具有管线容纳型臂的机器人的制作方法

专利名称：具有管线容纳型臂的机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有管线容纳型臂的机器人。
技术背景就工业用机器人(以下简称为"机器人，，)而言，在进行电弧焊加工、激 光加工、封接加工等加工作业和装料、卸料、取料等搬运作业的场合，需要向 安装于机器人的臂构造(即机械手)的末端部上的焊炬、手部等作业工具(手 端才喿作装置)，供给电力、激光、工作流体等能量和电、光等信号和金属丝、 气体、密封材料等材料。在这些能量、信号、材料等的供给上， 一般使用电缆、 导管等。例如，在电弧焊机器人中，对于安装在臂末端部上的焊炬(作业工具)， 敷设用于供给焊接电流、焊丝、辅助气体等的电缆或导管。另外，在搬运机器 人中，对安装在臂末端部上的手部(作业工具)，敷设用于供给电信号、工作 流体、真空等的电缆或导管。在这里，在本申请中，将用于向作业工具输送能 量、信号、材料等的电缆、导管等部件统称为"管线"。在上述种类的机器人中，以往就提出如下结构，即以控制伴随臂动作的管 线的位置及姿势的变动而稳定地进行能量、材料等的供给为目的，将管线敷设在臂的内部。例如，特开2003 -200376号公报(JP - A - 2003 —200376 )公 开了如下结构，在6轴垂直多关节型的电弧焊机器人中，将用于向安装在臂末 端部上的焊炬供给焊丝、焊接电流、辅助气体等的管道电缆(线状体)，从上 部臂(在本申请中称为"前臂部")的侧方引入臂内侧的空间进行敷设。若进 一步概述，则该电弧焊机器人具备具有向侧方开口的贯通路的上部臂、与上 部臂关节连结的三自由度的手腕部、插通上部臂的贯通路并沿着手腕部的内侧 的空间敷设的管道电缆、在贯通路的侧方开口的附近搭载在上部臂上并具有在 其一端连接管道电缆的连接部的送丝装置。送丝装置所起的作用是使从机器人外部的焊丝供给源供给的焊丝通过管道电缆在控制下向焊炬输出。而且，送丝装置还作为中继部起作用，该中继部 用于将从机器人外部的焊接电源及气体供给源分别供给的焊接电流及辅助气 体通过管道电缆内的专用的配线及配管向焊炬供给。在此，在本申请中，像上 述送丝装置那样，将介于敷设在机器人臂上的管线与配备在机器人外部的控制 设备和能量、材料等的供给源之间，中继相对作业工具的信号的收发、能量、 材料等的供给的装置统称为"工具管理中继装置"。在像JP - A - 2003 - 200376所记载的电弧焊机器人那样具备管线容纳型 的臂构造的机器人中，以防止在臂动作中可能产生的工具管理中继装置与机器 人的外围构造物的干涉并且降低工具管理中继装置的惯性波及臂动作的影响 为目的，尽可能減小形成于工具管理中继装置与臂构造之间的间隙并将工具管 理中继装置设置在关节的附近比较有利。另一方面，敷设在工具管理中继装置 与臂末端部的作业工具之间的管线，在反复进行臂动作的期间由于弯曲和扭曲 而可能产生劣化和损伤，所以希望定期更换。在进行管线的更换时，以往是通 过手工作业从工具管理中继装置的连接部分离管线。但是，在如上所述工具管 理中继装置与臂构造之间的间隙减小的配置结构中，难以在工具管理中继装置 与臂构造之间确保作业员顺利进行管线分离作业的足够的空间，结果管线的更 换拖延，存在难以适当地进行机器人的安全管理的担心。在这方面，JP-A-2003-200376的电弧焊机器人，由于具有使上部臂的 贯通路向臂侧方开口并且将从送丝装置引出的管道电缆从臂侧方？I入到贯通 路的结构，因此送丝装置和管道电缆的连接部露出，可顺利进行上述分离作业。 但是，在这种配置结构中，送丝装置的重心从手腕部相对上部臂的旋转中心轴 线偏向侧方，所以臂构造的平衡破坏，不能排除送丝装置自身的惯性和与外围 设备的干涉波及臂动作的影响的危险。 发明内容本发明的目的是在具有管线容纳型臂的机器人中，提供一种能够防止臂动 作中的工具管理中继装置和机器人外围构造物的干涉，并且降低工具管理中继 装置的惯性波及臂动作的影响，而且能够顺利进行管线的更换作业，可适当地 进行机器人的安全管理的可靠性优良的机器人。