(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットアームに関し、ケーブルがシャフトに接触することを抑制し、ケーブルとシャフトとが擦れ合って損壊することを避けることができる末端連結モジュールを提供する。【解決手段】末端連結モジュール１０はロボットアームに用いられる。ロボットアームはシャフト２１を有する。末端連結モジュールはホルダー１１、防護管１２、空気圧・電気ソケット１４およびケーブル１５を備える。防護管はシャフトの外側に被さり、ホルダーに連結される固定端を有する。空気圧・電気ソケットはシャフトに連結される。ケーブルは防護管の外側に沿ってらせん状に配置され、空気圧・電気ソケットに連結される。ケーブルを螺旋運動させる際の最小直径ｄｍｉｎは防護管の最大外径Ｄｓより大きい。最小直径ｄｍｉｎは本考案の計算式に基づいて計算される。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを有するロボットアームに用いられる末端連結モジュールであって、
ホルダー、防護管、空気圧・電気ソケットおよびケーブルを備え、
前記ホルダーは、前記ロボットアームに固定され、
前記防護管は、前記シャフトの外側に被さり、前記ホルダーに連結される固定端を有し、
前記空気圧・電気ソケットは、前記シャフトの底部に連結され、前記シャフトとともに旋転および昇降し、
前記ケーブルは、前記防護管の外側に沿ってらせん状に配置され、前記空気圧・電気ソケットに連結されることで、前記空気圧・電気ソケットの作動によって前記シャフトの軸方向に沿って伸縮運動したり、前記シャフトの軸方向に対して螺旋運動でき、
前記ケーブルを螺旋運動させる際の最小直径ｄｍｉｎは前記防護管の最大外径Ｄｓより大きく、前記最小直径ｄｍｉｎは式１に基づいて計算され、
（式１）・・・ｄｍｉｎ  ＝［（Ｎ×Ｌ）／（（Ｎ＋１）×π）］−ψ
前記式１において、Ｎは前記防護管を囲んだ前記ケーブルの有効周回数であり、Ｌは前記防護管の一周を囲んだ前記ケーブルの螺旋の長さであり、ψは前記ケーブルの直径であり、πは円周率であることを特徴とする、
末端連結モジュール。
【請求項２】
前記防護管は前記シャフトの軸方向に位置する円筒部の長さがＬａで表示され、前記シャフトは上下に移動する行程範囲がＳ１で表示され、前記円筒部の長さＬａと前記行程範囲Ｓ１との関係は
（関係式１）・・・Ｌａ≧１／２Ｓ１
を満足することを特徴とする請求項１に記載の末端連結モジュール。
【請求項３】
前記防護管は前記シャフトの軸方向に位置する円筒部の長さがＬａで表示され、前記ケーブルはらせん状部位および直線状部位を有し、前記らせん状部位は前記防護管の外側に沿ってらせん状に配置され、先端部が前記ホルダーに連結され、末端部が前記直線状部位に連結され、前記直線状部位は前記空気圧・電気ソケットに連結され、前記防護管の前記固定端を通って前記シャフトの軸方向に垂直する仮想平面は前記らせん状部位の底部までの垂直距離、即ち前記ケーブルの最短行程がＬｂで表示され、前記ケーブルの前記らせん状部位の管壁が変形するまで前記ケーブルを圧縮する際、
（関係式２）・・・  Ｌａ＞Ｌｂ
を満足することを特徴とする請求項１に記載の末端連結モジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はロボットアームに関し、詳しくはロボットアームに用いる末端連結モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットアームは既に製造および加工工業に汎用されており、繰り返し作業の多い製造工程を人手で行うことで製品の歩留まりが低下するという状況を改善し、作業員の代わりに厳しい環境条件下で作業を行い、作業員の健康を危険から守ることができるだけでなく、良好な加工精度を維持することができる。
製造および加工工程において規格の異なる作業対象に加工作業を行うには、末端連結モジュールによって末端効果器（例えばグリッパ、吸盤またはドリル）をロボットアームの末端部に取り付けることが必要である。
【０００３】
従来の配線構成において、特許文献１により掲示されたロボットアームの末端連結モジュールは、配線が伸縮性防護管の内部に構成されるため、ケーブルが周辺の物体に絡んで断裂してしまうという事態を避けることができる。しかし、特許文献１の技術的特徴による配線方式はロボットアームを横に置かなければならないため、配線ケーブルが回転軸に絡み、回転軸の損壊や配線ケーブルの損壊を招いてしまうという問題がある。従って、上述した問題点について改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾特許Ｉ６８２８３８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案はロボットアームに用いられ、ロボットアームを横に置いたうえでケーブルがシャフトに絡むことを抑制し、ケーブルとシャフトとが擦れ合って損壊することを避けることができる末端連結モジュールを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（式１）・・・ｄｍｉｎ＝［（Ｎ×Ｌ）／（（Ｎ＋１）×π）］−ψ
