ロボット手首機構およびそれに取り付けられたエンドエフェクタ操作方法

【課題】ロボット動作域に周辺機器等の配置が余儀なくされる場合、第６軸部駆動用モータの存在に基因してロボットの動作に制約が課されないようにする。
【解決手段】エンドエフェクタ駆動台７は、傾動アーム５から独立した別部品で構成され、基準軸線２とで一平面を形成するように置かれた上下軸線を持つエンドエフェクタ装着部１４の周囲に、センタから等距離にある複数の当接面１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが形成される。傾動アーム５の下端には当接面１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを着座させることができる接合座５Ａが形成され、エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５の傾動アーム５に対する位置を変更するとき、エンドエフェクタ装着部１４における現用当接面１７Ａと異なる当接面１７Ｂ，１７Ｃを接合座５Ａに付け替えることによりエンドエフェクタ駆動用モータ９を位置替えし、周囲物との干渉を回避できるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボット手首機構およびそれに取り付けられたエンドエフェクタ操作方法に係り、詳しくは、基準軸線の回りに回転する回転アームの先端に傾動アームが軸承され、この傾動アームの下端で側方へ張り出すエンドエフェクタ駆動台が周囲物と干渉するのを回避すべく配置替えできる機構ならびに配置替えされた形態でのロボット操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多関節型アーク溶接ロボットは一般的に６つの軸を備え、各軸の回転や傾動さらには旋回といった動作を重ね合わせて、溶接用トーチを所望する姿勢に保持すると共に、その先端を目的とする位置へ変位させる。図８の（ａ）はその一例のロボット３０であり、それに示される６つの軸部は以下のものからなる。
【０００３】
それらは、装着された溶接用トーチ（図示せず）を矢印３１の方向へ旋回または回転させる第６軸部７、この第６軸部を支持する傾動アーム５に首振り等の矢印２８方向の動作を与える第５軸部６、この第５軸部を先端に備える上アーム３を矢印３２方向に回転させる第４軸部３３、略水平に延びた姿勢であることの多い上アーム３の非回転部３Ａを、直立した状態で傾動する下アーム３４に対し矢印３５方向へ回転して俯仰させる第３軸部３６、下アーム３４を旋回台３７に対して矢印３８方向に傾動させるための第２軸部３９、旋回台３７を基台上で矢印４０のごとく水平に回すための第１軸部４１である。
【０００４】
このような溶接ロボットにおいては、第４軸線２の回りに回転する上アーム３のアーム本体３Ｂが左右いずれかの側に偏在されていることがある。このような形態の一例が特開２００２−３７０１９０にも開示されている。詳しく述べれば、上アーム３は上記した非回転部３Ａの外に、主として中空駆動シャフト３Ｃとそれに一体のアーム本体３Ｂとからなる回転部で形成される。
【０００５】
アーム本体３Ｂは、その基端にあって第４軸線２を中心に持つ中空駆動シャフト３Ｃから第４軸線２の一方の側、図８（ａ）の例では右手から左後方を眺めた場合に右側へオフセットしており、その状態で第４軸線２に沿うように延ばされている。このアーム本体３Ｂの先端は、第４軸線２に直交して水平をなす交差軸線４の回りに傾動する傾動アーム５を片持ち的に支承する。
【０００６】
このような片持ちオフセット形式の上アーム３が採用される所以は、（１）図９の（ｂ）に示すように、溶接ワイヤや溶接用電力、シールドエア等を溶接用トーチ４２に供給するために欠くことのできない一線式パワーケーブル１６を、（ａ）の平面矢視にあるように第４軸線２上にできるだけ定置させ、ロボット動作域にある別装置等にケーブルが触れたり絡んだりするのを可及的に少なくできることである。
【０００７】
