JP2012217328A

JP2012217328A - ケーブル支持部材

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Publication number: JP2012217328A
Application number: JP2012064669A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takeuchi; 弘竹内; Akira Kubota; 明久保田; Yasuhiro Misu; 康弘三須
Original assignee: Junkosha Co Ltd
Current assignee: Junkosha Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP5032714B1

Abstract

【課題】耐久性が高く、製造性が良好なケーブル支持部材及びケーブル支持装置を提供すること。
【解決手段】複数の駒部材を連ねる弾性部材に伸縮性を持たせることで、ケーブル支持部材に反対方向の荷重が掛かった場合でも、ケーブル支持部材の駒部材を破壊することなく、高い耐久性を達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブルと一体化されて、そのケーブルを支持するケーブル支持装置に関し、例えば、機械加工ライン、半導体製造装置、電子部品実装装置等に組み込まれたロボット走行装置等に用いられるケーブルを支持するケーブル支持部材及びケーブル支持装置に関する。

機械加工ライン、半導体製造装置、電子部品実装装置には、加工材、ウエハ、基板等のワークを把持して搬送するためのロボット走行装置が組み込まれている。ロボット走行装置は、軌道上を往復移動する走行台車に、例えばワークをハンドリングするロボットが搭載されている。このロボットのアームのハンドを動作させることにより、ワークをハンドに把持させ、該ワークを各加工機械に着脱することができる。

このようなロボット走行装置の走行台車には、電気ケーブル、光ケーブル、油圧又は空圧動力供給用のチューブ等（以下、「ケーブル類」という）が接続される。走行台車は絶えず往復移動をしてその位置は変化するので、ケーブル類をこの位置の変化に追随させて走行台車とともに無理なく移動させる必要がある。このため、一定長のケーブル類をＵ字形に湾曲させて支持してＵ字の対向する辺の長さを変化させることにより、ケーブル類を走行台車の位置の変化に追随させる、例えばケーブルベア（登録商標）と呼ばれる多関節型のケーブル支持部材が知られている。

そのようなＵ字型に湾曲可能なケーブル支持部材が特許文献１に記載されている。特許文献１のケーブル支持部材（多関節支持部材）は、ピン結合により連結された一連の合成樹脂ブロック体から構成されている。また、特許文献１では、ケーブル支持部材は、複数の並列配置管路を備える可撓性ベルト部材にケーブル類とともに挿通されて一体的にクランプされて多関節型ケーブル類保護案内装置が構成される。また支持部材は、そのブロック体の形状に基づいて、所定の曲率半径までの曲げが可能にされる一方で、水平直線状態が重力に抗して維持され、あるいは下に凸に湾曲することが阻止される。

Ｕ字型に屈曲可能なケーブル支持部材は特許文献２にも記載されており、特許文献２では、ケーブル支持部材は、ベルト状のバネ性を有するステンレス鋼帯（可撓性材料）と、そのステンレス鋼帯に射出成形されて固定された一連の合成樹脂製の駒部材（非連動固形物）とから構成されている。また、そのケーブル支持部材がケーブル類とともに複数の並列配置チャネルに挿通されて一体的にクランプされたケーブル支持構造が特許文献２の図２１等に記載されている。

特許第４６５８２２１号公報特許第４１５７０９６号公報

特許文献１のケーブル支持部材の一連の合成樹脂製ブロック体は、連結に用いられるピンも含めて射出成形により比較的簡単に製造できる一方で、合成樹脂ブロック体を連結するときに、多数の合成樹脂ブロック体の全てのピンをそれに対応する穴に嵌合させることが必要であり、したがって組立性は必ずしも良好とはいえない。また、合成樹脂製ブロック体をピンで互いに連結するために要するスペースにより軸線方向（ケーブル長手方向）の寸法が比較的長くなり、そのため、ケーブル支持部材を湾曲させるときの可能な最小曲率半径及び従って配線のための所要スペースを縮小できないという課題もあった。

特許文献２のケーブル支持部材の駒部材（非連動固形物）はステンレス鋼帯に射出成形により固定されているが、この構造の場合、ステンレス鋼帯の駒部材に固定された部分はバネとして有効に働かない。そのことがステンレス鋼帯のばね設計に不利な要因となり、十分な疲労強度が得られなくなることが懸念される。さらに、ステンレス鋼帯に駒部材を射出成形する工程が生産性の低下の要因になると考えられる。

