專利名稱：機器人手腕部的線條體配設機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業用機器人的設置機在器人手腕部的線條體配設機構。
背景技術：
在使用工業用機器人進行作業的情況下，需要將供給動力或信號的電纜、或者供給冷卻水或驅動用空氣的管之類的線條體經由該機器人的前臂，連接在該機器人的手腕部前端所安裝的焊接用焊槍或手部等終端執行器上。配設于機器人的手腕部的線條體需要具有某種程度的長度(余量長度)，以免在手腕部的整個動作范圍內作用過度的力。但是，另一方面，由于具有余量長度的線條體有時因機器人的手腕部的位置、姿勢而產生松弛，因此希望不與周邊設備(鄰接的機器人、手部、夾具、工件等)干涉。例如，在日本特開號公報中公開了用于防止電纜等與周邊設備等干涉的中間部件。具體地說，中間部件6配置在手腕凸緣4與點焊接焊槍5之間，且具有相互平行配置的連接部件6c、6d，焊接電纜7從中間部件6的下方通過手腕第三軸23的中心，再通過連接部件6c、6d之間，穿過中間部件6的上方而固定在點焊接焊槍5上。另外，在日本特開號公報中公開了用于防止配管配線部件與周邊設備干涉的中間部件或連接部件。具體地說，在二字形的連接部件7上，在周向一側設置連接壁71，在連接壁71的相反側的開口部72上設置引導部件73、73。在日本特開號公報那樣的結構中，由于更換線條體時伴隨線條體相對于中間部件的拆卸、安裝作業，因此有可能增加作業者的勞力和時間而使得保養性降低。 另外，在日本特開號公報那樣的結構中，存在線條體從開口部伸出而與周邊設備干涉的危險。而且，由于開口部側對外力的剛性變低，因此機器人工作時終端執行器容易振動。為了抑制該振動，考慮了限制機器人的工作速度，但該場合會導致機器人工作的周期時間增加。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種有效地回避線條體與周邊設備等的干涉，并且以簡單的結構實現高剛性化的線條體配設機構。為了實現上述目的，本發明提供一種機器人手腕部的線條體配設機構，設置有線條體，該線條體經由工業用機器人的前臂配設到手腕部前端所安裝的終端執行器，包括向上述終端執行器供給動力或信號的電纜以及供給冷卻水或驅動用空氣的管的至少一方，在上述手腕前端部具有引導部件，該引導部件包括可繞手腕軸旋轉地安裝的第一板狀部件； 固定有上述終端執行器并且至少隔離上述線條體的剖面方向長度地與上述第一板狀部件相對配置的第二板狀部件；以及將上述第一板狀部件和上述第二板狀部件相互連接的連接部件，上述連接部件在垂直于上述手腕軸的剖面中的剖面形狀包含上述手腕軸，并且從上述手腕軸向第一半徑方向延伸線條體的垂直于長度方向的剖面方向長度的1/2以上，而且從上述手腕軸向關于上述手腕軸與上述第一半徑方向軸對稱的第二半徑方向延伸上述線條體的垂直于長度方向的剖面方向長度的1/2以下，在上述引導部件相對于上述手腕前端部位于預先規定的旋轉角度范圍內的任意旋轉角度位置時，上述線條體配設成與上述第二板狀部件及上述連接部件的一方或雙方抵接。在優選的實施方式中，上述線條體通過將多根電纜或管相互絞合并且組合成束狀而構成。在優選的實施方式中，上述多根電纜或管的絞合方向或每單位長度的絞合次數以抑制線條體向旋轉半徑方向伸出的方式選定。在優選的實施方式中，上述線條體具有覆蓋該線條體的罩以及該線條體插通的螺旋彈簧的一方或雙方。本發明的上述目的、特征及優點，通過參照附圖對以下的優選實施方式進行說明而變得更加清楚。


