多軸ロボット
【課題】多軸ロボットにて、ケーブルの基台への挿入方向に沿う撓み部分の長さを短くする。
【解決手段】多軸ロボットは、中空の基台２と、アームの基端部を構成する中空の支持部材３と、該支持部材３と共に回転し、一端部が前記基台２内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材３の内部空間と基台２の内部空間に連通する案内管４とを備えている。基台２内に位置する案内管４の端部の周面には、切欠き４３が形成され、モータケーブル５が案内管４の径方向外側から、案内管４の回転方向に平行な面内にて案内管４の外周面の周りに撓み部分５０を形成するように切欠き４３に至り、該切欠き４３から案内管４の内側を通って前記支持部材３の内部空間に至るように延びる。
【解決手段】多軸ロボットは、中空の基台２と、アームの基端部を構成する中空の支持部材３と、該支持部材３と共に回転し、一端部が前記基台２内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材３の内部空間と基台２の内部空間に連通する案内管４とを備えている。基台２内に位置する案内管４の端部の周面には、切欠き４３が形成され、モータケーブル５が案内管４の径方向外側から、案内管４の回転方向に平行な面内にて案内管４の外周面の周りに撓み部分５０を形成するように切欠き４３に至り、該切欠き４３から案内管４の内側を通って前記支持部材３の内部空間に至るように延びる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用の多軸ロボットに関し、特にワーク塗装用の多軸ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来のワーク塗装用の多軸ロボットの側面図である(特許文献１参照)。図１０は、特許文献１に図１として記載された図であり、参照符号及び構成部材の名称は本願の出願人が付与し直した。
多軸ロボット１１１は、基台１１２と、該基台１１２に取り付けられた旋回体１００と、該旋回体１００に枢支部Ｃ１を中心として回転可能に取り付けられた第１アーム１１０と、該第１アーム１１０の先端部に枢支部Ｃ２を中心として回転可能に取り付けられた第２アーム１２０と、該第２アーム１２０の先端部に軸線Ｌ２を中心に回転可能に取り付けられた塗装ガン１４を備える。多軸ロボット１は、密閉された塗装ブース７５内に配置されて、塗装ガン１４から噴射した塗料が塗装ブース７５の外側に飛散することを防いでいる。
【０００３】
基台１１２は、内側に固定部１３０と、該固定部１３０に対して軸線Ｌ１を中心に回転可能に設けられた可動部１４０を有する。可動部１４０に前記旋回体１００が設けられ、旋回体１００は軸線Ｌ１を中心に回転する。第１アーム１１０、第２アーム１２０、塗装ガン１４、可動部１４０は、専用のモータ(図示せず)にて回転駆動される。基台２から塗装ガン１４に向けて延びるように、可撓性長尺体１５０が設けられ、該可撓性長尺体１５０には、各モータに通電するモータケーブルと、塗装ガン１４に塗料を搬送するチューブが含まれる。第１アーム１１０、第２アーム１２０、塗装ガン１４は夫々回転するから、可撓性長尺体１５０はそれらの回転時に伸ばされる。かかる伸ばされた際に、可撓性長尺体１５０が切断等されることを防ぐべく、可撓性長尺体１５０は旋回体１００の下方に、膨らみを下側に向けた略Ｕ字形の撓み部分５０を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―９５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の多軸ロボット１１１では、可撓性長尺体１５０が基台１１２を、当該基台１１２に接続された旋回体１００の回転軸(軸線Ｌ１)上に延在するように挿通されている。このため、旋回体１００の回転による可撓性長尺体１５０の伸張を考慮する必要は無い。しかしながら、多軸ロボット１には塗装において種々の使用態様が想定される。例えば、可撓性長尺体１５０が旋回体１００の回転軸(軸線Ｌ１)に略垂直な方向から基台１１２に挿入されるような使用態様である場合には、基台１１２に接続された旋回体１００の回転による可撓性長尺体１５０の伸張に対処する構成が必要とされる。また、塗装効率を考慮すると、塗装ブースを小さくするために、コンパクトに当該構成を実現することが必要とされる。
また、このような課題は、線条体を備える多軸ロボットにおいても共通に生じる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、基台に接続された回転体の回転による線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる多軸ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多軸ロボットは、中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第１の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれており、
前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第１の線条体が通る切欠きが形成され、
前記第１の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延びている。
【０００７】
本発明に従えば、第１の線条体は、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように延びた後に、案内管の切欠きを通る。即ち、第１の線条体は支持部材の回転軸方向とは略直交する面内にて、撓まされるので、支持部材の回転軸方向に沿う該撓み部分の長さを短くすることができる。
また、撓み部分は切欠きに至るので、撓み部分は案内管の両端間に設けられる。これによって、支持部材の回転軸方向に沿う基台の長さも短くすることができる。
更に、第１の線条体の径に合わせて、案内管の径を小さくすれば、撓み部分の撓み量を小さくすることができる。これにより、第１の線条体の全体長さも短くできる。
また、案内管が回転すると、案内管内で第１の線条体が捻られる一方、案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれているから、案内管内の第１の線条体の捻りと案内管周りの第１の線条体の撓み部分の変形の両方により、支持部材の回転が第１の線条体に与えるダメージ、具体的には第１の線条体の捻りと引っ張りを吸収する。これにより、第１の線条体の撓み部分の撓み量を少なくすることができる。
【０００８】
上記発明において、前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第１の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
前記第１の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている。
【０００９】
上記構成に従えば、ガイド部材は第１の線条体がガイド孔に挿入された状態で、撓み部分が位置する面内と同じ面内を揺動することができる。これにより、ガイド部材は第１の線条体の伸縮に合わせて揺動して、第１の線条体の挙動を安定にすることができる。該第１の線条体の挙動を安定にすることで、第１の線条体が基台内にて不用意に擦れることを防止し、第１の線条体の寿命を延ばすことができる。更に、第１の線条体が複数の線条体の束で構成される場合、該線条体の束がばらけることを防止することができる。
【００１０】
上記発明において、前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第１通路及び第２通路に区画され、
前記第１通路の一端は閉鎖され、且つ該第１通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
前記第２通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第１の線条体は通電用であって、前記第１通路に挿通され、
