JP2021092430A - Encoder, fixing method of encoder cable, and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンコーダー、エンコーダーケーブルの固定方法およびロボットに関する。 The present invention relates to an encoder, a method for fixing an encoder cable, and a robot.
従来、主軸歯車および複数の副軸歯車を有し、ロボットなどに搭載されるエンコーダーが知られていた。このようなエンコーダーでは、駆動用モーターの回転軸に接続された主軸歯車の位相と、複数の副軸歯車の各々の位相とが検出される。この検出結果に基づいて主軸歯車の回転角度が算出される。 Conventionally, an encoder having a spindle gear and a plurality of sub-shaft gears and mounted on a robot or the like has been known. In such an encoder, the phase of the spindle gear connected to the rotating shaft of the drive motor and the phase of each of the plurality of sub-shaft gears are detected. The rotation angle of the spindle gear is calculated based on this detection result.
例えば、特許文献1には、エンコーダーである回転角度検出機構に接続されたケーブルを係止するために、エンコーダーケースの側部で固定体と平面との間でケーブルを固定する構造が提案されている。
For example,
しかしながら、特許文献1に記載のケーブル固定構造では、ケーブルに力が加わると、ケーブルが固定体に対してずれて動きやすく、ケーブルに接続されたエンコーダーの回路基板に力が及び、エンコーダーの光源や受光部の位置がずれて精度を低下させる可能性があった。
However, in the cable fixing structure described in
エンコーダーは、光学式エンコーダーの光源、または受光部が実装された基板と、前記基板に接続される配線と、第1方向に延びる凸部を有するケースと、前記第1方向と交差する第2方向の長さが、前記凸部の前記第2方向の長さより長い凹部を有するプレートと、を備え、前記配線は、前記第2方向に沿って配置されており、前記凸部と前記凹部の側壁とに接して挟まれる。 The encoder includes a substrate on which a light source or a light receiving portion of an optical encoder is mounted, wiring connected to the substrate, a case having a convex portion extending in the first direction, and a second direction intersecting the first direction. The wiring includes a plate having a recess having a length of the convex portion longer than the length of the convex portion in the second direction, and the wiring is arranged along the second direction, and the convex portion and the side wall of the concave portion are provided. It is sandwiched in contact with.
エンコーダーは、光学式エンコーダーの光源、または受光部が実装された基板と、前記基板に接続される配線と、第1方向に延びる凹部を有するケースと、前記第1方向と交差する第2方向の長さが、前記凹部の前記第2方向の長さより長い凸部を有するプレートと、を備え、前記配線は、前記第2方向に沿って配置されており、前記凹部の側壁と前記凸部とに接して挟まれる。 The encoder includes a substrate on which a light source or a light receiving portion of an optical encoder is mounted, wiring connected to the substrate, a case having a recess extending in the first direction, and a second direction intersecting the first direction. A plate having a convex portion having a length longer than the length of the concave portion in the second direction is provided, and the wiring is arranged along the second direction, and the side wall of the concave portion and the convex portion. It is sandwiched in contact with.
ロボットは、上記エンコーダーを備える。 The robot includes the above encoder.
エンコーダーケーブルの固定方法は、光学式エンコーダーの光源、または受光部が実装された基板と、第1方向に延びる凸部を側面に有するケースと、前記基板に接続され、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置される配線と、前記第2方向の長さが、前記凸部の前記第2方向の長さより長い凹部を有するプレートと、を備えたエンコーダーにおいて、前記配線を、前記凸部と前記凹部の側壁とに挟むことによって、前記側面から立ち上げ、前記凸部の頂上部を経て前記頂上部から立ち下げて、前記凸部の形状に沿うように曲げる。 The method of fixing the encoder cable is as follows: a substrate on which a light source or a light receiving portion of an optical encoder is mounted, a case having a convex portion extending in the first direction on a side surface, and a case connected to the substrate and intersecting the first direction. In an encoder comprising a wiring arranged along a second direction and a plate having a recess in which the length of the second direction is longer than the length of the convex portion in the second direction, the wiring is provided. By sandwiching it between the convex portion and the side wall of the concave portion, it is raised from the side surface, lowered from the top portion via the top portion of the convex portion, and bent so as to follow the shape of the convex portion.
以下の各図においては、必要に応じて相互に直交する座標軸としてXYZ軸を付し、各矢印が指す方向を+方向とし、+方向と反対の方向を−方向とする。X軸およびY軸を含む平面は水平であり、Z軸は重力が作用する向きに延びる鉛直線である。+Z方向を上方ということもあり、−Z方向を下方ということもある。なお、上方および下方とは、単に各部材の相対的な位置関係を説明するための呼称であり、実際の配置関係や使用態様を限定するものではない。また、以下の各図においては、図示の便宜上、各部材の尺度を実際とは異ならせている。 In each of the following figures, the XYZ axes are attached as coordinate axes orthogonal to each other as necessary, the direction pointed by each arrow is the + direction, and the direction opposite to the + direction is the-direction. The plane including the X-axis and the Y-axis is horizontal, and the Z-axis is a vertical line extending in the direction in which gravity acts. The + Z direction may be upward, and the -Z direction may be downward. It should be noted that the terms "upper" and "lower" are merely names for explaining the relative positional relationship of each member, and do not limit the actual arrangement relationship and usage mode. Further, in each of the following figures, the scale of each member is different from the actual one for convenience of illustration.
