專利名稱：用于產(chǎn)業(yè)用機器人的管線處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)業(yè)用機器人的管線處理系統(tǒng)。本發(fā)明例如可以適用于電弧焊接機器人中的焊炬纜線的鋪設處理系統(tǒng)(a laying and managingsystem)。
背景技術：
一般來說，產(chǎn)業(yè)用機器人在手腕的前端安裝有作業(yè)工具(即末端執(zhí)行器)的狀態(tài)下使用。使用纜線、管路等向作業(yè)工具提供電能、電信號及/或氣體及液體等物質(zhì)。例如，在安裝有作為作業(yè)工具的焊炬的機器人中，經(jīng)焊炬纜線向焊炬提供焊條。本申請中，將用來向作業(yè)工具提供能源、信號、物質(zhì)((包括焊條)等的纜線、管路等部件，總稱作“管線(an umbilical memeber)”。
在使用產(chǎn)業(yè)機器人(以下簡稱作“機器人”)的作業(yè)現(xiàn)場，由于機器人的周圍存在工件、夾具以及周邊機器等物體，因此，很多情況下，安裝在機器人上的作業(yè)工具都是深入到上述種種物體之間的狹窄空間內(nèi)進行作業(yè)的。這種情況下，由于機器人的末端手臂、手腕以及作業(yè)工具能夠在比較狹窄的區(qū)域內(nèi)進行工作，因此，機器人自身實質(zhì)上不會發(fā)生對周邊物體產(chǎn)生干擾的問題，但是，很難對用于上述作業(yè)工具的管線進行鋪設處理而不在周邊物體之間產(chǎn)生干擾。管線通常需要確保最小彎曲半徑，因此要被鋪設成一個平緩的曲線，結果導致機器人的作業(yè)區(qū)域擴大，產(chǎn)生了與周邊物體之間的干擾。換而言之，以前的構成中，很容易引起管線與工件、夾具以及周邊機器等物體之間的干擾。
以前，用來解決這樣的管線與周邊物體之間的干擾問題的技術，已經(jīng)有一些提案。例如，實開平5-28563號公報(JP5-28563U)中，公布了在必須向焊炬提供焊條的電弧焊接機器人中，在機器人臂的支撐基座上安裝焊條傳送裝置的構成。圖1A以及圖1B是表示該電弧焊接機器人的構成的概要的圖，圖1A是表示焊接機器人的整體構造的主視圖，圖1B是從圖1A左側所看到的焊接機器人的手臂末端部分的側視圖。
如同1A所示，該電弧焊接機器人中，機器人機構部1的手腕的前端安裝有焊炬2，機器人手臂(前臂)的支撐基座5上，安裝有用來通過焊炬纜線3向焊炬2提供焊條的焊條傳送裝置4。焊條傳送裝置4經(jīng)位置被機器人臂的控制部(未圖示)所控制的移動單元(滑動機構)6，而沿著焊條供給方向往復移動并調(diào)整自如(自由滑動)地構成。因此，即使手腕或前臂進行某種程度的動作，通過焊條傳送裝置4移動，也能夠緩和施加在焊炬纜線上的張力。
但是，當機器人的手腕軸執(zhí)行焊炬2的姿勢變更(也即旋轉(zhuǎn))時，如圖1B中的虛線3a、3b所示，伴隨著焊炬2的旋轉(zhuǎn)動作(參照虛線2a、2b)，焊炬纜線3的動作大幅變化，很有可能會產(chǎn)生周邊物體與焊炬纜線3之間的干擾。另外，還產(chǎn)生了如果焊炬纜線3被過度拉伸而被纏繞上前臂上，或者焊炬纜線3過度松弛，其曲率(彎曲半徑)就會大幅變化的問題。這是由于手腕的旋轉(zhuǎn)軸線被設定在與前臂的末端相交叉的位置上，以及通過從支撐基座5所延長的支撐撐桿焊炬3被支撐在手腕旋轉(zhuǎn)軸線的上方所引起的。
作為其他技術，特開2001-179443號公報(JP2001-179443A)中，公開了在用來向焊接機器人的焊炬提供焊條的焊條傳送裝置的支撐構造中，焊條傳送裝置被能夠滑動地支撐在設置在建筑物的頂棚等中的支撐裝置上，焊條傳送裝置能夠跟隨焊炬的移動的構成。另外，特開2002-166386號公報(JP2002-166386A)公布了在對機器人的構成部件中所鋪設的纜線進行引導的引導裝置中，在機器人的前臂部設置有圓弧狀導軌，在能夠沿著該導向軌移動的移動部件上，能夠旋轉(zhuǎn)地安裝有纜線保持部件的構成。
