JPH1058376A - ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転および上下動する旋回アームの先端側のヘ
ッドへの空気と電気との供給を行なう際に、動作範囲を
制限したり大きな負荷をかけたりしないようにしたロボ
ットを提供することを目的とする。 【解決手段】空気配管３６と電気配線３７とをまとめて
コイル状に成形してコイルチューブ３８となし、このよ
うなコイルチューブ３８をテフロン樹脂から成るサポー
トチューブ３１によって支持した状態で中空軸２６の上
端部に設けられている中継ボックス２９を介して接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットに係り、と
くに移動手段によって移動自在にヘッドを支持して成る
ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】組立て用のスカラー型のロボットは、旋
回可能な第１アームの先端部にさらに第２アームを旋回
可能に取付け、第２アームの先端部にヘッドを支持する
ようにしており、ヘッドによって各種のアクチュエータ
やツール、あるいは工具を取付けるようにしている。そ
してヘッドと、アクチュエータ、ツール、あるいは工具
の組合わせによってロボットハンドが構成されるように
なっている。

【０００３】ヘッドに取付けられるアクチュエータ、ツ
ール、工具等を作動させるために、ヘッドに作動用の空
気や電気を供給する必要がある。そこで従来はそれぞれ
別々にフレキシブルなチューブや電線を用いて空気や真
空圧、あるいは電気を供給するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来のロボッ
トにおいては、その先端部であって各種のアクチュエー
タやツール、あるいは工具が取付けられるヘッドへの空
気や電気の供給のためのフレキシブルなチューブや電線
が、ロボットの動作範囲領域を制限したり、ロボットに
対して大きな負荷をかけていた。とくにチューブとスプ
ライン軸とを用いた空気の供給機構を用いるとこの傾向
が顕著になっている。またときには断線やチューブの詰
り等のトラブルを発生させる原因になっていた。

【０００５】また従来のこのようなフレキシブルなチュ
ーブや電線から成る空気や電気の供給機構の構造は複雑
で、メインテナンス性が悪く、トラブルが発生したとき
の対処に時間がかかるという問題があった。このような
処置のためにロボットの稼動率が低下したり、組立てラ
インの停止等の原因になっていた。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、移動手段によって移動自在に支持され
ているヘッドに対して空気、電気等を高い信頼性をもっ
て供給することができ、ロボットの動作範囲を制限した
り、ロボットに対して大きな負荷をかけたりしないよう
にした構造を有する作動流体の供給手段あるいは電気の
供給手段を備えるロボットを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、移動手段によ
って移動自在にヘッドを支持して成るロボットにおい
て、弾性変形によって前記移動手段による前記ヘッドの
運動を吸収し、しかも所定の形態を維持するように前記
ヘッドとベース側との間に取付けられているサポート部
材と、前記ヘッドを作動させる作動流体を供給するため
のコイル状の配管および／または前記ヘッドと接続され
ているコイル状の電気配線と、をそれぞれ具備し、前記
コイル状の配管またはコイル状の電気配線が前記サポー
ト部材によって支持された状態で前記移動手段による前
記ヘッドの移動に追随するようにしたことを特徴とする
ロボットに関するものである。

【０００８】ここでヘッドとはロボットの作動部であっ
てアクチュエータ、ツール、工具等が取付けられること
によりロボットハンドを構成する部位をいう。

【０００９】前記サポート部材が低摩擦の材料から構成
されるとともに、前記コイル状の配管または前記コイル
状の電気配線の中を貫通する前記サポート部材によって
前記コイル状の配管または前記コイル状の電気配線が支
持されていてよい。

【００１０】前記サポート部材が弗素樹脂製チューブか
ら構成されるとともに、前記弗素樹脂製チューブの先端
部が前記ヘッドのＺ軸と同軸状にロータリ継手を介して
回転自在に前記ヘッドと接続されていてよい。

【００１１】前記ヘッドを作動させる作動流体を供給す
るための配管と前記電気配線とが束ねてコイル状に成形
されていてよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
るスカラー型ロボットの全体の構成を示しており、この
ロボットは直立するベース１０を備えている。そしてこ
のベース１０の上端側には旋回可能に第１アーム１１が
取付けられている。そしてこの第１アーム１１を旋回さ
せるための第１アーム旋回駆動用モータ１２がベース１
０内に配されている。第１アーム１１の先端側には第２
アーム１３が旋回可能に取付けられるとともに、この第
２アーム１３を旋回させるための第２アーム旋回駆動用
モータ１４が第２アーム１３の基端側の上部に取付けら
れている。