さらに、（２）傾動アーム５が上アーム３に対して傾動するとき、一線式パワーケーブル１６が（ｂ）に示すように上または下に凸となるような曲がりを許容すべく空間を上下に大きく確保できることや、（３）図９の（ａ）に示すごとく一方のスペース４４が空くことになるので、一線式パワーケーブル１６の点検や交換のための保守作業が行いやすくなるということも挙げられる。ちなみに、（ｂ）においては傾動アーム５が標準的な垂直姿勢になっている状態で表されているが、（ａ）は傾動アーム５が上アーム３の延長線上となる水平姿勢にした状態で描かれている。
【０００８】
ところで、図１０の（ａ）のごとくワークを保持するための装置や他のロボットといった周囲物４５が溶接ロボット３０の動作域に存在し、かつ上アーム３に運悪く近接させざるを得ない場合がある。上アーム３に片持ちオフセット形式のアーム本体３Ｂが採用されている場合、その周囲物４５に触れるようなことが起こればロボットの稼働は論外となるか、周囲物を不便な位置にずらせるなどしなければならなくなる。
【０００９】
このような問題に対する解決策として考えられるのは、第４軸線２の回りに回転させることができる上アーム３を、図１０の（ａ）の状態から（ｂ）のように１８０度反転させることである。上で述べた先行文献には、この種の要領による左右勝手違い操作が開示されている。反転前状態からも反転後の状態からも、例えば±１８０度程度の回転が許容されるようになっている。
【００１０】
ちなみに、±約１８０度としておけば、左右いずれへの回転であるにせよ傾動アーム５や第６軸部７をトータル３６０度もしくはそれ以上に振らせることができ、溶接用トーチに如何なる姿勢も与えることができるからである。なお、片側で約１８０度を超えないようにしているのは、詳しく説明しないが、制御ケーブルや一線式パワーケーブルに大きな捻じれを生じさせないように、さらにはそれらがアームに絡んで動けなくならないようにしておくためである。
【００１１】
図１１の（ａ）に示す第５軸部６や第６軸部７を駆動するモータ８，９のための制御ケーブル１０，１１について、ここで念のため説明する。下アーム３４内を上がりショルダ５０に到達してから弛ませ部１２を含めてコネクタ２４Ａ，２４Ｂの近傍まで保護管１３で覆われている制御ケーブルは、中空駆動シャフト３Ｃの前端のフランジ２９の一部を切り欠いて形成された引出し部２９ａ（図１１の（ｂ）も参照）に通される。
【００１２】
この引出し部２９ａの手前でクランプ４９により固縛されることもあって、上アーム回転時の弛ませ部１２におけるケーブルのばたつきが抑えられ、また引出し部２９ａからコネクタ２４Ａ，２４Ｂに至るまでも、上アーム３の回転の影響を左右大きく違わないようにして、ケーブル１０，１１の損傷を少なくする配慮がなされる。なお、アーム本体３Ｂを反転させる時点で制御ケーブルをどのように処理しまた操作するかは、本願の対象とするところでないので、その説明は省く。
【００１３】
ところで、図１０の（ａ）において、第４軸線２を中心にして上アーム３を矢印３２の方向へ１８０度回転し、その回転によって天地逆となった第６軸部７と第６軸駆動用モータ９とを、傾動アーム５の矢印２８方向への１８０度傾転により正規の姿勢に戻せば、図１０（ｂ）のようにすることができる（図８の（ｂ）も参照）。上アーム３と周囲物４５との間に余空間４６が確保されるが、それにもかかわらず、第６軸部７の周囲物（ワーク保持装置４５）に対する離間距離Ｌ_twは維持しておくことができる。もちろん、ワーク等にさらに近づけることも可能となる。上記の先行文献においては、アーム本体を反転させることができても、第６軸部のモータを反転させることはできていない。従って、周囲物との干渉が依然として避けられない場合がある。図１０の例ではワーク等に対する離接は一層自在な状態に置かれ、極めて都合のよいことが分かる。
【００１４】
ところで、傾動アーム５や第６軸部７は、図８からも分かるように、アーム本体３Ｂの反転前後で、相互の位置関係は変わることがない。それは、図１２に示すように、第５軸部６、傾動アーム５、第６軸部７が一体となるように成形された部品４７でその形が整えられているからである。傾動アーム５の下端には側方へ張り出すエンドエフェクタ駆動台が第６軸部７として形成されるが、それはエンドエフェクタ装着部１４とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５とを備える。
