JP4931701B2 - ケーブル収納機構 - Google Patents

Description

本発明はケーブル収納機構、更に詳しくはワークに対して何らかの作業を行う作業ロボットに接続されている複数本の長尺なケーブルの出し、入れが簡便に行え、複数本の長尺なケーブルをコンパクトに収納することができる渦巻き式のケーブル収納機構に関するものである。

従来の移動ロボットや走行車両等の走行体のケーブルを巻き取ったり、送り出したりする走行体用ケーブル処理装置は、走行体のベース上にケーブルを巻き取るケーブルドラムを設け、これを逆回転駆動するドラム用駆動モータを設け、ケーブルドラムから引き出すケーブルの案内送り用の一対のガイドプーリを備えたプッシャ機構を設け、その一方のガイドプーリを駆動する駆動用モータを設け、ケーブルドラムに連動しプッシャ機構を往復移動せしめる立体カムを設けて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
また、もう１つの従来のケーブル処理機構は、ワークに対して移動しながら作業を行うロボットへの駆動用ケーブル及び制御用ケーブルの処理機構であって、前記ケーブルを、リンクの両端を順次枢支して鋸歯状に形成したリンク機構の各リンクに沿わせるようにして構成されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−８６４４１号公報（第１頁、図１） 特開平１１−３２４２４号公報（第１頁、図１）

しかしながら、上記したような従来の走行体用ケーブル処理装置は、ケーブルの巻き取り、送り出しにケーブルドラムを用い、１本のケーブルの巻き取り、送り出しを対象としているため、複数本で長尺なケーブルの巻き取り、送り出しはできなかった。
また、上記したような従来のケーブル処理機構は、リンク機構が伸縮してケーブルをコンパクトに処理するものであるが、ケーブルの送り出し、引き戻しがリンク機構の伸縮によるものであるため、複数本のケーブルを処理しようとする場合にはケーブルの重量によりリンク機構の伸縮に大きな力を要し、ケーブルの送り出し、引き戻しがスムーズに行かず、複数本のケーブルの処理には適さないものであった。
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、ワークに対して作業を行う作業ロボットに接続されている複数本の長尺なケーブルの出し、入れが簡便に行え、複数本の長尺なケーブルをコンパクトに収納することができるケーブル収納機構を得ることを目的とするものである。

本発明に係るケーブル収納機構は、架台から所定の高さに設置されたフロアと、フロア上に設けられた動力装置及び制御装置と、フロアから水平に吊り下げられ、中心部の始端から外周縁部の終端に切り抜き溝を渦巻き状に切って形成したハンガーレールを有するローラ滑車テーブルと、フロアの側部直下に取り付けられ、一端はハンガーレールの終端が下方となるように重ね合わせられ、他端がワークまで延びているＩ型レールと、Ｉ型レールを自走する作業ロボットと、動力装置及び制御装置と作業ロボットとを接続する長尺な複数本のケーブルと、上段にＩ型レールを走行するＩ型レール用滑車を、下段にハンガーレール上を走行するハンガーレール用滑車を有するローラ滑車と、該ローラ滑車から前記ハンガーレールの切り抜き溝を通過して回転自在に吊り下げられた保持部材用吊下体と、該保持部材用吊下体に吊り下げられて複数のケーブルを保持するケーブル保持部材とからなり、ハンガーレール上を所定間隔を置いて配置された複数のケーブル走行用部材と、隣接するケーブル走行用部材同士を回動自在に連結する複数のロッドとを備えて構成されている。

