JP2012045631A - Wiring device for rotary joint of robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットの回転関節により結合される2つの部材間での配線に用いるもので、特にフレキシブルプリント配線板を用いたロボットの回転関節用配線装置に関する。 The present invention is used for wiring between two members coupled by a rotary joint of a robot, and particularly relates to a wiring device for a rotary joint of a robot using a flexible printed wiring board.
産業用のロボットは、ベースに複数のアームを回転関節により順次結合して構成されている。アームの先端である手首部には、通常、ハンドなどのエンドエフェクタが装着される。このような産業用のロボットでは、アームやエンドエフェクタなどの駆動源をなすモータへの電源供給や、駆動源とロボットコントローラとの間での制御用信号の送受信などを行うためのケーブルが配線される。 Industrial robots are configured by sequentially connecting a plurality of arms to a base through rotary joints. Usually, an end effector such as a hand is attached to the wrist which is the tip of the arm. In such industrial robots, cables are provided to supply power to motors that serve as drive sources such as arms and end effectors, and to transmit and receive control signals between the drive sources and the robot controller. The
このようなケーブルとして、フレキシブルプリント配線板(以下、FPCと称す)を用いた上で、回転関節部分において2つの部材(ベースとアーム、アームとアーム、アームと手首部など)の相対回転を阻害しないような配線構造にすることが提案されている。しかし、FPCは、複数の導電線が互いに近接配置されている点や、導電線が銅箔などにより形成されている点などから、過電流による発熱に対して通常の導線に比べて弱いという欠点がある。 As such a cable, a flexible printed wiring board (hereinafter referred to as FPC) is used, and the relative rotation of two members (base and arm, arm and arm, arm and wrist, etc.) is inhibited at the rotating joint. It has been proposed to have a wiring structure that does not. However, the FPC has a drawback that it is weaker than a normal lead wire due to overcurrent due to the fact that a plurality of conductive wires are arranged close to each other and the conductive wires are formed of copper foil or the like. There is.
このようなことから、FPCを用いた場合には、ロボット内の配線において過電流が生じた際、その過電流が流れたFPCの導電線が断線などの故障を起こす可能性が通常の導線を用いた場合に比べて高い。その結果、過電流が流れた導電線を含むFPCを特定して交換などの修理を行う必要性が、通常の導線を用いた場合に比べて高くなる。 For this reason, when an FPC is used, when an overcurrent occurs in the wiring in the robot, there is a possibility that the conductive wire of the FPC through which the overcurrent flows may cause a failure such as disconnection. Higher than when used. As a result, the necessity for performing repairs such as replacement by specifying an FPC including a conductive wire in which an overcurrent has passed becomes higher than when a normal conductive wire is used.
一方、過電流を検出する技術としては、例えば、特許文献1記載の回路保護装置が挙げられる。特許文献1には、モータに流す電流を断電可能に設けられたPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタの表面に感熱性塗料を塗布する構成が開示されている。この構成によれば、モータに過電流が流れることによりPTCサーミスタが自己発熱し、その熱により感熱性塗料が変色する。そして、その変色がモータの連続通電の形跡として確認されることになる。 On the other hand, as a technique for detecting overcurrent, for example, a circuit protection device described in Patent Document 1 can be cited. Patent Document 1 discloses a configuration in which a heat-sensitive paint is applied to the surface of a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor provided so as to be able to cut off a current flowing through a motor. According to this configuration, the PTC thermistor self-heats when an overcurrent flows through the motor, and the heat-sensitive paint changes color due to the heat. The discoloration is confirmed as a trace of continuous energization of the motor.
PTCサーミスタは、温度の低い定常動作状態であっても小さい抵抗値を有するため、定常時に流れる電流により僅かな熱を発生することになる。そのため、PTCサーミスタの表面に塗布される感熱性塗料として感度の高いものを使用した場合には、定常動作状態での熱を長期間受けることによって経年変色してしまう可能性がある。このように経年変色を起こした場合、肝心の過電流が発生したときにその通電形跡を残すことができなくなる。従って、引用文献1記載の技術では、感熱性塗料としては、感度の低いものを用いるという選択肢しかない。 Since the PTC thermistor has a small resistance value even in a steady operation state where the temperature is low, a slight amount of heat is generated by the current flowing during the steady state. Therefore, when a highly sensitive paint is used as the heat-sensitive paint applied to the surface of the PTC thermistor, it may be discolored over time by receiving heat in a steady operation state for a long time. When the color change over time is caused in this way, it becomes impossible to leave an energization trace when an important overcurrent occurs. Therefore, in the technique described in the cited document 1, there is only an option of using a low-sensitivity paint as the heat-sensitive paint.
特許文献1では、モータに連続して過電流が流れた場合の通電形跡を残すことを目的としているため、感度の低い感熱性塗料を用いたとしても問題はない。一方、ロボットの配線に流れる過電流は、必ずしも連続的に流れるとは限らず、例えば外来ノイズの影響により短い時間だけ過電流が流れる場合もある。感度の低い感熱性塗料を用いた場合には、短い時間だけ流れる過電流の形跡を残すことができないことも考えられる。ロボットにおいては、そのような短い時間の過電流であっても、後々の故障の原因となり得るため、短い時間しか流れない過電流についても検出することが必要となる。このようなことから、ロボット内の配線に流れた過電流の形跡を残すため、すなわちロボット内の配線において過電流が流れた部分を特定するために、引用文献1記載の技術を適用することはできない。 Patent Document 1 aims to leave an energization trace when an overcurrent flows continuously through a motor, so there is no problem even if a heat-sensitive paint with low sensitivity is used. On the other hand, the overcurrent flowing through the wiring of the robot does not always flow continuously, and for example, the overcurrent may flow for a short time due to the influence of external noise. When a heat-sensitive paint with low sensitivity is used, it may be impossible to leave a trace of an overcurrent that flows for a short time. In a robot, such an overcurrent for a short time can cause a later failure. Therefore, it is necessary to detect an overcurrent that flows only for a short time. For this reason, in order to leave a trace of the overcurrent that has flowed in the wiring in the robot, that is, in order to specify the portion where the overcurrent has flowed in the wiring in the robot, Can not.
また、前述したように、現在のロボットにおいては、各アーム間で電気信号を伝達するためのケーブルとしてFPCが採用された回転関節用配線装置(リテーナ)が使用されている。このような回転関節用配線装置では、その構造上、FPCが層をなすように重なる部分が存在する。そのFPCが重なる部分では複数の導電線が(層方向で)密集することになる。このような構成の回転関節用配線装置に対し、引用文献1における問題点を考慮して単純に感度の高い感熱性塗料を用いた場合、次のような問題が生じる。すなわち、導電線が密集する箇所では、過電流が流れた導電線に対応する感熱性塗料だけでなく、その導電線の近くに存在する(隣り合う層の)導電線に対応する感熱性塗料にまで熱が伝達して変色してしまい、感熱性塗料がどの導電線からの発熱により変色したものであるのかが見分け難くなる。従って、過電流などの異常が生じた場合に、その過電流が流れた部分を特定することが困難になってしまう。 Further, as described above, in current robots, a rotating joint wiring device (retainer) that employs an FPC is used as a cable for transmitting electrical signals between the arms. In such a rotary joint wiring device, there are overlapping portions so that the FPCs form a layer due to the structure. In the portion where the FPC overlaps, a plurality of conductive lines are densely arranged (in the layer direction). When a highly sensitive heat-sensitive paint is simply used for the rotary joint wiring device having such a configuration in consideration of the problems in the cited document 1, the following problems occur. That is, in places where the conductive wires are densely packed, not only the heat-sensitive paint corresponding to the conductive wire through which the overcurrent flows, but also the heat-sensitive paint corresponding to the conductive wire (in the adjacent layer) that exists near the conductive wire. It is difficult to tell which conductive wire has changed the color of the heat-sensitive paint due to heat transfer to the heat. Therefore, when an abnormality such as an overcurrent occurs, it becomes difficult to specify a portion where the overcurrent flows.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの回転関節により結合される2つの部材間の配線としてフレキシブルプリント配線板を用いた構成において、過電流が流れた部分をその過電流の継続時間にかかわらず特定することができるロボットの回転関節用配線装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a portion where an overcurrent flows in a configuration using a flexible printed wiring board as a wiring between two members coupled by a rotary joint of a robot. It is an object to provide a wiring device for a rotary joint of a robot that can be specified regardless of the duration of the overcurrent.
