JPH04336993A - 産業用ロボットのケーブル処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのケー
ブル処理装置に関し、特に、回転体と非回転体との間の
相対動作部分において電気的配線をフラットケーブルを
用い、ケーブルの伸び、捩れ、磨耗等による損傷を防止
し、延いてはロボット機体の電気配線に基づく故障や不
調、磨耗粉に起因した機械的不調を防止することができ
る産業用ロボットの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における
電気的動力配線、信号配線、更に必要に応じては圧力空
気等の作動流体の配管等においては、ロボット機体内に
回転軸体や直線動作部等の可動要素を備えているため、
従来よりケーブルを用いた配線処理の工夫が行なわれて
いる。即ち、ロボット機体の内部にケーブルを配線する
場合には、２つの相対動作部分における可動部分に対し
てケーブルの絡みが生じることによるケーブル損傷、破
断等を回避すべく、従来より種々の改善工夫が既に提案
されている。

【０００３】図５は、一般的な産業用ロボットのロボッ
ト機体の一例の外観を示しており、固定基台１、ロボッ
ト胴部２、ロボット第１腕３、ロボット第２腕４、ロボ
ット手首５等を有した多関節腕形ロボットである。この
ような多関節腕形ロボットにおいては、図示のごとく、
ロボット胴部２の内部にθ方向の回転軸体を有し、第１
ロボット腕３は水平軸線周りのＷ軸動作自由度を有し、
ロボット第２腕４は水平軸線周りのＵ軸動作が可能であ
ると共に、内部の回転軸体を介してその長軸線周りにロ
ボット手首５のα軸周りの回転動作、γ軸周りの回転動
作、β軸周りの回転動作を遂行させ得る構造を有してい
る。

【０００４】上述の如きロボット機体内におけるケーブ
ル処理の従来技術として、図６に示すように、ケーブル
６をロボット機体の回転軸体７の円筒外周７ａとその回
転軸体７を囲繞する非回転筒体８の内壁８ａとの間の空
間部を利用してケーブル６をらせん状態に回転軸体７の
周囲に配線し、同回転軸体７の回転動作に従ってケーブ
ルがほぐれ方向動作又は巻き付き方向動作することでケ
ーブル６の自由度を許容する工夫等が行なわれていた。 然しながら、この場合にも、同ケーブルの摩耗防止のた
めにケーブルをフレキシブルコンジットとして周知の保
護管（図示なし）の内部に収納して配線ケーブルの保護
を図る方法又は、逆に回転軸体７の外周面７ａや非回転
筒体８の円筒内壁面８ａに樹脂コーティング、例えば、
テトラフルオロエチレン樹脂層を塗着処理する等により
円滑化してケーブルの摩耗劣化を抑止する等の手段がと
られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前者の保
護管を用いるケーブル処理方法では内部にケーブル線を
収納した保護管全体の径が大きくなるためにロボット機
体内の狭小部には適用し難い問題があり、しかも、らせ
ん状配線部で滑りの発生に伴って保護管自体の摩耗と同
摩耗に伴う摩耗塵の発生の問題、ロボット機体の回転軸
体側や非回転筒体側の摩耗塵の発生が回避し難い問題が
ある。他方、後者の樹脂コーティング方法では回転軸体
の円筒形外周又は非回転筒体の内壁に樹脂コーティング
が施してあっても、ロボット使用経過に伴って、ケーブ
ル又は樹脂層で摩耗が発生する場合が有ると言う問題が
有った。

【０００６】依って、本発明の目的は、上述した従来の
産業用ロボットのロボット機体内部に設けられる特に、
電気的なケーブル処理による問題点を解決せんとするこ
とにある。本発明の他の目的は、フラットケーブルを利
用してケーブルの伸び、捩れ、磨耗等の故障原因を解消
し、かつ、安全、確実な電気的接続をロボット機体内の
相対動作領域において達成できる産業用ロボットのケー
ブル処理装置を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、フレキシブル
なフラットケーブルの縁に沿って爪係合孔を設け、この
爪係合孔を利用してロボット機体の内部の回転軸体に設
けたスプロケット部との係合で、回転軸体の回転変位に
従って、回転軸体や非回転筒体の表面との擦れを起こす
ことなく、ケーブルに設けたフラットな余裕部分に常に
一定した自由動作を許容することによりケーブル自体の
損傷や破断、摩耗塵の発生を防止し、しかも、ロボット
機体側にも摩耗や摩耗塵の発生防止を図ったものである
。

