JP2015085451A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、組立性がよく、電気的な接続信頼性の高い回動部の配線構造を備えたロボットを提供する。【解決手段】第１部材としてのジョイント７９と、ジョイント７９に対して屈伸する第３番目の一の回動軸９５回りに回動する第２部材としてのリンク８０と、を含むロボットであって、第３番目の一の回動軸９５と略直交する方向に第１面６１ａを向けてジョイント７９に設置され、第１面６１ａにフラットケーブルとしてのＦＰＣ６８の一端と接続される接続部としてのコネクター６７が設けられた配線基板６１と、リンク８０第２部材に設けられ、ＦＰＣ６８の他端側が第３番目の一の回動軸９５と略平行する回動軸Ｐｗ回りに巻回されたリール６８ｗと、を備え、ＦＰＣ６８は、第１面６１ａに対して略垂直に接続されることを特徴とするロボット。【選択図】図３

Description

この発明は、ロボットに関するものである。

従来より、工場等の製造現場における工業製品の組み立て工程、あるいは溶接工程等の作業において、自動化や省力化のために産業用のロボットが広く用いられている。そして近年は、工業製品の小型化や高機能化に対応するために作業工程が複雑化しているのに伴って、ロボットのアームを構成する複数の部材が関節駆動軸（回動軸）により相対回動するように組み合わされた多関節アームを有する多軸制御のロボットの需要が増えてきている。例えば特許文献１には、基体（胴体）の左右両側に６軸の多関節アームが連結された双腕ロボットが開示されている。こうした６軸の多関節アームにおいては、人の腕の動きと同じような動きを実現すべく、例えば、部材としての肩部、上腕部、前腕部、および手首部で構成されている。このような多関節アームの手首部となる部材の先端側には、ロボットが行う所定の作業を実行するロボットハンドなどのエンドエフェクターが取り付けられる。

このようなロボットでは、連結された隣り合う部材やエンドエフェクターなどの駆動源をなすモーターに電源を供給したり、モーターとロボット制御部との間で制御用信号を送受したりするケーブルが配線される。この場合の配線方式として、ケーブルをベースやアームの内部に通す内部配線方式と、ロボットの外面に沿って配線する外部配線方式とがあり、近年のロボットの小型化の要求に対しては内部配線方式が有利とされている。ロボットの内部配線方式による配線においては、回動する関節部分で、相対回動する隣り合う部材（基体とアーム、アームとアーム、アームと手首部、など）の相対回動を阻害しないような配線構造とする必要がある。

例えば特許文献２に、相対回動する第１部材と第２部材とをフラットケーブルを用いて配線する配線構造が紹介されている。具体的には、フラットケーブルの一端は第１部材に設けられた接続部としての第１コネクターに接続され、第２部材に設けられフラットケーブルの他端側が捲回されたリールを介してフラットケーブルの他端が第２部材に設けられた第２コネクターに接続されている。このように、第１コネクターと第２コネクターとに両端が接続されたフラットケーブルは、そのフラットケーブルが捲回されたリール部分で、第１部材と第２部材との相対回動に追従して巻き送り方向または巻き戻し方向に動くことにより、特に巻き戻し方向に動いたときに配線に加わる引っ張り力が吸収されて、配線の断線や早期の劣化などの不具合を回避することができる。

特開２００８−１８８６９９号公報 特開２００３−２３０２２３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の内部配線構造では、第１コネクターおよび第２コネクターが、フラットケーブルの差込み方向を略平行に対峙させて配置されている。このため、第１コネクターおよび第２コネクターそれぞれのフラットケーブルとの接続部において、フラットケーブルに引っ張り方向の力が生じると、フラットケーブルがコネクターから抜ける方向の力が加わることになるため、フラットケーブルの接続部の緩みや抜けによる接続不良を惹き起こす虞があるという課題があった。
また、特許文献２に記載の内部配線構造において、フラットケーブルを複数重ねて配線を施す構成とした場合に、第１コネクター側および第２コネクター側のそれぞれにおいて、複数のコネクターを並設させるスペースが広く必要になってしまうので、ロボットの小型化に不利になるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るロボットは、第１部材と、前記第１部材に対して一の回動軸回りに回動する第２部材と、を含むロボットであって、前記第１部材に設けられ、フラットケーブルの一端と接続される接続部が配置された配線基板を備え、前記フラットケーブルの他端は前記第２部材に固定され、前記フラットケーブルの一端に張力が作用しているときに前記フラットケーブルの他端に作用する張力方向は、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向と異なることを特徴とする。

本適用例によれば、第１部材に配置された接続部におけるフラットケーブルの一端の挿入方向が、フラットケーブルの他端に作用する張力方向と同じ方向である場合に比して、第１の部材と第２の部材との相対的な回動によりフラットケーブルの他端側に張力が発生したときに、フラットケーブルの一端が接続部から抜け難くなる。したがって、第１部材と第２部材との相対的な回動に対して接続信頼性の高い配線構造を有するロボットを提供することができる。

［適用例２］上記適用例に係るロボットにおいて、前記接続部は、前記配線基板の前記一の回動軸と略直交する面である第１面に設けられ、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に平行な方向と異なることを特徴とする。