1.第1実施形態
1.1.ロボット
第1実施形態に係るロボットの構成について、図1を参照して説明する。本実施形態では、ロボットとしてスカラロボット(水平多関節ロボット)を例示する。本発明のロボットは、スカラロボットに限定されず、スカラロボット以外の垂直多関節ロボットなどであってもよい。垂直多関節ロボットとしては、例えば、1つの腕を備える単腕ロボットや、双腕ロボットのように2つ以上の腕を備える複腕ロボットなどが挙げられる。
1. 1. First Embodiment 1.1. Robot The configuration of the robot according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a SCARA robot (horizontal articulated robot) is illustrated as a robot. The robot of the present invention is not limited to the SCARA robot, and may be a vertical articulated robot other than the SCARA robot. Examples of the vertical articulated robot include a single-arm robot having one arm and a double-arm robot having two or more arms such as a double-arm robot.
図1に示すように、本実施形態のロボット1は、基台2、可動部3、および制御装置4を備える。また、ロボット1は、本発明のエンコーダーの一例である、図示しないエンコーダー11を備える。エンコーダー11の詳細は後述する。
As shown in FIG. 1, the
基台2は可動部3を支持する。基台2は、所定の設置面100に設けられる。設置面100は、例えば、ロボット1に作業を行わせる部屋の床面である。なお、設置面100は、該床面に代えて、上記部屋における壁面や天井面、ロボット1が載置されるテーブルの上面、治具が有する面、および台が有する面などの面であってもよい。
The base 2 supports the
可動部3は、第1アームA1、第2アームA2、および駆動軸部Sを備える。第1アームA1は、基台2によって第1回動軸AX1周りに回動可能に支持される。第1アームA1は、設置面100と平行な方向に移動可能である。ここで、回動とは、軸の周囲を回転する運動をいい、回転角が360度未満である場合も、回転角が360度以上である場合も回動に含まれる。また、回動には、一方向に回転する運動にのみならず、両方向に回転する運動も含まれる。
The
第1アームA1は、基台2に設けられた第1駆動部M1によって、第1回動軸AX1周りに回動させられる。第1駆動部M1は、第1アームA1を第1回動軸AX1周りに回動させるアクチュエーターである。すなわち、本実施形態では、第1回動軸AX1は、第1駆動部M1の回転軸と一致する仮想的な軸である。 The first arm A1 is rotated around the first rotation shaft AX1 by the first drive unit M1 provided on the base 2. The first drive unit M1 is an actuator that rotates the first arm A1 around the first rotation shaft AX1. That is, in the present embodiment, the first rotation axis AX1 is a virtual axis that coincides with the rotation axis of the first drive unit M1.
第2アームA2は、第1アームA1によって第2回動軸AX2周りに回動可能に支持される。第2アームA2は、設置面100と平行な方向に移動可能である。第2アームA2は、第2アームA2に設けられた第2駆動部M2によって、第2回動軸AX2周りに回動させられる。本実施形態において、第2回動軸AX2は、第2駆動部M2の回転軸と一致する仮想的な軸である。
The second arm A2 is rotatably supported around the second rotation shaft AX2 by the first arm A1. The second arm A2 can move in a direction parallel to the
第2アームA2は、第3駆動部M3および第4駆動部M4を備え、駆動軸部Sを支持する。駆動軸部Sは、第2アームA2によって、第3回動軸AX3周りに回動可能に、且つ第3回動軸AX3の軸方向に並進可能に支持される。本実施形態において、第3回動軸AX3は、駆動軸部Sの中心軸と一致する仮想的な軸である。 The second arm A2 includes a third drive unit M3 and a fourth drive unit M4, and supports the drive shaft unit S. The drive shaft portion S is supported by the second arm A2 so as to be rotatable around the third rotating shaft AX3 and to be translatable in the axial direction of the third rotating shaft AX3. In the present embodiment, the third rotation shaft AX3 is a virtual shaft that coincides with the central axis of the drive shaft portion S.
駆動軸部Sは円柱形状の軸体である。駆動軸部Sの外周面には、図示しないボールねじ溝と、図示しないスプライン溝とがそれぞれ設けられる。図1に示した例では、駆動軸部Sは、第2アームA2における第1アームA1と反対側の端部を貫通して配置される。 The drive shaft portion S is a cylindrical shaft body. A ball screw groove (not shown) and a spline groove (not shown) are provided on the outer peripheral surface of the drive shaft portion S, respectively. In the example shown in FIG. 1, the drive shaft portion S is arranged so as to penetrate the end portion of the second arm A2 opposite to the first arm A1.
駆動軸部Sの先端S1には、例えば、エンドエフェクターなどの外部装置が取り付け可能である。駆動軸部Sの先端S1は、駆動軸部Sが有する2つの端部のうちの軸方向の一方側の端部である。ここでいうエンドエフェクターとは、特に限定されないが、具体的には指部によって物体を保持可能なエンドエフェクターを指す。該エンドエフェクターは、例えば空気や磁気による吸着などによって、物体を保持可能なエンドエフェクターであってもよい。なお、先端S1に取り付け可能なエンドエフェクターは、物体を保持しないエンドエフェクターであってもよい。ここでいう物体の保持とは、物体を持ち上げることが可能な状態とすることをいう。 An external device such as an end effector can be attached to the tip S1 of the drive shaft portion S. The tip S1 of the drive shaft portion S is one end in the axial direction of the two ends of the drive shaft portion S. The end effector referred to here is not particularly limited, but specifically refers to an end effector capable of holding an object by a finger portion. The end effector may be an end effector capable of holding an object by, for example, adsorption by air or magnetism. The end effector that can be attached to the tip S1 may be an end effector that does not hold an object. Holding an object here means making it possible to lift the object.
