(57)【要約】【課題】作業ツール管理装置を備えた前腕後部が上腕の内側を通過するアーム姿勢となるときであっても、線条体または作業ツール管理装置が上腕に干渉しないようにする。【解決手段】ロボットの線条体処理機構において、作業ツール管理装置（３４）に動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する作業ツール管理装置用線条体（５０）は、旋回胴（１２）に取付けられた側面とは反対側に位置する上腕（１４）の側面において旋回胴から上腕の長手方向に沿って案内され、前腕（１８）の前面（１８ｂ）に案内され、次いで上腕が取付けられている側面とは反対側に位置する前腕の側面を通って作業ツール管理装置（３４）に接続されている。さらに、作業ツール管理装置用線条体は、前腕の側面または前面に取付けられた線条体中継部（３９）により中継されて作業ツール管理装置に接続されている。【選択図】図１
2008238320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
第一軸線回りに旋回可能に前記ベース部に取付けられた旋回胴と、
前記第一軸線に対して垂直な第二軸線回りで回転可能に前記旋回胴に取付けられた上腕と、
前記第二軸線に対して平行な第三軸線回りで回転可能に前記上腕の先端に取付けられていて中空部を備えた前腕と、
前記第三軸線に対して垂直な第四軸線回りで回転可能に前記前腕の先端に取付けられた第一手首要素と、
前記第一手首要素の前方に配置される作業ツールと、
前記前腕の後部に配置された作業ツール管理装置とを具備し、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する第一線条体が前記作業ツール管理装置から前記中空部を通って前記作業ツールまで延びている、ロボットにおいて、
前記作業ツール管理装置に動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する第二線条体は、前記旋回胴に取付けられた側面とは反対側に位置する前記上腕の側面において前記旋回胴から前記上腕の長手方向に沿って案内され、前記前腕の前面に案内され、次いで前記上腕が取付けられている側面とは反対側に位置する前記前腕の側面を通って前記作業ツール管理装置に接続されており、
前記第二線条体は、前記前腕の前記側面または前記前面に取付けられた線条体中継部により中継されて前記作業ツール管理装置に接続されている、ロボット。
【請求項２】
前記第一手首要素と前記作業ツールとの間には、前記第四軸線に対して垂直な第五軸線回りに回転可能に設けられた第二手首要素と、前記第五軸線に対して垂直な第六軸線回りに回転可能に設けられた第三手首要素とが配置されており、
前記ロボットの前記前腕、前記第一手首要素、第二手首要素および第三手首要素のそれぞれを駆動するモータに電力および信号のうちの少なくとも一方を供給するモータ用線条体は、前記第二線条体に沿って前記旋回胴から前記前腕まで延びていて前記モータのそれぞれに直接的に接続されている請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記前腕の前記前面には凹部が形成されており、前記第二線条体は前記凹部内を案内されるようにした請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
さらに、前記凹部に案内された前記第二線条体を被覆する蓋部を具備する請求項３記載のロボット。
【請求項５】
さらに、少なくとも前記上腕の上部側面および前記前腕の前記前面のそれぞれにおいて前記第二線条体を固定する固定手段を具備する請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記上腕は、前記旋回胴に対する第一取付部分と前記前腕に対する第二取付部分との間において外方に向かって湾曲する湾曲部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット、特に作業ツールを備えた産業用ロボットの線条体を処理する線条体処理機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、作業ツールから延びる線条体、例えばケーブル、チューブ、ホース等を前腕に内装できるようにしたロボットが開発されている。そのようなロボットにおいては前腕後部に作業ツール管理装置が配置されており、作業ツールから延びる線条体は、前腕中空部を通って作業ツール管理装置に接続されている場合が多い。前腕後部の干渉半径を可能な限り小さくするために、作業ツール管理装置は前腕中空部の出口に近接して搭載されている。
【特許文献１】特開２００３−１３６４６２号公報
