JP2003011029A - 配線配管類の案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業空間を自由に動き回る移動体を備えた作
業機において、移動体の動きに追従して配線配管類を無
理なく案内し、装置の耐久性を向上する。 【解決手段】 ６本のボールネジ４により自在継手３を
介し主軸頭２を支持したパラレルメカニズム工作機械に
おいて、天井部７ａの固定リング１１に第１旋回体１５
を第１軸１３の周りで旋回可能に支持する。第１旋回体
１５の内側に第２旋回体２０を第１軸１３と直交する第
２軸１７の周りで旋回可能に支持する。第２旋回体２０
の内側に不撓管２５を管軸線周りで回動可能及び管軸線
方向へスライド可能に挿通する。不撓管２５と主軸頭２
との間に可撓管３８を接続し、可撓チューブ３５、不撓
管２５及び可撓管３８に配線配管類を通し、配管カバー
４０の内側で主軸頭２に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業空間を自由に
動き回る移動体を備えた作業機において、配線配管類を
移動体に追従して案内する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の作業機として、従来、図９に示
すように、加工空間を６軸方向へ自由に動き回る主軸頭
２を装備したパラレルメカニズム工作機械が知られてい
る。この工作機械においては、機枠７の下部にテーブル
１が設けられ、機枠７の天井部７ａに６つの自在継手５
が配設されている。各自在継手５には伸縮アクチュエー
タであるボールネジ４の上端部が支持されるとともに、
ボールネジ４を駆動するサーボモータ６が設置されてい
る。

【０００３】６本のボールネジ４の下端部には自在継手
３を介し主軸頭２が支持され、この主軸頭２に主軸８が
回転可能に設けられている。そして、自在継手３と自在
継手５との間のボールネジ４の長さを変えることによ
り、主軸頭２を加工空間の任意の位置に任意の姿勢で位
置決めし、主軸８に取り付けた工具でテーブル１上のワ
ークを加工するようになっている。

【０００４】主軸頭２には、主軸駆動モータの給電線、
制御信号線等の電気配線や、工具クランプ用の加圧空
気、軸受の潤滑油、冷却水又は切削水等の流体を供給す
るための配管が接続されている。これらの配線配管類を
主軸頭２に追従して案内するために、従来は、図１０及
び図１１に示すように、天井部７ａに設けた継手５１と
主軸頭２に設けた継手５２との間に可撓管５３を余裕を
持たせて配管し、この可撓管５１に配線配管類を通して
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の配線
配管類の案内装置によると、長い可撓管５３を機内に垂
らしておくため、見た目が悪いばかりでなく、主軸頭２
の移動に伴い、可撓管５３がボールネジ４と接触して摩
耗したり、可撓管５３と継手５１，５２との接続部が可
撓管５３の振れによる慣性力で破損したりするなど、装
置の耐久性に問題があった。特に、パラレルメカニズム
工作機械は、主軸頭２を高加減速度で移動できる点を特
徴とするため、可撓管５３が早期に損傷しやすいという
問題点があった。

【０００６】そこで、本発明の課題は、移動体の動きに
追従して配線配管類を無理なく案内し、装置の耐久性を
向上できる配線配管類の案内装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明による配線配管装置は、作業空間
を自由に動き回る移動体を備えた作業機において、機枠
の上部に第１旋回体を第１軸線周りで旋回可能に支持
し、第１旋回体の内側に第２旋回体を第１軸線と直交す
る第２軸線周りで旋回可能に支持し、第２旋回体の内側
に不撓管を管軸線周りで回動可能及び管軸線方向にスラ
イド可能に挿通し、不撓管と移動体との間に可撓管を接
続し、配線配管類を不撓管及び可撓管に通して移動体に
接続してなることを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明による配線配管装置は、第
２旋回体が、第１旋回体に支持される外側環状部材と、
不撓管を管軸線方向に案内する内側環状部材と、内側環
状部材を外側環状部材に対し管軸線周りで回動可能に支
持するベアリングとを含むことを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明による配線配管装置は、内
側環状部材に、不撓管を管軸線方向に案内するローラ
と、ローラに与圧を付与する弾性部材とを設けたことを
特徴とする。

【００１０】請求項４の発明による配線配管装置は、作
業空間を自由に動き回る移動体を備えた作業機におい
て、機枠の上部に管継手を昇降可能に設け、管継手に可
撓管を固定し、可撓管の下端を移動体に接続し、機枠と
管継手との間に可撓管を上方へ付勢する付勢部材を介装
し、配線配管類を可撓管に通して移動体に接続してなる
ことを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明による配線配管装置は、管
継手の下側に可撓管を挟み付けて案内する複数のローラ
を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１〜図４は本発明を空間６自由
度のスチュワートプラットフォーム型パラレルメカニズ
ム工作機械に具体化した第１実施形態を示すものであ
る。パラレルメカニズム工作機械は、図９に示すよう
に、機枠７の天井部７ａに６つの自在継手５を介し６本
のボールネジ４の上端部を支持し、各ボールネジ４の下
端部に自在継手３を介し主軸頭２を支持して構成されて
いる。

