JP6923507B2 - ロボットの線条体処理構造 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの線条体処理構造に関するものである。

垂直多関節型ロボットのベースから旋回胴の上方まで連続して、旋回胴の回転軸線を含む位置に空洞部を設け、該空洞部を経由してロボット機構部のケーブルを配線する線条体処理構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
空洞部内の旋回胴の回転軸線に近接する位置を回転軸線に沿って通過するケーブルには、旋回胴の回転によっても大きな曲げ応力が作用せず、ケーブルを耐久的に使用することができる。

特許第３４８３８６２号公報

しかしながら、空洞部の水平断面の大きさには限りがあり、機構部のケーブルが空洞部の回転軸線に近い位置を占有していると、当該ケーブルと空洞部内面との間の隙間が狭められてしまい、他の線条体を通過させる際のスペースが低減されてしまうという不都合がある。すなわち、空洞部内の隙間を利用して、後から追加の線条体を配線する際に、予め配線されているロボットの機構部のケーブルに、追加の線条体が干渉することは、機構部のケーブルの耐久性を低下させてしまうため好ましくない。

本発明の一態様は、被設置面に固定されるベースと、鉛直な回転軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴とを備え、前記回転軸線を含む領域に、前記ベースの天板を上下に貫通する貫通孔と、該貫通孔から前記旋回胴の内部を前記回転軸線に沿って延びる円筒状の内面を有する中空部が設けられたロボットの線条体処理構造であって、前記ロボットの全ての機構部ケーブルを、前記ベースの内部から前記貫通孔および前記中空部内を経由して前記旋回胴の上方に貫通させ、前記中空部内において湾曲させることにより該中空部の径方向の一側に偏らせて前記内面に押し当てた状態で、前記ベースの内部および前記旋回胴の上部においてそれぞれ固定するロボットの線条体処理構造である。

本発明の一態様は、被設置面に固定されるベースと、鉛直な回転軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴とを備え、前記回転軸線を含む領域に、前記ベースの天板を上下に貫通する貫通孔と、該貫通孔から前記旋回胴の内部を前記回転軸線に沿って延びる円筒状の内面を有する中空部が設けられたロボットの線条体処理構造であって、前記ロボットの機構部ケーブルを、前記ベースの内部から前記貫通孔および前記中空部内を経由して前記旋回胴の上方に貫通させ、前記中空部内において湾曲させることにより該中空部の前記内面に押し当てた状態で、前記ベースの内部および前記旋回胴の上部においてそれぞれ固定するロボットの線条体処理構造である。

本態様によれば、ロボットの機構部ケーブルが、ベースから入ってベースの天板の貫通孔および貫通孔から上方に立ち上がる中空部を経由して旋回胴の上方に取り出され、旋回胴およびその上方に配置されている各軸のモータに配線される。この場合において、ロボットの機構部ケーブルの中空部内に配置される部分は一方向に湾曲させられて中空部の内面に押し当てられ、その湾曲した部分の両側が、ベースの内部および旋回胴の上部においてそれぞれ固定される。

これにより、機構部ケーブルは、中空部内において内面に近接する位置を通過させられ、中空部内の隙間を大きく確保することができる。すなわち、追加の線条体をユーザが配線する場合には、機構部ケーブルの配線ルートを変更することなく、機構部ケーブルとの干渉の少ない配線ルートを経由して、追加の線条体を容易に配線することができる。

上記態様においては、前記機構部ケーブルが、前記ベース内において略水平に固定されていてもよい。
この構成により、旋回胴の上方に引き出された機構部ケーブルに曲げ力を加えるだけで、中空部を上下に貫通する部分の機構部ケーブルを容易に湾曲させることができて、中空部の内面に押し当てられる形態の配線ルートを容易に実現することができる。

また、上記態様においては、前記機構部ケーブルが、前記ベース内の前記天板の下面に沿う位置に固定されていてもよい。
この構成により、ユーザによって後付けされる線条体が機構部ケーブルの上に乗せられることを防止して、機構部ケーブルの損傷を防止することができる。