請求項1記載の手段によれば、配線ケースは、筒状をなす筐体と、芯部材とを有し、筐体の内周側に芯部材を収納するように組み合わせて構成されている。筐体は、ロボットの相対回転する一方の部材に取り付けられている。芯部材は、ロボットの相対回転する他方の部材に取り付けられている。フレキシブルプリント配線板は、複数の導電線が配列された帯状をなし、その中間部は配線ケース内において芯部材の外周囲に層をなして巻くように収納されている。このような構成により、ロボットの相対回転する一方の部材と他方の部材との間で、その相対回転を阻害することなく電気信号の伝達を可能にしている。 According to the first aspect of the present invention, the wiring case includes a cylindrical casing and a core member, and is configured to be combined so that the core member is accommodated on the inner peripheral side of the casing. The housing is attached to one member that rotates relative to the robot. The core member is attached to the other member that rotates relative to the robot. The flexible printed wiring board has a strip shape in which a plurality of conductive wires are arranged, and an intermediate portion thereof is housed in a wiring case so as to be wound around the outer periphery of the core member. With such a configuration, an electric signal can be transmitted between one member and the other member of the robot that rotate relative to each other without hindering the relative rotation.
また、フレキシブルプリント配線板の一端部は、中間部のように重ねられることなく、芯部材から一方の部材内に導出されるとともにコネクタに接続されている。フレキシブルプリント配線板の他端部は、一端部と同様に重ねられることなく、筐体から他方の部材内に導出されるとともにコネクタに接続されている。熱感応部材は、フレキシブルプリント配線板の表面における複数の導電線上の部位であり、且つ、コネクタとの接続部分(一端側または他端側の部分)に取り付けられている。この熱感応部材は、導電線にロボットの定常動作状態で流れる電流に比べて過大な電流が流れたときの導電線が発する熱により感応するように構成されている。 Also, one end of the flexible printed wiring board is led out from the core member into one member and connected to the connector without being overlapped like the intermediate portion. The other end portion of the flexible printed wiring board is led out from the housing into the other member and connected to the connector without being overlapped similarly to the one end portion. The heat-sensitive member is a part on a plurality of conductive lines on the surface of the flexible printed wiring board, and is attached to a connection part (one end side or a part on the other end side) with the connector. The heat-sensitive member is configured to be sensitive to heat generated by the conductive wire when an excessive current flows in the conductive wire as compared to the current flowing in the steady operation state of the robot.
正の温度係数を持つサーミスタ(PTCサーミスタ)は、フレキシブルプリント配線板の導電線を介して伝達される電気信号の伝達経路に直列に介在するように設けられている。上記サーミスタは、過電流や過熱により熱せられると、素子内部の温度が上昇し、素子温度が所定の検知温度より上昇すると急激に抵抗値が増大するものである。すなわち、上記サーミスタは、導電線に過電流が流れると、その過電流を微小値に制限する過電流保護素子として機能する。このようなサーミスタとしては、例えば、ポリマ系のPTCサーミスタであるポリスイッチ(登録商標)などを用いることが可能である。 A thermistor having a positive temperature coefficient (PTC thermistor) is provided so as to be interposed in series in a transmission path of an electrical signal transmitted through a conductive wire of a flexible printed wiring board. When the thermistor is heated by overcurrent or overheating, the temperature inside the element rises, and when the element temperature rises above a predetermined detection temperature, the resistance value suddenly increases. That is, the thermistor functions as an overcurrent protection element that limits the overcurrent to a minute value when an overcurrent flows through the conductive wire. As such a thermistor, for example, a polyswitch (registered trademark) which is a polymer PTC thermistor can be used.
このような構成により、例えば外来ノイズの影響やロボットコントローラの誤動作などが原因で各部材間を伝達する電気信号に異常が生じ、所定の導電線に過大な電流が流れた場合、その導電線が一時的に発熱する。これにより、熱感応部材のうち、発熱した導電線上に位置する部分が感応する。また、このとき、過電流が流れる導電線に対応したサーミスタにも過電流が流れる。これにより、そのサーミスタの抵抗値が急激に増大し、過電流が流れる経路が直ちに電気的に遮断され、過電流が流れた導電線の発熱が収まる。このため、熱感応部材のうち、過電流が流れた導電線の発熱によって、その導電線に隣接する他の導電線上に位置する部分が感応することを極力抑制できる。 With such a configuration, for example, when an electrical signal transmitted between members is abnormal due to the influence of external noise or a robot controller malfunction, and an excessive current flows in a predetermined conductive line, the conductive line is Temporarily generates heat. Thereby, the part located on the heat-conductive member among heat sensitive members is sensitive. At this time, the overcurrent also flows through the thermistor corresponding to the conductive wire through which the overcurrent flows. As a result, the resistance value of the thermistor increases abruptly, the path through which the overcurrent flows is immediately electrically interrupted, and the heat generation of the conductive line through which the overcurrent flows is reduced. For this reason, it can suppress as much as possible that the part located on the other conductive wire adjacent to the conductive wire by heat_generation | fever of the conductive wire in which the overcurrent flowed among heat sensitive members.
フレキシブルプリント配線板の中間部は、配線ケース内において層をなすように巻かれている。このため、フレキシブルプリント配線板は、その中間部において層方向に重なる部分が生じる。仮に、この重なりのある中間部に熱感応部材を設けた場合には、一方のフレキシブルプリント配線板の導電線が発熱すると、それと重なる他方のフレキシブルプリント配線板の導電線も熱せられてしまい、過電流が流れた部位を特定することが難しくなってしまう。さらに、各部材間の相対回転に応じてフレキシブルプリント配線板の重なり合う部分は互いに擦れ合い、その摩擦熱によって熱感応部材が感応するおそれもある。 The intermediate portion of the flexible printed wiring board is wound so as to form a layer in the wiring case. For this reason, the flexible printed wiring board has a portion overlapping in the layer direction at the intermediate portion. If a heat-sensitive member is provided in the overlapped intermediate portion, if the conductive wire of one flexible printed wiring board generates heat, the conductive wire of the other flexible printed wiring board that overlaps it will also be heated. It becomes difficult to specify the part where the current flows. Furthermore, the overlapping portions of the flexible printed wiring boards rub against each other according to the relative rotation between the members, and the heat sensitive member may be sensitive to the frictional heat.
