JP4793376B2 - 吊り型ロボット - Google Patents

Description

本発明は走行レールにロボット本体を移動可能に吊り下げ支持した構成の吊り型ロボットに関する。

吊り型ロボットとしては、例えば特許文献１に示されたものがある。これは、床に設置される基台に一対の支柱を立設して当該一対の支柱間に一直線状の走行レールを架設し、この走行レールにロボット本体を吊り下げ状態に支持してロボット本体が走行レールに沿って往復移動できるように構成したものである。

特許文献１には開示されていないが、この吊り型ロボットでは、走行するロボット本体に対し、その移動を妨げないように電源供給ケーブルや信号用ケーブルなどを接続するために、通常は屈曲可能なケーブル保護具、例えば特許文献２に示されているようなケーブル保護具が用いられていて、このケーブル保護具内に上記のような複数本のケーブルを収納している。
特開平５−１６９３７９号公報 特開平７−５２０７８号公報（図９参照）

ケーブル保護具は、多数のフレームをピンにより屈曲可能に接続して構成されており、ロボット本体の移動に伴って、Ｕ字状に屈曲する折り返し部分の位置が連続的に変化してゆく。このようなケーブル保護具内に収納された複数本のケーブルは、ロボット本体の移動に伴ってケーブル保護具が屈曲するとき、ケーブルどうしが互いに擦れあったり、ケーブル保護具とケーブルとが擦れあったりして、騒音を発したり、摩耗したりする。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケーブル保護具が屈曲するとき、ケーブルどうしが互いに擦れあったり、或いは、ケーブル保護具とケーブルとが擦れあったりすることを極力防止して騒音や摩耗の問題を極力解消することにある。

請求項１の発明では、複数本のケーブルを並列状態に一体化してフラットケーブルに構成するので、屈曲してもケーブルどうしが擦れ合うことはない。そして、このフラットケーブルは、複数本のケーブルが上下に並ぶ状態にしてケーブル保護具内に収納され、押圧手段によって外周側または内周側の側面がケーブル保護具の外周側または内周側の内側面に押し付けられ、および／または、浮き手段によって上下両面がケーブル保護具の上下両内面に非接触となるように保持されるので、押し付ける力によりケーブルがケーブル保護具に擬似的に固定された状態が発生してケーブルの移動が少なくなり、また、非接触によりケーブルがケーブル保護具に接触すること事態がなくなるので、ロボット本体の移動に伴ってケーブル保護具の屈曲部分が変化しても、ケーブルがケーブル保護具と擦れ合うことを極力防止できる。

請求項２の発明では、前記押圧手段を、前記フラットケーブルを前記ケーブル保護具の一端の開口から他端の開口までの収納空間の外周側寄りの距離に合わせた長さとすることにより前記フラットケーブルの外周側を前記ケーブル保護具の収納空間の外周側に押し付け、若しくは、前記フラットケーブルを前記ケーブル保護具の一端の開口から他端の開口までの収納空間の内周側寄りの距離に合わせた長さとすることにより前記フラットケーブルの内周側を前記ケーブル保持器の内周側に押し付けた状態で、前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分の両側を夫々前記走行レール側および前記ロボット本体側に固定することによって構成し、請求項３の発明では、前記浮き手段を、前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分の両側を斜め上方に傾けることにより、フラットケーブル自身の剛性によって、更に請求項２の構成と組み合わせた場合には、フラットケーブル自身の剛性およびフラットケーブルとケーブル保護具との間の摩擦力によって、フラットケーブルの上面が前記ケーブル保護具の上内面に接触しない範囲で下面を前記フラットケーブルの下内面から浮き上がった状態にし、この状態で前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分の両側を夫々前記走行レール側および前記ロボット本体側に固定することによって構成するので、特に専用の押し付け具を用意することなく、フラットケーブルの長さ調整だけでケーブル保護具への擬似的な固定状態を発生させることができ、また、特に専用の浮き具を用意することなく、フラットケーブルの取り付け角度を変えるだけで、フラットケーブルであることも手伝い、浮き上がった状態を発生させることができ、押圧手段および浮き手段を簡素で安価なものとすることができる。

なお、本発明において、ケーブルは電線に限られるものではなく、高圧流体（例えば圧力油、圧縮空気）などが通る中空のホースやチューブなども含み、固定設備側とロボット本体側とを接続して保護具内に収納されるものを総称するものとする。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図５および図６に示すように、吊り型ロボット１は、一対の支柱２上に一直線状の走行レール３を架設し、この走行レール３にロボット本体４を吊り下げ状態に支持して図示左右方向に往復移動可能に構成してなる。
ロボット本体４の構成およびその吊り下げ構成は、次のようなものである。即ち、図７に示すように、走行レール３上に移動体５が往復移動可能に支持されており、この移動体５の左右両側には垂下部５ａが形成されている。そして、移動体５の左右一対の垂下部５ａ間に基部材６が固定され、この基部材６の下面にベース７が取り付けられている。これにより、ベース７は、走行レール３に移動体５を介して吊り下げられた状態で走行レール３に沿って往復移動可能となる。