また、特許文献１及び２のケーブル支持部材は、一方向にはある範囲まで動くことができるが、その一方向とは反対向きへの動きを阻止するストッパがついている。このため、ケーブル支持部材に反対方向の荷重が掛かった場合には、特許文献１のものでは、合成樹脂ブロック体のピン結合部が破壊し、あるいは特許文献２のものではステンレス鋼帯（可とう性材料）と駒部材（非連動固形物）とが剥離して破壊するおそれがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その第一の目的は、耐久性の高いケーブル支持部材及びケーブル支持装置を提供することである。また、本発明の第二の目的は、製造性が良好なケーブル支持部材及びケーブル支持装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明のケーブル支持部材は、内部に貫通孔を有した複数の駒部材であって、前記貫通孔の開口側にそれぞれ他の前記駒部材と接合した状態で回動可能な接合部を有した駒部材と、前記接合部で接合した前記複数の駒部材の前記貫通孔に挿通される伸縮性を有する弾性部材とを備え、前記複数の駒部材に前記弾性部材が挿通されて固定された状態では前記駒部材が接合した状態で保持されると共に前記駒部材が直線状に接合した状態から一方向および／又は該一方向とは反対方向に回動することを特徴とする。

複数の駒部材を連ねる弾性部材が伸縮性を有している為、ケーブル支持部材に反対方向の荷重が掛かった場合でも、特許文献１のケーブル支持部材のようにピン結合部が破壊したり、特許文献２のケーブル支持部材のように駒部材を破壊することがない。

また、本発明のケーブル支持部材は、内部に貫通孔を有した複数の駒部材であって前記貫通孔の開口側にそれぞれ他の前記駒部材と接合した状態で回動可能な接合部を有した駒部材と、前記接合部で接合した前記複数の駒部材の前記貫通孔に挿通される弾性を有する常時は直線形状の弾性部材とを備え、前記複数の駒部材に前記弾性部材が挿通されて固定された状態では前記駒部材が接合した状態で保持されると共に前記駒部材が直線状に接合した状態から一方向および該一方向とは反対方向に接合された前記駒部材を回動した場合には、前記一方向側に回動した場合に前記弾性部材を付勢力に抗して変位させた変位量は前記反対方向側に回動させた場合よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。

これにより、ケーブル支持部材に弾性部材から駒部材へ向かう荷重（一方向への荷重とする）が掛かった場合には、複数の駒部材は一方向に折り曲げ可能になるため、弾性（バネ性）を有する弾性部材がＵ字状に曲がると複数の駒部材は弾性部材の曲げに追従してＵ字状になる。一方、ケーブル支持部材に駒部材から弾性部材へ向かう荷重（反対方向への荷重であって一方向への荷重と同一とする）が掛かった場合には、複数の駒部材は反対方向に折り曲げ可能に、且つ反対方向の折り曲げ力は一方向の折り曲げ力より大きくなるようになるため、弾性（バネ性）を有する弾性部材はＵ字状よりも開いた弓状に曲がることになり、複数の駒部材は弾性部材の曲げに追従して弓状になる。よって、一方向へは曲がり易く、反対方向へは曲がり難く、反対方向の荷重が掛かった場合でも破壊し難いケーブル支持部材を提供することができる。

また、前記弾性部材は、引張力が作用された状態で前記駒部材に固定されていることを特徴としている。

これにより、複数の駒部材間には圧縮力が作用した状態となるので、ケーブルの支持力を高めてケーブルの垂れ下がりを防止することができる。尚、複数の駒部材が接合部で一方向に回動される回転軸上に弾性部材の長軸の中心が配置されるように貫通孔は形成されているのが望ましい。

本発明の実施形態に係るケーブル支持部材を示す図である。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１のケーブル支持部材の駒部材を示す３面図である。図１のケーブル支持部材がＵ字状に折り曲げられた状態を示す図である。図１のケーブル支持部材の使用例を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係るケーブル支持部材を示す図である。

以下、本発明に係るケーブル支持部材の実施形態について説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るケーブル支持部材を示す図である。このケーブル支持部材１は、ケーブル長方向に並べられた直方体状の複数の駒部材２と、ケーブル長方向に並べられた複数の駒部材２の各内周部に貫通されるバネ性（弾性）を有するコイル状（コイルバネ）の弾性部材３とを備えている。尚、駒部材２は、直方体状に限らず、円筒形等であってもよい。弾性部材３は、棒状に構成されていてもよい。

