JP5324856B2

JP5324856B2 - 可動部のハーネスレス装置

Info

Publication number: JP5324856B2
Application number: JP2008200185A
Authority: JP
Inventors: 修平 ▲高▼櫻; 篤出口; 真也佐々木; 俊和向井; 富正山下; 真二八尋; 淳史宮部; 圭介綾部; 峰志藤村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; MIE ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; MIE ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-08-01
Also published as: JP2010036287A

Description

本発明は、相対変位せしめられる部材間でケーブルを介することなく電力や信号などの電気信号を伝送するために用いられる可動部のハーネスレス装置に関するものであり、特に、相対回動せしめられる部材間に用いられる可動部のハーネスレス装置に関するものである。

ロボットの回転関節部等においては、相対回動せしめられる部材間で電気信号の伝送を可能とすることが要求される。例えば、回転関節部によって相対回動可能に連結された一対の部材の一方の側に位置センサが設けられて、他方の部材側にコントローラが設けられるような場合、位置センサの信号をコントローラで受信可能とするために、回転関節部を挟んだ両部材間で電気信号の伝送経路を確保する必要がある。

そのような電気信号の伝送経路として、従来から、両部材間をケーブルで接続する方法が採用されている。しかし、ケーブル接続では、部材変位に伴う繰り返しの屈曲や他部材との接触に起因する磨耗の問題があり、磨耗が進むと、ケーブルが断線してしまうおそれがある。それ故、定期的なメンテナンスが必要となって、その都度ロボットを停止しなければならなかった。また、両部材間の変位を阻害しない程度にケーブルを余裕をもって（撓ませて）設ける必要があって、全体としてロボットの大型化を招く。特に、例えばロボットのアームにおいて、関節の回動軸がアームの延出方向に直交する方向に延びる関節部分、即ち、アームを屈曲せしめる関節部分においては、回動量も或る程度制限される場合が多いことから、ケーブルを充分に撓ませることで対応出来なくもないが、回動軸がアームの延出方向と同じ方向に延びる関節部分、即ち、アームを捩り方向に回転せしめる関節においては、無限に回転可能とされることが要求されることもあり、そのような場合には、ケーブルを撓ませるのみでは対応不可能である。

そこで、ケーブルを用いることなく相対回動せしめられる部材間で電気信号の伝送を可能とする方法として、スリップリングが用いられることがある。このようにすれば、無限数の回転にも対応することが出来る。しかし、スリップリングは可動部分が磨耗するおそれを内在していることから、定期的なメンテナンスが必要とされる点においては、ケーブル接続と同じであった。

また、ケーブルを用いることなく相対変位せしめられる部材間で電気信号を伝送する方法として、例えば特許文献１に記載のように、無線ＬＡＮ等の無線によるデータ通信技術を用いて、関節を挟んだ両部材間で電気信号の送受信を行うようにすることが考えられる。しかしながら、特に自動車などの生産工場で使用されるロボット等の場合には、例えば工具を正確に位置決めする等のために、位置センサからの信号に応じて速やかに動作する高度なリアルタイム性が要求される。しかし、無線によるデータ通信では、送信側における送信用データパケットの生成および受信側によるデータの復元のために多数の処理が必要となって、応答性を損なうおそれがある。また、生産工場などのように多数のロボットが同時に稼動する環境等においては、混信やノイズ混入の問題が避けられず、信頼性の面でも問題があって、現実的ではなかった。

特表２００７−５１４５５８号公報

ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、互いに相対回動可能とされた部材間において、より優れた信頼性と耐久性をもって電気信号の伝送を行なうことの出来る、新規な構造の可動部のハーネスレス装置を提供することにある。