第２の線条体が前記基台の開口部から前記第２通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる。
【００１１】
上記構成に従えば、案内管内に第１の線条体と第２の線条体の２つを並列して通すことができるので、該第１の線条体と第２の線条体とが分離することがなく、コンパクトに収めることができる。
【００１２】
上記発明において、前記基台、案内管の第１通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室とされる。
【００１３】
上記構成に従えば、前記基台及び前記支持部材の外部の空気は、前記基台及び前記支持部材の内部空間内には入らない。これにより、通電用の第１の線条体が基台及び支持部材の外部の可燃性気体に触れることによる危険を回避することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る多軸ロボットにあっては、第１の線条体が支持部材の回転軸方向に沿う撓み部分の長さを短くすることができ、該多軸ロボットが配備されるブースを小型化することができる。
従って、基台に接続された支持部材が回転することによる第１の線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる。
また、案内管内の第１の線条体の捻りと案内管周りの第１の線条体の撓み部分の変形の両方にて、支持部材の回転による第１の線条体の捻りと引っ張りを確実に吸収することができる。また、支持部材の回転範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る多軸ロボットの構成とモータケーブルの配線状態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る多軸ロボットの構成とチューブの配線状態を示す側面図である。
【図３】図１の基台と支持部材の回転軸周りの構成を示す平面視断面図である。
【図４】案内管の正面視断面図である。
【図５】案内管の斜視図であり、モータケーブル及びチューブが挿入された状態を示す。
【図６】図６(a)〜図６(d)は、支持部材の回転軸を中心とする回転に伴う、モータケーブルの挙動を示す図である。
【図７】図１の多軸ロボットのブラケットへの取付け態様を示す側面図である。
【図８】図１の多軸ロボットの壁面への取付け態様を示す側面図である。
【図９】案内管の他の構成例を示す断面図である。
【図１０】従来の多軸ロボットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、以下では、全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る多軸ロボット１は、例えば、ワークへの塗装作業に用いられる産業用ロボットである。しかし、多軸ロボット１は、線条体を備えるものであれば、特に限定されない。
多軸ロボット１は基台２を備え、この基台２が例えば、壁面７に直交して設けられたターンテーブル７０上に設けられている。該基台２には支持部材３、第１リンク１０、第２リンク１１、第１ハンド１２、第２ハンド１３及びアタッチメントである塗装ガン１４がこの順で繋がっている。以下の記載では、壁面７から塗装ガン１４に向かう方向を前方、その逆方向を後方とする。
【００１７】
ターンテーブル７０から塗装ガン１４までの８つの要素は多軸ロボット１のアームを構成し、互いに回転可能に連結されている。つまり、支持部材３は基台２との連結部である第１ジョイントＪＴ１の回転軸Ａ１周りに回転可能であり、第１リンク１０は、支持部材３との連結部である第２ジョイントＪＴ２の回転軸Ａ２周りに回転可能である。第２リンク１１は、第１リンク１０との連結部である第３ジョイントＪＴ３の回転軸Ａ３周りに回転可能であり、第１ハンド１２は、第２リンク１１との連結部である第４ジョイントＪＴ４の回転軸Ａ４周りに回転可能であり、第２ハンド１３は第１ハンド１２との連結部である第５ジョイントＪＴ５の回転軸Ａ５周りに回転可能である。塗装ガン１４は第２ハンド１３との連結部である第６ジョイントＪＴ６の回転軸Ａ６周りに回転可能である。更に、基台２はターンテーブル７０との連結部である第７ジョイントＪＴ７の回転軸Ａ７周りに回転可能である。基台２と支持部材３は多軸ロボット１のアームの基端部を構成する。
【００１８】
各ジョイントＪＴ１〜ＪＴ７には、サーボモータ(図示せず)が設けられており、各サーボモータが動作することによって、これに対応する各要素の回転軸Ａ１〜Ａ７周りの回転が許される。各サーボモータは独立して回転可能であり、各要素を回転軸Ａ１〜Ａ７周りに互いに独立して回転させることにより、塗装ガン１４を任意の姿勢で任意の位置に任意の移動路に沿って移動させることができる。
後記の如く、多軸ロボット１には、該多軸ロボット１の各サーボモータに通電するモータケーブル５と、塗料を供給するチューブ６とが配線される。モータケーブル５及びチューブ６は可撓性材料から形成されて、多少の捻りを許容する。
モータケーブル５は、本発明における第１の線条体の一例であり、チューブ６は本発明における第２の線条体の一例である。しかし、両線条体はモータケーブル５とチューブ６に限定されない。
塗装ガン１４から噴射される塗料は、引火性且つ揮発性である。揮発性成分の拡散を防ぐべく、多軸ロボット１はその全体が、塗装ブース７５内に収納される。
【００１９】
図１には、前記モータケーブル５の配線状態が示されている。モータケーブル５は、例えば、電線の束を可撓性樹脂のシートで被覆して構成され、壁面７から出てターンテーブル７０の下側からターンテーブル７０に入り、１本の電線がターンテーブル７０内の第７ジョイントＪＴ７のサーボモータに接続される。
モータケーブル５は基台２に挿入されて、対応する電線が第１ジョイントＪＴ１のサーボモータに接続され、支持部材３内にて対応する電線が第２ジョイントＪＴ２のサーボモータに接続される。以降、モータケーブル５は、第１リンク１０、第２リンク１１、第１ハンド１２、第２ハンド１３内を通って、対応する電線が各ジョイントＪＴ３〜ＪＴ６のサーボモータに接続される。
【００２０】
ターンテーブル７０から第２ハンド１３までは、モータケーブル５が挿通する通路が形成されており、該通路内は、密閉された気密室とされ、且つ多軸ロボット１の外部よりも高圧となるように維持されている。具体的には、例えばターンテーブル７０から第２ハンド１３に至るまでの所定箇所に、前記通路に空気又は不活性ガスを供給するポンプ(図示せず)が設けられている。これは前記の如く、塗装ブース７５は引火性且つ揮発性成分を含む雰囲気内にあるから、該雰囲気の空気が多軸ロボット１内に入り、モータケーブル５に触れることを防ぐ為である。即ち、引火性且つ揮発性成分を含む空気が、通電中のモータケーブル５に触れると、引火の危険があるから、かかる危険を防いでいるのである。
【００２１】
図２は、多軸ロボット１の塗装ガン１４に塗料を供給するチューブ６の配線状態を示す。チューブ６は可撓性を有する多数の細管(図示せず)の束を例えば可撓性シートで被覆して構成され、各細管に別々の色の揮発性塗料が流れる。壁面７において多軸ロボット１の上方には、チューブ６が通る略Ｌ字形の保護カバー７１が設けられ、該保護カバー７１の下端は基台２の後端部よりも前方に位置する。壁面７を通って保護カバー７１の下端部から延出したチューブ６は、壁面７から離れて下向きに延び、基台２をその後端部から前方に向けて挿入される。
保護カバー７１の下端から基台２の後端部に至るまでのチューブ６は撓まされて、ターンテーブル７０から塗装ガン１４までの８つの要素が回転しても、チューブ６が緊張することを防いでいる。
また、基台２はターンテーブル７０との連結部である第７ジョイントＪＴ７を中心に水平面内で回転するが、チューブ６は可撓性材料から形成されているので、多少の捻りを吸収する。
【００２２】
チューブ６内には引火性且つ揮発性塗料が流れるので、電流が流れるモータケーブル５とチューブ６とが長い距離を沿うことは好ましくない。従って、チューブ６が多軸ロボット１の外側に配置されれば、この点は支障が無い。
