JP2011078227A - Power relay swivel joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力中継回転継手、特に、産業用ロボットの先端に搭載されたツールと本体との間で電力を中継する構造をもつ電力中継回転継手に関する。 The present invention relates to a power relay rotary joint, and more particularly, to a power relay rotary joint having a structure for relaying power between a tool mounted on the tip of an industrial robot and a main body.
電力を中継する構造をもつ電力中継回転継手を備えた産業用ロボットは、マニピュレータ先端に取り付けられたツールを所定範囲で自在に回転させることができる。マニピュレータの先端に取り付けられた溶接ガンなどのツールを動作させるためには、回転する電力中継回転継手を跨いで駆動電力及び制御信号を当該ツールに供給する必要がある。 An industrial robot provided with a power relay rotary joint having a structure for relaying electric power can freely rotate a tool attached to the tip of a manipulator within a predetermined range. In order to operate a tool such as a welding gun attached to the tip of the manipulator, it is necessary to supply driving power and a control signal to the tool across the rotating power relay rotary joint.
特許文献1には、関節の外部を通る案内部材内に配線ケーブルを通すことによりアーム間の配線を実現しようとする多関節ロボットが開示されている。 Patent Document 1 discloses an articulated robot that attempts to realize wiring between arms by passing a wiring cable through a guide member that passes outside the joint.
特許文献2には、導電性の固定部と、アームの回転動作時にアームの回転と共に回転する導電性の回転部との間で摺動接触による電気的接続を行うスリップリング構造を有し、電線を使用せずに電気的接続を実現しようとする多関節型の産業用ロボットが開示されている。 Patent Document 2 has a slip ring structure that performs electrical connection by sliding contact between a conductive fixing portion and a conductive rotating portion that rotates with the rotation of the arm during the rotation of the arm. An articulated industrial robot that attempts to achieve electrical connection without using a robot is disclosed.
特許文献1のように関節の外部にケーブルを通すと、マニピュレータ動作時にマニピュレータとケーブルが干渉することによりマニピュレータの動作が制限されるとともに、ケーブルの断線が生じやすくなる。更に、ケーブルが多くなるほど絡まりが生じやすくなる。更に、関節の外部にケーブルを通す収容スペースが必要となる。 When the cable is passed outside the joint as in Patent Document 1, the manipulator and the cable interfere with each other during the manipulator operation, so that the operation of the manipulator is restricted and the cable is easily disconnected. Furthermore, entanglement tends to occur as the number of cables increases. Furthermore, a storage space for passing the cable outside the joint is required.
特許文献2のように、導電性の固定部と回転部を摺動接触により電気的に接続する場合、粉塵や火花が散るような過酷な環境では接点に異物が混入して通電異常が発生しやすい。更に、導電性の固定部と回転部を摺動接触させると通電が不安定になる恐れがある。 As in Patent Document 2, when the electrically conductive fixed part and the rotating part are electrically connected by sliding contact, in a harsh environment where dust or sparks are scattered, foreign matter is mixed into the contact point and an energization abnormality occurs. Cheap. Furthermore, when the conductive fixed portion and the rotating portion are brought into sliding contact, there is a possibility that the current supply becomes unstable.
本発明は、相対的に回転する2つの部材間で、不安定な接点による通電異常を発生させずに導通を維持することができ、更に、ケーブルを省スペースに収容することによって他の部材との干渉を防ぐことができる電力中継回転継手を提供することを目的とする。 The present invention can maintain conduction between two relatively rotating members without causing energization abnormality due to unstable contacts, and further, by accommodating the cable in a space-saving manner, It is an object of the present invention to provide a power relay rotary joint that can prevent interference.
本発明の第1の電力中継回転継手は、第1の相対回転部と、第1の相対回転部に対して相対的に回転運動する第2の相対回転部と、第1の相対回転部と第2の相対回転部との間で電気を伝達するケーブルとを備え、ケーブルは、回転運動の中心をとりまく渦巻き状に配設された渦巻き部を有する。 A first power relay rotary joint according to the present invention includes a first relative rotating part, a second relative rotating part that rotates relative to the first relative rotating part, and a first relative rotating part. And a cable for transmitting electricity to and from the second relative rotating part, and the cable has a spiral part arranged in a spiral around the center of the rotational movement.
第1の電力中継回転継手によれば、相対的に回転する2つの相対回転部間で、不安定な接点による通電異常を発生させずに導通を維持することができる。更に、第1の電力中継回転継手によれば、ケーブルを省スペースに収容できるためケーブルと他の部材との干渉を防ぐことができる。第1の相対回転部及び第2の相対回転部の組み合わせとして、マニピュレータ本体側に搭載される固定部とツール側に搭載される回転部との組み合わせが例示される。 According to the first power relay rotary joint, conduction can be maintained between the two relatively rotating parts that rotate relatively without causing an energization abnormality due to an unstable contact. Furthermore, according to the first power relay rotary joint, since the cable can be accommodated in a space-saving manner, interference between the cable and another member can be prevented. As a combination of the first relative rotation part and the second relative rotation part, a combination of a fixed part mounted on the manipulator body side and a rotation part mounted on the tool side is exemplified.
