(57)【要約】【課題】  省スペース化が可能で、且つケーブルの劣化が防止されるリンク機構のケーブル配索方法及びリンク機構のケーブル配索構造を提供する。【解決手段】  第１のリンク１に配索させたケーブル１２が、第１のリンク１と第２のリンク２との関節３に設けられる連結軸４に１回転だけ弛みを持たせて巻付けられて第２のリンク２に配索される。したがって、従来の配索構造のように関節３に配索されるケーブル１２の逃がし部分が当該関節３の外側に突出されることがないため、関節３の周辺が小型化される。また、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の長さを比較的長くとることができるため、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２には引張り応力が作用されて、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の両端部に作用される曲げ応力が軽減されて、ケーブル１２の劣化を防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のリンクから他方のリンクへ双方のリンクの関節を経由させてケーブルを配索させるリンク機構のケーブル配索方法であって、前記一方のリンクに配索させた前記ケーブルを、前記関節に設けられて前記双方のリンクを相対回動動作可能に連結させる連結軸に所定の弛みを持たせて巻付けた後、前記他方のリンクに配索させることを特徴とするリンク機構のケーブル配索方法。
【請求項２】
前記他方のリンクを前記一方のリンクに対して前記連結軸回りに回動させて前記他方のリンクを前記一方のリンクに対して回動動作範囲における最大角度位相となる位置に位置決めさせて、この状態で、前記ケーブルを前記連結部に所定の張力に調整しつつ巻付けることを特徴とする請求項１に記載のリンク機構のケーブル配索方法。
【請求項３】
一方のリンクから他方のリンクへ双方のリンクの関節を経由させてケーブルが配索されるリンク機構のケーブル配索構造であって、前記一方のリンクに配索される前記ケーブルと前記他方のリンクに配索される前記ケーブルとの間の前記ケーブルが、前記関節に設けられて前記双方のリンクを相対回動動作可能に連結させる連結軸に所定の弛みを持たせて巻付けられることを特徴とするリンク機構のケーブル配索構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンク機構のケーブル配索方法及びリンク機構のケーブル配索構造に関して、特に、一方のリンクから他方のリンクへ双方のリンクの関節を経由させてケーブルを配索させる際のリンク機構のケーブル配索方法及びリンク機構のケーブル配索構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、多関節型アームロボットでは、関節（手首）が所定回動動作範囲内で回動可能なものが知られている。このようなアームロボットでは、制御装置を起点として肩から延びる各種のケーブルが、関節（手首）を経由して当該関節よりも下流の可動軸（サーボモータ等）に配索される。ここで、図５に示されるように、第１のリンク１（関節３の直上流のリンク）と第２のリンク２（関節３の直下流のリンク）とが、関節３に設けられる連結軸４によって双方のリンク１，２が相対回動動作可能に連結される場合、第２のリンク２を第１のリンク１に対して連結軸４の回りに回動させて当該第２のリンク２を第１のリンク１に対して回動動作範囲における最大角度位相となる位置に位置決めさせて、この状態で、第１のリンク１に配索させたケーブル１２を、当該第１のリンク１の連結部５の側面に設けられる第１の固定部１３と第２のリンク２の連結部７の側面に設けられる第２の固定部１４との間で、所定の張力で直線状に斜めに（連結軸４の軸心と平行な軸線に対して角度を持たせて）掛け渡すことが従来行われていた。
【０００３】
このように、ケーブル１２が第１のリンク１と第２のリンク２との間で直線状に斜めに掛け渡される場合、図４に示されるように、第２のリンク２を第１のリンク１に対して角度位相が０°の位置に位置決めさせると、第１の固定部１３と第２の固定部１４との間のケーブル１２が関節３の外側に大きく撓んでしまう。そして、関節３に多数のケーブル１２が配索される場合、ケーブル１２を収容するためのスペースの確保が極めて困難であり、また、撓んだケーブル１２が関節３を覆うカバーに干渉して当該ケーブル１２が早期に劣化されるといった問題がある。さらに、第１のリンク１に対する第２のリンク２の回動動作によって、第１の固定部１３と第２の固定部１４との間のケーブル１２が緊張と弛緩とを繰返すことにより、第１の固定部１３と第２の固定部１４との間のケーブル１２の両端部に曲げ応力が繰返し作用して、ケーブル１２の劣化が早まると共にケーブル１２が断線する虞がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、省スペース化が可能で、且つケーブルの劣化が防止されるリンク機構のケーブル配索方法を提供することにある。
また、第２の目的は、省スペース化が可能で、且つケーブルの劣化が防止されるリンク機構のケーブル配索構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、一方のリンクから他方のリンクへ双方のリンクの関節を経由させてケーブルを配索させるリンク機構のケーブル配索方法であって、一方のリンクに配索させたケーブルを、関節に設けられて双方のリンクを相対回動動作可能に連結させる連結軸に所定の弛みを持たせて巻付けた後、他方のリンクに配索させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリンク機構のケーブル配索方法において、他方のリンクを一方のリンクに対して連結軸回りに回動させて他方のリンクを一方のリンクに対して回動動作範囲における最大角度位相となる位置に位置決めさせて、この状態で、ケーブルを連結部に所定の張力に調整しつつ巻付けることを特徴とする。
