JP4284409B2

JP4284409B2 - ケーブル接続装置

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Publication number: JP4284409B2
Application number: JP2003332404A
Authority: JP
Inventors: 信一郎西田
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP2005102405A

Description

この発明は、ロボットアームの関節などに組み込んで使用される可撓性ケーブルのためのケーブル接続装置に関する。

従来、ロボットは、本体から一つ又は直列に複数個配置されたアームを備えており、アームの先端部分に設けられるエンドエフェクタとして溶接治具、加工治具や把持機構のような各種のアッタチメントを取り付けることで、搬送・組立・加工・分解等の多彩な操作を可能にしている。アームの端部やエンドエフェクタの取付け部分には、相対回転を可能にするために関節が設けられており、関節やエンドエフェクタは、その基端側と先端側との可動体間において相対回転動作を行うことができる構造に構成されている。各関節部分で回転機構の回転角度を適宜組み合わせることによって、エンドエフェクタが到達できる位置や姿勢を３次元的に選択・指定することができる。このようなエンドエフェクタには、通常、各種作業を行わせるための駆動機構やセンサが搭載されている。また、先端側に駆動機構やセンサを搭載して回転動作をする機構として、監視システムにおいて用いられる雲台機構がある。雲台機構においては、搭載したカメラ等のセンサの向きを回転機構によって広範囲に変更可能にすることができる。

回転機構の先に駆動機構やセンサが搭載されたロボット（或いはロボットアーム）や雲台機構においては、基部側と先端側との間で、各種作業に応じて、液体、気体、粉粒体等の物質を供給・回収し、駆動機構を駆動するための電力等のエネルギーを供給し、そのための制御信号を伝達し、あるいは先端側に設けられたセンサに対して基部側からのセンサ制御信号やセンサからの検出信号を伝送するといった要求を満たす必要がある。そうした物質の輸送、電力の伝送、各種信号の伝達は、通常、回転機構に備わる可動体間に張り渡された管、信号線や電力線等のケーブルを通じて行われる。

しかしながら、回転機構に張り渡されたケーブルは、回転機構の回転によって捩じり作用が働いて切れたり擦れて損傷することがある。単にケーブルを弛ませただけでは、弛みのスペースを確保する必要があると共に、周囲の器材とひっかかりを生じるおそれがある。また、螺旋状にケーブルを巻いておくことにより、螺旋状のケーブルの弛みによって回転機構の回転に対応する方法が提案されているが、弛みが均一にならず、部分的にキツく締まったり、擦れを生じるおそれがあり、これらはケーブルの損傷に繋がるという問題がある。

ロボットアームの長手方向の第１軸線回りに回転自在な第１手首部材の基端部外周に周方向に間隔を置いて取り付けた第１と第２のケーブルホルダに、ロボットアーム側から延びるケーブルを順に通してクランプして、ツールホルダ側に取り回し、第２ケーブルホルダを第１手首部材に対して第２軸線に平行な軸線回りと、この軸線に直交する第２手首部材の軸線回りとの２軸の回転自由度を持つように取り付けたケ−ブル支持装置が提案されている。このケーブル支持装置は、手首を迂回するように取り回すケーブルの弛みを可及的に小さくすることで、ロボットアームの手首に対してケーブルの絡みつきやワーク等に対するケーブルの干渉を防止することを図っている（特許文献１参照）。
特開２００１−３１０２８９号公報（［０００９］〜［００１３］、図１〜図２）

ロボットのジョイント回転体とともにロータリジョイントを構成するジョイント固定体に、作業用エアを導入するためのエア取入口、制御信号伝達用の電気配線を導入する信号線取入口、溶接用集電ケーブルを接続するケーブル取付部を設けることによって、手首が大きく回転しても、ジョイント回転体から出たエアホースなどが周辺機器と干渉したり相互に接触するのを防止し、ロボットの手首近傍にエアホース、制御信号線、溶接用集電ケーブルなどの弛みやひきつれ、垂れ下がりを防止することができるロボット手首用ロータリジョイント装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開平５−２９３７８８号公報（［０００５］〜［０００７］、図１、図５、図７）

