WO2022102567A1 - セパレータ板及び線条部材の保護部材 - Google Patents

Abstract

目的は、ロボット機構の内部に配線されるケーブルを保護するとともに、作業者によるケーブル配線作業の作業性の向上、ロボットの品質の均一化にある。セパレータ板３は、ケーシング１０に収容された構造部品１１，１３に対してケーブル２００を分離するためのものである。構造部品に対峙するセパレータ板の裏面側には、構造部品に嵌合するように凹部３１ａが設けられる。ケーシングのカバーに対峙するセパレータ板の表面側には、ケーブルを収容し取り回すために溝３３が設けられる。溝は、裏面側に設けられた凹部による表面側の出っ張りを避けた表面側の一部分３２ｂがケーシングのカバー側に突起されてなる。

Description

セパレータ板及び線条部材の保護部材

　本発明は、セパレータ板及び線条部材の保護部材に関する。

　近年、ロボット技術の向上により、ロボットが様々な分野で使用されるようになった。それに伴い、ロボットメーカに対して、多くの要求がなされるようになった。多くの要求の中でも、ロボットの小型化、スリム化への要求が年々高まっている。ロボット全体の小型化、スリム化は、機構部内のケーブルを通す空間を狭くさせ、シース付のケーブルを通すことを困難とさせている。シースがない絶縁体がむき出しとなっているケーブルは、シース付のケーブルに比べ、物理的な接触に弱く、ロボット機構の内部構造部品に対してケーブルを保護する必要があった。

特開２０１０－２６４５２５号公報

　ケーブルを保護する方法の１つに、ガイド筒を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１）。他にも、図１７に示すように、薄い樹脂製のシート５００をケーシング１０の内部に貼付して、ケーブルを内部構造部品１１，１３から分離する方法がある。しかしながら、薄い樹脂製のシートを貼付する方法は、薄い樹脂製のシートを内部構造部品に整合するように形作るのが難しく、作業性が悪い。また、ケーブルのコネクタを固定する必要がある場合において、作業者は、狭い空間の中で空いた空間にコネクタを押し込み、固定するなどしており、作業者の技量や理解度によって、ケーブルフォーミングがばらついてしまうことがある。ケーブルフォーミングのばらつきは、ケーシングにケーシングカバーを取り付ける際のシートやケーブルの挟み込みのリスクを生じさせる。そのため、ロボット機構の内部に配線されるケーブルを保護するとともに、作業者によるケーブル配線作業の作業性の向上、ロボットの品質の均一化が望まれている。

　本開示の一態様に係るセパレータ板は、ケーシングと、ケーシングに収容される構造部品と、ケーシングのカバーとからなるロボット構成要素に適用される。セパレータ板は、構造部品に対してケーブルを分離するためのものである。構造部品に対峙するセパレータ板の裏面側には、構造部品に嵌合するように凹部及び凸部が設けられる。ケーシングのカバーに対峙するセパレータ板の表面側には、ケーブルを収容し取り回すために溝が設けられる。溝は、裏面側に設けられた凹部による表面側の出っ張りを避けた表面側の一部分がケーシングのカバー側に突起されてなる。