以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

すなわち、本発明の第一の態様の特徴とするところは、回動軸で連結されて該回動軸回りで互いに相対回動可能とされた第一の部材と第二の部材の連結部分において、該第一の部材に取り付けられる第一のコイルユニットと該第二の部材に取り付けられる第二のコイルユニットとを含んで構成されており、互いに等しい周方向長さを有する複数の部分コア部材を該回動軸まわりの円周上で相互に等間隔を隔てて配設することによって第一のコア部材を構成すると共に、それら複数の部分コア部材が配設された円周上に延びる第一のコイル部材を該第一のコア部材に組み付けて第一のコイルヘッドを構成して、該第一のコイルヘッドにおいて該部分コア部材によって磁路の開放面からなる第一の伝送面を形成すると共に、第一の支持部材で該第一のコイルヘッドを支持せしめることにより複数の該部分コア部材が該第一の支持部材上で円周状に配設された前記第一のコイルユニットを構成する一方、該第一のコア部材において周方向で隣接する二つの該部分コア部材の周方向両外側端部間の長さよりも大きく且つ該回動軸まわりの周方向で一周に満たないで部分的に延びる周方向長さをもって第二のコア部材を構成すると共に、該第二のコア部材に対して第二のコイル部材を組み付けることにより該第二のコイル部材を該回動軸まわりの周方向で一周に満たないで部分的に延びるようにして第二のコイルヘッドを構成して、該第二のコイルヘッドにおいて該第二のコア部材によって磁路の開放面からなる第二の伝送面を形成すると共に、第二の支持部材で該第二のコイルヘッドを支持せしめることにより前記第二のコイルユニットを構成して、前記第一のコア部材を該回動軸の回動中心軸と同軸上に位置せしめた状態で該第一のコイルユニットを該第一の部材に取り付けると共に該第二のコイルユニットを該第二の部材に取り付けることによって、該第二のコア部材における該第二の伝送面を該第一のコア部材における該第一の伝送面に対して所定距離を隔てて該回動中心軸回りで相対回動可能に対向位置せしめると共に、該第二のコア部材が何れの周上位置においても、複数の該部分コア部材の少なくとも１つに対して対向状態とされるように配設してこれら第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの間で電磁誘導を利用して電気信号の伝送を可能とした可動部のハーネスレス装置にある。

本態様によれば、電気信号を伝送するために第一の部材と第二の部材に跨るケーブルを設けることが不要とされる。これにより、第一の部材と第二の部材を、電気的な接続を維持しつつ、回動軸回りで無限に回転せしめることが可能となる。そして、ケーブルが不要とされることから、前述のようにケーブルを撓ませて配設することも不要とされて、第一の部材と第二の部材を含んで構成される装置の小型化も図ることが出来る。

さらに、第一のコア部材の第一の伝送面と第二のコア部材の第二の伝送面が互いに非接触状態とされることから、相対変位に伴う繰り返しの擦れによる磨耗等も回避することが出来て、優れた耐久性を得ることが出来る。

加えて、対向位置せしめられた第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの間で電磁結合を利用して電気信号の伝送を行なうことから、両コイルヘッドの伝送面の離隔距離が比較的小さい。従って、例えば前述の特許文献１に記載の無線ＬＡＮ等のデータ通信技術を用いた伝送のような混信のおそれやノイズ混入のおそれも小さく、高い信頼性を得ることが出来る。更に、伝送に際して複雑なデータ処理を行なうことも不要とされることから、速やかな伝送を行なうことが可能であり、リアルタイム性が高度に要求されるロボットの関節部分などに好適に適用される。

更にまた、特に本態様においては、第一のコア部材が複数の部分コア部材から形成されており、周方向で分断されている。これにより、第一のコア部材の軽量化を図ることが出来ると共に、製造コストの低減を図ることが出来る。更に、周方向で連続するコア部材を用いる場合に比して、磁束の分散を抑えて各部分コア部材の伝送面に磁束を集中せしめることが出来て、より安定した電気信号の伝送を行なうことが出来る。また、コア内を流れる電磁波は、周波数が高くなるに連れてコア内で熱などに変換されて減衰せしめられ易くなる。そこで、コアを周方向で分断して周方向長さを小さくすることによって、コア内で減衰せしめられる電磁波の量を軽減することが出来て、より信頼性の高い伝送を行なうことが可能とされている。

なお、本態様における部分コア部材は、所定の曲率をもって円弧状に延びるものでも良いが、直線状に延びる部分コア部材を円周上に配設する等しても良い。また、第二のコア部材についても、所定の曲率をもって円弧状に延びるものでも良いし、直線状に延びるものでも良い。