【０００８】即ち、本発明によれば、産業用ロボットの
ロボット機体における回転軸体とその回転軸体を囲繞す
る非回転筒体との間に敷設されるケーブルの処理装置に
おいて、ケーブル帯状部の長手縁に沿って複数の爪係合
孔を有したフラットケーブルの一端面を前記非回転筒体
の周面に接続すると共に前記回転軸体と非回転筒体との
間の空間内に所定長さのＵ字状ケーブル余裕部を設けて
該フラットケーブルの他端面を前記回転軸体の周面に止
着し、かつ、前記回転軸体に設けたスプロケット部の係
止爪に前記フラットケーブルの少なくとも１つの爪係合
孔を係合させ、前記回転軸体の回転動作時に、前記フラ
ットケーブルを定ルートに沿って変位するように構成し
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。

【０００９】

【作用】フレキシブル性を備えた上述のフラットケーブ
ルの爪係合孔と回転軸体に設けたスプロケット部の爪と
の係合によれば、回転軸体の正逆両方向への回転に伴っ
てケーブルが動作するときも孔と爪との係合がケーブル
に一定ルートによる自由動作だけを、回転軸体と非回転
筒体との間の空間内で許容するから、回転軸体の動作に
従動するケーブルにすべりが発生することがなく、故に
、回転軸体や非回転筒体と擦れを起こすことがないから
磨耗がなく、従って磨耗塵の発生も無い。更に、ケーブ
ルの余裕長さ部が、フラットなケーブル面の変位として
動作するから、ケーブル自体に無理な捩れや引張等を来
すして損傷原因となることも無い。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。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を示す図面において、図１は
本発明によるケーブル処理を多関節腕形ロボットの第２
のロボット腕における回転軸体と非回転筒体部との間に
適用した実施例を示す部分斜視図、図２は回転軸体に設
けられるスプロケット部の取付け構造を説明する略示斜
視図、図３（ａ）〜（ｃ）は非回転筒体に対して軸心周
りに１つの方向に回転軸体が回転した場合のフラットケ
ーブルの動作過程を示す説明用の略示断面図、図４（ａ
）と（ｂ）はフラットケーブルの構造を説明する部分斜
視図と断面図である。

【００１１】図１を参照すると、多関節腕形産業用ロボ
ットのロボット機体において、第１のロボット腕３の頂
部に第２のロボット腕４が枢着され、この第２のロボッ
ト腕４のＵ軸回転は減速機直結形の駆動モータＭｕによ
って駆動される。また、第２のロボット腕４の前端部に
は図５に基づいて説明したロボット手首（図５のロボッ
ト手首５を参照）が装着され、このロボット手首のβ軸
周りの回転動作とγ軸周りの回転動作は、第２ロボット
腕４の後端に収納ケーシング内に収納、取付けされた駆
動モータＭβとＭγとにより駆動される構成が設けられ
ている。更に、第２ロボット腕４の前端のロボット手首
には直結構造でα軸周りの回転を駆動する駆動モータ（
図示なし）が設けられている。従って、第２ロボット腕
４にはロボット機体の基台側から電気的動力を供給し、
また、制御信号の授受を行なう配線を必要とし、更に、
ロボット手首の先端に装着されるエンドエフェクタに対
する制御信号線等の配線も必要になる。

【００１２】本発明の１実施例に依ると、第２ロボット
腕４は内部にロボット手首のγ軸周りの回転及びβ軸周
りの回転を駆動する回転駆動軸体７が点線で図示の如く
内蔵され、また、この回転駆動軸体７を包囲したケーシ
ングとして中空構造を有した非回転の筒体８が設けられ
たいる。そして、この第２ロボット腕４の前段部位にあ
る第１ロボット腕３等のロボット機体要素の内部または
表面を経由し、第２ロボット腕４の後端側から先端側に
向けて内部配線される配線ケーブルは、後述するフレキ
シブルなフラットケーブル１６に依って形成されている
。

