JP2009023030A - 直線移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースから移動体への電気配線及び／又はエア配管と、移動体等との干渉を効果的に防止しながらも、そのための構成を安価に済ませる。
【解決手段】Ｙ軸移動ユニット１２は、Ｙ軸方向に延びるベース１５に沿って移動体を自在に移動させる。ベース１５側から移動体側に対する電力、エア供給のための電気配線及びエア配管を、フレキシブルなフラットケーブル２１として構成する。フラットケーブル２１は、ベース１５の上面部を移動体の移動方向に沿って延び、中間部がＵターンされるように上方に折り返されて移動体側に接続される。ベース１５の上面部に、フラットケーブル２１を収容可能な凹溝状の固定ガイド２４を設ける。移動体に、フラットケーブル２１が横方向にずれた際に、移動体の移動に伴いそのずれた部分を固定ガイド２４内に押し込む（落とし込む）一対の可動ガイド部材２５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベースに沿って移動体を自在に直線移動させるようにした直線移動装置に関する。

従来から、直線移動装置として、例えば図５に示すような構成を備えた直角座標ロボット１がある。この直角座標ロボット１は、Ｙ軸方向（図で左右方向）に延びるベース２、このベース２に沿って移動されるＹ軸移動体３、この移動体３に取付けられＸ軸方向（前後方向）に延びるトラバース４、このトラバース４に沿ってＸ軸方向に移動されるＸ軸移動体（図示せず）、このＸ軸移動体に対し上下方向（Ｚ軸方向）移動及びＺ軸周り（Ｔ軸）に回転される手首部（図示せず）を備えて構成されている。前記手首部には、チャック等の作業ツールが交換可能に取付けられるようになっている。

前記ベース２は、Ｙ軸方向に長い矩形箱状をなし、その左右の両側壁面部にＹ軸方向に延びるリニアガイド５が設けられている。一方、前記Ｙ軸移動体３は、正面から見て下向きのコ字状をなし、前記リニアガイド５にスライド移動自在に支持されている。図示はしないが、前記Ｙ軸移動体３は、ベース２部分に設けられた、Ｙ軸移動用モータ及びボールねじ機構によってＹ軸方向に自在に移動されるようになっている。

さらに、前記ベース２側から、Ｙ軸移動体３（トラバース４）側に設けられる機器（例えばＸ軸移動用モータ、Ｚ軸移動用モータ、Ｔ軸移動用モータ、チャック駆動用のエアシリンダ等）に対する、通電（信号通信）や、圧縮エアの供給を行うための電気配線及びエア配管が設けられる。

このとき、前記Ｙ軸移動体３の移動ストロークが比較的大きい（例えば１ｍ程度又は以上）場合には、一般に、前記配線及びエア配管は、ケーブルベア（登録商標）６等と称される保護用の部材により屈曲可能に保持されて設けられる。このケーブルベア６は、多数個の単位保護管を順に連結してどの位置でも自在に屈曲できるように構成したものであり、この場合、一端側がベース２側に固定され、他端側がトラバース４側に接続された状態で、ベース２の上面部に沿って途中で折返すように配設されるようになっている。

あるいは、Ｙ軸移動体３の移動ストロークが比較的小さい場合には、そのような保護用の部材を用いずに、複数本の電気配線等を並列に並べて溶着や接着により一体化したフレキシブルなフラットケーブルとして、そのまま配設することも行われている（例えば特許文献１参照）。
特開平７−９６４８９号公報

しかしながら、ベース２側からＹ軸移動体３側への配線の保護のために、ケーブルベア６を設ける従来構成では、かなり高価なものとなる欠点があった。これと共に、ケーブルベア６の可動部分も含めた比較的大きなスペースが必要となり、更には運転時の騒音が大きくなる問題点もあった。