本発明の第2の電力中継回転継手は、第1の電力中継回転継手においてケーブルが略円形の断面をもっている。 In the second power relay rotary joint of the present invention, the cable has a substantially circular cross section in the first power relay rotary joint.
第2の電力中継回転継手によれば、ケーブルが略円形の断面をもっていることで、いずれの方向の力が加えられても変形しにくく、渦巻き状態に巻かれた内外のケーブル間の摩擦が少ないため、回転部の回転に合わせてケーブルの渦巻き部の巻き径の拡大、縮小を滑らかに行うことができる。 According to the second power relay rotary joint, since the cable has a substantially circular cross section, it is not easily deformed regardless of the force applied in any direction, and there is little friction between the inner and outer cables wound in a spiral state. Therefore, the winding diameter of the spiral part of the cable can be smoothly enlarged and reduced in accordance with the rotation of the rotating part.
本発明の第3の電力中継回転継手は、第1又は第2の電力中継回転継手において複数のケーブルを備える。更に、各ケーブルの渦巻き部は、第1の端部と、当該第1の端部よりも中心に近い第2の端部とを有する。複数のケーブルは、第1のケーブルと第2のケーブルとを有する。第1のケーブルの第1の端部から第2の端部までの巻き方向は、第2のケーブルの第1の端部から第2の端部までの巻き方向と異なる。 The third power relay rotary joint of the present invention includes a plurality of cables in the first or second power relay rotary joint. Furthermore, the spiral portion of each cable has a first end and a second end closer to the center than the first end. The plurality of cables include a first cable and a second cable. The winding direction from the first end to the second end of the first cable is different from the winding direction from the first end to the second end of the second cable.
第3の電力中継回転継手によれば、巻き方向が異なる少なくとも2本のケーブルを備えているため、順回転時と逆回転時における回転トルクの偏りを減らすことができる。なお、渦巻き部の端部は、必ずしもケーブルの端部でなくてもよく、ケーブルの途中をさすものであってもよい。 According to the third power relay rotary joint, since at least two cables having different winding directions are provided, it is possible to reduce the deviation in rotational torque during forward rotation and reverse rotation. Note that the end portion of the spiral portion does not necessarily have to be the end portion of the cable, and may be one that points in the middle of the cable.
本発明の第4の電力中継回転継手は、第3の電力中継回転継手において各ケーブルを層状に隔離する1以上の隔壁を更に備える。 The fourth power relay rotary joint of the present invention further includes one or more partition walls that separate the cables in layers in the third power relay rotary joint.
第4の電力中継回転継手によれば、複数のケーブルを層状に隔離することにより渦巻き状態に巻かれた各ケーブルを回転部の回転に合わせて滑らかに変位させることができるとともに、省スペースに複数のケーブルを収容することができる。 According to the fourth power relay rotary joint, by separating a plurality of cables in layers, each cable wound in a spiral state can be smoothly displaced according to the rotation of the rotating portion, and a plurality of cables can be saved in a space-saving manner. Can accommodate cables.
本発明の電力中継回転継手によれば、相対的に回転する2つの部材間で、不安定な接点による通電異常を発生させずに導通を維持することができ、更に、ケーブルを省スペースに収容することによって他の部材との干渉を防ぐことができる。 According to the power relay rotary joint of the present invention, conduction can be maintained between two relatively rotating members without causing abnormal conduction due to unstable contacts, and the cable can be stored in a space-saving manner. By doing so, interference with other members can be prevented.
図1は、本実施形態の電力中継スイベルジョイント1の斜視図である。図2は、電力中継スイベルジョイント1の正面図である。本実施形態の電力中継スイベルジョイント1は、図1に示す固定部10及び回転部11により構成されている。なお、図1及び図2では説明の便宜上、電力中継スイベルジョイント1の構成を簡潔に描いている。本発明の電力中継回転継手は、図1及び図2に示す本実施形態の電力中継スイベルジョイント1に限られるものではない。以下、上下方向、左右方向及び前後方向は、相対的な位置関係を説明するために便宜上用いるものである。 FIG. 1 is a perspective view of a power relay swivel joint 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a front view of the power relay swivel joint 1. The power relay swivel joint 1 of the present embodiment is constituted by a fixed portion 10 and a rotating portion 11 shown in FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, the configuration of the power relay swivel joint 1 is simply illustrated for convenience of explanation. The power relay rotary joint of the present invention is not limited to the power relay swivel joint 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2. Hereinafter, the up-down direction, the left-right direction, and the front-rear direction are used for convenience to describe the relative positional relationship.