圖Ia是包含本發明的實施方式的線條體配設機構的機器人手腕部周圍的俯視圖。圖Ib是圖Ia的A-A剖視圖。圖加是表示引導部件從圖Ia的狀態旋轉了 180°的狀態的俯視圖。圖沘是圖加的B-B剖視圖。圖3a是表示引導部件從圖Ia的狀態向與圖加的場合相反的方向旋轉了 180°的狀態的俯視圖。圖北是圖3a的C-C剖視圖。圖4是表示將連接部件構成為大致I字狀的例子的圖。圖5是表示將連接部件構成為大致V字狀的例子的圖。圖6是表示線條體的具體結構例的圖。圖7是表示在線條體上設置了罩及螺旋彈簧的例子的圖。
具體實施例方式圖Ia及圖Ib是表示本發明的優選實施方式的圖，具體地說，表示經由工業用機器人的概略圖示的前臂10安裝在手腕部12的前端且配設到概略圖示的終端執行器14的線條體16的配設機構的俯視圖(圖la)、圖Ia的A-A剖視圖(圖lb)。手腕部12包括第一旋轉部20，其構成為安裝在前臂10的前端，可繞與前臂10的長度方向大致一致的手腕第一軸18旋轉；第二旋轉部M，其構成為安裝在第一旋轉部20上，可繞與手腕第一軸18大致垂直的手腕第二軸22旋轉；第三旋轉部25，其構成為安裝在第二旋轉部M上，可繞與手腕第二軸22大致垂直的手腕第三軸沈旋轉；以及固定在第三旋轉部25上的引導部件觀，在引導部件觀上安裝有終端執行器14。關于引導部件觀的詳細結構將在后文敘述。此外， 在本發明中，第一旋轉部20以及第二旋轉部對不是必須的構成要素，例如也可以是省略了第一旋轉部20以及第二旋轉部一方或雙方的方式。線條體16是包含向終端執行器14供給動力或信號的電纜以及供給冷卻水或驅動用空氣的管的至少一方的撓性部件，如后文所述，優選不是完全的撓性而是具有一定的彈性或剛性。線條體16從未圖示的動力、信號、冷卻水或驅動用空氣的供給源延伸，沿著概略圖示的前臂10延伸，被固定在構成為與第一旋轉部20 —體旋轉的第一固定部件30上(優選不能滑動)，被安裝在第二旋轉部M上的保持部件32保持或引導(優選不能滑動)，并且與引導部件觀抵接，固定在引導部件觀或終端執行器14上所設的第二固定部件34上。 關于線條體16和引導部件觀的抵接將在后文敘述。如圖Ia所示，引導部件觀具有固定在第三旋轉部25上的大致平板狀的第一板狀部件36 ；固定在終端執行器14上的大致平板狀的第二板狀部件38 ；以及將第一板狀部件36和第二板狀部件38以相對配置狀態連接的連接部件40。第一板狀部件36和第二板狀部件38相互至少隔離線條體16的直徑長度(即與線條體16的長度方向垂直的剖面方向長度(直徑))，優選相互平行地相對配置。而且，如圖Ib所示，連接部件40構成為，在與手腕第三軸26垂直的剖面形狀中，包含手腕第三軸沈，而且從手腕第三軸沈向第一半徑方向(在圖Ib中為下方)延伸線條體16的剖面方向長度(例如直徑)的1/2以上，并且不會向關于手腕第三軸沈與第一半徑方向相反的第二半徑方向(在圖Ib中為上方)延伸線條體16的剖面方向長度的1/2以上。圖Ia及圖Ib的線條體16的配置表示第三旋轉部25及引導部件觀相對于第二旋轉部M的旋轉角度位置處于繞手腕第三軸沈的旋轉動作范圍的中間的狀態。更詳細而言，引導部件觀以圖Ia及Ib的狀態為中心，分別向順指針及逆時針方向可以旋轉預先規定的角度(優選180°以上)。如圖Ib所示，引導部件觀在位于旋轉動作范圍的中間的狀態下，在垂直于手腕第三軸沈的剖面中，連接部件40的延伸方向和線條體16的延伸方向為大致同一方向，而且，線條體16與連接部件40由例如在部位42以預先規定的按壓力抵接，如圖Ia所示，與第二板狀部件38由例如在部位44以預先規定的按壓力抵接。