(57)【要約】【課題】ロボットの手首部と作業ツールの間の電気的絶縁を確保する構造。【解決手段】絶縁プレート１９を手首フランジ１１・作業ツール１２間に挟み、金属製の位置決めピン１８をピン穴１３に通し、締結ボルト２２で作業ツール１２を手首フランジ１１に固定する。ピン穴１３は、ピン穴部材１４、絶縁部材１５、外側部材１６からなる絶縁ピン穴ユニット１７を取付穴Ａに圧入して形成する。タップ穴２３は、タップ穴部材２４、絶縁部材２５、外側部材２６からなる絶縁タップ穴ユニット２７を手首フランジ１１に取付けて形成する。絶縁ピン穴ユニット１７の外周とピン穴１３の内周の同芯度とピン穴１３の内径、並びに、取付穴Ａの位置と内径を所定の精度で加工しておけば、絶縁ピン穴ユニット１７を取付穴Ａに嵌合して手首フランジ１１に取付けるだけで、ピン穴１３に所定の精度が確保される。【選択図】            図２
2004148467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手首部に対して作業ツールを位置決めされた状態で取り付けて使用する産業用ロボットにおいて、
位置決め用ピン穴を有するピン穴部材と、該ピン穴部材の外周部を囲むように形成された絶縁部材と、該絶縁部材の外周を囲むように形成された部材とを含む絶縁ピン穴ユニットが前記手首部に取付けられており、
前記手首部と前記ピン穴部材とは互いに電気的に絶縁されている産業用ロボット。
【請求項２】
前記絶縁ピン穴ユニットを前記手首部に取付けるための取付穴が前記手首部に設けられており、
前記絶縁ピン穴ユニットの外周と前記位置決めピン穴の内周の同芯度、及び、前記位置決めピン穴の内径を予め所定の精度で加工しておくとともに、前記取付穴の位置及び内径を予め所定の精度で加工しておき、
前記絶縁ピン穴ユニットを前記取付穴に嵌合して前記手首部に取付けることにより、前記位置決めピン穴について所定の精度が確保されるようになっている、請求項１に記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記手首部が手首フランジを含み、前記絶縁ピン穴ユニットが前記手首フランジに取付けられる、請求項１または請求項２に記載の産業用ロボット。
【請求項４】
手首部に対して作業ツールを位置決めされた状態で取り付けて使用する産業用ロボットにおいて、
タップ穴を有するタップ穴部材と、該タップ穴部材の外周部を囲むように形成された絶縁部材と、該絶縁部材の外周を囲むように形成された部材を含む絶縁タップ穴ユニットが前記手首部に取付けられており、
前記手首部と前記タップ穴部材とは互いに電気的に絶縁されている産業用ロボット。
【請求項５】
前記手首部が手首フランジを含み、前記タップ穴ユニットが前記手首フランジに取付けられる、請求項４に記載の産業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスポット溶接ガンやアーク溶接トーチなどの作業ツールを手首部に対して位置決めされた状態で取付けて使用する産業用ロボット（以下、単に「ロボット」ともいう）に関し、更に詳しく言えば、同ロボットにおいて作業ツールと手首部の間の絶縁を確保するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットの手首部に対して作業ツールを位置決めされた状態で取付け、ワーク等に対して所要の作業を実行することは広く知られているところである。そして、周知のように、ロボットの手首部に取り付けられる作業ツールには電気が供給されるものが多く、そのような場合に対処するために、作業ツールと手首部の間の電気的絶縁を確保する技術が必要になる。
【０００３】
例えば溶接用ロボットでは、作業ツールとしてスポット溶接ガンやアーク溶接トーチがロボットの手首部に取付けられるが、ロボットの手首部の先端部分には、通常、金属製の手首フランジが設けられており、この手首フランジとスポット溶接ガンあるいはアーク溶接トーチの間を電気的に絶縁する必要がある。この必要性に対処するために従来より用いれらている代表的な手法の例を図４（第１の従来技術）及び図５（第２の従来技術）に示した。
【０００４】