本発明に係るケーブル収納機構においては、架台から所定の高さに設置されたフロア上に動力装置及び制御装置が搭載され、フロアからローラ滑車テーブルが水平に吊り下げられ、そのローラ滑車テーブルは中心部の始端から外周縁部の終端に切り抜き溝を渦巻き状に切って形成したハンガーレールを有し、フロアの側部直下に他端がワークまで延びているＩ型レールの一端側が配置させられ、そのＩ型レールの一端がハンガーレールの終端が下方となるように重ね合わせられ、ハンガーレール上を所定間隔を置いて配置された複数のケーブル走行用部材は、上段にＩ型レールを走行するＩ型レール用滑車を、下段にハンガーレール上を走行するハンガーレール用滑車を有するローラ滑車と、該ローラ滑車から前記ハンガーレールの切り抜き溝を通過して回転自在に吊り下げられた保持部材用吊下体と、該保持部材用吊下体に吊り下げられて複数のケーブルを保持するケーブル保持部材とからなり、隣接するケーブル走行用部材同士を回動自在なロッドで連結し、Ｉ型レールに自走する作業ロボットを設けているので、作業ロボットがＩ型レールをワークに向けて自走すると、ローラ滑車テーブルのハンガーレール上を所定間隔を置いて配置された複数のケーブル走行用部材がハンガーレールの終端に向けて渦巻き型に走行し、ハンガーレールの終端を通過したケーブル走行用部材は今度はＩ型レールを走行し、これらケーブル走行用部材に保持されている複数本のケーブルが自動的にＩ型レールに向けて繰り出され、今度は作業ロボットがＩ型レールをハンガーレールに向けて自走すると、複数のケーブル走行用部材がハンガーレールの始端に向けて渦巻き型に走行し、Ｉ型レールを通過したケーブル走行用部材は次にハンガーレールを走行し、これらケーブル走行用部材に保持されている複数本のケーブルが自動的にハンガーレールに向けて巻き戻され、複数本のケーブルの収納が、人手を掛けずに自動的に、しかも滑らかに簡便に行うことができ、しかも複数本のケーブルは渦巻き状にコンパクトに収納されるため、ケーブル収納機構を小面積のスペースで構成することができるという効果がある。

図１は本発明の実施の形態１のケーブル収納機構の概略構成を示す斜視図、図２は同ケーブル収納機構のローラ滑車テーブルの概略構成を示す平面図、図３は同ケーブル収納機構の概略構成を示す側面図、図４は同ケーブル収納機構のローラ滑車の乗り移り部を示す説明図、図５は同ケーブル収納機構のケーブル走行用部材の構成を示す説明図、図６は同ケーブル収納機構のロボット走行台車の構成を示す説明図である。
図１において、ケーブル収納場所に据え付けられた架台１上に所定の高さにフロア２が設置されている。そのフロア２上には電源装置等の動力装置３と溶接ロボット３０を自走させると共に溶接ロボット自体を駆動制御する制御装置４が搭載されている。そのフロア２の下面には複数のハンガー５により四角形のローラ滑車テーブル６が吊り下げられている。そのフロア２の略中央部にケーブル通し穴２ａが設けられている。

そのローラ滑車テーブル６には、図２に示すように、略中央部を始端として外周縁部を終端とし、その途中のコーナ部を所定の半径を持つ切り抜き溝を渦巻き状に切ってハンガーレール７が形成されている。そのハンガーレール７の全長は約２２ｍである。また、ローラ滑車テーブル６の略中央部にケーブル貫通穴６ａが設けられている。
そのハンガーレール７の終端にはロボット格納用のＩ型レール８の一端部が上下に重なり合うように設置されている。即ち、Ｉ型レール８が上で、ハンガーレール７がＩ型レール８の下にくるように設定されている。Ｉ型レール８の他端はワーク（図示省略）に向けて延びている。

ハンガーレール７には、その始端から終端の間に複数のケーブル走行用部材９が垂下するように取り付けられている。このケーブル走行用部材９は、ハンガーレール７を走行する２段式のローラ滑車１０と、ローラ滑車１０からハンガーレール７の切り抜き溝を通過して回転自在に吊り下げられる保持部材用吊下体１１と、保持部材用吊下体１１から垂れ下がり、複数本のケーブル１５を並行状態に保持するケーブル保持部材１２とで構成されている。
これら複数のケーブル走行用部材９は互いの距離を一定に保持するロッド１３で連結されており、隣接するケーブル走行用部材９がハンガーレール７のコーナ部を走行できるように、ケーブル走行用部材９に対してロッド１２が回動自在に連結されている。
また、このロッド１２の長さは、隣接するケーブル走行用部材９がハンガーレール７のコーナ部を滑らかに走行できるような長さに設定される。

