(57)【要約】 【課題】  ケーブルの支持装置に用いられる変形構造体であって、強度を向上して、予め定める変形形状に維持することができる変形構造体を提供する。【解決手段】  一方の基部１０２に設けられるスペーサ部材１０４が、他方の基部１０２に当接することによって、延在方向に隣接する各結合部の第１軸線が互いに傾斜し、変形構造体８３を円弧状に延ばすことができる。スペーサ部材１０４が他方の基部１０２に当接した状態から、スペーサ部材１０４の両側の２つの基部１０２がさらに近接する方向の外力が与えられた場合、スペーサ部材１０４によって、両側の基部１０２が互いに近接することが阻まれる。このような外力が与えられたとしても、基部１０２とスペーサ部材１０４とに力が与えられるのみで、構造的に強度の弱い結合部に与えられる力を抑えることができる。これによって結合部１０２が破損することを防止することができ、変形構造体の強度８３を向上することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するケーブルを支持するケーブル支持装置に用いられ、略円弧長尺状に形成されて予め定める方向に所定量変形可能な変形構造体であって、
予め定める延在軸線に沿う延在方向に並んで互いに結合される結合部であって、結合される２つの結合部のうち一方の結合部が、他方の結合部に対して、一方の結合部に設定されて延在軸線に交差する第１軸線まわりに所定量の角変位が自在な複数の結合部と、
前記第１軸線に沿う第１方向に延びて、結合部が連なる基部と、
延在方向に隣接する２つの基部のうち、少なくとも一方の基部に設けられて第１方向に関して結合部と異なる位置から延在方向に突出する規制部であって、他方の基部に当接することで、延在方向に隣接する２つの基部にそれぞれ連なる各結合部の第１軸線が互いに傾斜する規制部とを含むことを特徴とする変形構造体。
【請求項２】
規制部は、結合部を挟んで基部の第１方向両側部分にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１記載の変形構造体。
【請求項３】
結合される２つの結合部のうち一方の結合部が、他方の結合部に対して、前記第１軸線と延在軸線とに対して直交する第２軸線まわりに角変位自在に形成され、
規制部は、一方の基部に対して着脱可能に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の変形構造体。
【請求項４】
規制部のうちで他方の基部に対向する対向面は、前記第１軸線まわりに湾曲し、第１軸線からの距離が一定の曲率半径を有する曲面に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の変形構造体。
【請求項５】
他方の基部は、一方の基部に設けられる規制部が当接する当接部が形成され、当接部は、規制部が当接部に当接した状態で、延在軸線と第１軸線とを含んで構成される仮想平面に関して両側で、規制部に当接することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の変形構造体。
【請求項６】
規制部が他方の基部に接触した状態に維持する維持部材をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の変形構造体。
【請求項７】
第１駆動部と、前記第１駆動部に対して予め定められる旋回軸線まわりに相対角変位する第２駆動部とを含んで構成される駆動装置に設けられ、前記第１駆動部と前記第２駆動部とにわたって延びて、可撓性を有するケーブルを支持するケーブルの支持装置であって、
（ａ）前記第１駆動部に固定される第１固定部と、
（ｂ）前記第２駆動部に固定され、第１固定部に対して前記旋回軸線の軸線方向に間隔をあけて配置される第２固定部と、
（ｃ）請求項１〜６のいずれか１つに記載の変形構造体であって、延在方向一端部が第１固定部に固定され、延在方向他端部が第２固定部に固定されて、前記駆動装置の外周にそって湾曲して延び、各結合部分は、隣接する結合部に対して前記旋回軸線に平行な軸線まわりの角変位が規制部によって防がれるとともに、前記旋回軸線に直交する軸線まわりの所定量の角変位を許容する変形構造体と、
（ｄ）ケーブルを変形構造体の延在軸線に沿って保持する保持部とを含むことを特徴とするケーブルの支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有するケーブルを支持するケーブル支持装置に用いられる変形構造体に関する。特に、ロボット用ケーブルを支持するケーブル支持装置に用いられる変形構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、アームの外周に沿ってケーブルが延びる。ケーブルの一端部はエンドエフェクタに接続され、他端部は動力源などの周囲装置に接続される。ケーブルは、エンドエフェクタに動力および指令を与えるための配線の束と、エンドエフェクタの動作に必要な流体を供給する配管の束とを含む。ケーブルは、産業用ロボットに設けられる複数のクランプ部材によって部分的に拘束される。
【０００３】
ロボットアームが、手首ひねり、手首曲げまたは手首回転の少なくともいずれかを行うなどして、ロボットの各軸が互いに相対変位する場合、各軸に設けられるクランプ部材の間の距離が変化する。これによってケーブルは、クランプ部材間で変形して、弛みまたは張りが生じる。ロボットの各軸が大きく変位すると、ケーブルが弛みすぎて周辺機器と干渉したり、ケーブルが張りすぎて破断したりするおそれがある。
【０００４】
ケーブルが不所望に変形することを防ぐケーブル支持装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されるケーブル支持装置は、固定部と水平旋回部とを有する駆動装置に設けられる。具体的には、固定部の外周に巻回して、立体空間内にＵ字形状に屈曲する帯状部材が取付けられる。この帯状部材の屈曲内面には角錐状のサポートブロックが多数密接配置される。ケーブルは、帯状部材に支持され、湾曲して弛んだ状態で固定部の外周を巻回する。固定部に対して水平旋回部が角変位した場合、ケーブルは、帯状部材とともに旋回軸線に近接した状態を保って変形し、不所望に変形することが防がれる。
【０００５】
また特許文献２に開示されるケーブル支持装置は、特許文献１に記載の帯状部材とサポートブロックとに換えて、チェーン部材が用いられる。チェーン部材は、ケーブルが挿通する円弧状の通路を形成する。各チェーン部材は、隣接するチェーン部材に対して予め定める方向に所定量角変位可能に形成される。このようなケーブル支持装置もまた、駆動装置に対してケーブルが離反することを防ぐ。
【０００６】
【特許文献１】実公昭５８−１８４２９３号公報
【特許文献２】特開昭６２−３４７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した各特許文献に示されるケーブル支持装置には、円弧状に形成されてケーブルを支持する変形構造体を有する。変形構造体は、駆動装置に設定される旋回軸線まわりに巻回して設けられる。そして変形構造体は、延在方向に並ぶ複数の角変位部分を有し、各角変位部分は、隣接する角変位部分に対して前記旋回軸線に平行な軸線まわりの角変位を防ぐとともに、前記旋回軸線に直交する軸線まわりの角変位を許容する。
【０００８】
特許文献１に開示されるケーブル支持装置は、自重によって変形構造体が変形することを防ぐために、変形構造体を下方から支持するリング状の支持部材を必要とする。このような支持部材が設けられることによって、装置が大形化してしまうという問題がある。また旋回軸線が水平に延びる場合には、変形構造体が予め定める姿勢を保つことができず、ケーブルの支持を行うことができない。
【０００９】
特許文献２に開示されるケーブル支持装置の変形構造体は、複数のチェーン要素がピンによってそれぞれ結合される。変形構造体は、自重に抗して予め定める曲率半径を維持するために、２つのチェーン要素を連結するピン嵌合部分に負荷がかかる。チェーン要素のピン嵌合部分は、２つのチェーン要素を互いに相対角変位する必要があるので、構造上強度が低く、ピン嵌合部分が破損しやすい。したがって変形構造体の自重を大きくすることができない。このことは、旋回軸線が水平に延びる場合、変形構造体を挿通するケーブルの自重が重い場合、変形構造体に大きい加速度が与えられる場合などにも同様の問題が発生する。
【００１０】
したがって本発明の目的は、強度を向上して、予め定める変形形状に確実に維持することができるケーブルの支持装置およびそれに用いられる変形構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、可撓性を有するケーブルを支持するケーブル支持装置に用いられ、略円弧長尺状に形成されて予め定める方向に所定量変形可能な変形構造体であって、
予め定める延在軸線に沿う延在方向に並んで互いに結合される結合部であって、結合される２つの結合部のうち一方の結合部が、他方の結合部に対して、一方の結合部に設定されて延在軸線に交差する第１軸線まわりに所定量の角変位が自在な複数の結合部と、
前記第１軸線に沿う第１方向に延びて、結合部が連なる基部と、
延在方向に隣接する２つの基部のうち、少なくとも一方の基部に設けられて第１方向に関して結合部と異なる位置から延在方向に突出する規制部であって、他方の基部に当接することで、延在方向に隣接する２つの基部にそれぞれ連なる各結合部の第１軸線が互いに傾斜する規制部とを含むことを特徴とする変形構造体である。
【００１２】
また本発明は、規制部は、結合部を挟んで基部の第１方向両側部分にそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、結合される２つの結合部のうち一方の結合部が、他方の結合部に対して、前記第１軸線と延在軸線とに対して直交する第２軸線まわりに角変位自在に形成され、
規制部は、一方の基部に対して着脱可能に設けられることを含むことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、規制部のうちで他方の基部に対向する対向面は、前記第１軸線まわりに湾曲し、第１軸線からの距離が一定の曲率半径を有する曲面に形成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、他方の基部は、一方の基部に設けられる規制部が当接する当接部が形成され、当接部は、規制部が当接部に当接した状態で、延在軸線と第１軸線とを含んで構成される仮想平面に関して両側で、規制部に当接することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、規制部が他方の基部に接触した状態に維持する維持部材をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、第１駆動部と、前記第１駆動部に対して予め定められる旋回軸線まわりに相対角変位する第２駆動部とを含んで構成される駆動装置に設けられ、前記第１駆動部と前記第２駆動部とにわたって延びて、可撓性を有するケーブルを支持するケーブルの支持装置であって、
