JP2018118334A - ロータリージョイント - Google Patents

Abstract

【課題】エアチューブの破損原因を解消し、コストの低減を図ることができるロータリージョイントを提供する。
【解決手段】固定側ボディと、回転側ボディよりなり、ボディ間のエアー配管及び電気配線をコンパクトにまとめるための装置で、エアチューブ及びケーブルを回転軸回りに渦巻き状に複数回巻く事により、回転動作時のエアチューブ及びケーブルの径変化を許容する構成のロータリージョイントにおいて、エアチューブに複数本のチューブが一列に連結されたエアチューブを用いることにより、回転動作時にチューブ同士の接触による破損を防ぐと共に、逆向きへの折れ曲がりを防ぐことができ、チューブ同士を隔てるスペーサーを無くすことで、チューブとの接触による抵抗が無くなるので、回転時の回転抵抗を少なくなると共に、コストの低減が図れる。また、カラーにエアチューブのガイド部を作ることで、エアチューブ曲がる方向を固定している。
【選択図】図３

Description

本発明は、エアー及び電気をロボット側から把持装置側に連通する相対的に回転を行う二部材間に配設され、エアー配管及び電気配線をコンパクトにまとめる為のロータリージョイントに関する。

組み立てや搬送工程等に使用されるロボットにおいて、回転しないロボット本体側と回転するロボット先端部に取り付けられる把持装置への配管及び配線は、回転時に配管及び配線が突っ張り、回転を妨げないように余裕をもたせて長く配設されるのが一般的であるが、長く配設した配管及び配線が周辺機器に干渉したり引っかかるなどの問題がある。

そこで、特許文献１には、回転側ボディと固定側ボディよりなるロータリージョイントにおいて、回転軸にエアチューブが連通され、回転軸の周りを複数回巻かれると共に、エアチューブの他端が固定側ボディに固定された配管ブロックに連通されているロータリージョイントが記載されている。

特許文献２には、第一の相対回転部と、軸部を有し仮想的な中心軸を中心として第一の相対回転軸に対して相対的に回転運動する第二の相対回転軸と、中心軸に略直行する平面に沿って軸部を渦巻き状に取り巻く渦巻き部を有すと共に、第一の相対回転部と第二の相対回転部との間で流体を案内するホースと、を備え、ホースが、渦巻き部の径内部の端部から軸部の外周表面に沿って渦巻き部と同じ巻き方向に螺旋状に延びる螺旋部を有するスイベルジョイントが記載されている。

特開２００２−３０７３７０ 特開２０１１−２００９６８

特許文献１の発明では、回転動作時に各々のエアチューブが接触することで、チューブが破損やエアチューブ同士の絡まりを防ぐために、回転側ボディに固定された配管ブロックからエアチューブの向きを固定し、回転側ボディ内部にスペーサーをつけることにより対策を行っているが、エアチューブの向きが固定されているために、回転したときに応力が集中する場所ができてしまい破損の原因になるという問題がある。また、回転軸の中心穴から伸びるエアチューブが、回転向きとは逆向きに曲がってしまい、エアチューブの破損の原因になるという問題がある。

特許文献２の発明では、ホースの渦巻き部の形状を形成するためにスイベルジョイントの隔壁に螺旋部を形成する必要があり、加工コストが大きくなってしまうという問題がある。

そこで本発明では、エアチューブの破損原因を解消し、コストの削減を図ることができるロータリージョイントを提供する。

本発明は、ロボットの本体部に固定される固定側ボディと、ロボットの回転可能な先端部に取り付けられる把持装置に連動して回転する回転側ボディよりなり、ロボット側から把持装置側にエアー及び電気を連通し、前記固定側ボディと前期回転側ボディ間のエアー配管及び電気配線をコンパクトにまとめるための装置で、エアチューブ及び電力供給に使用するケーブルを回転軸回りに渦巻き状に複数回巻く事により、回転動作時の前記エアチューブ及び前記ケーブルの径変化を許容する構成のロータリージョイントにおいて、前記エアチューブに複数本のチューブが一列に連結されているエアチューブを用いていることを特徴とするロータリージョイントである。

