JP6721746B2 - 弾性体を介して線条体を固定する線条体固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットにおいて使用される複数の線条体を固定する線条体固定装置に関する。

産業用ロボットにおいて、種々の線条体がロボットの機体に取付けられる。線条体は、例えば、ロボットの関節軸を駆動するモータに対して動力又は信号を供給するケーブル、或いはアームの先端に取付けられる溶接ガン又はハンドなどの外部機器に対して、動力又は冷却水などを供給するチューブである。

そのような線条体をロボットの機体に固定する線条体固定装置が公知である。ロボットの機体に固定された線条体は、ロボットの動作に応じて引張力を受けることがある。そこで、線条体を強固に固定するとともに、線条体の損傷を防止することを目的として、弾性体を介して線条体を固定する線条体固定装置が広く使用されている。

図１０は、第１の関連技術に係る線条体固定装置５０を示している。線条体固定装置５０は、ロボットの機体に取付けられるベース部材５１と、ボルト５２によりベース部材５１に固定されるクランプ部材５３と、クランプ部材５３とベース部材５１との間に形成される空間に設けられる弾性体５４と、を備えている。弾性体５４は、３つの弾性体ブロック５４１，５４２，５４３から構成されている。弾性体ブロック５４１，５４２，５４３には、半円形の断面を有する複数の溝が形成されており、それら弾性体ブロック５４１，５４２，５４３を組立てることによって、弾性体５４の内部に複数の貫通孔５５が形成されるようになっている。各々の貫通孔５５は、線条体５６をそれぞれ受容できるように、線条体５６の寸法に応じて寸法決めされる。特許文献１には、このような弾性体ブロックを介して線条体を固定する線条体固定装置が開示されている。

図１１は、第２の関連技術に係る線条体固定装置５０を示している。この線条体固定装置５０は、複数の線条体５６を束ねた線条体束の周りを包囲するように設けられる弾性体５４を備えている。

特開２０１３−２０２６９６号公報

第１の関連技術に係る線条体固定装置５０において、貫通孔５５は、線条体５６の形状及び寸法に応じて形成される。そのため、形状又は寸法が異なる複数の線条体５６を固定するために、多数の種類の弾性体ブロック５４１，５４２，５４３を用意する必要があり、コスト増大につながる。また、線条体固定装置５０は必然的に大型化してしまう。他方、第２の関連技術に係る線条体固定装置５０においては、クランプ部材５３をベース部材５１に固定したときに付与される押圧力Ｆによって、線条体５６が潰れてしまう虞がある（図１１参照）。

したがって、線条体の変形を抑制できる安価な線条体固定装置が求められている。

本願の１番目の発明によれば、複数の線条体を産業用ロボットに取付けるのに使用される線条体固定装置であって、ロボットの機体に取付けられるベース部材と、複数の線条体からなる線条体束の周りを包囲するように設けられる円筒形状の弾性体と、弾性体を介して、線条体束をベース部材に対して押圧するようにベース部材に固定されるクランプ部材と、クランプ部材をベース部材に固定したときに、クランプ部材及びベース部材によって形成される線条体束の収容空間の複数の角部にそれぞれ挿入される又は隣接する２つの角部にわたって挿入される挿入部材と、を備え、挿入部材が円形又はＷ字状の断面形状を有した、線条体固定装置が提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明に係る線条体固定装置において、弾性体が、線条体束の周りに巻回されたシート状の部材から形成される、線条体固定装置が提供される。
本願の３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明に係る線条体固定装置において、クランプ部材が、ベース部材とは反対側に向かって凸状に湾曲した半円弧状の断面形状を有する湾曲壁を有している、線条体固定装置が提供される。
本願の４番目の発明によれば、３番目の発明に係る線条体固定装置において、クランプ部材の湾曲壁が弾性体の外周に一致する、線条体固定装置が提供される。
本願の５番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明に係る線条体固定装置において、クランプ部材が、ベース部材に当接する一対のフランジ部と、各々のフランジ部から直立する一対の側壁と、ベース部材に対して平行に延在していて一対の側壁を互いに接続する頂壁と、を有している、線条体固定装置が提供される。
本願の６番目の発明によれば、５番目の発明に係る線条体固定装置において、クランプ部材の頂壁側に設けられる挿入部材が、ベース部材側に設けられる挿入部材よりも大きくなるように寸法決めされる、線条体固定装置が提供される。
本願の７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明に係る線条体固定装置において、円形の断面形状を有する挿入部材が棒状の部材である、線条体固定装置が提供される。
本願の８番目の発明によれば、５番目又は６番目の発明に係る線条体固定装置において、ベース部材及びクランプ部材の頂壁に対して、弾性体を挟んで対向するように夫々設けられている、線条体固定装置が提供される。
本願の９番目の発明によれば、８番目の発明に係る線条体固定装置において、ベース部材側に設けられる挿入部材がフランジ部とベース部材との間に挟持される外延部を有する、線条体固定装置が提供される。
これら及び他の本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。

