(57)【要約】【課題】エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段の寿命を延ばし、且つ軽量化を図ることができる汎用ロボットを提供することを課題とする。【解決手段】電力伝達手段３０は、出口側のオンス銅板３７に接続されると共に第２のアーム１６に沿って設けられる第２の板材３８と、第２の板材３８の先端部から延ばされる入口側のオンス銅板４１と、第３の間接部１５に設けられる第３のクラッチ手段４２と、第３のクラッチ手段４２から延ばされる出口側のオンス銅板４３と、第３のアームに沿って設けられる第３の板材４４と、第３の板材４４から延ばされ溶接ハンド２０に接続されるケーブル４５とが、この順に接続される。【効果】アームが動く際、クラッチ手段は板材同士を分離状態にし、板材が変形せずに元の形状を維持する。結果、エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段の寿命を延ばすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間接部を介して回動自在に接続される複数のアームと、これらのアームの一端部に設けられ作業を行うエンド作業部と、前記アームに設けられ前記エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段とを有する汎用ロボットにおいて、
前記電力伝達手段は、各々の前記アームに沿って設けられ電気を導通する板材と、前記間接部に設けられ隣接する前記板材同士を接続又は分離状態にするクラッチ手段と、前記エンド作業部の作業時に前記クラッチ手段を接続して通電する制御手段とを備えていることを特徴とする汎用ロボット。
【請求項２】
前記クラッチ手段は、一方の前記板材に接続され円盤形状を呈する固定円盤部と、他方の前記板材に接続され前記固定円盤部に対して垂直方向に移動可能な移動円盤部と、前記間接部に設けられ前記移動円盤部を前記固定円盤部に当接させる当接機構とからなることを特徴とする請求項１記載の汎用ロボット。
【請求項３】
間接部を介して回動自在に接続される複数のアームと、これらのアームの一端部に設けられ作業を行うエンド作業部と、前記アームに設けられ前記エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段とを有する汎用ロボットにおいて、
前記電力伝達手段は、各々の前記アームに沿って設けられ電気を導通する板材と、前記間接部に設けられ隣接する前記板材同士を摺動自在に接続する摺動接続手段とを備えていることを特徴とする汎用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力伝達手段を有する汎用ロボットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、機械製品の製造ラインにおいては、汎用ロボットによって何らかの作業が行われることがある。このような作業を行う汎用ロボットとして、アームの一端部に作業を行うエンド作業部が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。
【０００３】
この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図７に示すように、汎用ロボット１００は、基台１０１に回動可能に第１のアーム１０２が設けられ、この第１のアーム１０２に回動可能に第２のアーム１０３が設けられる。この第２のアーム１０３の先端部に回動可能に手首要素１０４が設けられ、手首要素１０４に接続ユニット１０５を介してエンド作業部としての溶接ハンド１０６が設けられる。
【０００４】
例えば、自動車等のワークに対して溶接作業を行う際、汎用ロボット１００は、回動自在に設けられたアーム１０２、１０３及び手首要素１０４を動かし、溶接ハンド１０６を所定の位置に移動させてワークを溶接する。溶接ハンド１０６には、アーム１０２、１０３及び手首要素１０４に沿って配策されたケーブル１０７によって電力を供給する。
【０００５】
しかし、溶接ハンド１０６を移動する際、ケーブル１０７が動くことによってアーム１０２、１０３及び手首要素１０４の作動範囲が制限されたり、ケーブル１０７が変形を繰り返すことで破損する虞がある。また、アーム１０２、１０３及び手首要素１０４の作動範囲を最大限にするためにケーブル１０７を長くし、高電流に対応するためにケーブル１０７を太くすると、ケーブル１０７の重量が増加する。
【０００６】
