JP7022091B2

JP7022091B2 - ロボット

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Publication number: JP7022091B2
Application number: JP2019043515A
Authority: JP
Inventors: 直幹藤岡
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: US11040454B2; DE102020105468A1; CN111673714A; US20200290212A1; JP2020146764A

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

従来、防水機能を有する配線箱を備えたロボットが知られており、当該配線箱はロボットの背面に固定されている。そのような構造は、例えば特許文献１に記載されている。

特許第４８４８７００号公報

ロボットを特定の用途のために専用に設計する場合、高度な防水機能および防塵機能を有するように専用の空間を設けることができる。しかし、汎用ロボットに高度な防水機能および防塵機能を付加すると、オーバースペックとなり、コスト増に繋がる。このため、多くの汎用ロボットでは、高度な防水機能および防塵機能を付加することが予定されていない。

上述の事情に鑑み、ユーザのニーズに応じて防水構造および防塵構造を付加することができるロボットが望まれる。

本開示の一態様は、ベースと、前記ベースに対して鉛直軸線周りに回転可能に支持された第１の可動部と、前記第１の可動部に所定の軸線周りに回転可能に支持された第２の可動部と、を備える多関節型のロボットであって、前記ベースには開口部が設けられ、前記ロボットが、前記ベースに取外し可能に取付けられる複数の配線箱を備え、前記各配線箱が、前記ロボット内に配置される内部ケーブルの一端を前記配線箱の中に配置するために前記内部ケーブルの一端側が挿通するロボット側壁と、前記ロボット用の制御装置からのケーブルが接続されるコネクタが設けられた中継壁と、を備え、前記ロボット側壁が前記開口部を通って前記ベースの内部に配置され、前記中継壁が前記開口部又はその近傍に取外し可能に取付けられている。

本発明の一実施形態に係るロボットの要部斜視図である。本実施形態のロボットの要部斜視図である。本実施形態のロボットのベースおよび配線箱の断面図である。本実施形態のロボットの斜視図である。本実施形態のロボットの配線箱の断面図である。

本発明の一実施形態に係るロボットＲについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットＲは、例えば、６軸多関節型のロボットである。本実施形態の場合、ロボットＲは、図４に示されるように、床面に設置されるベース１と、ベース１に対して鉛直に延びる軸線Ｊ１周りに回転する旋回胴である可動部（第１の可動部）１０と、可動部１０に対して例えば水平方向に延びる軸線Ｊ２周りに回転するアーム部材である可動部（第２の可動部）２０とを有する。

また、ロボットＲは、可動部２０に対して例えば水平方向に延びる軸線Ｊ３周りに回転する可動部３０と、可動部３０に対して例えば可動部３０の長手方向の延びる軸線Ｊ４周りに回転する可動部４０とを有する。さらに、ロボットＲは、可動部４０に対して例えば軸線Ｊ４に直交する軸線Ｊ５周りに回転する可動部５０と、可動部５０に対して例えば軸線Ｊ５に直交する軸線Ｊ６周りに回転する可動部６０とを有する。ロボットＲは、複数の可動部１０～６０をそれぞれ駆動するための複数のモータ（図示せず）を有する。

ベース１は、図１～図３に示されるように、ロボットＲを床面に設置するための底面２と、底面２から鉛直方向に立ち上がる側壁部３と、鉛直方向に延びる軸線Ｊ１を含む位置に中央孔４を備える上端部５とを備える。側壁部３の一部、例えば側壁部３においてロボットＲの背面となる方向に配置される壁には、ベース１の内部空間Ｓと外部とを繋ぐ開口部６が設けられている。