固定部10は、図1に示すように金属材料で一体形成された台座部20、足部21及び壁部22を有し、更に、図2に示す金属材料で形成された駆動軸23を有している。図1に示すように台座部20は、上下方向に沿った中心軸をもつ略円柱形状の外形を有する。台座部20の上方にはドーナツ型円盤状の上面24が形成されている。足部21は、台座部20の下方に一体形成されており他の部材に着脱可能な構造をもつ。図2に示すように台座部20及び足部21は、中心軸に沿った円柱形状の貫通孔25をもつ。駆動軸23は、貫通孔25内に当該貫通孔25と同軸となるよう、正逆回転可能に保持されている。図1に示すように壁部22は、台座部20の上面24において外周縁部の約半分を構成する半円弧状の位置から、上方に所定の高さまで立設されている。 The fixed portion 10 has a pedestal portion 20, a foot portion 21, and a wall portion 22 integrally formed of a metal material as shown in FIG. 1, and further has a drive shaft 23 formed of a metal material shown in FIG. is doing. As shown in FIG. 1, the pedestal portion 20 has a substantially cylindrical outer shape having a central axis along the vertical direction. A donut-shaped disk-shaped upper surface 24 is formed above the pedestal 20. The foot portion 21 is integrally formed below the pedestal portion 20 and has a structure that can be attached to and detached from other members. As shown in FIG. 2, the pedestal portion 20 and the foot portion 21 have a cylindrical through hole 25 along the central axis. The drive shaft 23 is held in the through hole 25 so as to be rotatable forward and backward so as to be coaxial with the through hole 25. As shown in FIG. 1, the wall portion 22 is erected up to a predetermined height from a semicircular arc-shaped position that constitutes about half of the outer peripheral edge portion on the upper surface 24 of the pedestal portion 20.
回転部11は、図2に示すような軸部30、7枚の隔壁31、第1〜第6のケーブル32a〜32f、6つの外側端子33及び図1に示すような6つの内側端子34により構成されている。 The rotating part 11 includes a shaft part 30 as shown in FIG. 2, seven partition walls 31, first to sixth cables 32a to 32f, six outer terminals 33, and six inner terminals 34 as shown in FIG. It is configured.
図1に示すように軸部30は、金属材料により略円筒形状に形成されている。軸部30は、上下方向に沿った中心軸をもち、図2に示すように下端部において固定部10の駆動軸23の上端に接続されている。軸部30及び駆動軸23は、着脱可能に構成されている。軸部30を駆動軸23に接続したとき、軸部30の中心軸は駆動軸23の中心軸の延長上に位置する。 As shown in FIG. 1, the shaft portion 30 is formed in a substantially cylindrical shape from a metal material. The shaft portion 30 has a central axis along the vertical direction, and is connected to the upper end of the drive shaft 23 of the fixed portion 10 at the lower end portion as shown in FIG. The shaft portion 30 and the drive shaft 23 are configured to be detachable. When the shaft portion 30 is connected to the drive shaft 23, the central axis of the shaft portion 30 is located on the extension of the central axis of the drive shaft 23.
図1に示すように各隔壁31は、樹脂で形成されており、台座部20の上面24より若干小さいドーナツ型円盤形状をもつ。各隔壁31は、円形の中央の孔35と、中央の孔35から外側に向けてわずかに切り欠くように形成された2つの切り欠き36をもつ。2つの切り欠き36は、隔壁31の内周における180°離れた位置に対向配置されている。各隔壁31は、軸部30の中心軸に直交する平面内において軸部30を取り巻くように配設され、中央の孔35付近において軸部30に固定されている。7枚の隔壁31は、軸部30の中心軸の方向に沿って、所定の一定間隔を開けて配設されている。各隔壁31の間隔は、軸部30への固定位置により規定されるものであってもよく、スペーサを挿入することによって維持されていてもよい。 As shown in FIG. 1, each partition wall 31 is made of resin and has a donut disk shape that is slightly smaller than the upper surface 24 of the pedestal portion 20. Each partition wall 31 has a circular central hole 35 and two notches 36 formed so as to be slightly cut outward from the central hole 35. The two notches 36 are disposed opposite to each other at a position 180 ° apart on the inner periphery of the partition wall 31. Each partition wall 31 is disposed so as to surround the shaft portion 30 in a plane orthogonal to the central axis of the shaft portion 30, and is fixed to the shaft portion 30 in the vicinity of the central hole 35. The seven partition walls 31 are arranged at predetermined intervals along the direction of the central axis of the shaft portion 30. The interval between the partition walls 31 may be defined by a position fixed to the shaft portion 30, or may be maintained by inserting a spacer.
