WO2020188659A1

WO2020188659A1 - 産業用ロボット

Info

Publication number: WO2020188659A1
Application number: PCT/JP2019/010974
Authority: WO
Inventors: 剛志津田; 遊野塚本; 圭祐松村
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-09-24
Also published as: JPWO2020188659A1; JP6843317B2; CN113557109A

Abstract

産業用ロボットは、制御基板（７）を収容する保護ボックス（１１）を備えたベース部と、関節を有し、ベース部から延び、エンドエフェクタが装着されるリスト部が先端に設けられた曲げ伸ばし可能なアームと、アームの内部に設置され、関節を駆動してアームの曲げ伸ばしとリスト部の姿勢の変更とを行う複数のモータと、保護ボックス（１１）内から引き出され、アームの内部を引き回してモータに接続された機内ケーブル（５）と、保護ボックス（１１）のうち機内ケーブル（５）を引き出す機内ケーブル穴（１１１）に圧入されるケーブルブッシュ（１１２）とを備え、ケーブルブッシュ（１１２）は、弾性材料で形成され、機内ケーブル（５）が配置されるケーブル穴（１１３）が形成されており、ケーブル穴（１１３）は、機内ケーブル（５）が配置されていない状態では、機内ケーブル（５）の外径よりも小さい。

Description

産業用ロボット

　本発明は、アームを備えた産業用ロボットに関する。

　産業用ロボットは、関節を有し曲げ伸ばし可能なアームを備えている。アームは、カバーで覆われる。工作機械へのワークのロード及びアンロードといった用途には、切削油が飛散するオイルミスト環境下でも動作可能な防水防塵構造の産業用ロボットが使用されている。産業用ロボットは、基板及びコネクタといった保護を必要とする部材がロボット内部に点在していたため、ロボット全体を防水防塵構造とする必要があった。

　ロボット全体を防水防塵構造とするためには、全ての関節部にオイルシール又はＶシールが必要であり、かつ全てのカバー部にＯリング又はガスケットが必要になる。したがって、ロボット全体を防水防塵構造にすると、部品点数が増えてしまう。また、ロボット筐体のオイルシール又はＯリングの取り付け部は、高硬度の材料に高い寸法精度及び細かい面粗度の加工を施す必要があり、生産性が低下してしまう。

　特許文献１には、コネクタベース部に防水防塵機能付きの筐体を取り付け、筐体内にケーブル接続コネクタ及びリード線皮むき部を収容し、筐体に給電ケーブル接続コネクタ及びロボット内部へ通るケーブルのコネクタを持たせ、外部との隙間に防水処理を施した産業用ロボットが開示されている。

特開２００７－０４４７６７号公報

　しかしながら、特許文献１に開示される産業用ロボットは、接続ユニオンを通じて機内ケーブルを筐体内に引き回しているため、機内ケーブルが筐体を貫通する部分において機内ケーブルが機内側に大きく張り出してしまう。したがって、特許文献１に開示される産業用ロボットは、生産性を高めることはできるが小型化が困難であった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性が高く、防水防塵機能を備え、小型化が可能な産業用ロボットを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制御基板を収容する保護ボックスを備えたベース部と、関節を有し、ベース部から延び、エンドエフェクタが装着されるリスト部が先端に設けられた曲げ伸ばし可能なアームと、アームの内部に設置されて関節を駆動してアームの曲げ伸ばしとリスト部の姿勢の変更とを行う複数のモータと、保護ボックス内から引き出され、アームの内部を引き回してモータに接続された機内ケーブルと、保護ボックスのうち機内ケーブルを引き出す機内ケーブル穴に圧入されるケーブルブッシュとを備える。ケーブルブッシュは、弾性材料で形成され、機内ケーブルが配置されるケーブル穴が形成されている。ケーブル穴は、機内ケーブルが配置されていない状態では、機内ケーブルの外径よりも小さい。

　本発明に係る産業用ロボットは、生産性が高く、防水防塵機能を備え、小型化が可能であるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るロボットの構成を示す斜視図実施の形態１に係るロボットの断面図実施の形態１に係るロボットの保護ボックスの拡大図実施の形態１に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図本発明の実施の形態２に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図本発明の実施の形態３に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図本発明の実施の形態４に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図本発明の実施の形態５に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図本発明の実施の形態６に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図本発明の実施の形態７に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図

　以下に、本発明の実施の形態に係る産業用ロボットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットの構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係るロボットの断面図である。産業用ロボットであるロボット１００は、ベース部１と、ベース部１から延びるアーム２とを有する。

