JP6817150B2 - ケーブル処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブル処理装置に関し、より詳細には、溶接装置などの機械装置に接続された各種ケーブルの取扱い性を向上可能なケーブル処理装置に関する。

例えば、船体構造などの大型枠組構造物に溶接を施す場合は、図１０に示すように、平板状のパネル１、ロンジ２、トランス３の間に発生する継手５を溶接する。パネル１の表面には、複数列のロンジ２が配置されると共に、ロンジ２と直交する方向にはトランス３が一定間隔で配置され、パネル１とロンジ２とトランス３とで形成される三方または四方が囲まれた各枠組みされた領域４の交差部（継手）５をそれぞれ溶接する。

大組立は、ロンジ２とトランス３を升目に先組みした後、パネル１と溶接する枠組工法、またはロンジ２を先にパネル１に溶接した後、トランス３を取り付けて溶接を行うロンジ先付け法等がある。いずれの場合も産業用ロボットを用いた自動化が望まれており、この場合、溶接装置を大型枠組構造物の領域４内に移動させ、該領域４内のロンジ２やトランス３に対向配置する必要がある。

このような溶接装置の移動は、一般的に、クレーンを前後・左右方向に移動可能とし、且つ、クレーンに配設されたワイヤで溶接装置を懸架して昇降することで行われている。また、特許文献１には、矩形のアングル構造のユニットを伸縮できるように連結したテレスコピックガイドの下端に産業用ロボットを配置し、ワイヤで懸架する産業用ロボットを昇降させる際、左右・前後の動きを拘束して産業用ロボットの揺れを防止するようにした自動溶接装置が開示されている。

特開平０５−２２８８８３号公報

ところで、ロボット載置台（ロボットキャリー）上に産業用ロボットを配置する場合、産業用ロボットに接続される信号線や動力線といった多種のケーブルの収納について考慮する必要がある。即ち、ケーブルを収納する部位や、昇降時におけるケーブルの挙動等によって、ロボットキャリーに揺れや傾き等が発生して、高精度な位置決めや多種多様な継手の溶接に対応することができない場合がある。
特許文献１は、テレスコピックガイドを用いて産業用ロボットの揺れを防止しているが、テレスコピックガイド収納スペースが必要となるため、ロボットキャリー上昇限界位置が低く制限され、背の高い枠組み構造物を乗り越えることができないという課題があった。
また、昇降機構に、テレスコピックガイドを用いる分、産業用ロボットを昇降させるための重量が重くなり、昇降機構のモータが大型化するなど、コスト増となる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇降機構が簡易な構成であっても、ケーブルの挙動による機械装置の揺れや傾きを防止して、大型構造物に対して高精度で位置決め可能なケーブル処理装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 昇降機構によって上部支持部材に対して昇降する機械装置に接続されるケーブルを収納及び規制する少なくとも２つのケーブル処理部を備えるケーブル処理装置であって、
前記ケーブル処理部は、上面視で前記昇降機構の中心に対して対称に配置され、前記機械装置の昇降に応じて伸縮自在な伸縮部と、前記伸縮部が収縮した時、前記ケーブルを巻かれた状態で収納するケーブル収納部と、を有し、
前記伸縮部は、上端部が上部支持部材側に接続されると共に、下端部が前記ケーブル収納部に接続され、
前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に螺旋状に配置されていることを特徴とするケーブル処理装置。
（２）前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に複数箇所で締結されていることを特徴とする（１）に記載のケーブル処理装置。
（３） 前記ケーブルの直径は６５ｍｍ以下で、前記ケーブルの巻き直径は８５０ｍｍ以下であり、前記ケーブルの長さは前記昇降機構の昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のケーブル処理装置。
（４） 前記伸縮部は、少なくとも３本の紐状部材と、前記紐状部材に固定された複数のリングとで構成され、
前記紐状部材は、前記ケーブル収納部に、その中心から等距離に接続され、
前記複数のリングは、前記紐状部材の長手方向に対して間隔をあけて前記紐状部材に固定されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のケーブル処理装置。
（５） 前記ケーブルは、前記複数のリングの各中間部で、前記紐状部材のいずれかに締結されていることを特徴とする（３）に記載のケーブル処理装置。
（６） 前記ケーブル処理部は、前記各ケーブル収納部の中心に配置された錐体状のリング保持部材を備え、
前記リング保持部材の最大直径は、前記リングの内径よりも小さく、
前記伸縮部が収縮したとき、複数の前記リングが前記リング保持部材に嵌まることを特徴とする（４）又は（５）に記載のケーブル処理装置。
（７） 前記ケーブルの直径は６５ｍｍ以下で、前記ケーブルの巻き直径は８５０ｍｍ以下であり、前記ケーブルの長さは前記昇降機構の昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定され、
前記紐状部材は３本であり、
前記リングの内径は３００ｍｍ〜８００ｍｍ、前記紐状部材に対する前記リングの取り付けピッチは５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、前記紐状部材に対する前記ケーブルの取り付けピッチは５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、前記ケーブルの取り付けピッチ間の前記ケーブルの長さは６５０ｍｍ〜１２５０ｍｍであることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載のケーブル処理装置。
（８） 前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、
前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記昇降機構の中心に対して線対称となることを特徴とする（４）〜（７）のいずれかに記載のケーブル処理装置。
（９） 前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、
前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記昇降機構の中心に対して点対称となることを特徴とする（４）〜（７）のいずれかに記載のケーブル処理装置。
（１０） 前記ケーブルは、前記ケーブル収納部に収納されるとき、前記ケーブルの剛性により前記各ケーブル収納部に作用する前記昇降機構の中心周りの回転トルクが、互いに相殺するように配設されることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のケーブル処理装置。
（１１） 前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略１８０°異なる位相となることを特徴とする（１０）に記載のケーブル処理装置。
（１２） 前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略同一位相位置となることを特徴とする（１０）に記載のケーブル処理装置。
（１３） 前記ケーブルは、複数の動力線を有する動力ケーブルと複数の信号線を有する信号ケーブルとに分けられて前記各ケーブル収納部に収納されることを特徴とする（１）〜（１２）のいずれかに記載のケーブル処理装置。
（１４） 前記昇降機構は、前記機械装置を吊り上げるための吊り上げ装置に下端部が接続されるワイヤを有するクレーンであり、
前記各ケーブル収納部は、前記吊り上げ装置に固定されることを特徴とする（１）〜（１３）のいずれかに記載のケーブル処理装置。