前記エアチューブの片方が前記固定側ボディに固定された配管ブロックを通じて外部と連通しており、もう片方が前記回転軸とカラーの回りを複数回巻かれて、前記回転軸に設けられた中心穴を通り前期回転側ボディを通じて外部に連通しており、前記エアチューブを用いることにより、回転動作時にチューブ同士が連結されているために、チューブ同士の接触による破損を防ぐと共に、チューブの本数が多くなることで、チューブの断面係数が増大して最大曲げ応力が大きくなり、チューブの逆向きへの曲がりを防ぐことができる。さらに、チューブ同士を隔てるスペーサーを無くすことで、チューブとスペーサーとの接触による抵抗が無くなるので、ロータリージョイント回転時の回転抵抗が少なくなると共に、コストの低減を図れる。また、カラーに前記エアチューブのガイド部を作り、回転時のチューブの曲がる向きを固定することができる。

本発明により、エアチューブに複数本のチューブが一列に連結されているエアチューブを用いることによって、チューブ同士の接触や絡まりによる破損対策を行うと共に、チューブの本数が多くなることで、チューブの断面係数が増大して最大曲げ応力が大きくなり、チューブの逆向きへの曲がりを防ぎ、チューブ同士を隔てる部品が無くなることにより、チューブとの接触による抵抗を無くし、回転時の回転抵抗を少なくすると共に、生産コストの低減を可能としたロータリージョイントを提供することができる。

本発明に実施例のロータリージョイントの正面図 本発明の実施例のロータリージョイントの側面図 本発明の実施例のＡ−Ａ断面図 本発明の実施例のエアチューブ締め状態のＢ−Ｂ断面図 本発明の実施例のエアチューブ緩め状態のＢ−Ｂ断面図 従来例の断面図 従来例のエアチューブ締め状態のＣ−Ｃ断面図 従来例のエアチューブ緩め状態のＣ−Ｃ断面図 従来例の問題点を示す図

以下に、本発明の実施形態を図１〜８を基づいて説明する。

図１、２は、本発明の実施例のロータリージョイント１の外観図である。該ロータリージョイント１は、固定側ボディ２及び固定側フランジ３と該固定側ボディ２内部に挿入されているベアリング４に回転自在に保持された回転側ボディ５及び回転側フランジ６により構成される。

図３に示すように、中空形状の固定型ボディ２と固定側フランジ３の内部には回転側ボディ５と回転側フランジ６を回転自在に保持するためのベアリング５が挿入され、回転軸ボディ５と回転側フランジ６を回転自在に保持している。

回転軸ボディ５と回転側フランジ６の回転角度は決められており、固定側ボディ２と固定側ボディ３の内部のストッパー７によって制御される。

固定側ボディ５には、固定側エアポート８を有する配管ブロック９が取り付けられており、固定側エアポート８に接続されているエアチューブ１０は、固定側ボディ２内部の回転側ボディ５に取り付けらたスペーサー１１と、カラー１２と、Ｏリング１３によって隔たれているスペースに回転時のエアチューブ１０の捩れを許容可能とするように回転側ボディ５を中心にカラー１１と共に渦巻き状に緩く巻いた状態で収容される。

回転側ボディ５を中心に渦巻き状に巻かれているエアチューブ１０は、回転側ボディ５の中心に設けられている中心穴に挿入し、中心穴内に設けられているケース１４内を通り、回転側ボディ５に設けられている回転側エアポート１５に接続される。

回転側ボディ５に取り付けられる装置に設けられる各種センサーからの信号を伝えるためのケーブル１６もエアチューブ１０と同様に回転側ボディ５に取り付けらたスペーサー１１と、カラー１２と、Ｏリング１３によって隔たれているスペースに回転時のケーブル１６の捩れを許容可能とするように回転側ボディ５を中心にカラー１１と共に渦巻き状に緩く巻いた状態で収容され、回転側ボディ５の中心に設けられている中心穴に挿入し、中心穴を通って外部に延びており、センターカバー１７によって、回転側ボディ５は蓋をされている。

図４、５は、本発明の実施例のロータリージョイント１のエアチューブ１０の締め状態を表す図である。エアチューブ１０がロータリージョイント１の回転により、締め状態から緩め状態に変わった時に、カラーのガイド部１８により、巻き状態と逆向きにエアチューブ１０が屈曲するのを防いでいる。