しかしながら、回転機構の外側を迂回することで弛みを可及的に少なくする工夫を施したケーブルは、依然として、回転機構の外側でケーブルのためのスペースを必要としており、外部に露出されるケーブルには干渉や損傷の危険があると共に、省スペースにも限界がある。また、電気配線をフラットケーブルにて構成する場合においては、フラットケーブルは回転体側に設けられた環状収容空間内に多重に緩巻して収容されるので、ケーブル長さが必要であるのに対して十分な回動量が得られない等の問題がある。

相対移動する二つの部材間で電気的な接続を可能にするケーブルとして、複写機や、スキャナやプリンタ等のコンピュータとその周辺機器において見ることができるフレキシブルフラットケーブルが知られている。しかしながら、そうしたフレキシブルフラットケーブルは、二つの部材がする相対運動がフレキシブルフラットケーブルの長手方向に沿った直線運動である場合が殆どである。直線運動以外の部分において用いられるフレキシブルフラットケーブルもあるが、その場合には、相対移動量が少なく、ケーブルのひねりや座屈を本来考慮する必要がない程度のものが多い。二つの部材がする相対運動が相対回転である場合のフレキシブルフラットケーブルの適用例として、自動車のステアリングホイールと固定軸との間の電気的接続装置も提案されている。この場合のフレキシブルフラットケーブルは、内周面と外周面のように径方向に対向する同心円筒面を有する二つの部材間に適用され、一方の部材から両部材間に設けられている反転ローラで反転されて他方の部材に延びている（特許文献３参照）。フレキシブルフラットケーブルは、内外各円筒面に周方向に沿って敷設され、内外円筒面間においては反転ローラで反転させることで、各部材の相対回転時においても捩じれや座屈を起こすことなく接続させることができる。しかしながら、この電気的接続装置は、径方向に対向する同心円筒面を持つために、装置全体が径方向に嵩張ることが避けられない。
特開平１１−５４２３４号公報（［００１４］、図１）

そこで、可動体側の間で物質、エネルギー又は情報を輸送・伝達するため回転機構に組み込んで使用され、可撓性ケーブルを可動体の相対回転に追従して案内するケーブル接続装置において、相対回転可能な可動体の構造と可撓性ケーブルの形状との組合せに工夫を施して、可動体間で可撓性ケーブルに捩じりを生じさせることなく曲げのみを作用させて、可動体の回転量を十分大きく取ることを可能にする点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、本発明は、上記の問題に対処するために考案されたものであり、回転機構の回転に対応して小さなスペースでケーブルを安定的に支持して構造全体をコンパクトに構成し、しかも回転機構の回転によって切れたり擦れて損傷するような事態が生じることがないケーブル接続装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によるケーブル接続装置は、相対回転自在に配置された二つの可動体、及び前記可動体の間に張り渡され且つ前記可動体の相対回転に追従変形する一組の可撓性ケーブルを備え、前記両可動体は、共通軸の回りに相対回転自在であると共に回転面が互いに前記共通軸の軸線方向に対向配置されており、前記可撓性ケーブルは一方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部から他方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部に前記両巻掛け部に連なる屈曲部を経て反転案内されることから成り、前記可撓性ケーブルは、前記巻掛け部及び前記屈曲部を平面展開させた状態で円弧状を呈するフラットケーブルであり、前記両可動体は、各仮想頂点が同一位置又は僅かに異なる位置に置かれた円錐体であることから成り、前記両可動体の間には、前記可撓性ケーブルの前記屈曲部を内側から接触案内するため仮想頂点が前記可動体の前記仮想頂点と同じ位置又はその近傍を占める円錐案内コロが配置され、前記可撓性ケーブルは、前記屈曲部が前記回転面の周方向に互いに背反方向に配置された一組として構成され、前記円錐案内コロの自転軸を軸支する軸支部がブリッジによって互いに連結されていることを特徴とするものである。

