(57)【要約】【課題】ケーブルの形状保持用の部材を設けることなく、ケーブルを部材の相対的な回転に容易に追随させることのできる回転部材間の配線構造の提供。【解決手段】相対的に回転する二つの部材２、３にケーブル４を固定する。ケーブル４を、導電性の素材からなる心線５を有するベルトとする。ケーブル４をそのベルト厚さ方向に湾曲させて二つの部材２、３の回転中心線６を取り巻く湾曲形状に設定する。ケーブル４がそのベルト幅方向の変形を抑えて所定の湾曲形状を維持する。ケーブル４がその湾曲形状の曲率半径を変化させながら、二つの部材２、３の相対的な回転に追随する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する二つの部材に固定されたケーブルを有する配線構造であって、
前記ケーブルは、導電性の素材からなる心線を有するベルトとされ、そのベルト厚さ方向に湾曲して前記二つの部材の回転中心線を取り巻く湾曲形状に設定され、該湾曲形状の曲率半径を変化させながら、前記二つの部材の相対的な回転に追随可能とされたことを特徴とする回転部材間の配線構造。
【請求項２】
前記ケーブルは、前記回転中心線を螺旋状に取り巻く湾曲形状に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の回転部材間の配線構造。
【請求項３】
前記ケーブルは、前記回転中心線を渦巻き状に取り巻く湾曲形状に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の回転部材間の配線構造。
【請求項４】
前記二つの部材のうちの一方の外周側に他方の部材が位置し、二つの部材の間に前記ケーブルが配置されたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の回転部材間の配線構造。
【請求項５】
前記ケーブルは、歯付ベルト又は平ベルトとされたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の回転部材間の配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的に回転する二つの部材に固定されたケーブルを有する回転部材間の配線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロボットハンドやターンテーブル、混合器など、相対的に回転する二つの部材間における給電や送受信には、ブラシを接触させてスリップさせながら給電するスリップリングや、部材の外側に撓ませて配線するケーブル、ワイヤレス給電などが採用されている。
【０００３】
ただ、スリップリングは、ブラシを含む電極に銀や水銀を用いた高価な部品で、かつ消耗が早いことに加え、埃や水などの環境面の影響を受けやすい。また、部材の外側に撓ませたケーブルは、その配線用の空間を要すると共に、外観性を低下させやすく、ワイヤレス給電は、設計に手間がかかりやすいことに加え、回路上の部品点数が多くコストが高くなりやすい。
【０００４】
これに対し、例えば特許文献１は、一端部を固定側に連結した給電ケーブル１０１を筒状のガイド体内１０２に螺旋状に巻回配置させて、その他端部を旋回側に接続するようにした旋回部における給電機構を開示している（図７参照）。
【０００５】
給電ケーブル１０１は、旋回部の非旋回時である中立状態において、適度な曲率とされ、一方に回転した状態では曲率が大となり、他方に回転した状態では曲率が小さくなるよう設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４５３５９号公報（請求項１、段落００１２、００１３、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１の給電ケーブル１０１は、ガイド体１０２から垂設した引張ばね１０３で吊持することにより、均等なピッチで曲がるようにしたものであり、その引張ばね１０３を取り付けるのに、余分なスペースと手間とコストを要する。一方、引張ばね１０３を省略した場合には、給電ケーブル１０１のなす螺旋のピッチがずれ、給電ケーブル１０１の一部に、旋回部の回転に伴う曲率の変化が集中し、給電ケーブル１０１の絡み付きや損傷を生じるおそれがある。
【０００８】