本発明に係る線条体固定装置によれば、線条体の収容空間の角部に挿入部材を挿入することによって、線条体に付与される押圧力の作用方向が分散される。それにより、線条体の変形を抑制できる。また、弾性体は、線条体束、クランプ部材、ベース部材及び挿入部材の形状に応じて変形できるようになっているので、多数の種類の弾性体を用意、管理する必要がなくなる。それにより、安価な線条体固定装置を提供できる。

本発明に係る線条体固定装置を使用して線条体束が取付けられたロボットを示す斜視図である。 一実施形態に係る線条体固定装置を示す断面図である。 線条体に作用する力を示す図である。 線条体に作用する力を示す図である。 線条体に作用する力を示す図である。 線条体に作用する力を示す図である。 線条体に作用する力を示す図である。 別の実施形態に係る線条体固定装置を示す断面図である。 別の実施形態に係る線条体固定装置を示す断面図である。 別の実施形態に係る線条体固定装置を示す断面図である。 別の実施形態に係る線条体固定装置を示す断面図である。 第１の関連技術に係る線条体固定装置を示す断面図である。 第２の関連技術に係る線条体固定装置を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。また、同一又は対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。

図１は、本発明に係る線条体固定装置１を使用して線条体束２が取付けられた産業用ロボット（以下、単に「ロボット」と称する。）３を示す斜視図である。ロボット３は、例えば図示されるような６軸の垂直多関節ロボットである。しかしながら、本発明に係る線条体固定装置１は、線条体２１を取付ける必要がある任意のタイプのロボットにも適用可能である。

線条体束２は、一群の線条体２１から形成される束である（図２参照）。各々の線条体２１は、例えば、ロボット３の関節軸を駆動するモータ３１に対して動力又は信号を供給するケーブル、或いはアーム３２の先端に取付けられる溶接ガン又はハンドなどの外部機器に対して、動力又は冷却水などを供給するチューブである。

線条体束２は、ロボット３のベース３３からアーム３２の先端まで、ロボット３の機体全体にわたって概ね延在している。線条体束２は、ロボット３が動作する際に、ロボット３が線条体束２に干渉しないように取付けられる。線条体束２は、ロボット３の機体内部の空間に取付けられてもよい。線条体束２は、複数の線条体固定装置１によって、ロボット３の機体の複数の箇所において固定されている。線条体固定装置１の個数及び取付け箇所は、図示された例に限定されない。

図２は、第１の実施形態に係る線条体固定装置１を示している。図２は、線条体束２の長手方向に対して直交する線条体固定装置１の断面を示している。線条体固定装置１は、ロボット３の機体に取付けられるベース部材１１と、ベース部材１１に対してボルト１２により固定されるクランプ部材１３と、線条体束２の周りを包囲するように設けられる弾性体１４と、ベース部材１１及びクランプ部材１３によって形成される線条体束２の収容空間の角部に挿入される挿入部材１５と、を備えている。

ベース部材１１は、ロボット３の機体の設置面に対応した形状を有している。ベース部材１１は、例えば概ね平坦な板状の部材である。ベース部材１１には、ボルト１２を通す穴（図示せず）が形成されている。ベース部材１１は、ロボット３の機体の一部であってもよい。

クランプ部材１３は、ボルト１２を通す穴（図示せず）が形成されていてベース部材１１に当接する平板状の一対のフランジ部１３ａと、各々のフランジ部１３ａからベース部材１１とは反対方向に概ね直立する一対の側壁１３ｂと、ベース部材１１に対して概ね平行に延在していて一対の側壁１３ｂを互いに接続する頂壁１３ｃと、を有している。クランプ部材１３の側壁１３ｂ及び頂壁１３ｃ並びにベース部材１１は、線条体束２及び弾性体１４を収容する収容空間１６を形成している。

クランプ部材１３をベース部材１１に固定する手段は、ボルト１２以外の任意の固定手段であってもよい。例えば、固定手段は、蝶番の形態を有していてもよいし、非金属製の留め具であってもよい。

