專利名稱：具有管線容納型臂的機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有管線容納型臂的機(jī)器人。
技術(shù)背景就工業(yè)用機(jī)器人(以下簡(jiǎn)稱為"機(jī)器人，，)而言，在進(jìn)行電弧焊加工、激 光加工、封接加工等加工作業(yè)和裝料、卸料、取料等搬運(yùn)作業(yè)的場(chǎng)合，需要向 安裝于機(jī)器人的臂構(gòu)造(即機(jī)械手)的末端部上的焊炬、手部等作業(yè)工具(手 端才喿作裝置)，供給電力、激光、工作流體等能量和電、光等信號(hào)和金屬絲、 氣體、密封材料等材料。在這些能量、信號(hào)、材料等的供給上， 一般使用電纜、 導(dǎo)管等。例如，在電弧焊機(jī)器人中，對(duì)于安裝在臂末端部上的焊炬(作業(yè)工具)， 敷設(shè)用于供給焊接電流、焊絲、輔助氣體等的電纜或?qū)Ч?。另外，在搬運(yùn)機(jī)器 人中，對(duì)安裝在臂末端部上的手部(作業(yè)工具)，敷設(shè)用于供給電信號(hào)、工作 流體、真空等的電纜或?qū)Ч?。在這里，在本申請(qǐng)中，將用于向作業(yè)工具輸送能 量、信號(hào)、材料等的電纜、導(dǎo)管等部件統(tǒng)稱為"管線"。在上述種類的機(jī)器人中，以往就提出如下結(jié)構(gòu)，即以控制伴隨臂動(dòng)作的管 線的位置及姿勢(shì)的變動(dòng)而穩(wěn)定地進(jìn)行能量、材料等的供給為目的，將管線敷設(shè)在臂的內(nèi)部。例如，特開2003 -200376號(hào)公報(bào)(JP - A - 2003 —200376 )公 開了如下結(jié)構(gòu)，在6軸垂直多關(guān)節(jié)型的電弧焊機(jī)器人中，將用于向安裝在臂末 端部上的焊炬供給焊絲、焊接電流、輔助氣體等的管道電纜(線狀體)，從上 部臂(在本申請(qǐng)中稱為"前臂部")的側(cè)方引入臂內(nèi)側(cè)的空間進(jìn)行敷設(shè)。若進(jìn) 一步概述，則該電弧焊機(jī)器人具備具有向側(cè)方開口的貫通路的上部臂、與上 部臂關(guān)節(jié)連結(jié)的三自由度的手腕部、插通上部臂的貫通路并沿著手腕部的內(nèi)側(cè) 的空間敷設(shè)的管道電纜、在貫通路的側(cè)方開口的附近搭載在上部臂上并具有在 其一端連接管道電纜的連接部的送絲裝置。送絲裝置所起的作用是使從機(jī)器人外部的焊絲供給源供給的焊絲通過管道電纜在控制下向焊炬輸出。而且，送絲裝置還作為中繼部起作用，該中繼部 用于將從機(jī)器人外部的焊接電源及氣體供給源分別供給的焊接電流及輔助氣 體通過管道電纜內(nèi)的專用的配線及配管向焊炬供給。在此，在本申請(qǐng)中，像上 述送絲裝置那樣，將介于敷設(shè)在機(jī)器人臂上的管線與配備在機(jī)器人外部的控制 設(shè)備和能量、材料等的供給源之間，中繼相對(duì)作業(yè)工具的信號(hào)的收發(fā)、能量、 材料等的供給的裝置統(tǒng)稱為"工具管理中繼裝置"。在像JP - A - 2003 - 200376所記載的電弧焊機(jī)器人那樣具備管線容納型 的臂構(gòu)造的機(jī)器人中，以防止在臂動(dòng)作中可能產(chǎn)生的工具管理中繼裝置與機(jī)器 人的外圍構(gòu)造物的干涉并且降低工具管理中繼裝置的慣性波及臂動(dòng)作的影響 為目的，盡可能減小形成于工具管理中繼裝置與臂構(gòu)造之間的間隙并將工具管 理中繼裝置設(shè)置在關(guān)節(jié)的附近比較有利。另一方面，敷設(shè)在工具管理中繼裝置 與臂末端部的作業(yè)工具之間的管線，在反復(fù)進(jìn)行臂動(dòng)作的期間由于彎曲和扭曲 而可能產(chǎn)生劣化和損傷，所以希望定期更換。在進(jìn)行管線的更換時(shí)，以往是通 過手工作業(yè)從工具管理中繼裝置的連接部分離管線。但是，在如上所述工具管 理中繼裝置與臂構(gòu)造之間的間隙減小的配置結(jié)構(gòu)中，難以在工具管理中繼裝置 與臂構(gòu)造之間確保作業(yè)員順利進(jìn)行管線分離作業(yè)的足夠的空間，結(jié)果管線的更 換拖延，存在難以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行機(jī)器人的安全管理的擔(dān)心。在這方面，JP-A-2003-200376的電弧焊機(jī)器人，由于具有使上部臂的 貫通路向臂側(cè)方開口并且將從送絲裝置引出的管道電纜從臂側(cè)方？I入到貫通 路的結(jié)構(gòu)，因此送絲裝置和管道電纜的連接部露出，可順利進(jìn)行上述分離作業(yè)。 但是，在這種配置結(jié)構(gòu)中，送絲裝置的重心從手腕部相對(duì)上部臂的旋轉(zhuǎn)中心軸 線偏向側(cè)方，所以臂構(gòu)造的平衡破壞，不能排除送絲裝置自身的慣性和與外圍 設(shè)備的干涉波及臂動(dòng)作的影響的危險(xiǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在具有管線容納型臂的機(jī)器人中，提供一種能夠防止臂動(dòng) 作中的工具管理中繼裝置和機(jī)器人外圍構(gòu)造物的干涉，并且降低工具管理中繼 裝置的慣性波及臂動(dòng)作的影響，而且能夠順利進(jìn)行管線的更換作業(yè)，可適當(dāng)?shù)?進(jìn)行機(jī)器人的安全管理的可靠性優(yōu)良的機(jī)器人。