これに対し、給電ケーブル１０１の剛性を大きくして、自力でその螺旋形状を保持させることも考えられるが、剛性を大きくする分、給電ケーブル１０１が旋回部の回転に伴う曲率の変化に追随しにくくなり、曲率の変化の繰り返しによって損傷しやすくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、ケーブルの形状保持用の部材を設けることなく、ケーブルを部材の相対的な回転に容易に追随させることのできる回転部材間の配線構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る回転部材間の配線構造は、相対的に回転する二つの部材に固定したケーブルを有するものであり、ケーブルを、導電性の素材からなる心線を有するベルトとし、そのベルト厚さ方向に湾曲して二つの部材の回転中心線を取り巻く湾曲形状に設定し、この湾曲形状の曲率半径を変化させながら、二つの部材の相対的な回転に追随可能としたものである。
【００１１】
上記構成によれば、導電性の素材からなる心線を有するベルトをケーブルとして用いるので、そのベルト厚さ方向に湾曲させて、ケーブルを固定した二つの部材の相対的な回転に容易に追随させつつ、ベルト幅方向の変形を抑えて、ケーブルを所定の湾曲形状に維持することができる。
【００１２】
ここで、回転中心線を取り巻く湾曲形状とは、その曲率半径を変化させながら、二つの部材の相対的な回転に追随可能なものであればよく、回転中心線の周囲を取り囲むように一周又は複数周して湾曲するだけでなく、例えば１周以下の１／２周や１／３周するように湾曲するものも含む概念である。
【００１３】
ケーブルを二つの部材の回転中心線を取り巻く湾曲形状に設定するには、ケーブルを、回転中心線を螺旋状に取り巻く湾曲形状に設定したり、ケーブルを、回転中心線を渦巻き状に取り巻く湾曲形状に設定したりすればよい。
【００１４】
ケーブルを、回転中心線を螺旋状に取り巻く湾曲形状に設定すれば、二つの部材が相対的に回転した際に、ケーブルの曲率半径の変化に伴う、部材の径方向へのケーブルの膨出を部材の長さ方向に分散させることができ、部材の外周側における省スペース化を図ることができる。
【００１５】
一方、ケーブルを、回転中心線を渦巻き状に取り巻く湾曲形状に設定すれば、二つの部材が相対的に回転した際に、ケーブルの曲率半径の変化に伴う、部材の径方向へのケーブルの膨出を回転中心線方向における一か所に集中させることができ、部材の長さ方向における省スペース化を図ることができる。
【００１６】
また、二つの部材のうちの一方の外周側に他方の部材を位置させ、二つの部材の間にケーブルを配置するようにしてもよい。
【００１７】
この構成によると、二つの部材の間にケーブルを配置するので、ケーブルの膨出や縮径を二つの部材によって制限することができ、ケーブルの曲率半径の変化をケーブルの全長にわたってほぼ均一にすることができる。
【００１８】
また、ケーブルを歯付ベルトとすれば、そのベルト歯を利用して、部材に対して強固に固定することができ、一方、ケーブルを平ベルトとすれば、ベルト歯が無い分、ケーブルを薄くして省スペース化を図ることができ、いずれも好適である。
【発明の効果】
【００１９】
以上のとおり、本発明によると、導電性の素材からなる心線を有するベルトをケーブルとして用い、これをそのベルト厚さ方向に湾曲させて、二つの部材の回転中心線を取り巻く湾曲形状に設定しつつ、相対的に回転する二つの部材に固定するようにしている。これにより、ケーブルの形状保持用の部材を設けることなく、ケーブルをそのベルト幅方向の変形を抑えて所定の湾曲形状に維持しつつ、湾曲の曲率半径を変化させながら、二つの部材の相対的な回転に容易に追随させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る回転部材間の配線構造の第１実施形態を示す断面図
【図２】第１実施形態におけるケーブルの動作を示す模式図で、（ａ）はケーブルの曲率半径が縮小した状態を示し、（ｂ）はケーブルの曲率半径が拡大した状態を示す
【図３】本発明の第２実施形態を示す平面図
【図４】第２実施形態におけるケーブルの動作を示す模式図で、（ａ）はケーブルの曲率半径が縮小した状態を示し、（ｂ）はケーブルの曲率半径が拡大した状態を示す
【図５】本発明の第３実施形態を示す模式図
【図６】本発明の第４実施形態を示す模式図
【図７】従来の給電機構の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る回転部材間の配線構造の第１実施形態〜第４実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１に示すように、回転部材間の配線構造１は、例えば、ロボットハンドやターンテーブル、混合器など、相対的に回転する二つの部材２、３の間における給電や送受信に用いられるものであり、部材２、３に固定したケーブル４を有し、そのケーブル４を、導電性の素材からなる心線５を有するベルトとして、そのベルト厚さ方向に湾曲させて部材２、３の回転中心線６を螺旋状に取り巻く湾曲形状に設定し、湾曲形状の曲率半径を変化させながら、部材２、３の相対的な回転に追随可能としたものである。
