WO2016104150A1 - 給電モジュール - Google Patents

Abstract

　モジュール本体（２８Ａ，２８Ｂ）と、前記モジュール本体（２８Ａ，２８Ｂ）の一側表面に設けられた引き込み部（２６）とを備え、前記引き込み部（２６）は、前記モジュール本体（２８Ａ，２８Ｂ）の一側表面にシール管（３０）を固定する板状部（３２）と、前記シール管（３０）の外周を保持する外周保持部（３４）とを有し、前記板状部（３２）は、複数の、ケーブル挿入穴と、前記ケーブル挿入穴に対し前記外周保持部（３４）を位置決めする位置決め部（５０）とが、前記モジュール本体（２８Ａ，２８Ｂ）の一側表面の長手方向に設けられていることを特徴とする、小型化することができる給電モジュールを提供する。

Description

給電モジュール

　本発明は、給電モジュールに関し、特に工具交換装置に適用されるものに関する。

　各種機器、例えば産業用ロボットに適用される工具交換装置として、ロボット側に取り付けられる雄型部材と、工具側に取り付けられる雌型部材を備えるものが開示されている（例えば、特許文献１）。工具交換装置は、用途に応じてロボットから工具へケーブルを介して電源電力や電気信号を伝送するための給電モジュールが取り付けられる。給電モジュールは、雄型部材及び雌型部材に取り付けられ、雄型部材と雌型部材を連結したときに電気的に接続される接点部と、外部のケーブルを繋ぐコネクタ部とを有する。

特開２０１２－２５０３２７号公報

　しかしながら従来の給電モジュールの場合、例えば電源電力を伝送するには、コネクタ部が、３芯ケーブル用のコネクタを用いることが多く、大型化せざるを得ない、という問題がある。特に、給電モジュールの厚さは、コネクタ部の大きさによって制約され、小型化することができない。

　そこで本発明は、小型化することができる給電モジュールを提供することを目的とする。

　本発明に係る給電モジュールは、機器の本体側に着脱自在に取り付けられる第１連結部材と、工具側に着脱自在に取り付けられる第２連結部材とを備える工具交換装置の、前記第１連結部材又は前記第２連結部材に着脱自在に取り付けられる給電モジュールにおいて、モジュール本体と、前記モジュール本体の一側表面に設けられた引き込み部とを備え、前記引き込み部は、前記モジュール本体の一側表面にシール管を固定する板状部と、前記シール管の外周を保持する外周保持部とを有し、前記板状部は、複数の、ケーブル挿入穴と、前記ケーブル挿入穴に対し前記外周保持部を位置決めする位置決め部とが、前記モジュール本体の一側表面の長手方向に設けられていることを特徴とする。

　本発明によれば、引き込み部は、ケーブルをモジュール本体の一側表面の長手方向に配置することができるので、モジュール本体の厚さを小さくすることができる。したがって給電モジュールは、小型化することができる。

本実施形態に係る給電モジュールの使用状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る給電モジュールの構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る給電モジュールの構成を示す図であり、図３Ａは平面図、図３Ｂは図３ＡにおけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 本実施形態に係る板状部の構成を示す図であり、図４Ａは斜視図、図４Ｂは正面図である。 本実施形態に係る給電モジュールの、雄型部材と雌型部材を連結した状態を示す斜視図である。 実施形態に係る給電モジュールの、雄型部材と雌型部材を連結した状態を示す部分縦断面図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

（１）全体構成
　図１に示す工具交換装置１０は、産業用ロボットの本体としてのアームの先端（図示しない）に固定される第１連結部材としての雄型部材１２と、工具１４に固定される第２連結部材としての雌型部材１６とを備える。雄型部材１２は、雄型本体１７に設けられた位置決めピン１８を、雌型部材１６の雌型本体１９に形成された位置決め穴２０に挿入することにより、雌型部材１６に対し正確に位置決めされる。工具１４は特に限定されないが、本図においてはスポット溶接ガンが図示されている。雄型部材１２と本体、及び雌型部材１６と工具１４は、図示しない締結具、例えばボルトにより、着脱自在に締結される。本体と工具１４は、工具交換装置１０を介して、連結されると共に、分離し得る。

