(57)【要約】【課題】多関節アームを有する作業用のロボットにおいて、操作用ケーブルを収納したチューブが多関節アームの作業中に巻き込まれて、作業を妨げないようにすること。  【解決手段】複数のアームからなる多関節作業アームＢの先端アーム部と、前記多関節作業アームＢを可動自在となるように支持するベースＡとの間に、ケーブル１１が収納されたチューブ１０が設けられること。該チューブ１０内にはバネ状の弾性を有する線部材１２が遊挿されること。該線部材１２の線方向のいずれか一方側は可動自在に支持されること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアームからなる多関節作業アームの先端アーム部と、前記多関節作業アームを可動自在となるように支持するベースとの間に、ケーブルが収納されたチューブが設けられ、該チューブ内にはバネ状の弾性を有する線部材が遊挿され、該線部材の線方向のいずれか一方側は可動自在に支持されてなることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項２】
水平方向に揺動する第１アームと、該第１アームに枢支連結して水平方向に揺動する第２アームと、前記第１アームと第２アームとが多関節可動自在となるようにして前記第１アームを支持するベースとからなる作業ロボットにおいて、前記第２アームと前記ベースとの間にケーブルが収納されるチューブが装着され、該チューブの内部にはバネ状の弾性を有する線部材が遊挿されると共に、該線部材は、その線方向の一方側が前記第２アーム又は前記ベースのいずれか一方側に移動自在に支持され、その線方向の他方側が固着されてなることを特徴とする水平多関節ロボット。
【請求項３】
前記線部材は、金属線又は合成樹脂線としてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の水平多関節ロボット。
【請求項４】
前記線部材の移動自在側の端部には、該線部材を線方向に移動自在に支持する線部材支持部から抜け出しを防止するストッパ部が形成されてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の水平多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節アームを有する作業用のロボットにおいて、操作用ケーブルを収納したチューブが多関節アームの作業中に巻き込まれて、作業を妨げないようにすることができる水平多関節ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業用の水平多関節ロボット等において、多関節アーム部と、該多関節アーム部の支持ベースとの間に電線等の操作用ケーブルの束が収納されたチューブが備わっている。該チューブは、ケーブル同士が絡まり合うことや、外部の物体に引掛り、切断されることを防止するものである。ところが、このチューブ自体が、収納されたケーブル束の重量のために、垂れてしまい、多関節アーム部に引っ掛ることになり、しかも作業時においては、前記多関節アームが常時屈折動作を行うものであるため、多関節アーム部に引掛けられた前記チューブは、多関節アームの動作を妨害したり、又は多関節アームの動作によってチューブが損傷することがある。このような問題点を解決しようとした発明が下記特許文献に記載されている。
【特許文献１】特開平８−１５５８８１号
【特許文献２】実開平５−８４４７７号
【特許文献３】実開平６−７０９６７号
【特許文献４】実開平５−７６６６６号
【特許文献５】実開平５−５１５８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ケーブルが収納されたチューブが弛んで多関節アームに垂れて引っ掛らないようにすることを解決する技術内容が上記特許文献に開示されている。しかしながら、特許文献１（特開平８−１５５８８１号）及び特許文献４（実開平５−７６６６６号）では、アームにケーブルやホースが支持部材を介して装着されている。このような構成では、ケーブルやホースを支持する支持具が必要であるし、またその支持具間におけるケーブルやホースに弛みや垂れが生じてしまう。さらに、支持具をアームに装着するためにアームに穿孔等の加工が必要となる等の面倒が生じる。
【０００４】
次に、特許文献２（実開平５−８４４７７号）では、キックレスケーブルに支柱及び可撓性を有する接続部材等が設けられ、前記キックレスケーブルを保護しようとするものである。これにも複数の大掛かりな部材が必要となり、装置自体のサイズも大きくなっている。さらに、特許文献３（実開平６−７０９６７号）ではコンジットケーブルと多関節アームを共に覆うカバーが備わっている。ところがこの構成では多関節の屈折部では、カバーによる被覆ができず、結局屈折箇所に前記コンジットケーブルが引っ掛るか危険性が十分に存在している。
