(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム先端の手首部に塗装ガンが装着され、該アーム内部に装架された複数のロッド部材を介して、該アームの後部に設けられた複数のモータの出力を前記手首部に伝達するよう構成された塗装用ロボットにおいて、
前記アームの内部には、高さ方向に仕切り板が設けられて、上部空間と下部空間とが形成され、
前記上部空間はアームカバによって覆われるとともに、前記上部空間の後部開口から前記塗装ガンに接続される塗料、還流塗料、エア及びシンナの各チューブが挿通され、
前記下部空間には、前記複数のロッド部材が同一平面上に並ぶように配置され、
前記アームの後部には、前記下部空間に対向する位置に前記複数のモータが取り付けられるモータ取付部が設けられるとともに、前記複数のモータを覆うケースが設けられ、前記モータ取付部と前記ケースとで形成される空間内に、可燃性雰囲気の侵入を防止する保護気体が供給されていることを特徴とする塗装用ロボット。
【請求項２】
アーム先端の手首部に塗装ガンが装着され、該アーム内部に装架された複数のロッド部材を介して、該アームの後部に設けられた複数のモータの出力を前記手首部に伝達するよう構成された塗装用ロボットにおいて、
前記アームの内部には、高さ方向に仕切り板が設けられて、上部空間と下部空間とが形成され、
前記上部空間はアームカバによって覆われるとともに、前記上部空間には色替えバルブユニット及びポンプが収容され、
前記下部空間には、前記複数のロッド部材が同一平面上に並ぶように配置され、
前記アームの後部には、前記下部空間に対向する位置に前記複数のモータが取り付けられるモータ取付部が設けられるとともに、前記複数のモータを覆うケースが設けられ、前記モータ取付部と前記ケースとで形成される空間内に、可燃性雰囲気の侵入を防止する保護気体が供給されていることを特徴とする塗装用ロボット。
【請求項３】
前記複数のロッド部材は、前記モータ取付部に設けられたシール部材にシールされた状態で回転可能に軸承されていることを特徴とする請求項１または２記載の塗装用ロボット。
【請求項４】
前記複数のモータに接続されるケーブルは、前記モータ取付部に設けられたシール部材にシールされた状態で、前記モータ取付部と前記ケースとで形成される空間内に挿通されていることを特徴とする請求項１または２記載の塗装用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工業用ロボットに係り、特にアーム先端に装着された作業具がアーム内部に装架された複数のロッド部材を介して駆動される構成とされた工業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に工場等の自動化ラインに設置される工業用ロボットには、主にプレイバック形の多関節ロボットが使用されている。この種の工業用ロボットは、大略、基台と、基台上で旋回する旋回ベースと、旋回ベース上に起立する第１アームと、第１アームの上端より水平方向に延在する第２アームと、第２アームの先端に取り付けられた手首部とを有する多関節型のロボットである。
【０００３】
工業用ロボットが塗装用ロボットとして塗装ラインに設置される場合、アーム先端には、各塗装ラインの作業内容に応じた塗装ガンが装着される。そして、旋回ベース、アーム及び手首部は、予め各動作ポイント毎に教示されるティーチングされたティーチングデータに基づいて演算された各駆動モータへの制御量が出力されることにより駆動される。
【０００４】
例えば塗装用ロボットに用いられるロボット制御装置では、ＰＴＰ（Point to Point) 制御法により各教示ポイント毎に教示されたティーチングデータに基づいて手首部先端に装着された塗装ガンの各教示ポイント間の動作速度及び塗装ガンのオン・オフを切替え制御する。
また、塗装用ロボットでは、ワークの種類に応じて塗装色を変更させることができるように色替バルブユニットがアーム上に設けられている。この色替バルブユニットは、複数の塗料が色別に供給される複数の色替バルブと、塗装ガンにエアを供給するためのエア用色替バルブと、色替時に色替バルブユニットと塗装ガンとの間を連通する共通チューブ内に残留する前回塗料を洗浄するための洗浄液（シンナ等）を供給するための洗浄液供給バルブなどがマニホールドに組み付けられた構成となっている。
【０００５】