【０００７】
上述した課題を解決するための末端連結モジュールは、ロボットアームに用いられる。ロボットアームはシャフトを有する。末端連結モジュールはホルダー、防護管、空気圧・電気ソケットおよびケーブルを備える。ホルダーはロボットアームに固定される。防護管はシャフトの外側に被さり、ホルダーに連結される固定端を有する。空気圧・電気ソケットはシャフトの底部に連結され、シャフトとともに旋転および昇降する。ケーブルは防護管の外側に沿ってらせん状に配置され、空気圧・電気ソケットに連結されるため、空気圧・電気ソケットの作動によってシャフトの軸方向に沿って伸縮運動したり、シャフトの軸方向に対して螺旋運動をしたりする。第一方向に沿ってケーブルを螺旋運動させる際の直径が最小直径ｄｍｉｎである。最小直径ｄｍｉｎは防護管の最大外径Ｄｓより大きい。最小直径ｄｍｉｎは式１に基づいて計算される。式１において、Ｎは防護管を囲んだケーブルの有効周回数である。Ｌは防護管の一周を囲んだケーブルの螺旋の長さである。ψはケーブルの直径である。πは円周率である。
【０００８】
上述した技術的特徴により、ロボットアームを横に置いた時、防護管が、ケーブルがシャフトに接触することを抑制し、ケーブルとシャフトとが擦れ合って損壊することを避けることができる。
【０００９】
（関係式１）・・・Ｌａ≧１／２Ｓ１
【００１０】
防護管はシャフトの軸方向に位置する円筒部の長さがＬａで表示される。シャフトは上下に移動する行程範囲がＳ１で表示される。円筒部の長さＬａと行程範囲Ｓ１との関係は関係式１を満たすため、防護管はケーブルとシャフトとが相互に接触して損壊することを確実に避けることができる。
【００１１】
（関係式２）・・・Ｌａ＞Ｌｂ
【００１２】
ケーブルはらせん状部位および直線状部位を有する。らせん状部位は防護管の外側に沿ってらせん状に配置され、先端部がホルダーに連結され、末端部が直線状部位に連結される。直線状部位は空気圧・電気ソケットに連結される。防護管の固定端を通ってシャフトの軸方向に垂直する仮想平面はらせん状部位の底部までの垂直距離、即ちケーブルの最短行程がＬｂで表示される。ケーブルのせん状部位の管壁が変形するまでケーブルを圧縮する際、関係式２を満たせば、上昇中の空気圧・電気ソケットはケーブルを押し付けて変形および損壊させることなく、先に防護管に接触することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の一実施形態によるロボットアームに用いる末端連結モジュールを示す斜視図である。
【図２】本考案の一実施形態によるロボットアームに用いる末端連結モジュールを示す縦断面図である。
【図３】図２の一部分を示す拡大図である。
【図４】図３の一部分を示す拡大図である。
【図５】図２中の５−５線に沿った断面図である。
【図６】本考案の一実施形態によるロボットアームに用いる末端連結モジュールにおいてケーブルのらせん状部位の管壁が変形するまでケーブルを圧縮する状態を示す縦断面図の一部分である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、本考案によるロボットアームに用いる末端連結モジュールを図面に基づいて説明する。なお、明細書および図面において、方向性用語は図面中の方向に基づいて表現される。同じ符号は同じ部品または類似した部品の構造特徴を示す。
【００１５】
（一実施形態）
図１に示すように、本考案の一実施形態による末端連結モジュール１０はロボットアーム２０に用いられる。ロボットアーム２０はシャフト２１を有する。本実施形態において、シャフト２１は二つの動力源（図中未表示）の駆動力によって昇降および旋転するスプラインボルトであるが、これに限らず、棒状モーターのシャフトなどの別の形態であってもよい。
図２および図３に示すように、本考案の一実施形態による末端連結モジュール１０はホルダー１１、防護管１２、空気圧・電気ソケット１４およびケーブル１５を備える。
【００１６】
ホルダー１１はロボットアーム２０に固定される。
【００１７】
防護管１２はシャフト２１の外側に被さり、ホルダー１１に連結される固定端１２１を有する。