【００１５】
この成形基体４７には、図１１に表した第６軸駆動用モータ９、それを覆うモータカバー９Ａ、図９の（ｂ）の溶接用トーチ４２やそれを装着するためのブラケット５１、図１１に示したコネクタ２４Ｂに接続される先端側の制御ケーブル１１Ａ、傾動アーム５の前後のカバー５２などが取り付けられる。なお、この例におけるエンドエフェクタ装着部１４とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５とは、それぞれのセンタを結ぶ線４８が第４軸線２に平行となるように定められている。
【００１６】
今述べた構成は図１３の（ａ）に示されるものであるが、（ｂ）のように傾動アーム５とエンドエフェクタ装着部１４とモータ搭載部１５とが直線的に配置される場合や、（ｃ）に示すように、（ａ）とは反対の位置にモータ搭載部１５を配したい場合がある。いずれにしても、エンドエフェクタ装着部１４のセンタは、一線式パワーケーブル１６（図９の（ｂ）を参照）を通すため傾動アーム５に対してすなわちアーム本体３Ｂ（図８の（ａ）を参照）に対して不動の位置をとるが、第６軸部駆動用モータ９すなわちモータカバー９Ａがワーク等の一部に触れる事態となるときには、図１３中のいずれか他の形態に変更することが望まれる。
【００１７】
上記した基体４７は図１２のように鋳造成形の一体物であることからすれば、図１３に合わせた少なくとも３種の成形品を準備しておかなければならなくなる。それは、溶接用トーチが略垂直姿勢を保持して動作する場合には要求が多くないとしても、傾動アーム５を第４軸線２の延長線上で延びるように、すなわち図９の（ａ）のような水平もしくはそれに近い状態にして溶接用トーチをワーク内へ進出させる場合などでは、エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５の存在がロボットの動作に制約を掛けてしまうことがあり、形の異なるスペアのいずれかはそれを解消する。しかし、三種類保有しておかなければならないという費用や保管の面で負担が大きくなり、しかも、交換は図１１の（ａ）に示す第５軸部６の減速機軸芯を通る制御ケーブル１１Ａを抜き取り、第５軸部を片持ちするアーム本体３Ｂにおける軸受機構部の解体や組み立てといった面倒な作業が強いられることになる。
【特許文献１】特開２００２−３７０１９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、ロボット動作域にワーク保持装置やワークなどの周囲物の配置が余儀なくされる場合、第６軸部駆動用モータの存在に基因してロボットの動作に制約が課されないようにすること、また第６軸部の取り替えは特殊工具を必要とすることなく、モータやその減速機ならびに制御ケーブルの取外しなくして簡単に操作できることであり、さらには、第５軸部や傾動アームは残すにしても第６軸部を取り除いてロボットの５軸化が簡単に図られるようにしたロボット手首機構およびそれに取り付けられたエンドエフェクタ操作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、基準軸線の回りに回転する回転アームの先端に該基準軸線に対して直交する交差軸線回りに傾動する傾動アームが軸承され、該傾動アームの下端には側方へ張り出すエンドエフェクタ駆動台が形成され、該エンドエフェクタ駆動台はエンドエフェクタ装着部とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部とを備えるロボット手首機構に適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、エンドエフェクタ駆動台７は傾動アーム５から独立した別部品で構成され、基準軸線２とで一平面を形成するように置かれた上下軸線１４ａを持つエンドエフェクタ装着部１４の周囲に、センタから等距離にある複数の当接面１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが形成される。