これに対し、本手段では、熱感応部材は、フレキシブルプリント配線板のコネクタとの接続部分に取り付けられている。また、本手段のフレキシブルプリント配線板は、各端部においては重ねられることはない。つまり、熱感応部材は、フレキシブルプリント配線板のうち、層をなすように重ねられることのないコネクタとの接続部分に設けられている。従って、本手段によれば、フレキシブルプリント配線板において層方向に重なる部分が存在する場合であっても、それにより過電流が流れた導電線を特定することが難しくなる事態の発生を防止できるとともに、摩擦熱によって熱感応部材が誤って感応する事態の発生を防止できる。さらに、フレキシブルプリント配線板のうち、配線ケースの筐体外部に導出された部位であるコネクタとの接続部分に取り付けられた熱感応部材の感応状況により、過電流の通電形跡を確認することになる。このため、フレキシブルプリント配線板を配線ケースから取り出すことなく、過電流の通電形跡を容易に確認することが可能となる。 On the other hand, in this means, the heat sensitive member is attached to the connection portion of the flexible printed wiring board with the connector. Moreover, the flexible printed wiring board of this means is not piled up in each edge part. That is, the heat sensitive member is provided in the connection part with the connector which does not overlap so that a layer may be formed among flexible printed wiring boards. Therefore, according to the present means, even when there is an overlapping portion in the layer direction in the flexible printed wiring board, it is possible to prevent the occurrence of a situation in which it becomes difficult to specify the conductive wire through which the overcurrent flows. The occurrence of a situation in which the heat-sensitive member erroneously responds due to frictional heat can be prevented. Furthermore, an overcurrent energization trace will be confirmed based on the sensitive state of the heat sensitive member attached to the connection portion of the flexible printed wiring board connected to the connector, which is a portion led out of the housing of the wiring case. . For this reason, it becomes possible to easily confirm the overcurrent energization trace without removing the flexible printed wiring board from the wiring case.
さて、前述した電気信号に異常が生じる事態というのは、例えば数年に1回など、稀にしか発生しない。一方、サーミスタは、定常動作状態においても小さな抵抗値を有しているため、小さな電流が流れ続け、これに伴い僅かに発熱する。仮に、従来技術のように、熱感応部材をサーミスタの表面に取り付けた場合、熱感応部材はサーミスタが定常動作状態において発する僅かな熱に晒されてしまい、経年による感応が生じてしまうおそれがある。そこで、本手段では、サーミスタは、熱感応部材と離間したところに設けるようにしている。これにより、熱感応部材が、サーミスタが定常的に発する熱に晒されることはない。従って、稀にしか発生しない過電流が流れる異常事態が生じたときに、熱感応部材が既に感応済みであり、過電流の通電形跡を残すことができなくなってしまうという事態を未然に防止することができる。 The above-described situation in which an electrical signal is abnormal occurs rarely, for example, once every several years. On the other hand, since the thermistor has a small resistance value even in a steady operation state, a small current continues to flow, and a little heat is generated accordingly. If the heat sensitive member is attached to the surface of the thermistor as in the prior art, the heat sensitive member may be exposed to a slight amount of heat generated by the thermistor in a steady operation state, and may become sensitive over time. . Therefore, in this means, the thermistor is provided at a position separated from the heat sensitive member. As a result, the heat sensitive member is not exposed to the heat generated by the thermistor constantly. Therefore, it is possible to prevent a situation in which an overcurrent that has occurred rarely occurs and the heat-sensitive member has already been sensitized, and it is no longer possible to leave an overcurrent energization trace. Can do.
上記したとおり、本手段の熱感応部材は、定常動作状態においてサーミスタが発生する熱に晒されることがなく、また、フレキシブルプリント配線板の層方向の重なりに起因した誤感応のおそれもない。従って、熱感応部材として高感度のものを用いることが可能となる。熱感応部材として高感度のものを用いれば、一瞬の過電流についてもその通電形跡を残すことが可能となる。すなわち、過電流が流れた部分をその過電流の継続時間にかかわらず特定することが可能となる。 As described above, the heat-sensitive member of the present means is not exposed to the heat generated by the thermistor in a steady operation state, and there is no risk of erroneous sensitivity due to the overlap in the layer direction of the flexible printed wiring board. Therefore, a highly sensitive member can be used as the heat sensitive member. If a highly sensitive material is used as the heat-sensitive member, it is possible to leave an energization trace even for a momentary overcurrent. That is, it is possible to specify the portion where the overcurrent flows regardless of the duration of the overcurrent.
請求項2記載の手段によれば、一端部が繋がった複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板を備えている。この複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板は、一端部から他端部までの幅寸法が一定の形状の折曲前フレキシブルプリント配線板に対して、その一端部近くから他端部まで折曲前フレキシブルプリント配線板を幅方向に2つ以上に均等に分割する1本以上の切れ目を入れることにより形成されている。 According to the second aspect of the present invention, a plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards connected at one end are provided. The plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards are not bent from one end to the other end of the flexible printed wiring board having a constant width dimension from one end to the other end. The flexible printed wiring board is formed by making one or more cuts that are equally divided into two or more in the width direction.
このような複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板を、その繋がっている部分に近い部分で折り曲げることにより、複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板が互いに重なるように配置することにより、フレキシブルプリント配線板が構成されている。このような構成によれば、折曲前フレキシブルプリント配線板は、細長い長方形の帯状になるので、このフレキシブルプリント配線板を、大きなシートのフレキシブルプリント配線板から打ち抜き加工する際の材料ロスがほとんど無くなる。 By bending such a plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards at a portion close to the connected portion, the plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards are arranged so as to overlap each other, thereby allowing the flexible printed wiring board to be overlapped. Is configured. According to such a configuration, the flexible printed wiring board before bending has a long and narrow rectangular band shape, so that there is almost no material loss when the flexible printed wiring board is punched from a flexible printed wiring board of a large sheet. .
上記構成によれば、複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板が重なる部分が確実に存在することになる。ただし、熱感応部材は、フレキシブルプリント配線板の繋がった一端部とコネクタとの接続部分に取り付けられている。つまり、熱感応部材は、複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板が重ならない部分に取り付けられている。このため、複数の短冊状のフレキシブルプリント配線板が重なる部分が確実に存在する本手段の構成であっても、それにより過電流が流れた導電線を特定することが難しくなる事態の発生を防止できるとともに、摩擦熱によって熱感応部材が誤って感応する事態の発生を防止できる。さらに、過電流の通電形跡を容易に確認することが可能となる。 According to the said structure, the part which a some strip-shaped flexible printed wiring board overlaps exists reliably. However, the heat-sensitive member is attached to a connection portion between the one end connected to the flexible printed wiring board and the connector. That is, the heat sensitive member is attached to a portion where a plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards do not overlap. For this reason, even if it is the structure of this means in which the part where a plurality of strip-like flexible printed wiring boards overlap certainly exists, the occurrence of the situation where it becomes difficult to specify the conductive wire through which the overcurrent flowed is prevented. In addition, it is possible to prevent the occurrence of a situation in which the heat-sensitive member is erroneously sensitive to frictional heat. Furthermore, it is possible to easily confirm the overcurrent energization trace.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図14は、一般的な産業用ロボットの構成を示している。図14に示すロボット1は、例えば6軸の垂直多関節型ロボットとして構成されている。ロボット1は、ベース2と、そのベース2に水平方向に回転可能に支持されたショルダ部3と、そのショルダ部3に上下方向に回転可能に支持された下アーム4と、その下アーム4に上下方向に回転可能に支持された第1の上アーム5と、その第1の上アーム5に捻り回転可能に支持された第2の上アーム6と、その第2の上アーム6に上下方向に回転可能に支持された手首7と、その手首7に捻り回転可能に支持されたフランジ8とを備えている。そして、アーム先端であるフランジ8には、図示はしないが、エンドエフェクタ(手先)が取り付けられる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 14 shows a configuration of a general industrial robot. The robot 1 shown in FIG. 14 is configured as, for example, a six-axis vertical articulated robot. The robot 1 includes a
エンドエフェクタとしては、ハンドの他に、視覚検査装置のカメラなどが考えられる。視覚検査装置とは、ワークの所望の検査ポイントをカメラで撮影してその撮影画像情報をロボットコントローラに送信し、ロボットコントローラが受信した撮影画像信号をディスプレイに表示するというもので、ディスプレイに表示された撮影画像を目で見て組立や加工などの良否を検査するものである。 As an end effector, in addition to a hand, a camera of a visual inspection device or the like can be considered. A visual inspection device is a device that captures a desired inspection point of a workpiece with a camera, transmits the captured image information to the robot controller, and displays the captured image signal received by the robot controller on the display. The quality of assembly and processing is inspected by visually checking the captured image.