図６は、従来例のロータリージョイント５１の断面図であり、固定側ボディ５２に固定側エアポート５３を有する配管ブロック５４が取り付けられており、固定側エアポート５３に接続されているエアチューブ５５は、固定側ボディ５２内部の回転側ボディ５６に取り付けらた複数のスペーサー５７と、カラー５８と、Ｏリング５９によって隔たれているスペースに各チューブ毎に回転時のエアチューブ５５の捩れを許容可能とするように回転側ボディ５６を中心にカラー５８と共に渦巻き状に緩く巻いた状態で収容されている。

図７、８は従来例のエアチューブ５５の締め状態を表す図である。エアチューブ５５がロータリージョイント５１の回転により、締め状態から緩め状態に変わった時に、配管ブロック５４に、エアチューブ５５の絡まり防止のために作られているエアチューブ差込口６０で、エアチューブ５５が固定されているために応力集中が発生し、エアチューブ５５の破損の原因になる。また、図９に示すように、エアチューブ５５の締め状態と緩め状態を繰り返す間に、エアチューブ５５が巻き方向とは違う向きに屈曲してしまい、その状態のままロータリージョイント５１の回転を繰り返すことで、エアチューブ５５の屈曲部分の破損の原因になる。

本発明では、複数本のチューブが一列に連結されたエアチューブ１０を使用しているために、回転動作時のチューブ同士の接触がないので、配管ブロック９に、従来例では存在したエアチューブ差込口６０が必要ないことにより、応力集中によるエアチューブ１０の破損を防ぐと共に、複数本のチューブを連結していることにより、チューブの断面係数が増大して最大曲げ応力が大きくなるので、逆向きへの折れ曲がりを防ぐことができる。また、従来例では存在したチューブ同士を隔てるスペーサー５７が無くなっており、エアチューブ１０との接触による抵抗が無くなることで、ロータリージョイント１の回転時の回転抵抗が少なくなると共に、コストの低減がされている。また、ロータリージョイント１の回転時にカラー１２に設けられているガイド部１８により、エアチューブ１０の屈曲を防止している。

固定側ボディと回転側ボディに設けた流体通路を弾性シールにより形成した環状通路により連通させているロータリージョイントでは、回転時にシール部が摺動する為に、摺動面の変動、又は、磨耗による弾性シールの劣化により、僅かではあるが、エアー漏れが発生する可能性がある。そのため、エアー漏れの許されない吸着パッドの真空保持や、クリーン度を維持するクリーンルームなどの条件下での使用には適していなかった。しかし、本発明は、固定側ボディと回転側ボディ間の流体通路にエアチューブを用いることによって、吸着パッドの真空保持や、クリーンルームなどの条件下での利用が可能となる。

１ ロータリージョイント
２ 固定側ボディ
３ 固定側フランジ
４ ベアリング
５ 回転側ボディ
６ 回転側フランジ
７ ストッパー
８ 固定側エアポート
９ 配管ブロック
１０ エアチューブ
１１ スペーサー
１２ カラー
１３ Ｏリング
１４ ケース
１５ 回転側エアポート
１６ ケーブル
１７ センターカバー
１８ ガイド部

５１ 従来例のロータリージョイント
５２ 固定側ボディ
５３ 回転側ボディ
５４ 固定側エアポート
５５ 配管ブロック
５６ エアチューブ
５７ スペーサー
５８ カラー
５９ Ｏリング
６０ エアチューブ差込口

Claims (3)

1. ロボットの本体部に固定される固定側ボディと、ロボットの回転可能な先端部に取り付けられる把持装置に連動して回転する回転側ボディよりなり、ロボット側から把持装置側にエアー及び電気を連通し、前記固定側ボディと前期回転側ボディ間のエアー配管及び電気配線をコンパクトにまとめるための装置で、エアチューブ及び電力供給に使用するケーブルを回転軸回りに渦巻き状に複数回巻く事により、回転動作時の前記エアチューブ及び前記ケーブルの径変化を許容する構成のロータリージョイントにおいて、前記エアチューブに複数本のチューブが一列に連結されているエアチューブを用いていることを特徴とするロータリージョイント。
2. 前記エアチューブの片方が前記固定側ボディに固定された配管ブロックを通じて外部と連通しており、もう片方が前記回転軸の回りを複数回巻かれて、前記回転軸に設けられた中心穴を通り前期回転側ボディを通じて外部に連通していることを特長とする請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 前記回転軸の回りに取り付けられているカラーにガイド部分が有することを特長とする請求項１又は２に記載のロータリージョイント。