【０００６】
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、一方のリンクから他方のリンクへ双方のリンクの関節を経由させてケーブルが配索されるリンク機構のケーブル配索構造であって、一方のリンクに配索されるケーブルと他方のリンクに配索されるケーブルとの間のケーブルが、関節に設けられて双方のリンクを相対回動動作可能に連結させる連結軸に所定の弛みを持たせて巻付けられることを特徴とする。
【０００７】
したがって、請求項１に記載の発明では、一方のリンクと他方のリンクとの間のケーブルが、一方のリンクと他方のリンクとの関節に収容される。また、一方のリンクと他方のリンクとを相対回動動作させた時に、一方のリンクと他方のリンクとの間のケーブルに引張り応力が作用される。
請求項２に記載の発明では、一方のリンクと他方のリンクとの間のケーブルに作用される応力が調節される。
請求項３に記載の発明では、一方のリンクと他方のリンクとの間のケーブルが、一方のリンクと他方のリンクとの関節に収容される。また、一方のリンクと他方のリンクとを相対回動動作させた時に、一方のリンクと他方のリンクとの間のケーブルに引張り応力が作用される。
【発明の効果】
【０００８】
省スペース化が可能で、且つケーブルの劣化が防止されるリンク機構のケーブル配索方法及びリンク機構のケーブル配索構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１に、本ケーブル配索構造が採用されるアームロボット（リンク機構）の手首の周辺を示す。該アームロボットは、体躯の前腕に相当する第１のリンク１と掌に相当する第２のリンク２とが、手首関節３（以下、単に関節３と称する。）を介して連結される。上記関節３は、上記第１のリンク１の一端（肘関節に連結される側と反対側の端）に設けられる円板状の第１の連結部５と、該第１の連結部５の一端面６に設けられる連結軸４と、上記第２のリンク２の一端（関節３に連結される側の端）に設けられる円板状の第２の連結部７と、が同一軸心上に配置されることで構成されて、連結軸４と第２の連結部７とが当該連結軸４の軸心回りに相対回動動作可能に連結される。そして、上記アームロボットは、上記第２のリンク２にサーボモータ８が収容されており、該サーボモータ８が制御装置の制御に基づいて回転駆動されることにより、第２のリンク２が第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに回動動作される構造になっている。
【００１０】
また、図１に示されるように、上記第２のリンク２の他端には可動軸９を介して第３のリンク１０が連結される。上記可動軸９にはサーボモータ１１が収容されており、該サーボモータ１１が制御装置の制御に基づいて回転駆動されることにより、第３のリンク１０が第２のリンク２に対して可動軸９の軸心回りに旋回動作される構造になっている。また、上記アームロボットは、上記制御装置を起点に当該アームロボットの肩関節、肘関節を経て第１のリンク１に沿わせて配索された信号ケーブル等のケーブル１２が、固定部材１３によって第１の連結部５の側面に固定される。そして、本ケーブル１２の配索構造では、上記固定部材１３によって固定されたケーブル１２の下流（固定部材１３よりも図１における紙面視下側のケーブル１２）が、上記連結軸４に、図１におけるＡ視で時計回り方向へ（以下、順方向と称する。）１回転分だけ巻付けられて、固定部材１４によって第２の連結部７の側面に固定される。
【００１１】
また、本ケーブル１２の配索構造では、図１及び図２に示されるように、第２のリンク２が第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに０°の角度位相に位置決めされた時に、固定部材１３と固定部材１４とが連結軸４の同一軸平面上に位置されると共に、連結軸４に巻付けられたケーブル１２が所定の弛みを持った状態で、上記第１の連結部５の一端面６と上記第２の連結部７の一端面１５と関節３を覆うカバー１６とで囲繞される空間１７に収容される構造になっている。
【００１２】
次に、本ケーブル１２の配索方法を説明する。まず、第２のリンク２が第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに０°の角度位相に位置決めされた状態で、当該第２のリンク２を第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに、順方向へ回動させて、第２のリンク２を第１のリンク１に対する回動動作範囲（本実施の形態では、０°〜４５°）における最大角度位相（本実施の形態では、４５°）に位置決めさせる。この状態で、第１のリンク１に配索されて固定部材１３によって第１の連結部５に固定されたケーブル１２の下流を、図３に示されるように、連結軸４に順方向へ１回転だけ巻付けた後、固定部材１４によって第２の連結部７に固定させる。この時、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の両端部に応力が集中されないように、当該固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の張力を適正に調整する。
【００１３】
