JP2023148525A - 保持部材、ロボット、ロボットの制御方法、ロボットを用いた物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーブルの断線の可能性を低減する。【解決手段】 ロボットの線材を保持する保持部材であって、線材の折り曲げ部分が、ロボットの所定部位と共に動作可能となるように保持する、ことを特徴とする保持部材を採用した。【選択図】 図４

Description

本発明は、保持部材、ロボットに関する。

近年、複数の関節によって動作する複数のリンクを有するロボットが注目を集めている。複数のリンクを動作させロボットの先端に配置されたエンドエフェクタによって部品を操作し、生産工場に導入することで生産工場の自動化を図っている。このようなロボットでは関節やエンドエフェクタを駆動するための駆動源（アクチュエータ）としてモータが用いられることが多い。モータには、モータ自体を駆動させるための駆動回路や制御回路が設けられており、各回路に駆動電力や制御信号を伝達するために電線のような線材（ケーブル）が用いられる。下記特許文献１にはロボットに配する線材として例えばフレキシブルケーブルを用いる技術が開示されている。

特開２０２１－５５４５号公報

しかしながら上記の特許文献１では、以下の観点からフレキシブルケーブルの折り曲げ部にかかる応力を分散できず折り曲げ部近傍で断線する可能性がある。特許文献１では、折り曲げ部となる折り目Ｆ１、Ｆ２を有する端部２４は、動作対象となる回転体１０、第１アーム１１０に対して動作（ないし回転）しないようになっている。そのため例えば、動作対象が動作する度に、折り曲げ部にフレキシブルケーブルの変形による応力が集中するので、フレキシブルケーブルが断線する可能性が高まってしまう。

上記課題を鑑み本発明では、ケーブルの断線の可能性を低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明においては、ロボットの線材を保持する保持部材であって、前記線材の折り曲げ部分が、前記ロボットの所定部位と共に動作可能となるように保持する、ことを特徴とする保持部材を採用した。

本発明によれば、ケーブルの断線の可能性を低減することができる。

実施形態におけるロボットシステム１０００の概略図である。 実施形態におけるロボットシステム１０００の制御系を示した制御ブロック図である。 実施形態における固定部材９００の外観図である。 実施形態における固定部材９００の詳細図である。 実施形態における固定部材９００の断面図である。 実施形態における第１部材９１０の詳細図である。 実施形態における第２部材９２０の詳細図である。 実施形態における固定部材９００の断面図である。 実施形態における固定部材９００をリンク２０６に取り付けた際の図である。 実施形態におけるフレキシブルケーブル８０の動作を示した図である。 実施形態における変形例を示した図である。 実施形態における変形例を示した図である。

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。なお以下の図面において、図中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚはロボットシステムの全体の座標系を示す。一般に、ＸＹＺ３次元座標系は、設置環境全体のワールド座標系を示す。その他、制御の都合などによって、ロボットハンド、指部、関節などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。

（実施形態）
図１は本実施形態におけるロボットシステム（ロボット装置）１０００の概略図である。図１は、本実施形態のロボットシステム１０００を例えば側面（ＸＺ平面）から示している。図１に示すように、ロボットシステム１０００は、ロボット本体となるロボットアーム本体２００と、ロボット本体となるエンドエフェクタ本体３００とを備える。さらにロボットアーム本体２００とエンドエフェクタ本体３００とを制御する制御装置４００、外部入力装置５００を備える。制御装置４００には外部入力装置５００が接続され、これら制御装置４００および外部入力装置５００によってロボットアーム本体２００の制御システムが構成される。外部入力装置５００は、例えばティーチングペンダントのような教示装置があげられ、作業者がロボットアーム本体２００やエンドエフェクタ本体３００の位置を指定するのに用いられる。本実施形態では、エンドエフェクタとしてロボットアーム本体２００の先端部に設けられるものが、ロボットハンドである場合について説明するが、これに限定するものではなく、ツール等であってもよい。

図１に示したロボットアーム本体２００は、複数リンクを例えばシリアルリンク形式で複数の関節（６軸）を介して相互に接続した構成を有するロボットアームである。ロボットアーム本体２００の先端のリンク２０６にエンドエフェクタ本体３００が接続されている。ロボットアーム本体２００のリンク２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、および２０６は、例えば各関節、本実施形態では関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、およびＪ６を介して次のように接続されている。

各関節Ｊ１～Ｊ６には、各関節を各回転軸まわりにそれぞれ回転駆動させる駆動源として、複数（６つ）のアームモータ２１１～２１６と減速機および伝達機構を有している。アームモータ２１１～２１６には、それぞれモータ出力軸の回転位置を検出するエンコーダ２２１～２２６（図２）を備えている。さらに関節Ｊ１～Ｊ６には、各リンク２０１～２０６に生じる力の情報としてトルクを検出できるトルクセンサ２３１～２３６を備えている。

ロボットアーム本体２００の基台２１０（ベース）とリンク２０１はＺ軸方向の回転軸の周りで回転する関節Ｊ１で接続されている。関節Ｊ１は、例えば初期姿勢から約±１８０度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体２００のリンク２０１とリンク２０２はＹ軸方向の回転軸の周りで回転する関節Ｊ２で接続されている。関節Ｊ２は、例えば初期姿勢から約±８０度の可動範囲を有するものとする。

