(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業用ロボットにおいて、
基台と、
基台から先端側に向かって順次設けられた第１アーム体乃至第５アーム体と、
第５アーム体の先端に設けられた先端部と、
基台と第１アーム体の間、第１アーム体乃至第５アーム体の間、および第５アーム体と先端部との間にそれぞれ介在された第１回動軸乃至第６回動軸とを備え、
第１回動軸乃至第６回動軸には、第１アーム体乃至第５アーム体および先端部をそれぞれ第１回動軸乃至第６回動軸を中心に回動させるための１軸モータ乃至６軸モータが設けられ、
第２アーム体は、２本のアーム部材からなり、
一方のアーム部材は、金属材料からなり、
他方のアーム部材は、取外し可能な中空状の囲体を有し、この囲体は、合成樹脂材料、弾性ゴム材料、木質材料、または紙質材料からなり、
基端側の第１回動軸から先端側の第６回動軸に向けて配線を設け、この配線は第２アーム体の他方のアーム部材の囲体内に配置され、
配線は、その一端が各１軸モータ乃至６軸モータに接続され、
配線は、基端側配線部と、先端側配線部と、基端側配線部と先端側配線部とを接続する配線接続部とを有し、
配線接続部は、第２アーム体の他方のアーム部材の囲体内に設けられ、
先端側に位置するいずれかのアーム体は、その内部に内部空間を有し、この内部空間内にソレノイドバルブが設けられ、
基端側の第１回動軸から先端側の第６回動軸に向けてエア用配管を更に設け、このエア用配管は、ソレノイドバルブに接続されるとともに囲体内に配置され、
エア用配管は、基端側配管部と先端側配管部とを有し、
これら基端側配管部と先端側配管部は、配管接続部により互いに接続され、配管接続部は、第２アーム体の他方のアーム部材の囲体内に設けられていることを特徴とする作業用ロボット。
【請求項２】
他方のアーム部材は、中空状の囲体の内側に設けられた板状の構造体を更に有することを特徴とする請求項１記載の作業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して加工作業を行なう作業用ロボットに係り、とりわけ基端側の回動軸から先端側の回動軸に向けて設けられた配線が絡まりにくい作業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、作業用ロボットとして、例えば直交ロボット、スカラロボット、垂直多関節ロボット等が知られている。このうちスカラロボットおよび垂直多関節ロボットは、基端側から先端側に向かって順次設けられた複数のアーム体と、各アーム体間に介在された４乃至６つの回動軸を備えている。これら各回動軸にそれぞれ軸用モータと軸用減速機とが設けられている。
【０００３】
ところで、先端側の軸用モータを駆動させるための電源用の配線は、基端側に設けられた終端コネクタから先端側に向けて延びている。この配線は、作業用ロボットのアーム体から外方へ露出するように配置されたり、あるいは作業用ロボットの荷重を受ける金属製の中空アーム体内部に配置されている。
【０００４】
一方、各アーム体は、作業用ロボット先端に取り付けられたツールに複雑な動きを行なわせるために、高速かつ複雑な動作を行なう必要がある。このため、電源用の配線に絡まりやねじれが生じやすく、断線のおそれもある。
【特許文献１】特開平５−３０１１９４号公報
【特許文献２】特開平９−１４１５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、基端側の回動軸から先端側の回動軸に向けて設けられた配線の絡まりやねじれを防止することができる作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】
【０００６】
本発明は、作業用ロボットにおいて、基台と、基台から先端側に向かって順次設けられた第１アーム体乃至第５アーム体と、第５アーム体の先端に設けられた先端部と、基台と第１アーム体の間、第１アーム体乃至第５アーム体の間、および第５アーム体と先端部との間にそれぞれ介在された第１回動軸乃至第６回動軸とを備え、第１回動軸乃至第６回動軸には、第１アーム体乃至第５アーム体および先端部をそれぞれ第１回動軸乃至第６回動軸を中心に回動させるための１軸モータ乃至６軸モータが設けられ、第２アーム体は、２本のアーム部材からなり、一方のアーム部材は、金属材料からなり、他方のアーム部材は、取外し可能な中空状の囲体を有し、この囲体は、合成樹脂