上記課題を解決するため、請求項２に係る発明によるケーブル接続装置は、相対回転自在に配置された二つの可動体、及び前記可動体の間に張り渡され且つ前記可動体の相対回転に追従変形する一組の可撓性ケーブルを備え、前記両可動体は、共通軸の回りに相対回転自在であると共に回転面が互いに前記共通軸の軸線方向に対向配置されており、前記可撓性ケーブルは一方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部から他方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部に前記両巻掛け部に連なる屈曲部を経て反転案内されることから成り、前記可撓性ケーブルは、前記巻掛け部及び前記屈曲部を平面展開させた状態で円弧状を呈するフラットケーブルであり、前記両可動体のうち、一方の可動体が円錐体であって、他方の可動体が円板であり、前記円錐体の仮想頂点が前記円板の回転中心と同一位置又は僅かに異なる位置に置かれていることから成り、前記両可動体の間には、前記可撓性ケーブルの前記屈曲部を内側から接触案内するため仮想頂点が前記円錐体の前記仮想頂点と同じ位置又はその近傍を占める円錐案内コロが配置され、前記可撓性ケーブルは、前記屈曲部が前記回転面の周方向に互いに背反方向に配置された一組として構成され、前記円錐案内コロの自転軸を軸支する軸支部がブリッジによって互いに連結されていることを特徴とするものである。

請求項１及び請求項２のケーブル接続装置によれば、可撓性ケーブルの長さは不変であるので、両可動体が相対回転するとき、可撓性ケーブルは、一方の可動体の回転面上に沿って延びる巻掛け部が減少・増加するときには、その長さ変動分が屈曲部となって両可動体間に渡るときに反転され、他方の可動体の回転面上に沿って延びる巻掛け部が増加・減少する。可撓性ケーブルは、一方の巻掛け部から屈曲部を経てスムーズに反転して他方の巻掛け部に曲げのみによって変形しながら移動するので、両可動体が回転するときに捩れや座屈を生じることがない。また、可撓性ケーブルは、両可動体の各回転軸回りに備わる回転面で広がりが規定されるスペース内に収容された状態に維持されるので、装置が径方向外側に嵩張ることもない。両可動体は、最大、ケーブルの長さの２倍に相当する角度範囲に渡って相対回転可能であり、広い回動操作を確保することができる。

また、請求項１及び請求項２のケーブル接続装置において、平面展開させた状態での可撓性ケーブルの形状を円弧形状とすることで、屈曲部で折り返したときに、巻掛け部は互いに対向し、且つ回転面において両可動体の回転軸を中心にして弧状の形態を占めることができる。また、可撓性ケーブルをフラットケーブルとすることで、搬送又は伝送の多様性が確保されると共に、可動体の回転面に添った巻掛け部はケーブルの全面において回転面に接触し、安定して支持される。

請求項１のケーブル接続装置において、前記両可動体を、各仮想頂点が同一位置又は僅かに異なる位置に置かれた截頭円錐体としている。截頭円錐体の各仮想頂点は理論上は同一位置に置くとすることとされるが、実機においては、可撓性ケーブルの厚み等に対応するため僅かに異なる位置に置く方がスムーズにフィットする場合がある。両可動体を截頭円錐体とすることによって、両可動体間には外側がより開いた環状空間が得られ可撓性ケーブルの装着やメンテナンスにとって有利である。また、請求項２のケーブル接続装置において、両可動体が円錐体である場合及び片側の可動体が円板である場合には、一定長さの可撓性ケーブルは、一方の可動体に巻き掛けられる巻掛け部から、曲げのみによる変形をしながら屈曲部を経てスムーズに反転し、他方の可動体に巻き掛けられる巻掛け部に移動する。また、可撓性ケーブルは、両円錐体又は円錐体と円板との各回転軸回りに備わる回転面で広がりが規定されるスペース内に収容された状態に維持される。

請求項１又は請求項２記載のケーブル接続装置において、両円錐体の間において円錐案内コロを配置することで、可撓性ケーブルは、両巻掛け部間で円錐案内コロによって全面を滑ることなく接触し、スムーズに屈曲案内される。

このケーブル接続装置において、屈曲部が回転面の周方向に互いに背反方向に配置された一組とすることによって、両可動体が相対回転するときに、可動体及び可撓性ケーブルに対して力やトルクのバランスが取れ、可動体のスムーズな相対回転が可能となる。

前記のように一対の円錐案内コロの自転軸を軸支する軸支部がブリッジによって互いに連結されていることによって、前記案内コロの自転軸の動きがブリッジで互いに規制されるので、各円錐案内コロに案内される両可撓性ケーブルは互いにより安定した同期動作をし、両可動体の相対回転も一層安定する。