（ａ）前記第１駆動部に固定される第１固定部と、
（ｂ）前記第２駆動部に固定され、第１固定部に対して前記旋回軸線の軸線方向に間隔をあけて配置される第２固定部と、
（ｃ）前記変形構造体であって、延在方向一端部が第１固定部に固定され、延在方向他端部が第２固定部に固定されて、前記駆動装置の外周にそって湾曲して延び、各結合部分は、隣接する結合部に対して前記旋回軸線に平行な軸線まわりの角変位が規制部によって防がれるとともに、前記旋回軸線に直交する軸線まわりの所定量の角変位を許容する変形構造体と、
（ｄ）ケーブルを変形構造体の延在軸線に沿って保持する保持部とを含むことを特徴とするケーブルの支持装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の本発明によれば、複数の結合部が結合されることによって、延在方向に延びる長尺体を構成することができる。また各基部にそれぞれ設けられる規制部が、他方の基部にそれぞれ当接することによって、延在方向に隣接する各結合部の第１軸線が互いに傾斜する。各結合部の第１軸線が一定角度でそれぞれ傾斜することによって、複数の結合部が結合されて構成される長尺体を、予め定める許容曲率半径の円弧に沿って延ばすことができる。この状態で、一方の結合部を他方の結合部に対して第１軸線まわりに所定量角変位させることができる。
【００１９】
規制部が他方の基部に当接した状態において、変形構造体の許容曲率半径を超えて変形する方向の力、すなわち規制部の両側の２つの基部がさらに近接する方向の力が与えられた場合、規制部の両側の基部が互いに近接することが、規制部によって阻まれる。したがって規制部が他方の基部に当接した状態では、変形構造体が許容曲率半径を超えて変形することが阻止される。
【００２０】
このような外力が与えられたとき、規制部と結合部とが異なる位置に設けられるので、基部と規制部とに力が与えられ、構造的に強度の弱い結合部に大きな力が与えられることが防がれる。これによって変形構造体の許容曲率半径を超えて変更するような力が与えられたとしても、結合部が破損することを防止することができる。これによって変形構造体の強度を向上することができる。
【００２１】
このような本発明の変形構造体を、後述するケーブル支持装置に用いることによって、ケーブル支持装置が任意の姿勢に配置された場合であっても、別途支持部材を用いることなく、ケーブル支持装置を所望の変形状態に維持することができる。たとえば変形構造体に保持されるケーブルを、ロボットなどの駆動装置の外周面に近接配置させることができる。ここで本発明において、ケーブルは、可撓性を有する長尺物を意味する。たとえばケーブルは、電気配線および電力配線のほか、冷却水、塗料または作動流体などが流れる流体通路を形成するホースであってもよい。また本発明において円弧状とは、非直線形状、すなわち湾曲形状を意味し、楕円弧などの中心軸線まわりに延びる円弧以外の曲線であってもよい。
【００２２】
上述したように本発明の変形構造体は、その強度を向上することができる。したがって変形構造体がケーブル支持装置に用いられた場合、ケーブル支持装置の姿勢、変形構造体またはケーブルの自重が大きい場合、変形構造体に大きい加速度が与えられる場合など、変形構造体に与えられる外力が大きい場合であっても、予め定める姿勢に変形構造体を維持することができ、ケーブルを駆動装置の外周面に近接配置させることができる。
【００２３】
また請求項２記載の本発明によれば、結合部を挟んで基部の第１方向両側部分に規制部がそれぞれ設けられる。これによって変形構造体の許容曲率半径を超えて変形する方向の力が与えられた場合、結合部を挟んで第１方向両側に設けられるそれぞれの規制部と、基部とに力が与えられる。これによって結合部に与えられる力をさらに抑えることができる。したがって結合部が破損することをより確実に防止することができ、変形構造体の強度をさらに向上することができる。
【００２４】
また請求項３記載の本発明によれば、延在方向に隣接する２つの結合部は、規制部が外された状態では、一方の結合部が他方の結合部に対して第２軸線まわりに角変位することができる。規制部が一方の基部に装着された状態では、２つの基部が互いに近接する方向に角変位すると、２つの基部の間に配置される規制部が、隣接する２つの基部に当接する。このような状態では、２つの基部は、さらに近接する方向に変位することが阻止される。これによって２つの基部が設けられる２つの結合部もまた角変位が阻止される。このように規制部によって基部が近接する方向の角変位を阻止することで、変形構造体は、予め定める変形範囲で湾曲する形状に形成することができる。
【００２５】
規制部の大きさ、基部に規制部を装着する位置などを選択することによって、規制部が他方の基部に当接した状態における変形構造体の許容曲率半径を任意に設定することができる。このように許容曲率半径を設定することで、許容曲率半径を変更するために結合部および基部を変更する必要がない。したがって許容曲率半径の異なる変形構造体に対して、結合部および基部を共通化して、構成部品の汎用性を向上することができ、製造コストを低下することができる。
【００２６】
また請求項４記載の本発明によれば、規制部のうちで他方の基部に対向する対向面が、第１軸線からの距離が一定な曲率半径を有して第１軸線まわりに湾曲する。これによって規制部が他方の基部に当接した状態であっても、他方の結合部に対して一方の結合部を第１軸線まわりに滑らかに角変位させることができる。また規制部が他方の基部に当接した状態で一方の結合部を第１軸線まわりに角変位しても、２つの結合部に設定される第１軸線の傾斜を一定に保つことができる。たとえば規制部は、球体に形成されてもよく、円柱状に形成されてもよく、円錐状に形成されてもよい。
【００２７】
また請求項５記載の本発明によれば、延在軸線と第１軸線とを含む仮想平面に関して両側で、規制部と他方の基部とがそれぞれ当接する。これによって一方の結合部が、他方の結合部に対して、延在軸線まわりに角変位することを阻止することができる。したがって各結合部に沿ってケーブルを沿わせた場合、ケーブルが延在軸線まわりに捩れることを防ぐことができる。
【００２８】
また請求項６記載の本発明によれば、規制部が隣接する基部と接触した状態に維持する維持部材をさらに含む。これによって他方の基部が規制部と離れた状態で角変位することを防ぐことができ、一方の結合部が他方の結合部に対して、不所望に角変位することを防ぐことができる。
【００２９】
また請求項７記載の本発明によれば、ケーブル支持装置に上述する変形構造体が用いられる。変形構造体は、周方向に湾曲して弛んだ状態で駆動装置の外周に巻きついた状態で、駆動装置に対して旋回軸線の半径方向に離反することを防ぐ。たとえば旋回軸線が水平に延びる場合でも、変位規制部は、自重によって下方に垂れることを防ぐ。したがって変形構造体は、駆動装置に近接した近接姿勢を保つことことができる。
【００３０】
このことは、第２駆動部が第１駆動部に対して旋回軸線まわりに相対角変位する場合も同様である。変形構造体は、旋回軸線に直交する軸線まわりの変形を許容するので、変形構造体の延在方向一端部は、延在方向他端部に対して旋回軸線の周方向に相対変位可能となる。第２駆動部が第１駆動部に対して相対角変位すると、それにともなって第２固定部が第１固定部に対して旋回軸線まわりを相対角変位する。このとき変形構造体は、第１固定部と第２固定部との周方向位置関係の変化に追従して、延在方向一端部と延在方向他端部とが周方向にずれるように変形する。これによって変形構造体は、駆動装置から離反することなく変形する。
【００３１】
また保持部によって変形構造体にケーブルが保持されることで、変形構造体とともにケーブルが弛んだとしても、ケーブルが駆動装置から離反することが防がれる。また駆動装置に対して、周囲の装置とケーブルとが衝突することを防ぐとともに、駆動装置の動作をケーブルが妨げることを防ぐことができる。またケーブルに過度の張りが生じることを防ぐことができ、ケーブルの損傷を防ぐことができる。
【００３２】
またケーブルの支持装置は、上述した変形構造体によってケーブルを支持することで、変形構造体を支持する機構を必要とすることなく、支持装置の構造を簡単化することができる。たとえば変形構造体を支持する支持部材をなくすることで、支持装置の大形化を防ぐことができる。また支持部材とケーブルとが摺接することがないので、ケーブルの損傷を防ぐことができる。また変形構造体の強度を向上できるので、ケーブルの支持装置の姿勢、移動速度、支持するケーブルの重量などによって変形構造体に与えられる外力が大きい場合であっても、破損することを防いで、駆動装置に近接した状態でケーブルを支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施の一形態である変形構造体８３の一部を示す斜視図である。本発明の実施の一形態の変形構造体８３は、略円弧長尺状に形成される。変形構造体８３は、予め定める変形許容方向に関する変形を所定量許容し、予め定める変形阻止方向に関する変形を阻止する。また変形構造体８３は、後述するケーブル支持装置の一部を構成する。ケーブル支持装置は、ロボットなどの駆動装置の外周に沿って延びるケーブルを支持する装置である。
【００３４】
変形構造体８３は、予め定める曲率半径を有する円弧状に形成され、予め定める延在軸線Ｘに沿う延在方向Ｓに並ぶ複数の角変位部分１００を有する。角変位部分１００は、延在方向Ｓに等間隔に並んで配置され、隣接する角変位部分１００が互いに連結される。延在方向Ｓに隣接する２つの角変位部分１００のうち、一方の角変位部分１００は、一方の角変位部分１００に設定される角変位点Ｐまわりに、他方の角変位部分１００に対して、予め定める許容範囲内で角変位可能に形成される。これによって複数の角変位部分１００が連結される連結体である変形構造体８３は、全体として変形可能となる。
【００３５】
角変位部分１００は、結合部１０１と、基部１０２と、規制部１０４，１０５とを含む。結合部１０１は、隣接する２つの角変位部分１００を連結するための部分であり、延在方向Ｓに並んで互いに結合される。一方の角変位部分１００の結合部１０１は、延在方向Ｓに隣接する他方の角変位部分１００の結合部１０１に結合される。
【００３６】
結合部１０１には、第１軸線Ｙが設定される。第１軸線Ｙは、延在軸線Ｘに交差する方向に延びる。本実施の形態では、第１軸線Ｙは延在軸線Ｘに直交して延びる。結合される２つの結合部１０１のうち一方の結合部１０１は、他方の結合部１０１に対して、一方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙまわりに所定量の角変位が自在に形成される。また結合部１０１は、延在軸線Ｘと第１軸線Ｙとにともに垂直な第２軸線Ｚまわりに所定量の角変位が自在に形成される。本実施の形態では、結合された２つの結合部１０１は、玉継手構造を有することによって、第１軸線Ｙおよび第２軸線Ｚまわりに相対角変位可能となる。