材料、弾性ゴム材料、木質材料、または紙質材料からなり、基端側の第１回動軸から先端側の第６回動軸に向けて配線を設け、この配線は第２アーム体の他方のアーム部材の囲体内に配置され、配線は、その一端が各１軸モータ乃至６軸モータに接続され、配線は、基端側配線部と、先端側配線部と、基端側配線部と先端側配線部とを接続する配線接続部とを有し、配線接続部は、第２アーム体の他方のアーム部材の囲体内に設けられ、先端側に位置するいずれかのアーム体は、その内部に内部空間を有し、この内部空間内にソレノイドバルブが設けられ、基端側の第１回動軸から先端側の第６回動軸に向けてエア用配管を更に設け、このエア用配管は、ソレノイドバルブに接続されるとともに囲体内に配置され、エア用配管は、基端側配管部と先端側配管部とを有し、これら基端側配管部と先端側配管部は、配管接続部により互いに接続され、配管接続部は、第２アーム体の他方のアーム部材の囲体内に設けられていることを特徴とする作業用ロボットである。
【０００８】
本発明は、他方のアーム部材は、中空状の囲体の内側に設けられた板状の構造体を更に有することを特徴とする作業用ロボットである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基端側の回動軸から先端側の回動軸に向けて配線が設けられ、この配線は一のアーム体のうち他方のアーム部材の囲体内に配置されているので、配線が絡まったりねじれたりすることを防止することができる。また配線が作業用ロボットの荷重を受ける一方のアーム部材ではなく、作業用ロボットの荷重を受けない他方のアーム部材に設けられているので、一方のアーム部材は、配線によるイナーシャ変動を受けることはない。このためイナーシャ変動を受けない一方のアーム部材によって当該アーム体を安定して保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態を示す斜視図であり、図２は、本発明の一実施の形態を示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施の形態を示す水平断面図であり、図４は、本発明の一実施の形態を示す垂直断面図である。
【００１４】
まず、図１乃至図４により、本実施の形態による作業用ロボットの概略について説明する。
図１に示すように、作業用ロボット１０は、基台１１と、基端側（基台１１）から先端側（先端部１７）に向かって順次設けられた複数のアーム体（第１アーム体１２、第２アーム体１３、第３アーム体１４、第４アーム体１５、および第５アーム体１６）と、第５アーム体１６先端に設けられた先端部１７とを備えている。
【００１５】
このうち第１アーム体１２は、図２に示すように、基台１１上で第１回動軸Ａ1を中心に回動可能となっている。また第１アーム体１２と第２アーム体１３との間に第２回動軸Ａ2が介在され、第２アーム体１３は、第２回動軸Ａ2を中心に回動可能となっている。また第２アーム体１３と第３アーム体１４との間に第３回動軸Ａ3が介在され、第３アーム体１４は、第３回動軸Ａ3を中心に回動可能となっている。また第３アーム体１４と第４アーム体１５との間に第４回動軸Ａ4が介在され、第４アーム体１５は、第４回動軸Ａ4を中心に回動可能となっている。さらに第４アーム体１５と第５アーム体１６との間に第５回動軸Ａ5が介在され、第５アーム体１６は、第５回動軸Ａ5を中心に回動可能となっている。さらにまた、先端部１７は、第６回動軸Ａ6を中心として第５アーム体１６に対して回動可能となっている。
【００１６】
また図３および図４に示すように、各回動軸Ａ1〜Ａ6には、アーム体１２〜１６、および先端部１７を各回動軸Ａ1〜Ａ6を中心に回動させるためのモータ２１〜２６（１軸モータ２１、２軸モータ２２、３軸モータ２３、４軸モータ２４、５軸モータ２５、および６軸モータ２６）が各々設けられている。各回動軸Ａ1〜Ａ6には更に、各モータ２１〜２６の速度を減速するための減速機３１〜３６（１軸減速機３１、２軸減速機３２、３軸減速機３３、４軸減速機３４、５軸減速機３５、および６軸減速機３６）が各々設けられている。このうち１軸減速機３１および４軸減速機３４は、それぞれ中空構造からなっているので、後述する配線１８およびエア用配管２８がその内部を通過することができる。
【００１７】