如圖1A以及圖1B所示，在變更安裝在機器人的手腕前端上的焊炬等的作業(yè)工具的姿勢時，通常使作業(yè)工具相對機器人前臂(也即操縱器)旋轉(zhuǎn)。其結果是，在作業(yè)中變更作業(yè)工具的姿勢的情況下，作業(yè)工具用纜線或管路等管線被過度拉伸，或者過度松弛而使得其曲率大幅變化。如果產(chǎn)生了過度松馳，管線就有可能被纏繞在前臂上。另外，如果過度松弛，就很容易產(chǎn)生管線與周邊機器的干擾。另外，事實上很難模擬這樣的復雜的管線的動作，從而成為離線制作機器人狀的作業(yè)動作程序時的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種管線處理系統(tǒng)，在用于產(chǎn)業(yè)用機器人的管線處理系統(tǒng)中，能夠?qū)诎惭b在手腕上的作業(yè)工具的姿勢變更，自動調(diào)整支撐在控制器上的管線的支撐位置，通過這樣，能夠有效地防止管線過度拉伸或過度松弛，同時使得管線的動作模擬的離線編程成為可能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種管線處理系統(tǒng)，用來將與安裝在操縱器上的作業(yè)工具相連接的管線沿著操縱器進行鋪設處理的管線處理系統(tǒng)，具有能夠在接近以及遠離作業(yè)工具的方向上移動地設置在操縱器上、支撐上述管線進行的支撐裝置；以及在操縱器上對支撐裝置向著遠離作業(yè)工具的方向持續(xù)加力的加力機構。
上述管線處理系統(tǒng)還具有設置在操縱器上、能夠向接近以及遠離作業(yè)工具的方向引導支撐裝置的引導裝置。
這種情況下，支撐裝置具有固定安裝在管線上的支撐部件，引導裝置能夠向接近以及遠離作業(yè)工具的方向引導支撐部件。
另外，作業(yè)工具具有焊炬；管線內(nèi)置有提供給該焊炬的焊條；支撐裝置具有將該焊條在該管線的內(nèi)部傳送給焊炬的焊條傳送裝置；引導裝置能夠向接近以及遠離焊炬的方向引導焊條傳送裝置。
操縱器具有有長度方向的第1軸線的前臂、能夠以第1軸線為中心旋轉(zhuǎn)地與前臂相連接的第1手腕要素以及能夠以在大致垂直于第1軸線的方向上延伸的第2軸線為中心旋轉(zhuǎn)地與第1手腕要素相連接的第2手腕要素；支撐裝置設置在前臂上；作業(yè)工具安裝在第2手腕要素上。
這種情況下，作業(yè)工具能夠以在離開第2軸線的位置上向大致垂直于第2軸線的方向延伸的第3軸線為中心旋轉(zhuǎn)地安裝在第2手腕要素上。
另外，加力機構具有設置在前臂上、給支撐裝置向著遠離作業(yè)工具的方向加力并且給管線施加張力的張力產(chǎn)生裝置。
這種情況下，加力機構還具有將張力產(chǎn)生裝置的輸出傳遞給支撐裝置的牽引線以及設置在前臂上、沿著前臂引導牽引線的滑輪。
上述構成中，管線處理系統(tǒng)還具有設置在第2手腕要素上、在第2軸線的附近位置上能夠移動地保持管線的一部分的管線保持部件。


通過與附圖相關聯(lián)的下述最佳實施方式的說明，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的上述以及其他目的、特征及優(yōu)點更加明確。
圖1A為概要表示采用以前技術的管線處理系統(tǒng)的機器人的機構部的主視圖。
圖1B為表示圖1A的機器人機構部的手腕附近部分的側視圖。
圖2A為概要表示采用本發(fā)明的一實施方式的管線處理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)用機器人的整體構成的主視圖。
