JPH08112796A - 相対回転部における配線・配管構造とその配線・配管の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業ロボットなどの動作範囲の拡大要求、内
蔵ケーブル・ホース類の信頼性の向上要求に応えるとと
もに、狭い処理スペースですみ、交換が容易な相対回転
部における配線・配管構造とその配線・配管の成形方法
を提供する。 【構成】 固定台１と旋回台４で形成される相対回転部
において、固定台１の内部にケーブルの導設空間３を形
成し、この導設空間３内にコイル状に形成したケーブル
２Ａを導設し、このコイル状ケーブル２Ａの基端部２Ａ
を固定台１側に、その終端部２ｂを旋回台４側に固定
し、しかも、該コイル状ケーブル２Ａのコイル中心Ｏ₁
を旋回台４の回転中心Ｏに略一致するように立ち上げて
配線する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、産業ロボ
ット、マニピュレータ等の旋回機械における相対回転部
の配線・配管構造の改良に係り、詳しくは、例えば、産
業ロボットの固定台から旋回台へ導かれるケーブルやホ
ース類が旋回台に旋回によって絡まず、狭いスペースで
も処理でき、しかも大きな動作角（旋回角）を確保しう
る配線・配管構造とその配線・配管の成形方法に関す
る。本明細書において「配線・配管」とは、ケーブル及
び／又はホース類を意味する。

【０００２】

【従来技術と発明が解決しようとする課題】近時、産業
ロボット等の動作範囲拡大に対する要求やロボット内蔵
のケーブルの信頼性向上に対する要求が増大する中で、
相対回転部におけるケーブルの配線・配管構造について
の提案が種々なされている。

【０００３】この種の配線・配管構造には従来概ね４つ
の形式があり、それぞれ以下の課題を有する。

【０００４】 ねじり方式 図３のように、軸（回転部）０１の回転に伴い、回転部
０１と非回転部０２との間に導設された、一つに束ねら
れたケーブル０３がねじられることにより一定範囲の旋
回動作が可能となっている方式である。この方式は狭い
処理スペースでケーブルが処理可能であるが、ケーブル
の耐久性に最も不利なねじりが作用するため大きなねじ
り角（動作角）はとれない。

【０００５】 ケーブルベア方式：実開昭５５−１５
９７５号公報 図４に示すように、軸（回転部）の回転に伴い中心の回
転ドラム０４にケーブルベア０５が巻きつきながら平面
的にＵの字形を保ちつつ追従する。ケーブルと外壁と直
接擦ることがないが、回転ドラム０４のようなガイド部
材が必要で、ケーブルの取付、交換が困難であるうえ、
処理半径をあまり小さくすることができない。

【０００６】 渦巻き方式：実公平３−５１１１４号
公報 図５に示すように、固定台の内部空間０６に、複数個の
枠０７ａが互いに回動自在に連結されてなる枠形鎖状体
０７を図５のように渦巻状に配置し、その両端を旋回台
と固定台にそれぞれ固定し、枠状鎖状体０７の内部にケ
ーブル０８を挿通させたものである。旋回台が回転する
と、枠形鎖状体０７が仮想線で示すように案内部材０９
に巻きつくように渦巻いて追従する。なお、図示してい
ないが、バネ板にケーブルを沿わして設け、これを渦巻
き状にしたものも原理的には上記と同じである。しか
し、この場合も枠や案内部材０９のようなガイド部材が
必要で、ケーブルの取付、交換が困難であるうえ、処理
半径をあまり小さくすることができない。

【０００７】 Ｕの字形方式：実公平５−６０７７号
公報 図６に示すように、軸の回転に伴い、ケーブル０１０が
立体的なＵの字形を保ちながら追従する。ケーブル処理
部品が少なく、取付、交換作業が比較的容易であるが、
ガイド部材０１１が必要で、多くのケーブルを通すこと
ができないうえ、Ｕの字形の保持がケーブルの剛性と取
付半径に依存するので任意のケーブルを通すことができ
ない。