本発明のケーブル処理装置によれば、昇降機構が簡易な構成であっても、ケーブルの挙動による機械装置の揺れや傾きを防止して、大型構造物に対して高精度で位置決めすることができる。

本発明に係るケーブル処理装置が適用される溶接装置の全体構成図である。 クレーンにより吊り下げられたケーブル処理部、ロボットキャリー、及び溶接ロボットの側面図である。 ケーブル収納部、ロボットキャリー、及び溶接ロボットの斜視図である。 位置決め装置を備えるロボットキャリーの裏面図である。 伸縮部が伸長してケーブル収納部が下降位置にあるケーブル処理部の側面図である。 伸縮部が収縮してケーブル収納部が上昇位置にあり、リング保持部材にリングが嵌ると共にケーブル収納部にケーブルが収納されたケーブル処理部の側面図である。 チェーン止め金具によるチェーンとケーブルとの締結部を示す拡大図である。 動力ケーブル及び信号ケーブルが異なる方向に巻かれて収納されたケーブル収納部の平面図である。 動力ケーブル及び信号ケーブルが同じ方向に巻かれて収納されたケーブル収納部の平面図である。 ロンジ及びトランスで囲まれた升目形状の枠組みを有する大型枠組構造物の要部斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係るケーブル処理装置について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明においては、機械装置として溶接ロボットを例にとり、大型枠組構造物Ｗの継手を溶接する場合について説明する。本溶接装置にて溶接される大型枠組構造物Ｗについては、図１０で説明したものと同様とし、説明を省略する。また、図１、図２では、ケーブル３８、３９は、図示省略されている。また、以下の説明では、大型枠組構造物Ｗの複数列のロンジ２が並ぶ方向を左右方向、ロンジ２の長手方向に沿った方向を前後方向と称し、また、各図において、Ｘ方向は左右方向、Ｙ方向は前後方向、Ｚ方向は上下方向を指すものとする。

図１に示すように、溶接装置１０では、大型枠組構造物Ｗの所定の方向（左右方向）の両側に一対の脚部フレーム１２が設けられ、各脚部フレーム１２の上部には、一対の水平レール１３がそれぞれ配置されている。従って、一対の水平レール１３は、大型枠組構造物Ｗの上方で、且つ、大型枠組構造物Ｗの左右方向の両側に設置される。一対の水平レール１３には、不図示のモータで駆動される車輪１５ａを備え、クレーンガーダ１４の両端に取り付けられたクレーンサドル１５が走行自在に配設されている。これにより、クレーンガーダ１４は、水平レール１３の長手方向（紙面と直交方向）に沿って水平移動可能である。
なお、水平レール１３は、大型枠組構造物Ｗの片側に配置され、クレーンガーダ１４が片側支持の構造であってもよい。

クレーンガーダ１４には、図１において車輪１７ａを有するホイスト型クレーン２０の台車１７が、モータ１８で駆動されてクレーンガーダ１４に沿って水平方向（図１において左右方向）に移動可能である。

図２も参照して、台車１７の下部には、ケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ｂが設けられており、また、台車１７の略中央下面には、昇降機構であるホイスト型クレーン２０のホイスト２０ｂが取り付けられている。