第3駆動部M3は、例えば、駆動軸部Sのボールねじ溝の外周部に設けられたボールねじナットを、タイミングベルトなどを介して回動させる。これにより、第3駆動部M3は、駆動軸部Sを第3回動軸AX3周りに回動させる。 The third drive unit M3 rotates, for example, a ball screw nut provided on the outer peripheral portion of the ball screw groove of the drive shaft unit S via a timing belt or the like. As a result, the third drive unit M3 rotates the drive shaft unit S around the third rotation shaft AX3.
第4駆動部M4は、例えば、駆動軸部Sのスプライン溝の外周部に設けられたボールスプラインナットを、タイミングベルトなどを介して回動させる。これにより、第4駆動部M4は、駆動軸部Sを第3回動軸AX3周りに回動させる。 The fourth drive unit M4 rotates, for example, a ball spline nut provided on the outer peripheral portion of the spline groove of the drive shaft unit S via a timing belt or the like. As a result, the fourth drive unit M4 rotates the drive shaft unit S around the third rotation shaft AX3.
ロボット1では、第1駆動部M1から第4駆動部M4は、互いに同じ構成を有している。以下の説明では、第1駆動部M1から第4駆動部M4を総称して単に駆動部Mということもあり、第1回動軸AX1から第3回動軸AX3を総称して単に回動軸AXということもある。駆動部Mの少なくとも1つはモーターを備える。
In the
上述したように、ロボット1では、第1回動軸AX1から第3回動軸AX3を備えた構成を例示したが、回動軸AXおよび回動軸AXに付随する構成の数はこれに限定されない。
As described above, the
1.2.エンコーダー
駆動部Mに備わるエンコーダー11の構成について図2を参照して説明する。図2に示すように、本実施形態のモーター10は、サーボモーターであるモーター本体9と、モーター本体9の上方の面である上面9aに取り付けられたエンコーダー11とを有している。モーター本体9はZ軸に沿って延在するシャフト5を含む。シャフト5の中心は、駆動部Mにおける回動軸AXの中心と一致する。なお、以下に述べるエンコーダー11の構成は一例であって、これに限定されるものではない。
1.2. The configuration of the
エンコーダー11は、下方の底面が省かれた略直方体の外観を有し、例えば図示しないねじ部材を介してモーター本体9の上面9aに固定される。エンコーダー11は、モーター本体9から上面9aに突出するシャフト5の一部の回転数を検出する。
The
モーター10は、上述した制御装置4によって制御される。制御装置4は、モーター本体9およびエンコーダー11と電気的に接続される。制御装置4は、エンコーダー11から送信された、モーター本体9におけるシャフト5の回転数の検出結果などの情報に基づいて、シャフト5の回転数を算出する。該回転数に基づいて、制御装置4はモーター10におけるモーター本体9の駆動を制御する。
The
モーター10およびエンコーダー11の構成について、図3および図4を参照して説明する。図3は、エンコーダー11における、XZ平面に沿った回動軸AXを含む断面図である。図4では、エンコーダー11における各部材の平面的な配置関係を、下方から上方に向かって見た状態で示している。なお、図3および図4では、図示の便宜上、説明に関連しない部材の図示を省略している。
The configurations of the
図3および図4に示すように、エンコーダー11は、ベース部20、主軸歯車21、複数の副軸歯車22,23,24、複数の磁石32,33,34、複数のベアリング42,43,44、およびシャフト用ベアリング45を備えている。また、エンコーダー11は、光学式エンコーダーであって、光源16、受光部としての光学センサー15、エンコーダーホイール14、光学センサー基板である基板13、配線130、ケース110、およびプレート121を備える。エンコーダー11では、上記の構成を含む部材がケース110内に収容され、モーター本体9のシャフト5が下方から内部に突出して組み込まれる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
エンコーダー11は一部がユニット化された構造を有する。具体的には、エンコーダー11において、ベース部20、複数の副軸歯車22,23,24、複数の磁石32,33,34、および複数のベアリング42,43,44はユニット化されている。
The
エンコーダー11は、電力が供給停止された後、再び供給された際に、歯車21,22,23,24の回転角度を検出することによって、モーター10の回転数や駆動部Mの回動軸AXの絶対位置を検出することが可能である。すなわち、エンコーダー11は、所謂、バッテリーレス方式のエンコーダーである。
The
ベース部20は、回動軸AXと直交するように配置される。ベース部20は、上述のユニット化された部材に加えて、シャフト用ベアリング45、磁気検出基板12、基板13などを保持する部材である。ベース部20の形成材料には、上記部材を保持するに足る剛性を有した、例えば、樹脂や金属などが採用される。
The
主軸歯車21は、モーター本体9の上面9aから突出するシャフト5の根元部分5aに取り付けられる。副軸歯車22,23,24は主軸歯車21と噛み合う。主軸歯車21の歯数と副軸歯車22,23,24の各々の歯数とは互いに異なる。
The
磁石32,33,34は永久磁石である。磁石32は副軸歯車22と、磁石33は副軸歯車23と、磁石34は副軸歯車24と、それぞれ対応して設けられる。これより、磁石32,33,34は、それぞれ対応する副軸歯車22,23,24と共に回転する。
The
