(57)【要約】【課題】回転部の回転範囲を拡大させた場合であっても、ケーブルの垂れ下がりを抑制することのできるロボット回転軸のケーブル保持構造を提供する。【解決手段】複数のケーブル４０をベース１１において保持する構造であって、複数のケーブルは、フラット状に並ぶようにまとめられた状態で、一方の先端部４０ａが下側部２７に固定され、Ｕ字をなすように曲げられて上側部２８まで延び、他方の先端部４０ｂが上側部に固定されており、下側ケーブルＣｄを下側部の外周面に沿って案内する下側ガイド３１と、上側ケーブルＣｕを上側部の外周面に沿って案内し、上側部と一体で回転する上側ガイド３２と、円筒部２７，２８の外周面に沿った円弧状の円弧部５３を含み、下側部及び上側部に対して同軸回転可能に支持され、円弧部が上側ケーブルを下から支持する回転ガイド５０と、を備える。【選択図】      図２
2017064806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのアームの関節に配置されるモータとコントローラとの間を接続する複数のケーブルを、外形が円筒型の円筒部を含む回転軸において保持する構造であって、
前記円筒部は、固定された下側部と回転動作する上側部とに分離されており、
前記複数のケーブルは、フラット状に並ぶようにまとめられた状態で、一方の先端部が前記下側部に固定され、前記下側部の外周面に沿って延びてから、Ｕ字をなすように曲げられて前記上側部まで延び、前記上側部の外周面に沿って前記一方の先端部側へ延びて、他方の先端部が前記上側部に固定されており、
前記複数のケーブルのうち前記下側部の外周面に沿って延びる下側ケーブルを、前記下側部の外周面に沿って案内する下側ガイドと、
前記複数のケーブルのうち前記上側部の外周面に沿って延びる上側ケーブルを、前記上側部の外周面に沿って案内し、前記上側部と一体で回転する上側ガイドと、
前記円筒部の外周面に沿った円弧状の円弧部を含み、前記下側部及び前記上側部に対して同軸回転可能に支持され、前記円弧部が前記上側ケーブルを下から支持する回転ガイドと、
を備えることを特徴とするロボット回転軸のケーブル保持構造。
【請求項２】
前記円弧部は、前記上側部の周方向において、最も長くなった状態の前記上側ケーブルの中央を支持する請求項１に記載のロボット回転軸のケーブル保持構造。
【請求項３】
前記上側部の周方向において、前記円弧部の長さは、最も長くなった状態の前記上側ケーブルの全長の０．５〜１．０倍である請求項１又は２に記載のロボット回転軸のケーブル保持構造。
【請求項４】
前記複数のケーブルの両方の先端部が上下に揃った状態において、前記円筒部の外周面に沿って延びる前記複数のケーブル全体により、前記外周面に沿って形成される円弧の中心角は略２４０度である請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット回転軸のケーブル保持構造。
【請求項５】
前記回転ガイドは、前記円弧部に接続されて前記下側ガイドと前記上側ガイドとの間に配置された円環状の内輪部と、前記内輪部に接続されて前記下側ガイド及び前記上側ガイドの少なくとも一方の外周面に当接する円環状の外輪部とを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット回転軸のケーブル保持構造。
【請求項６】
前記円弧部において、前記複数のケーブルのうち前記Ｕ字をなすように曲げられたＵ字ケーブルの内径側端部に対向する先端部の下側の角が丸くなっており、前記Ｕ字ケーブルの外径側端部に対向する先端部の上側の角が丸くなっている請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボット回転軸のケーブル保持構造。
【請求項７】
前記回転ガイドは、樹脂により形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット回転軸のケーブル保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの回転軸においてケーブルを保持する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外形が円筒型をなすロボットの回転軸において、外周に沿ってＵ字をなすように曲げられた複数のケーブルを、下側の固定部と上側の回転部とに固定したケーブル保持構造がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、初期位置から±１７０度程度の範囲で回転部を回転させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８４７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転部の回転範囲を±１７０度程度よりも拡大する場合、ケーブルをより長くする必要がある。その場合、ケーブルが弛んで垂れ下がり、ケーブルが絡まるおそれがある。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、回転部の回転範囲を拡大させた場合であっても、ケーブルの垂れ下がりを抑制することのできるロボット回転軸のケーブル保持構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００７】