走行レール３の左右両側には、ブラケット８（一方のみ図示）が固定されており、この両ブラケット８間にボールねじ機構（直動機構）のねじ棒９が回転可能に支持されている。このねじ棒９は、ベース７の移動体５に固定されたボールねじ機構のナット（図示せず）と螺合している。走行レール３の右端側のブラケット８には、走行レール３上に配置された締結ユニット１０が取り付けられ、更に、当該締結ユニットにはモータ１1が連結されており、ねじ棒９は、モータ１1により締結ユニットを介して正逆回転される。そして、ねじ棒９が回転すると、移動体５、ひいてはベース７がねじ棒９の回転方向に応じて左方或いは右方へと移動する。なお、ねじ棒９は、両ブラケット８間に取り付けられたカバー１２により覆われている。

ベース７の下部には、アーム１３が旋回可能に配設されている。このアーム１３は、ベース７内に配設されたモータによってベルト伝導機構（いずれも図示せず）を介して正逆方向に旋回するようになっており、その旋回中心は、上から見た状態で、走行レール３の幅方向中央から前方に離れた位置となるように構成されている。なお、アーム１３の旋回中心は、走行レール３の幅方向中央に一致させても良い。

アーム１３の先端部には、昇降板（昇降体）１４が上下方向に移動可能に支持されている。この昇降板１４には、縦軸型のモータ１５が取り付けられており、このモータ１５の回転軸（図示せず）の下端部に手首部材１６が取り付けられている。手首部材１６には、図示しないハンドが取り付けられ、このハンドにワークなどが把持されるようになっている。ハンドは、一般的には、エアシリンダ（図示せず）を作動源として構成されるため、アーム１３の外側部には、上記エアシリンダによるハンドの開閉確認用の電気信号を伝達するコネクタ１７が取り付けられている。
前記ロボット本体４は、以上のようにしてベース７からアーム１３および昇降板１４を経て手首部材１６に至るまでの各種部材によって構成され、移動体５によって吊り下げられた状態で走行レール３に沿って往復移動する。

さて、締結ユニットとモータ１１との間には、図６に示すように、取付板１８が固定されている。この取付板１８は、締結ユニットとモータ１１との間から図示後方に突出しており、その突出部分の一側面に締結ユニットに並べて接続ボックス１９が取り付けられている。一方、ロボット本体４の基部材６の図示後側には、受け板２０が後方に突出するようにして固定されており、この受け板２０上に分配ボックス２１が取り付けられている。これら接続ボックス１９と分配ボックス２１とは、互いに同一高さ位置にあり、分配ボックス２１は、ロボット本体４の移動に伴って、接続ボックス１９から遠ざかり或いは接続ボックス１９に近付くようになっている。

上記接続ボックス（固定設備側）１９と分配ボックス（ロボット本体側）２１との間には、屈曲可能なケーブル保護具としてのケーブルベア（登録商標）２２が設けられている。このケーブルベア２２は、複数個のフレーム２３を水平方向に屈曲可能に連結して構成されている。即ち、図４に示すように、フレーム２３は、断面縦長の偏平箱状をなし、両端部の上下両側に連結片２３ａ，２３ｂが延設されている。そして、複数個のフレーム２３を、連結片２３ａ，２３ｂをピン２４で水平方向に回動可能に連結することによって水平方向に屈曲可能なケーブルベア２２が構成されるものである。

このケーブルベア２２は、一端側のフレーム２３が接続ボックス１９に連結され、他端側のフレーム２３が分配ボックス２１に連結されている。そして、ケーブルベア２２は、接続ボックス１９と分配ボックス２１との間の途中でＵ字状に屈曲（折り返し）されており、その屈曲位置は、ロボット本体４の移動に伴って変化する。なお、走行レール３の一側部には、前記移動体５とケーブルベア２２との接触を回避するための防護板２５がスペーサ２５ａを介して固定されている。この防護板２５は、走行レール３との間に、移動体５の垂下部５ａが移動可能な隙間を形成している。

上記ケーブルベア２２内には、図３にも示すように、接続ボックス１９と分配ボックス２１との間を接続する複数本のケーブル、本実施形態では、１本の電源ケーブル２６と２本の信号ケーブル２７と１本の空圧ケーブル２８の合計４本のケーブルが通されている。なお、電源ケーブル２６および信号ケーブル２７は、共に導線２６ａ，２７ａを外被覆２６ｂ，２７ｂによって被覆してなり、空圧ケーブル２８は、高圧空気に耐え得るような耐圧チューブからなる。