先ず、図４に示した第１の従来技術においては、手首フランジ１１と作業ツール（スポット溶接ガン、アーク溶接トーチ等；以下同じ）１２の間に絶縁プレート１９を挟み込み、絶縁プレート１９と作業ツール１２を締結ボルト２２、絶縁カラー２０及び絶縁ワッシャ２１を使用して手首フランジ１１に対して取り付けるようになっている。そのために、手首フランジ１１には締結ボルト２２に整合するタップ穴２３が予め形成されており、絶縁プレート１９及び作業ツール１２の対応位置には、締結ボルト２２を通す穴が形成されている。
【０００５】
また、手首フランジ１１に対して作業ツール１２を位置決めするために、手首フランジ１１にピン穴１３が形成され、また、絶縁プレート１９及び作業ツール１２の対応位置には、位置決めピン４１を通す穴が形成されている。ピン穴１３の内周と位置決めピン４１の外周の形状及び寸法の整合性は、所定の精度の加工によって確保されている。また、位置決めピン４１が手首フランジ１１と作業ツール１２との間の絶縁を損ねることがないように、位置決めピン４１には絶縁体である合成樹脂製のものが使用される。
【０００６】
次に、図５に示した第２の従来技術は、上記第１の従来技術では作業ツールの取付け毎に必要であった絶縁部材（絶縁プレート）の組込み作業の手間を省く目的で提案されたもので、特許文献１にその開示がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１１４８７３号公報
即ち、第２の従来技術では、絶縁手首フランジ５１を予め手首フランジ１１側に取り付けておき、作業ツール１２をこの絶縁手首フランジ５１に対して位置決めして取り付ける構造を採用することで、作業ツール１２の取付け毎に絶縁部材を組込む作業は不要にしている。図５に示したように、絶縁手首フランジ５１は、絶縁プレート１９を手首フランジ１１との間に挟み込んだ状態で、締結ボルト２２、絶縁カラー２０及び絶縁ワッシャ２１を使用して手首フランジ１１に対して取り付ける。
【０００８】
そのために、手首フランジ１１には締結ボルト２２に整合するタップ穴２３が予め所定の精度で形成されており、絶縁プレート１９の対応位置には、締結ボルト２２を通す穴が形成されている。
そして、作業ツール１２を絶縁手首５１に対して位置決めされた状態で取り付けるために、絶縁手首フランジ５１に、ピン穴１３が形成され、作業ツール１２の対応位置には、位置決めピン１８を通す穴が形成されている。絶縁手首フランジ５１に形成されるピン穴１３の内周と位置決めピン１８の外周の形状及び寸法の整合性は、所定の精度の加工によって確保されている。更に、絶縁手首フランジ５１には締結ボルト３２に整合するタップ穴が予め形成されており、作業ツール１２の対応位置には、締結ボルト３２を通す穴が形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来技術には大きな問題点があった。先ず、上記第１の従来技術のように、樹脂などの絶縁体製の位置決めピンは、作業ツールの付け外しを繰り返すうちに容易に摩耗してガタが発生し、スポット溶接ガンやアーク溶接トーチなど作業ツールの位置決め精度を低下させる。このような位置決め精度の低下は、当然、スポット溶接ガンやアーク溶接トーチなどの先端部の位置ずれを引起こし、製品の品質低下を招く要因となる。また、これを防止するために、作業ツールの交換の度に新品の位置決めピンとの交換が必要になり、メンテナンスコストが増大する。
【００１０】
また、上記第２の従来技術のように、作業ツールを取り付ける部分がロボット本体から絶縁された構造（絶縁手首フランジ）になっている場合は、金属製の位置決めピンが使用できるため、上記の問題は解決できるが、絶縁手首フランジの採用により手首フランジが二重構造となるため、実質的に手首部の長さが延長されたことになり、スポット溶接ガンやアーク溶接トーチなどの作業ツールの取付け位置が手首部を動作させる軸の回転中心から遠ざかることになる。
【００１１】
その結果、ロボットの負荷が増大する。特に、スポット溶接ガンやアーク溶接トーチなど重量の大きな作業ツールを使用する場合にその影響が大きい。更にまた、手首部の形状が大きくなるため、周囲との干渉が発生し易くなるという問題もある。
そこで、本発明はこれら従来技術の問題点を解消し得る作業ツール取り付け構造を採用した産業用ロボットを提供することにある。
即ち、本発明の１つの目的は、作業ツールをロボットの手首部に対して位置決めするために金属製のピンを使用することを可能にし、位置決めピンの摩耗による位置ずれやそれに起因する製品品質低下の防止、メンテナンスコストの低減などを図ることにある。