図2に示すように、第1〜第6のケーブル32a〜32fは、下側から順に1本ずつ隔壁31の間に配設されている。第1〜第6のケーブル32a〜32fは、絶縁材料で被覆された1本又は複数本の導線により構成されている。第1〜第6のケーブル32a〜32fの断面は全て略円形である。第1〜第6のケーブル32a〜32fの直径は、隔壁31の間隔より若干小さいが、隔壁31の間隔の半分より大きいことが好ましい。これは、上下2枚の隔壁31で作られた空間にケーブルを配設するにおいて、ケーブルが二重三重に重ね合わさらず単層状態で渦巻き状態を維持できる点で重要である。なお、第1〜第6のケーブル32a〜32fの断面は、円形に限られるものではないが、いずれの方向から圧力を受けても容易に変形しない形状をもつことが好ましい。 As illustrated in FIG. 2, the first to sixth cables 32 a to 32 f are disposed between the partition walls 31 one by one in order from the lower side. The first to sixth cables 32a to 32f are configured by one or a plurality of conductive wires coated with an insulating material. The cross sections of the first to sixth cables 32a to 32f are all substantially circular. The diameters of the first to sixth cables 32 a to 32 f are slightly smaller than the interval between the partition walls 31, but are preferably larger than half the interval between the partition walls 31. This is important in that, when a cable is arranged in a space formed by two upper and lower partitions 31, the cable does not overlap in a triple layer and can maintain a spiral state in a single layer state. In addition, although the cross section of the 1st-6th cables 32a-32f is not restricted to a circle, it is preferable to have the shape which does not deform | transform easily even if it receives a pressure from which direction.
図3(a)は、図2の電力中継スイベルジョイント1のA−A断面図である。第1のケーブル32aの一端は、L字形状の外側端子33の後端に取り付けられている。外側端子33は、壁部22の左端縁部40に固定され、前端を隔壁31から左側に突出させるように配設されている。 Fig.3 (a) is AA sectional drawing of the electric power relay swivel joint 1 of FIG. One end of the first cable 32 a is attached to the rear end of the L-shaped outer terminal 33. The outer terminal 33 is fixed to the left end edge portion 40 of the wall portion 22 and is disposed so that the front end protrudes leftward from the partition wall 31.
第1のケーブル32aの他端は、L字形状の内側端子34の後端に取り付けられている。第1のケーブル32aに接続された内側端子34は、初期状態の軸部30の右側に位置している。内側端子34の後端側の枝は、隔壁31間に配設されている。内側端子34の他方の枝は、複数の隔壁31の切り欠き36を上下方向に貫くように軸部30に固定されている。内側端子34の前端は、図1に示すように最上部の隔壁31の右側の切り欠き36から上方に露出している。 The other end of the first cable 32 a is attached to the rear end of the L-shaped inner terminal 34. The inner terminal 34 connected to the first cable 32a is located on the right side of the shaft portion 30 in the initial state. A branch on the rear end side of the inner terminal 34 is disposed between the partition walls 31. The other branch of the inner terminal 34 is fixed to the shaft portion 30 so as to penetrate the notches 36 of the plurality of partition walls 31 in the vertical direction. The front end of the inner terminal 34 is exposed upward from a cutout 36 on the right side of the uppermost partition wall 31 as shown in FIG.
図3(a)に示すように第1のケーブル32aは、外側端子33から内側端子34まで、時計回りに軸部30の周囲に巻き回されている。初期状態において、第1のケーブル32aは、接触しない程度に間隔を開けて渦巻き状に配設されている。 As shown in FIG. 3A, the first cable 32 a is wound around the shaft portion 30 from the outer terminal 33 to the inner terminal 34 in the clockwise direction. In the initial state, the first cables 32a are arranged in a spiral shape with an interval so as not to contact.
図2に示す第3のケーブル32c及び第5のケーブル32eは、第1のケーブル32aと同様に配設されている。第3のケーブル32c及び第5のケーブル32eの各外側の一端には、第1のケーブル32aと同様に外側端子33が接続され、各内側の一端には内側端子34が接続されている。上方に位置する内側端子34ほど、上下方向の長さが短くなるように構成されている。図1に示すように、軸部30右側の3つの内側端子34は、互いに干渉しないように回転方向に並べて配設されている。 The third cable 32c and the fifth cable 32e shown in FIG. 2 are arranged in the same manner as the first cable 32a. As with the first cable 32a, the outer terminal 33 is connected to one outer end of the third cable 32c and the fifth cable 32e, and the inner terminal 34 is connected to one inner end. The upper inner terminal 34 is configured such that the length in the vertical direction becomes shorter. As shown in FIG. 1, the three inner terminals 34 on the right side of the shaft portion 30 are arranged side by side in the rotational direction so as not to interfere with each other.
図3(b)は、図2の電力中継スイベルジョイント1のB−B断面図である。第2のケーブル32bの一端は、L字形状の外側端子33の後端に取り付けられている。外側端子33は、壁部22の右端縁部41に固定され、前端を隔壁31から右側に突出させるように配設されている。 FIG. 3B is a BB cross-sectional view of the power relay swivel joint 1 of FIG. One end of the second cable 32 b is attached to the rear end of the L-shaped outer terminal 33. The outer terminal 33 is fixed to the right edge 41 of the wall 22 and is disposed so that the front end protrudes from the partition wall 31 to the right.