【００１３】第２アーム１３の先端側であってその下部
にはヘッド１５が取付けられている。このヘッド１５は
各種のアクチュエータ、ツール、工具等を支持するため
のものであって、ここではヘッド１５によってタレット
チャック２０を取付けるようにし、このタレットチャッ
ク２０によって工具２１を旋回可能に支持するようにし
ている。

【００１４】上述の如くヘッド１５は各種のツールを取
付けることを可能にするものであって、工具２１を備え
るタレットチャック２０に代えて、図２に示すようなバ
キュームパッド２２を取付けるようにしてもよい。バキ
ュームパッド２２は例えば組立てに用いられる部品を吸
着保持して所定の組立て位置に移動させ、ここでＺ軸方
向の移動によってこの部品を所定の位置に組込むように
するためのものである。

【００１５】ヘッド１５上の各種のツールやアクチュエ
ータ、あるいは工具等を作動させるために、ヘッド１５
に対して空気配管や電気配線等を行なう必要がある。こ
のような空気配管や電気配線のための構造について説明
すると、図１〜図３に示すように、第２アーム１３の先
端側の上部には直立するように中空軸２６が取付けられ
ている。この中空軸２６はヘッド１５のＺ軸と同軸状に
なっている。そして中空軸２６は第２アーム１３の上に
取付けられているカバー２７の開口２８を通して上方へ
突出されている。

【００１６】中空軸２６の上端側の端部には中継ボック
ス２９が取付けられるとともに、この中継ボックス２９
の上面にはロータリ継手３０が取付けられている（図５
参照）。ロータリ継手３０は上記ヘッド１５のＺ軸と同
軸になっている。そしてこのロータリ継手３０がサポー
トチューブ３１の先端部に連結されるようになってい
る。サポートチューブ３１は所定の直径を有する弗素樹
脂（例えば商品名テフロン）チューブから構成されてお
り、弾性変形可能であってしかもある程度の剛性を有す
るチューブから構成されている。サポートチューブ３１
はロータリ継手３０に接続された部分よりも上側におい
て上方に凸になるように湾曲するとともに、基端側がロ
ボットコード３２と束ねられるようになっている。すな
わちサポートチューブ３１はベース１０とヘッド１５と
の間で上方に凸になるようにほぼ逆Ｕ字状に湾曲された
状態で両者間に配されている。なおロボットコード３２
はフレキシブルなチューブであってその中に電気配線が
挿通されており、上記第２アーム旋回駆動用モータ１４
に駆動電流を供給するためのものである。

【００１７】上記サポートチューブ３１によって支持さ
れるように、空気配管３６と電気配線３７とがそれぞれ
図４および図５に示すように施されている。これらの空
気配管３６と電気配線３７とは例えば図６に示すように
４本が束ねられるとともに、束ねられた状態でコイル状
に成形されており、しかもコイル状に成形されたコイル
チューブ３８の内部を上記サポートチューブ３１が挿通
するようになっており、これによって空気配管３６と電
気配線３７とから成るコイルチューブ３８をほぼ逆Ｕ字
状に湾曲して配されているサポートチューブ３１によっ
て支持するようにしている。

【００１８】コイルチューブ３８の先端側の部分は図５
に示すように空気配管３６と電気配線３７とに分離され
るとともに、分離された空気配管３６と電気配線３７と
がそれぞれ中継ボックス２９の上に取付けられている支
持板４１によって支持され、さらに中継ボックス２９を
通して中空軸２６内に導かれるようになっている。

【００１９】中空軸２６を挿通した空気配管３６は図２
に示すように、ヘッド１５に取付けられているバキュー
ムパッド２２に接続されるようになっており、これによ
ってバキュームパッド２２に空気吸引力を与え、吸着動
作を可能にしている。これに対して電気配線３７は中空
軸２６を挿通し、バキュームパッド２２のセンサ４４に
接続されるようになっており、これによってセンサ４４
に駆動電流を供給し、あるいはまたセンサ４４からの検
出信号をコントローラ側に戻すようにしている。

【００２０】このように本実施の形態においては、空気
配管３６と電気配線３７とが束ねられてコイル状に形成
されてコイルチューブ３８を構成し、ロボットの第２ア
ーム１３の上部とベース１０との間に逆Ｕ字状に湾曲し
て配されているサポートチューブ３１に支持されて中空
軸２６の上部に取付けられている中継ボックス２９に接
続されるようになっている。

