JP2010064157A - ケーブル配線構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線スペースを小さくすることができるケーブル配線構造を提供する。
【解決手段】 ケーブル配線構造１０では、固定部材１６及び固定部材１７の動作面ＳＦ１上に互いに略平行となるように各ワイヤハーネス１４，１５が配置されている。これにより、旋回関節部１１におけるワイヤハーネス１４，１５同士の重なりが防止されるため、各関節部１１，２１において配線スペースを小さくすることができる。更に、固定部材１６及び固定部材１７に対して軸線方向に摺動する各ワイヤハーネス１４，１５が、固定部材１６と固定部材１７との間において湾曲させられ、互いに略平行となるように動作面ＳＦ１上に配置されている。これにより、配線スペースを小さくすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばロボットの関節部に適用されるケーブル配線構造に関する。

複数のケーブルを配線するための従来のケーブル配線構造として、複数のケーブルを束ねて配線するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１１７５７０号公報

しかしながら、関節によって連接された第１の稼動部と第２の稼動部とに跨る複数のケーブルを束ねて配線すると、束ねられたケーブル同士が重なるため、配線スペースが大きくなり、他の関節部の稼動を妨げるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、配線スペースを小さくすることができるケーブル配線構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るケーブル配線構造は、関節によって連接された第１の稼動部と第２の稼動部とに跨る複数のケーブルを配線するためのケーブル配線構造であって、ケーブルの軸線方向にケーブルを第１の稼動部に固定する第１の固定部材と、ケーブルの軸線方向にケーブルを第２の稼動部に固定する第２の固定部材と、を備え、ケーブルのそれぞれは、第１の固定部材と第２の固定部材との間において湾曲させられ、第１の固定部材及び第２の固定部材の動作面又は動作面と略平行な所定の面上に互いに略平行となるように配置されていることを特徴とする。

このケーブル配線構造では、第１の固定部材及び第２の固定部材の動作面又は動作面と略平行な所定の面上に互いに略平行となるように各ケーブルが配置されている。これにより、ケーブル同士の重なりが防止されるため、配線スペースを小さくすることができる。更に、第１の固定部材及び第２の固定部材に対して軸線方向に摺動する各ケーブルが、第１の固定部材と第２の固定部材との間において湾曲させられ、互いに略平行となるように動作面又は所定の面上に配置されている。これにより、配線スペースを小さくすることができる。

本発明に係るケーブル配線構造においては、ケーブルのそれぞれは、曲げ剛性が大きいものほど外側に配置された状態で、第１の固定部材と第２の固定部材との間において湾曲させられていることが好ましい。この構成によれば、曲げ剛性が大きいケーブルほど曲げ半径が大きくなるため、各ケーブルによる負荷トルクの総和を小さくすることができる。

本発明に係るケーブル配線構造は、第１の固定部材と第２の固定部材との間において、動作面と略垂直な方向へのケーブルの動きを規制する規制部材を備えることが好ましい。この構成によれば、第１の固定部材と第２の固定部材との間において湾曲させられた各ケーブルが互いに絡まったり、関節部から外側に突出したりするのを確実に防止することができる。

本発明によれば、配線スペースを小さくすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係るケーブル配線構造の一実施形態が適用されるロボットの斜視図である。図１に示されるように、ロボット１は、移動ベース２と、移動ベース２上に固定された胴体３と、を備える多関節ロボットである。胴体３には、頭部４及び２本のロボットアーム５が取り付けられており、ロボットアーム５の先端には、ロボットハンド６を介して作業用エンドエフェクタ７が取り付けられている。各ロボットアーム５には、３つの旋回関節８及び２つの屈曲関節９が互い違いに設けられており、胴体３及び頭部４のそれぞれには、１つの旋回関節８が設けられている。

図２は、図１のロボットの旋回関節部におけるケーブル配線構造の斜視図であり、図３は、図２のIII−III線に沿っての断面図である。図２及び３に示されるように、旋回関節部１１は、軸線Ｌ１を中心として配置された円柱状の稼動部（第１の稼動部）１２と円柱状の稼動部（第２の稼動部）１３とが軸線Ｌ１回りに相対回転可能となるように旋回関節８によって連接されることで構成されている。旋回関節部１１には、稼動部１２と稼動部１３とに跨る２本のワイヤハーネス（ケーブル）１４，１５を配線するためのケーブル配線構造１０が適用されている。