第2のケーブル32bの他端は、L字形状の内側端子34の後端に取り付けられている。第2のケーブル32bに接続された内側端子34は、初期状態の軸部30の左側に位置している。内側端子34の後端側の枝は、隔壁31間に配設されている。内側端子34の他方の枝は、複数の隔壁31の切り欠き36を上下方向に貫くように軸部30に固定されている。内側端子34の前端は、図1に示すように最上部の隔壁31の左側の切り欠き36から上方に露出している。 The other end of the second cable 32 b is attached to the rear end of the L-shaped inner terminal 34. The inner terminal 34 connected to the second cable 32b is located on the left side of the shaft portion 30 in the initial state. A branch on the rear end side of the inner terminal 34 is disposed between the partition walls 31. The other branch of the inner terminal 34 is fixed to the shaft portion 30 so as to penetrate the notches 36 of the plurality of partition walls 31 in the vertical direction. As shown in FIG. 1, the front end of the inner terminal 34 is exposed upward from a notch 36 on the left side of the uppermost partition wall 31.
図3(b)に示すように第2のケーブル32bは、外側端子33から内側端子34まで、反時計回りに軸部30の周囲に巻き回されている。初期状態において、第2のケーブル32bは、接触しない程度に間隔を開けて渦巻き状に配設されている。 As shown in FIG. 3B, the second cable 32 b is wound around the shaft portion 30 counterclockwise from the outer terminal 33 to the inner terminal 34. In the initial state, the second cables 32b are arranged in a spiral shape with an interval so as not to contact.
図2に示す第4のケーブル32d及び第6のケーブル32fは、第2のケーブル32bと同様に配設されている。第4のケーブル32d及び第6のケーブル32fの各外側の一端には、第1のケーブル32aと同様に外側端子33が接続され、各内側の一端には内側端子34が接続されている。上方に位置する内側端子34ほど、上下方向の長さが短くなるように構成されている。図1に示すように、軸部30左側の3つの内側端子34は、互いに干渉しないように回転方向に並べて配設されている。 The fourth cable 32d and the sixth cable 32f shown in FIG. 2 are arranged in the same manner as the second cable 32b. Similarly to the first cable 32a, an outer terminal 33 is connected to each outer end of the fourth cable 32d and the sixth cable 32f, and an inner terminal 34 is connected to each inner end. The upper inner terminal 34 is configured such that the length in the vertical direction becomes shorter. As shown in FIG. 1, the three inner terminals 34 on the left side of the shaft portion 30 are arranged side by side in the rotational direction so as not to interfere with each other.
外側端子33及び内側端子34には他のケーブル、端子その他の電子部品を接続することができる。外側端子33及び内側端子34は、本実施形態の形状に限られるものではない。外側端子33は、壁部22以外の部材に固定されるものであってもよい。内側端子34は、軸部30とともに回転可能に構成されていれば軸部30以外の部材に固定されるものであってもよい。第1〜第6のケーブル32a〜32fは外側端子33及び内側端子34を使用しないものであってもよく、ケーブル自身が電力中継スイベルジョイント1から離れた位置まで延設されたものであってもよい。 Other cables, terminals, and other electronic components can be connected to the outer terminal 33 and the inner terminal 34. The outer terminal 33 and the inner terminal 34 are not limited to the shape of this embodiment. The outer terminal 33 may be fixed to a member other than the wall portion 22. The inner terminal 34 may be fixed to a member other than the shaft portion 30 as long as the inner terminal 34 is configured to rotate together with the shaft portion 30. The first to sixth cables 32 a to 32 f may not use the outer terminal 33 and the inner terminal 34, or the cable itself may be extended to a position away from the power relay swivel joint 1. Good.
図1に示す固定部10の足部21は、図示しない産業用ロボットのマニピュレータ本体に装着される。左右両側に固定された6つの外側端子33とマニピュレータ本体の端子の間には、駆動電力及び制御信号を伝達するケーブルが接続される。回転部11の軸部30には溶接ガンなどのツールが接続される。軸部30の左右両側に固定された6つの内側端子34とツールの端子の間には、駆動電力及び制御信号を伝達するケーブルが接続される。マニピュレータ本体が図2に示す固定部10の駆動軸23を回転駆動すると、駆動軸に接続された軸部30及びツールが回転する。 1 is attached to a manipulator body of an industrial robot (not shown). Between the six outer terminals 33 fixed on the left and right sides and the terminals of the manipulator body, cables for transmitting drive power and control signals are connected. A tool such as a welding gun is connected to the shaft portion 30 of the rotating portion 11. Cables that transmit drive power and control signals are connected between the six inner terminals 34 fixed to the left and right sides of the shaft portion 30 and the tool terminals. When the manipulator main body rotates the drive shaft 23 of the fixed portion 10 shown in FIG. 2, the shaft portion 30 and the tool connected to the drive shaft rotate.
