JP2009220220A - ロボット根元アーム用ケーブル保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 根元アームに外部より導入するケーブルの損傷、断線を防止する。
【解決手段】 アームロボットの根元アーム２が根元関節３を介し設置してあるベース１上における根元アーム２の近傍位置に、根元アーム２の高さ寸法よりも高い支柱部材４を設置する。支柱部材４の頂部に、根元アーム２の上面板２ａにおける根元関節３の回転中心の上方に設けた開口部６の上側まで水平方向に延びる角パイプ形状の渡し桁５を取り付ける。渡し桁５の下側壁に設けたケーブル挿通孔６の下側に、根元アーム２の開口部７の内側に挿通配置した円筒部材８を取り付ける。ケーブル９を、ベース上１から支柱部材４に沿わせて配線すると共に、渡し桁５、ケーブル挿通孔６、円筒部材８の内側を通して、根元アーム２の内部における根元関節３の回転中心と対応する部分へ導入させてから、弛みを持たせた状態で根元アーム２の内部所要個所へ配線させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アームロボットの根元アームに外部より導入する電気ケーブルやエアホースや油圧ホース等のケーブルを保持させるためのロボット根元アーム用ケーブル保持装置に関するものである。

一般に、産業用ロボットとしてアームロボットが多く使用されている。この種のアームロボットでは、ロボットアームの先端側に取り付けられているエンドエフェクタや、ロボットアーム自体の関節部等の動力用や信号伝達用の電気ケーブルを、ロボットアームの根元側から先端側まで配線することが要求されることがある。又、上記エンドエフェクタやロボットアームの関節部の駆動形式によっては、ロボットアームの根元側から先端側へかけて、エア（空圧）ホースや油圧ホースを配線する必要が生じることがある。

そのために、従来のアームロボットでは、関節部に上記電気ケーブルやエアホースや油圧ホースの如きケーブルを配線する場合は、該ケーブルをロボットアームの関節部の基端寄り位置で一旦外側に出し、関節部は周囲空間を利用して空間にケーブルを配置し、関節部よりも先端寄りとなる位置で再びアーム内に導入する構成の配線手法が従来行われてきていた。

又、アームロボットの根元アームにケーブルを配線するための手法としては、アームの根元関節中心軸に円筒を設けて、ケーブルを該円筒に通して配線させるようにすることが従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、外部より上記円筒まで導くケーブルは、通常は平板状の渡し桁の上側を通して配線が行われている。

特開平５−１１６０９０号公報

ところが、ロボットアームの外側空間にケーブルを通す方式では、ロボットアームの周囲に相当量の空間が必要とされるというのが実状である。更に、ロボットアームの回転時にケーブルが無理な力を受けたり、ロボットアームに干渉したりすることで、ケーブルが損傷、断線する虞も懸念される。

上記特許文献１に示された構成では、根元アームの基端部に、上下方向に延びる円筒部材を設けなければならないと共に、円筒部が上下に長いため、配線作業の施工性が悪いという問題がある。

又、外部より上記円筒まで導くケーブルの配線に、単に平板状としてある渡し桁が用いられていたため、渡し桁の剛性が低く、そのため、振動が発生したり、アームと干渉する虞が生じてしまう。更に、アームロボットの大型化に伴い、ケーブル重量が大となると、上記平板状の渡し桁が撓む虞も懸念される。更に、根元アームの上側に配線されるケーブルが露出されているため、根元アームの回転時にケーブルのあばれが生じる虞もあり、特に、根元アームの上側に上段のアームが設置される形式のアームロボットの場合に、上記のように根元アーム回転時に該根元アームの上側に配線してあるケーブルにあばれが生じると、該ケーブルが上段のアームと干渉する虞も懸念される。

そこで、本発明は、アームロボットの根元アームに電気ケーブルやエアホースや油圧ホースのようなケーブルを外部より導入させることができ、且つ該ケーブルがアームと干渉する虞を解消できると共に、ケーブルの配線作業の施工性を向上させることができるロボット根元アーム用ケーブル保持装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、ロボットアームの根元アームが根元関節を介し所要角度回転できるよう設置してあるベース上における上記根元アームの近傍個所に、上記根元アームの高さ寸法よりもやや高い支柱部材を設置し、該支柱部材の頂部に、上記根元アームの根元関節の回転中心上方位置まで水平方向に延びるパイプ形状の渡し桁を設け、且つ該渡し桁の下側壁における上記根元関節の回転中心の上方位置に、ケーブル挿通孔を設けて、該ケーブル挿通孔の下側に、上記根元アームの上面板に設けた開口部に挿通させた円筒部材の上端部を取り付け、上記ベース上を通して外部より導いたケーブルを、上記支柱部材に沿わせて配線すると共に、上記渡し桁、ケーブル挿通孔、円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させて配線させてなる構成とする。