ハンガーレール７の始端に位置するケーブル走行用部材９には、フロア２上に搭載されている動力装置３から引き出されているいる複数本の駆動用ケーブル及び制御装置４から引き出されている複数本の制御用ケーブル等の複数本のケーブル１５が保持されている。複数本のケーブル１５の本数は例えば５〜２０本、長さが例えば１０〜３０ｍである。
これら複数本のケーブル１５の途中は複数のケーブル走行用部材９に保持されており、ハンガーレール７の終端に位置するケーブル走行用部材９に保持されている複数本のケーブル１５は溶接ロボット３０に接続されている。
その溶接ロボット３０はＩ型レール８を走行するロボット走行台車３１から吊り下げられている。

次に、ケーブル走行用部材９の構成について図５に基づいて説明する。
ケーブル走行用部材９は、２段式のローラ滑車１０と保持部材用吊下体１１とケーブル保持部材１２とで構成されている。
その２段式のローラ滑車１０は、Ｈ型の台座１６と、台座１６の両端部内側にそれぞれ回転自在に取り付けられた４つの下段ローラ１７と、台座１６の両端部にそれぞれ立設され、位置決め用ローラ１９を有する４つのローラ取付軸１８と、台座１６の片側にそれぞれ位置する２つのローラ取付軸１８を支承する２つのローラ支持体２０と、相対向する２つのローラ支持体２０の内側に回転自在に取り付けられた４つの上段ローラ２１とから形成されている。

このようにケーブル走行用部材９のローラ滑車１０を２段式としているのは、重量の重い溶接ロボット３０と複数本のケーブル１５を保持する複数のケーブル走行用部材９とは、頑丈なＩ型レール８を上段ローラ２０で走行させ、複数のケーブル走行用部材９だけの場合はそれほど頑丈でなくてもよいハンガーレール７を下段ローラ１７で走行させるようにしたのである。
そのケーブル保持部材１２は、ローラ滑車１０の台座１６の中央部から回転自在に吊り下げられた保持部材用吊下体１１の下端にボルト２４で取り付けられ、垂下する細長い１本のケーブル保持板２５と、そのケーブル保持板２５に対してボルト２６とナット２７とでそれぞれ取り付けられ、複数本の上下に並列されたケーブル１５をケーブル保持板２５とで挟持状態に保持する２枚の挟持板２８とで構成されている。

さらに、ロボット走行台車３１の構成について図４及び図６に基づいて説明する。
ロボット走行台車３１は、台座３２と、台座３２の両側にそれぞれ相対向するように立設された２つの断面コ型の車軸支持体３３と、２つの車軸支持体３３の両内側に設けられた走行車輪３４と、２つの車軸支持体３３の両外側に走行車輪３４と同軸に設けられプーリ３５とを有して形成されている。そして、ロボット走行台車３１のプーリ３５が溶接ロボット３０に組み込まれた駆動モータ３６とベルト３７で接続されている。
従って、溶接ロボット３０に組み込まれた駆動モータ３６が制御装置４からの駆動制御信号により駆動されると、駆動モータ３６の回転がベルト３７を介してプーリ３５に伝えられ、プーリ３５の回転に伴って走行車輪３４が回転し、溶接ロボット３０と一体のロボット走行台車３１がＩ型レール８を走行することになる。

次に、本発明の実施形態１のケーブル収納機構の動作について説明する。
（１）溶接ロボット３０は、当初はフロア２の側部直下にあるＩ型レール８から吊り下げられ、Ｉ型レール８の始端位置である格納位置にある。
（２）次に、溶接ロボット３０がワークに対して溶接を行うために、溶接ロボット３０の駆動モータ３６が駆動されてロボット走行台車３１が自走し、ロボット走行台車３１に吊り下げられている溶接ロボット３０がＩ型レール８を格納位置から溶接位置に向けて走行する。このとき、動力装置３や制御装置４と溶接ロボット３０とを接続している複数本のケーブル１５も同時に繰り出される必要がある。
（３）そこで、溶接ロボット３０がＩ型レール８を格納位置から溶接位置に向けて走行すると、溶接ロボット３０に接続されている複数本のケーブル１５を保持している複数のケーブル走行用部材９のうち、溶接ロボット３０に一番近いケーブル走行用部材９が溶接ロボット３０に牽引され、図４に示すようにケーブル走行用部材９のローラ滑車１０の上段ローラ２１がＩ型レール８を走行する。