圖2B為圖2A的機器人的機構部概要側視圖。
圖3為表示圖2A的機器人的前臂以及手腕的變形例的概要主視圖。
圖4A～圖4C為通過作業(yè)工具的不同姿勢，分別表示伴隨著圖2A的機器人手腕動作的管線的動作的主視圖。
圖5A為概要表示采用本發(fā)明的一實施方式的管線處理系統(tǒng)的另一個產(chǎn)業(yè)用機器人的整體構成的主視圖。
圖5B為圖5A的機器人的機構部概要側視圖。
圖6A為圖2A的機器人的機構部的局部放大俯視圖，說明前臂上的管線支撐裝置的變位形態(tài)的示意圖。
圖6B為圖2A的機器人的機構部的局部放大俯視圖，說明前臂上的管線支撐裝置的另一個變位形態(tài)的示意圖。
圖7為圖2A的機器人的機構部的局部放大主視圖，表示設置在前臂上的管線加力機構的變形例的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。附圖中給相同或相似構成要素標上共同的參照符號。
參照附圖，圖2A以及圖2B概要表示了采用本發(fā)明的一實施方式的管線處理系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)用機器人的構成。圖示的實施方式是管線處理系統(tǒng)10應用于電弧焊接機器人，作業(yè)工具為電弧焊炬，管線為焊炬纜線。但本發(fā)明并不僅限于此，在安裝有其他作業(yè)工具的機器人中，向該作業(yè)工具供給所需要的能源、信號、物質(zhì)等的各種管線的鋪設處理也能夠使用于下述實施方式相同的方法。另外，圖示的實施方式中，對適用于6軸構成的垂直多關節(jié)型機器人的例子進行了說明，但同樣構成的管線處理系統(tǒng)10還能夠適用于5軸等其他軸構成的垂直多關節(jié)型機器人。另外，管線還能夠在被收納在導管(未圖示)的狀態(tài)下進行鋪設。
如圖2A以及圖2B所示，使用管線處理系統(tǒng)10的產(chǎn)業(yè)用電弧焊接機器人包括具有6軸自由度的機構部12以及對機構部12的各個軸進行控制的機器人控制裝置14。機構部12具有有手腕(后述)的機器人手臂乃至操縱器16，操縱器16的手腕上安裝有作為作業(yè)工具(也即末端執(zhí)行器)的焊炬18。機構部12按照控制裝置14所輸出的指令，將安裝在手腕前端的焊炬18，沿著焊接對象的接縫，以給定的姿勢移動到目標位置處。因此，分別設置在機構部12的6軸上的伺服馬達(未圖示)經(jīng)控制用纜線(圖中未顯示)與機器人控制裝置14連接并被控制。
圖中所示的電弧焊接機器人還具有為了焊炬18進行焊接作業(yè)的焊接電源20。機器人控制裝置14在輸出對機構部12的各個軸伺服馬達發(fā)出動作指令的同時，還輸出對焊接電源20的焊接指令。焊接電源20經(jīng)供電纜線22，以后述的狀態(tài)與設置在操縱器16上的焊條傳送裝置24相連接。焊條傳送裝置24將作為內(nèi)置有提供給焊炬18焊條25的管線的焊炬纜線26，如下所述，支撐在操縱器16上，同時，將從未圖示的焊條筒所送出的焊條25通過焊炬纜線26向焊炬18傳送。供纜線22通過焊條傳送裝置24中被導入到焊炬纜線26的內(nèi)部，在焊炬18內(nèi)與焊條25電連接。焊接電源20在機器人控制裝置14的控制之下，與機構部12的動作同步，經(jīng)供纜線22向從焊炬18的前端所輸出的焊條25提供焊接電壓以及焊接電流。
