JP2002307369A

JP2002307369A - ロボットのケーブル処理構造

Info

Publication number: JP2002307369A
Application number: JP2001118414A
Authority: JP
Inventors: Akira Nihei; 亮二瓶; Toshihiko Inoue; 俊彦井上; Kazutaka Nakayama; 一隆中山
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP3483862B2

Abstract

(57)【要約】【課題】交換作業が容易で、干渉範囲を小さく出来る
ロボットのケーブル処理構造。【解決手段】制御装置に接続されたケーブルＣは、ベ
ース部１１から機構部内に入り、ベース部１１、旋回駆
動ユニット１２、旋回胴１３の各空洞等を通って略Ｌ字
形の旋回胴１３の側面から外部に出る。ケーブルＣは、
そこから旋回胴１３の後部（クランプ２１）を経て、穴
を通すことなく、略Ｕ宇のルートで第１アームＡ１の横
に通される。第１アームＡ１に沿い（クランプ２２経
由）、同アームの上部（クランプ２３経由）を経て第２
アームを保持する略Ｌ字形のハウジング１７の後方部の
切欠き部（クランプ２４）へ至る。クランプ２１〜２４
でキット化したケーブルをアームＡ１、Ａ２の上からか
ぶさるようにして、簡単に装着出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットのケーブ
ル処理構造に関し、更に詳しく言えば、ロボットに付設
されるモータ給電用等のケーブルについて、保守・管理
の容易なケーブル処理構造を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ロボット機構部にはその
アームを駆動するモータに給電等を行なうケーブルが内
蔵されている。このケーブルは定期的に検査、交換等の
保守作業を必要とする。ところが、この保守作業はユー
ザに大きな負担をかけることが多く、強く改善が望まれ
ているのが現状である。また、ロボットの動作に伴って
ケーブルが動きまわる範囲（干渉領域）を小さくし、ロ
ボットの近くに周辺機器を設置出来るようにしたいとの
要望も存在ある。

【０００３】図５には、従来より一般的に用いられてい
るケーブル処理構造の概要を、正面図（ａ）、及び、同
図５（ａ）において右側から見た側面図（ｂ）で示し
た。図５（ａ）、（ｂ）に示したように、ケーブルが付
設されるロボットの本体機構部は全体を符号ＲＢで指示
されており、本体ベース１と、旋回駆動ユニット２を介
し本体ベース１上に固定された旋回胴３と、回転駆動ユ
ニット５を介し旋回胴３の横に固定された第１アームＡ
１と、回転駆動ユニット６を介して第１アームの横に固
定された第２アームＡ２とを有している。

【０００４】従来のケーブル処理構造においては、機構
部ＲＢ内でケーブルＣ（実線及び破線）は、旋回胴３の
下部の穴から、第１アームＡ１の横に通され、第１アー
ムＡ１上部から第２アームＡ２を保持するハウジング４
の上部の穴から第２アームＡ２に通されていた。

【０００５】このように従来は、ケーブルＣが機構部Ｒ
Ｂ内で旋回胴３及びそのハウジング４の穴を通されてい
た為、ケーブルＣの定期点検作業あるいは交換作業時に
ケーブルを取り外し、その後ケーブル（交換時であれば
別のケーブル）を装着する業が楽に行えなかった。即
ち、取り外しの際にはケーブルＣをそれらの穴を通して
引き抜かねばならず、また、装着時にはそれらの穴にケ
ーブルを再び通す必要があった。更に、ケーブルＣの固
定に関しても、穴を通した後にケーブルＣをクランプ部
材に固定する作業が必要となる。

【０００６】このような作業を現場の狭い作業スペース
で行うのは容易でなかった。特に、ケーブルＣを穴に通
す為のスペースを確保するために、旋回胴３及びハウジ
ング４が横方向の出っ張り、ロボットの動作時の干渉半
径が大きくなる問題があった。なかんずく、旋回胴３側
はロボット設置面に近く、周辺機器をロボットの近くに
置けない大きな原因となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上記した従来技術の問題点を解消し、比教的作業ス
ペースで、ケーブルの保守作業が容易に行えるととも
に、ロボット動作時の干渉範囲も縮小可能なように改良
されたロボットのケーブル処理構造を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロボット機構
部のベース部と、該ロボット機構部の設置面に垂直な第
１の軸まわりで旋回可能に前記ベース部に取り付けられ
た旋回胴と、第１の軸に垂直な第２の軸まわりで回転可
能に前記旋回胴に対して取付げられた第１アームと、前
記第２の軸に平行な第３の軸まわりで回転可能に前記第
１アームに結合された第２アームを備えたロボットに適
用されるケーブル処理構造について、次のような改良を
施して上記課題を解決する。