ホイスト型クレーン２０は、昇降用モータ２０ａでホイスト２０ｂ内の不図示のドラムを回転させることにより、該ドラムに巻き付けられているワイヤ２３を巻取り及び繰出して、ワイヤ２３の下端部に連結されている吊り上げ装置２５を昇降移動させる。

吊り上げ装置２５は、ワイヤ２３の下端部が連結された上部吊り具２６と、上部吊り具２６に４本のチェーン２７で連結された下部吊り具２８と、を備える。

図２及び図３に示すように、下部吊り具２８の下部には、ロボットキャリー４０が回転機構３０を介して連結されており、該ロボットキャリー４０上には、溶接ロボット７０が設置されている。ロボットキャリー４０は、溶接ロボット７０が載置されるロボット載置部４１と、ロボット載置部４１と下部吊り具２８とを連結するステー６０と、を備える。

図４に示すように、ロボット載置部４１の下面には、３６０°回動可能なボール４３を備える４個のボールキャスタ４２が配設されている。ロボット載置部４１は、ボールキャスタ４２により大型枠組構造物Ｗの平板状のパネル１上で任意の方向に移動可能である。

ロボット載置部４１は、隣接するロンジ２及びトランス３に対して、左右方向及び前後方向の位置決めを行う左右位置決め機構４４及び前後位置決め機構４５を有する位置決め装置４６を備える。

左右位置決め機構４４は、ロボット載置部４１の側部に設けられた一対の揺動支点４１ａを支点として回動可能な一対のリンク部材４７と、一対のリンク部材４７の一端にピンを介して回動可能に連結されると共に、その両端に一対のローラ４９が配設されたアーム４８と、リンク部材４７の他端にピンを介して回動可能に連結された駆動リンク５０と、を備える。さらに、各駆動リンク５０は、シリンダ５１により図中、前後方向に水平移動可能な駆動ロッド５２に、連結リンク５３を介して連結されている。即ち、左右位置決め機構４４は、シリンダ５１によって駆動される４節リンク機構を構成している。

シリンダ５１は、常時、駆動ロッド５２を延伸した状態にあり、リンク部材４７及びアーム４８は、ロボット載置部４１の左右側面の内側に畳まれた状態で収納されている。そして、シリンダ５１が作動して駆動ロッド５２がシリンダ５１内に引き込まれる方向に動くと、連結リンク５３が連結する駆動リンク５０も同方向に移動し、図中破線で示すように、リンク部材４７が回動して、アーム４８がロボット載置部４１から両側方に展開する。

このように、ロボット載置部４１の左右両側に一対のアーム４８を備える左右位置決め機構４４は、一対のアーム４８を等圧等ストロークで伸縮して、アーム４８の一対のローラ４９を左右のロンジ２に当接することで、ボールキャスタ４２で支持されているロボット載置部４１を、平板状のパネル１上で抵抗なく移動させ、左右のロンジ２の中央位置にロボット載置部４１を位置決めする。

また、前後位置決め機構４５は、ロボット載置部４１の上面側（図４では紙面裏側）に配置され、前後方向に伸縮するシリンダロッド５５を有する不図示のシリンダと、シリンダロッド５５の先端に固定された押圧部５６と、を備える。

そして、シリンダのシリンダロッド５５を、所定の長さだけ前方に伸ばして押圧部５６によりトランス３に当接することで、ロボット載置部４１がトランス３から所定の距離離間した所定の位置に位置決めされる。

さらに、ロボット載置部４１の下面には、不図示のシリンダにより上下方向に移動可能な４個の電磁石５７が配設されている。ロボット載置部４１は、上記したように左右位置決め機構４４が左右方向の位置決めを行い、前後位置決め機構４５が前後方向の位置決めを行った後、不図示のシリンダを作動させて電磁石５７を下降させ、電磁石５７の磁力でパネル１に吸着させてロボット載置部４１をパネル１に固定する。なお、パネル１に吸着する電磁石５７の部材にアース線を接続すれば、確実にアースすることができ、好適である。
なお、位置決め装置４６は、上記した機械式（接触式）位置決め装置に限定されず、例えば、レーザセンサや視覚センサなどの非接触式位置決め装置であってもよい。

ステー６０には、図２及び図３に示すように、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９をケーブル収納部３２から溶接ロボット７０の各作動部に案内するケーブルダクト６１が固定されている。また、ステー６０の側面には、ロボットキャリー４０及び溶接ロボット７０を制御する制御装置が収納された制御箱６３が配設されている。

溶接ロボット７０は、ロボット載置部４１上で前後方向に移動自在に配設された多関節ロボットであり、アーム先端に溶接トーチ７１を備え、パネル１、ロンジ２、トランス３の溶接部を溶接する。溶接ロボット７０は、公知の多関節ロボットであり、詳細な説明を省略する。