ロボットアーム本体２００のリンク２０２とリンク２０３はＹ軸方向の回転軸の周りで回転する関節Ｊ３で接続されている。関節Ｊ３は、例えば初期姿勢から約±７０度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体２００のリンク２０３とリンク２０４とはＸ軸方向の回転軸の周りで回転する関節Ｊ４で接続されている。関節Ｊ４は、例えば初期姿勢から約±１８０度の可動範囲を有するものとする。

ロボットアーム本体２００のリンク２０４とリンク２０５はＹ軸方向の回転軸の周りで回転する関節Ｊ５で接続されている。関節Ｊ５は、例えば初期姿勢から約±１２０度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体２００のリンク２０５とリンク２０６はＸ軸方向の回転軸の周りで回転する関節Ｊ６で接続されている。関節Ｊ６は、例えば初期姿勢から約±２４０度の可動範囲を有するものとする。

また、ロボットアーム本体２００のリンク２０６の先端には、生産ラインにおいて組み立て作業や移動作業を行うための（電動）ハンドや（空気圧駆動の）エアハンドなどのエンドエフェクタ本体３００が接続される。このエンドエフェクタ本体３００は、リンク２０６に対してビス止めなどの（半）固定的な手段（不図示）によって装着されるか、あるいは、ラッチ（ラチェット）止めなどの着脱手段（不図示）によって装着可能であるものとする。特に、エンドエフェクタ本体３００が着脱可能である場合は、ロボットアーム本体２００を制御して、ロボットアーム本体２００自身の動作によって供給位置（不図示）に配置されたエンドエフェクタ本体３００を着脱ないし交換する方式も考えられる。リンク２０６またはリンク２０５を所定部位と呼称する場合がある。

ここで、ロボットアーム本体２００の手先とは、本実施形態では、エンドエフェクタ本体３００のことである。エンドエフェクタ本体３００が物体を把持している場合は、エンドエフェクタ本体３００と把持している物体（例えば部品やツール等）とを含めてロボットアーム本体２００の手先という。つまり、エンドエフェクタ本体３００が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、エンドエフェクタ本体３００であるロボットハンド本体を手先という。

外部入力装置５００には、例えば、ロボットアーム本体２００の関節の姿勢（位置や角度）、あるいはロボットアーム本体２００の手先を移動させるための操作キーを含む操作部が配置される。外部入力装置５００の操作部で何らかの操作が行われると、外部入力装置５００の操作に応じて、制御装置４００はフレキシブルケーブル８０（線材）を介して各関節の駆動源に信号を送信し、ロボットアーム本体２００の動作を制御する。その際、制御装置４００が後述の制御プログラムを含むロボット制御プログラムを実行することにより、ロボットアーム本体２００の各部が制御される。

以上の構成により、ロボットアーム本体２００によりエンドエフェクタ本体３００を任意の位置に動作させ、所望の作業を行わせることができる。例えば、材料として所定ワークと他のワークとを用い、所定ワークと他のワークとを組み付ける処理を行うことで、成果物として組付けワークを製造することができる。またエンドエフェクタ本体３００として切削や研磨を行うことが可能なツールを装着させ、ツールにより加工したワークを成果物として物品の製造を行っても構わない。以上によりロボットアーム本体２００によって物品の製造を行うことができる。

図２は図１のロボットシステム１０００の制御系の詳細な構成を示したブロック図である。制御装置４００は、コンピュータで構成されており、プロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１を備える。また、記憶部として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）４０４、記録ディスクドライブ４０５を備えている。また、各機器と通信を行うためのインタフェース４０６、４０７、４０８、４０９、４１０、４１１を備える。ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、インタフェース４０６～４１２は、互いに通信可能にバス４１１で接続されている。

このうち、ＲＡＭ４０３は外部入力装置５００の操作による教示点や制御指令などのデータの一時記憶に用いられる。ＲＯＭ４０２には、ＣＰＵ４０１に、各種演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ等の基本プログラム４３０が格納されている。ＣＰＵ４０１は、ＨＤＤ４０４に記録（格納）された制御プログラムに基づいて各種演算処理を実行する。ＨＤＤ４０４は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果である各種のデータ等を記憶する記憶部である。記録ディスクドライブ４０５は、記録ディスク４３１に記録された各種データや制御プログラム等を読み出すことができる。更に、インタフェース４０７、４０８には、各種画像が表示されるモニタ５１１や書き換え可能な不揮発性メモリや外付けＨＤＤ等の外部記憶装置５１２が接続されている。

外部入力装置５００は、例えばティーチングペンダント（ＴＰ）のような操作装置が考えられるが、ロボットプログラムを編集可能な他のコンピュータ装置（ＰＣやサーバ）であってもよい。外部入力装置５００は、制御装置４００に対して有線ないし無線の通信接続手段を介して接続することができ、ロボット操作および状態表示などのユーザインターフェース機能を有する。外部入力装置５００により入力された各関節Ｊ１～Ｊ６の目標関節角度をインタフェース４０６及びバス４１１を介してＣＰＵ４０１に出力する。