本適用例において、第１の面に平行な方向とは、一の回動軸と略直交する略直交する方向であり、即ち、第１部材と第２部材との一の回動軸回りの相対回動において、フラットケーブルの他端に張力が発生したときの張力方向と同じ方向である。本適用例によれば、接続部におけるフラットケーブルの挿入方向は、上記した第１面に平行な方向とは異なる方向になっているので、接続部においてフラットケーブルが抜け難くくなる。したがって、信頼性の高い配線構造を有するロボットを提供することができる。

［適用例３］上記適用例に係るロボットにおいて、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に略垂直な方向であることが好ましい。

本適用例における「略垂直」とは、完全に垂直（第１面に対して９０°）な構成に加えて、第１面に対して８５°〜９５°の範囲で交差している構成を含む意味である。
本適用例によれば、接続部におけるフラットケーブルの一端の挿入方向が、第１の面に対して略直交する方向になっているので、フラットケーブルの他端の方向に張力が作用したときに、接続部に接続されたフラットケーブルの一端がより抜け難くなる顕著な効果を奏する。
したがって、第１部材と第２部材とが相対的に回動する関節構造において、より信頼性の高い配線構造を提供することができる。

［適用例４］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第１部材には、前記第１面と対向する内壁面を有する蓋体が設置され、前記内壁面は、前記接続部近傍の前記フラットケーブルと接触していることが好ましい。

本適用例によれば、蓋体の内壁面が、フラットケーブルを接続部側に押さえる力を常に加えることになるので、フラットケーブルが接続部からより抜けにくくなる効果を奏する。

［適用例５］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記フラットケーブルは、前記接続部と前記リールとの間に複数重ねて設置され、前記接続部は、前記フラットケーブルの前記接続部への延長方向に該接続部の長手方向を直交させて並べて配置されていることが好ましい。

本適用例によれば、接続部においてフラットケーブルが基板の第１面と平行に接続される構成よりも、省スペースで複数の接続部を設置することができるとともに、フラットケーブルを接続部に接続するときに、隣り合う接続部の干渉が抑えられて作業性がよい。したがって、小型で、組立作業の効率がよいロボットを提供することができる。

［適用例６］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第１面を平面視したときに前記リールの回動中心軸と前記接続部の中心とが一直線上にあることが好ましい。

本適用例によれば、フラットケーブルに不要な屈曲などの変形をさせることなく、より省スペースで、複数のフラットケーブルを用いた第１部材および第２部材に係る配線構造を実現することができる。

［適用例７］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記フラットケーブルの前記接続部に接続される接続端子部側に、前記フラットケーブルよりも硬い補強部材が設けられていることが好ましい。

本適用例によれば、フラットケーブルの接続部の剛性が増すことにより接続作業がし易く、また、接続信頼性を向上させることができるとともに、接続部におけるフラットケーブルの補強部材近傍を蓋体により抑えられるので、フラットケーブルへのストレスを軽減しながらフラットケーブルを接続部側に保持することができる。

［適用例８］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記接続部は、前記フラットケーブルを挿入後にその挿入方向に押し込むことにより前記フラットケーブルをロックするロックレバーを有し、前記内壁面が前記ロックレバーに接触していることを特徴とする。

本適用例によれば、フラットケーブルをロックした状態のロックレバーを蓋体により保持するので、接続部におけるフラットケーブルの接続信頼性をさらに向上させる効果を奏する。

［適用例９］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記内壁面は、前記第１面側に突出する凸部を含む凹凸を有し、前記凸部が、前記補強部材および／または前記ロックレバーに接触していることを特徴とする。

本適用例によれば、蓋体の内壁面に設けられた凹凸のうち、凸部で補強部材またはロックレバーを押え、凹部でフラットケーブルを押えることができるので、蓋体によるフラットケーブル押え構造において、フラットケーブルに加わるストレスを抑えつつ、接続部の接続信頼性を向上させることができる。

［適用例１０］上記適用例に記載のロボットにおいて、複数の前記フラットケーブルは、少なくとも電力線用のものと信号線用のものとを含み、前記電力線用のフラットケーブルが、前記信号線用のフラットケーブルよりも前記配線基板から離れる方向に重ねられているとともに、前記電力線用のフラットケーブルと前記信号線用のフラットケーブルとの間に前記フラットケーブルに近似な形状の絶縁部材またはシールド部材が配置されていることが好ましい。

本適用例によれば、配線基板に形成された他の電子回路や信号線に対して、電力線から発生する熱や電子線が及ぼす電気的な干渉などの悪影響を抑制することができる。

［適用例１１］本適用例に記載のロボットは、基体と、複数の部材を含み、隣り合う前記部材同士が相対的に回動する関節機構により連結された多関節アームと、を有し、前記多関節アームは、前記基体の表面と交差する肩軸回りに回動するように連結され、隣り合う前記部材同士が、前記肩軸と交差する一の回動軸、または、前記一の回動軸と略直交する２の回動軸のいずれかの軸回りに回動するように連結され、前記一の回動軸は、前記基体から順に第１番目の一の回動軸〜第ｎ番目の一の回動軸（ｎは３以上の整数）を有するロボットであって、前記部材は、第１部材と、前記第１部材に対して前記第ｎ番目の一の回動軸回りに回動する第２部材と、を有し、前記第１部材に設けられ、フラットケーブルの一端と接続される接続部が配置された配線基板を備え、前記フラットケーブルの他端は前記第２部材に固定され、前記フラットケーブルの一端に張力が作用しているときに前記フラットケーブルの他端に作用する張力方向は、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向と異なることを特徴とする。

