JPH08197482A - 産業用ロボットのケーブル処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業用ロボットの機体の関節部分を曲折配線
路に従って延設されるケーブルの捩じれを解消または緩
和して内部導線の疲労破壊原因を解消すること。 【構成】 ロボット機体の関節部分１４、３６、３８の
中心域を通過する曲り配線路に沿って延設されるケーブ
ル１６の内部導線の捩じれを防止するために、曲り配線
路に沿って延設される同ケーブル１６の関節部分１４、
３６、３８から脱した少なくとも１箇所のケーブル部分
を円筒案内孔２０ａによって回動自在に案内、保持する
ガイド部材２０と、同部材２０を機体１０、１２、３
０、３２の内部に固定するクランプ部材２２とからなる
ケーブル処理装置により保持し、上記関節部分の運動に
伴って発生するケーブル１６の捩じれを該ケーブルの戻
り回動によってねじれ量を緩和するように構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボット、特
に、多関節形産業用ロボットのロボット機体内部に匍
匐、延設されるケーブルを、同ケーブル内部の導線に掛
かるロボット動作時の捩じれによる局部的な応力集中を
緩和させ得るケーブル処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットのロボット機体は多く、
複数の関節部を備え、これらの関節部の軸心を中心とし
てロボット機体要素、例えば、ロボットアームやロボッ
トリストは回転運動を遂行し、また、ロボット制御装置
は、これらのロボット機体要素の運動を所定の教示プロ
グラムに従って制御することにより所望のロボット作業
を遂行する構成がとられている。

【０００３】このような産業用ロボットのロボット機体
におけるロボット機体要素の回転運動は各軸毎に設けら
れた主としてサーボモータから成る電気駆動モータを駆
動源としており、従ってこれらの駆動モータに対する電
力供給および各検出信号や制御信号等の授受のためのケ
ーブル配線が必要とされる。このようなケーブル配線
は、従来からロボット機体の周辺機器や周辺設備類とに
ケーブルが絡む等の干渉を回避するためにロボット機体
の内部に匍匐、配線する構成が従来から採用されてい
る。

【０００４】一方、このようにケーブル配線をロボット
機体内部に延設する構成を採ると、図４に図示のよう
に、ロボット機体要素１と２の間に関節部分３を有した
構造において、導線５を内蔵したケーブル４はロボット
機体の関節部分３を通過して１ロボット機体要素１から
他のロボット機体要素２へ匍匐、配線される。特に、小
型ロボットの場合、ロボット機体内部の関節部分３で図
示のように、クランク状に短い間隔で曲った配線路に沿
ってケーブルが延設されている。そして、クランク状に
曲り配線されたケーブルを関節部分の領域外部でスポン
ジやゴム等を介在させてケーブルクランプ６により、し
っかりと固定する構造又はナイロンバンドでロボット機
体の内部側壁に緊縛する構造等が採用されていた。然る
に、小型ロボットのロボット機体要素１、２は、関節部
分３で左右の総回転角度が３６０°に達する場合もあ
り、従って、関節部分を通過するケーブルにも上記の短
い間隔の曲折配線路の部分で３６０°に渡る過酷な捩じ
れが作用する場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このために、図４にお
いて、ケーブル４の内部の導線５に捩じれが作用し、軸
心Ａの回りに相互に回動するロボット機体要素１と２の
間の関節部分３におけるケーブル曲り部分間の距離Ｌが
短い場合には、ケーブル曲線部分を円滑に曲げるように
案内して急激な折り曲げを回避する円筒状ケーブル案内
筒７を設けてもケーブル内部の芯線には捩じれが作用す
るため局部的な応力集中を生ずる。

【０００６】このために、従来は、各関節部分の構造を
工夫し、ケーブルに作用する捩じれが１ｍｍでも長いケ
ーブル部分に拡散伝播するように、関節部分３のケーブ
ル配線通路の形状、構造を改善する工夫が行われていた
に過ぎない。従って、ケーブルに作用する捩じれを低減
させてケーブル内部の導線に局部的に集中する応力を解
消させることは困難な状況にあった。

【０００７】依って、本発明の目的は、産業用ロボット
のロボット機体における各関節部分の中心領域を通過す
る曲折配線路に沿って延設、配線されるケーブルにおけ
る関節通過部分で、ロボット機体要素の運動に伴うケー
ブルの捩じれに伴って発生するケーブル内部の導線に作
用する局部的な応力集中を積極的に緩和する手段を備
え、ケーブル寿命の長寿化を図りうるケーブル処理装置
を提供せんとするものである。