また、ケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ａと、溶接ロボット７０をロボットキャリー４０を介して支持する吊り上げ装置２５との間には、２つのケーブル処理部２２を備えるケーブル処理装置８０が設けられている。具体的に、２つのケーブル処理部２２は、ケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ａと、下部吊り具２８に取り付けられた収納部支持台２９との間にそれぞれ配設されている。２つのケーブル処理部２２は、上面視でクレーン２０のワイヤ２３の中心Ｏに対して対称に配置されている。

各ケーブル処理部２２は、図３及び図５に示すように、伸縮部３１と、ケーブル収納部３２と、を有する。ケーブル収納部３２は、パイプ材が略円形の底板に組み付けられて形成されたかご状部材であり、収納部支持台２９上に固定されている。ケーブル収納部３２は、後述するケーブル３８，３９を略円形に巻いた状態で収納可能である（図６参照）。

図７も参照して、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、ロボットキャリー４０、溶接ロボット７０を駆動及び制御するための複数の動力線及び信号線を、動力線及び信号線ごとに２つのグループに分け、ロープ５８などにより束ねられ、各ケーブル処理部２２に分離して収納される。これにより、動力線から発生する電気ノイズが、信号線に影響を及ぼすことが防止できる。また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、それぞれのケーブル処理部２２のケーブル収納部３２を経由してロボットキャリー４０の制御箱６３、及び溶接ロボット７０に接続している。

動力ケーブル３８は、例えば、溶接パワーケーブル、溶接アースケーブル、ガス供給ホース、エアホース、モータケーブルなど、複数の動力線が直径略６５ｍｍ以下の太さで束ねられている。

また、信号ケーブル３９は、例えば、信号ケーブル、ワイヤ送給装置制御ケーブル、安全系信号ケーブル、溶接電圧検出ケーブルなど、複数の信号線が直径略６５ｍｍ以下の太さに束ねられている。

伸縮部３１は、紐状部材である少なくとも３本のチェーン３３と、略等間隔で３本のチェーン３３に固定された複数のリング３４と、を備える。なお、本実施形態の図示の例では、３本のチェーンが用いられ、１１本のリング３４が３本のチェーン３３に固定されている。

３本のチェーン３３の上端部は、ケーブル処理部支持フレーム１６ａに取り付けられた上部支持板２１に接続されている。また、３本のチェーン３３の下端部は、ケーブル収納部３２に、その中心から等距離の位置で、且つ、リング３４の円周方向において等間隔で連結されている。ケーブル収納部３２は、ホイスト型クレーン２０によるワイヤ２３の巻取り及び繰出しに応じて上下移動し、これに伴って、伸縮部３１が伸縮する。

また、図８に示すように、３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の中心Ｃ１またはＣ２に対して等角度間隔に配置されている。即ち、３本のチェーン３３は、ワイヤ２３の中心Ｏを通る線Ｘ１に対して対称に配置されている。

図３及び図６に示すように、各ケーブル収納部３２の中央には、円すい状のリング保持部材３５が固定されている。リング保持部材３５の根元部の最大直径は、リング３４の内径よりも小さく設定されている。

図３、図５及び図７を参照して、３本のチェーン３３の外周側には、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が螺旋状に配置され、３本のチェーン３３の複数個所にチェーン止め金具３７を介して締結されている。動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、複数のリング３４の各中間部で、３本のチェーン３３のいずれかとそれぞれチェーン止め金具３７及びロープ５８を介して締結されている。即ち、リング３４の取り付けピッチＰ１とすると、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、Ｐ１／２の位置で、チェーン３３に取り付けられており、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチＰ２は、リング３４の取り付けピッチＰ１と等しくなる。なお、図５中、黒丸Ｊ１は、各ケーブル３８、３９が、３本のうち、いずれか１本のチェーン３３と締結されている位置を示し、黒丸Ｊ２は、各ケーブル３８、３９が、残りの２本のうち、いずれかの他のチェーン３３と締結されている位置を示し、黒丸Ｊ３は、各ケーブル３８、３９が、残り１本のチェーン３３と締結されている位置を示す。即ち、螺旋状に巻かれるケーブル３８、３９は、１つのリング３４を越える毎に、巻方向に位置するチェーン３３に対して締結されている。

したがって、ケーブル処理部２２では、ホイスト型クレーン２０がワイヤ２３を巻き取ると、３本のチェーン３３が弛み、リング保持部材３５が複数のリング３４を嵌めながらケーブル収納部３２を上昇させる。リング保持部材３５が、複数のリング３４を嵌めて拘束することで３本のチェーン３３が絡まるのを防止できる。

なお、このような動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の挙動を許容するため、各ケーブル３８、３９の長さは、昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定されるのが好ましい。また、ケーブル収納部３２の大きさを考慮して、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１は、８５０ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。