【００１３】このフラットケーブル１６は上記回転駆動
軸体７の円筒外周面７ａと、これに対向した上記筒体８
の円筒内壁面８ａとの間の環状空間内に図示の如くＵ字
状の帯状ケーブル体として配線され、そのフラットケー
ブル１６の帯状一端面が非回転の筒体８の内壁面８ａに
設けられた接続端に接続され、Ｕ字状に余裕長を設けて
折り返された後に、同ケーブル１６の他端面は回転駆動
軸体７の外周面７ａに設けられた接続端に接続されて配
線されている。この場合に上記円筒内壁面８ａと外周面
７ａの接続端には電気コネクタ１７、１８（図１には表
面に現れたコネクタ１７が図示されている）が設けられ
、これらの電気コネクタ１７、１８における前者１７が
筒体８の外表面を経て第２ロボット腕４の最後端へ到る
電気的配線路１８とフラットケーブル１６を電気的に接
続し、後者１８は回転駆動軸体７の内部に先端側へ向う
。

【００１４】ここで、図３を参照すると、回転駆動軸体
７、非回転筒体８の中心軸線に垂直な平面で断面した場
合のフラットケーブル１６のコネクタ１７、１８間にお
ける延長ルートと、回転駆動軸体７が時計周り方向に回
転した場合のフラットケーブル１６の移動状態が図示さ
れている。同図３から明らかなように、フラットケーブ
ル１６は筒体８の円筒内周面８ａの電気コネクタ１７か
ら回転駆動軸体７の外周面７ａの電気コネクタ１８へＵ
字状の余裕長さを備えて配線されているので、回転駆動
軸体７が非回転筒体８に対して相対的に図３の（ａ）〜
（ｂ）〜（ｃ）のように、回転動作した場合も回転駆動
軸体７の外周に帯状体が巻き付くように変位するだけで
あるから、フラットケーブル１６自体に伸び、捩れ等の
無理が加わることは無い。逆向きに回転する場合もフラ
ットケーブル１６は元の配線状態に戻るだけである。し
かも、回転駆動軸体７の外周面７ａにはフラットケーブ
ル１６の長尺縁に沿って穿孔した複数の爪係合孔と係合
するスプロケット部７ｂが設けられ、カメラのフィルム
送りの原理と同様に常に一定ルートで滑りなくケーブル
移動が行われるから、フラットケーブル１６と筒体８の
円筒内周面８ａや回転駆動軸体７の外周面７ａとの間で
こすれが無く、故にケーブル側には筒体８や軸体７側に
も磨耗、磨滅が生ずる危惧は無いのである。なお、図２
は、回転駆動軸体７の外周面７ａに設けられるスプロケ
ット部７ｂの構造を図示している。すなわち、本発明に
よれば、回転駆動軸体７の外周面７ａに直接、係合爪を
形成してスプロケット構造を設ける方法よりも、むしろ
樹脂材等から成形加工法で製造した可撓性のスプロケッ
ト棒を湾曲させた係合爪２１を有するスプロケット体２
０を回転駆動軸体７の外周面７ａにネジ２２で取付け、
固定した構造としたのである。このように形成すれば、
回転駆動軸体７に直接加工する方法より、簡便かつ安価
にスプロケット部７ｂを設けることができる。

【００１５】図４は、フラットケーブル１６の特に、一
端面部と長尺縁に設けた係合孔１６ａの配列を有した構
造を簡単に図示したものである。端面部には電気的接続
を達成するために導線２４が露出され、断面（ｂ）に示
すように端面以外の領域では導線２４が可撓性のケーブ
ル本体２５内部に埋設された構造を有し、端面部には補
強板２６が設けられている。なお、フラットケーブル１
６自体は市販品として入手可能であり、このような市販
のフラットケーブル１６の縁に所定のピッチで爪の係合
孔１６ａを設ければ良いのである。