ベアリング42,43,44は、ベース部20に設けられる。ベアリング42,43,44は、環状の部材であって、それぞれ対応する副軸歯車22,23,24をベース部20に対して回動可能に保持する。詳しくは、ベアリング42は副軸歯車22を、ベアリング43は副軸歯車23を、ベアリング44は副軸歯車24を保持する。
本実施形態では、副軸歯車22,23,24は、歯数に応じて外径が異なる以外は同様の構成を有する。磁石32,33,34は同様の構成を有する。なお、磁石32,33,34は、対応する副軸歯車22,23,24によって大きさが異なっていてもよい。また、ベアリング42,43,44も、対応する副軸歯車22,23,24によって大きさが異なっていてもよい。
In the present embodiment, the sub-shaft gears 22, 23, and 24 have the same configuration except that the outer diameter differs depending on the number of teeth. The
ベース部20の保持部25は、第1ベアリング保持部25aおよび第2ベアリング保持部25bを有する。第1ベアリング保持部25aは保持部25の上方に設けられる。第1ベアリング保持部25aは、シャフト用ベアリング45を保持する凹部である。第2ベアリング保持部25bは保持部25の下方に設けられる。第2ベアリング保持部25bは、ベアリング42,43,44を保持する凹部である。
The holding
第1ベアリング保持部25aには、モーター10のシャフト5を挿入させるための貫通孔25a1が設けられる。貫通孔25a1の内径はシャフト5の外径よりも大きい。シャフト用ベアリング45は、貫通孔25a1の上方にはめ込まれ、換言すれば圧入されて保持される。シャフト用ベアリング45は、貫通孔25a1の内面とシャフト5の外面との間に生じる隙間を埋めるように設けられる。貫通孔25a1の内面とシャフト5の外面との間に生じる隙間を埋める部材は、シャフト用ベアリング45に限定されず、例えばオイルシールなどであってもよい。
The first
第1ベアリング保持部25aの外周面の一部は、磁気検出基板12を支持する支持部材としても機能する。磁気検出基板12は、例えば、第1ベアリング保持部25aの外周面にはめ込まれて固定される。エンコーダー11では、副軸歯車22,23,24および磁気検出基板12がベース部20に保持されるため、ベース部20以外の部材に保持される場合と比べて公差や熱膨張の影響を受けにくくなる。これにより、エンコーダー11の組み立て精度が向上して、磁気検出基板12における検出精度が向上する。
A part of the outer peripheral surface of the first
磁気検出基板12は複数の磁気センサー52,53,54を含む。磁気センサー52は、磁石32における副軸歯車22の回転によって生じる磁界の変化を検出する。磁気検出基板12は、磁気センサー52にて検出された磁界の変化から副軸歯車22の回転角度を検出する。
The
磁気センサー53は、磁石33における副軸歯車23の回転によって生じる磁界の変化を検出する。磁気検出基板12は、磁気センサー53にて検出された磁界の変化から副軸歯車23の回転角度を検出する。
The
磁気センサー54は、磁石34における副軸歯車24の回転によって生じる磁界の変化を検出する。磁気検出基板12は、磁気センサー54にて検出された磁界の変化から副軸歯車24の回転角度を検出する。
The
磁気検出基板12は、上述した制御装置4と電気的に接続される。特に限定されないが、磁気検出基板12は基板13と電気的に接続されてもよい。また、磁気検出基板12は、基板13と電気的に接続された配線130を介して、制御装置4と電気的に接続されてもよい。磁気検出基板12は、磁気センサー52,53,54の検出結果である副軸歯車22,23,24の回転角度を制御装置4に送信する。
The
図3に示すように、ベース部20の周壁部26は、保持部25の外縁部に接続された筒状の部位である。保持部25は、周壁部26の下側端面26aよりも上方に、且つ周壁部26の上側端面26bよりも下方に位置する。すなわち、保持部25は、周壁部26の下側端面26aよりも上方に窪み、周壁部26の上側端面26bよりも下方に窪んでいる。周壁部26の上側端面26bには、複数のねじ部材17を介して基板13が取り付けられる。
As shown in FIG. 3, the
エンコーダー11がモーター本体9に取り付けられると、基板13、周壁部26、保持部25、およびシャフト用ベアリング45で囲まれる第1空間K1と、周壁部26、保持部25、およびモーター本体9の上面9aで囲まれる第2空間K2とが形成される。すなわち、第1空間K1および第2空間K2は、少なくともベース部20の保持部25によって隔てられる。
When the
第1空間K1は、磁気検出基板12またはエンコーダーホイール14が配置される空間である。第2空間K2は、主軸歯車21および副軸歯車22,23,24が配置される空間である。第1空間K1と第2空間K2とが分離されることから、例えば、歯車に塗布されたグリスや、主軸歯車21および副軸歯車22,23,24の噛み合いで生じた摩耗粉などの異物が第2空間K2内に留められる。そのため、第1空間K1に配置される磁気検出基板12やエンコーダーホイール14に対して、上記異物が付着し難くなる。これにより、磁気検出基板12の検出精度や、エンコーダーホイール14における光透過率などの低下が抑制される。
The first space K1 is a space in which the
基板13には光学センサー15が下方向きに実装される。光学センサー15は、エンコーダーホイール14を挟んで光源16と対向して配置される。光源16には、例えば、発光ダイオードが用いられる。光学センサー15は、光源16から出射された光がエンコーダーホイール14を透過して入射する。エンコーダー11はロータリーエンコーダーであって、エンコーダーホイール14がシャフト5の上方の端部に固定されてシャフト5と共に回転する。
The
エンコーダーホイール14には、光源16からの光が照射される領域に、目盛りまたはスリットが放射状に、且つ規則的に配置される。そのため、エンコーダーホイール14が回転すると、目盛りやスリットによって、エンコーダーホイール14を透過する光の透過率が断続的に変化する。該変化を光学センサー15で検出することによって、シャフト5に取り付けられた主軸歯車21の回転角度が算出される。主軸歯車21の回転角度の範囲は、0°以上360°未満である。
On the