傾動アーム５の下端には当接面１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを着座させることができる接合座５Ａが形成される。そして、エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５の傾動アーム５に対する位置を変更するとき、エンドエフェクタ装着部１４における現用当接面１７Ａと異なる当接面１７Ｂ，１７Ｃを接合座５Ａに付け替えることによりエンドエフェクタ駆動用モータ９を位置替えし、周囲物４５（図５を参照）との干渉を回避できるようにしたことである。
【００２０】
エンドエフェクタ操作方法の発明は、以下の手順による。まず、エンドエフェクタ駆動台７を傾動アーム５から独立した別部品で構成しておき、基準軸線２とで一平面を形成するように置かれた上下軸線１４ａを持つエンドエフェクタ装着部１４を挟んで傾動アーム５と対面する位置にエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５を配置する（図４の（ｂ）を参照）ようエンドエフェクタ装着部１４の周囲の一部に形成した当接面１７Ｂを、傾動アーム５の下端に形成した接合座５Ａに着座させて固定する。傾動アーム５を基準軸線２の方向に延伸させた状態（図５の（ｄ）を参照）で、上下間隙の小さな空間へもエンドエフェクタを進入させることができるようにしたことである。
【発明の効果】
【００２１】
エンドエフェクタ駆動台を傾動アームとは独立した別部品とし、エンドエフェクタ装着部の周囲にセンタから等距離にある複数の当接面が形成されるので、いずれの当接面を傾動アーム下端の接合座に着座させようとも、エンドエフェクタ装着部に与えられた上下軸線は、常に回転アームの基準軸線とずれすることなく一平面を形成する位置にとどめおかれる。一線式パワーケーブルの回転アームから第５軸部を経てエンドエフェクタ装着部に到る敷設が簡素化されると共に、回転アームの動作に伴う一線式パワーケーブルの捻じれ負担を最も少なくしておくことができる。
【００２２】
エンドエフェクタ駆動台の姿勢は、第５軸部および傾動アームを回転アームに残したままで変更することができる。その場合に、特殊な工具は必要でなく、また第６軸部の取り外しや取り付けには第６軸駆動用モータや減速機などの駆動系の解体を伴わず、現用当接面と異なる当接面を傾動アームの接合座に付け替えることにより、第６軸駆動用モータの位置替えが極めて簡単になされる。その結果、ワーク等がツールである溶接トーチの近傍に存する機能品と干渉しないようにして、ロボットの動作を円滑なものにする。いずれにしても、エンドエフェクタ駆動台の変更操作中も制御ケーブルをロボット上に残しておくことを許し、勝手違い変更機構が簡素な構造で与えられる。
【００２３】
エンドエフェクタ装着部の周囲の当接面は複数設けられるから、傾動アームの接合座に取り付けられた当接面を除いては、エンドエフェクタの機能をアシストするなどの関連機能品を装着しておくことも可能となる。すなわち、新たなアタッチメントを導入するまでもなく、ロボットの機能向上を図りやすくすることができる。
【００２４】
第６軸部を傾動アームから分離できるようになるので、第６軸部を必要としないロボット、すなわち６軸ロボットの５軸化を可能にする。例えば回転もしくは旋回動作を必要とする溶接トーチに代えて、ロボットハンドやその他のツールを接合座を利して直接もしくは間接的に支持させ、傾動アームをツールホルダとした単純動作ロボットに転用することも容易となる。
【００２５】