一方、上記特許文献１に記載されたようなフレキシブルなフラットケーブルにおいては、製作段階における精度上の問題からフラットケーブルに多少の蛇行が生じてしまうことが避け難い事情がある。そのため、保護用の部材を用いずにフラットケーブルをそのまま使用した場合には、Ｙ軸移動体３の移動に伴ってフラットケーブルが横方向にずれてしまい、Ｙ軸移動体３と干渉してその移動を妨げたり、フラットケーブル自体が傷付いたりする虞があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ベースから移動体への電気配線及び／又はエア配管と、移動体等との干渉を効果的に防止することができながらも、そのための構成を安価に済ませることができる直線移動装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の直線移動装置は、ベースに沿って移動体を直線方向に移動させるようにしたものにあって、電気配線及び／又はエア配管を複数本並列に配置して一体化してなり、基端部が前記ベース側に固定され基端側が前記移動体の移動方向に沿って延び、中間部がＵターンされるように上方に折り返されて先端が前記移動体側に接続されるフレキシブルなフラットケーブルと、前記ベースに前記移動方向に沿って延びて設けられ、両側部に立上り壁を有する溝状をなし、前記フラットケーブルの折り返しまでの部分が収容される固定ガイドと、前記移動体に設けられ、該移動体の移動に伴い、前記フラットケーブルの側部に接触することによって、該フラットケーブルの折り返しまでの部分を前記固定ガイド内に押し込むようにガイドする可動ガイド部材と備えるところに特徴を有する（請求項１の発明）。

本発明によれば、ベース側から移動体側に対する通電（信号通信）やエアの供給を行うためのフレキシブルなフラットケーブルは、ベース側と移動体側との間で中間部が折り返されるように接続され、その先端側が、移動体の移動に伴い、折り返し位置を変化させながら変位するようになる。このとき、フラットケーブルの基端側の折り返しまでの部分が、固定ガイド内に収容された形態となることにより、フラットケーブルと移動体等との干渉を防止することができる。しかも、フラットケーブルに蛇行などが生じていて、固定ガイドから横方向にずれる（固定ガイド内にうまく入らない）ことがあっても、移動体の移動に伴い、可動ガイド部材により、フラットケーブルが固定ガイド内に押し込まれるようにされる。

この場合、フラットケーブルの基端側の折り返しまでの部分を常に固定ガイド内に収容させることができるので、その部分が移動体等と干渉することに起因する不具合を未然に防止することができる。従って、ケーブルベアのような高価な保護用の部材を用いずに済ませることが可能となり、また、溝状の固定ガイドと可動ガイド部材とを設けるだけの、比較的簡単な構成で済む。この結果、本発明によれば、ベースから移動体への電気配線及び／又はエア配管と、移動体等との干渉を効果的に防止することができながらも、そのための構成を安価に済ませることができるという優れた効果を奏する。

本発明においては、上記可動ガイド部材を、前記固定ガイドの両側部の立上り壁の上部に位置して一対設けると共に、それらの先端側を、ハの字状に開いた形状に構成することができる（請求項２の発明）。これにより、フラットケーブルが、可動ガイド部材の先端部によって、スムーズにガイドされて固定ガイド内に押し込まれるようになるので、より効果的となる。構造が特に複雑化することもない。

以下、本発明を直角座標ロボットに適用した一実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。図２及び図３は、直角座標ロボットの本体１１の全体構成を示している。この直角座標ロボット本体１１は、本実施例に係る直線移動装置としてのＹ軸移動ユニット１２、Ｘ軸移動ユニット１３、Ｚ軸ユニット（作業ヘッド）１４を備えて構成される。尚、ここでは、図で左右方向をＹ軸方向、前後方向をＸ軸方向としている。

前記Ｙ軸移動ユニット１２は、図１にも示すように、Ｙ軸方向（図で左右方向）に延びるベース１５と、そのベース１５上に沿って直線方向（Ｙ軸方向）に自在に移動される移動体１６とを備えている。前記ベース１５は、Ｙ軸方向に長い矩形箱状（フレーム状）をなしており、その左右の側壁部の上辺寄り部分にはＹ軸方向に延びるリニアガイド１７（図２にのみ図示）が設けられている。

前記移動体１６は、矩形板状をなす主部とその主部の両側辺部から下方に立ち下がる壁部とを一体に有した下向きのコ字状をなしており、その左右の壁部が、前記ベース１５のリニアガイド１７にスライド移動自在に係合支持されている。このとき、移動体１６の主部の下面と、前記ベース１５の上面との間には、所定の隙間（後述するフラットケーブルが通過可能な隙間）が形成されるようになっている。