【００１２】
また、もう１つの目的は、従来必要であった絶縁カラーや絶縁ワッシャを不要とすることで、作業ツールの装着作業を簡素化できるようにすることにある。更にもう１つの目的は、手首部の長さを実質的な延長することなく、位置決め用のピン穴やタップ穴を手首フランジから電気的に絶縁された構造にして、ロボットヘの負荷の増大を避けることも同時に実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、産業用ロボットの手首部の構造を改良し、作業ツールを手首部に対して位置決めするためのピン穴に、その周囲の部分から電気的に絶縁された構造を与えることで、摩耗が少ない導電性の位置決ピンの使用を可能とする。また、作業ツールを取り付けるためのタップ穴を手首フランジから電気的に絶縁された構造として、絶縁カラーや絶縁ワッシャなどを不要とする。
【００１４】
具体的言えば、本発明は、手首部に対して作業ツールを位置決めされた状態で取り付けて使用する産業用ロボットについて、２つの態様での改良を提案する。第１の態様の改良においては、位置決め用ピン穴を有するピン穴部材と、該ピン穴部材の外周部を囲むように形成された絶縁部材と、該絶縁部材の外周を囲むように形成された部材とを含む絶縁ピン穴ユニットを前記手首部に取付け、前記手首部と前記ピン穴部材とを互いに電気的に絶縁する。
【００１５】
ここで、典型的には、前記手首部は手首フランジを含んでおり、前記絶縁ピン穴ユニットが前記手首部に取付けられる。
また、前記絶縁ピン穴ユニットを前記手首部に取付けるための取付穴を前記手首部に設け、前記絶縁ピン穴ユニットの外周と前記位置決めピン穴の内周の同芯度、及び、前記位置決めピン穴の内径を予め所定の精度で加工しておくとともに、前記取付穴の位置及び内径を予め所定の精度で加工しておき、前記絶縁ピン穴ユニットを前記取付穴に嵌合して前記手首部に取付けることにより、前記位置決めピン穴について所定の精度が確保されるようにすることができる。
【００１６】
第２の態様の改良においては、タップ穴を有するタップ穴部材と、該タップ穴部材の外周部を囲むように形成された絶縁部材と、該絶縁部材の外周を囲むように形成された部材を含む絶縁タップ穴ユニットを前記手首部に取付け、前記手首部と前記タップ穴部材とは互いに電気的に絶縁する。
ここで、典型的には、前記手首部は手首フランジを含んでおり、前記タップ穴ユニットが前記手首部に取付けられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明は、手首部に対して作業ツールを位置決めされた状態で取り付けて使用する産業用ロボットに適用されるもので、図３にはその一例が示されている。図３に示した例では、ロボット３１の手首部の先端の手首フランジ１１に対して、作業ツール１２としてスポット溶接ガンが取り付けられている。一般には、電気を供給される任意の作業ツールが取り付けられることを想定する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態について要部構造を説明する断面図である。同図において、符号１１はロボットの手首部の先端に設けられた手首フランジを表わしている。この手首フランジ１１には、作業ツール（例えばスポット溶接ガンやアーク溶接トーチなど；以下、同じ）１２を手首フランジに対して位置決めするためのピン穴１３と、作業ツール１２を手首フランジ１１に対して締結ボルト２２を用いて取り付け・固定するためのタップ穴２３が設けられている。
【００１９】
ピン穴１３は、ピン穴部材１４と、その外周を囲むように形成された絶縁部材１５と、さらにこの絶縁部材１５の外周を囲むように形成された外側部材１６で構成される絶縁ピン穴ユニット１７を、手首フランジ１１に取付けることによって形成される。絶縁ピン穴ユニット１７の手首フランジ１１への取付けは、例えば、絶縁ピン穴ユニット１７の外周と整合する形状と寸法を有する取付穴（凹部）Ａを手首フランジ１１に形成しておき、この取付穴（凹部）Ａに絶縁ピン穴ユニット１７を圧入することで行なわれる。
【００２０】
ここで、絶縁ピン穴ユニットの外周とピン穴１３の内周の同芯度、及び、ピン穴１３の内径を予め所定の精度以上で加工しておくとともに、手首フランジ１１側の取付穴Ａの位置と内径を予め所定の精度以上で加工しておけば、前記絶縁ピン穴ユニット１７を手首フランジ１１に取付けるだけで、ピン穴１３に必要な位置と穴径の精度（上記加工精度に見合った精度）が自動的に確保される。