しかし、チューブ６が多軸ロボット１の外側にて、基台２から塗装ガン１４の各要素の回転に合わせて自由に動くと、例えばチューブ６が塗装対象のワークに接したり、壁面７に接する虞がある。チューブ６がワークに接すると、ワークに塗布された塗料がチューブ６に付着し、塗装品質に問題を生じる。また、チューブ６が壁面７に接すると、壁面７に付着した埃等がチューブ６によって落とされて塗装ブース７５内を浮遊し、ワークに付着してやはり塗装品質に問題を生じる虞がある。チューブ６の挙動を抑えるために多軸ロボット１上に専用の部材を設けると、該多軸ロボット１の構成が複雑になる。
従って、保護カバー７１にてチューブ６を壁面７に接触させないとともに、後記の如く、基台２と支持部材３の間にて、チューブ６の不用意な動きを簡素な構造で規制している。
【００２３】
図２に示すように、基台２又は第２リンク１１の何れかに、塗料を噴射させるべく加圧する塗装機器１８が一点鎖線で示すように、選択的に配置される。塗装機器１８内には例えば塗装すべき色に対応して、チューブ６内の各細管の閉止と開放を切り換える色変換バルブ(CCV、color change valve)が設けられる。塗装ガン１４が塗装するワークは、例えば自動車のドアが想定され、基台２に配置される塗装機器１８は主に該ドアの内側塗装用であり、第２リンク１１に配置される塗装機器１８は主に該ドアの外側塗装用である。これについては、後記する。
【００２４】
図３は、図１の基台２と支持部材３の回転軸Ａ１周りの構成を示す平面断面図であり、図１とは基台２と支持部材３を左右逆にして示す。基台２と支持部材３はともに中空であり、基台２と支持部材３の間には、前記サーボモータによって回転される回転体３０が一点鎖線で示すように設けられる。支持部材３は回転体３０に取り付けられて、該回転体３０と共に回転する。基台２の内部通路と支持部材３の内部通路は、回転体３０を通る案内管４にて連通され、該案内管４の一端部は支持部材３に取り付けられる。案内管４は長手方向を前記回転軸Ａ１と平行に向け、回転軸Ａ１と同軸に回転する。尚、案内管４は支持部材３と同軸でなくともよい。
【００２５】
基台２には、支持部材３に対向した前壁２０と、基台２の内側にて該前壁２０に対向した中間壁２１が配備され、前壁２０及び中間壁２１には前記案内管４の他端部が通る開口２２、２２が夫々開設されている。開口２２、２２の内周には案内管４を受けるベアリング２３又はオイルシールが配備され、案内管４のスムーズな回転を支持しつつ、基台２と支持部材３の内部空間を高圧に維持している。
前記モータケーブル５は案内管４の長手方向に沿って挿通され、案内管４の他端部は基台２の内部通路内に位置する。該案内管４の他端部には、前記モータケーブル５が通る切欠き４３が形成されている。
【００２６】
図４は、案内管４の正面視断面図である。該案内管４の内部空間は、当該内部空間に配置された隔壁４０によって、上下に並列して軸方向に延びた２つの通路、即ち第１通路４１と第２通路４２に仕切られる。換言すれば、案内管４は軸方向に延びた２つの通路を有する複合管である。
第１通路４１の後端面は後板４７にて閉鎖され、第１通路４１の前端面は開放されて、支持部材３の内部空間に連通している。第２通路４２の後端面は開放され、基台２の後側の外部空間に連通している。第２通路４２の前端面は開放され、支持部材３の外周面に形成された開口部３a(図３参照)を通って外部空間に連通している。つまり、第１通路４１はモータケーブル５が挿通される気密な通路の一部を構成していて高圧に保たれ、第２通路４２は多軸ロボット１の外部空間に開放されている。
第１通路４１には、切欠き４３から導入されたモータケーブル５が、第２通路４２には、チューブ６が夫々挿通される。隔壁４０によってモータケーブル５はチューブ６と隔離されて、互いに接触することが防止されている。これによって、チューブ６への引火等の危険を防いでいる。１本の案内管４にてモータケーブル５とチューブ６の挙動を抑えており、該挙動を抑える構造が簡素になる。また、図４に示すように、モータケーブル５の中心と案内管４の回転中心は、案内管４の半径方向においてずれており、案内管４の回転によって、モータケーブル５は捻られる。
【００２７】
前記切欠き４３は、案内管４の第１通路４１側の周面上に形成される。切欠き４３内にて隔壁４０からは突片４４が、案内管４の長手方向に直交して突出し、該突片４４に支え棒４５が枢軸４６を中心として回転自在に設けられる。支え棒４５は例えば突片４４内のべアリング(図示せず)によって自由に回転可能である。該支え棒４５の先端部には、中心にガイド孔８０が設けられた環状のガイド部材８が取り付けられ、該ガイド孔８０にモータケーブル５が挿入されて嵌まる。即ち、ガイド部材８は案内管４とは独立して自由に回転することができる。
該ガイド部材８は、例えば、モータケーブル５との摩擦が小さい材料から構成され、モータケーブル５はガイド部材８内をスムーズにスライドすることができる。また、支え棒４５が案内管４の回転方向を含む面内を回転するから、ガイド部材８も同じ面内を回転する。
【００２８】
図５は、案内管４の斜視図であり、モータケーブル５及びチューブ６が挿入された状態を示す。モータケーブル５は、基台２内にて案内管４の外側から、案内管４の回転方向を含む面内にて案内管４の外周面の周りに、略円弧状の撓み部分５０を形成するように延び、そこから切欠き４３に至る。モータケーブル５は、該切欠き４３内にてガイド部材８のガイド孔８０にガイドされ、そこから撓み部分５０に略直交する方向に向きを変えて、案内管４の第１通路４１内を通り、支持部材３の端面開口を出て支持部材３の内部空間に至る。モータケーブル５は、基台２の内部空間から案内管４を通って支持部材３の内部空間に達し、両内部空間は多軸ロボット１の外部よりも高圧であるから、多軸ロボット１の外部空気はモータケーブル５に触れない。後記するように、案内管４の回転に伴って案内管４内のモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することで、支持部材３の回転によるモータケーブル５の捻りと引っ張りを吸収する。
一方、チューブ６は案内管４の端面開口から第２通路４２内に挿入され、案内管４の支持部材３側の端面(前端面)の開口を出て支持部材３の外周面に形成された開口部３aを通り外部空間に至る。
【００２９】
(実際のケーブル挙動)
図６(a)〜(d)は、支持部材３の回転軸Ａ１を中心とする回転に伴う、モータケーブル５の挙動を示す図であり、図３をＢ１方向から見ている。説明の便宜上、図６(a)〜(d)では、チューブ６を図示しない。図６(a)は、支持部材３及び案内管４の基準状態を示し、この基準状態における回転角度を０°とする。本実施形態では、多軸ロボット１の使用時には、支持部材３及び案内管４は、例えば、基準状態から、±１２０°の角度範囲で回転する。但し、この角度範囲はこの±１２０°の範囲に限定されない。撓み部分５０は、支持部材３及び案内管４の回転によりモータケーブル５が引っ張られても、余裕がある長さに設けられている。
図６(b)は、支持部材３及び案内管４が、図６(a)の基準状態から＋１２０°、即ち反時計方向に回転した状態を示す。案内管４の回転に合わせて、ガイド部材８も回転軸Ａ１を中心として回転し、モータケーブル５を案内する。モータケーブル５の撓み部分５０は膨らみ部分が内向きに変形するように撓む。また、前記の如く、案内管４の回転に伴い、案内管４内のモータケーブル５は捻られる。
【００３０】
ガイド部材８は枢軸４６(図４参照)を中心に、案内管４とは独立して回転することができるので、ガイド部材８はモータケーブル５の撓み部分５０の変形に合わせて回転して向きを変え、モータケーブル５の挙動を安定にすることができる。即ち、ガイド部材８を設けない場合、支持部材３及び案内管４の回転によるモータケーブル５の挙動は特に規制されないので一定ではない(不安定である)が、ガイド部材８を設けることにより、モータケーブル５の挙動がガイド部材８によって規制される。しかも、ガイド部材８が支持部材３及び案内管４の回転方向に平行な面内で自由に回転するので、モータケーブル５が適度に捻れ、且つ撓み部分５０が適度に変形する限度内で当該規制が行われる。これにより、モータケーブル５の挙動を安定にすることができる。このように、モータケーブル５の挙動を安定にすることで、該モータケーブル５が基台２内にて不用意に擦れることを防止し、モータケーブル５の寿命を延ばすことができる。また、モータケーブル５が複数のケーブルの束で構成される場合、該ケーブルの束がばらけることを防止することができる。
