(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6882437
(24)【登録日】2021年5月10日
(45)【発行日】2021年6月2日
(54)【発明の名称】ケーブル配線方法、ロボットの製造方法、回転軸ケーブル配線構造、及びロボット
(51)【国際特許分類】
B25J 19/00 20060101AFI20210524BHJP
H02G 11/00 20060101ALI20210524BHJP
【FI】
B25J19/00 F
H02G11/00
【請求項の数】16
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-222663(P2019-222663)
(22)【出願日】2019年12月10日
(62)【分割の表示】特願2017-150531(P2017-150531)の分割
【原出願日】2017年8月3日
(65)【公開番号】特開2020-44648(P2020-44648A)
(43)【公開日】2020年3月26日
【審査請求日】2020年2月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100160794
【弁理士】
【氏名又は名称】星野 寛明
(72)【発明者】
【氏名】中山 一隆
【審査官】
貞光 大樹
(56)【参考文献】
【文献】
特開2014−65110(JP,A)
【文献】
実開平4−115594(JP,U)
【文献】
実開平5−14767(JP,U)
【文献】
特開平4−111795(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B25J 1/00 − 21/02
H02G 11/00 − 11/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
相対回転可能な第1部材及び第2部材と、
前記第1部材及び前記第2部材の間に配置され、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方に対して回転可能な円筒状の回転軸部と、
複数のケーブルと、互いの相対配置が維持される状態で前記複数のケーブルを束ねるケーブル集束部材と、を有する一又は複数のケーブル束と、
前記ケーブル束を前記第1部材に固定するための第1ケーブル固定手段と、
前記ケーブル束を前記第2部材に固定するための第2ケーブル固定手段と、を備える
回転軸ケーブル配線構造のケーブル配線方法であって、
前記ケーブル集束部材を、前記円筒状の回転軸部内を通過させた状態で、前記ケーブル集束部材を前記第1ケーブル固定手段に固定するステップを含むケーブル配線方法。
【請求項2】
前記回転軸ケーブル配線構造は、前記ケーブル束の端部に設けられたコネクタを更に備え、
前記ステップは、前記コネクタに近い部位の前記ケーブル集束部材を、前記円筒状の回転軸部内を通過させた状態で、前記コネクタに近い部位の前記ケーブル集束部材を前記第1ケーブル固定手段に固定する請求項1に記載のケーブル配線方法。
【請求項3】
前記ケーブルは前記ケーブル集束部材で束ねた部分から、前記コネクタまでの長さが、前記回転軸部の軸方向の長さよりも長い状態のケーブル束を準備するステップを更に備える、請求項2に記載のケーブル配線方法。
【請求項4】
前記円筒状の回転軸部を通過させない前記ケーブル集束部材の部位を前記第2ケーブル固定手段に固定するステップを更に備える、請求項1から3の何れか一項に記載のケーブル配線方法。
【請求項5】
前記ケーブル束として、前記第1ケーブル固定手段及び前記第2ケーブル固定手段のうちの前記ケーブル束の基端寄りに位置する一方にあらかじめ固定されるケーブルキットを準備するステップを更に備える、請求項1から4の何れか一項に記載のケーブル配線方法。
【請求項6】
前記ケーブル束として、前記ケーブル集束部材の全てが同一の部材であるものを準備するステップを備える、請求項1から5の何れか一項に記載のケーブル配線方法。
【請求項7】
請求項1から6の何れか一項に記載のケーブル配線方法を適用する、ロボットの製造方法。
【請求項8】
相対回転可能な第1部材及び第2部材と、
前記第1部材及び前記第2部材の間に配置され、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方に対して回転可能な円筒状の回転軸部と、
前記回転軸部を介して、前記第1部材及び前記第2部材の一方から他方に通される一又は複数のケーブル束と、
前記ケーブル束を前記第1部材に固定する第1ケーブル固定手段と、
前記ケーブル束を前記第2部材に固定する第2ケーブル固定手段と、を備え、
前記ケーブル束は、
複数のケーブルと、
前記回転軸部の内径よりも小さい外径を有し、互いの相対配置が維持される状態で前記複数のケーブルを束ねるケーブル集束部材と、を有し、