　雄型部材１２及び雌型部材１６には、それぞれ給電モジュール２２Ａ、２２Ｂが取り付けられている。給電モジュール２２Ａ、２２Ｂは、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂと、接点部２４Ａ、２４Ｂと、引き込み部２６とが設けられている。引き込み部２６を通じて電源供給線（図示しない）がモジュール本体２８Ａ、２８Ｂ内に引き込まれる。工具交換装置１０は、雄型部材１２と雌型部材１６が連結されることにより、接点部２４Ａ、２４Ｂが電気的に接続され、本体から工具１４へ電源電力が供給され得る。なお、以下の説明において、雄型部材１２と雌型部材１６を連結する方向のモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの長さを厚さという。また厚さに直交し、表面に平行な方向を長手方向という。

　図２に示すように、引き込み部２６は、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面に設けられており、板状部３２と、外周保持部３４とを有する。引き込み部２６は、複数のシール管３０をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面に固定すると共に、外周保持部３４によってシール管３０の外周を保持し得るように形成されている。本実施形態の場合、引き込み部２６は、シール管３０をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面の長手方向に、一列に３個固定し得るように形成されている。本図には図示しないが、電源供給線は、３芯ケーブルで構成され、３本の単芯ケーブルに分割される。シール管３０には、単芯ケーブルが１本ずつ挿入される。これにより電源供給線は、引き込み部２６を通じてモジュール本体２８Ａ、２８Ｂ内に引き込まれる。

　外周保持部３４は、円弧形状からなる環状部３５と、環状部３５の両端に設けられた締結部４０とを有する。外周保持部３４は、２個を一組として使用される。環状部３５をシール管３０の外周に接触させ、シール管３０の外周を覆うようにして、締結部４０同士を突き合わせ、当該締結部４０を締結部材、例えばボルトにより締結することにより、シール管３０の外周を保持する。

　図３Ａ，Ｂを参照してモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの構成を詳しく説明する。なお、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂは、雄型部材１２又は雌型部材１６に適用する場合において、主要部の構成が共通するため、雄型部材１２に適用されるモジュール本体２８Ａについてのみ説明する。モジュール本体２８Ａは、底部２９と側部３１とが一体に形成された容器部３３を有する。容器部３３は、底部２９に対向する天井部分は開口が形成されており、フランジ３８で閉塞されている。容器部３３の一側表面には、引き込み口２７が形成されており、引き込み部２６が固定されている。

　容器部３３内には、電気的接続部４３が設けられている。電気的接続部４３は、引き込み部２６を通じてモジュール本体２８Ａ内に引き込まれた単芯ケーブル３６と接点部２４Ａとを電気的に接続し得るように形成されている。電気的接続部４３は、受容部４５と、当該受容部４５と接点部２４Ａとを電気的に接続する連結部４７とを有する。接点部２４Ａは、一端が容器部３３の底部２９から露出していると共に、他端が電気的接続部４３に接続されている。

　単芯ケーブル３６は、導線３７が被覆部３９に覆われている。シール管３０は、筒部４１と、当該筒部４１の先端に一体に形成されたフランジ部４２とを有する。単芯ケーブル３６は、シール管３０の基端から挿入され、容器部３３内に引き込まれている。単芯ケーブル３６は、シール管３０の筒部４１の外周が外周保持部３４で保持されることにより、被覆部３９とシール管３０内周面の間のシール性が保たれる。導線３７の先端は、受容部４５に挿入され、当該受容部４５を加締めることにより、電気的接続部４３に接続される。シール管３０は、フランジ部４２が、板状部３２とモジュール本体２８Ａの一側表面との間に挟まれることにより、引き込み部２６とモジュール本体２８Ａの間のシール性を保った状態で固定される。