上記したように、ショルダ部3はベース2に、下アーム4はショルダ部3に、第1の上アーム5は下アーム4に、第2の上アーム6は第1の上アーム5に、手首7は第2の上アーム6に、フランジ8は手首7に、それぞれ回転関節によって回転可能に支持されている。図2は、これら各部の回転関節構造のうち、手首7の第2の上アーム6に対する回転関節構造を示している。図2において、第2の上アーム6は、アーム基枠9を複数の外カバー10により覆って構成されている。第2の上アーム6のアーム基枠9の先端部分には、軸穴9aが形成されている。これに対し、手首7側には筒状の軸部7aが突設されている。軸部7aは、第2の上アーム6のアーム基枠9の軸穴9aに嵌合され、クロスローラベアリング11により相対回転可能に支持されている。手首7はこのような回転関節構造によって第2の上アーム6に上下方向に旋回可能に支持されているが、ショルダ部3、下アーム4、第1の上アーム5、第2の上アーム6、フランジ8といった他のロボット要素の回転関節も同様の構造である。
As described above, the
上記の旋回可能あるいは捻り回転可能なロボット要素であるショルダ部3、下アーム4、第1の上アーム5、第2の上アーム6、手首7およびフランジ8は、それぞれアクチュエータ、例えばサーボモータ(図示せず)を駆動源としている。これらのサーボモータに電源を供給したり、あるいは、ロボットコントローラからサーボモータの駆動回路に制御信号を送信したり、サーボモータのロータリエンコーダからロボットコントローラに回転検知信号を送信したりするために、ベース2から先端の手首7に至るまでのロボット内部には、ケーブル(図示せず)が通されている。
The
フランジ8に取り付けられるエンドエフェクタがハンドであれば、そのハンドのアクチュエータであるサーボモータに電源を供給したり、ハンドのサーボモータとロボットコントローラとの間で制御信号や回転検知信号を送受したりするためのケーブルがロボット内部に通される。エンドエフェクタが視覚検査装置のカメラである場合には、カメラに電源を供給したり、カメラの撮影画像信号をロボットコントローラに送信したりするためのケーブルがロボット内部に通される。
If the end effector attached to the
ロボット内部にケーブルを通す配線のうち、回転関節部分を通す配線には、図2〜図4に示す回転関節用配線装置12が用いられる。図2〜図4の回転関節用配線装置12は手首7の回転関節のものであるが、他の回転関節に用いられる配線装置も同様の構成のものである。回転関節用配線装置12は、配線ケース13内に帯状の長尺なフレキシブルプリント配線板14を収納してなる。なお、以下では、フレキシブルプリント配線板14を、FPC板14と称することとする。
Of the wiring passing through the cable inside the robot, the
回転関節用配線装置12の配線ケース13は、透明プラスチック製の両面が開放された円筒状の筐体15と、中心部に円形の芯部材16を一体に有した透明プラスチック製の第1の円板17と、同じく透明プラスチック製の第2の円板18とから構成されている。
第1の円板17および第2の円板18は、筐体15の両側の開放面を塞ぐためのものである。第1の円板17は、筐体15の内側に嵌合する円形嵌合突部17aを有している。第2の円板18は、筐体15の外側に嵌合する環状嵌合リブ18aを有している。第2の円板18は、第1の円板17の芯部材16にねじ19によって固定されて第1の円板17と一体化される。一体化された第1の円板17と第2の円板18とは、中心に芯部材16を有したリール20を構成する。
The
The
第1の円板17と第2の円板18を一体化してリール20を構成する際、円形嵌合突部17aを筐体15の内側に嵌合するとともに環状嵌合リブ18aを筐体15の外側に嵌合するようにして、第1の円板17と第2の円板18との間に筐体15を挟むように配する。このとき、筐体15と第1の円板17、第2の円板18との間には若干の隙間が形成されるようになっており、これにより、筐体15とリール20とが相対回転可能に組み立てられ、配線ケース13として構成される。
When the
配線ケース13の中心部に位置する芯部材16には、円弧状の保持溝16aが形成されており、その保持溝16a内に止め具21が嵌着されている。一方、筐体15には、その内周面から外周面に向かって円弧を描くようにしてスリット15aが形成されている。また、筐体15には、スリット15aから一方向に向かって反対側にまで延びる深溝15bが形成されている。深溝15bの先端部は、外周側の側面部が筐体15の外周面において外方に開放されているとともに、底面部も筐体15の端面において外方に開放されている。
An arc-shaped
第1の円板17の内面(配線ケース13の内面を構成する側の面)には、芯部材16と同心に大小径の異なる2本の環状リブ17b、17cが形成されており、それら2本の環状リブ17b、17cに挟まれた環状の溝状部分を案内路22としている。また、第1の円板17の内面には、芯部材16から放射状に延びる放射状リブ17dが複数本形成されている。なお、放射状リブ17dは、案内路22内には形成されていない。
Two
配線ケース13内には、摺動補助器23が配設されている。摺動補助器23は、有端環状に形成されたプラスチック製の回転板24を基台としている。回転板24の表裏両面のうち、一方の面には、突部24aが突設されている。また、回転板24の他方の面には、複数本の支持軸24bが回転板24の円弧に沿って一列に整列した状態で立設されており、その支持軸24bにローラ25が回転自在に支持されている。このとき、ローラ25の外径寸法を回転板24の幅寸法よりも大きくしておくことにより、ローラ25が回転板24の内外両周縁から外方に出っ張るようにしている。
A sliding
さらに、回転板24の支持軸24bが立設された面の一端近くには、他端に向く側の面を円弧凹面26aとした保護柱26が立設されている。保護柱26は、その幅が回転板24の幅よりも狭く、例えば回転板24の幅の半分程度に定められて回転板24の外周縁側に偏った位置に設けられている。ここで、回転板24の両端のうち、保護柱26が立設された一端とは反対側の他端にはローラ25が位置し、そのローラ25は回転板24の他端よりも外方に出っ張っている。
Further, a
このように回転板24に複数個のローラ25を配列してなる摺動補助器23は、回転板24の突部24aを第1の円板17の案内路22にスライド可能に嵌合するようにして配線ケース13内に収納されている。そして、回転板24の突部24aが案内路22にスライド可能に嵌合されることにより、摺動補助器23は、芯部材16の周りで当該芯部材16を中心に回転運動可能になっている。
In this way, the sliding assist
FPC板14は、図5にも示すように、複数枚重ねられて配線ケース13内に収容されている。また、FPC板14は、図6(a)および図6(b)に示すように、複数本の導電線27を形成したプラスチックフィルム、例えばポリイミドフィルム28に、絶縁被覆のためのプラスチックフィルム、例えばポリイミドフィルム29を接着剤30により接着してなる基本構成を有している。導電線27は、電源線または信号線として使用される。この場合、FPC板14としては、図6(a)に示すように導電線27が電源線27−1として使用される電源用FPC板14−1と、図6(b)に示すように導電線27が信号線27−2として使用される信号用FPC板14−2の2種類用意されている。電源線27−1および信号線27−2は、厚さについては同一で、線幅については信号線27−2の方が電源線27−1よりも狭くなっている。また、電源線27−1、信号線27−2の本数については、図6では、それぞれ4本ずつ図示しているが、もっと多数本形成するように構成してもよい。
As shown in FIG. 5, a plurality of
本実施形態では、電源用FPC板14−1は、手首7やフランジ8のアクチュエータ(駆動源)であるサーボモータに電源を供給するため、およびエンドエフェクタに電源を供給するためのものとして用いられている。また、信号用FPC板14−2は、上記サーボモータとロボットコントローラとの間で信号を送受するため、およびエンドエフェクタとロボットコントローラとの間で信号を送受するためのものとして用いられている。
In the present embodiment, the power FPC board 14-1 is used for supplying power to a servo motor which is an actuator (drive source) for the wrist 7 and the
複数枚のFPC板14としては、電源用FPC板14−1および信号用FPC板14−2がそれぞれ所要枚数使用されている。例えば3枚のFPC板14を重ね合わせる場合、1枚の信号用FPC板14−2を2枚の電源用FPC板14−1で挟むように重ね合わせる(図7参照)。このような構成の3枚のFPC板14−1、14−2、14−1を製造する方法について、図8〜図13を参照して説明する。
As the plurality of
まず、上記3枚のFPC板14−1、14−2、14−1は、図8に示すような一枚のFPC板51(折曲前フレキシブルプリント配線板に相当)から構成されている。FPC板51の形状は、長尺な帯状、且つ、一端部から他端部まで幅寸法が一定の形状である。FPC板51には、上記3枚のFPC板14−1、14−2、14−1にそれぞれ相当する領域51−1、51−2、51−3が形成されている。
First, the three FPC boards 14-1, 14-2, 14-1 are composed of one FPC board 51 (corresponding to a flexible printed wiring board before bending) as shown in FIG. The shape of the
