(57)【要約】    帯状円弧形状のバネ用鋼であって、その固定側端部と可動側端部とが同じ方向を向くように、弾性変形によって中間部分に湾曲した返し部が形成されたガイドプレートと、前記返し部と前記固定側端部との間の第１円弧部と、前記返し部と前記可動側端部との間の第２円弧部とが上下方向に所定距離をとった状態の前記ガイドプレートを旋回させる旋回機構と、前記ガイドプレートの前記返し部の外側面側に配置された前記ケーブル材を保持するための複数のＵ字形の保持金具と、前記保持金具の両端面に形成された雌ねじ部に、前記ガイドプレートの幅方向両端部に形成された貫通孔を通った各々のボルトが、そのボルトヘッドと前記保持金具の端面との間に前記ガイドプレートを挟んだ一対の弾性部材を押え込むようにして締結される固定構造とを有する旋回ケーブルガイド。
2020144751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状円弧形状のバネ用鋼であって、その固定側端部と可動側端部とが同じ方向を向くように、弾性変形によって中間部分に湾曲した返し部が形成されたガイドプレートと、
前記返し部と前記固定側端部との間の第１円弧部と、前記返し部と前記可動側端部との間の第２円弧部とが上下方向に所定距離をとった状態の前記ガイドプレートを旋回させる旋回機構と、
前記ガイドプレートの前記返し部の外側面側に配置された前記ケーブル材を保持するための複数のＵ字形の保持金具と、
前記保持金具の両端面に形成された雌ねじ部に、前記ガイドプレートの幅方向両端部に形成された貫通孔を通った各々のボルトが、そのボルトヘッドと前記保持金具の端面との間に前記ガイドプレートを挟んだ一対の弾性部材を押え込むようにして締結される固定構造と、
を有する旋回ケーブルガイド。
【請求項２】
前記固定構造は、前記弾性部材がゴムワッシャであり、前記ボルトが前記ゴムワッシャを貫通して締結される請求項１に記載の旋回ケーブルガイド。
【請求項３】
下側に位置する前記固定側端部から自由に延びる複数の前記ケーブル材を束ねる結束部材と、非可動部に固定されたアンカー部材と、前記結束部材を前記アンカー部材に対して変位可能な状態で連結する連結部材とを有する請求項１または請求項２に記載の旋回ケーブルガイド。
【請求項４】
二以上の結束部材によって複数本の前記ケーブル材を所定の本数ずつ分けて結束し、結束された前記ケーブル材の束ごとに前記アンカー部材と連結部材とを有する請求項３に記載の旋回ケーブルガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械などに接続された電気線や流体管などのケーブル材を旋回機構内において取り回すための旋回ケーブルガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
アームロボットのような産業機械は、複数のモータやアクチュエータを搭載し、それらを駆動させるための電気線や信号線あるいは、エアチューブやオイルチューブなど（以下、これらを「ケーブル材」という）が接続されている。そのため産業機械には、可動部分の動きに応じて複数のケーブル材を保持するためのケーブルガイドが必要になる。下記特許文献１には、旋回機構の動きに応じてケーブル材を取り回す旋回ケーブルガイドが開示されている。【０００３】
同文献の旋回ケーブルガイドは、バネ用鋼によって形成された帯状円弧形状のガイドプレートによって形成されたものである。そのガイドプレートは、固定側端部と可動側端部とが同じ方向を向くように、弾性変形によって中間部分に湾曲した返し部が形成されている。複数本のケーブル材は、そのガイドプレートに対してＵ字形の保持金具によって取り付けられている。具体的には、ガイドプレートの幅方向端部に貫通孔があけられ、その貫通孔を通したボルトによって保持金具の両方の先端部分が締め付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１６／０３５１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記従来例の旋回ケーブルガイドは、繰り返し行われる動作によってガイドプレートに亀裂が発生し、破断してしまうことがあった。