(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームの先端に備えられた手首部の先端にエンドエフェクタを取り付け、前記エンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するケーブルを前記アームから前記エンドエフェクタまで配設した産業用ロボットにおいて、
前記エンドエフェクタは中間部材を介して前記手首部に固定され、
前記中間部材は、前記手首に直接取り付けられる第１のフランジと、前記第１のフランジに平行であって所定の間隔を空けて配置され前記エンドエフェクタに直接取り付けられる第２のフランジと、前記第１および第２のフランジの回転中心から離れた位置にあって前記第１および前記第２のフランジを連結して前記両フランジ間に前記ケーブルを通す空間を確保する接続部材とから成り、
かつ前記中間部材の前記第１および前記第２のフランジの間の前記空間内に前記ケーブルを前記手首部の先端軸と一致する前記第１および第２のフランジの回転中心軸に対して横切るように通したことを特徴とする産業用ロボット。
【請求項２】
前記接続部材を、前記中間部材がクランクシャフト状になるように前記手首部の先端軸に対してオフセット配置して、前記接続部材と前記ケーブルの干渉を避けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
【請求項３】
前記接続部材が、前記第１および第２のフランジの回転中心軸を含む平面に対して対称に配置された２つの接続部材であることを特徴とする請求項２記載の産業用ロボット。
【請求項４】
前記ケーブルが、前記アームの先端部に固定されていることを特徴とする請求項３記載の産業用ロボット。
【請求項５】
前記ケーブルが、前記手首部にも固定されていることを特徴とする請求項４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】
本発明は産業用ロボット、特にスポット溶接用の垂直多関節型ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
第４図は従来のスポット溶接ロボットの側面図である。図において、５１は６軸の垂直多関節ロボットであり、５２は垂直多関節ロボット５１の先端に取り付けられたスポット溶接ガンであり、５３はスポット溶接ガンに溶接電流を供給するケーブルである。
垂直多関節ロボット５１は、固定部５４と、固定部５４に軸支されて垂直軸回りに旋回する旋回部５５と、旋回部５５に軸支されて前後方向に揺動する下部アーム５６と、下部アーム５６に軸支されて上下方向に揺動する上部アーム５７と、上部アーム５７の先端に取り付けられた手首部５８からなる。手首部５８は直交する３軸回りの回転自由度を有し、その先端にスポット溶接ガン５２が固定される。
ケーブル５３は、図示しない溶接タイマーから固定部５４まで配線され、固定部５４にクランプされ、固定部５４のレベルで、前記垂直軸回りに（上から見て反時計回りに）巻き回され、旋回部５５のレベルに立ち上がる。さらにケーブル５３は、旋回部５５のレベルで前記垂直軸回りに（上から見て時計回りに）巻き回されて旋回部５５にクランプされる。さらにケーブル５３は下部アーム５６に沿って上に立ち上がり、上部アーム５７上に固定されたケーブルスタンド５９に吊り下げられ、スポット溶接ガン５２まで延びている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のスポット溶接ロボットでは、ケーブル５３を上部アーム５７の上に大きく持ち上げて、弛みを持たせて配線しているので、ケーブル５３が周辺機器等に干渉するという問題があった。また、ケーブル５３が周辺機器等と擦れて、損耗するという問題があった。また、周辺機器等との干渉を避けるためにケーブルの弛みを少なくすると、手首部５８の動作が制限されるという問題もあった。
また、上部アーム５７の上で弛みを持たせて配線されたケーブル５３は、ロボットの動作に従って揺れ動くが、この動きを正確に予測することは困難なので、例えばオフラインティーチングのようなシミュレーションで、ケーブルと周辺機器との干渉をチェックすることができないという問題もあった。
そこで、本発明は、エンドエフェクタ用のケーブル等と周辺機器との干渉が無い産業用ロボットを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は産業用ロボットに係り、
