工业用机器人的管线系统技术方案

本发明专利技术涉及用于工业用机器人的管线处理系统。具备：机械手，具备具有长度方向的第１轴线的前臂，并且前臂具有基部、第１手腕部件、以及第２手腕部件；作业工具，被安装在机械手的前臂的第２手腕部件上；管线，在前臂的外侧被铺设于基部和第２手腕部件之间，并且被连接到作业工具上；管线引导部，被设置在前臂上，大体平行于第１轴线地延伸且具有可以引导地收放管线的引导通路；以及管线保持部，被设置在第２手腕部件上，相对于作业工具将管线保持在适宜的位置上。管线引导部跟随第１手腕部件的旋转动作而在第１轴线的周围移动。管线保持部跟随第２手腕部件的旋转动作而在管线引导部与第２手腕部件之间以许用弯曲半径或以上的半径使管线挠曲。

【技术实现步骤摘要】
工业用机器人的管线系统
本专利技术涉及用于工业用机器人的管线处理系统。
技术介绍
在使用工业用机器人(以下简称为“机器人”)进行激光加工、电弧焊加工及密封加工中等作业的场合，需要向安装在机器人的手臂前端部的作业工具(即末端操作器)供给电力、激光等的能源以及电、光等信号以及气体、液体、金属线等的材料。进行这些能源和材料的供给时一般使用缆线、管道等的管线。例如，在激光加工中，使用向激光加工用喷嘴供给激光(光能)的光缆；在电弧焊中，使用向电弧焊用焊炬供给焊丝及焊接用电能的导管缆线；在密封加工中，使用向密封加工用喷嘴供给密封剂的密封剂供给管道。在本申请中，向作业工具输送能源、信号及材料等使用的缆线及管道等部件总称为管线。管线一般因为其许用最小弯曲半径较大，所以在机器人上方空间以呈较大弯曲半径的形态被铺设。一旦采用这样的铺设形态，在机器人的手臂前端的手腕领域进行动作的作业中，便出现管线过分地被拉伸并缠绕到手臂上或管线过分松弛导致该曲率变大而产生和周围物体的干涉，从而会有能源和材料的供给变得不稳定的情况。例如在激光加工时，因光纤的曲率变化而会有激光的能量低下的危险，在电弧焊时，因导管缆线的姿态不稳定而产生焊线的输送不良的危险。为了避免此问题，提出了将管线内置于机器人的前臂中的方法。例如特许第2606011号公报(JP-B-2606011)公开了如下的构成，即在激加工机器人中，将向安装在手臂前端的激光矩导入激光的光纤通过设置在手臂的旋转轴部(手腕扭转轴)上的中空部分进行铺设。另外，特开2003-200376公报(JP-A-2003200376)公开了如下的构成，在电弧焊中，将向安装在手臂前端-->的手腕部上的焊矩输送焊接焊丝的导管缆线通过手臂的内部空间进行铺设的构成。上述公报记载的以往技术中，为了确保在伴随着手臂的动作管线移动时管线的最小弯曲半径，都采用了管线的一部分容易地露出在外部的构成。为此，有管线因该部分的露出部分而被过度地拉伸并缠绕在手臂上或过分松弛致使曲率变大之虞，从而无法完全避免激光的能量低下和焊丝的输送不良等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种管线处理系统，在该用于工业用机器人的管线处理系统中，能够将向安装在手腕部的作业工具供给能源和材料的管线沿前臂保持在稳定状态，因此能够防止在机器人的动作中管线缠绕到机器人上以及防止产生和周围物体的干涉，从而将能量和材料稳定正确地供给到作业工具。为达到上述目的，本专利技术提供一种管线处理系统，具备：机械手，具备具有长度方向的第1轴线的前臂，并且前臂具有基部、以第1轴线为中心可以旋转地连接在基部上的第1手腕部件、以及以向与第1轴线大体正交的方向延伸的第2轴线为中心可以旋转地连接在第1手腕部件上的第2手腕部件；作业工具，被安装在机械手的上述前臂的上述第2手腕部件上；管线，在前臂的外侧被铺设于基部和第2手腕部件之间，并且被连接到作业工具上；管线引导部，被设置在前臂上，大体平行于第1轴线地延伸且具有可以引导地收放管线的引导通路，并且跟随以第1轴线为中心的第1手腕部件的旋转动作而在第1轴线的周围移动；以及管线保持部，被设置在第2手腕部件上，相对于作业工具将管线保持在适宜的位置上，并且跟随以第2轴线为中心的第2手腕部件的旋转动作而在管线引导部与第2手腕部件之间以许用弯曲半径或以上的半径使该管线挠曲。