図1に示すように、回転部11を固定部10に接続した状態において、回転部11の後方は壁部22によって覆われ、前方は開放されている。軸部30が回転すると、隔壁31の外周は固定部10の壁部22に沿って摺動する。以下、上方から見て軸部30が時計周りに回転する動作を順回転と称し、上方から見て軸部30が反時計周りに回転する動作を逆回転と称する。本実施形態の軸部30は、順回転方向及び逆回転方向に180°回転するが、回転角度はこれより大きくても小さくてもよい。 As shown in FIG. 1, in a state where the rotating part 11 is connected to the fixed part 10, the rear part of the rotating part 11 is covered with a wall part 22 and the front part is opened. When the shaft portion 30 rotates, the outer periphery of the partition wall 31 slides along the wall portion 22 of the fixed portion 10. Hereinafter, an operation in which the shaft portion 30 rotates clockwise when viewed from above is referred to as forward rotation, and an operation in which the shaft portion 30 rotates counterclockwise when viewed from above is referred to as reverse rotation. The shaft portion 30 of the present embodiment rotates 180 ° in the forward rotation direction and the reverse rotation direction, but the rotation angle may be larger or smaller.
図4(a)は、図2の電力中継スイベルジョイント1の軸部30が180°順回転したときのA−A断面図である。図4(b)は、図2の電力中継スイベルジョイント1の軸部30が180°順回転したときのB−B断面図である。順回転時には回転角度が大きくなるにつれて、図4(a)に示すように第1のケーブル32aは徐々に軸部30への巻きつきがきつくなるように内側に変位し、図4(b)に示すように第2のケーブル32bは徐々に軸部30への巻きつきが緩まるように外側に変位する。図2に示す第3のケーブル32c及び第5のケーブル32eは、第1のケーブル32aと同様に変位し、第4のケーブル32d及び第6のケーブル32fは、第2のケーブル32bと同様に変位する。 Fig.4 (a) is AA sectional drawing when the axial part 30 of the electric power relay swivel joint 1 of FIG. 2 rotates 180 degrees forward. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB when the shaft portion 30 of the power relay swivel joint 1 of FIG. 2 rotates forward by 180 °. As the rotation angle increases during forward rotation, the first cable 32a gradually displaces inward so that the winding around the shaft portion 30 becomes tight as shown in FIG. 4 (a). As shown, the second cable 32b is displaced outward so that the winding around the shaft portion 30 is gradually loosened. The third cable 32c and the fifth cable 32e shown in FIG. 2 are displaced similarly to the first cable 32a, and the fourth cable 32d and the sixth cable 32f are displaced similarly to the second cable 32b. To do.
図4(c)は、図2の電力中継スイベルジョイント1の軸部30が180°逆回転したときのA−A断面図である。図4(d)は、図2の電力中継スイベルジョイント1の軸部30が180°逆回転したときのB−B断面図である。逆回転時には回転角度が大きくなるにつれて、図4(c)に示すように第1のケーブル32aは徐々に軸部30への巻きつきが緩まるように外側に変位し、図4(d)に示すように第2のケーブル32bは徐々に軸部30への巻きつきがきつくなるように内側に変位する。第3のケーブル32c及び第5のケーブル32eは、第1のケーブル32aと同様に変位し、第4のケーブル32d及び第6のケーブル32fは、第2のケーブル32bと同様に変位する。 FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line AA when the shaft portion 30 of the power relay swivel joint 1 of FIG. FIG. 4D is a BB cross-sectional view when the shaft portion 30 of the power relay swivel joint 1 of FIG. As the rotation angle increases during reverse rotation, the first cable 32a is gradually displaced outward so that the winding around the shaft portion 30 is gradually loosened as shown in FIG. 4 (c). As shown, the second cable 32b is gradually displaced inward so that the winding around the shaft portion 30 is gradually tightened. The third cable 32c and the fifth cable 32e are displaced in the same manner as the first cable 32a, and the fourth cable 32d and the sixth cable 32f are displaced in the same manner as the second cable 32b.