【００３７】
基部１０２は、結合部１０１毎に設けられ、結合部１０１に連なる。基部１０２は、第１軸線Ｙに沿う第１方向Ｔに延びて、結合部１０１が連なる。また基部１０２は、結合部１０１から第１軸線Ｙに沿って延びる第１方向Ｔ両側にそれぞれ突出する。すなわち基部１０２は、結合部１０１から第１方向一方Ｔ１に突出するとともに、結合部１０１から第１方向他方Ｔ２に突出する。本実施の形態では、基部１０２は、略板状に形成され、その第１方向Ｔ中央部分に結合部１０１が配置される。
【００３８】
規制部１０４，１０５は、変形構造体８３が予め定める許容曲率半径で湾曲するように設定するための部分である。規制部１０４，１０５は、延在方向Ｓに隣接する２つの基部１０２のうち、少なくともいずれか一方の基部１０２に設けられて、基部１０２のうち結合部１０１が設けられる位置とは異なる位置から延在方向Ｓに突出する。本実施の形態では、規制部１０４，１０５は、各基部１０２にそれぞれ設けられる。延在方向Ｓに隣接する２つの基部１０２のうち、一方に形成される規制部１０４，１０５は、他方の基部１０２に当接可能に形成される。一方の基部１０２に形成される規制部１０４，１０５に、他方の基部１０２が当接することで、一方の基部１０２に連なる結合部１０１と、他方の基部１０２に連なる結合部１０１とのそれぞれに設定される第１軸線Ｙが互いに傾斜する。本実施の形態では、規制部１０４，１０５は、基部１０２の第１方向両側部分にそれぞれ設けられる。第１方向一方Ｔ１の規制部１０４は、基部１０２に着脱可能に形成されるスペーサ部材１０４によって実現される。また第１方向他方Ｔ２の規制部１０５は、基部１０２に連なり、延在軸線Ｘまわりに周方向に延びる外套部分１０３の一部分によって実現される。
【００３９】
図２は、角変位部分１００を拡大して示す斜視図である。以下、延在方向Ｓに沿って延びる軸線を延在軸線Ｘと称し、延在軸線Ｘに垂直な一軸線を第１軸線Ｙと称し、延在軸線Ｘと第１軸線Ｙとにともに垂直な軸線を第２軸線Ｚと称する。また第１軸線Ｙに沿って延びる方向を第１方向Ｔと称し、第２軸線Ｚに沿って延びる方向を第２方向Ｕと称する。
【００４０】
結合部１０１は、中心部１１０と、中心部１１０から延在方向一方Ｓ１に連なる第１継手部１０７と、中心部１１０から延在方向他方Ｓ２に連なる第２継手部１０６とを含む。第１継手部１０７は、延在方向一方Ｓ１に隣接する結合部１０１と結合するための部分である。また第２継手部１０６は、延在方向他方Ｓ２に隣接する結合部１０１と結合するための部分である。
【００４１】
本実施の形態では、２つの結合部１０１が結合される結合構造は、球面対偶を有する玉継手構造によって実現される。これによって単に２つの結合部１０１が結合された状態では、一方の結合部１０１は、他方の結合部１０１に対して、予め定める角変位範囲内で、各結合部１０１の連結部分に設定される角変位点Ｐまわりに任意の方向に角変位可能となる。
【００４２】
図３は、図２に示すＳ３−Ｓ３切断面線で角変位部分１００を切断した断面図であり、図４は、図２に示すＳ４−Ｓ４切断面線で角変位部分１００を切断した断面図であり、図５は、図２に示すＳ５−Ｓ５切断面線で角変位部分１００を切断した断面図である。
【００４３】
第１継手部１０７は、略板状に形成されて、中心部１１０に連なる。第１継手部１０７は、中心部１１０の第２方向一方Ｕ１側部分から、延在方向一方Ｓ１に突出する。第１継手部１０７は、第２軸線Ｚに垂直な投影面に投影した場合の投影形状が半円形状に形成され、延在方向一方Ｓ１に向かうにつれて第１方向寸法が先細となる。第１継手部１０７には、第２方向他方側表面１１１から第２方向一方Ｕ１に没入するソケット凹所１１３が形成される。第１継手部１０７のうちでソケット凹所１１３に臨む内周面１１２は、第１継手部１０７に設定される第１角変位点Ｐ１を中心とする仮想球体の一表面に沿って延びる。第２軸線Ｚに垂直な平面におけるソケット凹所１１３の内径は、第２方向他方側表面１１１から第２方向一方Ｕ１に向かうにつれて拡径し、延在軸線Ｘを超えると第２方向一方Ｕ１に向かうにつれて縮径する。ここで第１継手部１０７とソケット凹所１１３とは、第２軸線Ｚに垂直な平面に関して同軸に形成される。また第１角変位点Ｐ１は、中心部１１０よりも延在方向一方Ｓ１に位置し、延在軸線Ｘ上の一点となる。
【００４４】
第２継手部１０６は、中心部１１０に連なって略Ｕ字状に形成される周壁部１１６と、周壁部１１６に連なる底部１１４と、底部１１４から第２方向一方Ｕ１に突出する突起部１１５とを含んで構成される。周壁部１１６は、延在方向一方Ｓ１に凸となる半円筒状に形成される。周壁部１１６は、第２継手部１０６に設定される第２角変位点Ｐ２まわりにＵ字状に湾曲する。ここで第２角変位点Ｐ２は、中心部１１０よりも延在方向他方Ｓ２に位置し、延在軸線Ｘ上の一点となる。
【００４５】
底部１１４は、第１継手部１０７の第２方向他方側表面１１１よりも第２方向他方Ｕ２に配置され、周壁部１１６の第２方向他方側端部１２０を覆う。底部１１４は、少なくとも第２角変位点Ｐ２よりも延在方向他方Ｓ２に延びる。突起部１１５は、底部１１４から第２方向一方Ｕ１に突出し、前記第２角変位点Ｐ２を通過する。突起部１１５は、前記第２角変位点Ｐ２を中心とする球状に形成される球体部分１１８と、球体部分１１８と底部１１４とを連結する連結部分１１９とを含んで構成される。第２軸線Ｚに垂直な平面における球体部分１１８の外径は、連結部分１１９から第２方向一方Ｕ１に向かうにつれて拡径し、延在軸線Ｘを超えると第２方向一方Ｕ１に向かうにつれて縮径する。ここで球体部分１１８の外径は、前記ソケット凹所１１３の内径とほぼ等しく形成される。また突起部１１５は、周壁部１１６に対して隙間をあけて形成される。これによって第２継手部１０６は、第２軸線Ｚに垂直な投影面に投影した場合の投影形状において、略Ｕ字状に形成され、延在方向一方Ｓ１に向かうにつれて第１方向Ｔ寸法が先細となる嵌合凹所１１７が形成される。この嵌合凹所１１７は、第１継手部１０７の外径よりも大きい外径を有する。
【００４６】
延在方向Ｓに隣接する２つの結合部１０１のうち、一方の結合部１０１の第２継手部１０６の嵌合凹所１１７に、他方の結合部１０１の第１継手部１０７が嵌り込む。また第１継手部１０７のソケット凹所１１３に、第２継手部１０６の突起部１１５の球体部分１１８が嵌り込む。この場合、第２継手部１０６の第２角変位点Ｐ２と、第１継手部１０７の第１角変位点Ｐ１とが一致する。また２つの結合部１０１が結合された状態で、一方の結合部１０１における第２継手部１０６の周壁部１１６および底部１１４に対して、他方の結合部１０１における第１継手部１０７との間に隙間が形成される。
【００４７】
これによって球体部分１１８がソケット凹所１１３から抜け出ることが防がれた状態で、ソケット凹所１１３に対して球体部分１１８が相対角変位可能となる。したがって一方の結合部１０１は、他方の結合部１０１に対して、角変位点Ｐまわりに予め定める角度範囲内で角変位することができる。
【００４８】
スペーサ部材１０４は、複数の結合部１０１が連結された状態で、一方の結合部１０１の基部１０２と、他方の結合部１０１の基部１０２との間に嵌り込む。これによってスペーサ部材１０４は、結合される２つの結合部１０１の角変位を制限することができる。また各基部１０２には、スペーサ部材１０４が着脱自在に嵌り込む着座部１２１が形成される。本実施の形態では、着座部１２１は、基部１０２の延在方向一方Ｓ１側でかつ第１方向一方Ｔ１側部分に形成される。
【００４９】
スペーサ部材１０４は、着座部１２１に嵌り込むことで、基部１０２と一体に形成される。スペーサ部材１０４は、第１継手部１０７から第１方向一方Ｔ１に離れた位置で、基部１０２よりも延在方向一方Ｓ１に突出する。スペーサ部材１０４は、着座部１２１に嵌合する嵌合部１３０と、嵌合部１３０に連なり、基部１０２から延在方向一方Ｓ１に突出する間隔調整部１３１とを含む。本実施の形態では、スペーサ部材１０４は、全ての基部１０２にはめ込まれ、各スペーサ部材１０４は、同一形状に形成される。
【００５０】
嵌合部１３０は、円柱状に形成され、着座部１２１に形成される凹所に嵌り込む。また間隔調整部１３１は、略球状に形成される。間隔調整部１３１は、嵌合部１３０が着座部１２１に形成される凹所に嵌り込んだ状態で、延在方向一方Ｓ１側表面である対向面１２３が形成される。対向面１２３は、第１角変位点Ｐ１を通過して第１方向Ｔに延びる軸線からの距離が一定の曲率半径を有して湾曲し、延在方向一方Ｓ１に向かって凸な曲面となる。ここで対向面１２３は、対向する基部１０２に当接する面となる。
【００５１】
また基部１０２の延在方向他方Ｓ２には、延在方向Ｓに隣接する基部１０２に装着されたスペーサ部材１０４が当接する当接部１３２が形成される。当接部１３２は、延在方向Ｓに隣接する基部１０２の着座部１２１に装着されるスペーサ部材１０４に対向し、そのスペーサ部材１０４に同軸な没入凹所が形成される。この没入凹所は、基部１０２を延在方向Ｓに貫通する円柱状の挿通孔によって実現される。この没入凹所は、スペーサ部材１０４の間隔調整部１３１の先端部分が嵌り込み、間隔調整部１３１の直径よりも小さい内径を有する。当接部１３２は、スペーサ部材１０４が当接部１３２に嵌合した状態で、第２角変位中心Ｐ２を通過して延在方向Ｓに延びる延在軸線Ｘと前記第１軸線Ｙとを含んで構成される仮想平面に関して両側で、スペーサ部材１０４に当接する。本実施の形態では、没入凹所を一周する当接部１３２の開口部に、スペーサ部材１０４の対向面１２１が当接する。これによってスペーサ部材１０４の対向面１２１を一周する円部分が、当接部１３２に当接する。
【００５２】
また基部１０２の第１方向他方側Ｔ２部分には、延在方向Ｓに貫通する貫通孔１２２が形成される。各基部１０２に形成される貫通孔１２２には、長尺状のワイヤー部材１２４がそれぞれ挿通する。ワイヤー部材１２４は、一端部および他端部が貫通孔１２２よりも大きい直径を有する。またワイヤー部材１２４は、全ての貫通孔１２２を順番に挿通した状態で、一端部と他端部との距離が縮められることで、各基部１０２のうち第１方向他方Ｔ２側部分が互いに延在方向Ｓに近接する方向の力を与え続ける。変形構造体８３にワイヤー部材１２４が設けられることで、変形構造体８３が不所望に変形することを防ぐことができる。
【００５３】
図６は、角変位部分１００を示す正面図である。本実施の形態では、基部１０２の第１方向一方Ｔ１側端部１２７には、前記延在軸線Ｘの周方向に沿って湾曲する第１外套部１０３ａが連なる。第１外套部１０３ａは、基部１０２を周方向中央として半円状に形成される。また基部１０２の第１方向他方Ｔ２側端部１２８には、前記延在軸線Ｘの周方向に沿って湾曲する第２外套部１０３ｂが連なる。第２外套部１０３ｂは、基部１０２を周方向中央として半円状に形成される。このように２つの外套部１０３ａ，１０３ｂが形成されることによって、角変位部分１００は、略筒状に形成される。各外套部１０３ａ，１２０３ｂは、ケーブル２２が結合部１０１から離反することを防ぐ保持部となる。