【特許文献２】特許第３４８３８６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、従来技術における産業用アーク溶接ロボットのそれぞれ部分正面図および部分側面図である。これら図面においては、旋回胴１２０から上腕１４０が延びており、ロボットの前腕１８０は第三軸線３回りに回動可能に上腕１４０の先端に片持ち式に取付けられている。そして、ロボットの作業ツール管理装置３４０は前腕１８０の中心上における前腕後部１８１に搭載されている。また、前腕１８０の前方側には第一手首要素２２０が取付けられている。
【０００４】
線条体１５０は旋回胴１２０の頂部から上腕１４０の外側面に沿って延びていて、前腕１８０の側面に取付けられた線条体中継部３９０を介して作業ツール管理装置３４０に接続されている。つまり、上腕１４０および線条体中継部３９０は、前腕１８０の同一の側面上に取付けられている。また、図面には示さないものの、作業ツール用線条体が作業ツール管理装置３４０から作業ツール（図示しない）まで延びている。
【０００５】
これら図面に示されるように、このようなロボットにおいて作業ツール管理装置３４０を備えた前腕後部１８１が第三軸線３回りに回転して上腕１４０の内側を通過するアーム姿勢となる場合を想定する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるように、このような場合には、線条体中継部３９０から延びる線条体１５０および／または前腕後部１８１に配置した作業ツール管理装置３４０が上腕１４０に干渉する問題があった。このため、従来技術においては、前腕１８０の動作可能範囲が制限され、ロボットの適用範囲が狭くなる傾向がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、作業ツール管理装置を備えた前腕後部が上腕の内側を通過するアーム姿勢となるときであっても、線条体および／または作業ツール管理装置が上腕に干渉しないようにした産業用ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ベース部と、第一軸線回りに旋回可能に前記ベース部に取付けられた旋回胴と、前記第一軸線に対して垂直な第二軸線回りで回転可能に前記旋回胴に取付けられた上腕と、前記第二軸線に対して平行な第三軸線回りで回転可能に前記上腕の先端に取付けられていて中空部を備えた前腕と、前記第三軸線に対して垂直な第四軸線回りで回転可能に前記前腕の先端に取付けられた第一手首要素と、前記第一手首要素の前方に配置される作業ツールと、前記前腕の後部に配置された作業ツール管理装置とを具備し、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する第一線条体が前記作業ツール管理装置から前記中空部を通って前記作業ツールまで延びている、ロボットにおいて、前記作業ツール管理装置に動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する第二線条体は、前記旋回胴に取付けられた側面とは反対側に位置する前記上腕の側面において前記旋回胴から前記上腕の長手方向に沿って案内され、前記前腕の前面に案内され、次いで前記上腕が取付けられている側面とは反対側に位置する前記前腕の側面を通って前記作業ツール管理装置に接続されており、前記第二線条体は、前記前腕の前記側面または前記前面に取付けられた線条体中継部により中継されて前記作業ツール管理装置に接続されている、ロボットが提供される。
【０００８】
すなわち１番目の発明においては、上腕とは反対側に位置する前腕の側面または前記前面に線条体中継部が取付けられているので、前腕と上腕との間の相対角度が０°になるまで前腕を回転させた場合および相対角度が１８０°を越えるまで前腕を回転させた場合であっても、第二線条体および／または作業ツール管理装置が上腕に干渉することはない。すなわち、作業ツール管理装置を備えた前腕後部が上腕の内側を通過するアーム姿勢となるときであっても、第二線条体および／または作業ツール管理装置が上腕に干渉するのを回避できる。さらに、前腕の動作範囲が大幅に拡大するので、ロボットを天井吊り状態で使用する場合に、従来では扱えなかった広範な作業領域を一台のロボットが扱うことができる。
また、線条体中継部が前述した前腕の側面または前記前面に取付けられているので、作業ツール管理装置を備えた前腕後部が上腕の内側を通過するアーム姿勢となるときであっても、第二線条体を容易に交換することができる。