この発明によるケーブル接続装置は、上記のように、共通軸の回りに相対回転自在に配置され且つ回転面が互いに前記共通軸の軸線方向に対向配置された二つの可動体、及び前記可動体の間に張り渡され且つ前記可動体の相対回転に追従変形する可撓性ケーブルを備え、前記可撓性ケーブルは一方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部から他方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部に前記両巻掛け部に連なる屈曲部を経て反転案内されることから成っているので、二つの可動体間の小さなスペースに可撓性ケーブルを配置して、多数の配管・配線を安定的に支持することができる。したがって、可動体の回転によって可撓性ケーブルには捩れや座屈が生じず、切れたり擦れて損傷するような事態が生じることがないので、長期に渡って可撓性ケーブルを安定して案内支持することができる。更に、可撓性ケーブルは二つの可動体の径方向範囲内に収容されるので、径方向に嵩張ることなくコンパクトに構成したケーブル接続装置を得ることができる。

以下、添付した図面に基づいて、この発明によるケーブル接続装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるケーブル接続装置の一実施例を示す平面図、図２は図１に示すケーブル接続装置の側面図、図３は図１に示すケーブル接続装置に用いられる可撓性ケーブルを展開して示す平面図である。

図１及び図２に示すケーブル接続装置１は、フラットで同一の扇形形状を有し、且つ対称に配置された一対の可撓性ケーブル（以下、単に「ケーブル」と略す）３，４、円錐形状を有する可動体２１，２２から成る回転機構２０、及び同じく円錐形状の円錐案内コロ３１、３２を有する後述するテンション機構を備えている。ケーブル３，４は、それぞれ、一方の可動体（例えば２１）から例えばスリット（図示せず）を通じて引き出されてスリット（図示せず）を通して他方の可動体（例えば２２）へと接続されている。ケーブル接続装置１においては、ケーブル３，４を、回転機構２０と円錐案内コロ３１、３２に沿わせた形で曲げているので、回転機構２０の動作に対してケーブル３，４が弛んだり、擦れたり、過度の張力が加わったりすることなく、安定的に回転に追従させることができる。

各ケーブル３，４がそれぞれ図示の形態に変形される前のケーブル２は、図３に示すように、電力や信号を伝えるように樹脂と金属によって構成したフレキシブルなフラットケーブルであり、例えば、フレキシブルな樹脂９に同心円状に銅箔線１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，・・・）をプリントすることにより構成された円弧帯状の形状を有している。円弧帯が展開される中心角は、３６０°に近い角度を有するのが好ましい。銅箔線１０は同心円周に沿った配線を行うことを基本とし、それぞれの線１０ａ，１０ｂ・・・が信号や電力を伝えることができる。また、図３に示されているように、電力容量や信号線数に応じて複数枚のフラットなケーブル２を重ねて用いることもできる。左右のケーブル３，４は、用途に応じて、エアや液体のような流体等の物質を輸送することができる管を備えることもでき、また、銅線に比べて大きな通信容量を有する光ファイバーを配線することもできる。

回転機構２０は、例えば、ロボットアームの関節に用いられている回転機構であって、第１可動体２１、第２可動体２２、外筒２３及び内筒２４を備えている。第１可動体２１と第２可動体２２は、それぞれ共通軸２５の回りに互いに相対回転可能であり、互いの仮想頂点が共通軸２５の軸線２６（図５参照）上の共通頂点２７又は互いに僅かに異なる位置に置かれた円錐体（共通軸２５が貫通するため、具体的には截頭円錐体）である。円錐体の各仮想頂点は理論上は同一位置に置くとされるが、実機においては、僅かに異なる位置に置く方が、可撓性ケーブルの厚み等に対応してスムーズにフィットすることがある。第１可動体２１と第２可動体２２は、それぞれの回転面としての円錐側面２８，２９を共通軸２５の軸線２６方向に向かい合わせた対向状態に配置されている。外筒２３は第１可動体２１と第２可動体２２との外周縁部を繋ぐ位置に置かれた大径の円筒体であり、内筒２４は第１可動体２１と第２可動体２２との外周縁部を繋ぐ位置に置かれた小径の円筒体である。外筒２３及び内筒２４は、それぞれ、第１可動体２１及び第２可動体２２の一方と一体構造として構成されている。外筒２３及び内筒２４は、いずれか一方の可動体２１又は２２と一体化しても良いが、他方の可動体とは一体化されておらず、隙間を密封する必要がある場合には、適当なパッキンが用いられる。両可動体２１，２２を円錐体とすることによって、外筒２３を取り外したときには、両可動体２１，２２間には外側がより開いた環状空間３６が得られケーブル２の装着やメンテナンスにとって有利である。