【００５４】
また各外套部１０３ａ，１０３ｂは、外皮部分１２５と、内皮部分１２６とがそれぞれ形成される。外皮部分１２５は、外套部１０３ａ，１０３ｂのうちの延在方向一方Ｓ１側に形成され、内皮部分１２６は、外套部１０３ａ，１０３ｂのうちの延在方向他方Ｓ２側に形成される。外皮部分１２５は、中心角が約１８０度の円弧状に形成されて、半筒状に形成される。内皮部分１２６は、中心角が約１８０度の円弧状に形成されて、半筒状に形成される。内皮部分１２６は、外皮部分１２５に連なり、内皮部分１２６は、外皮部分１２５に同軸に形成される。外皮部分１２５の内径は、内皮部分１２６の外径とほぼ等しく形成される。外皮部分１２５の内周面は、前記第１角変位点Ｐ１を中心とする仮想球体の周面の一部に沿う。また内皮部分１２６の外周面は、前記第２角変位点Ｐ２を中心とする仮想球体の周面の一部に沿う。
【００５５】
延在方向Ｓに隣接する２つの結合部１０１が互いに結合した状態では、延在方向一方Ｓ１の結合部１０１の内皮部分１２６が、延在方向他方Ｓ２の結合部１０１の外皮部分１２５に嵌り込む。上述したように外皮部分１２５の内周面と、内皮部分１２６の外周面とが球面状に形成されることで、一方の結合部１０１に対して他方の結合部１０１が角変位した場合であっても、外皮部分１２５が内皮部分１２６を部分的に覆った状態を保ち、各結合部１０１の変形を円滑にすることができる。
【００５６】
各外套部１０３のうち、内皮部分１２６が基部１０２に結合される。内皮部分１２６は、延在方向一方Ｓ１側部分が基部１０２に連なり、基部１０２に連なる部分から延在方向他方Ｓ２に延びる。２つの結合部１０１が互いに結合した状態から、角変位点Ｐを通過して第２方向Ｕに延びる軸線まわりに周方向一方に角変位した場合、一方の基部１０２に、他方の基部１０２に連結される内皮部分１２６が当接する。これによって、各基部１０２は、角変位点Ｐを通過して第２方向Ｕに延びる軸線まわりにさらに周方向一方に角変位することが阻止される。すなわち外套部１０３の内皮部分１２６は、スペーサ部材１０４とともに、結合部１０１の角変位を規制する規制部１０５となる。
【００５７】
以下、スペーサ部材１０４を第１規制部１０４と称し、スペーサ部材１０４に対して結合部１０１を挟んで反対側に配置される内皮部分１２６を第２規制部１０５と称する場合がある。一方の基部１０２に設けられる第１規制部１０４と、他方の基部１０２とが当接することによって、一方の基部１０２と他方の基部１０２とが、第１方向一方Ｔ１側で延在方向Ｓにさらに近接変位することが阻止される。また一方の基部１０２に設けられる第２規制部１０５と、他方の基部１０２とが当接することによって、一方の基部１０２と他方の基部１０２とが、第２方向他方Ｔ２側で延在方向Ｓにさらに近接変位することが阻止される。
【００５８】
２つの結合部１０１が結合された状態で、一方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙと、他方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙとが平行に配置された状態における、一方の基部１０２の着座部１２１から他方の基部１０２の当接部１３２までの距離に対して、第１規制部１０４の延在方向寸法が大きく形成される。言換えると、一方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙと、他方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙとが傾斜するように、第１規制部１０４および第２規制部１０５とが、隣接する２つの基部１０２の間に嵌り込む。これによって２つの結合部１０１が結合された状態で、一方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙと、他方の結合部１０１に設定される第１軸線Ｙとが非平行、すなわち互いに傾斜した状態となる。
【００５９】
また本実施の形態では、一方の基部１０２に設けられる第１規制部１０４と第２規制部１０５とが、他方の基部１０２にともに当接する。このように第１規制部１０４および第２規制部１０５によって、延在方向Ｓに隣接する各第１軸線Ｙの傾斜角度がそれぞれ一定に設定される。これによって変形構造体８３は、予め定める許容曲率半径を有する略円弧状に延び、角変位部分１００が隣接する角変位部分１００に対して第１軸線Ｙまわりに角変位可能に形成される。
【００６０】
図７は、制限部１２９を説明するために、変形構造体８３を簡略化して示す図である。図７（１）は、延在軸線Ｘが一直線に延びる変形状態を示し、図７（２）は、延在軸線Ｘが、第２方向Ｕに湾曲して延びる変形状態を示す。角変位部分１００は、第１軸線Ｙまわりの角変位量が所定量を超えることを制限する制限部１２９が設けられる。本実施の形態では、制限部１２９は、基部１０２に設けられ、基部１０２から第２方向両方向Ｕ１，Ｕ２にそれぞれ突出する。具体的には、制限部１２９は、基部１０２の第１方向両側Ｔ１，Ｔ２から第２方向両方向Ｕ１，Ｕ２に突出する外套部１０３の外皮部分１２５によって実現される。制限部１２９が、基部１０２の第２方向Ｕの両側に形成されることによって、結合部１０１が第１軸線Ｙまわりに周方向一方および周方向他方に所定量を超えて角変位することを阻止することができる。
【００６１】
図７（１）に示す延在軸線Ｘが一直線に延びる変形状態から、一方の基部１０２が、他方の基部１０２に対して第１軸線Ｙまわりに周方向に角変位した場合、図７（２）に示すように、予め定める所定量角変位すると、一方の基部１０２に連なる制限部１２９と、他方の基部１０２に連なる制限部１２９とが当接する。これによって各基部１０２は、第１軸線Ｙまわりに角変位する角変位量が制限され、予め定める角変位量を超えて第１軸線Ｙまわりに角変位することが阻止される。
【００６２】
図８は、変形構造体８３の一部を示す平面図であり、図９は、変形構造体８３の一部を示す断面図である。延在方向Ｓに隣接する２つの結合部１０１は、玉継手構造によって連結されているので、スペーサ部材１０４が嵌め込まれていない場合には、一方の結合部１０１が他方の結合部１０１に対して予め定める角度範囲内で、角変位点Ｐまわりの任意の方向に角変位することができる。
【００６３】
図９に示すように、変形構造体８３は、延在方向Ｓに隣接する２つの角変位部分１００にそれぞれ形成される基部１０２の間にスペーサ部材１０４が嵌り込む。スペーサ部材１０４が嵌り込んだ状態では、結合部１０１を挟んでスペーサ部材１０４と反対側で、一方の基部１０２に連なる内皮部分１２６と、他方の基部１０２とが当接する。これによって隣接する基部１０２は、スペーサ部材１０４が嵌り込んだ状態から、角変位点Ｐを通過する第２軸線Ｚまわりに相対変位することが阻止され、残余の方向の変位が許容される。
【００６４】
このように結合部１０１を挟んで第１方向Ｔの両側に、それぞれ規制部１０４，１０５が設けられることで、変形構造体８３の曲率半径が所定の許容曲率半径に対して、変更されることが阻止される。変形構造体８３は、第１規制部１０４および第２規制部１０５によって、許容曲率半径を有するように設定される。ここで、結合部１０１の第１軸線Ｙまわりの所定量の角変位が許容されることで、変形構造体８３は、第１方向Ｔに湾曲した状態を保ちながら、第２方向Ｕに変形可能に形成される。これによって図２に示すように、各角変位部分１００は、隣接する角変位部分１００に対して、予め定める第２軸線Ｚまわり方向Ａの角変位が阻止される。また第１軸線Ｘまわりの方向Ｃの所定量の角変位が許容される。
【００６５】
さらにワイヤー部材１２４によって、第１方向他方Ｔ２の基部１０２が、延在方向Ｓに互いに近接する力を与えることによって、より確実に変形構造体８３の湾曲状態を維持することができる。また変形構造体８３の剛性を高めることができ、変形構造体８３に予め定める大きさの変形力が与えられる場合に変形させることができ、予め定める大きさの変形力より小さい変形力が与えられる場合に、変形構造体８３が不所望に変形することを防ぐことができる。さらにワイヤー部材１２４は、各基部１０２のうち第１方向他方Ｔ２側部分が互いに延在方向Ｓに近接する方向の力を与え続ける。これによって、ワイヤー部材１２４は、第２規制部１０５が他方の基部１０２に接触した状態に維持する維持部材となる。
【００６６】
図１０は、本実施の形態の変形構造体８３を簡略化して示す平面図である。変形構造体８３は、ケーブル支持装置に用いられた場合、変形構造体８３を変形させる変形外力が与えられる。変形外力の１つとして、変形構造体８３の許容曲率半径を変更するような変形外力Ｆ１，Ｆ２が与えられる場合がある。
【００６７】
曲率半径を変更するような変更外力Ｆ１，Ｆ２が与えられた場合、一方の基部１０２に設けられる規制部１０４，１０５が、他方の基部１０２に直接または間接的に当接する。これによって変形構造体８３が許容曲率半径に維持され、この許容曲率半径を超えて変形することが阻止される。このように各規制部１０４，１０５が、結合部１０１に対して第１方向Ｔに異なる位置に配置されるので、上述した変形外力が変形構造体８３に与えられたとしても、結合部１０１に与えられる外力を抑えることができる。
【００６８】
たとえば各基部１０２のうち、第１方向一方Ｔ１側端部１２７を近接する方向の変形外力Ｆ１が与えられた場合、基部１０２と第１規制部１０４にほとんどの力が与えられ、構造的に強度の弱い結合部１０１に与えられる力を小さくすることができる。また各基部１０２のうち、第１方向他方Ｔ２側端部１２８を近接する方向の変形外力Ｆ２が与えられた場合、基部１０２と第２規制部１０５にほとんどの力が与えられ、構造的に強度の弱い結合部１０１に与えられる力を小さくすることができる。
【００６９】
このように変形構造体８３の許容曲率半径を変更するような力が与えられたとしても、結合部が破損することを防止することができ、変形構造体８３の強度を向上することができる。また本実施の形態では、各規制部１０４が結合部１０１の両側にそれぞれ配置されることによって、予め定められる曲率半径を大きくする外力および小さくする外力のいずれの外力が与えられたとしても、結合部１０１に与えられる力を減らして、変形構造体８３の強度を向上することができる。
【００７０】
図１１は、比較例の変形構造体２８３を簡略化して示す平面図である。比較例の変形構造体２８３は、角変位部分２００を結合するための結合部２０１が、基部２０２の第１方向両側に形成される。ピン結合によって一方の角変位部分２００と、他方の角変位部分とが結合される。また変形構造体８３の曲率半径を決定するための各規制部２０４，２０５もまた基部２０２の第１方向両側に配置される。したがって規制部２０４，２０５と結合部２０１とが一箇所に合わさった構造に形成される。
【００７１】
このような、比較例の変形構造体２８３に、曲率半径を変更するような変形外力Ｆ１，Ｆ２が与えられた場合、結合部２０１に変形外力Ｆ１，Ｆ２が与えられるとともに、変形外力に起因するせん断力が結合部２０１に作用する。構造的に強度の低い結合部２０１にこのような力が与えられることで、比較例の変形構造体２８３は、結合部２０１から破損しやすい。