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)器人，該機(jī)器人具備具有貫通路的前臂部；與前臂部關(guān)節(jié)連結(jié)的手腕部；插通前臂部的貫通i 各并沿著手腕部敷 設(shè)的管線；在貫通路的附近搭載在前臂部上并具有連接管線的連接部的工具管 理中繼裝置；以及將工具管理中繼裝置在連接部與貫通if各的開口鄰接而配置的 第一位置和連接部從貫通路的開口隔離而配置的第二位置之間可移動(dòng)地?fù)?dān)持， 并在第 一位置可解除地固定在前臂部上的搭載機(jī)構(gòu)。搭載機(jī)構(gòu)可具備在第一位置和第二位置之間引導(dǎo)工具管理中繼裝置的引 導(dǎo)部、和與引導(dǎo)部協(xié)作將工具管理中繼裝置可解除地固定在第一位置上的固定部。而且，搭載機(jī)構(gòu)可做成如下結(jié)構(gòu)，具有可脫離地安裝在工具管理中繼裝置 上的安裝部件，并且安裝部件在第一位置和第二位置之間可移動(dòng)地安裝在前臂 部上。另外，也可以做成在將工具管理中繼裝置配置在第一位置上時(shí)，連接部容 納在前臂部的貫通路中的結(jié)構(gòu)。另外，手腕部可做成如下結(jié)構(gòu)，即具有以第一軸線為中心可旋轉(zhuǎn)地與前 臂部連結(jié)的第一手腕單元、以向正交于第一軸線的方向延伸的第二軸線為中心 可旋轉(zhuǎn)地與第一手腕單元連結(jié)的第二手腕單元、以向正交于第二軸線的方向延 伸的第三軸線為中心可旋轉(zhuǎn)地與第二手腕單元連結(jié)的第三手腕單元，并且在第 三手腕單元上安裝連4妻管線的作業(yè)工具。


本發(fā)明的上述及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，通過與附圖關(guān)聯(lián)的以下適當(dāng)?shù)?實(shí)施方式的說明中將更加明確。在這些附圖中圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人的主要部分的主視圖；圖2A及圖2B分別是圖1的機(jī)器人主要部分的俯視圖及側(cè)視圖；圖3是概略表示包括圖1的機(jī)器人的機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖4A-4C是在圖1的機(jī)器人中分別以基準(zhǔn)姿勢(shì)、+90度旋轉(zhuǎn)姿勢(shì)以及圖5A 5C是在圖1的機(jī)器人中分別以基準(zhǔn)姿勢(shì)、+90度旋轉(zhuǎn)姿勢(shì)以及-90圖；圖6是在第二位置表示圖1的機(jī)器人主要部分的主視圖；圖7A及圖7B分別是圖6的機(jī)器人主要部分的俯視圖及抽出主要部件表示的一部分的側(cè)視圖；圖8表示裝入圖1的機(jī)器人中的搭載機(jī)構(gòu)的變形例的圖；圖9A及圖9B是表示裝入圖1的機(jī)器人中的搭載機(jī)構(gòu)的其他變形例的圖，分別是搭載工具管理中繼裝置時(shí)的圖及工具管理中繼裝置的單體的圖； 圖IO是表示裝入圖1的機(jī)器人中的搭載機(jī)構(gòu)的另一個(gè)變形例的圖； 圖11是概略表示包括圖1的機(jī)器人的機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的其他例的圖；圖12是表示搭載在圖1的機(jī)器人上的工具管理中繼裝置的連接部的具體 結(jié)構(gòu)例的圖；圖13是表示搭載在圖1的機(jī)器人上的工具管理中繼裝置的連接部的其他 具體結(jié)構(gòu)例的圖；以及圖14是表示搭載在圖1的機(jī)器人上的工具管理中繼裝置的連接部的另一 個(gè)具體結(jié)構(gòu)例的圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中，在相同或類似 的結(jié)構(gòu)元件上標(biāo)注共同的附圖標(biāo)記。參照附圖，圖1 ~圖2B表示本本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人10的主要 部分。而且，圖3概略表示包括機(jī)器人10的機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的一例。 圖示的機(jī)器人IO具有6軸垂直多關(guān)節(jié)型的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明的機(jī)器人的機(jī) 械結(jié)構(gòu)不限于此。另外，在本申請(qǐng)中所謂機(jī)器人的用語意味著除了控制裝置類 以外的機(jī)構(gòu)部。機(jī)器人10具備支撐于固定設(shè)置在地面F上的靜止基臺(tái)12上的六自由度的 臂構(gòu)造(即機(jī)械手)(圖3 )。該臂構(gòu)造具備以相對(duì)地面F垂直的臂部第一軸 線Jl為中心可旋轉(zhuǎn)地與靜止基臺(tái)12連結(jié)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)14;以與臂部第一軸線Jl 正交的水平的臂部第二軸線J2為中心可旋轉(zhuǎn)(擺臂)地與旋轉(zhuǎn)臺(tái)14連結(jié)的第 一臂部(即上臂部)16;以與臂部第二軸線J2平行的水平的臂部第三軸線J3 為中心可旋轉(zhuǎn)(擺臂)地與上臂部16連結(jié)的第二臂部(即前臂部)18;以及以與臂部第三軸線J3正交的手腕第一軸線J4為中心可旋轉(zhuǎn)地與前臂部18連 結(jié)的手腕部20。與前臂部18關(guān)節(jié)連結(jié)的三自由度的手腕部20具備以手腕第一軸線J4 為中心可旋轉(zhuǎn)(扭轉(zhuǎn))地與前臂部18連結(jié)的第一手腕單元22;以向正交于手 腕第一軸線J4的方向延伸的手腕第二軸線J5為中心可旋轉(zhuǎn)(手腕搖擺)地與 第一手腕單元22連結(jié)的第二手腕單元24;以及，以向正交于手腕第二軸線J5 的方向延伸的手腕第三軸線J6為中心可旋轉(zhuǎn)(扭轉(zhuǎn))地與第二手腕單元24連 結(jié)的第三手腕單元26 (圖1及圖2A)。