上記ケーブル２６〜２８は、剛性のある耐圧チューブから構成された空圧ケーブル２８が最外側に位置するように並列状態にして溶着或いは接着されることにより一体化されてフラットケーブル２９として構成されている。そして、このフラットケーブル２９は、剛性ある耐圧チューブからなる空圧ケーブル２６が最上位となるようにしてケーブル２６〜２８が上下方向に並ぶ縦型にしてケーブルベア２２内に収容されている。

上記のフラットケーブル２９は、ケーブルベア２２の両端から接続ボックス１９および分配ボックス２１内に導入された両端部が図２に示すような止め具（止め手段）３０により夫々接続ボックス１９および分配ボックス２１に固定されている。そして、接続ボックス１９内において、電源ケーブル２６が電源供給装置から延長された電源供給ケーブル（図示せず）に接続され、信号ケーブル２７が制御装置から延長された信号線（いずれも図示せず）に接続され、空圧ケーブル２８が圧縮空気供給源から延長された空圧ホース（図示せず）に夫々接続されている。

また、分配ボックス２１内において、電源ケーブル２６がアーム１３の旋回用のモータ１１、昇降板１４の昇降用の図示しないモータ、手首部材１６の回転用のモータ１５、コネクタ１７、エアシリンダへ圧縮空気の供給を制御する電磁弁（図示せず）などに接続された分配線（図示せず）に接続され、信号ケーブル２７が各モータ１１，１５や電磁弁などのドライバから延長された信号線（図示せず）に接続され、空圧ケーブル２８が図示しない電磁弁から延長された空圧チューブ（図示せず）に接続されている。

さて、上記フラットケーブル２９は、図１（ａ）に示すように、外周側の側面がケーブルベア２２の例えば外周側の内側面に押し当てられた状態に保持されると共に、図１（ｂ）に示すように、上下両面がケーブルベア２２の上下両内面に非接触となるように保持されている。この保持構成を説明する。即ち、ケーブルベア２２内に収容されたフラットケーブル２９は、その両端部が夫々止め具３０によって接続ボックス１９および分配ボックス２１に固定されているが、この止め具３０による固定時において、フラットケーブル２９の両端部をケーブルベア２２内に押し込んでフラットケーブル２９をケーブルベア２２の一端の開口から他端の開口までの収納空間の外周寄りの距離に合わせた長さとすることにより、フラットケーブル２９の外周側の側面をケーブルベア２２の外周側の内側面に押し付けるようにする。また、同時に、フラットケーブル２２の両端部を持ってフラットケーブル２９の両端部分を図１（ｂ）に示すように角度αだけ斜め上向きとなうようにして、フラットケーブル２９が自身の剛性により両端間部分をケーブルベア２２の内上面に接触しない範囲でケーブルベア２２の下内面から浮き上がった状態に保持されるようにする。そして、この状態で、フラットケーブル２９の両端部分を夫々止め具３０により接続ボックス１９および分配ボックス２１に固定する。

このように、フラットケーブル２９のケーブルベア２２内への収納部分を、ケーブルベア２２の外周側の内側面の長さに合わせた状態でその両端部を止め具３０によって固定すること（押圧手段）および、フラットケーブル２９の両端部を斜め上向きにした状態で止め具３０により固定すること（浮き手段）により、フラットケーブル２９が外周側の側面をケーブルベア２２の外周側の内側面に押し付けられ、且つケーブルベア２２の上下両内面に非接触の状態に保持される。なお、フラットケーブル２９は、複数本のケーブル２６〜２８が一体化されたものであること、および空圧ケーブル２８が耐圧チューブから構成されている関係で剛性大であること、などによって座屈したり、下方に垂れてケーブルベア２２の内下面に接触したりするような事態は生じない。

このように本実施形態によれば、４本のケーブル２６〜２８が一体化されてフラットケーブル２９として構成されているので、ケーブルベア２２の屈曲によりケーブル２６〜２８どうしが擦れ合うような事態は生じない。
また、フラットケーブル２９の外周側の側面がケーブルベア２２の外周側の内面に押し付けられているので、ケーブルベア２２と非接触のフラットケーブル２９の内周側の側面は勿論のこと、ケーブルベア２２の外周側の内面と接しているフラットケーブル２９の外周側の側面についても、ケーブルベア２２と擦れ合うことが防止される。
しかも、フラットケーブル２９の上下両面は、ケーブルベア２２の上下両内面と非接触であるので、ケーブルベア２２が屈曲しても、ケーブルベア２２と擦れ合うことがなく、フラットケーブル２９の摩耗を防止することができる。