【０００５】
特許文献５（実開平５−５１５８７号）では、ケーブルの保護構造が開示されているが、多関節アーム箇所におけるケーブルの保護構造は開示されていない。しかるに、その垂れ下がりを防止する補助装置等を用いることなく、簡単に安価な構成により危険性を防止することにある。このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、ロボットケーブルの弛みを簡単に安価な構成により防止し、危険性を回避することを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、複数のアームからなる多関節作業アームの先端アーム部と、前記多関節作業アームを可動自在となるように支持するベースとの間に、ケーブルが収納されたチューブが設けられ、該チューブ内にはバネ状の弾性を有する線部材が遊挿され、該線部材の線方向のいずれか一方側は可動自在に支持されてなる水平多関節ロボットとしたことにより、上記課題を解決した。
【０００７】
次に、請求項２の発明は、水平方向に揺動する第１アームと、該第１アームに枢支連結して水平方向に揺動する第２アームと、前記第１アームと第２アームとが多関節可動自在となるようにして前記第１アームを支持するベースとからなる作業ロボットにおいて、前記第２アームと前記ベースとの間にケーブルが収納されるチューブが装着され、該チューブの内部にはバネ状の弾性を有する線部材が遊挿されると共に、該線部材は、その線方向の一方側が前記第２アーム又は前記ベースのいずれか一方側に移動自在に支持され、その線方向の他方側が固着されてなる水平多関節ロボットとしたことにより、上記課題を解決した。
【０００８】
次に、請求項３の発明は、前述の構成において、前記線部材は、金属線又は合成樹脂線としてなる水平多関節ロボットとしたことにより、上記課題を解決した。次に、請求項４の発明は、前述の構成において、前記線部材の移動自在側の端部には、該線部材を線方向に移動自在に支持する線部材支持部から抜け出しを防止するストッパ部が形成されてなる水平多関節ロボットとしたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、ケーブル束が収納されチューブは、前記ケーブル束の重量が掛かっても、前記チューブ内にバネ状の弾性を有する線部材が遊挿され且つ該線部材の線方向のいずれか一方側が移動自在に支持されたことで、その線部材を略逆「Ｕ」字形状又は略アーチ形状となるようにして、多関節アームとベースとの間に設置することにより、そのチューブが弛むことなくまた垂れ下がることもなく、したがって、多関節アームにチューブが引っ掛ることを防止でき、多関節アームによる作業を行うことができるものである。
【００１０】
次に、本発明では、第１アームと第２アームによって多関節アームが構成されたもので、ベースと第１アーム及び第１アームと第２アームとのそれぞれの連結箇所に屈折部が存在しているシンプルな構成により、ベースと、第２アームとの間には、バネ状の弾性を有する線部材を遊挿したチューブを装着し易く、前記線部材を略逆「Ｕ」字形状又は略アーチ形状となるようにして配置した場合にも、線部材の復元性は良好に保たれて安定したチューブの保護構造にすることができる。
【００１１】
次に、前記線部材を金属線とすることにより、線部材は耐久性を有することとなり、寿命の長い装置にすることができる。また、前記線部材を合成樹脂線とすることにより、ケーブルと線部材とが接触しても両者に摩擦が生じにくく、さらにたとえケーブルのビニール被覆が損傷しても、ショートするおそれも存在しないものである。次に、前記線部材の移動自在側の端部には、該線部材を線方向に移動自在に支持する支持部から抜け出しを防止するストッパ部が形成されたことにより、線部材が支持部から抜け出すことを防止し、安定した作業状態を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明の構成は、図１（ａ），図２等に示すように、ベースＡと多関節作業アームＢと、チューブ１０と、ケーブル１１及び線部材１２とから構成される。まず、ベースＡには、図１（ａ），図３に示すように、前記多関節作業アームＢの第１アーム部６が水平方向に揺動自在に装着されている。そのベースＡは、図２に示すように、略円筒形状のベースケーシング１の内部に主駆動モータ２がモータ制御機構と共に装着されている。そして、その主駆動モータ２のモータ軸２ａによって、前記第１アーム部６が枢支連結されている〔図１（ａ），図３参照〕。