【００２３】
部材２は、円板状のベース部７と、ベース部７の一面から突出する円筒状のケーブル保持部８とからなり、その中心線を回転中心線６に合わせて配置された回転不能の固定部材とされる。
【００２４】
部材３は、筒部９及び底部１０を有する有底筒状の部材本体１１と、その筒部９の内側に位置すると共に一端１２ａを底部１０の中央に固定された回転軸１２と、からなる回転部材とされる。この部材３は、筒部９がケーブル保持部８よりも大径でその外周側に位置すると共に、回転軸１２がケーブル保持部８よりも小径でその内側に位置するように、中心線を回転中心線６に合わせて配置される。部材２のベース部７を貫通する回転軸１２の他端１２ｂを回転させることにより、回転軸１２と共に部材本体１１が回転し、部材２、３が相対的に回転する。
【００２５】
ケーブル４は、導電性の素材からなるスチール心線などの心線５を例えば不導体であるウレタン製のベルト本体に埋設してなる通電及び通信可能な平ベルトとされ、ケーブル保持部８の周囲を螺旋状に取り巻くように、ケーブル保持部８と筒部９との間に配置されている。スチール心線は、伸縮しにくい分、ケーブル４のベルト幅方向への剛性を高めて、その螺旋形状を維持することができ、しかも、ケーブル４のベルト厚さ方向への湾曲に対する十分な耐久性を得ることができる。
【００２６】
このケーブル４は、一端４ａを部材２のケーブル保持部８の外周面に固定されると共に、他端４ｂを部材３の筒部９の内周面に固定され、一端４ａ及び他端４ｂから露出する心線５を部材２側及び部材３側の配線１３、１４にそれぞれ接続されている。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、部材３が一方向に回転変位した際、ケーブル４がそのベルト幅方向の剛性によって螺旋形状を維持したまま、その曲率半径を小さくして部材２のケーブル保持部８に巻き付くように縮径し、その巻き数を増加させている。このとき、ケーブル４は、部材２のケーブル保持部８によって縮径量を制限され、ケーブル４の一部に縮径を集中させることなく、均一に縮径するようになっている。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、部材３が他方向に回転することにより、ケーブル４が、そのベルト幅方向の剛性によって螺旋形状を維持したまま、その曲率半径を大きくして部材２から部材３に向けて膨出しながら、その巻き数を減少させて部材２、３の相対的な回転に追随する。このとき、ケーブル４は、部材３の筒部９によって膨出量を制限され、ケーブル４の一部に膨出を集中させることなく、均一に膨出するようになっている。
【００２９】
［第２実施形態］
図３に示すように、回転部材間の配線構造１５は、第１実施形態の回転部材間の配線構造１とほぼ同じ構成であるが、ケーブル１６を歯付ベルトとして、回転中心線１７を渦巻き状に取り巻く湾曲形状に設定したものである。
【００３０】
部材１８は、ベース部１９の上面を構成する正方形の中心に回転中心線１７を設定すると共に、ベース部１９の上面にケーブル保持部２１を設けてなる回転不能の固定部材とされる。ケーブル保持部２１は、ケーブル１６のベルト歯に噛み合うよう歯切りされた円柱２２と、歯切りのない複数の円柱２３とからなり、円柱２２、２３が回転中心線１７を取り囲むようベース部１９の上面に設けられている。
【００３１】
部材２４は、透明な円板状の部材本体２５の中央に、中央板２６を介して、ベース部１９の上面から突出する回転軸２７の上端部を固定してなる回転部材とされ、部材本体２５が、部材１８のベース部１９との間にケーブル１６のベルト幅よりも広い間隔をあけて位置している。回転軸２７は、部材２４の中心を回転中心線１７に合わせるよう、ケーブル保持部２１を構成する円柱２２、２３の間に配置され、この回転軸２７を回転させることにより、回転軸２７と共に部材本体２５が回転し、部材１８、２４が相対的に回転する。
【００３２】
部材本体２５の周縁部には、ケーブル１６のベルト歯に噛み合うよう歯切りされた円柱２８と、歯切りのない円柱２９とからなるケーブル固定部３０が下向きに突設され、さらに、ケーブル固定部３０に加えて、複数の円柱状の突起３１が下向きに突設されている。