前記ケーブルは、前記ケーブルの太さよりも大きくかつ前記ケーブルの端部に固定された状態で前記回転軸部内を挿通可能なコネクタをそれぞれ端部に有し、前記ケーブル集束部材で束ねられた部分から、前記コネクタまでの長さが、前記回転軸部の軸方向の長さよりも長い、
回転軸ケーブル配線構造。
【請求項9】
前記ケーブル束は、前記ケーブル集束部材を、間隔を空けた位置に二つ備え、
前記複数のケーブルは、前記第1部材及び前記第2部材が相対回転していない所定の状態において、前記ケーブル集束部材に挟まれた区間内で互いに平行に配置される、請求項8に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項10】
前記第1部材及び前記第2部材が相対回転していない所定の状態は、前記回転軸部が基準角度に位置する状態であり、
前記回転軸部は、前記基準角度より正逆両回転方向に等しい許容最大捻じれ角度を有する、請求項9に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項11】
前記ケーブル束の全ては、前記第1ケーブル固定手段及び前記第2ケーブル固定手段のうちの前記ケーブル束の基端寄りに位置する一方にあらかじめ固定されるケーブルキットである、請求項8から10の何れか一項に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項12】
前記ケーブル集束部材は、全てが同一の部材である、請求項8から11の何れか一項に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項13】
前記ケーブル集束部材は、前記ケーブル束の幅と略同じ幅を有する板状部材であると共に、前記第1ケーブル固定手段又は前記第2ケーブル固定手段に対してボルト固定可能な構造を有する、請求項8から12の何れか一項に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項14】
前記ケーブル集束部材は、テープ状部材である、請求項8から12の何れか一項に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項15】
前記ケーブルの識別手段を更に備える、請求項8から14の何れか一項に記載の回転軸ケーブル配線構造。
【請求項16】
請求項8から15の何れか一項に記載の回転軸ケーブル配線構造を備える、ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、円筒状の回転軸部にケーブルを挿通させた回転軸ケーブル配線構造、及びこの回転軸ケーブル配線構造を備えたロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、産業用ロボットでは、相対回転する部材の一方から他方に配置されたケーブルを保護するために、中空パイプを使う例がある(例えば、特許文献1及び2参照)。このような産業用ロボットでは、ビジョンやセンサなどに対応するために、内部を通すケーブルの本数が多くなる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2015−168037号公報
【特許文献2】特開2003−305684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、中空パイプの径が小さい、又はケーブルの充填度が高いという理由から、多数のケーブルをケーブルクランプで束ねたケーブルアッシーを、ケーブルクランプごと丸ごと中空パイプに通せないケースがある。
【0005】
また、ケーブルを中空パイプに通した後、ケーブルを固定する必要がある。この場合、ケーブルが中空パイプ内で交差(クロス)しないように気を使う必要があるが、中空パイプ内のケーブルの充填度が高いとき、確認自体も困難なケースがある。その結果、組立に時間を要するうえ、ケーブルが正しく配置されているか否かの信頼性が低いという問題があった。
【0006】
本発明は、組立時の作業性を良くすると共に、ケーブルが正しく配置されているか否かの信頼性を高めたケーブル配線方法、ロボットの製造方法、回転軸ケーブル配線構造、及びロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
相対回転可能な第1部材及び第2部材と、前記第1部材及び前記第2部材の間に配置され、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方に対して回転可能な円筒状の回転軸部と、複数のケーブルと、互いの相対配置が維持される状態で前記複数のケーブルを束ねるケーブル集束部材と、を有する一又は複数のケーブル束と、前記ケーブル束を前記第1部材に固定するための第1ケーブル固定手段と、前記ケーブル束を前記第2部材に固定するための第2ケーブル固定手段と、を備える回転軸ケーブル配線構造のケーブル配線方法であって、前記ケーブル集束部材を、前記円筒状の回転軸部内を通過させた状態で、前記ケーブル集束部材を前記第1ケーブル固定手段に固定するステップを含むケーブル配線方法。