【０００８】本発明の他の目的は、ロボット機体内部の
関節部分におけるケーブル配線路から外れたケーブル部
分に局部的な応力集中の緩和手段を設け、以て関節部分
の構造の簡素化とコンパクト化を図ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、産業用
ロボットにおけるロボット機体の関節部分の中心域を通
過する曲り配線路に沿って延設されるケーブルの内部導
線の捩じれの局部的な集中を防止するためのケーブル処
理装置において、前記曲り配線路に沿って延設されるケ
ーブルの前記関節部分から脱した少なくとも１箇所のケ
ーブル部分を円筒案内孔によって回動自在に案内、保持
するガイド部材と、前記ガイド部材を前記ロボット機体
の内部に固定するクランプ手段と、を具備し、前記関節
部分の運動に伴って発生するケーブル捩じれを前記ガイ
ド部材における該ケーブルの戻り回動によってねじれ量
を緩和するように構成したことを特徴とする産業用ロボ
ットのケーブル処理装置が提供される。

【００１０】ここで、前記ケーブルがロボット機体にお
ける２つの関節部分を通過する曲り配線路に沿って延設
される場合には、該２つの関節部分の略中間位置に該ケ
ーブルを案内、保持する前記のガイド部材を設けること
が好ましい。

【００１１】

【作用】上述の構成からなる産業用ロボットのケーブル
処理装置によれば、ロボット機体内部に匍匐、配線され
るケーブルが関節部分の運動に伴って捩じれ作用を受け
ることにより、ケーブル内部の導線に捩じれによる応力
集中が掛かる過程で、ケーブル自体が捩じれに対する反
発により上記ガイド部材の円筒案内孔内で捩じれを解消
する方向に回動作用を行うことが許容される。この結
果、ロボット機体のケーブルは、関節部分の曲った配線
路の領域だけに捩じれが集中することがなくなる。故
に、ケーブル内部の導線に及ぶ捩じれ作用も緩和され
る。従って、導線に掛かる局部的な応力集中が緩和され
るので、導線の機械的な疲労損傷が短期間で発生するこ
とはなく、ケーブル寿命が延命される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて、更に、詳細に説明する。図１は、本発明に係る産
業用ロボットのケーブル処理装置の構成の一例を示す略
示斜視図、図２は、ケーブルガイド部材の構成を明示し
た部分拡大図、図３は垂直多関節形ロボット機体の第
１、第２アームおよびロボットリストに配線されるケー
ブルに対して本発明のケーブル処理装置を適用する場合
の構成を示す略示斜視図、図４は、ロボット機体の関節
部分における従来のケーブル処理の構成を示した略示斜
視図である。

【００１３】図１を参照すると、本発明に係るケーブル
処理装置を水平多関節形産業用ロボットにおけるロボッ
ト機体の二アーム間の関節部分に適用した実施例が示さ
れている。すなわち、ロボット機体内部において、第１
のアーム１０の先端と第２のアーム１２の後端との間の
関節部分１４の枢動軸線を通過して複数のケーブル１６
が第１アーム１０側から第２アーム側へケーブル束状に
して延設、配線され、第２アーム１２の先端側に向けて
電力供給や信号の授受が行われている。これらのケーブ
ル１６の束は、関節部分１４を通過する前後で曲り配線
路に沿って配線、走行し、第１アーム１０の内部ではバ
ンド状のクランプ１８によって固定されている。

【００１４】関節部分１４においては、ケーブル１６の
束が、従来より周知の合成樹脂材料や軸受材料から成る
円筒案内２０の円滑な円筒内面にそって案内され、第２
アーム１２内に向けて配線されているが、ケーブル曲状
部１６ａ、１６ｂ間の間隔が比較的短い場合には、両ア
ーム１０、１２の相対的な回動が関節部分１４の枢動軸
心を中心にして遂行された場合に、関節部分１４を通過
するケーブル部分にはアーム回動に応じて捩じれ力が作
用する。このために、各ケーブル１６の内部の導線にも
捩じれが作用する。この結果、特に、関節部分１４を通
過しているケーブル部分の内部導線に就いて考察する
と、もし、第２アーム１２の内部におけるケーブル１６
の曲状部１６ｂを経た第２アーム１２の内部において
も、クランプ１８と同様なクランプを用いてケーブル１
６の束を固定した場合には、同ケーブル部分の内部導線
に局部的な応力集中が生ずる。従って、応力集中が繰り
返されると、比較的に短い期間でケーブル１６の内部導
線には疲労に伴う破断、損耗が発生してケーブル寿命を
著しく短縮する結果となる。

