JP2021074850A

JP2021074850A - ロボットの線条体ユニットおよび線条体配線方法

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Publication number: JP2021074850A
Application number: JP2019205329A
Authority: JP
Inventors: 直幹藤岡; Naomiki Fujioka; 祐人栃尾; Yuto Tochio
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: US20210143619A1; DE102020128995A1; JP7388887B2; CN112792847A; US11904460B2

Abstract

【課題】より低コストかつ、より確実に防塵防滴性能を確保できるロボットの線条体ユニットおよび線条体配線方法を提供すること。
【解決手段】ロボットの複数のモータへのケーブル８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを横断面円形の外形を有する可撓性のシース９により被覆してなる第１部分２と、第１部分の一端においてシースを剥がしたバラ線の状態のケーブルからなる第２部分３と、各モータに接続するコネクタ７毎に纏められた第２部分の１以上のケーブルを、横断面円形の外径を有する可撓性の被覆材１０により被覆してなる複数の第３部分４と、第２部分を収容し、ロボットの可動部に固定されるケーシング６とを備え、ケーシングに、第１部分および第３部分をそれぞれ貫通させる複数の貫通孔１５，１６が設けられ、各貫通孔とシースおよび被覆材との間がそれぞれケーブルグランド１７，１８によって液密状態に固定されているロボットの線条体ユニット１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットの線条体ユニットおよび線条体配線方法に関するものである。

第２アームを第１アームに対して駆動するモータおよび手首を駆動するモータを制御するためのケーブルを１本に纏めた線条体の形態で、旋回軸から第１アームを経由して配線する線条体配線方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７−１８５５８０号公報

１本の線条体の形態で配線された複数のケーブルは、各モータに配線するために第２アーム上で分岐される。分岐部分においては一旦、線条体を纏めていた外部シースが取り除かれて、バラ線の状態で各モータに接続するためのコネクタに配線される。

バラ線の状態ではケーブル群の防塵防滴性能を確保することができないため、バラ線部分を防塵防滴性を有する熱収縮チューブで被覆する処理などが行われる。しかしながら、熱収縮チューブによる防塵防滴処理は、ケーブル群毎に配置した熱収縮チューブを加熱して収縮させる必要があり、手間がかかるためコスト高となるとともに、完全な防塵防滴は困難である。したがって、より低コストかつ、より確実に防塵防滴性能を確保することが望まれている。

本発明の一態様は、ロボットの複数のモータへのケーブルを横断面円形の外形を有する可撓性のシースにより被覆してなる第１部分と、該第１部分の一端において前記シースを剥がしたバラ線の状態の前記ケーブルからなる第２部分と、各前記モータに接続するコネクタ毎に纏められた前記第２部分の１以上の前記ケーブルを、横断面円形の外径を有する可撓性の被覆材により被覆してなる複数の第３部分と、前記第２部分を収容し、前記ロボットの可動部に固定されるケーシングとを備え、該ケーシングに、前記第１部分および前記第３部分をそれぞれ貫通させる複数の貫通孔が設けられ、各該貫通孔と前記シースおよび前記被覆材との間がそれぞれケーブルグランドによって液密状態に固定されているロボットの線条体ユニットである。

本発明の一実施形態に係る線条体ユニットを備えるロボットを示す側面図である。図１の線条体ユニットの一例を示す図である。図１の線条体ユニットの第１部分の一例を示す横断面図である。図１の線条体ユニットの第３部分の一例を示す横断面図である。図１の線条体ユニットのケーシングの一例を示す分解斜視図である。図５のケーシングに固定されるケーブルグランドの一例を示す縦断面図である。図１の線条体ユニットの第２部分の変形例を示す図である。図１の線条体ユニットのケーシングの配置の他の例を示す側面図である。図１の線条体ユニットの他の変形例を示す側面図である。

本発明の一実施形態に係るロボットの線条体ユニット１および線条体配線方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る線条体ユニット１は、例えば、図１に示される垂直多関節型ロボット（以下、ロボットという）１００に装着される。