続いて、図9に示すように、FPC板51における一端部(図9中の上端部)近くから、電源用FPC板14−1相当の領域51−1と、電源用FPC板14−1相当の領域51−3との境界に切れ目51aを入れ、電源用FPC板14−1相当の領域51−3と信号用FPC板14−2相当の領域51−2との境界に切れ目51bを入れ、いわゆる暖簾のような形状に加工する。これにより、電源用FPC板14−1と、信号用FPC板14−2と、電源用FPC板14−1とが形成される。電源用FPC板14−1、信号用FPC板14−2、および、電源用FPC板14−1は、それぞれ帯状で且つ同一幅の短冊状である。
Subsequently, as shown in FIG. 9, from the vicinity of one end portion (the upper end portion in FIG. 9) of the
この後、図13に示すように、左右両側の信号用FPC板14−2と電源用FPC板14−1の各一端部を折り曲げることにより、電源用FPC板14−1、信号用FPC板14−2、および、電源用FPC板14−1を重ねた状態にする。以下、この重ね方について、詳述する。
Thereafter, as shown in FIG. 13, the power FPC board 14-1 and the
まず、図10に示すように、左右両側の信号用FPC板14−2と電源用FPC板14−1の各一端部に、折り易くするために、折れ目線51c、51d、51e、51fを入れる。続いて、図11に示すように、左側の信号用FPC板14−2を折れ目線51cに沿って折り曲げ、右方へ延ばす。そして、図12に示すように、上記折り曲げた信号用FPC板14−2を折れ目線51dに沿って折ることにより、電源用FPC板14−1の上に重ねる。
First, as shown in FIG. 10,
次いで、右側の電源用FPC板14−1を折れ目線51eに沿って折り曲げ、左方へ延ばす。この後、図13に示すように、上記折り曲げた電源用FPC板14−1を折れ目線51fに沿って折り曲げることにより、信号用FPC板14−2(および電源用FPC板14−1)の上に重ねる。これにより、3枚のFPC板14−1、14−2、14−1を重ね合わせたFPC板14が製造される。
Next, the right power supply FPC board 14-1 is bent along the
電源用FPC板14−1、14−1と、信号用FPC板14−2とでは、図4に示すように、他端部側の長さが異なり、信号用FPC板14−2の方が、電源用FPC板14−1、14−1よりも長尺となっている。そして、電源用FPC板14−1、14−1、信号用FPC板14−2は、一端部側の部分14dでほぼ直角に図4中上方に折り曲げられ、上方に延びる延長部14aが形成されている。また、電源用FPC板14−1、14−1は他端部側の部分14eでほぼ直角に図4中下方に折り曲げられ、下方に延びる延長部14bが形成されている。さらに、信号用FPC板14−2の他端部側の部分14fもほぼ直角に図4中下方に折り曲げられ、下方に延びる延長部14cが形成されている。
As shown in FIG. 4, the power FPC boards 14-1 and 14-1 and the signal FPC board 14-2 have different lengths on the other end side, and the signal FPC board 14-2 has a different length. The power supply FPC plates 14-1 and 14-1 are longer. The power FPC boards 14-1 and 14-1 and the signal FPC board 14-2 are bent at a substantially right angle at a
電源用FPC板14−1、14−1、信号用FPC板14−2の一端部である折曲部分14dは、リール20の相対回転中心部である芯部材16に連結されている。また、電源用FPC板14−1、14−1の他端部である折曲部分14eと、信号用FPC板14−2の他端部である前記折曲部分14fとは、筐体15に連結されている。
The
具体的には、電源用FPC板14−1、14−1、信号用FPC板14−2の折曲部分14dについては、芯部材16に嵌着された止め具21の差し込み溝21a内に挿入保持されている。一方、電源用FPC板14−1、14−1の折曲部分14eはスリット15a内に挿入され、信号用FPC板14−2の折曲部分14fは、スリット15aに連続する深溝15b内にその全体にわたって挿入され、スリット15aの外周側の開放口および深溝15bの先端部の外周側の開放口を塞ぐようにして筐体15に固定された押え具31および32によってそれぞれ押えられている。
Specifically, the
このようにして両端部が芯部材16および筐体15に連結されたFPC板14は、図3に示すように、配線ケース13内において、途中部分が摺動補助器23の両端間の開口部に通され、そして、摺動補助器23の内側に位置する部分が芯部材16の外周に所要回数巻かれ、摺動補助器23の外側に位置する部分が摺動補助器23の内側での巻き方向と逆の巻き方向になるよう所要回数巻かれている。このように摺動補助器23の内外両側において巻き方向が異なるFPC板14は、摺動補助器23の両端間の開口部分においてU字状に折り返された状態になっている。そして、そのU字状に折り返された部分T(ほぼ円弧状の反転部、以下、折り返し部分Tという)の内側には、前述した回転板24の他端に設けられたローラ25が位置している。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、FPC板14の延長部14a、14b、14cのうち、芯部材16に連結された一端部の延長部14aの先端部には、FPC板14の導電線27に接続されたコネクタ33が取着されている。また、延長部14aとコネクタ33との接続部分において、延長部14aの表面(コネクタ33と接する側と反対側の面)には、矩形状をなす熱感応シール60(熱感応部材に相当)が貼付されている。図1にも示すように、熱感応シール60は、延長部14aの表面において、全ての導電線27(電源線27−1、信号線27−2)を覆うようにして配置されている。また、熱感応シール60は、その長手方向がコネクタ33の長手方向と一致するような向きで配置されている。すなわち、熱感応シール60の長手方向は、各導電線27の延びる方向に対して概ね直角となっている。
As shown in FIG. 4, of the
熱感応シール60は、色の変化で温度上昇を知らせるものである。熱感応シール60は、いわゆる高感度タイプであり、所定の検知温度以上になると短時間(例えば数ミリ秒〜1秒程度)で変色する。また、熱感応シール60は、不可逆性タイプのものであり、一旦変色すると元には戻らない。熱感応シール60は、導電線27に正常時に比べて極めて大きな電流(過電流)が流れたとき、その導電線27が発する熱によって感応するように上記検知温度が設定されている。このような構成により、熱感応シール60は、ロボット1の定常動作状態では感応することなく、ロボット1に何らかの異常が生じて所定の導電線27に過電流が流れた場合に、その痕跡を変色という形で残すようになっている。
The heat
筐体15に連結されたFPC板14の他端部の延長部14b、14cのうち、スリット15aに保持された短尺な電源用FPC板14−1の他端部の延長部14bは、その中間部分付近で切断されている。ただし、その切断部分は、基板61を介して再度接続されている。その基板61には、図1に示すように、FPC用コネクタ62、63およびポリスイッチ71〜74が搭載されている。延長部14bの切断部分のうち、折曲部分14eに近い側の端部は、FPC用コネクタ62に接続されている。一方、延長部14bの切断部分のうち、折曲部分14eから遠い側(先端部に近い側)の端部は、FPC用コネクタ63に接続されている。
Of the
FPC用コネクタ62の各端子は、基板61上に形成された配線パターンおよびポリスイッチ71〜74を介して、それぞれFPC用コネクタ63の各端子に接続されている。このような構成により、電源用FPC板14−1の電源線27−1を介して伝達される電源(電気信号)の伝達経路に、ポリスイッチ71〜74が直列に介在するようになっている。そして、延長部14bの先端部(図4中の下端部)には、コネクタ34が取着されている。
Each terminal of the
筐体15に連結されたFPC板14の他端部の延長部14b、14cのうち、深溝15bの先端部に保持された長尺な信号用FPC板14−2の他端部の延長部14bは、その中間部分で切断されている。ただし、その切断部分は、基板64を介して接続されている。その基板64には、図1に示すように、FPC用コネクタ65、66およびポリスイッチ75〜78が搭載されている。延長部14cの切断部分のうち、折曲部分14fに近い側の端部は、FPC用コネクタ65に接続されている。一方、延長部14cの切断部分のうち、折曲部分14fから遠い側(先端部に近い側)の端部は、FPC用コネクタ66に接続されている。
Of the
FPC用コネクタ65の各端子は、基板64上に形成された配線パターンおよびポリスイッチ75〜78を介して、それぞれFPC用コネクタ66の各端子に接続されている。このような構成により、信号用FPC板14−2の信号線27−2を介して伝達される信号(電気信号)の伝達経路に、ポリスイッチ75〜78が直列に介在するようになっている。そして、延長部14cの先端部(図4中の下端部)には、コネクタ35が取着されている。
Each terminal of the