可動部１０にもベース１の上端部５の中央孔４に一致する位置に上下方向に貫通する貫通孔１１が設けられており、ベース１の中央孔４および可動部１０の貫通孔１１によって、図３に示されるように、軸線Ｊ１を含む領域においてベース１の内部空間Ｓと可動部１０の内部空間とを接続する空洞部Ａが形成されている。
開口部６を経由してベース１の内部空間Ｓと外部との間で延びる内部ケーブルＣＡ１は、空洞部Ａにおいて鉛直方向に延びることになる。空洞部Ａは、可動部１０の回転中心である軸線Ｊ１を含む領域に形成されているので、ベース１に対して可動部１０が回転しても、空洞部Ａ内を鉛直方向に延びる内部ケーブルＣＡ１には大きな負荷が作用しない。
ベース１の上端部５の下面には、図３に示されるように、開口部６と中央孔４とを接続する溝５ａが設けられている。

本実施形態では、ベース１は配線用筐体７０を有する。一例では、配線用筐体７０は、開口部６の周縁６ａに複数のボルト等を用いて固定されている。配線用筐体７０は、開口部６の周縁６ａに接触しているロボット側壁７１を有する。本実施形態では、ロボット側壁７１や後述の上面壁７４が長手を有する水平方向を幅方向と称する場合がある。

配線用筐体７０は、ロボット側壁７１の幅方向の両端から延びる一対の側壁７２を有する。一対の側壁７２はベース１から離れる方向に延びている。また、配線用筐体７０は、一対の側壁７２におけるロボット側壁７１と反対側の端からそれぞれ幅方向内側に延びる一対の取付壁（取付部）７３を有する（図２）。また、配線用筐体７０は、ロボット側壁７１の上端から斜め上方に延びる上面壁７４を有し、上面壁７４はベース１から離れる方向に延びている。

一対の取付壁７３は互いに間隔をおいて配置されている。このため、一対の取付壁７３の間に、配線用筐体７０の内部空間７０ａと外部とを繋ぐ開口部７３ａが形成されている。また、各取付壁７３には複数のネジ孔７３ｂが形成されている。

図１および図３に示されるように、一対の取付壁７３には、複数の配線箱８０，９０が取外し可能に取付けられる。具体的に、各配線箱８０，９０のフランジ部８０ａ，９０ａを挿通するボルトＢがネジ孔７３ｂに締め込まれることにより、各配線箱８０，９０が取付壁７３に取付けられる。この時、各配線箱８０，９０におけるロボット側壁８５，９５がベース１の開口部６の近傍に配置される。つまり、各配線箱８０，９０は、ベース１における開口部６の近傍に取外し可能に取付けられる。換言すると、ベース１の一部である配線用筐体７０の開口部７３ａ又はその近傍に各配線箱８０，９０が取外し可能に取付けられる。

配線箱８０は、幅方向の両端がフランジ部８０ａとして機能する中継壁８１と、中継壁８１の両端側から延びる一対の側壁８２と、中継壁８１の上端側又は上下方向の中間部から延びる上壁８３と、中継壁８１の下端側から延びる底壁８４と、を有する。一対の側壁８２、上壁８３、および底壁８４は、中継壁８１から離れる方向に延びている。一対の側壁８２、上壁８３、および底壁８４の中継壁８１と反対側の端にはロボット側壁８５が固定されている。なお、本実施形態では、ロボット側壁８５および中継壁８１は幅方向に延びる板である。

配線箱９０は、幅方向の両端がフランジ部９０ａとして機能する中継壁９１と、中継壁９１の両端側から延びる一対の側壁９２と、中継壁９１の上端側から延びる上壁９３と、中継壁９１の下端側から延びる底壁９４と、を有する。一対の側壁９２、上壁９３、および底壁９４は、中継壁９１から離れる方向に延びている。一対の側壁９２、上壁９３、および底壁９４の中継壁９１と反対側の端にはロボット側壁９５が固定されている。なお、本実施形態では、ロボット側壁９５および中継壁９１は幅方向に延びる板である。
なお、配線箱８０，９０の中継壁８１，９１、上壁８３，９３等が取外し可能であること、又は、これらを開けるための構造を有することが好ましい。これにより、配線箱８０，９０内の配線作業を容易に行うことが可能となる。