ＣＰＵ４０１は、例えば外部入力装置５００で入力された教示点データをインタフェース４０６から受信する。また、外部入力装置５００から入力された教示点データに基づきロボットアーム本体２００の各軸の軌道を生成し、インタフェース４０９を介し、アームモータドライバ２３０を用いてアームモータ２１１～２１６に送信することができる。ＣＰＵ４０１は、各アームモータ２１１～２１６の回転角度の制御量を示す駆動指令のデータを所定間隔でバス４１２及びインタフェース４０９を介してアームモータドライバ２３０に出力する。

アームモータドライバ２３０は、ＣＰＵ４０１から入力を受けた駆動指令に基づき、各アームモータ２１１～２１６への電流の出力量を演算し、各アームモータ２１１～２１６へ電流を供給して、各関節Ｊ１～Ｊ６の関節角度制御を行う。また、各エンコーダ２２１～２２６、トルクセンサ２３１～２３６からの検出信号をインタフェース４０９及びバス４１２を介してＣＰＵ４０１に出力する。即ち、ＣＰＵ４０１は、アームモータドライバ２３０を介して、各エンコーダ２２１～２２５により検出される関節Ｊ１～Ｊ６の関節角度現在値が目標関節角度となるように、各アームモータ２１１～２１６のフィードバック制御を実行する。同様に各トルクセンサ２３１～２３６により検出される関節Ｊ１～Ｊ６のトルク現在値が目標トルクとなるように、各アームモータ２１１～２１６のフィードバック制御を実行する。なお、本実施形態ではアームモータドライバ２３０を１つとしたが、各アームモータ２１１～２１６それぞれにアームモータドライバを設けても構わない。

さらに制御装置４００はハンドモータ３１１ともインタフェース４１０およびハンドモータドライバ３３０を介して接続されている。ハンドモータドライバ３３０は、ＣＰＵ４０１から入力を受けた駆動指令に基づき、ハンドモータ３１１への電流の出力量を演算し、ハンドモータ３１１へ電流を供給して、ハンドモータ３１１の速度制御を行う。また、エンコーダ３２１からのパルス信号をインタフェース４１０及びバス４１２を介してＣＰＵ４０１に出力する。即ち、ＣＰＵ４０１は、ハンドモータドライバ３３０を介して、エンコーダ３２１により検出されるハンドモータ３１１の位置およびまたは速度の現在値が目標位置およびまたは目標速度となるように、ハンドモータ３１１のフィードバック制御を実行する。

ここで図１の関節Ｊ２を駆動するアームモータ２１２（図２）の駆動トルク（回転駆動力）、即ち、アームモータ２１２からリンク２０２に印加される駆動トルクを検出（取得）するトルクセンサ２３２（図２）が設けられる。このトルクセンサ２３２は、例えば関節Ｊ２の内部に配置されたアームモータ２１２あるいは不図示の減速機から成る駆動系の駆動軸上の所定位置に配置されていれば良い。

なお本実施形態では関節Ｊ２を例に取り、トルクセンサ２３２の構造や配置位置の詳細は以下図を用いて詳述する。このような関節の駆動トルクを測定するトルクセンサ２３２に関しては公知の構造を利用してよい。また、他の関節Ｊ１、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６に関しても、それぞれトルクセンサ２３２と同様のトルクセンサ２３１、２３３、２３４、２３５、２３６が配置されるものとする。

図１のロボットアーム本体２００の関節Ｊ１～Ｊ６、ないしはエンドエフェクタ本体３００に設けられたアームモータ２１１～２１６、ハンドモータ３１１は、例えば電気的なモータにより駆動される。その場合、モータの他に波動歯車機構などを利用した減速機が用いられることがある。また、ハンドやグリッパのようなエンドエフェクタではラック＆ピニオンのような減速ないしは駆動方向の変換機構が用いられることがある。関節Ｊ１～Ｊ６（ないしエンドエフェクタ本体３００）を駆動するモータは、各関節Ｊ１～Ｊ６（ないしエンドエフェクタ本体３００）の内部の所定位置に配置される。なお、本実施形態では、これらのモータ（ないし減速機）は内部に配置されるものとするが、モータ（ないしは減速機）は外部に配置されていてもよい。

関節Ｊ１～Ｊ６やエンドエフェクタ本体３００の駆動手段がこのようにモータである場合、各モータを駆動するためのエネルギー（駆動電力）ないしは制御信号、即ち駆動信号を伝達するための伝達手段として、ケーブルやワイヤのような線材が必要である。このような線材として、フラットフレキシブルケーブルを用いる場合がある。

また、関節Ｊ１～Ｊ６や、エンドエフェクタ本体３００の駆動手段が、油（液）圧や空気圧を利用した圧力機構により構成される場合も考えられる。その場合は、これらロボットアーム本体２００の各部、即ち関節Ｊ１～Ｊ６や、エンドエフェクタ本体３００に圧力信号から成る駆動エネルギーないしは制御信号（駆動信号）を伝達する必要がある。この場合は、駆動エネルギーないしは制御信号の伝達のための伝達手段としては、好ましくはフレキシブルな圧力チューブのような線材が用いられる。

