(57)【要約】産業用ロボットの旋回装置は、モータ３０のモータシャフト３０ｓに固定してモータ３０を停止するブレーキ４０と、モータシャフト３０ｓが固定してモータ３０の回転角度を検出するエンコーダ５０と、モータャフト３０ｓと結合して連通中空部が形成されると共に、モータ３０の回転を減速して回転側アーム２０に連結固定された減速機６０と、固定側アーム１０に設けられ、連通中空部に連通された管用軸受け７２と、回転側アーム２０に一端が連結固定され、他端が管用軸受け７２に固定されると共に、ケーブル８０が配線される低速回転管７０とを備えたものである。
2004078423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、固定部に対して旋回駆動する回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置において、
中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、
中心部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、
中心部に貫通された第３の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャフトとを備え、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の中空部により貫通された連通中空部が形成されると共に、前記第１のシャフトの回転を減速して前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、
第１の内輪と第１の外輪を有し、該第１の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記固定部に前記第１の外輪が固定された第１の軸受けと、
一端部が該第１の内輪に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状の管部材と、
一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定されると共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、
を備えたことを特徴とする産業用ロボットの旋回装置。
【請求項２】
前記第１の軸受けの代りに、
第２の内輪と第２の外輪を有し、該第２の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記回転部に前記第２の外輪が固定された第２の軸受けと、
を備えたことを特徴とする請求の範囲１に記載の産業用ロボットの旋回装置。
【請求項３】
前記第２のシャフト、前記モータ、前記エンコーダ、前記ブレーキを一体にした駆動ユニットと、
を備えたことを特徴とする請求の範囲１又は２に記載の産業用ロボットの旋回装置。
【請求項４】
前記固定側アームに連結固定されると共に、前記ケーブルが前記貫通孔から前記固定部の側に引き出された固定側引出し部を、ほぼ水平に前記ケーブルを固定する第１のクランプと、
前記ケーブルが前記貫通孔から前記回転部の側に引き出された回転側引出し部を、ほぼ垂直に前記ケーブルを固定する第２のクランプと、
を備えたことを特徴とする請求の範囲１に記載の産業用ロボットの旋回装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は産業用ロボットの旋回装置に関し、減速機、モータ、エンコーダに設けられた中空に管部材を遊挿して、管部材にケーブルを配線処理するものである。
【背景技術】  従来の産業用ロボットの旋回装置を特開平５−５７６６４号公報によって説明する。該公報によれば、ロボットの固定ベースと、固定ベースに旋回自在に連結された旋回ボディと、旋回ボディの上部に連結されたロボットアームなどの可動機構部と、旋回ボディを旋回駆動するモータと、モータの出力を旋回ボディに伝達する減速機とを備え、モータと減速機の軸心を中空に形成するとともに同心上に配設して、モータと減速機の軸心を旋回ボディの旋回軸心と同心に配設して、ロボットアームなどの駆動機構部への電力等を供給するケーブルを、モータの中空と減速機の中空とを貫通させた保護パイプに配設したものである。
上記のように構成された産業用ロボットの旋回装置は、モータと減速機の軸心をそれぞれ中空に形成するとともに同心上に配設して、モータと減速機の軸心を旋回ボディの旋回軸心と同心に配設して、ケーブルをモータの中空と減速機の中空とを貫通させて配設したことにより、ケーブルは旋回ボディの旋回軸心を通るのでハウジングや固定ベースとの摺動がなくなり、摩耗による断線をなくすることができる。
しかしながら、上記産業用ロボットの旋回装置は、アーム等を駆動制御するための情報量等の増大に伴い、ケーブルの束が太くなるにつれて、モータの軸と共に、保護パイプが回転すると、ケーブルの被覆が傷つくおそれがあるという問題点があった。