ところで、複数のアーム体１２〜１６のうち、第２アーム体１３は２本のアーム部材１３Ａ、１３Ｂからなっている。このうち一方のアーム部材１３Ｂは、ロボットの荷重を受けるアームであり、金属材料からなっている。これに対して他方のアーム部材１３Ａは、中空状の囲体１３Ｃと、囲体１３Ｃの内側に設けられた板状の構造体１３Ｄを有している。
【００１８】
このうち板状の構造体１３Ｄは、第２回動軸Ａ2と第３回動軸Ａ3との間に配置され、アルミニウム等の金属材料から構成されている。一方囲体１３Ｃは、合成樹脂材料、弾性ゴム材料（とりわけシリコン系のゴム材料）、木質材料、または紙質材料等の比較的軽量かつ軟質の材料からなっていることもできる。
【００１９】
図３および図４に示すように、基端側の第１回動軸Ａ1から先端側の第６回動軸Ａ6に向けて、配線１８が設けられている。この配線１８は、例えば各モータ２１〜２６へ電源を供給したり、後述するソレノイドバルブ２７へ信号を送信したりするために用いられる。すなわち配線１８は、その一端がこれら各モータ２１〜２６およびソレノイドバルブ２７に接続されるとともに、他端が基台１１に設けられた終端コネクタ１９に接続されている。また配線１８は上述した他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃ内を通過するように囲体１３Ｃ内に配置されている。
【００２０】
また配線１８は、基端側配線部１８Ａと先端側配線部１８Ｂとを有している。これら基端側配線部１８Ａと先端側配線部１８Ｂは、コネクタ２０（配線接続部）により互いに着脱自在に接続されている。なおコネクタ２０は、他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃ内に設けられている。
【００２１】
一方、先端側に位置するアーム体のうち第４アーム体１５は、その内部に内部空間１５Ａを有している。この内部空間内１５Ａには、配線１８からの信号により制御されるソレノイドバルブ２７が設けられている。なおソレノイドバルブ２７は、例えば先端部１７に取り付けられたツールが空圧機器からなる場合、この空圧機器を作動させるためのものである。
【００２２】
さらに、基端側の第１回動軸Ａ1から先端側の第６回動軸Ａ6に向けて、エア用配管２８が設けられている。このエア用配管２８は、ソレノイドバルブ２７にエアを供給するために一端がソレノイドバルブ２７に接続されるとともに、他端が基台１１に設けられた終端コネクタ１９に接続されている。エア用配管２８は、ソレノイドバルブ２７と終端コネクタ１９との間において、配線１８と略同様の位置を通過するように配置されている。すなわちエア用配管２８も、第２アーム体１３の囲体１３Ｃ内を通過するように囲体１３Ｃ内に配置されている。
【００２３】
エア用配管２８は、基端側配管部２８Ａと先端側配管部２８Ｂとを有している。これら基端側配管部２８Ａと先端側配管部２８Ｂは、コネクタ４０（配管接続部）により互いに接続されている。図４に示すように、コネクタ４０は、他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃ内に設けられている。
【００２４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
作業用ロボット１０は、先端部１７に取り付けられたツールを動作させて作業対象であるワークに対して所定の作業を行なうものである。
【００２５】
この際、先端部１７を所定の位置へ移動させるため、作業用ロボット１０の第１アーム体１２、第２アーム体１３、第３アーム体１４、第４アーム体１５、第５アーム体１６、および先端部１７は、それぞれモータ２１〜２６により各回動軸Ａ1〜Ａ6を中心に回動する。このうち第２アーム体１３は、上述したように一方のアーム部材１３Ｂと他方のアーム部材１３Ａとからなっているが、作業用ロボット１０の動作時に荷重が加わるのは一方のアーム部材１３Ｂのみである。
【００２６】
一方、配線１８およびエア用配管２８は、他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃ内に配置されている。したがって、一方のアーム部材１３Ｂおよび他方のアーム部材１３Ａが第２回動軸Ａ2を中心として回動する間、配線１８およびエア用配管２８が絡まったりねじれたりすることがない。
【００２７】
また配線１８およびエア用配管２８が作業用ロボット１０の荷重を受ける一方のアーム部材１３Ｂではなく、作業用ロボット１０の荷重を受けない他方のアーム部材１３Ａに設けられているので、一方のアーム部材１３Ｂは、配線１８およびエア用配管２８によるイナーシャ変動を受けることはない。このようにイナーシャ変動を受けない一方のアーム部材１３Ｂによって当該アーム体１３の剛性が確保され、この一方のアーム部材１３Ｂによって当該アーム体１３全体を安定して保持することができる。