第１の手段は、ロボットのアームの関節に配置されるモータとコントローラとの間を接続する複数のケーブルを、外形が円筒型の円筒部を含む回転軸において保持する構造であって、前記円筒部は、固定された下側部と回転動作する上側部とに分離されており、前記複数のケーブルは、フラット状に並ぶようにまとめられた状態で、一方の先端部が前記下側部に固定され、前記下側部の外周面に沿って延びてから、Ｕ字をなすように曲げられて前記上側部まで延び、前記上側部の外周面に沿って前記一方の先端部側へ延びて、他方の先端部が前記上側部に固定されており、前記複数のケーブルのうち前記下側部の外周面に沿って延びる下側ケーブルを、前記下側部の外周面に沿って前記下側ケーブルを案内する下側ガイドと、前記複数のケーブルのうち前記上側部の外周面に沿って延びる上側ケーブルを、前記上側部の外周面に沿って案内し、前記上側部と一体で回転する上側ガイドと、前記円筒部の外周面に沿った円弧状の円弧部を含み、前記下側部及び前記上側部に対して同軸回転可能に支持され、前記円弧部が前記上側ケーブルを下から支持する回転ガイドと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、複数のケーブルは、フラット状に並ぶようにまとめられた状態で、一方の先端部が回転軸の下側部に固定され、下側部の外周面に沿って延びている。そして、下側ガイドにより、複数のケーブルのうち下側部の外周面に沿って延びる下側ケーブルが、下側部の外周面に沿って案内される。また、複数のケーブルは、下側部の外周面に沿って延びてから、Ｕ字をなすように曲げられて回転軸の上側部まで延び、上側部の外周面に沿って前記一方の先端部側へ延びて、他方の先端部が上側部に固定されている。そして、回転軸の上側部と一体で回転する上側ガイドにより、複数のケーブルのうち回転軸の上側部の外周面に沿って延びる上側ケーブルが、上側部の外周面に沿って案内される。したがって、複数のケーブルにおいて、主にＵ字をなすように曲げられたＵ字ケーブルだけがガイドと摩擦するようになり、複数のケーブルとガイドとの摩擦を軽減することができる。
【０００９】
ここで、回転軸の円筒部の外周面に沿った円弧状の円弧部を含む回転ガイドが設けられ、円弧部が上側ケーブルを下から支持している。このため、回転軸の上側部の回転範囲拡大に伴ってケーブルを長くしたとしても、垂れ下がり易い上側ケーブルを下から支持して垂れ下がりを抑制することができる。しかも、回転ガイドは、回転軸の下側部及び上側部に対して同軸回転可能に支持されている。このため、回転軸の上側部の回転に伴ってＵ字ケーブルが回転ガイドに当たったとしても、Ｕ字ケーブルの移動に合わせて回転ガイドを回転させることができる。したがって、回転軸の上側部の回転範囲を拡大させたとしても、上側部の回転を妨げないようにすることができる。
【００１０】
第２の手段では、前記円弧部は、前記上側部の周方向において、最も長くなった状態の前記上側ケーブルの中央を支持する。
【００１１】
複数のケーブルにおいて、回転軸の下側部の外周面に沿って延びる下側ケーブルは、通常下側を支持されている。また、Ｕ字ケーブルは、Ｕ字が直線に戻ろうとする力により、下側及び上側から反力を受け易く、垂れ下がりにくい。このため、複数のケーブルにおいて、回転軸の上側部の外周面に沿って延びる上側ケーブルが、最も垂れ下がり易い。しかも、Ｕ字ケーブルの移動に伴って上側ケーブルの長さは変化し、上側ケーブルが長くなるほど垂れ下がり易くなる。特に、上側ケーブルにおいて、固定された先端部とＵ字ケーブルとの間の中央が最も垂れ下がり易い。
【００１２】
この点、上記構成によれば、円弧部により、回転軸の上側部の周方向において、最も長くなった状態の上側ケーブルの中央が支持される。したがって、上側ケーブルにおいて、最も垂れ下がり易い部分を円弧部により支持することができ、複数のケーブルの垂れ下がりを効果的に抑制することができる。
【００１３】
第３の手段では、前記上側部の周方向において、前記円弧部の長さは、最も長くなった状態の前記上側ケーブルの全長の０．５〜１．０倍である。
【００１４】
上側ケーブルが長くなるように回転軸の上側部が回転する場合、上側部に固定された複数のケーブルの先端部（以下、「上側先端部」という）に引っ張られてＵ字ケーブルが移動する。この場合、Ｕ字ケーブルの内径側端部により円弧部が押されて、回転ガイドが回転する。
【００１５】
ここで、上記構成によれば、回転軸の上側部の周方向において、円弧部の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルの全長の０．５倍以上である。このため、Ｕ字ケーブルの内径側端部に円弧部が当たった状態において、最も長くなった状態の上側ケーブルの中央を円弧部により支持することができる。したがって、上側ケーブルにおいて、最も垂れ下がり易い部分を円弧部により支持することができる。
【００１６】
また、上記構成によれば、回転軸の上側部の周方向において、円弧部の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルの全長の１．０倍以下である。このため、Ｕ字ケーブルの内径側端部に円弧部が当たった状態において、上側ケーブルの支持に不要な部分が円弧部に生じることを抑制することができる。したがって、円弧部が無駄に長くなることを抑制することができ、回転ガイドが回転する際の摩擦が大きくなることを抑制することができる。
【００１７】
第４の手段では、前記複数のケーブルの両方の先端部が上下に揃った状態において、前記円筒部の外周面に沿って延びる前記複数のケーブル全体により、前記外周面に沿って形成される円弧の中心角は略２４０度である。
【００１８】