なお、基板13に実装されるのは、光学センサー15に限定されず、光源16であってもよい。また、光源16から出射される光を反射するミラーを備え、光源16と光学センサー15とが基板13に実装される構成であってもよい。
Note that what is mounted on the
基板13には、エンコーダーケーブルである配線130が電気的に接続される。基板13は、配線130を介して、光学センサー15の検出結果である主軸歯車21の回転角度を制御装置4に送信する。
配線130は、複数本の導体を含むフラットケーブルである。本実施形態では、配線130としてFFC(Flexible Flat Cable)を用いる。配線130は、フラットケーブルであることに限定されず、単線の絶縁電線を複数本束ねて平たく整列させたものであってもよい。絶縁電線を束ねる際には、ポリイミドなどの樹脂製テープを用いてもよい。
The
ケース110は、エンコーダー11の外装筐体を構成する部材である。略直方体のケース110外面のうち+X方向の側面には、凸部111が設けられる。凸部111は、ケース110の高さ方向であるZ軸に沿う方向の中ほどにあって、第1方向としてのY軸に沿う方向に延びて配置される。ケース110の上記側面には、配線130の厚さ以上の間隔を空けてプレート121が取り付けられる。
The
ケース110の形成材料としては、アルミニウム合金などの金属および樹脂などが挙げられる。本実施形態では、電磁波対応の観点から、ケース110の形成材料にアルミニウム合金を用いる。ケース110の形成材料に樹脂を用いる場合には、電磁波シールド処理などを施してもよい。
Examples of the material for forming the
基板13は、ケース110内において、ケース110の上方の面寄りに配置される。配線130は、基板13の+X方向の端部に対して下方向きに接続される。配線130は、ケース110内を下方に引き回され、ケース110の下端付近でケース110の縁部112aに沿って+X方向に屈曲され、ケース110の下端から+X方向に引き出される。
The
そして、配線130は、縁部112bに沿って上方に屈曲され、ケース110の+X方向の側面とプレート121との間を上方に向かって引き回される。次いで、配線130は、凸部111に沿ってプレート121の開口部121aから外面に露出されてから、再びケース110とプレート121との間を通ってケース110の上方へ引き出される。なお、プレート121に設けられた開口部121aは本発明の凹部の一例である。
Then, the
このように、配線130は、ケース110内を屈曲されて引き回される。そのため、配線130が基板13に対して上向きに接続されて、直接的にケース110の上方へ引き出される場合と比べて、配線130にかかる過度な応力を抑えることができる。これにより、基板13に応力が及びにくくなる。なお、凸部111付近における配線130の固定状態は後述する。
In this way, the
縁部112a,112bは、ケース110内部で配線130を案内して屈曲させる。そのため、縁部112a,112bでは、配線130の損傷を防ぐために角が丸められている。また、配線130が引き出される、ケース110上方の+X方向の角には、縁部112cが設けられる。縁部112cは、例えば、配線130が−X方向へ屈曲された場合などに、配線130の損傷を防ぐために角が丸められている。
The
1.3.配線の固定状態
凸部111付近における配線の固定状態について、図5を参照して説明する。図5では、図3に示したケース110の凸部111付近を拡大して示している。
1.3. Fixed state of wiring The fixed state of wiring in the vicinity of the
図5に示すように、配線130は、ケース110の+X方向の側面において、Z軸に沿う方向に沿って配置される。Z軸に沿う方向は、第1方向としてのY軸に沿う方向と直交する第2方向である。ここで、第1方向と第2方向とは直交することに限定されない。具体的には、例えば第1方向をY軸に沿う方向とする場合に、第2方向はYZ平面に沿う平面に含まれ、第1方向と交差する方向であればよい。
As shown in FIG. 5, the
凸部111とプレート121の開口部121aとは、X軸に沿う方向に対向して配置される。Z軸に沿う方向において、開口部121aの長さは、凸部111の長さよりも長い。これにより、+X方向から平面視した場合に、凸部111の上方および下方と開口部121aとの間には隙間が確保される。該隙間に配線130が引き回される。
The
配線130は、ケース110の+X方向の側面と、プレート121との間を下方から引き回される。そして、凸部111に沿うように上記側面から+X方向へ立ち上がり、凸部111の頂上部を経て該頂上部から立ち下がり、再びケース110の上記側面とプレート121との間へ引き込まれる。このように、配線130は、凸部111付近において、凸部111の形状に沿うように曲がると共に、プレート121の開口部121aにて外面に露出する。
The
配線130は、凸部111付近において、凸部111と開口部121aの側壁122とに接して挟まれる。つまり、配線130は、凸部111および側壁122に押圧されて固定される。これにより、ケース110から引き出された配線130に引張力などの応力が作用しても、凸部111付近で配線130が固定されるため、該応力が基板13へ及ぶことが抑えられる。
The
プレート121の形成材料としては、アルミニウム合金などの金属および樹脂などが挙げられる。本実施形態では、プレート121の形成材料にアルミニウム合金を用いて、プレス加工により開口部121aを設ける。プレス加工では、開口部121aを形成する際に、開口部121aの周辺にばりが生じる場合がある。この場合には、ばりによる配線130の損傷を防ぐため、プレート121のばりが生じた面を外側である+X方向に向けてケース110に取り付ける。また、開口部121aを含むプレート121の製造には、レーザーカット加工などの方法を採用してもよい。
Examples of the material for forming the
ここで、本実施形態では、プレート121が有する凹部を開口部121aとして例示したが、これに限定されない。本発明の凹部は、プレート121において貫通しない窪みであってもよい。凹部が窪みの場合でも、配線130が凹部の側壁と凸部111とで挟まれて固定されればよい。
Here, in the present embodiment, the recessed portion of the