尚、図６(b)に示す状態にて、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α１は、出願人の計測で４５°であった。
【００３１】
図６(c)は、図６(b)に示す状態から、案内管４が−７５°回転した状態、即ち、図６(a)に示す基準状態から案内管４が＋４５°回転した状態を示す。図６(c)に示すように、モータケーブル５の撓み部分５０の形状は僅かに変化しているに過ぎない。このときに、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α２は、出願人の計測で１１０°であった。
即ち、案内管４が図６(b)に示す状態から―７５°回転すると、角度α２と角度α１の差である６５°分が、モータケーブル５が案内管４内で捻られることで吸収され、残り１０°分が撓み部分５０の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
【００３２】
図６(d)は、図６(c)に示す状態から、案内管４が更に−９０°回転した状態、即ち、図６(a)に示す基準状態から案内管４が―４５°回転した状態を示す。このときに、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α３は、出願人の計測で８５°であった。
即ち、案内管４が図６(c)に示す状態から―９０°回転すると、角度α３と角度α２の差である２５°分が、モータケーブル５が案内管４内で捻られることで吸収され、残り６５°分が撓み部分５０の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
【００３３】
このように、案内管４の回転に伴って案内管４内のモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することで、支持部材３の回転によるモータケーブル５の捻りと引っ張りを吸収している。仮に、案内管４内のモータケーブル５が捻られないと、案内管４の周りの撓み部分５０にて、モータケーブル５の引っ張りと捻りを全て吸収しなければならず、該撓み部分５０の撓み量が多くなる。案内管４内でモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することによって、モータケーブル５の撓み部分５０の撓み量を少なくすることができる。
【００３４】
(本実施形態の多軸ロボットの効果)
本実施形態に係る多軸ロボット１は、更に以下の効果を奏する。
１．通電用のモータケーブル５は、案内管４の回転方向に平行な面内にて案内管４の外周面の周りに撓み部分５０を形成するように延びた後に、案内管４の切欠き４３を通る。即ち、モータケーブル５は案内管４への挿通方向とは略直交する面内にて、撓まされるので、案内管４へのケーブル挿通方向に沿う該撓み部分５０の長さを短くすることができる。
また、撓み部分５０は切欠き４３に至るので、撓み部分５０は案内管の両端間に設けられる。これによって、案内管４へのケーブル挿通方向における基台２の長さも短くすることができ、ひいては多軸ロボット１が配備される塗装ブース７５を小さくすることができる。
一般に、塗装ブース７５は大きくなれば、維持費が高くなる。従って、本実施形態に係る多軸ロボット１によって塗装ブース７５の維持費を抑えることができる。
２.案内管４内にモータケーブル５とチューブ６の２つを並列に通すことができるので、モータケーブル５とチューブ６とが分離して別個に挙動することがなく、コンパクトに収めることができる。また、チューブ６は案内管４を通るので、チューブ６の不用意な挙動が規制される。これにより、チューブ６の不用意な挙動により、ワークの塗装品質に悪影響を与えることが防止される。
【００３５】
(塗装機器の配置)
前記の如く、塗装ガン１４が塗装するワークは、例えば自動車のドアであり、該ドアが車体に取り付けられた状態で、ドアの内側(以下、「内板」と呼ぶ)とドアの外側(以下、「外板」と呼ぶ)が選択的に塗装される。基台２又は第２リンク１１の何れかに、塗装機器１８が選択的に配置される理由を以下に示す。
内板を塗装する場合は、開いたドアと車体の間が狭く、塗装ガン１４に近い第２リンク１１に塗装機器１８を配置すると、該塗装機器１８がドア又は車体に接触して傷付ける虞がある。従って、内板もしくは内板と外板の両方を塗装する場合は、塗装機器１８を基台２に設け、当該塗装機器１８をドアから離して配置する。
これに対し、外板を塗装する場合は、塗装ガン１４が配備される空間の大きさに余裕があり、塗装ガン１４に近い第２リンク１１に塗装機器１８を設けても該塗装機器１８がドア又は車体に接触する虞はない。また、塗装終了後には、チューブ６の細管内に残存した塗料を廃棄する必要があるが、塗装機器１８を第２リンク１１に配置すれば、塗装機器１８から塗装ガン１４までの距離が短く、廃棄する塗料が少なくて済む。従って、コスト低減の点からも外板を塗装する場合は、塗装機器１８を第２リンク１１に配置する。
【００３６】
上記の実施形態では、基台２はターンテーブル７０上に載置されるが、該ターンテーブル７０に代えて、壁面７から壁面７に略直交して延びた棚(図示せず)に固定して設置されてもよい。この場合、基台２は回転しないから、モータケーブル５は棚を通る必要は無く、壁面７から基台２に接続されてもよい。
また、図７に示すように、床面７７に壁状のブラケット７８を設け、該ブラケット７８の側面に基台２を設け、多軸ロボット１を縦置きに設けてもよい。
更に、図８に示すように、ターンテーブル７０や棚を介さず、基台２を壁面７に直接取り付けてもよい。このように、本実施形態の多軸ロボット１は種々の取付け姿勢で用いることができる。
【００３７】
また、図４では案内管４の隔壁は案内管４の横断面において直線状に形成される。しかし、チューブ６内の細管は塗装すべき色に応じて数十本に及ぶことがあり、チューブ６はモータケーブルよりも大径であることがある。従って、図９に示すように、隔壁４０を案内管４の横断面においてＶ字形に形成し、チューブ６が通る第２通路４２の断面積を第１通路４１の断面積よりも大きく形成してもよい。更に、案内管４の隔壁を直線状に形成したまま、第２通路４２の断面積を第１通路４１の断面積よりも大きく形成してもよい。
上記形態では、突片４４に支え棒４５を回転自在に取り付けているとしたが、該支え棒４５を後板４７に回転自在に取り付けてもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る多軸ロボットは、線条体を備えたロボット等として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 多軸ロボット
２ 基台
３ 支持部材
４ 案内管
５ モータケーブル
６ チューブ
８ ガイド部材
４１ 第１通路
４２ 第２通路
４３ 切欠き
５０ 撓み部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用の多軸ロボットに関し、特にワーク塗装用の多軸ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来のワーク塗装用の多軸ロボットの側面図である(特許文献１参照)。図１０は、特許文献１に図１として記載された図であり、参照符号及び構成部材の名称は本願の出願人が付与し直した。
多軸ロボット１１１は、基台１１２と、該基台１１２に取り付けられた旋回体１００と、該旋回体１００に枢支部Ｃ１を中心として回転可能に取り付けられた第１アーム１１０と、該第１アーム１１０の先端部に枢支部Ｃ２を中心として回転可能に取り付けられた第２アーム１２０と、該第２アーム１２０の先端部に軸線Ｌ２を中心に回転可能に取り付けられた塗装ガン１４を備える。多軸ロボット１は、密閉された塗装ブース７５内に配置されて、塗装ガン１４から噴射した塗料が塗装ブース７５の外側に飛散することを防いでいる。
【０００３】