操縱器16具有有長度方向的第1軸線α的前臂28、能夠以第1軸線α為中心旋轉(zhuǎn)地與前臂28相連接的第1手腕要素30、以及能夠以在大致垂直于第1軸線α的方向延伸的第2軸線β為中心旋轉(zhuǎn)地與第1手腕要素30相連接的第2手腕要素32。焊炬18在前臂28相對側距離第2軸線β一些距離的位置上經(jīng)安裝部件34被安裝在第2手腕要素32上。另外，還根據(jù)機器人(機構部)的形態(tài)，還可以采用具有圖3所示的構成的操縱器16′。操縱器16′還具有從前臂28沿第1軸線α方向延伸的錐狀延長部36，第1手腕要素30能夠以第1軸線α為中心旋轉(zhuǎn)地與該延長部36相連接，第2手腕要素32能夠以第2軸線β為中心旋轉(zhuǎn)地與第1手腕要素30相連接。適用于上述構成的電弧焊接機器人的管線處理系統(tǒng)10將與安裝在操縱器16上的焊炬18相連接的焊炬纜線26沿著操縱器16進行鋪設處理，具有能夠在接近以及遠離焊炬18的方向上移動地設置在操縱器16之上、支撐焊炬纜線26的支撐裝置(圖示的實施方式中為焊條傳送裝置24)；以及在操縱器16上將支撐裝置(焊條傳送裝置24)向遠離焊炬18的方向持續(xù)加力的加力機構38。
操縱器16的前臂28上形成有安裝基板40，在該安裝基板40上設置有具有沿著導軌向大致平行于第1軸線α的方向往返移動自如的滑動器42的引導裝置(也即滑動機構)44。焊條傳送裝置24被安裝在引導裝置44的滑動器42上并被支撐在前臂28上，在支撐焊炬纜線26的狀態(tài)下，與滑動器42一體被擇一且滑動地引導向靠近或遠離焊炬18的方向(大致平行于第1軸線α的方向)。另外，如下所述，有時候給滑動器42(或引導裝置44整體)施加沿著大致平行于第1軸線α的方向運動的自由度，也即施加所謂的“手勢運動”的自由度。
第2手腕要素32的適當處設置有纜線保持部件46，該纜線保持部件46中通插有焊炬纜線26，并保持該焊炬纜線26使其一部分能夠向長度方向以及旋轉(zhuǎn)方向移動。焊炬纜線26在第2手腕要素32的旋轉(zhuǎn)中心的第2軸線β附近處，在被纜線保持部件46能夠移動地保持的狀態(tài)下，一直延長到焊炬18處。通過這樣，在后述的焊條傳送裝置24的滑動中，具有可撓性的焊炬纜線26能夠向著自己的長度方向沿著前臂28平滑移動。另外，還可以根據(jù)需要，在第1手腕要素30及/或第2手腕要素32的適當場所(1處以上)，追加同樣的纜線保持部件，提高焊炬纜線26的引導功能。
另外，近年來，焊條傳送裝置24也由于伺服化而越來越小型化。在采用這樣的小型化的焊條傳送裝置24的情況下，可以通過將焊條傳送裝置24安裝在第1手腕要素30上，來縮短焊炬18與焊條傳送裝置24之間的距離，進一步提高供給焊條25的穩(wěn)定性。
加力機構38具有設置在前臂28的適當場所，具有將支撐裝置(焊條傳送裝置24)向著遠離焊炬18的方向彈性加力的拉伸彈簧機構的張力產(chǎn)生裝置48；將張力產(chǎn)生裝置48所產(chǎn)生的彈簧彈性加力傳遞給支撐裝置(焊條傳送裝置24)的牽引線50；以及設置在前臂28的適當場所，沿著前臂28引導牽引線50的滑輪52。張力產(chǎn)生裝置48與滑輪52固定設置在前臂28上，且在前臂28上間隔適當?shù)木嚯x。
牽引線50在一端與焊條傳送裝置24或滑動器42相連接，同時，在另一端與張力產(chǎn)生裝置48相連接，在其中間卷繞在滑輪52其中間并被折回。通過這樣，牽引線50總是被施加幾乎一定的張力。因此，焊條傳送裝置24中，將焊條傳送裝置24沿著第1軸線α向著遠離焊炬18的方向拉伸的力成為直接或間接地常時作用。
加力機構38的張力產(chǎn)生裝置48對焊條傳送裝置24施加沿著第1軸線α向著遠離焊炬18的方向的牽引力之后，從焊條傳送裝置24向著焊炬18延長的焊炬纜線26的規(guī)定長度部分上也被作用了同樣的力。換而言之，焊炬纜線26經(jīng)焊條傳送裝置24間接地在操縱器16上被引導裝置44能夠移動地支撐，同時，還被張力發(fā)生裝置48施加了適當?shù)膹埩?。另外，張力產(chǎn)生裝置48可以采用公知的各種裝置，只要能夠產(chǎn)生幾乎一定的張力就可以，例如可以使用具有壓縮彈簧機構來代替拉伸彈簧機構的張力產(chǎn)生裝置。