本実施形態では、複数の内部ケーブルＣＡ１がロボットＲ内に配置されている。例えば、ロボットＲ内に配置された複数の内部ケーブルＣＡ１のうち一部は、各可動部１０，２０，３０，４０，５０，６０に電力を供給する電力線、通信線等が収容されたものである。当該電力線、通信線等はゴムチューブ、コンジット等の被覆部材１０１で覆われている。

複数の内部ケーブルＣＡ１のうち他の一部は、ロボットＲの先端部に取付けられる図示しないツール等に電力を供給する電力線、通信線等が収容されたものである。当該電力線、通信線等はゴムチューブ、コンジット等の被覆部材１０１で覆われている。ツールは、ハンド、機械加工ツール、レーザー加工ツール、塗装ツール、清掃ツール、バリ取りツール等のロボットＲの先端部に取付けられる様々なツールであり得る。

各可動部１０～６０に電力等を供給する内部ケーブルＣＡ１の一端側はロボット側壁８５を挿通しており、これにより、当該内部ケーブルＣＡ１の一端は配線箱８０内に配置されている。配線箱８０内では、内部ケーブルＣＡ１の一端において被覆部材１０１から電力線、通信線等が露出し、電力線、通信線等がそれぞれ中継壁８１のコネクタ８１ａ，８１ｂに接続されている（図３，図５）。コネクタ８１ａ，８１ｂは中継壁８１に固定されており、配線箱８０内に露出すると共に、配線箱８０外にも露出している。コネクタ８１ａ，８１ｂと中継壁８１との間は周知のシール部材、シール材等によってシールされている。コネクタ８１ａ，８１ｂの配線箱８０外に配置された部分には、ロボットＲを制御するためのロボット制御装置（制御装置）２００と配線箱８０とを接続するための外部ケーブルＣＡ２が接続される。

ツール等に電力を供給する内部ケーブルＣＡ１の一端側はロボット側壁９５を挿通しており、これにより、当該内部ケーブルＣＡ１の一端は配線箱９０内に配置されている。配線箱９０内では、内部ケーブルＣＡ１の一端において被覆部材１０１から電力線、通信線等が露出し、電力線、通信線等がそれぞれ中継壁９１のコネクタ９１ａ，９１ｂに接続されている。コネクタ９１ａ，９１ｂは中継壁９１に固定されており、配線箱９０内に露出すると共に、配線箱９０外にも露出している。コネクタ９１ａ，９１ｂと中継壁９１との間は周知のシール部材、シール材等によってシールされている。コネクタ９１ａ，９１ｂの配線箱９０外に配置された部分には、ツールを制御するための制御装置又はロボット制御装置２００と配線箱８０とを接続するための外部ケーブルＣＡ２が接続されている。

各可動部１０～６０に電力等を供給する内部ケーブルＣＡ１の一端側は、ロボット側壁８５に取付けられた接続部材８６内を通過している。接続部材８６は接続ユニオンと称される場合がある。接続部材８６はオス側部材８６ａと、オス側部材８６ａに螺合しているメス側部材８６ｂとを有する。メス側部材８６ｂをオス側部材８６ａに締め込むことによって、接続部材８６の内周面が内部ケーブルＣＡ１の外周面に抱き付く。これにより、接続部材８６と内部ケーブルＣＡ１との間が密閉される。接続部材８６とロボット側壁８５との間も周知のシール部材、シール材等を用いてシールされている。

ツール等に電力を供給する内部ケーブルＣＡ１の一端側は、ロボット側壁９５に取付けられた接続部材９６内を通過している。接続部材９６は接続ユニオンと称される場合がある。接続部材９６はオス側部材９６ａと、オス側部材９６ａに螺合しているメス側部材９６ｂとを有する。メス側部材９６ｂをオス側部材９６ａに締め込むことによって、接続部材９６の内周面が内部ケーブルＣＡ１の外周面に抱き付く。これにより、接続部材９６と内部ケーブルＣＡ１との間が密閉される。接続部材９６とロボット側壁９５との間も周知のシール部材、シール材等を用いてシールされている。