なお、ワイヤハーネス１５は、ワイヤハーネス１４よりも太く、ワイヤハーネス１５の曲げ剛性は、ワイヤハーネス１４の曲げ剛性よりも大きい。これらのワイヤハーネス１４，１５は、旋回関節部１１を稼動させるアクチュエータに対し、エネルギとして電気を供給したり、制御信号を送信したりするためのものである。

ケーブル配線構造１０は、ワイヤハーネス１４，１５を稼動部１２に固定する固定部材（第１の固定部材）１６と、ワイヤハーネス１４，１５を稼動部１３に固定する固定部材（第２の固定部材）１７と、を備えている。固定部材１６，１７は、直方体状の部材であり、摺動可能となるように各ワイヤハーネス１４，１５を挿通させる１対の挿通孔を有している。各固定部材１６，１７は、ワイヤハーネス１４，１５の挿通方向（すなわち、摺動方向）が軸線Ｌ１方向と略一致し、且つ軸線Ｌ１方向において互いに対向するように、各稼動部１２，１３の側面に取り付けられている。

つまり、固定部材１６は、各ワイヤハーネス１４，１５の軸線方向（ここでは、軸線Ｌ１方向）に各ワイヤハーネス１４，１５が摺動するようにワイヤハーネス１４，１５を稼動部１２に固定している。また、固定部材１７は、各ワイヤハーネス１４，１５の軸線方向（ここでは、軸線Ｌ１方向）に各ワイヤハーネス１４，１５が摺動するようにワイヤハーネス１４，１５を稼動部１３に固定している。

各ワイヤハーネス１４，１５は、ワイヤハーネス１４よりも曲げ剛性が大きいワイヤハーネス１５が外側に配置された状態で、固定部材１６と固定部材１７との間においてＵ字状に湾曲させられている。各ワイヤハーネス１４，１５は、固定部材１６，１７の動作面ＳＦ１（旋回関節部１１では、稼動部１２，１３の側面）上に、互いに略平行（すなわち、略等間隔）となるように配置されている。ここで、固定部材１６，１７の動作面ＳＦ１とは、稼動部１２及び稼動部１３の表面からなる動作面である。そして、固定部材１６，１７の動作面ＳＦ１とは、固定部材１６，１７の移動軌跡を含む面を意味し、旋回関節部１１では円柱面となる。なお、旋回関節部１１では、動作面ＳＦ１上に各ワイヤハーネス１４，１５が配置されているが、動作面ＳＦ１と略平行（すなわち、略等間隔）な所定の面上に各ワイヤハーネス１４，１５が配置されるようにしてもよい。

更に、ケーブル配線構造１０は、固定部材１６と固定部材１７との間において、動作面ＳＦ１と略垂直な方向へのワイヤハーネス１４，１５の動きを規制するケース（規制部材）１８を備えている。ケース１８は、薄板状の部材であり、固定部材１６と固定部材１７との間におけるワイヤハーネス１４，１５の湾曲部分を覆っている。

図４は、図１のロボットの屈曲関節部におけるケーブル配線構造の平面図であり、図５は、図４のケーブル配線構造の側面図である。図４及び５に示されるように、屈曲関節部２１は、軸線Ｌ１を中心として配置された円柱状の稼動部（第１の稼動部）２２と円柱状の稼動部（第２の稼動部）２３とが軸線Ｌ１と直交する軸線Ｌ２回りに相対回転可能となるように屈曲関節９によって連接されることで構成されている。屈曲関節部２１には、稼動部２２と稼動部２３とに跨る２本のワイヤハーネス（ケーブル）２４，２５を配線するためのケーブル配線構造２０が適用されている。

なお、ワイヤハーネス２５は、ワイヤハーネス２４よりも太く、ワイヤハーネス２５の曲げ剛性は、ワイヤハーネス２４の曲げ剛性よりも大きい。これらのワイヤハーネス２４，２５は、屈曲関節部２１を稼動させるアクチュエータに対し、エネルギとして電気を供給したり、制御信号を送信したりするためのものである。

ケーブル配線構造２０は、ワイヤハーネス２４，２５を稼動部２２に固定する固定部材（第１の固定部材）２６と、ワイヤハーネス２４，２５を稼動部２３に固定する固定部材（第２の固定部材）２７と、を備えている。固定部材２６，２７は、直方体状の部材であり、摺動可能となるように各ワイヤハーネス２４，２５を挿通させる１対の挿通孔を有している。各固定部材２６，２７は、ワイヤハーネス２４，２５の挿通方向（すなわち、摺動方向）が軸線Ｌ１方向と略一致し、且つ軸線Ｌ１方向において互いに対向するように、各稼動部２２，２３の側面に取り付けられている。