ポリスイッチ71〜78は、ポリマ系のPTCサーミスタ(正の温度係数を持つサーミスタ)である。ポリスイッチ71〜78は、過電流などに起因する熱が加えられると、素子内部の温度が上昇し、素子温度が所定温度より上昇すると急激に抵抗値が増大するものである。このため、ポリスイッチ71〜78は、導電線27に過電流が流れると、その過電流を微小値に制限する。また、ポリスイッチ71〜78の抵抗値変化は可逆性であり、素子温度が下がると再び元の抵抗値に戻るようになっている。従って、ポリスイッチ71〜78は、自己復帰可能な(交換の必要がない)過電流保護素子(ヒューズ)として機能する。このため、ポリスイッチ71〜78は、導電線27に過電流が流れることで過電流制限動作を行った場合でも、その後は自己復帰してしまうため、過電流制限動作を行った形跡を残すことはできない。このような事情から、本実施形態では、前述した熱感応シール60を設けている。
The poly switches 71 to 78 are polymer PTC thermistors (thermistors having a positive temperature coefficient). In the poly switches 71 to 78, when heat due to an overcurrent or the like is applied, the temperature inside the element rises, and when the element temperature rises above a predetermined temperature, the resistance value suddenly increases. For this reason, when an overcurrent flows through the
芯部材16に保持されたFPC板14の延長部14aは、第2の円板18にその外周から中心部にかけて直線状に形成されたスリット18bを通して配線ケース13の外方へ導出されている。また、筐体15のスリット15aに保持された短尺な電源用FPC板14−1の延長部14bは、スリット15aのうち第1の円板17による閉鎖から除かれた部分を通して配線ケース13の外方へと導出され、深溝15bの先端部に保持された長尺な信号用FPC板14−2の延長部14cは、深溝15bの先端部の底面部側(第1の円板17側)の開放口から配線ケース13の外方へと導出されている。
The
ここで、3枚のFPC板14は、配線ケース13内に位置する部分については接着されておらず、互いに摺動可能になっている。FPC板14の非接着部分の長さは、図3に示すように、摺動補助器23の開放部分でU字状の折り返し部分Tにおいて内側に位置するFPC板14から外側に位置するFPC板14が離れて互いの間に隙間が形成されるようにするために、折り返し部分Tにおいて外側に位置するFPC板14ほど長く定められている。
Here, the three
回転関節用配線装置12は以上のように構成されている。ここで、回転関節用配線装置12の組み立て手順の一例を説明する。まず、作業台上に第1の円板17を載せ、筐体15を第1の円板17上に、円形嵌合突部17aに嵌合させるようにして載せる。続いて、摺動補助器23の回転板24の突部24aを第1の円板17の案内路22に嵌め込むようにして摺動補助器23を筐体15内に収納する。
The rotating
その後、前述したようにして製造された3枚のFPC板14の一端部を止め具21の差し込み溝21aに差し込んだ上で、止め具21を芯部材16の保持溝16aに嵌着する。次いで、FPC板14を、摺動補助器23の内側において芯部材16の周りに所要回数緩く巻き、続いて、FPC板14を摺動補助器23の両端間の開口部に通して摺動補助器23の内側から外側へと出し、そして、折り返して摺動補助器23の外側に、内側と巻き方向を逆にして所要回数巻く。
Thereafter, one end of the three
続いて、FPC板14のうち、短尺な電源用FPC板14−1の他端部の延長部14bを筐体15のスリット15a内に外周側から入れるとともに、長尺な信号用FPC板14−2の他端部の延長部14cを、深溝15bの先端部の内側に、筐体15の外周側の開放口から入れる。そして、短尺な電源用FPC板14−1の他端部から長尺な信号用FPC板14−2の他端部に至る部分をスリット15aおよび深溝15b内に上方から挿入する。これにより、短尺な電源用FPC板14−1および長尺な信号用FPC板14−2の延長部14b、14cがそれぞれスリット15aおよび深溝15bの先端部から第1の円板17側に導出された状態にする。
Subsequently, of the
続いて、第2の円板18を、そのスリット18b内に芯部材16から上向きに導出されている延長部14aを外周側から中心側に向けて挿入するようにしながら、筐体15の上に配置して環状嵌合リブ18aを筐体15の外周に嵌合する。最後に、第2の円板18をねじ19によって芯部材16に固定する。以上により、回転関節用配線装置12が組み立てられる。
Subsequently, the
さて、FPC板14を収納した配線ケース13は、図2に示すように、筐体15を金属製の保持筒36に取り付けた上で、筐体15およびリール20の相対回転の中心を、手首7および第2の上アーム6の相対回転の中心に一致させるようにして回転関節部分に配置されている。そして、保持筒36のフランジ36aが例えば手首7の軸部7aにねじ37によって固定されている。これにより、筐体15が保持筒36を介して手首7(ロボットの相対回転する一方の部材に相当)に固定される。
Now, as shown in FIG. 2, the
筐体15が手首7の軸部7aに固定された配線ケース13は、第2の上アーム6のアーム基枠9にねじ38によって固定された取り付け枠39の筒状収納部39a内に収納されている。筒状収納部39aは両端開放型で、一端部に、例えばT型の連結枠39bが形成されており、その連結枠39bが第2の円板18を通して芯部材16にねじ40によって固定されている。これにより、リール20が連結枠39bを介して第2の上アーム6(ロボットの相対回転する他方の部材に相当)に固定される。なお、連結枠39bには、第2の円板18のスリット18bから外方に導出されたFPC板14の延長部14aを通すためのスリット39cが形成されている。そして、外カバー10が取り付け枠39を覆うようにしてアーム基枠9および取り付け枠39に複数本のねじ41によって固定されている。
The
配線ケース13の第2の円板18から導出されたFPC板14の一方の延長部14aのコネクタ33は、第2の上アーム6内の所定部位に固定され、そのコネクタ33に第2の上アーム6内に配線されたケーブルがコネクタ(いずれも図示せず)を介して接続される。また、配線ケース13の筐体15から第1の円板17側に導出された2つの他方の延長部14b、14cのコネクタ34、35は、手首7内の所定部位に固定され、そのコネクタ33に手首7内に配線されたケーブルがコネクタ(いずれも図示せず)を介して接続される。
A
以上のようにして第2の上アーム6内に配線されたケーブルと、手首7内に配線されたケーブルとが回転関節用配線装置12を介して接続される。このような構成により、ロボットの相対回転する一方の部材(手首7)と他方の部材(第2の上アーム6)との間で、その相対回転を阻害することなく電気信号の伝達を可能にしている。
As described above, the cable wired in the second upper arm 6 and the cable wired in the wrist 7 are connected via the rotating
上記構成によれば、次のような作用および効果が得られる。
例えば、外来ノイズの影響やロボットコントローラの誤動作などが原因で各部材間を伝達する電気信号に異常が生じ、所定の導電線27に過大な電流が流れた場合、その導電線27は一時的に発熱する。これにより、熱感応シール60のうち、発熱した導電線27上に位置する部分が変色(感応)する。ユーザは、上記異常が生じた際、熱感応シール60の変色した位置を確認することで、どの導電線27に過電流が流れたのかを確認することができる。このように、異常発生時、過電流が流れた部位を特定することが可能になり、その後の異常対応(FPC板14の修理、交換など)が行い易くなる。
According to the above configuration, the following operations and effects can be obtained.
For example, when an abnormal electric signal is transmitted between members due to the influence of external noise or a robot controller malfunction, and an excessive current flows through a predetermined
上記異常発生時、過電流が流れる導電線27に対応したポリスイッチ(71〜78)にも過電流が流れる。これにより、そのポリスイッチ(71〜78)の抵抗値が急激に増大し、過電流が流れる経路が直ちに電気的に遮断される。このため、熱感応シール60のうち、過電流が流れた導電線27に対し平面方向にて隣接する他の導電線27上に位置する部分が感応することを極力抑制できる。すなわち、過電流が流れた部位を誤って特定してしまう事態の発生を防止できる。
When the abnormality occurs, the overcurrent also flows through the polyswitches (71 to 78) corresponding to the
FPC板14は、配線ケース13内では層をなすように巻かれている。このため、FPC板14には、配線ケース13内に収容された部分(中間部)において層方向に重なる部分が存在する。仮に、この重なりのある部分に熱感応シール60を設けた場合には、所定の導電線27が発熱すると、発熱した導電線27と層方向に隣接する(重なる)他の導電線27も、その発熱によって熱せられることから、過電流が流れた部位を特定することが難しくなる。FPC板14は、その厚みが薄いのが通常であるので、層方向に重なる部分においては、横方向に隣り合う導電線27との間の距離よりも、層方向に重なる導電線27との間の距離のほうが短くなる可能性が高い。このようなことからも、層方向の重なりに伴う上記問題を解決する必要性は高い。さらに、各部材間の相対回転に応じてFPC板14の重なり合う部分は互いに擦れ合い、その摩擦熱によって熱感応シール60が経年的に変色(感応)するおそれもある。