本適用例によれば、多関節アームを有するロボットの小型化を図るうえで、特に支配的な要素となる手首部（第２部材）と、その手首部の基体側に連結される部材（第１部材）との関節構造において、第１の部材と第２の部材との相対的な回動によりフラットケーブルの他端側に張力が発生したときに、フラットケーブルの一端が接続部から抜け難くい配線構造を提供することができる。したがって、小型で、信頼性の高い多軸型のロボットを提供することができる。

［適用例１２］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記接続部は、前記配線基板の前記一の回動軸と略直交する面である第１面に設けられ、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に対して平行な方向と異なる方向であることを特徴とする。

本適用例によれば、多関節アームを有するロボットの小型化に対して支配的な要素となる手首部の関節構造において、フラットケーブルの他端に張力が発生したときの張力方向と同じ方向である「第１面に平行な方向」とは異なる方向を、接続部におけるフラットケーブルの一端の挿入方向としている。したがって、接続部においてフラットケーブルが抜け難くくなるので、信頼性の高い配線構造を有する多軸型ロボットの提供に寄与することができる。

［適用例１３］本適用例に記載のロボットは、基体と、複数の部材を含み、隣り合う前記部材同士が相対的に回動する関節機構により連結された多関節アームと、を有し、前記多関節アームは、前記基体の表面と交差する肩軸回りに回動するように連結され、隣り合う前記部材同士が、前記肩軸と略平行する二の回動、または、前記二の回動と略直交する一の回動軸のいずれかの回動軸回りに回動可能に連結され、前記一の回動軸は、前記基体から順に第１番目の一の回動軸〜第ｎ番目の一の回動軸を有するロボットであって、前記部材は、第１部材と、前記第１部材に対して前記第ｎ番目の一の回動軸回りに回動する第２部材と、を有し、前記第ｎ番目の一の回動軸と直交する方向に第１面を向けて前記第１部材に設置され、フラットケーブルの一端と接続される接続部が前記第１面に設けられた配線基板と、前記第２部材に設けられ、前記フラットケーブルの他端側が巻回されたリールと、を含み、前記フラットケーブルは、前記第１面に対して略垂直に接続されることを特徴とする。

本適用例によれば、多関節アームを有するロボットの小型化に対して支配的な要素となる手首部関節構造において、接続部におけるフラットケーブルの一端の挿入方向が第１の面に対して略直交する方向になっているので、フラットケーブルの他端の方向に張力が作用したときに、接続部に接続されたフラットケーブルの一端がより抜け難くなる顕著な効果を奏する。
したがって、第１部材と第２部材とが相対的に回動する関節構造において、より信頼性の高い配線構造を有する多軸型のロボットを提供することができる。

実施形態１に係るロボットの概略構成を模式的に示す斜視図。 実施形態１のロボットの駆動伝達部の構造を模式的に示す斜視図。 実施形態１のロボットの電装部の概略構成を模式的に示す斜視図。 （ａ）は、実施形態１のロボットの電装部におけるフラットケーブルとしてのＦＰＣを示す模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線模式断面図。 実施形態１のロボットの電装部の一部を図３の矢印Ａの方向からみて示す部分模式図。 ロボットの電装部の変形例を示すものであり、（ａ）は接続部としてのコネクターのロックレバーがロックされる前の状態を示す模式側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線模式断面図、（ｃ）はコネクターのロックレバーがロックされた状態を示す模式側面図、（ｄ）は（ｃ）のＣ´−Ｃ´線模式断面図、（ｅ）は（ｃ）の状態において蓋体が取り付けられた状態を示す一部模式図。

以下、本発明に係るロボットの一実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。

（実施形態１）
まず、本実施形態１に係るロボットの概略構成について説明する。図１は、実施形態１に係るロボットの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、実施形態における「回動」とは、正転及び逆転を意味する。

図１に示すロボット１０は、基本的な駆動軸である回動軸を６つ有する６軸の垂直型多関節ロボットであり、人間の腕の構造を模して高さ方向（Ｚ軸）に複数のアーム部材としてのリンク（腕木）が複数のアーム部材としてのジョイント（関節、継手）によって直列に接続された構成であるため、自由度が高く複雑な作業を行うことが可能である。

ロボット１０は、基体としての基底部７０および本体部７１と、制御部７２と、部材としてのジョイント７３、リンク７４、ジョイント７５、リンク７６、ジョイント７７、リンク７８、ジョイント７９、リンク８０、およびエンドエフェクター（不図示）が取り付けられるリンク８１を有し、隣り合うリンクおよび／またはジョイント同士が関節機構により回動可能に連結された多関節アームと、を有している。
基底部７０は、ロボット１０の台座であり、工場内の作業スペースの床や、作業台などの平面に複数本のボルト（ネジ）によって強固に固定される。なお、固定場所は、水平面（Ｘ軸及びＹ軸を含む面）に限定するものではなく、ロボット１０の重量、及び振動に耐え得る強度があれば、移動可能な台車上や、壁面、天井、あるいは後述するようなロボットユニットに設けられたアーム連結部などであっても良い。

制御部７２には、図示はしないが、ロボット１０を操作するための操作パネルに加えて、動作プログラムを入力するためのＲＳ２３２Ｃや、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などのインターフェイス端子が設けられている。または、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）端末や、赤外線送受信機などのインターフェイス装置を備えた構成であっても良い。
なお、制御部７２は、ロボット本体とは別体に設けられていても良い。