又、上記構成において、円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルを、所要の弛みを持たせた状態で該根元アーム内の所要個所へ取り付けて配線するようにした構成とする。

更に、上記各構成において、円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルに、所要の捩じりを付与した状態としてから根元アーム２内へ取り付けるようにした構成とする。

上述の各構成において、渡し桁の外側端部、及び、上記渡し桁のケーブル挿通孔、及び、円筒部材の下端部に、それぞれケーブルを挿通させるための樹脂製のブッシュを取り付けた構成とする。

本発明のロボット根元アーム用ケーブル保持装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）ロボットアームの根元アームが根元関節を介し所要角度回転できるよう設置してあるベース上における上記根元アームの近傍個所に、上記根元アームの高さ寸法よりもやや高い支柱部材を設置し、該支柱部材の頂部に、上記根元アームの根元関節の回転中心上方位置まで水平方向に延びるパイプ形状の渡し桁を設け、且つ該渡し桁の下側壁における上記根元関節の回転中心の上方位置に、ケーブル挿通孔を設けて、該ケーブル挿通孔の下側に、上記根元アームの上面板に設けた開口部に挿通させた円筒部材の上端部を取り付け、上記ベース上を通して外部より導いたケーブルを、上記支柱部材に沿わせて配線すると共に、上記渡し桁、ケーブル挿通孔、円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させて配線させてなる構成、更に、円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルを、所要の弛みを持たせた状態で該根元アーム内の所要個所へ取り付けて配線するようにした構成としてあるので、上記根元アームの外側位置から根元アームの根元関節の回転中心の上方位置まで該根元アームの上側を通してケーブルを配線するための渡し桁の剛性を、高めることができると共に、その内側にケーブルを挿通させて配線できる。よって、該渡し桁に振動が発生したり、渡し桁が根元アームや上方のアームと干渉する虞を防止することができる。更に、アームロボットの大型化に伴って配線すべきケーブルの重量が大となる場合であっても、上記渡し桁が撓む虞を解消できる。
（２）又、上記根元アームの上側を通して配線するケーブルが露出されることを防止できて、根元アームの回転時における上記ケーブルのあばれを確実に抑えることができる。よって、根元アームの上側に上段のアームが配設されている形式のアームロボットにおいても、上記根元アームの上側を通して配線してあるケーブルが、上段のアームと干渉したり、擦れたりする虞を確実に防止できる。
（３）更に、ケーブルの配線作業の施工性を向上させる効果が期待できる。
（４）円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルに、所要の捩じりを付与した状態としてから根元アーム２内へ取り付けるようにした構成とすることにより、円筒部材を通して根元アームの内部における根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルに、初期状態で予め与えてある捩じり量以上の捩じりが生じる虞を未然に防止できて、該ケーブルに予期せぬ力が作用する虞を未然に防止できるため、ケーブルの耐久性を向上させることができる。
（５）渡し桁の外側端部、及び、上記渡し桁のケーブル挿通孔、及び、円筒部材の下端部に、それぞれケーブルを挿通させるための樹脂製のブッシュを取り付けた構成とすることにより、ケーブルの摩耗を抑制することができて、該ケーブルの耐久性を更に向上させることができ、又、クリーン度の向上化を図ることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明のロボット根元アーム用ケーブル保持装置の実施の一形態を示すもので、ベース１上にアームロボットの根元アーム２が根元関節３を介して水平方向に所要角度回転できるように設置してある構成において、上記ベース１上にて根元アーム２の外周側近傍で且つ該根元アーム２が水平方向に回転する角度範囲と干渉しない所要個所に、上記根元アーム２の高さ寸法よりもやや高い位置まで立ち上がる支柱部材４を設置する。該支柱部材４の頂部には、上記根元アーム２の根元関節３の回転中心の上方位置を通って水平方向に延びる角パイプ形状とし、且つ下側壁における上記根元アーム２の根元関節３の回転中心の真上位置にケーブル挿通孔６を設けてなる渡し桁５の外側端部を固定する。