そして、アームの内部は、空洞になっているが、アーム後部に設けられたモータの駆動力をアーム先端の手首部に伝達するための駆動力伝達機構が設けられている。この駆動力伝達機構としては、例えばアーム長手方向に延在するロッドを介して手首部に駆動力を伝達する構成のものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の塗装用ロボットでは、アーム上に色替えバルブユニットが搭載されているので、アームの外側に塗料、エア、シンナ用チューブ等の複数のチューブが装架されており、各チューブがアームの外側から色替えバルブユニットに接続される。そして、色替えバルブユニットから引き出されたチューブもアームの外側から塗装ガンに接続されるため、各チューブの全長が長くなる。そのため、色替時にパージされる塗料が多くなるばかりか洗浄時間が長くかかり、その分色替完了までの待ち時間が余分にかかっていた。
【０００７】
また、塗装用ロボットのアームをワーク内に進入させてワークの内面を塗装する場合、アーム上の各チューブがワーク内面に接触するおそれがあり、各チューブの表面が摩耗する可能性があった。
また、従来の塗装用ロボットでは、色替えバルブユニットに塗料が付着して色替えバルブユニットからの液垂れがワークに落ちるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題を解決した工業用ロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
上記請求項１記載の発明は、アーム先端の手首部に塗装ガンが装着され、該アーム内部に装架された複数のロッド部材を介して、該アームの後部に設けられた複数のモータの出力を前記手首部に伝達するよう構成された塗装用ロボットにおいて、  前記アームの内部には、高さ方向に仕切り板が設けられて、上部空間と下部空間とが形成され、前記上部空間はアームカバによって覆われるとともに、前記上部空間の後部開口から前記塗装ガンに接続される塗料、還流塗料、エア及びシンナの各チューブが挿通され、前記下部空間には、前記複数のロッド部材が同一平面上に並ぶように配置され、前記アームの後部には、前記下部空間に対向する位置に前記複数のモータが取り付けられるモータ取付部が設けられるとともに、前記複数のモータを覆うケースが設けられ、前記モータ取付部と前記ケースとで形成される空間内に、可燃性雰囲気の侵入を防止する保護気体が供給されている塗装用ロボットとするものである。
また、請求項２記載の発明は、アーム先端の手首部に塗装ガンが装着され、該アーム内部に装架された複数のロッド部材を介して、該アームの後部に設けられた複数のモータの出力を前記手首部に伝達するよう構成された塗装用ロボットにおいて、前記アームの内部には、高さ方向に仕切り板が設けられて、上部空間と下部空間とが形成され、前記上部空間はアームカバによって覆われるとともに、前記上部空間には色替えバルブユニット及びポンプが収容され、前記下部空間には、前記複数のロッド部材が同一平面上に並ぶように配置され、前記アームの後部には、前記下部空間に対向する位置に前記複数のモータが取り付けられるモータ取付部が設けられるとともに、前記複数のモータを覆うケースが設けられ、前記モータ取付部と前記ケースとで形成される空間内に、可燃性雰囲気の侵入を防止する保護気体が供給されている塗装用ロボットとするものである。
また、請求項３記載の発明は、前記複数のロッド部材は、前記モータ取付部に設けられたシール部材にシールされた状態で回転可能に軸承されている請求項１または２記載の塗装用ロボットとするものである。
また、請求項４記載の発明は、前記複数のモータに接続されるケーブルは、前記モータ取付部に設けられたシール部材にシールされた状態で、前記モータ取付部と前記ケースとで形成される空間内に挿通されている請求項１または２記載の塗装用ロボットとするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例を説明する。
図１は本発明になる工業用ロボットの一実施例としての塗装用ロボットの側面図である。
図１に示されるように、塗装用ロボット１は、塗装エリア内に設置された塗装用ロボットであり、ワークとしての塗装対象物９がコンベヤ（図示せず）等により搬送されると、予めティーチングされたティーチングデータに基づいて塗装動作を行うプレイバック形（教示再生形）の多関節ロボットである。
【００１３】
塗装用ロボット１は、大略、基台３と、基台３上でＡ軸回りに旋回する旋回ベース４と、旋回ベース４上で起立しＢ軸回りに揺動する第１アーム５と、第１アーム５の上端から水平方向に延在しＣ軸回りに揺動する第２アーム６と、第２アーム６の先端に設けられた手首部７とからなる。
本実施例の場合、手首部７の先端には、作業具としての塗装ガン８が取り付けられている。塗装ガン８は、第１アーム５及び第２アーム６の揺動により所定の塗装高さ位置に移動し、手首部７により塗料噴射方向が変更される。