本実施形態では、説明を容易にするため、関節Ｊ１～Ｊ６（ないしエンドエフェクタ本体３００）の駆動手段はモータであるとする。従ってこれら各部に駆動エネルギーないしは制御信号を伝達する伝達手段としての線材は、例えば制御装置４００から各関節（あるいはエンドエフェクタ）の間を連絡する複数枚のフレキシブルケーブル８０にて引き回した構成であるものとする。本実施形態ではフレキシブルケーブル８０をロボットアーム本体２００の外部に引き回す構成を例に取り説明するが、ロボットアーム本体２００の内部に引き回される構成であっても構わない。

このフレキシブルケーブル８０の概略の配線（取り回し）経路は、図１において実線によって示してある。フレキシブルケーブル８０は、基台２１０、各リンク２０１～２０６において、ロボットアーム本体２００の動作を妨げたり、周辺の装置に干渉したりしないようロボットアーム本体２００の内外に配設され、任意の場所で固定されているものとする。

図３は本実施形態におけるフレキシブルケーブル８０を固定して保持する固定部材９００の外観図を示している。固定部材９００は保持部材と呼称する場合がある。図３（ａ）はフレキシブルケーブル８０を固定した際の固定部材９００、図３（ｂ）はフレキシブルケーブル８０を外した際の固定部材９００を示した図である。図３（ａ）（ｂ）より、固定部材９００は、第１部材９１０と第２部材９２０とを備えている。第１部材９１０、第２部材９２０の詳細は後述する。本実施形態における固定部材９００は樹脂材によって形成されている。樹脂材の例としては、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙ Ｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）樹脂、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂、が挙げられる。また、ＰＣ（Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）樹脂とＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂との合成樹脂とを用いても構わない。また樹脂材に限らず、フレキシブルケーブル８０の耐久性や動作対象の材質に応じて、金属やゴム、ガラス等、様々な材料を用いて構わない。

図４は本実施形態における固定部材９００の詳細を示した図である。図４より、第１部材９１０は、筐体９１１とキャップ９１２を有しており、全て樹脂材で作られている。筐体９１１とキャップ９１２はスナップフィットやねじを活用したメカ的な連結部材で連結を行う。図４ではスナップフィットを用いて筐体９１１とキャップ９１２とが連結される。第２部材９２０は、第１芯部材９２１と第２芯部材９２２と円盤部材９２３を有しており、全て樹脂材で作られている。

第１芯部材９２１と第２芯部材９２２はスナップフィットやねじを活用したメカ的な連結部材で連結を行う。図４ではスナップフィットを用いて第１芯部材９２１と第２芯部材９２２とが連結される。また連結された第１芯部材９２１と第２芯部材９２２とに、円盤部材９２３がスナップフィットやねじを活用したメカ的な連結部材で連結される。図４ではスナップフィットを用いて第１芯部材９２１および第２芯部材９２２に、円盤部材９２３が連結される。キャップ９１２を、第１部材に含まれるまたは第１部材の一部である筐体９１１に設けられる第３部材と呼称する場合がある。第１芯部材９２１を第４部材、第２芯部材９２２を第５部材と呼称する場合がある。円盤部材９２３を第６部材と呼称する場合がある。

円盤部材９２３は、第１部材９１０の中空部９１１ａの径よりも大きい径となっている。よって中空部９１１ａに第２部材９２０を挿入し、円盤部材９２３と、第１芯部材９２１および第２芯部材９２２とを連結することで、円盤部材９２３が中空部９１１ａに引っかかるため、第１部材９１０、第２部材９２０を連結することができる。これにより、第１部材９１０と第２部材９２０とは相対的に回転可能な状態で連結される。

図５は本実施形態における固定部材９００に格納されるフレキシブルケーブル８０の詳細を示した図である。図５（ａ）が固定部材９００にフレキシブルケーブル８０を格納した際の斜視図、図５（ｂ）が図５（ａ）における鎖線ＡＡで切断した際の鎖線ＡＡ断面図である。また図５（ａ）において、図５（ｂ）における断面形状を図示している。

図５（ｂ）より第１部材９１０には、フレキシブルケーブル８０が配置される空間が設けられており、第１部材９１０と第２部材９２０とを組み立てると環状空間９３０が形成される。環状空間９３０内に複数枚のフレキシブルケーブル８０が渦巻き状に巻回され、巻回部を形成し、フレキシブルケーブル８０が係離自在に余長を付与された状態で収容される。また、本実施形態の環状空間９３０の高さＴはフレキシブルケーブル８０の幅Ｗの２つ分の幅（２Ｗ）よりも低くしている。これにより、固定部材９００をコンパクトにすることができる。後述する２つの折り曲げ部により、フレキシブルケーブル８０が巻回する第１方向において直交する第２方向に、配線する方向を変更している。

図６は本実施形態における第１部材９１０の詳細図である。図６（ａ）は図４における方向からの斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）からＺ軸を基軸として紙面左回りに１８０°回転させた際の斜視図である。