为了达到上述目的，本发明提供一种机器人，该机器人具备具有贯通路的前臂部；与前臂部关节连结的手腕部；插通前臂部的贯通i 各并沿着手腕部敷 设的管线；在贯通路的附近搭载在前臂部上并具有连接管线的连接部的工具管 理中继装置；以及将工具管理中继装置在连接部与贯通if各的开口邻接而配置的 第一位置和连接部从贯通路的开口隔离而配置的第二位置之间可移动地担持， 并在第 一位置可解除地固定在前臂部上的搭载机构。搭载机构可具备在第一位置和第二位置之间引导工具管理中继装置的引 导部、和与引导部协作将工具管理中继装置可解除地固定在第一位置上的固定部。而且，搭载机构可做成如下结构，具有可脱离地安装在工具管理中继装置 上的安装部件，并且安装部件在第一位置和第二位置之间可移动地安装在前臂 部上。另外，也可以做成在将工具管理中继装置配置在第一位置上时，连接部容 纳在前臂部的贯通路中的结构。另外，手腕部可做成如下结构，即具有以第一轴线为中心可旋转地与前 臂部连结的第一手腕单元、以向正交于第一轴线的方向延伸的第二轴线为中心 可旋转地与第一手腕单元连结的第二手腕单元、以向正交于第二轴线的方向延 伸的第三轴线为中心可旋转地与第二手腕单元连结的第三手腕单元，并且在第 三手腕单元上安装连4妻管线的作业工具。


本发明的上述及其他目的、特征以及优点，通过与附图关联的以下适当的 实施方式的说明中将更加明确。在这些附图中图1是本发明的一个实施方式的机器人的主要部分的主视图；图2A及图2B分别是图1的机器人主要部分的俯视图及侧视图；图3是概略表示包括图1的机器人的机器人系统的整体结构的一例的图；图4A-4C是在图1的机器人中分别以基准姿势、+90度旋转姿势以及图5A 5C是在图1的机器人中分别以基准姿势、+90度旋转姿势以及-90图；图6是在第二位置表示图1的机器人主要部分的主视图；图7A及图7B分别是图6的机器人主要部分的俯视图及抽出主要部件表示的一部分的侧视图；图8表示装入图1的机器人中的搭载机构的变形例的图；图9A及图9B是表示装入图1的机器人中的搭载机构的其他变形例的图，分别是搭载工具管理中继装置时的图及工具管理中继装置的单体的图； 图IO是表示装入图1的机器人中的搭载机构的另一个变形例的图； 图11是概略表示包括图1的机器人的机器人系统的整体结构的其他例的图；图12是表示搭载在图1的机器人上的工具管理中继装置的连接部的具体 结构例的图；图13是表示搭载在图1的机器人上的工具管理中继装置的连接部的其他 具体结构例的图；以及图14是表示搭载在图1的机器人上的工具管理中继装置的连接部的另一 个具体结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。在附图中，在相同或类似 的结构元件上标注共同的附图标记。参照附图，图1 ~图2B表示本本发明的一个实施方式的机器人10的主要 部分。而且，图3概略表示包括机器人10的机器人系统的整体结构的一例。 图示的机器人IO具有6轴垂直多关节型的机械结构，而本发明的机器人的机 械结构不限于此。另外，在本申请中所谓机器人的用语意味着除了控制装置类 以外的机构部。机器人10具备支撑于固定设置在地面F上的静止基台12上的六自由度的 臂构造(即机械手)(图3 )。该臂构造具备以相对地面F垂直的臂部第一轴 线Jl为中心可旋转地与静止基台12连结的旋转台14;以与臂部第一轴线Jl 正交的水平的臂部第二轴线J2为中心可旋转(摆臂)地与旋转台14连结的第 一臂部(即上臂部)16;以与臂部第二轴线J2平行的水平的臂部第三轴线J3 为中心可旋转(摆臂)地与上臂部16连结的第二臂部(即前臂部)18;以及以与臂部第三轴线J3正交的手腕第一轴线J4为中心可旋转地与前臂部18连 结的手腕部20。与前臂部18关节连结的三自由度的手腕部20具备以手腕第一轴线J4 为中心可旋转(扭转)地与前臂部18连结的第一手腕单元22;以向正交于手 腕第一轴线J4的方向延伸的手腕第二轴线J5为中心可旋转(手腕摇摆)地与 第一手腕单元22连结的第二手腕单元24;以及，以向正交于手腕第二轴线J5 的方向延伸的手腕第三轴线J6为中心可旋转(扭转)地与第二手腕单元24连 结的第三手腕单元26 (图1及图2A)。在第三手腕单元26上可适当进行更换 地安装具有所需的功能的作业工具28。