そして、図３に示されるケーブル１２が固定部材１３，１４によって連結部５，７に固定された後、第２のリンク２を第１のリンク１に対して図３におけるＡ視で反時計回り方向（以下、逆方向と称する。）へ回動させて、第２のリンク２を第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに０°の角度位相に復帰させる。これにより、図２に示されるように、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２が、所定の弛みを持って第１の連結部５の一端面６と第２の連結部７の一端面１５との間に形成される空間１７に収容される。
【００１４】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本ケーブル１２の配索方法では、第２のリンク２が第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに０°の角度位相に位置決めされた状態で、当該第２のリンク２を第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに順方向へ回動させて、第２のリンク２を第１のリンク１に対する回動動作範囲における最大角度位相に位置決めさせる。この状態で、第１のリンク１に配索されて固定部材１３によって第１の連結部５に固定されたケーブル１２の下流を、連結軸４に順方向へ１回転だけ巻付けた後、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の両端部に応力が集中されないように当該固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の張力を適正に調整しつつ固定部材１４によって第２の連結部７に固定させた。
【００１５】
そして、本ケーブル１２の配索方法では、ケーブル１２を固定部材１３，１４によって各リンク１，２の各連結部５，７に固定させた後、第２のリンク２を第１のリンク１に対して逆方向へ回動させて、第２のリンク２を第１のリンク１に対して連結軸４の軸心回りに０°の角度位相に復帰させると、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２が、所定の弛みを持って第１の連結部５の一端面６と第２の連結部７の一端面１５との間に形成される空間１７に収容される。
したがって、本ケーブル１２の配索方法では、従来の配索方法（図４参照）のように関節３に配索されるケーブル１２の逃がし部分が当該関節３の外側に突出されることがないため、関節３を覆うカバー１６に突出されたケーブル１２を収容させるスペースを設ける必要がない。
これにより、本ケーブル１２の配索方法では、従来の配索方法と比較して関節３が小型化される。また、本ケーブル１２の配索方法では、関節３に配索されたケーブル１２が当該関節３を覆うカバー１６に干渉しないため、ケーブル１２とカバー１６が擦れてケーブル１２が損傷することが防止されて、装置の信頼性を向上させることができると共にメンテナンスの頻度を延長させることが可能になる。
【００１６】
また、第２のリンク２を第１のリンク１に対して回動させて最大角度位相に位置決めさせた場合、従来の配索方法（図５参照）では、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の長さが比較的短いため、当該固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の両端部に比較的大きい曲げ応力が作用されてケーブル１２が早期に劣化されるといった問題があったが、本ケーブル１２の配索方法では、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の長さを比較的長くとることができるため、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２には引張り応力が作用される。
これにより、固定部材１３と固定部材１４との間のケーブル１２の両端部に作用される曲げ応力が軽減されて、ケーブル１２の劣化を防止することができる。
【００１７】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、関節３に設けられる連結軸４にケーブル１２が１回転だけ巻付けられるが、必要に応じて、連結軸４にケーブル１２を複数回転（例えば、２回転。）巻付けるように構成してもよい。
本実施の形態では、第２のリンク２が第１のリンク１に対して回転されるリンク機構の関節３にケーブル１２が配索される場合を説明したが、本リンク機構の配索方法及び配索構造を、第２のリンク２が第１のリンク１に対して旋回されるリンク機構の関節３にケーブル１２が配索される場合に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態の説明図であって、アームロボット（リンク機構）の手首周辺を示す図である。
【図２】本実施の形態の説明図であって、第２のリンクが第１のリンクに対して連結軸の軸心回りに０°の角度位相に位置決めされた状態を示す図である。
【図３】本実施の形態の説明図であって、第２のリンクが第１のリンクに対して連結軸の軸心回りに最大角度位相に位置決めされた状態を示す図である。
【図４】従来の実施の形態の説明図であって、第２のリンクが第１のリンクに対して連結軸の軸心回りに０°の角度位相に位置決めされた状態を示す図である。
【図５】従来の実施の形態の説明図であって、第２のリンクが第１のリンクに対して連結軸の軸心回りに最大角度位相に位置決めされた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  第１のリンク（一方のリンク）、２  第２のリンク（他方のリンク）、３  関節、４  連結軸、１２  ケーブル
【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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