【発明の開示】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ロボットの関節において、旋回駆動によるケーブルが極めて磨耗しにくい産業用ロボットの旋回装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、固定部と、固定部に対して旋回駆動する回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置において、中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、中心部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、中心部に貫通された第３の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャフトとを備え、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の中空部により貫通された連通中空部が形成されると共に、前記第１のシャフトの回転を減速して前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、第１の内輪と第１の外輪を有し、該第１の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記固定部に前記第１の外輪が固定された第１の軸受けと、一端部が該第１の内輪に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状の管部材と、一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定されると共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、を備えたことを特徴とするものである。
かかる産業用ロボットの旋回装置によれば、モータ、減速機、エンコーダ、ブレーキを一直線状に配列されることにより形成された連通中空部に、一端が固定部に連結固定されると共に、他端が回転部に連結固定された管部材を挿入し、管部材の貫通孔にケーブルを配線する。
したがって、ケーブルの配線がモータ等によって阻害されずに無駄な配線経路を通ることがないので、配線スペースが少なくり、ひいては旋回装置が小型になる。しかも、管部材は固定部と回転部との回転により回動するだけであるから、管部材に挿入されたケーブルに管部材が接触する速度も、モータの回転速度よりもかなり低減される。よって、ケーブルの被覆が極めて損傷しにくくなるという効果がある。
第２の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、第１の軸受けの代りに、第２の内輪と第２の外輪を有し、該第２の内輪の同心が連通中空部の同心線上に設けられると共に、回転部に前記第２の外輪が固定された第２の軸受けと、を備えたことを特徴とするものである。
かかる産業用ロボットの旋回装置によれば、固定部に設けられた第１の軸受けの代りに、回転部に第２の軸受けを設けたので、固定部の構造が簡易になるという効果がある。
第３の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、第２のシャフト、モータ、エンコーダ、ブレーキを一体にした駆動ユニットと、を備えたことを特徴とするものである。
かかる産業用ロボットの旋回装置によれば、該旋回装置の組立て性が向上するという効果がある。
第４の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、前記固定側アームに連結固定されると共に、前記ケーブルが前記貫通孔から前記固定部の側に引き出された固定側引出し部を、ほぼ水平に前記ケーブルを固定する第１のクランプと、前記ケーブルが前記貫通孔から前記回転部の側に引き出された回転側引出し部を、ほぼ垂直に前記ケーブルを固定する第２のクランプと、を備えたことを特徴とするものである。
かかる産業用ロボットの旋回装置によれば、ケーブルを第１及び第２のクランプによって適切にケーブルを固定したので、ケーブルの移動による劣化を極めて減少させると共に、旋回装置をより小型にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明の一実施例による産業用ロボットの旋回装置の分解斜視図である。
第２図は第１図に示す産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。
第３図は本発明の他の実施例による産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】  本発明の一実施例を第１図及び第２図によって説明する。第１図は本発明の一実施例による産業用ロボットの旋回装置の分解斜視図、第２図は第１図に示す産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。
第１図及び第２図において、産業用ロボットの旋回装置１は、固定部としての固定側アーム１０と、固定側アーム１０に対して回動する回転部としての回転側アーム２０とから成っている。
回転側アーム２０の内部には、断面が略逆コ状で、円柱状の空洞部２０ｕを有しており、該空洞部２０ｕには、モータ３０を中心に第２図の右側にブレーキ４０、エンコーダ５０、左側に減速機６０が一直線状に軸心が水平になるように配置して固定されている。
該空洞部２０ｕの両端には、それぞれ軸受け２２，２４が固定されている。該空洞部２０ｕの中央部には、回転側アーム２０を回動させる駆動源と成ると共に、軸心の中央に円柱状に貫通された第１の中空部３０ｃが形成された第１のシャフトとしてのモータシャフト３０ｓを有する同期型のモータ３０を備えており、モータ３０には、回転磁界を発生するリング状のコイル３０Ｌを有し、モータシャフト３０ｓの表面にコアを介してマグネット３０ｍが固定されている。
モータ３０に隣接して配置され、軸心の中央に円柱状に貫通された第２の中空部４０ｃを有し、該第２の中空部４０ｃにモータシャフト３０ｓを係合固定すると共に、モータ３０の回動を開放及び停止するブレーキ４０を備え、ブレーキ４０には、電磁コイル４０Ｌの吸引力によって円形のディスク４０ｄの片面を開放から押圧することによりモータ３０の回転を開放から停止するように形成されている。