ケーブル２は、図３に示す展開状態から、縦軸線１１を折り返し線として折り返すことで、図４に示すように収納形態に変形される。即ち、二つの円弧状を呈するケーブル２，２をそれぞれ折り返して曲げることで、折り返した両側で同等の円弧状となった右ケーブル３と左ケーブル４とが得られる。右ケーブル３のケーブル端部５及び左ケーブル４のケーブル端部７は、第１可動体２１側に位置しており、右ケーブル３のケーブル端部６及び左ケーブル４のケーブル端部８は、第２可動体２２側に位置している。右ケーブル３及び左ケーブル４を通して、電力や信号を第１可動体２１側から第２可動体２２側へと供給・伝達することができる。

左ケーブル３及び右ケーブル４は、それぞれ第１可動体２１の円錐側面２８に巻き掛けられている巻掛け部１３，１６と、第２可動体２２の円錐側面２９に巻き掛けられている巻掛け部１４，１７と、両巻掛け部１３，１６及び１４，１７を繋ぐ屈曲部１５，１８とから成っている。巻掛け部１３，１６から屈曲部１５，１８を経て繰り出される長さ分、又は巻き取られる長さ分は、それぞれ巻掛け部１４，１７に巻き取り、又は繰り出される。両可動体２１，２２が回転するときに、ケーブル３，４は、円錐側面２８上の円弧状の巻掛け部１３，１６と円錐側面２９上への円弧状の巻掛け部１４，１７との間において、曲げのみの変形をしながら屈曲部１５，１８を経てスムーズに反転して移動するので、ケーブル３，４には損傷の原因となる捩れや座屈を生じることがない。ケーブル３，４を、屈曲部１５，１８が円錐側面２８，２９の周方向に互いに背反方向に配置された一組とすることによって、両可動体２１，２２が相対回転するときに、可動体２１，２２及びケーブル３，４に対して力やトルクのバランスが取れ、可動体２１，２２のスムーズな相対回転が可能となる。

左右のケーブル３，４は、以下に記すテンション機構３０を利用して回転機構２０に沿って配置される。ケーブル３，４は、装置組立時には左右に対称に配置されている。テンション機構３０は、第１可動体２１と第２可動体２２との間において回転自在に配置され且つ両可動体２１，２２の円錐側面を転動自在な円錐案内コロ３１，３２（以下、「円錐コロ３１，３２」と略す）と、両円錐コロ３１，３２の中心軸間を結合するブリッジ３３とを備えている。

図５に示すように、円錐コロ３１，３２は、共通軸２５との干渉を回避するため、いずれも第１可動体２１と第２可動体２２と仮想の共通頂点２７の位置にそれぞれ仮想頂点を有する截頭円錐形の形状を有している。円錐コロ３１，３２についても、截頭円錐体の各仮想頂点は理論上は第１可動体２１と第２可動体２２の仮想共通頂点２７と同一位置に置くとされるが、実機においては、僅かに異なる位置に置く方が、可撓性ケーブルの厚み等に対応してスムーズにフィットすることがある。ケーブル３及びケーブル４の屈曲部１５，１８は、円錐コロ３１，３２が内接するように円錐コロ３１，３２に巻掛けられる。両可動体２１，２２間に円錐コロ３１，３２を配置することで、ケーブル３，４は、それぞれ巻掛け部１３，１６間及び巻掛け部１４，１７間で円錐コロ３１，３２によって全面を滑ることなく接触して、スムーズに屈曲案内される。更に、ケーブル３，４を円錐コロ３１，３２で各円錐側面２８，２９との間で挟み込むことで、ケーブル３，４の巻掛け部１３，１４，１６，１７と屈曲部１５，１８との間で円錐側面２８，２９から浮き上がるのを防止してスムーズな移行が可能である。