図６（ａ）より、第１部材９１０の筐体９１１には、キャップ９１２とスナップフィットにより連結するための被係合部９１１ｂ、フレキシブルケーブル８０が筐体９１１の環状空間９３０から引き出されるスリット９１１ｃが設けられている。図６（ａ）（ｂ）より被係合部９１１ｂは４か所設けられる。フレキシブルケーブル８０は折り目８０ａを有しており、Ｚ軸周りに巻回した状態で折り目８０ａにより折り曲げることでＺ軸方向にフレキシブルケーブル８０の引き回す方向を変更することができる。本実施形態では、筐体９１１の環状空間９３０でフレキシブルケーブルを巻回させ、図６（ａ）の紙面奥側のスリット９１１ｃからフレキシブルケーブル８０を引き出し、台座９１１ｄに折り目８０ａを配置する。フレキシブルケーブル８０の巻回方向が逆の場合は、図６（ａ）の紙面手前側のスリット９１１ｃより引き出される。折り目８０ａを第１折り曲げ部と呼称する場合がある。

次に図６（ｂ）より、キャップ９１２には、筐体９１１とスナップフィットにより連結するための係合部９１２ａが設けられている。係合部９１２ａは被係合部９１１ｂと同様に４か所設けられている。またキャップ９１２は、筐体９１１とキャップ９１２とを連結させた際に、フレキシブルケーブル８０の厚み方向に隙間９１２ｂが形成されるように構成されている。隙間９１２ｂは折り目８０ａの厚みより薄い隙間としている。望ましくは隙間９１２ｂのフレキシブルケーブル８０の厚み方向の長さを、フレキシブルケーブル８０の枚数分より小さくする。例えばフレキシブルケーブル８０が１枚であればフレキシブルケーブル８０の１枚分の厚みより小さくする。これにより、折り目８０ａを台座９１１ｄに配置した状態で筐体９１１にキャップ９１２を連結させることで、キャップ９１２により、折り目８０ａを押圧して挟み込むことで筐体９１１に固定する。これにより折り目８０ａが第１部材９１０の回転と共に回転することが可能となる。またフレキシブルケーブル８０は隙間９１２ｂを通って、図６（ａ）（ｂ）の紙面上側に引き出される。隙間９１２ｂを第１の隙間と呼称する場合がある。

図７は本実施形態における第２部材９２０の詳細図である。図７（ａ）は図４における方向からの斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）からＺ軸を基軸として紙面左回りに１８０°回転させた際の斜視図である。図７（ｃ）は第１芯部材９２１を図７（ａ）の紙面下側から見たＸＹ平面図である。

図７（ａ）より、第２部材９２０の第１芯部材９２１には、第２芯部材９２２とスナップフィットにより連結するための係合部９２１ａ、円盤部材９２３とスナップフィットで連結するための係合部９２２ｂが設けられている。係合部９２１ａは１か所、係合部９２２ｂは２か所設けられている。またフレキシブルケーブル８０が巻回される円周部９２１ｄが設けられている。また図７（ａ）（ｃ）より、第１芯部材９２１は、第１芯部材９２１と第２芯部材９２２とを連結させた際に、フレキシブルケーブル８０の厚み方向に隙間９２１ｃが形成されるように構成されている。隙間９２１ｃを第２の隙間と呼称する場合がある。また隙間９２１ｃは、巻回するフレキシブルケーブル８０の方向に合わせテーパが設けられている。巻回する方向が異なる場合は逆側にテーパが設けられる。隙間９２１ｃは折り目８０ｂの厚みより薄い隙間としている。望ましくは隙間９２１ｃのフレキシブルケーブル８０の厚み方向の長さを、フレキシブルケーブル８０の枚数分より小さくする。例えばフレキシブルケーブル８０が１枚であればフレキシブルケーブル８０の１枚分の厚みより小さくする。

次に図７（ｂ）より、第２部材９２０の第２芯部材９２２には、第１芯部材９２１とスナップフィットにより連結するための被係合部９２２ａ、円盤部材９２３とスナップフィットで連結するための係合部９２２ｂが設けられている。被係合部９２２ａは１か所、係合部９２２ｂは２か所設けられている。また、フレキシブルケーブル８０の折り目８０ｂが配置される台座９２２ｃ、フレキシブルケーブル８０が巻回する円周部９２２ｄが設けられている。

円周部９２１ｄ、９２２ｄにある程度、巻回されたフレキシブルケーブル８０の径方向に余裕を持たせてフレキシブルケーブル８０を巻き付ける（巻回されたフレキシブルケーブル８０の内部に第１芯部材９２１を配置できる程度）。そして、台座９２２ｃに折り目８０ｂを配置し、第１芯部材９２１を巻回したフレキシブルケーブル８０の内側に配置して折り目８０ｂを隙間９２１ｃで押圧して挟み込む。そして係合部９２１ａを被係合部９２２ａに係合させ、折り目８０ｂを固定する。これにより、これにより折り目８０ｂが第２部材９２０の回転と共に回転することが可能となる。またフレキシブルケーブル８０は隙間９２１ｃを通って、図７（ａ）（ｂ）の紙面下側に引き出される。折り目８０ｂを第２折り曲げ部と呼称する場合がある。