エンドエフェクタ操作方法においては、エンドエフェクタ装着部を挟んで傾動アームと対面する位置にエンドエフェクタ回転用モータ搭載部を配置するようにすれば、傾動アームを回転アームの基準軸線の方向に延伸させた状態で、上下間隙の小さな空間へもエンドエフェクタを進入させることができるようになる。エンドエフェクタ回転用モータ搭載部の軸線は通常上下に延びるように配置される関係で、片持ち構造の負担増が問題となって採用されることのなかった対面配置の利点を生み出すことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明に係るロボット手首機構およびそれに取り付けられたエンドエフェクタ操作方法を、その実施の形態を表した図面を参照しながら詳細に説明する。図３は本発明が適用された６軸アーク溶接ロボット１の上半図である。その概略構成は図８，９，１１のところですでに述べたとおりであるが、本発明においては、着目すべき第４軸線２を基準軸線と称することにする。この軸線回りに回転する上アーム３を回転アームと称し、それを構成するアーム本体３Ｂが、その基端にあって基準軸線２を中心に持つ中空駆動シャフト３Ｃから基準軸線の一方の側（向かって右側）へオフセットして延びている。
【００２７】
そのアーム本体３Ｂの先端には、第４軸線２に直交する交差軸線４の回りに傾動する傾動アーム５が片持ち的に軸承されている。その交差軸は第５軸であり、この第５軸部６とそれより先に設けられた溶接用トーチを旋回させるなどする第６軸部７とを個々に駆動するモータ８，９の制御ケーブル１０，１１が、各モータへ向うように敷設される。
【００２８】
そして、回転アーム３が、左右いずれの方向に対しても所要の角をなすまで回転できるように、回転時のひきつれ回避用弛ませ部１２が中空駆動シャフト３Ｃの外周の一部に残される。すなわち、制御ケーブルの一部が保護管１３で覆われるなどするが、アーム本体３Ｂに至る前の段階では中空駆動シャフト３Ｃに部分的に巻きつき巻き戻されている。
【００２９】
このような構成をベースにして、本発明においては、回転アーム３の基準姿勢を１８０度変更しても一線式パワーケーブル（図示せず）の延伸経路の変更をきたさず、ワークを固定している装置等のロボット周囲物との干渉を回避できるように、また、基準姿勢から１８０度反転されるアーム本体３Ｂの先端に取り付けられる第６軸部７が、周囲物と干渉するのを避けられるようにすることを主たる目的とする。
【００３０】
傾動アーム５の下端には側方へ張り出すエンドエフェクタ駆動台が第６軸部７として形成され、これがエンドエフェクタ装着部１４とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５とからなるものであることは、すでに述べたとおりである。そこで、本発明を具体的に言えば、エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５を傾動アーム５に対して位置変更するとき、エンドエフェクタ装着部１４の向きを違えても傾動アームに取り付けることができ、そして、エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５が周囲物との干渉を起こさないようにしようとする。
【００３１】
ちなみに、一線式パワーケーブルは溶接ワイヤを送給するためのもので、給電、制動、接地、位置速度トルク制御、センサ電力、センサデータバックアップ用電力供給等に供される制御ケーブルと共に欠くことのできないケーブルである。制御ケーブル１０，１１については背景技術の項において少し触れたので、ここではその説明を割愛する。一線式パワーケーブルは、アーク溶接のための溶接ワイヤ、溶接のための電力、シールドガスの供給を同時に行うべく多重構造となっている。従って、このケーブルは柔軟性が高いとは言えず、また捩じりが作用すれば、捻り戻そうする力を生じるほどの剛性を持つ。従って、一線式パワーケーブル１６（後述する図６を参照）は上アーム３のアーム本体３Ｂの長手方向に沿わせるように配置される。
【００３２】
ちなみに、一線式パワーケーブルの中心には溶接ワイヤが通過し、その前進をガイドすると共に疵がつかないように保護するコイルライナがある。コイルライナはコンジットパイプとして機能するものであるが、その外周部にはシールドガスが流れ、これがホースによって溶接用トーチまで導かれる。その外周は導電線で覆われ、ケーブル全体に絶縁被覆が施されている。
【００３３】