ブレーキ４０に隣接して配置され、軸心の中央に円柱状に貫通された第３の中空部５０ｃを有し、第２の中空部４０ｃから突出したモータシャフト３０ｓを軸受け２４に固定し、第３の中空部５０ｃにモータシャフト３０ｓの端部を係合固定すると共に、モータ３０の回転角度を検出するエンコーダ５０を備え、該エンコーダ５０には、モータシャフト３０ｓに固定されるパターンを有する円板５２と、該パターンを照射する発光素子５４と、発光素子５４から発生した光を、円板５２を介して受光する受光素子５６と、円板５２等を覆うカバー５８とを備えている。
モータ３０に隣接して配置され、モータシャフト３０ｓに結合されると共に、軸心に貫通された第４の中空部６０ｃを有する第２のシャフトとしてのウェーブジェネレータ６２を回動してモータ５０の回転を減速した出力を発生する減速機としてのハーモニックドライブ６０とを備えており、モータシャフト３０ｓの中空部３０ｃとウェーブジェネレータ６２との中空部６０ｃが連通されて貫通孔が形成された連通中空部を形成している。
減速機６０は例えばハーモニックドライブで、中空状のウェーブジェネレータ６２の中空部６０ｃをモータシャフト３０ｓの端部に結合してフレクススプライン６４を介してサーキュラスプライン６６を回転側アーム２０に固定することによりモータ３０の回転速度を充分に減速、例えばモータ５０の回転数が５０００（ｒｐｍ）を、５０（ｒｐｍ）に減速して回転側アーム２０を固定側アーム１０に対して回転させるように形成されており、ウェーブジェネレータ６２には、多数のベアリング６２ｂを有している。
減速機６０には、内輪に相当するサーキュラスプライン６６と、外輪６８と、サーキュラスプライン６６と外輪６８との間にベアリング７７とにより減速機軸受けを成しており、サーキュラスプライン６６に回転側アームが連結固定され、減速機軸受けの外輪６８に固定側アーム１０が固定側アーム１０に固定されることにより固定側アーム１０に対して回転側アーム２０が旋回するように形成されている。
また、第１の軸受けとしての管用軸受け７２は、第１の内輪と第１の外輪を有し、該第１の内輪の同心が上記連通中空部の同心線上に設けられると共に、固定側アームに第１の外輪が固定され、第１の内輪が管部材としての低速回転管７０と係合固定されている。
低速回転管７０は貫通孔を有する円筒状で、一端にリング状の鍔部７０ｔを有し、モータシャフト３０ｓ、ウェーブジェネレータ６２に遊挿して貫通すると共に、鍔部７０ｔがカバー５８に固定されることにより回転側アーム２０に連結固定され、他端がリング７１、管用軸受け７２を介して固定側アーム１０に連結固定されている。このため、低速回転管７０は、固定側アーム１０と回転側アーム２０とが相対移動する速度、すなわち、モータ３０の回転を充分に減速した速度により回転するように形成されている。
低速回転管７０には、ロボットの先端部としての先端アーム（図示せず）に電力、制御を送るケーブル８０が貫通されており、ケーブル８０は、低速回転管７０から回転側アーム２０側に引き出されたケーブル８０の回転側引出し部８０ｒを、直ぐにほぼ垂直に配線して回転側クランプ８４のループ部８４Ｌによって回転側アーム２０に固定されている。ケーブル８０は、低速回転管７０から固定側アーム１０側に引き出されたケーブル８０の固定側引出し部８０ｆを、低速回転管７０の貫通孔に対して平行に所定の距離配線して固定側クランプ８２により固定側アーム１０に固定されて垂直に配線されている。これは、ケーブル８０の固定された回転側引出し部８０ｒを基準とした固定側引出し部８０ｆの捩れ、すなわち、相対移動が大きくなるために固定側引出し部８０ｆを低速回転管７０に対して平行に配線してから、垂直に曲げるようにしたものである。これに反して回転側引出し部８０ｒの捩れは、僅かであるため、平行に配線することなく、配線スペースを少なくしている。
次に、上記のように構成された産業用ロボットの旋回装置の組立てについて説明する。モータ３０、ブレーキ４０、エンコーダ５０、ハーモニックドライブ６０とが軸心を一致させて、モータシャフト３２ｓにウェーブジェネレータ６２が結合された駆動ユニット１０１を形成しており、ハーモニックドライブ６０の軸受け外輪を固定側アーム１０に取付け、ハーモニックドライブ６０の軸受け内輪を回転側アーム２０に取付ける。
固定側アーム１０の駆動ユニット１０１の軸心と管用軸受け７２の中心が一致するよう管用軸受け７２を固定側アーム１０に固定し、管用軸受け７２の内輪にリング７１を挿入して固定する。低速回転管７０の鍔部７０ｔをエンコーダ５０のカバー５８に固定し、低速回転管７０の他端をリング７１に挿入して固定する。
低速回転管７０にケーブル８０を通して、ケーブル８０の固定側引出し部８０ｆを低速回転管７０の貫通孔とほぼ平行になるように第１のクランプとしての固定側クランプ８２のループ部８２Ｌに固定し、ケーブル８０の回転側引出し部８０ｒを、ケーブル８０が低速回転管７０から引き出して少し平行に配線して、ケーブル８０がほぼ垂直に曲がるように第２のクランプとしての回転側クランプ８４のループ部８４Ｌに固定する。
次に、上記のように構成された産業用ロボットの旋回装置の動作について説明する。モータ３０に制御指令信号が入力されると、モータ３０が回転し、モータシャフト３０ｓに連結された円板５２が回転し、モータ３０の回転角度をエンコーダ５０により検知して位置検出信号を発生する。
モータシャフト３０ｓに連結されたハーモニックドライブ６０のウェーブジェネレータ６２が回転してフレクススプライン６４を介してサーキュラスプライン６６によりモータ３０の回転速度を充分に減速して回転側アーム２０を旋回する。