第１部材９１０、第１芯部材９２１、第２芯部材９２２を、フレキシブルケーブル８０が巻回され、かつ固定された状態で連結し、係合部９２１ａ、９２２ｂに、円盤部材９２３に４か所設けられた被係合部９２３ａを係合する。これにより、図３（ａ）で示した固定部材９００が組み立てられる。

図８は本実施形態における、フレキシブルケーブル８０を巻き付けていない状態における固定部材９００の詳細図である。図８（ａ）がフレキシブルケーブル８０を巻き付けていない状態における固定部材９００の斜視図、図８（ｂ）が図８（ａ）における鎖線ＢＢで切断した際の鎖線ＢＢ断面図である。筐体９１１、キャップ９１２、第１芯部材９２１、第２芯部材９２２、円盤部材９２３を、各スナップフィットにより連結し組み立てる。これにより図８（ｂ）のように、フレキシブルケーブル８０が巻回されて格納される環状空間９３０が形成される。さらに図８（ｂ）に示すように、折り目８０ａが配置されフレキシブルケーブル８０を紙面上方向に引き回す隙間９１２ｂ、折り目８０ｂが配置されフレキシブルケーブル８０を紙面下方向に引き回す隙間９２１ｃが形成される。

図９は本実施形態における関節Ｊ６のリンク２０６に固定部材９００を取り付けた際の図である。説明の都合上、図９においてフレキシブルケーブル８０は一部を図示している。フレキシブルケーブル８０はリンク２０６からエンドエフェクタ本体３００まで引き回されているものとする。また本実施形態では関節Ｊ６のリンク２０６を例に取り説明するが、他の関節およびリンクにおいても同様に固定部材９００が設けられているものとする。また本実施形態におけるリンク２０６の内部にモータ２１６が設けられており、不図示の波動歯車減速機および軸受等の機構により軸Ｏ周りに回転するものとする。また円盤部材９２３はリンク２０６内部で回転可能なように、リンク２０６に固定部材９００が取り付けられている。

図９に示すように、第１部材９１０はリンク２０６に固定されており、第２部材はリンク２０５（図９では不図示）に固定されている。これにより、動作対象となるリンク２０６が軸Ｏ周りに回転すると、第１部材９１０もリンク２０６と共に回転する（共に動作可能となる）。その際、キャップ９１２によって第１部材９１０に固定されているフレキシブルケーブル８０の折り曲げ部（折り目８０ａ）もリンク２０６と共に回転する。これによりフレキシブルケーブル８０の折り曲げ部への応力集中を低減することができ、フレキシブルケーブル８０の断線の可能性を低減することが可能となる。

リンク２０６に対してリンク２０５が回転する場合も同様である。動作対象となるリンク２０５が軸Ｏ周りに回転すると、第２部材９２０もリンク２０５と共に回転する。その際、第１芯部材９２１（図９では不図示）によって第２部材９２０に固定されているフレキシブルケーブル８０の折り曲げ部（折り目８０ｂ）もリンク２０５と共に回転する。これによりフレキシブルケーブル８０の折り曲げ部への応力集中を低減することができ、フレキシブルケーブル８０の断線の可能性を低減することが可能となる。

図１０は本実施形態における固定部材９００におけるフレキシブルケーブル８０の巻回動作を示した図である。説明の都合上、第１部材９１０、第２部材９２０、環状空間９３９、フレキシブルケーブル８０、折り目８０ａ、折り目８０ｂを示し、折り目の固定部分や隙間等は省いて図示している。図１０（ａ）はフレキシブルケーブル８０が余長を持って巻き回されている状態を示している。図１０（ｂ）は図１０（ａ）から第１部材９１０または第２部材９２０を所定回数Ｚ軸右回りに回転させフレキシブルケーブル８０を第１部材９１０に寄せ切った状態を示している。図１０（ｃ）は図１０（ａ）の状態から第１部材９１０または第２部材９２０を所定回数Ｚ軸左回りに回転させフレキシブルケーブル８０を第２部材９２０に寄せ切った状態である。

図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）より、第１部材９１０または第２部材９２０の回転に合わせ、巻回したフレキシブルケーブル８０の巻回が拡張または縮小を繰り返す。つまり、第１部材９１０または第２部材の回転範囲（回転回数）は、フレキシブルケーブル８０の巻き数に依存する。フレキシブルケーブル８０の巻き数が多ければ第１部材９１０または第２部材９２０の回転範囲（回転回数）が大きくなり、フレキシブルケーブル８０の巻き数が少なければ第１部材９１０または第２部材９２０の回転範囲（回転回数）は小さくなる。よって固定部材９００を固定する動作対象（リンク２０５やリンク２０６等）の回転範囲（回転回数）に応じてフレキシブルケーブル８０の巻き数を設定すればよい。これにより、フレキシブルケーブル８０の巻回の拡張または縮小により、動作対象の動作に因るフレキシブルケーブル８０への応力をある程度逃がすことができ、フレキシブルケーブル８０の断線の可能性をさらに低減することが可能となる。