そこで、溶接ハンド等のエンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段の寿命を延ばし、且つ軽量化を図ることができる汎用ロボットが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１６１９０３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段の寿命を延ばし、且つ軽量化を図ることができる汎用ロボットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、間接部を介して回動自在に接続される複数のアームと、これらのアームの一端部に設けられ作業を行うエンド作業部と、前記アームに設けられ前記エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段とを有する汎用ロボットにおいて、前記電力伝達手段は、各々の前記アームに沿って設けられ電気を導通する板材と、前記間接部に設けられ隣接する前記板材同士を接続又は分離状態にするクラッチ手段と、前記エンド作業部の作業時に前記クラッチ手段を接続して通電する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、クラッチ手段は、一方の板材に接続され円盤形状を呈する固定円盤部と、他方の板材に接続され固定円盤部に対して垂直方向に移動可能な移動円盤部と、間接部に設けられ移動円盤部を固定円盤部に当接させる当接機構とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、間接部を介して回動自在に接続される複数のアームと、これらのアームの一端部に設けられ作業を行うエンド作業部と、アームに設けられエンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段とを有する汎用ロボットにおいて、電力伝達手段は、各々のアームに沿って設けられ電気を導通する板材と、間接部に設けられ隣接する板材同士を摺動自在に接続する摺動接続手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、電力伝達手段は、各々のアームに沿って設けられ電気を導通する板材と、間接部に設けられ隣接する板材同士を接続又は分離状態にするクラッチ手段とを備えている。
【００１３】
アームが動く際、クラッチ手段は板材同士を分離状態にし、板材が変形せずに元の形状を維持する。結果、エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段の寿命を延ばすことができる。
【００１４】
加えて、電気を伝達する部材は、板材であり、高電流への対応が容易なソリッド状のいわゆるバスバーである。板材であれば、ケーブルに比較して軽量化を図ることができ、汎用ロボットの作業性を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、クラッチ手段は、固定円盤部と、移動円盤部と、移動円盤部を固定円盤部に当接させる当接機構とからなる。固定円盤部及び移動円盤部であれば接触面積が大きいので、軽量な部品で高電流に対応することができる。
【００１６】
加えて、当接機構により、エンド作業部の作業時にのみ、固定円盤部に移動円盤部を当接させるので、クラッチ手段の寿命を長くすることができる。
さらに加えて、クラッチ手段は、固定円盤部と、移動円盤部と、当接機構とからなるので、簡単な構成にすることができる。
【００１７】
請求項３に係る発明では、電力伝達手段は、各々のアームに沿って設けられ電気を導通する板材と、間接部に設けられ隣接する板材同士を摺動自在に接続する摺動接続手段とを備えている。
【００１８】
アームが動く際、摺動接続手段は板材同士が摺動しつつ接続した状態を維持するので、板材を変形させずにエンド作業部に電力を伝達することができる。結果、簡易な構造で電力伝達手段の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る汎用ロボットの正面図である。
【図２】図１の２矢視図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】クラッチ手段の断面図である。
【図５】図１の汎用ロボットの作用図である。
【図６】図１の汎用ロボットの効果を説明する図である。
【図７】実施例２に係る汎用ロボットの要部斜視図である。
【図８】図７の別態様を説明する図である。
【図９】従来技術の基本構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２１】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、汎用ロボット１０は、ベース部１１と、このベース部１１の上部に旋回可能に設けられる旋回部１２と、この旋回部１２に回転軸としての第１の間接部１３を介して設けられる第１のアーム１４と、この第１のアーム１４の先端部に回転軸としての第２の間接部１５を介して設けられる第２のアーム１６と、この第２のアーム１６の先端部に回転軸としての第３の間接部１７を介して設けられる第３のアーム１８と、この第３のアーム１８の先端部に設けられワークを溶接するエンド作業部としての溶接ハンド２０とを有する。
【００２２】