【００７２】
これに対して図１０を用いて示したように、本実施の形態の変形構造体８３は、結合部８３に与えられる力を減らすことができ、比較例の変形構造体２８３に対して、その強度を向上することができる。このことは制限部１２９に関しても同様である。すなわち各結合部１０１の第１軸線Ｙまわりの角変位を制限する制限部１２９が、結合部１０１とは異なる位置に配置されることによって、第１軸線Ｙまわりに所定各変位量を超えて角変位しようとする力が与えられた場合であっても、制限部１２９に与えられる外力を抑えることができ、変形構造体２８３の強度を向上することができる。
【００７３】
このように本実施の形態に従えば、変形構造体８３の強度を向上することができる。したがって変形構造体８３がケーブル支持装置に用いられた場合、ケーブル支持装置の姿勢などにかかわらずに、ケーブルをロボットなどの駆動装置の外周面に近接配置させることができる。また変形構造体８３またはケーブルの自重が大きい場合、変形構造体に大きい加速度が与えられる場合などであっても、予め定める許容曲率半径を有する変形形状に変形構造体８３を維持することができる。
【００７４】
また本実施の形態によれば、結合部１０１を挟んで基部１０２の第１方向Ｔ両側部分に規制部１０４，１０５がそれぞれ設けられる。これによって変形構造体８３の曲率半径を変更する方向の力が与えられた場合、結合部１０２を挟んで第１方向Ｔ両側に設けられる各規制部１０４，１０５の両方と、規制部１０４とに力が与えられる。これによって結合部１０１が破損することをさらに確実に防止することができる。
【００７５】
また本実施の形態によれば、延在方向Ｓに隣接する２つの結合部１０１は、スペーサ部材１０４が外された状態では、一方の結合部１０１が他方の結合部１０２に対して第２軸線まわりに角変位することができる。したがって基部１０２に装着するスペーサ部材１０４の大きさ、基部１０２にスペーサ部材１０４を装着する位置などを選択することによって、スペーサ部材１０４が他方の基部１０２に当接した状態における変形構造体８３の曲率半径を任意に設定することができる。このようにして変形構造体８３の曲率半径を設定する場合、結合部１０１および基部１０２を変更する必要がなく、結合部１０１および基部１０２を共通化して、変形構造体８３を構成する構成部品の汎用性を向上することができ、製造コストを低下することができる。
【００７６】
また本実施の形態によれば、スペーサ部材１０４のうちで他方の基部１０２に対向する対向面１２３が、第１軸線Ｙに関して一定な曲率半径を有して第１軸線Ｙまわりに湾曲する。これによって結合部１０２が第１軸線Ｙまわりに角変位した場合であっても、スペーサ部材１０４と他方の基部１０２とが当接する当接位置と、第１軸線Ｙまでの距離を一定に保つことができる。またスペーサ部材１０４が他方の基部１０２に当接した状態であっても、他方の結合部１０２に対して一方の結合部１０１を第１軸線Ｙまわりに滑らかに角変位させることができる。なお、スペーサ部材１０４は、球体に形成されてもよく、円柱状に形成されてもよく、円錐状に形成されてもよい。
【００７７】
また本実施の形態によれば、延在軸線Ｘと第１軸線Ｙとを含む仮想平面に関して両側で、スペーサ部材１０４と他方の基部１０２とがそれぞれ当接する。これによって一方の結合部１０２が、他方の結合部１０２に対して、延在軸線Ｘまわりに角変位することが阻止される。すなわち、図２に示すように、延在軸線Ｘまわりの方向Ｃの角変位が阻止される。これによって各結合部１０２に沿ってケーブルを沿わせた場合、ケーブルが延在軸線Ｘまわりに捩れることを防ぐことができる。
【００７８】
また変形構造体８３は、スペーサ部材１０４および第２規制部１０５となる内皮部分とが、隣接する基部１０２と直接または間接的に接触した状態に維持するワイヤー部材１２４をさらに含む。これによって他方の基部１０２が規制部１０４，１０５と離れた状態で角変位することを防ぐことができ、一方の基部１０２が他方の基部１０２に対して、不所望に角変位することをより確実に防ぐことができる。
【００７９】
また第１継手部１０７と第２継手部１０５とを嵌め合わせることによって、角変位部分１００を連結することができる。これによってピン部材などの他の構成部品を必要とすることなく、変形構造体８３を連結することができ、容易に組立てることができる。またピン部材など他の部品が設けられる場合に比べて結合部１０１の強度を向上することができる。
【００８０】
図１２は、変形構造体８３を簡略化して示す図であり、図１３は、変形構造体８３の変形状態の一例を説明するための図である。結合部１０１を延在方向Ｓに連結した場合、変形構造体８３は、延在方向両端部８７，８８を結ぶ直線と、変形構造体８３の延在方向Ｓに沿って延びる曲線とで囲まれた仮想面１４０が平面となるような第１変形状態に変形可能である。第１変形状態では、変形構造体８３は、前記仮想面１４０に垂直な垂直軸線Ｗまわりに湾曲した略円弧状に形成される。そして角変位部分１００が前記垂直軸線Ｗに関して周方向に並び、角変位部分１００のうちで、各結合部１０１よりも前記垂直軸線Ｗに関して半径方向外方にスペーサ部材１０４が位置する。角変位部分１００は、隣接する角変位部分１００に対して、前記垂直軸線Ｗに直交する直交軸線Ｖまわりに角変位可能である。この直交軸線Ｖは、注目する角変位部分１００毎に設定され、上述した第１軸線Ｙとほぼ一致する。
【００８１】
図１３に示すように、変形構造体８３は、各結合部１０１が互いに角変位することで、第１変形状態に対して延在方向中間部８９が略Ｕ字状に変形する第２変形状態に変形可能である。第２変形状態では、延在方向中間部８９に設定される直交軸線Ｖと垂直軸線Ｗとを含む平面に変形構造体８３を投影した場合、その形状は、第１変形状態とほぼ同様の曲率半径を有する。
【００８２】
図１４は、変形構造体８３の他の変形状態を簡略化して示す図である。変形構造体８３は、棒状の駆動装置１５０の周面に沿って延びる。駆動装置１５０は、第１駆動部１５２と、前記第１駆動部１５２に対して予め定められる旋回軸線Ｌまわりに相対角変位する第２駆動部１５１とを含んで構成される。変形構造体８３は、上述した第２変形状態に変形可能な状態で、駆動装置１５０に固定される。具体的には、変形構造体８３は、延在方向一端部８７が第１駆動部１５２に固定され、延在方向他端部８８が第２駆動部１５１に固定されて、前記駆動装置１５０の外周にそって湾曲して延びる。この場合、延在方向Ｓに並ぶ複数の角変位部分１００は、隣接する角変位部分１００に対して前記旋回軸線Ｌに平行な軸線まわりの角変位を防ぐとともに、前記旋回軸線Ｌに直交する軸線まわりの角変位を所定量許容する。
【００８３】
図１４（１）は、図１３に示す変形状態で駆動装置１４０に取付けられた状態を示す。図１４（１）に示すように、変形構造体８３の延在方向方向両端部８７，８８が、旋回軸線Ｌに対して同位置に配置された状態で、変形構造体８３は、延在方向一端部８７から周方向一方に延びて延在方向中央部８９に達し、延在方向中央部８９で折り返して周方向他方に延びて延在方向他端部８８に達する。
【００８４】
各角変位部分１００は、隣接する他の角変位部分１００に対して旋回軸線Ｌに直交する軸線まわりにそれぞれ角変位することが可能であるので、変形構造体８３は、旋回軸線Ｌに直交する軸線まわりに変形することが可能となる。また各角変位部分１００が、隣接する他の角変位部分１００に対して旋回軸線Ｌに平行な軸線まわりにそれぞれ角変位することを阻止する。これによって変形構造体８３は、駆動装置１５０の外周に巻きついた状態で、駆動装置１５０に対して旋回軸線Ｌの半径方向に離反することを防ぐ。たとえば旋回軸線Ｌが水平に延びる場合でも、変形構造体８３は、自重によって下方に垂れることを防ぐ。したがって変形構造体８３は、変形構造体８３を支持する支持部材を別途必要とすることなく、駆動装置１５０から離反することを防ぐことができ、駆動装置１５０に近接した近接姿勢を保つことことができる。
【００８５】
このことは、第２駆動部１５１が第１駆動部１５２に対して旋回軸線Ｌまわりに相対角変位する場合も同様である。図１４（２）は、図１４（１）に示す状態から、第２駆動体１５１が周方向一方に１８０度角変位した状態を示し、図１４（３）は、図１４（１）に示す状態から第２駆動体１５１が周方向他方に１８０度角変位した状態を示す。図１１（２）および図１４（３）に示すように、変形構造体８３は、旋回軸線Ｌに直交する軸線まわりの変形を許容するので、変形構造体８３の延在方向一端部８７は、延在方向他端部８８に対して旋回軸線Ｌの周方向に相対変位可能となる。第２駆動部１５１が第１駆動部１５２に対して相対角変位すると、それにともなって、延在方向一端部８７と延在方向他端部８８とが周方向にずれるように変形する。このように変形構造体８３が変形するときも、変形構造体８３は、駆動装置１５０から離反することを防ぐことができる。
【００８６】
このような変形構造体８３の内部空間にケーブルを通すことによって、変形構造体８３とともにケーブルが弛んだとしても、ケーブルが駆動装置１５０から離反することが防がれる。また駆動装置１５０に対して、周囲の装置とケーブルとが衝突することを防ぐとともに、駆動装置１５０の動作をケーブルが妨げることを防ぐことができる。またケーブルに過度の張りが生じることを防ぐことができ、ケーブルの損傷を防ぐことができる。
【００８７】
以上のような変形構造体８３は、本発明の例示であって、発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば実施の形態では、スペーサ部材１０４が着脱可能に基部１０２に装着されるとしたが、スペーサ部材１０４は、基部１０２と一体に構成されていてもよい。これによって部品点数を減らすことができ、生産コストを低下することができる。また組立て作業を簡単化することができ、変形構造体８３の強度を向上することができる。
【００８８】
また本実施の形態では、第１規制部１０４となるスペーサ部材１０４と、第２規制部１０５となる内皮部分１０６とが、ともに他方の基部１０２に当接した状態に保たれたが、第２軸線Ｚまわりの角変位が所定量許容される場合には、第１規制部１０４と第２規制部１０５とが同時に規制部１０２に当接しなくてもよい。すなわち第１規制部１０４および第２規制部と、他方の基部１０２との間に隙間を形成してもよい。これによって変形構造体８３に第２軸線Ｚまわりに所定量変形可能とすることができ、より円滑に変形構造体８３を変形させることができる。このような場合であっても、規制部１０４，１０５によって、変形構造体が許容曲率半径を超えて変形することを阻止することができる。
【００８９】