【００１５】然るに、各ケーブル１６の曲状部１６ｂを
脱したケーブル部分を、本発明のケーブル処理装置の要
素を成すガイド部材２０によって保持する構成を設け、
このガイド部材２０に形成した円筒案内孔を遊嵌状態で
ケーブル１６が通過することによって同ケーブルが回動
自在に案内、保持されるようになっている。このガイド
部材２０は、４フッ化エチレン等の軸受用合成樹脂材料
によって形成される円筒案内孔を有した適宜長さのガイ
ド部材として円筒外形、角筒外形を有して形成される。
図２に拡大、明示するように、ガイド部材２０は、その
円筒案内孔２０ａの円筒壁面と通過するケーブル１６の
外周との間に適正量の隙間を設けた状態で同ケーブル１
６を案内、保持する機能を有しているので、ロボット機
体の関節部分１４において捩じれ力が作用してケーブル
１６が捩じれた場合にも曲状部１６ｂを脱した領域、つ
まり、ガイド部材２０によって保持された第２アーム１
２の内部に延設されたケーブル部分で、同ケーブル自体
が有する捩じれに対する反発力によりケーブル１６は捩
じれを解消する方向、即ち、捩じれ方向とは反対方向に
自転して捩じれの解消を図る。この結果、ケーブル１６
の内部の導線においても、ケーブル１６の曲状部１６
ａ、１６ｂの間の短い部分で局部的に捻じられることが
なく、曲状部１６ａから曲状部１６ｂ、ガイド部材２０
による保持部分等を経た長い導線部分に渡って捩じれが
作用する。故に、ケーブル１６の内部導線に、局部的に
応力が集中することはない。

【００１６】なお、束状のケーブル１６の各ケーブルを
保持している夫々のガイド部材２０は、適宜の板状クラ
ンプ部材２２に依ってロボット機体の内部に不動に締結
されることにより、ガイド部材２０が不安定に移動する
ことがないようにされる。すなわち、ガイド部材２０と
クランプ部材２２との組み合わせによって本発明に係る
ケーブル処理装置２４（図２）が構成されているのであ
る。

【００１７】なお、ケーブル１６の束は、第２アーム１
２の先端領域で再びクランプ１８によって固定された構
成が図示されているが、第１アーム１０の内部に設けた
クランプ１８と共に、これらをガイド部材２０とクラン
プ部材２２とから成る本発明に係るケーブル処理装置に
よって置換した構成としても良い。図３は、本発明に係
るケーブル処理装置を垂直多関節形産業用ロボットのロ
ボット機体における２つの関節部分を通過するケーブル
に適用する場合の１実施例を略示的に図示している。

【００１８】図３において、ロボット機体は第１アーム
３０、第２アーム３２、ロボットリスト３４等を具備
し、第１、第２アーム３０、３２の間および第２アーム
３２とロボットリスト３４との間には枢動用の関節部分
３６、３８が設けられ、電力供給用および信号授受用の
ケーブル１６は、第１アーム３０側から第２アーム３２
を経由してロボットリスト３４に向けて延設、配線され
ている。そして、この間に関節部分３６、３８を通過し
ているので、同ケーブル１６は曲線部１６ａ、１６ｂに
加えて曲線部１６ｃ、１６ｄを経由している。故に、第
１、第２アーム３０、３２が関節部分３６において相対
的に枢動回転を行うとき、また、第２アーム３２とロボ
ットリスト３４との間で関節部分３８において相対的に
枢動回転する場合に、これらの関節部分３６、３８を通
過するケーブル部分は、捩じれ力を受ける。

【００１９】そこで、本発明に係るガイド部材２０、ク
ランプ部材２２から成るケーブル処理装置２４（図２参
照）をケーブル１６が湾曲状に曲がり配線される各曲状
部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの領域外の適所に配
設してケーブル１６を前述の実施例と同様に案内、保持
する構成とするのである。つまり、ケーブル１６に作用
する捩じれは、ケーブル処理装置２４におけるケーブル
１６自体の反発による反対方向の回動で解消される。