また、リング３４のリング径Ｄ２は、３００ｍｍ〜８００ｍｍとすることが好ましい。リング径Ｄ２が３００ｍｍ未満であると、リング３４がリング保持部材３５に入らない可能性が生じる。一方、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１に応じて、リング径Ｄ２の上限は、８００ｍｍ以下としている。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、巻き数が少ないほど全体のケーブル長を短くできるので、このため、１周当たりの取り付けピッチを約１．５ｍ〜約２．５ｍに設定する。このため、リング３４の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ１は５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ２は５００ｍｍ〜８５０ｍｍに設定されることが好ましい。
さらに、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチ間の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さは６５０ｍｍ〜１２５０ｍｍに設定されることが好ましい。

また、図６に示すように、上部支持板２１には、リング保持部材３５に対向する位置に、下面に開口するコーン受け部３６が設けられている。リング保持部材３５は、先端側（上端側）から順に、赤色、青色、黄色の塗装が施されており、ケーブル収納部３２と共にリング保持部材３５が上昇すると、コーン受け部３６が赤色、青色の順で嵌合する。従って、ホイスト型クレーン２０を遠方から操作する場合でも、コーン受け部３６によりリング保持部材３５の赤色の部分が遮蔽されて見えなくなったとき、ワイヤ２３の巻き上げ終端に近いことを容易に確認することができ、誤操作を防止することができる。
なお、図３に示すリング保持部材３５において、ドットパターンの領域が赤色の部分を表しており、網掛けパターンの領域が青色の部分を表しており、残りの部分が黄色の部分を表している。

また、リング保持部材３５にコーン受け部３６が嵌合することで、収納部支持台２９、即ち、ケーブル収納部３２が正規の位相からずれていてもケーブル収納部３２と上部支持板２１との相対位置が修正され、ケーブル処理部２２及び溶接ロボット７０の向きが規制される。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、複数の動力線及び信号線が束ねられているため比較的大きな剛性を有する。このため、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が螺旋状に展開する際（ケーブル収納部３２の下降時）、あるいは螺旋状から円形に重ね巻かれる際（ケーブル収納部３２の上昇時）、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性による力が、それぞれのケーブル収納部３２に作用する。

具体的には、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性により、湾曲した各ケーブル３８、３９が直線状に伸びようとする力が、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置において略接線方向にケーブル収納部３２に直接あるいは、収納されている動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の部分を介してケーブル収納部３２に作用する。この力は、ケーブル収納部３２（ロボットキャリー４０も含む）を回転させる回転トルクとして働き、ケーブル収納部３２をワイヤ２３を中心として回転させようとする。

ここで、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置とは、ケーブル収納部３２が下降又は上昇する際、該ケーブル３８、３９が各ケーブル収納部３２、又は各ケーブル収納部３２内に収納される部分から離間する位置のことである。

ケーブル収納部３２は、ワイヤ２３の中心Ｏに対して対称位置に配置されているので、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向、及びケーブル収納部３２に巻回して収納されている動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置を適正に設定することで回転トルクを相殺することが可能となる。

具体的には、図８に示すように、各ケーブル収納部３２内での動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向を互いに逆方向にすると共に、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を、各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して略１８０°異なる位相に設定する。

つまり、本実施形態では、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに逆方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーン３３が締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、ワイヤ２３の中心Ｏを通る線Ｘ１に対して線対称となる。

これにより、ワイヤ２３の中心Ｏから各ケーブル収納部３２に作用する剛性による力の作用点（立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２）までの距離Ｌ１，Ｌ２が等しくなり、且つ剛性による力Ｆ１，Ｆ２の大きさも略等しいので、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性により各ケーブル収納部３２に作用するそれぞれの回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺する方向に作用して、ケーブル収納部３２の回転が抑制される。

なお、上記の説明では、理解を容易にするため、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を、各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線上に設定して説明したが、立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２がそれ以外の位置の場合も、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上が位置における接線方向の力の分力（ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線に直角方向の分力）を考慮することで、同様に回転トルクＴ１，Ｔ２が相殺される。

なお、図９に示すように、各ケーブル収納部３２内での動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向を互いに同じ方向にする場合には、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を、各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して同位相に設定することで、各ケーブル収納部３２に作用するそれぞれの回転トルクＴ１，Ｔ２が相殺される方向に作用する。即ち、この場合、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに同方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーン３３が締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、ワイヤ２３の中心Ｏに対して点対称となる。ただし、この場合には、ワイヤ２３の中心Ｏから立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２までの距離Ｌ１，Ｌ２が異なるため、回転トルクＴ１，Ｔ２が相殺された後にも回転トルクＴ２の一部が残る。

上記した動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性による力Ｆ１，Ｆ２は、ケーブル収納部３２に収納される際の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１、リング３４のリング径Ｄ２、リング３４の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ１、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ２、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチ間の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さ、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の直径、などに影響されるので、それぞれ所定の範囲内に設定するのが好ましい。

なお、ホイスト型クレーン２０を操作してワイヤ２３を巻き取るとき、換言すれば、ケーブル収納部３２を上昇させて動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９を各ケーブル収納部３２に収納するときにも、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性による力Ｆ１，Ｆ２がケーブル収納部３２に作用し、回転トルクＴ１，Ｔ２が発生する。