また本実施の形態では、内皮部分１０６を第２規制部１０５として設定したが、別途第２のスペーサ部材を基部１０２に装着するなどして、第２規制部１０５を実現してもよい。また本実施の形態では、結合部１０１に対して、第１方向両側に規制部１０４，１０５が設けられるとしたが、変形構造体の用途によっては、結合部１０１に対して、第１方向一方Ｔ１にのみ規制部１０４が設けられてもよい。この場合であっても、第２軸線Ｚに対して周方向一方に、予め定める許容曲率半径を超えて変形することを阻止することができる。また本実施の形態では、各基部１０２から延在方向一方Ｔ１に各規制部１０４，１０５が突出するとしたが、各規制部１０４，１０５の少なくとも一方が、基部１０２に対して延在方向他方Ｔ１に突出してもよい。また各規制部１０４，１０５は、基部１０２に対して延在方向一方および他方の両方に突出してもよい。この場合、規制部１０４，１０５が設けられる基部１０２と、規制部１０４，１０５が設けられない基部１０２とが用いられてもよい。
【００９０】
また本実施の形態では、延在軸線Ｘまわりを囲む外套部１０３によって、ケーブルを保持する保持部を実現したが、他の構成によって保持部を実現してもよい。たとえばケーブルと基部１０２とをクランプするクランプ部材によって、保持部を実現してもよい。
【００９１】
また本実施の形態では、２つの結合部１０１は、玉継手構造によって連結されるとしたが、他の結合構造、たとえば自在継手構造によって２つの結合部１０１が結合されてもよい。またスペーサ部材１０４が基部１０２に固定される場合には、結合部１０１は、第２軸線Ｚまわりに角変位する必要がないので、２つの結合部１０１を結合する結合構造について、ピン結合のような単純な結合構造によって実現することができる。
【００９２】
図１５は、駆動装置１５０に変形構造体８３が装着された場合における変形構造体８３の寸法を説明するための図である。駆動装置１５０の旋回軸線まわりの回転半径をｒ１とする。また図９に示すような、変形構造体８３のうち、スペーサ部材１４０によって規定される第１方向Ｔの許容曲率半径をｒ２とし、図７（２）に示すような、変形構造体８３のうち、制限部１２９によって規定される第２方向Ｕの最小曲率半径をｒ３とする。
【００９３】
この場合、変形構造体８３の第１方向Ｔの許容曲率半径ｒ２は、ｒ１＋αに設定される。ここで、αは、変形構造体８３と駆動装置１５０との間の隙間に設定され、変形構造体８３が駆動装置１５０に当接しない状態で小さい値に設定される。これによって、変形構造体８３が駆動装置１５０に当接することを防いだうえで、変形構造体８３を駆動装置１５０に近接させることができる。また変形構造体８３の一端部８７と他端部８８との間の、旋回軸線に沿う方向の距離ｍは、２×ｒ３に設定される。すなわち、一端部８７と他端部８８との間の、旋回軸線に沿う方向の距離ｍは、制限部１２９によって変形が制限されるなかで、一端部８７から他端部８８まで軸線方向に離れた位置に配置可能な距離に設定される。これによって変形構造体８３を無理なく変形させることができる。
【００９４】
本実施の形態では、変形構造体８３が駆動装置１５０に装着された状態で、旋回軸線Ｌに沿う方向の距離ｍは、３００ｍｍに設定される。また変形構造体８３の第１方向Ｔの許容曲率半径ｒ２は、１５０ｍｍに設定される。また制限部１２９によって規定される第２方向Ｕの最小曲率半径ｒ３は、１５０ｍｍに設定される。
【００９５】
また上述変形構造体８３が円弧状に延びるとしたが、この円弧は、一端部８７から他端部８８の角度が３６０度以下を含むことはもちろん、３６０度以上に設定されてもよい。またたとえば変形構造体８３が駆動装置１５０から取外されて、その延在方向両端部８７，８８を結ぶ直線と、変形構造体の延在方向に沿って延びる曲線とで囲まれた仮想面が平面となるような第１変形状態においては、変形構造体８３は、仮想面上を湾曲して延びて仮想面を垂直に延びる垂直軸線Ｗまわりに延びる円弧であってもよく。その円弧の中心角度は、３６０度以下であってもよい。
【００９６】
また変形構造体８３が駆動装置１５０から取外された状態で、変形構造体８３は、予め定める中心軸線まわりに巻回するコイル状に延びてもよい。この場合、延在方向一端部８７から中心軸線まわりに３６０度を超えて角変位して延びることで延在方向他端部８８に達する。本実施の形態では、変形構造体８３は、駆動装置１５０から取外された状態で、コイル状に変形可能であり、この場合、一端部８７から中心軸線まわりに４４０度角変位することで、他端部８８３に達する。このように一端部８７と他端部８８の角度が３６０度以上に設定されることによって、第１駆動部４０に対する第２駆動部３９の旋回範囲が大きくなっても、第２駆動部３９に追従して、変形構造体８３を変形させることができる。このように変形構造体８３を螺旋状に形成することで、第２駆動部３９を第１駆動部４０に対して、±２４０角変位させた場合であっても、変形構造体８３が第２駆動部３９に追従して角変位させることができる。
【００９７】
図１６は、他の実施の形態の変形構造体８３が駆動装置１５１に装着された状態を簡略化して示す図であり、図１７は、変形構造体８３の曲率半径を示す図である。他の実施の形態の変形構造体１８３は、図１に示す変形構造体１８３について、ほぼ同様の形状を示し、スペーサ部材１０４によって規定される許容曲率半径が異なる。同様の構成については説明を省略する。
【００９８】
他の実施の形態の変形構造体１８３は、異なる大きさのスペーサ部材１０４が各基部１０２に装着される。そして変形構造体１８３は、曲率半径が大きい大径部分１９０と、曲率半径が小さい小径部分１９１とが形成される。小径部分１９０と大径部分とは、延在方向に連なる。変形構造体１８３のうち大径部分１９０は、大きいスペーサ部材１０４が基部１０２に嵌り込むことによって、曲率半径が大きくなる。また変形構造体１８３のうち小径部分１９１は、小さいスペーサ部材１０４が基部１０２に嵌り込むことによって、曲率半径が小さくなる。
【００９９】
このような延在方向Ｓに進むにつれて、曲率半径が異なる変形構造体１８３は、外径形状が一様でない駆動装置１５１を巻回する。図１６に示す駆動装置１５１は、変形構造体１８３の一端部１８７から他端部１８８まで進むにつれて、その外径形状が異なる。変形構造体１８３のうちで大径部分１９０は、駆動装置１５１のうち外径が大きくなる部分１５４に臨む。また変形構造体１８３のうちで大径部分１９１は、駆動装置１５１のうち外径が小さくなる部分１５３に臨む。具体的には、大径部分１９０の曲率半径ｒ４は、駆動装置１５１の大径部分１５４の直径ｒＬと、予め定める第１隙間量αＬとを加算した値に設定される。同様に、小径部分１９１の曲率半径ｒ５は、駆動装置１５１の小径部分１５３の直径ｒｓと、予め定める第２隙間量αｓとを加算した値に設定される。これによって駆動装置１５１の外径が一様でない場合であっても、変形構造体１８３が駆動装置１５１の外周部から大きく離反することを防ぐことができる。
【０１００】
ここで、上述したようにスペーサ部材１０４は、基部１０２に対して着脱自在に形成される。これによって大きさの異なるスペーサ部材１０４を基部１０２にそれぞれ装着することで、容易に変形構造体１８３の曲率半径を変更することができる。したがって外径が異なる駆動装置１５０であっても、共通の結合部１０１および基部１０２を用いることができ、汎用性を向上することができる。
【０１０１】
図１８は、本発明の実施の一形態である産業用ロボット２０に設けられるケーブルの支持装置１９を示す正面図である。ケーブル支持装置１９は、上述した変形構造体８３を含む。図１９は、産業用ロボット２０の一部を示す正面図であり、図２０は、産業用ロボット２０の一部を切断して示す断面図であり、図２１は、産業用ロボット２０の一部を示す側面図である。
【０１０２】
本発明の実施の一形態では、産業用ロボット２０は、垂直多関節型６軸ロボットであり、スポット接合を行う。産業用ロボット２０は、相互に角変位可能に複数の可動部が連結され、先端部に溶接ガンが装着される。産業用ロボット２０は、各可動部を相互に角変位することによって、溶接ガンを予め定める溶接位置に移動させて、溶接位置でスポット接合を行う。溶接ガンは、ロボットの先端部に装着されるエンドエフェクタとなる。
【０１０３】
ロボット２０は、溶接動作を行うためのケーブル２２が設けられる。本実施の形態ではケーブル２２は、溶接ガンに溶接用の電流を供給する電源装置、溶接ガン２１が駆動するための動力を供給する電源装置、溶接ガン２１の動作信号を与えるロボットコントローラ、溶接ガンを冷却する冷却水を供給する冷却水の供給ポンプなどの周囲装置と、溶接ガンとを接続する。したがってケーブル２２は、周囲装置から動力、信号、電力、気体および液体などを溶接ガン２１に供給する配線および配管の束となる。このようにケーブル２２は、可撓性を有する長尺物であって、ロボット２０の各駆動部の相互の角変位にともなって変形する。
【０１０４】
ロボット２０は、少なくとも第１駆動部３９と、第１駆動部３９に対して予め定められる旋回軸線Ｌ１まわりに相対角変位する第２駆動部４０とを含む駆動装置となる。ロボット２０は、第１駆動部３９に対して第２駆動部を旋回軸線Ｌ１まわりに角変位駆動する駆動手段と、駆動手段を制御するロボットコントローラとを含む。コントローラが角変位指令を駆動手段に与えることによって、駆動手段は、第１駆動部３９に対して第２駆動部４０を旋回軸線Ｌ１まわりに回転駆動する。またロボット２０は、第１駆動部４０と第２駆動部３９とにわたって延びるケーブルを案内するケーブル支持装置１９を含む。
【０１０５】
また旋回軸線Ｌ１に沿って延びる方向を軸線方向Ｎとし、旋回軸線Ｌ１まわりに旋回する方向を周方向Ｑとし、旋回軸線Ｌ１に垂直な平面に沿って、旋回軸線Ｌ１に対して近接および離反する方向を半径方向Ｒと称する。また軸線方向Ｎのうち、第１駆動部３９から第２駆動部４０に進む方向を軸線方向一方Ｎ１と称し、第２駆動部４０から第１駆動部３９に進む方向を軸線方向他方Ｎ２と称する。
【０１０６】
第１駆動部３９および第２駆動部４０は、外形形状が略円柱状に形成され、旋回軸線Ｌ１に対してそれぞれ同軸に延びる。第１駆動部３９と第２駆動部４０とは、関節部３３を介して連結される。関節部３３を介して、第１駆動部３９と第２駆動部４０とが連結されることで、各駆動部３９，４０は、旋回軸線Ｌ１まわりに相対角変位可能となる。第２駆動部４０は、駆動手段によって第１駆動部３９に対して旋回軸線Ｌ１まわりに角変位駆動される。たとえば駆動手段は、第２駆動部４０または第１駆動部３９に内蔵されるサーボモータによって実現される。
【０１０７】
ケーブル支持装置１９は、第１駆動部３９に固定される第１固定部８１と、第２固定部４０に固定される第２固定部８２と、ケーブル２２を案内する変形構造体８３とを含んで構成される。第１固定部８１は、第１駆動部３９に直接または間接的に固定され、第１駆動部３９から半径方向Ｒに突出する。また第２固定部８２は、第１固定部８１よりも第２駆動部寄りに配置され、第１固定部８１に対して軸線方向Ｎに間隔をあけて配置される。
【０１０８】