這樣，線條體16通過以預先規定的按壓力抵接連接部件40及第二板狀部件38的一方或雙方，從而在該部位產生所希望的摩擦力，如后文所述，在引導部件觀旋轉了的情況下，線條體16也能夠主要通過該摩擦力而與引導部件觀一起旋轉移動。其次，考慮引導部件觀從圖Ia及圖Ib所示的中心位置向線條體16卷繞在連接部件40上的方向(即、在圖Ib中為逆時針方向)旋轉了 180°的情況，圖加及2b表示此時的線條體16的處理狀態。此時，如圖加所示，線條體16與第二板狀部件38由例如在部位46以預先規定的按壓力抵接，而且，如圖2b所示，線條體16與連接部件40由例如在部位48以預先規定的按壓力抵接。因此，在線條體16與第二板狀部件38及連接部件40之間產生所希望的摩擦力，即使引導部件觀旋轉，線條體16也不會相對于連接部件40及第二板狀部件38較大地滑動，不會從引導部件觀向以手腕第三軸沈為中心的半徑方向較大地伸出。相反地，考慮了引導部件28從圖Ia及Ib所示的中心位置向與圖加及2b相反的方向(即、在圖Ib中為順時針方向)旋轉了 180°的情況，圖3a及北表示此時的線條體 16的處理狀態。此時，如圖3a所示，線條體16與第二板狀部件38由例如在部位50以預先規定的按壓力抵接，而且，如圖北所示，線條體16與連接部件40由例如在部位52以預先規定的按壓力抵接。因此，在線條體16與第二板狀部件38及連接部件40之間產生所希望的摩擦力，即使引導部件觀旋轉，線條體16也不會相對于連接部件40及第二板狀部件38 較大地滑動，不會從弓I導部件28向以手腕第三軸沈為中心的半徑方向較大地伸出。
從圖Ia 圖北可知，即使引導部件洲在預先規定的旋轉角度范圍內(本實施方式中為士 180° )的任意旋轉角度位置，線條體16通過與連接部件40及第二板狀部件38 的一方或雙方抵接，在抵接部位產生摩擦力，引導部件觀旋轉了的情況下，線條體16也能夠主要以該摩擦力而與引導部件觀一起旋轉移動，因此，線條體16不會從引導部件觀向以手腕第三軸沈為中心的半徑方向較大地伸出，能夠有效地回避與周邊設備等的干涉。而且，如圖Ib等所示，連接部件40在垂直于手腕第三軸的剖面形狀中包含手腕第三軸沈，而且從手腕第三軸26向第一半徑方向延伸線條體16的垂直于長度方向的剖面方向長度(例如直徑)的1/2以上，由此，引導部件觀具備適當的剛性，在例如手腕第三軸沈以高速旋轉那樣的場合，也能夠確保終端執行器的適當的定位精度。另一方面，連接部件40構成為， 在關于手腕第三軸沈與第一半徑方向軸對稱(相反側)的第二半徑方向未延伸線條體16 的垂直于長度方向的剖面長度的1/2以上，從而確保了用于將線條體16引導到第一板狀部件36與第二板狀部件38之間的空間，能夠實現線條體16不從引導部件觀較大伸出的方式。此外，連接部件40在第一半徑方向延伸的距離考慮引導部件28應具備的剛性來選定。因此，并不是如上所述限定于線條體16的剖面方向長度的1/2以上，也可以根據引導部件的材質等使其為例如1/3以上或2/3以上。而且，連接部件40在第二半徑方向延伸的距離考慮第一板狀部件36與第二板狀部件38之間的線條體的配置空間來選定。因此， 并不是如上所述限定于線條體16的剖面方向長度的1/2以下，也可以根據板狀部件的大小等使其為例如1/3以下或2/3以下。在本實施方式中，通過適當調整上述的第一固定部件30、保持部件32以及第二固定部件34的至少一個的配置位置和姿勢，即使在圖Ia 圖北的任意的旋轉角度位置，都能夠將線條體16向連接部件40及第二板狀部件38按壓，以便在線條體16與連接部件40 及第二板狀部件38之間產生線條體16相對于連接部件40及第二板狀部件38的一方或雙方不會較大滑動的程度的摩擦力。 