図１に示される例では、ロボット１００は、床面に設置されるベース１１０と、鉛直な第１軸線Ａ回りにベース１１０に対して回転可能な旋回胴１２０とを備えている。さらに、ロボット１００は、水平な第２軸線Ｂ回りに旋回胴１２０に対して回転可能な第１アーム１３０と、水平な第３軸線Ｃ回りに第１アーム１３０に対して回転可能な第２アーム（可動部）１４０と、第２アーム１４０の先端に取り付けられた３軸の手首ユニット１５０とを備えている。

線条体ユニット１は、図２に示されるように、一端にコネクタ５が取り付けられた第１部分２と、一端にコネクタ７が取り付けられた複数の第３部分４と、第１部分２と第３部分４との間に配置された第２部分３と、第２部分３を収容するケーシング６とを備えている。

第１部分２は、図３に示されるように、複数のケーブル８を含み、これらを一纏めに被覆するシース（被覆材）９を備えている。第１部分２のケーブル８には、第１アーム１３０に対して第２アーム１４０を回転駆動するためのモータ１６１および手首ユニット１５０の３つの手首軸１５１，１５２，１５３を駆動するためのモータ１６２，１６３，１６４に接続される４組のケーブル群（ケーブル）８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが含まれる。第１部分２を構成するシース９は、例えば、難燃性のゴム材料により構成され、複数のケーブル８を一纏めに維持するとともに、横断面円形の外形を有している。図１中、符号１６５は旋回胴１２０に対して第１アーム１３０を回転駆動するためのモータ、符号１６６はベース１１０に対して旋回胴１２０を回転駆動するためのモータである。

シース９によって被覆される線条体には、モータ１６１，１６２，１６３，１６４に接続するためのケーブル８の他、エアチューブおよびＩ／Ｏ信号用ケーブル等が含まれていてもよい。
第２部分３は、第１部分２の他端において、シース９が剥がされることにより、複数のケーブル８がバラ線の状態となった部分である。第１部分２においてシース９により一纏めに維持されていた複数のケーブル８は、第２部分３において、４つのモータ１６１，１６２，１６３，１６４用のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに分けられている。

第３部分４は、図４に示されるように、第２部分３において分けられた４組のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが、例えば、エアチューブ等の可撓性のある配管用チューブ（被覆材）１０内に収容された部分である。配管用チューブ１０は、外力が加えられない状態において横断面円形の外形を有している。

図２に示されるように、第３部分４の４組のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの端部にはモータ１６１，１６２，１６３，１６４に接続するためのコネクタ７が接続されている。また、ケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを被覆している配管用チューブ１０の端部は、コネクタ７に設けられたブーツ内に挿入されて、例えば、ナイロンバンド等の結束具によって液密状態に締め付けられている。

ケーシング６は、例えば、図５に示されるように、板金によって構成され、一面に開口部１２を有する直方体箱状のケーシング本体１１と、ケーシング本体１１に着脱可能に取り付けられ開口部１２を閉塞可能な蓋体１３とを備えている。蓋体１３とケーシング本体１１との間には、開口部１２の外側を全周にわたって、液密状態に密封するシール部材１４が挟まれる。

ケーシング本体１１には、第１部分２および第３部分４を貫通させる複数の貫通孔１５，１６、および、ケーシング本体１１をロボット１００に取り付けるための取付孔１１ａが設けられている。各貫通孔１５，１６には、ケーブルグランド１７，１８が設けられている。

ケーブルグランド１７，１８は、図６に示されるように、貫通孔１５，１６に固定される円筒状の本体部１９と、本体部１９の一端に設けられた雄ねじ１９ａに締結されるキャップナット２０とを備えている。本体部１９は径方向外方に延びるフランジ２１を備え、本体部１９の他端に設けられた雄ねじ１９ｂに締結されるナット２２とフランジ２１との間にケーシング６を挟むことにより、ケーシング６に固定される。

