(57)【要約】【課題】  コンジットの干渉領域を極力小さくするとともに、補助装置を使用しなくてもコンジットの不都合な余長を吸収できる簡易な構造の線状体案内装置、及び該装置を備えたロボットを提供する。【解決手段】  上腕１０には第１のコンジット支持部材２０が設けられ、手首１４には第２のコンジット支持部材２２が設けられる。コンジット１８は、第１のコンジット支持部材２０及び第２のコンジット支持部材２２により固定又は捩れ回転可能に支持され、さらに両コンジット支持部材の間、詳細には前腕１２の側方に近接配置された保持手段２４により摺動、該摺動の方向に沿う軸線回りの回転、及び該軸線に垂直な軸線回りの回転を可能に保持される。保持手段２４は前腕１２になるべく近接するように設けられるため、コンジット１８と前腕１２との隙間が小さくなり、外部の周辺機器等との干渉を最小限に抑えることができる。【選択図】      図２
2006150496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上腕、関節を介して前記上腕に可動に接続される前腕、前記前腕の先端に回転可能に取付けられる手首、前記手首に取付けられるエンドエフェクタ、及び前記エンドエフェクタに接続される可撓性の線条体を有するロボットに設けられる、前記線条体を前記ロボットの動作に適応させて支持する線条体支持装置であって、
前記上腕に設けられ、前記線条体を固定又は捩れ回転可能に支持する第１の線条体支持部材と、
前記関節に隣接して前記前腕に設けられ、前記線条体を、摺動、該摺動の方向に沿う軸線回りの回転、及び該軸線に垂直な軸線回りの回転を可能に保持する保持部材と、
前記手首と一体的に回転可能に前記手首に設けられ、前記線条体を固定又は捩れ回転可能に支持する第２の線条体支持部材と、を有し、
前記第１及び第２の線条体支持部材並びに前記保持部材は、前記手首の回転に伴う前記線条体の弛みが前記第１の線条体支持部材と前記保持部材との間に生じるような相対位置関係に配置される、
線条体支持装置。
【請求項２】
前記保持部材は、前記関節の近くに配置され、それにより前記線条体の弛みは前記関節の周囲に生じる、請求項１に記載の線条体支持装置。
【請求項３】
前記前腕と前記線条体との間の摺動抵抗を低減する手段をさらに有する、請求項１又は２に記載の線条体支持装置。
【請求項４】
前記摺動抵抗を低減する手段は、前記前腕の前記線条体と接する部位に設けられた凸部である、請求項３に記載の線条体支持装置。
【請求項５】
前記摺動抵抗を低減する手段は、前記線条体の前記前腕と接する部位に設けられた凸部である、請求項３に記載の線条体支持装置。
【請求項６】
前記凸部はリング部材である、請求項４又は５に記載の線条体支持装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の線条体支持装置を備えたロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットの配線及び配管等を含む線条体を扱う線条体支持装置、及び該装置を備えたロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットで作業を行う場合には、手首先端に取付けたエンドエフェクタに動力や信号を伝えるための配線、配管等からなる線条体が必要となる。これらの線条体をロボットのアームや手首周辺に沿って引き回すときは、線条体がアームや他の周辺機器等と接触して破損又は摩耗する場合がある。このような不具合を解消するために、これまでいくつかの提案がなされている。
【０００３】
例えば特許文献１は、配線及び配管等を内部に有する可撓性のコンジットを、ロボットの前腕に設けられるとともにコンジットを摺動可能に保持する保持手段を介して前腕に沿うように配置する構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第１０６００５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような構成では、保持手段が前腕の上面の中央付近に設けられているため、保持手段を前腕に密着させて配置することが困難であり、故にコンジットと前腕との間に隙間が生じて前腕の干渉領域が大きくなる虞がある。また保持手段における線条体の摺動方向と前腕の長手方向とのなす角度が比較的小さい場合は、コンジットが前腕に巻き付いた状態から戻るときに、コンジットが移動又は収縮しようとする方向と保持手段における摺動方向とが異なるため、摺動抵抗が大きくコンジットが自力で戻らない場合がある。従って特許文献１には、コンジットの一部にばね等の補助要素を設け、保持手段における摺動を補助してコンジットに余長すなわち弛みが生じることを防止する必要があった。
【０００６】
