(57)【要約】【課題】  相対回転する２部材周辺における配線・配管の高寿命化。【解決手段】  外側パイプ材１２が固定側ハウジング２に回転可能に支持され、移動側ハウジング３に固定される。外側パイプ材１２と内側パイプ材１１はほぼ同心で、接続部材１３により連結される。保持部２３、２４間にわたる配線・配管は、第１、第２グループに分類され、前者２１は内側パイプ材１１の中空部を通過し、後者２２は両パイプ材１１、１２の間を通過する。線条体に弛みをもたせることで、移動側ハウジング３の右回転・左回転に応じ、線条体（群）２２が内側パイプ材１１に対して右巻き／左巻きに巻き付き、回転が無理なく行なわれ、線条体（群）２１は若干通路を変えるだけである。両パイプ材１１、１２に低摩擦のカラ−を取り付けたり、摩耗防止の表面処理を施しても良い。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸線回りに相対回転する第１部材と第２部材の間に、配線及び配管の少なくとも一方を含み且つ、一端が前記第１部材に保持されるとともに他端が前記第２部材に保持されている複数の線条体を付設するための配線・配管処理装置であって、
互いに径の異なる内側パイプ材と外側パイプ材の一部同士を前記内外パイプ材がほぼ同心の相対位置関係で固定されるように接続部材を介して接続した２重構造のパイプ部材を、該２重構造のパイプ部材の中心軸と前記相対回転の中心軸とがほぼ一致するように前記第１部材に取り付けるとともに、
該複数の線条体を第１グループと第２グループとに２分割し、前記第１グループに属する線条体を前記内側パイプ材の中空部に通し、前記第２グループに属する線条体を前記内側パイプ材と前記外側パイプ材の隙間に通して配置されるようになっている配線・配管処理装置。
【請求項２】
前記第２グループに属する線条体は、前記第１部材が前記第２部材に対して所定の相対回転位置にあるときは前記内側パイプ材に巻き付かない状態となり、
前記第１部材が前記第２部材側から見て、前記所定の相対回転位置より右回転した位置にあるときは前記内側パイプ材の外側に沿って右巻きに巻き付き、前記所定の相対回転位置より左回転した位置にあるときは前記内側パイプ材の外面に沿って左巻きに巻き付くようになっている、請求項１に記載の配線・配管処理装置。
【請求項３】
前記第２グループに属する線条体は、前記第１グループに属する線条体よりも曲げ半径の小さい配線・配管である、請求項１または請求項２に記載の配線・配管処理装置。
【請求項４】
線条体が接触する、前記内側パイプ材の内面と外面、及び、前記外側パイプ材の内面の内の少なくとも一部に摩耗防止のための表面処理が施されている、請求項１乃至請求項３の内、何れか１項に記載の配線・配管処理装置。
【請求項５】
線条体が接触する、前記内側パイプ材の内面と外面、及び、前記外側パイプ材の内面の内の少なくとも一部に沿って、低摩擦材からなるカラーが挿入されている、請求項１乃至請求項３の内、何れか１項に記載の配線・配管処理装置。
【請求項６】
前記第１部材及び前記第２部材は、ロボットの機体の一部を構成する部材である、請求項１乃至請求項５の内、何れか１項に記載の配線・配管処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の軸線回りに相対回転する第１部材と第２部材を持つ機械において、それら部材の周辺に適用される配線・配管装置に関する。本発明に従った配線・配管装置は、典型的には、産業ロボットの手首部における電気配線や流体供給管の配管に利用される。なお、本明細書において、「配線・配管」なる表現を、「配線と配管の少なくとも一方を少なくとも１本含む線条体」を指す語として用いる。この線条体の例としては、「複数本の電気配線と複数本の流体配管を含むケーブル」、「複数本の電気配線と１本の流体配管を含むケーブル」、「複数の電気配線のみを含むケーブル」、「複数の流体配管のみを含むケーブル」などがある。
【背景技術】
【０００２】