【０００９】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第一手首要素と前記作業ツールとの間には、前記第四軸線に対して垂直な第五軸線回りに回転可能に設けられた第二手首要素と、前記第五軸線に対して垂直な第六軸線回りに回転可能に設けられた第三手首要素とが配置されており、前記ロボットの前記前腕、前記第一手首要素、第二手首要素および第三手首要素のそれぞれを駆動するモータに電力および信号のうちの少なくとも一方を供給するモータ用線条体は、前記第二線条体に沿って前記旋回胴から前記前腕まで延びていて前記モータのそれぞれに直接的に接続されている。
すなわち２番目の発明においては、作業ツール管理装置を備えた前腕後部が上腕の内側を通過するアーム姿勢となるときであっても、モータ用線条体および／または作業ツール管理装置が上腕に干渉するのを回避できる。さらに、この場合には、モータ用線条体をロボットに容易に組付けることもできる。
【００１０】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記前腕の前記前面には凹部が形成されており、前記第二線条体は前記凹部内を案内されるようにした。
すなわち３番目の発明においては、第二線条体を安定して案内することができる。さらに、前腕がロボットの作業スペースに接近した場合であっても、第二線条体などが周辺装置などに干渉するのを回避できる。
【００１１】
４番目の発明によれば、３番目の発明において、さらに、前記凹部に案内された前記第二線条体を被覆する蓋部を具備する。
すなわち４番目の発明においては、蓋部によって第二線条体を保護することができる。さらに、前腕がロボットの作業スペースに接近した場合には、第二線条体などが周辺装置などに干渉するのをさらに回避できる。なお、蓋部は凹部に嵌込まれる構成にするのが好ましい。
【００１２】
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、さらに、少なくとも前記上腕の上部側面および前記前腕の前記前面のそれぞれにおいて前記第二線条体を固定する固定手段を具備する。
すなわち５番目の発明においては、上腕と前腕との間における線条体の可動部分を最小限にしつつ線条体の上腕および前腕への組付けを容易にすると共に、前腕を上腕に対してより広範囲で回転させられる。なお、上腕の長さ部分全体にわたって第二線条体を固定するようにしてもよい。
【００１３】
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記上腕は、前記旋回胴に対する第一取付部分と前記前腕に対する第二取付部分との間において外方に向かって湾曲する湾曲部を有する。
すなわち６番目の発明においては、前腕後部が上腕の内側を通過するアーム姿勢になるときであっても、第二線条体、モータ用線条体または作業ツール管理装置が上腕にさらに干渉しないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１（ａ）は本発明に基づく線条体処理機構を有する産業用アーク溶接ロボットの全体構成の正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示されるロボットの右側面図である。これら図面においては、作業ツールとして溶接トーチが使用されている。
【００１５】
これら図面に示されるように、ロボット１０は、ベース部１１と、第一軸線１回りに旋回可能にベース部１１に取付けられた旋回胴１２とを含んでいる。旋回胴１２の上腕取付部には、第一軸線１に対して垂直な第二軸線２回りで旋回可能な上腕１４が取付けられている。図１（ａ）から分かるように、上腕１４は、外側に向かって湾曲するＣ字形状湾曲部１４ａを前腕１８と旋回胴１２との間に有している。さらに、第二軸線２に対して平行な第三軸線３回りで回転可能な前腕１８が上腕１４の先端に取付けられている。
【００１６】
図２（ａ）から図２（ｃ）は、前腕周りの構造を示すそれぞれ上面図、側面図および正面図である。図２（ａ）に示されるように、さらに、第三軸線３に対して垂直な第四軸線４回りで回転可能な第一手首要素２２が前腕１８の先端に取付けられている。前腕１８は中空部９６が形成されているギア構造部９５を有している。公知であるように、ギア構造部９５は減速装置としての役目を果たす。
【００１７】
図２（ａ）から図２（ｃ）に示されるように、第一手首要素２２の先端には、第四軸線４に略垂直な第五軸線５回りに回転可能な第二手首要素２６が連結されている。さらに、第二手首要素２６の先端には第二手首要素２６の長手方向に略一致する第六軸線６回りに回転可能な第三手首要素３０が連結されている。また、第三手首要素３０の先端には、作業ツールとしての溶接トーチ３２が設けられている。
【００１８】
図１（ｂ）等から分かるように、前腕１８は第三軸線３の方向に見ると略Ｌ字形状の部材である。前腕１８の後部には、溶接ワイヤドラムから延びる溶接ワイヤ５６を溶接トーチ３２に供給するワイヤ送給装置３４が配置されている。ワイヤ送給装置３４は、第四軸線４上において前腕中空部９６に近接して搭載されている。なお、ワイヤ送給装置３４は、後述する電磁弁ボックス１３４と共に、作業ツール管理装置と呼ぶこともある。