【００２１】コイルチューブ３８の内部を挿通してこの
コイルチューブ３８を支持するサポートチューブ３１は
低摩擦材料であってしかもある程度の高い剛性を有する
弾性材料、例えば弗素樹脂から成るテフロンチューブを
用いており、その内部にコイルチューブ３８を挿通させ
ているために、コイルチューブ３８とサポートチューブ
３１との間の相対運動が自由になり、ロボットの第２ア
ーム１３が高速で広い領域を作動しても、コイルチュー
ブ３８が絡まったり不自然な姿勢をとったりすることが
なくなる。従って電気配線３７の断線や空気配管３６の
折曲がりによる詰り等のトラブルが発生するのが防止さ
れる。

【００２２】中継ボックス２９に設けられているロータ
リ継手３０は中空軸２６の中心においてヘッド１５のＺ
軸と同軸状に取付けられているために、Ｚ軸を中心とす
る回転に対してフリーになっており、ロボットの第２ア
ーム１３のヘッド１５がＺ軸を中心として回転したとき
に生ずるサポートチューブ３１のねじれが防止される。
また中継ボックス２９には支持板４１が取付けられてお
り、コイルチューブ３８から分けられた空気配管３６と
電気配線３７とを適宜中継ボックス２９に固定するよう
にしている。このようにして中継ボックス２９で中継さ
れた空気配管３６と電気配線３７とは中空軸２６の中を
挿通し、第２アーム１３の先端部に取付けられているヘ
ッド１５に供給されることになる。

【００２３】このように本実施の形態に係るロボット
は、高速で広い領域を動作する第２アーム１３の先端部
であってツールやアクチュエータ、あるいは工具が取付
けられるヘッド１５に作動用の圧縮空気あるいは電気を
供給するための新たな機構を取付けるようにしており、
このような新たな機構はロボットに対して大きな負担を
かけることがなく、高い信頼性をロボットに対して付与
するものである。しかもコイルチューブ３８とサポート
チューブ３１とから成るローコストな構成品を使用して
空気配管３６と電気配線３７との接続を可能にしている
ために、ロボットのコストの上昇を最小限に抑えること
が可能になる。また第２アーム１３の先端部の近傍に空
気や電気を供給する機構の構成部品が全くないために、
他の部品との干渉がなく、ロボットの動作領域をフルに
使うことが可能になる。

【００２４】広い動作範囲をもち、しかも高速で動作す
るロボットの先端側のヘッドへの空気や電力、あるいは
制御用信号の授受の手段として、信頼性とコストと、メ
インテナンスとに優れるとともに、他の部品との干渉を
防止することができる実用性を備えた技術が存在しなか
ったが、本実施の形態によれば、このような互いに相矛
盾する目的を十分に満足させることが可能になり、これ
によって信頼性が高く、低コストであって、メインテナ
ンスが容易で、しかも他の部品との干渉を防止すること
が可能な空気配管３６および電気配線３７を有するロボ
ットを提供できるようになる。

【００２５】なおコイルチューブ３８の構成として、図
６に示すような空気配管３６と電気配線３７とを束ねた
構造を採用しているが、このような構成に代えて、図７
〜図１０に示すように各種の組合わせを行なうことがで
きる。なお図７〜図１０において電気配線３７をＡで示
すとともに、空気配管３６をＢで示している。このよう
な組合わせの変形は、ヘッド１５に取付けられるアクチ
ュエータ、ツール等の構造に応じて種々変更が可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、弾性変形によっ
て移動手段によるヘッドの運動を吸収し、しかも所定の
形態を維持するようにヘッドとベース側との間に取付け
られているサポート部材と、ヘッドを作動させる作動流
体を供給するためのコイル状の配管および／またはヘッ
ドと接続されているコイル状の電気配線と、をそれぞれ
具備し、コイル状の配管またはコイル状の電気配線がサ
ポート部材によって支持された状態で移動手段によるヘ
ッドの移動に追随するようにしたものである。

【００２７】従って本発明によれば、コイル状の配管ま
たはコイル状の電気配線がサポート部材によって支持さ
れているために、ロボットのヘッドが移動手段によって
移動しても、サポート部材が弾性変形してこれに追随す
ることになり、ロボットの動作領域を制限したりロボッ
トに対して大きな負荷を加えたりすることがなく、ある
いはまた配管や配線が他の部品と干渉するのが防止され
るようになる。