また、詳しく図示はしないが、前記ベース１５内には、Ｙ軸方向に延びるボールねじシャフトが設けられ、ベース１５の外面側に取付けられたＹ軸駆動用モータ１８により回転駆動されるようになっている。そして、前記ボールねじシャフトには、ボールねじナットが螺合されており、このボールねじナットに前記移動体１６が連結されるようになっている。これにて、Ｙ軸駆動用モータ１８の駆動により、移動体１６がＹ軸方向に自在に移動されるようになっている。

図２及び図３に示すように、前記移動体１６の上面には、Ｙ軸移動ユニット１２と直交するように（Ｘ軸方向に延びるように）、前記Ｘ軸移動ユニット１３の一端部が取付けられている。このＸ軸移動ユニット１３は、Ｘ軸方向に延び前記Ｚ軸ユニット（移動体）１４をＸ軸方向にスライド移動可能に支持するトラバース（ベース）１９や、前記Ｚ軸ユニット（移動体）１４をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸駆動用モータ及びボールねじ機構（いずれも図示せず）などを備えて構成されている。ちなみに、上記したＹ軸移動ユニット１２における移動体１６の移動ストロークは、例えば約９００ｍｍとされ、Ｘ軸移動ユニット１３における移動体（Ｚ軸ユニット１４）の移動ストロークは、例えば約５５０ｍｍとされている。

前記Ｚ軸ユニット１４は、Ｚ軸方向（上下方向）に移動可能であり、且つ、垂直軸（Ｔ軸）を中心に回転可能に設けられた手首部２０を有して構成されている。これと共に、図示はしないが、前記手首部２０をＺ軸方向に自在に移動させるためのＺ軸駆動用モータ、前記手首部２０を自在に回転させるＴ軸駆動用モータなどが組込まれている。更に、これも図示はしないが、前記手首部２０には、例えばエア駆動式のチャック等の作業用のツールが交換可能に取付けられるようになっている。

尚、図示はしないが、本体１１（ベース１５）にはコネクタが設けられ、マイコン等を含む制御装置（コントローラ）が接続される。この制御装置により、前記Ｙ軸駆動用モータ１８を含む複数個のモータや、チャック駆動用の電磁弁等が通電制御されるようになっている。また、これも図示はしないが、圧縮エア供給源からのエアチューブが本体１１（ベース１５）のエアコネクタに接続され、圧縮エアが供給されるようになっている。

さて、この直角座標ロボットの本体１１においては、Ｙ軸移動ユニット１２のベース１５側から、移動体１６側（Ｘ軸移動ユニット１３及びＺ軸ユニット１４に設けられる機器）に対する電力供給（及び信号通信）並びに圧縮エアの供給（上記したコネクタ及びエアコネクタとの接続）のために、電気配線及びエア配管が設けられる。本実施例では、電気配線及びエア配管がフレキシブルなフラットケーブル２１として構成され、以下のように配設されるようになっている。

即ち、前記フラットケーブル２１は、図４に示すように、この場合、電気配線としての例えば４本のキャブタイヤケーブル２２と、エア配管としての例えば１本のエアチューブ２３とを、並列に配置して一体化して構成されている。前記各キャブタイヤケーブル２２は、複数本（例えば１０本）の絶縁電線を、例えばＰＶＣ製の丸型のシースにより被覆した多心型ものとされている。また、前記エアチューブ２３も、同等の外径のＰＶＣ製の丸型のシースにより、その外周が被覆されている。フラットケーブル２１は、それらキャブタイヤケーブル２２及びエアチューブ２３の隣り合うシース同士間が溶着（あるいは接着）されることにより構成されている。

上記フラットケーブル２１は、図２に示すように、その基端部が前記ベース１５の図で右端側に固定され、そこからベース１５の上面部を左方に（前記移動体１６の移動方向に沿って）延び、中間部がＵターンされるように上方に折り返されて先端が前記移動体１６側（Ｘ軸移動ユニット１３）に接続されるようになっている。このとき、フラットケーブル２１の基端側部分は、移動体１６の主部の下面とベース１５の上面との間の隙間を通されるようになっている。