この場合、剛性による力Ｆ１，Ｆ２、及び回転トルクＴ１，Ｔ２は、上記した説明と逆方向になるが、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向及び立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を同様に設定することで相殺することができ、ケーブル収納部３２の回転を抑制することができる。

このような溶接装置１０では、まず、図１に示すように、パネル１にロンジ２及びトランス３が仮組みされた大型枠組構造物Ｗを定盤６上に配置する。そして、ホイスト型クレーン２０のワイヤ２３が巻き取られ、伸縮部３１（３本のチェーン３３）が収縮してケーブル収納部３２が上昇した状態で、クレーンガーダ１４を水平レール１３に沿って紙面と直交方向に水平移動させると共に、台車１７をクレーンガーダ１４に沿って左右方向に水平移動させて、ロボットキャリー４０及び溶接ロボット７０を、溶接を予定するロンジ２とトランス３とで囲まれた升目の領域４の上方に位置させる。

次いで、図５に示すように、ホイスト型クレーン２０を操作してワイヤ２３を繰り出し、吊り上げ装置２５に固定されているケーブル収納部３２、ロボットキャリー４０（溶接ロボット７０）を下降させる。このとき、図６に示すように、複数のリング３４がリング保持部材３５に嵌められた状態でケーブル収納部３２内に収納されていた３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の下降に伴って伸張する。また、同時にケーブル収納部３２内に略円形に丸められて収納されていた動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、３本のチェーン３３の外周側で螺旋状に展開する。

ロボットキャリー４０（溶接ロボット７０）を、ロンジ２及びトランス３が仮組みされた領域４内に下降させた後、図４に示すように、常時延伸状態にある左右位置決め機構４４のシリンダ５１を作動させて一対のアーム４８をロボット載置部４１から側方に等圧等ストロークで展開し、アーム４８の一対のローラ４９を左右のロンジ２に当接してロボット載置部４１を左右のロンジ２の中央位置に位置決めする。

次いで、前後位置決め機構４５のシリンダを作動させて押圧部５６でトランス３を押圧し、ロボット載置部４１をトランス３から所定の距離離間した位置に位置決めする。さらに、不図示のシリンダにより電磁石５７を下降させて電磁石５７の磁力でパネル１に吸着させてロボット載置部４１をパネル１に固定する。

そして、溶接ロボット７０によりロンジ２及びトランス３が仮組みされた領域４内の溶接継手を溶接する。

以上説明したように、本実施形態のケーブル処理装置８０によれば、クレーン２０のワイヤ２３の中心Ｏに対して対称に配置された２つのケーブル処理部２２は、溶接ロボット７０の昇降に応じて伸縮自在な伸縮部３１と、伸縮部３１が収縮した時、溶接ロボット７０に接続される動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９を巻かれた状態で収納するケーブル収納部３２と、を有する。伸縮部３１は、上端部が上部支持部材側で、下端部がケーブル収納部３２にそれぞれ接続され、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、伸縮部３１の周囲に螺旋状に配置される。これにより、２つのケーブル処理部２２がワイヤ２３の中心Ｏに対してバランスよく配置されているので、各ケーブル３８、３９の挙動による溶接ロボット７０の揺れや傾きを防止でき、大型枠組構造物Ｗに対して高精度で位置決めすることができる。また、クレーン２０によりケーブル収納部３２が昇降する際に、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９はケーブル収納部３２にスムーズに収納又は展開されるので、各ケーブル３８、３９の挙動による溶接ロボット７０の揺れや傾きをさらに防止できる。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、伸縮部３１の周囲に複数箇所で締結されているので、伸縮部３１が伸縮しても、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が絡まるのを抑制することができる。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の直径は６５ｍｍ以下で、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１は８５０ｍｍ以下であり、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さはクレーン２０の昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定されるので、ケーブル長が短い動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９によって、ケーブル収納部３２内への巻取りや、螺旋状の展開を確実に行うことができる。

また、伸縮部３１は、３本のチェーン３３と、間隔をあけて３本のチェーン３３に固定された複数のリング３４と、を有し、３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２に、その中心から等距離に接続されるので、ケーブル収納部３２が水平に保持される。また、３本のチェーン３３は、複数のリング３４で拘束されるので、伸縮部３１の伸縮により３本のチェーン３３が絡まるのを抑制することができる。特に、３本のチェーン３３が複数のリング３４で拘束されることで、各ケーブル３８、３９の剛性による力でチェーン３３が移動するのも抑制できるので、チェーン３３が絡まるのを抑制できる。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、複数のリング３４の各中間部でチェーン３３のいずれかに締結されているので、伸縮部３１が伸びるとき、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が確実に螺旋状に展開し、且つ伸縮部３１が収縮するとき略円形に整列させてケーブル収納部３２に収納できる。