Ｕ字状に曲げられた複数のケーブルが直線状に延びきると、それ以上は回転軸の上側部を回転させることができない。例えば、複数のケーブルの両方の先端部が上下に揃った状態において、円筒部の外周面に沿って延びる複数のケーブル全体により形成される円弧の中心角が１８０度であると、回転軸の上側部を１８０度以上回転させることはできない。しかしながら、複数のケーブルが長過ぎると、複数のケーブルの先端部とＵ字ケーブルとが当たるまでの上側部の回転角度が小さくなる。
【００１９】
上記構成によれば、複数のケーブルの両方の先端部が上下に揃った状態において、円筒部の外周面に沿って延びる複数のケーブル全体により、外周面に沿って形成される円弧の中心角は略２４０度である。このため、円筒部の外周面のうち、複数のケーブルが配置されていない部分により形成される円弧の中心角は略１２０度となる。したがって、Ｕ字ケーブルの外径側端部が、回転軸の下側部に固定された複数のケーブルの先端部（以下、「下側先端部」という）の方向へ移動する場合は、中心角で１２０度移動するとＵ字ケーブルの外径側端部が下側先端部に当たる。
【００２０】
また、上側部の回転により、複数のケーブルの先端部が中心角で２θ移動したとすると、Ｕ字ケーブルは中心角でθ移動する。例えば、複数のケーブルの先端部が中心角で２４０度移動すると、Ｕ字ケーブルは中心角で１２０度移動する。このため、複数のケーブルの上側先端部に引っ張られてＵ字ケーブルが移動する場合は、上側先端部が中心角で２４０度移動するとＵ字ケーブルの外径側端部に後方から追いついて当たる。したがって、複数のケーブルの両方の先端部が上下に揃った状態から、±２４０度の回転範囲で回転軸の上側部を回転させることができる。
【００２１】
第５の手段では、前記回転ガイドは、前記円弧部に接続されて前記下側ガイドと前記上側ガイドとの間に配置された円環状の内輪部と、前記内輪部に接続されて前記下側ガイド及び前記上側ガイドの少なくとも一方の外周面に当接する円環状の外輪部とを含む。
【００２２】
上記構成によれば、回転ガイドは、円弧部に接続されて下側ガイドと上側ガイドとの間に配置された円環状の内輪部を含んでいる。このため、回転ガイドが下方へ落ちないように、内輪部によって支持される。また、回転ガイドは、内輪部に接続されて下側ガイド及び上側ガイドの少なくとも一方の外周面に当接する円環状の外輪部を含んでいる。このため、回転ガイドの径方向へのずれが外輪部により抑制される。したがって、回転ガイドの落下やずれを抑制しつつ、回転ガイドを回転可能に支持することができる。
【００２３】
第６の手段では、前記円弧部において、前記複数のケーブルのうち前記Ｕ字をなすように曲げられたＵ字ケーブルの内径側端部に対向する先端部の下側の角が丸くなっており、前記Ｕ字ケーブルの外径側端部に対向する先端部の上側の角が丸くなっている。
【００２４】
複数のケーブルの上側先端部に引っ張られてＵ字ケーブルが移動する場合、Ｕ字ケーブルの内径側端部により円弧部が押されて回転ガイドが回転する。このとき、Ｕ字ケーブルの内径側端部から円弧部の先端部に上向きの力成分が作用する。上記構成によれば、円弧部において、Ｕ字ケーブルの内径側端部に対向する先端部の下側の角が丸くなっている。このため、円弧部の先端部に作用する上向きの力成分により、円弧部を回転させる向きの力成分を発生させることができる。したがって、回転ガイドを回転させ易くなり、ひいては回転軸の上側部を回転させ易くなる。
【００２５】
また、複数のケーブルの上側先端部に押されてＵ字ケーブルが移動する場合、Ｕ字ケーブルの外径側端部により円弧部が押されて回転ガイドが回転する。このとき、Ｕ字ケーブルの外径側端部から円弧部の先端部に下向きの力成分が作用し易い。上記構成によれば、円弧部において、Ｕ字ケーブルの外径側端部に対向する先端部の上側の角が丸くなっている。このため、円弧部の先端部に作用する下向きの力成分により、円弧部を回転させる向きの力成分を発生させることができる。したがって、回転ガイドを回転させ易くなり、ひいては回転軸の上側部を回転させ易くなる。
【００２６】
第７の手段では、前記回転ガイドは、樹脂により形成されている。
【００２７】
複数のケーブルは、絶縁性確保等のために、樹脂で被覆されていることが多い。このため、回転ガイドが樹脂よりも硬い金属等で形成されている場合は、複数のケーブルを支持する際にケーブルを損傷するおそれがある。この点、上記構成によれば、回転ガイドは、樹脂により形成されている。このため、回転ガイドが複数のケーブルを支持する際に、ケーブルを損傷することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】垂直多関節ロボットの構成を示す斜視図
【図２】ベースの内部を示す斜視図
【図３】ベースの内部を示す縦断面図
【図４】回転ガイドを示す斜視図
【図５】回転ガイド周辺を示す縦断面図
【図６】ベースの上側部が左回りする状態を示す斜視図
【図７】ベースの上側部が右回りする状態を示す斜視図
【図８】回転ガイドの変更例を示す縦断面図
【図９】回転ガイドの他の変更例を示す縦断面図
【図１０】回転ガイドの他の変更例を示す縦断面図
【図１１】回転ガイドの他の変更例を示す斜視図
【図１２】図１１の回転ガイド周辺の縦断面図
【図１３】回転ガイドの他の変更例を示す斜視図
【図１４】図１３の回転ガイド周辺の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、機械組立工場などの組立ラインにて用いられる産業用ロボットに具体化している。図１は、垂直多関節型（６軸）ロボット１０の構成を示す斜視図である。
【００３０】
同図に示すように、ロボット１０は、ベース１１（すなわち回転軸）上に、６軸のアームを有している。そのアームの先端には、図示しないハンド等のツールが取り付けられる。具体的には、ベース１１上には、第１関節Ｊ１を介して第１のアーム１２が回転可能に連結されている。この第１のアーム１２には、第２関節Ｊ２を介して上方に延びる第２のアーム１３の下端部が回転可能に連結されている。この第２のアーム１３の先端部には、第３関節Ｊ３を介して第３のアーム１４が回転可能に連結されている。