以上本実施形態によれば、固定部材９００によりフレキシブルケーブル８０の折り目８０ａ、８０ｂを、動作対象と共に回転できるようにしている（共に動作可能としている）。これにより動作対象によるフレキシブルケーブル８０の折り曲げ部への応力集中を低減することができ、フレキシブルケーブル８０の断線の可能性を低減することが可能となる。また、動作対象の動作に応じて巻回したフレキシブルケーブル８０の巻回が拡張または縮小を繰り返すようにしている。これにより、フレキシブルケーブル８０の巻回の拡張または縮小により、動作対象の動作に因るフレキシブルケーブル８０への応力をある程度逃がすことができ、フレキシブルケーブル８０の断線の可能性をさらに低減することが可能となる。

（変形例）
次に本実施形態における変形例を示す。図１１は第１部材９１０、第２部材９２０の形状のバリエーションを示している。図１１（ａ）は角部を面取り加工した矩形形状の場合を示している。図１１（ｂ）は角部を面取りした三角形形状の場合を示している。図１１（ｃ）は楕円形状の場合を示している。図１１で示すように、フレキシブルケーブル８０や動作対象の形状に応じて固定部材９００の第１部材９１０、第２部材９２０の形状を変更して構わない。また角部の面取りを行うことで、フレキシブルケーブル８０へのダメージを軽減することが可能となる。また第１部材９１０、第２部材９２０を異なる形状にしても構わない。例えば、第１部材９１０を矩形形状に、第２部材９２０を円形形状にしても構わない。

また図１２にはフレキシブルケーブル８０の旋回方法のバリエーションを示している。環状空間９３０にフレキシブルケーブル８０が収容されるならば、図１０で示した渦巻き状以外にも図１２のような巻回方法でフレキシブルケーブル８０を環状空間９３０に収容しても構わない。

また上述の実施形態において、折り目８０ａを配置するために隙間９１２ｂをキャップ９１２に設け、折り目８０ｂを配置するために隙間９２１を第１芯部材に設けたがこれに限られない。キャップ９１２と筐体９１１の台座９１１ｄとの間に隙間が設けられれば良いので、例えば筐体９１１の台座９１１ｄに隙間を設けても構わない。また、第１芯部材９２１と第２芯部材９２２との間に隙間が設けられれば良いので、例えば第２芯部材９２２の台座９２２ｃに隙間を設けても構わない。また上述の実施形態では、第１芯部材９２１にテーパを設けたが、前記第２芯部材９２２に設けても構わない。

（その他の実施形態）
以上述べた実施形態のロボットシステム１０００によって実行される処理手順は具体的には制御装置４００のＣＰＵ４０１により実行されるものである。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を読み出して実行するように構成することもできる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体が各ＲＯＭ或いは各ＲＡＭ或いは各フラッシュＲＯＭであり、ＲＯＭ或いはＲＡＭ或いはフラッシュＲＯＭにプログラムが格納される場合について説明した。しかしながら本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。またＨＤＤの代わりにＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）を実装しても構わない。

また上述した種々の実施形態では、ロボットアーム本体２００が複数の関節を有する多関節ロボットアームを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボットアームの形式として、垂直多軸構成を示したが、水平多関節型、パラレルリンク型、直交ロボットなど異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。また、トルクセンサ等の力を検出するセンサを備えた義手や義足、パワードスーツ（パワーアシストスーツ）に適用しても構わない。

また上述の実施形態では、固定部材９００によって固定されるケーブル（線材）としてフレキシブルケーブルを用いる場合が特に効果が大きいため例示して説明したが、固定するケーブル（線材）はこれに限られない。例えばバラ線などを束ねた束線を固定する場合に本実施形態を用いても構わない。

また上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。

なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。

８０ フレキシブルケーブル
８０ａ、８０ｂ 折り目
２００ ロボットアーム本体
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６ リンク
２１０ 基台
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６ アームモータ
２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、３２１ エンコーダ
２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６ トルクセンサ
３００ エンドエフェクタ本体
３１１ ハンドモータ
４００ 制御装置
５００ 外部入力装置
９００ 固定部材
９１０ 第１部材
９１１ 筐体
９１１ａ 中空部
９１１ｂ、９２２ａ、９２３ａ 被係合部
９１１ｃ スリット
９１１ｄ、９２２ｃ 台座
９１２ キャップ
９１２ａ、９２１ａ、９２１ｂ、９２２ｂ 係合部
９１２ｂ、９２１ｃ 隙間
９２０ 第２部材
９２１ 第１芯部材
９２１ｄ、９２２ｄ 円周部
９２２ 第２芯部材
９２３ 円盤部材
９３０ 環状空間

Claims (34)