　一態様によれば、ロボット機構の内部に配線されるケーブルを保護するとともに、作業者によるケーブル配線作業の作業性の向上、ロボットの品質の均一化を実現できる。

図１は、ロボットの関節部の外観図である。 図２は、図１のロボットの関節部を分解した状態で、第１実施形態に係るセパレータ板を示す斜視図である。 図３は、図１のロボットの関節部を分解した状態で、第１実施形態に係るセパレータ板を示す平面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ´断面図である。 図５は、図１のロボットの関節部の内部に装着されたセパレータ板をケーブルとともに示す断面図である。 図６は、図２のセパレータ板の溝に沿って配線されるケーブルを示す斜視図である。 図７は、図２のセパレータ板の溝に沿って配線されるケーブルを示す平面図である。 図８は、図２のセパレータ板をケーシングの内部に装着し、ケーブルを配線した状態を示す斜視図である。 図９は、第１実施形態の変形例に係るセパレータ板を示す斜視図である。 図１０は、図９のコネクタ格納部を示す断面図である。 図１１は、図１のロボットの関節部を分解した状態で、第２実施形態に係る線条部材の保護部材を示す斜視図である。 図１２は、図１１のロボットの関節部を分解した状態を示す平面図である。 図１３は、図１２のロボットの関節部を分解した状態のＢ－Ｂ´断面図である。 図１４は、図１３のロボットの関節部を組み立てた状態をケーブルとともに示す断面図である。 図１５は、図１１のセパレータ板にセパレータカバーを被せた状態をケーブルとともに示す斜視図である。 図１６は、第２実施形態の変形例に係る線条部材の保護部材を示す断面図である。 図１７は、従来例を示す斜視図である。

　以下、図面を参照しながら第１実施形態に係るセパレータ板と第２実施形態に係る線条部材の保護部材とを説明する。セパレータ板と線状部材の保護部材とは、いずれもロボット機構の内部に収容された構造部品に対してロボット機構の内部に配線される線条部材を保護するためのものである。第１、第２実施形態では、線条部材はケーブルとして説明する。しかしながら、線条部材はケーブルに限定されることはない。ロボット機構の内部に配線される線条部材であれば、チューブ、ワイヤなどであってもよい。第１、第２実施形態では、ロボットの関節部の内部へのケーブル配線を例に説明する。しかしながら、セパレータ板及び線条部材の保護部材は、ロボット機構の内部の線条部材が配線される箇所であれば、ロボットの構成要素のいずれの箇所にも適用することができる。

　以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

　（第１実施形態）　
　図１乃至図５に示すように、ロボットの関節部１は、円筒形状を有するケーシング１０と、ケーシング１０に収容される第１、第２構造部品１１，１３と、ケーシング１０を蓋するケーシングカバー２０と、を有する。ケーシング１０の側面と底面とにはケーブル２００を挿通するための挿通孔１５，１７があけられている。ケーブル２００は、ケーシング１０の側面の挿通孔１５を介してケーシング１０の内部に導入され、セパレータ板３によりケーシング１０の内部に取りまわされ、ケーシング１０の底面の挿通孔１７を介してケーシング１０の外部に引き出される。第１、第２構造部品１１，１３は、ロボット機構の内部の構造物であればよい。第１，第２構造部品１１，１３は、例えば、モータ、減速機、ギア、シャフト、モータドライバ等である。ここでは、第１構造部品１１は第２構造部品１３よりもケーシングカバー２０の側に突出している。その突出長はＤである。第１実施形態に係るセパレータ板３は、第１、第２構造部品１１，１３に対してケーブル２００を分離するための部材である。セパレータ板３により、第１、第２構造部品１１，１３に対してケーブル２００を物理的に分離することで、ケーブル２００が第１、第２構造部品１１，１３に擦れ、損傷するリスクを回避することができる。

　以下、図３乃至８を参照して、第１実施形態に係るセパレータ板３の具体的態様を説明する。　
　セパレータ板３は、ケーシング１０の横断面形状に整合する平面形状を有する板状部材である。以下、説明を明確にするために、ケーシングカバー２０に対峙するセパレータ板３の面を表面、第１、第２構造部品１１，１３と対峙するセパレータ板３の面を裏面とする。

　典型的には、セパレータ板３は硬質樹脂で一体的に成型されている。セパレータ板３を成形品とすることで、第１構造部品１１との嵌め込み構造を容易に形成することが可能な上、製造コストを抑えられる。また、セパレータ板３が硬質性を有することで、作業者によるセパレータ板３の取付位置のバラつきを抑えられ、セパレータ板３を簡単かつ確実にケーシング１０の内部に取り付けることができる。