かかる旋回によって、低速回転管７０が固定側アーム１０と回転側アーム２０との相対回転速度により旋回し、ケーブル８０の固定側引出し部８０ｆの相対移動が最も大きく、ケーブル８０の回転側引出し部８０ｒが最も小さく移動する。しかも、モータ３０の回転をハーモニックドライブ６０により充分に減速して低速回転管７０が回転するので、低速回転管７０に挿入されたケーブル８０の被覆が充分に保護される。
【実施例２】  本発明の他の実施例を第３図によって説明する。第３図は他の実施例による産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。第３図中、第２図と同一符号は、同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
実施例１では、低速回転管７０の一端をリング７１、軸受け７２を介して固定側アーム１０に固定し、低速回転管７０の他端（鍔部７０ｔ）をカバー５８に固定することにより回転側アーム２０に連結固定した。
しかし、本実施例の産業用ロボットの旋回装置１００は、実施例１とは逆に、第３図に示すように低速回転管７０の一端をリング１７１、第２の軸受けとしての軸受け１７２を介してカバー１５８に固定し、低速回転管７０の他端（鍔部７０ｔ）を固定側アーム１０に固定されている。
ケーブル８０の一端側を回転側クランプ１８４により回転側アーム２０に固定し、ケーブル８０の他端側を固定側アーム１０に固定側クランプ１８２により固定したものである。
すなわち、ケーブル８０は低速回転管７０を通して、低速回転管７０から回転側アーム２０に引き出された回転側引出し部８０ｒを、低速回転管７０の貫通孔とほぼ平行になるように配線して回転側クランプ１８４によって回転側アーム２０に固定し、固定側引出し部８０ｆを、少し平行に配線してから、ほぼ垂直に曲がるように固定側クランプ１８２に固定する。これは、固定側アーム１０と回転側アーム２０との相対回転速度により旋回し、ケーブル８０の回転側引出し部８０ｒの捩れ、すなわち相対移動が最も大きく、固定側引出し部８０ｆの捩れが最も小さいために、固定側引出し部８０ｆを平行にすることなく、垂直に配線して配線スペースを少なくしたものである。
本実施例によれば、実施例１と同様にモータ３０の回転をハーモニックドライブ６０により充分に減速して低速回転管７０が回転するので、低速回転管７０に挿入されたケーブル８０の被覆が充分に保護される。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、関節構造にケーブルを配線するのに適している。
【図１】
2004078423.tif 000003
【図２】
2004078423.tif 000004
【図３】
2004078423.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月2日(2004.3.2)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
固定部と、固定部に対して旋回駆動する回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置において、
中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、
中心部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、
中心部に貫通された第３の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャフトを有し、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の中空部により貫通された連通中空部を形成すると共に、前記第１のシャフトの回転を減速し、前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、
第１の内輪と第１の外輪を有し、該第１の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記固定部に前記第１の外輪が固定された第１の軸受けと、
一端部が該第１の内輪に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状の管部材と、
一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定されると共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、
を備えたことを特徴とする産業用ロボットの旋回装置。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
モータの軸と共に、保護パイプが回転すると、ケーブルの被覆が傷つくおそれがあるという問題点があった。
発明の開示
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ロボットの関節において、旋回駆動によるケーブルが極めて磨耗しにくい産業用ロボットの旋回装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、固定部と、固定部に対して旋回駆動する回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置において、中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、中心部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、中心部に貫通された第３の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャフトを有し、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