在本實施方式中，在引導部件觀的前后固定或保持線條體16的保持部件32及第二固定部件34在圖Ia及Ib的狀態(引導部件觀的旋轉角度位置位于其動作范圍的中間的狀態)，關于連接部件40的延伸方向位于與手腕第三軸沈互為相反側，通過引導部件觀附近的線條體16能夠與連接部件40及第二板狀部件38抵接。圖4是模式地表示圖Ib所示的引導部件觀的圖。第二板狀部件38最好是大致圓形的板狀部件，其大小即距離旋轉中心(手腕第三軸26)的距離(就圖4而言為半徑)， 從回避與周邊設備干涉的觀點出發，較小為宜，但是若為像圖2b那樣考慮線條體16卷繞的方式，則與線條體16的直徑長度(直徑)大致同等為宜。另一方面，第二板狀部件38的大小(就圖4而言為半徑)，從與線條體16抵接使其發生適當的摩擦力的觀點出發，至少為線條體16的直徑長度(直徑)的1/2以上為宜。另外，在圖4中，連接部件40的剖面形狀作為比較單純的I字形狀而圖示出，但是可以考慮應確保的剛性而適當變更。例如，如圖Ib所示，對剛性影響大的部分可以進行增加壁厚而且對剛性影響小的部分進行減小壁厚等自由度高的設計。這樣，根據本發明，可得到一種線條體配設機構，其為結構簡單并且具有高的剛性，而且能夠有效地抑制線條體的伸出。
圖5是表示作為圖4的引導部件觀的變形例的引導部件觀’的圖。在引導部件 28'中，連接部件40’具有多個比線條體的直徑的1/2更長地延伸的部分，形成為例如大致 V字形狀。若這樣，則能夠使引導部件觀比圖4的大致I字方式剛性更高。另一方面，如圖 4的大致I字方式的場合可以使引導部件更為輕量化。此外，如圖5那樣，連接部件具有多個比線條體的直徑的1/2更長地延伸的部分的情況下，所有的該部分構成為使第二板狀部件28’在概略圖示的圓的一半(半圓)內、更好是四分之一圓內延伸。如上所述，由于線條體16主要通過摩擦力與引導部件觀相連轉動，因此線條體16 優選具有某種程度的剛性或彈性。圖6是表示這種線條體16的一個例子的圖。在圖6的例子中，將多個電纜或管M相互絞合并組合而做成實質上一個線條體(束)，以提高整體的剛性。另外，在這種方式中，在將電纜或管M相互絞合并組合成束時，通過適當選定絞合的方向和每單位長度的絞合次數(即、間距P)，能夠調整線條體16的剛性，能夠根據臂的結構和狀況抑制線條體向旋轉半徑方向的伸出。圖7是表示用罩和彈簧雙方保護線條體16的方式的一個例子。線條體16通過用將布或橡膠片等形成為圓筒狀而成的罩56覆蓋例如圖6所示的束狀的部件，并且將罩56 插通螺旋彈簧58的內側而形成。這樣形成的線條體能夠適當地保護內部的電纜和管免受來自外部的沖擊和過摩擦阻力等。使用圖7所示的線條體的情況下，上述第一固定部件30優選將電纜或管的束與罩一起夾緊，螺旋彈簧與罩分開夾緊。具體地說，第一固定部件30具有用于夾緊罩56的罩夾緊部60、和用于夾緊螺旋彈簧58的彈簧夾緊部62。同樣地，第二固定部件34具有用于夾緊罩56的罩夾緊部64、和用于夾緊螺旋彈簧58的彈簧夾緊部66。此外，在圖7的例子中表示的是由罩56和螺旋彈簧58雙方保護線條體16的例子， 當然也可以是僅使用任意一方的方式。另外，使用螺旋彈簧58的情況下，通過適當選定其線徑和間距，從而除了從外部保護的功能外，線條體16即使不是圖6那樣的方式，也能夠給予所希望的剛性或彈性。根據本發明，通過線條體與第二板狀部件之間、以及線條體與連接部件之間的接觸而作用摩擦力，線條體也與第二板狀部件及連接部件的旋轉移動一起移動，因此能夠抑制線條體的舉動使其不會向旋轉半徑方向的外側伸出，能夠實現不會與周邊設備干涉的線條體配設機構。另外，連接部件在垂直于手腕軸的剖面中包含手腕軸而且從手腕軸向第一半徑方向延伸線條體的垂直于長度方向的剖面方向長度的1/2以上，因此能夠簡單地得到高的剛性。