【０００８】この出願に係る発明の目的は、産業ロボッ
トなどの旋回機械の動作範囲の拡大要求、内蔵ケーブル
の信頼性の向上要求に応えるとともに、狭い処理スペー
スですみ、交換が容易な配線・配管構造とその配線・配
管の成形方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１の発明は、旋回機械において相対回転部が形成さ
れる、固定部側と回転部側、或いは第一回転部と第二回
転部との間の配線・配管構造であって、固定部側又は第
一回転部の内部に配線・配管の導設空間を形成し、この
導設空間内にコイル状に形成した配線・配管を導設し、
このコイル状配線・配管の基端部を固定部側又は第一回
転部に固定するとともに、その終端部を回転部側又は第
二回転部側に固定し、しかも、該コイル状配線・配管の
コイル中心を回転部又は第二回転部の回転中心に略一致
するように配設したことを特徴とする相対回転部におけ
る配線・配管構造である。

【００１０】請求項２の発明は、上記請求項１の構成に
おいて、コイル状配線・配管のコイル内部にコイル中心
軸に平行にガイド部材を設けたことを特徴とするもので
ある。コイル内部のガイドは、直立を含み横又は斜め方
向の配線・配管をガイドするのに適している。

【００１１】請求項３の発明は、上記請求項１の構成に
おいてコイル状配線・配管の外面に樋状又は円筒状のガ
イド部材を設けたことを特徴とするものである。なお、
樋状ガイドの場合は、専ら横又は斜め方向の配線・配管
をガイドするのに適し、円筒状ガイドの場合には配線・
配管の外面を取り囲むように設けられるので、直立の場
合を含め横又は斜め方向の配線・配管のガイドに適して
いる。

【００１２】請求項４の発明は、複数本の配線・配管を
束ねて全体に撚りをかけ、次いで複数本の配線・配管を
ばらつかないように結束した後、これを棒に複数回巻き
付け、その後、熱処理を施してコイル状に成形したこと
を特徴とする配線・配管の成形方法である。

【００１３】請求項５の発明は、上記請求項４の構成に
おいて、棒に複数回巻き付けたものを炉の中に入れて熱
処理を施したことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１〜３の旋回機械の相対回転部の配線・
配管構造においては、回転部（第二回転部）がその回転
中心回りに回転（旋回）すると、コイル状の配線・配管
部分のコイル径が多少小さくなることで追従する。ねじ
りは作用せず、曲げ作用となるため配線・配管の耐久性
が向上する。配線・配管のコイルの巻数や巻径を適宜変
えれば動作範囲を大きくすることも可能である。

【００１５】特に、請求項２と３では、コイル状部分が
直立に立ち上がる場合は勿論、相対回転部の位置関係に
よって配線・配管を横方向又は斜め方向に配設する場合
にも、コイル状部分の垂れ下がりを防止して円滑な追従
動作を確保することができる。

【００１６】請求項４、５の成形方法では、複数の配線
・配管を形状保持性を有するコイル状配線・配管となし
うるので、上記の相対回転部の配線・配管として好適な
ものが得られる。

【００１７】

【実施例】以下、この出願に係る発明の実施例を図面を
参照しながら説明する。この出願に係る発明が対象とす
るのは産業ロボットやマニピュレータ等の旋回機械の相
対回転部における配線・配管（ケーブル及び／又はホー
ス類）である。

【００１８】図１は、この種の相対回転部を形成する代
表例である産業ロボットの固定台（固定側）と旋回台
（回転側）との間に導設される配線・配管構造の断面図
である。なお、一般的には旋回台（第一回転部）とアー
ム（第二回転部）との間やロボット等の関節部にも相対
回転部が形成される。以下の説明はケーブル単独の場合
であるが、ケーブルとホース類とを一緒に配設する場合
も同様である。図１に示すように、固定台１の内部には
ケーブル２の導設空間（内部空間）３が形成されるとと
もに、固定台１上には回転中心Ｏの回りに旋回自在に構
成された旋回台４が設けられている。図中、５は旋回用
の電動モータ、６は減速装置である。

