JP2012028116A

JP2012028116A - コネクタ装置

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Publication number: JP2012028116A
Application number: JP2010164846A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Matsumoto; 悦夫松本; Toru Hashiguchi; 徹橋口; Masahiro Isaki; 雅宏伊崎; Kazuhiko Takagi; 和彦鷹木
Original assignee: Oki Electric Cable Co Ltd; Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Oki Electric Cable Co Ltd; Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】ロボットの関節部に適用可能なコネクタ装置を提供すること。
【解決手段】コネクタ装置は、第１コネクタ１００と、第２コネクタと、第１コネクタと第２コネクタとを所定距離だけ離間して配置する一方で第１コネクタと第２コネクタとの少なくとも一方を回動可能となるように、第１コネクタと第２コネクタとを支持する支持部材と、第１コネクタと第２コネクタとを接続するカールコード４００とを備えている。このように、所定距離だけ離れたコネクタ同士をカールコードで接続することにより、カールコードは、コネクタが回動することによりカールコードにかかる力に耐えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、ロボットの関節部に使用可能なコネクタ装置とそのコネクタ装置を用いたロボットに関する。

ロボットの関節におけるケーブルの処理方法に関しては例えば特許文献１や特許文献２に開示されたものがある。特許文献１及び特許文献２に示されるように、ロボットの関節にはケーブルの破損・捩じれ防止等のため、様々な工夫が凝らされている。

ロボットに関するものではないが、ケーブルの破損・捩じれを防止することを目的としたコネクタとしては、例えば、特許文献３に開示されたものがある。特許文献３のコネクタは、両端にコネクタ部を備え、それらコネクタ部をケースにて回動可能に支持してなるものである。

特開平８−５７７９２号公報特開２００７−２３７３４２号公報特開２００３−２９７４９５号公報

特許文献１及び特許文献２のロボットの関節は、基本的にはロボット毎に設計されるものであり、汎用性がないといった問題がある。

特許文献３のコネクタは、ケース内においてコネクタ部に接続される部材としてＦＦＣ（Flexible Flat Cable）を用いていることから、ケーブルに要するコストが高く、コネクタの外形も大きくならざるを得ないといった問題がある。更には、特許文献３のコネクタには大電流に適さないといった問題もあることから、特許文献３のコネクタをロボットの関節部に適用するのは困難である。

そこで、本発明は、ロボットの関節部に適用可能なコネクタ装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、第１のコネクタ装置として、
第１コンタクトを備える第１コネクタと、
第２コンタクトを備える第２コネクタと、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとを所定距離だけ離間して配置する一方で前記第１コネクタと前記第２コネクタとの少なくとも一方を回動可能となるように、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを支持する支持部材と、
前記第１コンタクトと前記第２コンタクトとを接続するカールコードと
を備えるコネクタ装置が得られる。

また、本発明によれば、第２のコネクタ装置として、第１のコネクタ装置であって、
前記カールコードは前記支持部材によって囲われている
コネクタ装置が得られる。

また、本発明によれば、第３のコネクタ装置として、第１又は第２のコネクタ装置であって、
前記支持部材は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを同軸上に配置するように支持している
コネクタ装置が得られる。

また、本発明によれば、第４のコネクタ装置として、第１乃至第３のいずれかのコネクタ装置であって、
前記支持部材は、筒状の本体部と、該本体部の一端に接続された取付板であって保持孔が形成された取付板とを備えており、
前記第１コネクタは、前記保持孔内に保持されており、
前記第２コネクタは、前記本体部の中心軸の周りに回動可能となるように、前記本体部の他端近傍に取り付けられている
コネクタ装置が得られる。

また、本発明によれば、第５のコネクタ装置として、第４のコネクタ装置であって、
前記第２コネクタの前記本体部へ対する取付状態を維持するための状態維持機構を更に備える
コネクタ装置が得られる。

また、本発明によれば、第６のコネクタ装置として、第５のコネクタ装置であって、
前記本体部の外周部上には、周方向に沿って規制溝が形成されており、
前記第２コネクタは、前記本体部の前記外周部よりも大きい内径を有する筒状の端部包囲部と、該端部包囲部から径方向内側に向かって突出した突出部とを備えており、
前記端部包囲部で前記本体部の前記他端近傍を包囲すると共に前記突出部の少なくとも一部を前記規制溝内に位置させるようにして、前記第２コネクタは前記本体部の他端に取り付けられており、
前記突出部の一部と前記規制溝とは前記状態維持機構として機能する
コネクタ装置が得られる。