　セパレータ板３は可視光に対して透明性を有する樹脂で形成されていてもよいし、可視光に対して透明性を有さない樹脂で形成されていてもよい。以下に示す、それぞれの作用効果を踏まえ、いずれの素材を選択すればよい。セパレータ板３が透明あるいは半透明であることで、作業者は、セパレータ板３と第１、第２構造部品１１，１３との嵌合状態を目視で確認することができる。それにより、セパレータ板３の取付作業の作業性を向上させることができる。セパレータ板３を取り付けた状態で、第１、第２構造部品１１，１３の状態を目視で確認することができるため、メンテナンス作業の作業性の向上にも寄与する。一方、セパレータ板３が不透明であることで、第１、第２構造部品１１，１３がセパレータ板３により見えなくなる。それにより、セパレータ板３の溝に沿って配線されたケーブル２００が強調され、ケーブル２００の配線状態を目視で確認しやすくなり、ケーブル２００の配線作業の作業性を向上させる。

　セパレータ板３の中央には、セパレータ板３の表面に設けられた溝３３に沿って配線されたケーブル２００をセパレータ板３の表面側から裏面側に通すための貫通孔３５があけられている。セパレータ板３の表面側のみにケーブル２００を配線すればよい場合において、貫通孔３５は不要である。

　セパレータ板３の裏面側には、構造部品に嵌合する凹凸が設けられる。第１実施形態では、第１構造部品１１に対峙するセパレータ板３の裏面部分には、第１構造部品１１に嵌合する凹部３１ａが設けられる。ケーシング１０から見て、凹部３１ａは、ケーシングカバー２０の側に窪んでいる。このような場合、セパレータ板３の裏面側の第１構造部品１１に対峙する裏面部分は凹部、第２構造部品１３に対峙する裏面部分は凸部に対応する。典型的には、凹部３１ａは、第１構造部品１１の横断面形状に整合する内形を有し、その深さは第２構造部品１３に対峙するセパレータ板３の裏面部分の高さを基準として、第２構造部品１３に対する第１構造部品１１の突出長Ｄと等価である。それにより、作業者は、凹部３１ａが第１構造部品１１に位置整合するようにセパレータ板３を配置し、第１、第２構造部品１１，１３に向かって押し込むだけで、凹部３１ａが第１構造部品１１に嵌合し、それによりケーシング１０の内部におけるセパレータ板３の位置を固定することができる。セパレータ板３をケーシング１０に収容された構造部品１１，１３に嵌め込み可能な構造とすることで、作業者によるセパレータ板３の取付位置のバラつきを抑えられ、品質の均一化を実現できる。また、セパレータ板３の取付作業の際、凹部３１ａがセパレータ板３をケーシング１０の内部に取り付けるためのガイドとしても機能するため、作業者によるセパレータ板３の取付作業の作業性を向上することができる。また、セパレータ板３をケーシング１０又は第１、第２構造部品１１，１３に対して固定するためのボルト等の締結具が不要であるため、部品点数の削減、作業工程の短縮を実現できる。

　上記の構造では、セパレータ板３が、第１、第２構造部品１１，１３に向かって押し込む方向に対して垂直な方向に動くことはないが、第１、第２構造部品１１，１３から抜けてしまう事態を否定できない。そのため、ケーシング１０の内部においてセパレータ板３の位置を完全に固定するために、凹部３１ａを第１構造部品１１の横断面形状よりもわずかに小さくなるように構成し、セパレータ板３を第１、第２構造部品１１，１３に向かって圧入し、装着するようにしてもよい。また、セパレータ板３の外周面又は凹部３１ａの内周面に係合爪または係合爪を受ける受け部を設け、ケーシング１０の内周面又は第１構造部品１１の外周面に係合爪を受ける受け部又は係合爪を設け、爪の嵌合により、ケーシング１０の内部におけるセパレータ板３の位置を完全に固定するようにしてもよい。

　また、第１、第２構造部品１１，１３に向かって押し込む方向に対して垂直な方向に関して、セパレータ板３を位置を固定できるのであれば、凹部３１ａは第１構造部品１１に完全に嵌合する必要はなく、その形状は上記に限定されない。セパレータ板３を第１、第２構造部品１１，１３に向かって押し込む方向に対して垂直な面において、凹部３１ａの内側面と第１構造部品１１の外側面との間の接点が少なくとも２点以上あれば、セパレータ板３が第１、第２構造部品１１，１３に向かって押し込む方向に対して垂直な方向に動くことはない。そのため、凹部３１ａの内形は、セパレータ板３を第１、第２構造部品１１，１３に向かって押し込む方向に対して垂直な面において、凹部３１ａの内側面と第１構造部品１１の外側面との間の接点が少なくとも２点以上あるように構成されていればよい。