机器人10按照来自机器人控制器30 (图3 )的指令，通过以臂部第一轴线Jl ~手腕第三轴线J6为控制轴的各个 关节的驱动使上臂部16、前臂部18及手腕部20进行各种动作，可以在使作 业工具28依次配置在指定的位置及姿势的同时进行各种作业。如图l所示，机器人10的前臂部18具备壳体32，该壳体32容纳了用于 以手腕第一轴线J4为中心旋转驱动手腕部20的未图示的驱动机构(电动机(图 示一部分)、齿轮组、减速器等)，在壳体32的内部形成有与手腕第一轴线J4 平行(最好是同轴)地延伸的贯通路34。而且，手腕部20的第一手腕单元22 由具有向沿着手腕第 一轴线J4的方向贯通的内部空间36的空心筒状体构成。 从手腕第 一轴线J4的方向看，贯通路34向与第 一手腕单元22的内部空间36 相反的一侧的前臂部18的后端面18a开口 ，并且在前臂部18的前端侧与第一 手腕单元22的内部空间36连通。在前臂部36的贯通路34中，插通用于向安装在手腕部20的末端的第三 手腕单元26上的作业工具28输送能量、信号、材料等的管线38。插通到贯 通路34中的管线38容纳在第 一手腕单元22的内部空间36内，并向沿着手腕 第一轴线J4的方向敷设。手腕部20的第二手腕单元24及第三手腕单元26最 好是与第一手腕单元22同样，可由分别具有向沿着手腕第三轴线J6的方向贯 通的内部空间40、 42的空心筒状体构成(图1)。该场合，从第一手腕单元22 的内部空间36暂且引出的管线38再次连续容纳在第二及第三手腕单元24、 26的内部空间40、 42内，并向沿着手腕第三轴线J6的方向敷设，在末端与 作业工具28连接。从手腕第一轴线J4的方向看，在前臂部18的贯通路34的开口的后方附 近，搭载具有在其一端连接管线38的连接部44的工具管理中继装置46(图1 )。 工具管理中继装置46介于容纳在前臂部18及手腕部20中敷设的管线38与配 备在机器人外部的控制设备和能量、材料等的供给源之间，具有中继相对作业 工具28的信号的收发、能量、材料等的供给的功能。例如，在图1 ~图3所示的实施方式中，机器人10具有电弧焊机器人的 结构。该场合，在机器人10中，作为作业工具28在手腕部20的第三手腕单 元26上安装焊炬28，并且作为工具管理中继装置46在前臂部18上搭载送丝 装置46。而且，在图3的机器人系统中，设在机器人IO外部的机器人控制器 30通过机器人控制电缆48与机器人10连接，并且通过电源控制电缆52与同 样设在机器人10外部的焊接电源装置50连接。而且，焊接电源装置50通过 供电电缆54及控制电缆56,与送丝装置46连接。再有。在送丝装置46上， 通过气体软管60连接设在机器人10外部的气体供给源58,并且通过焊丝导 管64连接设在机器人10外部的焊丝供给源62。敷设在机器人10上的管线38包括向焊炬28供给焊接电流(或施加焊 接电压)的动力电缆(未图示)、向焊炬28供给焊丝的管套筒(未图示)、向 焊炬28供给辅助气体的送气管(未图示)，具有将这些专用的配线、配管类容 纳在外皮66(图1、图2A)内的复合管的结构。而且，也有在管线38上容纳 用于冷却焊炬28的水冷管和用于监^L焊炬28的动作状况的信号线的情况。另 外，如图1 ~图2B所示，架设在送丝装置46与焊接电源装置50之间的控制 电缆56以围绕前臂部18的方式敷设。在上述系统结构中，若焊接电源装置50根据机器人控制器30的指令进行 动作，则送丝装置46将通过供电电缆54提供的焊接电流(或焊接电压)转接 到管线38的动力电缆中并向焊炬28供给。同时送丝装置46利用从焊接电源 装置50通过控制电缆56提供的信号及电力起动，从焊丝供给源62连续抽出 焊丝，转送到管线38的管套筒中并向焊炬28供给。另外，控制电缆56还可 用于将对送丝装置46进行反馈控制的反^t信号，从送丝装置46输送到焊接电 源装置50。而且，送丝装置46将从气体供给源58提供的辅助气体转送到管 线38的送气管中并向焊炬28供给。通过这样，机器人10在机器人控制器30的指令下，与机器人10即焊炬28的各种动作连动，从而对工件(未图示)进 行按照规定的焊接条件的电弧焊。