【００２８】サポート部材が低摩擦の材料から構成され
るとともに、コイル状の配管またはコイル状の電気配線
の中を貫通するサポート部材によってコイル状の配管ま
たはコイル状の電気配線が支持されている構成によれ
ば、コイル状の配管あるいはコイル状の電気配線がサポ
ート部材によって確実に支持されるとともに、配管ある
いは配線とサポート部材の間の相対移動が円滑に行なわ
れることになる。

【００２９】サポート部材が弗素樹脂製チューブから構
成されるとともに、弗素樹脂製チューブの先端部がヘッ
ドのＺ軸と同軸状にロータリ継手を介して回転自在に接
続されている構成によれば、ヘッドがＺ軸の軸線を中心
として回転しても、サポート部材がねじれることがな
い。

【００３０】ヘッドを作動させる作動流体を供給するた
めの配管と電気配線とが束ねてコイル状に成形されてい
る構成によれば、配管と配線とを合理的にまとめてサポ
ート部材によって確実に支持することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロボットの全体の構成を示す正面図である。

【図２】ロボットの先端側の部分の拡大正面図である。

【図３】空気配管と電気配線の接続構造を示すロボット
の要部正面図である。

【図４】コイルチューブと中空軸との接続部分の構造を
示す拡大正面図である。

【図５】同拡大側面図である。

【図６】コイルチューブの要部拡大断面図である。

【図７】変形例に係るコイルチューブの拡大断面図であ
る。

【図８】変形例に係るコイルチューブの拡大断面図であ
る。

【図９】変形例に係るコイルチューブの拡大断面図であ
る。

【図１０】変形例に係るコイルチューブの拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１０‥‥ベース、１１‥‥第１アーム、１２‥‥第１ア
ーム旋回駆動用モータ、１３‥‥第２アーム、１４‥‥
第２アーム旋回駆動用モータ、１５‥‥ヘッド、２０‥
‥タレットチャック、２１‥‥工具、２２‥‥バキュー
ムパッド、２６‥‥中空軸、２７‥‥カバー、２８‥‥
開口、２９‥‥中継ボックス、３０‥‥ロータリ継手、
３１‥‥サポートチューブ、３２‥‥ロボットコード、
３６‥‥空気配管、３７‥‥電気配線、３８‥‥コイル
チューブ、４１‥‥支持板、４４‥‥センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動手段によって移動自在にヘッドを支持
   して成るロボットにおいて、 弾性変形によって前記移動手段による前記ヘッドの運動
   を吸収し、しかも所定の形態を維持するように前記ヘッ
   ドとベース側との間に取付けられているサポート部材
   と、 前記ヘッドを作動させる作動流体を供給するためのコイ
   ル状の配管と、 をそれぞれ具備し、前記コイル状の配管が前記サポート
   部材によって支持された状態で前記移動手段による前記
   ヘッドの移動に追随するようにしたことを特徴とするロ
   ボット。
2. 【請求項２】移動手段によって移動自在にヘッドを支持
   して成るロボットにおいて、 弾性変形によって前記移動手段による前記ヘッドの運動
   を吸収し、しかも所定の形態を維持するように前記ヘッ
   ドとベース側との間に取付けられているサポート部材
   と、 前記ヘッドと接続されているコイル状の電気配線と、 をそれぞれ具備し、前記コイル状の電気配線が前記サポ
   ート部材によって支持された状態で前記移動手段による
   前記ヘッドの移動に追随するようにしたことを特徴とす
   るロボット。
3. 【請求項３】前記サポート部材が低摩擦の材料から構成
   されるとともに、前記コイル状の配管または前記コイル
   状の電気配線の中を貫通する前記サポート部材によって
   前記コイル状の配管または前記コイル状の電気配線が支
   持されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載のロボット。
4. 【請求項４】前記サポート部材が弗素樹脂製チューブか
   ら構成されるとともに、前記弗素樹脂製チューブの先端
   部が前記ヘッドのＺ軸と同軸状にロータリ継手を介して
   回転自在に前記ヘッドと接続されていることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載のロボット。
5. 【請求項５】前記ヘッドを作動させる作動流体を供給す
   るための配管と前記電気配線とが束ねてコイル状に成形
   されていることを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載のロボット。