本発明においては一線式パワーケーブルの先端が導入される第６軸部における技術的課題を解決しようとするものであるが、無用の変形を嫌う一線式パワーケーブルの敷設にも配慮される。すなわち、図１に示すように、エンドエフェクタ駆動台７は傾動アーム５から独立した別部品で構成される。これは図２の成形品からも分かるように傾動アーム５は第５軸部６と一体に、エンドエフェクタ装着部１４とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５とは一体であって傾動アーム５とは別体をなす鋳造品等である。
【００３４】
一線式パワーケーブルを通すことからも位置が重要となるエンドエフェクタ装着部１４のセンタは、図３のごとく常に第４軸線２の直下に配置される。そのセンタを通って上下に延びる軸線１４ａを持つエンドエフェクタ装着部１４の周囲には、図１に示すようにセンタから等距離Ｌ_dにある複数の当接面１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが形成される。なお、上下軸線１４ａとはあくまでも傾動アーム５が垂直な姿勢をとっているときを言っているのであるが、これが第４軸線２とで一つの垂直な平面を形成するように、すなわち第４軸線からは左右いずれにもずれないように配慮される。
【００３５】
傾動アーム５の下端には当接面を着座させることができる接合座５Ａが形成され、この接合座にいずれかの当接面をあてがい、傾動アーム５の背後から挿入される小ねじ等１８によって一体化できるようになっている。図２からも分かるように、当接面はエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５と連なる箇所を除いて例えば３面形成され、隣り合う面と９０度をなす。このようにしておけば、図４に示すように適宜な組合せ体を得ることができる。その際、制御ケーブルをエンドエフェクタ装着部１４上で覆う必要があれば、保護カバー４３として図１の左下に示した円弧の長さ等が異なるものを準備しておけばよい。なお、当接面の数を３より多くし、また隣り合う面となす角度を自由に選択することもできる。さらには、接合座や当接面を平面的に見て円弧状としておき、複数もしくは連続的な接合面が得られるようにしておいてもよい。
【００３６】
当接面１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃには図１に示すようにねじ止め用の小孔１９のほかに、位置決めを容易にするリファレンスホール２０も設けておけば、接合座５Ａに形成したエンボス２１を嵌めて、一体作業の正確さや迅速さが図られる。このような構成としておくと、エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５の傾動アーム５に対する位置を変更するとき、エンドエフェクタ装着部における現用当接面と異なる当接面を接合座に付け替えることにより、エンドエフェクタ駆動用モータ９を位置替えして周囲物との干渉を回避することができる。
【００３７】
図４において、（ａ）と（ｃ）の場合はエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５が傾動アーム５に近く、これを片持ちする上アームに及ぼす負担は少ない。しかし、（ｂ）は傾動アーム５との対面間にエンドエフェクタ装着部１４が存在するためエンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５は傾動アーム５から遠ざかる。第６軸駆動用モータ９や減速機が位置する関係で片持ち部の第５軸部６には大きなモーメントＭが作用することになる。すなわち、上アームのアーム本体３Ｂ（図３を参照）に及ぼす捻じれ力が大きくなる。
【００３８】
ところで、図１２で説明した一体成形品の場合、傾動アーム５とエンドエフェクタ装着部１４との間には意図的にスペース５３が与えられる。それは、エンドエフェクタ装着部１４に一線式パワーケーブルを挿入するときのホルダ兼装着部カバー２２（図６を参照）をねじ止めするためのねじ孔２３を形成する作業をしやすくする配慮である。上下に延びるねじ孔を形成するための下孔あけやその後のタッピングは、垂直に下ろされるツール（図示せず）によるが、傾動アーム５が接近したり第５軸部６がオーバハングしているとツールホルダが干渉するからである。