さらに、本態様における第二のコア部材は、第一のコア部材の周方向に部分的に延びる形状とされている。このようにすれば、第二のコア部材の寸法を小さく出来ることから、第二のコイルユニットについても軽量化を図ることが出来る。また、全周に連続するコア部材に比して、磁束の分散や減衰を抑えることが出来て、より信頼性の高い伝送を行なうことが出来る。

また、本態様においては、複数の部分コア部材の周方向長さが互いに等しくされていると共に、これら複数の部分コア部材が同心円上に周方向で等間隔を隔てて配設されることによって第一のコア部材が構成されている。

本態様によれば、第一のコア部材の周上で部分コア部材が均等に配設されることから、第一のコア部材の周方向において磁束の分布の大きな偏りを抑えることが出来て、より安定した伝送を行なうことが出来る。

本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記複数の部分コア部材が互いに等しい曲率を有する円弧形状とされていると共に、前記第二のコア部材が該部分コア部材と等しい曲率をもって周方向に延びる形状とされていることを、特徴とする。

本態様によれば、部分コア部材に対して第二のコア部材を相対回動せしめるに際して、部分コア部材の第一の伝送面と第二のコア部材における第二の伝送面との対向状態を高度に維持することが出来る。これにより、より信頼性の高い伝送を行なうことが出来る。

本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第二のコア部材との対向方向における前記第一のコイルヘッドの寸法が該第二のコア部材との対向方向における前記第一の支持部材の厚さ寸法と等しくされており、該第一の支持部材において該第二のコア部材との対向方向に貫設された貫通孔内に該第一のコイルヘッドが挿入状態で組み付けられていることを、特徴とする。

本態様によれば、第一のコア部材と第二のコア部材との対向方向において、第一の支持部材に貫設される貫通孔の寸法と第一のコイルヘッドの寸法が等しくされることから、貫通孔に第一のコイルヘッドを嵌め込むことによって、第一のコイルヘッドを構成する部分コア部材の端面、換言すれば、第一の伝送面を第一の支持部材の端面に対して容易に位置合わせすることが出来る。そして、複数の部分コア部材それぞれの端面を同一の第一の支持部材の端面に容易に揃えられることから、第二のコア部材と部分コア部材との対向方向の離隔距離を、第一のコア部材の全周に亘って略一定にすることが出来る。これにより、第一のコア部材の周方向での磁束の偏りを抑えることが出来て、より安定した伝送を行なうことが出来る。

本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコア部材との対向方向における前記第二のコイルヘッドの寸法が該第一のコア部材との対向方向における前記第二の支持部材の厚さ寸法と等しくされており、該第二の支持部材において該第一のコア部材との対向方向に貫設された貫通孔内に該第二のコイルヘッドが挿入状態で組み付けられていることを、特徴とする。

本態様によれば、第一のコア部材と第二のコア部材との対向方向において、第二の支持部材に貫設される貫通孔の寸法と第二のコイルヘッドの寸法が等しくされることから、貫通孔に第二のコイルヘッドを嵌め込むことによって、第二のコイルヘッドを構成する第二のコア部材の端面、換言すれば、第二の伝送面を第二の支持部材の端面に容易に揃えることが出来る。

本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一の支持部材が周方向で部分的に延びる複数の部分支持部材によって構成されていると共に、前記コイル部材が各該部分支持部材に対応して周方向で分割された複数のリード線からなるコイル形成部材によって構成されて、各該コイル形成部が対応する各該部分支持部材に組み合わされており、それら各該部分支持部材が互いに周方向で連結されて該第一の支持部材が構成されていると共に、各該コイル形成部が互いに周方向で接続されることにより前記第一のコイル部材が構成されていることを、特徴とする。

本態様によれば、複数の部分支持部材を回動軸の回動中心軸を挟んで互いに組み付けることによって、回動軸の回動中心軸を同軸上に位置せしめた第一のコイル部材を構成することが出来る。これにより、例えば既存のロボット等にも、本発明に従う構造とされた可動部のハーネスレス装置を容易に取り付けることが出来る。