本体部７１の上には、ジョイント７３、リンク７４が、この順番に配置されている。
まず、ロボット１０のジョイント７３からリンク８０までの多関節アーム構造（腕から手まで）は、本体部７１をＺ軸方向に貫く肩軸９１を中心にして水平方向に旋回する。即ち、ジョイント７３は、本体部７１の多関節アームが連結される表面に対して交差する回転軸のことをいい、本実施形態では、本体部７１の表面に対して略直交する回転軸になっている。
また、エンドエフェクターが取り付けられるリンク８１が、多関節アーム構造における一端（末端）であり、本体部７１（基底部７０側）に取り付けられたジョイント７３がロボットアーム構造における他端（根元）に相当する。なお、以降の説明において、ロボットアーム構造におけるリンク８１に近い側を「末端側」、基底部７０に近い側を「根元側」という表現も用いる。
また、本体部７１には、ロボットアーム構造を回転駆動するためのモーター、および複数のギヤを含む減速機構などが組み込まれている。また、以降説明する各回動軸の近傍にも、該当するリンクやエンドエフェクターを駆動するためのモーター、および減速機構などが組み込まれている。

ジョイント７３の末端側に延在するように配置されたリンク７４の末端側には、ジョイント７５が組み合わされている。ジョイント７５は、肩軸９１と略直交する一の回動軸であって、リンク７４をＸ軸方向に貫く第１番目の一の回動軸９２を中心にして回動するように駆動される。第１番目の一の回動軸９２は、リンク７４の末端側に位置している。ここで、「略直交」とは、完全に直交する構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含むものと定義する。
なお、本実施形態１の多関節アームにおいて、第１番目の一の回動軸９２と略平行な一の回動軸は、本体側から順に第１〜第ｎ番目の一の回動軸と、追番にて名称を付す。ここで、「略平行」とは、完全に平行である構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含むものと定義する。
また、回動軸の延在方向は、ロボット１０が動作すると変化する（例えば、肩軸９１を中心に旋回した場合）ため、図１に示す多関節アームの態様を初期状態と定義し、この初期状態に設置された状態を前提として説明する。

リンク７６は、ジョイント７５の末端側に延在するように配置されている。
リンク７６の末端側にはジョイント７７が組み合わされており、さらにこのジョイント７７の末端側にはリンク７８が組み付けられている。リンク７８は、ジョイント７７の末端側に延在するように配置されている。リンク７８が組み付けられたジョイント７７は、リンク７６の末端側をＸ軸方向に貫く第２番目の一の回動軸９３を中心にして駆動される。
そして、リンク７８の末端側には、駆動伝達部５０と電装部６０とを有するジョイント７９が組み合わされている。ジョイント７９は、一の回動軸と略直交する２の回動軸９４であってリンク７８の末端側をＹ軸方向に貫く二の回動軸９４を中心にしてジョイント７９がリンク７８に対して捻れ方向に回動するように駆動される。
また、ジョイント７９の末端側には、リンク８０が組み合わされており、このリンク８０は、ジョイント７９の末端側をＸ軸方向に貫く第３番目の一の回動軸９５を中心にして駆動される。

上記したように、本実施形態のロボット１０の多関節アームの一の回動軸は、基体としての本体部７１から順に、第１番目の一の回動軸９２、第２番目の一の回動軸９３、および第３番目の一の回動軸９５を有している。即ち、本発明の請求項６にある第ｎ番目の一の回動軸は、第３番目の一の回動軸９５のことを指している。したがって、第３番目の一の回動軸９５回りに回動するように連結された部材としてのジョイント７９およびリンク８０のうち、ジョイント７９は請求項にある第１部材のことを指し、リンク８０は、請求項にある第２部材のことを指す。

リンク８０の末端側には、このリンク８０に延在するようにリンク８１が配置されている。リンク８１は、リンク８０の末端側をリンク８０からリンク８１の延在方向に沿うＹ軸方向、即ち、円柱状をなしたリンク８１の略中心を貫く二の回動軸９６を中心にしてリンク８１がリンク８０に対して捻れ方向に回動するように駆動される。

上述したように、多関節アームの末端側には、ロボット１０が行う所定の作業を実行する機構としてのエンドエフェクターが組み合わされる（不図示）。エンドエフェクターは、ロボット１０の用途により種々の形態のものを用いることができる。例えば、製造物の部品などを把持するロボットハンドなどの把持機構や、半田付けや溶接のような加工を行うツールをリンク８１の末端側に取り付けることにより、種々の作業を実施するロボット１０として用いることができる。

次に、本実施形態のロボット１０の多関節アームにおいて、最末端側の一の回動軸である第３番目の一の回動軸９５の関節駆動機構である駆動伝達部５０について、図面に沿って説明する。図２は、ロボット１０の第１部材としてのジョイント７９に対して第２部材としてのリンク８０を第３番目の一の回動軸９５回りに回動させる駆動伝達部５０の構造を模式的に示す斜視図である。なお、図２では、駆動伝達部５０以外の部材を一部省略するとともに、ジョイント７９内部の駆動伝達部５０の構造を説明する便宜上、一部を透視して示す。