【００３９】
一方、図２においては、別体をなすから上記の機械加工は傾動アーム５とは独立して、エンドエフェクタ駆動台７に施すことができる。その関係で、傾動アーム５とエンドエフェクタ装着部１４との間に確保するスペース５４は小さくまた短くて済む。このような形状からくる別体品とした利点は、上記したモーメントを低減させるようにも作用する。このことから分かるように、第６軸部７を部品構成として独立させることには、技術的に少なくとも二つの大きな意義のあることが分かる。
【００４０】
ところで、図５の（ａ）に示すように傾動アーム５は、図６のごとく通常垂直もしくはそれに近い姿勢にある。この傾動アーム５を矢印２５方向に回転させ、その方向をアーム本体３Ｂの延びる方向に一致させると図５の（ｂ）のようになる。この場合、モータ９は周囲物４５に接触しそうになる。エンドエフェクタ回転用モータ搭載部１５と傾動アーム５との配置関係を図４の（ｃ）のようにすると、図５の（ｃ）のようにモータ９と周囲物４５との干渉は避けられる。
【００４１】
いま、図４の（ｂ）のような組合せとし、傾動アーム５を９０度上げると図５の（ｄ）のようになる。この傾動アームを第４軸線２の方向に延伸させた状態では、上アームに及ぼすモーメントが大きくなる点はあるにしても、傾動アーム５の上下に余裕空間２６Ｕ，２６Ｌを生む。例えば、ワークが横置きされた箱ものなどであって、その開口高さが低いなど上下間隙の小さな空間へは、この（ｄ）の形態の場合のみ溶接用トーチを進出させることができ、溶接作業のフレキシビリティが上がることは言うまでもない。ちなみに、図５において、エンドエフェクタ装着部１４のセンタは周囲物４５から距離Ａが保たれ、図１０での説明と変わるものでない。
【００４２】
図６からも分かるように、傾動アーム５に面しない当接面１７Ｂ，１７Ｃはあいているから、図示しないが、溶接に関連して必要となる機能品、例えばプルフィーダ（ワイヤ牽引式送給装置）を装着することもできる。図７は、別体構成となったことを利して第６軸部を使用しない５軸ロボット２７に転化させた例である。（ａ）はロボットハンド２７ａを取り付けて単純なワーク保持装置やワーク搬送装置としたもの、（ｂ）はシーリング装置２７ｂを装着したものである。いずれにしても５軸化が極めて簡単になされ、ロボットとしての汎用性を高めることができる。
【００４３】
以上の説明から分かるように、エンドエフェクタ装着部のセンタは常に定位置に保たれるので、上アームから第５軸部を経てエンドエフェクタ装着部に到る一線式パワーケーブルの敷設が簡素化され、上アームの動作に伴う捻じれ負担を最も少ない状態におくことができる。エンドエフェクタ駆動台の姿勢は第５軸部および傾動アームを上アームに残したままで変更することができ、第６軸部の取り外しや取り付けには第６軸駆動用モータや減速機などの駆動系の解体を伴わず、現用当接面と異なる当接面を傾動アームの接合座に付け替えることにより、第６軸駆動用モータの位置替えが特殊な工具を必要とすることなく極めて簡単に行われるようになる。
【００４４】
第６軸駆動用モータがワーク等と干渉するのが回避され、ロボットの動作を円滑かつ幅のあるものとすることができる。エンドエフェクタ駆動台の変更操作中といえども制御ケーブルはロボット上に残されており、勝手違い変更の手間が著しく軽減される。エンドエフェクタ装着部の周囲の当接面は複数存在するので、新たな付帯品、付随品や取付品等を特に必要とすることなく空き当接面に関連機能品を装着して、ロボットの機能を向上させやすくなるなど、多大の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るロボット手首機構が適用された溶接ロボットの上アームから溶接用トーチ駆動部分までの構成品の組合せを表した斜視図。
【図２】傾動アームの成形品とそれとは独立して成形されたエンドエフェクタ駆動台の成形品であって、それぞれの部分の基体を表した斜視図。
【図３】成形基体に艤装を施して装着された溶接用ロボットの上半部の斜視図。
【図４】傾動アームに対してエンドエフェクタ駆動台を付け替えた場合の三つの例の斜視図。