すなわち、第１のアーム１４は、旋回部１２に第１の間接部１３を介して回動自在に接続される。第２のアーム１６は、第１のアーム１４に第２の間接部１５を介して回動自在に接続される。第３のアーム１８は、第２のアーム１６に第３の間接部１７を介して回動自在に接続される。
【００２３】
溶接ハンド２０は、第３のアーム１８に接続される接続部２１と、この接続部２１に開閉可能に設けられた一対のフィンガー部材２２、２３と、これらの一対のフィンガー部材２２、２３の先端にそれぞれ設けられた電極チップ２４、２５と、接続部２１に設けられ一対のフィンガー部材２２、２３を開閉する駆動機構２６とを有する。
【００２４】
汎用ロボット１０は、溶接ハンド２０に電力を伝達する電力伝達手段３０を備える。電力伝達手段３０は、旋回部１２から延ばされるケーブル３１と、第１の間接部１３に設けられる第１のクラッチ手段３２と、第１のクラッチ手段３２から延ばされる出口側のオンス銅板３３と、第１のアーム１４に沿って設けられる第１の板材３４と、第１の板材の先端部から延ばされる入口側のオンス銅板３５と、第２の間接部１５に設けられる第２のクラッチ手段３６と、第２のクラッチ手段３６から延ばされる出口側のオンス銅板３７とが、この順に接続される。
【００２５】
さらに電力伝達手段３０は、出口側のオンス銅板３７に接続されると共に第２のアーム１６に沿って設けられる第２の板材３８と、第２の板材３８の先端部から延ばされる入口側のオンス銅板４１と、第３の間接部１５に設けられる第３のクラッチ手段４２と、第３のクラッチ手段４２から延ばされる出口側のオンス銅板４３と、第３のアームに沿って設けられる第３の板材４４と、第３の板材４４から延ばされ溶接ハンド２０に接続されるケーブル４５とが、この順に接続される。
【００２６】
また、第１の板材３４は、第１のアーム１４に設けられたステー５１、５２に支持される。第２の板材３８は、第２のアーム１６に設けられたステー５３、５４に支持される。第３の板材４４は、第３のアーム１８に設けられたステー５５、５６に支持される。
【００２７】
第１のクラッチ手段３２、第２のクラッチ手段３６及び第３のクラッチ手段４２は、制御手段６１によって、通電と電流の断ち切りとの切り替えを制御される。制御手段６１は、第１のアーム１４、第２のアーム１６及び第３のアーム１８の動作中に、第１のクラッチ手段３２、第２のクラッチ手段３６及び第３のクラッチ手段４２で、電流を断ち切る。制御手段６１は、第１のアーム１４、第２のアーム１６及び第３のアーム１８の停止中または溶接ハンド２０の作業中に、第１のクラッチ手段３２、第２のクラッチ手段３６及び第３のクラッチ手段４２で、通電させる。
【００２８】
なお、実施例では、汎用ロボット１０はアームを３本としたが、これに限定されず、アームが２本等、間接部を介して複数本のアームが回動自在に接続されていれば、他の汎用ロボットであっても差し支えない。また、実施例では、可撓性を有するオンス銅板３３、３５、３７、４１、４３を採用したが、これに限定されず、電気を導通し、可撓性を有する板材であれば、他の板材であっても差し支えない。
【００２９】
次に間接部について説明する。
図２に示すように、第２の板材３８は、ステー５３、５４により、第２のアーム１６から離れた位置に且つ第２のアーム１６に沿って支持される。第２の板材３８は第２のアーム１６と一体的に移動するので、第２のアーム１６の作動範囲が制限されることなく、汎用ロボット１０の作業性を向上させることができる。
【００３０】
第３の間接部１７の回転軸６２上に第３のクラッチ手段４２が配置される。第２のアーム１６及び第３のアーム１８は、回転軸６２を中心にして回動するが、この回転軸６２上に第３の間接部１７が配置されるので、第３の間接部１７が第２のアーム１６及び第３のアーム１８の作動の邪魔にならず、第２のアーム１６及び第３のアーム１８の作動を良好にすることができる。
【００３１】
なお、便宜上、第３の間接部１７周辺の部材について説明したが、第１の間接部１３周辺の部材及び第２の間接部１５周辺の部材についても同様の構成である。
【００３２】
次に板材の支持について説明する。
図３に示すように、第２のアーム１６にステー５４が設けられている。ステー５４は、内部に矩形状の支持穴５７が設けられ、支持穴５７に第２の板材３８が挿通される。ステー５４と第２の板材３８との間に、絶縁紙５８が設けられる。このため、ステー５４で第２の板材３８を強固に支持すると共に、板材３８に高電流を導通させることができる。なお、実施例では、第２のアーム１６にステー５４を溶接したが、これに限定されず、ボルト、ナット等の締結部材により第２アーム１６にステー５４を取り付けても差し支えない。
【００３３】
板材３８、４４は、絶縁被覆が不要であり且つ、断面が細長い長方形であり表面積が大きいので、放熱性を高めることができる。結果、高電流化への対応が容易である。加えて、表面電流が大きい交流高電圧に好適である。  
【００３４】
なお、絶縁紙５８の代わりに絶縁性の部材を採用しても差し支えない。また、ステー５４自体に絶縁性の材料を採用しても差し支えない。また、板材３８、４４は、断面矩形状としたが、これに限定されず、断面長円形状、断面Ｌ字形状等であっても差し支えない。