在上述管线处理系统中，管线保持部可以做成具备安装在第2手腕部件上的贯通孔并在贯通孔内可以变位地容纳管线的构成。或者，管线保持部也可以做成具备安装在第2手腕部件上的夹紧部件并将管线固定在夹紧部件上的构成。-->附图说明本专利技术上述及其他的目的、特征、优点，通过与附图相关联的以下优选的实施例的说明会更加明晰。在该附图中，图1是概略地表示可以采用本专利技术的管线处理系统的机器人系统的整体构成的一个例子的主视图。图2A是概略地表示构成本专利技术的一个实施例的管线处理系统的机械手和其周边铺设的管线的主视图。图2B是概略地表示图2A的机械手及管线的侧视图。图3A是表示构成图2A的管线处理系统的管线引导部及管线保持部的图，是对应于图2A的概略主视图。图3B是概略表示图3A的管线引导部及管线保持部的图，是对应于图2B的概略侧视图。图3C是沿图3A的线III-III的截面图。图4A～图4C是表示图2A的机械手的手腕部以第1轴线为中心旋转180度的动作时的管线的动作的图。图5A～图5C是表示图2A的机械手的手腕部以第2轴线为中心旋转180度的动作时的管线的动作的图。图6A～图6C分别表示构成图2A的管线处理系统的管线保持部的各种变型例的图具体实施方式以下，参照附图对本实施例进行详细说明。在图中，相同或类似的构成要素加以相同的参照符号。参照附图，图1概要表示可以采用本专利技术的管线处理系统的机器人系统的整体构成的一个例子。图示的机器人系统具备：5轴垂直关节型的机器人机构部10；安装在机器人机构部10的手臂构造即安装在机械手12的前端的作业工具14；借助连接缆线16被连接在机器人机构部10上的机器人控制装置18；借助于连接缆线20被连接到机器人控制装置18上的能量/材料供给源22；以及从能量/材料供给源22向作业工具14对工件W的作业供给必要的能量和材料等的管线24。机器人控制装置18借助于连接缆线16控制机械-->手12的运动的同时，还借助于连接缆线20控制能量/材料供给源22的供给状态(供给接通/断开，能量的强度等)。在上述机器人系统中，当实施激光加工的时，作为作业工具使用激光加工喷嘴，在能量/材料供给源22上装备激光振荡器，借助于构成管线24的光缆，加工用的光能(激光)由能量/材料供给源22被供给到作业工具14。管线24通常构成如下，将光缆、辅助气体和冷却水的配管、传感控制用缆线等整理成一体，或者收放到导管。另外，利用上述机器人系统实施电弧焊时，作为作业工具使用电弧焊接用焊矩，在能量/材料供给源22上装备焊丝供给源，借助于构成管线24的导管缆线，焊丝由能量/材料供给源22被供给到作业工具14上。管线24通常由焊丝、从焊接电源将焊接电压/电流施加到焊丝上的线状的导体(缆线)以及辅助气体的配管组合而构成。而且在图1中，表示为作业工具14为电弧焊焊矩时，搭载到机械手12的前臂基部上的送丝装置26。另外，利用上述机器人系统实施密封加工时，作为作业工具使用密封用喷嘴，在能量/材料供给源22上装备密封剂供给源，借助于构成管线24的密封剂供给管道，将密封剂由能量/材料供给源22供给到作业工具14。上述的任何一种系统构成中，都有因管线24所许容的最小弯曲半径比较大而引起的共同的问题(机器人动作时的能量/材料的供给不稳定、管线24与周围物体的干涉等)。本专利技术系统构成虽然不同，但是利用相同的方法来解决共同的课题。以下，作为例子说明适用于实施激光加工的机器人系统的本专利技术的一个实施例的管线处理系统。