駒部材２の材料としては、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂材料やアルミ等の金属材料や木製材料等が挙げられる。そして、耐摩耗性を高めるため、樹脂材料にガラスフィラーを混合してもよく、また、低摩擦とするために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を混合してもよい。弾性部材３の材料としては、ステンレス等の金属材料や硬質のゴム材料等が挙げられ、曲げ応力を高めるためにテンションアニールを施してもよい。

図２（Ａ）に示すように、駒部材２には、弾性部材３が貫装されるケーブル長方向に貫通する貫通孔２ａが形成されている。貫通孔２ａは中空の円筒形状に限らず、弾性部材を挿通して保持できる形状であればC型の筒形状であってもよいし、角形の穴等であってもよく、また、例えば、１つの駒部材の中で、円筒形状、Ｃ型の筒形状、円筒形状の順で組み合わされた穴であってもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、駒部材２には、ケーブル長方向の一方の側に半円状の第１凸部２ｂと、この第１凸部２ｂに連続する半円状の第１凹部２ｃが形成されている。また、ケーブル長方向の他方の側に半円状の第２凹部２ｄと、この第２凹部２ｄに連続する半円状の第２凸部２ｅが形成されている。第１凸部２ｂと第２凹部２ｄ、第１凹部２ｃと第２凸部２ｅは、それぞれ同一径で形成されている。

複数の駒部材２をケーブル長方向に並べたとき、第１凸部２ｂは第２凹部２ｄに嵌まり込み、第２凸部２ｅは第１凹部２ｃに嵌まり込むようになっている。そして、第１凸部２ｂおよび第２凹部２ｄは、それらの円弧中心Ｃｂ，Ｃｄが、穴２ａに貫装される弾性部材３の中心軸線Ｌ上に位置するように形成されている。また、第２凸部２ｅおよび第１凹部２ｃは、それらの円弧中心Ｃｅ，Ｃｃが、中心軸線Ｌから距離ａ離間した直線Ｌａ上に位置するように形成されている。

また、第２凹部２ｄにおける第２凸部２ｅの形成側とは逆側には、円弧中心Ｃｄを通り、且つ中心軸線Ｌと直交する直線Ｌｂに対し角度θで傾斜した傾斜部２ｆが形成されている。一方、第１凸部２ｂにおける第１凹部２ｃの形成側とは逆側には、円弧中心Ｃｂを通り、且つ中心軸線Ｌと直交する直線Ｌｃに対し距離ｂずれた直線部２ｇが形成されている。複数の駒部材２をケーブル長方向に並べたとき、傾斜部２ｆと直線部２ｇとの間には、隙間が形成されるようになっている。

また、図２（Ｃ）に示すように、駒部材２には、ケーブル長方向の一方の側に矩形状の凸部２ｈが形成され、ケーブル長方向の他方の側に矩形状の凹部２ｉが形成されている。複数の駒部材２をケーブル長方向に並べたとき、凸部２ｈは凹部２ｉに嵌まり込むようになっている。第１凸部２ｂ、第１凹部２ｃ、第２凹部２ｄ、第２凸部２ｅ、凸部２ｈおよび凹部２ｉが、複数の駒部材２を貫通孔２ａの開口側で接合したときに回動可能とする接合部を構成している。

また、弾性部材３は、引張力が作用された状態で駒部材２に固定されている。この固定は、ケーブル支持部材１の両端に位置する駒部材２に形成されているピン穴２ｊ（図２参照）に、ピン（図示省略）が通されて弾性部材３に係止されることにより行われる。なお、ピンの代わりに留め金を用いてもよい。また、ケーブル支持部材１の任意位置の駒部材２のピン穴２ｊにピンを通して弾性部材３を固定するようにしてもよい。また、２本の弾性部材３を駒部材２に通して固定するようにしてもよい。

以上のような構成のケーブル支持部材１によれば、ケーブル支持部材１に弾性部材３から駒部材２へ向かう荷重Pｂや、図１に示すように、接合（勘合）する駒部材２の直線部２ｇ、傾斜部２ｆが接触する方向へ駒部材２を回動させる方向への荷重（一方向への荷重とする）が掛かった場合には、弾性部材３はＢb方向に曲がり、図３に示すように、複数の駒部材２は第１凸部２ｂが第２凹部２ｄ内で回動して一方向に折り曲げられ、弾性部材３がＵ字状に曲がると複数の駒部材２は弾性部材３の曲げに追従してＵ字状になる。このとき、Ｕ字部分は、傾斜部２ｆと直線部２ｇとが当接しており、Ｕ字部分の半径Ｒは、傾斜部２ｆの角度θにより決定される。