　図４Ａ，Ｂに示すように、板状部３２は、ケーブル挿入穴４８と、板状部３２の一側表面に形成された位置決め部５０とを有する。板状部３２は、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面と略同じ表面積を有する大きさに形成されている。ケーブル挿入穴４８は、板状部３２の厚さ方向に開口した貫通穴であり、板状部３２の長手方向に複数、本実施形態の場合、３個均等に形成されている。ケーブル挿入穴４８の大きさは、シール管３０を挿入し得る大きさに形成されている。板状部３２の他側表面には、ケーブル挿入穴４８と同心円状に環状溝４４が形成されている。環状溝４４は、シール管３０のフランジ部４２を、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面との間に挟み、引き込み部２６とモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの間をシールし得る大きさに形成される。

　位置決め部５０は、板状部３２の一側表面から突出して形成された突起部５２と、当該突起部５２に形成された貫通穴５４とを有する。位置決め部５０は、１個のケーブル挿入穴４８に対し２個、すなわち１個のケーブル挿入穴４８を挟んで両側に１個ずつ形成されている。突起部５２は、貫通穴５４が板状部３２の短手方向に開口するように形成されている。突起部５２には、ケーブル挿入穴４８に面した位置に押え部５５が形成されている。押え部５５は、平坦な面で構成され、ケーブル挿入穴４８に挿入されたシール管３０の外周を押え得るように形成されている。

　板状部３２には、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂに引き込み部２６を固定する締結部材、例えばボルトを挿入する固定穴５６が適所に形成されている。固定穴５６は、板状部３２の厚さ方向に開口しており、本実施形態の場合、板状部３２の四隅に加え、２個配置されている。

（２）作用及び効果
　上記のように構成された給電モジュール２２Ａ、２２Ｂの作用及び効果について説明する。まず、引き込み部２６をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂに取り付ける手順を説明する。最初に引き込み部２６の板状部３２にシール管３０を、フランジ部４２が板状部３２の他側表面に形成された環状溝４４に装填されるように挿入する。次いで、シール管３０が挿入された板状部３２を、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面に固定する。板状部３２とモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの間は、シール管３０のフランジ部４２により、シールされる。

　次いで、シール管３０に単芯ケーブル３６を挿入する。単芯ケーブル３６は、先端部分において導線３７が電気的接続部４３に接続される。単芯ケーブル３６が挿入された状態において、シール管３０の外周に、一組の外周保持部３４を配置する。外周保持部３４は、締結部４０同士を、突起部５２を挟んで対向させ、一方の締結部４０から突起部５２の貫通穴５４を介して他方の締結部４０へ向かって締結部材を挿入し、当該締結部材を締めつけて締結される。これにより、単芯ケーブル３６とシール管３０の間がシールされる。このようにして引き込み部２６をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂに取り付けると共に、電源供給線をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂに引き込むことができる。

　このように構成された給電モジュール２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ雄型部材１２及び雌型部材１６に取り付けられる。雄型部材１２と雌型部材１６は、図５に示すように、連結することにより、産業ロボットと工具とを連結する。そして雄型部材１２と雌型部材１６が連結されると、図６に示すように、接点部２４Ａ、２４Ｂ同士が電気的に接続される。これにより、単芯ケーブル３６を通じて本体から給電モジュール２２Ａ、２２Ｂを介して工具１４へ電源電力が供給される。

　本実施形態の場合、引き込み部２６は、３芯ケーブルを３本の単芯ケーブル３６に分割し、当該単芯ケーブル３６をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面の長手方向に一列に配置したことにより、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂの厚さを小さくすることができる。したがって給電モジュール２２Ａ、２２Ｂは、小型化することができる。

　突起部５２は、貫通穴５４が板状部３２の短手方向に開口するように形成されていることにより、一組の外周保持部３４を締め付ける締結部材を、モジュール本体２８Ａ、２８Ｂの厚さ方向から挿入することができる。したがって、給電モジュール２２Ａ、２２Ｂは、締結部材を締めつける締め付け工具が互いの突起部５２や単芯ケーブル３６に干渉することがなく、容易に締結部材を締めつけることができるので、作業性を向上することができる。また突起部５２は、板状部３２に一体に形成されていることにより、単芯ケーブル３６が曲げられたりしても、締結部材の位置を保持することができる。