また、上記態様においては、前記機構部ケーブルが、前記旋回胴の上部において基端側から先端側に向かって下降する形態で固定されていてもよい。
この構成により、機構部ケーブルの中空部を貫通する湾曲した部分を上方に持ち上げた状態に配線することができ、機構部ケーブルの弛みを防止して、耐久性を向上することができる。

本発明の他の一態様は、被設置面に固定されるベースと、鉛直な回転軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴とを備え、前記回転軸線を含む領域に、前記ベースの天板を上下に貫通する貫通孔と、該貫通孔から前記旋回胴の内部を前記回転軸線に沿って延びる円筒状の内面を有する中空部が設けられたロボットの線条体処理構造であって、前記機構部ケーブルを、前記ベースの内部から前記貫通孔および前記中空部内を経由して前記旋回胴の上方に貫通させ、前記中空部内において湾曲させることにより一方向に捻じって該中空部の前記内面に押し当てた状態で、前記ベースの内部および前記旋回胴の上部においてそれぞれ固定するロボットの線条体処理構造である。
この構成により、中空部の内面に押し当てられる形態に湾曲させられた機構部ケーブルを、中空部内において、ねじり力により湾曲方向に交差する方向にも寄せることができ、中空部内の隙間をさらに大きく確保することができる。

本発明によれば、後付けされる線条体を、機構部のケーブルとの干渉の少ない配線ルートに容易に配線することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットの線条体処理構造を示す部分的な縦断面図である。 図１の線条体処理構造の円筒部材の内部空間に配置される機構部ケーブルの一例を示す横断面図である。 図１のロボットの円筒部材の中央に機構部ケーブルを配置した状態を示す横断面図である。 図１のロボットに後付けの線条体を配置した状態を示す部分的な縦断面図である。 図２の線条体処理構造により機構部ケーブルが配置された状態で旋回胴を時計回りに回転させた状態を示す横断面図である。 図２の線条体処理構造により機構部ケーブルが配置された状態で旋回胴を反時計回りに回転させた状態を示す横断面図である。 図１の線条体処理構造の変形例であって、機構部ケーブルにねじりを加えた状態を示す横断面図である。 図１の線条体処理構造の他の変形例であって、ベース内の機構部ケーブルを貫通孔の中心軸に対してオフセットさせた状態を示す横断面図である。

本発明の一実施形態に係るロボット１０の線条体処理構造１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る線条体処理構造１を適用するロボット１０は、図１に示されるように、例えば、垂直多関節型ロボットである。ロボット１０の種類は限定されるものではない。

ロボット１０は、床面（被設置面）に設置されるベース１１と、鉛直な第１軸線（回転軸線）Ａ回りにベース１１に対して回転可能に支持された旋回胴１２と、水平な第２軸線回りに旋回胴１２に対して回転可能に支持された第１アーム（図示略）と、水平な第３軸線回りに第１アームに対して回転可能に支持された長手軸を有する第２アーム（図示略）と、該第２アームの先端に支持された手首ユニット（図示略）とを備えている。旋回胴１２を第１軸線Ａ回りに回転駆動するモータ（図示略）、第１アームを第２軸線回りに回転させるモータ、第２アームを第３軸線回りに回転させるモータ（図示略）および手首ユニットを駆動するモータ（図示略）には、ベース１１から旋回胴１２を経由して配線された機構部ケーブル１３の先端の各コネクタが接続される。

ベース１１は、床面に固定するための底面１１１と、底面１１１の上方に間隔をあけて平行に配置される天板１１２と、天板１１２と底面１１１との間に配置される側壁１１３とを有する箱状に形成されている。少なくとも１つの側壁１１３には、機構部ケーブル１３および追加の線条体（図４参照）１４を貫通させる開口部１１４が設けられ、開口部１１４には、機構部ケーブル１３の基端のコネクタが固定された配線板１１５が固定される。