の中空部により貫通された連通中空部を形成すると共に、前記第１のシャフトの回転を減速し、前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、第１の内輪と第１の外輪を有し、該第１の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記固定部に前記第１の外輪が固定された第１の軸受けと、一端部が該第１の内輪に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状の管部材と、一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定されると共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、を備えたことを特徴とするものである。




【手続補正書】
【提出日】平成17年10月28日(2005.10.28)
【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】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
固定部と、固定部に対して旋回駆動する回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置において、
中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、
中心部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、
中心部に貫通された第３の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャフトを有し、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の中空部により貫通された連通中空部を形成すると共に、前記第１のシャフトの回転を減速し、前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、
第２の内輪と第２の外輪を有し、該第２の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記回転部に前記第２の外輪が固定された第２の軸受けと、
一端部が該第２の内輪に連結固定され、他端部が前記固定部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状の管部材と、
一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定されると共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、
を備えたことを特徴とする産業用ロボットの旋回装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記固定部に連結固定されると共に、前記ケーブルが前記貫通孔から前記固定部の側に引き出された固定側引出し部を、ほぼ水平に固定する第１のクランプと、
前記ケーブルが前記貫通孔から前記回転部の側に引き出された回転側引出し部を、ほぼ垂直に固定する第２のクランプと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットの旋回装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【技術分野】  
【０００１】
本発明は産業用ロボットの旋回装置に関し、減速機、モータ、エンコーダに設けられた中空に管部材を遊挿して、管部材にケーブルを配線処理するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットの旋回装置は、ロボットの固定ベースと、固定ベースに旋回自在に連結された旋回ボディと、旋回ボディの上部に連結されたロボットアームなどの可動機構部と、旋回ボディを旋回駆動するモータと、モータの出力を旋回ボディに伝達する減速機とを備え、モータと減速機の軸心を中空に形成するとともに同心上に配設して、モータと減速機の軸心を旋回ボディの旋回軸心と同心に配設して、ロボットアームなどの駆動機構部への電力等を供給するケーブルを、モータの中空と減速機の中空とを貫通させた保護パイプに配設したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】  特開平５−５７６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように構成された産業用ロボットの旋回装置は、モータと減速機の軸心をそれぞれ中空に形成するとともに同心上に配設して、モータと減速機の軸心を旋回ボディの旋回軸心と同心に配設して、ケーブルをモータの中空と減速機の中空とを貫通させて配設したことにより、ケーブルは旋回ボディの旋回軸心を通るのでハウジングや固定ベースとの摺動がなくなり、摩耗による断線をなくすることができる。
【０００５】
しかしながら、上記産業用ロボットの旋回装置は、アーム等を駆動制御するための情報量等の増大に伴い、ケーブルの束が太くなるにつれて、モータの軸と共に、保護パイプが回転すると、ケーブルの被覆が傷つくおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ロボットの関節において、旋回駆動によるケーブルが極めて磨耗しにくい産業用ロボットの旋回装置を提供することを目的とする。