【００１３】
前記ベースケーシング１には、図１（ａ），図２に示すように、副ケーシング４が装着されており、該副ケーシング４に、後述するチューブ１０の一端側が装着される。さらに、該チューブ１０内に収納される電線等のケーブルの一端が副ケーシング４の操作パネル５と連結されたり、或いは前記ベースケーシング１内の主駆動モータ２に連結されている。その操作パネル５には、制御スイッチ、制御ハンドル等の入力装置が設けられている〔図２（ｃ）参照〕。
【００１４】
前記多関節作業アームＢは、複数のアーム部から構成され、具体的には、そのアーム部は、図２に示すように、第１アーム部６と第２アーム部７とから構成される。前記第１アーム部６と第２アーム部７とは、水平方向に揺動自在となるように、枢支連結されて前記多関節作業アームＢが構成される。該多関節作業アームＢは、前記第１アーム部６の長手方向の一端側が揺動中心部として前記ベースＡの主駆動モータ２に装着され、前記ベースＡの操作パネル５から揺動操作することができる。この実施形態では、多関節作業アームＢを構成するアーム部は、２つ（第１アーム部６及び第２アーム部７）であるが、さらに３つ以上のアーム部から構成される多関節作業アームＢであってもかまわない。
【００１５】
また、前記第２アーム部７の長手方向の一端側には、モータハウジング部７ａが形成され、その内部に副駆動モータ８が装着されている。そして、前記第１アーム部６の長手方向の他端側と、前記第２アーム部７の長手方向の一端側とが枢支連結される。その枢支連結箇所は、前記副駆動モータ８のモータ軸８ａが前記第１アーム部６の長手方向他端側に軸支固定されるものである〔図１（ａ）参照〕。
【００１６】
前記第２アーム部７は、前記第１アーム部６に対して、前記副駆動モータ８の駆動によって、揺動動作を行うものである〔図４（ａ），図５（ａ）参照〕。該副駆動モータ８も前記主駆動モータ２と同様に前記ベースＡの操作パネル５から制御される。このようにして前記主駆動モータ２と副駆動モータ８により、前記多関節作業アームＢの揺動による屈折動作にて、種々の作業が行われる。
【００１７】
前記第２アーム部７の長手方向の他端側、すなわち、揺動自由端側には、種々の電動等によるドリル，ドライバ等の作業用ツール９が着脱自在に装着されるものである。該作業用ツール９も前記ベースＡの操作パネル５から行うことができる。ここで、前記多関節作業アームＢを構成するアーム部において、前記第２アーム部７を最外端に位置するアーム部としたが、前記多関節作業アームＢを構成するアーム部が３つ以上であれば、その３つ以上のアーム部の中で最外端に位置するアーム部を先端アーム部とする。
【００１８】
そして、前記多関節作業アームＢを構成する最外端に位置する先端アーム部と、前記多関節作業アームＢを操作自在となるように支持するベースＡとの間に、チューブ１０が掛け渡されている（図２，図３参照）。さらに具体的には、前記チューブ１０の線方向一端が前記ベースＡの副ケーシング４に連通するようにして装着されたものであり、また前記チューブ１０の線方向の他端側は第２アーム部７のモータハウジング部７ａの頂部箇所に装着されている。
【００１９】
そのチューブ１０は、具体的にはコンジットチューブと呼ばれるもので、樹脂製であり蛇腹状で、可撓性があり、容易に屈曲し、円弧状のカーブを構成することができる。また、前記チューブ１０は、前述したように可撓性を有するものであれば金属製,布製等であっても構わない。
【００２０】
そのチューブ１０の線方向の両端が前述したように、ベースＡ及び先端アーム部である第２アーム部７に、コネクタ具を介して連結されている〔図１（ｂ），図２（ｂ）等参照〕。そのチューブ１０は、電線等のケーブル１１の束が収納されている。該ケーブル1１は、ベースＡの操作パネル５から前記主駆動モータ２及び副駆動モータ８を適宜操作するときの制御信号を発する役目をなしている。このケーブル1１の束は、その重量が、前記チューブ１０に掛かるものである。
【００２１】
そのチューブ１０の内部には、バネ状緊張性を有する線部材１２が遊挿されている。そして、該線部材１２は、前記チューブ１０に遊挿されており、線方向の一方側が前記多関ベースＡ側に移動自在に支持され、他方側が先端アーム部に固着されている。具体的な実施形態では、先端アーム部は、第２アーム部７としている。前記線部材１２は、バネ状の弾性を有する材質であり、弾性且つ復元性を有する金属線が使用される。その金属線の概念には、ピアノ線が含まれる。
【００２２】