基台１１２は、内側に固定部１３０と、該固定部１３０に対して軸線Ｌ１を中心に回転可能に設けられた可動部１４０を有する。可動部１４０に前記旋回体１００が設けられ、旋回体１００は軸線Ｌ１を中心に回転する。第１アーム１１０、第２アーム１２０、塗装ガン１４、可動部１４０は、専用のモータ(図示せず)にて回転駆動される。基台２から塗装ガン１４に向けて延びるように、可撓性長尺体１５０が設けられ、該可撓性長尺体１５０には、各モータに通電するモータケーブルと、塗装ガン１４に塗料を搬送するチューブが含まれる。第１アーム１１０、第２アーム１２０、塗装ガン１４は夫々回転するから、可撓性長尺体１５０はそれらの回転時に伸ばされる。かかる伸ばされた際に、可撓性長尺体１５０が切断等されることを防ぐべく、可撓性長尺体１５０は旋回体１００の下方に、膨らみを下側に向けた略Ｕ字形の撓み部分５０を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―９５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の多軸ロボット１１１では、可撓性長尺体１５０が基台１１２を、当該基台１１２に接続された旋回体１００の回転軸(軸線Ｌ１)上に延在するように挿通されている。このため、旋回体１００の回転による可撓性長尺体１５０の伸張を考慮する必要は無い。しかしながら、多軸ロボット１には塗装において種々の使用態様が想定される。例えば、可撓性長尺体１５０が旋回体１００の回転軸(軸線Ｌ１)に略垂直な方向から基台１１２に挿入されるような使用態様である場合には、基台１１２に接続された旋回体１００の回転による可撓性長尺体１５０の伸張に対処する構成が必要とされる。また、塗装効率を考慮すると、塗装ブースを小さくするために、コンパクトに当該構成を実現することが必要とされる。
また、このような課題は、線条体を備える多軸ロボットにおいても共通に生じる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、基台に接続された回転体の回転による線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる多軸ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多軸ロボットは、中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第１の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれており、
前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第１の線条体が通る切欠きが形成され、
前記第１の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延びている。
【０００７】
本発明に従えば、第１の線条体は、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように延びた後に、案内管の切欠きを通る。即ち、第１の線条体は支持部材の回転軸方向とは略直交する面内にて、撓まされるので、支持部材の回転軸方向に沿う該撓み部分の長さを短くすることができる。
また、撓み部分は切欠きに至るので、撓み部分は案内管の両端間に設けられる。これによって、支持部材の回転軸方向に沿う基台の長さも短くすることができる。
更に、第１の線条体の径に合わせて、案内管の径を小さくすれば、撓み部分の撓み量を小さくすることができる。これにより、第１の線条体の全体長さも短くできる。
また、案内管が回転すると、案内管内で第１の線条体が捻られる一方、案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれているから、案内管内の第１の線条体の捻りと案内管周りの第１の線条体の撓み部分の変形の両方により、支持部材の回転が第１の線条体に与えるダメージ、具体的には第１の線条体の捻りと引っ張りを吸収する。これにより、第１の線条体の撓み部分の撓み量を少なくすることができる。
【０００８】
上記発明において、前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第１の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
前記第１の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている。
【０００９】
上記構成に従えば、ガイド部材は第１の線条体がガイド孔に挿入された状態で、撓み部分が位置する面内と同じ面内を揺動することができる。これにより、ガイド部材は第１の線条体の伸縮に合わせて揺動して、第１の線条体の挙動を安定にすることができる。該第１の線条体の挙動を安定にすることで、第１の線条体が基台内にて不用意に擦れることを防止し、第１の線条体の寿命を延ばすことができる。更に、第１の線条体が複数の線条体の束で構成される場合、該線条体の束がばらけることを防止することができる。
【００１０】
上記発明において、前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第１通路及び第２通路に区画され、
前記第１通路の一端は閉鎖され、且つ該第１通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
前記第２通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第１の線条体は通電用であって、前記第１通路に挿通され、
第２の線条体が前記基台の開口部から前記第２通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる。
【００１１】
上記構成に従えば、案内管内に第１の線条体と第２の線条体の２つを並列して通すことができるので、該第１の線条体と第２の線条体とが分離することがなく、コンパクトに収めることができる。
【００１２】
上記発明において、前記基台、案内管の第１通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室とされる。
【００１３】
上記構成に従えば、前記基台及び前記支持部材の外部の空気は、前記基台及び前記支持部材の内部空間内には入らない。これにより、通電用の第１の線条体が基台及び支持部材の外部の可燃性気体に触れることによる危険を回避することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る多軸ロボットにあっては、第１の線条体が支持部材の回転軸方向に沿う撓み部分の長さを短くすることができ、該多軸ロボットが配備されるブースを小型化することができる。
従って、基台に接続された支持部材が回転することによる第１の線状体の伸張に対処する構成をコンパクトに実現できる。
また、案内管内の第１の線条体の捻りと案内管周りの第１の線条体の撓み部分の変形の両方にて、支持部材の回転による第１の線条体の捻りと引っ張りを確実に吸収することができる。また、支持部材の回転範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る多軸ロボットの構成とモータケーブルの配線状態を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る多軸ロボットの構成とチューブの配線状態を示す側面図である。
【図３】図１の基台と支持部材の回転軸周りの構成を示す平面視断面図である。
【図４】案内管の正面視断面図である。
【図５】案内管の斜視図であり、モータケーブル及びチューブが挿入された状態を示す。
【図６】図６(a)〜図６(d)は、支持部材の回転軸を中心とする回転に伴う、モータケーブルの挙動を示す図である。
【図７】図１の多軸ロボットのブラケットへの取付け態様を示す側面図である。
【図８】図１の多軸ロボットの壁面への取付け態様を示す側面図である。
【図９】案内管の他の構成例を示す断面図である。
【図１０】従来の多軸ロボットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、以下では、全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る多軸ロボット１は、例えば、ワークへの塗装作業に用いられる産業用ロボットである。しかし、多軸ロボット１は、線条体を備えるものであれば、特に限定されない。