また、本実施形態では、ケース110に凸部111を設け、プレート121に凹部としての開口部121aを設けた構成としたが、これに限定されない。ケース110に凹部を設け、プレート121に凸部を設けた構成としてもよい。
Further, in the present embodiment, the
1.4.配線の固定方法
エンコーダー11の組み立て方法のうち、エンコーダーケーブルである配線130の固定方法について、図6から図10を参照して説明する。なお、図6は、エンコーダー11にケース110を組み付ける前の状態を示している。
1.4. Wiring Fixing Method Among the methods for assembling the
図6に示すように、エンコーダー11にケース110を組み付ける前段階では、配線130は、基板13に接続される以外は固定されていない。
As shown in FIG. 6, in the stage before assembling the
次に、図7に示すように、モーター本体9にケース110を被せて組み付ける。これにより、配線130は、基板13から下方向きに配置が規制される。図示を省略するが、ケース110は、モーター本体9に対してねじなどを用いて固定される。
Next, as shown in FIG. 7, the
ケース110における+X方向の側面には、Y軸に沿う方向に配線130を挟んで対向して配置される一対の突起部123,125が設けられる。Y軸に沿う方向において、一対の突起部123,125の間隔は凸部111の長さよりも長い。ケース110の上記側面において、凸部111はZ軸に沿う方向である上下方向の略中ほどに設けられ、一対の突起部123,125は凸部111よりも上方に設けられる。
On the side surface of the
突起部123と突起部125とは、+X方向から見た平面的な大きさが互いに異なる。本実施形態では、+X方向から平面視した場合に、突起部123,125の形状を略円形とし、突起部123を突起部125よりも大きくしているが、これに限定されない。
The
ケース110の上記側面には、凸部111および一対の突起123,125をY軸に沿う方向に挟んで、一対の溝部114が設けられる。すなわち、Y軸に沿う方向において、一対の溝部114の間隔は、凸部111の長さより長い。また、一対の溝部114のX軸に沿う方向の深さは配線130の厚さ以上である。
A pair of
次に、図8に示すように、配線130を上方へ屈曲させる。このとき、一対の突起部123,125が配線130を一対の溝部114へ案内すると共に、溝部114内へ配線130が入り込んで配線130の位置決めが成される。これにより、配線130の上方への屈曲が着実に行われてエンコーダー11の組み立てが容易になる。
Next, as shown in FIG. 8, the
Y軸に沿う方向において、凸部111の長さは配線130の幅よりも長い。そのため、凸部111から配線130がはみ出すことなく配置される。なお、この段階では、配線130は、凸部111によって+X方向に盛り上がって配置されるが、凸部111に沿う形状に曲がっていなくてもよい。
In the direction along the Y-axis, the length of the
次に、図9に示すように、ケース110の+X方向の側面にプレート121を配置する。プレート121は、+X方向から見た平面的な形状が略矩形である。プレート121には、一対の突起部123,125と対応する位置に一対の貫通孔124,126が設けられる。一対の貫通孔124,126のそれぞれは、対応する一対の突起部123,125のそれぞれと嵌合する。
Next, as shown in FIG. 9, the
詳しくは、貫通孔124は突起部123に対応し、貫通孔126は突起部125に対応する。貫通孔124と貫通孔126とは、+X方向から平面視した大きさが異なり、それぞれ対応する突起部123,125に応じた大きさおよび形状を有する。本実施形態では、上記大きさが突起部125よりも突起部123の方が大きいため、貫通孔126よりも貫通孔124の方が大きく、貫通孔126には突起部123が嵌まらない。例えば、突起部123,125のYZ平面に沿った断面が円形で、貫通孔124,126が円形である場合、突起部123の径が貫通孔126の径より大きく、貫通孔126には突起部123が嵌まらない。そのため、プレート121の表裏や方向を間違えてケース110に組み付けることが防止される。そのため、例えば、プレート121の片面に加工時に生じたばりなどがある場合に、ばりと配線130とが接しないようにプレート121の組付け方向を規制することができる。
Specifically, the through
開口部121aは、+X方向から見た平面的な大きさが、凸部111の大きさより大きな開口である。そのため、配線130において、凸部111によって+X方向へ盛り上がった領域は、プレート121で遮られずに開口部121aから露出する。このとき、開口部121aの図示しない側壁122によって、配線130が−X方向へ押圧されて、凸部111に沿う形状に曲げられる。これにより、配線130は、凸部111および側壁122に押圧されて固定される。
The
なお、凸部111によって+X方向へ盛り上げられた配線130は、プレート121を+X方向から配置すると、弾性によって反発する場合がある。本実施形態では、突起部123,125および貫通孔124,126により、反発に抗して組み立てることが容易であり、また位置ずれの発生が防止される。
The
プレート121の四隅には、次段階にてケース110にプレート121をねじ止めするために、4つのねじ穴127が設けられる。
Four screw holes 127 are provided at the four corners of the
次に、図10に示すように、上述の4つのねじ穴127を用いて、プレート121の四隅をケース110に対して4つのねじ141にてねじ止めする。これにより、ケース110にプレート121が取り付けられて、配線130の固定が成される。なお、プレート121のねじ止めに用いるねじ141の個数は4つに限定されず、対応する個数のねじ穴127を配置すれば、例えば6つでもよい。また、ケース110に対するプレート121の取り付けには、ねじ止めの他、例えば接着などを採用してもよい。
Next, as shown in FIG. 10, using the above-mentioned four