そこで本発明は、コンジットの干渉領域を極力小さくするとともに、上述のばね等を使用しなくてもコンジットの不都合な余長を吸収できる簡易な構造の線条体支持装置、及び該装置を備えたロボットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、上腕、関節を介して前記上腕に可動に接続される前腕、前記前腕の先端に回転可能に取付けられる手首、前記手首に取付けられるエンドエフェクタ、及び前記エンドエフェクタに接続される可撓性の線条体を有するロボットに設けられる、前記線条体を前記ロボットの動作に適応させて支持する線条体支持装置であって、前記上腕に設けられ、前記線条体を固定又は捩れ回転可能に支持する第１の線条体支持部材と、前記関節に隣接して前記前腕に設けられ、前記線条体を、摺動、該摺動の方向に沿う軸線回りの回転、及び該軸線に垂直な軸線回りの回転を可能に保持する保持部材と、前記手首と一体的に回転可能に前記手首に設けられ、前記線条体を固定又は捩れ回転可能に支持する第２の線条体支持部材と、を有し、前記第１及び第２の線条体支持部材並びに前記保持部材は、前記手首の回転に伴う前記線条体の弛みが前記第１の線条体支持部材と前記保持部材との間に生じるような相対位置関係に配置される、線条体支持装置を提供する。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の線条体支持装置において、前記保持部材は、前記関節の近くに配置され、それにより前記線条体の弛みは前記関節の周囲に生じる、線条体支持装置を提供する。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の線条体支持装置において、前記前腕と前記線条体との間の摺動抵抗を低減する手段をさらに有する、線条体支持装置を提供する。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の線条体支持装置において、前記摺動抵抗を低減する手段は、前記前腕の前記線条体と接する部位に設けられた凸部である、線条体支持装置を提供する。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の線条体支持装置において、前記摺動抵抗を低減する手段は、前記線条体の前記前腕と接する部位に設けられた凸部である、線条体支持装置を提供する。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の線条体支持装置において、前記凸部はリング部材である、線条体支持装置を提供する。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の線条体支持装置を備えたロボットを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、手首の回転に伴って生じる線条体の余長すなわち弛みは第１の線条体支持部材と保持手段との間に生じ、外部との干渉が問題となりやすい前腕の周囲には生じないという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る線条体支持装置を含む、ロボットの上腕からエンドエフェクタまでの全体構成を示す図である。ロボット１は、上腕１０、関節１１を介して上腕１０に可動に接続される前腕１２、前腕１２の先端に回転可能に取付けられる手首１４、及び手首１４に取付けられるエンドエフェクタ１６を有する。エンドエフェクタ１６への動力や信号は、配線及び配管等を可撓性のコンジット内に挿通してなる線条体１８によって伝達される。線条体１８は、図示しないロボット１のベースから上腕１０、前腕１２及び手首部１４に沿って配設され、エンドエフェクタ１６に接続される。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上腕１０上に第１の線条体支持部材すなわちコンジット支持部材２０が設けられ、手首１４には第２の線条体支持部材すなわちコンジット支持部材２２が設けられる。線条体すなわちコンジット１８は、第１のコンジット支持部材２０及び第２のコンジット支持部材２２により固定又は捩れ回転可能に支持され、さらに第１のコンジット支持部材２０と第２のコンジット支持部材２２との間、詳細には前腕１２の側方に近接し好ましくは関節１１の近くの位置に設けられた保持手段２４により摺動、該摺動の方向に沿う軸線回りの回転、及び該軸線に垂直な軸線回りの回転を可能に保持される。保持手段２４は、例えば図示するようなリング形状を有する。保持手段２４は、前腕１２上の関節１１に近い部位（いわゆる前腕１２の根元付近）になるべく近接するように設けられることが好ましく、それによりコンジット１８と前腕１２との隙間が小さくなり、外部の周辺機器等との干渉を最小限に抑えることができる。