　ケーシング１０に収容された構造部品の数に応じて、セパレータ板３は、２つ以上の凹部を有する構成とすることができる。

　セパレータ板３の表面側には、ケーブル２００を収容し、取りまわすためのケーブル収容部として溝３３が設けられる。ケーブル２００を収容し取りまわす作業性、成型性の観点において、ケーブル収容部は典型的には溝３３であるが、ケーブル収容部として、セパレータ板３にはケーブルルートに沿ってケーブル２００を挿通するための挿通孔が設けられてもよいし、ケーブルクリップが設けられてもよい。溝３３は、セパレータ板３の表面側の一部分がケーシングのカバー側に突起されてなる。溝３３は、ケーブルルートに応じてその形状、長さは任意であるが、溝３３を構成する突起３２ｂは、セパレータ板３の裏面側に設けられた凹部３１ａによる表面側の突起３１ｂを避けるように形成することが望ましい。それにより、セパレータ板３の厚みを抑えることができ、セパレータ板３を導入することによる関節部１の大型化を抑えられる。

　第１実施形態では、溝３３は、一端がケーシング１０の側面の挿通孔１５に接続され、セパレータ板３の中央の貫通孔３５を迂回するように湾曲し、他端がセパレータ板３の中央の貫通孔３５に近接する位置に到達するように構成される。このように、セパレータ板３の表面側にケーブル２００の取りまわし用の溝３３を設けることで、関節部１の動作に伴ってケーブル２００が関節部１の内部で動いても、第１、第２構造部品１１，１３に対してケーブル２００が物理的に分離されているため、ケーブル２００が第１、第２構造部品１１，１３に接触して損傷するリスクを低減することができる。また、作業者は、溝３３に沿ってケーブル２００を配線すればよく、作業者によるケーブル２００の取りまわしのバラつきを抑えられ、品質の均一化を実現できる。典型的には、溝３３の横断面形状は矩形であるが、底部に向かって溝幅は狭まる台形形状であってもよい。それにより、溝３３に収容されたケーブル２００が溝３３の外に簡単に抜けてしまう事態を回避することができる。

　ロボット機構の内部にケーブルを配線する際には、複数本のケーブルをコネクタを介して縦続に接続する場合がある。そのため、セパレータ板３に設けられた溝３３には、コネクタを格納するコネクタ格納部が設けられてもよい。図９に示すように、コネクタ格納部３４として、溝３３の底板３３ａには、コネクタ３００の外形の少なくとも一部に整合する内形を有する窪みが設けられる。コネクタ３００は、第１ケーブル２００ａの端部の第１コネクタ３００ａが第２ケーブル２００ｂの端部の第２コネクタ３００ｂに挿し込まれた状態のコネクタ全体をいうものとする。コネクタ格納部３４は、溝３３の側板に設けられてもよいし、溝３３の底板３３ａから側板に渡って設けられてもよい。図１０に示すように、コネクタ格納部３４を設けることで、作業者は、コネクタ格納部３４にコネクタ３００を格納するだけで、コネクタ３００の位置、向きを固定することができる。それにより、作業者によるケーブル配線のバラつきを抑え、品質の均一化を実現できるとともに、作業性を向上させることができる。また、コネクタ格納部３４がコネクタ３００の外形に整合する内形を有することで、何らかの理由でコネクタ３００に対してコネクタ３００が抜けてしまう方向に力がかかっても、コネクタ３００がコネクタ格納部３４によって抑えられるため、コネクタ３００の嵌合外れを防止することができる。