【００１９】固定台１には外部からケーブル２が導入さ
れており、その内部空間３にコイル状ケーブル２Ａが導
設されている。このコイル状ケーブル２Ａの基端部２ａ
は固定台１側に固定具７で固定されており、その終端部
２ｂは旋回台４側に固定具８により固定されている。コ
イル状ケーブル２Ａは、そのコイル中心Ｏ₁ を旋回台４
の回転中心Ｏと略一致させて内部空間３を立ち上がって
旋回台４側に導設されている。ケーブル２の基端部付近
は固定台１の下面１ａ上をとぐろ状に接地しており、そ
の後は上方向に螺旋状に立ち上がっている。図１のコイ
ル状ケーブル２Ａの状態は、旋回台４が回転していない
時の状態を示し、螺旋状に開いた状態、つまり、コイル
状ケーブル２Ａが立ち上がった部分には螺旋空間９を有
する。かかるコイル状ケーブル２Ａは、後述する成形方
法でコイル状に成形されたものであって、コイル形状を
常に保つような形状保持性を有する。

【００２０】従って、旋回台４が回転中心Ｏの回りに旋
回した際、コイル状ケーブル２Ａの部分が図１の状態
（図２の仮想線）から図２（図１の状態から旋回台が１
＋1/4回転した時の図）の実線で示す状態へ、即ち、図
１のコイル状部分のコイル径が多少小さくなることによ
って追従できるようになっている。この時ケーブルのコ
イル巻数は１つ増える（従って、螺旋空間９も縮まるこ
とになる）。

【００２１】このような追従動作をする方式であるの
で、巻数や巻径を適宜変えることによって大きな動作角
（旋回角）をとることができ、ケーブルにかかる曲げ作
用を極力小さく抑えることも可能となる。なお、コイル
状ケーブルの追従動作によってその外径が変化するが、
ケーブルの巻数を調整することでこの外径変化を最小限
に抑えることができる。図１のような直立のコイル部分
の内部にコイル中心軸に平行にガイド部材（このガイド
部材の径は回転部が回転してコイル状ケーブルの径が小
さくなった時にガイド部材の外周にケーブルが巻きつく
程度のものに設定しておけばよい）を、或いはコイル部
分の外面を取り囲むように円筒状のガイド部材を設けて
もよい。

【００２２】なお、上記実施例では、コイル部分が直立
に立ち上がる場合を示したが、相対回転部の位置関係に
よっては、横方向又は斜め方向に配線・配管されること
もあり得る。そのような場合には、コイル内部にその中
心軸に平行に円筒状のガイド部材を設けてもよい。この
ガイド部材の径は回転部が回転してコイル状ケーブルの
径が多少小さくなった時にガイド部材の外周にケーブル
が巻きつく程度のものに設定しておけばよい。或いはま
た、コイル状ケーブルの外面（下面側）に沿って樋状、
好ましくは半円筒状のガイド部材を設けるようにしても
よい。そうすると、コイル部分が自重で垂れ下がること
がなく上記と同様な円滑な追従動作を得ることができ
る。

【００２３】次に、上記配線・配管構造におけるコイル
状ケーブル・ホース類を得るための成形方法について説
明する。下記の説明はケーブル単独の場合であるが、ケ
ーブルとホース類とを一緒に成形する場合も同様であ
る。一般にケーブルは、ケーブル保護等のためにその外
周がウレタン系又はビニール系樹脂の被覆材で被覆され
ている。本発明は、これを利用して、以下の通り自己形
状保持性のあるコイル状に成形される。

【００２４】まず、一本のケーブルの場合（ホース類は
含まない）には、ケーブルをコイル状に形成すべく棒に
巻き付けた後、これを炉の中に入れて熱処理をすると、
ウレタン系又はビニール系樹脂の被覆材が、適当な可撓
性と剛性を有して硬化するので形状の自己保持性を持た
せつつコイル状に成形することができる。

【００２５】複数本のケーブル（この中に例えばビニー
ル系のホース類を含んでもよい）の場合には、まず、こ
れら複数本のケーブルを束ねて全体に撚りをかける。こ
れは、成形後のコイル状の複数本のケーブルそれぞれが
同じ動きをするようにするためである。次に、複数本の
ケーブル等をばらつかないように相互に接着材で固着
（部分的な固着でもよい）したり、或いはバンドで所々
を結束するか、或いはチューブに挿通することにより結
束保護する。このような処理をしたものを、コイル形状
にすべく棒（丸棒ないし円筒体がよい）に巻き付けた
後、これに熱処理を施す（通常は、これを炉の中に入れ
て熱処理をする）。すると、複数本のケーブル等が上記
と同様にコイル形状の自己保持性を有するコイル状に成
形したものができあがる。このようにして成形されたケ
ーブルを上記相対回転部の間（固定部と回転部の間また
は第一回転部と第二回転部の間）の配線・配管構造とし
て用いれば、ケーブル及び／又はホース類を軸の回転中
心に通すことでき、狭いスペースでも処理できるため、
ロボットのコンパクト化に寄与し、その動作範囲の拡大
とケーブル・ホース類の信頼性向上の要求に応えること
ができるものである。