【問題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、固定部と、固定部に対して旋回駆動す
る回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置にお
いて、中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、中心
部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に
係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、中心部に貫通された第３の中空
部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの
回転角度を検出するエンコーダと、中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャ
フトを有し、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の
中空部により貫通された連通中空部を形成すると共に、前記第１のシャフトの回転を減速
し、前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、第１の内輪と第１の外輪を有し、
該第１の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記固定部に前記
第１の外輪が固定された第１の軸受けと、一端部が該第１の内輪に連結固定され、他端部
が前記回転部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状
の管部材と、一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定される
と共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、を備えたことを特
徴とするものである。
【００１０】
第２の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、固定部と、固定部に対して旋回駆動する回転部と、該回転部を介して作動する先端部とを備えた産業用ロボットの旋回装置において、中心部に貫通された第１の中空部を有する第１のシャフトを備えたモータと、中心部に貫通された第２の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第２の中空部に係合固定して前記モータを開放及び停止するブレーキと、中心部に貫通された第３の中空部を有すると共に、前記第１のシャフトが前記第３の中空部に係合固定して前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、中心部に貫通された第４の中空部を有する第２のシャフトを有し、該第２のシャフトが前記第１のシャフトと連結結合して前記第１及び第４の中空部により貫通された連通中空部を形成すると共に、前記第１のシャフトの回転を減速し、前記回転部、前記固定部に連結固定された減速機と、第２の内輪と第２の外輪を有し、該第２の内輪の同心が前記連通中空部の同心線上に設けられると共に、前記回転部に前記第２の外輪が固定された第２の軸受けと、一端部が該第２の内輪に連結固定され、他端部が前記固定部に連結固定され、前記連通中空部に遊挿されると共に、貫通孔を有する筒状の管部材と、一端部が前記固定部に連結固定され、他端部が前記回転部に連結固定されると共に、前記貫通孔に挿入されて前記先端部に接続されるケーブルと、を備えたことを特徴とするものである
【００１１】
第３の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、第２のシャフト、モータ、エンコーダ、ブレーキを一体にした駆動ユニットと、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
第４の発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、前記固定側に連結固定されると共に、前記ケーブルが前記貫通孔から前記固定部の側に引き出された固定側引出し部を、ほぼ水平に固定する第１のクランプと、前記ケーブルが前記貫通孔から前記回転部の側に引き出された回転側引出し部を、ほぼ垂直に固定する第２のクランプと、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明にかかる産業用ロボットの旋回装置によれば、モータ、減速機、エンコーダ、ブレーキを一直線状に配列されることにより形成された連通中空部に、一端が固定部に連結固定されると共に、他端が回転部に連結固定された管部材を挿入し、管部材の貫通孔にケーブルを配線する。
【００１４】
したがって、ケーブルの配線がモータ等によって阻害されずに無駄な配線経路を通ることがないので、配線スペースが少なくり、ひいては旋回装置が小型になる。しかも、管部材は固定部と回転部との回転により回動するだけであるから、管部材に挿入されたケーブルに管部材が接触する速度も、モータの回転速度よりもかなり低減される。よって、ケーブルの被覆が極めて損傷しにくくなるという効果がある。
【００１５】
第２の発明にかかる産業用ロボットの旋回装置によれば、固定部に設けられた第１の軸
受けの代りに、回転部に第２の軸受けを設けたので、固定部の構造が簡易になるという効
果がある。
【００１６】
第３の発明にかかる産業用ロボットの旋回装置によれば、該旋回装置の組立て性が向上するという効果がある。
【００１７】