【００１４】
手首部７は、第１手首部材１０と、第２手首部材１１と、塗装ガン８をＦ軸回りに回動させる軸１３とを有する。手首部材１０，１１は、各々相対回転することにより手首部７をＤ軸回りに回転させたり、Ｅ方向に曲げたりする。
手首部材１０，１１及び軸１３は、第２アーム６の基端部に取り付けられたモータ１４〜１６により駆動される。そして、各モータ１４〜１６の回転駆動力は、第２アーム６及び手首部７の内部に設けられた伝達機構１７（図１では隠れて見えない）を介して手首部７の手首部材１０，１１に伝達される。
【００１５】
図２は第２アーム６の内部構成を説明するための縦断面図である。また、図３は図２中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
図２及び図３に示されるように、第２アーム６は、高さ方向のおよそ半分の位置に仕切り板６ａが設けられている。そのため、第２アーム６の内部には、仕切り板６ａより下方に形成された下部空間６ｂと、仕切り板６ａより上方に形成された上部空間６ｃとが形成されている。
【００１６】
また、第２アーム６の後端には、下部空間６ｂに対向する位置にモータ取付部１８が設けられている。そして、モータ取付部１８には、各モータ１４〜１６が同一平面上に位置するように並列に取り付けられている。このモータ取付部１８には、各モータ１４〜１６を覆うケース１９が取り付けられている。また、各モータ１４〜１６は、減速機２０〜２２を介してモータ取付部１８に取り付けられている。
【００１７】
また、塗装用ロボット１は、可燃性雰囲気中で稼働されるため、モータ１４〜１６が収容されるモータ取付部１８とケース１９との間に形成された空間２３内には、可燃性雰囲気の侵入を防止するため、保護気体が供給されている。すなわち、保護気体供給用のチューブ２４が継手２５を介してモータ取付部１８に接続され、保護気体排気用のチューブ２６が継手２７を介してモータ取付部１８に接続されている。
【００１８】
そのため、空間２３内は、保護気体供給用のチューブ２４から供給された保護気体により大気圧以上に加圧されている。これにより、シンナ等の可燃性雰囲気が空間２３内に侵入することが防止される。また、空間２３内に供給された保護気体は、保護気体排気用のチューブ２６を介して排気されており、常に一定圧力を保つように給排される。
【００１９】
また、各モータ１４〜１６に接続されるケーブル２８ａ〜２８ｆは、保護気体の流出を防止するため、モータ取付部１８に設けられたシール部材２４にシールされた状態で空間２３内に挿通されている。
そして、モータ１４〜１６の回転駆動力を手首部７に伝達する伝達機構１７は、減速機２０〜２２に連結された駆動軸３３〜３５と、駆動軸３３〜３５の端部に結合されたギヤ３６〜３８とからなる。ギヤ３６〜３８は、手首部材１０，１１及び軸１３のギヤ（図示せず）に噛合しており、モータ１４〜１６からの回転駆動力を手首部材１０，１１及び軸１３に伝達する。
【００２０】
図４は図２中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
図４に示されるように、３本の駆動軸３３〜３５は、第２アーム６の中心線よりも下方に位置するように第２アーム６の底部に形成された下部空間６ｂに装架されている。また、駆動軸３３〜３５は、上記モータ１４〜１６と同軸的に配置されているため、同一平面上で平行に配設されている。また、駆動軸３３〜３５の一端は、モータ取付部１８に設けられたシール部材３９に回転可能に支承され、駆動軸３３〜３５の他端は、第２アーム６の端部に設けられた軸受４０により回転可能に軸承されている。
【００２１】
第２アーム６は、駆動軸３３〜３５が同一平面上で平行に配設されているので、内部空間が下部空間６ｂと上部空間６ｃとを有する２階建て構造とすることができる。そして、下部空間６ｂには駆動軸３３〜３５が並列に装架されており、従来のものよりも薄型化されている。
第２アーム６の先端には、手首部７を支持する円筒状の支持部４１が取り付けられている。この支持部４１の内部には、上記ギヤ３６〜３８が収容されている。そして、支持部４１は、中心がアーム上面６ａとほぼ同じ高さとなるように取り付けられている。
【００２２】
また、第２アーム６の上部空間６ｃは、上部開口がアームカバー４２により覆われている。このアームカバー４２は、一端が支持部４１の開口を閉塞するプレート４３に固定され、他端が第２アーム６の両側から上方に突出する側壁４４，４５により支持されている。