（４）また、溶接ロボット３０に一番近いケーブル走行用部材９よりも下流側に位置するその他のケーブル走行用部材９は、そのローラ滑車１０の下段ローラ１７がローラ滑車テーブル６のハンガーレール７を走行する。
こうして、複数のケーブル走行用部材９が渦巻き状のハンガーレール７を渦巻き型に回りながら走行し、ハンガーレール７の下側に位置するケーブル走行用部材９のケーブル保持部材１２に保持されている複数本のケーブル１５も渦巻き型に回りながら繰り出されることとなる。
（５）そして、複数のケーブル走行用部材９が渦巻き状のハンガーレール７を渦巻き型に回りながら走行し、それぞれがＩ型レール８の始端部位置にくると、それぞれのケーブル走行用部材９は、そのローラ滑車１０の上段ローラ２１がＩ型レール８を走行し、最終的には、ローラ滑車テーブル６のハンガーレール７の始端位置にあったケーブル走行用部材９がハンガーレール７の終端位置にきた後に、そのローラ滑車１０の上段ローラ２１がロボット格納用のＩ型レール８を走行し、溶接ロボット３０がワークの位置にきたところで溶接ロボット３０の走行を停止し、それに伴い複数のケーブル走行用部材９の走行も停止する。

（６）溶接ロボット３０によるワークに対する溶接が終了すれば、今度は溶接ロボット３０がワークの位置からＩ型レール８の始端位置に向けて自走する。
そうすると、今度は逆にまずＩ型レール８の始端位置にあったケーブル走行用部材９がＩ型レール８を走行し、Ｉ型レール８の始端位置からハンガーレール７の終端位置に移り、その後はハンガーレール７の始端位置に向けて走行する。
それ以外の複数のケーブル走行用部材９も引き続きＩ型レール８を走行し、Ｉ型レール８の始端位置からハンガーレール７の終端位置に移り、その後はハンガーレール７のそれぞれの元の位置に向けて走行し、渦巻き型に移動しながら収納される。そして、最後に溶接ロボット３０がＩ型レール８の始端位置である格納位置に戻ることになる。
なお、フロア２のケーブル通し穴２ａから周辺装置３及び制御装置４に接続されている複数本のケーブル１５が垂れ下がっているところでハンガーレール７の渦巻きの回数分だけ捩れることになるが、垂れ下がりの高さが高くなれば捩れの回数が増えてもケーブル１５は痛むことはない。