また、複数本のケーブル材は、保持金具によってガイドプレートに沿って取りまとめられているが、繰り返し行われる旋回ケーブルガイドの動作によってケーブル材が弛んでしまい、その一部がガイドプレートの曲面から外側にはみ出してしまうことがある。その場合、はみ出したケーブル材の一部が壁面や周辺機器と接触してしまう。【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、動作を安定させた旋回ケーブルガイド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】
【０００７】
本発明の一態様における旋回ケーブルガイドは、帯状円弧形状のバネ用鋼であって、その固定側端部と可動側端部とが同じ方向を向くように、弾性変形によって中間部分に湾曲した返し部が形成されたガイドプレートと、前記返し部と前記固定側端部との間の第１円弧部と、前記返し部と前記可動側端部との間の第２円弧部とが上下方向に所定距離をとった状態の前記ガイドプレートを旋回させる旋回機構と、前記ガイドプレートの前記返し部の外側面側に配置された前記ケーブル材を保持するための複数のＵ字形の保持金具と、前記保持金具の両端面に形成された雌ねじ部に、前記ガイドプレートの幅方向両端部に形成された貫通孔を通った各々のボルトが、そのボルトヘッドと前記保持金具の端面との間に前記ガイドプレートを挟んだ一対の弾性部材を押え込むようにして締結される固定構造とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
前記構成によれば、帯状円弧形状のバネ用鋼を固定側端部と可動側端部とが同じ方向を向くように、中間部分に湾曲した返し部が形成されたガイドプレートによって、旋回動作に従ったケーブル材の取り回しが可能になり、そのガイドプレートにケーブル材を複数のＵ字形の保持金具で保持するに当たり、ガイドプレートを挟んだ一対の弾性部材を押え込むようにして保持金具をガイドプレートに締結するため、保持金具の固定部分において破断を生じさせることを防止することができ、旋回ケーブルガイドの動作が安定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】オートローダーの搬送ロボット部分を示した斜視図である。
【図２】旋回ケーブルガイドを構成するガイドプレートの変形パターンを示した図である。
【図３】保持金具の取り付け状態について下方円弧部の一部を示した斜視図である。
【図４】保持金具の一端部における固定構造を示した拡大断面図である。
【図５】図１に示すケーブル材の繋ぎ止め箇所を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る旋回ケーブルガイドの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、従来例と同様のオートローダーに設けられた旋回ケーブルガイドを例に挙げて説明する。図１は、オートローダーの搬送ロボット部分を示した斜視図である。オートローダーは、複数の工作機械からなる加工機械ラインに組み込まれたものであり、図示する搬送ロボット１が旋回機構２の上に搭載され、不図示の走行装置と一体になって加工機械ラインに設けられた搬送領域を移動する。
【００１１】
搬送ロボット１は、旋回テーブル１１上の固定支持ブロック１２に対して上腕部材１３と前腕部材１４とが関節機構を介して連結された多関節ロボットアームである。その搬送ロボット１は、関節機構のモータ駆動によって、図示するように上腕部材１３と前腕部材１４とが折り畳まれた形態から、工作機械側に前傾しながら「く」の字に開くようにした変形が可能である。そうした搬送ロボット１の先端部には、油圧によって開閉するチャック機構を備えたロボットハンドが組み付けられている。また、オートローダーには、搬送ロボット１とワークの受渡しをする反転装置３が搭載されている。反転装置３は、エアシリンダによって左右一対の把持爪１５が開閉し、エアアクチュエータによって１８０°回転するよう構成されている。
【００１２】