【００２０】このとき、本実施例のように、２つの関節
部分３６、３８を通過し、この間に第２アーム３２の長
い内部配線路に沿ってケーブル１６が延設されている場
合には、ケーブル処理装置２４の１つを曲状部１６ｂ、
１６ｃの丁度、中間位置に配置してケーブル１６を遊
嵌、挿通させ、円筒案内孔２０ａにおける隙間構造によ
り回動自在に保持すれば、関節部分３６を通過するケー
ブル部分および関節部分３８を通過するケーブル部分に
作用する捩じれは、何れも第２アーム３２の長い配線路
部分で、捩じれを吸収、解消され得るのである。すなわ
ち、単一のケーブル処理装置２４が、２つの関節部分３
６、３８を通過するケーブル１６に対して夫々、有効に
捩じれ解消の効果を及ぼすのである。この結果、ケーブ
ル内部の導線に短い距離で集中的に作用する捻じり応力
を緩和させることができるから、ロボット機体の運動に
伴う同導線の疲労損傷が軽減され、ケーブル１６の寿命
の延命化が得られるのである。

【００２１】なお、ケーブル１６はロボット機体の関節
部分３６および３８の外側領域に適所に、本発明に係る
ケーブル処理装置２４を配置することにより、常に、ケ
ーブルの捩じれが短いケーブル部分に集中することのな
いように構成することができる。上述した実施例の記載
は、多関節形産業用ロボットのロボット機体の主として
アーム部分における１つ又は２０の回動関節部分を通過
するケーブルの捩じれによる疲労損傷を軽減する例に就
いて説明したが、複数の回動関節部分が設けられる多関
節形ロボットの機体には各関節毎に、本発明に係るケー
ブル処理装置を適用してケーブルの長寿命化を図ること
がてきる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、主として多関節形産業用ロボットのロボット機体に
おける関節部分でロボット機体要素の回動に伴ってケー
ブルが捩じれを起こし、これに従って、ケーブル内部の
電力供給用導線や信号授受用の導線に働く捩じれの繰り
返しによる疲労破壊を起こしていた実情に鑑みて、関節
部分を通過する短いケーブル部分に捩じれに伴う応力が
集中作用することのないように、ケーブル捩じれを長い
ケーブル部分で分散的に吸収ないし反方向の回動で解消
する円筒案内孔を有したガイド部材を具備したケーブル
処理装置を構成したので、ケーブル内部の導線が捩じれ
によって機械的に疲労破壊する危惧を解消し、ケーブル
の耐用寿命を顕著に延命化することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る産業用ロボットのケーブル処理装
置の構成の一例を示す略示斜視図である。

【図２】ケーブルガイド部材の構成を明示した部分拡大
図である。

【図３】垂直多関節形ロボット機体の第１、第２アーム
およびロボットリストに配線されるケーブルに対して本
発明のケーブル処理装置を適用する場合の構成を示す略
示斜視図である。

【図４】ロボット機体の関節部分における従来のケーブ
ル処理の構成を示した略示斜視図である。

【符号の説明】

１０…第１アーム １２…第２アーム １４…関節部分 １６…ケーブル １６ａ…曲状部 １６ｂ…曲状部 １８…クランプ ２０…ガイド部材 ２２…クランプ部材 ２４…ケーブル処理装置 ３０…第１アーム ３２…第２アーム ３４…ロボットリスト ３６…関節部分 ３８…関節部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットにおけるロボット機体の
   関節部分の中心域を通過する曲り配線路に沿って延設さ
   れるケーブルの内部導線の捩じれの局部的な集中を防止
   するためのケーブル処理装置において、 前記曲り配線路に沿って延設されるケーブルの前記関節
   部分から脱した少なくとも１箇所のケーブル部分を円筒
   案内孔によって回動自在に案内、保持するガイド部材
   と、 前記ガイド部材を前記ロボット機体の内部に固定するク
   ランプ手段と、を具備し、前記関節部分の運動に伴って
   発生するケーブル捩じれを前記ガイド部材における該ケ
   ーブルの戻り回動によってねじれ量を緩和するように構
   成したことを特徴とする産業用ロボットのケーブル処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記ケーブルがロボット機体における２
   つの関節部分を通過する曲り配線路に沿って延設される
   場合には、該２つの関節部分の略中間位置に該ケーブル
   を案内、保持する前記のガイド部材を設けることを特徴
   とする請求項１に記載のケーブル処理装置。