つまり、固定部材２６は、各ワイヤハーネス２４，２５の軸線方向（ここでは、軸線Ｌ１方向）に各ワイヤハーネス２４，２５が摺動するようにワイヤハーネス２４，２５を稼動部２２に固定している。また、固定部材２７は、各ワイヤハーネス２４，２５の軸線方向（ここでは、軸線Ｌ１方向）に各ワイヤハーネス２４，２５が摺動するようにワイヤハーネス２４，２５を稼動部２３に固定している。

各ワイヤハーネス２４，２５は、ワイヤハーネス２４よりも曲げ剛性が大きいワイヤハーネス２５が外側に配置された状態で、固定部材２６と固定部材２７との間において円環状に湾曲させられている。各ワイヤハーネス２４，２５は、固定部材２６，２７の動作面ＳＦ２と略平行な所定の面２９上に、互いに略平行（すなわち、略等間隔）となるように配置されている。ここで、固定部材２６，２７の動作面ＳＦ２とは、稼動部２２及び稼動部２３の表面からなる動作面である。そして、固定部材２６，２７の動作面ＳＦ２とは、固定部材２６，２７の移動軌跡を含む面を意味し、屈曲関節部２１では、軸線Ｌ１と略平行且つ軸線Ｌ２と略垂直な平面となる。なお、屈曲関節部２１では、動作面ＳＦ２と略平行（すなわち、略等間隔）な所定の面２９上に各ワイヤハーネス２４，２５が配置されているが、動作面ＳＦ２上に各ワイヤハーネス２４，２５が配置されるようにしてもよい。

更に、ケーブル配線構造２０は、固定部材２６と固定部材２７との間において、動作面ＳＦ２と略垂直な方向へのワイヤハーネス２４，２５の動きを規制するケース（規制部材）２８を備えている。ケース２８は、薄板状の部材であり、固定部材２６と固定部材２７との間におけるワイヤハーネス２４，２５の湾曲部分を覆っている。

以上説明したように、ケーブル配線構造１０では、固定部材１６及び固定部材１７の動作面ＳＦ１上に互いに略平行となるように各ワイヤハーネス１４，１５が配置されている。同様に、ケーブル配線構造２０では、固定部材２６及び固定部材２７の動作面ＳＦ２と略平行な所定の面２９上に互いに略平行となるように各ワイヤハーネス２４，２５が配置されている。これにより、旋回関節部１１におけるワイヤハーネス１４，１５同士の重なりや、屈曲関節部２１におけるワイヤハーネス２４，２５同士の重なりが防止されるため、各関節部１１，２１において配線スペースを小さくすることができる。

図６は、ケーブルの配線スペースについて説明するための図である。図６に示されるように、旋回関節部１１において、４本のケーブル３０を束ねて配線したり、或いは４本のケーブル３０を動作面ＳＦ１上に対して略垂直に配線したりした場合には、ケーブル３０同士が重なるため、配線スペースが大きくなり、屈曲関節部２１の稼動範囲が狭くなる。これに対し、４本のケーブル３０を動作面ＳＦ１上に互いに略平行となるように配線した場合には、ケーブル３０同士の重なりが防止されるため、配線スペースを小さくすることができ、屈曲関節部２１の稼動範囲を広くすることが可能となる。

更に、ケーブル配線構造１０では、固定部材１６及び固定部材１７に対して軸線方向に摺動する各ワイヤハーネス１４，１５が、固定部材１６と固定部材１７との間において湾曲させられ、互いに略平行となるように動作面ＳＦ１上に配置されている。同様に、ケーブル配線構造２０では、固定部材２６及び固定部材２７に対して軸線方向に摺動する各ワイヤハーネス２４，２５が、固定部材２６と固定部材２７との間において湾曲させられ、互いに略平行となるように動作面ＳＦ２と略平行な所定の面２９上に配置されている。これにより、配線スペースを小さくすることができる。

また、ケーブル配線構造１０では、各ワイヤハーネス１４，１５が、曲げ剛性が大きいものほど外側に配置された状態で、固定部材１６と固定部材１７との間において湾曲させられている。同様に、ケーブル配線構造２０では、各ワイヤハーネス２４，２５が、曲げ剛性が大きいものほど外側に配置された状態で、固定部材２６と固定部材２７との間において湾曲させられている。これにより、曲げ剛性が大きいワイヤハーネス１５，２５の曲げ半径が大きくなるため、各ワイヤハーネス１４，１５によって旋回関節部１１に生じる負荷トルクの総和や、各ワイヤハーネス２４，２５によって屈曲関節部２１に生じる負荷トルクの総和を小さくすることができる。

