が回転しても、他の回転部材に設けられた
固定手段に対し保持手段の前記回転の方向における位置
を一定に維持するため、これら保持手段と固定手段とに
保持された線状体は、前記回転の方向における位置を一
定に維持することになる。よって、回転部材の外側に線
状体を設けても、回転部材に多巻に巻き付ける等して線
状体に緩みを持たせることなく回転部材の回転による力
をさらに良好に吸収することができるため、モータの容
量をさらに小さくでき、また線状体がワークやロボット
本体に干渉することもさらに良好に防止できる。したが
って、コストをさらに低減することができるとともに線
状体の破損をさらに確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工業用ロボットの関節機構の第１の実
施の形態が適用された塗装用ロボットシステムを示す側
面図である。

【図２】本発明の工業用ロボットの関節機構の第１の実
施の形態の手首部の動作を説明する側面図である。

【図３】本発明の工業用ロボットの関節機構の第１の実
施の形態を示す側面図である。

【図４】本発明の工業用ロボットの関節機構の第１の実
施の形態の一のフランジ部材を示す正面図である。

【図５】本発明の工業用ロボットの関節機構の第１の実
施の形態の他のフランジ部材を示す正面図である。

【図６】本発明の工業用ロボットの関節機構の第２の実
施の形態を示す側面図である。

【図７】本発明の工業用ロボットの関節機構の第３の実
施の形態を示す側面図である。

【図８】本発明の工業用ロボットの関節機構の第４の実
施の形態を示す側面図である。

【図９】本発明の工業用ロボットの関節機構の第５の実
施の形態を示す側面図である。

【符号の説明】

２２ 第２アーム（回転部材） ３１ チューブ（線状体） ３３ 手首旋回部（回転部材） ３４ 第１曲部（回転部材） ３５ 第２曲部（回転部材） ３６ 回転部（回転部材） ３７〜３９ 保持機構（保持手段） ９５，１０４ 回転体（保持手段） １１９，１３７ 連結機構（連結手段） １３２ ベローズ（連結手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転自在となるよう直列に連結され
   た複数の回転部材と、これら回転部材の外側に延在する
   線状体とを有する工業用ロボットの関節機構において、 前記回転部材の少なくとも一つに、該回転部材に対し公
   転自在に前記線状体を保持する保持手段を設けてなるこ
   とを特徴とする工業用ロボットの関節機構。
2. 【請求項２】 前記保持手段は、前記線状体を自転自在
   かつその延在方向に移動自在に保持することを特徴とす
   る請求項１記載の工業用ロボットの関節機構。
3. 【請求項３】 前記保持手段は一の回転部材に設けられ
   ており、 他の回転部材に前記線状体を固定する固定手段を設ける
   とともに、 該固定手段と前記保持手段とを連結させ、前記他の回転
   部材に対する前記一の回転部材の回転にかかわらず、前
   記固定手段に対する前記保持手段の前記回転の方向にお
   ける位置を一定に維持する連結手段を設けてなることを
   特徴とする請求項１または２に記載の工業用ロボットの
   関節機構。