　ベース部１は、アーム２全体を旋回させるモータ４１を収容するモータ収容部１９と保護ボックス１１とを備えている。アーム２は、関節２１を有しており、曲げ伸ばし可能である。アーム２の先端には、ワークをロード及びアンロードするハンドといったエンドエフェクタが装着されるリスト部３が設けられている。リスト部３に装着されるエンドエフェクタは、ハンドに限定されることはなく、刃物を回転させてばり取りといった加工を行う回転工具、ワークに塗料などを吹き付けてワークの表面に塗膜を形成するスプレーガン、又はワークにシール剤などを塗布するディスペンサであってもよい。リスト部３に装着されるエンドエフェクタは、例示したもの以外であってもよい。アーム２には、関節２１を駆動してアーム２の曲げ伸ばしを行うモータ４２及び関節２１を駆動してリスト部３の姿勢の変更を行うモータ４３が設置されている。なお、図面が煩雑になることを避けるために、図２には、ロボット１００が有する複数のモータの一部のみを図示している。

　保護ボックス１１には、モータ４１，４２，４３を制御する制御回路が形成された制御基板７が収容されている。モータ４１，４２，４３と制御基板７とは、機内ケーブル５で接続されている。機内ケーブル５は、信号線５１と電源線５２とを含むマルチケーブルである。機内ケーブル５は、モータ４１，４２，４３と制御基板７との間には中継コネクタが設けられていない。ベース部１は、機器間ケーブル６を通じてロボットコントローラ９と接続されている。

　図３は、実施の形態１に係るロボットの保護ボックスの拡大図である。制御基板７には、機器間ケーブル６の信号線６１が接続される外部接続コネクタ７６と、機内ケーブル５の信号線５１が接続される内部接続コネクタ７５とが実装されている。機器間ケーブル６は、信号線６１と電源線６２とを含むマルチケーブルである。機器間ケーブル６の信号線６１と機内ケーブル５の信号線５１とは、制御基板７に形成されている制御回路を介して接続されている。また、保護ボックス１１内には、機器間ケーブル６の電源線６２と、機内ケーブル５の電源線５２とを接続する中継コネクタ８が収容されている。

　保護ボックス１１は、開口部１２１が形成された本体１２と、開口部１２１を塞ぐ蓋１３とで構成されている。開口部１２１の縁と蓋１３との間にはパッキン１４が設置されており、開口部１２１における防水防塵性が確保されている。蓋１３を開けることにより保護ボックス１１内への制御基板７の設置作業及び保護ボックス１１内でのコネクタの接続作業を行うことができる。

　蓋１３には、機器間ケーブル６を通す機器間ケーブル穴１３１が形成されている。機器間ケーブル穴１３１には、接続ユニオン１３２が設置されている。接続ユニオン１３２の内側には筒状のパッキン１３３が設置されており、機器間ケーブル６にパッキン１３３が密着している。このため、機器間ケーブル穴１３１における防水防塵性が確保されている。

　保護ボックス１１は、モータ収容部１９に機内ケーブル５を通す機内ケーブル穴１１１が形成されている。機内ケーブル穴１１１には、ケーブルブッシュ１１２が設置されている。図４は、実施の形態１に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。ケーブルブッシュ１１２は、エラストマーといった弾性材料で形成された円板状であり、機内ケーブル５を通すケーブル穴１１３が複数開けられている。ケーブル穴１１３は、機内ケーブル５が配置されていない状態では、機内ケーブル５の外径よりも小さい。ケーブル穴１１３の側壁は機内ケーブル５に密着しており、ケーブル穴１１３における防水防塵性が確保されている。

　ケーブルブッシュ１１２は、板状のエラストマーにケーブル穴１１３を開けた構造であるため、接続ユニオンと比べると厚さ寸法が小さい。このため、機内ケーブル穴１１１を通過させる部分において、保護ボックス１１内又はモータ収容部１９内に張り出す機内ケーブル５の寸法を小さくできる。したがって、実施の形態１に係るロボット１００は、保護ボックス１１及びモータ収容部１９を小さくすることができ、小型化が可能である。また、ケーブルブッシュ１１２は、板状のエラストマーにケーブル穴１１３を開けた構造であるため、高精度の加工は必要とされない。さらに、機内ケーブル５の信号線５１を保護ボックス１１から引き出す部分と電源線５２を保護ボックス１１から引き出す部分との両方に、一つのケーブルブッシュ１１２で防水防塵性を持たせることができるため、組み立て工数の増加を抑えられる。したがって、実施の形態１に係るロボット１００は、生産性が高い。また、機内ケーブル５の信号線５１を保護ボックス１１から引き出す部分に防水防塵性を持たせる部品と電源線５２を保護ボックス１１から引き出す部分に防水防塵性を持たせる部品との間に隙間を空ける必要が無いため、機内ケーブル穴１１１の開口面積を小さくすることができる。また、機器間ケーブル６の電源線６２と機内ケーブル５の電源線５２とを接続する中継コネクタ８は保護ボックス１１内に収まっている。したがって、機器間ケーブル６の電源線６２と機内ケーブル５の電源線５２との接続部分での防水防塵性が確保されている。また、モータ４１，４２，４３と制御基板７との間に中継コネクタが存在しないため、関節２１の部分に防水防塵構造を設ける必要がない。