在第三手腕單元26上可適當(dāng)進(jìn)行更換 地安裝具有所需的功能的作業(yè)工具28。機(jī)器人10按照來自機(jī)器人控制器30 (圖3 )的指令，通過以臂部第一軸線Jl ~手腕第三軸線J6為控制軸的各個(gè) 關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)使上臂部16、前臂部18及手腕部20進(jìn)行各種動(dòng)作，可以在使作 業(yè)工具28依次配置在指定的位置及姿勢(shì)的同時(shí)進(jìn)行各種作業(yè)。如圖l所示，機(jī)器人10的前臂部18具備殼體32，該殼體32容納了用于 以手腕第一軸線J4為中心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)手腕部20的未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(電動(dòng)機(jī)(圖 示一部分)、齒輪組、減速器等)，在殼體32的內(nèi)部形成有與手腕第一軸線J4 平行(最好是同軸)地延伸的貫通路34。而且，手腕部20的第一手腕單元22 由具有向沿著手腕第 一軸線J4的方向貫通的內(nèi)部空間36的空心筒狀體構(gòu)成。 從手腕第 一軸線J4的方向看，貫通路34向與第 一手腕單元22的內(nèi)部空間36 相反的一側(cè)的前臂部18的后端面18a開口 ，并且在前臂部18的前端側(cè)與第一 手腕單元22的內(nèi)部空間36連通。在前臂部36的貫通路34中，插通用于向安裝在手腕部20的末端的第三 手腕單元26上的作業(yè)工具28輸送能量、信號(hào)、材料等的管線38。插通到貫 通路34中的管線38容納在第 一手腕單元22的內(nèi)部空間36內(nèi)，并向沿著手腕 第一軸線J4的方向敷設(shè)。手腕部20的第二手腕單元24及第三手腕單元26最 好是與第一手腕單元22同樣，可由分別具有向沿著手腕第三軸線J6的方向貫 通的內(nèi)部空間40、 42的空心筒狀體構(gòu)成(圖1)。該場(chǎng)合，從第一手腕單元22 的內(nèi)部空間36暫且引出的管線38再次連續(xù)容納在第二及第三手腕單元24、 26的內(nèi)部空間40、 42內(nèi)，并向沿著手腕第三軸線J6的方向敷設(shè)，在末端與 作業(yè)工具28連接。從手腕第一軸線J4的方向看，在前臂部18的貫通路34的開口的后方附 近，搭載具有在其一端連接管線38的連接部44的工具管理中繼裝置46(圖1 )。 工具管理中繼裝置46介于容納在前臂部18及手腕部20中敷設(shè)的管線38與配 備在機(jī)器人外部的控制設(shè)備和能量、材料等的供給源之間，具有中繼相對(duì)作業(yè) 工具28的信號(hào)的收發(fā)、能量、材料等的供給的功能。例如，在圖1 ~圖3所示的實(shí)施方式中，機(jī)器人10具有電弧焊機(jī)器人的 結(jié)構(gòu)。該場(chǎng)合，在機(jī)器人10中，作為作業(yè)工具28在手腕部20的第三手腕單 元26上安裝焊炬28，并且作為工具管理中繼裝置46在前臂部18上搭載送絲 裝置46。而且，在圖3的機(jī)器人系統(tǒng)中，設(shè)在機(jī)器人IO外部的機(jī)器人控制器 30通過機(jī)器人控制電纜48與機(jī)器人10連接，并且通過電源控制電纜52與同 樣設(shè)在機(jī)器人10外部的焊接電源裝置50連接。而且，焊接電源裝置50通過 供電電纜54及控制電纜56,與送絲裝置46連接。再有。在送絲裝置46上， 通過氣體軟管60連接設(shè)在機(jī)器人10外部的氣體供給源58,并且通過焊絲導(dǎo) 管64連接設(shè)在機(jī)器人10外部的焊絲供給源62。敷設(shè)在機(jī)器人10上的管線38包括向焊炬28供給焊接電流(或施加焊 接電壓)的動(dòng)力電纜(未圖示)、向焊炬28供給焊絲的管套筒(未圖示)、向 焊炬28供給輔助氣體的送氣管(未圖示)，具有將這些專用的配線、配管類容 納在外皮66(圖1、圖2A)內(nèi)的復(fù)合管的結(jié)構(gòu)。而且，也有在管線38上容納 用于冷卻焊炬28的水冷管和用于監(jiān)^L焊炬28的動(dòng)作狀況的信號(hào)線的情況。另 外，如圖1 ~圖2B所示，架設(shè)在送絲裝置46與焊接電源裝置50之間的控制 電纜56以圍繞前臂部18的方式敷設(shè)。在上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，若焊接電源裝置50根據(jù)機(jī)器人控制器30的指令進(jìn)行 動(dòng)作，則送絲裝置46將通過供電電纜54提供的焊接電流(或焊接電壓)轉(zhuǎn)接 到管線38的動(dòng)力電纜中并向焊炬28供給。同時(shí)送絲裝置46利用從焊接電源 裝置50通過控制電纜56提供的信號(hào)及電力起動(dòng)，從焊絲供給源62連續(xù)抽出 焊絲，轉(zhuǎn)送到管線38的管套筒中并向焊炬28供給。另外，控制電纜56還可 用于將對(duì)送絲裝置46進(jìn)行反饋控制的反^t信號(hào)，從送絲裝置46輸送到焊接電 源裝置50。而且，送絲裝置46將從氣體供給源58提供的輔助氣體轉(zhuǎn)送到管 線38的送氣管中并向焊炬28供給。通過這樣，機(jī)器人10在機(jī)器人控制器30的指令下，與機(jī)器人10即焊炬28的各種動(dòng)作連動(dòng)，從而對(duì)工件(未圖示)進(jìn) 行按照規(guī)定的焊接條件的電弧焊。圖4A 圖5C舉例說明在具有上述結(jié)構(gòu)的機(jī)器人10中伴隨手腕部20的 動(dòng)作進(jìn)行位移的管線38的舉動(dòng)。