例えば産業用ロボット（以下、単にロボットと言う）の手首部などにおいては、所定の軸線回りに相対回転する第１部材と第２部材を持つ構造が存在する。このような相対回転部の周辺における配線・配管処理については、いくつかの従来技術が既に知られており、その典型例を図１（第１の従来例）〜図３（第３の従来例）に示した。
【０００３】
先ず図１（ａ）、（ｂ）に示した第１の従来例では、同心で相対回転する外側部材Ａと内側部材Ｂの間に形成される円筒状の隙間を利用して、ケーブル（線条体；以下、同じ）ＷがＵ字状に折り返すように敷設されている。即ち、片方の部材（ここでは外側部材Ａ）に固定側固定部Ｃを設けるとともに、他方の部材（ここでは内側部材Ｂ）に可動側固定部Ｄを設け、固定側固定部Ｃと可動側固定部ＤでケーブルＷを支持し、その間でケーブルＷを長さに余裕を持たせて張り、円筒状の隙間内でＵ字状の折返し部分を作っている。
【０００４】
ケーブルトラックやコンジットを併用する場合もある。また、Ｕ字状の折返し部分は、図１（ａ）に示したように、相対回転軸に垂直な平面内における円周方向の折り返しで形成する場合の他、図１（ｂ）に示したように、円筒面に沿う形で形成する場合もある。このタイプの技術は例えば下記特許文献１、特許文献２に記載されている。
【０００５】
次に図２に示した第２の従来例では、同心で相対回転する外側部材Ａと内側部材Ｂの回転軸に沿って長手方向にケーブルＷを敷設し、片方の部材（ここでは外側部材Ａ）に固定側固定部Ｃを設けるとともに、他方の部材（ここでは内側部材Ｂ）に可動側固定部Ｄを設け、固定側固定部Ｃと可動側固定部ＤでケーブルＷを支持している。固定側固定部Ｃ及び可動側固定部Ｄの一方の近く、あるいは、両方の近くでケーブルＷを２字状、Ｓ字状またはＺ字状に曲げたりする場合もある。このタイプの技術は例えば下記特許文献３〜特許文献５に記載されている。
【０００６】
更に図３に示した第３の従来例では、同心で相対回転する外側部材Ａと内側部材Ｂの回転軸の周りにコイル状にケーブルＷを敷設し、片方の部材（ここでは外側部材Ａ）に固定側固定部Ｃを設けるとともに、他方の部材（ここでは内側部材Ｂ）に可動側固定部Ｄを設けている。このタイプの技術は例えば下記特許文献６、特許文献７に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２６４７７００号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５９７２８７号公報
【特許文献３】特開２００１−３５３６８４号公報
【特許文献４】特開平０８−１９７４８２号公報
【特許文献５】実用新案登録第２５５３８４３号公報
【特許文献６】特開平０８−１１２７９６号公報
【特許文献７】特開平０５−１１６０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来技術にはそれぞれ下記（１）〜（３）のような問題点がある。  
（１）Ｕ字状に折り返す方式（第１の従来技術）では、Ｕ字状の折り返し部を十分小さな曲率で形成するために、全体的に大きなスペースが必要となる。内外の部材Ａ、Ｂ間の隙間が狭い場合に適用しようとすれば、Ｕ字状の折り返し部の曲率が大きくなり、ケーブルＷに無理がかかり、ケーブルＷの寿命が短くなる。
【０００９】
（２）回転軸に沿った長手方向の両端固定の方式（第２の従来技術）では、ねじれ吸収のための距離を十分長くとらなければ寿命が極めて短くなってしまう。例えばある程度のサイズがあるロボットのアーム部であれば、ねじれ吸収のための長さのあるスペースが確保し易いが、ロボットの手首先端部などでは直線状の長さのあるスペースを十分にとることは難しい。
【００１０】