図８は本発明の他の実施形態を示すもので、これは、フラットケーブル２９の両端部をケーブルベア２２から引き出すように引っ張ってケーブルベア２２の一端の開口から他端の開口までの収納空間の内周側寄りの距離に合わせた長さとすることにより、フラットケーブル２９の内周側をケーブルベア２２の内周側の内側面に押し付けた状態で、フラットケーブル２９の両端部を夫々止め具３０により接続ボックス１９および分配ボックス２１に固定したものである。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、次のような拡張或いは変更が可能である。
押圧手段または浮き手段のうちの一方だけを設けるものであっても良い。即ち、フラットケーブル２９がケーブルベア２２の外周側内面または内周側内面に押圧されていれば、フラットケーブル２９の上下面はケーブルベア２２の上下内面に接していても良いし、フラットケーブル２９の上下両面がケーブルベア２２の上下両内面に接触していなければ、フラットケーブル２９がケーブルベア２２の外周側内面或いは内周側内面に押圧されていなくとも良い。

フラットケーブル２９を構成するケーブルの本数は４本に限られない。
浮き手段は、フラットケーブル２９の両端部を斜め上向きにして止め具３０により固定する手段に限られず、補助的に例えばフラットケーブル２９の途中部分を補助的に図９に示す吊りバンド（吊り具）３１で宙吊り状態に保持するようにしても良い。
浮き手段は、図９に示す吊りバンド３１だけによってフラットケーブル２９を宙吊りするものであっても良い。

本発明の一実施形態を示すもので、（ａ）は押圧手段によりケーブルベアの外周側内面に押圧されたフラットケーブルを示す断面図、（ｂ）は浮き手段によりケーブルベアの上下両内面に対し非接触に保持されたフラットケーブルを示す断面図 フラットケーブルの両端部分の固定構造を断面にて示す斜視図 フラットケーブルを収納したケーブルベアの断面図 ケーブルベアを構成するフレームの斜視図 吊り型ロボットの正面図 吊り型ロボットの斜視図 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図 本発明の他の実施形態を示す図１（ａ）相当図 本発明の更に異なる他の実施形態を示すケーブルベアの部分斜視図

符号の説明

図面中、３は走行レール、４はロボット本体、５は移動体、６は基部材、７はベース、９はねじ棒、１３はアーム、１４は昇降板、１６は手首部材、１７は電磁弁、１９は接続ボックス、２１は分配ボックス、２２はケーブルベア（ケーブル保護具）、２３はフレーム、２６〜２８はケーブル、２９はフラットケーブル、３０は止め具、３１は吊りバンド（浮き手段）である。

Claims (3)

1. 直線状の走行レールと、
   前記走行レールに吊り下げられた状態で当該走行レールに沿って往復移動するベースおよびこのベースに旋回可能に配設されたアームを有したロボット本体と、
   途中部分が水平方向に折り返されて一端側が前記走行レール側に連結され他端側が前記ロボット本体側に固定された屈曲性あるケーブル保護具と、
   前記ケーブル保護具内に通されて一端側が固定設備側に接続され他端側が前記ロボット本体側に接続された複数本のケーブルと
   を備え、
   前記複数本のケーブルを並列状態に一体化してフラットケーブルに構成し、このフラットケーブルを前記複数本のケーブルが上下に並ぶ状態にして前記ケーブル保護具内に収納すると共に、前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分を、押圧手段によって外周側または内周側の側面が前記ケーブル保護具の外周側または内周側の内側面に押し付けられ、および／または、浮き手段によって上下両面が前記ケーブル保護具の上下両内面に非接触となるように保持することを特徴とする吊り型ロボット。
2. 請求項１記載の吊り型ロボットにおいて、
   前記押圧手段は、前記フラットケーブルを前記ケーブル保護具の一端の開口から他端の開口までの収納空間の外周側寄りの距離に合わせた長さとすることにより前記フラットケーブルの外周側を前記ケーブル保護具の収納空間の外周側に押し付け、若しくは、前記フラットケーブルを前記ケーブル保護具の一端の開口から他端の開口までの収納空間の内周側寄りの距離に合わせた長さとすることにより前記フラットケーブルの内周側を前記ケーブル保持器の内周側に押し付けた状態で、前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分の両側を夫々前記走行レール側および前記ロボット本体側に固定したことを特徴とする吊り型ロボット。
3. 請求項１記載の吊り型ロボットにおいて、
   前記浮き手段は、前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分の両側を斜め上方に傾けることにより、当該フラットケーブルの上面が前記ケーブル保護具の上内面に接触しない範囲で下面を前記フラットケーブルの下内面から浮き上がった状態にし、この状態で前記フラットケーブルの前記ケーブル保護具内への収納部分の両側を夫々前記走行レール側および前記ロボット本体側に固定したことを特徴とする吊り型ロボット。

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