(57)【要約】【課題】  断線防止に好適な複合ケーブルを提供する。【解決手段】  屈曲可能なホルダサポート１１と、軸方向に予め設定した間隔をあけて前記ホルダサポート１１に配置され、外周に個別ケーブル１４を保持可能な複数のケーブルホルダ１３と、前記複数のケーブルホルダ１３の外周に保持された複数の個別ケーブル１４と、より構成して、個別ケーブル１４の経路を安定させ、個別ケーブル１４同士および個別ケーブル１４とホルダサポート１１との接触やロボット本体および周辺設備との干渉を防止するようにした。【選択図】    図３
2006216483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲可能なホルダサポートと、
軸方向に予め設定した間隔をあけて前記ホルダサポートに配置され、外周に個別ケーブルを保持可能な複数のケーブルホルダと、
前記複数のケーブルホルダの外周に保持された複数の個別ケーブルと、より構成したことを特徴とする複合ケーブル。
【請求項２】
前記ケーブルホルダは、中心に設けた中心孔に前記ホルダサポートを貫通させて配置され、外周に設けた複数の保持溝に個別ケーブルを収容して、保持溝の外周側から係合するケーブルストッパにより個別ケーブルを外れ止めしていることを特徴とする請求項１に記載の複合ケーブル。
【請求項３】
前記ケーブルホルダは、前記ホルダサポートに回転可能に保持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合ケーブル。
【請求項４】
前記個別ケーブルは、ケーブルホルダの保持溝とケーブルストッパとで形成する保持孔に軸方向および回転方向自在に保持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の複合ケーブル。
【請求項５】
前記ケーブルホルダの保持溝とケーブルストッパとで形成する保持孔には、低摩擦材からなる軸受材が配置され、軸受材を介して個別ケーブルを保持していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の複合ケーブル。
【請求項６】
前記ケーブルホルダの保持溝とケーブルストッパとで形成する保持孔には、転がり可能な軸受材が配置され、軸受材を介して個別ケーブルを保持していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の複合ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸制御により移動される溶接ガンとロボットアーム若しくはロボット基台との間に配置される複合ケーブルに関し、特に、個別ケーブルの断線防止に好適な複合ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から多軸制御により移動される溶接ガンとロボットアーム若しくはロボット基台との間に配置されて良好な高屈曲特性を備える複合ケーブルは提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、柔軟性を有するプラスチックチューブにより構成した中心介在の周りに複数の絶縁心線を配置し、その上に、押さえ巻きテープを設け、その外側に遮蔽層又はシースあるいは遮蔽層及びシースを設けた屈曲ケーブルとしたものである。
【特許文献１】特開２００４−１７２０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、複数の絶縁心線は中心介在であるプラスチックチューブと外側の押さえ巻きテープ、遮蔽層およびシースとにより拘束されているため、いずれかの絶縁心線が断線した場合に断線したケーブルのみの交換が困難であり、断線していない絶縁心線も含めて複合ケーブル全体が交換される。このため、ケーブル交換に要する時間と交換後のロボットの動作確認のための時間とを必要とし、長時間のロボットの稼動停止となると共に複合ケーブル全体の取替え費用も必要となる。