　引き込み部２６は、一組の外周保持部３４と、突起部５２に形成された押え部５５とにより、シール管３０の外周の一定領域を板状部３２に対し保持している。これにより、先端が引き込まれた単芯ケーブル３６の他端側が曲げられても、シール管３０によるシール性を保持することができる。

　さらに本実施形態に係る引き込み部２６は、長手方向に湾曲させることもできるので、設計の自由度を向上することができる。

　また引き込み部２６は、シール管３０がクランプ力を生じるように構成したので、構成を簡略化することができる。

（３）変形例
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

　上記実施形態の場合、引き込み部２６は、３本の単芯ケーブル３６をモジュール本体２８Ａ、２８Ｂの一側表面の長手方向に一列に配置し得るように構成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、４本以上の単芯ケーブル３６を配置し得るように構成してもよい。

　上記実施形態の場合、外周保持部３４は、環状部３５と、環状部３５の両端に設けられた締結部４０とを有し、２個を一組として用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、一方の締結部４０同士を一体化して、全体としてＣ型形状の１つの部材としてもよい。この場合、位置決め部５０は、１個のケーブル挿入穴４８に対し１個とすることができる。

　上記実施形態の場合、給電モジュール２２Ａ、２２Ｂは、ケーブルを介して電源電力を伝送する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、信号ケーブルを介して電気信号を伝送する場合に適用することもできる。

　上記実施形態では、機器の一例として産業ロボットの場合を説明したが、給電モジュールを含め工具交換装置を取り付ける機器は、産業用ロボットに限定されるものではない。例えばアームに取付けられた工具、あるいはその工具で把持した物の移動や移動先での作業を容易にするバランスアームやハンドクレーンなどであってもよい。また、機器の本体側である産業ロボットのアームに第１連結部材を取り付けているが、その取り付け位置は、機器の構成や工具の種類などに応じて、機器の本体の任意の位置に決めることができる。

１０    工具交換装置
１２    雄型部材（第１連結部材）
１４    工具
１６    雌型部材（第２連結部材）
２２Ａ、２２Ｂ  給電モジュール
２６    引き込み部
２８Ａ、２８Ｂ  モジュール本体
３０    シール管
３２    板状部
３４    外周保持部
４２    フランジ部
４８    ケーブル挿入穴
５２    突起部
５４    貫通穴

Claims (4)

1. 機器の本体側に着脱自在に取り付けられる第１連結部材と、工具側に着脱自在に取り付けられる第２連結部材とを備える工具交換装置の、前記第１連結部材又は前記第２連結部材に着脱自在に取り付けられる給電モジュールにおいて、
   モジュール本体と、
   前記モジュール本体の一側表面に設けられた引き込み部と
   を備え、
   前記引き込み部は、
   前記モジュール本体の一側表面にシール管を固定する板状部と、
   前記シール管の外周を保持する外周保持部と
   を有し、
   前記板状部は、複数の、ケーブル挿入穴と、前記ケーブル挿入穴に対し前記外周保持部を位置決めする位置決め部とが、前記モジュール本体の一側表面の長手方向に設けられていることを特徴とする給電モジュール。
2. 前記位置決め部は、
   前記板状部の一側表面から突出して形成された突起部と、
   前記突起部に形成され、前記突起部を挟んで２個を１組とする前記外周保持部を突き合せた状態で、当該外周保持部に締結部材を挿入するための貫通穴と
   を有することを特徴とする請求項１記載の給電モジュール。
3. 前記貫通穴は、前記板状部の短手方向に開口していることを特徴とする請求項２記載の給電モジュール。
4. 前記板状部の他側表面には、前記シール管の先端に形成されたフランジ部を装填する環状溝が形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項記載の給電モジュール。
   
    

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