本発明の第六の態様は、前記第五の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一の支持部材が半円形状を有する一対の前記部分支持部材によって構成されており、該部分支持部材のそれぞれにおいて、前記リード線において該部分支持部材の周方向に延びるコイル形成部を形成して、該コイル形成部に前記部分コア部材を組み合わせる一方、該リード線を該部分支持部材の周方向の一方の端部で折り返して、他方の端部で他方の該部分支持部材に設けられた該リード線と接続可能とすることによって、これら部分支持部材の組み合わせ状態において各該コイル形成部によって前記第一のコイル部材を構成するようにしたことを、特徴とする。

本態様によれば、一対の部分支持部材を組み合わせるのみで第一の支持部材を形成できることから、第一の支持部材を第一の部材に容易に組み付けることが出来ると共に、第一のコイル部材を容易に形成することが出来る。

なお、本発明における第一の伝送面と第二の伝送面の対向方向としては、本発明の第七の態様として、前記第一乃至第六の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコア部材における前記第一の伝送面と前記第二のコア部材における前記第二の伝送面が前記回動中心軸の軸方向で対向位置せしめられている態様も採用可能であるし、或いは、本発明の第八の態様として、前記第一乃至第六の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコア部材における前記第一の伝送面と前記第二のコア部材における前記第二の伝送面が前記回動中心軸の軸方向に対して直交する方向で対向位置せしめられている態様の何れも採用可能である。

本発明の第九の態様は、前記第一乃至第八の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコア部材及び前記第二のコア部材の少なくとも一方において、前記第一の伝送面又は前記第二の伝送面を除く外周に高い電磁遮蔽効果を有する高遮蔽効果部材が配設されていることを、特徴とする。

ここにおいて、電磁遮蔽効果とは、電界および磁界を含めた電磁に対するシールド効果（ＳｈｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ）を言うものであり、下式で表される変化率の大きさ（絶対値）で表される。なお、下式中、Ｅ_outは出射電界の強度（Ｖ／ｍ）、Ｅ_inは入射電界の強度（Ｖ／ｍ）を示す。そして、高い電磁遮蔽効果とは、一般に電磁遮蔽部材として使用し得る程度のシールド効果を言うものであり、具体的には、シールド効果が３０ｄＢ以上、より好適には、６０ｄＢ以上であることをいうものとする。

変化率＝２０ｌｏｇ（Ｅ_out／Ｅ_in）

そして、本態様によれば、第一のコア部材や第二のコア部材が外部から電磁波の影響を受けることを抑えることが出来て、電気信号の伝送をより安定して行うことが出来る。また、第一のコイルヘッドや第二のコイルヘッドから生ぜしめられる電磁波が他の電子部品に与える影響を抑えることも出来る。

本発明の第十の態様は、前記第九の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一の支持部材及び前記第二の支持部材の少なくとも一方が前記高遮蔽効果部材とされていることを、特徴とする。本態様によれば、電磁遮蔽部材を特別に設けることが不要とされて、部品点数を軽減することが出来る。

本発明の第十一の態様は、前記第一乃至第十の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコイルユニット及び前記第二のコイルユニットが高い電磁遮蔽効果を有する高遮蔽効果部材で覆われていることを、特徴とする。

本態様によれば、可動部のハーネスレス装置の略全体を電磁波のノイズから保護し得ると共に、可動部のハーネスレス装置から生ぜしめられる電磁波の他の電子部品への影響を抑えることが出来る。

本発明の第十二の態様は、前記第九乃至第十一の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記高遮蔽効果部材が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、磁鉄鉱、ガドリニウム、コバルト、フェリ磁性体、導電性粉末材、導電性塗料材の少なくとも１つから形成されていることを、特徴とする。本態様によれば、電磁遮蔽効果を有効に得ることが出来る。

本発明の第十三の態様は、前記第一乃至第十二の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコア部材及び前記第二のコア部材の少なくとも一方において、前記第一の伝送面又は前記第二の伝送面を除く外周に低い電磁遮蔽効果を有する低遮蔽効果部材が配設されていることを、特徴とする。