The
これに対し、本実施形態では、熱感応シール60は、FPC板14のコネクタ33との接続部分に取り付けられている。そして、FPC板14は、コネクタ33との接続部分である端部においては重ねられていない。つまり、熱感応シール60は、FPC板14のうち、層をなすように重ねられることのない部分に設けられている。従って、配線ケース13内に収容されるFPC板14が層方向に重なる部分が存在するとしても、それにより過電流が流れた導電線27を特定することが難しくなる事態の発生を防止できるとともに、摩擦熱によって熱感応シール60が誤って感応する事態の発生を防止できる。
On the other hand, in the present embodiment, the heat
さらに、本実施形態によれば、FPC板14のうち、配線ケース13の筐体15外部に導出された部位であるコネクタ33との接続部分に取り付けられた熱感応シール60の感応状況により、過電流の通電形跡を確認することになる。このため、FPC板14を配線ケース13から取り出すことなく、過電流の通電形跡を容易に確認することが可能となる。従って、異常発生時における異常箇所の特定作業の効率を高めることができるという効果が得られる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
ロボット1において、前述したような電気信号に異常が生じる事態というのは、例えば数年に1回など、稀にしか発生しない。一方、ポリスイッチ71〜78は、定常動作状態においても小さな抵抗値を有しているため、小さな電流が流れ続け、これに伴い僅かに発熱している。仮に、従来技術のように、熱感応シール60をポリスイッチ71〜78の表面に取り付けた場合、熱感応シール60はポリスイッチ71〜78が定常動作状態において発する僅かな熱に常に晒されてしまい、経年による変色が生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、ポリスイッチ71〜78は、熱感応シール60と離間したところに設けるようにしている。これにより、熱感応シール60が、ポリスイッチ71〜78が定常的に発する熱に晒されることはない。従って、稀にしか発生しない過電流が流れる異常事態が生じたときに、熱感応シール60が既に変色済み(感応済み)であり、過電流の通電形跡を残すことができなくなってしまうという事態を未然に防止することができる。
In the robot 1, a situation where an abnormality occurs in the electrical signal as described above rarely occurs, for example, once every several years. On the other hand, since the poly switches 71 to 78 have a small resistance value even in the steady operation state, a small current continues to flow, and accordingly, heat is slightly generated. If the heat-
熱感応シール60は、所定の検知温度以上になると短時間で変色する、いわゆる高感度タイプのものを用いている。上記したとおり、本実施形態の熱感応シール60は、定常動作状態においてポリスイッチ71〜78が発生する熱に晒されることがなく、また、FPC板14の層方向の重なりに起因して誤って変色するおそれもない。従って、熱感応シール60として高感度のものを用いたとしても、経年変色や誤変色することなく、一瞬の過電流についてもその通電形跡を確実に残すことが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、過電流が流れた部分をその過電流の継続時間にかかわらず特定することが可能となる。
The heat
一枚のFPC板51における一端部(図9中の上端部)近くから、電源用FPC板14−1相当の領域51−1と、信号用FPC板14−2相当の領域51−2と、電源用FPC板14−1相当の領域51−3との各境界に切れ目51a、51bを入れ、いわゆる暖簾のような形状に加工した後、左右両側の信号用FPC板14−2と電源用FPC板14−1の各一端部を折り曲げることにより、電源用FPC板14−1、信号用FPC板14−2、および、電源用FPC板14−1を重ねた状態にした。この構成によれば、一枚の細長い長方形状のFPC板51を、FPC板の大きなシートから打ち抜き加工する(切り出す)だけであるから、両端部にT字型部分が存在する細長い帯状のフレキシブルプリント配線板とは異なり、材料ロスがほとんどなくなる。
From near one end (the upper end in FIG. 9) of one
上記構成によれば、複数の短冊状のFPC板14−1、14−2が重なる部分が確実に存在することになる。ただし、熱感応シール60は、FPC板14のコネクタ33との接続部分に取り付けられている。このように、複数の短冊状のFPC板14−1、14−2が重なる部分が確実に存在する構成であっても、それにより過電流が流れた導電線27を特定することが難しくなる事態の発生を防止できるとともに、摩擦熱によって熱感応シール60が誤って感応する事態の発生を防止できる。
According to the said structure, the part with which several strip-shaped FPC board 14-1 and 14-2 overlap exists reliably. However, the heat
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
熱感応シール60は、その長手方向がコネクタ33の長手方向と一致するように配置したが、これに限らずともよく、熱感応シール60およびコネクタ33の長手方向が一致しない配置でもよい。その場合、熱感応シール60は、各導電線27が延びる方向に対して斜めに配置されることになる。このような配置により、熱感応シール60において、各導電線27と対向する部分の面積が増加するため、より多くの部分が導電線27の発熱により感応する対象となる。このような構成によれば、所定の広がりを持つ熱というものを、より多くの部分でもって検知することになるため、どの導電線27に過電流が流れたのかを一層精度よく特定することが可能となる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The heat
熱感応シール60の取り付け位置は、FPC板14の表面における複数の導電線27上の部位であり、且つ、FPC板14が重ねられない部分であれば、図1および図4に示した位置に限らずともよく、適宜変更可能である。また、熱感応シールを3つ用意し、FPC板14およびコネクタ34の接続部分(2箇所)と、FPC板14およびコネクタ35の接続部分(1箇所)とにそれぞれ配置してもよい。
The mounting position of the heat
本発明におけるフレキシブルプリント配線板とは、厚み方向の長さが通常のケーブルに比べて格段に短い(通常のケーブルに比べて格段に薄い)フラットケーブル全般を意味するものであり、例えば、フレキシブルフラットケーブル(FFC)も含む。
フレキシブルプリント配線板としては、ロボット1の相対回転する各部材間において電気信号を伝達するための複数の導電線が配列された帯状をなすものであればよく、例えば、両端部にT字型部分が存在する帯状をなすFPC板を用いてもよい。なお、この場合、回転関節用配線装置におけるFPC板以外の構成について、FPC板の変更に合わせて適宜変更する必要がある。このように、折り曲げ部分の存在しないFPC板を用いる場合でも、そのFPC板は、配線ケース内にて層方向に重なり合う部分が存在することになるので、上記実施形態と同様の作用および効果が得られる。
The flexible printed wiring board in the present invention means all flat cables whose length in the thickness direction is much shorter than that of a normal cable (which is much thinner than that of a normal cable). A cable (FFC) is also included.
Any flexible printed wiring board may be used as long as it has a belt-like shape in which a plurality of conductive wires for transmitting electrical signals are arranged between the relative rotating members of the robot 1. An FPC plate having a band shape in which there is a mark may be used. In this case, it is necessary to appropriately change the configuration other than the FPC board in the wiring device for rotary joints in accordance with the change of the FPC board. Thus, even when an FPC board that does not have a bent portion is used, the FPC board has a portion that overlaps in the layer direction in the wiring case, so that the same operations and effects as those of the above embodiment are obtained. It is done.