【００３１】
この第３のアーム１４の先端には、第４関節Ｊ４を介して第４のアーム１５が回転可能に連結されている。この第４のアーム１５の先端には、第５関節Ｊ５を介して第５のアーム１６が回転可能に連結されている。この第５のアーム１６には、第６関節Ｊ６を介して第６のアーム１７が回転可能に連結されている。なお、各関節Ｊ１〜Ｊ６においては、サーボモータＭ１〜Ｍ６により各アーム１２〜１７を回転駆動するようになっている。
【００３２】
本実施形態では、ロボット１０の内部に配置されているサーボモータＭ１〜Ｍ６と、図示しないコントローラ（制御装置）との間を接続するケーブル４０を、ベース１１の内部（ハウジングＨの内側）で保持する構造に特徴を有している。ケーブル４０は、絶縁性確保等のために樹脂により被覆されている。
【００３３】
図２はベース１１の内部を示す斜視図であり、図３はベース１１の内部を示す縦断面図である。図２，３では、ベース１１のハウジングＨを除去した状態を示している。
【００３４】
概ね矩形状の底板２１の中心には、モータＭ１が、その出力軸２０が上方を向くようにして配置されている。モータＭ１の外周部には、モータＭ１本体と所定の間隔を有して、上方に開口部２３ａを有する円筒状のモータカバー２３が配置されている。出力軸２０の先端には、円板状の取付部材２４が固定されている。取付部材２４の直径は、開口部２３ａの直径よりも小さく設定されている。取付部材２４には、略円形の天板２５がボルト２６により取り付けられている。天板２５には、アーム１２が搭載されて固定され、アーム１２が関節Ｊ１周りで回転させられる。
【００３５】
ベース１１は、底板２１、天板２５、外径が円筒型の円筒部、下側ガイド３１、及び上側ガイド３２を備えている。円筒部は、底板２１に固定された下側部２７と、天板２５に固定されて回転動作する上側部２８とに分離されている。下側部２７及び上側部２８は、樹脂により、円筒状に形成されている。下側部２７の径と、上側部２８の径とは等しくなっている。下側部２７は、モータカバー２３の下半分を覆うように設けられている。上側部２８は、モータカバー２３の上半分を覆うように設けられている。
【００３６】
下側部２７の外側には、下側ガイド３１が設けられている。下側ガイド３１は、樹脂により、円筒状に形成されている。下側ガイド３１の径は、下側部２７の径よりも大きくなっている。下側ガイド３１は、下側部２７と同心に配置され、底板２１に固定されている。
【００３７】
下側部２７と下側ガイド３１とは、所定の間隔をおいて配置されている。下側部２７と下側ガイド３１との間に、複数のケーブル４０がフラット状にまとめられた状態で配置される。下側部２７と下側ガイド３１との間隔は、ケーブル４０の直径よりもやや大きく設定されている。
【００３８】
上側部２８の外側には、上側ガイド３２が設けられている。上側ガイド３２は、樹脂により、円筒状に形成されている。上側ガイド３２の径は、上側部２８の径よりも大きくなっている。下側ガイド３１の径と、上側ガイド３２の径とは等しくなっている。上側ガイド３２は、上側部２８と同心に配置され、天板２５に固定されている。
【００３９】
上側部２８と上側ガイド３２とは、所定の間隔をおいて配置されている。上側部２８と上側ガイド３２との間隔は、下側部２７と下側ガイド３１との間隔に等しくなっている。上側部２８と上側ガイド３２との間に、複数のケーブル４０がフラット状にまとめられた状態で配置される。上側部２８と上側ガイド３２との間隔は、ケーブル４０の直径よりもやや大きくなるように設定されている。
【００４０】
下側部２７及び下側ガイド３１と、上側部２８及び上側ガイド３２との間には、所定の空隙が形成されている。これらの下側部２７、下側ガイド３１、上側部２８、及び上側ガイド３２の外周側は、図１に示すように、ベース１１のハウジングＨによって覆われている。
【００４１】
図１に示すように、下側ガイド３１の正面部分には切り込みが入れられている。その切り込み部分において、複数のケーブル４０の下側の先端部４０ａ（一方の先端部）が、Ｕ字状の鋼材等で構成されるケーブル下端固定部材３３により下側部２７に固定されている。複数のケーブル４０は、先端部４０ａからベース１１の外側に延びてコネクタ４１に接続されている。複数のケーブル４０は、コネクタ４１を介してコントローラに接続される。
【００４２】
複数のケーブル４０は、フラット状に並ぶようにまとめられた状態を維持したまま、下側の先端部４０ａが下側部２７に固定されている。図２に示すように、複数のケーブル４０は、先端部４０ａから下側部２７の外周面に沿って円弧状に延びている。以下、複数のケーブル４０のうち下側部２７の外周面に沿って延びる部分を下側ケーブルＣｄという。複数のケーブル４０は、下側部２７及び下側ガイド３１との間に挿入されている。下側ガイド３１及び底板２１により、下側ケーブルＣｄが保持される。
【００４３】
さらに、複数のケーブル４０は、ケーブル４０の並び方向へＵ字をなすように曲げられて、上側部２８まで延びている。以下、複数のケーブル４０のうちＵ字をなすように曲げられた部分をＵ字ケーブルＣｃという。複数のケーブル４０は、上側部２８の外周面に沿って円弧状に先端部４０ａ側へ延びている。以下、複数のケーブル４０のうち上側部２８の外周面に沿って延びる部分を上側ケーブルＣｕという。そして、複数のケーブル４０の上側の先端部４０ｂ（他方の先端部）が、ケーブル下端固定部材３３の上方に位置する部位に到達する。
【００４４】