ここにおいて、低い電磁遮蔽効果とは、一般に電磁遮蔽部材として用いることが困難なシールド効果を言うものであり、具体的には、シールド効果が３０ｄＢ以下、より好適には、２０ｄＢ以下であることを言うものとする。そして、本態様によれば、低遮蔽効果部材乃至はコア部材から漏れ出す磁束を軽減して、コア部材の伝送面に磁束を集中せしめられることから、より信頼性の高い伝送を行なうことが可能となる。なお、特に本態様においては、低遮蔽効果部材として、透磁率の小さい部材が好適に採用される。このようにすれば、コア部材の外側の透磁率を十分に低くすることによって、コア部材における伝送面以外の外周面からの磁力線の漏れ出しを抑えることが出来て、伝送の信頼性をより高めることが出来る。

本発明の第十四の態様は、前記第十三の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコア部材及び前記第二のコア部材の少なくとも一方において、前記第一の伝送面又は前記第二の伝送面を除く外周に、高い電磁遮蔽効果を有する高遮蔽効果部材が配設されていると共に、該コア部材の外周と該高遮蔽効果部材の間に、前記低遮蔽効果部材が配設されていることを、特徴とする。

本態様によれば、コア部材の外周と高遮蔽効果部材の間に低遮蔽効果部材が介在せしめられることによって、高遮蔽効果部材がコア部材の外周面に直接に接触することなく、所定の距離を隔てて配設されている。これにより、コア部材から出る電磁波が高遮蔽効果部材で吸収されるおそれ等が軽減されており、伝送面により多くの磁束を集めることが可能になると共に、高遮蔽効果部材に入った磁力線が渦電流を生ずることに起因してコイルヘッドの電磁エネルギーを低下せしめるおそれ等も軽減することが出来る。その結果、より信頼性の高い伝送を行なうことが出来て、両伝送面の離隔距離がより大きくなった場合でも、電気信号等の伝送をより安定して行なうことが出来る。

本発明の第十五の態様は、前記第十三又は第十四の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記低遮蔽効果部材がポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、プラスチック、木、紙、布、非導電性塗料、強化プラスチック、ガラス、天然樹脂、合成樹脂の少なくとも１つから形成されていることを、特徴とする。本態様によれば、コア部材からの漏れ磁束を有効に抑えることが出来る。

本発明の第十六の態様は、前記第一乃至第十五の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一のコイルユニットと前記第二のコイルユニットの組を複数組備えていることを、特徴とする。

本態様によれば、各第一のコイルユニットと第二のコイルユニットの組毎に異なる電気信号を伝送することが可能となり、複数の電気信号を同時に且つ高い信頼性をもって伝送することが出来る。

本発明の第十七の態様は、前記第十六の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記第一の支持部材に複数の前記第一のコイルヘッドを同心状に設けることによって、複数の前記第一のコイルユニットを一体的に構成したことを、特徴とする。

本態様によれば、第一のコイルユニットの複数で第一の支持部材を共通して用いることから、部品点数の減少および軽量化を図ることが出来ると共に、複数の第一のコイルユニットを一体的に取り扱うことが出来て、第一の部材への組み付け等の製造も容易となる。

本発明の第十八の態様は、前記第十七の態様に係る可動部のハーネスレス装置において、互いに等しい径寸法を有する一対の前記第一のコイルヘッドが、前記第一の部材に取り付けられた前記第一の支持部材における前記回動中心軸の軸方向の両端部にそれぞれ配設されていると共に、これら第一のコイルヘッドに対応する一対の前記第二のコイルヘッドが、該回動中心軸の軸方向で該第一の支持部材を挟んで互いに反対側に配設されており、該第一のコイルヘッドにおける前記第一の伝送面と該第二のコイルヘッドにおける前記第二の伝送面が該回動中心軸の軸方向で互いに所定距離を隔てて対向位置せしめられていることを、特徴とする。

本態様によれば、第一の支持部材の両面に第一のコイルヘッドを設けることによって、互いに同じ径寸法を有する一対の第一のコイルヘッドをスペース効率良く配設することが出来る。