アームの先端に備えられた手首部の先端にエンドエフェクタを取り付け、前記エンドエフェクタに動力または信号または材料を供給するケーブルを前記アームから前記エンドエフェクタまで配設した産業用ロボットにおいて、
前記エンドエフェクタは中間部材を介して前記手首部に固定され、
前記中間部材は、前記手首に直接取り付けられる第１のフランジと、前記第１のフランジに平行であって所定の間隔を空けて配置され前記エンドエフェクタに直接取り付けられる第２のフランジと、前記第１および第２のフランジの回転中心から離れた位置にあって前記第１および前記第２のフランジを連結して前記両フランジ間に前記ケーブルを通す空間を確保する接続部材とから成り、
かつ前記中間部材の前記第１および前記第２のフランジの間の前記空間内に前記ケーブルを前記手首部の先端軸と一致する前記第１および第２のフランジの回転中心軸に対して横切るように通したことを特徴とするものである。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の産業用ロボットにおいて、前記接続部材を、前記中間部材がクランクシャフト状になるように前記手首部の先端軸に対してオフセット配置して、前記接続部材と前記ケーブルの干渉を避けるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の産業用ロボットにおいて、前記接続部材が、前記第１および第２のフランジの回転中心軸を含む平面に対して対称に配置された２つの接続部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の産業用ロボットにおいて、前記ケーブルが、前記アームの先端部に固定されていることを特徴とするものである。
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の産業用ロボットにおいて、前記ケーブルが、前記手首部にも固定されていることを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図1は本発明の実施例を示す産業用ロボットの上部アームの平面図であり、図2は同じく側面図であり、説明の便宜のため一部を断面図示している。
図において、１はいわゆる６軸垂直多関節型ロボットの上部アームである。上部アーム1の先端には上部アーム１の長さ方向の手首第1軸２１回りに回転する手首基部２と前記手首第１軸に直交する手首第2軸２２回りに揺動する手首揺動体３と、前記手首第２軸２２に直交する手首第3軸２３回りに回転する手首フランジ４からなる手首部を備えている。
【０００６】
５は、スポット溶接ガンであり、中間部材６を介して手首フランジ４に固定されたエンドエフェクタである。中間部材６は手首フランジ４に直接固定される第１のフランジ６ａと、第１のフランジ６ａに平行であって、所定の間隔を空けて配置されて、スポット溶接ガン５を直接固定する第２のフランジ６bと、第１のフランジ６ａと第２のフランジ６ｂを連結する接続部材６ｃ、６ｄからなる。接続部材６ｃ、６ｄは互いに平行にかつ、側面図（図２）において、手首第３軸２３に対して左右対称に配置され、また平面図（図１）においては手首第３軸２３に対して一方にオフセットされている。このように構成されているので、中間部材６は平面図（図１）においてクランク状を成している。
【０００７】
７は溶接ケーブルであり、スポット溶接ガン５に、溶接電流、ガン駆動用の動力、冷却水、動作信号などを供給する配線および配管の束である。８は手首基台2に固定されて、手首基台２と一体になって手首第１軸２１回りに回転する第１の固定部材であり、９は手首揺動体３に固定された第２の固定部材である。
溶接ケーブル７は、前述した従来技術の例と同様に、図示しない溶接タイマー等からロボットの固定部、旋回部、及び下部アームを経て、上部アーム１まで延設され、クランプ１０で上部アーム１の上面に固定され、円柱形をなす上部アーム２の周囲に（手首側から見て）時計回りに巻き回され上部アーム１の下面に達する。上部アーム１の下面で溶接ケーブル７はＵ字形に曲げられ、今度は上部アーム１の周囲を逆向き、つまり反時計周りに巻き回されて、再び上部アーム１の上面に達し、第１の固定部材８にクランプ１１とクランプ１２で固定され、手首動揺体３の横を通って第２の固定部材９にクランプ１３で固定される。なお、第１の固定部材８と第２の固定部材９は、図１および図２に示すような姿勢、つまり手首第１軸２１と手首第３軸２３が同軸になるような姿勢を取った時、側面図において、クランプ１２と手首第２軸２２の中心とクランプ１３が一直線に並ぶように取り付けられている。さらに、溶接ケーブル７は中間部材６の接続部材６ｃ、６ｄの間を通ってスポット溶接ガン５に達して、クランプ１４でスポット溶接ガン５に固定される。