図７は、ケーブルによる負荷トルクについて説明するための図である。図７に示されるように、曲げ剛性が大きいものほど外側となるように３本のケーブル３０_１，３０_２，３０_３を湾曲させて配置した場合（図７（ｂ））には、曲げ剛性が小さいものほど外側となるように３本のケーブル３０_１，３０_２，３０_３を湾曲させて配置した場合（図７（ａ））に比べ、３本のケーブル３０_１，３０_２，３０_３によって関節部に生じる負荷トルクの総和を小さくすることができる（図７（ｃ））。つまり、図７（ｃ）において、Ｔ_１（ｂ）＋Ｔ_２（ｂ）＋Ｔ_３（ｂ）＜Ｔ_１（ａ）＋Ｔ_２（ａ）＋Ｔ_３（ａ）となる。これにより、当該関節部を稼動させるためのエネルギの浪費を防止することが可能となる。

また、ケーブル配線構造１０は、固定部材１６と固定部材１７との間において、動作面ＳＦ１と略垂直な方向へのワイヤハーネス１４，１５の動きを規制するケース１８を備えている。これにより、固定部材１６と固定部材１７との間において湾曲させられた各ワイヤハーネス１４，１５が互いに絡まったり、旋回関節部１１から外側に突出したりするのを確実に防止することができる。同様に、ケーブル配線構造２０は、固定部材２６と固定部材２７との間において、動作面ＳＦ２と略垂直な方向へのワイヤハーネス２４，２５の動きを規制するケース２８を備えている。これにより、固定部材２６と固定部材２７との間において湾曲させられた各ワイヤハーネス２４，２５が互いに絡まったり、屈曲関節部２１から外側に突出したりするのを確実に防止することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明において、関節は、旋回関節や屈曲関節以外の関節であってもよく、また、ケーブルの本数は、３本以上であってもよい。また、各固定部材１６，１７は、各固定部材１６，１７の挿通方向が軸線Ｌ１方向と略垂直になるように設置してもよく、必ずしも、各固定部材１６，１７の挿通方向が軸線Ｌ１方向と略一致している必要はない。また、各固定部材１６，１７を結ぶ仮想線が軸線Ｌ１方向と平行となっている必要はなく、各固定部材１６，１７は、互いに径方向にずらして設置してもよい。更に、本発明は、ワイヤハーネス以外のケーブルの配線にも適用可能である。

本発明に係るケーブル配線構造の一実施形態が適用されるロボットの斜視図である。 図１のロボットの旋回関節部におけるケーブル配線構造の斜視図である。 図２のIII−III線に沿っての断面図である。 図１のロボットの屈曲関節部におけるケーブル配線構造の平面図である。 図４のケーブル配線構造の側面図である。 ケーブルの配線スペースについて説明するための図である。 ケーブルによる負荷トルクについて説明するための図である。

符号の説明

８…旋回関節（関節）、９…屈曲関節（関節）、１０，２０…ケーブル配線構造、１２，２２…稼動部（第１の稼動部）、１３，２３…稼動部（第２の稼動部）、１４，１５，２４，２５…ワイヤハーネス（ケーブル）、１６，２６…固定部材（第１の固定部材）、１７，２７…固定部材（第２の固定部材）、１８，２８…ケース（規制部材）、２９…所定の面、ＳＦ１，ＳＦ２…動作面。

Claims (3)

1. 関節によって連接された第１の稼動部と第２の稼動部とに跨る複数のケーブルを配線するためのケーブル配線構造であって、
   前記ケーブルの軸線方向に前記ケーブルを前記第１の稼動部に固定する第１の固定部材と、
   前記ケーブルの軸線方向に前記ケーブルを前記第２の稼動部に固定する第２の固定部材と、を備え、
   前記ケーブルのそれぞれは、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との間において湾曲させられ、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の動作面又は前記動作面と略平行な所定の面上に互いに略平行となるように配置されていることを特徴とするケーブル配線構造。
2. 前記ケーブルのそれぞれは、曲げ剛性が大きいものほど外側に配置された状態で、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との間において湾曲させられていることを特徴とする請求項１記載のケーブル配線構造。
3. 前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との間において、前記動作面と略垂直な方向への前記ケーブルの動きを規制する規制部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のケーブル配線構造。

Images