弾性体１４は、中空の概ね円筒形状を有していて、線条体束２の輪郭に対応した形状の内面を有している。弾性体１４は、ベース部材１１、クランプ部材１３及び挿入部材１５よりも顕著に弾性変形し易い材料から形成されている。線条体束２が線条体固定装置１によりロボット３に固定された状態において、線条体束２は、弾性体１４を介して、ベース部材１１に対して押圧されるように押圧力を受ける。また、ロボット３が動作する際に、引張力が線条体束２に作用することがある。弾性体１４は、線条体束２に作用する押圧力及び引張力を緩衝し、線条体２１が損傷を被るのを防止する。一実施形態において、弾性体１４は、シート状の部材を線条体束２の周りに巻回すことによって形成されてもよい。

挿入部材１５は、図２に示されるように、互いに直交する２つの直線辺と、それら直線辺を互いに接続する円弧状の湾曲辺と、を有する略三角形の断面を有している。本実施形態では、挿入部材１５が、ベース部材１１及びクランプ部材１３によって形成される断面矩形の内部空間の各々の角部に設けられている。挿入部材１５によって、弾性体１４及び線条体束２を収容する収容空間１６は、概ね円形の断面形状を有している。各々の挿入部材１５は同一寸法を有していてもよい。或いは、図示されるように、例えばクランプ部材１３の頂壁１３ｃ側に設けられる挿入部材１５が、ベース部材１１側に設けられる挿入部材１５よりも大きくなるように寸法決めされてもよい。

本実施形態に係る線条体固定装置１によれば、収容空間１６の角部に配置された挿入部材１５によって、クランプ部材１３から線条体２１に作用する押圧力の作用方向が分散される。それにより、線条体２１が過度に変形するのを防止できる。線条体固定装置１の作用効果について、図３Ａ〜図５Ｂを参照してより詳細に説明する。

簡単のために、線条体２１が中空のチューブである例を考える。線条体２１は、図３Ａにおいて矢印で示されるように、互いに対向する二方向から押圧力を受ける場合、比較的容易に変形する。図３Ｂに示されるように、線条体２１が潰れてしまうほど変形した場合、線条体２１は、例えば空気及び冷却水を供給する経路としての機能を十分に果たせなくなる。さらに、線条体２１が破損する可能性も増大する。

他方、図４に示されるように、線条体２１が多数の方向から押圧力を受ける場合、線条体２１を変形させようとする力が互いに打消し合うので、線条体２１は変形し難くなる。

図５Ａに示されるように、線条体２１が１２０度ずつずれた三方向から押圧力を受ける場合、図４の場合に比べると線条体２１は変形し易いものの、変形の程度は比較的小さく、内部空間をある程度確保できる（図５Ｂ参照）。このように、押圧力が少なくとも分散された３方向から線条体２１に作用する場合、線条体２１の変形を抑制できる。なお、線条体２１が中実のケーブル、例えば電線などである場合、線条体２１は、中空のチューブよりも概して変形し難いものの、押圧力を受けたときの挙動は中空のチューブと同様の傾向を示す。

図１１を参照して説明した第２の関連技術の場合、弾性体５４がベース部材５１に対して平行に延在する板状に変形し、線条体２１は、対向する二方向から押圧力Ｆを受けるようになる。その結果、押圧力Ｆが過度に大きい場合、図示されるように線条体５６が潰れてしまうことがある。

それに対し、図２に示される本実施形態に係る線条体固定装置１において、弾性体１４は、円弧状の湾曲辺を有する挿入部材１５によって、弾性変形可能な範囲が制限されるので、弾性体１４は、概ね円筒の形状を維持できる。それにより、弾性体１４の内部空間に配置された各々の線条体２１は、図２の矢印で示されるように、多方向から、例えば弾性体１４の湾曲した内面及び隣接する線条体２１から、押圧力を受けるようになる。

本実施形態に係る線条体固定装置１によれば、次の有利な効果が得られる。
（１）収容空間１６の角部に挿入された挿入部材１５によって、弾性体１４の内表面が湾曲した形状を維持できるようになる。それにより、線条体２１に対して付与される押圧力の作用方向が分散されるようになり、線条体２１の過度の変形を防止できる。

（２）線条体束２を構成する一群の線条体２１は、弾性体１４の内部空間において自由に配置可能なので、線条体固定装置１は、互いに異なる形状及び寸法を有する種々の線条体２１に対して適用可能である。それにより、線条体２１の種類に応じて異なる弾性体を用意する必要がなくなり、コストを削減できる。

（３）本実施形態に従って、線条体２１に作用する押圧力の作用方向が分散されると、それに伴って各々の線条体２１に作用する摩擦力も増大する。したがって、クランプ部材１３をベース部材１１に固定することによって線条体２１に付与される押圧力が小さくても、線条体を十分に強固に固定できるようになる。このように、クランプ部材１３によって付与される押圧力を低減できるので、線条体２１がより一層変形し難くなるような線条体固定装置１を提供できる。