【００２１】
一方、ピン穴１３及びタップ穴２３に対応して、絶縁プレート１９及び作業ツール１２の対応位置には、それぞれ位置決めピン１８と締結ボルト２２を通す穴が形成されている。ピン穴１３の内周と位置決めピン１８の外周の形状と寸法の整合性は、所定の精度の加工によって確保されている。ここで重要なことは、上記した絶縁ピン穴ユニット１７の採用によって、ピン穴１３の内壁の周囲の部分（手首フランジ１１）に対する電気的絶縁が既に確保されているために、位置決めピン１８として摩耗が少ない金属製のものが採用できることである。
【００２２】
本実施形態において、手首フランジ１１に対して作業ツール１２を取付ける際には、先ず絶縁プレート１９を手首フランジ１１と作業ツール１２の間に挟み、位置決めピン１８と締結ボルト２２をそれぞれ作業ツール１２及び絶縁プレート１９の各対応する穴を通して、ピン穴１３及びタップ穴２３に通す。そして、締結ボルト２２を適当な工具を用いて締め付け、作業ツール１２を手首フランジ１１に対して固定する。
【００２３】
但し、締結ボルト２２については、金属製であり、且つ、タップ穴２３は手首フランジ１１に対して絶縁されていないので、作業ツール１２の穴を通る部分に絶縁カラー２０を用いるとともに絶縁ワッシャ２１を介して締結ボルト２２を通すようにする。このように、締結ボルト部に絶縁カラー２０及び絶縁ワッシャ２１を使用することで、作業ツール１２を手首フランジ１１から電気的に絶縁された状態で手首フランジ１１に精度良く固定することができる。なお、作業ツール１２を取り外す際には、締結ボルト２２を適当な工具を用いて緩め、各部材を順に取り外せば良い。
【００２４】
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態で採用された構造を更に改良し、締結ボルト部に絶縁カラーや絶縁ワッシャを使用しなくとも、作業ツールを手首フランジから電気的に絶縁された状態で精度良く取り付けられるようにしたものである。先ず、位置決め用のピン穴の関連した構成については、第１の実施形態と特に変わりはない。
【００２５】
即ち、図２（ａ）に示されているように、手首フランジ１１には、作業ツール１２を手首フランジに対して位置決めするためのピン穴１３が設けられている。ピン穴１３は、ピン穴部材１４と、その外周を囲むように形成された絶縁部材１５と、さらにこの絶縁部材１５の外周を囲むように形成された外側部材１６で構成される絶縁ピン穴ユニット１７を、手首フランジ１１に取付けることによって形成される。絶縁ピン穴ユニット１７の手首フランジ１１への取付けについては、第１の実施形態で説明した通りである。
【００２６】
即ち、絶縁ピン穴ユニット１７の外周と整合する形状と寸法を有する取付穴（凹部）Ａを手首フランジ１１に形成しておき、この取付穴（凹部）Ａに絶縁ピン穴ユニット１７を圧入して絶縁ピン穴ユニット１７を手首フランジ１１に取付ける。
【００２７】
絶縁ピン穴ユニットの外周とピン穴１３の内周の同芯度、及び、ピン穴１３の内径を予め所定の精度以上で加工しておくとともに、手首フランジ１１側の取付穴Ａの位置と内径を予め所定の精度以上で加工しておく。これにより、前記絶縁ピン穴ユニット１７を手首フランジ１１に取付けるだけで、ピン穴１３に必要な位置と穴径の精度（上記加工精度に見合った精度）が自動的に確保される。
【００２８】
一方、タップ穴２３については、第１の実施形態とは異なり、手首フランジ１１に直接形成するのではなく、絶縁タップ穴ユニット２７を手首フランジ１１に取付けることによって形成する。この絶縁タップ穴ユニット２７は、タップ穴部材２４と、その外周を囲むように形成された絶縁部材２５と、さらにこの絶縁部材２５の外周を囲むように形成された外側部材２６で構成されている。
【００２９】
絶縁タップ穴ユニット２７の最外周の部材は、例えば、図２（ｂ）に示したように、二面幅２９を有するフランジ部２８に形成されている。そして、手首フランジ１１の裏側から絶縁タップ穴ユニット２７を圧入し、フランジ部２８を手首フランジ１１の段差部３０に係合させることにより、絶縁タップ穴ユニット２７が手首フランジ１１に対して回転する動き、あるいは、前面側に抜け出てくる動きが封じられている。
【００３０】