【００１８】
空気圧・電気ソケット１４はシャフト２１の底部に連結され、シャフト２１とともに旋転および昇降する。空気圧・電気ソケット１４ははフランジ１４１、電力出力ユニット１４２および二つの空気圧出力ユニット１４３を有する。フランジ３４は空気圧・電気ソケット１４の底部に配置され、実際のニーズに応じて異なる末端効果器、例えばグリッパ、吸盤またはドリル（図中未表示）と結合して使用される。
電力出力ユニット１４２および二つの空気圧出力ユニット１４３は空気圧・電気ソケット１４の外周面に配置される。電力出力ユニット１４２は末端効果器に電力を出力する。一つの空気圧出力ユニット１４３は末端効果器に気体を送り込む。別の一つの空気圧出力ユニット１４３は末端効果器に排気効果を生じる。
【００１９】
図３および図４に示すように、ケーブル１５は防護管１２の外側に沿ってらせん状に配置され、空気圧・電気ソケット１４に連結されるため、空気圧・電気ソケット１４の作動によってシャフト２１の軸方向に沿って伸縮運動したり、シャフト２１の軸方向に対して螺旋運動をしたりする。
第一方向Ｄ１に沿ってケーブル１５を螺旋運動させる際の直径が最小直径ｄｍｉｎである。最小直径ｄｍｉｎは防護管１２の最大外径Ｄｓより大きいため、防護管１２がケーブル１５に接触したことが原因でケーブル１５がねじれて変形することを抑制することができる。防護管１２が円形管である場合、円筒部の外径が最大外径Ｄｓになる。防護管１２が多辺形管である場合、菱形辺の間の最大距離が最大外径Ｄｓになる。
【００２０】
（式１）・・・ｄｍｉｎ  ＝［（Ｎ×Ｌ）／（（Ｎ＋１）×π）］−ψ
【００２１】
最小直径ｄｍｉｎは式１に基づいて計算される。式１において、Ｎは防護管１２を囲んだケーブル１５の有効周回数である。Ｌは防護管１２の一周を囲んだケーブル１５の螺旋の長さである。ψはケーブル１５の直径である。ケーブル１５が複数の配線材である際、ψは最大の配線材のケーブル１５の直径である。πは円周率である。
【００２２】
上述した技術的特徴により、ロボットアーム２０を横に置いた時、防護管１２はケーブル１５がシャフト２１に接触することを抑制し、ケーブル１５とシャフト２１とが擦れ合って損壊することを避けることができる。
【００２３】
本実施形態において、ケーブル１５は三つの並列する配線ケーブルを採用するが、これに限らず、単線の配線ケーブルを採用してもよい。
【００２４】
（関係式１）・・・Ｌａ≧１／２Ｓ１
【００２５】
本実施形態において、図６に示すように、防護管１２はシャフト２１の軸方向に位置する円筒部の長さがＬａで表示される。図２に示すように、シャフト２１は上下に移動する行程範囲がＳ１で表示される。円筒部の長さＬａと行程範囲Ｓ１との関係は関係式１を満たす。
【００２６】
ロボットアーム２０が横に置かれる際、ケーブル１５の最も垂れた部分はシャフト２１の行程範囲Ｓ１の半分のあたりに位置するため、関係式１を満足すれば、防護管１２は保護効果を確実に発揮できる。
【００２７】
（関係式２）・・・Ｌａ＞Ｌｂ
【００２８】
本実施形態において、図６に示すように、ケーブル１５はらせん状部位１５１および直線状部位１５２を有する。らせん状部位１５１は防護管１２の外側に沿ってらせん状に配置され、先端部がホルダー１１に連結され、末端部が直線状部位１５２に連結される。直線状部位１５２は空気圧・電気ソケット１４に連結される。
防護管１２の固定端１２１を通ってシャフト２１の軸方向に垂直する仮想平面Ａはらせん状部位１５１の底部までの垂直距離、即ちケーブル１５の最短行程がＬｂで表示される。ケーブル１５のらせん状部位１５１の管壁が変形するまでケーブル１５を圧縮する（即ちらせん状部位の間が密接状態になる）際、関係式２を満足すれば、上昇中の空気圧・電気ソケット１４はケーブル１５を押し付けて変形および損壊させることなく、先に防護管１２に接触することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  末端連結モジュール
１１  ホルダー
１２  防護管
１２１  固定端
１４  空気圧・電気ソケット
１４１  フランジ
１４２  電気出力ユニット
１４３  空気圧出力ユニット
１５  ケーブル
１５１  螺旋状部位
１５２  直線状部位
２０  ロボットアーム
２１  シャフト
Ｄ１  第一方向
ｄｍｉｎ  最小直径
Ｄｓ  最大外径
Ｌａ  円筒部の長さ  
Ｓ１  行程範囲
Ａ  仮想平面
Ｌｂ  最短行程
【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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