【００２６】

【発明の効果】 何らガイド部材を必要とせず、軸の回転中心を通す
ことができ、しかも、狭いスペースでハーネス処理が可
能となるので、産業ロボット等の旋回機械をコンパクト
にすることができる。

【００２７】 ケーブル等のコイルの巻数を多くした
り、また、巻径を大きくしたりすることで、ケーブル等
の単位長さ当たりの曲げ量を小さくしてケーブル等の耐
久性を高めることができると同時に、大きな動作角を確
保できる。また、外径変化を最小限に抑えることがで
き、処理スペース（導設空間）を狭くできる。

【００２８】 ケーブル等コイルの巻数や巻径を変え
ることで要求に応じた大きな動作範囲を確保することが
できる。

【００２９】 ケーブル、ホース類を一体化すること
も可能であることから、これらの取付、交換が容易であ
る。

【００３０】特に、請求項２、３の配線・配管構造で
は、特に横方向又は斜め方向の相対回転部における配線
・配管構造において、ケーブル等が自重で垂れ下がるこ
となく、直立状態の場合と同様に円滑な追従動作を確保
し得る。

【００３１】 請求項４、５のケーブル・ホース類の
成形方法では、複数のケーブル・ホース類をコイル状に
形成でき、この形状の自己保持性を有するコイル状ケー
ブル・ホース類となしうるので、上記の相対回転部の間
の配線・配管に好適なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明の実施例であって、産業ロ
ボットの固定台と旋回台との相対回転部の配線・配管構
造の断面図である。

【図２】同配線・配管構造におけるコイル状ケーブル・
ホース類の動作図である。

【図３】従来のねじり方式の配線・配管構造図である。

【図４】従来のケーベルベア方式の配線・配管構造図で
ある。

【図５】従来の渦巻き方式の配線・配管構造図である。

【図６】従来のＵの字形の処理による配線・配管構造図
である。

【符号の説明】

１…固定台 ２…ケーブル ２Ａ…コイル状ケーブル ２ａ…（コイル状ケーブルの）基端部 ２ｂ…（コイル状ケーブルの）終端部 ３…導設空間（内部空間） ４…旋回台 ５…旋回用駆動モータ ６…減速装置 ７、８…固定具 ９…螺旋空間 Ｏ…回転中心 Ｏ₁ …コイル中心

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回機械において相対回転部が形成され
   る、固定部側と回転部側、或いは第一回転部と第二回転
   部との間の配線・配管構造であって、固定部側又は第一
   回転部の内部に配線・配管の導設空間を形成し、この導
   設空間内にコイル状に形成した配線・配管を導設し、こ
   のコイル状配線・配管の基端部を固定部側又は第一回転
   部に固定するとともに、その終端部を回転部側又は第二
   回転部側に固定し、しかも、該コイル状配線・配管のコ
   イル中心を回転部又は第二回転部の回転中心に略一致す
   るように配設したことを特徴とする相対回転部における
   配線・配管構造。
2. 【請求項２】 コイル状配線・配管のコイル内部にコイ
   ル中心軸に平行にガイド部材を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の相対回転部における配線・配管構造。
3. 【請求項３】 コイル状配線・配管の外面に樋状又は円
   筒状のガイド部材を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の相対回転部における配線・配管構造。
4. 【請求項４】 複数本の配線・配管を束ねて全体に撚り
   をかけ、次いで複数本の配線・配管をばらつかないよう
   に結束した後、これを棒に複数回巻き付け、その後、熱
   処理を施してコイル状に成形したことを特徴とする配線
   ・配管の成形方法。
5. 【請求項５】 棒に複数回巻き付けたものを炉の中に入
   れて熱処理を施したことを特徴とする請求項４記載の配
   線・配管の成形方法。