另外，有時候通過電弧焊接機器人以外的應用程序，不使用焊條傳送裝置24這樣的管線控制裝置，而將管線與作業(yè)工具相連接。這種情況下，可以采用固定安裝在管線上的支撐部件(例如上述的滑動器42)，作為支撐管線的支撐裝置，引導裝置44向上述方向滑動引導支撐部件(滑動器42)。這種情況下，牽引線50在其一端與支撐部件相連接，張力產(chǎn)生裝置48的輸出(也即加力)經(jīng)支撐部件被施加到管線上。
接下來，對在具有上述構成的管線處理系統(tǒng)10中，操縱器16的手腕(第1手腕要素30以及第2手腕要素32)的姿勢變化時，焊炬纜線26的動作以及焊條傳送裝置24伴隨著該動作的位置變化進行考察。根據(jù)以上的說明可以得知，焊條傳送裝置24上被復合作用了焊條傳送裝置24自身的重力、來自給焊條傳送裝置24向遠離焊炬18的方向加力的加力機構38的力(牽引力)以及對應于手腕姿勢的變化由焊炬纜線26所施加的焊炬纜線26自身的重力。因此，前臂28上的焊條傳送裝置24的第1軸線α方向的位置是由上述力在第1軸線方向的成分的平衡所決定的。
這里，張力產(chǎn)生裝置48通過將施加在牽引線50的牽引力(也即拉伸彈簧機構的彈力)設置為適當大小，就能夠?qū)妇胬|線26的動作進行適當控制(例如排除過度松弛)。具體的說，構成張力產(chǎn)生裝置48使得其產(chǎn)生比焊條傳送裝置24與焊炬纜線26的合計重量更大一些的牽引力，就是很適當?shù)?。通過這樣，例如在手腕向下前臂28向前下方時，也能夠在加力機構38給焊炬纜線26施加所需要的最小限度的負荷(張力)的狀態(tài)下，可靠地防止焊條傳送裝置24以及焊炬纜線26所施加的重力使得焊條傳送裝置24在前臂28上向著靠近焊炬18的方向移動，焊炬纜線26變得過度松弛。
參照圖4A～圖4C，對上述管線處理系統(tǒng)10的作用進一步進行說明。圖4A～圖4C，分別表示了第2手腕要素32的姿勢(旋轉(zhuǎn)位置)變化，焊炬18變?yōu)樽藙?、姿勢2、姿勢3時的焊炬纜線26的鋪設狀態(tài)。從圖中可以得知，即使第2手腕要素32從姿勢1到姿勢2，再從姿勢2到姿勢3大幅(接近360度)進行旋轉(zhuǎn)動作，但由于通過上述張力產(chǎn)生裝置48(圖2A)給焊條傳送裝置24施加適度的牽引力T，因此，保持部件46與焊條傳送裝置24之間，焊炬纜線26不會過度松弛，另外，焊炬纜線也不會過度緊張，從而防止焊炬纜線纏繞在前臂28或第1手腕要素30之上。
通過這樣，具有上述構成的管線處理系統(tǒng)10中，由于根據(jù)第2手腕要素32(也即焊炬18)的位置或者姿勢，來決定前臂28上的焊條傳送裝置24的位置(也即焊炬纜線26的支撐位置)，因此，即使在手腕的動作中，也能夠保持焊炬纜線26的鋪設形態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)。其結果是，能夠有效地防止焊炬纜線26的過度松弛所引起的對周圍物體的干擾，以及伴隨焊炬纜線26的過度緊張而產(chǎn)生的與操縱器16的纏繞以及由此所產(chǎn)生的纜線材料的疲勞。另外，即使焊炬18的姿勢變化，焊炬纜線26的動作也不會大幅變化，從而能夠穩(wěn)定且連續(xù)地供給焊條25。
另外，通過這樣焊炬纜線26的穩(wěn)定姿勢，能夠執(zhí)行以前由于變動大以及不穩(wěn)定性而非常困難的焊炬纜線26的動作模擬。這是由于，焊炬纜線26的姿勢變動較小，從而能夠?qū)κ滞?特別是第2手腕要素32)的姿勢變化進行實質(zhì)的線形對應，再現(xiàn)焊炬纜線26的姿勢。因此，使得模擬包含有焊炬纜線26的舉動的電弧焊接機器人的動作的離線編程成為可能。