（３）コイル状の処理を採用した方式（第３の従来技術）では、コイル巻き数を少なくするとコイル径の変化が大きくなり、内外部材Ａ、Ｂの相対回転時に径方向に大きな空間が必要となる。また、巻き数が多い場合はそのために長い線材が必要となる。また、ケーブルＷに含まれる線の数（芯の数）が多い場合や太い配線または配管が含まれる場合には、ケーブルＷをコイル状に加工することが難しいという問題もある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記の如き従来技術の問題点を解消し、例えばロボットの関節部などのように相対回転する内外の部材を持つ部位、特に手首部に容易に適用でき、省スペースで、内外の部材に大きな可動範囲（例えば３６０度以上）が要求されるような場合であっても支障のない配線・配管処理を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、所定の軸線回りに相対回転する第１部材と第２部材の間に、配線及び配管の少なくとも一方を含み且つ、一端が前記第１部材に保持されるとともに他端が前記第２部材に保持されている複数の線条体を付設するための配線・配管処理装置に適用される。ここで、第１部材及び第２部材は、典型的にはロボットの機体の一部を構成する部材であり、ロボットの手首部に使用される部材であっても良い。
【００１３】
本発明の基本的な特徴に従えば、径の異なる内側パイプ材と、外側パイプ材の一部同士を前記内外パイプ材がほぼ同心の相対位置関係で固定されるように接続部材を介して接続した２重構造のパイプ部材が、該２重構造のパイプ部材の中心軸と前記相対回転の中心軸とがほぼ一致するように前記第１部材に取り付けられる。そして、該複数の線条体を第１グループと第２グループとに２分割し、前記第１グループに属する線条体を前記内側パイプ材の中空部に通し、前記第２グループに属する線条体を前記内側パイプ材と前記外側パイプ材の隙間に通して配置する。
【００１４】
このように、線条体を通すパイプを２重構造とし、線条体を第１グループと第２グループに分割し、第１グループを同２重構造のパイプ部材における内側パイプ材の中空部に通し、第２グループを内側パイプ材と外側パイプ材の隙間に通すことにより、線条体が必要以上にパイプ内で遊動しなくなる。それに伴い、ねじれに弱い線条体が中心部に寄ることによって生じる早期断線が回避される。また、表面摩擦の大きいもの同士が擦れることによる異常摩耗も防止できる。
【００１５】
ここで、前記第２グループに属する線条体は、前記第１部材が前記第２部材に対して所定の相対回転位置にあるときは前記内側パイプ材に巻き付かない状態となり、前記第１部材が前記第２部材側から見て、前記所定の相対回転位置より右回転した位置にあるときは前記内側パイプ材の外面に沿って右巻きに巻き付き、前記所定の相対回転位置より左回転した位置にあるときは前記内側パイプ材の外面に沿って左巻きに巻き付くようにすることが出来る。
【００１６】
なお、前記第２グループに属する線条体は、前記第１グループに属する線条体よりも曲げ半径の小さい配線・配管であることが好ましい。また、線条体が接触する、前記内側パイプ材の内面と外面、及び、前記外側パイプ材の内面の内の少なくとも一部に摩耗防止のための表面処理を施し、線条体の摩擦による損傷や摩耗の防止を図っても良い。あるいは、同様の趣旨で、それら内側パイプ材の内面と外面、及び、外側パイプ材の内面の内の少なくとも一部に沿って、低摩擦材からなるカラーを挿入しても良い。
【００１７】
上記のように、本発明では、複数の線条体を２つのグループに分類して処理するが、この分類分けでは曲げ半径の大きい（即ち、比較的硬く、曲げ難い）チューブなどを内側に通し、曲げ半径の小さい（即ち、比較的柔らかく曲げ易い）チューブを外側に通す選択が可能である。また、電解配線ではねじれに強い線材を内側に、ねじれに弱い線材を外側に通すといった選択も可能である。
【００１８】