上記根元アーム２の上面板２ａにおける根元関節３の回転中心の上方となる個所には、開口部７を設け、該開口部７の内側に回転自在に挿通させて配置した上下方向に短い円筒部材８の上端部を、上記渡し桁５のケーブル挿通孔６の下側に取り付ける。

上記アームロボットの根元アーム２に外部より導入すべき電気ケーブルやエアホースや油圧ホースの如きケーブル９は、ベース上１から上記支柱部材４にケーブル支持具１０を介して取り付けることで該支柱部材４の上端部まで立ち上げるようにして配線すると共に、上記渡し桁５の外側端部よりケーブル挿通孔６まで該渡し桁５の内側を通して配線し、更に、上記ケーブル挿通孔６より上記円筒部材８の内側を通すことで、上記根元アーム２の内部における根元関節３の回転中心と対応する部分へ導入させてから、該ケーブル９を、上記根元アーム２における根元関節３の回転中心の上方位置付近となる内部所要個所、たとえば、根元関節３の回転中心の上方位置付近の内底面に、ケーブル支持具１０を介し取り付けて配線を行うようにした構成とする。なお、この場合、上記円筒部材８より根元アーム２の内側に導入したケーブル９には、上記ケーブル支持具１０によって根元アーム２内へ取り付ける部分までの間に多少の弛み（余裕）を持たせた状態としておくようにする。

１１は上記根元アーム２の上側に取り付けられた上段のアームである。

以上の構成としてある本発明のロボット根元アーム用ケーブル保持装置を介して外部より根元アーム２へケーブル９の導入を行わせてあるアームロボットの根元アーム２を、根元関節３より水平方向に回転させると、上記支柱部材４、渡し桁５、円筒部材８と、根元アーム２に回転方向の相対変位が生じるため、上記ケーブル９における外部より支柱部材４、渡し桁５、円筒部材８に保持させた部分と、根元アーム２内にケーブル支持具１０を介して取り付けた部分にも回転方向の相対変位が生じるが、このケーブル９の長手方向に生じる回転方向の相対変位は、上記したように上記円筒部材８の内側を通すことで、根元アーム２の内部における根元関節３の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブル９におけるケーブル支持具１０によって根元アーム２内へ取り付ける部分までの間に持たせた弛みの部分が、上記根元関節３の回転中心の上方位置で捩じられることで吸収されるようになる。これにより、上記根元アーム２の回転時にも、外部より上記支柱部材４、渡し桁５、円筒部材８を介して該根元アーム２内へ導いたケーブル９のあばれが抑えられるようになる。

このように、本発明のロボット根元アーム用ケーブル保持装置によれば、上記根元アーム２の外周位置から根元アーム２における根元関節３の回転中心の上方位置まで該根元アーム２の上側を通してケーブル９を配線するための渡し桁５を角パイプ形状としてあるため、該渡し桁５の剛性を高めることができると共に、その内側にケーブル８を挿通させて配線できる。よって、該渡し桁５に振動が発生したり、渡し桁５が根元アーム２やその上方の上段のアーム１１と干渉する虞を防止することができる。更に、アームロボットの大型化に伴ってケーブル９の重量が大となる場合であっても、上記渡し桁５が撓む虞を解消できる。

又、上記根元アーム２の上方では、ケーブル９が渡し桁５の内側に配線されていて、外部には露出されていないため、根元アーム２の回転時における該根元アーム２上側でのケーブル９のあばれを確実に抑えることができる。よって、根元アーム２の上側に上段のアーム１１が設置されている形式のアームロボットにおいても、上記根元アーム２の上側を通して配線してあるケーブル９が、上記上段のアーム１１と干渉したり、擦れたりする虞を確実に防止することができる。

更に、上記円筒部材８は、単に上記根元アーム２の上面板２ａにおける根元関節３の回転中心上方位置に設けた開口部７を上下に挿通させる長さ寸法を備えていればよいため、上下方向寸法を短いものとすることができることから、上記特許文献１に示されたものに比して、配線作業の施工性を向上させる効果が期待できる。

次に、図２は本発明の実施の他の形態として、図１に示した実施の形態の応用例を示すもので、図１に示したと同様の構成において、円筒部材８の内側を通して根元アーム２の内部における根元関節３の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブル９を、予め所要の捩じりを与えてからケーブル支持具１０によって根元アーム２内へ取り付けるようにしたものである。なお、上記ケーブル９に予め与える捩じりは、上記根元アーム２が回転方向可動域における一端側に位置する状態のときに上記ケーブル９に与えてある捩じり量が、該根元アーム２を回転方向可動域にて一端側から他端側へ回転させることで緩む（減少する）ようにし、更に、上記根元アーム２が回転方向可動域における他端側に達すると、上記ケーブル９に予め付与されていた捩じりが解かれるような捩じり量としておくものとする。