【００３５】
次にクラッチ手段について説明する。
図４に示すように、第３のクラッチ手段４２は、第３の間接部１７に設けられるケース部材７１と、このケース７１の底面７２に設けられる円盤支持部材７３と、この円盤支持部材７３に支持され円盤形状を呈する固定円盤部７４と、この固定円盤部７４に対向するように配置され移動円盤部７５と、ケース７１の上面７６に設けられロッド７７を介して移動円盤部７５を進退する当接機構７８とからなる。
【００３６】
入口側のオンス銅板４１の一端は、第２の板材３８に溶接され、入口側のオンス銅板４１の他端は、固定円盤部７４の裏面８１に溶接される。出口側のオンス銅板４３の一端は、第３の板材４４に溶接され、出口側のオンス銅板４３の他端は、移動円盤部７５の裏面８２に溶接される。なお、実施例では、オンス銅板４１を第２の板材３８及び固定円盤部７４に溶接したが、これに限定されず、ボルト、ナット等の締結部材によりオンス銅板４１を、第２の板材３８及び固定円盤部７４に取り付けても差し支えない。他のオンス銅板３３、３５、３７、４３についても同様に、ボルト、ナット等の締結部材により取り付けても差し支えない。
【００３７】
入口側のオンス銅板４１は、ケース７１の入口側開口８３に挿通される。出口側のオンス銅板４３は、ケース７１の出口側開口８４に挿通される。移動円盤部７５を進退させることで、出口側のオンス銅板４３は図左右に移動するが、出口側のオンス銅板４３の移動量よりも出口側開口８４は大きく設定されるので、出口側のオンス銅板４３が出口側開口８４に干渉することがない。
【００３８】
当接機構７８により移動円盤部７５を前進させて固定円盤部７４に当接させることで、第２の板材３８に第３の板材４４を接続させ通電される。当接機構７８により移動円盤部７５を後退させて固定円盤部７４から分離状態にすることで、第２の板材３８から第３の板材４４への電流が断ち切られる。当接機構７８により移動円盤部７５を後退させて固定円盤部７４から分離状態にすることで、第２のアーム１６に対して第３のアーム１８を自由に作動させることができる。
【００３９】
第３のクラッチ機構３２は、当接機構により移動円盤部を固定円盤部に当接させるだけの簡単な機構であり、第２の板材３８及び第３の板材４４は単なる板であるので、ケーブルのような端末の処理が不要であり、機器への接続や取り外しが容易にすることができる。結果、電力伝達手段３０全体の構造を簡単にすると共にコストの低減を図ることができる。
【００４０】
なお、実施例では、移動機構７８をサーボモータとしたが、これに限定されず、シリンダー等、移動円盤部７５を進退させることができれば、他の部品であっても差し支えない。また、当接機構７８により移動円盤部７５を前進させて固定円盤部７４に当接させる力を調整することで、固定円盤部７４に対して移動円盤部７５を回転軸６２を中心に摺動させ、通電すると共に第２のアーム１６に対して第３のアーム１８を作動させることも可能である。実施例では、便宜上、第３のクラッチ手段４２について説明したが、第１のクラッチ手段３２及び第２のクラッチ手段３６についても同様である。
【００４１】
以上に述べた汎用ロボットの作用を次に説明する。
図５（ａ）に示すように、第２のアーム１６に対して第３のアーム１８は直線上に延びている。（ｂ）に示すように、固定円盤部７４に対して移動円盤部７５は分離状態である。
【００４２】
（ｃ）に示すように、第３のアーム１８を矢印（１）の方向へ移動させる。第３のクラッチ手段４２の出口側開口８４は、第３のアーム１８の作動範囲よりも大きく開口されているので、出口側のオンス銅板４３が出口側開口８４の縁に接触することはない。
【００４３】
（ｄ）に示すように、当接機構７８を作動させ、移動円盤部７５を矢印（２）のように前進させる。移動円盤部７５が固定円盤部７４に当接し、第２の板材３８から第３の板材４４へ通電される。再度第３のアーム１８を作動させる際、移動円盤部７５を固定円盤部７４から分離状態にする。
【００４４】
次に本発明に係る汎用ロボットの効果の一例を説明する。
図６（ａ）は比較例の汎用ロボット１２０を示す図であり、第２のアーム１２１に対して第３のアーム１２２は直線上に延びている。第２のアーム１２１及び第３のアーム１２２に通電用の可撓性のケーブル１２３が設けられている。
【００４５】
図６（ｂ）は比較例の汎用ロボット１２０の第３のアーム１２２を作動させた状態を示す図であり、第２のアーム１２１に対して第３のアーム１２２を作動させることで、ケーブル１２３が間接部１２４に接触する。すなわち、比較例の汎用ロボット１２０においては、ケーブル１２３の長さに余裕がない状態では、ケーブル１２３が間接部１２４やアーム１２１、１２２に接触し、急角度に曲がったり、強く引っ張られたりする。これを回避するために、（ａ）に示すように、間接部１２４近傍では、ケーブル１２３を大回りの経路にして余裕をもたせる必要がある。結果、ケーブル１２３の重量が増加や、アーム作動時のいわゆるケーブル１２３の踊り動作を招き、アーム１２１、１２２の動作を阻害する。