多軸ロボット１は基台２を備え、この基台２が例えば、壁面７に直交して設けられたターンテーブル７０上に設けられている。該基台２には支持部材３、第１リンク１０、第２リンク１１、第１ハンド１２、第２ハンド１３及びアタッチメントである塗装ガン１４がこの順で繋がっている。以下の記載では、壁面７から塗装ガン１４に向かう方向を前方、その逆方向を後方とする。
【００１７】
ターンテーブル７０から塗装ガン１４までの８つの要素は多軸ロボット１のアームを構成し、互いに回転可能に連結されている。つまり、支持部材３は基台２との連結部である第１ジョイントＪＴ１の回転軸Ａ１周りに回転可能であり、第１リンク１０は、支持部材３との連結部である第２ジョイントＪＴ２の回転軸Ａ２周りに回転可能である。第２リンク１１は、第１リンク１０との連結部である第３ジョイントＪＴ３の回転軸Ａ３周りに回転可能であり、第１ハンド１２は、第２リンク１１との連結部である第４ジョイントＪＴ４の回転軸Ａ４周りに回転可能であり、第２ハンド１３は第１ハンド１２との連結部である第５ジョイントＪＴ５の回転軸Ａ５周りに回転可能である。塗装ガン１４は第２ハンド１３との連結部である第６ジョイントＪＴ６の回転軸Ａ６周りに回転可能である。更に、基台２はターンテーブル７０との連結部である第７ジョイントＪＴ７の回転軸Ａ７周りに回転可能である。基台２と支持部材３は多軸ロボット１のアームの基端部を構成する。
【００１８】
各ジョイントＪＴ１〜ＪＴ７には、サーボモータ(図示せず)が設けられており、各サーボモータが動作することによって、これに対応する各要素の回転軸Ａ１〜Ａ７周りの回転が許される。各サーボモータは独立して回転可能であり、各要素を回転軸Ａ１〜Ａ７周りに互いに独立して回転させることにより、塗装ガン１４を任意の姿勢で任意の位置に任意の移動路に沿って移動させることができる。
後記の如く、多軸ロボット１には、該多軸ロボット１の各サーボモータに通電するモータケーブル５と、塗料を供給するチューブ６とが配線される。モータケーブル５及びチューブ６は可撓性材料から形成されて、多少の捻りを許容する。
モータケーブル５は、本発明における第１の線条体の一例であり、チューブ６は本発明における第２の線条体の一例である。しかし、両線条体はモータケーブル５とチューブ６に限定されない。
塗装ガン１４から噴射される塗料は、引火性且つ揮発性である。揮発性成分の拡散を防ぐべく、多軸ロボット１はその全体が、塗装ブース７５内に収納される。
【００１９】
図１には、前記モータケーブル５の配線状態が示されている。モータケーブル５は、例えば、電線の束を可撓性樹脂のシートで被覆して構成され、壁面７から出てターンテーブル７０の下側からターンテーブル７０に入り、１本の電線がターンテーブル７０内の第７ジョイントＪＴ７のサーボモータに接続される。
モータケーブル５は基台２に挿入されて、対応する電線が第１ジョイントＪＴ１のサーボモータに接続され、支持部材３内にて対応する電線が第２ジョイントＪＴ２のサーボモータに接続される。以降、モータケーブル５は、第１リンク１０、第２リンク１１、第１ハンド１２、第２ハンド１３内を通って、対応する電線が各ジョイントＪＴ３〜ＪＴ６のサーボモータに接続される。
【００２０】
ターンテーブル７０から第２ハンド１３までは、モータケーブル５が挿通する通路が形成されており、該通路内は、密閉された気密室とされ、且つ多軸ロボット１の外部よりも高圧となるように維持されている。具体的には、例えばターンテーブル７０から第２ハンド１３に至るまでの所定箇所に、前記通路に空気又は不活性ガスを供給するポンプ(図示せず)が設けられている。これは前記の如く、塗装ブース７５は引火性且つ揮発性成分を含む雰囲気内にあるから、該雰囲気の空気が多軸ロボット１内に入り、モータケーブル５に触れることを防ぐ為である。即ち、引火性且つ揮発性成分を含む空気が、通電中のモータケーブル５に触れると、引火の危険があるから、かかる危険を防いでいるのである。
【００２１】
図２は、多軸ロボット１の塗装ガン１４に塗料を供給するチューブ６の配線状態を示す。チューブ６は可撓性を有する多数の細管(図示せず)の束を例えば可撓性シートで被覆して構成され、各細管に別々の色の揮発性塗料が流れる。壁面７において多軸ロボット１の上方には、チューブ６が通る略Ｌ字形の保護カバー７１が設けられ、該保護カバー７１の下端は基台２の後端部よりも前方に位置する。壁面７を通って保護カバー７１の下端部から延出したチューブ６は、壁面７から離れて下向きに延び、基台２をその後端部から前方に向けて挿入される。
保護カバー７１の下端から基台２の後端部に至るまでのチューブ６は撓まされて、ターンテーブル７０から塗装ガン１４までの８つの要素が回転しても、チューブ６が緊張することを防いでいる。
また、基台２はターンテーブル７０との連結部である第７ジョイントＪＴ７を中心に水平面内で回転するが、チューブ６は可撓性材料から形成されているので、多少の捻りを吸収する。
【００２２】
チューブ６内には引火性且つ揮発性塗料が流れるので、電流が流れるモータケーブル５とチューブ６とが長い距離を沿うことは好ましくない。従って、チューブ６が多軸ロボット１の外側に配置されれば、この点は支障が無い。
しかし、チューブ６が多軸ロボット１の外側にて、基台２から塗装ガン１４の各要素の回転に合わせて自由に動くと、例えばチューブ６が塗装対象のワークに接したり、壁面７に接する虞がある。チューブ６がワークに接すると、ワークに塗布された塗料がチューブ６に付着し、塗装品質に問題を生じる。また、チューブ６が壁面７に接すると、壁面７に付着した埃等がチューブ６によって落とされて塗装ブース７５内を浮遊し、ワークに付着してやはり塗装品質に問題を生じる虞がある。チューブ６の挙動を抑えるために多軸ロボット１上に専用の部材を設けると、該多軸ロボット１の構成が複雑になる。
従って、保護カバー７１にてチューブ６を壁面７に接触させないとともに、後記の如く、基台２と支持部材３の間にて、チューブ６の不用意な動きを簡素な構造で規制している。
【００２３】
図２に示すように、基台２又は第２リンク１１の何れかに、塗料を噴射させるべく加圧する塗装機器１８が一点鎖線で示すように、選択的に配置される。塗装機器１８内には例えば塗装すべき色に対応して、チューブ６内の各細管の閉止と開放を切り換える色変換バルブ(CCV、color change valve)が設けられる。塗装ガン１４が塗装するワークは、例えば自動車のドアが想定され、基台２に配置される塗装機器１８は主に該ドアの内側塗装用であり、第２リンク１１に配置される塗装機器１８は主に該ドアの外側塗装用である。これについては、後記する。
【００２４】
図３は、図１の基台２と支持部材３の回転軸Ａ１周りの構成を示す平面断面図であり、図１とは基台２と支持部材３を左右逆にして示す。基台２と支持部材３はともに中空であり、基台２と支持部材３の間には、前記サーボモータによって回転される回転体３０が一点鎖線で示すように設けられる。支持部材３は回転体３０に取り付けられて、該回転体３０と共に回転する。基台２の内部通路と支持部材３の内部通路は、回転体３０を通る案内管４にて連通され、該案内管４の一端部は支持部材３に取り付けられる。案内管４は長手方向を前記回転軸Ａ１と平行に向け、回転軸Ａ１と同軸に回転する。尚、案内管４は支持部材３と同軸でなくともよい。
【００２５】
基台２には、支持部材３に対向した前壁２０と、基台２の内側にて該前壁２０に対向した中間壁２１が配備され、前壁２０及び中間壁２１には前記案内管４の他端部が通る開口２２、２２が夫々開設されている。開口２２、２２の内周には案内管４を受けるベアリング２３又はオイルシールが配備され、案内管４のスムーズな回転を支持しつつ、基台２と支持部材３の内部空間を高圧に維持している。
前記モータケーブル５は案内管４の長手方向に沿って挿通され、案内管４の他端部は基台２の内部通路内に位置する。該案内管４の他端部には、前記モータケーブル５が通る切欠き４３が形成されている。
【００２６】
図４は、案内管４の正面視断面図である。該案内管４の内部空間は、当該内部空間に配置された隔壁４０によって、上下に並列して軸方向に延びた２つの通路、即ち第１通路４１と第２通路４２に仕切られる。換言すれば、案内管４は軸方向に延びた２つの通路を有する複合管である。