第２固定部８２は、第２駆動部側部分８４と、連結部分８５と、第１駆動部側部分８６とを有する。第２駆動部側部分８４は、第２駆動部４０のうちで第１駆動部寄りの部分に直接または間接的に固定され、第２駆動部４０から半径方向Ｒに突出する。また連結部分８５は、第１駆動部側部分８６と第２駆動部側部分８４とを連結する。連結部分８５は、第２駆動部側部分８４から軸線方向Ｎに延び、第２駆動部４０および第１駆動部３９の外周面に対して半径方向Ｒに間隔をあけて配置される。第１駆動部側部分８６は、第１駆動部３９の外周面に間隔をあけて対向し、第１固定部８１よりも第２駆動部寄りに配置される。このように第２固定部８２は、第１駆動部３９から半径方向Ｒに離れた位置に配置されることで、第１駆動部３９に接触することが防がれる。
【０１０９】
第２固定部８２は、第１駆動部３９に対して第２駆動部４０が旋回軸線Ｌ１まわりに角変位した場合、第１駆動部３９に接触することなく、第２駆動部４０とともに旋回軸線Ｌ１まわりを角変位する。これに対して第１固定部８１は第２駆動部４０の角変位にかかわらず、第１駆動部３９とともに固定される。したがって第１固定部８１と第２固定部８２とは、第２駆動部４０が角変位すると、互いの周方向Ｑの相対位置が変化する。
【０１１０】
変形構造体８３は、長尺円筒状に形成され、その延在方向一端部８７が第１固定部８１に固定され、延在方向他端部８８が第２固定部８２の第１駆動部側部分８６に固定される。変形構造体８３の両端部８７，８８は、第１駆動部３９に対して半径方向Ｒに間隔をあけた位置で各固定部８１，８２によってそれぞれ固定される。また各両端部８７，８８は、軸線方向Ｎに間隔をあけた位置で各固定部８１，８２によってそれぞれ固定される。また変形構造体８３の一端部８７は、第１固定部８１から旋回軸線Ｌ１に垂直な仮想平面に沿って周方向Ｑ一方に延びる。また変形構造体８３の他端部８８は、第２固定部８６の第１駆動部側部分８６から旋回軸線Ｌ１に垂直な仮想平面に沿って周方向Ｑ一方に延びる。
【０１１１】
変形構造体８３は、両端部８７，８８が各固定部８１，８２にそれぞれ固定された状態で、第１駆動部３９の外周面に沿って湾曲して延びるとともに軸線方向Ｎに延びる。具体的には、変形構造体８３は、延在方向一端部８７から軸線方向一方Ｎ１に進むにつれて周方向Ｑ一方に延びたあとで折り返して、周方向Ｑ他方に延びて延在方向他端部８８に達する。このように変形構造体８３は、旋回軸線Ｌ１の周方向に沿って略Ｕ字状に湾曲する。
【０１１２】
たとえば変形構造体８３は、図１８に示すように、第１固定部８１と第２固定部の第１駆動部側部分８６とが周方向Ｑに一致した状態では、一端部８７から軸線方向Ｎに沿って進むにつれて、周方向一方に向かって延び、延在方向中央部８９に達すると、延在方向中央部８９で折り返して周方向他方に向かって延びて他端部８８に達する。
【０１１３】
また図２０に示すように、変形構造体８３は、略筒状に形成されており、ケーブル２２が緩やかに挿通する挿通孔９４が形成される。挿通孔９４は、変形構造体８３の延在方向に貫通し、ケーブル２２の外径よりも大きい内径に形成される。ケーブル２２は、変形構造体８３の挿通孔９４を挿通することによって、変形構造体８３に案内される。ケーブル２２は、変形構造体８３を挿通する挿通部分２２ａと、挿通部分２２ａよりも軸線方向一方Ｎ１の一方側部分２２ｂと、挿通部分２２ｂよりも軸線方向他方Ｎ２の他方側部分２２ｃとを有する。ケーブル２２のうちで一方側部分２２ｂは、第３固定部９１を介して、第２駆動体４０または第２駆動体４０よりも遊端部側の部分に固定される。またケーブル２２のうちで他方側２２ｃは、第４固定部９５を介して、第１駆動部３９または第１駆動部よりも基端部側の部分に固定される。
【０１１４】
図２２〜図２５は、ケーブル支持装置１９のケーブル案内状態を示す図である。図２２（１）〜図２２（３）、図２３（１）、図２３（２）の順に第２駆動体４０が周方向一方に角変位する状態を示す。また図２４（１）〜図２４（３）、図２５（１）、図２５（２）の順に第２駆動体４０が周方向他方に角変位する状態を示す。
【０１１５】
変形構造体８３は、第１固定部８１と第２固定部８２との周方向位置関係の変化に追従して、延在方向一端部８７と延在方向他端部８８とが周方向Ｑにずれるように変形する。このように変形構造体８３が変形するときも、変形構造体８３が第１駆動体３９から離反することを防ぐことができる。
【０１１６】
また変形構造体８３内にケーブル２２が保持されることで、変形構造体８３とともにケーブル２２が弛んだとしても、ケーブル２２が第１駆動体３９から離反することが防がれる。また第１駆動体３９に対して、周囲の装置とケーブル２２とが衝突することを防ぐとともに、第１駆動体３９の動作をケーブル２２が妨げることを防ぐことができる。またケーブル２２に過度の張りが生じることを防ぐことができ、ケーブル２２の損傷を防ぐことができる。
【０１１７】
またケーブル２２が変形構造体８３内を緩やかに挿通することで、ケーブル２２は、変形構造体８３に対して延在方向Ｓに垂直な方向に離反することが防がれる。これによってケーブル２２が、第１駆動部３９から離反することを防ぐことができ、ロボット２０の動作をケーブル２２が阻害することをより確実に防ぐことができる。またケーブル２２は、変形構造体８３に対して、延在方向Ｓに移動可能に保たれる。これによって第２駆動部４０が第１駆動部３９に対して角変位した場合に、ケーブル２２の一部に集中的に力が与えられることを防ぎ、ケーブル２２の寿命を長くすることができる。
【０１１８】
また第２駆動部４０が第１駆動部３９に対して角変位した場合に、変形構造体８３の内周面のほぼ全面にわたってケーブル２２を保持することができ、ケーブル２２を確実に保持することができる。またケーブル２２の一部に集中的に力が与えられることをより確実に防ぐことができる。またケーブル２２は、変形構造体８３の変形に沿って変形させることで、ケーブル２２の曲率半径を変形構造体８３の曲率半径とほぼ同程度にすることができ、ケーブルの曲率半径が過小になることを防ぐことができる。
【０１１９】
また変形構造体８３を旋回軸線Ｌの周方向に沿って延ばすことで、延在方向一端部８７と延在方向他端部８８との旋回軸線Ｌの変形可能量を大きくすることができ、第２駆動部４０が第１駆動部３９に対して角変位可能な角変位量を増やすことができる。また変形構造体８３は、旋回軸線Ｌの周方向に延びることでロボットが動作したとしても、変形構造体８３が、ロボットおよびロボットの周囲の装置と接触することを防ぐことができる。
【０１２０】
また変形構造体８３の第１変形状態における曲率半径が、変形構造体８３に隣接する第１駆動部３９の半径よりも大きく設定される。たとえば変形構造体８３の曲率半径が第１駆動部３９の回転半径よりも過小であれば、変形構造体８３とロボットとが接触するおそれがある。本実施形態では、上述したように変形構造体８３の曲率半径が第１駆動部３９の半径よりも大きく設定されることで、変形構造体８３とロボットとの接触を防ぐことができる。また好ましくは、変形構造体８３の曲率半径を第１駆動部の回転半径に対して予め定める範囲内にすることで、変形構造体８３を第１駆動部３９に可及的に近接して配置することができ、支持装置１９を小形化することができる。
【０１２１】
図２６は、産業用ロボット２０を簡略化した図である。産業用ロボット２０は、主に溶接ガン２１の３次元位置を決定するための３つの関節部３０，３１，３２と、主に溶接ガン２１の姿勢を決定するための３つの関節部３３，３４，３５とを有する。また各関節部３０〜３５によって連結される複数の可動部３７〜４２を有する。
【０１２２】
具体的には、産業用ロボット２０は、基台３６と、アーム第１関節部３０と、第１アーム３７と、アーム第２関節部３１と、第２アーム３８と、アーム第３関節部３２と、第３アーム３９とを含む。基台３６は、予め定める固定位置に固定される。第１アーム３７は、アーム第１関節部３０を介して基台３６に連結される。第２アーム３８は、アーム第２関節部３１を介して第１アーム３７に連結される。第３アーム３９は、アーム第３関節部３２を介して第２アーム３８に連結される。
【０１２３】
アーム第１関節部３０は、アーム第１軸線まわりに角変位可能に第１アーム３７を連結する。アーム第１軸線は、予め基台３６に設定され、たとえば鉛直に延びる。アーム第２関節部３１は、アーム第２軸線まわりに角変位可能に第２アーム３８を連結する。アーム第２軸線は、第１アーム３７に設定される。アーム第２軸線は、前記アーム第１軸線に交差し、アーム第１軸線に対して垂直に延びる。アーム第３関節部３２は、アーム第３軸線まわりに角変位可能に第３アーム３９を連結する。アーム第３軸線は、第２アーム３８に設定され、前記アーム第２軸線に対して平行に延びる。
【０１２４】
また産業用ロボット２０は、手首第１関節部３３と、第１手首可動部４０と、手首第２関節部３４と、第２手首可動部４１と、手首第３関節部３５と、第３手首可動部４２とを含む。第１手首可動部４０は、手首第１関節部３３を介して第３アーム３９に連結される。第２手首可動部４１は、手首第２関節部３３を介して第１手首可動部４０に連結される。第３手首可動部４２は、手首第３関節部３５を介して第２手首可動部４１に連結される。
【０１２５】
手首第１関節部３３は、手首第１軸線Ｌ１まわりに角変位可能に第１手首可動部４０を連結する。手首第１軸線Ｌ１は、第３アーム３９に設定され、第３アーム３９と同軸に延びて、アーム第３軸線に垂直に延びる。手首第２関節部３４は、手首第２軸線Ｌ２まわりに角変位可能に第２手首可動部４１を連結する。手首第２軸線Ｌ２は、第１手首可動部４０に設定される。手首第２軸線Ｌ２は、前記手首第１軸線Ｌ１に交差し、手首第１軸線Ｌ１に対して垂直に延びる。
【０１２６】
手首第３関節部３５は、手首第３軸線Ｌ３まわりに角変位可能に第３手首可動部４２を連結する。手首第３軸線Ｌ３は、第２手首可動部４１に設定され、前記手首第２軸線Ｌ２に対して垂直に延びる。手首第１軸線Ｌ１、手首第２軸線Ｌ２および手首第３軸線Ｌ３は、互いに１点で交差する。また第３手首可動部４２は、溶接ガン２１が装着される。
【０１２７】
上述した各アーム３７〜３９および各手首可動部４０〜４２は、ロボットの可動部となり、駆動手段によって対応する軸線まわりに角変位駆動する。これによって第３手首可動部４２に装着される溶接ガン２１を任意の位置および姿勢に配置することができる。なお、本明細書において角変位は、３６０°以上の角変位も含む。また、可動部に沿って溶接ガン２１に向かう方向を先端方向Ｘ１と称し、可動部に沿って基台３６に向かう方向を基端方向Ｘ２と称する場合がある。
【０１２８】
溶接ガン２１と周囲装置２３とを接続するケーブル２２は、少なくとも第３アーム３９と各手首可動部４０〜４２とに沿って延びる。産業用ロボット２０は、ケーブル２２を案内するケーブル支持装置１９を有する。ケーブル支持装置１９は、各手首可動部４０〜４２が相互に変位した場合でも、ケーブル２２を各手首可動部４０〜４２に沿わせた状態に保つ。本実施の形態のケーブル支持装置１９は、主として、第１駆動部となる第３アーム３９と、第２駆動部となる第１手首可動部４０とにわたって延びるケーブルを案内する。
【０１２９】
また本実施の形態では、図１９〜図２１に示すように、第２手首可動部４１は、略Ｕ字状に形成されて、凹所が形成される。第２手首可動部４１の凹所は、第１手首可動部４０の先端部に嵌り込む。第２関節部３４は、第１手首可動部４０と第２手首可動部４１とを連結する。第３手首可動部４１は、第３関節部３５を介して第２関節部４１の先端部に連結される。