そして、第２アーム６の上部空間６ｃの後部開口６ｄには、塗装ガン８に接続される塗料、還流塗料、エア、シンナ用チューブ４６〜４９が挿通されている。このチューブ４６〜４９は、塗装用ロボット１から離間した位置に設置された色替えバルブユニット（図示せず）からアーム６の後部開口６ｄから上部空間６ｃの内部に挿通される。このように、アーム６は、色替えバルブユニット（図示せず）が取り付けられていない分、重量が軽減されている。そのため、アーム６を駆動するモータの負荷が軽減され、アーム６の動作特性を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、アーム６の上部空間６ｃに挿通されたチューブ４６〜４９は、上記支持部４１の開口４１ａを通過して手首部７の手首部材１０，１１の中心軸（図示せず）に挿通される。尚、手首部材１０，１１の中心軸は、夫々中空部材からなり、内部にチューブ４６〜４９を挿通させるための空間が形成されている。
そのため、チューブ４６〜４９は、第２アーム６の上部空間６ｃ及び手首部材１０，１１の中心軸（図示せず）に挿通された状態で塗装ガン８に接続される。よって、各チューブ４６〜４９は、塗装ガン８に接続されるまで外部に露出されずに配設されている。
【００２４】
このように、アーム６内部の上部空間６ｃにチューブ４６〜４９を収容させることができるので、各チューブ４６〜４９がアーム外側に露出せず、各チューブ４６〜４９の全長を短くできると共に、各チューブ４６〜４９を保護することができる。また、各チューブ４６〜４９の全長がアーム６の外側に装架される場合よりも短くなるため、色替時にパージされる塗料を節約できると共に洗浄時間を短縮することができる。
【００２５】
これにより、各チューブ４６〜４９は、アーム６の周囲に露出させずに塗装ガン８に接続されるため、例えばアーム６がワーク内部に進入させてワーク内面を塗装する場合でも、各チューブ４６〜４９がワークに接触しないため、各チューブ４６〜４９が損傷することを防止できる。
また、塗装用ロボット１では、アーム６に色替えバルブユニット（図示せず）が設けられていないので、塗料が色替えバルブユニットに付着して液垂れを生じるおそれもない。
【００２６】
図５は本発明の変形例を説明するための縦断面図である。また、図６は図５中Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面図である。
図５及び図６に示されるように、塗装用ロボット５１では、アーム６の上部空間６ｃに色替えバルブユニット５２及びポンプ５３が収容されている。色替えバルブユニット５２は、マニホールド（図示せず）に複数の色替えバルブ５２1 〜５２n が配置された構成であり、各色毎の塗料供給源（図示せず）から塗料チューブ５４を介して供給される。また、各色替えバルブ５２1 〜５２n は、コントローラ（図示せず）からの切替え制御信号により一の色替えバルブが開弁されて任意の色の塗料がチューブ５５を介してポンプ５３に供給される。そして、ポンプ５３から吐出された塗料は、塗料用チューブ４６を通過して塗装ガン８に供給される。
【００２７】
各チューブ４６〜４９は、手首部７の手首部材１０，１１の中心軸（図示せず）に挿通された後、塗装ガン８に接続される。そのため、アーム６の後部以外では各チューブが露出しなように構成されている。
そして、塗装ガン８はエアチューブ４７から供給されたエア信号によりオンになると、ポンプ５３から供給された塗料がワーク（図示せず）に吹き付けられて塗装が行われる。また、塗装ガン８がオフのとき、ポンプ５３から供給された塗料は、還流塗料用チューブ４８を介して塗料供給源（図示せず）に還流させる。
【００２８】
このように、アーム６内部の上部空間６ｃに色替えバルブユニット５２を収容させることができるので、色替えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９がアーム外側に露出せず、各チューブ４６〜４９の全長を短くできると共に、色替えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９を保護することができる。
また、アーム６の後部に取り付けられたモータ１４〜１６のうち中間に配されたモータ１５は、他のモータ１４，１６よりも低い位置に取り付けられている。しかしながら、駆動軸３３〜３５は、同一平面上に装架されている。そのため、中間の駆動軸３４は、一端がモータ取付部１８に設けられた軸受５６に回転可能に軸承され、他端が第２アーム６の端部に設けられた軸受４０により回転可能に軸承されている。そして、モータ１５が連結された減速機５７の軸５８は、ギヤ５９、６０を介して駆動軸３４に駆動力を伝達できる。
【００２９】