在筆直地伸展第一手腕單元22和第二手腕單 元24的姿勢(shì)下，設(shè)定好管線38的長(zhǎng)度，4吏得在各軸線J4 ~ J6 (圖1)的控制 軸位于規(guī)定的旋轉(zhuǎn)位置的基準(zhǔn)姿勢(shì)I (圖4A )的情況下，敷設(shè)在作業(yè)工具(焊 炬)28與工具管理中繼裝置(送絲裝置)46之間的管線38處于稍微松弛的狀 態(tài)。在從該基準(zhǔn)姿勢(shì)I例如相對(duì)前臂部18使第一手"宛單元22向一個(gè)方向僅旋 轉(zhuǎn)90度的姿勢(shì)I1 (圖4B)下，伴隨著旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生管線38的扭曲，從而吸收 其松弛。同樣，在從基準(zhǔn)姿勢(shì)I使第一手腕單元22向相反方向僅旋轉(zhuǎn)90度的 姿勢(shì)ffl下(圖4C),也伴隨著旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生管線38的扭曲，從而吸收其松弛。 因此，在這種手腕部20的動(dòng)作的期間，管線38的位移舉動(dòng)比較小。另外，在從上述基準(zhǔn)姿勢(shì)I (圖5A)相對(duì)第一手腕單元22使第二手腕單 元24向一個(gè)方向僅旋轉(zhuǎn)90度的姿勢(shì)IV圖5B)下，伴隨著旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生管線38 的彎曲，從而吸收其松弛。同樣，在從基準(zhǔn)姿勢(shì)I使第二手腕單元24向相反 方向僅旋轉(zhuǎn)90度的姿勢(shì)V下(圖5C)，也伴隨著旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生管線38的彎曲， 從而吸收其松弛。在這種手腕部20的動(dòng)作的期間，管線38在手腕第二軸線 J5的附近彎曲，所以管線38的位移舉動(dòng)變得比較大。另外，雖然未圖示，但 是從上述基準(zhǔn)姿勢(shì)I (圖5A )相對(duì)第二手腕單元24使第三手腕單元26旋轉(zhuǎn) 的場(chǎng)合，管線38的位移舉動(dòng)變得與圖4A 圖4C所示的位移舉動(dòng)相同。機(jī)器人10不僅進(jìn)行如上所述的手腕部20的動(dòng)作，而且上臂部16及前臂 部18進(jìn)行各種動(dòng)作。因此，以防止臂動(dòng)作中的工具管理中繼裝置(送絲裝置) 46與機(jī)器人10的外圍構(gòu)造物的干涉，并且降低工具管理中繼裝置46的慣性 波及臂動(dòng)作的影響為目的，采用在盡可能減小形成于工具管理中繼裝置46與 前臂部18之間的間隙的狀態(tài)下，將工具管理中繼裝置46設(shè)置在關(guān)節(jié)(臂部第 三軸線J3)的附近的結(jié)構(gòu)(圖1)。在此基礎(chǔ)上，在機(jī)器人10中，采用用于解 決已經(jīng)敘述的現(xiàn)有技術(shù)中的與管線更換作業(yè)有關(guān)的問題的以下的特征結(jié)構(gòu)。即，如圖l及圖6所示，機(jī)器人10具備將工具管理中繼裝置46在其連接 部44與前臂部18的貫通路34的后端開口鄰接而配置的第一位置(圖1所示的位置)與連接部44從貫通路34的后端開口隔離而配置的第二位置(圖6 所示的位置)之間可移動(dòng)地?fù)?dān)持的搭載機(jī)構(gòu)68。搭載機(jī)構(gòu)68構(gòu)成為將工具管 理中繼裝置46在第一位置可解除地固定在前臂部18上，并且在笫二位置可靜 止地?fù)?dān)持在前臂部18上。根據(jù)具有這種結(jié)構(gòu)的機(jī)器人10，臂動(dòng)作中，通過將工具管理中繼裝置46 固定在第一位置上，能夠防止工具管理中繼裝置46與機(jī)器人10的外圍構(gòu)造物 的干涉，并且降低工具管理中繼裝置46的慣性波及臂動(dòng)作的影響。而且，在 更換管線38時(shí)，通過將工具管理中繼裝置46移動(dòng)到第二位置，可以在工具管 理中繼裝置46與前臂部18之間確保作業(yè)員順利進(jìn)行從連接部44分離管線38 的作業(yè)的足夠的空間。因此，在機(jī)器人10中，能夠?qū)⒃诜磸?fù)進(jìn)行臂動(dòng)作的期 間由于彎曲或扭曲而可能產(chǎn)生劣化和損傷的管線38在規(guī)定時(shí)期或定期地容易 進(jìn)行更換，因此能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行機(jī)器人的安全管理。尤其是，機(jī)器人10其前臂部18的貫通路34與手腕第一軸線J4平行(最 好是同軸)地配置，并且手腕部20在其一部分至少局部地具有與貫通路34 連通并容納管線38的內(nèi)部空間36，因此能夠盡可能減小管線38的長(zhǎng)度，從 而有效地抑制伴隨臂動(dòng)作的管線38的在前臂部18及手腕部20內(nèi)的位移舉動(dòng)。 而且，由于可以將工具管理中繼裝置46的重心配置在手腕第一軸線J4上，因 此能夠維持臂構(gòu)造的所需的平衡，能可靠地排除工具管理中繼裝置46自身的 慣性和與機(jī)器人外圍設(shè)備的干涉波及臂動(dòng)作的影響的危險(xiǎn)。這樣，機(jī)器人10 能夠防止臂動(dòng)作中的工具管理中繼裝置46與機(jī)器人外圍構(gòu)造物的干涉，并且 降低工具管理中繼裝置46的慣性波及臂動(dòng)作的影響，而且，能夠順利進(jìn)行管 線38的更換作業(yè)而適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行機(jī)器人10的安全管理，從而成為可靠性優(yōu)良的 機(jī)器人。