通過將多根電纜或管相互絞合并組合而將線條體做成束狀，從而能夠對線條體給予適當的剛性或彈性，能夠更加有效地抑制線條體的伸出。而且，剛性或彈性能夠通過多根電纜或管的絞合方向或每單位長度的絞合次數而適當變化。通過在線條體上設置罩及螺旋彈簧的一方或雙方，從而能夠保護線條體免受來自外部的沖擊等，并且在使用了螺旋彈簧的情況下，能夠對線條體給予剛性或彈性。參照為了說明而選定的特定的實施方式對本方明進行了說明，不言而喻，本領域人員不脫離本發明的基本概念及范圍便可以進行多種變更。
權利要求
1.一種機器人手腕部(12)的線條體配設機構，設置有線條體(16)，該線條體(16)經由工業用機器人的前臂(10)配設到手腕部(1 前端所安裝的終端執行器(14)，包括向上述終端執行器(14)供給動力或信號的電纜以及供給冷卻水或驅動用空氣的管的至少一方，該機器人手腕部(12)的線條體配設機構的特征在于，在上述手腕前端部具有引導部件( )，該引導部件08)包括可繞手腕軸06)旋轉地安裝的第一板狀部件(36)；固定有上述終端執行器(14)并且至少隔離上述線條體(16) 的剖面方向長度地與上述第一板狀部件(36)相對配置的第二板狀部件(38)；以及將上述第一板狀部件(36)和上述第二板狀部件(38)相互連接的連接部件00)，上述連接部件GO)在垂直于上述手腕軸06)的剖面中的剖面形狀包含上述手腕軸 ( )，并且從上述手腕軸06)向第一半徑方向延伸線條體(16)的垂直于長度方向的剖面方向長度的1/2以上，而且從上述手腕軸06)向關于上述手腕軸06)與上述第一半徑方向軸對稱的第二半徑方向延伸上述線條體(16)的垂直于長度方向的剖面方向長度的1/2 以下，在上述引導部件08)相對于上述手腕前端部位于預先規定的旋轉角度范圍內的任意旋轉角度位置時，上述線條體(16)配設成與上述第二板狀部件(38)及上述連接部件GO) 的一方或雙方抵接。
2.根據權利要求1所述的機器人手腕部的線條體配設機構，其特征在于，上述線條體(16)通過將多根電纜或管(54)相互絞合并且組合成束狀而構成。
3.根據權利要求2所述的機器人手腕部的線條體配設機構，其特征在于，上述多根電纜或管(54)的絞合方向或每單位長度的絞合次數以抑制線條體(16)向旋轉半徑方向伸出的方式選定。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的機器人手腕部的線條體配設機構，其特征在于，上述線條體(16)具有覆蓋該線條體(16)的罩(56)以及該線條體(16)插通的螺旋彈簧(58)的一方或雙方。
全文摘要
本發明提供一種有效地回避線條體與周邊設備的干涉并且以簡單的結構實現高剛性化的線條體配設機構。線條體配設機構具有引導部件，該引導部件包括安裝在手腕端部的第一板狀部件、與第一板狀部件相對配置的第二板狀部件、以及將第一板狀部件和第二板狀部件相互連接的連接部件，連接部件的垂直于手腕軸的剖面中的剖面形狀包含手腕軸，并且從手腕軸向第一半徑方向延伸線條體的剖面方向長度的1/2以上，而且向與第一半徑方向軸對稱的第二半徑方向延伸該剖面方向長度的1/2以下，引導部件在預先規定的旋轉角度范圍內的任意旋轉角度位置時，線條體配設成都與第二板狀部件及連接部件的一方或雙方抵接。
文檔編號B23K37/02GK102218741SQ201110038139
公開日2011年10月19日 申請日期2011年2月12日 優先權日2010年4月16日
發明者久米宏和, 井林純, 地主宗弘 申請人:發那科株式會社