複数のケーブル４０の上側の先端部４０ｂは、同様にフラット状に並ぶようにまとめられた状態を維持したまま、上記の位置で、ケーブル下端固定部材３３と同様の構成であるケーブル上端固定部材３４により上側部２８に固定されている。複数のケーブル４０は、先端部４０ｂからベース１１の外側に延びて、ロボット１０のアーム１２〜１６の内部に挿入されている。ケーブル４０の各先端は、モータＭ１〜Ｍ６等に接続されている。なお、ケーブル４０は必ずしも電気配線を行うものに限らず、例えば圧縮空気を輸送するものや、真空吸着を行うための吸引用のケーブルなどを含んでいてもよい。
【００４５】
こうした構成において、モータＭ１の回転に伴って天板２５及び上側部２８が回転すると、下側ガイド３１により、下側部２７の外周面に沿って下側ケーブルＣｄが案内される。また、上側部２８と一体で回転する上側ガイド３２により、複数のケーブル４０のうち上側部２８の外周面に沿って延びる上側ケーブルＣｕが、上側部２８の外周面に沿って案内される。したがって、複数のケーブル４０において、主にＵ字ケーブルＣｃだけがガイド３１，３２と摩擦するようになり、複数のケーブル４０とガイド３１，３２との摩擦を軽減することができる。
【００４６】
しかしながら、上側部２８の回転範囲を±１７０度程度よりも拡大する場合、ケーブル４０をより長くする必要がある。Ｕ字状に曲げられた複数のケーブル４０が直線状に延びきると、それ以上は上側部２８を回転させることができない。例えば、複数のケーブル４０の両方の先端部４０ａ，４０ｂが上下に揃った状態において、円筒部（下側部２７、上側部２８）の外周面に沿って延びる複数のケーブル４０全体により、外周面に沿って形成される円弧の中心角が１８０度であると、ベース１１の上側部２８を１８０度以上回転させることはできない。
【００４７】
本実施形態では、上側部２８の回転範囲を±２４０度としている。それに対応して、複数のケーブル４０の両方の先端部４０ａ，４０ｂが上下に揃った状態において、円筒部の外周面に沿って延びる複数のケーブル４０全体により、外周面に沿って形成される円弧の中心角を略２４０度としている。その場合、ケーブル４０が弛んで垂れ下がり、ケーブル４０同士が絡まるおそれがある。そこで、本実施形態のケーブル保持構造は、下側部２７及び上側部２８に対して同軸回転可能に支持された回転ガイド５０を備えている。
【００４８】
図４は回転ガイド５０を示す斜視図であり、図５は回転ガイド５０周辺を示す縦断面図である。
【００４９】
同図に示すように、回転ガイド５０は、内輪部５１、外輪部５２、及び円弧部５３を備えている。回転ガイド５０は、ＰＯＭ（Poly Oxy Methylene）樹脂等の樹脂により形成されている。
【００５０】
内輪部５１は円環状に形成されている。内輪部５１の径は、下側ガイド３１及び上側ガイド３２の径と等しくなっている。内輪部５１の厚みは、下側ガイド３１と上側ガイド３２との間隔よりも若干薄くなっている。そして、内輪部５１は、下側ガイド３１と上側ガイド３２との間に配置されている。
【００５１】
内輪部５１の外周側には、外輪部５２が接続されている。外輪部５２の高さ方向の中央に内輪部５１が接続されている。外輪部５２は円環状に形成されている。外輪部５２の径は、下側ガイド３１及び上側ガイド３２の径よりも若干大きく設定されている。外輪部５２の幅（図４の上下方向の長さ）は、下側ガイド３１と上側ガイド３２との間隔よりも大きくなっている。そして、外輪部５２は、下側ガイド３１及び上側ガイド３２の外周面に当接している。
【００５２】
内輪部５１の内周側には、円弧部５３が接続されている。円弧部５３の断面は矩形になっており、円弧部５３の高さ方向の中央に内輪部５１が接続されている。円弧部５３は円弧状に形成されている。円弧部５３の径は、下側部２７と下側ガイド３１との間、及び上側部２８と上側ガイド３２との間に挿入可能に設定されている。そして、上記外輪部５２と円弧部５３とで、下側ガイド３１の上端部及び上側ガイド３２の下端部を挟んでいる。こうした構成により、回転ガイド５０は、下側ガイド３１と上側ガイド３２とで保持され、下側部２７及び上側部２８に対して同軸回転可能に支持されている。
【００５３】
下側部２７及び上側部２８の周方向において、円弧部５３の長さは、円弧の中心角が略１８０度となるように設定されている。下側部２７及び上側部２８の周方向において、円弧部５３の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの全長の０．５〜１．０倍になっている。最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕは、上側部２８の全周からＵ字ケーブルＣｃを除いた範囲となり、その上側ケーブルＣｕにより形成される円弧の中心角は略３００度となる。本実施形態では、円弧部５３の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの全長の０．６倍になっている。このため、円弧部５３は、上側部２８の周方向において、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの中央４０ｍを支持する。
【００５４】
円弧部５３において、複数のケーブル４０のうちＵ字ケーブルＣｃの内径側端部４０ｄ（図７参照）に対向する先端部５３ａの下側の角は、Ｒ加工により丸くされている。すなわち、先端部５３ａに下向きの傾斜面が形成されている。また、Ｕ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃ（図６参照）に対向する先端部５３ｂの上側の角は、Ｒ加工により丸くされている。すなわち、先端部５３ｂに上向きの傾斜面が形成されている。