上述構成中，張力產(chǎn)生裝置48最好具有對拉伸彈簧機構所產(chǎn)生的張力的大小進行調(diào)整的調(diào)整機構。如果設置這樣的調(diào)整機構，就能夠根據(jù)實際使用的焊條供給機構24以及焊炬纜線26的重量、種類等，給牽引線50施加最適當?shù)臓恳?，通過這樣，能夠?qū)⒑妇胬|線26的負擔(張力)調(diào)整到最小限度，提高焊炬纜線26的壽命。另外，作為附加的加力機構38，如果在引導裝置44的長度方向的兩端配置吸震器(未圖示)，就能夠即使在張力產(chǎn)生裝置48的張力很小的情況下，也能夠適當?shù)丶恿χ位瑒悠?2。
另外，還能夠代替安裝在焊條傳送裝置24上的滑動器42沿著固定在安裝基板40上的引導裝置44的導軌沿前臂28的長邊(第1)軸線方向移動的上述構成，采用引導裝置44的導軌能夠在前臂28上沿著第1軸線的方向移動的構成。這種情況下，可以通過來自機器人控制裝置14的指令，來控制前臂28上的導軌位置。
本發(fā)明的管線處理系統(tǒng)還能夠適用于采用與上述電弧焊接機器人不同的焊炬支撐構造的其他電弧焊接機器人。下面參照圖5A以及圖5B，對這樣的電弧焊接機器人的一例進行說明。另外，該電弧焊接機器人除了焊炬18對操縱器16的手腕的安裝構造之外，與圖2A以及圖2B中所示的電弧焊接機器人的構造實質(zhì)上相同。因此，對應的構成要素標以共同的參照符號，而省略其說明。
圖示的電弧焊接機器人中，機構部12的操縱器16具有有第1軸線α的前臂28、能夠以第1軸線α為中心旋轉(zhuǎn)地與前臂28相連接的第1手腕要素30、以及能夠以第2軸線β為中心旋轉(zhuǎn)地與第1手腕要素30相連接的第2手腕要素32。焊炬18經(jīng)安裝部件34能夠以在離開第2軸線β的位置上向大致垂直于第2軸線β的方向延伸的第3軸線γ為中心旋轉(zhuǎn)地被安裝在第2手腕要素32上。以第3軸線γ為中心的焊炬18的旋轉(zhuǎn)運動，是例如由內(nèi)置在第2手腕要素32內(nèi)的驅(qū)動器(未圖示)所引起的。通過機器人控制裝置14對該驅(qū)動器進行控制。
這樣的構成中，通過焊炬18在安裝部件34上圍繞著第3軸線γ旋轉(zhuǎn)，也能夠變化焊炬18的姿勢。這里，焊炬18的姿勢通過圍繞著第3軸線旋轉(zhuǎn)變化時，有可能攪在焊炬纜線26上，因此，為了防止這種事件，最好使與焊炬18相連接的焊炬纜線26的結合部能夠相對焊炬18旋轉(zhuǎn)。
即使在具有這樣的焊炬支撐構造的電弧焊接機器人中，基于本發(fā)明的一實施方式的管線處理系統(tǒng)10，也能夠起到與上述作用效果等同的作用效果。特別是在該電弧焊接機器人中，通過驅(qū)動器的動作來使焊炬18圍繞第2軸線旋轉(zhuǎn)時，有時候伴隨著該旋轉(zhuǎn)動作焊炬纜線26中會產(chǎn)生變動。此時，如背景技術(JP5-28563U)所述，如果焊炬纜線在焊炬的附近大幅度松弛，就會成為產(chǎn)生與周邊物體之間的干擾的原因。但是，采用管線處理系統(tǒng)10，通過上述的加力機構38的加力作用，即使焊炬18圍繞第3軸線旋轉(zhuǎn)，也能夠維持焊炬纜線26承受適度的張力的狀態(tài)。因此，能夠避免追隨著焊炬18的旋轉(zhuǎn)動作的焊炬纜線26的變動過大，對與周邊物體產(chǎn)生干擾防范于未然。另外，這樣的焊炬纜線26的變動能夠高進行再現(xiàn)性模擬。因此，與上述一樣，使得模擬包含有焊炬纜線26的舉動的電弧焊接機器人的動作的離線編程成為可能。
這里，參照圖6A以及圖6B，對本發(fā)明的管線處理系統(tǒng)中的支撐裝置以及加力機構的構成進行補充說明。圖6A以及圖6B概要表示了作為圖示實施方式的管線處理系統(tǒng)10中的支撐裝置的焊條傳送裝置24(圖2A、圖5A)的、前臂28上的動作形態(tài)，圖6A表示了焊條傳送裝置24上所安裝的滑動器42進行直線動作的形態(tài)，圖6B表示了滑動器42進行手勢動作的形態(tài)。