また、本発明によれば、第１乃至第６のいずれかのコネクタ装置を関節部として備える、ロボットが得られる。

伸縮可能な特性を有するカールコードは、一般的には、相対距離が変化するような対象物間を接続するために用いられるが、本発明においては、一定の距離だけ離れている（即ち、距離固定の）第１コネクタの第１コンタクトと第２コネクタの第２コンタクトとの間の接続にカールコードを用いている。このように第１コンタクトと第２コンタクトとの間の接続用ケーブルとしてカールコードを用いることにより、コネクタ装置内においてケーブルが破損してしまうことを防ぐことができる。

カールコードを用いるとＦＦＣを用いた場合と比較してケーブルの回動に要する領域を小さくすることができることから、コネクタ装置の小型化を図ることができる。

また、カールコードはＦＦＣと比較して安価であるため、コネクタ装置の低コスト化に寄与する。

加えて、カールコードの場合、芯線の太さを適宜選択可能であるので、大電流が流れることを想定した場合には、太いカールコードを用いることで対処可能である。

更に、本発明のコネクタ装置は、様々な形状のロボットの関節部に組み込むことが可能であり、汎用性が極めて高い。

本発明の実施の形態によるコネクタ装置を示す斜視図である。図１のコネクタ装置の正面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図１のコネクタ装置に用いられる第１コネクタ、第２コネクタ及びカールコードを表す図である。図４の第１コネクタ、第２コネクタ及びカールコードの正面図である。図１のコネクタ装置を備える関節部を示す図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。図４のカールコードの変形例を示す図である。

図１乃至図３に示されるように、本発明の実施の形態によるコネクタ装置１０は、第１コネクタ１００と、第２コネクタ２００と、支持部材３００と、カールコード４００とを備えている。

図１、図３及び図５に示されるように、第１コネクタ１００は、板部１３０と、溝部１４０と、ナット取付部１５０と、ナット取付部１５０に取り付けられたナット１６０と、ナット取付部１５０に形成されている円筒部１７０とを有している。溝部１４０は、板部１３０と、ナット取付部１５０との間に形成されている。なお、図４及び図５においては、ナット１６０は取りけられていない。第１コネクタ１００は、複数の第１コンタクト１１０を保持している。第１コンタクト１１０は、第１コネクタ１００と嵌合する第１相手方コネクタ（図示せず）のコンタクトと接続されるものであり、円筒部１７０内において第１相手方コネクタの方向を向くように保持されている。板部１３０の裏面には、第１コンタクト１００と電気的に接続されている複数の第１接続部１８０が設けられている。本実施の形態による第１コネクタ１００は、第１相手方コネクタに設けられた嵌合ピン（図示せず）を受け入れることにより、当該第１相手方コネクタと電気的接続を図るものである。また、図４によく示されるように、第１コネクタ１００の円筒部１７０の外周には、嵌合溝１９０が複数（図４においては２箇所）形成されており、当該嵌合溝１９０は、コネクタ同士の嵌合時において、回転嵌合のためのガイド及びコネクタ同士のロックのために用いられる。

図１乃至図５に示されるように、第２コネクタ２００は、板状部２２０と、板状部２２０の裏面に設けられた包囲部２３０と、板状部２２０の表面に設けられた円筒部２４０とを有している。包囲部２３０は円筒形状を有しており、その外周には２つのネジ孔２３５が設けられている。第１コネクタ１００と同様に、第２コネクタ２００も、複数の第２コンタクト２１０を保持している。第２コンタクト２１０は、第２コネクタ２００と嵌合する第２相手方コネクタ（図示せず）のコンタクトと接続されるものであり、円筒部２４０内において第２相手方コネクタの方向を向くように保持されている。板状部２２０の裏面であって包囲部２３０内には、第２コンタクト２１０と電気的に接続されている複数の第２接続部２８０が設けられている。