第１通路４１の後端面は後板４７にて閉鎖され、第１通路４１の前端面は開放されて、支持部材３の内部空間に連通している。第２通路４２の後端面は開放され、基台２の後側の外部空間に連通している。第２通路４２の前端面は開放され、支持部材３の外周面に形成された開口部３a(図３参照)を通って外部空間に連通している。つまり、第１通路４１はモータケーブル５が挿通される気密な通路の一部を構成していて高圧に保たれ、第２通路４２は多軸ロボット１の外部空間に開放されている。
第１通路４１には、切欠き４３から導入されたモータケーブル５が、第２通路４２には、チューブ６が夫々挿通される。隔壁４０によってモータケーブル５はチューブ６と隔離されて、互いに接触することが防止されている。これによって、チューブ６への引火等の危険を防いでいる。１本の案内管４にてモータケーブル５とチューブ６の挙動を抑えており、該挙動を抑える構造が簡素になる。また、図４に示すように、モータケーブル５の中心と案内管４の回転中心は、案内管４の半径方向においてずれており、案内管４の回転によって、モータケーブル５は捻られる。
【００２７】
前記切欠き４３は、案内管４の第１通路４１側の周面上に形成される。切欠き４３内にて隔壁４０からは突片４４が、案内管４の長手方向に直交して突出し、該突片４４に支え棒４５が枢軸４６を中心として回転自在に設けられる。支え棒４５は例えば突片４４内のべアリング(図示せず)によって自由に回転可能である。該支え棒４５の先端部には、中心にガイド孔８０が設けられた環状のガイド部材８が取り付けられ、該ガイド孔８０にモータケーブル５が挿入されて嵌まる。即ち、ガイド部材８は案内管４とは独立して自由に回転することができる。
該ガイド部材８は、例えば、モータケーブル５との摩擦が小さい材料から構成され、モータケーブル５はガイド部材８内をスムーズにスライドすることができる。また、支え棒４５が案内管４の回転方向を含む面内を回転するから、ガイド部材８も同じ面内を回転する。
【００２８】
図５は、案内管４の斜視図であり、モータケーブル５及びチューブ６が挿入された状態を示す。モータケーブル５は、基台２内にて案内管４の外側から、案内管４の回転方向を含む面内にて案内管４の外周面の周りに、略円弧状の撓み部分５０を形成するように延び、そこから切欠き４３に至る。モータケーブル５は、該切欠き４３内にてガイド部材８のガイド孔８０にガイドされ、そこから撓み部分５０に略直交する方向に向きを変えて、案内管４の第１通路４１内を通り、支持部材３の端面開口を出て支持部材３の内部空間に至る。モータケーブル５は、基台２の内部空間から案内管４を通って支持部材３の内部空間に達し、両内部空間は多軸ロボット１の外部よりも高圧であるから、多軸ロボット１の外部空気はモータケーブル５に触れない。後記するように、案内管４の回転に伴って案内管４内のモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することで、支持部材３の回転によるモータケーブル５の捻りと引っ張りを吸収する。
一方、チューブ６は案内管４の端面開口から第２通路４２内に挿入され、案内管４の支持部材３側の端面(前端面)の開口を出て支持部材３の外周面に形成された開口部３aを通り外部空間に至る。
【００２９】
(実際のケーブル挙動)
図６(a)〜(d)は、支持部材３の回転軸Ａ１を中心とする回転に伴う、モータケーブル５の挙動を示す図であり、図３をＢ１方向から見ている。説明の便宜上、図６(a)〜(d)では、チューブ６を図示しない。図６(a)は、支持部材３及び案内管４の基準状態を示し、この基準状態における回転角度を０°とする。本実施形態では、多軸ロボット１の使用時には、支持部材３及び案内管４は、例えば、基準状態から、±１２０°の角度範囲で回転する。但し、この角度範囲はこの±１２０°の範囲に限定されない。撓み部分５０は、支持部材３及び案内管４の回転によりモータケーブル５が引っ張られても、余裕がある長さに設けられている。
図６(b)は、支持部材３及び案内管４が、図６(a)の基準状態から＋１２０°、即ち反時計方向に回転した状態を示す。案内管４の回転に合わせて、ガイド部材８も回転軸Ａ１を中心として回転し、モータケーブル５を案内する。モータケーブル５の撓み部分５０は膨らみ部分が内向きに変形するように撓む。また、前記の如く、案内管４の回転に伴い、案内管４内のモータケーブル５は捻られる。
【００３０】
ガイド部材８は枢軸４６(図４参照)を中心に、案内管４とは独立して回転することができるので、ガイド部材８はモータケーブル５の撓み部分５０の変形に合わせて回転して向きを変え、モータケーブル５の挙動を安定にすることができる。即ち、ガイド部材８を設けない場合、支持部材３及び案内管４の回転によるモータケーブル５の挙動は特に規制されないので一定ではない(不安定である)が、ガイド部材８を設けることにより、モータケーブル５の挙動がガイド部材８によって規制される。しかも、ガイド部材８が支持部材３及び案内管４の回転方向に平行な面内で自由に回転するので、モータケーブル５が適度に捻れ、且つ撓み部分５０が適度に変形する限度内で当該規制が行われる。これにより、モータケーブル５の挙動を安定にすることができる。このように、モータケーブル５の挙動を安定にすることで、該モータケーブル５が基台２内にて不用意に擦れることを防止し、モータケーブル５の寿命を延ばすことができる。また、モータケーブル５が複数のケーブルの束で構成される場合、該ケーブルの束がばらけることを防止することができる。
尚、図６(b)に示す状態にて、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α１は、出願人の計測で４５°であった。
【００３１】
図６(c)は、図６(b)に示す状態から、案内管４が−７５°回転した状態、即ち、図６(a)に示す基準状態から案内管４が＋４５°回転した状態を示す。図６(c)に示すように、モータケーブル５の撓み部分５０の形状は僅かに変化しているに過ぎない。このときに、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α２は、出願人の計測で１１０°であった。
即ち、案内管４が図６(b)に示す状態から―７５°回転すると、角度α２と角度α１の差である６５°分が、モータケーブル５が案内管４内で捻られることで吸収され、残り１０°分が撓み部分５０の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
【００３２】
図６(d)は、図６(c)に示す状態から、案内管４が更に−９０°回転した状態、即ち、図６(a)に示す基準状態から案内管４が―４５°回転した状態を示す。このときに、案内管４の回転方向を含む垂直面内にて、切欠き４３から案内管４内に入るモータケーブル５と隔壁４０の成す角度α３は、出願人の計測で８５°であった。
即ち、案内管４が図６(c)に示す状態から―９０°回転すると、角度α３と角度α２の差である２５°分が、モータケーブル５が案内管４内で捻られることで吸収され、残り６５°分が撓み部分５０の変形で吸収されていることが、出願人の実験で判った。
【００３３】
このように、案内管４の回転に伴って案内管４内のモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することで、支持部材３の回転によるモータケーブル５の捻りと引っ張りを吸収している。仮に、案内管４内のモータケーブル５が捻られないと、案内管４の周りの撓み部分５０にて、モータケーブル５の引っ張りと捻りを全て吸収しなければならず、該撓み部分５０の撓み量が多くなる。案内管４内でモータケーブル５が捻られ、且つ案内管４周りのモータケーブル５の撓み部分５０が変形することによって、モータケーブル５の撓み部分５０の撓み量を少なくすることができる。
【００３４】
(本実施形態の多軸ロボットの効果)
本実施形態に係る多軸ロボット１は、更に以下の効果を奏する。
１．通電用のモータケーブル５は、案内管４の回転方向に平行な面内にて案内管４の外周面の周りに撓み部分５０を形成するように延びた後に、案内管４の切欠き４３を通る。即ち、モータケーブル５は案内管４への挿通方向とは略直交する面内にて、撓まされるので、案内管４へのケーブル挿通方向に沿う該撓み部分５０の長さを短くすることができる。
また、撓み部分５０は切欠き４３に至るので、撓み部分５０は案内管の両端間に設けられる。これによって、案内管４へのケーブル挿通方向における基台２の長さも短くすることができ、ひいては多軸ロボット１が配備される塗装ブース７５を小さくすることができる。