【００１９】
ワイヤ送給装置３４は駆動ローラ３６及び従動ローラを有し、これら１組以上のローラセットが溶接ワイヤを挟みこんだ状態で駆動ローラ３６がワイヤ送給装置用モータ（図示せず）により駆動され、それにより、溶接ワイヤを送出するようになっている。
【００２０】
図１に示されるロボット制御装置４０は、ロボット制御ケーブル４２を介してロボット１０に指令を送り、ロボット１０の六軸の駆動部に各々装着されたサーボモータ（図示しない）を制御して、所定の部品を溶接できるように溶接トーチ３２の位置および姿勢を変更する。
【００２１】
溶接トーチ３２には、溶接電流を流すためのパワーケーブル、アシストガスを供給するためのアシストガスチューブ、溶接ワイヤを供給するためのライナなどが接続されている。ロボット１０は溶接位置に応じて前腕１８等の姿勢を適宜変更し、溶接トーチ３２の位置と姿勢を制御しながら、溶接作業を行う。当然のことながら、溶接トーチ３２には冷却用の水冷チューブなどが接続されている場合もある。
【００２２】
以下、本願明細書においては、溶接トーチ３２とワイヤ送給装置３４との間を接続する線条体をトーチケーブル５４（作業ツール用線条体）と呼ぶ。前腕１８の中空部９６を通過したトーチケーブル５４は、コネクタ（図示しない）等によってワイヤ送給装置３４の前腕中空部９６側に結合されている。
【００２３】
図３はトーチケーブル５４の断面構造を示す図である。図３に示されるように、トーチケーブル５４の導管６２のほぼ中心には、溶接ワイヤ５６、アシストガスチューブ５２およびライナ５８が同心に通過している。溶接電流を供給する他芯のパワーケーブル６０は導管６２の中心から所定量だけオフセットした位置に通過している。
【００２４】
図３に示されるトーチケーブル５４において、アシストガスチューブ５２の長さは、他の線条体より短めにされている。これにより、導管６２より先に線条体に曲げ、ねじれの力が掛からないようにしている。これにより、導管６２は引張り力を直接作用することはなく、ねじり力が作用することはなく、長い寿命を確保することができる。
【００２５】
同様の理由で、パワーケーブル６０にも引張り力が作用することはない。また、多芯のパワーケーブル６０のそれぞれの線径が小さいので、パワーケーブル６０はそのケーブルの全長でねじれを吸収することができ。なお、パワーケーブル６０をアシストガスチューブ５２の周りに螺旋状に巻付け、それにより、パワーケーブル６０に掛かるねじれを吸収するようにしてもよい。
【００２６】
さらに、多芯のパワーケーブル６０をそれぞれの線条体に分けてもよく、この場合には、パワーケーブル６０の寿命を延ばすことも可能である。また、より細い素線の集合体をねじって束ねた導体を多芯にねじって束ねることによりパワーケーブル６０を形成し、さらなる長寿命化を計るようにしてもよい。
【００２７】
溶接トーチ３２に溶接電流、アシストガスおよび溶接ワイヤを供給できるトーチケーブル５４は、前腕１８に在る中空部９６を通って、ワイヤ送給装置３４から第一手首要素２２の先端に向かって引出されている。
【００２８】
一方、ワイヤ送給装置３４には、給電ケーブル、アシストガスホース、ワイヤコンジット５１およびワイヤ送給装置用モータ制御ケーブルが接続されている。これらのうち給電ケーブルは、溶接電源４４からの溶接電流をトーチケーブル５４内のパワーケーブル６０を介して溶接トーチ３２に供給する。
【００２９】
アシストガスホースは、ガスボンベ（図示しない）からのアシストガスをトーチケーブル５４内のアシストガスチューブ５２を介して溶接トーチ３２に供給する。さらに、ワイヤコンジット５１は、溶接ドラムワイヤからの溶接ワイヤ５６をトーチケーブル５４内のライナ５８を介して溶接トーチ３２に供給する。
【００３０】
さらに、ワイヤ送給装置用モータ制御ケーブルは、ワイヤ送給装置３４を制御する信号およびパワーを供給（信号の一部は帰還）する役目を果たしている。ワイヤ送給装置用モータ制御ケーブルは、ワイヤ送給装置モータに指令を出力する溶接電源４４に接続されている。
【００３１】
以下、本願明細書においては、ワイヤ送給装置３４に接続される給電ケーブル、アシストガスホースおよびワイヤ送給装置用モータ制御ケーブルをまとめて、「作業ツール管理装置用線条体５０」と呼ぶ。作業ツール管理装置用線条体５０は、ロボット１０のベース部１１内の分線盤にあるコネクタを介して、ロボット１０内に引込まれる。
【００３２】
図１（ｂ）に示されるように、作業ツール管理装置用線条体５０は、旋回胴１２の第一軸線１と同心の中空部を通って旋回胴１２上部から引出される。次いで、作業ツール管理装置用線条体５０は、上腕１４の下部外側面に導かれ、上腕１４の長手方向に沿って上腕１４の上部外側面まで案内される。次いで、作業ツール管理装置用線条体５０は、前腕１８の前面１８ｂに導かれる。