一例では、図５に示されるように、可動部１０～６０に電力等を供給する複数の内部ケーブルＣＡ１の一端側がロボット側壁８５を挿通している。また、ツール等に電力を供給する複数の内部ケーブルＣＡ１の一端側がロボット側壁９５を挿通している。内部ケーブルＣＡ１の一端の被覆部材１０１から露出した電力線、通信線等はそれぞれコネクタ８１ａ，８１ｂ，９１ａ，９１ｂに接続されている。
なお、電力線および通信線の他にエア供給用の管、素材供給用の管等が配線箱８０，９０内を挿通してもよい。

本実施形態では、上記のように、内部ケーブルＣＡ１の一端の被覆部材１０１から露出した電力線、通信線等は、各配線箱８０，９０内においてコネクタ８１ａ，８１ｂ，９１ａ，９１ｂに接続される。このため、内部ケーブルＣＡ１の被覆部材１０１から露出している部分の防水および防塵が各配線箱８０，９０によって行われる。このため、ロボットＲが設置場所において頻繁に洗浄される場合であっても、内部ケーブルＣＡ１および各配線箱８０，９０内の電力線、信号線等が水、洗剤等から保護される。

汎用のロボットＲは高度な防水および防塵の機能を有していないことが多い。全ての汎用ロボットＲにこれら機能を付加することは、オーバースペックとなり、コスト増を招来するだけである。本実施形態では、ロボットＲが高度な防水および防塵のための構造を有していない場合でも、ロボットＲのケーブルに高度な防水および防塵の機能を容易に追加することが可能である。

また、本実施形態では、複数の内部ケーブルＣＡ１が複数の配線箱８０，９０にそれぞれ接続されている。このように、複数の配線箱８０，９０が取外し可能にベース１に取付けられるので、ロボットＲが設置される環境に応じて、複数の配線箱８０，９０のうち一部又は全部を防水又は防塵の構造とすることができる。一例では、一部又は全部の配線箱８０，９０を、その上壁８３，９３、側壁８２，９２等が取り除かれた構造とすることも可能である。このように、ロボットＲの要求仕様に応じて高度な防水、防塵構造を有する配線箱８０，９０を適宜選択できるのは、幅広いユーザのニーズに応えるために極めて有利である。

また、本実施形態では、複数の配線箱８０，９０のうち一部である配線箱８０の中には、ロボットＲの複数の可動部１０～６０を駆動するための内部ケーブルＣＡ１の一端が配置される。また、他の配線箱９０の中には、ロボットＲに取付けられるツール用の内部ケーブルＣＡ１の一端が配置される。このようにロボットＲを動かすための基本的な内部ケーブルＣＡ１の配線箱８０とツール用の内部ケーブルＣＡ１の配線箱９０とが分かれていると、ロボットＲに内部ケーブルＣＡ１を配線する際又はロボットＲをメンテナンスする際の自由度が高くなる。

例えば、ロボットＲを動かすための基本的な内部ケーブルＣＡ１と配線箱８０とが組まれた後に、当該内部ケーブルＣＡ１および配線箱８０がロボットＲに装着される。また、ツール用の内部ケーブルＣＡ１と配線箱９０とが組まれた後に、当該内部ケーブルＣＡ１および配線箱９０がロボットＲに装着される。配線箱８０および配線箱９０の仕様は前述のように選択可能である。また、配線箱８０のメンテナンスだけを行う必要がある場合は、配線箱９０の取外し、分解等は必要無い。

なお、図５に示されるように、配線箱８０又は配線箱９０内にロボットＲのデータの保存に用いられるバッテリＢＡが配置されていてもよい。例えば、図１に示されるように、配線箱８０内にバッテリＢＡが配置される。バッテリＢＡは配線箱８０内に設けられたメモリ装置８７に接続され、メモリ装置８７には内部ケーブルＣＡ１からの通信線が接続されている。通信線は可動部１０～６０の各モータのエンコーダ等の作動位置検出装置に接続されている。この場合、バッテリＢＡも配線箱８０，９０によって防水および防塵される。

