(57)【要約】  本開示の水平多関節ロボットは、アームを水平方向に旋回可能に連結した関節を少なくとも２つ備え、各関節の鉛直軸の両側に設けられ、複数の引き回し部材を前記関節の鉛直軸に沿って段積みして保持可能な一対の円柱部材を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームを水平方向に旋回可能に連結した関節を少なくとも２つ備えた水平多関節ロボットであって、
各関節の鉛直軸の両側に設けられ、複数の引き回し部材を前記関節の鉛直軸に沿って段積みして保持可能な一対の円柱部材
を備えた水平多関節ロボット。
【請求項２】
前記一対の円柱部材は、前記アームの外面に設けられている、
請求項１に記載の水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記円柱部材は、円柱状のローラである、
請求項１又は２に記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
前記複数の引き回し部材は、外径が同じ大きさであり、前記外径は、前記一対の円柱部材の間隔と同等である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【請求項５】
前記一対の円柱部材は、互いに対向する位置に各引き回し部材を保持可能な円周溝を多段に有する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水平多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、水平多関節ロボットを開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業ロボットとしては、アーム同士を水平方向に旋回可能に連結した関節を少なくとも２つ備えた水平多関節ロボットが知られている。こうした水平多関節ロボットにおいて、エンドエフェクタにエアや電気を供給するための引き回し部材（エアホースや電気ケーブルなど）は、例えば特許文献１の図４に開示されているように、関節を跨ぐように２つのアームの外側をループ状にたわませて接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５７７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうした引き回し部材は、アームが関節の鉛直軸周りに水平方向に旋回するとたわみ具合が変化するため、周囲の機器と干渉するおそれがあった。【０００５】
本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、引き回し部材が他の機器と干渉するリスクを抑えることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の水平多関節ロボットは、
アームを水平方向に旋回可能に連結した関節を少なくとも２つ備えた水平多関節ロボットであって、
各関節の鉛直軸の両側に設けられ、複数の引き回し部材を前記関節の鉛直軸に沿って段積みして保持可能な一対の円柱部材
を備えたものである。【０００７】
この水平多関節ロボットは、アームを水平方向に旋回可能に連結した関節を少なくとも２つ備えている。各関節の鉛直軸の両側には、一対の円柱部材が設けられている。この一対の円柱部材は、複数の引き回し部材を前記関節の鉛直軸に沿って段積みして保持可能となっている。段積みされた複数の引き回し部材は、いずれも関節の鉛直軸を通るため、アームが旋回したとしても引き回し部材の関節間同士の長さは一定である。したがって、アームの旋回に伴って引き回し部材の関節間のたわみ具合が変化する場合に比べて、引き回し部材が他の機器と干渉するリスクを抑えることができる。【０００８】
なお、引き回し部材としては、例えば配線（電気ケーブルなど）や配管（エアホース、エアパイプなど）等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】水平多関節ロボット１０の斜視図。
【図２】第１保持部５１（又は第２保持部５２）の断面図。
【図３】第１アーム２１に対して第２アーム２２が旋回したときの様子を示す説明図。
【図４】大径のエアホース６０に小径のエアホース６０を段積みしたときの様子を示す説明図。
【図５】一対の円柱部材５３，５３の変形例を示す断面図。
【図６】一対の円柱部材５３，５３の変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本開示の発明を実施するための形態について説明する。図１は水平多関節ロボット１０の斜視図、図２は第１保持部５１（又は第２保持部５２）の断面図である。
【００１１】
水平多関節ロボット１０は、図１に示すように、ベース１２と、第１アーム２１と、第２アーム２２と、シャフト４０と、第１保持部５１と、第２保持部５２とを備えている。この水平多関節ロボット１０には、エアホース６０が複数本（ここでは４本）取り付けられている。
【００１２】
ベース１２は、水平多関節ロボット１０の土台となる部分である。
【００１３】
第１アーム２１は、ベース１２の上面に第１関節３１を介して支持されている。第１関節３１は、ベース１２に対して第１アーム２１を第１関節３１の鉛直軸３１ａの周りに水平方向に旋回可能に連結している。
【００１４】