【００３３】
図１（ａ）および図２（ａ）に示されるように、上腕１４とは反対側に在る前腕１８の側面１８ａには、線条体中継部３９が取付けられている。前腕１８の前面１８ｂに案内された作業ツール管理装置用線条体５０のうちの一部の線条体５０ａ、つまりワイヤ送給装置用モータ制御ケーブルおよびアシストガスホースが線条体中継部３９に接続される。次いで、アシストガスホースはワイヤ送給装置３４の電磁弁（図示しない）を介してトーチケーブル５４に接続される。
図９（ｂ）等に示される実施形態においては、線条体中継部３９が前腕１８の前面１８ｂに取付けられている。前腕１８の前面１８ｂに案内された作業ツール管理装置用線条体５０のうちの一部の線条体５０ａ、つまりワイヤ送給装置用モータ制御ケ−ブルおよびアシストガスホースが線条体中継部３９に接続される。次いで、アシストガスホースはワイヤ送給装置３４の電磁弁を介してトーチケーブル５４に接続される。
【００３４】
残りの線条体５０ｂ、つまり給電ケーブルは線条体中継部３９に接続されることなしに、線条体中継部３９の表面に沿ってワイヤ送給装置３４まで導かれる。次いで、給電ケーブルはトーチケーブル５４の接続部（図示しない）に接続される。
【００３５】
また、ロボットの上腕１４および前腕１８などを駆動するモータ（図示しない）のためのモータ用線条体５０’は、作業ツール管理装置用線条体５０と概ね同一の手法で前腕１８の前面１８ｂに導かれている。そして、モータ用線条体５０’は前腕１８の前面１８ｂに導かれる途中で、旋回胴１２を駆動するモータ（図示しない）、上腕１４を駆動するモータ（図示しない）に適宜分岐している。
【００３６】
前腕１８には、前腕１８を駆動するモータおよび第一手首要素２２を駆動するモータが設けられている。また、第一手首要素２２には、第二手首要素２６を駆動するモータおよび第三手首要素３０を駆動するモータが設けられている。モータ用線条体５０’は、線条体中継部３９に中継されることなしに、これらモータのそれぞれに直接的に接続される。図２（ａ）においては、線条体中継部３９に中継されない線条体、つまり給電ケーブルおよびモータ用線条体５０’をまとめて線条体５０ｂと呼ぶ。
【００３７】
図４（ａ）は、本発明の線条体処理機構を有する産業用ハンドリングロボットの全体構成の正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示される産業用ハンドリングロボットの右側面図である。これら図面においては、作業ツール管理装置として、電磁弁ボックス１３４が前腕１８の後部に搭載されており、作業ツールとして、ハンド１３３が取付けられている。
【００３８】
これら図面に示されるように、電磁弁ボックス１３４には、一次エア供給源から延びるエア配管と信号線とが接続されている。ハンド１３３と電磁弁ボックス１３４との間にも、電磁弁でハンドを制御するためのエア配管と信号線とが接続されている。ロボット制御装置１４０は信号線を介して電磁弁ボックス１３４の電磁弁を制御しており、それにより、電磁弁は信号に応じて、供給エアをハンド１３３へ供給するようになる。従って、図４（ａ）および図４（ｂ）に示される産業用ハンドリングロボットの場合には、「作業ツール管理装置用線条体」および「作業ツール用線条体」の内容が図１（ａ）および図１（ｂ）等に示されるのとはわずかながら異なるのが分かるであろう。
【００３９】
公知であるようにハンド１３３には吸着パッドまたはエアグリッパなどが装着されており、ハンドリング対象であるワークなどを吸着または把持する。信号線は吸着確認や把持確認の信号をロボット制御装置１４０に帰還させることも可能である。
【００４０】
図４（ａ）および図４（ｂ）から分かるように、この場合においても、作業ツール管理装置用線条体５０は前述したのと同様に、前腕１８の側面１８ａに取付けられた線条体中継部３９を介して電磁弁ボックス１３４まで延びている。このような産業用ハンドリングロボットの場合においても、後述する本発明の効果が同様に得られるものとする。
【００４１】
図５（ａ）から図５（ｄ）は、産業用アーク溶接ロボットにおける前腕と上腕との間の複数の相対角度に応じて定まる姿勢Ｉ〜姿勢ＩＶを示す図である。これら図面から分かるように、作業ツール管理装置用線条体５０は、固定部材１６ａによって上腕１４の上部外側面にクランプされている。さらに、作業ツール管理装置用線条体５０は、別の固定部材１６ｂによって前腕１８の前面１８ｂにおける上腕取付面に近い箇所にクランプされている。これら固定部材１６ａ、１６ｂによって、上腕１４と前腕１８との間における線条体５０の可動部分を最小限にしつつ、線条体５０を上腕１４および前腕１８に容易に組み付けている。これにより、前腕１８を上腕１４に対してより広範囲で回転させることが可能となる。