本発明の第十九の態様は、前記第一乃至第十八の何れか一つの態様に係る可動部のハーネスレス装置において、前記電気信号に加えて電力の伝送を可能としたことを、特徴とする。本態様によれば、例えば各種センサ等のような比較的小電力で駆動し得る電子部品に対して駆動電力を供給することが出来る。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１に、本発明の第一の実施形態としての可動部のハーネスレス装置に係る可動型トランス１０を備えたロボット装置１２をモデル的に示す。ロボット装置１２は、複数の関節１４ａ乃至１４ｄを備えたアーム部材１６の先端に、工具１８が設けられた構造とされている。工具１８は、アーム部材１６に設けられた自動工具交換装置２０を介して取外し可能とされている。工具１８としては、例えばバリ取りに用いられる切削工具やマニピュレータ等、従来公知の各種の工具が採用可能であり、本実施形態においては、スポット溶接に用いられるスポット溶接ガンが用いられている。そして、かかる工具１８が、ロボット装置１２の本体側に設けられたコントローラ１９と電気的に接続されており、工具１８とコントローラ１９との間で、制御信号等の電気信号の伝送が可能とされている。

図２に、アーム部材１６の関節１４ｃをモデル的に示す。関節１４ｃは、アーム部材１６を構成する第一の部材としての工具側アーム部材２２と第二の部材としての本体側アーム部材２４が回動軸２６によって連結された構造とされている。そこにおいて、工具側アーム部材２２はロボット装置１２の工具１８側に位置せしめられる一方、本体側アーム部材２４はロボット装置１２の本体側に位置せしめられている。そして、回動軸２６は、一方の端部が工具側アーム部材２２に固定的に連結される一方、他方の端部が、本体側アーム部材２４に向けて工具側アーム部材２２から突出せしめられて、本体側アーム部材２４側に設けられた図示しない電動モータ等の駆動源の出力軸と連結されて中心軸２７回りに回動可能とされている。これにより、工具側アーム部材２２が、回動軸２６の中心軸２７回りで本体側アーム部材２４に対して相対回動可能とされている。

そして、かかる関節１４ｃには、可動型トランス１０が設けられている。可動型トランス１０は、回動軸２６を介して工具側アーム部材２２に取り付けられた第一のコイルユニットとしての工具側コイルユニット２８と、本体側アーム部材２４に取り付けられた第二のコイルユニットとしての本体側コイルユニット３０を含んで構成されており、特に本実施形態においては、一対の工具側コイルユニット２８と、一対の本体側コイルユニット３０を含んで構成されている。

図３に工具側コイルユニット２８を、図４に本体側コイルユニット３０を、および図５に工具側コイルユニット２８と本体側コイルユニット３０の対向部分を拡大してそれぞれモデル的に示す。なお、図３においては、理解を容易とするために、本体側コイルユニット３０を点線で併せて示すと共に、図３および図４においては、保護部材５６を省略して図示する。

工具側コイルユニット２８は、第一の支持部材としてのディスク３２に、第一のコイルヘッドとしての工具側コイルヘッド３４が組み付けられた構造とされている。更に、工具側コイルヘッド３４は、第一のコア部材としての工具側コア３６に第一のコイル部材としての工具側コイル３８が組み付けられた構造とされている。

工具側コア３６は、複数の部分コア部材としての部分コア４０によって構成されている。部分コア４０は、例えばフェライト等の強磁性材から形成されており、長手方向に直交する一方に開口するリード溝４２を有する一定のＵ字状断面をもって所定寸法に亘って円弧状に延びる形状を有している。特に本実施形態においては、各部分コア４０は互いに同じ形状を有しており、互いに等しい曲率と周方向長さ寸法を有する円弧形状とされている。

さらに、特に本実施形態においては、各部分コア４０の開口端面４４と長手方向両端面を除く外周面が、低遮蔽効果部材としてのギャップ部材４６で覆われている。ギャップ部材４６は部分コア４０と略同様に、長手方向に直交する方向（図５中、左右方向）の一方に開口する一定のＵ字状断面を有すると共に、所定寸法に亘って円弧状に延びる形状を有している。そして、かかるギャップ部材４６がその開口端面を部分コア４０の開口端面４４と同一平面上に位置せしめて、部分コア４０の外側に嵌め合わされるようになっている。これにより、部分コア４０の開口端面４４と長手方向両端面を除く外周にギャップ部材４６が配設されている。

なお、ギャップ部材４６としては、ディスク３２および後述するパッド５８に比して電界および磁界を含めた電磁に対する電磁遮蔽効果（シールド効果（ＳＥ））の小さな従来公知の部材が適宜に採用可能であり、好適には、シールド効果が３０ｄＢ以下、より好適には、２０ｄＢ以下の部材が用いられる。例えば、ギャップ部材４６としては、非導電性を有し透磁率の低い部材、特に好適には空気以下の透磁率を有する部材が好適に採用される。具体的には、ギャップ部材４６としては、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、プラスチック、木、紙、布、非導電性塗料、強化プラスチック、ガラス、ロジンなどの天然樹脂、フェノールやポリウレタン等の合成樹脂などが例示される。本実施形態においては、ギャップ部材４６としてポリテトラフルオロエチレンが用いられている。これにより、部分コア４０の開口端面４４と長手方向両端面を除く外周面とディスク３２との間にはギャップ部材５６が介在せしめられており、部分コア４０の外周面とディスク３２との直接の接触面積が小さくされている。その結果、部分コア４０からの漏れ磁束が抑えられると共に、磁力線の影響によってディスク３２に渦電流が生ぜしめられるようなことも抑えられており、ディスク３２で部分コア４０の電磁エネルギーが吸収低減されるおそれ等が軽減されている。

そして、これら部分コア４０とギャップ部材４６がディスク３２に埋設状態で配設されている。ディスク３２は、厚さ方向に貫通する軸挿通孔４８を有する円環板形状とされている。そこにおいて、本実施形態においては、ディスク３２が高遮蔽効果部材とされている。かかるディスク３２としては、電界および磁界を含めた電磁に対する電磁遮蔽効果（シールド効果（ＳＥ））が大きく、電磁遮蔽部材として使用し得るシールド効果を有する従来公知の部材が適宜に採用可能であり、好適には、シールド効果が３０ｄＢ以上、より好適には、６０ｄＢ以上の部材が用いられる。具体的には、ディスク３２としては、アルミニウム、銅、鉄（酸化鉄も含む）、ニッケル、磁鉄鉱、ガドリニウム、コバルト、フェリ磁性体、導電性粉末材、導電性塗料材などが例示され、これらの部材に対して酸化や合金化、粉末の練り込みや蒸着などの適宜の加工が施されることによって形成される。

さらに、ディスク３２には、部分コア４０の配設部位に、軸方向（図５中、左右方向）の端面５０に開口する凹溝５２が形成されている。特に本実施形態においては、凹溝５２は、ギャップ部材４６の外形に対応する形状とされており、ギャップ部材４６の高さ寸法（図５中、左右方向寸法）と等しい深さ寸法を有すると共に、ギャップ部材４６および部分コア４０の曲率と等しい曲率をもって円弧状に延びる形状とされている。かかる凹溝５２が、ディスク３２の周方向で所定間隔毎に複数形成されており、これら各凹溝５２に、部分コア４０がギャップ部材４６を介して嵌め込まれて接着等で固定されている。

このようにして、ディスク３２において、ディスク３２と中心軸を等しくする同一円周上に複数の部分コア４０が所定間隔を隔てて設けられており、これら複数の部分コア４０によって、工具側コア３６が形成されている。これにより、工具側コア３６は、周方向において複数箇所で分断されたポットコア形状とされている。特に本実施形態においては、工具側コア３６は、周方向で隣接する部分コア４０の間隔が何れも等しくされており、周方向で等間隔に分断されている。なお、周方向で隣接する部分コア４０の間隔は、特に本実施形態においては、部分コア４０の周方向長さよりも小さくされており、具体的には、部分コア４０の曲率中心軸回りの中心角：α＜４５°に設定されている。また、部分コア４０およびギャップ部材４６が凹溝５６に嵌め込まれることによって、部分コア４０の開口端面４４およびギャップ部材４６の端面が、ディスク３２の端面５０と同一平面上に位置せしめられるようになっている。更に、部分コア４０の開口端面４４を除く外周に、ギャップ部材４６を介してディスク３２が配設されることとなる。