これらのグループ分けは線条体の構成によって最も寿命が長くなるように決めることが好ましい。一般に、外側に配置したチューブやケーブルなどの線条体は、内側パイプに一部巻き付くことで曲げ動作も加わる為、単純ねじれ動作よりも長寿命化が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えばロボットの手首部のように、所定軸の周りで相対回転する２つの部材の周辺における配線・配管を曲げやねじれによる疲労から守り、高寿命化することができる。そのため、ユーザは配線・配管を長期間交換せずに使用できるようになり、部品費用やメンテナンス費用が節減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図４〜図７を用いて本発明の実施形態について説明する。先ず図４、図５を参照すると、図４は同実施形態に係る配線・配管装置の要部構造を軸に沿った断面図で表わし、図５は同配線・配管装置における２重パイプを用いた配線・配管処理の様子を軸方向から見た図で表わしている。図４に示した構造は、例えばロボットの手首部に用いられるもので、符号２は固定側ハウジングを構成する部材（第２の部材）であり、符号３は移動側ハウジングを構成する部材（第１の部材）である。
【００２１】
移動側ハウジング３には、ネジを用いた取付部２５によりパイプ材１２が取り付けられており、このパイプ材１２は、軸受４を介して円筒状の固定側ハウジング２に回転可能に支持されている。これにより、パイプ材１２及び移動側ハウジング３は、円筒状の固定側ハウジング２の軸１の周りで回転自在に支持されることになる。
【００２２】
図５にも描かれているように、パイプ材１２の内側には、同パイプ材１２とほぼ同心関係でもう１つのパイプ材１１が設けられ、両者１２、１１の各一部同士は接続部材１３によって連結されている。言い換えれば、外側パイプ材１２と内側パイプ材１１はほぼ同心関係で連結された２重構造のパイプ部材を構成している。そして、この外側パイプ材１２と内側パイプ材１１を一体化した２重構造のパイプ部材は、上記した支持構造により、回転軸１の周りで回転可能となっている。
【００２３】
配線・配管は、固定側ハウジング２上に設けられた保持部２３から移動側ハウジ
ング３上に設けられた保持部２４まで延びている。符号２１で示した配線・配管は、図５に示したように、上記２重構造のパイプ部材の内側パイプ材１１の中空部を通過する線条体群（第１のグループ；但し、１本の線条体の場合も有り得る）を表わしている。  
一方、符号２２で示した配線・配管は、同じく図５に示したように、上記２重構造のパイプ部材の外側パイプ材１２と内側パイプ材１１の間のスペース（肉厚円筒状の空間；但し、接続部材１３の部分は塞がれている）を通過する線条体群（第２のグループ；但し、１本の線条体の場合も有り得る）を表わしている。
【００２４】
これら配線・配管２１、２２は、保持部２３で固定側ハウジング２に保持され、保持部２４で移動側ハウジング３に保持されている。ここで、保持部２３、２４は、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、配線・配管２６が動かないように結束帯２７や固定部材２８で固定することができる。  
また、図９に示したように、配線・配管２６を、配設方向に摺動可能、あるいは配設方向軸周りに回転可能、更には摺動、回転共に可能になるように保持部材２９で拘束するような構造としても良い。
【００２５】
さて、配線・配管２１、２２は、次に説明する移動側ハウジング３の回転に備えて、各線条体が適度の弛み（長さの余裕）をもつように張られている。移動側ハウジング３の回転時の配線・配管の挙動は図６に模式図で示されている。  
図６においては、第１グループに属する線条体は符号２１で代表され、第２グループに属する線条体は符号２２で代表されている。先ず図６（ｂ）に示した回転に関して中立の状態（回転ゼロ）では、内側の第１グループの線条体２１は固定側ハウジング２上の保持部２３から、内側パイプ材１１内をほぼ直線的に通過し、移動側ハウジング３上の保持部２４（図６では描示省略）へ向かって引き出されている。
【００２６】
外側の第２グループの線条体２２は固定側ハウジング２上の保持部２３から、内側パイプ材１１と外側パイプ材１２の間をほぼ直線的に通過し、移動側ハウジング３上の保持部２４（図６では描示省略）へ向かって引き出されている。
但し、上記したように、この中立配線・配管２１、２２は移動側ハウジング３の回転に備えて適度の弛みを有している。