【００１３】図１〜図３に示すように、機枠７の天井部
７ａには固定リング１１が取り付けられ、その下面に一
対のブロック１２が固定されている。各ブロック１２に
は第１軸１３がナット１４（図２参照）で水平に固定さ
れ、固定リング１１の内側に環状の第１旋回体１５が軸
受１６を介し第１軸１３の軸線周りで旋回可能に支持さ
れている。そして、第１旋回体１５の２位置に第２軸１
７が第１軸１３と直交する向きでナット１８により水平
に固定されている。

【００１４】第１旋回体１５の内側には第２旋回体２０
が軸受２１を介し第２軸１７の軸線周りで旋回可能に支
持されている。第２旋回体２０は内外一対の環状部材２
２，２３からなり、外側環状部材２２は第１旋回体１５
に支持され、内側環状部材２３はベアリング２４を介し
外側環状部材２２に回動可能に組み付けられている。内
側環状体２３には不撓管２５がその管軸線方向へスライ
ド可能に挿通され、外側環状部材２２に対してはベアリ
ング２４により管軸線周りで回動可能に支持されてい
る。

【００１５】内側環状部材２３の円周４等分位置には、
ローラホルダ２６が弾性部材としての板バネ２７を介し
ボルト２８により取り付けられている。各ホルダ２６に
は上下一対のローラ２９が支持され、板バネ２７が付与
した与圧をもって不撓管２５を４方から挟み付けて管軸
線方向に案内するようになっている。なお、ローラ２９
の与圧はボルト２８によって調整可能である。また、外
側環状部材２２の下面には防塵カバー３０が固着され、
防塵カバー３０と固定リング１１との間に可撓カバー３
１が張設されている。

【００１６】不撓管２５の上端にはフランジ３３及び継
手３４を介し可撓チューブ３５が接続され（図１参
照）、不撓管２５の下端にはフランジ３６及び継手３７
を介し可撓管３８が結合されている。可撓管３８はゴム
等の弾性材料で形成され、その下端は継手３９を介し主
軸頭２の配管カバー４０に接続されている。そして、配
線配管類（図示略）がフレキシブルチューブ３５、不撓
管２５及び可撓管３８に挿通され、配管カバー４０の内
側で主軸頭２に接続されている。

【００１７】上記構成のパラレルメカニズム工作機械に
おいて、６本のボールネジ４の伸縮に伴い主軸頭２は加
工空間をＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ（図４参照）の６軸方
向へ自由に動き回る。このとき、可撓管３８は主軸頭２
と不撓管２５との間で弾性撓曲し、不撓管２５は第２旋
回体２０の内側でローラ２９により案内されて管軸線方
向へ滑らかにスライドし、かつベアリング２４によって
管軸線周りで滑らかに回動する。また、第２旋回体２０
は第１旋回体１５の内側において第２軸１７の周りで旋
回し、第１旋回体１５は固定リング１１の内側において
第１軸１３の周りで旋回する。

【００１８】従って、不撓管２５及び可撓管３８は主軸
頭２の全方向の動きに追従して配線配管類を無理なく案
内することができる。特に、不撓管２５は主軸頭２のＣ
軸方向の動きに追従し管軸線周りで回動するので、各管
２５，３８に捩れが生じず、これらの接続部分の寿命が
向上する。また、不撓管２５を用いることで可撓管３８
を短くでき、その湾曲量を最小限に抑えて、ボールネジ
４との接触を防止できる。それ故、主軸頭２が高加減速
度で移動するパラレルメカニズム工作機械において、配
線配管類の案内装置を優れた耐久性で見た目よく構成す
ることができる。

【００１９】図５〜図８は本発明をパラレルメカニズム
工作機械に具体化した第２実施形態を示すものである。
この案内装置においては、天井部７ａの上面に３つのブ
ロック４２が固定され、各ブロック４２に案内棒４３が
立設されている。案内棒４３には支持板４４が昇降可能
に支持され、支持板４４上に管継手４５が取り付けられ
ている。管継手４５には可撓管４６の上部が固定され、
その下端は継手４７を介して主軸頭２の配管カバー４８
（図７参照）に接続されている。

【００２０】ブロック４２と支持板４４との間におい
て、３本の案内棒４３には付勢部材としてのコイルスプ
リング４９が嵌挿され、そのバネ力によって可撓管４６
を常に上方へ付勢している。また、各ブロック４２には
ローラ５０が支持され、管継手４５の下側で可撓管４６
を３方から挟み付けて案内するようになっている。そし
て、給電線や空圧配管等の配線配管類Ｃが可撓管４６に
挿通され、配管カバー４８の内側で主軸頭２に接続され
ている。なお、可撓管４６の付勢部材として、コイルス
プリング４９にかえ、ガスシリンダ等の空圧機器を用い
てもよい。

【００２１】上記構成によれば、主軸頭２の下降時に
（図８参照）、可撓管４６が引き下げられ、コイルスプ
リング４９が圧縮される。主軸頭２の上昇時には（図７
参照）、コイルスプリング４９が伸び、可撓管４６が引
き上げられる。従って、加工空間における可撓管４６の
たるみを除去して、見栄えを改善でき、ボールネジ４と
の接触を防止して、可撓管４６の耐久性を向上できる。