【0008】
相対回転可能な第1部材及び第2部材と、前記第1部材及び前記第2部材の間に配置され、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方に対して回転可能な円筒状の回転軸部と、前記回転軸部を介して、前記第1部材及び前記第2部材の一方から他方に通される一又は複数のケーブル束と、前記ケーブル束を前記第1部材に固定する第1ケーブル固定手段と、前記ケーブル束を前記第2部材に固定する第2ケーブル固定手段と、を備え、前記ケーブル束は、複数のケーブルと、前記回転軸部の内径よりも小さい外径を有し、互いの相対配置が維持される状態で前記複数のケーブルを束ねるケーブル集束部材と、を有し、
前記ケーブルは、
前記ケーブルの太さよりも大きくかつ前記ケーブルの端部に固定された状態で前記回転軸部内を挿通可能なコネクタをそれぞれ端部に有し、前記ケーブル集束部材で束ねられた部分から、前記コネクタまでの長さが、前記回転軸部の軸方向の長さよりも長い、回転軸ケーブル配線構造。
【発明の効果】
【0017】
組立時の作業性を良くすると共に、ケーブルが正しく配置されているか否かの信頼性を高めたケーブル配線方法、ロボットの製造方法、回転軸ケーブル配線構造、及びロボットが実現される。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】本発明の一実施形態に係るロボットの回転軸ケーブル配線構造を示す概略図である。
【
図2】
図1に示す回転軸ケーブル配線構造を構成するケーブル束を示す概略図である。
【
図3】
図1に示す回転軸ケーブル配線構造のIII−III線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の一実施形態について、
図1及び
図2を参照しながら詳細に説明する。
図1は、ロボット1の回転軸ケーブル配線構造2を示す概略図である。
図2は、
図1に示す回転軸ケーブル配線構造2を構成するケーブル束6を示す概略図である。
【0020】
図1に示すように、ロボット1の回転軸ケーブル配線構造2は、相対回転する部材3,4の一方から他方に配置された複数のケーブル60を保護する構造であり、捻れ(捻回)に起因する断線などの破損を防止する。
【0021】
具体的に、回転軸ケーブル配線構造2は、固定部材(第1部材)3と、可動部材(第2部材)4と、中空パイプ部材(回転軸部)5と、複数のケーブル束6と、第1ケーブル固定手段7と、第2ケーブル固定手段8と、を備えている。
【0022】
固定部材3は、内部に空間を有する部材であり、中空パイプ部材5の一端を固定するように支持して中空パイプ部材5と連通している。この固定部材3は、中空パイプ部材5を介して可動部材4から通されているケーブル60を、第1ケーブル固定手段7によって固定している。
【0023】
可動部材4は、内部に空間を有する部材であり、中空パイプ部材5の他端を回転可能に支持して中空パイプ部材5と連通している。この可動部材4は、中空パイプ部材5を介して固定部材3に通されているケーブル60を、第2ケーブル固定手段8によって固定している。
【0024】
中空パイプ部材5は、ロボット1の手首を構成する円筒状の部材であり、一端が固定部材3に固定されるように支持されて固定部材3と連通していると共に、他端が可動部材4に回転可能に支持されて可動部材4と連通している。
【0025】
ケーブル束6は、中空パイプ部材5を介して、可動部材4から固定部材3に通されている。
図1及び
図2に示すように、ケーブル束6は、複数のケーブル60と、二つのケーブル集束部材61と、を備えている。
【0026】
複数のケーブル60は、それぞれ、端部にコネクタ60aを有している。これら複数のケーブル60は、ケーブル集束部材61同士の相対配置が維持される状態で二つのケーブル集束部材61で束ねられ、コネクタ60a寄りのケーブル集束部材61で束ねられた部分から、端部に設けられたコネクタ60aまでの長さL1が、中空パイプ部材5の軸方向の長さL2よりも長い。また、複数のケーブル60は、固定部材3及び可動部材4が相対回転していない所定の状態(初期の基準状態)において、ケーブル集束部材61に挟まれた区間内で互いに平行に配置されている。
【0027】
このような複数のケーブル60は、一方の方向に最大限捻られる角度と、他方の方向に最大限捻られる角度と、が均等になる構造となっている。このため、固定部材3及び可動部材4は、相対回転していない初期状態から、一方の方向へ回転可能な角度と、他方の方向へ回転可能な角度と、が一致する。従って、上述の固定部材3及び可動部材4が相対回転していない所定の状態(初期の基準状態)とは、中空パイプ部材5が基準角度に位置する状態を意味する。このとき、中空パイプ部材5は、該基準角度より正逆両回転方向に等しい許容最大捻じれ角度を有する。
【0028】