如同6A所示，前臂28上固定設置有引導裝置44(圖2A、圖5A)的直線導軌54，滑動器42沿著導軌54直線滑動。圖示中省略了焊條傳送裝置24，但如前所述，焊炬纜線26經(jīng)焊條傳送裝置24給滑動器42施加指向圖示的下方的重力。另外，向焊炬纜線26的重力相反方向(圖中上方)的牽引力從加力機構38(圖2A、圖5A)經(jīng)焊條傳送裝置24作用于滑動器42。滑動器42在導軌54上被配置在上述力平衡的位置P1上。這樣，如上所述，如果焊炬18(圖2A、圖5A)的姿勢以第2軸線β及/或第3軸線γ為中心變化，力的平衡點也跟著變動，滑動器42沿著導軌54移動到P2或P3等處。在滑動器42像這樣進行移動期間，焊炬纜線26的姿勢幾乎不變。
圖6B中所示的手勢動作形態(tài)中，通過引導裝置44(圖2A、圖5A)的構成，除了給滑動器42施加上述直線的運動自由度之外，還給其施加如圖所示的手勢運動的自由度(這里省略詳細構成)。在使用這樣的手勢引導裝置44的情況下，如果焊炬18(圖2A、圖5A)的姿勢以第2軸線β及/或第3軸線γ為中心變化，則從焊炬纜線26間接影響到滑動器42的力的大小以及方向也變化，因此，滑動器42在P4以及P5等處進行揮勢移動。但是，即使在這種情況下，滑動器42在圖中上下方向的位置，與圖6A的構成一樣，是由焊炬纜線26的重力與加力機構38(圖2A、圖5A)的牽引力的平衡點所決定的。因此，這種構成中，在焊炬18的姿勢變化期間，焊炬纜線26的姿勢也幾乎不變。
圖7中例示了作為上述的具有拉伸彈簧機構的張力產(chǎn)生裝置48的替代物，利用壓縮彈簧機構的張力產(chǎn)生裝置56的構成。張力產(chǎn)生裝置56具有形成在前臂28的手腕側的所期望部位上的壓縮彈簧支撐部58；以及以壓縮狀態(tài)在壓縮彈簧支撐部58與滑動器42(或焊條傳送裝置24)之間的壓縮彈簧60。張力產(chǎn)生裝置56產(chǎn)生在前臂28上給滑動器42(或焊條傳送裝置24)向遠離焊炬18(圖2A、圖5A)的方向施加大致平行于第1軸線α的加力的按壓力。因此，在采用該張力產(chǎn)生裝置56代替上述的張力產(chǎn)生裝置48的情況下，也能夠起到同等的作用效果。
通過以上說明可以得知，根據(jù)本發(fā)明，在用于產(chǎn)業(yè)用機器人的管線處理系統(tǒng)中，能夠?qū)诎惭b在手腕上的作業(yè)工具的姿勢變更，自動調(diào)整操縱器上所支撐的管線的支撐位置，從而能夠確保管線所允許的最小彎曲半徑，有效地防止管線被過度拉伸或過度松弛。在將本發(fā)明應用于電弧焊接機器人中時，由于能夠穩(wěn)定地進行焊條的供給，因此能夠穩(wěn)定地進行焊接作業(yè)，從而延長焊炬纜線的壽命。另外，由于能夠減少管線動作的不穩(wěn)定性，因此消除了脫機制定作業(yè)的動作程序上的困難，例如在電弧焊接機器人中，以前非常困難的電弧焊接動作的模擬變得容易，脫機編程也成為可能。其結果是，能夠顯著縮短示范所需要的時間。
以上將本發(fā)明與最佳實施方式相關聯(lián)進行了說明，但是本領域技術人員應當能夠理解在不脫離權利要求的范圍的精神以及公開范圍內(nèi)的各種修正以及變更。
權利要求
1.一種管線處理系統(tǒng)，用來將與安裝在操縱器(16)上的作業(yè)工具(18)相連接的管線(26)沿著該操縱器進行鋪設處理的管線處理系統(tǒng)(10)，其特征在于，具有能夠在接近以及遠離上述作業(yè)工具的方向上移動地設置在上述操縱器上、支撐上述管線進行的支撐裝置(24)；以及在上述操縱器上對上述支撐裝置向著遠離上述作業(yè)工具的方向持續(xù)加力的加力機構(38)。