【０１３０】
また産業用ロボット２０は、ケーブル２２を第２駆動部４０とともに角変位させるための第３固定部９１を有する。第３固定部９１は、第２固定部８２の第１駆動部側部分８６よりも、先端方向Ｘ１に配置される。本実施の形態では、図２０に示すように、第３固定部９１は、前記第２固定部８２の連結部分８５に設けられる。第３固定部９１は、ケーブル２２と連結部分８５とを固定する。ケーブル２２のうち第３固定部９１によって固定される部分は、第３固定部９１に対して軸線方向Ｎにずれることが阻止される。これによって第２手首可動部４１および第３手首可動部４２の角変位にともなって、変形構造体８３内のケーブルが引き出されることを防ぐことができる。
【０１３１】
また産業用ロボット２０は、ケーブル２２を案内するケーブル案内部５２を有する。ケーブル案内部５２は、第２手首可動部４１に連結される。具体的には、ケーブル案内部５２は、第１連結部材５３を介して、第２手首可動部４１に連結される。第１連結部材５３は、第２手首可動部４１に固定される。
【０１３２】
第１連結部材５３は、第２手首可動部４１から突出して延びる基部分５３ａと、基部分５３ａから第２軸線Ｌ２に平行に延びる受部５３ｂとが形成される。ケーブル案内部５２は、第１連結部材５３の受部５３ｂに連結され、第２軸線Ｌ２上に配置される。言換えると第２軸線Ｌ２は、ケーブル案内部５２を挿通する。
【０１３３】
ケーブル案内部５２は、受部５３ｂに連結される支持部分５４と、支持部分５４から第２軸線Ｌ２に沿って延びる案内部分５５とが形成される。また案内部分５５は、ケーブル２２が挿通可能な挿通孔が形成される。この挿通孔は、ケーブル２２の外径よりも大きい内径を有する。なお、挿通孔の軸線は、第２軸線Ｌ２と垂直に延びる。
【０１３４】
第３固定部９１から先端方向Ｘ１に向かって延びるケーブル部分２２ｂは、ケーブル案内部５２の挿通孔を挿通し、溶接ガン２１に向かって延びる。ケーブル２２は、ケーブル案内部５２の挿通孔に、緩やかに挿通することによって、ケーブル案内部５２に対して移動および角変位が許容された状態で案内される。
【０１３５】
また産業用ロボット２０は、第３手首可動部４２にケーブル２２を部分的に固定する先端側ケーブル固定部５６を有する。先端側ケーブル固定部５６は、第３手首可動部４２の先端側部分５８に第２連結部材６０を介して固定される。また、先端側ケーブル固定部５６から先端方向Ｘ１に向かって延びるケーブル２２は、溶接ガン２１に設定される接続位置に接続される。
【０１３６】
産業用ロボット２０は、カバー体６１を有する。カバー体６１は、ケーブル２２のうちで、第２固定部８２から先端側ケーブル固定部５６まで延びるケーブル部分２２ｂを覆う。カバー体６１は、ケーブル２２が、各手首可動部４０，４１，４２から大きく離れることを防ぐ。カバー体６１は、円筒状に形成される。したがってケーブル案内部５２の挿通孔は、カバー体６１を挿通可能に形成される。
【０１３７】
本実施の形態では、カバー体６１は、可撓性および弾発性を有し、カバー体の軸線まわりに螺旋状に延びるコイルばねを含んで構成される。カバー体６１は、延在方向一端部９２が、前記第２固定部８２の連結部分８５に固定され、延在方向他端部９３が、第３手首可動部４２の先端側部分５８に固定される。コイルばねは、予め定める標準状態に対して各手首可動部４０〜４２が最も変形した変形状態で、カバー体６１が大きく変位することがないように長さおよびバネ力が設定される。
【０１３８】
このようにカバー体６１がコイルばねを含んで実現されることによって、各手首可動部４０〜４２が変形した場合に、カバー体６１が大きく変位することを防ぐことができ、カバー体６１およびカバー体６１に収容されるケーブル２２がロボットの動作を阻害することを防ぐことができる。たとえば第１手首可動部４０が第３アーム３９に対して角変位する場合、ケーブル案内部５２に対して先端方向Ｘ１のカバー体部分６１ｂが基端方向Ｘ２に引っ張られる。また第３手首可動部４２が第２手首可動部４１に対して角変位する場合、ケーブル案内部５２に対して基端方向Ｘ２のカバー体部分６１ａが先端方向Ｘ１に引っ張られる。このような場合に、カバー体６１がコイルばねの復元力によって標準状態に復元することで、カバー体６１の弛みが大きくなることを防ぐことができる。
【０１３９】
本実施の形態では、ケーブル内には、複数の小ケーブルが内蔵される。小ケーブルは、電流を流すための１つの溶接ケーブルと、水を流すための４つの水ホースと、サーボ信号を流すための２つのサーボガン用ケーブルと、温度検出用の１つのサーモケーブルである。なお、このようなケーブルに内蔵される小ケーブルの構成は、あくまで一例示であって、適宜変更することができる。
【０１４０】
以上のように本実施の形態のケーブル支持装置１９に従えば、カバー体６１内で、ケーブル２２が弛んだとしても、第１駆動部３９から離反することを防ぐことができ、弛んだケーブル２２が周辺機器に干渉することを防ぐことができる。これによってケーブル２２の寿命を延ばすとともに、狭い領域に溶接ガン２１を配置することができる。また上述したように、変形構造体８３の強度を向上することで、ロボットの動作とともにケーブル支持装置１９が任意の姿勢に変位したとしても変形構造体８３がロボットから離反することを確実に防ぐことができる。たとえば、旋回軸線Ｌが水平に配置されても、鉛直に配置されたとしても、変形構造体８３は変形構造体８３を支持するための支持部材を必要とすることなく、自立姿勢を確実に保つことができる。
【０１４１】
またケーブル支持装置１９によって案内されるケーブルの重量が大きい場合や、ロボットが高速で動作する場合であっても、変形構造体８３の強度が向上されているので、変形構造体８３の曲率半径を小さくした状態で、維持することができる。これによってロボットが狭隘な作業空間で作業を行う場合であっても、変形構造体８３が周囲の装置に衝突することを防ぐことができる。また上述したように、第１駆動部３９に対する第２駆動部４０の角変位量が大きい場合であっても、案内部材なしに自立姿勢を保つことができる。またスペーサ部材１０４によって、変形構造体８３の湾曲状態を保つことによって、繰り返し変形構造体８３を変形させたとしても、変形構造体８３の所望の変形状態に保つことができる。
【０１４２】
またケーブル２２がケーブル保持部５１から抜け出て先端方向Ｘ１に向かって移動することがないので、ケーブル保持部５１とケーブル案内部との間のケーブル部分２２ｂが大きく弛んだ状態になることを防ぐことができる。上述したように、ケーブル２２の弛みを少なくすることで、ケーブル２２が各手首可動部４０〜４２に接触する可能性を減らすことができる。
【０１４３】
またケーブル２２が第１駆動部の外周を湾曲して巻きつくことによって、第１駆動部の長さが短くても、ケーブル２２が弛んだ状態から張った状態に移るまでに角変位可能な第１手首可動部４０の可動範囲を広くすることができる。さらに従来技術のように、環状の案内部材を設ける必要がないので、ロボットを安価にかつ軽量化することができる。
【０１４４】
以上のような実施の形態は、本発明の例示であって、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえばケーブル支持装置１９は、産業用ロボットに設けられるとしたが、第１駆動部と第２駆動部とを有して、それらが旋回軸線まわりに相対的に角変位する駆動装置１５０に設けられる。したがって産業ロボット以外、たとえば工作機械、自動車製造装置などの他の駆動装置に設けられてもよい。また本実施の形態では、第１駆動部４０に対して、第２駆動部３９が角変位するとしたが、逆に第２駆動部３９に対して第１駆動部４０が角変位してもよい。また本実施の形態では、変形構造体８３は、第１駆動部４０に隣接して配置されるとしたが、第２駆動部３９に隣接されてもよく、また第１駆動部４０および第２駆動部３９に跨って延びてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施の一形態である変形構造体８３の一部を示す斜視図である。
【図２】角変位部分１００を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２に示すＳ３−Ｓ３切断面線で角変位部分１００を切断した断面図である。
【図４】図２に示すＳ４−Ｓ４切断面線で角変位部分１００を切断した断面図である。
【図５】図２に示すＳ５−Ｓ５切断面線で角変位部分１００を切断した断面図である。
【図６】角変位部分１００を示す正面図である。
【図７】制限部１２９を説明するために、変形構造体８３を簡略化して示す図である。
【図８】変形構造体８３の一部を示す平面図である。
【図９】変形構造体８３の一部を示す断面図である。
【図１０】本実施の形態の変形構造体８３を簡略化して示す平面図である。
【図１１】比較例の変形構造体２８３を簡略化して示す平面図である。
【図１２】変形構造体８３を簡略化して示す図である。
【図１３】変形構造体８３の変形状態の一例を説明するための図である。
【図１４】変形構造体８３の他の変形状態を簡略化して示す図である。
【図１５】駆動装置１５０に変形構造体８３が装着された場合における変形構造体８３の寸法を説明するための図である。
【図１６】他の実施の形態の変形構造体８３が駆動装置１５１に装着された状態を簡略化して示す図である。
【図１７】変形構造体８３の曲率半径を示す図である。
【図１８】本発明の実施の一形態である産業用ロボット２０に設けられるケーブルの支持装置１９を示す正面図である。
【図１９】産業用ロボット２０の一部を示す正面図である。
【図２０】産業用ロボット２０の一部を切断して示す断面図である。
【０１４６】
【図２１】産業用ロボット２０の一部を示す側面図である。
【図２２】ケーブル支持装置１９のケーブル案内状態を示す図である。
【図２３】ケーブル支持装置１９のケーブル案内状態を示す図である。
【図２４】ケーブル支持装置１９のケーブル案内状態を示す図である。
【図２５】ケーブル支持装置１９のケーブル案内状態を示す図である。
【図２６】産業用ロボット２０を簡略化した図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１９  ケーブルの支持装置
２０  産業用ロボット
２２  ケーブル
８１  第１固定部
８２  第２固定部
８３  変形構造体
１０１  結合部
１０２  基部
１０３  外套部
１２５  外皮部
１２６  内皮部
１０４  スペーサ部材
１２１  着座部
１２４  ワイヤー部材
１２３  対向面
１２９  制限部
１３２  当接部
Ｓ  延在方向
Ｘ  延在軸線
Ｔ  第１方向
Ｙ  第１軸線
Ｕ  第２方向
Ｚ  第２軸線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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