JPH11122739A - ケーブル作業用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動力源を有しない治具カセットを用いること
ができるとともに、各種の治具カセットを交換可能にし
たケーブル作業用ロボットを提供する。 【解決手段】 ロボットアーム１は、図示しない駆動部
により駆動されて、先端のハンド部２の位置と姿勢が設
定される。ハンド部には、接続部３が取り付けられ、こ
の接続部に治具カセットが着脱可能に取り付けられてい
る。接続部は動力源を内蔵しており、治具カセットを接
続部に結合することにより治具カセットの入力軸が動力
源の出力軸に連結される。ロボットアーム１は、その支
持部５が台車６に固定されている。台車６には、治具カ
セットの移動を監視する撮像装置７も取り付けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高所でのケーブル
作業を行うためのケーブル作業用ロボットに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】高所での建設部材を取り扱う建設ロボッ
ト、特に、架空線路の建設やメンテナンスに用いられる
ケーブル作業用ロボットとして、特開平５−１４６０１
６号公報に記載されたものは、ロボットアームのハンド
部に取り付けた自在バンド取付用の治具カセットを用い
たものである。治具カセット上には、２つの自動ねじ締
め工具や、アーム旋回機構が設けられており、それぞれ
が、必要な動力源を備えている。

【０００３】このように、治具カセット上にモータ等の
動力源を搭載すると、治具カセットの重量が増加すると
いう問題がある。上述した従来例のように、複数の動力
源を備えると、重量の増加はさらに問題となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、動力源を有しない治具カセ
ットを用いることができるとともに、各種の治具カセッ
トを交換可能にしたケーブル作業用ロボットを提供する
ことを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ケーブル作業用ロボットにおいて、ロボットアーム
の先端にモータを内蔵する接続部が取り付けられ、該接
続部はケーブル作業用の各種治具カセットの被結合部を
着脱可能に取着する結合部を有するものであることを特
徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のケーブル作業用ロボットにおいて、前記結合部は、前
記モータの出力軸を略中心にしてその周囲に配置されて
いることを特徴とするものである。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のケーブル作業用ロボットにおいて、前記接続
部は、弾性部材を介して前記ロボットアームの先端に取
り付けられていることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のケーブル作業用
ロボットの概略構成図で、図１（Ａ）は側面図、図１
（Ｂ）はロボットアームを除外して図示した平面図であ
る。図中、１はロボットアーム、２はハンド部、３は接
続部、４は治具カセット、５は支持部、６は台車、７は
撮像装置である。

【０００９】ロボットアーム１は、図示しない駆動部に
より駆動されて、先端のハンド部２の位置と姿勢が設定
される。ハンド部２には、接続部３が取り付けられ、こ
の接続部３に治具カセット４が着脱可能に取り付けられ
ている。この実施の形態では、ロボットアーム１は、そ
の支持部５が台車６に固定されている。台車６には、撮
像装置７も取り付けられている。撮像装置７は、２つの
ＣＣＤカメラを備えており、図示しない駆動部により、
支持軸を回転軸とした回転と、仰角を変化させる回動が
可能に構成されている。撮像装置７の出力信号は図示し
ない画像処理部で処理されて治具カセット４の移動を監
視し、治具カセット４が電柱やケーブル等に接触するこ
とが予測されると、警報を発したり、あるいは、ロボッ
トアーム１の駆動部の作動を停止させるようにしたり、
あるいは、ロボットアーム１の駆動部に補正信号を与え
て接触を避けるように構成されている。

【００１０】図２は、接続部の実施の形態の一例を説明
するためのもので、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は
断面図である。図中、３は接続部、８はモータ、９は減
速機、９は減速機構、１０は出力軸、１１は係止爪、１
２は解除レバー、１３は押圧ばね、１４は取付フランジ
である。接続部３は、モータ８を内蔵している。モータ
８は、電動モータに限らず、電気以外のエネルギー、例
えば、空気圧、油圧等によって回転力が与えられるモー
タなど、回転力を発生できる原動機であればよい。モー
タ８の出力は、減速機構９を介して出力軸１０に出力さ
れる。減速機構９は必ずしも必要とするものではない。
出力軸１０には、非円形、この例では正方形の穴が設け
られ、治具カセットの正方形断面の入力軸とカップリン
グする。