【００４６】
図６（ｃ）は実施例の汎用ロボット１０を示す図であり、第２のアーム１６に対して第３のアーム１８は直線上に延びている。第３のアーム１８を作動させると、（ｄ）に示すように、第２のアーム１６に対して第３のアーム１８は、角度を有するが、第２の板材３８及び第３の板材４４における、第２のアーム１６及び第３のアーム１８に対する位置は変わらない。結果、第２のアーム１６及び第３のアーム１８の作動は妨げられず、汎用ロボット１０の作業性を向上させることができる。
【００４７】
加えて、汎用ロボット１０を動作させても、第２の板材３８及び第３の板材４４は、第２のアーム１６及び第３のアーム１８に接触せず且つ変形せず、元の状態を維持するので、断線の心配がない。結果、電力伝達手段３０の寿命を長くすることができる。さらに加えて、板材３８、４４はソリッド状の導体であるので、ケーブルに比較して、断面積を小さくしても高電流に対応することができ、電力伝達手段３０全体としても軽量化を図ることができる。
【実施例２】
【００４８】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。なお、図４に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図７に示すように、間接部１７には、第２の板材３８と第３の板材４４とを摺動自在に接続する摺動接続手段８５が設けられている。
【００４９】
摺動接続手段８５は、第２の板材３８に設けられ間接部１７の回転軸６２に向かって延びる固定部材８６と、第３の板材４４に設けられ間接部１７の回転軸６２に向かって延びると共に回転軸６２を中心に回転する回転部材８７とからなる。回転部材８７は、第３の板材４４と一体的に回転する部材である。
【００５０】
固定部材８６は、中心軸６２を囲うように半円弧状の半円弧形状部８６ａを有する。回転部材８７は、中心軸６２に中心を一致する円柱状の円柱形状部８７ａを有する。この円柱形状部８７ａは、半円弧形状部８６ａに嵌り、円柱形状部８７ａの回転に伴って摺動する。
【００５１】
固定部材８６及び回転部材８７は、導電性を有する。このため、摺動接続手段８５は、常に導電可能な状態を維持する。また、固定部材８６及び回転部材８７は、簡易な形状であるので、部品の加工コストを低減させることができる。なお、固定部材８６と回転部材８７との間に、伝導性を有するグリス等を介在させても差し支えない。
【００５２】
次に図７の別態様について説明する。なお、図７に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図８に示すように、摺動接続手段８５は、第２の板材３８に設けられ間接部１７の回転軸６２に向かって延びる固定部材８６と、第３の板材４４に設けられ間接部１７の回転軸６２に向かって延びると共に回転軸６２を中心に回転する回転部材８７とからなる。回転部材８７は、第３の板材４４と一体的に回転する部材である。
【００５３】
固定部材８６は、中心軸６２をリング状のリング形状部８６ｂを有する。回転部材８７は、中心軸６２に中心を一致する半円状の半円形状部８７ｂを有する。この半円形状部８７ｂは、リング形状部８６ｂの上面８８接触し、半円形状部８７ｂの回転に伴って摺動する。
【００５４】
リング形状部８６ｂ及び半円形状部８７ｂは、簡易な形状であるので、部品の加工コストを低減させることができる。なお、リング形状部８６ｂと半円形状部８７ｂとの間に、伝導性を有するグリス等を介在させても差し支えない。また、実施例では、図７、図８において、摺動接続手段８５を第３の間接部１７に設けたが、これに限定されず、第２の間接部（図１、符号１５）等、他の間接部に設けても差し支えない。
【００５５】
尚、実施例では、エンド作業部２０を溶接ハンドとしたが、これに限定されず、塗装機、部品取付ハンド等、電力を使用するものであれば、他のエンドエフェクタであっても差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る技術は、エンド作業部に電力を伝達する電力伝達手段を備えた汎用ロボットに好適である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…汎用ロボット、１３…第１の間接部（回転軸）、１４…第１のアーム、１５…第２の間接部（回転軸）、１６…第２のアーム、１７…第３の間接部（回転軸）、１８…第３のアーム、２０…エンド作業部（溶接ハンド）、３０…電力伝達手段、３２…第１のクラッチ手段、３４…第１の板材、３６…第２のクラッチ手段、３８…第２の板材、４２…第３のクラッチ手段、４４…第３の板材、６１…制御手段、７４…固定円盤部、７５…移動円盤部、７８…当接機構、８５…摺動接続手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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