上記したように、複数のリンクやジョイントなどのアーム部材が、二の回動および一の回動軸により連結された複数の関節駆動機構を有するロボット１０の多関節アームにおいて、最末端側の一の回動軸である第３番目の一の回動軸９５を回動軸とした関節駆動機構としての駆動伝達部５０はジョイント７９に設置されている（図１を参照）。更に詳細には、駆動伝達部５０は、ジョイント７９の第３番目の一の回動軸９５と略直交する方向の側面のうちの一方の側面に配置されている。なお、本実施形態において「略直交」とは、完全に直交する構成に加えて、１０°以内の範囲で交差している構成を含む意味である。

その第３番目の一の回動軸９５を含む駆動伝達部５０の詳細を示す図２において、ジョイント７９には、第３番目の一の回動軸９５を回動軸として回動する従動輪としての従動プーリー８６と、第３番目の一の回動軸９５の駆動回転源としてのモーター８０Ｍと、そのモーター８０Ｍにより第３番目の一の回動軸９５と同じ回動軸回りに回動する駆動軸９７と、駆動軸９７を介してモーター８０Ｍにより回動する駆動輪としての駆動プーリー８５とを有している。また、モーター８０Ｍ近傍には、回転位置検出部８０Ｄが設けられるが、設ける位置は図示された位置以外でもよい。回転位置検出部８０Ｄは、ユニット構造を使用してもよいし、モジュール構造を使用してもよい。
そして、駆動プーリー８５と従動プーリー８６とは無縁の動力伝達索条としてのタイミングベルト８７を介して連結されている。また、駆動プーリー８５と従動プーリー８６との間には、タイミングベルト８７のテンションを調整するためにタイミングベルト８７の動きに従って回動可能に接触させたプーリーを有するアイドラー８８が配置されている。
以上、説明した構成の第１部材としてのジョイント７９に備わる駆動伝達部５０によれば、第３番目の一の回動軸９５に駆動用回転源としてのモーターを直接接続する構造よりも、第３番目の一の回動軸９５を設置するアーム部材としてのジョイント７９の小型化が図れる。具体的には、第３番目の一の回動軸９５の軸方向にモーターが配置されることによる多関節アームの延伸方向と直交するアーム幅方向へのジョイント７９の幅の増大が抑えられる。

次に、第１部材としてのジョイント７９と、第２部材としてのリンク８０との配線構造を含むジョイント７９の電装部６０について説明する。図３は、ロボット１０の電装部６０の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図３では、電装部６０以外の部材を一部省略するとともに、ジョイント７９およびリンク８０の内部の配線構造を説明する便宜上、一部を透視して示している。また、図４（ａ）は、電装部６０における配線構造に用いるフラットケーブルとしてのＦＰＣを示す模式平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線模式断面図である。

図３において、電装部６０は、上記した駆動伝達部５０が設置されたジョイト７９の一方の側面の反対側の側面（他方の側面）に配置されている。電装部６０は、配線基板６１と、その配線基板６１を介して、第３番目の一の回動軸９５（図１を参照）の末端側のリンク８０およびそれに取り付けられるエンドエフェクター（図示せず）などの駆動源をなすモーターに電源を供給したり、モーターとロボット制御部との間で制御用信号を送受したりするために配線されるフラットケーブルとしてのＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）６８とを含む。

絶縁性の基材に回路配線が形成された配線基板６１の第１面６１ａには、駆動回路などを構成する種々の電子部品６３や、ＦＰＣ６８の一端側が接続される接続部としてのコネクター６７が実装されている。本実施形態では、複数のＦＰＣ６８が重ねて配線される構成となっており、配線基板６１にはこれと対応する複数のコネクター６７が実装されている。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ＦＰＣ６８は、例えばポリイミドなどの可撓性を有する絶縁性の基材６４の一面に、金属の配線パターン６５が形成されている。配線パターン６５が形成された基材６４の一面の一部には絶縁性の樹脂からなる絶縁膜６６が積層されている。絶縁膜６６が無いＦＰＣ６８の一端側が、配線基板６１のコネクター６７との接続部分となる。同様に、ＦＰＣ６８の他端側（図示せず）にも絶縁膜６６が無い接続部分が形成されている。ＦＰＣ６８の一端側の接続部分において、基材６４の配線パターン６５形成面の反対の面には、基材６４よりも硬い補強部材としての補強板６９が設けられている。補強板６９は絶縁性の樹脂材料からなり、例えばＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）などを用いて形成したものであってもよいし、基材６４よりも厚い基材６４と同じ材料を用いて形成したものであってもよい。これと同様に、ＦＰＣ６８の他端側の接続部分にも補強板６９が設けられている（図示省略）。
ＦＰＣ６８は、フラットケーブルに類するもののなかで特に可撓性に富み、また、薄いので、電装部６０の実装構造の薄型化・小型化に効果を奏する。また、屈曲させやすいことから配線の引き回し経路の自由度が高く、後述するリール６８ｗの形成がし易いので、ロボット１０の各部材の配線材料として好適である。