接著，說明搭載機(jī)構(gòu)68的具體結(jié)構(gòu)例。如圖1、圖2A、圖6及圖7A所 示，搭載機(jī)構(gòu)68具有在第一位置(圖1、圖2A)與第二位置(圖6、圖7A) 之間引導(dǎo)工具管理中繼裝置46的引導(dǎo)部70、和與引導(dǎo)部70協(xié)作將工具管理 中繼裝置46可解除地固定在第一位置上的固定部72。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過引 導(dǎo)部70的作用，誰都可以在前臂部18上使工具管理中繼裝置46容易且準(zhǔn)確 地移動(dòng)到第一位置與第二位置之間，所以管線38的更換作業(yè)所需的時(shí)間縮短。而且，通過固定部72的作用，可以將工具管理中繼裝置46總是準(zhǔn)確地定位固 定在前臂部18上的第一位置上，所以能提高包括管線38的位移舉動(dòng)的機(jī)器人 IO的動(dòng)作的再現(xiàn)性，由此，能夠提高通過^f莫擬的程序設(shè)計(jì)的精度。在上述結(jié)構(gòu)中，引導(dǎo)部70可以包括設(shè)在工具管理中繼裝置46上，并且向 與第一位置(圖1)和第二位置(圖6)之間的工具管理中繼裝置46的移動(dòng)方 向平行的方向配置長(zhǎng)軸的長(zhǎng)孔74。在該結(jié)構(gòu)中，通過在前臂部18上設(shè)置可與 長(zhǎng)孔74滑動(dòng)配合的突起(未圖示)，并將突起與長(zhǎng)孔74的長(zhǎng)軸方向兩端邊緣 配合的位置分別作為工具管理中繼裝置46的第一位置及第二位置，從而可以 將工具管理中繼裝置46容易且準(zhǔn)確地定位在各個(gè)第一位置及第二位置上。而 且，根據(jù)長(zhǎng)孔74的尺寸能準(zhǔn)確地設(shè)定第一位置與第二位置之間的距離。根據(jù) 長(zhǎng)孔74所規(guī)定的第一位置與第二位置之間的距離例如最好是50mm以上，可 以按照管線38的分離作業(yè)的內(nèi)容設(shè)定為最佳的尺寸。而且，在將工具管理中 繼裝置46配置在第二位置上的狀態(tài)下，通過突起與長(zhǎng)孔74的端邊緣配合而靜 止支撐工具管理中繼裝置46，并且通過長(zhǎng)孔74與突起的配合可穩(wěn)定支撐工具 管理中繼裝置46的重量，這才是重要的。另外，在上述結(jié)構(gòu)中，固定部72可以包括可滑動(dòng)配合地插通長(zhǎng)孔74中， 并且與設(shè)在前臂部18的規(guī)定位置上的內(nèi)螺紋部(未圖示)螺紋配合的螺栓76。 該場(chǎng)合，在將工具管理中繼裝置46配置在第一位置上時(shí)，通過將螺栓76牢固 地?cái)Q緊在前臂部18的內(nèi)螺紋部上，從而可做成將工具管理中繼裝置46穩(wěn)定且 牢固地固定在第一位置上的結(jié)構(gòu)。而且，在將工具管理中繼裝置46從第一位 置移動(dòng)到第二位置時(shí)，適當(dāng)?shù)厮砷_螺栓76即可。此時(shí)，若維持將螺栓76與前 臂部18的內(nèi)螺紋部局部地螺紋配合的狀態(tài)，則螺栓76作為與長(zhǎng)孔74滑動(dòng)配 合的突起起作用，可以在第一位置與第二位置之間準(zhǔn)確地引導(dǎo)工具管理中繼裝 置46。而且，在上述結(jié)構(gòu)中，固定部72可以包括從長(zhǎng)孔74獨(dú)立且設(shè)在工具管 理中繼裝置46上的通孔78 (圖6 );以及插通到通孔78中并且與設(shè)在前臂部 18的規(guī)定位置上的內(nèi)螺紋部(未圖示)螺紋配合的第二螺栓80 (圖1 )。在該 結(jié)構(gòu)中，通過與插通到長(zhǎng)孔74中的螺栓76—起將插通到通孔78中的螺栓80 牢固地?cái)Q緊在前臂部18的內(nèi)螺紋部上，從而可以在第一位置更穩(wěn)定且牢固地固定工具管理中繼裝置46。而且，在將工具管理中繼裝置46從第一位置移動(dòng) 到第二位置時(shí)，將螺栓80脫離即可。該場(chǎng)合，不管長(zhǎng)孔74與螺栓76的位置 關(guān)系如<可，可才艮據(jù)工具管理中繼裝置46上的通孔78的位置和前臂部18上的 對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋部的位置來規(guī)定第一位置。另外，代替插通到長(zhǎng)孔74中的螺栓 76,也可以采用上述的簡(jiǎn)單構(gòu)造的突起。這樣，通過在搭載機(jī)構(gòu)68上使用長(zhǎng)孔74和螺栓76,不管停止中的機(jī)器 人10的前臂部18的姿勢(shì)如何，誰都可以在前臂部18上容易且準(zhǔn)確地在第一 位置與第二位置之間移動(dòng)工具管理中繼裝置46,并且可擇一地固定在第一位 置及第二位置上。另外，為了可順利進(jìn)行螺栓76的擰緊等作業(yè)，最好在前臂 部18上的工具管理中繼裝置46的周圍(尤其是側(cè)方)不配置其他機(jī)器人結(jié)構(gòu) 元件(例如關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))。尤其是，在工具管理中繼裝置46為送絲裝置46 的圖示實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，為了送絲裝置46所具有的消耗品(例如進(jìn)給輥) 的更換和保養(yǎng)作業(yè)，在前臂部18上的送絲裝置46的周圍確保足夠的空間也是 有利的。搭載機(jī)構(gòu)68還可以具備可脫離地安裝在工具管理中繼裝置46上的安裝部 件82。