【０００８】
１５は案内部材である。案内部材１５は上部アーム１と同心を成す円筒部材（図では、断面図示している）であり、溶接ケーブル７の上部アーム１に巻き回された部分（クランプ１０からクランプ１１までの部分）を覆って、溶接ケーブル７を上部アーム１と案内部材１５の間のドーナッツ状の空間に保持するものである。
【０００９】
手首基台２が手首第１軸２１回りに回転するとき、溶接ケーブル７は案内部材１５に案内されて、上部アーム１の周囲の円周上での移動曲げ（Ｕ字形の曲がり部を境に、一方の部分が長く上部アーム１に巻き付き、他方が短くなるような動作）によって、手首基台２の動きに追随する。
【００１０】
手首揺動体３が手首第２軸２２回りに揺動するとき、溶接ケーブル７はクランプ１２とクランプ１３の間の曲がりによって、手首揺動体３の動きに追随する。この時、溶接ケーブル７は、ほぼ同一の平面内で曲がるから、周辺装置等に接触したり、引っ掛けたりする危険が小さい。
【００１１】
図３は、中間部材６を図１のＡＡ'線から見た説明図である。図３に示すように、クランプ１３で手首揺動体３（図示省略）に固定された溶接ケーブル７は中間部材６の下から、手首第３軸２３の中心を通りさらに、接続部材６ｃ、6ｄの間を通って中間部材６の上に抜けて、クランプ１４でスポット溶接ガン５（図示省略）に固定される。溶接ケーブル７はこのように配設されているので、手首フランジ４が手首第３軸２３回りに回転するとき、溶接ケーブル７は中間部材７の内部で曲がることによって、手首フランジ４の手首第３軸２３回りの回転に追随する。
【００１２】
なお、接続部材６ｃ、6ｄを手首第３軸２３に対してオフセットして配置して中間部材６をクランクシャフト状にしたのは、接続部材６ｃ、6ｄと溶接ケーブル７の干渉を避けて、手首フランジ４の手首第３軸２３回りの動作範囲を確保するためである。
【００１３】
また、第２の固定部材９は無くてもよい。手首部の軸構成（例えば軸間距離）や溶接ケーブル７の剛性によっては、溶接ケーブル７を手首揺動体３に固定しないほうが、手首部の動作に対する溶接ケーブルの追随性がよい場合があるからである。
またクランプ１４に代えて、中間部材６の上部（図３に符号Ｆで示す）で溶接ケーブル７を固定してもよい。
また、溶接ケーブル７をクランプ１１とクランプ１２の間で切断して、２つの部分に分けて、コネクタで接続し、前記コネクタを第１の固定部材８に固定すれば、スポット溶接ガン５の修理交換の際に便利である。
【００１４】
なお、実施例の説明においてスポット溶接用ロボットを取り上げたが、本発明はスポット溶接用ロボットに限られるものではなく。塗装、シーリング、研磨、ハンドリングなど、多くの用途に適用可能である。つまり、エンドエフェクタは塗装用スプレーガン、シーリング用ノズル、研磨工具あるいはメカニカルハンドなどであってもよいし、ケーブル等とは、塗料用ホース、シール材供給ホース、空気工具駆動用のエアホース、電動工具駆動用の動力線等であってもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、エンドエフェクタ用ケーブル等が、上部アームおよび、手首に沿って配設されているので、ケーブル等と周辺機器等の干渉を防止することができ、また前記干渉によるケーブル等の損傷を防止する効果がある。
また、前記上部アームに対する前記ケーブル等の動きは、一定の空間に限定されるので、オフラインティーチング等のシミュレーションにおいて、前記ケーブル等と周辺機器等との干渉をチェックすることが容易になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す産業用ロボットの上部アームの平面図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】中間部材を図１のＡＡ’線から見た説明図である。
【図４】従来技術を示すスポット溶接用ロボットの側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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