一方、ケーブル支持部材１に駒部材２から弾性部材３へ向かう荷重Paや、図１に示すように、接合（勘合）する駒部材２の直線部２ｇ、傾斜部２ｆが離間する方向へ駒部材２を回動させる方向への荷重（反対方向への荷重とする）が掛かった場合には、弾性部材３はＢa方向に曲がり、複数の駒部材２は第２凸部２ｅが第１凹部２ｃ内で回動して反対方向に折り曲げられ、弾性部材３がＵ字状よりも開いた弓状に曲がると複数の駒部材２は弾性部材３の曲げに追従して弓状になる。このとき、第１凸部２ｂおよび第２凹部２ｄの円弧中心Ｃｂ，Ｃｄは、弾性部材３の中心軸線Ｌ上に位置し、第２凸部２ｅおよび第１凹部２ｃの円弧中心Ｃｅ，Ｃｃは、中心軸線Ｌから距離ａ離間した直線Ｌａ上に位置しているので、反対方向の折り曲げ力は一方向の折り曲げ力より大きくなる。よって、一方向へは曲がり易く、反対方向へは曲がり難く、反対方向の荷重が掛かった場合でも破壊し難いケーブル支持部材１とすることができる。

また、言い換えれば、第１凸部２ｂおよび第２凹部２ｄの円弧中心Ｃｂ，Ｃｄは、弾性部材３の中心軸線Ｌ上に位置し、第２凸部２ｅおよび第１凹部２ｃの円弧中心Ｃｅ，Ｃｃは、中心軸線Ｌから距離ａ離間した直線Ｌａ上に位置しているので、一方向へ駒部材２を円弧中心Ｃｂ或いはＣｄを中心に回動させた場合よりも反対方向へ駒部材を円弧中心Ｃｅ或いはＣｃを中心に回動させた場合のほうが同じ回動量であっても弾性部材の変位量（伸び量）は大きくなり反対方向への回動のほうが力を要する構成となっている。

また、第１凸部２ｂおよび第２凹部２ｄの円弧中心Ｃｂ，Ｃｄは、弾性部材３の中心軸線Ｌ上に位置していることから、弾性部材３（常時は直線状に保持されるコイルバネや常時は直線状に保持される弾性を有した硬質のゴム等）は常時は駒部材２を直線状に接合（第１凸部２ｂおよび第２凹部２ｄが勘合）した状態で保持（固定）することが可能となっている。

また、複数の駒部材２は、凸部２ｈが凹部２ｉに嵌まり込んでいるため、ケーブル支持部材１に弾性部材３の中心軸線Ｌ回りの捩れ力が掛かっても、複数の駒部材２がずれてしまうような事態を防止することができる。

また、矩形状の凸部２ｈと矩形状の凹部２ｉは傾斜部２ｆと直線部２が接触するまで駒部材２が回動した場合でも勘合している状態（矩形状の凸部２ｈが矩形状の凹部２ｉ内に位置している状態）となるように構成されており設計上意図する駒部材２の回転角度（傾斜部２ｆと直線部２が接触するまで駒部材が回動した場合）では複数の駒部材２がずれてしまうような事態を防止することができる構成となっている。

また、弾性部材３は、引張力が作用された状態で駒部材２に固定されているので、複数の駒部材２間には圧縮力が作用した状態となり、ケーブルの支持力を高めてケーブルの垂れ下がりを防止することができる。

また、両端の弾性部材３に固定される駒部材２以外は弾性部材３に駒部材２は固定されずに挿通され、圧縮力により駒部材２間の接合を維持している構成であるので、反対方向の荷重が加わった際にも駒部材２や弾性部材３が破損することを防止している。なお、本発明は上記したように弾性部材３に引張力が作用された状態で駒部材を固定することが望ましいが、特に引張力がかかっていない状態で駒部材２が接合するように固定してもよい。図５は、本発明の他の実施形態として、一方向へは曲がるが、該一方向とは反対方向へは曲がらないケーブル支持部材の一例を示す。図５の駒部材２には、図２の駒部材2の第1凹部2cや第2凸部２ｅに相当する部分が直線になっている。また、図示しない弾性部材は、ケーブル支持部材１の長軸方向の中心より左側に挿通されている。このような構成をとることにより、反対方向へは曲がらないケーブル支持部材１を達成でき、ケーブル支持部材１を長尺化しても重力方向に垂れることを防止できる。また、ケーブル支持部材に反対方向の過度の荷重が掛かった場合でも、複数の駒部材を連ねる弾性部材が伸縮性を有している為、ケーブル支持部材１の駒部材２を破壊することはない。