安裝部件82為了與工具管理中繼裝置46 —起可在第一位置與第二位 置之間移動(dòng)，介于工具管理中繼裝置46與前臂部18之間，并安裝在前臂部 18上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在伴隨著使機(jī)器人10進(jìn)行的作業(yè)的變更而變更了工具管 理中繼裝置46的種類的場(chǎng)合(例如從送絲裝置46更換為后述的手部控制器等 其他裝置的場(chǎng)合)，也可以通過僅在變更后的工具管理中繼裝置46上重新安裝 安裝部件82,搭載機(jī)構(gòu)68的結(jié)構(gòu)自身無需變更，就可以將工具管理中繼裝置 46適當(dāng)?shù)卮钶d在前臂部18上。而且，若準(zhǔn)備好形狀和尺寸不同的多個(gè)種類的 安裝部件82,則即使是搭載在前臂部18上的外面區(qū)域的形狀的不同的工具管 理中繼裝置46,也可以通過選擇使用對(duì)應(yīng)形狀的安裝部件82，可適當(dāng)?shù)卮钶d 在前臂部18上。如圖6所示，安裝部件82能夠可滑動(dòng)地支撐在從手腕第一軸線J4的方向 看形成于貫通路34的后方的前臂部18的頂面84上。圖示的頂面84是與臂部 第三軸線J3和手腕第一軸線J4的雙方平行的平面。與此對(duì)應(yīng)，搭載機(jī)構(gòu)68 將工具管理中繼裝置46在第一位置(圖1)與第二位置(圖6)之間，向與手腕第一軸線J4平行的方向可直線移動(dòng)地?fù)?dān)持。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以在前臂部18的貫通路34的后端開口與工具管理中繼裝置46之間，以工具管理中繼裝 置46的最小的移動(dòng)距離確保最大的間隙。在此，為了使工具管理中繼裝置46 無障礙地從第一位置向第二位置移動(dòng)，需要在工具管理中繼裝置46位于第一 位置時(shí)，將按照所需的移動(dòng)距離的松弛預(yù)先提供給管線38,但是根據(jù)上述結(jié) 構(gòu)，能盡可能地減小這種初始松弛。而且，從這種觀點(diǎn)出發(fā)，在使工具管理中 繼裝置46從第一位置向第二位置移動(dòng)時(shí)，將手腕部20配置在圖4A及圖5A 所示的基準(zhǔn)姿勢(shì)I上是有利的。另外，如圖7B所示，安裝部件82可以具有與前臂部18的頂面84平 行地延伸的平坦的主部分82a;以及沿著主部分82a的一對(duì)對(duì)置邊緣與主部分 正交而延伸，并且可滑動(dòng)地與前臂部18的兩側(cè)面86接觸的一對(duì)側(cè)部分82b。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，安裝部件82通過與前臂部18的滑動(dòng)配合在第一位置與第二位置 之間準(zhǔn)確地被引導(dǎo)。另外，若在安裝部件82的側(cè)部分82b上形成上述長(zhǎng)孔74 和通孔78，并且與此對(duì)應(yīng)而在前臂部18的側(cè)面86上形成螺紋配合螺栓68、 80的內(nèi)螺紋部，則使工具管理中繼裝置46移動(dòng)時(shí)的利用作業(yè)員的手工作業(yè)的 螺栓操作變得極其容易。而且，通過在安裝部件82的一對(duì)側(cè)部分82b的雙方 形成長(zhǎng)孔74和通孔78,并且與此對(duì)應(yīng)而在前臂部18的兩側(cè)面上形成螺紋配 合螺栓76、 80的內(nèi)螺紋部，能夠進(jìn)一步穩(wěn)定引導(dǎo)部70對(duì)工具管理中繼裝置 46的引導(dǎo)作用，并且能夠進(jìn)一步強(qiáng)化固定部72的固定作用。另外，與引導(dǎo)部 70及固定部72相關(guān)的這些部分修正，同樣還可采用于不使用安裝部件82而 在前臂部18及工具管理中繼裝置46上直接形成引導(dǎo)部70及固定部72的結(jié)構(gòu) 上。圖8~圖10表示上述搭載機(jī)構(gòu)68的各種變形例。在圖8的變形例中，相 對(duì)于進(jìn)一步延長(zhǎng)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)孔74'，兩個(gè)螺栓76、 80可滑動(dòng)配合地插通，并與 前臂部18的對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋部螺紋配合。該場(chǎng)合，也可以將其中一個(gè)螺栓76、 80做成簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的突起。另外，在圖9A及圖9B的變形例中，在長(zhǎng)孔74'的 周邊的規(guī)定位置，設(shè)有可配合各個(gè)螺栓76、 80的一對(duì)切口88。在該結(jié)構(gòu)中， 通過將兩螺栓76、 80同時(shí)與對(duì)應(yīng)的切口 88配合的位置作為第一位置，可以穩(wěn) 定搭載機(jī)構(gòu)68的定位功能。另外，圖10的變形例具有將圖6所示的通孔78形成于安裝部件82的主部分82a (圖7B)上，并且在i殳置于前臂部18的頂 面84 (圖7B )的規(guī)定位置上的內(nèi)螺紋部螺紋配合螺栓80的結(jié)構(gòu)。在上述任何一種結(jié)構(gòu)中，都可以通過擴(kuò)大螺栓67、 80的頭部并設(shè)置滾花， 作業(yè)員不用工具就可以操作螺栓，或者螺栓76、 80使用雙頭螺栓，可以提高 相對(duì)工具管理中繼裝置46的定位精度。而且，長(zhǎng)孔74和通孔78也可是設(shè)置 在前臂部18上，而不是工具管理中繼裝置46。該場(chǎng)合，在沒有長(zhǎng)孔的工具管 理中繼裝置46上設(shè)置螺紋配合螺栓76、 80的內(nèi)螺紋部即可。圖11概略表示包括機(jī)器人10的機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的第二例。