また、本体部１９の中央孔２３に第１部分２あるいは第３部分４を貫通させてキャップナット２０を締結することにより、本体部１９の先端を径方向内方に変形させる。これにより、第１部分２のシース９の外面または第３部分４の配管用チューブ１０の外面に本体部１９の内面を全周にわたって押し付けて、両者間を液密状態に密封することができる。

次に、このように構成された本実施形態に係る線条体ユニット１を用いたロボットの線条体配線方法について説明する。
本実施形態に係る線条体配線方法は、まず、ベース１１０内の空間に挿入した第１部分２を旋回胴１２０内の空間を経由して旋回胴１２０の上方に引き出し、旋回胴１２０に対する第１アーム１３０の回転のために必要な余長を確保しつつ第１アーム１３０の側面に取り付ける。第１部分２の旋回胴１２０および第１アーム１３０への取付は、旋回胴１２０および第１アーム１３０にそれぞれ固定した板金に、ナイロンバンド等の結束具によって締め付けることにより行われればよい。

次いで、第１アーム１３０の側面に沿って長手方向に配置した第１部分２を、第１アーム１３０に対する第２アーム１４０の回転のために必要な余長を確保しつつ第２アーム１４０に取り付ける。第１部分２の第２アーム１４０への取付は、ケーシング６を第２アーム１４０に取付ネジにより固定することにより行われる。

ケーシング６の第２アーム１４０への取付位置は、図１に示されるように、第３軸線Ｃを挟んで手首ユニット１５０とは反対側の端面に固定することが好ましい。また、第２アーム１４０の基端に、ワイヤ送給装置等が配置される場合には、その取付の邪魔にならない位置に配置することが好ましい。
そして、ケーシング６から延びる第３部分４の４つのケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのコネクタ７を、それぞれ対応するモータ１６１，１６２，１６３，１６４のコネクタに接続する。これにより、線条体を配線することができる。

このように、本実施形態に係るロボットの線条体ユニット１および線条体配線方法によれば、貫通孔１５，１６を経由してケーシング６の壁面を貫通する第１部分２および第３部分４が横断面円形の外形を有するシース９あるいは配管用チューブ１０によって被覆されている。これにより、ケーブルグランド１７，１８を用いることによって、貫通孔１５と第１部分２との間および貫通孔１６と各第３部分４との間の隙間をより液密状態に密封することができる。

すなわち、ケーシング６内に収容される第２部分３は、シース９が剥がされたバラ線状態のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄであるが、ケーシング６によって密封されることにより、防塵防滴性能が確保される。また、第１部分２はシース９により、第３部分４は配管用チューブ１０によりそれぞれ防塵防滴性能が確保される。

この場合において、本実施形態に係る線条体ユニット１によれば、各コネクタ７に接続する１以上のケーブル８からなるケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを配管用チューブ１０に挿入するだけで第３部分４の防塵防滴性能を熱収縮チューブよりも確実に向上できる。すなわち、外形の横断面が円形であることが推奨されているケーブルグランド１７，１８を用いることにより、第１部分２のシース９および第３部分４の配管用チューブ１０の外面をより好適な状態で密封することができる。

配管用チューブ１０によれば、熱収縮チューブとは異なり、第３部分４のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄへの巻き付け作業や加熱作業が不要であり、手間をかけずに低コストで防塵防滴性能を向上することができるという利点がある。
また、本実施形態に係る線条体配線方法によれば、線条体ユニット１を構成しているケーシング６を第２アーム１４０の予め定められた位置に固定するので、特に第２アーム１４０への取付時の余長の確保を簡単に行うことができる。

そして、ケーシング６を第２アーム１４０の第３軸線Ｃよりも基端側に固定することにより、手首ユニット１５０側に液体が常時浴びせられる環境下においても、ケーシング６への液体の飛散の機会を低減して、ケーシング６内に液体が流入することをより確実に防止できる。