なお図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の状態（すなわちコンジット１８が前腕１２に巻き付いていない状態）では、図１（ｂ）によりよく示すように、第１のコンジット支持部材２０と保持手段２４との間（特に関節１１の近傍）のコンジット１８はいくらかの弛みすなわち余長を有する。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｃ）は、手首１４が回転した第２の状態（すなわちコンジット１８が前腕１２に巻き付いた状態）を示す図である。手首１４が回転すると、第２のコンジット支持部材２２も手首１４の回転に伴って回転するため、コンジット１８は、エンドエフェクタ１６側に引張られて保持手段２４においていくらかエンドエフェクタ１６側に摺動し、さらに第１のコンジット支持部材２０と第２のコンジット支持部材２２との間を前腕１２に巻き付きながら延びる。従ってコンジット１８は前腕１２に可能な限り近接した状態となり、周辺機器等との干渉は大きく低減される。なお、このときにコンジット１８の動作をより円滑にするために、前腕１２の外周面上に図示するような凸部例えばリング部材２６を設けてもよい。これによりコンジット１８と前腕１２の外周面との接触面積をゼロ又は大幅に低減することができ、前腕１２に巻き付くときのコンジット１８に作用する摩擦力又は摺動抵抗を大きく低減させることができる。またコンジット１８と前腕１２の外周面との接触面積を低減するためのリング部材２６等の凸部は、前腕１２ではなくコンジット１８に設けられてもよい。
【００１８】
逆に、手首１４が第２の状態から第１の状態に向かって回転するときは、第１のコンジット支持部材２０と第２のコンジット支持部材２２との間でコンジット１８は前腕１２から解けるように動作する。特許文献１の装置では、本発明における第２のコンジット支持部材２２に相当する部材がないので、解けたコンジットが前腕から離れて垂れ下がって不都合な余長が生じる場合があり、故にばね等の補助要素を使用してその余長を吸収する必要がある場合がある。しかし本発明においては、第２のコンジット支持部材２２によってコンジット１８の垂れ下がり又は前腕１２からの離脱が防止されるので、第１の状態から保持手段２４においていくらかエンドエフェクタ側に摺動したコンジット１８の余長部分は、その長手方向が保持手段２４において摺動した方向とほぼ等しい状態に維持されている。従って手首１４が前腕１２に巻き付いたコンジット１８を解くように回転したときは、保持手段２４においてコンジット１８は上腕１０側に、ばね等の補助手段を使用しなくても円滑に摺動することができる。ここで上述のように、保持手段２４を関節１１の近くに配置することにより、第２の状態においてコンジット１８を前腕１２全体にわたって密着させて干渉領域を最小限に抑えることができ、さらに、コンジット１８の弛みを干渉をあまり考慮する必要のない関節１１の周囲に生じさせることができ、非常に有利である。また、保持手段すなわちリング２４を予め適当な角度に配置することにより、コンジット１８の動作をさらに円滑にすることができる。なお好ましい保持手段２４の角度は、コンジット１８の寸法及び材質、前腕の寸法等によって異なるが、多くの場合、保持手段２４におけるコンジット１８の長手方向と前腕１２の長手方向との角度が２０〜７０°であることが好ましい。
【００１９】
上述の保持手段２４におけるコンジット１８の上腕側への摺動（すなわち第２の状態から第１の状態への移行）を円滑に行えるか否かは、手首１４に設けられる第２のコンジット支持部材２２と、保持手段２４との間の距離Ｌ（図１（ｂ）参照）に大きく依存する。従って、前腕１２が比較的長い場合には、図１（ａ）又は図２（ａ）に示すように、第２のコンジット支持部材２２を手首１４に取付けられた適当なブラケット２８を介して手首１４からいくらか前腕１２寄りの位置に設け、距離Ｌをコンジット１８の寸法、材質等に応じた好適な距離に短縮することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）本発明に係る線条体支持装置を含む、ロボットの上腕からエンドエフェクタまでの全体構成の上面図であり、（ｂ）右側面図である。
【図２】（ａ）図１において手首を回転させたときの上面図であり、（ｂ）左側面図であり、（ｃ）右側面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    ロボット
１０    上腕
１２    前腕
１４    手首
１６    エンドエフェクタ
１８    コンジット
２０    第１のコンジット支持部材
２２    第２のコンジット支持部材
２４    保持手段
２６    リング
【図１】
2006150496.tif 000003
【図２】
2006150496.tif 000004