1. ロボットの線材を保持する保持部材であって、
   前記線材の折り曲げ部分が、前記ロボットの所定部位と共に動作可能となるように保持する、
   ことを特徴とする保持部材。
2. 請求項１に記載の保持部材において、
   前記折り曲げ部によって、前記線材が配線される方向が変更される、
   ことを特徴とする保持部材。
3. 請求項１または２に記載の保持部材において、
   前記線材を巻回させた状態で保持する、
   ことを特徴とする保持部材。
4. 請求項３に記載の保持部材において、
   前記折り曲げ部によって、前記線材が巻回される第１方向から、前記第１方向に直交する方向である第２方向に、前記線材が配線される方向を変更する、
   ことを特徴とする保持部材。
5. 請求項３または４に記載の保持部材において、
   前記線材が巻回された部分の周りを囲う第１部材と、前記線材が巻回される第２部材と、を備えている、
   ことを特徴とする保持部材。
6. 請求項５に記載の保持部材において、
   前記第１部材と前記第２部材とは相対的に動作可能となっている、
   ことを特徴とする保持部材。
7. 請求項５または６に記載の保持部材において、
   前記折り曲げ部は、第１折り曲げ部と第２折り曲げ部とを有し、
   前記第１折り曲げ部は前記第１部材に配置され、前記第２折り曲げ部は前記第１部材に配置される、
   ことを特徴とする保持部材。
8. 請求項７に記載の保持部材において、
   前記第１折り曲げ部を前記第１部材に固定するための第３部材を備えている、
   ことを特徴とする保持部材。
9. 請求項８に記載の保持部材において、
   前記第１部材は、前記線材の巻回された部分が配置される空間と、前記空間から前記線材を引き出すためのスリットが設けられている、
   ことを特徴とする保持部材。
10. 請求項９に記載の保持部材において、
    前記空間の前記線材の高さ方向における長さは、前記線材の２つ分の高さよりも小さい、
    ことを特徴とする保持部材。
11. 請求項９または１０に記載の保持部材において、
    前記スリットから引き出した後に、前記第１折り曲げ部を形成している、
    ことを特徴とする保持部材。
12. 請求項８から１１のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第１部材と前記第３部材との間には、前記第１折り曲げ部が配置される第１の隙間が設けられている、
    ことを特徴とする保持部材。
13. 請求項１２に記載の保持部材において、
    前記第１の隙間は前記線材の厚さよりも小さい、
    ことを特徴とする保持部材。
14. 請求項８から１３のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第３部材はキャップである、
    ことを特徴とする保持部材。
15. 請求項７から１４のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第２部材は、前記第２折り曲げ部を固定するための第４部材と第５部材とを有している、
    ことを特徴とする保持部材。
16. 請求項１５に記載の保持部材において、
    前記第２折り曲げ部を前記第４部材と前記第５部材とで挟み込むことで前記第２折り曲げ部を固定する、
    ことを特徴とする保持部材。
17. 請求項１５または１６に記載の保持部材において、
    前記第４部材と前記第５部材との間には、前記第２折り曲げ部が配置される第２の隙間が設けられている、
    ことを特徴とする保持部材。
18. 請求項１７に記載の保持部材において、
    前記第２の隙間は前記線材の厚さよりも小さい、
    ことを特徴とする保持部材。
19. 請求項１５から１８のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第４部材または前記第５部材には、テーパが設けられている、
    ことを特徴とする保持部材。
20. 請求項１５から１９のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第４部材および前記第５部材は、互いに着脱可能な芯部材である、
    ことを特徴とする保持部材。
21. 請求項５から２０のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第１部材には前記第２部材が配置される中空部を備えている、
    ことを特徴とする保持部材。
22. 請求項２１に記載の保持部材において、
    前記中空部の径より長く、前記第２部材と連結される第６部材を備えている、
    ことを特徴とする保持部材。
23. 請求項２２に記載の保持部材において、
    前記保持部材は、スナップフィットで連結される、
    ことを特徴とする保持部材。
24. 請求項２３に記載の保持部材において、
    前記保持部材は、樹脂で形成されている、
    ことを特徴とする保持部材。
25. 請求項５から２４のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第１部材の断面形状は円形、矩形、三角形、楕円形の少なくとも１つであり、前記第２部材の断面形状は円形、矩形、三角形、楕円形の少なくとも１つである、
    ことを特徴とする保持部材。
26. 請求項５から２５のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第１部材または前記第２部材の動作に応じて前記線材の巻回が拡張または縮小を繰り返す、
    ことを特徴とする保持部材。
27. 請求項５から２６のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記第１部材または前記第２部材は、前記所定部位に設けられる、
    ことを特徴とする保持部材。
28. 請求項１から２７のいずれか１項に記載の保持部材において、
    前記線材はフレキシブルケーブルである、
    ことを特徴とする保持部材。
29. 請求項１から２８のいずれか１項に記載の保持部材を前記所定部位に設けることによって前記線材が保持されたロボット。
30. 請求項２９に記載のロボットを用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。
31. 保持部材によって線材が保持されたロボットの制御方法であって、
    前記保持部材は、
    前記線材の折り曲げ部分が、前記ロボットの所定部位と共に動作可能となるように保持し、
    前記線材を用いて前記ロボットの動作を制御する、
    ことを特徴とする制御方法。
32. 請求項３１に記載の制御方法を実行可能な制御プログラム。
33. 請求項３２に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
34. 線材を保持する保持部材であって、
    相対的に動作可能な第１部材と第２部材とを備え、
    前記線材の折り曲げ部分が、前記第１部材または前記第２部材と共に動作可能となるように保持されている、
    ことを特徴とする保持部材。

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