【００５５】
次に、本実施形態の作用について図６，７を参照して説明する。図６はベース１１の天板２５及び上側部２８が左回りする状態を示す斜視図であり、図７は天板２５及び上側部２８が右回りする状態を示す斜視図である。図６，７では、複数のケーブル４０の動きが分かり易いように、モータＭ１、天板２５、下側ガイド３１、上側ガイド３２、上側部２８等を省略している。
【００５６】
図６（ｃ）は、複数のケーブル４０の下側の先端部４０ａと上側の先端部４０ｂとが上下に揃った状態（回転角度０度）を示している。この状態では、円筒部（下側部２７、上側部２８）の外周面に沿って延びる複数のケーブル４０全体により形成される円弧の中心角は略２４０度である。このため、円筒部の外周面のうち、複数のケーブル４０が配置されていない部分により形成される円弧の中心角は略１２０度となる。
【００５７】
複数のケーブル４０において、下側ケーブルＣｄは底板２１及び下側ガイド３１により保持されている。また、Ｕ字ケーブルＣｃは、Ｕ字が直線に戻ろうとする力により、底板２１（すなわち下側）及び天板２５（すなわち上側）から反力を受けるため、垂れ下がりにくい。このため、複数のケーブル４０において、上側ケーブルＣｕが最も垂れ下がり易い。しかも、Ｕ字ケーブルＣｃの移動に伴って上側ケーブルＣｕの長さは変化し、上側ケーブルＣｕが長くなるほど垂れ下がり易くなる。特に、上側ケーブルＣｕにおいて、固定された先端部４０ｂとＵ字ケーブルＣｃとの間の中央４０ｍが最も垂れ下がり易い。図６（ｃ）では、上側ケーブルＣｕの長さが、最も短い場合と最も長い場合との中間の長さになっており、上側ケーブルＣｕは垂れ下がっていない。
【００５８】
図６（ｃ）の状態から上側部２８及び上側ガイド３２が左回りに回転すると、図６（ｂ）に示す状態となる。複数のケーブル４０の上側の先端部４０ｂに押されて、Ｕ字ケーブルＣｃが移動する。図６（ｂ）では、Ｕ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃが、回転ガイド５０の円弧部５３の先端部５３ｂに当接している。そして、Ｕ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃにより円弧部５３の先端部５３ｂが押されて回転ガイド５０が回転する。このとき、Ｕ字ケーブルＣｃは上側ケーブルＣｕ側から下側ケーブルＣｄ側へと案内されるため、外径側端部４０ｃから円弧部５３の先端部５３ｂに下向きの力成分が作用する。円弧部５３の先端部５３ｂの上側の角が丸くなっているため、円弧部５３の先端部５３ｂに作用する下向きの力成分により、円弧部５３を左回りに回転させる向きの力成分が発生する。
【００５９】
上側部２８及び上側ガイド３２の回転により、複数のケーブル４０の先端部４０ｂが中心角で２θ移動すると、Ｕ字ケーブルＣｃは中心角でθ移動する。例えば、図６（ａ）に示すように、複数のケーブル４０の先端部４０ｂが中心角で２４０度移動すると、Ｕ字ケーブルＣｃは中心角で１２０度移動する。このため、Ｕ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃが、下側部２７に固定された複数のケーブル４０の下側の先端部４０ａの方向へ移動する場合は、中心角で１２０度移動するとＵ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃが下側の先端部４０ａに当たる。この状態では、上側部２８の周方向において、上側ケーブルＣｕの長さは最も短くなっている。このため、上側ケーブルＣｕが垂れ下がることはない。この回転位置（回転角度＋２４０度）が、上側部２８が左回りに回転するときの限界位置となる。なお、複数のケーブル４０が長過ぎると、複数のケーブル４０の下側の先端部４０ａとＵ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃとが当たるまでの上側部２８の回転角度が小さくなる。
【００６０】
図６（ａ）の状態から、上側部２８及び上側ガイド３２が右回りに回転して回転角度０度の状態に戻ると、図７（ｄ）に示した状態となる。図６（ａ）の状態から図７（ｄ）の状態に移行するまでに、上側ガイド３２と回転ガイド５０との摩擦により、回転ガイド５０が上側ガイド３２の回転方向へ回転することもある。
【００６１】
図７（ｄ）の状態から上側部２８及び上側ガイド３２が右回りに回転すると、図７（ｅ）に示す状態となる。複数のケーブル４０の上側の先端部４０ｂに引っ張られて、Ｕ字ケーブルＣｃが移動する。図７（ｅ）では、Ｕ字ケーブルＣｃの内径側端部４０ｄが、回転ガイド５０の円弧部５３の先端部５３ａに当接している。そして、Ｕ字ケーブルＣｃの内径側端部４０ｄにより円弧部５３の先端部５３ａが押されて回転ガイド５０が回転する。このとき、Ｕ字ケーブルＣｃは下側ケーブルＣｄ側から上側ケーブルＣｕ側へと案内されるため、内径側端部４０ｄから円弧部５３の先端部５３ａに上向きの力成分が作用する。円弧部５３の先端部５３ａの下側の角が丸くなっているため、円弧部５３の先端部５３ａに作用する上向きの力成分により、円弧部５３を右回りに回転させる向きの力成分が発生する。
【００６２】
複数のケーブル４０の上側の先端部４０ｂに引っ張られてＵ字ケーブルＣｃが移動する場合は、上側の先端部４０ｂが中心角で２４０度移動するとＵ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃに後方から追いついて当たる。この回転位置（回転角度−２４０度）が、上側部２８が右回りに回転するときの限界位置となる。なお、複数のケーブル４０が長過ぎると、複数のケーブル４０のＵ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃと上側の先端部４０ｂとが当たるまでの上側部２８の回転角度が小さくなる。