なお、本実施形態においては、第１部分２を構成しているバラ線状態の４組のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄをそれぞれ配管用チューブ１０に挿入することにより第３部分４を構成した。これに代えて、図７に示されるように、４つのモータ１６１，１６２，１６３，１６４に接続するコネクタ７を一端に備え、断面円形のシース２４によって被覆された４本の線条体によって第３部分４を構成してもよい。この場合、第１部分２の端部においてシース９を剥がして露出させたバラ線状のケーブル８と、各第３部分４の端部においてシース２４を剥がして露出させたバラ線状のケーブル群８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄとをはんだ付け等によってそれぞれ接続すればよい。

また、配管用チューブ１０としてはエアチューブに代えて、水あるいは油等の任意の液体を流動させるための配管用チューブ１０を用いてもよい。配管用チューブ１０の材質は、耐熱性、耐薬品性等の用途に合わせて適宜調整することができる。

また、本実施形態においては、第２アーム１４０の基端側の端面の内、第３軸線Ｃを挟んで手首ユニット１５０とは反対側の端面にケーシング６を固定することとした。これに代えて、基端側に搭載する装置がない場合、あるいは、全高が増大しても問題ない場合等のロボット１００の用途に応じて、図８に実線で示されるように、第２アーム１４０の基端側の任意の位置に固定してもよい。また、図８に鎖線で示されるように、第３軸線Ｃに対して手首ユニット１５０と同じ側の端面に固定してもよい。

また、図９に示されるように、モータ１６２がモータ用のハウジング１４１内に収容される場合には、ハウジング１４１に設けた貫通孔と第３部分４との間の隙間をケーブルグランド２５によって密封することにしてもよい。
また、モータ１６３，１６４が手首軸１５１内に収容される場合にも、図９に示されるように、手首軸１５１に設けた貫通孔と第３部分４との間の隙間をケーブルグランド２５によって密封することにしてもよい。

１線条体ユニット
２第１部分
３第２部分
４第３部分
５，７コネクタ
６ケーシング
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄケーブル
９シース
１０配管用チューブ（被覆材）
１５，１６貫通孔
１７，１８ケーブルグランド
２４シース（被覆材）
１００ロボット
１１０ベース
１２０旋回胴
１３０第１アーム
１４０第２アーム（可動部）
１５０手首ユニット
１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６モータ
Ａ第１軸線
Ｂ第２軸線
Ｃ第３軸線

Claims

ロボットの複数のモータへのケーブルを横断面円形の外形を有する可撓性のシースにより被覆してなる第１部分と、
該第１部分の一端において前記シースを剥がしたバラ線の状態の前記ケーブルからなる第２部分と、
各前記モータに接続するコネクタ毎に纏められた前記第２部分の１以上の前記ケーブルを、横断面円形の外径を有する可撓性の被覆材により被覆してなる複数の第３部分と、
前記第２部分を収容し、前記ロボットの可動部に固定されるケーシングとを備え、
該ケーシングに、前記第１部分および前記第３部分をそれぞれ貫通させる複数の貫通孔が設けられ、
各該貫通孔と前記シースおよび前記被覆材との間がそれぞれケーブルグランドによって液密状態に固定されているロボットの線条体ユニット。
前記被覆材が配管用チューブである請求項１に記載のロボットの線条体ユニット。
前記被覆材が前記シースであり、
前記第２部分において、前記ケーブルが接合されている請求項１に記載のロボットの線条体ユニット。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボットの線条体ユニットを用いた線条体配線方法であって、
前記ロボットが、鉛直な第１軸線回りにベースに対して回転可能な旋回胴と、水平な第２軸線回りに前記旋回胴に対して回転可能な第１アームと、水平な第３軸線回りに前記第１アームに対して回転可能な第２アームと、該第２アームの先端に取り付けられた手首ユニットとを備え、
前記第１部分を、前記ベース、前記旋回胴および前記第１アームを経由して前記第２アームまで配線し、
前記第２アームに前記ケーシングを固定する線条体配線方法。
前記ケーシングが、前記第３軸線を挟んで前記手首ユニットとは反対側の前記第２アームの基端側に固定されている請求項４に記載の線条体配線方法。