本実施形態の第1〜第6のケーブル32a〜32fは略円形の断面をもつため、フラットケーブルなどの他の形状に比較して自立して形状を保ちやすく、変形しにくいため、軸部30が回転を繰り返しても、各ケーブルが二重三重に重ね合わさらず単層状態で渦巻き状態を維持できることから、軸部30は滑らかな回転を長期間維持することができる。また、第1〜第6のケーブル32a〜32fは略円形の断面をもつため、フラットケーブルなどの他の形状に比較してケーブル間の摩擦が少ないため、軸部30の回転に合わせてケーブルの渦巻き部の巻き径の拡大、縮小がスムーズに行われることで、軸部30の回転動作を滑らかに実現することができる。また、第1〜第6のケーブル32a〜32fは略円形の断面をもつため、ケーブルと隔壁31との間の摩擦が少ないことで、より一層ケーブルの渦巻き部の巻き径の変位がスムーズとなり、軸部30の回転動作を滑らかに行うことができる。 Since the first to sixth cables 32a to 32f of the present embodiment have a substantially circular cross section, they are more self-supporting than other shapes such as a flat cable and can be easily maintained in shape and are not easily deformed. However, even if the rotation is repeated, the cables 30 do not overlap with each other and can maintain the spiral state in a single layer state, so that the shaft portion 30 can maintain a smooth rotation for a long period of time. In addition, since the first to sixth cables 32a to 32f have a substantially circular cross section, the friction between the cables is less than that of other shapes such as a flat cable. By smoothly expanding and reducing the winding diameter of the spiral portion, the rotation operation of the shaft portion 30 can be realized smoothly. In addition, since the first to sixth cables 32a to 32f have a substantially circular cross section, the friction between the cable and the partition wall 31 is less, and the displacement of the winding diameter of the spiral part of the cable becomes smoother. The rotation operation of the shaft portion 30 can be performed smoothly.
また、隔壁31の間隔を第1〜第6のケーブル32a〜32fの各直径程度にしておくことで、上下2枚の隔壁31で作られた空間に各ケーブルを配設した際、各ケーブルが空間内で上下方向に二重三重に重なるトラブルを回避することができる。 In addition, by setting the interval between the partition walls 31 to be about the diameter of each of the first to sixth cables 32a to 32f, It is possible to avoid the trouble that overlaps in the triple direction in the vertical direction in the space.
なお、第1〜第6のケーブル32a〜32f及び隔壁31の耐用年数の向上及び摩擦低減のため、第1〜第6のケーブル32a〜32f及び隔壁31の少なくとも一方にグリス、ワックスなどの潤滑材を塗布しても良い。 In order to improve the service life of the first to sixth cables 32a to 32f and the partition wall 31 and reduce friction, a lubricant such as grease or wax is provided on at least one of the first to sixth cables 32a to 32f and the partition wall 31. May be applied.
上方から見たとき、第1のケーブル32a、第3のケーブル32c及び第5のケーブル32eの巻き方向が、第2のケーブル32b、第4のケーブル32d及び第6のケーブル32fの巻き方向と逆方向であるため、回転部11の順回転時の負荷を逆回転時の負荷と同じにすることができる。順回転時と逆回転時の力学的な負荷の偏りを軽減するため、全てのケーブルのうちの少なくとも1本のケーブルの巻き方向が、他のケーブルの巻き方向と異なっていることが好ましい。順回転時と逆回転時の力学的な負荷を均等にするため、上方から見たとき巻き方向が時計回りとなるケーブルの数と、巻き方向が反時計回りとなるケーブルの数が同じであることが好ましい。 When viewed from above, the winding direction of the first cable 32a, the third cable 32c, and the fifth cable 32e is opposite to the winding direction of the second cable 32b, the fourth cable 32d, and the sixth cable 32f. Since it is a direction, the load at the time of forward rotation of the rotation part 11 can be made the same as the load at the time of reverse rotation. In order to reduce the bias of the mechanical load during forward rotation and reverse rotation, it is preferable that the winding direction of at least one of all the cables is different from the winding direction of the other cables. To equalize the mechanical load during forward rotation and reverse rotation, the number of cables whose winding direction is clockwise when viewed from above is the same as the number of cables whose winding direction is counterclockwise. It is preferable.
回転部11は固定部10に取り付けられた状態で前方に開放されているため、回転部11を取り外さずに前方から第1〜第6のケーブル32a〜32fを交換することができる。なお、回転部11の内部にゴミなど不純物の進入を防ぐために回転部11の前方を覆うように固定部10に着脱可能なカバーを取り付けることが好ましい。第1〜第6のケーブル32a〜32fは略円形の断面をもつため、フラットケーブルなどの他の形状に比較して変形しにくくケーブルの交換が容易である。 Since the rotating part 11 is open to the front in a state of being attached to the fixed part 10, the first to sixth cables 32a to 32f can be exchanged from the front without removing the rotating part 11. In addition, it is preferable to attach a detachable cover to the fixed portion 10 so as to cover the front of the rotating portion 11 in order to prevent impurities such as dust from entering the rotating portion 11. Since the first to sixth cables 32a to 32f have a substantially circular cross section, they are not easily deformed as compared with other shapes such as a flat cable, and the cable can be easily replaced.