【００６３】
図７（ｆ）の状態において、上側ケーブルＣｕの中央４０ｍの下方には回転ガイド５０の円弧部５３が位置している。このため、円弧部５３により、上側部２８の周方向において、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの中央４０ｍが支持される。また、上側部２８の周方向において、円弧部５３の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕよりも短くなっている。このため、Ｕ字ケーブルＣｃの内径側端部４０ｄに円弧部５３の先端部５３ａが当たった状態において、上側ケーブルＣｕの支持に不要な部分が円弧部５３に生じることを抑制することができる。
【００６４】
図７（ｆ）の状態から、上側部２８及びが左回りに回転して回転角度０度の状態に戻ると、図６（ｃ）に示した状態となる。図７（ｆ）の状態から図６（ｃ）の状態に移行するまでに、上側ガイド３２と回転ガイド５０との摩擦により、回転ガイド５０が上側ガイド３２の回転方向へ回転することもある。
【００６５】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００６６】
・下側ガイド３１により、複数のケーブル４０のうち下側部２７の外周面に沿って延びる下側ケーブルＣｄが、下側部２７の外周面に沿って案内される。また、ベース１１の上側部２８と一体で回転する上側ガイド３２により、複数のケーブル４０のうちベース１１の上側部２８の外周面に沿って延びる上側ケーブルＣｕが、上側部２８の外周面に沿って案内される。したがって、複数のケーブル４０において、主にＵ字をなすように曲げられたＵ字ケーブルＣｃだけがガイド３１，３２と摩擦するようになり、複数のケーブル４０とガイド３１，３２との摩擦を軽減することができる。
【００６７】
・ベース１１の円筒部の外周面に沿った円弧状の円弧部５３を含む回転ガイド５０が設けられ、円弧部５３が上側ケーブルＣｕを下から支持している。このため、ベース１１の上側部２８の回転範囲拡大に伴ってケーブル４０を長くしたとしても、垂れ下がり易い上側ケーブルＣｕを下から支持して垂れ下がりを抑制することができる。しかも、回転ガイド５０は、ベース１１の下側部２７及び上側部２８に対して同軸回転可能に支持されている。このため、ベース１１の上側部２８の回転に伴ってＵ字ケーブルＣｃが回転ガイド５０に当たったとしても、Ｕ字ケーブルＣｃの移動に合わせて回転ガイド５０を回転させることができる。したがって、ベース１１の上側部２８の回転範囲を拡大させたとしても、上側部２８の回転を妨げないようにすることができる。
【００６８】
・ベース１１の上側部２８の周方向において、円弧部５３の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの全長の０．５倍以上である。このため、円弧部５３により、ベース１１の上側部２８の周方向において、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの中央４０ｍが支持される。したがって、上側ケーブルＣｕにおいて、最も垂れ下がり易い部分を円弧部５３により支持することができ、複数のケーブル４０の垂れ下がりを効果的に抑制することができる。なお、上側ケーブルＣｕの中央４０ｍは、最も垂れ下がり易い部分を指しており、中央４０ｍの付近を支持することにより、結果的に中央４０ｍが支持される構成であってもよい。
【００６９】
・ベース１１の上側部２８の周方向において、円弧部５３の長さは、最も長くなった状態の上側ケーブルＣｕの全長の１．０倍以下である。このため、Ｕ字ケーブルＣｃの内径側端部４０ｄに円弧部５３が当たった状態において、上側ケーブルＣｕの支持に不要な部分が円弧部５３に生じることを抑制することができる。したがって、円弧部５３が無駄に長くなることを抑制することができ、回転ガイド５０が回転する際の摩擦が大きくなることを抑制することができる。
【００７０】
・上側部２８の回転により、Ｕ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃが、ベース１１の下側部２７に固定された複数のケーブル４０の先端部４０ａの方向へ移動する場合は、中心角で１２０度移動するとＵ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃが下側の先端部４０ａに当たる。また、複数のケーブル４０の先端部が中心角で２θ移動したとすると、Ｕ字ケーブルＣｃは中心角でθ移動する。複数のケーブル４０の上側の先端部４０ｂに引っ張られてＵ字ケーブルＣｃが移動する場合は、上側の先端部４０ｂが中心角で２４０度移動するとＵ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃに後方から追いついて当たる。したがって、複数のケーブル４０の両方の先端部４０ａ，４０ｂが上下に揃った状態から、±２４０度の回転範囲でベース１１の天板２５及び上側部２８を回転させることができる。
【００７１】
・回転ガイド５０は、円弧部５３に接続されて下側ガイド３１と上側ガイド３２との間に配置された円環状の内輪部５１を含んでいる。このため、回転ガイド５０が下方へ落ちないように、内輪部５１によって支持される。また、回転ガイド５０は、内輪部５１に接続されて下側ガイド３１及び上側ガイド３２の外周面に当接する円環状の外輪部５２を含んでいる。このため、回転ガイド５０の径方向へのずれが外輪部５２により抑制される。したがって、回転ガイド５０の落下やずれを抑制しつつ、回転ガイド５０を回転可能に支持することができる。