図１乃至図３に示されるように、支持部材３００は、円筒形状を有する本体部３１０と、本体部３１０の上端に形成された取付板３２０と、本体部の下部外周上に周方向に沿って形成された規制溝３１２とを有している。本体部３１０の外径は、第２コネクタ２００の包囲部２３０の内径よりも小さいため、図示されるように、本体部３１０の一端を包囲部２３０内に位置させることができる。本実施の形態による取付板３２０には保持孔３３０が形成されており、保持孔３３０の径は第１コネクタ１００の板部１３０及びナット１６０のいずれの径よりも小さい。これにより、取付板３２０を板部１３０とナット１６０とで挟むことにより第１コネクタ１００を支持部材３００に保持させることができる。

本実施の形態において、図３に示されるように、第１コネクタ１００及び第２コネクタ２００は、同軸上に配置されるように支持部材３００により支持されている。特に、第２コネクタ２００は、支持部材３００の本体部３１０の中心軸の周りに回動可能となるように支持部材３００に保持されている。

詳しくは、図３に示されるように、第２コネクタ２００は、支持部材３００の本体部３１０の下部近傍に取付けられており、この状態において、本体部３１０の端部は第２コネクタ２００の包囲部２３０内に位置している。包囲部２３０のネジ孔２３５には、包囲部２３０の外側からネジ２５０がはめ込まれている。ネジ２５０の先端は規制溝３１２内に位置しており、規制溝３１２内において、規制溝３１２に沿って自由に移動することができる。本実施の形態において、ネジ２５０の先端が規制溝３１２内に位置している限り、第２コネクタ２００が本体部３１０へ取付けられた状態が維持される。即ち、ネジ２５０の先端と規制溝３１２は、第２コネクタ２００が支持部材３００の本体部３１０に取付けられた状態を維持するための状態維持機構として機能する。

なお、本実施の形態においては、第１コネクタ１００と支持部材３００とはナット１６０で固定されていたが、第１コネクタ１００と支持部材３００とを本体部３１０の中心軸の周りに回動可能となるように保持させることとしてもよい。これにより、第１コネクタ１００、第２コネクタ２００及び支持部材３００の夫々は、互いに独立して回動することができる。

図３乃至図５に示されるように、第１コネクタ１００と第２コネクタ２００とはカールコード４００で接続される。図３に示されるように、本実施の形態によるカールコード４００は、複数の芯線からなるものであり、支持部材３００に囲われるようにして、支持部材３００の本体部３１０内に収容されている。カールコード４００は、第１コネクタ１００の第１接続部１８０と、第２コネクタ２００の第２接続部２８０とに接続されることにより、第１コンタクト１１０と第２コンタクト２１０とを電気的に接続させる。

本実施の形態において、図３に示されるように、第１コネクタ１００と第２コネクタ２００は、支持部材３００の長さ分だけ隔てた状態でカールコード４００により接続されている。このように、互いの距離が一定であるコネクタ同士をカールコードで接続することにより、カールコードはコネクタの回動に起因した力に耐えることができ、カールコードの破損を防ぐことができる。

カールコードを用いることにより、コードの回転に必要な空間を小さくすることができる。例えば、カールコードの代わりにＦＦＣを用いたコネクタ装置の場合、コネクタが回動すると、ＦＦＣの幅の分だけ周囲に空間を必要とする。しかし、カールコードの場合、上述したねじれに伴う巻回部分の内径の変化は、微々たるものであるため、回動に必要な空間はＦＦＣに必要なものよりも小さくて済む。これにより、コネクタ装置の小型化を図ることができる。また、カールコードの方がＦＦＣよりも安価であるため、コネクタ装置の低コスト化を図ることができる。また、カールコードは、芯線の太さを適宜変更することができるため、例えば、芯線を太いものに変更することにより、耐電圧特性を向上させることができる。

図６及び図７に示されるように、上述したコネクタ装置１０は、ロボット用関節部５０としてロボットの一部に組み込むことができる。図示されるロボット用関節部５０は、第１関節部５００と、第２関節部５２０と、第１関節部５００及び第２関節部５２０の間に設けられたベアリング５４０とで構成されている。なお、図示されたロボット用関節部５０は一例であり、本実施の形態によるコネクタ装置は、様々なロボット関節部に適宜組み込むことができる。