また、ケーブル処理部２２は、リング３４の内径よりも小さい最大直径を有する錐体状のリング保持部材３５がケーブル収納部３２の中心に配置され、伸縮部３１が収縮したとき、複数のリング３４がリング保持部材３５に嵌まるので、３本のチェーン３３を整理してケーブル収納部３２に収納できる。また、これにより、３本のチェーン３３、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が整列してケーブル収納部３２に収納される。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の直径は６５ｍｍ以下、且つ巻き直径Ｄ１は８５０ｍｍ以下であり、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さはクレーン２０の昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定される。さらにリング３４の内径Ｄ２は３００ｍｍ〜８００ｍｍ、３本のチェーン３３に対するリング３４の取り付けピッチＰ１は５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、チェーン３３に対する動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチＰ２は５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、ケーブル３８，３９の取り付けピッチＰ２間の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さは６５０ｍｍ〜１２５０ｍｍであるので、短いケーブル長の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９によって、ケーブル収納部３２内への巻取りや、螺旋状の展開を確実に行うことができる。

また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、ケーブル収納部３２に収納されるとき、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性によりケーブル収納部３２に作用する、ワイヤ２３の中心Ｏに対する回転トルクが、互いに相殺するように配設されるので、ケーブル収納部３２の昇降に伴って発生するロボットキャリー４０や溶接ロボット７０の回動が抑制されて、溶接ロボット７０を精度よく位置決めできる。

また、図８に示すように、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに逆方向であり、且つその立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２が各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して略１８０°異なる位相に設定される場合、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性によりケーブル収納部３２に作用する回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されて溶接ロボット７０の回動が抑制され、溶接ロボット７０を精度よく位置決めできる。

特に、図８に示す場合には、各ケーブル処理部２２の３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の中心Ｃ１またはＣ２に対して等角度間隔に配置されており、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに逆方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーンが締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、ワイヤ２３の中心Ｏを通る線Ｘ１に対して線対称となることで、２つの回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されるように構成される。

また、図９に示すように、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに同方向であり、且つその立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２が各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して略同一位相位置に設定される場合も、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性によりケーブル収納部３２に作用する回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されて溶接ロボット７０の回動が抑制され、溶接ロボット７０を精度よく位置決めできる。

特に、図９に示す場合には、各ケーブル処理部２２の３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の中心Ｃ１またはＣ２に対して等角度間隔に配置されており、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに同方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーン３３が締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、ワイヤ２３の中心Ｏに対して点対称となることで、２つの回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されるように構成される。

また、複数の動力線を有する動力ケーブル３８と複数の信号線を有する信号ケーブル３９とは、分けられて各ケーブル収納部３２にそれぞれ収納されるので、動力ケーブル３８から発生する電気ノイズが信号ケーブル３９に影響を及ぼす虞がない。

また、昇降機構は、溶接ロボット７０を吊り上げるための吊り上げ装置２５に下端部が接続されるワイヤ２３を有するクレーン２０であり、各ケーブル収納部３２は、吊り上げ装置２５に固定されるので、軽量な昇降機構で、溶接ロボット７０を昇降させることができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本発明の機械装置は、上記実施形態のような溶接装置に限定されるものでなく、昇降機構によって昇降可能な任意の機械装置に適用することができる。
また、本発明のケーブル処理部は、上記実施形態のように２つに限定されるものでなく、クレーンのワイヤの中心に対して対称に配置される構成であれば、３つ以上であってもよい。
また、本発明の伸縮部の構成は、上記実施形態のようなチェーンとリングによって構成されるものに限定されず、機械装置の昇降に応じて伸縮自在なものであればよい。
また、本発明の昇降機構の構成は、上記実施形態のようなクレーンに限定されず、例えば、ウィンチなどであってもよい。また、昇降機構のモータは、本実施形態の様に、ワイヤに対して上部支持部材側に配置されてもよいし、ワイヤに対して機械装置側に配置されてもよい。
さらに、伸縮部の上端部は、上記実施形態では、クレーン２０の台車１７に設けられるケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ｂに取り付けられた上部支持板２１に接続されているが、これに限らず、上部支持部材側の部材、つまり、クレーン２０の台車１７に取り付けられる部材、又は台車１７と連動する部材に接続されればよい。即ち、本発明の上部支持部材は、昇降機構に対して上方に位置する部材、例えば、クレーンガーダ１４や、昇降機構の上部に位置する部材、例えば、ワイヤの上端部が支持されるホイスト２０ｃやクレーン２０の台車１７であればよい。