【００４２】
図５（ｂ）に示される姿勢ＩＩはロボット１０の初期状態であり、前腕１８と上腕１４との間の相対角度は概ね９０°である。この姿勢ＩＩにおいては、作業ツール管理装置用線条体５０は、上腕１４に対する前腕１８の回転動作により生ずる曲げを吸収できるように、余裕を有している。
【００４３】
図５（ａ）に示される姿勢Ｉは、ロボット１０の前腕１８が初期状態から−９０°だけ回転した状態であり、前腕１８と上腕１４との間の相対角度は概ね０°である。この場合には、作業ツール管理装置用線条体５０は曲がり、図示されるように、前腕１８の固定部材１６ｂは上腕１４近傍まで移動する。しかしながら、作業ツール管理装置用線条体５０が前述したように配置されているので、姿勢Ｉにおいても、作業ツール管理装置用線条体５０またはワイヤ送給装置３４が上腕１４に干渉することはない。
【００４４】
図５（ｃ）に示される姿勢ＩＩＩにおいては、前腕１８と上腕１４との間の相対角度は概ね１８０°である。図５（ｄ）に示される姿勢ＩＶは、姿勢ＩＩＩから前腕１８がさらに＋９０°だけ回転した状態であり、前腕１８と上腕１４との間の相対角度は概ね２７０°である。姿勢ＩＶの状態においては、前腕１８上のワイヤ送給装置３４は上腕１４に重なる位置まで移動している。つまり、前腕１８が上腕１４の内側に位置している場合であっても、作業ツール管理装置用線条体５０またはワイヤ送給装置３４が上腕１４に干渉しないことが分かるであろう。
【００４５】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ｄ）に示される姿勢ＩＶを詳細に示すそれぞれ正面図および右側面図である。前述したように、上腕１４は外側に湾曲する湾曲部１４ａを含んでいる。姿勢ＩＶの状態においては、ワイヤ送給装置３４は湾曲部１４ａの内側に入込むようになる。このような構成であるために、ワイヤ送給装置３４と上腕１４とが干渉するのをさらに避けることが可能となる。
【００４６】
ところで、図７は作業ツール管理装置を拡大して示す拡大図である。図７に示されるように、作業ツール管理装置、例えばワイヤ送給装置３４の一端からは、コネクタ３７を備えた短寸の信号線３５が延びている。作業ツール管理装置用線条体５０は、線条体中継部３９を介して、または線条体中継部３９を介することなしに、ワイヤ送給装置３４のコネクタ３７に接続される。また、ワイヤ送給装置３４の他端には剛体のコネクタ３８が設けられており、溶接トーチ３２などの作業ツールに向かって延びる線条体が接続されている。
【００４７】
前述したように姿勢ＩＶの状態であっても作業ツール管理装置用線条体５０が上腕１４等と干渉することはない。従って、姿勢ＩＶなどの状態であっても作業ツール管理装置用線条体５０をワイヤ送給装置３４のコネクタ３７から容易に取外して交換できることが分かるであろう。
【００４８】
図８（ａ）および図８（ｃ）は天井吊り状態にした産業用アーク溶接ロボット全体構成の正面図であり、図８（ｂ）および図８（ｄ）は、図８（ａ）および図８（ｃ）に示されるアーク溶接ロボットのそれぞれの右側面図である。これら図面においては、ロボット１０は天井Ｃから懸架されている。また、図８（ａ）および図８（ｂ）においては、ロボット１０の第二手首要素２６は、図５（ｂ）に示される姿勢ＩＩの状態から約９０°だけ回転されている。
【００４９】
これに対し、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示されるロボット１０においては、上腕１４に対する前腕１８の位置を図８（ａ）および図８（ｂ）の状態から約１８０°回転させている。つまり、上腕１４は第一軸線１に対して対象な位置に回転させると共に、前腕１８を上腕１４に対して対象な位置に回転させている。
【００５０】
このように、ロボット１０は上腕１４、前腕１８および第二手首要素２６を用いて、溶接トーチ３２を図８（ｂ）等に示される場合と図８（ｄ）等に示される場合との間で移動させられる。さらに、ロボット１０の六軸で制御することにより、溶接トーチ３２を例えば床に設置されたワーク２０の一端Ｘから他端Ｙまで移動させられる。つまり、本発明のロボット１０のみによって、床に設置された比較的大きなワーク２０全体に対して所定の作業を行うことも可能である。
【００５１】
再び図２（ｂ）を参照すると、前腕１８の前面１８ｂには凹部９１が形成されている。上腕１４から前腕１８の前面１８ｂに延びる作業ツール管理装置用線条体５０は、凹部９１内に導かれている。つまり、作業ツール管理装置用線条体５０が凹部９１内に位置しているので、前腕１８の前面１８ｂが作業場所に接近した場合であっても、作業ツール管理装置用線条体５０が周辺装置に干渉することはない。この場合、作業ツール管理装置用線条体５０を凹部９１内で部分的に把持するのが好ましい。