図４は、ケーブル支持部材１の使用例を示す断面図である。このケーブルユニット１０は、５本のケーブル１１がそれぞれ挿通可能な挿通路を有したケーブル袋に５本のケーブル１１を挿通し、ケーブル袋には５本のケーブル１１の両外側にケーブル支持部材１を挿通可能なケーブル支持部材挿通路が形成されており、ケーブル挿通路にケーブル支持部材１を挿通することにより一体化した平型ケーブルを構成している。なお、ケーブル袋は塩化ビニールや粉塵の発生等が抑えられるフッ素樹脂（PTFEなど）で構成されている。ケーブルユニット１０は、複数本の同軸ケーブル等を筒状の束に纏めた信号ラインや電力の動力ラインのケーブルである。尚、ケーブル支持部材１の配置は、複数本のケーブル１１の中央でもよい。また、ケーブル支持部材１の配置本数は、１本もしくは３本以上でもよい。また、ケーブル１１等の並列本数は任意の本数であって良い。また、ケーブル１１と共に油圧、空圧の動力ラインのケーブルを並列させて構成したものも使用可能である。また、筒型等のケーブルユニットであってもケーブル支持部材１の適用は可能である。

また、ケーブル１１はケーブル支持部材１と共にラミネートして構成してもよいし、ケーブル１１を融着して構成し、まとめてケーブル袋に入れたりして構成してもよい。また、ケーブル１１のみラミネートすると共にケーブル支持部材１挿入用の袋部を並列させてラミネートで作成しておき、後にケーブル支持部材１を挿入するようにしてもよい。

このように、複数本のケーブル１１を自立して支持させるためにケーブル支持部材１１はラミネートしたケーブルや袋に入れたケーブル１１の荷重が予め設計された荷重以下であれば複数本のケーブル１１を自立させて支持することが可能となる。掛かる荷重により使用するバネ等を選定することにより許容する荷重を適宜設定することが可能となる。

本発明に係る自立型ケーブルは、例えば機械加工ライン、半導体製造装置、電子部品実装装置等に組み込まれたロボット走行装置等に適用が可能である。

１ケーブル支持部材、２駒部材、２ａ貫通孔、２ｂ第１凸部、
２ｃ第１凹部、２ｄ第２凹部、２ｅ第２凸部、２ｆ傾斜部、２ｇ直線部、
２ｈ凸部、２ｉ凹部、２ｊピン穴、３弾性部材

Claims

内部に貫通孔を有した複数の駒部材であって、前記貫通孔の開口側にそれぞれ他の前記駒部材と接合した状態で回動可能な接合部を有した駒部材と、
前記接合部で接合した前記複数の駒部材の前記貫通孔に挿通される伸縮性を有する弾性部材とを備え、
前記複数の駒部材に前記弾性部材が挿通されて固定された状態では前記駒部材が接合した状態で保持されると共に前記駒部材が直線状に接合した状態から一方向および／又は該一方向とは反対方向に回動することを特徴とするケーブル支持部材。
内部に貫通孔を有した複数の駒部材であって、前記貫通孔の開口側にそれぞれ他の前記駒部材と接合した状態で回動可能な接合部を有した駒部材と、
前記接合部で接合した前記複数の駒部材の前記貫通孔に挿通される弾性を有する弾性部材とを備え、
前記複数の駒部材に前記弾性部材が挿通されて固定された状態では前記駒部材が接合した状態で保持されると共に前記駒部材が直線状に接合した状態から一方向および該一方向とは反対方向に接合された前記駒部材を回動した場合には、前記一方向側に回動した場合に前記弾性部材を付勢力に抗して変位させた変位量は前記反対方向側に回動させた場合よりも小さくなるように構成されていることを特徴とするケーブル支持部材。
前記弾性部材は、引張力が作用された状態で前記駒部材に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のケーブル支持部材。
前記複数の駒部材が前記接合部で前記一方向に回動される回転軸上に前記弾性部材の長軸の中心が配置されるように前記貫通孔は形成されていることを特徴とする請求項２乃至３に記載のケーブル支持部材。