在該例 子中，機(jī)器人10具有搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。該場(chǎng)合，在機(jī)器人10中，作為作業(yè) 工具28在手腕部20的第三手腕單元26上安裝手部28,并且作為工具管理中 繼裝置46在前臂部18上搭載手部控制器(例如電磁閥箱)46。而且，設(shè)置在 機(jī)器人10外部的機(jī)器人控制器30通過機(jī)器人控制電纜48與機(jī)器人10連接， 并且通過手部控制電纜90與手部控制器46連接。而且，在手部控制器46上， 通過氣體配管94連接設(shè)置在機(jī)器人10外部的工作空氣(或真空)供給源92。敷設(shè)在機(jī)器人10上的管線38包括向手部28供給工作空氣(或真空)的 氣體配管(未圖示)和向手部28輸送控制信號(hào)的信號(hào)線(未圖示)，具有將這 些專用的配線、配管類容納在外皮66 (圖1、圖2A)內(nèi)的復(fù)合管的結(jié)構(gòu)。另 外，手部28可以具備氣動(dòng)式的夾鉗或真空吸附筒。在上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，手部控制器46在通過手部控制電纜90從機(jī)器人控制 器30給予指令時(shí)，例如使內(nèi)裝的電磁閥動(dòng)作，將通過氣體配管94提供的工作 空氣(或真空)轉(zhuǎn)送到管線38的氣體配管中并向手部28供給。另外，手部控 制電纜90及管線38的信號(hào)線還可用于將用于確認(rèn)利用手部28的適當(dāng)?shù)陌殉?(或吸附)的反饋信號(hào)發(fā)送給機(jī)器人控制器30。通過這樣，機(jī)器人10在機(jī)器 人控制器30的指令下，利用機(jī)器人10即手部28的各種動(dòng)作，對(duì)工件(未圖 示)進(jìn)行制定的〗般運(yùn)作業(yè)。在上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，搬運(yùn)機(jī)器人10也通過具備上述搭載機(jī)構(gòu)68,能夠防 止臂動(dòng)作中的手部控制器46與機(jī)器人外圍構(gòu)造物的干涉，并且降低手部控制 器46的慣性波及臂動(dòng)作的影響，而且，可順利進(jìn)行管線38的更換作業(yè)并適當(dāng) 地進(jìn)行機(jī)器人10的安全管理，從而成為可靠性優(yōu)良的機(jī)器人。這樣，本發(fā)明在機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(即機(jī)器人的作業(yè)方式)不同的情況下，也利用相同的方 法解決共同i果題。另外，在上述兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例中，敷設(shè)在機(jī)器人10上的管線38具有捆扎多個(gè)配線、配管類的復(fù)合管的結(jié)構(gòu)，但是并不局限于此，還可 有效應(yīng)用于敷設(shè)由單一的配線或配管構(gòu)成的管線38的結(jié)構(gòu)中。圖12~圖14表示具有上述結(jié)構(gòu)的機(jī)器人10上的工具管理中繼裝置46的 連接部44的幾種具體結(jié)構(gòu)例。圖12的連接部44具有相對(duì)于設(shè)在連接部44 上的陰連接器96脫離自如地配合設(shè)在管線38的線端上的陽連接器98的連接 器型的結(jié)合構(gòu)造。這種連接部44可適合用于像上述電弧焊機(jī)器人那樣將用于 焊接電纜和輔助氣體等的多個(gè)配線、配管類集中起來并可自由脫離地與連接部 44連接的情況。在該結(jié)構(gòu)中，在相對(duì)工具管理中繼裝置46裝卸管線38時(shí)， 需要例如對(duì)陽連接器98的結(jié)合用螺釘98a進(jìn)行手動(dòng)操作。因此，通過上述搭 載機(jī)構(gòu)68的作用，在更換管線38時(shí)可有效地使工具管理中繼裝置46移動(dòng)到 第二位置。另外，圖13的連接部44具有相對(duì)于筒狀的連接部44脫離自如地結(jié)合設(shè) 在管線38的線端上的銷100的銷型結(jié)合構(gòu)造。這種連接部44例如在上迷電弧 焊機(jī)器人中，可適合用于僅將焊接電纜的配管脫離自如地與連接部44連接的 情況。在該結(jié)構(gòu)中，在相對(duì)工具管理中繼裝置46裝卸管線38時(shí)，需要例如對(duì) 設(shè)在連接部44上的止動(dòng)螺釘102進(jìn)行手動(dòng)操作。因此，通過上述搭載機(jī)構(gòu)68 的作用，在更換管線38時(shí)可有效地使工具管理中繼裝置46移動(dòng)到第二位置。還有，圖14的連接部44具有相對(duì)于筒狀的連接部44脫離自如地結(jié)合設(shè) 在管線38的線端上的索環(huán)(未圖示)的索環(huán)型結(jié)合構(gòu)造。這種連接部44例如 在上述搬運(yùn)機(jī)器人中，可適合用于將氣體配管和信號(hào)線脫離自如地與連接部 44連接的情況。在該結(jié)構(gòu)中，在相對(duì)工具管理中繼裝置46裝卸管線38時(shí)， 需要首先在工具管理中繼裝置(手部控制器)46的內(nèi)部拆卸與端子類連接的 配線類，然后松開與連接部44結(jié)合的索環(huán)并從連接部44拔出管線38。因此， 通過上述搭載機(jī)構(gòu)68的作用，在更換管線38時(shí)可有效地使工具管理中繼裝置 46移動(dòng)到第二位置。另外，對(duì)具有上述任何一種結(jié)構(gòu)的連接部44而言，以在將工具管理中繼 裝置46配置在第一位置上時(shí)(即機(jī)器人10進(jìn)行各種作業(yè)時(shí))，使連接部44容納在前臂部18的貫通路34中的程度，減小前臂部18與工具管理中繼裝置 46之間的間隙，這在盡可能降低波及臂動(dòng)作的影響的觀點(diǎn)上是有效的。