また、ピン穴１３及びタップ穴２３に対応して、絶縁プレート１９及び作業ツール１２の対応位置には、それぞれ位置決めピン１８と締結ボルト２２を通す穴が形成されている。ピン穴１３の内周と位置決めピン１８の外周の形状と寸法の整合性は、所定の精度の加工によって確保されている。第１の実施形態の説明で述べたように、ピン穴１３の内壁の周囲の部分（手首フランジ１１）に対する電気的絶縁が既に確保されているために、位置決めピン１８として摩耗が少ない金属製のものが採用できる。
【００３１】
更に、上記した絶縁タップ穴ユニット２７の採用により、タップ穴２３の内壁が周囲の部分（手首フランジ１１）に対して電気的に絶縁されているため、絶縁カラー２０及び絶縁ワッシャ２１を用意する必要がない。
【００３２】
本実施形態において、手首フランジ１１に対して作業ツール１２を取付ける際には、先ず絶縁プレート１９を手首フランジ１１と作業ツール１２の間に挟み、位置決めピン１８と締結ボルト２２をそれぞれ作業ツール１２及び絶縁プレート１９の各対応する穴を通して、ピン穴１３及びタップ穴２３に通す。そして、締結ボルト２２を適当な工具を用いて締め付け、作業ツール１２を手首フランジ１１に対して固定する。
【００３３】
ここで注意すべきことは、上記の通り、締結ボルト２２が金属製であるにも拘らず、タップ穴２３が手首フランジ１１に対して電気的に絶縁されているので、作業ツール１２の穴を通る部分に絶縁カラー２０を用いる必要はなく、また、絶縁ワッシャ２１を介して締結ボルト２２を通す必要もないということである。このように、締結ボルト部に絶縁カラー２０及び絶縁ワッシャ２１を使用する必要がなくなることで、作業ツール１２の取り付け及び取り外しの作業がより楽になる。なお、作業ツール１２の取り外しには、適当な工具を用いて締結ボルト２２を緩め、各部材を順に取り外せば良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、スポット溶接ガン、アーク溶接トーチあるいは他の作業ツールをロボットの手首部に対して位置決めするためのピン穴を手首部から電気的に絶縁された構造とすることができるため、金属製の位置決めピンの使用が可能となる。それに伴い、位置決めピンの摩耗による位置ずれやそれに起因する製品品質の低下を防ぐことができる。また、作業ツールの取り付け／取り外しの度に位置決めピンを新品に取り替える必要もなくなり、メンテナンスコストを低減できる。
【００３５】
さらに、タップ穴を手首部から電気的に絶縁された構造とすることにより、従来必要であった絶縁カラーや絶縁ワッシャが不要となり、作業ツールの取り付け／取り外しの作業が簡素化される。
【００３６】
そして、本発明においては、手首部を動作させる軸の回転中心から手首部先端（通常はフランジ面）までの距離を増やすことなく、位置決めピン穴やタップ穴を手首部から電気的に絶縁できるため、ロボットにかかる負荷の増大を伴わずに上記諸利点が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態について説明する断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態について説明する図で、（ａ）は作業ツール取り付け構造の概略を断面図で示したものであり、（ｂ）は絶縁タップ穴ユニットを手首フランジに対して取り付ける構造について説明する断面図である。
【図３】本発明が適用されるロボットの全体を示した図である。
【図４】第１の従来技術について説明する図である。
【図５】第２の従来技術について説明する図である。
【符号の説明】
１１  手首フランジ
１２  作業ツール（スポット溶接ガンなど）
１３  ピン穴
１４  ピン穴部材
１５、２５  絶縁部材
１６、２６  外側部材
１７  絶縁ピン穴ユニット
１８  位置決めピン（金属製）
１９  絶縁プレート
２０  絶縁カラー
２１  絶縁ワッシャ
２２、３２  締結ボルト
２３  タップ穴
２４  タップ穴部材
２７  絶縁タップ穴ユニット
２８  フランジ部
２９  二面幅
３０  段差部
３１  （産業用）ロボット
４１  位置決めピン（樹脂製）
５１  絶縁手首フランジ
【図１】
2004148467.tif 000003
【図２】
2004148467.tif 000004
【図３】
2004148467.tif 000005
【図４】
2004148467.tif 000006
【図５】
2004148467.tif 000007