二つのケーブル集束部材61は、間隔を空けた位置で、ケーブル集束部材61同士の相対配置が維持される状態で複数のケーブル60を束ねる。このケーブル集束部材61は、中空パイプ部材5よりも小さい外径を有しており、中空パイプ部材5内を挿通させることが可能となっている。具体的に、ケーブル集束部材61は、ケーブル束6の幅W1よりも若干大きく、且つケーブル束6の幅W1と略同じ幅W2を有している板状部材であり、第1ケーブル固定手段7又は第2ケーブル固定手段8に対してボルト固定可能な構造を有している。全てのケーブル束6を構成する複数のケーブル集束部材61は、全てが同一の部材である。
【0029】
このようなケーブル束6の全ては、第1ケーブル固定手段7及び第2ケーブル固定手段8のうち、ケーブル束6の基端寄り(コネクタ60aとは反対寄り)に位置する一方である第2ケーブル固定手段8にあらかじめ固定されているケーブルキットである。すなわち、ケーブル集束部材61が第2ケーブル固定手段8にあらかじめ固定されており、その後の作業によって、ケーブル集束部材61が第1ケーブル固定手段7に固定される。なお、この場合には、第1ケーブル固定手段7及び第2ケーブル固定手段8は、固定部材3及び可動部材4に対し、脱着可能な構造である必要がある。
【0030】
図1に戻って説明する。第1ケーブル固定手段7は、固定部材3の内部に設けられており、ケーブル集束部材61がボルト固定されることで、ケーブル束6の全てを固定部材3に固定している。すなわち、第1ケーブル固定手段7は、中空パイプ部材5の近傍でケーブル60を固定して、固定部材3及び可動部材4が相対回転した際に、ケーブル60が第1ケーブル固定手段7に対して、ケーブル60の長手方向やケーブル60を捻じる回転方向に相対的に動くことのないようにしている。
【0031】
第2ケーブル固定手段8は、可動部材4の内部に設けられており、ケーブル集束部材61がボルト固定されることで、ケーブル束6の全てを可動部材4に固定している。すなわち、第2ケーブル固定手段8は、中空パイプ部材5の近傍でケーブル60を固定して、固定部材3及び可動部材4が相対回転した際に、ケーブル60が第2ケーブル固定手段8に対して、ケーブル60の長手方向やケーブル60を捻じる回転方向に相対的に動くことのないようにしている。
【0032】
次に、
図3を用いて、中空パイプ部材5の内部の一例を説明する。
図3は、
図1に示すケーブル配置2のIII−III線断面図である。
【0033】
図3に示すように、中空パイプ部材5の内部には、複数のケーブル60が配置されている。中空パイプ部材5の中空穴径(内径)が40mmであり、且つ中空パイプ部材5の内部に、直径9mmのケーブル60が4本、直径8mmのケーブル60が4本、直径6mmのケーブル60が4本配置されている場合、中空穴断面積に対するケーブル60の総断面積の占める割合は、54.3%である。ただし、ケーブル60同士の間に隙間が生じるため、中空穴断面積に対するケーブル60が占める部分(ハッチングで図示する部分)の割合(中空穴占有率)は、75.7%となる。
【0034】
以上のように、中空パイプ部材5におけるケーブル占有率(充填度)が高い場合であっても、本実施形態に係るロボット1の回転軸ケーブル配線構造2によれば、組立時の作業性を良くすると共に、ケーブル60が正しく配置されているか否かの信頼性を高めることができる。
【0035】
また、中空穴断面積に対し中空穴占有率が高い場合であっても、中空パイプ部材5の内部で複数のケーブル60がクロスしないように、中空パイプ部材5の内部に複数のケーブル60を通し、且つ多くのケーブル60の配列をこと細かく確認しなくとも、組立時に配列の秩序が確保され、作業性が良く、信頼性も高い。
【0036】
また、ケーブル集束部材61で束ねられた部分から、端部に設けられたコネクタ60aまでのケーブル60の長さL1が、中空パイプ部材5の軸方向の長さL2よりも長いので、中空パイプ部材5の内部に、ケーブル60の太さよりも大きなコネクタ60aを1個ずつ通すことが可能になり、コネクタ60aが中空パイプ部材5を通過した後は、ケーブル束6として中空パイプ部材5を通過させることができるため、更に作業性が向上する。
【0037】
また、中空パイプ部材5の内部に通さない側(可動部材4の側)にもケーブル集束部材61を設けることで、二つのケーブル集束部材61の位置関係が規定され、作業性を更に向上できる。
【0038】
また、中空パイプ部材5は、ある基準角度(例えば、0°)を有し、該基準角度から時計回りと反時計回りに等しい最大角度捻じることができる仕様を有する。そして、該基準角度に中空パイプ部材5が位置するときに、固定部材3と可動部材4が相対回転していないように構成されている。これにより、ケーブル60にストレスが最も作用しない状態で各ケーブル60が平行になるよう配線でき、時計回りと反時計回りの最大角度にて同等の最大ストレスが作用する構造とすることができるため、ケーブル60長寿命化を実現できる。
【0039】