機構部ケーブル１３のコネクタを固定する配線板１１５は、開口部１１４の上側を部分的に閉塞しているが、開口部１１４の下側については、後付けの線条体１４を通過させるために、閉塞することなく、開放したままの状態となっている。

ベース１１の天板１１２の中央には、第１軸線Ａを中心とする円形の貫通孔１１６が上下方向に貫通して設けられている。ベース１１の天板１１２の上面には、貫通孔１１６に連続する円筒部材１１７が固定されている。円筒部材１１７は、第１軸線Ａに沿って旋回胴１２の内部空間内を上下方向に延びる位置に配置されている。円筒部材１１７の内部空間によって、機構部ケーブル１３および追加の線条体１４を上下方向に通過させる中空部が構成されている。

本実施形態に係る線条体処理構造１は、ベース１１から旋回胴１２までの機構部ケーブル１３の処理構造である。機構部ケーブル１３は、図１に示されるように、ベース１１の貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間を通過して上下方向に配線され、ベース１１の内部空間および旋回胴１２の上部に固定された取付プレート１５に、結束バンド１６によってそれぞれ固定されている。

ベース１１の内部空間においては、機構部ケーブル１３は配線板１１５が固定された開口部から貫通孔１１６に向かって、ベース１１の天板１１２の下面に沿う位置に略平行に配置されて、取付プレート１５に固定されている。
旋回胴１２の上部においては、円筒部材１１７の上端から取り出された機構部ケーブル１３は、先端側に向かって（図中、矢印に示す方向に向かって）下降する形態で、旋回胴１２に固定された取付プレート１５に固定されている。

２つの取付プレート１５の間において、機構部ケーブル１３は、一方向に湾曲させられることにより、円筒部材１１７の内面に押し当てられる形態で、貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間を上下に貫通して配置されている。

このように構成された本実施形態に係るロボット１０の線条体処理構造１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１０の線条体処理構造１によれば、ベース１１の貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間を貫通する部分の機構部ケーブル１３は、湾曲させられて、図２に示されるように、円筒部材１１７の内面に押し当てられることにより、図３に示されるように、中央をまっすぐに配線される場合と比較して、貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間において広い隙間（図中、斜線部分）を確保することができる。

すなわち、図３に示されるように、機構部ケーブル１３が貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間の中央に配置される場合には、隙間は全周にわたってほぼ均等に分散されるため、纏まった大きな隙間を確保することができない。これに対して、図２に示されるように、機構部ケーブル１３を内部空間の径方向の一側に偏らせて配置することにより、大きな隙間を確保することができる。

これにより、ユーザが後付けの線条体１４を配線する場合に、図２および図４に示されるように、大きく確保された隙間を経由して配線することができる。この場合に、後付けの線条体１４と機構部ケーブル１３との干渉を回避することができ、ユーザによる後付けの線条体１４の配線時に、機構部ケーブル１３の配線ルートが変更されたり、配線された後付けの線条体１４との摩擦により機構部ケーブル１３が損傷したりすることを防止することができる。

本実施形態の線条体処理構造１によれば、円筒部材１１７の内部空間に配置される部分の機構部ケーブル１３を内部空間の径方向の一側に偏らせているため、図５および図６に示されるように、ベース１１に対して旋回胴１２を第１軸線Ａ回りに回転させると、機構部ケーブル１３の周方向位置も移動する。この場合においても、機構部ケーブル１３は円筒部材１１７の内面に押し当てられた状態に維持されるので、円筒部材１１７の内部に、後付けの線条体１４を通過させるための大きな隙間を維持し続けることができる。

また、本実施形態においては、ベース１１の内部空間において、図１に示されるように、機構部ケーブル１３を略水平に固定しているので、円筒部材１１７の内部空間を経由して旋回胴１２の上方に引き出された部分の機構部ケーブル１３に曲げ力を加えるだけで、円筒部材１１７の内部空間に配置されている部分の機構部ケーブル１３を容易に湾曲した形態に設定することができる。