図９（ｂ）においては、図２（ｂ）と同様に、前腕１８の前面１８ｂの下部に凹部９１が形成されている。ただし、図９（ｂ）に示される凹部９１は前腕１８の最下方においてＬ字形状に形成されている。このような場合でも、図２（ｂ）に示される場合と同様の効果が得られるのが分かるであろう。
【００５２】
さらに、図２（ｂ）に示されるように、蓋部９２によって凹部９１を閉鎖するようにしてもよい。これにより、周辺装置に対する干渉をさらに避けられる。また、作業ツールが溶接トーチ３２である場合には、蓋部９２は、飛散する溶融金属などから作業ツール管理装置用線条体５０を保護することも可能である。
図９（ｂ）においては、図２（ｂ）と同様に、蓋部９２によって凹部９１を閉鎖するようにしているが、一部の作業ツール管理装置用線条体５０は蓋部９２上を通過している。そのような線条体は、例えば作業ツール管理装置用線条体５０に含まれる給電ケーブルである。このような給電ケーブルはその直径が比較的大きく、長期間使用するとケーブル可動部においてその寿命が低下する。従って、このような給電ケーブルは、蓋部９２の外側を通過させることにより、定期的に交換できるようにするのが好ましい。この場合には、給電ケーブルが周辺装置に干渉するのを防止するのは困難である。しかしながら、給電ケーブルが周辺装置と干渉するとしても、給電ケーブルは比較的太いので、給電ケーブル自体が或る程度の耐性を備えており、大きな問題はない。
【００５３】
ところで、前述したようにモータ用線条体５０’は線条体中継部３９により中継する必要がない。従って、モータ用線条体５０’を前腕１８の上腕取付面に沿って通過させて、前腕１８および第一手首要素２２に位置するモータに接続するようにしてもよい（図２（ａ）におけるルートＰ）。ただし、当然のことながら、モータ用線条体５０’を凹部９１に通して蓋部９２で閉鎖するようにしてもよい。
【００５４】
このように本発明においては、作業ツール管理装置用線条体５０を前腕１８の前面１８ｂに沿って案内して、上腕取付面とは反対側の側面１８ａまで案内している。このため、ワイヤ送給装置３４を含む前腕１８の後部が上腕１４の内側を通過する姿勢になるような場合であっても、作業ツール管理装置用線条体５０および／またはワイヤ送給装置３４が上腕１４に干渉するのを回避できる。このような構成であるので、本発明においては、前腕１８の動作範囲を拡大でき、従って、ロボット１０の適用範囲を広げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）本発明の線条体処理機構を有する産業用アーク溶接ロボットの全体構成の正面図である。（ｂ）図１（ａ）に示される産業用アーク溶接ロボットの右側面図である。
【図２】（ａ）前腕周りの構造を示す上面図である。（ｂ）前腕周りの構造を示す側面図であり、（ｃ）前腕周りの構造を示す正面図である。
【図３】トーチケーブルの断面構造を示す図である。
【図４】（ａ）本発明の線条体処理機構を有する産業用ハンドリングロボットの全体構成の正面図である。（ｂ）図４（ａ）に示される産業用ハンドリングロボットの右側面図である。
【図５】（ａ）本発明のロボットにおいて前腕と上腕との間の相対角度が０°である姿勢Ｉを示す図である。（ｂ）前腕と上腕との間の相対角度が９０°である姿勢ＩＩを示す図である。（ｃ）前腕と上腕との間の相対角度が１８０°である姿勢ＩＩＩを示す図である。（ｄ）前腕と上腕との間の相対角度が２７０°である姿勢ＩＶを示す図である。
【図６】（ａ）図５（ｄ）に示される姿勢ＩＶを詳細に示す正面図である。（ｂ）図５（ｄ）に示される姿勢ＩＶを詳細に示す右側面図である。
【図７】作業ツール管理装置を拡大して示す拡大図である。
【図８】（ａ）天井吊り状態にした産業用アーク溶接ロボット全体構成の正面図である。（ｂ）図８（ａ）に示されるアーク溶接ロボットの右側面図である。（ｃ）天井吊り状態にした産業用アーク溶接ロボット全体構成の他の正面図である。（ｄ）図８（ｃ）に示されるアーク溶接ロボットの右側面図である。
【図９】（ａ）前腕周りの他の構造を示す上面図である。（ｂ）前腕周りの他の構造を示す側面図である。（ｃ）前腕周りの他の構造を示す正面図である。
【図１０】（ａ）従来技術における産業用アーク溶接ロボットの部分正面図である。（ｂ）従来技術における産業用アーク溶接ロボットの部分側面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０    ロボット
１１    ベース部
１２    旋回胴
１４    上腕
１４ａ    湾曲部
１６ａ、１６ｂ    固定部材
１８    前腕
１８ａ    側面
１８ｂ    前面
２０    ワーク
２２    第一手首要素
２６    第二手首要素