第２アーム２２は、第１アーム２１の先端側の上面に第２関節３２を介して支持されている。第２関節３２は、第１アーム２１に対して第２アーム２２を第２関節３２の鉛直軸３２ａの周りに水平方向に旋回可能に連結している。第２アーム２２の先端側には、垂直方向に延びるシャフト４０が上下方向に貫通されている。
【００１５】
シャフト４０は、第２アーム２２の内部に配置された図示しないモータによって上下動されるようになっている。シャフト４０の上端には、上部円筒体４１が取り付けられている。上部円筒体４１の外周面には、エアホース取付口４２が垂直方向に複数並設されている。各エアホース取付口４２の向きは、第２アーム２２の長手方向の中心線と一致している。シャフト４０の下端には、下部円筒体４３が取り付けられている。下部円筒体４３の外周面には、エア給排口４４が垂直方向に複数並設されている。各エア給排口４４は、シャフト４０の内部に設けられた図示しないエア回路を介して各エアホース取付口４２と接続されている。下部円筒体４３の下端には、エンドエフェクタ取付面４５が設けられている。エンドエフェクタ取付面４５は、各種のエンドエフェクタを取り付けたり取り外したりするのに用いられる。エンドエフェクタには、エア給排口４４から図示しないエアホースを介してエアが給排される。
【００１６】
第１保持部５１は、第１関節３１の直上に設けられ、複数のエアホース６０を段積みした状態で保持可能なものである。第１保持部５１は、一対の円柱部材５３，５３で構成されている。一対の円柱部材５３，５３は、第１アーム２１の基端側の上面のうち第１関節３１の鉛直軸３１ａの両側に設けられている。一対の円柱部材５３，５３は、第１アーム２１の長手方向と直交する方向に並んでいる。図２に示すように、一対の円柱部材５３，５３の間隔は、所定のエアホース６０の外径とほぼ一致している。各円柱部材５３は、垂直方向の支持軸５４に図示しないベアリングを介してローラ５５が回転可能に支持されたものである。
【００１７】
第２保持部５２は、第２関節３２の直上に設けられ、複数のエアホース６０を段積みした状態で保持可能なものである。第２保持部５２も、第１保持部５１と同様、一対の円柱部材５３，５３で構成されている。一対の円柱部材５３，５３は、第２アーム２２の基端側の上面のうち第２関節３２の鉛直軸３２ａの両側に設けられている。一対の円柱部材５３，５３は、第１アーム２１の長手方向と直交する方向に並んでいる。一対の円柱部材５３，５３の間隔は、所定のエアホース６０の外径とほぼ一致している。
【００１８】
エアホース６０は、本実施形態では４本用いられている。エアホース６０の図示しない基端は、ベース１２の内部に配置された図示しないエア給排源（エアコンプレッサ又は真空ポンプ）に調整弁を介して接続されている。なお、エアホース６０は、第１アーム２１の基端側の上面に設けられた複数の孔２１ａを通ってベース１２の内部に引き込まれている。エアホース６０の先端は、上部円筒体４１のエアホース取付口４２に取り付けられている。エアホース６０は、ベース１２の内部から、孔２１ａを通り、第１保持部５１の一対の円柱部材５３，５３の間を通り、第２保持部５２の一対の円柱部材５３，５３の間を通り、ケーブルガイド６２を通って上部円筒体４１のエアホース取付口４２に達している。エアホース６０は、たるませずに張った状態で保持されるようにするのが好ましい。４本のエアホース６０は、第１保持部５１の一対の円柱部材５３，５３の間で第１関節３１の鉛直軸に沿って段積みした状態で第１保持部５１に保持されると共に、第２保持部５２の一対の円柱部材５３，５３の間で第２関節３２の鉛直軸に沿って段積みした状態で第２保持部５２に保持されている。各エアホース６０の外径は同じ大きさであり、その外径は一対の円柱部材５３，５３の間隔と同等である。
【００１９】
ケーブルガイド６２は、４本のエアホース６０を段積みした状態で収納すると共にその状態のまま鉛直面（第２アーム２２の長手方向の中心軸を含む鉛直面）上を湾曲自在な部材である。ケーブルガイド６２の基端は、第１アーム２１の上面に設けられたアーム側ブラケット６３に固定されている。ケーブルガイド６２の先端は、上部円筒体４１に設けられた円筒体側ブラケット６４に固定されている。そのため、上部円筒体４１がシャフト４０と共に上下動すると、ケーブルガイド６２の湾曲状態も変化し、それに伴って４本のエアホース６０の湾曲状態も変化する。しかし、各エアホース６０の第１保持部５１と第２保持部５２との間の長さや第２保持部５２とケーブルガイド６２の基端との間の長さは、上部円筒体４１の上下動や各アーム２１，２２の旋回状態にかかわらず一定である。
【００２０】
次に、水平多関節ロボット１０の動作について説明する。図３は、第１アーム２１に対して第２アーム２２が旋回したときの様子を示す説明図である。段積みされた複数のエアホース６０は、それぞれ、第１関節３１の鉛直軸３１ａ及び第２関節３２の鉛直軸３２ａを通る。そのため、第１アーム２１に対して第２アーム２２が左右どちらに旋回したとしても（図３の１点鎖線及び２点鎖線参照）、各エアホース６０の第１関節３１と第２関節３２との間の長さは一定である。
【００２１】
エンドエフェクタ取付面４５に取り付けられたエンドエフェクタの種類によっては、エアホース６０の本数を４本から３本に減らしたい場合がある。そうした場合には、第１保持部５１及び第２保持部５２の最上段に保持されたエアホース６０を取り外せばよい。その後、３本から４本に増やしたい場合には、第１保持部５１及び第２保持部５２に４本目のエアホース６０を段積みすればよい。
【００２２】