実施の形態２．
　本発明の実施の形態２に係るロボット１００の構造は、実施の形態１に係るロボット１００と同様であるが、ケーブルブッシュ１１２の構造が異なっている。図５は、本発明の実施の形態２に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。実施の形態２に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、外縁部から各ケーブル穴１１３につながるスリット１１４が形成されている。

　実施の形態２に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、機内ケーブル５の端部をコネクタに接続した後でケーブル穴１１３に機内ケーブル５を配置できるため、保護ボックス１１内でのコネクタ接続作業の作業性及びケーブルブッシュ１１２の交換といったメンテナンスの作業性を高めることができる。

実施の形態３．
　本発明の実施の形態３に係るロボット１００の構造は、実施の形態１に係るロボット１００と同様であるが、ケーブルブッシュ１１２の構造が異なっている。図６は、本発明の実施の形態３に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。実施の形態３に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、四隅が丸め面取りされた長方形の板状であり、長辺に沿ってケーブル穴１１３が直列に配列されている。

　実施の形態３に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、保護ボックス１１の本体１２に嵌合させた際に、長手方向に沿った各部が全体的に短手方向に圧縮されて変形するため、ケーブルブッシュ１１２と保護ボックス１１の本体１２との間に隙間が生じにくく、防水防塵性を高めることができる。

実施の形態４．
　本発明の実施の形態４に係るロボット１００の構造は、実施の形態１に係るロボット１００と同様であるが、ケーブルブッシュ１１２の構造が異なっている。図７は、本発明の実施の形態４に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。実施の形態４に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、四隅が丸め面取りされた長方形の板状であり、長辺に沿ってケーブル穴１１３が直列に配列されている。実施の形態４に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、縁部から各ケーブル穴１１３につながるスリット１１４が形成されている。

　実施の形態４に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、機内ケーブル５の端部をコネクタに接続した後でケーブル穴１１３に機内ケーブル５を配置できるため、保護ボックス１１内でのコネクタ接続作業の作業性及びケーブルブッシュ１１２の交換といったメンテナンスの作業性が高めることができる。

実施の形態５．
　本発明の実施の形態５に係るロボット１００の構造は、実施の形態１に係るロボット１００と同様であるが、ケーブルブッシュ１１２の構造が異なっている。図８は、本発明の実施の形態５に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。実施の形態５に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、四隅が丸め面取りされた長方形の板状であり、長辺に沿ってケーブル穴１１３が直列に配列されている。実施の形態５に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、ケーブル穴１１３同士を接続するスリット１１４が形成されている。

　実施の形態５に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、保護ボックス１１の本体１２に嵌合させた際に、スリット１１４が塞がるようにケーブルブッシュ１１２が変形するため、防水防塵性を高めることができる。また、スリット１１４で繋がった複数のケーブル穴１１３を広げることでケーブルブッシュ１１２を大径の開口が形成された状態にすることができるため、機内ケーブル５の端部にコネクタが装着された状態であっても、ケーブル穴１１３に機内ケーブル５を配置することができる。

実施の形態６．
　本発明の実施の形態６に係るロボット１００の構造は、実施の形態１に係るロボット１００と同様であるが、ケーブルブッシュ１１２の構造が異なっている。図９は、本発明の実施の形態６に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。実施の形態６に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、側面がテーパ面であり、保護ボックス１１の本体１２への挿入側ほど幅狭になっている。すなわち、実施の形態６に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、機内ケーブル穴１１１への挿入方向の先端側の面積が小さいテーパ形状である。

　ケーブル穴１１３は、ストレート穴であってもよいし、ケーブルブッシュ１１２の側面と同じ傾きのテーパ穴であってもよい。

　実施の形態６に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、保護ボックス１１の本体１２に挿入した際のエラストマーのつぶれ代の設定が容易である。また、ケーブルブッシュ１１２の機内ケーブル穴１１１への挿入作業が容易である。