【００２８】
次に、点検等によりモータを取り外す場合の作用について、３軸モータ２３を例にとって述べる。この場合、まず他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃを取り除く。次にコネクタ２０を取り外し、配線１８を基端側配線部１８Ａと先端側配線部１８Ｂとに分離する。その後、３軸モータ２３を水平方向に引き抜くことにより、３軸モータ２３とともに先端側配線部１８Ｂを取り外すことができる。このようにして、基端側配線部１８Ａを取り除くことなく３軸モータ２３を容易に取り外すことができる。なお他のモータおよびソレノイドバルブ２７を取り外す場合も同様にして行なうことができる。
【００２９】
このように本実施の形態によれば、基端側の第１回動軸Ａ1から先端側の第６回動軸Ａ6に向けて配線１８およびエア用配管２８が設けられ、この配線１８およびエア用配管２８は他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃ内に配置されているので、配線１８およびエア用配管２８が絡まったり、ねじれたりすることを防止することができる。
【００３０】
また本実施の形態によれば、配線１８およびエア用配管２８が他方のアーム部材１３Ａに設けられているので、イナーシャ変動を受けない一方のアーム部材１３Ｂによって当該アーム体１３を安定して保持することができ、これによりイナーシャ変動を抑制して作業用ロボット１０の動作を安定させることができる。
【００３１】
また本実施の形態によれば、囲体１３Ｃは、合成樹脂材料、弾性ゴム材料、木質材料、または紙質材料からなっているので、他方のアーム部材１３Ａを軽量化することができるとともに作業用ロボット１０の安全性を向上させることができる。すなわち、ティーチング等の作業中にアーム部材１３Ａが周辺の機器等に誤って接触した場合であっても、囲体１３Ｃによって当該機器等を損傷する危険性が小さい。とりわけ囲体１３Ｃが弾性ゴム材料等の比較的軟らかい材料からなる場合、特に安全性を向上することができる。
【００３２】
また本実施の形態によれば、他方のアーム部材１３Ａは、中空状の囲体１３Ｃの内側に設けられた板状の構造体１３Ｄを有するので、配線１８およびエア用配管２８を内側から保護することができる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、コネクタ２０、４０は、他方のアーム部材１３Ａの囲体１３Ｃ内に設けられているので、点検等を行なう際、モータ２１〜２６およびソレノイドバルブ２７を容易に取り外すことができる。
【００３４】
また本実施の形態によれば、ソレノイドバルブ２７は、第４アーム体１５の内部空間１５Ａに設けられているので、ソレノイドバルブ２７を外部から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による作業用ロボットの一実施の形態を示す斜視図。
【図２】本発明による作業用ロボットの一実施の形態を示す斜視図。
【図３】本発明による作業用ロボットの一実施の形態を示す水平断面図。
【図４】本発明による作業用ロボットの一実施の形態を示す垂直断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１０    作業用ロボット
１１    基台
１２    第１アーム体
１３    第２アーム体
１３Ａ  他方のアーム部材
１３Ｂ  一方のアーム部材
１３Ｃ  囲体
１３Ｄ  構造体
１４    第３アーム体
１５    第４アーム体
１６    第５アーム体
１７    先端部
１８    配線
１８Ａ  基端側配線部
１８Ｂ  先端側配線部
１９    終端コネクタ
２０    コネクタ（配線接続部）
２１〜２６  モータ
２７    ソレノイドバルブ
２８    エア用配管
２８Ａ  基端側配管部
２８Ｂ  先端側配管部
３１〜３６  減速機
４０    コネクタ（配管接続部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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