【００２７】
そして、図６（ａ）、（ｃ）に示すように、移動側ハウジング３が、図４において右側の軸方向から見て右回転した時には、外側の第２グループの線条体２２が内側パイプ材１１に対して右巻きに巻き付き、左回転した時には左巻きに巻き付く。内側の第１グループの線条体２１については、移動側ハウジング３上の保持部２４の移動に伴って、若干の通過位置変動を起こすが、その量は小さい。但し、保持部２４の移動に伴なうねじれは第２グループの線条体２２よりもむしろ大きいので、ねじれに対して弱い線状体は第２グループに属させた方が良い。
【００２８】
各線条体、特に第２グループに属する線条体２２について、適度の弛みを確保しておけば、かなり大きな角度にわたる軸動作（例えばプラスマイナス３６０度程度）が無理なく達成できる。但し、回転可動範囲を拡大するために弛みを大きくすると、線条体が内側パイプ材１１の端縁部や外側面、外側パイプ材１２の内側面等と接触してひっかかり、動作が規制されて支障をきたすおそれがある。また、動作は可能でも接触部に急速な摩耗が生じ、配線・配管の寿命を縮める可能性もある。
【００２９】
そのような事態を回避するためには、例えば図７に示したように、パイプ材１２あるいは１１に、低摩擦係数の材料からなるカラー１４を取り付ければ良い。あるいは、内側パイプ材１１の内面と外面、外側パイプ材１２の内面等に、摩耗防止のための表面処理を施しても良い。これら低摩擦係数の材料あるいは摩耗防止のための表面処理には諸形態があり、いずれも周知なのでその詳細はここでは述べない。
【００３０】
なお、上記した配線・配管（線条体）のグループ分けは、各線条体の寿命ができるだけ長くなるように選択されることが好ましい。一般に言えば、第２グループに属する線条体２２は、第１グループに属する線条体２１よりも曲げ半径の小さい配線または配管とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の従来例について説明する図で、（ａ）は平面内での円周方向の折り返しの様子を表わし、（ｂ）は円筒面内の折り返しの様子を表わしている。
【図２】第２の従来例について説明する図である。
【図３】第３の従来例について説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る配線・配管装置の要部構造を軸に沿った断面図で表わしたものである。
【図５】図４に示した配線・配管装置における２重パイプを用いた配線・配管の様子を軸方向から見た図である。
【図６】本発明の実施形態における配線・配管における線条体の様子を（ａ）右回転時、（ｂ）中立時（回転ゼロ）、（Ｃ）左回転時について各々示したものである。
【図７】低摩擦係数のカラーを利用した例について説明する断面図である。
【図８】配線・配管の保持方法の例について説明する図で、（ａ）は結束帯で固定した様子を表わし、（ｂ）は固定部材で固定した様子を表わしている。
【図９】配線・配管の保持方法の内、保持部材を用いた際の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  回転軸
２  固定側ハウジング
３  移動側ハウジング
４  軸受
１１  内側パイプ材
１２  外側パイプ材
１３  接続部材
１４  カラー
２１  配線・配管（内側線条体＝第１グループ）
２２  内側線条体（外側線条体＝第２グループ）
２３、２４  保持部
２５  取付部
２６  配線・配管（第１グループ・第２グループ）
２７  結束帯
２８  固定部材
２９  保持部材
Ａ  外側部材
Ｂ  内側部材
Ｃ  固定側固定部
Ｄ  可動側固定部
【図１】
2004276233.tif 000003
【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】
2004276233.tif 000009
【図８】
2004276233.tif 000010
【図９】
2004276233.tif 000011