【００１６】以上においては、本発明を多関節腕形産業
用ロボットの第２ロボット腕４の端部に設けたケーブル
処理装置の実施例について説明したが、本発明は、ロボ
ット腕部位に限定適用されるものではなく、ロボット胴
部やロボット手首等の相対回転動作部位においても同様
に適用可能であることは当業者なら容易に理解し得るも
のである。従って、本発明の技術思想は、実施例の構成
にのみ限定されるものでないことも言うまでもない。

【００１７】

【発明の効果】本発明に依れば、産業用ロボットのロボ
ット機体の回転軸体と、それを囲繞する非回転の筒体と
の間の環状空間にフレキシブルなフラットケーブルを用
い、同フラットケーブルの縁に沿って爪係合孔を設け、
この係合孔を利用して内部の回転軸体に設けたスプロケ
ット部との係合で、回転軸体の回転変位に従って、回転
軸体や非回転筒体の表面との擦れを起こすことなく、ケ
ーブルに設けたフラットな余裕部分に常に一定した自由
動作を許容することによりケーブル自体の伸び、捩れ、
磨耗による損傷及び破断、摩耗塵の発生を防止し、しか
も、ロボット機体側にも摩耗や摩耗塵の発生防止を図っ
たものであるから、ケーブルの長寿命が保証されると共
にロボットの電気的、機体的不調の発生を防止してロボ
ット作動の信頼性を向上させる効果を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるケーブル処理を多関節腕形ロボッ
トの第２のロボット腕における回転軸体と非回転筒体部
との間に適用した実施例を示す部分斜視図である。

【図２】ロボット機体の回転軸体に設けられるスプロケ
ット部の取付け構造を説明する略示斜視図である。

【図３】（ａ）は非回転筒体に対して軸心周りに１つの
方向に回転軸体が回転した場合のフラットケーブルの動
作過程の初期状態を示す説明用の略示断面図である。 （ｂ）は非回転筒体に対して軸心周りに１つの方向に回
転軸体が回転した場合のフラットケーブルの動作過程の
次の状態を示す説明用の略示断面図である。 （ｃ）は非回転筒体に対して軸心周りに１つの方向に回
転軸体が回転した場合のフラットケーブルの動作過程の
更に回転が進んだ状態を示す説明用の略示断面図である
。

【図４】（ａ）はフラットケーブルの構造を説明する部
分斜視図である。 （ｂ）はフラットケーブルの構造を説明する（ａ）のＩ
Ｖ−ＩＶ線による断面図である。

【図５】産業用ロボットの１例である多関節腕形産業用
ロボットの機体構造を示す斜視図である。

【図６】従来の産業用ロボットのケーブル処理装置の構
成例を示す部分斜視図である。

【符合の説明】

３…第１ロボット腕、 ４…第２ロボット腕、 ５…ロボット手首、 ７…回転軸体、 ７ａ…外周面、 ７ｂ…スプロケット部、 ８…非回転筒体、 ８ａ…円筒内周面、 １６…フラットケーブル、 １７…電気コネクタ、 １８…電気コネクタ、 １６…係合孔、 ２０…スプロケット体、 ２１…爪。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　産業用ロボットのロボット機体におけ
   る回転軸体と該回転軸体を囲繞する非回転筒体との間に
   敷設されるケーブルの処理装置において、ケーブル帯状
   部の長手縁に沿って複数の爪係合孔を設けたフラットケ
   ーブルの一端面を前記非回転筒体の周面に接続すると共
   に前記回転軸体と非回転筒体との間の空間内に所定長さ
   のＵ字状ケーブル余裕部を設けて該フラットケーブルの
   他端面を前記回転軸体の周面に止着し、かつ、前記回転
   軸体に設けたスプロケット部の係止爪に前記フラットケ
   ーブルの少なくとも１つの爪係合孔を係合させ、前記回
   転軸体の回転動作時に、前記フラットケーブルを定ルー
   トに沿って変位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】　　前記回転軸体に設けたスプロケット部
   は、該回転軸体の外周に着脱自在に止着れさた係止爪付
   きの帯体から成る請求項１に記載の産業用ロボットのケ
   ーブル処理装置。