これにて、移動体１６（Ｘ軸移動ユニット１３）がＹ軸方向に移動されることに伴い、フラットケーブル２１は、その可撓性により折り返し位置を順次変化させていきながら、移動体１６に追従するようになる。この場合、フラットケーブル２１は十分な長さを有して設けられており、移動体１６の移動を妨げたりすることがないことは勿論である。また、フラットケーブル２１は、例えばケーブルベア等の保護用の部材を用いずに、そのままの状態で配設されるようになっている。

このとき、本実施例では、図１及び図４に示すように、前記ベース１５の上面部の前記フラットケーブル２１が配置される部分には、該フラットケーブル２１の基端側の折り返し部分までの部位が収容される固定ガイド２４が設けられる。この場合、固定ガイド２４は、ベース１５の上面の両側部に、Ｙ軸方向に延びる一対の立上り壁２４ａを設けることにより、前記フラットケーブル２１が収容可能な幅及び高さ（深さ）を有する凹溝状に構成されている。

そして、前記移動体１６には、フラットケーブル２１が固定ガイド２４からはみ出すように横方向にずれた際に、移動体１６の移動に伴いそのずれた部分のフラットケーブル２１の側部に接触することによって固定ガイド２４内に押し込む（落とし込む）ことが可能な可動ガイド部材２５が設けられている。この可動ガイド部材２５は、縦向きの板状をなし、移動体１６の先端部（図で左側）の左右部位から、固定ガイド２４の各立上り壁２４ａのすぐ上部に位置して、先方（図で左方）に延びるように一対が設けられている。更に本実施例では、それら両可動ガイド部材２５の先端側が、上から見てハの字状に開いた形状をなすように構成されている。

尚、図２に示すように、Ｘ軸移動ユニット１３と、これに対してＸ軸方向に移動されるＺ軸ユニット１４との間も、途中部を折り返すように配置されたフレキシブルなフラットケーブル２６により接続されるようになっている。図示はしないが、Ｘ軸移動ユニット１３（トラバース１９）上のフラットケーブル２６の配置部分にも、上記した固定ガイド２４と同等の機能を果たす固定ガイドが設けられている。

次に、上記構成の作用・効果について述べる。上記した直角座標ロボット本体１１のＹ軸移動ユニット１２においては、ベース１５側から移動体１６側に対する通電（信号通信）やエアの供給を行うためのフレキシブルなフラットケーブル２１が、ベース１５側と移動体１６側との間で中間部が折り返されるように接続され、その先端側が、移動体１６のＹ軸方向の移動に伴い、折り返し位置を変化させながら変位するようになる。

このとき、図４に示すように、フラットケーブル２１の基端側の折り返しまでの部分が、ベース１５の上面部に設けられた凹溝状の固定ガイド２４内（両側の立上り壁２４ａ，２４ａ間）に収容された形態とされることにより、フラットケーブル２１と移動体１６等との干渉を防止することができる。この場合、従来例で述べたケーブルベア６といったケーブル保護用の部材を用いずに済ませることができる。

ここで、上記したようなフラットケーブル２１においては、製作段階における精度上の問題からフラットケーブル２１に多少の蛇行が生じてしまうことが避け難い事情がある。このため、保護用の部材を用いずにフラットケーブル２１をそのまま使用した場合には、移動体１６の移動に伴ってフラットケーブル２１が横方向にずれて（固定ガイド２４内にうまく入らず）、固定ガイド２４から横方向に（立上り壁２４ａに乗り上げて）はみ出してしまう虞がある。

ところが、本実施例では、移動体１６に可動ガイド部材２５が設けられていることにより、移動体１６が図で右方から左方に移動することに伴い、可動ガイド部材２５がフラットケーブル２１の側部に接触して内側つまり固定ガイド２４内に入る方向にガイドするようになり、フラットケーブル２１が固定ガイド２４内に押し込まれる（落とし込まれる）ようにされる。このとき、可動ガイド部材２５の先端側がハの字状に開いた形状に構成されているので、フラットケーブル２１の側方にはみ出た部分がスムーズにガイドされて固定ガイド２４内に戻されるようになる。