第４の発明にかかる産業用ロボットの旋回装置によれば、ケーブルを第１及び第２のクランプによって適切にケーブルを固定したので、ケーブルの移動による劣化を極めて減少させると共に、旋回装置をより小型にできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１を図１及び図２によって説明する。図１は本発明の実施の形態１による産業用ロボットの旋回装置の分解斜視図、図２は図１に示す産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。
【００１９】
図１及び図２において、産業用ロボットの旋回装置１は、固定部としての固定側アーム１０と、固定側アーム１０に対して回動する回転部としての回転側アーム２０とから成っている。
【００２０】
回転側アーム２０の内部には、断面が略逆コ状で、円柱状の空洞部２０ｕを有しており、該空洞部２０ｕには、モータ３０を中心に図２の右側にブレーキ４０、エンコーダ５０、左側に減速機６０が一直線状に軸心が水平になるように配置して固定されている。
【００２１】
該空洞部２０ｕの両端には、それぞれ軸受け２２，２４が固定されている。該空洞部２０ｕの中央部には、回転側アーム２０を回動させる駆動源と成ると共に、軸心の中央に円柱状に貫通された第１の中空部３０ｃが形成された第１のシャフトとしてのモータシャフト３０ｓを有する同期型のモータ３０を備えており、モータ３０には、回転磁界を発生するリング状のコイル３０Ｌを有し、モータシャフト３０ｓの表面にコアを介してマグネット３０ｍが固定されている。
【００２２】
モータ３０に隣接して配置され、軸心の中央に円柱状に貫通された第２の中空部４０ｃを有し、該第２の中空部４０ｃにモータシャフト３０ｓを係合固定すると共に、モータ３０の回動を開放及び停止するブレーキ４０を備え、ブレーキ４０には、電磁コイル４０Ｌの吸引力によって円形のディスク４０ｄの片面を開放から押圧することによりモータ３０の回転を開放から停止するように形成されている。
【００２３】
ブレーキ４０に隣接して配置され、軸心の中央に円柱状に貫通された第３の中空部５０ｃを有し、第２の中空部４０ｃから突出したモータシャフト３０ｓを軸受け２４に固定し、第３の中空部５０ｃにモータシャフト３０ｓの端部を係合固定すると共に、モータ３０の回転角度を検出するエンコーダ５０を備え、該エンコーダ５０には、モータシャフト３０ｓに固定されるパターンを有する円板５２と、該パターンを照射する発光素子５４と、発光素子５４から発生した光を、円板５２を介して受光する受光素子５６と、円板５２等を覆うカバー５８とを備えている。
【００２４】
モータ３０に隣接して配置され、モータシャフト３０ｓに結合されると共に、軸心に貫通された第４の中空部６０ｃを有する第２のシャフトとしてのウェーブジェネレータ６２を回動してモータ５０の回転を減速した出力を発生する減速機としてのハーモニックドライブ６０とを備えており、モータシャフト３０ｓの中空部３０ｃとウェーブジェネレータ６２との中空部６０ｃが連通されて貫通孔が形成された連通中空部を形成している。
【００２５】
減速機６０は例えばハーモニックドライブで、中空状のウェーブジェネレータ６２の中空部６０ｃをモータシャフト３０ｓの端部に結合してフレクススプライン６４を介してサーキュラスプライン６６を回転側アーム２０に固定することによりモータ３０の回転速度を充分に減速、例えばモータ５０の回転数が５０００(ｒｐｍ)を、５０(ｒｐｍ)に減速して回転側アーム２０を固定側アーム１０に対して回転させるように形成されており、ウェーブジェネレータ６２には、多数のベアリング６２ｂを有している。
【００２６】
減速機６０には、内輪に相当するサーキュラスプライン６６と、外輪６８と、サーキュラスプライン６６と外輪６８との間にベアリング７７とにより減速機軸受けを成しており、サーキュラスプライン６６に回転側アームが連結固定され、減速機軸受けの外輪６８に固定側アーム１０が固定側アーム１０に固定されることにより固定側アーム１０に対して回転側アーム２０が旋回するように形成されている。
【００２７】
また、第１の軸受けとしての管用軸受け７２は、第１の内輪と第１の外輪を有し、該第１の内輪の同心が上記連通中空部の同心線上に設けられると共に、固定側アームに第１の外輪が固定され、第１の内輪が管部材としての低速回転管７０と係合固定されている。
【００２８】
低速回転管７０は貫通孔を有する円筒状で、一端にリング状の鍔部７０ｔを有し、モータシャフト３０ｓ、ウェーブジェネレータ６２に遊挿して貫通すると共に、鍔部７０ｔがカバー５８に固定されることにより回転側アーム２０に連結固定され、他端がリング７１、管用軸受け７２を介して固定側アーム１０に連結固定されている。このため、低速回転管７０は、固定側アーム１０と回転側アーム２０とが相対移動する速度、すなわち、モータ３０の回転を充分に減速した速度により回転するように形成されている。
【００２９】
低速回転管７０には、ロボットの先端部としての先端アーム(図示せず)に電力、制御を送るケーブル８０が貫通されており、ケーブル８０は、低速回転管７０から回転側アーム２０側に引き出されたケーブル８０の回転側引出し部８０rを、直ぐにほぼ垂直に配線して回転側クランプ８４のループ部８４Ｌによって回転側アーム２０に固定されている。ケーブル８０は、低速回転管７０から固定側アーム１０側に引き出されたケーブル８０の固定側引出し部８０ｆを、低速回転管７０の貫通孔に対して平行に所定の距離配線して固定側クランプ８２により固定側アーム１０に固定されて垂直に配線されている。これは、ケーブル８０の固定された回転側引出し部８０ｒを基準とした固定側引出し部８０ｆの捩れ、すなわち、相対移動が大きくなるために固定側引出し部８０ｆを低速回転管７０に対して平行に配線してから、垂直に曲げるようにしたものである。これに反して回転側引出し部８０ｒの捩れは、僅かであるため、平行に配線することなく、配線スペースを少なくしている。