以上，結(jié)合其適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式說明了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來 說在不脫離本發(fā)明的公開范圍的情況下可進(jìn)行各種修正及變更。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人，具備具有貫通路(34)的前臂部(18)；與該前臂部關(guān)節(jié)連結(jié)的手腕部(20)；插通該前臂部的貫通路并沿著該手腕部敷設(shè)的管線(38)；以及在該貫通路的附近搭載在該前臂部上并具有連接該管線的連接部(44)的工具管理中繼裝置(46)，其特征在于，具備搭載機(jī)構(gòu)(68)，該搭載機(jī)構(gòu)將上述工具管理中繼裝置在上述連接部與上述貫通路的開口鄰接而配置的第一位置和該連接部從該貫通路的該開口隔離而配置的第二位置之間可移動(dòng)地?fù)?dān)持，并在該第一位置可解除地固定在上述前臂部上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述搭載機(jī)構(gòu)具有在上述第一位置和上述第二位置之間引導(dǎo)上述工具管 理中繼裝置的引導(dǎo)部(70);以及與該引導(dǎo)部協(xié)作將上述工具管理中繼裝置可 解除地固定在上述第一位置上的固定部(72)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人，其特征在于，上述引導(dǎo)部包括長(zhǎng)孔(74; 74'),該長(zhǎng)孔設(shè)在上述前臂部和上述工具管 理中繼裝置的任一方上，并且向與上述第一位置和上述第二位置之間的上述工 具管理中繼裝置的移動(dòng)方向平行的方向配置長(zhǎng)軸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，其特征在于，上述固定部包括可滑動(dòng)配合地插通到上述長(zhǎng)孔中，并且與沒有上述長(zhǎng)孔的 上述前臂部和上述工具管理中繼裝置的任一個(gè)螺紋配合的螺栓(76; 80)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，其特征在于，上述固定部包括從上述長(zhǎng)孔獨(dú)立且設(shè)在上述前臂部和上述工具管理中繼 裝置的任一個(gè)上的通孔(78);以及插通到該通孔中并且與沒有該通孔的上述 前臂部和上述工具管理中繼裝置的任一個(gè)螺紋配合的螺栓(80 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述搭載機(jī)構(gòu)具備可脫離地安裝在上述工具管理中繼裝置上的安裝部件 (82),并且該安裝部件在上述第一位置和上述第二位置之間可移動(dòng)地安裝在 上述前臂部上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，在將上述工具管理中繼裝置配置在上述第一位置上時(shí)，上述連接部容納在 上述前臂部的上述貫通路中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任何一項(xiàng)所述的機(jī)器人，其特征在于， 上述手腕部具備以第一軸線(J4)為中心可旋轉(zhuǎn)地與上述前臂部連結(jié)的第一手腕單元(22);以向正交于該第一軸線的方向延伸的第二軸線(J5)為 中心可旋轉(zhuǎn)地與該第一手腕單元連結(jié)的第二手^^單元(24);以及，以向正交 于該第二軸線的方向延伸的第三軸線(J6)為中心可旋轉(zhuǎn)地與該第二手腕單元 連結(jié)的第三手腕單元(26),并且在該第三手腕單元上安裝連接上述管線的作 業(yè)工具(28)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人，其特征在于，上述前臂部的上述貫通路與上述第一軸線同軸地配置，上述手腕部至少局 部具有與上述貫通i 各連通并容納上述管線的內(nèi)部空間(36、 40、 42)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人，其特征在于，上述搭載機(jī)構(gòu)在上述第一位置和上述第二位置之間向與上述第一軸線平 行的方向可直線移動(dòng)地?fù)?dān)持上述工具管理中繼裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有管線容納型臂的機(jī)器人，該機(jī)器人具備具有貫通路的前臂部；與前臂部關(guān)節(jié)連結(jié)的手腕部；以及插通前臂部的貫通路并沿著手腕部敷設(shè)的管線。機(jī)器人具備在貫通路的附近搭載在前臂部上并具有連接管線的連接部的工具管理中繼裝置；以及將工具管理中繼裝置在連接部與貫通路的開口鄰接而配置的第一位置和連接部從貫通路的開口隔離而配置的第二位置之間可移動(dòng)地?fù)?dān)持，并在第一位置可解除地固定在前臂部上的搭載機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)B25J19/00GK101269490SQ20081008116
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者上村時(shí)敬, 中山一隆, 井上俊彥, 巖山貴敏 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社