特に、金属線としてピアノ線が使用されることにより、その線部材１２は、復元性が良好となり、且つピアノ線としたことにより極めて細径にできることから、チューブ１０内に遊挿しても、その線部材１２がチューブ１０内のスペースに対して占める割合を少なくすることができる。よって、チューブ１０内に十分なスペースを残しておくことができ、多数本のケーブル１１を収納することができ、且つ前記線部材１２とケーブル束との干渉を防止できる。
【００２３】
また、弾性且つ復元性を有するものであれば合成樹脂線とすることもある。その線部材１２は、図１，図３等に示すように、前記ベースＡと第２アーム部７との間において略逆Ｕ字形状又はアーチ形状として装着される。そして、前記ベースＡの副ケーシング４内部には線部材支持部１３が装着されている。該線部材支持部１３は、図１に示すように、前記線部材１２の移動側端部を移動自在に支持するものであり、ループ状部１３ａが形成され、該ループ状部１３ａに前記線部材１２が移動自在に挿入されている。
【００２４】
そして、前記線部材１２の移動側端部には、図１に示すように、ストッパ１２ａが形成され、該ストッパ１２ａによって、前記線部材支持部１３のループ状部１３ａから抜け出すことを防止できる構造としている。また、線部材１２の固着側では、前記第２アーム部７に固着支持部１４が形成され、該固着支持部１４に線部材１２の固着側端部１２ｂが固着されている。具体的には、前記線部材１２の固着側端部１２ｂは、鉤状に屈曲形成されて、前記固着支持部１４に形成された貫通孔等の被係止部に係止されたものである。
【００２５】
前記線部材１２は、前記チューブ１０内に遊挿されており、且つその線部材１２はチューブ１０内で略逆Ｕ字形状又はアーチ形状を形成することによって、チューブ１０自体も略逆Ｕ字形状又はアーチ形状の形状に維持される。すなわち、線部材１２がチューブ１０の芯の役目をなすものである。この線部材１２のバネ性の緊張性質により、チューブ１０内に収納されたケーブル１１の束の重量がかかっても下方に垂れることを防止することができる。
【００２６】
また、前記線部材１２の線方向の一方側が移動自在に支持されているので、多関節作業アームＢの第１アーム部６と第２アーム部７とが屈折動作をすることにより、そのチューブ１０の線方向端部同士の間隔が変化しても、前記線部材１２に無理な荷重が掛かることなく、その円弧部の曲率半径が変化するのみで略逆Ｕ字形状又はアーチ形状を維持して、チューブ１０を支持することができる。
【００２７】
図４は、多関節作業アームＢが屈折した状態でチューブ１０が垂れることなく、円弧部の変化のみで略逆Ｕ字形状又はアーチ形状を維持している状態を示す。また図５では、多関節作業アームＢの屈折動作による、チューブ１０の間隔が変化する場合における、線部材１２の形状の変化を示すものであり通常状態の線部材１２の両間隔Ｓ０に対してその間隔がＳ１及びＳ２に変化する状態を示す。そして、前記線部材１２の移動側の動作により、チューブ１０が線部材１２とともに良好な略逆Ｕ字形状又はアーチ形状を維持していることを示すものである。さらに、この変化に伴って前記線部材１２の移動側端部におけるストッパ１２ａが線部材支持部１３を介して上下動する状態が示されている〔図１（ａ），図５（ｂ）等参照〕。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は本発明の一部切除した側面図、（ｂ）は本発明におけるチューブ，線部材の主要部の構造を示す一部切除した斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の斜視図、（ｂ）はベースの副ケーシングを断面にした背面図、（ｃ）はベースの背面図である。
【図３】本発明のチューブと線部材とケーブルとの構成を示す構成略示図である。
【図４】（ａ）は第２アーム部が回動した作動状態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図５】（ａ）は多関節作業アームの屈折動作によるチューブの変化を示す作用図、（ｂ）は（ａ）に対応する線部材の作動図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ…ベース、Ｂ…多関節作業アーム、６…第１アーム、７…第２アーム、
１０…チューブ、１１…ケーブル、１２…線部材、１２ａ…ストッパ、
１３…線部材支持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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