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、断線防止に好適な複合ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、屈曲可能なホルダサポートと、軸方向に予め設定した間隔をあけて前記ホルダサポートに配置され、外周に個別ケーブルを保持可能な複数のケーブルホルダと、前記複数のケーブルホルダの外周に保持された複数の個別ケーブルと、より構成した。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、屈曲可能なホルダサポートと、軸方向に予め設定した間隔をあけて前記ホルダサポートに配置され、外周に個別ケーブルを保持可能な複数のケーブルホルダと、前記複数のケーブルホルダの外周に保持された複数の個別ケーブルと、より構成したため、ロボットの動作に対応してホルダサポートが変形され、ホルダサポートに配置されているケーブルホルダに保持されている個別ケーブルもホルダサポートの変形に追随して屈曲され、個別ケーブルの経路を安定させることができ、個別ケーブル同士および個別ケーブルとホルダサポートとの接触やロボット本体および周辺設備との干渉が防止でき、個別ケーブルの断線を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の複合ケーブルを各実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図５は、本発明を適用した複合ケーブルの第１実施形態を示し、図１は複合ケーブルが適用されるロボットの概略図、図２は複合ケーブルの端部を支持するサポートブラケットの正面図、図３は複合ケーブルのケーブルホルダの正面図および断面図、図４は個別ケーブルの保持部の詳細図、図６はケーブルホルダの斜視図である。
【００１０】
図１に示す複合ケーブル１が適用されるロボットＲの一例では、基台２の上下方向軸回りに可動の第１軸Ｓ１、第１軸Ｓ１に直交する水平軸回りに可動の第２軸Ｓ２、第２軸Ｓ２に直交する水平軸回りに可動の第３軸Ｓ３（第１アーム３）を備え、第１アーム３（第３軸Ｓ３）の先端に第４軸Ｓ４により揺動する第２アーム４が配置され、第２アーム４の先端に第２アーム４を軸心として旋回する第５軸Ｓ５および第５軸Ｓ５に直交する第６軸Ｓ６を介して手首ジョイント５を装備し、手首ジョイント５には図示しないハンド、例えば、溶接ガンを接続可能としている。図示例では、複合ケーブル１は、第２アーム４と手首ジョイント５とに設けたサポートブラケット６同士の間に配置され、第２アーム４に対して手首ジョイント５が３次元に移動される毎に両サポートブラケット６同士の相対移動に応じて種々の態様に変形される。溶接ロボットにおいては、前記複合ケーブル１には、溶接用ケーブル、サーボガン用モータケーブル、Ｉ／Ｏケーブル等の個別ケーブルが配索される。なお、図１では、個別ケーブルの図示を省略している。
【００１１】
ここでは、第２アーム４側のサポートブラケット６Ａは、図２に詳細に示すように、第２アーム４に固定された取付棒７に固定のボス部８と複合ケーブル１の端部を固定するクランプ部品９とが互いに相対回転可能にジョイント結合１０（スイベルジョイント結合）され、複合ケーブル１の端部が第２アーム４に対してジョイント１０を中心として回動可能に支持されている。同様に、手首ジョイント５側のサポートブラケット６Ｂも、手首ジョイント５と複合ケーブル１の端部を固定するクランプ部品９とが互いに相対回転可能にジョイント結合１０（スイベルジョイント結合）され、複合ケーブル１の端部が手首ジョイント５に対してジョイント１０を中心として回動可能に支持されている。
【００１２】
前記複合ケーブル１は、両サポートブラケット６Ａ、６Ｂに適度な剛性を備えた柔軟な材料、例えば、高密度ポリエチレン等よりなるホルダサポート１１の両端を保持させ、両端のサポートブラケット６Ａ、６Ｂの間に適度な剛性を備えた柔軟な材料、例えば、高密度ポリエチレン等よりなるカラー１２により間隔を持たせて、３〜４個のケーブルホルダ１３をホルダサポート１１に支持させて配置している。各ケーブルホルダ１３の外周部には、複数の個別ケーブル１４を保持させるようにしている。
【００１３】
前記複合ケーブル１のホルダサポート１１、カラー１２、ケーブルホルダ１３および個別ケーブル１４の関係は、図３〜図５に詳細に示すように、複合ケーブル１の軸心に相当するホルダサポート１１にケーブルホルダ１３とカラー１２とを交互に嵌め合せて個別ケーブル１４の支持構造を構成する。ケーブルホルダ１３およびカラー１２は、いずれもホルダサポート１１に回転可能に緩く嵌合しており、ケーブルホルダ１３同士の間隔はカラー１２の軸方向長さにより設定される。