【０００９】即ち、先ず、請求項１に記載された発明に
おいては、前記ロボット機構部のケーブルが、前記ベー
ス部から前記旋回胴内部を通過して該旋回胴上部に設け
られた穴から外部に導かれ、更に後方へ曲げられて前記
旋回胴の旋回中心よりも後方の前記旋回胴上で固定さ
れ、該固定された場所から前記第１アームの動作に必要
な長さの余裕を与えられて前記第１アームの下部側面に
案内され、更に前記第１アームの長手方向に沿って導か
れる。

【００１０】ここで、前記ケーブルは、前記第１アーム
の長手方向に沿って導かれた後、更に前記第２アームの
後部上面に導かれるようにして良い（請求項２に記載さ
れた発明）。

【００１１】また、請求項３に記載したように、前記ケ
ーブルは、少なくとも前記旋回胴上の旋回中心より後
部、前記第１アームの下部側面及び上部側面、並びに前
記第２アームの後部上面においてそれぞれ固定されるこ
とが好ましい。更に、請求項４に記載したように、前記
ケーブルは、前記旋回胴の回転中心に設けられ穴を通過
して外部に導かれることが好ましい。

【００１２】そして、請求項５に記載したように、ケー
ブル処理構造は、予め４つ以上のクランプ手段によって
前記ケーブルを所定位置において一体に束ねるケーブル
ユニットを備え、前記ケーブルユニットの前記クランプ
手段が前記旋回胴の上面後方部、前記第１アームの下部
側面及び上部側面、並びに前記第２アームの後部上面に
おいてそれぞれ固定されていることは、更に好ましい。

【００１３】本発明では、狭い作業スペースでロボット
機構部内にケーブルを通しながらケーブルの固定作業
（クランピング）を実行する必要がなくなり、ロボット
から離れた場所でケーブルのクランピング作業が行え
る。また、それによってキット化したケーブルを用い
て、それを上から搭載するだけで、ケーブル交換がで
き、また、ロボットの動作時に干渉範囲も縮小可能とな
る。

【００１４】即ち、本発明では、ロボット機構内でケー
ブルは、旋回胴（通常、略Ｌ字形状を有する）の後方部
の切欠き部から、穴を通すことなく、略Ｕ字のルートで
第１アーム横に通される。そこからのケーブル張架経路
については、第１アーム上部から略Ｌ字形をした第２ア
ームを保持するハウジングの後方部の切欠き部から、穴
を通すことなく略Ｕ宇のルートで第２アームに通され
る。

【００１５】ケーブルを、少なくとも旋回胴の切欠き
部、第１アームの上部・下部及びハウジングの切欠き部
の４個所で固定すれば、ケーブルは安定した状態でロボ
ットに付設される。ケーブル保持のためのクランプが装
着されているキットをアームに上から載せるだけでケー
ブルの装着を行えうことも可能になり、現場でのケーブ
ル交換作業は一層楽になる。

【００１６】また、第１アームから出たケーブルを下側
ではなく、後方に回り込むようにルーティング出来る
為、ケーブル処理の為に旋回胴及び第１アームの横にケ
ーブルを通す為の出っ張りを設ける必要がなくなり、ロ
ボット動作時の干渉半径を小さく抑えることができる。
更に、機構部内ケーブルが旋回胴の回転中心を通る場合
にも、ケーブルのクランプを旋回胴の中空部を通れるよ
うに小さくすれば良く、それによってケーブル交換時の
ロボット本体ベース内での作業の容易化が促進される。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従ったケーブル
処理構造が適用されるロボットの全体構成を示した図で
ある。同図を参照すると、ロボットの本体機構部は全体
を符号ＲＢで指示されており、本体ベース１１と、旋回
駆動ユニット１２を介し本体ベース１１上に固定された
旋回胴１３と、別の回転駆動ユニット（図示略）を介し
旋回胴１３の横に固定された第１アームＡ１と、更に別
の回転駆動ユニット（図示略）を介して第１アームＡ１
の横に固定された第２アームＡ２とを有している。

【００１８】ここで、旋回胴１３は設置面１０に垂直な
第１の軸Ｓ１まわりで旋回可能にベース１１に取り付け
られている。また、第１アームＡ１は第１の軸Ｓ１に垂
直な第２の軸Ｓ２まわりで回転可能に旋回胴１３に対し
て取付げられており、第２アームＡ２は第２の軸Ｓ２に
平行な第３の軸Ｓ３まわりで回転可能に第１アームＡ１
結合されている。