【００７２】
・円弧部５３において、Ｕ字ケーブルＣｃの内径側端部４０ｄに対向する先端部５３ａの下側の角が丸くなっている。このため、円弧部５３の先端部５３ａに作用する上向きの力成分により、円弧部５３を回転させる向きの力成分を発生させることができる。したがって、回転ガイド５０を回転させ易くなり、ひいてはベース１１の上側部２８を回転させ易くなる。
【００７３】
・円弧部５３において、Ｕ字ケーブルＣｃの外径側端部４０ｃに対向する先端部５３ｂの上側の角が丸くなっている。このため、円弧部５３の先端部５３ｂに作用する下向きの力成分により、円弧部５３を回転させる向きの力成分を発生させることができる。したがって、回転ガイド５０を回転させ易くなり、ひいてはベース１１の上側部２８を回転させ易くなる。
【００７４】
・回転ガイド５０は、樹脂により形成されている。このため、回転ガイド５０が、樹脂で被覆された複数のケーブル４０を支持する際に、ケーブル４０を損傷することを抑制することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７６】
・モータカバー２３は、必要に応じて設ければよい。また、ハウジングＨを除去して、ガイド３１，３２をその代わりとしてもよい。
【００７７】
・回転ガイド５０の円弧部５３において、先端部５３ａ，５３ｂの角のＲ加工を省略することもできる。
【００７８】
・図８は、回転ガイド５０の変更例を示す縦断面図である。同図に示すように、回転ガイド５０は、内輪部５１に接続されて上側ガイド３２の外周面にのみ当接する円環状の外輪部１５２を含んでいてもよい。図９は、回転ガイド５０の他の変更例を示す縦断面図である。同図に示すように、回転ガイド５０は、内輪部５１に接続されて下側ガイド３１の外周面にのみ当接する円環状の外輪部２５２を含んでいてもよい。
【００７９】
・図１０は、回転ガイド５０の他の変更例を示す縦断面図である。同図に示すように、回転ガイド３５０は、円環状の外輪部３５１、円環状の内輪部３５２、及び円弧部５３を備えていてもよい。そして、回転ガイド５０が、下側部２７及び上側部２８により回転可能に支持されていてもよい。
【００８０】
・図１１は回転ガイド５０の他の変更例を示す斜視図であり、図１２は図１１の回転ガイド周辺の縦断面図である。同図に示すように、回転ガイド４５０は、円環状の内輪部４５１、Ｃ字状の外輪部４５２、及び円弧部４５３を備えていてもよい。そして、下側部２７と上側部２８との間に内輪部４５１が配置され、下側ガイド３１と上側ガイド３２との間に外輪部４５２が配置されている。
【００８１】
・図１３は回転ガイド５０の他の変更例を示す斜視図であり、図１４は図１３の回転ガイド周辺の縦断面図である。同図に示すように、回転ガイド５５０は、Ｃ字状の内輪部５５１、Ｃ字状の外輪部５５２、及びＣ字状の円弧部５５３を備えていてもよい。そして、下側部２７と上側部２８との間に内輪部５５１が配置され、下側ガイド３１と上側ガイド３２との間に外輪部５５２が配置されている。また、下側部２７、下側ガイド３１、上側部２８、及び上側ガイド３２と、円弧部５５３との間隔は、上記実施形態と比較してやや広くなっている。
【００８２】
・複数のケーブル４０の両方の先端部４０ａ，４０ｂが上下に揃った状態において、円筒部（下側部２７、上側部２８）の外周面に沿って延びる複数のケーブル４０全体により、外周面に沿って形成される円弧の中心角を２２０〜２６０度に設定してもよい。こうした構成によれば、ベース１１の上側部２８の回転範囲を拡大させた場合であっても、ケーブル４０の垂れ下がりを抑制することができる。なお、上記円弧の中心角を２２０〜２６０度の範囲外に設定することもできる。
【００８３】
・ケーブル４０を損傷しにくい材質であれば、回転ガイド５０の材質を樹脂以外に変更してもよい。また、回転ガイド５０の表面に潤滑剤を塗布してもよい。
・ロボット１０の軸数は６軸に限ることはない。また、垂直多関節型に限ることなく、水平多関節型のロボットに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０…ロボット、１１…ベース（回転軸）、２１…底板、２５…天板、２７…下側部、２８…上側部、３１…下側ガイド、３２…上側ガイド、４０…ケーブル、４０ａ…先端部、４０ｂ…先端部、４０ｃ…外径側端部、４０ｄ…内径側端部、４０ｍ…中央、５０…回転ガイド、５３…円弧部、５３ａ…先端部、５３ｂ…先端部、３５０…回転ガイド、４５０…回転ガイド、４５３…円弧部、５５０…回転ガイド、５５３…円弧部、Ｃｃ…Ｕ字ケーブル、Ｃｄ…下側ケーブル、Ｃｕ…上側ケーブル、Ｍ１…モータ。
【図１】
2017064806.tif 000003
【図２】
2017064806.tif 000004
【図３】
2017064806.tif 000005
【図４】
2017064806.tif 000006
【図５】
2017064806.tif 000007
【図６】
2017064806.tif 000008
【図７】
2017064806.tif 000009
【図８】
2017064806.tif 000010
【図９】
2017064806.tif 000011
【図１０】
2017064806.tif 000012
【図１１】
2017064806.tif 000013
【図１２】
2017064806.tif 000014
【図１３】
2017064806.tif 000015
【図１４】
2017064806.tif 000016