【００１４】
前記ケーブルホルダ１３は、全体として円板状に形成され、円板の中心に設けた中心穴１５と円板の周囲に円周方向等間隔に設けた複数の保持溝１６を備える。中心孔１５にはホルダサポート１１が貫通され、外周側の複数の保持溝１６に個別ケーブル１４が挿入される。個別ケーブル１４は、通常は断面が円形に形成されるものであるため、これら保持溝１６の底部（中心孔側の縁）は半円筒状に形成されている。前記各保持溝１６には、挿入された個別ケーブル１４が保持溝１６から離脱しないように、先端面が半円筒状となったケーブルストッパ１７が挿入され、ボルト１９等によりケーブルホルダ１３に固定される。
【００１５】
したがって、個別ケーブル１４はケーブルホルダ１３の各保持溝１６に保持されてホルダサポート１１回りに一定の間隔をあけて互いに平行に配置される。前記保持溝１６の底部とケーブルストッパ１７の先端面とで形成する保持孔１８は、個別ケーブル１４の外径より若干大きく形成しており、ケーブルホルダ１３に対して個別ケーブル１４が保持孔１８内で自転したり、捩じれたり、軸方向に移動することを許容するようにしている。
【００１６】
以上の構成になる複合ケーブル１においては、ロボットＲの第２アーム４と手首ジョイント５との相対移動により、主に曲げ応力とねじり応力とが作用される。ホルダサポート１１は、適度な剛性を持つ高密度ポリエチレン等の材料で形成しているため、両サポートブラケット６間の相対移動に応じて均等に変形して、ホルダサポート１１上に支持しているケーブルホルダ１３および個別ケーブル１４が両サポートブラケット６間から大きく逸脱することを抑制し、個別ケーブル１４の経路を安定させ、ロボット本体および周辺設備との干渉を排除する。また、ケーブルホルダ１３と個別ケーブル１１との間においても、下記のように、個別ケーブルに加わる応力を緩和する。
【００１７】
前記曲げ応力が複合ケーブル１に作用する場合には、全ての個別ケーブル１４およびホルダサポート１１に曲げ力が作用すると共に、更に、曲げ変形の外周側に位置する個別ケーブル１４には引張り力が作用し、曲げ変形の内周側に位置する個別ケーブル１４には圧縮力が作用する。圧縮力が作用する個別ケーブル１４にはその長さを維持しようとする圧縮反力が生じ、逆に引張り力が作用する個別ケーブル１４には同じくその長さを維持しようとする引張り反力が生じる。これらの圧縮反力および引張り反力は、ケーブルホルダ１３と個別ケーブル１４とが保持孔１８内で緩く嵌合した状態であるため、若干は緩和されるものの完全にはなくならない。このため、曲げ変形の外側の個別ケーブル１４は曲げ変形の内側へ移動しようとする変位力を生じ、曲げ変形の内側の個別ケーブル１４は曲げ変形の外側に移動しようとする変位力を生じる。これら変位力は、ケーブルホルダ１３をホルダサポート１１回りに回転させるよう作用し、ケーブルホルダ１３が回転することにより夫々の個別ケーブル１４の変位力を緩和させる。
【００１８】
前記ねじり応力が複合ケーブル１に作用する場合には、全ての個別ケーブル１４およびホルダサポート１１にねじり力が作用する。このねじり力は、その捩じれに応じてケーブルホルダ１３がホルダサポート１１回りに回転することにより緩和される。個別ケーブル１４とケーブルホルダ１３とは、個別ケーブル１４の各部のねじれを個別ケーブル１４が貫通する保持孔１８内で相対回転して吸収する。
【００１９】
前記複合ケーブル１に捩じれ力と曲げ力とが同時に作用した場合には、上記曲げ応力が作用した場合と捩じれ応力が作用した場合の両方の作用が発生し、ケーブルホルダ１３の回転と、ケーブルホルダ１３の保持孔１８と個別ケーブル１４との相対回転および軸方向相対移動とにより、これら応力が個別ケーブル１４に作用することを緩和する。
【００２０】
また、本実施形態の複合ケーブル１においては、個別ケーブル１４はケーブルホルダ１３の外周に設けた保持溝１６に嵌合させてケーブルストッパ１７により抜け止めされているため、例えば、どの個別ケーブル１４が断線したかを目視若しくは導通テストにより容易に確認することができる。また、一部の個別ケーブル１４が断線した場合には、断線した個別ケーブル１４を抜け止めしているケーブルストッパ１７を外すことにより、断線した個別ケーブル１４のみを交換することができ、交換と同時にロボットＲを稼動させることができる。