ケーブル３，４の屈曲部１５，１８を内側から接触案内する円錐案内コロ３１，３２の自転軸を軸支する軸支部は、ブリッジ３３で互いに連結されている。円錐案内コロ３１，３２の自転軸の位置がブリッジ３３で互いに規制されるので、円錐案内コロ３１，３２に案内される両ケーブル３，４は互いにより安定した同期動作をする。その結果、両可動体２１，２２の相対回転も一層安定する。ブリッジ３３には、外筒２３や内筒２４と接触しても滑らかに動作するように、適宜、ローラ３３ａを設けることができる。ケーブル３，４にはテンションが作用しているので、ローラ３３ａは、図示のように、少なくとも内筒２４側に２個配設すれば十分である。

ケーブル３，４が巻き掛けられる可動体２１，２２及び案内コロ３１，３２の３つの円錐が共通の仮想頂点２７を有しているため、回転機構２０の回転に伴って、第１可動体２１と第２可動体２２とが相対回転するときに、円錐コロ３１，３２が相対回転の半分の速度で公転し、ケーブル３，４は、その回転に対応して、可動体２１，２２と円錐コロ３１，３２とに接した状態で屈曲変形し、捩れや座屈を起こすことなく滑らかに曲げ動作を行って一方の巻掛け部から他方の巻掛け部へと移動する。このとき、ケーブル３，４には、回転の障害となるような不要な弛みが生じない。

ケーブル３，４は、曲げることにより元の安定な形状に戻ろうとする力を発生し、両可動体２１，２２内ではこの戻り力が共通軸２５回りの曲げ戻しトルクとして現れる。しかしながら、ケーブル３，４は左右に対称な組に配置しているため、左ケーブル３の発生する曲げ戻しトルクと右ケーブル４の発生する曲げ戻しトルクの方向が逆であって互いに打ち消し合うため、ケーブル３，４による不要なトルクが回転機構２０の負荷となることが少ない。また、折返しの屈曲部１５，１８の曲率に十分な半径を確保すれば、ケーブル３，４が繰り返し動作をすることによって塑性変形や疲労を生じることが少ない。更に、テンション機構３０によりケーブル３，４の折り返し用の屈曲部１５，１８間にテンションが掛かるため、回転機構２０の回転時にケーブル３，４に引っ掛かりの原因となる不要な弛みが生じない。円錐コロ３１，３２は、例えば潤滑性の良いＰＴＦＥ材などで表面を構成し、ブリッジ３３で接続した中心軸３４との間に軸受３５を設け、軸回りに回転自在とする。

図６は、この発明によるケーブル接続装置の別の実施例を示す斜視図である。図６に示すケーブル接続装置４０においては、先の実施例に共通する構成要素及び部位には同じ符号が付されている。図６に示すケーブル接続装置４０は、一方の可動体が円板４１であって、他方の可動体が円錐体４２であり、共に、共通軸２５の回りに相対回転可能である。円板４１及び円錐体４２は、具体的には、共通軸２５が存在しているためにそれぞれ円環形状と截頭円錐体形状を有している。円板４１の回転面４８と円錐体４２の回転面４９とは、共通軸２５の軸線２６の方向に互いに対向している。円錐体４２の仮想の頂点と円板４１の回転面４８上の回転中心とは、理論上は仮想の共通頂点４７に置くとされるが、実機においては、僅かに異なる位置に置く方が、ケーブル４３の厚み等に対応してスムーズにフィットすることがある。ケーブル４３の屈曲部５５は、円錐コロ６１が内接するように円錐コロ６１に巻掛けられる。円板４１及び円錐体４２間に円錐コロ６１を配置する（円錐コロ６１の仮想の頂点は、理論上、共通頂点４７に置かれる）ことで、ケーブル４３は、それぞれ巻掛け部５３，５４間で円錐コロ６１によって全面を滑ることなく接触し、スムーズに屈曲案内される。更に、ケーブル４３を円錐コロ６１で各回転面４８，４９との間で挟み込むことで、ケーブル４３の巻掛け部５３，５４と屈曲部５５との間で各回転面４８，４９から浮き上がるのを防止してスムーズな移行を可能にしている。なお、図示しないが、先の実施例と同様に、ケーブル４３及び円錐コロ６１とに対して対称的に、組みを構成するケーブルと円錐コロとを配置することができ、この場合、更に、両ケーブルにテンションを付与するテンション機構を配設することもできる。