上記本発明の実施の形態１の渦巻き式ケーブル収納機構は、架台１から所定の高さに設置されたフロア２上に動力装置３及び制御装置４が搭載され、フロア２からローラ滑車テーブル６が複数のハンガー５により水平に吊り下げられ、そのローラ滑車テーブル６は中心部の始端から外周縁部の終端に切り抜き溝を渦巻き状に切って形成したハンガーレール７を有し、フロア２の側部直下に他端がワークまで延びているＩ型レール８の一端が配置させられ、そのＩ型レール８の一端が上方でハンガーレール７の終端が下方となるように重ね合わせられ、ハンガーレール７上を所定間隔を置いて配置された複数のケーブル走行用部材９は、上段にＩ型レールを走行するＩ型レール用滑車２１を、下段にハンガーレール７上を走行するハンガーレール用滑車１７を有するローラ滑車１０と、ローラ滑車１０からハンガーレール７の切り抜き溝を通過して回転自在に吊り下げられた保持部材用吊下体１１と、保持部材用吊下体１１に吊り下げられて複数のケーブル１５を保持するケーブル保持部材１２とからなり、隣接するケーブル走行用部材９同士をロッド１３で回動自在に連結し、Ｉ型レール８に自走する溶接ロボット３０を設けているので、溶接ロボット３０がＩ型レール８をワークに向けて自走すると、ローラ滑車テーブル６のハンガーレール７上を所定間隔を置いて配置された複数のケーブル走行用部材９がハンガーレール７の終端に向けて渦巻き型に走行し、ハンガーレール７の終端を通過したケーブル走行用部材９は今度はＩ型レール８を走行し、これらケーブル走行用部材９に保持されている複数本のケーブル１５が自動的にＩ型レール８に向けて繰り出され、今度は溶接ロボット３０がＩ型レール８をハンガーレール７に向けて自走すると、複数のケーブル走行用部材９がハンガーレール７の始端に向けて渦巻き型に走行し、Ｉ型レール８を通過したケーブル走行用部材９は次にハンガーレール７を走行し、これらケーブル走行用部材７に保持されている複数本のケーブル１５が自動的にハンガーレール７に向けて巻き戻され、複数本のケーブル１５の収納が、人手を掛けずに自動的に、しかも滑らかに簡便に行うことができ、しかも複数本のケーブル１５は渦巻き状に収納されるため、ケーブル収納機構を小面積のスペースで構成することができる。

上記実施の形態１の渦巻き式ケーブル収納機構の自走するロボットは溶接ロボットしているが、溶接ロボットに限らず、ワークに対して何らかの作業する作業ロボットであればよいことはいうまでもない。

本発明の実施の形態１のケーブル収納機構の概略構成を示す斜視図。 同ケーブル収納機構のローラ滑車テーブルの概略構成を示す平面図。 同ケーブル収納機構の概略構成を示す側面図。 同ケーブル収納機構のローラ滑車の乗り移り部を示す説明図。 同ケーブル収納機構のケーブル走行用部材の構成を示す説明図。 同ケーブル収納機構のロボット走行台車の構成を示す説明図。

符号の説明

１ 架台、２ フロア、３ 動力装置、４ 制御装置、５ ハンガー、６ ローラ滑車テーブル、７ ハンガーレール、８ Ｉ型レール、９ ケーブル走行用部材、１０ ローラ滑車、１１ 保持部材用吊下体、１２ ケーブル保持部材、１３ ロッド、１５ ケーブル、１７ ハンガーレール用滑車、２１ Ｉ型レール用滑車、２４ ボルト、２５ ケーブル保持板、２６ ボルト（締着部材）、２７ ナット（締着部材）２８ 挟持板。

Claims (2)

1. 架台から所定の高さに設置されたフロアと、
   フロアに搭載された動力装置及び制御装置と、
   フロアから水平に吊り下げられ、中心部の始端から外周縁部の終端まで切り抜き溝を渦巻き状に切って形成したハンガーレールを有するローラ滑車テーブルと、
   フロアの側部直下に取り付けられ、一端はハンガーレールの終端が下方となるように重ね合わせられ、他端がワークまで延びているＩ型レールと、
   Ｉ型レールを自走する作業ロボットと、
   動力装置及び制御装置と作業ロボットとを接続する長尺な複数本のケーブルと、
   上段にＩ型レールを走行するＩ型レール用滑車を、下段にハンガーレール上を走行するハンガーレール用滑車を有するローラ滑車と、該ローラ滑車から前記ハンガーレールの切り抜き溝を通過して回転自在に吊り下げられた保持部材用吊下体と、該保持部材用吊下体に吊り下げられて複数のケーブルを保持するケーブル保持部材とからなり、ハンガーレール上を所定間隔を置いて配置された複数のケーブル走行用部材と、
   隣接するケーブル走行用部材同士を回動自在に連結する複数のロッドと、
   を備えてなることを特徴とするケーブル収納機構。
2. 前記ケーブル保持部材は、１枚のケーブル保持板と、該ケーブル保持板とで複数のケーブルを上下に並列状態に挟持する複数の挟持板と、ケーブル保持板と複数の挟持板とを締着する締着部材とからなることを特徴とする請求項１記載のケーブル収納機構。

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