【００３０】
次に、上記のように構成された産業用ロボットの旋回装置の組立てについて説明する。モータ３０、ブレーキ４０、エンコーダ５０、ハーモニックドライブ６０とが軸心を一致させて、モータシャフト３２ｓにウェーブジェネレータ６２が結合された駆動ユニット１０１を形成しており、ハーモニックドライブ６０の軸受け外輪を固定側アーム１０に取付け、ハーモニックドライブ６０の軸受け内輪を回転側アーム２０に取付ける。
【００３１】
固定側アーム１０の駆動ユニット１０１の軸心と管用軸受け７２の中心が一致するよう管用軸受け７２を固定側アーム１０に固定し、管用軸受け７２の内輪にリング７１を挿入して固定する。低速回転管７０の鍔部７０ｔをエンコーダ５０のカバー５８に固定し、低速回転管７０の他端をリング７１に挿入して固定する。
【００３２】
低速回転管７０にケーブル８０を通して、ケーブル８０の固定側引出し部８０ｆを低速回転管７０の貫通孔とほぼ平行になるように第１のクランプとしての固定側クランプ８２のループ部８２Ｌに固定し、ケーブル８０の回転側引出し部８０ｒを、ケーブル８０が低速回転管７０から引き出して少し平行に配線して、ケーブル８０がほぼ垂直に曲がるように第２のクランプとしての回転側クランプ８４のループ部８４Ｌに固定する。
【００３３】
次に、上記のように構成された産業用ロボットの旋回装置の動作について説明する。モータ３０に制御指令信号が入力されると、モータ３０が回転し、モータシャフト３０ｓに連結された円板５２が回転し、モータ３０の回転角度をエンコーダ５０により検知して位置検出信号を発生する。
【００３４】
モータシャフト３０ｓに連結されたハーモニックドライブ６０のウェーブジェネレータ６２が回転してフレクススプライン６４を介してサーキュラスプライン６６によりモータ３０の回転速度を充分に減速して回転側アーム２０を旋回する。
かかる旋回によって、低速回転管７０が固定側アーム１０と回転側アーム２０との相対回転速度により旋回し、ケーブル８０の固定側引出し部８０ｆの相対移動が最も大きく、ケーブル８０の回転側引出し部８０ｒが最も小さく移動する。しかも、モータ３０の回転をハーモニックドライブ６０により充分に減速して低速回転管７０が回転するので、低速回転管７０に挿入されたケーブル８０の被覆が充分に保護される。
【００３５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図３によって説明する。図３は実施の形態２による産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。図３中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
【００３６】
実施の形態１では、低速回転管７０の一端をリング７１、軸受け７２を介して固定側アーム１０に固定し、低速回転管７０の他端(鍔部７０ｔ)をカバー５８に固定することにより回転側アーム２０に連結固定した。
しかし、実施の形態２の産業用ロボットの旋回装置１００は、実施の形態１とは逆に、図３示すように低速回転管７０の一端をリング１７１、第２の軸受けとしての軸受け１７２を介してカバー１５８に固定し、低速回転管７０の他端(鍔部７０ｔ)を固定側アーム１０に固定されている。
【００３７】
ケーブル８０の一端側を回転側クランプ１８４により回転側アーム２０に固定し、ケーブル８０の他端側を固定側アーム１０に固定側クランプ１８２により固定したものである。
すなわち、ケーブル８０は低速回転管７０を通して、低速回転管７０から回転側アーム２０に引き出された回転側引出し部８０ｒを、低速回転管７０の貫通孔とほぼ平行になるように配線して回転側クランプ１８４によって回転側アーム２０に固定し、固定側引出し部８０ｆを、少し平行に配線してから、ほぼ垂直に曲がるように固定側クランプ１８２に固定する。これは、固定側アーム１０と回転側アーム２０との相対回転速度により旋回し、ケーブル８０の回転側引出し部８０ｒの捩れ、すなわち相対移動が最も大きく、固定側引出し部８０ｆの捩れが最も小さいために、固定側引出し部８０ｆを平行にすることなく、垂直に配線して配線スペースを少なくしたものである。
【００３８】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様にモータ３０の回転をハーモニックドライブ６０により充分に減速して低速回転管７０が回転するので、低速回転管７０に挿入されたケーブル８０の被覆が充分に保護される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明に係る産業用ロボットの旋回装置は、関節構造にケーブルを配線するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】  本発明の一実施例による産業用ロボットの旋回装置の分解斜視図である。
【図２】  図１に示す産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。
【図３】  本発明の他の実施の形態による産業用ロボットの旋回装置の横断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  固定側アーム
２０  回転側アーム
３０  モータ、
３０ｓ  モータシャフト
４０  ブレーキ
５０  エンコーダ
６０  減速機
７０  低速回転管
７２  管用軸受け
８０  ケーブル
【国際調査報告】
2004078423.tif 000006
2004078423.tif 000007
2004078423.tif 000008
2004078423.tif 000009