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
従来よりも、エンコーダー11に付属する配線130の動きを抑制することができる。詳しくは、配線130は、ケース110の凸部111とプレート121の開口部121aの側壁122とに接して挟まれることによって固定される。また、配線130は、Y軸に沿って延びる凸部111と直交して配置されるため、特にX軸に沿う方向に作用する応力に対して強固に固定される。これにより、配線130に引張力などの応力が作用しても、配線130が滑って動くことが防止される。配線130の動きが抑制されることから、上記応力が基板13へ及び難くなる。したがって、エンコーダー11における検出精度が向上する。以上により、付属する配線130の動きを抑制するエンコーダー11、および配線130の固定方法を提供することができる。
The movement of the
配線130は、ケース110の+X方向の側面から凸部111に沿って立ち上がる箇所、凸部111の頂上部に沿う箇所、および凸部111の頂上部から立ち下がって上記側面に沿う箇所において、屈曲している。配線130が複数個所で屈曲しつつ凸部111と開口部121aの側壁122とに挟まれるため、さらに配線130の動きを抑制することができる。
The
配線130がFFCであることから、凸部111と開口部121aの側壁122との間に配線130を挟む際に、配線130に含まれる複数の導体同士の重なりが防止される。これによって、配線130の個々の導体が偏りなく挟まれて固定され、配線130の動きをさらに抑制することができる。
Since the
一対の突起部123,125によって配線130が案内されるため、エンコーダー11を組み立てる際に配線130を容易に配置することができる。また、Y軸に沿う方向において、凸部111の長さは配線130の幅よりも長いため、配線130を残らず凸部111と開口部121aとに挟んで固定することができる。
Since the
ケース110の+X方向の側面にプレート121を取り付ける際に、プレート121の表裏や方向などの組み間違いを防止することができる。さらに、組み間違いの防止によって、プレート121の開口部121aをプレス加工で打ち抜いて形成する場合に、発生したばりを配線130と接しない表側に配置して、ばりによる配線130の損傷を防ぐことができる。
When the
開口部121aは、+X方向から見た平面的な大きさが凸部111より大きな開口であるため、凸部111と開口部121aとの間に、配線130を挟んで配置することができる。また、プレート121の四隅がねじ止めされることから、ケース110に対するプレート121の位置ずれが生じにくくなり、配線130を着実に固定することができる。
Since the
ロボット1は、エンコーダー11を備えるため、配線130の動きが抑制されてエンコーダー11の検出精度が維持され、性能を安定的に発揮することができる。
Since the
2.第2実施形態
本実施形態に係るエンコーダー211について、図11を参照して説明する。エンコーダー211は、第1実施形態のエンコーダー11と同様に、スカラロボットおよびスカラロボット以外の垂直多関節ロボットなどに搭載される。エンコーダー211は、エンコーダー11に対して、配線130の形態を異ならせたものである。そのため、第1実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
2. Second Embodiment The
図11に示すように、本実施形態のエンコーダー211は、複数本の絶縁電線である配線231,233を備える。エンコーダー211は、配線130としてFFCを用いる第1実施形態のエンコーダー11とはこの点が異なっている。なお、図11は、プレート121を取り付ける前の状態を示している。
As shown in FIG. 11, the
配線231,233は、ケース110下方における+X方向の端部から引き出され、上方へ引き回される。図示を省略するが、配線231,233は、プレート121がケース110に取り付けられると、配線130と同様にして凸部111に沿って屈曲する。そして、配線231,233は、凸部111とプレート121の開口部121aにおける側壁122とに接して挟まれ固定される。
配線231,233は、ケース110上方における+X方向の端部から上方へ引き出される。電気的な接続用途のため、配線231の端部にはコネクター231aが設けられ、配線233の端部にはコネクター233aが設けられる。
配線231,233は、ケース110上方で振り分けられて、異なる方向へ引き回されてもよい。一例として、図11では、配線231を+Y方向へ向け、配線233を−Y方向へ向けて配置している。このとき、配線231,233は、ケース110における+X方向の側面の上方で屈曲される。一対の溝部114の上端には、縁部112l,112mが設けられる。縁部112l,112mは角が丸められている。そのため、配線231,233が屈曲されて縁部112l,112mと接触しても、配線231,233の損傷を避けることができる。
また、図示を省略するが、引き回される配線231,233を案内する案内溝を、ケース110の上方などに設けてもよい。
Further, although not shown, a guide groove for guiding the
本実施形態によれば、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
1…ロボット、11,211…エンコーダー、13…基板、15…受光部としての光学センサー、16…光源、110…ケース、111…凸部、121…プレート、121a…凹部としての開口部、122…側壁、123,125…突起部、124,126…貫通孔、130,231,233…配線。 1 ... Robot, 11,211 ... Encoder, 13 ... Substrate, 15 ... Optical sensor as light receiving part, 16 ... Light source, 110 ... Case, 111 ... Convex part, 121 ... Plate, 121a ... Opening as concave part, 122 ... Side walls, 123, 125 ... protrusions, 124, 126 ... through holes, 130, 231,233 ... wiring.