【００１９】旋回胴１３、第１アームＡ１、第２アーム
Ａ２等（手首軸など）の各軸は、機構部ＲＢの所定個所
に装着されたサーボモータによって駆動される。それら
サーボモータは、ロボット制御装置ＲＣによって制御さ
れており、同ロボット制御装置ＲＣより各軸のモータヘ
制御ケーブルＣが接続されている。産業用ロボットにお
いては、通常、このケーブルＣをロボットアームＡ１、
Ａ２の近傍にはわして、ロボット動作に伴って広範囲に
わたってケーブルＣが振り回されることを防止し、ロボ
ット本体機構部ＲＢの周辺の機器との干渉を回避してい
る。

【００２０】その際のケーブルＣの経路の取り方はルー
ティングと呼ばれている。本実施形態では、図１に示し
たロボットについて図２（ａ）、（ｂ）に示したような
ルーティングを採用する。ここで、図２（ａ）は正面
図、図２（ｂ）は右側面図である。なお、同図中の各対
応要素について、図１と共通した参照符号を使用した。

【００２１】図２（ａ）、ｂ）に示したように、制御装
置ＣＲ（図１参照）に接続されたケーブルＣの経路は、
その装着完了後の状態において、ベース部１１の側部の
引出込み穴から機構部内に入り、ベース部１１内部の空
洞（図示略）、旋回駆動ユニット１２内部の空洞（図示
略）及び旋回胴１３の回転中心と同軸で設けられた空洞
（図示略）を通って略Ｌ字形の旋回胴１３の側面に設け
られた引出し穴から外部に出る。

【００２２】この穴は、略Ｌ字形の旋回胴１３の上部に
設けられている。同穴から外部に出たケーブルＣの経路
は、旋回胴１３の後部（正面から見て、旋回胴１３の旋
回中心よりも背後側；後述するクランプ２１の取付個
所）を経て、穴を通すことなく、略Ｕ宇のルートで第１
アームＡ１の横に通される。なお、後述する例では、ベ
ース１１、旋回駆動ユニット１２を旋回軸と同軸で貫通
する空洞が設けられており、その上側開口から直にケー
ブルＣがクランプ２１の位置へ引き出されている（図４
と関連説明参照）。

【００２３】ケーブルＣの経路は、第１アームＡ１に沿
い（後述するクランプ２２の取付個所を経由）、同第１
アームＡ１の上部から（後述するクランプ２３の取付個
所を経由）、第２アームを保持する略Ｌ字形のハウジン
グ１７の後方部の切欠き部（後述するクランプ２４の取
付個所）へ至る。そして、更にそこから、第２アームＡ
２に通されている。

【００２４】ここで、ケーブルＣは、少なくとも４個
所、即ち、旋回胴１３の切欠き部（クランプ２１の取付
個所）、第１アームＡ１の下部（クランプ２２の取付個
所）及び上部（クランプ２３の取付個所）、並びにハウ
ジング１７の切欠き部（クランプ２４の取付個所）で固
定されている。

【００２５】また、各クランプ２１〜２４はケーブルＣ
に係合（ケーブルＣに各クランプ２１〜２４を取り付け
ること）した状態で、上記の各取付個所に対して脱着可
能である。従って、新旧ケーブルＣの交換時の作業は例
えば次のように簡単なものとなる。

【００２６】（１）各モータとの接続部（コネクタ）、
ロボット制御装置との接続部（コネクタ）の各切り離
し。

【００２７】（２）旧ケーブルＣを機構部から取り外す
（ベース１１、回転駆動ユニット１２、旋回胴１３の内
部空洞等を通して引き抜く）。

【００２８】（３）各クランプ２１〜２４から旧ケーブ
ルＣを取り外す。この作業はロボットから離れた場所で
余裕をもって行なうことが出来る。

【００２９】（４）各クランプ２１〜２４を機構部から
取り外す。

【００３０】（５）新ケーブルＣを各クランプ２１〜２
４に係合して１つのキットを構成する。この作業はロボ
ットから離れた場所で余裕をもって行なうことが出来
る。

【００３１】（６）同キットを機構部の上部からかぶせ
るように、各アームＡ１、Ａ２に上方から載せる。

【００３２】（７）新ケーブルＣのロボット制御装置Ｒ
Ｃ側端を旋回胴１３、回転駆動ユニット１２、ベース１
１の各内部空洞等を通して引き出す。

【００３３】（８）各クランプ２１〜２４を機構部の上
記各所に取り付ける。

【００３４】（９）各モータとの接続部（コネクタ）、
ロボット制御装置との接続部（コネクタ）の接続。

【００３５】このように、ケーブル交換作業は必要最少
限に抑えることができる。また、第１アームＡ１から出
たケーブルＣを下側ではなく、後方に回り込むようにル
ーティングしている為、ケーブル処理の為に旋回胴１３
及び第１アームＡ１の横にケーブルＣを通す為の出っ張
りを設ける必要がない。その結果、ロボット動作時の干
渉半径を小さく抑えることが可能になる。