（４）弾性体１４をシート状の部材から形成する場合、弾性体１４を容易に形成できる。また、シート状の部材を必要な長さに応じて切断できるので、弾性体１４の寸法を容易に調整できる。クランプ部材１３から弾性体１４を介して線条体２１に作用する押圧力は、弾性体１４の復元力の大きさに応じて定まるので、弾性体１４の寸法を調整することによって、線条体２１に作用する押圧力を容易に調整できるようになる。

本発明に従って意図される作用効果を実現する線条体固定装置１は、図２に示される実施形態に限定されない。図６〜図９は、それぞれ別の実施形態に係る線条体固定装置１を示している。図６に示される線条体固定装置１において、挿入部材１５は、斜辺が弾性体１４に当接するように配置された概ね直角三角形の断面形状を有する柱状の部材である。また、図７に示される線条体固定装置１において、挿入部材１５は、円形の断面形状を有する棒状の部材である。

図８に示される線条体固定装置１においては、例えば金属板を略Ｗ字状に曲げ加工して形成される２つの挿入部材１５が、ベース部材１１、クランプ部材１３の頂壁１３ｃに対して、それぞれ弾性体１４を挟んで対向するように設けられている。挿入部材１５は鋳造により形成されてもよいし、複数の金属板を溶接して形成してもよい。挿入部材１５は樹脂から形成されていてもよい。

図９に示される線条体固定装置１においては、クランプ部材１３が、平板状の頂壁１３ｃの代わりに、ベース部材１１とは反対側に向かって凸状に湾曲した半円弧状の断面形状を有する湾曲壁１３ｄを有している。この場合、弾性体１４は、湾曲壁１３ｄに沿って円形の外形を維持できる。そのため、湾曲壁１３ｄ側には挿入部材１５を配置する必要がなくなり、コストを削減できる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、他の実施形態によっても本発明の意図する作用効果を実現できることを認識するであろう。特に、本発明の範囲を逸脱することなく、前述した実施形態の構成要素を削除又は置換することができるし、或いは公知の手段をさらに付加することができる。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

１ 線条体固定装置
１１ ベース部材
１２ ボルト
１３ クランプ部材
１４ 弾性体
１５ 挿入部材
１６ 収容空間
２ 線条体束
２１ 線条体
３ ロボット

Claims (9)

1. 複数の線条体を産業用ロボットに取付けるのに使用される線条体固定装置であって、
   ロボットの機体に取付けられるベース部材と、
   前記複数の線条体からなる線条体束の周りを包囲する円筒形状の弾性体と、
   前記弾性体を介して、前記線条体束を前記ベース部材に対して押圧するように前記ベース部材に固定されるクランプ部材と、
   前記クランプ部材を前記ベース部材に固定したときに、前記クランプ部材及び前記ベース部材によって形成される前記線条体束の収容空間の複数の角部にそれぞれ挿入される又は隣接する２つの角部にわたって挿入される挿入部材と、
   を備え、
   前記挿入部材が円形又はＷ字状の断面形状を有した、線条体固定装置。
2. 前記弾性体が、前記線条体束の周りに巻回されたシート状の部材から形成される、請求項１に記載の線条体固定装置。
3. 前記クランプ部材が、前記ベース部材とは反対側に向かって凸状に湾曲した半円弧状の断面形状を有する湾曲壁を有している、請求項１又は２に記載の線条体固定装置。
4. 前記クランプ部材の前記湾曲壁が前記弾性体の外周に一致する、請求項３に記載の線条体固定装置。
5. 前記クランプ部材が、前記ベース部材に当接する一対のフランジ部と、各々のフランジ部から直立する一対の側壁と、前記ベース部材に対して平行に延在していて前記一対の側壁を互いに接続する頂壁と、を有している、請求項１又は２に記載の線条体固定装置。
6. 前記クランプ部材の前記頂壁側に設けられる前記挿入部材が、前記ベース部材側に設けられる前記挿入部材よりも大きくなるように寸法決めされる、請求項５に記載の線条体固定装置。
7. 前記円形の断面形状を有する前記挿入部材が棒状の部材である、請求項１から６のいずれか１項に記載の線条体固定装置。
8. 前記Ｗ字状の断面形状を有する２つの前記挿入部材が、前記ベース部材及び前記クランプ部材の前記頂壁に対して、前記弾性体を挟んで対向するように夫々設けられている、請求項５又は６に記載の線条体固定装置。
9. 前記ベース部材側に設けられる前記挿入部材が前記フランジ部と前記ベース部材との間に挟持される外延部を有する、請求項８に記載の線条体固定装置。

Images