Claims (9)
前記基板に接続される配線と、
第1方向に延びる凸部を有するケースと、
前記第1方向と交差する第2方向の長さが、前記凸部の前記第2方向の長さより長い凹部を有するプレートと、を備え、
前記配線は、前記第2方向に沿って配置されており、前記凸部と前記凹部の側壁とに接して挟まれるエンコーダー。 The board on which the light source or light receiving part of the optical encoder is mounted,
The wiring connected to the board and
A case with a convex portion extending in the first direction and
A plate having a recess in which the length in the second direction intersecting the first direction is longer than the length in the second direction of the convex portion is provided.
The wiring is arranged along the second direction, and is an encoder sandwiched in contact with the convex portion and the side wall of the concave portion.
前記配線は、前記側面から立ち上がり、前記凸部の頂上部を経て前記頂上部から立ち下がり、前記凸部の形状に沿うように曲がっている、請求項1に記載のエンコーダー。 The convex portion is provided on the side surface of the case.
The encoder according to claim 1, wherein the wiring rises from the side surface, passes through the top of the convex portion, falls from the top, and is bent along the shape of the convex portion.
前記第1方向において、前記一対の突起部の間隔は前記凸部の長さよりも長く、前記凸部の長さは前記配線の幅よりも長い、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエンコーダー。 A pair of protrusions arranged so as to face each other with the wiring in the first direction are provided on the side surface of the case.
One of claims 1 to 3, wherein in the first direction, the distance between the pair of protrusions is longer than the length of the convex portion, and the length of the convex portion is longer than the width of the wiring. Encoder described in.
前記一対の突起部は、平面的な大きさが互いに異なり、
前記一対の貫通孔のそれぞれは、対応する前記一対の突起部のそれぞれと嵌合する、請求項4に記載のエンコーダー。 The plate is provided with a pair of through holes at positions corresponding to the pair of protrusions.
The pair of protrusions have different planar sizes and are different from each other.
The encoder according to claim 4, wherein each of the pair of through holes is fitted with each of the corresponding pair of protrusions.
前記凹部は、平面的な大きさが前記凸部より大きな開口であり、
前記プレートの四隅は、前記ケースに対してねじ止めされる、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のエンコーダー。 The plate is substantially rectangular in plane and
The concave portion is an opening having a planar size larger than that of the convex portion.
The encoder according to any one of claims 1 to 5, wherein the four corners of the plate are screwed to the case.
前記基板に接続される配線と、
第1方向に延びる凹部を有するケースと、
前記第1方向と交差する第2方向の長さが、前記凹部の前記第2方向の長さより長い凸部を有するプレートと、を備え、
前記配線は、前記第2方向に沿って配置されており、前記凹部の側壁と前記凸部とに接して挟まれるエンコーダー。 The board on which the light source or light receiving part of the optical encoder is mounted,
The wiring connected to the board and
A case with a recess extending in the first direction and
A plate having a convex portion whose length in the second direction intersecting with the first direction is longer than the length in the second direction of the recess is provided.
The wiring is arranged along the second direction, and is an encoder sandwiched in contact with the side wall of the concave portion and the convex portion.
第1方向に延びる凸部を側面に有するケースと、
前記基板に接続され、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置される配線と、
前記第2方向の長さが、前記凸部の前記第2方向の長さより長い凹部を有するプレートと、を備えたエンコーダーにおいて、
前記配線を、前記凸部と前記凹部の側壁とに挟むことによって、前記側面から立ち上げ、前記凸部の頂上部を経て前記頂上部から立ち下げて、前記凸部の形状に沿うように曲げるエンコーダーケーブルの固定方法。 The board on which the light source or light receiving part of the optical encoder is mounted,
A case having a convex portion extending in the first direction on the side surface,
Wiring connected to the substrate and arranged along the second direction intersecting the first direction,
In an encoder comprising a plate having a recess in which the length in the second direction is longer than the length in the second direction of the convex portion.
By sandwiching the wiring between the convex portion and the side wall of the concave portion, the wire is raised from the side surface, is lowered from the top portion via the top portion of the convex portion, and is bent along the shape of the convex portion. How to fix the encoder cable.
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