第１関節部５００は桶状の外形を有しており、上面５０１には支持部材３００の取付板３２０がネジ止めされ取付けられている。一方、第２関節部５２０は、第２コネクタ２００の板状部２２０が取り付けられている土台部５２１と、第１関節部５００の内部に位置するように設けられた円筒状の円筒部５２２とを有している。図７によく示されているように、第１関節部５００と、第２関節部５２０とはベアリング５４０により、互いにスムーズに回動可能となっている。本実施の形態において、第１コネクタ１００は第１関節部５００と共に回動可能であり、第２コネクタ２００は第２関節部５２０と共に回動可能である。カールコード４００は、第１関節部５００と第２関節部５２０とが互いに回動することによりカールコード４００にかかる力を吸収する。

なお、図３に示されるように、支持部材３００の本体部３１０の外周面と第２コネクタ２００の包囲部２３０の内周面との間に隙間Ｗ１できるように、また、本体部３１０の端部と板状部２２０の裏面との間には隙間Ｗ２ができるように、本体部３１０と包囲部２３０は形成されている。これにより、第１コネクタ１００と第２コネクタ２００は、互いにスムーズに回動するこができる。特に、隙間Ｗ２により、図７に示される第１関節部５００と第２関節部５２０との間に隙間Ｗ３を設けることができる。隙間Ｗ３を設けることにより、垂直方向において、第１関節部５００及び第２関節部５２０が接触する等、回動時に互いに干渉してしまうことを防止できる。

上述したように、本実施の形態によるコネクタ装置１０は、様々なロボット関節部に組み込むことができ、汎用性が極めて高い。

以上説明したカールコード４００は、複数のカールコード４００を用いたものであったが、図８に示されるように複数の芯線を束ねて１本のカールコード４００ａとしたものでコネクタ同士を接続することとしてもよい。

１０コネクタ装置
５０ロボット用関節部
１００第１コネクタ
１１０第１コンタクト
１３０板部
１４０溝部
１５０ナット取付部
１６０ナット
１７０円筒部
１８０第１接続部
１９０嵌合溝
２００第２コネクタ
２１０第２コンタクト
２２０板状部
２３０包囲部（端部包囲部）
２３５ネジ穴
２４０円筒部
２５０ネジ（突出部）
２８０第２接続部
３００支持部材
３１０本体部
３１２規制溝
３２０取付板
３３０保持孔
４００、４００ａカールコード
５００第１関節部
５０１上面
５２０第２関節部
５２１土台部
５２２円筒部
５４０ベアリング

Claims

第１コンタクトを備える第１コネクタと、
第２コンタクトを備える第２コネクタと、
前記第１コネクタと前記第２コネクタとを所定距離だけ離間して配置する一方で前記第１コネクタと前記第２コネクタとの少なくとも一方を回動可能となるように、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを支持する支持部材と、
前記第１コンタクトと前記第２コンタクトとを接続するカールコードと
を備えるコネクタ装置。
請求項１記載のコネクタ装置であって、
前記カールコードは前記支持部材によって囲われている
コネクタ装置。
請求項１又は請求項２記載のコネクタ装置であって、
前記支持部材は、前記第１コネクタと前記第２コネクタとを同軸上に配置するように支持している
コネクタ装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコネクタ装置であって、
前記支持部材は、筒状の本体部と、該本体部の一端に接続された取付板であって保持孔が形成された取付板とを備えており、
前記第１コネクタは、前記保持孔内に保持されており、
前記第２コネクタは、前記本体部の中心軸の周りに回動可能となるように、前記本体部の他端近傍に取り付けられている
コネクタ装置。
請求項４記載のコネクタ装置であって、
前記第２コネクタの前記本体部へ対する取付状態を維持するための状態維持機構を更に備える
コネクタ装置。
請求項５記載のコネクタ装置であって、
前記本体部の外周部上には、周方向に沿って規制溝が形成されており、
前記第２コネクタは、前記本体部の前記外周部よりも大きい内径を有する筒状の端部包囲部と、該端部包囲部から径方向内側に向かって突出した突出部とを備えており、
前記端部包囲部で前記本体部の前記他端近傍を包囲すると共に前記突出部の少なくとも一部を前記規制溝内に位置させるようにして、前記第２コネクタは前記本体部の他端に取り付けられており、
前記突出部の一部と前記規制溝とは前記状態維持機構として機能する
コネクタ装置。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコネクタ装置を関節部として備える、ロボット。