【００１１】接続部３の下面には、取付フランジ８が設
けられており、図１で説明したロボットアーム１の先端
部のハンド部２にねじ止め等の方法で固定される。接続
部３の上面には、係止爪１１が凸設している。係止爪１
１は、出力軸１０を中心となるように２箇所に配置され
ているが、３箇所以上の位置に設けられてもよい。ま
た、係止爪の位置は、必ずしも、出力軸１０を中心位置
となるように設けられなくてもよい。係止爪１１は、押
圧ばね１３により係止方向に付勢されている。図示しな
い治具カセットには、係止爪１１に対応する位置に被係
止部（係止爪によって係止されるような孔や、突起でよ
い。）が設けられており、上方から治具カセットの被係
止部を位置合わせして押し込めば、係止爪１１によって
治具カセットを接続部３に結合することができる。治具
カセットの結合と同時に治具カセットの入力軸が接続部
３の出力軸１０とカップリングする。

【００１２】取り付けた治具カセットを外すには、解除
レバー１２を押圧ばね１３に抗して押し込む。解除レバ
ー１２の押し込みによって、係止爪１１が移動して、治
具カセットの被係止部を解除することができ、治具カセ
ットを外すことができる。

【００１３】接続部と治具カセットとの結合は、係止機
構に限られるものではなく、着脱が可能であればよく、
バヨネット機構やねじ止め等、適宜の結合構造を採用で
きる。

【００１４】図３〜図６により本発明に用いられる治具
カセットについて説明する。図３は、本発明の治具カセ
ットの一例として説明する自在バンド取付工具のカバー
を外した状態の斜視図である。図中、２１は固定部、２
２，２３は可動部、２４，２５は嵌合部、２６は基板、
２７は被係止孔、２８はマグネット、２９は入力軸、３
０は第１の傘歯歯車、３１はクラッチ、３２は第２の傘
歯歯車、３３は第１のトルクリミッタ、３４は第２のト
ルクリミッタ、３５はバンド締付部材、３６は電柱であ
る。

【００１５】基板２６には、下方に入力軸２９が突出
し、図２で説明した出力軸１０の穴に挿入される。同時
に、入力軸２９を挟むようにして設けられた被係止孔２
７に図２で説明した係止爪１１が挿入され、治具カセッ
トを接続部の上面に結合する。

【００１６】マグネット２８は、自在バンドを磁気的に
吸着し、保持する。入力軸２９は、自在バンドの可動部
２２，２３を回動させ、また自在バンドの締め付けを行
なうための駆動力を図１，図２で説明した接続部３から
入力される。第１の傘歯歯車３０は、入力軸２９の回転
を２方向へ分ける。クラッチ３１は、可動部２２，２３
への駆動力の伝達を入切する。第２の傘歯歯車３２は、
回転力の伝達方向を変化させる。第１のトルクリミッタ
３３は、所定以上の締付力で自在バンドを締め付けない
ようにする。第２のトルクリミッタ３４は、自在バンド
の可動部２２，２３の回動終了後に可動部２２，２３へ
の回転力を遮断する。特に、可動部２３側の第２のトル
クリミッタ３４は、可動部２３の回動方向のみ駆動力を
伝達するワンウェイクラッチの機能も備えている。第１
のトルクリミッタ３３としては、例えば３〜７ｋｇｆ・
ｃｍ程度のものを、また第２のトルクリミッタ３４とし
ては、例えば１ｋｇｆ・ｃｍ程度のものを用いることが
できる。

【００１７】この図３に示した自在バンド取付工具に使
用する自在バンドについて一例を説明する。図４（Ａ）
は、自在バンドの固定部の平面図、図４（Ｂ）は同じく
正面図である。また、図５（Ａ）は、一方の自在バンド
の可動部の平面図、図５（Ｂ）は同じく正面図である。
図中、３７，３８は駆動軸孔、３９は回動ピン溝、４０
はナット、４１は回動ピン孔である。固定部１の可動部
２２，２３との接続部分には、図４（Ａ），（Ｂ）に示
すように、駆動軸が貫通する駆動軸孔３７と、後述する
回動ピンが９０゜回転可能な回動ピン溝３９が設けられ
ている。この例では回動ピンを２本とし、回動ピン溝３
９も２つ設けられている。回動ピン溝３９は、駆動軸孔
３７と同一の中心を有した円弧状に形成されている。