　（第２実施形態）　
　以下、図１１乃至図１６を参照して、第２実施形態に係る線条部材の保護部材７を説明する。　
　第２実施形態に係る線条部材の保護部材７は、第１実施形態に係るセパレータ板３と、セパレータ板３を覆うセパレータカバー５とからなり、セパレータ板３により、第１、第２構造部品１１，１３に対してケーブル２００を分離し、セパレータカバー５により、ケーシングカバー２０に対してケーブル２００を分離することで、ケーブル２００がケーシング１０の内部の第１、第２構造部品１１，１３やケーシングカバー２０に擦れ、損傷するリスクを回避することができる。第２実施形態では、セパレータカバー５を主に説明し、セパレータ板３の説明は省略する。セパレータ板３に対峙するセパレータカバー５の面をセパレータカバー５の裏面、ケーシングカバー２０に対峙するセパレータカバー５の面をセパレータカバーの表面とする。

　セパレータカバー５は、セパレータ板３に設けられた溝３３の少なくとも一部を覆う蓋状の部材である。セパレータカバー５は、セパレータ板３の平面形状に整合する横断面形状を有する。セパレータカバー５によりセパレータ板３の溝３３の少なくとも一部を覆うことで、ケーブル２００がセパレータ板３の溝３３から抜け出て、ケーシングカバー２０に接触し、損傷するリスクを低減することができる。セパレータカバー５の表面の少なくとも１点がケーシングカバー２０の内面に接触するように、セパレータカバー５の表面には少なくとも１つの突起が設けられてもよい。それにより、ケーシング１０にケーシングカバー２０を被せた状態で、その内部でセパレータ板３及びセパレータカバー５の位置を固定することができる。

　典型的には、セパレータカバー５は、可視光に対して透明性を有する硬質樹脂で形成されている。透明あるいは半透明なセパレータカバー５をセパレータ板３に被せる構造とすることで、作業者は、セパレータ板３にセパレータカバー５を被せた状態で、セパレータ板３とセパレータカバー５との間のケーブル２００の挟み込みの有無を確認することができる。それにより、ケーブル２００の損傷リスクを低減することができる。

　図１１に示すように、セパレータカバー５は、第１構造部品１１が挿通される切り欠き５１と、セパレータ板３の貫通孔３５に整合する位置に設けられた貫通孔５５と、を有する。また、図１５に示すように、セパレータ板３にセパレータカバー５を被せた状態で、セパレータ板３の溝３３からケーブル２００を引き出すための引き出し用の切り欠き５３が設けられる。もちろん、ケーシングカバー２０に対してケーブル２００を物理的に完全に分離させるために、図１６に示すように、セパレータカバー５は、セパレータ板３の表面側の突起３１ｂを除く表面の全体を覆うように構成されていてもよい。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

　１…関節部、１０…ケーシング、１１，１３…構造部品、１５…挿通孔、２０…ケーシングカバー、３…セパレータ板。

Claims (5)

1. 　ケーシングと、前記ケーシングに収容される構造部品と、前記ケーシングのカバーとからなるロボット構成要素に適用され、前記構造部品に対してケーブルを分離するためのセパレータ板において、
   　前記構造部品に対峙する裏面側には、前記構造部品に嵌合するように凹部及び凸部が設けられ、
   　前記ケーシングのカバーに対峙する表面側には、前記ケーブルを収容し取り回すために溝が設けられ、
   　前記溝は、前記裏面側に設けられた凹部による前記表面側の出っ張りを避けた前記表面側の一部分が前記ケーシングのカバー側に突起されてなる、セパレータ板。
2. 　前記ケーブルを前記裏面側から前記表面側に引き出す孔又は切り欠きが開けられる、請求項１記載のセパレータ板。
3. 　前記溝には、前記ケーブルのコネクタが嵌め込まれる窪みが設けられる、請求項１又は２に記載のセパレータ板。
4. 　請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のセパレータ板と、
   　前記ケーシングのカバー側から前記セパレータ板に嵌合し、前記セパレータ板に設けられた前記溝の少なくとも一部を覆うセパレータカバーと、を備える線条部材の保護部材。
5. 　前記セパレータカバーは可視光に対して透明性を有する、請求項４記載の線条部材の保護部材。

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