これにより、フラットケーブル２１の基端側の折り返しまでの部分を常に固定ガイド２４内に収容させることができるので、その部分が移動体１６等と干渉することに起因する、移動体１６の移動を妨げたり、フラットケーブル２１自体が傷付いたりする不具合を未然に防止することができるのである。

従って、本実施例によれば、ケーブルベア６のような高価な保護用の部材を用いずに済ませることが可能となり、また、凹溝状の固定ガイド２４と可動ガイド部材２５とを設けるだけの、比較的簡単な構成で済む。この結果、ベース１５から移動体１６への電気配線及びエア配管を構成するフラットケーブル２１と、移動体１６等との干渉を効果的に防止することができながらも、そのための構成を安価に済ませることができるという優れた効果を得ることができる。

尚、上記実施例では、ベース１５の上面に固定ガイドを設けるようにしたが、ベースの側部にフラットケーブルを配置する場合には、例えば上向きのコ字状（チャンネル状）をなす固定ガイドをベースの側辺部に沿って設け、移動体の側部に可動ガイド部材を設けるようにしても良い。移動体の移動方向両側に可動ガイド部材を設けることも可能である。また、上記実施例では特に説明しなかったが、Ｘ軸移動ユニット１３とＺ軸ユニット１４との間を接続するフレキシブルなフラットケーブル２６部分に関しても、Ｚ軸ユニット１４（移動体）側に同様の可動ガイド部材を設けるようにしても良い。

また、上記実施例では、フラットケーブル２１を、４本のキャブタイヤケーブル２２と、１本のエアチューブ２３とを並列に配置して構成したが、フラットケーブルを構成するケーブルの全体の本数や、電気配線及びエア配管の夫々の本数についても、必要に応じて変更できることは勿論である。あるいは、複数本の電気配線のみからフラットケーブルを構成したり、複数本のエア配管のみからフラットケーブルを構成したりしても良い。単心の電線を複数本並べて、フラットケーブルを構成することもできる。各ケーブルのシースの材質としても、塩ビ製に限らず、ゴムや他の絶縁材料（樹脂材料）などを採用することもできる。

更には、上記実施例では、本発明を直角座標ロボットに適用するようにしたが、単軸ロボット等、ベースに沿って移動体を直線移動させるようにした直線移動装置全般に適用することができる。その他、移動体を直線移動させるための駆動機構としても、ボールねじ機構に限らず、ラック・ピニオン機構や、ベルト・プーリ機構、リニアモータ等を採用することも可能である等、様々な変形が可能である等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例を示すもので、Ｙ軸移動ユニットの要部構成を示す斜視図 直角座標ロボットの全体構成を概略的に示す斜視図 直角座標ロボットの全体構成を概略的に示す平面図 フラットケーブルの構成を示す縦断面図 従来例を示す図２相当図

符号の説明

図面中、１１は直角座標ロボット本体、１２はＸ軸移動ユニット（直線移動装置）、１３はＹ軸移動ユニット、１４はＺ軸移動ユニット、１５はベース、１６は移動体、１７はリニアガイド、２１はフラットケーブル、２２はキャブタイヤケーブル（電気配線）、２３はエアチューブ（エア配管）、２４は固定ガイド、２４ａは立上り壁、２５は可動ガイド部材を示す。

Claims (2)

1. ベースに沿って移動体を直線方向に移動させるようにした直線移動装置において、
   電気配線及び／又はエア配管を複数本並列に配置して一体化してなり、基端部が前記ベース側に固定され基端側が前記移動体の移動方向に沿って延び、中間部がＵターンされるように上方に折り返されて先端が前記移動体側に接続されるフレキシブルなフラットケーブルと、
   前記ベースに前記移動方向に沿って延びて設けられ、両側部に立上り壁を有する溝状をなし、前記フラットケーブルの折り返しまでの部分が収容される固定ガイドと、
   前記移動体に設けられ、該移動体の移動に伴い、前記フラットケーブルの側部に接触することによって、該フラットケーブルの折り返しまでの部分を前記固定ガイド内に押し込むようにガイドする可動ガイド部材と備えることを特徴とする直線移動装置。
2. 前記可動ガイド部材は、前記固定ガイドの両側部の立上り壁の上部に位置して一対が設けられ、それらの先端側が、ハの字状に開いた形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の直線移動装置。

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