【００１８】可動部２２，２３の固定部２１との接続部
分には、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、駆動軸孔３
８が穿設され、駆動軸孔３８と同軸にナット４０が設け
られている。また、駆動軸孔３８の周囲には固定部１の
回動ピン溝３９と対応した回動ピン孔４１が設けられて
いる。ここでは２本の回動ピンに対応して２個の回動ピ
ン孔４１が設けられている。

【００１９】図６は、図３のバンド締付部材の一例の説
明図である。図中、４２はハウジング、４３は回動ピ
ン、４４はボルト、４５は溝、４６は窓部である。図４
に示した自在バンドの固定部２１と可動部２２および可
動部２３との接続を、図６に示すようなバンド締付部材
３５によって行なう。バンド締付部材３５は、ハウジン
グ４２にここでは２本のピン状の回動ピン４３が圧入さ
れている。また、可動部２２，２３の回動軸となるボル
ト４４が回転可能に装着されている。ボルト４４の頭に
は６角穴が設けられており、またその６角穴に対応して
ハウジング４２には窓部４６が形成されている。さらに
ハウジング４２には、ハウジング４２とともに回動ピン
４３を回転させるための溝４５が形成されている。

【００２０】ボルト４４は、自在バンドの固定部１に設
けられた駆動軸孔３７および可動部２２，２３に設けら
れた駆動軸孔３８を貫通し、可動部２２，２３のナット
４０と螺合する。また、回動ピン４３は、自在バンドの
固定部２１に設けられた回動ピン溝３９および可動部２
２，２３に設けられた回動ピン孔４１を貫通するように
バンド締付部材３５が装着される。

【００２１】図３において、第１のトルクリミッタ３３
を介して伝達される駆動力は、例えば６角レンチ等に伝
達され、バンド締付部材３５の窓部４６を介してボルト
４４の頭に設けられた６角穴と嵌合し、ボルト４４を回
転させる。また、第１のトルクリミッタ３３および第２
のトルクリミッタ３４を介して伝達される駆動力は、例
えば第２のトルクリミッタ３４に設けられた突起部をバ
ンド締付部材３５の溝４５に嵌合させ、バンド締付部材
３５のハウジング４２とともに回動ピン４３を回転させ
る。

【００２２】上述した自在バンド取付工具の動作の一例
を説明する。予め自在バンドの固定部２１と可動部２
２，２３との接続部分にバンド締付部材３５を装着して
おく。すなわち、固定部２１の駆動軸孔３７にボルト４
４を貫通させ、回動ピン溝３９に回動ピン４３を貫通さ
せる。また、この例では回動ピン４３が水平の状態で可
動部２２，２３の回動ピン孔４１に回動ピン４３を貫通
させ、ボルト４４をナット４０に仮止めする。この状態
で、可動部２２，２３は、図３に示すように固定部２１
に対して９０゜回転した位置となる。

【００２３】自在バンドの固定部２１をマグネット２８
に吸着させ、固定するとともに、バンド締付部材３５を
締付駆動部に装着する。上述の例では、６角レンチをボ
ルト４４に、また第２のトルクリミッタ３４に連動した
突起部を溝４５に嵌合させる。

【００２４】まずクラッチ３１を切って入力軸２９を通
常とは反対方向に回転駆動する。すると第１の傘歯歯車
３０から、可動部３側の第２の傘歯歯車３２、第１のト
ルクリミッタ３３、第２のトルクリミッタ３４を介し
て、第２のトルクリミッタ３４に連動した突起部でバン
ド締付部材３５のハウジング４２が回転し、それに伴っ
て回動ピン４３が回動する。固定部２１には回動ピン４
３の移動範囲に回動ピン溝３９が設けられているので、
回動ピン４３は回動ピン溝３９内を回動するのみである
が、可動部３は回動ピン４３によって回動する。９０゜
回転したところで回動ピン４３が固定部１の回動ピン溝
３９の端部に当接し、その回動が規制される。その時点
で第２のトルクリミッタ３４はバンド締付部材３５に対
してそれ以上の駆動力がかからないようにする。