【００３３】
ケーブル１６は、導電性の素材からなるスチール心線などの心線を例えば不導体であるウレタン製のベルト本体に埋設してなる通電及び通信可能な歯付ベルトとされ、ベース部１９の上面と部材本体２５との間に配置されている。このケーブル１６は、ケーブル保持部２１の周囲を渦巻き状に取り巻くように配置され、一端１６ａを部材１８のケーブル保持部２１の歯切りされた円柱２２と歯切りのない円柱２３のうちの一つとで挟持されると共に、他端１６ｂを部材２４のケーブル固定部３０で挟持されている。
【００３４】
スチール心線は、伸縮しにくい分、ケーブル１６のベルト幅方向への剛性を高めて、その渦巻き形状を維持することができ、しかも、ケーブル１６のベルト厚さ方向への湾曲に対する十分な耐久性を得ることができる。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、部材２４が一方向に回転変位した際、ケーブル１６がそのベルト幅方向の剛性によって渦巻き形状を維持したまま、その一端１６ａの側から部材１８のケーブル保持部２１に巻き付くように縮径し、その巻き数を増加させる。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、部材２４が他方向に回転することにより、ケーブル１６が、そのベルト幅方向の剛性によって渦巻き形状を維持したまま、その他端１６ｂの側から部材１８の外周部に向けて膨出しながら、その巻き数を減少させて部材１８、２４の相対的な回転に追随する。このとき、ケーブル１６は、部材２４の突起３１によって膨出量を制限される。
【００３７】
［第３実施形態］
図５に示すように、回転部材間の配線構造３２は、第１実施形態の回転部材間の配線構造１とほぼ同じ構成であるが、部材２のケーブル保持部８の外周側に部材３の筒部９を位置させる代わりに、相対的に回転する二つの部材３３、３４をその回転中心線３５に沿って間隔をあけて配置したものである。
【００３８】
部材３３、３４には、螺旋状に構成されたベルトからなるケーブル３６の両端３６ａ、３６ｂがそれぞれ固定され、ケーブル３６が部材３３、３４の間に位置すると共に、それ自体の剛性によって螺旋形状を維持するようになっている。
【００３９】
［第４実施形態］
図６に示すように、回転部材間の配線構造３７は、第１実施形態の回転部材間の配線構造１とほぼ同じ構成であるが、部材２のケーブル保持部８の外周側に部材３の筒部９を位置させる代わりに、相対的に回転する二つの部材３８、３９をその回転中心線４０に沿って近接させて配置したものである。
【００４０】
部材３８、３９には、螺旋状に構成されたベルトからなるケーブル４１の両端４１ａ、４１ｂがそれぞれ固定され、ケーブル４１が部材３８、３９の外周側に配置されると共に、そのベルト幅方向の剛性によって螺旋形状を維持するようになっている。
【符号の説明】
【００４１】
１      回転部材間の配線構造（第１実施形態）
２      部材（固定部材）
３      部材（回転部材）
４      ケーブル
４ａ    一端
４ｂ    他端
５      心線
６      回転中心線
７      ベース部
８      ケーブル保持部
９      筒部
１０    底部
１１    部材本体
１２    回転軸
１２ａ  一端
１２ｂ  他端
１３    配線
１４    配線
１５    回転部材間の配線構造（第２実施形態）
１６    ケーブル
１６ａ  一端
１６ｂ  他端
１７    回転中心線
１８    部材（固定部材）
１９    ベース部
２１    ケーブル保持部
２２    歯切りされた円柱
２３    歯切りのない円柱
２４    部材（回転部材）
２５    部材本体
２６    中央板
２７    回転軸
２８    歯切りされた円柱
２９    歯切りのない円柱
３０    ケーブル固定部
３１    突起
３２    回転部材間の配線構造（第３実施形態）
３３    部材（固定部材）
３４    部材（回転部材）
３５    回転中心線
３６    ケーブル
３６ａ  一端
３６ｂ  他端
３７    回転部材間の配線構造（第４実施形態）
３８    部材（固定部材）
３９    部材（回転部材）
４０    回転中心線
４１    ケーブル
４１ａ  一端
４１ｂ  他端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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