以下、第１部材としてのジョイント７９と第２部材としてのリンク８０との複数のＦＰＣ６８による配線経路や、各ＦＰＣ６８に対応するコネクター６７の設置方向などについて詳細に説明する。
図３に示す第１部材としてのジョイント７９の電装部６０において、配線基板６１は、第２部材としてのリンク８０との第３番目の一の回動軸９５と略直交する方向に第１面６１ａを向けて配置されている。配線基板６１の第１面６１ａに実装された複数のコネクター６７は、ＦＰＣ６８が第１面６１ａと直交する方向から挿入される向きに接続口を向けて実装されている。コネクター６７に一端が接続されたＦＰＣ６８は、図示を省略した蓋体としてのカバー（図５におけるカバー９９）によりリンク８０側との連結部である第３番目の一の回動軸９５の方向に折り曲げられた他端を真っ直ぐ延ばして配置されたのち、第３番目の一の回動軸９５近傍で再び折り曲げられてリンク８０に引き出されている。そして、リンク８０に引き出されたＦＰＣ６８の他端側には、第３番目の一の回動軸９５と略平行な回動軸回りに巻回されたリール６８ｗが形成されている。このＦＰＣ６８のリール６８ｗにより、ジョイント７９とリンク８０との第３番目の一の回動軸９５回りの相対回動に伴うＦＰＣ６８の長さ方向の往復移動が吸収され、相対回動を阻害しない配線構造が実現できる。

本実施形態では、ＦＰＣ６８を第３番目の一の回動軸９５を回動軸線Ｐｗとして巻回させたリール６８ｗが形成され、そのリール６８ｗから回動軸線Ｐｗに沿って引き出されたＦＰＣ６８の一端側が配線基板６１のコネクター６７に接続されている。さらに詳細には、リール６８ｗとコネクター６７との間で複数のＦＰＣ６８が複数重ねて配置された配線構造において、リール６８ｗからコネクター６７への延長方向にコネクター６７の長手方向を略直交させて並べて配置されている。本実施形態では、電装部６０の配線基板６１の第１面６１ａを平面視したときに、各コネクター６７の第１面６１ａと略垂直な仮想の中心線Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと回動軸Ｐｗとが一直線上に配置されている。

本実施形態によれば、リール６８ｗから引き回されたＦＰＣ６８が、配線基板６１の第１面６１ａに対して略垂直に接続されるようにコネクター６７が配置されている。これにより、ジョイント７９と、そのジョイント７９に対して第３番目の一の回動軸９５回りに回動するリンク８０とのＦＰＣ６８を介した配線構造において、コネクター６７のＦＰＣ６８の接続部分では、ジョイント７９に対するリンク８０の回動に伴ってＦＰＣ６８が引っ張られる方向と略直交する方向にＦＰＣ６８が接続される。換言すれば、コネクター６７に接続されたＦＰＣ６８の一端側に張力が作用しているときに、ＦＰＣ６８のリール６８ｗ側（他端側）に作用する張力方向は、コネクター６７におけるＦＰＣ６８の一端側の挿入方向、即ち、配線基板６１の第１面６１ａと平行な方向とは異なる垂直な方向になっている。したがって、ジョイント７９とリンク８０との相対的な回動に対して、コネクター６７の接続部分においてＦＰＣ６８がより抜け難くくなるので、信頼性の高い配線構造を有するロボット１０を提供することができる。

しかも、本実施形態では、配線基板６１の第１面６１ａにおいて、各コネクター６７の第１面６１ａと略垂直な仮想の中心線Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと回動軸Ｐｗ（第３番目の一の回動軸９５）とが一直線上に配置されている。
この構成によれば、コネクター６７のＦＰＣ６８との接続部分において、ＦＰＣ６８が第１面６１ａと平行に接続される構成とした場合に比して、省スペースで複数のコネクター６７を設置することができるとともに、ＦＰＣ６８を各コネクター６７に接続するときに、隣り合うコネクター６７の干渉が抑えられて作業性がよいという効果が得られる。したがって、小型で、組立作業の効率がよいロボット１０を提供することができる。

以上、配線基板６１やコネクター６７、あるいはＦＰＣ６８などの電装部６０の内部の構成について説明したが、以下、第１部材としてのジョイント７９の外装部品である蓋体としてのカバー９９を含めた構成について図面に沿って説明する。図５は、実施形態１のロボット１０の電装部の一部を図３の矢印Ａの方向からみて示す部分模式図である。

図５に示す電装部６０において、配線基板６１やＦＰＣ６８などにより構成されたジョイント７９の電装部６０には、カバー９９が、配線基板６１の第１面６１ａに内壁面９９ａを対向させて設けられている。
配線基板６１の第１面６１ａ上に並設された複数のコネクター６７に、補強板６９が設けられた一端側の接続部分が挿入・固定されたＦＰＣ６８は、カバー９９の内壁面９９ａに接触してリール６８ｗの方向に屈曲されている。このＦＰＣ６８の屈曲部では、カバー９９の内壁面９９ａが、ＦＰＣ６８をコネクター６７の挿入方向（接続方向）側に押える力を常に加えている。これにより、ＦＰＣ６８がコネクター６７から抜けにくくする効果を奏し、ＦＰＣ６８による配線構造の接続信頼性が保持される。

また、本実施形態では、ＦＰＣ６８のコネクター６７に挿入される一端側に補強板６９が設けられているので、カバー９９の内壁面９９ａによりＦＰＣ６８の補強板６９設置部分で折り曲げるようにＦＰＣ６８を押えることにより、ＦＰＣ６８の配線パターン６５に加わるストレスを軽減しながらＦＰＣ６８をコネクター６７から抜けない方向に保持することができる。
なお、図５に示した態様よりも、カバー９９の内壁面９９ａによってＦＰＣ６８の補強板６９部分を変形させるように押える構成としてもよく、内壁面９９ａが補強板６９に接触するようにカバー９９を配置する構成としてもよい。