ポリスイッチ71〜78を設けるための基板61、64の挿入位置は、図4に示した位置に限らずともよく、導電線27を介して伝達される電気信号の伝達経路にポリスイッチ71〜78を直列に介在することができる位置であれば、適宜変更可能である。
正の温度係数を持つサーミスタとしては、ポリスイッチ71〜78に限らずともよい。
熱感応部材としては、熱感応シール60に限らずともよく、例えば、感熱性塗料でもよい。
上記実施形態では、本発明を6軸の垂直多関節型のロボット1に適用した例を説明したが、本発明は、回転関節を有するロボット全般に適用可能である。
The insertion positions of the
The thermistor having a positive temperature coefficient is not limited to the
The heat sensitive member is not limited to the heat
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the 6-axis vertical articulated robot 1 has been described. However, the present invention can be applied to all robots having rotating joints.
図面中、1はロボット、6は第2の上アーム、7は手首、12は回転関節用配線装置、13は配線ケース、14はフレキシブルプリント配線板、15は筐体、16は芯部材、27は導電線、33〜35はコネクタ、60は熱感応シール(熱感応部材)、71〜78はポリスイッチ(サーミスタ)を示す。 In the drawings, 1 is a robot, 6 is a second upper arm, 7 is a wrist, 12 is a rotary joint wiring device, 13 is a wiring case, 14 is a flexible printed wiring board, 15 is a housing, 16 is a core member, 27 Are conductive wires, 33 to 35 are connectors, 60 is a heat sensitive seal (heat sensitive member), and 71 to 78 are poly switches (thermistors).
Claims (2)
前記ロボットの相対回転する各部材間において電気信号を伝達するための複数の導電線が配列された帯状をなし、中間部は前記配線ケース内において前記芯部材の外周囲に層をなして巻くように収納され、一端部は重ねられることなく前記芯部材から前記一方の部材内に導出され、他端部は重ねられることなく前記筐体から前記他方の部材内に導出されるフレキシブルプリント配線板と、
前記フレキシブルプリント配線板の一端部および他端部がそれぞれ接続されるコネクタと、
前記フレキシブルプリント配線板の表面における前記複数の導電線上の部位であり、且つ、前記コネクタとの接続部分に取り付けられた熱感応部材と、
前記電気信号の伝達経路に直列に介在するように、且つ、前記熱感応部材と離間して設けられた正の温度係数を持つサーミスタと、
を備え、
前記熱感応部材は、前記導電線に定常動作状態で流れる電流に比べて過大な電流が流れたときの前記導電線が発する熱により感応するように構成されていることを特徴とするロボットの回転関節用配線装置。 A cylindrical housing attached to one of the relative rotating members of the robot; and a core member attached to the other of the relative rotating members of the robot; and the core on the inner peripheral side of the housing A wiring case configured in combination so as to accommodate the members;
The robot has a belt-like shape in which a plurality of conductive wires for transmitting electrical signals are arranged between the relative rotating members of the robot, and the intermediate portion is wound around the outer periphery of the core member in the wiring case. A flexible printed wiring board that is led out from the core member into the one member without being overlapped, and is led out from the housing to the other member without being overlapped. ,
Connectors to which one end and the other end of the flexible printed wiring board are respectively connected;
A heat-sensitive member that is a part on the plurality of conductive wires on the surface of the flexible printed wiring board and is attached to a connection portion with the connector;
A thermistor having a positive temperature coefficient provided in series with the electric signal transmission path and spaced apart from the heat-sensitive member;
With
The rotation of the robot, wherein the heat sensitive member is configured to be sensitive to heat generated by the conductive wire when an excessive current flows compared to a current flowing through the conductive wire in a steady operation state. Wiring device for joints.
前記熱感応部材は、前記フレキシブルプリント配線板の繋がった一端部と前記コネクタとの接続部分に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のロボットの回転関節用配線装置。 The flexible printed wiring board has a shape with a constant width from one end to the other end, and the flexible printed wiring board before the bending from near one end to the other end of the flexible printed wiring board. A plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards formed by making one or more cuts that are evenly divided into two or more in the width direction and having one end connected, the plurality of strip-shaped flexible printed wirings By bending the plate at a portion close to the connected portion, the plurality of strip-shaped flexible printed wiring boards are arranged so as to overlap each other,
2. The wiring device for a rotary joint of a robot according to claim 1, wherein the heat sensitive member is attached to a connection portion between the one end connected to the flexible printed wiring board and the connector.
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