なお、回転部11は、隔壁31の間隔を変えられるように構成されたものであってもよい。隔壁31の間隔が変えられることによって、汎用性が高まる。回転部11は、上下方向に第1〜第6のケーブル32a〜32fを積層しているため、異なる形状及び長さのケーブルを同時に使用することができる。隔壁31は、板状でなくてもよく、メッシュ状であってもよく、中心から放射線状に広がるような線形状であってもよく、第1〜第6のケーブル32a〜32fを仕切ることができる他の形状であってもよい。 The rotating unit 11 may be configured so that the interval between the partition walls 31 can be changed. The versatility is enhanced by changing the interval between the partition walls 31. Since the rotation part 11 has laminated | stacked the 1st-6th cables 32a-32f in the up-down direction, it can use the cable of a different shape and length simultaneously. The partition wall 31 may not be a plate shape, may be a mesh shape, may be a linear shape that spreads radially from the center, and partitions the first to sixth cables 32a to 32f. Other shapes that can be used may be used.
本実施形態の電力中継スイベルジョイント1は、スリップリングとブラシを組み合わせた接点など、不安定な接点部分をもたないため、通電異常を防いで高効率に駆動電力及び制御信号を伝達することができる。本実施形態の第1〜第6のケーブル32a〜32fは電力中継スイベルジョイント1に内蔵されているため、省スペースであり、マニピュレータの動作に干渉せず、断線が生じにくい。本実施形態の第1〜第6のケーブル32a〜32fは渦巻き状に配設されているため、長さ方向に弾性力を持たなくても回転動作による両端部の変位を吸収することができる。本実施形態の第1〜第6のケーブル32a〜32fは渦巻き状に配設されているため、急激な屈曲部分がなく、ケーブルにかかる力学的負荷が小さく、ケーブルの断線が生じにくい。 Since the power relay swivel joint 1 of the present embodiment does not have unstable contact portions such as a contact combining a slip ring and a brush, it can prevent energization abnormality and transmit drive power and control signals with high efficiency. it can. Since the first to sixth cables 32a to 32f of the present embodiment are built in the power relay swivel joint 1, they are space-saving, do not interfere with the operation of the manipulator, and are not easily broken. Since the first to sixth cables 32a to 32f of the present embodiment are arranged in a spiral shape, the displacement of both ends due to the rotation operation can be absorbed without having an elastic force in the length direction. Since the first to sixth cables 32a to 32f of the present embodiment are arranged in a spiral shape, there is no abrupt bending portion, the mechanical load applied to the cable is small, and the cable is not easily broken.
本発明は、駆動電力及び制御信号その他の電力を伝送する各種電力中継回転継手に適用できる。 The present invention can be applied to various power relay rotary joints that transmit drive power, control signals, and other power.
1 電力中継スイベルジョイント
10 固定部
11 回転部
20 台座部
21 足部
22 壁部
23 駆動軸
24 上面
25 貫通孔
30 軸部
31 隔壁
32a〜32f 第1〜第6のケーブル
33 外側端子
34 内側端子
35 中央の孔
36 切り欠き
40 左端縁部
41 右端縁部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power relay swivel joint 10 Fixing part 11 Rotating part 20 Base part 21 Foot part 22 Wall part 23 Drive shaft 24 Upper surface 25 Through-hole 30 Shaft part 31 Bulkhead 32a-32f 1st-6th cable 33 Outer terminal 34 Inner terminal 35 Center hole 36 Notch 40 Left edge 41 Right edge
Claims (4)
前記第1の相対回転部に対して相対的に回転運動する第2の相対回転部と、
前記第1の相対回転部と前記第2の相対回転部との間で電気を伝達するケーブルとを備え、
前記ケーブルは、前記回転運動の中心をとりまく渦巻き状に配設された渦巻き部を有する、
電力中継回転継手。 A first relative rotation part;
A second relative rotating part that rotates relative to the first relative rotating part;
A cable for transmitting electricity between the first relative rotating part and the second relative rotating part,
The cable has a spiral portion disposed in a spiral around the center of the rotational movement,
Power relay rotary joint.
請求項1の電力中継回転継手。 The power relay rotary joint according to claim 1, wherein the cable has a substantially circular cross section.
各前記ケーブルの前記渦巻き部は、第1の端部と、当該第1の端部よりも前記中心に近い第2の端部とを有し、
複数の前記ケーブルは、第1のケーブルと第2のケーブルとを有し、
前記第1のケーブルの前記第1の端部から前記第2の端部までの巻き方向は、前記第2のケーブルの前記第1の端部から前記第2の端部までの巻き方向と異なる、
請求項1又は請求項2の電力中継回転継手。 Comprising a plurality of said cables;
The spiral portion of each cable has a first end and a second end closer to the center than the first end,
The plurality of cables include a first cable and a second cable,
The winding direction from the first end to the second end of the first cable is different from the winding direction from the first end to the second end of the second cable. ,
The power relay rotary joint according to claim 1 or 2.
請求項3の電力中継回転継手。 And further comprising one or more partition walls separating the cables in layers.
The power relay rotary joint according to claim 3.
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