一方、バッテリＢＡおよびメモリ装置８７が、配線箱８０，９０内ではなく、ベース１に取付けられてもよい（図１）。この場合、体積が大きいバッテリＢＡが配線箱８０，９０内に配置されない。複数の配線箱８０，９０が取外し可能にベース１に取付けられる本実施形態の構造に加え、バッテリＢＡがベース１に取付けられることは、内部ケーブルＣＡ１のロボットＲへの組付作業の容易化、内部ケーブルＣＡ１の配線又はメンテナンスの自由度の更なる向上に繋がる。

なお、配線箱８０，９０は、ベース１に取付けられた時に内部が密閉されるように構成されていてもよい。この場合、例えば、配線箱８０は上壁８３を有さず、配線箱８０はそれ自体では配線箱８０内が密閉されないものである。配線箱８０をベース１の配線用筐体７０に取付けた時に、中継壁８１、一対の側壁８２、底壁８４、ロボット側壁８５、および配線用筐体７０の上面壁７４によって、配線箱８０内が密閉される。この場合でも、配線箱８０は密閉構造を有すると言える。

なお、配線箱８０，９０に加えて他の配線箱が設けられてもよい。また、配線箱８０，９０がベース１の開口部６に取外し可能に取付けられてもよい。これらの場合でも前述と同様の効果を奏し得る。

Ｒロボット
Ｊ１～Ｊ６軸線
１ベース
２底面
３側壁部
４中央孔
５上端部
５ａ溝
６開口部
６ａ周縁
１０可動部（第１の可動部）
２０可動部（第２の可動部）
１１貫通孔
７０配線用筐体
７０ａ内部空間
７１ロボット側壁
７２側壁
７３取付壁
７３ａ開口部
７３ｂネジ孔
７４上面壁
８０配線箱
８０ａフランジ部
８１中継壁
８１ａ，８１ｂコネクタ
８２側壁
８３上壁
８４底壁
８５ロボット側壁
８６接続部材
８７メモリ装置
９０配線箱
９０ａフランジ部
９１中継壁
９１ａ，９１ｂコネクタ
９２側壁
９３上壁
９４底壁
９５ロボット側壁
９６接続部材
１０１被覆部材
２００ロボット制御装置
Ｓ内部空間
Ａ空洞部
ＣＡ１内部ケーブル
Ｂボルト
ＢＡバッテリ

Claims

ベースと、
前記ベースに対して鉛直軸線周りに回転可能に支持された第１の可動部と、
前記第１の可動部に所定の軸線周りに回転可能に支持された第２の可動部と、を備える多関節型のロボットであって、
前記ベースには開口部が設けられ、
前記ロボットが、前記ベースに取外し可能に取付けられる複数の配線箱を備え、
前記各配線箱が、前記ロボット内に配置される内部ケーブルの一端を前記配線箱の中に配置するために前記内部ケーブルの一端側が挿通するロボット側壁と、前記ロボット用の制御装置からのケーブルが接続されるコネクタが設けられた中継壁と、を備え、
前記ロボット側壁が前記開口部を通って前記ベースの内部に配置され、前記中継壁が前記開口部又はその近傍に取外し可能に取付けられているロボット。
前記複数の配線箱のうち一部の中には、前記ロボットの複数の可動部を駆動するための前記内部ケーブルの前記一端が配置され、前記複数の配線箱のうち他の一部の中には、前記ロボットに取付けられるツール用の前記内部ケーブルの前記一端が配置される、請求項１に記載のロボット。
前記ベースに前記ロボットのデータの保存に用いられるバッテリが設けられている、請求項１又は２に記載のロボット。
少なくとも一つの前記配線箱の上側は開口しており、前記少なくとも一つの配線箱の前記上側は、前記中継壁が前記開口部又はその近傍に取外し可能に取付けられた時に、前記ベースの壁によって閉鎖される、請求項１～３の何れかに記載のロボット。