また、図５において、４つのコネクター６７のそれぞれにはＦＰＣ６８ａ〜６８ｄが挿入・固定されている。これらのＦＰＣ６８ａ〜６８ｄは、カバー９９の内壁面９９ａにより規制されてリール６８ｗ側（リンク８０側）に折り曲げられた後に、配線基板６１側から順にＦＰＣ６８ａ、ＦＰＣ６８ｂ、ＦＰＣ６８ｃ、ＦＰＣ６８ｄが重ねられている。
ここで、最も配線基板６１側にあるＦＰＣ６８ａは信号線用の配線部材であり、配線基板６１から離れる方向に重なるＦＰＣ６８ｄとＦＰＣ６８ｃとが電力線用の配線部材である。また、信号線用のＦＰＣ６８ａと、電力線用のＦＰＣ６８ｃ，６８ｄとの間に配置されたＦＰＣ６８ｂは金属層を含むシールド部材であり、コネクター６７を介してグランドに接地されている。このように、電力線用のＦＰＣ６８ｃ，６８ｄを、信号線用のＦＰＣ６８ａよりも配線基板６１から離れる方向に配置して重ねるとともに、電力線用のＦＰＣ６８ｃ，６８ｄと信号線用のＦＰＣ６８ａとの間に接地されたシールド部材からなるＦＰＣ６８ｂを配置して重ねることにより、配線基板６１に形成された他の電子回路や信号線用のＦＰＣ６８ａに対して、電力線から発生する熱や電子線が及ぼす電気的な干渉などの悪影響を抑制することができる。
なお、電力線用のＦＰＣ６８ｃ，６８ｄと信号線用のＦＰＣ６８ａとの間にシールド部材からなるＦＰＣ６８ｂを配置する構成に限らず、熱や電力線の遮蔽効果を有する絶縁性の部材を配置する構成としてもよい。この場合、絶縁性の部材をコネクター６７に挿入する必要はない。

（変形例）
図６は、ロボットの電装部の変形例を示すものであり、図６（ａ）はコネクターのロックレバーがロックされる前の状態を示す模式側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線模式断面図、図６（ｃ）はコネクターのロックレバーがロックされた状態を示す模式側面図、図６（ｄ）は図６（ｃ）のＤ−Ｄ線模式断面図、図６（ｅ）は図６（ｃ）の状態において蓋体が取り付けられた状態を示す一部模式図である。

図６において、本変形例のコネクター６７は、接続部分が挿入されたＦＰＣ６８をロックするロック機構を備えている。図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、コネクター６７にＦＰＣ６８の接続部分を挿入した状態で、ロックレバー５９を配線基板６１側に押し込むと、図６（ｃ），図６（ｄ）に示すように、ロックレバー５９の押圧部５９ＲがＦＰＣ６８を補強板６９側から押えた状態でロックされ、ＦＰＣ６８がコネクター６７に接続された状態で強固に保持される。

さらに、図６（ｅ）に示すように、本変形例では、内壁面に凸部９９ａ´と凹部９９ｂ´が形成されたカバー９９´を用いて、カバー９９´の凸部９９ａ´により、ＦＰＣ６８を接続状態でロックしたコネクター６７のロックレバー５９を押える構成とした。
これにより、ＦＰＣ６８を接続状態でロックしたロックレバー５９が、カバー９９´の凸部９９ａ´により保持されるので、コネクター６７とＦＰＣ６８とによる電装部６０´の配線構造の接続信頼性をより高く保持させることができる。

なお、図６（ｅ）では、さらにカバー９９´の凹部９９ｂ´によりＦＰＣ６８の屈曲部を押える構成として、ＦＰＣ６８がコネクター６７からより抜け難くなる構成とした。
この構成に限らず、カバー９９´の凹部９９ｂ´にＦＰＣ６８が接触しない構成としてもよい。このような構成によれば、ＦＰＣ６８に加わるストレスを軽減しながら、カバー９９´の凸部９９ａ´でロックレバー５９を押えることによる接続信頼性を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、コネクター６７のＦＰＣ６８の接続部分では、ジョイント７９に対するリンク８０の回動に伴ってＦＰＣ６８が引っ張られる方向と略直交する方向にＦＰＣ６８が接続されるように、配線基板６１の第１面６１ａ（第３番目の一の回動軸９５と略直交する面）に対してＦＰＣの他端が略垂直に挿入されるようにした。
これに限らず、コネクター６７に接続されたＦＰＣ６８の一端側に張力が作用しているときに、ＦＰＣ６８のリール６８ｗ側（他端側）に作用する張力方向は、コネクター６７におけるＦＰＣ６８の一端側の挿入方向、即ち、配線基板６１の第１面６１ａと平行な方向とは異なる方向となるようにすればよい。

また、上記実施形態では、配線部材であるフラットケーブルとしてＦＰＣ６８を用いた構成を説明したが、これに限らない。例えば、一般にフラットケーブルと呼ばれる、ＦＰＣ６８よりも厚めで硬いフラットケーブルや、ハーネスと呼ばれるような他のフラットケーブルを用いる構成としてもよい。

また、カバー９９，９９´の内壁面９９ａ，９９ａ´，９９ｂ´に弾性体からなるクッションを設ける構成としてもよい。これにより、ＦＰＣ６８に加わるストレスを軽減しながら、カバー９９，９９´によるＦＰＣ６８保持を行う構造を提供することができる。