１０ 溶接装置
１６ａ，１６ｂ ケーブル処理部支持フレーム
２０ ホイスト型クレーン（昇降機構）
２１ 上部支持板
２２ ケーブル処理部
２３ ワイヤ
２５ 吊り上げ装置
３１ 伸縮部
３２ ケーブル収納部
３３ チェーン（紐状部材）
３４ リング
３５ リング保持部材
３８ 動力ケーブル
３９ 信号ケーブル
７０ 溶接ロボット（機械装置）
８０ ケーブル処理装置
Ｃ１，Ｃ２ ケーブル収納部の中心
Ｄ１ ケーブルの巻き直径
Ｄ２ リングの内径
Ｏ ワイヤの中心（昇降機構の中心）
Ｐ１ 紐状部材に対するリングの取り付けピッチ
Ｐ２ 紐状部材に対するケーブルの取り付けピッチ
Ｔ１，Ｔ２ 回転トルク
Ｗ 大型枠組構造物

Claims (13)

1. 昇降機構によって上部支持部材に対して昇降する機械装置に接続されるケーブルを収納及び規制する少なくとも２つのケーブル処理部を備えるケーブル処理装置であって、
   前記ケーブル処理部は、上面視で前記昇降機構の中心に対して対称に配置され、前記機械装置の昇降に応じて伸縮自在な伸縮部と、前記伸縮部が収縮した時、前記ケーブルを巻かれた状態で収納するケーブル収納部と、を有し、
   前記伸縮部は、上端部が上部支持部材側に接続されると共に、下端部が前記ケーブル収納部に接続され、
   前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に螺旋状に配置されており、
   前記伸縮部は、少なくとも３本の紐状部材と、前記紐状部材に固定された複数のリングとで構成され、
   前記紐状部材は、前記ケーブル収納部に、その中心から等距離に接続され、
   前記複数のリングは、前記紐状部材の長手方向に対して間隔をあけて前記紐状部材に固定されることを特徴とするケーブル処理装置。
2. 前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に複数箇所で締結されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブル処理装置。
3. 前記ケーブルの直径は６５ｍｍ以下で、前記ケーブルの巻き直径は８５０ｍｍ以下であり、前記ケーブルの長さは前記昇降機構の昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブル処理装置。
4. 前記ケーブルは、前記複数のリングの各中間部で、前記紐状部材のいずれかに締結されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブル処理装置。
5. 前記ケーブル処理部は、前記各ケーブル収納部の中心に配置された錐体状のリング保持部材を備え、
   前記リング保持部材の最大直径は、前記リングの内径よりも小さく、
   前記伸縮部が収縮したとき、複数の前記リングが前記リング保持部材に嵌まることを特徴とする請求項１又は４に記載のケーブル処理装置。
6. 前記ケーブルの直径は６５ｍｍ以下で、前記ケーブルの巻き直径は８５０ｍｍ以下であり、前記ケーブルの長さは前記昇降機構の昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定され、
   前記紐状部材は３本であり、
   前記リングの内径は３００ｍｍ〜８００ｍｍ、前記紐状部材に対する前記リングの取り付けピッチは５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、前記紐状部材に対する前記ケーブルの取り付けピッチは５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、前記ケーブルの取り付けピッチ間の前記ケーブルの長さは６５０ｍｍ〜１２５０ｍｍであることを特徴とする請求項１、４、５のいずれか１項に記載のケーブル処理装置。
7. 前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
   前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、
   前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記昇降機構の中心に対して線対称となることを特徴とする請求項１、４〜６のいずれか１項に記載のケーブル処理装置。
8. 前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
   前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、
   前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記昇降機構の中心に対して点対称となることを特徴とする請求項１、４〜６のいずれか１項に記載のケーブル処理装置。
9. 昇降機構によって上部支持部材に対して昇降する機械装置に接続されるケーブルを収納及び規制する少なくとも２つのケーブル処理部を備えるケーブル処理装置であって、
   前記ケーブル処理部は、上面視で前記昇降機構の中心に対して対称に配置され、前記機械装置の昇降に応じて伸縮自在な伸縮部と、前記伸縮部が収縮した時、前記ケーブルを巻かれた状態で収納するケーブル収納部と、を有し、
   前記伸縮部は、上端部が上部支持部材側に接続されると共に、下端部が前記ケーブル収納部に接続され、
   前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に螺旋状に配置されており、
   前記ケーブルは、前記ケーブル収納部に収納されるとき、前記ケーブルの剛性により前記各ケーブル収納部に作用する前記昇降機構の中心周りの回転トルクが、互いに相殺するように配設されることを特徴とするケーブル処理装置。
10. 前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略１８０°異なる位相となることを特徴とする請求項９に記載のケーブル処理装置。
11. 前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略同一位相位置となることを特徴とする請求項９に記載のケーブル処理装置。
12. 前記ケーブルは、複数の動力線を有する動力ケーブルと複数の信号線を有する信号ケーブルとに分けられて前記各ケーブル収納部に収納されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のケーブル処理装置。
13. 前記昇降機構は、前記機械装置を吊り上げるための吊り上げ装置に下端部が接続されるワイヤを有するクレーンであり、
    前記各ケーブル収納部は、前記吊り上げ装置に固定されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のケーブル処理装置。

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