【００３６】また、旋回胴１３の構造も単純化でき、強
度上の重要部位に穴を設けなくて良いため、旋回胴１３
の製造コストも低下する。

【００３７】更に、第１アームＡ１の動作範囲は、ロボ
ットの使い勝手を良くするために前方（手前側）が広
く、後方（背後側）が狭いのが一般的である。旋回胴１
３の後方上面にケーブルＣを通すことは、第１アームＡ
１において上述の動作範囲を確保する為にケーブルＣと
第１アームＡ１の干渉を避ける上でも、最適な位置とな
っている。

【００３８】なお、機樗部内でケーブルＣが旋回胴１３
の回転中心を通る場合、クランプ２１〜２４を旋回胴１
３の中空径及び引出し穴、ベース１１の引込み穴を通る
様に小さくすれば、ケーブル交換作業をより効率化出来
る。例えば、上述の作業手順を次の（２１）以下のよう
に変更出来る。

【００３９】（２１）各モータとの接続部（コネク
タ）、ロボット制御装置との接続部（コネクタ）の各切
り離し。

【００４０】（２２）各クランプ２１〜２４を機構部か
ら取り外す。

【００４１】（２３）旧ケーブルＣをクランプ２１〜２
４を付けたまま、機構部から取り外す（ベース１１、回
転駆動ユニット１２、旋回胴１３の内部空洞等を通して
引き抜く）。

【００４２】（２４）各クランプ２１〜２４を旧ケーブ
ルＣから取り外す。この作業はロボットから離れた場所
で余裕をもって行なうことが出来る。

【００４３】（２５）新ケーブルＣを各クランプ２１〜
２４に係合して１つのキットを構成する。この作業もロ
ボットから離れた場所で余裕をもって行なうことが出来
る。

【００４４】（２６）同キットを機構部の上部からかぶ
せるように、各アームＡ１、Ａ２に上方から載せる。

【００４５】（２７）新ケーブルＣ（クランプ付）のロ
ボット制御装置ＲＣ側端を旋回胴１３、回転駆動ユニッ
ト１２、ベース１１の各内部空洞等を通して引き出す。

【００４６】（２８）各クランプ２１〜２４を機構部の
上記各所に取り付ける。

【００４７】（２９）各モータとの接続部（コネク
タ）、ロボット制御装置との接続部（コネクタ）の接
続。

【００４８】図３には、ケーブルＣのクランプ部の詳細
を示した。（ａ）〜（ｆ）の説明は次の通りである。な
お、各ケーブルクランプ部では、ケーブルＣを保持する
為のクランプ手段が設けられており、そのクランプはク
ランプを固定する部材に固定されている。

【００４９】先ず図３（ｂ）、（ｃ）は、図２中に示し
たクランプ２３、２４周辺を抽出して正面図及び右側面
図で示したものである。そして、図３（ａ）における上
半の描示は、クランプ２３については上面から、クラン
プ２４については側面からそれぞれ見たところを表わし
ている。また、下半の描示は、クランプ２３については
側面から、クランプ２４については底面からそれぞれ見
たところを表わしている。

【００５０】本例では、ケーブルＣは６本のケーブル要
素からなり、それらを束ねるクランプ本体Ｂを止め具Ｄ
を利用して機構部上の所定個所にネジ止めするようにな
っている。

【００５１】一方図３（ｅ）、（ｆ）は、図２中に示し
たクランプ２１、２２周辺を抽出して正面図及び右側面
図で表わしたものである。そして、図３（ｄ）における
上半の描示は、クランプ２１については上面から、クラ
ンプ２２については底面からそれぞれ見たところを表わ
している。また、下半の描示は、クランプ２１について
は底面から、クランプ２２については上面からそれぞれ
見たところを表わしている。

【００５２】ケーブルＣは６本のケーブル要素からな
り、それらを束ねるクランプ本体Ｂを止め具Ｄを利用し
て機構部上の所定個所にネジ止めするようになってい
る。

【００５３】次に４は、旋回軸中心のケーブル処理の１
例を示した図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、
（ｃ）は空洞部を上から見た部分上面図である。これら
の図から判るように、ケーブルＣはベース１１の側部の
クランプ２０を含む引き込み部２５から空洞部３０内へ
入っている。