一般に、塗装ブース７５は大きくなれば、維持費が高くなる。従って、本実施形態に係る多軸ロボット１によって塗装ブース７５の維持費を抑えることができる。
２.案内管４内にモータケーブル５とチューブ６の２つを並列に通すことができるので、モータケーブル５とチューブ６とが分離して別個に挙動することがなく、コンパクトに収めることができる。また、チューブ６は案内管４を通るので、チューブ６の不用意な挙動が規制される。これにより、チューブ６の不用意な挙動により、ワークの塗装品質に悪影響を与えることが防止される。
【００３５】
(塗装機器の配置)
前記の如く、塗装ガン１４が塗装するワークは、例えば自動車のドアであり、該ドアが車体に取り付けられた状態で、ドアの内側(以下、「内板」と呼ぶ)とドアの外側(以下、「外板」と呼ぶ)が選択的に塗装される。基台２又は第２リンク１１の何れかに、塗装機器１８が選択的に配置される理由を以下に示す。
内板を塗装する場合は、開いたドアと車体の間が狭く、塗装ガン１４に近い第２リンク１１に塗装機器１８を配置すると、該塗装機器１８がドア又は車体に接触して傷付ける虞がある。従って、内板もしくは内板と外板の両方を塗装する場合は、塗装機器１８を基台２に設け、当該塗装機器１８をドアから離して配置する。
これに対し、外板を塗装する場合は、塗装ガン１４が配備される空間の大きさに余裕があり、塗装ガン１４に近い第２リンク１１に塗装機器１８を設けても該塗装機器１８がドア又は車体に接触する虞はない。また、塗装終了後には、チューブ６の細管内に残存した塗料を廃棄する必要があるが、塗装機器１８を第２リンク１１に配置すれば、塗装機器１８から塗装ガン１４までの距離が短く、廃棄する塗料が少なくて済む。従って、コスト低減の点からも外板を塗装する場合は、塗装機器１８を第２リンク１１に配置する。
【００３６】
上記の実施形態では、基台２はターンテーブル７０上に載置されるが、該ターンテーブル７０に代えて、壁面７から壁面７に略直交して延びた棚(図示せず)に固定して設置されてもよい。この場合、基台２は回転しないから、モータケーブル５は棚を通る必要は無く、壁面７から基台２に接続されてもよい。
また、図７に示すように、床面７７に壁状のブラケット７８を設け、該ブラケット７８の側面に基台２を設け、多軸ロボット１を縦置きに設けてもよい。
更に、図８に示すように、ターンテーブル７０や棚を介さず、基台２を壁面７に直接取り付けてもよい。このように、本実施形態の多軸ロボット１は種々の取付け姿勢で用いることができる。
【００３７】
また、図４では案内管４の隔壁は案内管４の横断面において直線状に形成される。しかし、チューブ６内の細管は塗装すべき色に応じて数十本に及ぶことがあり、チューブ６はモータケーブルよりも大径であることがある。従って、図９に示すように、隔壁４０を案内管４の横断面においてＶ字形に形成し、チューブ６が通る第２通路４２の断面積を第１通路４１の断面積よりも大きく形成してもよい。更に、案内管４の隔壁を直線状に形成したまま、第２通路４２の断面積を第１通路４１の断面積よりも大きく形成してもよい。
上記形態では、突片４４に支え棒４５を回転自在に取り付けているとしたが、該支え棒４５を後板４７に回転自在に取り付けてもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る多軸ロボットは、線条体を備えたロボット等として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 多軸ロボット
２ 基台
３ 支持部材
４ 案内管
５ モータケーブル
６ チューブ
８ ガイド部材
４１ 第１通路
４２ 第２通路
４３ 切欠き
５０ 撓み部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第１の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれており、
前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第１の線条体が通る切欠きが形成され、
前記第１の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延びる、多軸ロボット。
【請求項２】
前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第１の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
前記第１の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている、請求項１に記載の多軸ロボット。
【請求項３】
前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第１通路及び第２通路に区画され、
前記第１通路の一端は閉鎖され、且つ該第１通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
前記第２通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第１の線条体は通電用であって、前記第１通路に挿通され、
第２の線条体が前記基台の開口部から前記第２通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる、請求項１又は２に記載の多軸ロボット。
【請求項４】
前記基台、前記案内管の第１通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室である、請求項１乃至３の何れかに記載の多軸ロボット。
【請求項１】
中空の基台と、該基台にその軸心を中心として回転可能に設けられ、アームの基端部を構成する中空の支持部材と、
前記支持部材に設けられて、該支持部材と共に回転し、一端部が前記基台内に回転自在に挿入されて、その内部空間が前記支持部材の内部空間と基台の内部空間に連通し、第１の線条体がその長手方向に沿って挿通される案内管とを備え、該案内管の回転中心と前記第１の線条体の中心はずれており、
前記基台内に位置する案内管の端部の周面には、第１の線条体が通る切欠きが形成され、
前記第１の線条体は、前記案内管の径方向外側から、案内管の回転方向に平行な面内にて案内管の外周面の周りに撓み部分を形成するように前記切欠きに至り、該切欠きから案内管の内側を通って前記支持部材の内部空間に至るように延びる、多軸ロボット。
【請求項２】
前記案内管の前記切欠きには、該案内管の回りに揺動可能であり、且つ前記軸心に直交する方向に前記第１の線条体が挿通されるガイド孔を有するガイド部材が設けられており、
前記第１の線条体は前記案内管の径方向外側から、前記ガイド孔と前記切欠きを通って前記案内管に導入されている、請求項１に記載の多軸ロボット。
【請求項３】
前記案内管は隔壁によって夫々該案内管の軸方向に延びる第１通路及び第２通路に区画され、
前記第１通路の一端は閉鎖され、且つ該第１通路は該一端において前記切欠きを通じて前記基台の内部空間に連通するとともに他端において前記支持部材の内部空間に連通し、
前記第２通路の両端は前記支持部材の開口部に繋がる外部空間及び前記基台の開口部に繋がる外部空間に連通し、
前記第１の線条体は通電用であって、前記第１通路に挿通され、
第２の線条体が前記基台の開口部から前記第２通路を通って、前記支持部材の外側へ延びる、請求項１又は２に記載の多軸ロボット。
【請求項４】
前記基台、前記案内管の第１通路及び前記支持部材を構成する内部空間は、密閉された気密室である、請求項１乃至３の何れかに記載の多軸ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９４８５６（Ｐ２０１３−９４８５６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７３７９（Ｐ２０１１−２３７３７９）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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