更に、上記渡し桁５の外側端部における該渡し桁５内にケーブル９を挿入する個所、及び、上記渡し桁５におけるケーブル挿通孔６の周縁部、及び、円筒部材８の下端部に、それぞれ樹脂製のブッシュ１２を取り付けてなる構成としたものである。

その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、円筒部材８の内側を通して根元アーム２の内部における根元関節３の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブル９に、上記根元アーム２が回転方向可動域における一端側に位置するときに、最大捩じり量となるような捩じりを予め与えてあり、且つ上記根元アーム２が回転方向可動域の一端側から他端側へ回転するときには、上記ケーブル９に与えてある捩じりが緩むようにしてあるため、上記ケーブル９が初期状態で予め与えてある捩じり量以上に捩じられることを防止できて、予期せぬ力が作用する虞を未然に防止できるため、該ケーブル９の耐久性を向上させることができる。

更に、上記樹脂製ブッシュ１２により、ケーブル９は、渡し桁５の外側端部における該渡し桁５内にケーブル９を挿入する個所、及び、上記渡し桁５におけるケーブル挿通孔６、及び、円筒部材８の下端部に直接接触することが防止されるため、該ケーブル９の摩耗を抑制することができる。よって、上記ケーブル９の耐久性を更に向上させることができ、又、クリーン度の向上化を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、外部より根元アーム２の内側へ電気ケーブルやエアホースや油圧ホース等の複数本のケーブル９を導きいれる場合にも適用できる。この際、根元アーム２とその上方の上段のアーム１１との間隔が比較的狭い場合には、上記渡し桁５を、扁平な角パイプ形状として、該扁平な渡し桁５の内側に、複数本のケーブル９を水平方向に並べて配線するようにすればよい。

上記渡し桁５は、支柱部材４の上端部に取り付けた外側端部から、根元アーム２の根元関節３での回転中心の上方位置に設けるケーブル挿通孔６まで、渡し桁５の内側を通してケーブル９を配線できるようにしてあれば、丸パイプ形状等、角パイプ形状以外のパイプ形状としてもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のロボット根元アーム用ケーブル保持装置の実施の一形態を示す概略切断側面図である。 本発明の実施の他の形態を示す概略切断側面図である。

符号の説明

１ ベース
２ 根元アーム
３ 根元関節
４ 支柱部材
５ 渡し桁
６ ケーブル挿通孔
７ 開口部
８ 円筒部材
９ ケーブル
１２ 樹脂製ブッシュ

Claims (4)

1. ロボットアームの根元アームが根元関節を介し所要角度回転できるよう設置してあるベース上における上記根元アームの近傍個所に、上記根元アームの高さ寸法よりもやや高い支柱部材を設置し、該支柱部材の頂部に、上記根元アームの根元関節の回転中心上方位置まで水平方向に延びるパイプ形状の渡し桁を設け、且つ該渡し桁の下側壁における上記根元関節の回転中心の上方位置に、ケーブル挿通孔を設けて、該ケーブル挿通孔の下側に、上記根元アームの上面板に設けた開口部に挿通させた円筒部材の上端部を取り付け、上記ベース上を通して外部より導いたケーブルを、上記支柱部材に沿わせて配線すると共に、上記渡し桁、ケーブル挿通孔、円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させて配線させてなる構成を有することを特徴とするロボット根元アーム用ケーブル保持装置。
2. 円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルを、所要の弛みを持たせた状態で該根元アーム内の所要個所へ取り付けて配線するようにした請求項１記載のロボット根元アーム用ケーブル保持装置。
3. 円筒部材の内側を通して上記根元アームにおける根元関節の回転中心と対応する部分へ導入させたケーブルに、所要の捩じりを付与した状態としてから根元アーム２内へ取り付けるようにした請求項１又は２記載のロボット根元アーム用ケーブル保持装置。
4. 渡し桁の外側端部、及び、上記渡し桁のケーブル挿通孔、及び、円筒部材の下端部に、それぞれケーブルを挿通させるための樹脂製のブッシュを取り付けた請求項１、２又は３記載のロボット根元アーム用ケーブル保持装置。

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