【００２１】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２２】
（ア）高密度ポリエチレン等の比較的剛性の高い柔軟性のある素材により形成した屈曲可能なホルダサポート１１と、軸方向に予め設定した間隔をあけて前記ホルダサポート１１に配置され、外周に個別ケーブル１４を保持可能な複数のケーブルホルダ１３と、前記複数のケーブルホルダ１３の外周に保持された複数の個別ケーブル１４と、より構成したため、ロボットＲの動作に対応してホルダサポート１１が変形され、ホルダサポート１１に配置されているケーブルホルダ１３に保持されている個別ケーブル１４もホルダサポート１１の変形に追随して屈曲され、個別ケーブル１４の経路を安定させることができ、個別ケーブル１４同士および個別ケーブル１４とホルダサポート１１との接触やロボット本体および周辺設備との干渉が防止でき、個別ケーブル１４の断線を抑制することができる。
【００２３】
（イ）ケーブルホルダ１３は、中心に設けた中心孔１５に前記ホルダサポート１１を貫通させて配置され、外周に設けた複数の保持溝１６に個別ケーブル１４を収容して、保持溝１６の外周側から係合するケーブルストッパ１７により個別ケーブル１４を外れ止めしているため、個別ケーブル１４のいずれかが断線した場合には、該当する個別ケーブル１４のケーブルストッパ１７を保持溝１６から外すだけで、断線した個別ケーブル１４のみを交換でき、個別ケーブル１４の交換後に直ちに復帰することができる。
【００２４】
（ウ）ケーブルホルダ１３は、前記ホルダサポート１１に相対回転可能に保持されているため、複合ケーブル１の曲げにより個別ケーブル１４に作用する軸方向力に不均一（アンバランス）が生じても、そのアンバランスに応じてケーブルホルダ１３が回転して個別ケーブル１４に加わる応力を緩和し、個別ケーブル１４の断線をより一層低減できる。また、複合ケーブル１の捻り力が加わる場合においても、ケーブルホルダ１３が同様に回転して個別ケーブル１４に加わる応力を緩和し、個別ケーブル１４の断線をより一層低減できる。
【００２５】
（エ）個別ケーブル１４は、ケーブルホルダ１３の保持溝１６とケーブルストッパ１７とで形成する保持孔１８に軸方向および回転方向自在に保持されているため、ホルダサポート１１に追従して変位するケーブルホルダ１３から個別ケーブル１４に加えられる作用力を抑制でき、個別ケーブル１４に加わる応力を緩和して個別ケーブル１４の断線をより一層低減できる。
【００２６】
（第２実施形態）
図６〜図９は、本発明を適用した複合ケーブルの第２実施形態を示し、図６および図７は複合ケーブルに作用する力を説明する説明図、図８はケーブルホルダの第１実施例を説明する断面図、図９はケーブルホルダの第２実施例を説明する断面図である。本実施形態においては、ケーブルホルダと個別ケーブルとの相対移動を容易とする構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００２７】
本実施形態の第１実施例の複合ケーブル１においては、図７に示すように、個別ケーブル１４を支持するケーブルホルダ１３の保持孔１８の構成が第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態と同様に構成される。即ち、図８に示すように、本実施形態の個別ケーブル１４を支持する保持孔１８は、その内周面に軸方向に等間隔に隔てた低摩擦材２１よりなる軸受２０が配置される。前記低摩擦材２１は、例えば、ポリ テトラ フルオロ エチレン（商品名、テフロン(登録商標））やポリアミド系樹脂（商品名、ナイロン）、更には、一般に軸受材料に用いられる合成樹脂を単独若しくは潤滑材を含浸させて使用する。前記低摩擦材２１は、保持孔１８を構成する保持溝１６の底部と保持溝１６に挿入されるケーブルストッパ１７の先端面とに夫々内周溝２２を形成して、この内周溝２２に低摩擦材２１の外周を嵌め合せて保持させる。
【００２８】