图4A 图5C举例说明在具有上述结构的机器人10中伴随手腕部20的 动作进行位移的管线38的举动。在笔直地伸展第一手腕单元22和第二手腕单 元24的姿势下，设定好管线38的长度，4吏得在各轴线J4 ~ J6 (图1)的控制 轴位于规定的旋转位置的基准姿势I (图4A )的情况下，敷设在作业工具(焊 炬)28与工具管理中继装置(送丝装置)46之间的管线38处于稍微松弛的状 态。在从该基准姿势I例如相对前臂部18使第一手"宛单元22向一个方向仅旋 转90度的姿势I1 (图4B)下，伴随着旋转而产生管线38的扭曲，从而吸收 其松弛。同样，在从基准姿势I使第一手腕单元22向相反方向仅旋转90度的 姿势ffl下(图4C),也伴随着旋转而产生管线38的扭曲，从而吸收其松弛。 因此，在这种手腕部20的动作的期间，管线38的位移举动比较小。另外，在从上述基准姿势I (图5A)相对第一手腕单元22使第二手腕单 元24向一个方向仅旋转90度的姿势IV图5B)下，伴随着旋转而产生管线38 的弯曲，从而吸收其松弛。同样，在从基准姿势I使第二手腕单元24向相反 方向仅旋转90度的姿势V下(图5C)，也伴随着旋转而产生管线38的弯曲， 从而吸收其松弛。在这种手腕部20的动作的期间，管线38在手腕第二轴线 J5的附近弯曲，所以管线38的位移举动变得比较大。另外，虽然未图示，但 是从上述基准姿势I (图5A )相对第二手腕单元24使第三手腕单元26旋转 的场合，管线38的位移举动变得与图4A 图4C所示的位移举动相同。机器人10不仅进行如上所述的手腕部20的动作，而且上臂部16及前臂 部18进行各种动作。因此，以防止臂动作中的工具管理中继装置(送丝装置) 46与机器人10的外围构造物的干涉，并且降低工具管理中继装置46的惯性 波及臂动作的影响为目的，采用在尽可能减小形成于工具管理中继装置46与 前臂部18之间的间隙的状态下，将工具管理中继装置46设置在关节(臂部第 三轴线J3)的附近的结构(图1)。在此基础上，在机器人10中，采用用于解 决已经叙述的现有技术中的与管线更换作业有关的问题的以下的特征结构。即，如图l及图6所示，机器人10具备将工具管理中继装置46在其连接 部44与前臂部18的贯通路34的后端开口邻接而配置的第一位置(图1所示的位置)与连接部44从贯通路34的后端开口隔离而配置的第二位置(图6 所示的位置)之间可移动地担持的搭载机构68。搭载机构68构成为将工具管 理中继装置46在第一位置可解除地固定在前臂部18上，并且在笫二位置可静 止地担持在前臂部18上。根据具有这种结构的机器人10，臂动作中，通过将工具管理中继装置46 固定在第一位置上，能够防止工具管理中继装置46与机器人10的外围构造物 的干涉，并且降低工具管理中继装置46的惯性波及臂动作的影响。而且，在 更换管线38时，通过将工具管理中继装置46移动到第二位置，可以在工具管 理中继装置46与前臂部18之间确保作业员顺利进行从连接部44分离管线38 的作业的足够的空间。因此，在机器人10中，能够将在反复进行臂动作的期 间由于弯曲或扭曲而可能产生劣化和损伤的管线38在规定时期或定期地容易 进行更换，因此能够适当地进行机器人的安全管理。尤其是，机器人10其前臂部18的贯通路34与手腕第一轴线J4平行(最 好是同轴)地配置，并且手腕部20在其一部分至少局部地具有与贯通路34 连通并容纳管线38的内部空间36，因此能够尽可能减小管线38的长度，从 而有效地抑制伴随臂动作的管线38的在前臂部18及手腕部20内的位移举动。 而且，由于可以将工具管理中继装置46的重心配置在手腕第一轴线J4上，因 此能够维持臂构造的所需的平衡，能可靠地排除工具管理中继装置46自身的 惯性和与机器人外围设备的干涉波及臂动作的影响的危险。这样，机器人10 能够防止臂动作中的工具管理中继装置46与机器人外围构造物的干涉，并且 降低工具管理中继装置46的惯性波及臂动作的影响，而且，能够顺利进行管 线38的更换作业而适当地进行机器人10的安全管理，从而成为可靠性优良的 机器人。接着，说明搭载机构68的具体结构例。