旋回テーブル１１に搭載された搬送ロボット１および反転装置３は、複数のモータやアクチュエータなどの駆動部を有しているため、搬送ロボット１などを旋回させる旋回機構２には、電源線、通信線、エアチューブやオイルチューブなど複数本のケーブル材１０が配線および配管されている。その旋回機構２では、搬送ロボット１や反転装置３が、図１に示す正面を向いた状態から、旋回テーブル１１の駆動によって時計方向及び反時計方向にそれぞれ９０°の旋回が可能になっている。そして、搬送ロボット１や反転装置３が旋回する場合、そこに接続された各種のケーブル材１０には引っ張りなどによる動きが生じることになる。
【００１３】
ケーブル材１０が旋回機構２内で自由なまま配置されていると、旋回動作の遠心力によって振り回されてしまい、狭い空間内で他の構成部品と接触し、それによって部品の破損、あるいはケーブル材１０自体の損傷などが生じ得る。そこで、ケーブル材１０を旋回動作に無理なく倣うようにすることが必要であり、旋回機構２には旋回ケーブルガイド２０が組み込まれている。この旋回用ケーブルガイド２０は、旋回や走行に対してケーブル材１０を安定的に保持するためのものである。
【００１４】
旋回ケーブルガイド２０は、搬送ロボット１を搭載した旋回テーブル１１と、その下方に存在する基礎プレート１７との間の空間に組み込まれている。図２は、旋回ケーブルガイド２０を構成するガイドプレート２１の組み付け状態であって、旋回に伴う変形パターンが示されている。このガイドプレート２１は、Ｃ形（或いは一部が切断され非連続の円形でもよい）の平らな帯状薄肉鋼板であり、弾性変形を伴った組み付けによって下方円弧部２１１、返し部２１２および上方円弧部２１３の３つの部分が構成されるようにしたものである。
【００１５】
ガイドプレート２１は、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ６３１ＣＳＰなどのバネ用ステンレス鋼であり、肉厚が０．３〜０．５ｍｍ程度のものが使用される。本実施形態のガイドプレート２１は、耐食性に優れバネ用ステンレス鋼として最も広く使われているＳＵＳ３０４ＣＳＰで形成された０．５ｍｍ厚のＣ形プレートである。ガイドプレート２１の材質や板厚は、旋回機構２において取り回されるケーブル材１０の種類や本数に応じて設計する必要がある。ガイドプレート２１にはケーブル材１０の荷重が加わるため、返し部２１２の湾曲した形状が大きく変形しないことが好ましいからである。その一方で、板厚が大きくなって剛性が高くなれば、ガイドプレート２１の滑らかな変形動作を阻害してしまうからである。
【００１６】
ガイドプレート２１は、図２（Ａ）が基本的な状態であり、図２（Ｂ）および（Ｃ）は時計方向と反時計方向にそれぞれ９０°旋回した状態である。図２（Ａ）に示す組み付け状態では、両端部分の下方円弧部２１１と上方円弧部２１３とが同じ方向を向くように、その間の中間部分に弾性変形による湾曲した返し部２１２が形成されている。下方円弧部２１１および上方円弧部２１３は、それぞれの円弧形状が上下方向（旋回軸Ｏの方向）に距離をとって重なっている。こうしたガイドプレート２１は、下方円弧部２１１側の端部２１５が基礎プレート１７に固定され、上方円弧部２１３側の端部２１６が旋回テーブル１１に固定される。
【００１７】
旋回ケーブルガイド２０は、旋回テーブル１１の旋回動作によって上方円弧部２１３側の位置が移動し、ガイドプレート２１が図２（Ｂ）および（Ｃ）に示す形態に変化することとなる。このときガイドプレート２１は、返し部２１２が湾曲した形状をほぼそのまま保った状態で円周方向に変位し、下方円弧部２１１と上方円弧部２１３は、円弧形状のまま旋回する方向によって各々長短が変化する。そうしたケーブルガイド２１に対してケーブル材１０は、図１に示すように、下方円弧部２１１では下側に、上方円弧部２１３では上側に位置するように、ガイドプレート２１の外側を周るようにして取り付けられる。
【００１８】