【００５４】ケーブルＣは更に旋回軸の回転中心を通っ
てクランプ１９へ至っている。このように、空洞３０内
のケーブルＣについては、クランプ１９、２０で上下両
端が定されている。ケーブルＣを固定する部材はこの中
空径を通るように設計されており、ケーブル交換時に
も、作業者は本体づ一スの中で上砲の部材を本体ベース
に固定する作業だけ行えば、作業を完了させることが出
来る。なお、クランプ１９とクランプ２１は互いに近い
位置にあるので、両者を兼用出来るような単一のクラン
プに置き換えても良い。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、ケーブル交換時に、ケ
ーブルとケーブルを保持するクランプが装着されている
キットをアームに上から載せるだげでケーブルの装着を
行える様になり、作業が簡単になる。また、第１アーム
から出たケーブル添後方に回り込むルーティングになっ
たので、ロボット動作時の干渉半径が小さく抑えること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ったケーブル処理構造が適用される
ロボットの全体構成を示した図である。

【図２】本発明の１つの実施形態で採用されるケーブル
のルーティングの概略を、正面図（ａ）、右側面図
（ｂ）で示したものである。

【図３】（ａ）はクランプ２３、２４を上面側及び底面
側から見たところを表わした図で、（ｂ）、（ｃ）は、
図２中に示したクランプ２３、２４周辺の抽出して正面
図及び右側面図である。また、（ｄ）はクランプ２１、
２２を上面側及び底面側から見たところを表わした図
で、（ｅ）、（ｆ）は、図２中に示したクランプ２１、
２２周辺の抽出して正面図及び右側面図である。

【図４】旋回軸中心のケーブル処理の１例を示した図
で、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は空洞
部を上から見た部分上面図である。

【図５】従来より一般的に用いられているケーブル処理
構造の概要を、正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示した
ものである。

【符号の説明】

１、１１ベース（本体ベース）２、１２旋回駆動ユニット３、１３旋回胴４、１７ハウジング５、６、１５、１６回転駆動ユニット２０〜２４クランプ３０空洞Ａ１第１アームＡ２第２アームＢクランプ本体部ＣケーブルＤ止め具ＲＢロボットの本体機構部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山一隆山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内Ｆターム(参考） 3C007 CT05 CV08 CW08 CY02 CY05 CY07 CY37 5G363 AA13 BA01 BB01 DA13 DA15 DC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボット機構部のベース部と、該ロボッ
ト機構部の設置面に垂直な第１の軸まわりで旋回可能に
前記ベース部に取り付けられた旋回胴と、第１の軸に垂
直な第２の軸まわりで回転可能に前記旋回胴に対して取
付げられた第１アームと、前記第２の軸に平行な第３の
軸まわりで回転可能に前記第１アームに結合された第２
アームを備えたロボットのケーブル処理構造において、前記ロボット機構部のケーブルが、前記ベース部から前
記旋回胴内部を通過して該旋回胴上部に設けられた穴か
ら外部に導かれ、更に後方へ曲げられて前記旋回胴の旋
回中心よりも後方の前記旋回胴上で固定され、該固定さ
れた場所から前記第１アームの動作に必要な長さの余裕
を与えられて前記第１アームの下部側面に案内され、更
に前記第１アームの長手方向に沿って導かれることを特
徴とするロボットのケーブル処理構造。
【請求項２】前記ケーブルは、前記第１アームの長手
方向に沿って導かれた後、更に前記第２アームの後部上
面に導かれることを特徴とする、請求項１に記載のロボ
ットのケーブル処理構造。
【請求項３】前記ケーブルは、少なくとも前記旋回胴
上の旋回中心より後部、前記第１アームの下部側面及び
上部側面、並びに前記第２アームの後部上面においてそ
れぞれ固定されることを特徴とする、請求項１又は２に
記載のロボットのケーブル処理構造。
【請求項４】前記ケーブルは、前記旋回胴の回転中心
に設けられ穴を通過して外部に導かれることを特徴とす
る請求項１乃至３に記載のロボットのケーブル処理構
造。
【請求項５】予め４つ以上のクランプ手段によって前
記ケーブルを所定位置において一体に束ねるケーブルユ
ニットを備え、前記ケーブルユニットの前記クランプ手段が前記旋回胴
の上面後方部、前記第１アームの下部側面及び上部側
面、並びに前記第２アームの後部上面においてそれぞれ
固定されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項
４に記載のロボットのケーブル処理構造。