【００２５】次にクラッチ３１を入れ、入力軸２９を通
常の回転方向に回転駆動すると、可動部２２側のクラッ
チ３１、第２の傘歯歯車３２、第１のトルクリミッタ３
３、第２のトルクリミッタ３４を介して、第２のトルク
リミッタ３４に連動した突起部でバンド締付部材３５の
ハウジング４２が回転し、それに伴って可動部２２側の
回動ピン４３が回動する。固定部１には回動ピン４３の
移動範囲に回動ピン溝３９が設けられているので、回動
ピン４３は回動ピン溝３９内を回動するのみであるが、
可動部２２は回動ピン４３によって回動する。このと
き、可動部２３側にも第２の傘歯歯車３２、第１のトル
クリミッタ３３を介して第２のトルクリミッタ３４に駆
動力が伝達されるが、可動部２３側の第２のトルクリミ
ッタ３４のワンウェイクラッチ機構によって可動部２３
は回動しない。

【００２６】可動部２２の回動によって、先に回動して
いる可動部２３の嵌合部２５に可動部２２の嵌合部２４
が嵌合し、両者が結合する。可動部２２が９０゜回転し
たところで回動ピン４３が固定部１の回動ピン溝３９の
端部に当接し、その回動が規制される。その時点で第２
のトルクリミッタ３４はバンド締付部材３５に対してそ
れ以上の駆動力がかからないようにする。

【００２７】可動部２２，２３の回動とともに６角レン
チも回転しており、ボルト４４を回転させている。可動
部２２の回動後、そのまま入力軸２９を駆動すれば自在
バンドを締め付ける動作に移行する。可動部２２，２３
は嵌合部２４，２５で嵌合しているため、それぞれの第
２のトルクリミッタ３４によってそれ以上の駆動力が可
動部２２，２３にかかることはない。入力軸２９の回転
駆動力は６角レンチに伝わり、ボルト４４が回転して可
動部２２，２３に設けられているナット４０と螺合し、
可動部２２，２３と固定部２１との距離を狭めて自在バ
ンドを柱状物に締め付ける。締付力が所定の値となる
と、第１のトルクリミッタ３３がそれ以上の駆動力の伝
達を遮断し、それ以上の力がボルト４４にかかることは
ない。このようにして、所定の締付力で自在バンドを柱
状物に装着することができる。その後、自在バンド取付
工具をはずせばよい。

【００２８】なお、上述の構成において、自在バンドの
装着前の状態として可動部２２，２３を１８０゜異なる
状態、すなわち図３において可動部２３を下向きに９０
゜回転させた状態としておくことにより、クラッチ３１
を用いず、入力軸２９を正転させるのみで可動部２２，
２３の嵌合部２４，２５を嵌合させるとともに、ボルト
４４による自在ベルトの締め付けを行なうことができ
る。

【００２９】接続部に取り付けられる治具カセットは、
上述した自在バンドの装着のための治具カセットに限ら
れるものではない。回転力を与えられて動作する種々の
治具カセットを、本発明の接続部に適合するように設計
することによって、交換可能な治具カセットとして、ロ
ボットアームに取り付けることができる。各治具カセッ
トには、動力源を設ける必要はないから、治具カセット
の重量を軽減し、また、コストを下げることができる。
もちろん、付随的な動力源を治具カセットに搭載しても
よい。

【００３０】図７は、図３〜図６で説明した治具カセッ
トを用いて電柱に自在バンドを取り付ける状態の説明図
である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して
説明を省略する。１５は電柱である。なお、撮像装置の
図示は省略したが、撮像装置は必ずしも必要とするもの
ではない。台車６を、作業する電柱の近くに移動させ
て、治具カセット４が所定の位置となるように、図示し
ない操作盤から運転指令を与えて、ロボットアーム１と
ハンド部２を駆動する。ついで、操作盤からの運転指令
によって、接続部３に内蔵されたモータを駆動する。モ
ータの回転によって、図３〜図６で説明したように、自
在バンドを電柱に固定することができる。