また、上記変形例では、図６（ｅ）において、ザグリ加工により凹部９９ｂ´と凸部９９ａ´とからなる凹凸を形成したカバー９９´を用いた例を説明したが、これに限らず、平板状のカバー部材に凸部となる部材を取り付けて凹凸を形成したカバーであってもよい。

１０…ロボット、５０…駆動伝達部、５９…ロックレバー、５９Ｒ…（ロックレバーの）押圧部、６０…電装部、６１…配線基板、６１ａ…第１面、６３…電子部品、６４…基材、６５…配線パターン、６６…絶縁膜、６７…接続部としてのコネクター、６８，６８ａ〜６８ｄ…フラットケーブルとしてのＦＰＣ、６８ｗ…リール、６９…補強板、７０…基底部、７１…基部としての本体部、７２…制御部、７３，７５，７７…部材としてのジョイント、７４，７６，７８，８１…リンク、７９…第１部材としてのジョイント、８０…第２部材としてのリンク、８０Ｍ…モーター、８５…駆動プーリー、８６…従動プーリー、８７…タイミングベルト、８８…アイドラー、９１…肩軸、９２…第１番目の一の回動軸、９３…第２番目の一の回動軸、９４，９６…二の回動、９５…第ｎ番目の一の回動軸としての第３番目の一の回動軸、９７…駆動軸、９９，９９´…蓋体としてのカバー、９９ａ…内壁面、９９ａ´…凸部、９９ｂ´…凹部。

Claims (13)

1. 第１部材と、前記第１部材に対して一の回動軸回りに回動する第２部材と、を含むロボットであって、
   前記第１部材に設けられ、フラットケーブルの一端と接続される接続部が配置された配線基板を備え、
   前記フラットケーブルの他端は前記第２部材に固定され、
   前記フラットケーブルの一端に張力が作用しているときに前記フラットケーブルの他端に作用する張力方向は、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向と異なることを特徴とするロボット。
2. 請求項１に記載のロボットにおいて、
   前記接続部は、前記配線基板の前記一の回動軸と略直交する面である第１面に設けられ、
   前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に平行な方向と異なる方向であることを特徴とするロボット。
3. 請求項１または２に記載のロボットにおいて、
   前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に略垂直な方向であることを特徴とするロボット。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   前記第１部材には、前記第１面と対向する内壁面を有する蓋体が設置され、
   前記内壁面は、前記接続部近傍の前記フラットケーブルと接触していることを特徴とするロボット。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   前記フラットケーブルは、前記接続部と前記リールとの間に複数重ねて設置され、
   前記接続部は、前記フラットケーブルの前記接続部への延長方向に該接続部の長手方向を直交させて並べて配置されていることを特徴とするロボット。
6. 請求項５に記載のロボットにおいて、
   前記第１面を平面視したときに前記リールの回動中心軸と前記接続部の中心とが一直線上にあることを特徴とするロボット。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   前記フラットケーブルの前記接続部に接続される接続端子部側に、前記フラットケーブルよりも硬い補強部材が設けられていることを特徴とするロボット。
8. 請求項４〜７のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
   前記接続部は、前記フラットケーブルを挿入後にその挿入方向に押し込むことにより前記フラットケーブルをロックするロックレバーを有し、
   前記内壁面が前記ロックレバーに接触していることを特徴とするロボット。
9. 請求項４〜８のいずれか一項に記載ロボットにおいて、
   前記内壁面は、前記第１面側に突出する凸部を含む凹凸を有し、前記凸部が、前記補強部材および／または前記ロックレバーに接触していることを特徴とするロボット。
10. 請求項４〜９のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
    複数の前記フラットケーブルは、少なくとも電力線用のものと信号線用のものとを含み、
    前記電力線用のフラットケーブルが、前記信号線用のフラットケーブルよりも前記配線基板から離れる方向に重ねられているとともに、前記電力線用のフラットケーブルと前記信号線用のフラットケーブルとの間に前記フラットケーブルに近似な形状の絶縁部材またはシールド部材が配置されていることを特徴とするロボット。
11. 基体と、
    複数の部材を含み、隣り合う前記部材同士が相対的に回動する関節機構により連結された多関節アームと、を有し、
    前記多関節アームは、前記基体の表面と交差する肩軸回りに回動するように連結され、
    隣り合う前記部材同士が、前記肩軸と交差する一の回動軸、または、前記一の回動軸と略直交する２の回動軸のいずれかの軸回りに回動するように連結され、
    前記一の回動軸は、前記基体から順に第１番目の一の回動軸〜第ｎ番目の一の回動軸（ｎは３以上の整数）を有するロボットであって、
    前記部材は、第１部材と、前記第１部材に対して前記第ｎ番目の一の回動軸回りに回動する第２部材と、を有し、
    前記第１部材に設けられ、フラットケーブルの一端と接続される接続部が配置された配線基板を備え、
    前記フラットケーブルの他端は前記第２部材に固定され、
    前記フラットケーブルの一端に張力が作用しているときに前記フラットケーブルの他端に作用する張力方向は、前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向と異なることを特徴とするロボット。
12. 請求項１１に記載のロボットにおいて、
    前記接続部は、前記配線基板の前記一の回動軸と略直交する面である第１面に設けられ、
    前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に平行な方向と異なる方向であることを特徴とするロボット。
13. 請求項１１または１２に記載のロボットにおいて、
    前記接続部における前記フラットケーブルの挿入方向は、前記第１面に略垂直な方向であることを特徴とするロボット。

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