以上説明した水平多関節ロボット１０では、段積みされた複数のエアホース６０は、それぞれ、第１関節３１の鉛直軸３１ａ及び第２関節３２の鉛直軸３２ａを通る。そのため、第１アーム２１に対して第２アーム２２が旋回したとしても、各エアホース６０の第１関節３１と第２関節３２との間の長さは一定である。したがって、アームの旋回に伴ってエアホースの関節間のたわみ具合が変化する場合に比べて、各エアホース６０の振れ回りを抑制することができ、各エアホース６０が他の機器と干渉するリスクを抑えることができる。
【００２３】
ちなみに、複数のエアホース６０を段積みせずアーム上面に横並びに配置した場合、第１アーム２１に対して第２アーム２２を旋回させると各エアホース６０の第１関節３１と第２関節３２との間の長さに差が生じる。そのため、たわみが生じやすくなる。
【００２４】
また、第１及び第２保持部５１，５２は、第１及び第２アーム２１，２２の外面に設けられているため、エアホース６０の本数を変更する場合に、エアホース６０を容易に第１及び第２保持部５１，５２に取り付けたり取り外したりすることができる。
【００２５】
更に、第１及び第２保持部５１，５２を構成する円柱部材５３は、円柱状のローラとしたため、第１及び第２アーム２１，２２の旋回に伴うエアホース６０の旋回がスムーズになる。
【００２６】
更にまた、複数のエアホース６０の外径が異なっていると、図４に示すように、大径のエアホース６０に小径のエアホース６０を段積みした場合に小径のエアホース６０が大径のエアホース６０と円柱部材５３との隙間に入り込むおそれがある。上述した実施形態では、複数のエアホース６０の外径を同じ大きさにしたため、そのようなおそれがない。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２８】
例えば、上述した実施形態では、一対の円柱部材５３，５３として円柱状のローラを例示したが、ローラではなく軸回転不能な支柱としてもよい。また、図５に示すように、一対の円柱部材５３，５３は、互いに対向する位置に各エアホース６０を保持可能な円周溝５３ａを多段に有していてもよい。こうすれば、各エアホース６０をしっかりと保持することができる。また、図６に示すように、複数のエアホース６０の外径が異なっていたとしても、円周溝５３ａの深さを各エアホース６０の外径に合うように調整すれば、すべてのエアホース６０を第１及び第２関節３１，３２の鉛直軸３１ａ，３２ａに沿って段積みすることができる。
【００２９】
上述した実施形態において、一対の円柱部材５３，５３の上端にキャップを被せてエアホース６０が一対の円柱部材５３，５３の間から抜け出るのをキャップで防止してもよい。
【００３０】
上述した実施形態では、関節の数やアームの数を２つとしたが、特に２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３１】
上述した実施形態では、引き回し部材としてエアホース６０を例示したが、特にエアホース６０に限定されるものではなく、エアパイプや電気ケーブルなどでもよく、これらが混在していてもよい。
【００３２】
本開示の水平多関節ロボットは、以下のように構成してもよい。
【００３３】
本開示の水平多関節ロボットにおいて、前記一対の円柱部材は、前記アームの外面に設けられていてもよい。こうすれば、引き回し部材の本数を変更する場合に、その引き回し部材を容易に一対の円柱部材に取り付けたり取り外したりすることができる。
【００３４】
本開示の水平多関節ロボットにおいて、前記円柱部材は、円柱状のローラとしてもよい。こうすれば、アームの旋回に伴う引き回し部材の旋回がスムーズになる。
【００３５】
本開示の水平多関節ロボットにおいて、前記複数の引き回し部材は、外径が同じ大きさであることが好ましい。複数の引き回し部材の外径が異なっていると、大径の引き回し部材に小径の引き回し部材を段積みした場合に小径の引き回し部材が大径の引き回し部材と円柱部材との隙間に入り込むおそれがある。複数の引き回し部材の外径が同じであればそのようなおそれがなくなる。
【００３６】
本開示の水平多関節ロボットにおいて、前記一対の円柱部材は、互いに対向する位置に各引き回し部材を保持可能な円周溝を多段に有していてもよい。こうすれば、複数の引き回し部材の外径が異なっていたとしても、一対の円柱部材は互いに対向する円周溝により各引き回し部材を保持するため、支障なくそれらを段積みして保持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、各種作業を行う水平多関節ロボットに利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  水平多関節ロボット、１２  ベース、２１  第１アーム、２１ａ  孔、２２  第２アーム、３１  第１関節、３１ａ  鉛直軸、３２  第２関節、３２ａ  鉛直軸、４０  シャフト、４１  上部円筒体、４２  エアホース取付口、４３  下部円筒体、４４  エア給排口、４５  エンドエフェクタ取付面、５１  第１保持部、５２  第２保持部、５３  円柱部材、５３ａ  円周溝、５４  支持軸、５５  ローラ、６０  エアホース、６２  ケーブルガイド、６３  アーム側ブラケット、６４  円筒体側ブラケット。
【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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【国際調査報告】
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