このように、保持孔１６に低摩擦材２１を配置して、低摩擦材２１を介して個別ケーブル１４を保持させることにより、保持孔１６内での個別ケーブル１４の軸方向移動および回転移動がより円滑となり、個別ケーブル１４に無理なストレスを加えることを抑制することができる。したがって、図６に示すように、複合ケーブル１に曲げ力が作用した状態では、通常ケーブルホルダ１３間で曲げの内周側の圧縮力が作用し、外周側では引張り力が発生するが、本実施形態の複合ケーブル１においては、低摩擦材２１の存在により、ケーブルホルダ１３と個別ケーブル１４とが相対移動され、個別ケーブル１４にはこれら引張り力および圧縮力が加わることがない。このため、個別ケーブル１４の内部断線等も効果的に抑制することができる。
【００２９】
図９に示す本実施形態の第２実施例においては、第１実施例の低摩擦材に代えて、内周溝２２に複数の鋼球２５（ベアリング）を保持させて軸受支持するようにしたものである。これら鋼球２５は、図示しないが、ケーブルホルダ１３に脱落することなく保持され、その外周側が内周溝２２に挿入され、内周側が個別ケーブル１４の表面に接触するよう構成している。この構成においても、鋼球２５による軸受２４の存在により、個別ケーブル１４の軸方向移動および回転移動がより一層円滑となり、個別ケーブル１４に無理なストレスを加えることを更に抑制することができる。したがって、第１実施例の効果をより一層向上させることができる。
【００３０】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（ウ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００３１】
（オ）第１実施例においては、ケーブルホルダ１３の保持溝１６とケーブルストッパ１７とで形成する保持孔１８には、低摩擦材２１からなる軸受２０が配置され、軸受２０を介して個別ケーブル１４を保持しているため、ホルダサポート１１に追従して変位するケーブルホルダ１３から個別ケーブル１４に加えられる作用力をより一層抑制でき、個別ケーブル１４に加わる応力をより一層緩和して個別ケーブル１４の断線を確実に低減できる。
【００３２】
（カ）第２実施例においては、ケーブルホルダ１３の保持溝１６とケーブルストッパ１７とで形成する保持孔１８には、転がり可能な軸受２４が配置され、軸受２４を介して個別ケーブル１４を保持しているため、ホルダサポート１１に追従して変位するケーブルホルダ１３から個別ケーブル１４に加えられる作用力をなくすることができ、個別ケーブル１４に加わる応力をより一層緩和して個別ケーブル１４の断線を確実に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態を示す複合ケーブルを適用したロボットの概略図。
【図２】同じく複合ケーブルの端部を支持するサポートブラケットの正面図。
【図３】複合ケーブルのケーブルホルダの正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）。
【図４】個別ケーブルの保持部の詳細図。
【図５】ケーブルホルダの斜視図。
【図６】本発明の第２実施形態の複合ケーブルにおける作用を説明する概略図。
【図７】図６での個別ケーブルとケーブルホルダとの間の作用力を説明する説明図。
【図８】本実施形態の第１実施例の複合ケーブルを示す要部断面図。
【図９】本実施形態の第２実施例の複合ケーブルを示す要部断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１  複合ケーブル
１１  ホルダサポート
１２  カラー
１３  ケーブルホルダ
１４  個別ケーブル
１５  中心孔
１６  保持溝
１７  ケーブルストッパ
１８  保持孔
【図１】
2006216483.tif 000003
【図２】
2006216483.tif 000004
【図３】
2006216483.tif 000005
【図４】
2006216483.tif 000006
【図５】
2006216483.tif 000007
【図６】
2006216483.tif 000008
【図７】
2006216483.tif 000009
【図８】
2006216483.tif 000010
【図９】
2006216483.tif 000011