従って、モータ１５の回転駆動力は、モータ取付部１８の軸受６１に軸承された減速機５７の軸５８、ギヤ５９、６０を介して駆動軸３４に伝達され、さらに駆動軸３４を介して手首部７に伝達される。
尚、他のモータ１４，１６及び減速機２０，２２は、前述したように実施例と同様に駆動軸３３，３５と直結されている。
【００３０】
また、塗装用ロボット５１では、アーム６の内部に色替えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９が収容されているので、色替えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９に空気中の塗料ミストが付着することがなく、ワークへの液垂れが防止できると共に、色替えバルブユニット５２及び各チューブ４６〜４９が汚れることを防止できる。
【００３１】
さらに、駆動軸３３〜３５がアーム６の下部空間６ｂに装架されるため、色替えバルブユニット５２の取付高さをできるだけ低くすることが可能となり、アーム６の低重心化によりアーム６の安定性を高めることができる。
尚、上記実施例では、塗装用ロボットを一例として挙げたが、これに限らず、塗装ガン以外の作業具がアーム先端に装着される他の工業用ロボットにも適用できるのは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１の発明によれば、アームの内部には、高さ方向に仕切り板が設けられて、上部空間と下部空間とが形成され、複数のロッド部材が下部空間において概ね同一平面上に並ぶように配置されているため、アーム上部に空き空間を形成することができ、この上部空間に塗装ガンに接続されるチューブを挿通させることが可能となる。そのため、アーム上部空間に各チューブを収容させることができるので、各チューブがアーム外側に露出せず、これにより各チューブの全長を短くできると共に、各チューブを保護することができる。また、各チューブの全長がアームの外側に装架される場合よりも短くなるため、色替時にパージされる塗料を節約できると共に洗浄時間を短縮することができる。また、各チューブがアームの周囲に露出させずに塗装ガンに接続されるため、例えばアームをワーク内部に進入させてワーク内面を塗装する場合でも、各チューブがワークに接触しないため、各チューブが損傷することを防止できる。
【００３３】
また、請求項２の発明によれば、塗装ガンに任意の色の塗料を供給する色替えバルブユニットを上部空間に設けたため、色替えバルブユニット及び各チューブをアーム外側に露出させずに済み、各チューブの全長を短くできると共に、色替えバルブユニット及び各チューブを保護することができる。また、アームの上部空間に色替えバルブユニット各チューブが収容されているので、色替えバルブユニット及び各チューブに空気中の塗料ミストが付着することがなく、ワークへの液垂れが防止できると共に、色替えバルブユニット及び各チューブが汚れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる工業用ロボットの一実施例としての塗装用ロボットの側面図である。
【図２】第２アームの内部構成を説明するための縦断面図である。
【図３】図２中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図４】図２中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図５】本発明の変形例を説明するための縦断面図である。
【図６】図５中Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
１  塗装用ロボット
３  基台
４  旋回ベース
５  第１アーム
６  第２アーム
６ａ  仕切り板
６ｂ  下部空間
６ｃ  上部空間
７  手首部
８  塗装ガン
１０，１１  手首部材
１４〜１６  モータ
１７  伝達機構
１８  モータ取付部
１９  ケース
２０〜２２  減速機
２８ａ〜２８ｆ  ケーブル
３３〜３５  駆動軸
４１  支持部
４２  アームカバー
４４，４５  側壁
４６  塗料用チューブ
４７  エアチューブ
４８  還流塗料用チューブ
４９  シンナ用チューブ
５１  塗装用ロボット
５２  色替えバルブユニット
５３  ポンプ
【図１】
0003988004.tif 000002
【図２】
0003988004.tif 000003
【図３】
0003988004.tif 000004
【図４】
0003988004.tif 000005
【図５】
0003988004.tif 000006
【図６】
0003988004.tif 000007