如图2A及图2B所示，一个实施例的管线系统具备具有长度方向的第1轴线28a的前臂28的机械手12，具备：前臂28具有基部30、以第1轴线28a为中心可以旋转地连接在基部30上的第1手腕部件32以及以沿与第1轴线28a大体正交的方向延伸的第2轴线34a为中心可以旋转地连接到第1手腕部件32上的第2手腕部件34的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管线处理系统，其特征在于，具备：机械手（１２），具备具有长度方向的第１轴线（２８ａ）的前臂（２８），并且该前臂具有基部（３０）、以该第１轴线为中心可以旋转地连接在该基部上的第１手腕部件（３２）、以及以向与该第１轴线大体正交的方向 延伸的第２轴线（３４ａ）为中心可以旋转地连接在该第１手腕部件上的第２手腕部件（３４）；作业工具（１４），被安装在上述机械手的上述前臂的上述第２手腕部件上；管线（２４），在上述前臂的外侧被铺设于上述基部和上述第２手腕部件之间， 并且被连接到上述作业工具上；管线引导部（３８），被设置在上述前臂上，大体平行于上述第１轴线地延伸且具有可以引导地收放上述管线的引导通路（３６），并且跟随以该第１轴线为中心的上述第１手腕部件的旋转动作而在第１轴线的周围移动；以及　 　管线保持部（４０），被设置在上述第２手腕部件上，相对于上述作业工具将上述管线保持在适宜的位置上，并且跟随以上述第２轴线为中心的该第２手腕部件的旋转动作而在上述管线引导部与该第２手腕部件之间以许用弯曲半径或以上的半径使该管线挠曲。

【技术特征摘要】
JP 2004-6-4 2004-1673881.一种管线处理系统，其特征在于，具备：机械手(12)，具备具有长度方向的第1轴线(28a)的前臂(28)，并且该前臂具有基部(30)、以该第1轴线为中心可以旋转地连接在该基部上的第1手腕部件(32)、以及以向与该第1轴线大体正交的方向延伸的第2轴线(34a)为中心可以旋转地连接在该第1手腕部件上的第2手腕部件(34)；作业工具(14)，被安装在上述机械手的上述前臂的上述第2手腕部件上；管线(24)，在上述前臂的外侧被铺设于上述基部和上述第2手腕部件之间，并且被连接到上述作业工具上；管线引导部(38)，被设置在上述前臂上，大体平行于上述第1轴线地延伸且具有可以引导地收放上述管线的引导通路(36)，并且跟随以该第1轴线为中心的上述第1手腕部件的旋转动作而在第1轴线的周围移动；以及管线保持部(40)，被设置在上述第2手腕部件上，相对于上述作业工具将上述管线保持在适宜的位置上，并且跟随以上述第2轴线为中心的该第2手腕部件的旋转动作而在上述管线引导部与该第2手腕部件之间以许用弯曲半径或以上的半径使该管线挠曲。2.根据权利要求1所述的管线处理系统，其特征在于，上述管线保持部具备设置在上述第2手腕部件上的贯通孔(44)，并且在该贯通孔内可以变位地容纳上述管线。3.根据权利要求1所述的管线处理系统，其特征在于，上述管线保持部具备设置在上述第2手腕部件上的夹紧部件(58；60)，并且上述管线被固定在该夹紧部件上。4.根据权利要求1所述的管线处理系统，其特征在于，上述管线可以相互连接和分离地具备用上述管线引导部引导的第1部分(24a)和连接到上述作业工具上的第2部分(24b)，并且上述管线保持部具备安装在该管线的该第1部分上的第1连接部件(62a)和与该第1连接部件拆装自如地被组合且被安装在该管线的该第2部分上的第2连接部件(62b)。5.根据权利要求1所述的管线处理系统，其特征在于，上述作业工具是激光加工用喷嘴，并且上述管线包括光缆。6.根据权利要求1所述的管线处理系统，其特征在于，上述作业工具是电弧焊用焊矩，并且上...

【专利技术属性】
技术研发人员：二瓶亮，井上俊彦，岩山贵敏，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]