如图1、图2A、图6及图7A所 示，搭载机构68具有在第一位置(图1、图2A)与第二位置(图6、图7A) 之间引导工具管理中继装置46的引导部70、和与引导部70协作将工具管理 中继装置46可解除地固定在第一位置上的固定部72。根据这种结构，通过引 导部70的作用，谁都可以在前臂部18上使工具管理中继装置46容易且准确 地移动到第一位置与第二位置之间，所以管线38的更换作业所需的时间缩短。而且，通过固定部72的作用，可以将工具管理中继装置46总是准确地定位固 定在前臂部18上的第一位置上，所以能提高包括管线38的位移举动的机器人 IO的动作的再现性，由此，能够提高通过^f莫拟的程序设计的精度。在上述结构中，引导部70可以包括设在工具管理中继装置46上，并且向 与第一位置(图1)和第二位置(图6)之间的工具管理中继装置46的移动方 向平行的方向配置长轴的长孔74。在该结构中，通过在前臂部18上设置可与 长孔74滑动配合的突起(未图示)，并将突起与长孔74的长轴方向两端边缘 配合的位置分别作为工具管理中继装置46的第一位置及第二位置，从而可以 将工具管理中继装置46容易且准确地定位在各个第一位置及第二位置上。而 且，根据长孔74的尺寸能准确地设定第一位置与第二位置之间的距离。根据 长孔74所规定的第一位置与第二位置之间的距离例如最好是50mm以上，可 以按照管线38的分离作业的内容设定为最佳的尺寸。而且，在将工具管理中 继装置46配置在第二位置上的状态下，通过突起与长孔74的端边缘配合而静 止支撑工具管理中继装置46，并且通过长孔74与突起的配合可稳定支撑工具 管理中继装置46的重量，这才是重要的。另外，在上述结构中，固定部72可以包括可滑动配合地插通长孔74中， 并且与设在前臂部18的规定位置上的内螺紋部(未图示)螺紋配合的螺栓76。 该场合，在将工具管理中继装置46配置在第一位置上时，通过将螺栓76牢固 地拧紧在前臂部18的内螺紋部上，从而可做成将工具管理中继装置46稳定且 牢固地固定在第一位置上的结构。而且，在将工具管理中继装置46从第一位 置移动到第二位置时，适当地松开螺栓76即可。此时，若维持将螺栓76与前 臂部18的内螺紋部局部地螺紋配合的状态，则螺栓76作为与长孔74滑动配 合的突起起作用，可以在第一位置与第二位置之间准确地引导工具管理中继装 置46。而且，在上述结构中，固定部72可以包括从长孔74独立且设在工具管 理中继装置46上的通孔78 (图6 );以及插通到通孔78中并且与设在前臂部 18的规定位置上的内螺紋部(未图示)螺紋配合的第二螺栓80 (图1 )。在该 结构中，通过与插通到长孔74中的螺栓76—起将插通到通孔78中的螺栓80 牢固地拧紧在前臂部18的内螺紋部上，从而可以在第一位置更稳定且牢固地固定工具管理中继装置46。而且，在将工具管理中继装置46从第一位置移动 到第二位置时，将螺栓80脱离即可。该场合，不管长孔74与螺栓76的位置 关系如<可，可才艮据工具管理中继装置46上的通孔78的位置和前臂部18上的 对应的内螺紋部的位置来规定第一位置。另外，代替插通到长孔74中的螺栓 76,也可以采用上述的简单构造的突起。这样，通过在搭载机构68上使用长孔74和螺栓76,不管停止中的机器 人10的前臂部18的姿势如何，谁都可以在前臂部18上容易且准确地在第一 位置与第二位置之间移动工具管理中继装置46,并且可择一地固定在第一位 置及第二位置上。另外，为了可顺利进行螺栓76的拧紧等作业，最好在前臂 部18上的工具管理中继装置46的周围(尤其是侧方)不配置其他机器人结构 元件(例如关节驱动机构)。尤其是，在工具管理中继装置46为送丝装置46 的图示实施方式的结构中，为了送丝装置46所具有的消耗品(例如进给辊) 的更换和保养作业，在前臂部18上的送丝装置46的周围确保足够的空间也是 有利的。搭载机构68还可以具备可脱离地安装在工具管理中继装置46上的安装部 件82。安装部件82为了与工具管理中继装置46 —起可在第一位置与第二位 置之间移动，介于工具管理中继装置46与前臂部18之间，并安装在前臂部 18上。根据该结构，在伴随着使机器人10进行的作业的变更而变更了工具管 理中继装置46的种类的场合(例如从送丝装置46更换为后述的手部控制器等 其他装置的场合)，也可以通过仅在变更后的工具管理中继装置46上重新安装 安装部件82,搭载机构68的结构自身无需变更，就可以将工具管理中继装置 46适当地搭载在前臂部18上。而且，若准备好形状和尺寸不同的多个种类的 安装部件82,则即使是搭载在前臂部18上的外面区域的形状的不同的工具管 理中继装置46,也可以通过选择使用对应形状的安装部件82，可适当地搭载 在前臂部18上。如图6所示，安装部件82能够可滑动地支撑在从手腕第一轴线J4的方向 看形成于贯通路34的后方的前臂部18的顶面84上。图示的顶面84是与臂部 第三轴线J3和手腕第一轴线J4的双方平行的平面。与此对应，搭载机构68 将工具管理中继装置46在第一位置(图1)与第二位置(图6)之间，向与手腕第一轴线J4平行的方向可直线移动地担持。根据这种结构，可以在前臂部18的贯通路34的后端开口与工具管理中继装置46之间，以工具管理中继装 置46的最小的移动距离确保最大的间隙。在此，为了使工具管理中继装置46 无障碍地从第一位置向第二位置移动，需要在工具管理中继装置46位于第一 位置时，将按照所需的移动距离的松弛预先提供给管线38,但是根据上述结 构，能尽可能地减小这种初始松弛。而且，从这种观点出发，在使工具管理中 继装置46从第一位置向第二位置移动时，将手腕部20配置在图4A及图5A 所示的基准姿势I上是有利的。另外，如图7B所示，安装部件82可以具有与前臂部18的顶面84平 行地延伸的平坦的主部分82a;以及沿着主部分82a的一对对置边缘与主部分 正交而延伸，并且可滑动地与前臂部18的两侧面86接触的一对侧部分82b。 根据该结构，安装部件82通过与前臂部18的滑动配合在第一位置与第二位置 之间准确地被引导。另外，若在安装部件82的侧部分82b上形成上述长孔74 和通孔78，并且与此对应而在前臂部18的侧面86上形成螺紋配合螺栓68、 80的内螺紋部，则使工具管理中继装置46移动时的利用作业员的手工作业的 螺栓操作变得极其容易。而且，通过在安装部件82的一对侧部分82b的双方 形成长孔74和通孔78,并且与此对应而在前臂部18的两侧面上形成螺紋配 合螺栓76、 80的内螺紋部，能够进一步稳定引导部70对工具管理中继装置 46的引导作用，并且能够进一步强化固定部72的固定作用。另外，与引导部 70及固定部72相关的这些部分修正，同样还可采用于不使用安装部件82而 在前臂部18及工具管理中继装置46上直接形成引导部70及固定部72的结构 上。图8~图10表示上述搭载机构68的各种变形例。在图8的变形例中，相 对于进一步延长长轴的长孔74'，两个螺栓76、 80可滑动配合地插通，并与 前臂部18的对应的内螺紋部螺紋配合。该场合，也可以将其中一个螺栓76、 80做成简单结构的突起。另外，在图9A及图9B的变形例中，在长孔74'的 周边的规定位置，设有可配合各个螺栓76、 80的一对切口88。在该结构中， 通过将两螺栓76、 80同时与对应的切口 88配合的位置作为第一位置，可以稳 定搭载机构68的定位功能。另外，图10的变形例具有将图6所示的通孔78形成于安装部件82的主部分82a (图7B)上，并且在i殳置于前臂部18的顶 面84 (图7B )的规定位置上的内螺紋部螺紋配合螺栓80的结构。在上述任何一种结构中，都可以通过扩大螺栓67、 80的头部并设置滚花， 作业员不用工具就可以操作螺栓，或者螺栓76、 80使用双头螺栓，可以提高 相对工具管理中继装置46的定位精度。而且，长孔74和通孔78也可是设置 在前臂部18上，而不是工具管理中继装置46。该场合，在没有长孔的工具管 理中继装置46上设置螺紋配合螺栓76、 80的内螺紋部即可。图11概略表示包括机器人10的机器人系统的整体结构的第二例。在该例 子中，机器人10具有搬运机器人的结构。该场合，在机器人10中，作为作业 工具28在手腕部20的第三手腕单元26上安装手部28,并且作为工具管理中 继装置46在前臂部18上搭载手部控制器(例如电磁阀箱)46。而且，设置在 机器人10外部的机器人控制器30通过机器人控制电缆48与机器人10连接， 并且通过手部控制电缆90与手部控制器46连接。而且，在手部控制器46上， 通过气体配管94连接设置在机器人10外部的工作空气(或真空)供给源92。敷设在机器人10上的管线38包括向手部28供给工作空气(或真空)的 气体配管(未图示)和向手部28输送控制信号的信号线(未图示)，具有将这 些专用的配线、配管类容纳在外皮66 (图1、图2A)内的复合管的结构。另 外，手部28可以具备气动式的夹钳或真空吸附筒。在上述系统结构中，手部控制器46在通过手部控制电缆90从机器人控制 器30给予指令时，例如使内装的电磁阀动作，将通过气体配管94提供的工作 空气(或真空)转送到管线38的气体配管中并向手部28供给。另外，手部控 制电缆90及管线38的信号线还可用于将用于确认利用手部28的适当的把持 (或吸附)的反馈信号发送给机器人控制器30。通过这样，机器人10在机器 人控制器30的指令下，利用机器人10即手部28的各种动作，对工件(未图 示)进行制定的〗般运作业。在上述系统结构中，搬运机器人10也通过具备上述搭载机构68,能够防 止臂动作中的手部控制器46与机器人外围构造物的干涉，并且降低手部控制 器46的惯性波及臂动作的影响，而且，可顺利进行管线38的更换作业并适当 地进行机器人10的安全管理，从而成为可靠性优良的机器人。这样，本发明在机器人系统的结构(即机器人的作业方式)不同的情况下，也利用相同的方 法解决共同i果题。另外，在上述两个系统结构例中，敷设在机器人10上的管线38具有捆扎多个配线、配管类的复合管的结构，但是并不局限于此，还可 有效应用于敷设由单一的配线或配管构成的管线38的结构中。图12~图14表示具有上述结构的机器人10上的工具管理中继装置46的 连接部44的几种具体结构例。图12的连接部44具有相对于设在连接部44 上的阴连接器96脱离自如地配合设在管线38的线端上的阳连接器98的连接 器型的结合构造。这种连接部44可适合用于像上述电弧焊机器人那样将用于 焊接电缆和辅助气体等的多个配线、配管类集中起来并可自由脱离地与连接部 44连接的情况。在该结构中，在相对工具管理中继装置46装卸管线38时， 需要例如对阳连接器98的结合用螺钉98a进行手动操作。因此，通过上述搭 载机构68的作用，在更换管线38时可有效地使工具管理中继装置46移动到 第二位置。另外，图13的连接部44具有相对于筒状的连接部44脱离自如地结合设 在管线38的线端上的销100的销型结合构造。这种连接部44例如在上迷电弧 焊机器人中，可适合用于仅将焊接电缆的配管脱离自如地与连接部44连接的 情况。在该结构中，在相对工具管理中继装置46装卸管线38时，需要例如对 设在连接部44上的止动螺钉102进行手动操作。因此，通过上述搭载机构68 的作用，在更换管线38时可有效地使工具管理中继装置46移动到第二位置。还有，图14的连接部44具有相对于筒状的连接部44脱离自如地结合设 在管线38的线端上的索环(未图示)的索环型结合构造。这种连接部44例如 在上述搬运机器人中，可适合用于将气体配管和信号线脱离自如地与连接部 44连接的情况。在该结构中，在相对工具管理中继装置46装卸管线38时， 需要首先在工具管理中继装置(手部控制器)46的内部拆卸与端子类连接的 配线类，然后松开与连接部44结合的索环并从连接部44拔出管线38。因此， 通过上述搭载机构68的作用，在更换管线38时可有效地使工具管理中继装置 46移动到第二位置。另外，对具有上述任何一种结构的连接部44而言，以在将工具管理中继 装置46配置在第一位置上时(即机器人10进行各种作业时)，使连接部44容纳在前臂部18的贯通路34中的程度，减小前臂部18与工具管理中继装置 46之间的间隙，这在尽可能降低波及臂动作的影响的观点上是有效的。以上，结合其适当的实施方式说明了本发明，但是对于本领域技术人员来 说在不脱离本发明的公开范围的情况下可进行各种修正及变更。
权利要求
1.一种机器人，具备具有贯通路(34)的前臂部(18)；与该前臂部关节连结的手腕部(20)；插通该前臂部的贯通路并沿着该手腕部敷设的管线(38)；以及在该贯通路的附近搭载在该前臂部上并具有连接该管线的连接部(44)的工具管理中继装置(46)，其特征在于，具备搭载机构(68)，该搭载机构将上述工具管理中继装置在上述连接部与上述贯通路的开口邻接而配置的第一位置和该连接部从该贯通路的该开口隔离而配置的第二位置之间可移动地担持，并在该第一位置可解除地固定在上述前臂部上。
2. 根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，上述搭载机构具有在上述第一位置和上述第二位置之间引导上述工具管 理中继装置的引导部(70);以及与该引导部协作将上述工具管理中继装置可 解除地固定在上述第一位置上的固定部(72)。
3. 根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，上述引导部包括长孔(74; 74'),该长孔设在上述前臂部和上述工具管 理中继装置的任一方上，并且向与上述第一位置和上述第二位置之间的上述工 具管理中继装置的移动方向平行的方向配置长轴。
4. 根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，上述固定部包括可滑动配合地插通到上述长孔中，并且与没有上述长孔的 上述前臂部和上述工具管理中继装置的任一个螺紋配合的螺栓(76; 80)。
5. 根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，上述固定部包括从上述长孔独立且设在上述前臂部和上述工具管理中继 装置的任一个上的通孔(78);以及插通到该通孔中并且与没有该通孔的上述 前臂部和上述工具管理中继装置的任一个螺紋配合的螺栓(80 )。
6. 根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，上述搭载机构具备可脱离地安装在上述工具管理中继装置上的安装部件 (82),并且该安装部件在上述第一位置和上述第二位置之间可移动地安装在 上述前臂部上。
7. 根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，在将上述工具管理中继装置配置在上述第一位置上时，上述连接部容纳在 上述前臂部的上述贯通路中。
8. 根据权利要求1 7中任何一项所述的机器人，其特征在于， 上述手腕部具备以第一轴线(J4)为中心可旋转地与上述前臂部连结的第一手腕单元(22);以向正交于该第一轴线的方向延伸的第二轴线(J5)为 中心可旋转地与该第一手腕单元连结的第二手^^单元(24);以及，以向正交 于该第二轴线的方向延伸的第三轴线(J6)为中心可旋转地与该第二手腕单元 连结的第三手腕单元(26),并且在该第三手腕单元上安装连接上述管线的作 业工具(28)。
9. 根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，上述前臂部的上述贯通路与上述第一轴线同轴地配置，上述手腕部至少局 部具有与上述贯通i 各连通并容纳上述管线的内部空间(36、 40、 42)。
10. 根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，上述搭载机构在上述第一位置和上述第二位置之间向与上述第一轴线平 行的方向可直线移动地担持上述工具管理中继装置。
全文摘要
本发明提供一种具有管线容纳型臂的机器人，该机器人具备具有贯通路的前臂部；与前臂部关节连结的手腕部；以及插通前臂部的贯通路并沿着手腕部敷设的管线。机器人具备在贯通路的附近搭载在前臂部上并具有连接管线的连接部的工具管理中继装置；以及将工具管理中继装置在连接部与贯通路的开口邻接而配置的第一位置和连接部从贯通路的开口隔离而配置的第二位置之间可移动地担持，并在第一位置可解除地固定在前臂部上的搭载机构。
文档编号B25J19/00GK101269490SQ20081008116
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月18日 优先权日2007年3月19日
发明者上村时敬, 中山一隆, 井上俊彦, 岩山贵敏 申请人:发那科株式会社