ガイドプレート２１に対するケーブル材１０の取り付けは、Ｕ字形をした複数の保持金具２３が使用される。こうした保持金具２３は、複数のケーブル材１０をガイドプレート２１の形状に倣わせるために必要な部材である。ところが、これまで保持金具２３の固定構造がガイドプレート２１を破断させる原因になってしまっていた。従来の固定構造は、ガイドプレート２１の幅方向端部に形成された取付孔２１８（図３参照）において、保持金具２３側のネジ穴に対し、ガイドプレート２１に直接ボルトヘッドが当たった状態でボルト締めが行われていた。
【００１９】
保持金具２３とボルト２５に挟み込まれた固定部分は僅かな面積であるため、ガイドプレート２１全体で見た場合は、特に返し部２１２の変形に影響を及ぼすことはなく、旋回テーブル１１の動きに従うことができる。しかし、保持金具２３とボルト２５に挟み込まれた固定部分は、そこだけが変形を抑えられ、周りの部分との間で変形が非連続となり、応力集中が起きてしまっていた。そのため、ガイドプレート２１の変形が繰り返されることにより、特に返し部２１２に存在する保持金具２３の固定部分から亀裂が生じてしまうことがあった。
【００２０】
そこで、本実施形態では、保持金具２３の固定構造について改良が加えられている。図３は、保持金具２３の取り付け状態について、下方円弧部２１１の一部を示した斜視図である。また、図４は、保持金具２３の一端部における固定構造を示した拡大断面図である。まず、本実施形態において保持金具２３の固定に使用されるボルト２５は段付きボルトであり、ボルトヘッド２５１から円柱部２５２が突設され、その先に雄ねじ部２５３が形成されている。そして、ボルトヘッド２５１の端面には六角穴が形成され、六角レンチによってボルト２５の締め付けが可能になっている。
【００２１】
Ｕ字形の保持金具２３は、両端面のネジ穴に雌ねじ部２３３が形成されている。更に、本実施形態の固定構造では、ガイドプレート２１を挟み込むための弾性部材として一対のゴムワッシャ２７が設けられている。ゴムワッシャ２７は、ニトリルゴムによって形成された円筒形の部材であって、挟み込方向の厚さｔが３ｍｍとなっている。ゴムワッシャ２７の厚さｔは、返し部２１２の曲率半径の大きさなどによって任意に設定可能である。そして、保持金具２３の端面には、ゴムワッシャ２７に当てられるワッシャ２９が溶接されている。
【００２２】
こうした固定構造における保持金具２３の取り付けは、取付孔２１８の位置に一対のゴムワッシャ２７が合わせられ、各々の貫通孔を通してボルト２５が一方から通される。そして、反対側の保持金具２３に対し、その雌ねじ部２３３にボルト２５の雄ねじ部２５３が締め込まれる。ボルト２５の締め込みによって、図４に示すように、一対のゴムワッシャ２７がボルトヘッド２５１とワッシャ２９によって押え込まれ、ガイドプレート２１が両面からゴムワッシャ２７によって挟み込まれた状態で固定される。
【００２３】
保持金具２３は、複数本のケーブル材１０を抱え込むようにして、ガイドプレート２１の複数の個所に固定される。複数ある保持金具２３のうち、特に本実施形態の固定構造が機能するのが返し部２１２に位置するものである。例えば、図３に示す保持金具２３は、その固定部分が下方円弧部２１１に位置している場合はガイドプレート２１が平面的である。しかし、旋回テーブル１１の動作によって、矢印で示すように上方へ反り返って返し部２１２になることで、ガイドプレート２１が曲面になるからである。
【００２４】
これまでの固定構造は、ボルトヘッドと保持金具２３の端面がガイドプレート２１を強固に挟み込んでいたため、周りが曲面となっても固定部分だけが強制的に平面形状のままになってしまっていた。その点について本実施形態では、ガイドプレート２１を弾性部材であるゴムワッシャ２７が挟み込んでいるため、湾曲するガイドプレート２１の形状の変化が妨げられることなく、その変化分がゴムワッシャ２７の弾性変形によって吸収されることとなる。従って、従来のような応力集中を生じさせる箇所がなくなり、ガイドプレート２１の形状変化が繰り返されたとしても、保持金具２３の固定部分において破断を生じさせることを防止することができ、旋回ケーブルガイド２０の動作が安定することとなる。
【００２５】