３０    第三手首要素
３２    溶接トーチ（作業ツール）
３４    ワイヤ送給装置（作業ツール管理装置）
３５    信号線
３６    駆動ローラ
３７、３８    コネクタ
３９    線条体中継部
４０    ロボット制御装置
４２    ロボット制御ケーブル
４４    溶接電源
５０    作業ツール管理装置用線条体（第二線条体）
５０’    モータ用線条体
５０ａ    線条体
５０ｂ    線条体
５１    ワイヤコンジット
５２    アシストガスチューブ
５４    トーチケーブル（作業ツール用線条体、第一線条体）
５６    溶接ワイヤ
５８    ライナ
６０    パワーケーブル
６２    導管
９１    凹部
９２    蓋部
９５    ギア構造部
９６    前腕中空部
１３３    ハンド（作業ツール）
１３４    電磁弁ボックス（作業ツール管理装置）
【図１】
2008238320.tif 000003
【図２】
2008238320.tif 000004
【図３】
2008238320.tif 000005
【図４】
2008238320.tif 000006
【図５】
2008238320.tif 000007
【図６】
2008238320.tif 000008
【図７】
2008238320.tif 000009
【図８】
2008238320.tif 000010
【図９】
2008238320.tif 000011
【図１０】
2008238320.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月11日(2008.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
第一軸線回りに旋回可能に前記ベース部に取付けられた旋回胴と、
前記第一軸線に対して垂直な第二軸線回りで回転可能に前記旋回胴に取付けられた上腕と、
前記第二軸線に対して平行な第三軸線回りで回転可能に前記上腕の先端に取付けられていて中空部を備えた前腕と、
前記第三軸線に対して垂直な第四軸線回りで回転可能に前記前腕の先端に取付けられた第一手首要素と、
前記第一手首要素の前方に配置される作業ツールと、
前記前腕の後部に配置された作業ツール管理装置とを具備し、前記作業ツールに動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する第一線条体が前記作業ツール管理装置から前記中空部を通って前記作業ツールまで延びている、ロボットにおいて、
前記第一線条体は前記作業ツール管理装置に第一コネクタにより接続されており、
前記作業ツール管理装置に動力、信号および材料のうちの少なくとも一つを供給する第二線条体は、前記旋回胴に取付けられた側面とは反対側に位置する前記上腕の側面において前記旋回胴から前記上腕の長手方向に沿って案内され、前記前腕の前面に案内され、次いで前記上腕が取付けられている側面とは反対側に位置する前記前腕の側面を通って前記作業ツール管理装置に第二コネクタにより接続されており、
前記第二線条体は、前記前腕の前記側面または前記前面に取付けられた線条体中継部により中継されて前記作業ツール管理装置に接続されている、ロボット。
【請求項２】
前記第一手首要素と前記作業ツールとの間には、前記第四軸線に対して垂直な第五軸線回りに回転可能に設けられた第二手首要素と、前記第五軸線に対して垂直な第六軸線回りに回転可能に設けられた第三手首要素とが配置されており、
前記ロボットの前記前腕、前記第一手首要素、第二手首要素および第三手首要素のそれぞれを駆動するモータに電力および信号のうちの少なくとも一方を供給するモータ用線条体は、前記第二線条体に沿って前記旋回胴から前記前腕まで延びていて前記モータのそれぞれに直接的に接続されている請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記前腕の前記前面には凹部が形成されており、前記第二線条体は前記凹部内を案内されるようにした請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
さらに、前記凹部に案内された前記第二線条体を被覆する蓋部を具備する請求項３記載のロボット。
【請求項５】
さらに、少なくとも前記上腕の上部側面および前記前腕の前記前面のそれぞれにおいて前記第二線条体を固定する固定手段を具備する請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記上腕は、前記旋回胴に対する第一取付部分と前記前腕に対する第二取付部分との間において外方に向かって湾曲する湾曲部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット。