JP5136480B2 - ロボットの回転関節用配線装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの回転関節によって結合された２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。

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って順次結合して構成され、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（アクチュエータ）に電源を供給したり、モータとロボットコントローラ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る。
上記の２つの配線方式のいずれを採用するにせよ、回転関節部分では、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とする必要がある。

特許文献１には、内部配線方式を採用した場合の回転関節部分の配線構造が開示されている。これは、ケーブルを回転関節の回転中心に通し、２つの部材の相対回転をケーブルの捩れによって吸収する構成である。
特許文献２には、外部配線方式を採用した場合の回転関節部分の配線構造が開示されている。この特許文献２では、配線パターンを形成したフレキシブルシートを使用しており、このフレキシブルシートを円弧状に弛ませて、相対回転する２つの部材間に跨るように固定し、２つの部材の相対回転をフレキシブルシートの円弧状の弛み部分で吸収するようにしている。

なお、ロボットの回転関節部分ではないが、特許文献３には、自動車のステアリングホイール側と車体側とを電気的に接続するためのスパイラルケーブル装置が開示されている。このスパイラルケーブル装置は、円筒状の外筒と、この外筒の内側に当該外筒と相対回転可能に設けられた内筒とを備えたケースの内部に、帯状の長いフレキシブルフラットケーブルを、内筒の外周囲に巻回した状態にして収納して構成されたもので、フレキシブルフラットケーブルの一端は内筒から外部に導出され、他端は外筒から外部に導出されている。

また、特許文献４には、液晶表示装置ではあるが、フレキシブルプリント回路基板を用いた場合、配線の断線を早い段階で検知するために、フレキシブルプリント回路基板に断線検知線を設けることが記載されている。

特開平６−１４３１８６号公報 特開平１−１５３２９０号公報 特開２００３−３２４８３５号公報 特開２００８−１５２８７号公報

特許文献１では、２つの部材の相対回転をケーブルの捩れによって吸収する構成である。このため、回転関節の回転中心を通るケーブル長が短いと、ケーブルの単位長さ当たりの捻り量が多くなり、断線などを早期に生じ易くなるので、回転関節の回転中心を通るケーブル長を長くしなければならない。これは、ケーブル配線のために必要とするスペースを回転関節の回転軸方向に広く取らねばならないことを意味し、特に多くの部品を密に配置している小型ロボットにあっては、回転関節部分の大型化を招くこととなり、大変不利である。

特許文献２では、２つの部材が相対回転すると、フレキシブルシートが屈伸するけれども、その屈伸は常に同じ部分で行われ易く、やはり、フレキシブルシートが早期に疲労して破損する恐れがある。
特許文献３に開示されたスパイラルケーブル装置は、フレキシブルフラットケーブルの内筒に対する巻き付き巻き戻しによってステアリングホイールの回転を吸収する構造であるので、ケーブルの捻りを利用する構造に比べて、装置の回転軸線方向の厚さを薄くできると共に、ケーブルの屈伸を伴うものに比べてフレキシブルフラットケーブルの寿命も長くなる。

しかしながら、自動車のステアリングホイールは、人が回転操作するものであるから、その回転速度は遅いし、また、回転操作時間も長くはない。これに対し、ロボットのアームは、高速回転し、その回転速度はステアリングホイールの比ではない。しかも、産業用ロボットの運転時間は長く、２４時間連続で運転されることもあり得る。特許文献３のスパイラルケーブル装置は、自動車のステアリングホイールの回転を吸収するためのもので、高速回転および長時間回転を予想していないから、ロボットの高速旋回するアームなどの回転関節部分にそのまま転用することは不可能である。特に、フレキシブルフラットケーブルは、アームの高速回転により過酷な使用状態となり、屈伸はしないけれども、長期使用に際しては導電線にマイクロクラックが入り、断線する可能性があるため、フレキシブルフラットケーブルに細い断線検知線を設け、電源線などの断線を予報する必要がある。

この場合、細い断線検知線を、特許文献４に示されているように、フレキシブルフラットケーブル（以下、フレキシブルプリント配線板）の外縁近くに形成したのでは、ロボットに組み付けた後、フレキシブルプリント配線板が芯部材に巻き付き巻き戻しされる際、外縁が配線ケースに対して摺動するため、その摺動の影響を受けて断線検知線が損傷を受け易くなり、断線検知線が他の導電線に比べ、早期にマイクロクラックが入って早期に断線するようになる。このようになると、他の導電線の断線時期とは無関係に近いくらい早期に断線検知線が断線してしまい勝ちで、他の導電線の断線予報の機能を果たし得なくなる。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、自動車用のスパイラルケーブル装置と原理的に同様な装置を使用してロボットの回転関節部分の配線装置とする場合、断線検知線が他の導電線と無関係に断線してしまうことを防止できるロボット関節用配線装置を提供することにある。

本発明は、配線ケース内に、フレキシブルプリント配線板を芯部材の外周に巻くように収納し、フレキシブルプリント配線板の一端側および他端側を、配線ケースの構成部品であって互いに相対回転可能な筐体と前記芯部材とからそれぞれ導出するので、フレキシブルプリント配線板の早期疲労を防止しながら、配線装置が回転関節部分の回転軸方向に占めるスペース幅を狭くすることができる。

しかも、フレキシブルプリント配線板に形成する複数の導電線は、少なくとも前記ロボットのアクチュエータ或はエンドエフェクタのための複数本の電源線、または前記アクチュエータ或は前記エンドエフェクタのための複数本の信号線と、少なくとも１本の断線検知線からなり、断線検知線は、厚さが電源線または信号線と同一で、線幅が電源線または信号線の線幅のうちの最も狭い線幅よりも更に狭く設定され、且つ、フレキシブルプリント配線板の幅方向についての断線検知線の配列位置は、電源線または信号線よりもフレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁に寄った位置で、且つ、フレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁との距離よりも、隣に位置する電源線または信号線との距離の方が近くなる位置に定められている。このため、断線検知線が電源線や信号線による補強を受けて強度が向上することとなり、ダメージを受け難くなる。また、組み付け時などにフレキシブルプリント配線板の外縁がダメージを受け、その影響で断線検知線がダメージを受けたとしても、断線検知線はフレキシブルプリント配線板の外縁よりも電源線や信号線により近く、しかも細いので、電源線や信号線にも断線検知線と同様のダメージが及ぶようになる。したがって、電源線や信号線と断線検知線とは、ダメージを受ける場合、互いに同じようなダメージを受けることとなるので、断線検知線が電源線や信号線の断線時期と無関係に断線するといった不具合を生じ難くなり、断線検知線の断線によって電源線や信号線の断線を予知することができる。

本発明の第１の実施形態を示すもので、（ａ）は導電線の配列状態を示すために導電線に斜線を付して示すＦＰＣ板の部分的な拡大平面図、（ｂ）はＦＰＣ板の断面図 回転関節構造と共に示す回転関節用配線装置の横断面図 外カバーを取り外して図２のＡ−Ａ線の矢印方向から見た側面図 回転関節用配線装置の縦断面図 回転関節用配線装置の分解斜視図 産業用ロボットの斜視図 本発明の第２の実施形態を示す図４相当図 図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６を参照しながら説明する。図６に示す産業用ロボット１は、例えば６軸の垂直多関節型のものとして構成され、床に設置されるベース２と、このベース２に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部３と、このショルダ部３に上下方向に旋回可能に支持された下アーム４と、この下アーム４に上下方向に旋回可能に支持された後上アーム５と、この後上アーム５に捻り回転可能に支持された前上アーム６と、この前上アーム６に上下方向に旋回可能に支持された手首７と、この手首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、ハンドなどのエンドエフェクト（図示せず）が取り付けられるようになっている。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。ここで、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カメラの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。

上記のショルダ部３はベース２に、下アーム４はショルダ部３に、後上アーム５は下アーム４に、前上アーム６は後上アーム５に、手首７は前上アーム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の前上アーム６に対する回転関節構造を示している。この図２において、前上アーム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。この前上アーム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。この軸部７ａは、前上アーム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前上アーム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、後上アーム５、前上アーム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。

上記の旋回可能或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、後上アーム５、前上アーム６、手首７、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、或は、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。

また、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、当該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、カメラから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。

この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５に示す回転関節用配線装置１２が用いられる。この図２〜図５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。

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端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、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、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。この一体化された第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。

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、第１の円板１７と第２の円板１８との間に筐体１５を配することにより、筐体１５がリール２０に対して相対回転可能に組み付けられ、前記配線ケース１３として構成される。この場合、円形嵌合突部１７ａおよび環状嵌合リブ１８ａが筐体１５と嵌合することにより、筐体１５とリール２０との心ずれ方向の動きが規制される。

配線ケース１３に組み立てられた状態で、芯部材１６は筐体１６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、この保持溝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。このスリット１５は、筐体１５の外周面において所定幅で開口している。

そして、配線ケース１３内に収納されたＦＰＣ板１４の一端部は、上記止め具２１の内側に挿入保持され、他端部は、筐体１５のスリット１５ａ内に挿入されている。このスリット１５ａ内に挿入されたＦＰＣ板１４の他端部は、筐体１５の外周面におけるスリット１５ａの開放口を塞ぐようにして当該筐体１５に固定された押え具２２によってスリット１５ａ内面に押圧されている。このようにして両端部が筐体１５と芯部材１６に取り付けられたＦＰＣ板１４は、芯部材１６の外周に所要回数スパイラル状に緩く巻かれた状態となっている。

前記ＦＰＣ板１４は、図５に示すように、両端部に互いに逆方向に直角に延びる延長部１４ａ，１４ｂを有している。このＦＰＣ板１４の延長部１４ａ，１４ｂの先端部には、それぞれ接続端子２３および２４が取り付けられている。そして、芯部材１６に保持されたＦＰＣ板１４の一方の延長部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ＦＰＣ板１４の他端側の延長部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外方へと導出されている。

なお、以上の説明では、ＦＰＣ板１４は１枚であるかのように説明したが、実際には複数枚、この実施形態では、エンドエフェクタとしてカメラを使用するものとして、例えば３枚のＦＰＣ板１４が重ね合わされてＦＰＣ板群を構成している。

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をアルミなどの金属製の保持筒２５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および前上アーム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２５のフランジ２５ａが例えば手首７の軸部７ａにねじ２６によって固定されている。これにより、筐体１５が保持筒２５を介して手首７（ロボットの相対回転する一方の部材）に取り付けられる。

筐体１５が手首７の軸部７ａに固定された配線ケース１３は、前上アーム６のアーム基枠９にねじ２７によって固定された取り付け枠２８の筒状収納部２８ａの内側に収納されている。この筒状収納部２８ａの端部には、図３に示すように、例えばＴ型の連結枠２８ｂが形成されており、この連結枠２８ｂが第２の円板１８と共にねじ２９によって芯部材１６に固定されている。これにより、リール２０（芯部材１６）が連結枠２８ｂを介して前上アーム６（ロボットの相対回転する他方の部材）に取り付けられる。なお、連結枠２８ｂ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２８ｃが形成されている。そして、前記外カバー１０が取り付け枠２８を覆うようにしてアーム基枠９および取り付け枠２８にねじ３０によって固定される。

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は前上アーム６内に収納され、その接続端子２３が前上アーム６内の所定部位に固定される。そして、この接続端子２３に前上アーム６内に配線された図示しないケーブルが接続端子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側に導出された他方の延長部１４ｂは手首７内に収納され、その接続端子２４が手首７内の所定部位に固定される。そして、この接続端子２４に前上アーム６内に配線された図示しないケーブルが接続端子を介して接続される。

以上のようにして前上アーム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が回転関節用配線装置１２を介して接続される。この回転関節用配線装置１２において、手首７が前上アーム６に対して相対回転すると、その相対回転の方向により、ＦＰＣ板１４は、芯部材１６に巻き付き或は巻き戻されるように両端間において曲がるようにして撓み、或は曲がりが伸ばされるようになり、これによって、筐体１５とリール２０ひいては手首７と前上アーム６の相対回転を吸収する。このため、配線ケース１３がＦＰＣ板１４をスパイラル状に収容できる程度の比較的小型のもので済むので、狭いスペースでも配設可能で、余分なスペースの余りない小型ロボットに対しても、大型化を招来せず、或は大型化を伴っても僅かに大きくするだけで済むようになる。

ところで、３枚のＦＰＣ板１４は、図１に示すように、４本の導電線３１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３２に、絶縁被覆のための同じくポリイミドフィルム３３を接着剤３４により接着して構成されている。これら３枚のＦＰＣ板１４には、それぞれ導電線３１が複数本、例えば４本形成されている。これら４本の導電線３１は、２本が電源線３１ａまたは信号線３１ｂとして使用され、残る２本が断線検知線３１ｃとして使用される。

つまり、３枚のうち１枚のＦＰＣ板では、４本の導電線３１のうち、２本が電源線３１ａとして使用され、残り２本が断線検知線３１ｃとして使用される。このＦＰＣ板の電源線３１ａは、手首７のサーボモータ、フランジ８のサーボモータおよびエンドエフェクタとしてのカメラに電源を供給するものである。

他の１枚のＦＰＣ板では、４本の導電線３１のうち、２本が信号線３１ｂとして使用され、残り２本が断線検知線３１ｃとして使用される。このＦＰＣ板の信号線３１ｂは、手首７のサーボモータおよびフランジ８のサーボモータの制御のためにロボットコントローラからサーボモータへと送られる制御信号や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へと送られる回転検出信号などを送受するためのものである。

残りの１枚のＦＰＣ板では、４本の導電線３１のうち、２本が信号線３１ｂ、２本が断線検知線３１ｃとして使用される。このＦＰＣ板の信号線３１ｂは、カメラから撮影画像信号をロボットコントローラに送信するために使用される。

上記３枚のＦＰＣ板の断線検知線３１ｃは、長期使用により、電源線３１ａや信号線３１ｂにマイクロクラックが入り、断線に至る恐れがあるので、その断線を予知するためのものである。２本の断線検知線３１ｃは、最先端で互いに接続されており、基端がロボット制御装置の断線検知回路に接続されている。そして、断線検知線３１ｃが断線すると、その抵抗値が大きく（無限大）上昇するため、断線検知回路がこの抵抗値変化を検出して断線検知する構成である。

電源線３１ａ、信号線３１ｂおよび断線検知線３１ｃは、図１（ｂ）に示すように、いずれも厚さｔが同一である。線幅については、電源線３１ａと信号線３１ｂはｗ１と同一で、断線検知線３１ｃは、電源線３１ａおよび信号線３１ｂよりも相当幅狭のｗ２となっている。

各ＦＰＣ板１４における電源線３１ａまたは信号線３１ｂおよび断線検知線３１ｃの配列は、図１（ａ）に示すように、ＦＰＣ板１４の一方の外縁から、１本の断線検知線３１ｃ、２本の電源線３１ａまたは信号線３１ｂ、１本の断線検知線３１ｃという順に並び設けられている。このうち、電源線３１ａまたは信号線３１ｂよりもＦＰＣ板１４の幅方向の外縁に寄せて配列された断線検知線３１ｃは、ＦＰＣ板１４の外縁までの距離ｄ１よりも電源線３１ａまたは信号線３１ｂまでの距離ｄ２の方が短くなる位置に定められている。例えば、ＦＰＣ板１４の幅Ｗが９ｍｍ、２本の電源線３１ａまたは信号線３１ｂの線幅ｗ１が２．８ｍｍ、断線検知線３１ｃの線幅ｗ２が０．３５ｍｍとすると、中央の２本の電源線３１ａまたは２本の信号線３１ｂの間隔ｄ３が０．５ｍｍ、断線検知線３１ｃからＦＰＣ板１４の外縁までの距離ｄ１が０．６ｍｍとすると、断線検知線３１ｃから電源線３１ａまたは信号線３１ｂまでの距離ｄ２が０．５ｍｍというように、距離ｄ１よりも距離ｄ２の方が短くなっている。

このようなＦＰＣ板１４であれば、断線検知線３１ｃは、ＦＰＣ板１４の外縁よりも電源線３１ａや信号線３１ｂに近いので、この幅広の電源線３１ａや信号線３１ｂに補強されて強度が強くなり、ＦＰＣ板１４が芯部材１６に巻き付き巻き戻されるように動作するときに、ＦＰＣ板１４の外縁が配線ケース１３の内面と擦れ合ったりする等して、ＦＰＣ板１４の外縁がダメージを受けても、その外縁のダメージの影響を受け難くなる。

また、組み付け時などにＦＰＣ板１４の外縁がダメージを受けたとしても、そのダメージの影響を断線検知線３１ｃが受け難くなる。ここで、組み付け時にＦＰＣ板１４が受けるダメージの理解のために、ＦＰＣ板１４がどのように組み付けられるかについて、その手順の一例を説明する。即ち、まず、複数枚のＦＰＣ板１４を重ね合わせて両端部を互いに接着する。そして、延長部１４ａ，１４ｂに接続端子２３，２４を接続する。

次いで、ＦＰＣ板１４の一端部、即ち延長部１４ａが直角方向に延長されている部分を止め具２１の内側に挿入し、止め具２１を第１の円板１７の芯部材１６の保持溝１６ａに嵌着する。そして、ＦＰＣ板１４を第１の円板１７の芯部材１６の外周に巻き付け、第１の円板１７を、円形嵌合突部１７ａを筐体１５の一方の端部の内側に嵌め込むようにして、筐体１５の一方の端部に配設する。次いで、ＦＰＣ板１４の他端部、即ち延長部１４ｂが直角方向に延長されている部分を筐体１５のスリット１５ａ内に差し込む。そして、押え具２２を筐体１５に取り付けてＦＰＣ板１４の他端部を固定する。

その後、第２の円板１８を、環状嵌合リブ１８ａを筐体１５の他方の端部外側に嵌合するようにして、筐体１５の他方の端部に配設する。このとき、ＦＰＣ板１４の延長部１４ａを、スリット１８ｂ内に対し第２の円板１８の外周面における開口側から中心部に向かって差し入れるようにしながら、第２の円板１８を筐体１５の他方の端部に配設するものである。その後、第２の円板１８をねじ１９により芯部材１６に固定する。なお、複数枚のＦＰＣ板１４には油を塗布して低摩擦とすることが好ましい。

このようにしてＦＰＣ板１４は配線ケース１３内に組み付けられるが、それまでに、ＦＰＣ板１４は色々な取り扱われ方をする。例えば、作業台の上で擦られたり、他部材に当ててしまったりする。また、ＦＰＣ板１４を止め具２１に取り付けたり、筐体１５のスリット１５ａ内に挿入したりする際にも、ＦＰＣ板１４に筐体１５、芯部材１６、第１の円板１７、第２の円板１８、止め具２２を当てたり擦ったりすることがある。

このような場合、一番損傷を受けるのは、ＦＰＣ板１４の外縁である。このため、断線検知線３１ｃに対する補強が何もなされていないと、外縁の損傷の影響が、外縁に最も近い位置に配列されている断線検知線３１ｃに及び、断線検知線３１ｃにマイクロクラックが入ったりする。

しかしながら、本実施形態では、前述のように断線検知線３１ｃがＦＰＣ板１４の外縁の方よりも、電源線３１ａや信号線３１ｂの方に近くなる配置になっていて断線検知線３１ｃが電源線３１ａや信号線３１ｂによって補強されるので、断線検知線３１ｃは、ＦＰＣ板１４の外縁に作用したダメージの影響を受け難い。

また、ＦＰＣ板１４の外縁のダメージの影響を断線検知線３１ｃが受けたとすると、当該断線検知線３１ｃと電源線３１ａまたは信号線３１ｂとの距離は短く、しかも、断線検知線３１ｃの幅は狭いので、つまり、電源線３１ａまたは信号線３１ｂとＦＰＣ板１４の外縁との距離は比較的短いので、断線検知線３１ｃの受けたダメージの影響はそのまま電源線３１ａや信号線３１ｂにも及び易くなる。

このように、断線検知線３１ｃはダメージを受け難く、また、ＦＰＣ板１４の外縁に作用したダメージの影響を受けたときには、同様に電源線３１ａまたは信号線３１ｂもダメージを受けるので、断線検知線３１ｃが電源線３１ａや信号線３１ｂの断線時期と無関係に断線するといった不具合を生じ難く、断線検知線３１ｃの断線によって電源線３１ａや信号線３１ｂの断線を予知することができる。

つまり、断線検知線３１ｃがダメージを受けても、その程度が電源線３１ａまたは信号線３１ｂと同じ程度であれば、実使用によるマイクロクラックの出現および進行程度は、電源線３１ａ、信号線３１ｂおよび断線検知線３１ｃが同じとなるので、断線時期を、線幅の大小の要素を中心に、他の不確定要素を排除して計算することができるようになる。従って、断線検知線３１ｃの断線時期により、電源線３１ａおよび信号線３１ｂの断線時期をより正確に推測できるようになるので、断線検出回路が断線検知線３１ｃの断線を検知してから電源線３１ａや信号線３１ｂが断線する時期を予測して交換時期の予報をより正しく行うことができるようになる。

しかも、ＦＰＣ板１４に突発的に外力が加わるなどの外乱があった場合、ＦＰＣ板１４の最外側にある断線検知線３１ｃがその外乱の影響を最初に受け、断線することで電源線３１ａや信号線３１ｂに外乱の影響が及ぶことを抑制できると共に、その外乱を検出して報知できるので、安全対応が可能となる。

図７および図８は本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と相違するところは、配線ケース１３内に、ローラ列を有する摺動補助器３５を回転運動可能に設け、この摺動補助器３５の内側と外側とでＦＰＣ板１４の巻き方向が逆方向となるようにしたところにある。

即ち、摺動補助器３５は、例えば第２の円板１８に形成した円形のレール溝３６に沿って円運動可能に設けたＣ字状の回転板３７と、この回転板３７に回転自在に設けられた複数のローラ３８とからなる。配線ケース１３内のＦＰＣ板１４は、摺動補助器３５の内側において芯部材１６の周りに巻かれた後、摺動補助器３５の内側から外側に出されて摺動補助器３５の外側において芯部材１６の周りに逆方向に巻かれている。

この実施形態では、筐体１５がリール２０に対し、矢印Ｌ方向に相対回転する場合には、ＦＰＣ板１４が摺動補助器３５を引っ張るようにして同方向に回転させながら、摺動補助器３５の外側の部分においては当該摺動補助器３５に巻き付き、摺動補助器３５の内側の部分においては芯部材１６に対して巻き戻されるようになる。筐体１５がリール２０に対し、矢印Ｌとは反対方向に相対回転する場合には、ＦＰＣ板１４の巻き方向が変化する折り返し部１４ｂが回転板３７に立設された受け柱３７ａに当接して当該受け柱３７ａを押すように作用する。このため、ＦＰＣ板１４は、摺動補助器３５を矢印Ｌとは反対方向に回転させながら、摺動補助器３５の外側の部分においては当該摺動補助器３５から巻き戻され、摺動補助器３５の内側の部分においては芯部材１６に対して巻き付けられるようになる。このようにＦＰＣ板１４は、巻き付き巻き戻し動作する際、摺動補助器３５のローラ３８に接して当該ローラ３８を回転させながら動作するので、ＦＰＣ板１４どうしが互いに接して摩耗するという不具合の発生を極力防止することができ、より高速回転、長時間回転に耐え得るものとすることができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或は変更が可能である。
電源線３１ａと信号線３１ｂとは線幅が異なっていても良い。この場合、断線検知線３１ｃの線幅は、電源線３１ａや信号線３１ｂよりも狭くする。
１枚のＦＰＣ板１４に電源線３１ａと信号線３１ｂと断線検知線３１ｃとを配列しても良い。
ＦＰＣ板１４の両端部に延長部１４ａ，１４ｂを設けず、ＦＰＣ板１４の両端部を配線ケース１３から僅かに外方に導出氏、この両端部に接続端子２３，２４を接続して当該接続端子２３，２４を第１の円板１７、第２の円板１８に取り付ける構成としても良い。
ＦＰＣ板１４に形成する断線検知線３１ｃは１本とし、この１本の断線検知線３１ｃの両端を断線検知回路の一方の端子とロボットとに接続し、断線検知回路の他方の端子をロボットに接続する構成としても良い。

図面中、６は前上アーム、７は手首、９はアーム基枠、１０は外カバー、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、１７は第１の円板、１８は第２の円板、２８は取り付け枠、３１は導電線、３１ａは電源線、３１ｂは信号線、３１ｃは断線検知線、３５は摺動補助器を示す。

Claims (1)

1. 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の配線を行うロボットの回転関節用配線装置であって、
   筒状の筐体内に芯部材を前記筐体に対して相対回転可能に配設して構成され、前記筐体が前記ロボットの相対回転する一方の部材に取り付けられ、前記芯部材が前記ロボットの相対回転する他方の部材に取り付けられる配線ケースと、
   複数の導電線を配列した帯状をなし、前記配線ケース内に前記芯部材の外周囲に巻くようにして収納されて一端側が前記芯部材から前記ロボットの相対回転する一方の部材内に導出され他端側が前記筐体から前記ロボットの相対回転する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を備え、
   前記フレキシブルプリント配線板の前記複数の導電線は、少なくとも前記ロボットのアクチュエータ或はエンドエフェクタのための複数本の電源線または前記アクチュエータ或は前記エンドエフェクタのための複数本の信号線と、少なくとも１本の断線検知線からなり、
   前記断線検知線は、厚さが前記電源線、または前記信号線と同一で、線幅が前記電源線または前記信号線の線幅のうちの最も狭い線幅よりも更に狭く設定され、
   且つ、前記フレキシブルプリント配線板の幅方向についての前記断線検知線の配列位置は、前記電源線または前記信号線よりも前記フレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁に寄った位置で、且つ、前記フレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁との距離よりも、隣に位置する前記電源線または前記信号線との距離の方が短くなる位置に定めら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。

Images