ところで、図面では便宜的にケーブル材１０が太い１本のチューブに収められているように描かれているが、実際には電源線やオイルチューブなど複数のケーブル材１０として１本ずつ分かれている。そうしたケーブル材１０が保持金具２３によってガイドプレート２１に沿ってまとめられている。しかし、ガイドプレート２１に固定された複数の保持金具２３は間隔をとって配置されているため、旋回動作が繰り返されると、隣り合う保持金具２３の間から弛んだケーブル材１０がはみ出してしまうことがある。そして、ケーブル材１０のはみ出し部分が周りの部材に接触してしまうことがある。
【００２６】
ケーブル材１０は、旋回ケーブルガイド２０の動作になるべく抵抗を与えることのないように、長手方向にある程度の余裕がなければならない。従って、ケーブル材１０は、保持金具２３によって保持されているだけであって、ガイドプレート２１と一体になっているわけではない。この点、ガイドプレート２１に送り込む基礎プレート１７上でも、これまではケーブル材１０が置かれているだけで何の拘束もされていなかった。そのため、旋回ケーブルガイド２０の動作が繰り返されると、ケーブル材１０が基礎プレート１７側から僅かずつガイドプレート２１側に移動してしまい、弛みが生じてしまっていると考えられる。
【００２７】
そこで、本実施形態では、基礎プレート１７上でケーブル材１０を一定程度拘束する繋ぎ止め構造が設けられている。図５は、図１に示すケーブル材１０の繋ぎ止め箇所Ｐを拡大した図である。例えば、旋回ケーブルガイド２０には９本のケーブル材１０が取り回されている。繋ぎ止め構造では、そうしたケーブル材１０が４本と５本とに分けられ、結束バンド３１によって束ねられる。９本をまとめて束ねた場合、中心側のケーブル材１０が滑って位置ズレしやすくなってしまい効果が低下するからである。そのため、全てのケーブル材１０が結束バンド３１に接し、締め付け力が作用する本数であることが好ましい。
【００２８】
次に、基礎プレート１７上には、ケーブル材１０が大きく位置ズレしないようにするため、２つのアンカー部材３３が固定されている。そのアンカー部材３３は、図示するようにボルト３５によって基礎プレート１７に固定される背の低い樹脂ブロックであり、横孔が形成されている。そして、ケーブル材１０を連結させるための二重リング３７が使用され、その二重リング３７がアンカー部材３３の横孔に通される。一方、ケーブル材１０側は、具体的に図示しないが、例えば小なリングを通した状態で結束バンド３１が巻かれ、その結束バンド３１に引掛けられた状態の小リングに二重リング３７が通される。
【００２９】
従って、ケーブル材１０は二重リング３７を介してアンカー部材３３に繋ぎ止められ、二重リング３７の振れる範囲が図面に矢印で示す方向にケーブル材１０が変位可能な範囲となる。よって、旋回ケーブルガイド２０の動作が繰り返されたとしても、ケーブル材１０は、二重リング３７によって基礎プレート１７側に繋ぎ止められてガイドプレート２１側に入り込むことはない。そのため、ガイドプレート２１においてケーブル材１０が弛んでしまうことはなく、周りの部材に接触するなどの問題が回避でき、旋回ケーブルガイド２０の動作が安定することとなる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、ガイドプレート２１の材質や厚さなどは、前記実施形態に限定されるわけではなく、本発明の効果を奏するものであれば様々な選択が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１…搬送ロボット  ２…旋回機構  ３…反転装置  １０…ケーブル材  １７…基礎プレート  ２０…旋回用ケーブルガイド  ２１…ガイドプレート  ２３…保持金具  ２５…ボルト  ２７…ゴムワッシャ  ２９…ワッシャ  ３１…結束バンド  ３３…アンカー部材  ３５…ボルト  ３７…二重リング  ２１１…下方円弧部  ２１２…返し部  ２１３…上方円弧部
【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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【国際調査報告】
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