実施の形態７．
　本発明の実施の形態７に係るロボット１００の構造は、実施の形態１に係るロボット１００と同様であるが、ケーブルブッシュ１１２の構造が異なっている。図１０は、本発明の実施の形態７に係るロボットのケーブルブッシュの構成を示す図である。実施の形態７に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、ケーブル穴１１３が楕円形となっている。ケーブル穴１１３の長軸方向はケーブルブッシュ１１２の短手方向であり、ケーブル穴１１３の短軸方向は、ケーブルブッシュ１１２の長手方向である。

　実施の形態７に係るロボット１００のケーブルブッシュ１１２は、機内ケーブル穴１１１に挿入して変形した状態において、ケーブル穴１１３が円形になるため、機内ケーブル５との間に隙間が生じにくくなる。したがって、実施の形態７に係るロボット１００は、保護ボックス１１の防水防塵性を高めることができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　ベース部、２　アーム、３　リスト部、５　機内ケーブル、６　機器間ケーブル、７　制御基板、８　中継コネクタ、９　ロボットコントローラ、１１　保護ボックス、１２　本体、１３　蓋、１４，１３３　パッキン、１９　モータ収容部、２１　関節、４１，４２，４３　モータ、５１，６１　信号線、５２，６２　電源線、７５　内部接続コネクタ、７６　外部接続コネクタ、１００　ロボット、１１１　機内ケーブル穴、１１２　ケーブルブッシュ、１１３　ケーブル穴、１１４　スリット、１２１　開口部、１３１　機器間ケーブル穴、１３２　接続ユニオン。

Claims

　制御基板を収容する保護ボックスを備えたベース部と、
　関節を有し、前記ベース部から延び、エンドエフェクタが装着されるリスト部が先端に設けられた曲げ伸ばし可能なアームと、
　前記アームの内部に設置され、前記関節を駆動して前記アームの曲げ伸ばしと前記リスト部の姿勢の変更とを行う複数のモータと、
　前記保護ボックス内から引き出され、前記アームの内部を引き回して前記モータに接続された機内ケーブルと、
　前記保護ボックスのうち前記機内ケーブルを引き出す機内ケーブル穴に圧入されるケーブルブッシュとを備え、
　前記ケーブルブッシュは、弾性材料で形成され、前記機内ケーブルが配置されるケーブル穴が形成されており、
　前記ケーブル穴は、前記機内ケーブルが配置されていない状態では、前記機内ケーブルの外径よりも小さいことを特徴とする産業用ロボット。
　前記ケーブルブッシュは、前記ケーブル穴を複数有し、
　前記機内ケーブルは、電源線及び信号線を含むマルチケーブルであり、
　前記電源線及び前記信号線が、複数の前記ケーブル穴にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
　前記制御基板は、前記機内ケーブルの信号線が接続される機内ケーブルコネクタが実装されていることを特徴とする請求項２に記載の産業用ロボット。
　前記制御基板は、前記保護ボックスから引き出されて他の機器に接続される機器間ケーブルの信号線が接続される機器間ケーブルコネクタが実装されていることを特徴とする請求項３に記載の産業用ロボット。
　前記保護ボックスのうち、前記機器間ケーブルが引き出される部分には、内部に筒状のパッキンが配置された接続ユニオンが設置されており、
　前記筒状のパッキンの内径は、前記機器間ケーブルの外径以下であることを特徴とする請求項４に記載の産業用ロボット。
　前記機器間ケーブルは、電源線及び信号線を含むマルチケーブルであり、
　前記保護ボックスの内部には、前記機器間ケーブルの電源線と、前記機内ケーブルの電源線とを接続する中継コネクタが収容されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の産業用ロボット。
　前記ケーブルブッシュは、外縁部から前記ケーブル穴の各々につながる複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
　前記ケーブルブッシュは、隣接する前記ケーブル穴同士を接続するスリットが形成されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
　前記ケーブルブッシュは、四隅が丸め面取りされた長方形の板状であり、長辺に沿う方向に複数の前記ケーブル穴が配列されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の産業用ロボット。
　前記ケーブル穴は、楕円形であり、
　前記ケーブル穴の長軸方向は、前記ケーブルブッシュの短手方向であり、
　前記ケーブル穴の短軸方向は、前記ケーブルブッシュの長手方向であることを特徴とする請求項９に記載の産業用ロボット。
　前記ケーブルブッシュは、前記機内ケーブル穴への挿入方向の先端側の面積が小さいテーパ形状であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の産業用ロボット。