【００２２】また、管継手４５の下側で３つのローラ５
０が可撓管４６を案内するので、ローラ５０により可撓
管４６の振れに伴う慣性力を吸収し、可撓管４６と管継
手４５との接続部に作用する負荷を軽減し、可撓管４６
の破損を確実に防止することができる。それ故、パラレ
ルメカニズム工作機械において、高加減速度で移動する
主軸頭２に追従して配線配管類を無理なく案内すること
ができる。

【００２３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更し
て実施することも可能である。 （１） 主軸頭を支持する伸縮アクチュエータとして、
流体圧シリンダを用いること。 （２） 伸縮アクチュエータの本数を３以上の適宜数に
変更すること。 （３） 本発明の配線配管類の案内装置を、ロボット、
梱包機械、医療機械、建設機械等の各種作業機に適用す
ること。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、作業空間を自由に動き回る移動体を備えた作業
機において、第１旋回体の内側に第２旋回体を設け、第
２旋回体の内側に不撓管を回動及びスライド可能に挿通
したので、移動体の動きに追従して配線配管類を無理な
く案内し、装置の耐久性を向上できるという優れた効果
を奏する。

【００２５】請求項２の発明によれば、第２旋回体を外
側環状部材と内側環状部材とベアリングとから構成した
ので、特に、不撓管を管軸線周りで滑らかに回動できる
効果がある。

【００２６】請求項３の発明によれば、内側環状部材に
弾性部材を介してローラを設けたので、特に、不撓管を
管軸線方向へ滑らかに案内できる効果がある。

【００２７】請求項４の発明によれば、作業空間を自由
に動き回る移動体を備えた作業機において、機枠と管継
手との間に可撓管を上方へ付勢する付勢部材を介装した
ので、作業空間における可撓管のたるみを除去して、見
栄えと耐久性を向上できる効果がある。

【００２８】請求項５の発明によれば、ローラが管継手
の下側で可撓管を挟み付けて案内するので、可撓管の振
れによる慣性力を吸収して、管継手との接続部の破損を
確実に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す配線配管類案内装
置の正面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図１の装置の動作説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態を示す配線配管類案内装
置の正面図である。

【図６】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】図５の装置の動作説明図である。

【図８】図５の装置の別の動作説明図である。

【図９】パラレルメカニズム工作機械の斜視図である。

【図１０】従来の配線配管類案内装置を示す正面図であ
る。

【図１１】図１０の装置の動作説明図である。

【符号の説明】

２・・主軸頭、３・・自在継手、４・・ボールネジ、５
・・自在継手、６・・サーボモータ、７・・機枠、７ａ
・・天井部、８・・主軸、１１・・固定リング、１３・
・第１軸、１５・・第１旋回体、１７・・第２軸、２０
・・第２旋回体、２２・・外側環状部材、２３・・内側
環状部材、２４・・ベアリング、２５・・不撓管、２７
・・板バネ、２９・・ローラ、３５・・可撓チューブ、
３８・・可撓管、４０・・配管カバー、４５・・管継
手、４６・・可撓管、４９・・コイルスプリング、５０
・・ローラ、Ｃ・・配線配管類。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C048 AA07 BB20 DD00 EE00 3H023 AA03 AA04 AB07 AC62 AC64

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業空間を自由に動き回る移動体を備え
   た作業機において、機枠の上部に第１旋回体を第１軸線
   周りで旋回可能に支持し、第１旋回体の内側に第２旋回
   体を第１軸線と直交する第２軸線周りで旋回可能に支持
   し、第２旋回体の内側に不撓管を管軸線周りで回動可能
   及び管軸線方向にスライド可能に挿通し、不撓管と移動
   体との間に可撓管を接続し、配線配管類を不撓管及び可
   撓管に通して移動体に接続してなる配線配管類の案内装
   置。
2. 【請求項２】 第２旋回体が、第１旋回体に支持される
   外側環状部材と、不撓管を管軸線方向に案内する内側環
   状部材と、内側環状部材を外側環状部材に対し管軸線周
   りで回動可能に支持するベアリングとを含む請求項１記
   載の配線配管類の案内装置。
3. 【請求項３】 内側環状部材に、不撓管を管軸線方向に
   案内するローラと、ローラに与圧を付与する弾性部材と
   を設けた請求項２記載の配線配管類の案内装置。
4. 【請求項４】 作業空間を自由に動き回る移動体を備え
   た作業機において、機枠の上部に管継手を昇降可能に設
   け、管継手に可撓管を固定し、可撓管の下端を移動体に
   接続し、機枠と管継手との間に可撓管を上方へ付勢する
   付勢部材を介装し、配線配管類を可撓管に通して移動体
   に接続してなる配線配管類の案内装置。
5. 【請求項５】 管継手の下側に可撓管を挟み付けて案内
   する複数のローラを設けた請求項４記載の配線配管類の
   案内装置。