また、ケーブル束6の全てが、第1ケーブル固定手段7及び第2ケーブル固定手段8のうち、ケーブル束6の基端寄り(コネクタ60aとは反対寄り)に位置する一方である第2ケーブル固定手段8にあらかじめ固定されているケーブルキットであるので、全てのケーブル束6のケーブル60の位置関係が規定され、組立作業性を更に向上できる。
【0040】
また、全てのケーブル束6の全てのケーブル集束部材61を同一の部材とすることで、コスト低減が図れ、部品の組み間違いを防止できる。
【0041】
また、ケーブル集束部材61をシンプルで嵩張らない板状部材とすることで、更なる作業性向上やコスト低減が図れる。
【0042】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【0043】
上記実施形態では、相対回転可能な部材として、中空パイプ部材5に対して固定されている固定部材3と、中空パイプ部材5に対して回転可能な可動部材4と、を備えている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、相対回転可能な部材として、固定部材3に代えて、中空パイプ部材5に対して回転可能な部材を備えているようにしてもよい。
【0044】
また、上記実施形態では、複数のケーブル束6を備えている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、一のケーブル束6を備えているものであってもよい。
【0045】
また、上記実施形態では、板状部材であるケーブル集束部材61で複数のケーブル60を束ねている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、ケーブル集束部材61に代えて、又はケーブル集束部材61と共に、テープ状部材であるケーブル集束部材で複数のケーブル60を束ねているものであってもよい。テープ状部材であるケーブル集束部材は、第1ケーブル固定手段7又は第2ケーブル固定手段8よりも中空パイプ部材5から遠くなる側の部位で巻くのもよいし、あるいは、第1ケーブル固定手段7又は第2ケーブル固定手段8上で、複数のケーブル60の固定する部位の外周をそのまま巻くのもよい。つまり、ケーブル60の非可動部位を巻いて固定する必要があるということである。可動側領域を固定してしまうと、ケーブル60の動きを拘束することになり、結果としてケーブル60の早期断線に繋がる恐れがある。
【0046】
また、上記実施形態において、ケーブル集束部材61の近傍に、ケーブル60の識別手段を備えているものであってもよい。組立時に複数のケーブル60をケーブル束6で通すため、ケーブル60の位置関係が分からなくなる恐れがあるが、ケーブル60の識別手段を備えていることで、このような問題は解決できる。
【0047】
また、ケーブル60が更に複数のケーブル、例えば、集束部材61の長手方向に2本、集束部材61の厚み(高さ)方向に2本の合計4本のケーブルで構成されていてもよい。このような場合には、集束部材61に対して、ケーブル60を構成する4本のケーブルが2か所の集束部材61に対し、回転(ケーブル60を捻じる)方向に対して同じ位相に来ているかどうかを確認することも可能となり、ケーブル60が2か所の集束部材61に挟まれる区間内で少しだけ捻じられた状態で配置されるのを回避することができる。もちろん1周(360°)単位で捻じると識別できない可能性もあるが、短い区間で意図的に1周分捻じった状態で集束部材61にケーブル60を固定するのは容易なことではない。そのため、実際はわずかな捻じれを回避できれば問題はない。
【0048】
また、上記実施形態では、中空パイプ部材5は、一端が固定部材3に支持されると共に他端が可動部材4に支持されて固定部材3及び可動部材4の少なくとも一方に対して回転可能に構成されるものとしたが、これに限定されない。例えば、中空パイプ部材5が固定部材3又は可動部材4と一体化されていてもよい。
【0049】
また、上記実施形態では、第1ケーブル固定手段7は、ケーブル束6の全てを固定部材3に固定するものとしたが、ケーブル束6の一部を固定部材3に固定するものとしてもよい。同様に、第2ケーブル固定手段8は、ケーブル束6の全てを可動部材4に固定するものとしたが、ケーブル束6の一部を可動部材4に固定するものとしてもよい。即ち、適切な部分に中空パイプ部材5内に固定されていないケーブル6を通してもよい。
【0050】
また、上記実施形態では、ケーブル束6の全てを、第1ケーブル固定手段7及び第2ケーブル固定手段8のうち、ケーブル束6の基端寄り(コネクタ60aとは反対寄り)に位置する一方である第2ケーブル固定手段8にあらかじめ固定されているケーブルキットとしたが、これに限定されない。ケーブル束6は、第1ケーブル固定手段7及び第2ケーブル固定手段8のうちの一方にあらかじめ固定されていればよい。
【符号の説明】
【0051】
1 ロボット
2 回転軸ケーブル配線構造
3 固定部材(第1部材)
4 可動部材(第2部材)
5 中空パイプ部材(回転軸部)
6 ケーブル束
60 ケーブル
60a コネクタ
61 ケーブル集束部材
7 第1ケーブル固定手段
8 第2ケーブル固定手段