【００３１】図８は、接続部の他の実施の形態の説明図
である。図中、図２と同様の部分には同じ符号を付して
説明を省略する。１６はダンパーである。なお、治具カ
セットとの結合機構についての図示は省略した。この実
施の形態では、接続部３をロボットアームのハンド部２
に取り付ける構造として、ダンパー１６を介在させた。
ダンパー１６は、棒状の弾性体を複数本用いて、接続部
３を支持するようにした。ダンパー１６を用いたことに
より、ロボットアームの操作中に治具カセットが電柱等
の構造物やケーブルに誤って接触した際に受ける衝撃を
緩和することができる。また、図３〜図６で説明した治
具カセットのように、電柱等に接触させて作業を行なう
場合に、ダンパー１６によって接触の際の多少の傾斜を
吸収して、適正な接触状態を実現できる利点がある。ダ
ンパー１６は、コンプライアンスの大きい材料が好まし
く、天然ゴムや合成ゴム、あるいは、ばね材料等を用い
ることができる。形状も棒状に限られるものではなく、
板状、柱状など、適宜の形状を採用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、ケーブル作業用の各種治具カ
セットが、交換可能に、ロボットアームの先端にモータ
を内蔵する接続部に取り付けられることによって、治具
カセットに主たる駆動力を発生させるための動力源を必
要とせず、治具カセットを軽量化できるとともに、コス
トを低減できるという効果がある。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、結合部を
モータの出力軸を略中心にしてその周囲に配置したこと
により、出力軸から治具カセットに伝達されるトルクの
反力が特定の結合部に集中することを避けることができ
るという効果がある。

【００３４】請求項３に記載の発明によれば、接続部を
弾性部材を介してロボットアームの先端に取り付けるこ
とによって、治具カセットが電柱等の構造物やケーブル
に誤って接触した際に受ける衝撃を緩和することがで
き、また、治具カセットが電柱等へ接触した際の多少の
傾斜を吸収して、適正な接触状態を実現できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケーブル作業用ロボットの概略構成図
で、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）はロボットアーム
を除外して図示した平面図である。

【図２】を説明するためのもので、図２接続部の実施の
形態の一例を説明するためのもので、図２（Ａ）は平面
図、図２（Ｂ）は断面図である。

【図３】本発明の治具カセットの一例として説明する自
在バンド取付工具のカバーを外した状態の斜視図であ
る。

【図４】図４（Ａ）は、自在バンドの固定部の平面図、
図４（Ｂ）は同じく正面図である。

【図５】図５（Ａ）は、一方の自在バンドの可動部の平
面図、図５（Ｂ）は同じく正面図である。

【図６】図３のバンド締付部材の一例の説明図である。

【図７】図３〜図６で説明した治具カセットを用いて電
柱に自在バンドを取り付ける状態の説明図である。

【図８】接続部の他の実施の形態の説明図である。

【符号の説明】

１…ロボットアーム、２…ハンド部、３…接続部、４…
治具カセット、５…支持部、６…台車、７…撮像装置、
８…モータ、９…減速機構、１０…出力軸、１１…係止
爪、１２…解除レバー、１３…押圧ばね、１４…取付フ
ランジ、１５…電柱、１６…ダンパー、２１…固定部、
２２，２３…可動部、２４，２５…嵌合部、２６…基
板、２７…被係止孔、２８…マグネット、２９…入力
軸、３０…第１の傘歯歯車、３１…クラッチ、３２…第
２の傘歯歯車、３３…第１のトルクリミッタ、３４…第
２のトルクリミッタ、３５…バンド締付部材、３６…電
柱、３７，３８…駆動軸孔、３９…回動ピン溝、４０…
ナット、４１…回動ピン孔、４２…ハウジング、４３…
回動ピン、４４…ボルト、４５…溝、４６…窓部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 耕一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 三河 正彦 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 丹野 瑞紀 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームの先端にモータを内蔵す
   る接続部が取り付けられ、該接続部はケーブル作業用の
   各種治具カセットの被結合部を着脱可能に取着する結合
   部を有するものであることを特徴とするケーブル作業用
   ロボット。
2. 【請求項２】 前記結合部は、前記モータの出力軸を略
   中心にしてその周囲に配置されていることを特徴とする
   請求項１に記載のケーブル作業用ロボット。
3. 【請求項３】 前記接続部は、弾性部材を介して前記ロ
   ボットアームの先端に取り付けられていることを特徴と
   する請求項１または２に記載のケーブル作業用ロボッ
   ト。