本発明によるケーブル接続装置においては、実施の態様として、ロボットアームや監視カメラの雲台の関節に組み込まれるケーブル接続装置を挙げたが、これに限らず、あらゆる産業において、回転要素間においてエネルギー、物質、信号、情報等を輸送・伝送すべきケーブル接続装置に適用可能であることは言うまでもない。

この発明によるケーブル接続装置の一実施例を示す平面図である。図１に示すケーブル接続装置の側面図である。図１に示すケーブル接続装置に用いられる円弧状の可撓性ケーブルの平面図である。図３に示す展開状態にある可撓性ケーブルを折り返すことで変形された収納形態を示す斜視図である。図１に示すケーブル接続装置に用いられる可動体と円錐案内コロの配置関係を説明する斜視図である。この発明によるケーブル接続装置の別の実施例を示す斜視図である。

符号の説明

４０ケーブル接続装置
２可撓性ケーブル
３，４３右ケーブル４左ケーブル
５，６，７，８ケーブル端部
９樹脂１０銅箔線
１１縦軸線
１３，１４，１６，１７，５３，５４巻掛け部
１５，１８，５５屈曲部
２０回転機構
２１，４１第１可動体２２，４２第２可動体
２３外筒２４内筒
２５共通軸２６軸線
２７，４７仮想の共通頂点
２８，２９，４８，４９円錐側面（回転面）
３０テンション機構
３１，３２截頭円錐案内コロ３３ブリッジ
３３ａローラ３４中心軸
３５軸受３６環状空間

Claims

相対回転自在に配置された二つの可動体、及び前記可動体の間に張り渡され且つ前記可動体の相対回転に追従変形する一組の可撓性ケーブルを備え、前記両可動体は、共通軸の回りに相対回転自在であると共に回転面が互いに前記共通軸の軸線方向に対向配置されており、前記可撓性ケーブルは一方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部から他方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部に前記両巻掛け部に連なる屈曲部を経て反転案内されることから成り、前記可撓性ケーブルは、前記巻掛け部及び前記屈曲部を平面展開させた状態で円弧状を呈するフラットケーブルであり、前記両可動体は、各仮想頂点が同一位置又は僅かに異なる位置に置かれた円錐体であることから成り、
前記両可動体の間には、前記可撓性ケーブルの前記屈曲部を内側から接触案内するため仮想頂点が前記可動体の前記仮想頂点と同じ位置又はその近傍を占める円錐案内コロが配置され、前記可撓性ケーブルは、前記屈曲部が前記回転面の周方向に互いに背反方向に配置された一組として構成され、前記円錐案内コロの自転軸を軸支する軸支部がブリッジによって互いに連結されていることを特徴とするケーブル接続装置。
相対回転自在に配置された二つの可動体、及び前記可動体の間に張り渡され且つ前記可動体の相対回転に追従変形する一組の可撓性ケーブルを備え、前記両可動体は、共通軸の回りに相対回転自在であると共に回転面が互いに前記共通軸の軸線方向に対向配置されており、前記可撓性ケーブルは一方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部から他方の前記回転面上に沿って延びる巻掛け部に前記両巻掛け部に連なる屈曲部を経て反転案内されることから成り、前記可撓性ケーブルは、前記巻掛け部及び前記屈曲部を平面展開させた状態で円弧状を呈するフラットケーブルであり、
前記両可動体のうち、一方の可動体が円錐体であって、他方の可動体が円板であり、前記円錐体の仮想頂点が前記円板の回転中心と同一位置又は僅かに異なる位置に置かれていることから成り、
前記両可動体の間には、前記可撓性ケーブルの前記屈曲部を内側から接触案内するため仮想頂点が前記円錐体の前記仮想頂点と同じ位置又はその近傍を占める円錐案内コロが配置され、前記可撓性ケーブルは、前記屈曲部が前記回転面の周方向に互いに背反方向に配置された一組として構成され、前記円錐案内コロの自転軸を軸支する軸支部がブリッジによって互いに連結されていることを特徴とするケーブル接続装置。