さらに、本実施形態においては、図１に示されるように、旋回胴１２の上部において先端側に向かって下降する形態に機構部ケーブル１３を固定しているので、機構部ケーブル１３に張力を加えて、円筒部材１１７の内部空間に配置されている部分の機構部ケーブル１３を上方に引き上げ、弛みなく配線することができる。

また、本実施形態においては、ベース１１の内部空間において、機構部ケーブル１３を天板１１２の下面に沿わせる位置に配置しているので、ユーザがベース１１内に導入する後付けの線条体１４を機構部ケーブル１３の下方に配置することができる。後付けの線条体１４として大重量の線条体が導入される場合においても、機構部ケーブル１３の下方の配線ルートを通過させることによって、後付けの線条体１４の重量が機構部ケーブル１３に加わることが防止され、機構部ケーブル１３を健全な状態に維持することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、円筒部材１１７の内部空間から旋回胴１２の上方に引き出された機構部ケーブル１３に一方向、例えば、時計回りの捻じりを加えた状態で取付プレート１５に固定してもよい。一方向の捻じりを加えることにより、貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間に、湾曲した状態で配置されている部分の機構部ケーブル１３を、図７に示されるように、湾曲方向に交差する一方向に偏らせて配置することができる。

その結果、貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間には、図７に示されるように、上下に貫通する大きな隙間を形成することができ、後付けの線条体１４の配線をさらに容易にすることができるという利点がある。

また、ベース１１の内部空間に配置される機構部ケーブル１３を、図８に示されるように、貫通孔１１６に対して一方向に偏らせた位置に固定してもよい。これによっても、貫通孔１１６および円筒部材１１７の内部空間に配置される部分の機構部ケーブル１３を一方向に偏って配置することができる。

１ 線条体処理構造
１０ ロボット
１１ ベース
１２ 旋回胴
１３ 機構部ケーブル
１１２ 天板
１１６ 貫通孔
Ａ 第１軸線（回転軸線）

Claims (5)

1. 被設置面に固定されるベースと、鉛直な回転軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴とを備え、前記回転軸線を含む領域に、前記ベースの天板を上下に貫通する貫通孔と、該貫通孔から前記旋回胴の内部を前記回転軸線に沿って延びる円筒状の内面を有する中空部が設けられたロボットの線条体処理構造であって、
   前記ロボットの全ての機構部ケーブルを、前記ベースの内部から前記貫通孔および前記中空部内を経由して前記旋回胴の上方に貫通させ、前記中空部内において湾曲させることにより該中空部の径方向の一側に偏らせて前記内面に押し当てた状態で、前記ベースの内部および前記旋回胴の上部においてそれぞれ固定するロボットの線条体処理構造。
2. 被設置面に固定されるベースと、鉛直な回転軸線回りに前記ベースに対して回転可能に支持された旋回胴とを備え、前記回転軸線を含む領域に、前記ベースの天板を上下に貫通する貫通孔と、該貫通孔から前記旋回胴の内部を前記回転軸線に沿って延びる円筒状の内面を有する中空部が設けられたロボットの線条体処理構造であって、
   前記ロボットの機構部ケーブルを、前記ベースの内部から前記貫通孔および前記中空部内を経由して前記旋回胴の上方に貫通させ、前記中空部内において湾曲させることにより一方向に捻じって該中空部の前記内面に押し当てた状態で、前記ベースの内部および前記旋回胴の上部においてそれぞれ固定するロボットの線条体処理構造。
3. 前記機構部ケーブルが、前記ベース内において略水平に固定されている請求項１または請求項２に記載のロボットの線条体処理構造。
4. 前記機構部ケーブルが、前記ベース内の前記天板の下面に沿う位置に固定されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボットの線条体処理構造。
5. 前記機構部ケーブルが、前記旋回胴の上部において基端側から先端側に向かって下降する形態で固定されている請求項１から請求項４のいずれかに記載のロボットの線条体処理構造。

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