【図５】傾動アームを水平姿勢にした場合のモータと周囲物との干渉やその程度を説明する図。
【図６】溶接用ロボットとして組み上げられた全体斜視図。
【図７】５軸ロボットとした場合の二つの例の斜視図。
【図８】溶接ロボットの一例の設置状態で、（ａ）は上アームの初期状態斜視図、（ｂ）は１８０度反転後の状態の斜視図。
【図９】溶接ロボットの中空駆動シャフト部分を断面で表した上アーム、傾動アームおよび第６軸部からなる手首機構を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図１０】上アームの側方にワーク保持装置等が近接する状態を表し、（ａ）は干渉のおそれの極めて高い状態にあるアーム本体の平面図、（ｂ）は反転操作により干渉のおそれをなくした状態のアーム本体の平面図。
【図１１】上アームにおける制御ケーブルの敷設状態を表し、（ａ）は各モータ側コネクタとの繋がりを説明する斜視図、（ｂ）は中空駆動シャフトの単体斜視図。
【図１２】第５軸部、傾動アーム、第６軸部を一体成形して製作された基体の斜視図。
【図１３】第６軸駆動用モータの位置を違えるために準備されるべき傾動アームと第６軸部の組合せ体の斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１…アーク溶接ロボット、２…第４軸線（基準軸線）、３…上アーム（回転アーム）、３Ｂ…アーム本体、３Ｃ…中空駆動シャフト、４…交差軸線、５…傾動アーム、５Ａ…接合座、６…第５軸部、７…第６軸部（エンドエフェクタ駆動台）、８，９…モータ、１４…エンドエフェクタ装着部、１４ａ…上下軸線、１５…エンドエフェクタ回転用モータ搭載部、１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ…当接面、２７…５軸ロボット、４５…周囲物。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸線の回りに回転する回転アームの先端に該基準軸線に対して直交する交差軸線回りに傾動する傾動アームが軸承され、該傾動アームの下端には側方へ張り出すエンドエフェクタ駆動台が形成され、該エンドエフェクタ駆動台はエンドエフェクタ装着部とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部とを備えるロボット手首機構において、
前記エンドエフェクタ駆動台は前記傾動アームから独立した別部品で構成され、前記基準軸線とで一平面を形成するように置かれた上下軸線を持つエンドエフェクタ装着部の周囲に、センタから等距離にある複数の当接面が形成され、
前記傾動アームの下端には上記当接面を着座させることができる接合座が形成され、
エンドエフェクタ回転用モータ搭載部の傾動アームに対する位置を変更するとき、エンドエフェクタ装着部における現用当接面と異なる当接面を前記接合座に付け替えることによりエンドエフェクタ駆動用モータを位置替えし、周囲物との干渉を回避できるようにしたことを特徴とするロボット手首機構。
【請求項２】
基準軸線の回りに回転する回転アームの先端に該基準軸線に対して直交する交差軸線回りに傾動する傾動アームが軸承され、該傾動アームの下端には側方へ張り出すエンドエフェクタ駆動台が形成され、該エンドエフェクタ駆動台はエンドエフェクタ装着部とエンドエフェクタ回転用モータ搭載部とを備えるロボット手首機構におけるエンドエフェクタの操作方法において、
前記エンドエフェクタ駆動台を傾動アームから独立した別部品で構成しておき、
前記基準軸線とで一平面を形成するように置かれた上下軸線を持つエンドエフェクタ装着部を挟んで傾動アームと対面する位置にエンドエフェクタ回転用モータ搭載部を配置するようエンドエフェクタ装着部の周囲の一部に形成した当接面を、前記傾動アームの下端に形成した接合座に着座させて固定し、
傾動アームを前記基準軸線の方向に延伸させた状態で、上下間隙の小さな空間へもエンドエフェクタを進入させることができるようにしたことを特徴とするロボット手首機構におけるエンドエフェクタ操作方法。

【図１】