2.如權利要求1所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，還具有設置在上述操縱器上、能夠向接近以及遠離上述作業(yè)工具的方向引導上述支撐裝置的引導裝置(44)。
3.如權利要求2所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，上述支撐裝置具有固定安裝在上述管線上的支撐部件(42)，上述引導裝置能夠向接近以及遠離上述作業(yè)工具的方向引導該支撐部件。
4.如權利要求2所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，上述作業(yè)工具具有焊炬(18)，上述管線內(nèi)置有提供給該焊炬的焊條(25)，上述支撐裝置具有將該焊條在該管線的內(nèi)部向該焊炬?zhèn)魉偷暮笚l供給裝置(24)，上述引導裝置能夠向接近以及遠離上述焊炬的方向引導該焊條供給裝置。
5.如權利要求1～4中任一項所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，上述操縱器具有有長度方向的第1軸線(α)的前臂(28)；能夠以該第1軸線為中心旋轉(zhuǎn)地與該前臂相連接的第1手腕要素(30)；以及能夠以大致垂直于該第1軸線的方向延伸的第2軸線(β)為中心旋轉(zhuǎn)地與該第1手腕要素相連接的第2手腕要素(32)，上述支撐裝置設置在該前臂上，上述作業(yè)工具安裝在該第2手腕要素上。
6.如權利要求5所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，上述作業(yè)工具能夠以在遠離上述第2軸線的位置上向大致垂直于該第2軸線的方向延伸的第3軸線(γ)為中心旋轉(zhuǎn)地安裝在上述第2手腕要素上。
7.如權利要求5所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，上述加力機構具有設置在上述前臂上、對上述支撐裝置向著遠離上述作業(yè)工具的方向加力并且對上述管線施加張力的張力產(chǎn)生裝置(48)。
8.如權利要求7所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，上述加力機構具有將上述張力產(chǎn)生裝置的輸出傳遞給上述支撐裝置的牽引線(50)以及設置在上述前臂上、沿著該前臂引導該牽引線的滑輪(52)。
9.如權利要求5所述的管線處理系統(tǒng)，其特征在于，還具有設置在上述第2手腕要素上、在上述第2軸線的附近位置上能夠移動地保持上述管線的一部分的管線保持部件(46)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)業(yè)用機器人的管線處理系統(tǒng)。例如裝備在電弧焊接機器人中的管線處理系統(tǒng)，將與安裝在操縱器上的焊炬相連接的焊炬纜線，沿著操縱器進行鋪設處理。該管線處理系統(tǒng)由能夠在接近以及遠離焊炬的方向上移動地設置在操縱器上、對焊炬纜線進行支撐的支撐裝置以及在操縱器上給上述支撐裝置向著遠離焊炬的方向持續(xù)加力的加力機構。這種情況下，支撐裝置可以具有將焊條在焊炬纜線的內(nèi)部向焊炬?zhèn)魉偷暮笚l傳送裝置。操縱器上設有能夠向接近以及遠離焊炬的方向引導焊條傳送裝置的引導機構。
文檔編號B23K9/133GK1666847SQ20051005368
公開日2005年9月14日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權日2004年3月12日
發(fā)明者井上俊彥, 中山一隆, 本門智之 申請人:發(fā)那科株式會社