そして、例えば銅などによって形成されたリード線が、ディスク３２に設けられた部分コア４０のリード溝４２に跨って、ディスク３２の周方向に延びるように所定回数巻回されることによって工具側コイル３８が形成されており、かかる工具側コイル３８が工具側コア３６に組み付けられている。なお、ディスク３２の周方向における各部分コア４０の間には、リード溝４２と同じ断面形状をもって端面５０に開口せしめられたリード溝５４が形成されており、かかるリード溝５４と部分コア４０のリード溝４２が接続されることによって、ディスク３２の端面５０に開口して周方向の全周に連続して延びる周溝が形成されている。そして、リード線がこれらリード溝４２，５４で形成された周溝内に配設されることによって、工具側コイル３８は、ディスク３２の端面５０から突出すること無く配設されるようになっている。また、図３においては、理解を容易とするために、工具側コイル３８を一本のリード線で図示しているが、リード線の巻数は要求される伝送特性等を考慮して適宜に設定され得るものである。

さらに、各部分コア４０のリード溝４２とディスク３２のリード溝５４の開口部には、工具側コイル３８を収容した状態で、例えばエポキシ樹脂等のような透磁率の小さな材料で形成された保護部材５６が設けられることによって、工具側コイル３８の他部材との接触等が防止されている。

このようにして、工具側コア３６と工具側コイル３８、およびギャップ部材４６を含んで工具側コイルヘッド３４が形成されており、かかる工具側コイルヘッド３４が、ディスク３２で支持されることによって、工具側コイルユニット２８が構成されている。そして、工具側コア３６、換言すれば部分コア４０によって工具側コイル３８の磁路が形成されると共に、部分コア４０の開口端面４４が第一の伝送面とされている。

なお、特に本実施形態においては、ディスク３２の両端面５０のそれぞれに凹溝５２が形成されており、それら各凹溝５２にギャップ部材４６および部分コア４０が嵌め込まれて、工具側コイルヘッド３４が形成されている。このことから明らかなように、本実施形態においては、互いに等しい径寸法を有する一対の工具側コイルヘッド３４が共通のディスク３２によって同心軸上で支持されており、一対の工具側コイルユニット２８がディスク３２を共通にして一体的に設けられている。

このような構造とされた工具側コイルユニット２８の厚さ方向の両側に、一対の本体側コイルユニット３０がそれぞれ配設されている。本体側コイルユニット３０は、図４にも示すように、第二の支持部材としてパッド５８に第二のコイルヘッドとしての本体側コイルヘッド６０が組み付けられた構造とされている。また、本体側コイルヘッド６０は、第二のコア部材としての本体側コア６２に第二のコイル部材としての本体側コイル６４が組み付けられると共に、本体側コア６２の外側にギャップ部材４６が嵌め合わされた構造とされている。

本体側コア６２は、工具側コイルヘッド３４を構成する部分コア４０の周方向長さが異ならされた、部分コア４０と略同様の構造とされており、例えばフェライト等の強磁性材から形成されて、リード溝６６を有する一定のＵ字状断面をもって部分コア４０と等しい曲率の円弧状に延びる形状とされている。そこにおいて、本体側コア６２の周方向長さ寸法は、図３に示すように、工具側コイルヘッド３４において周方向で隣接する部分コア４０の周方向の離隔距離よりも大きくされており、特に本実施形態においては、具体的には、本体側コア６２の曲率中心軸回りの中心角：β＞４５°に設定されている。

さらに、特に本実施形態における本体側コア６２の外側には、部分コア４０と同様に、ギャップ部材４６が嵌め合わされており、本体側コア６２の開口端面６８と長手方向両端面を除く外周面がギャップ部材４６で覆われている。

一方、パッド５８は、板形状を有しており、特に本実施形態においては、パッド５８の厚さ寸法（図５中、左右方向寸法）はギャップ部材４６の高さ寸法と等しくされている。また、パッド５８には、厚さ方向に貫通する貫通孔７０が形成されている。なお、パッド５８は、工具側コイルヘッド３４を支持するディスク３２と同様に、電磁遮蔽効果が高い前記例示の如き部材などから形成された高遮蔽効果部材とされている。

そして、かかる貫通孔７０に、ギャップ部材４６と本体側コア６２が嵌め入れられて接着などにより固定される。そこにおいて、パッド５８の厚さ寸法とギャップ部材４６の高さ寸法が等しくされていることから、本体側コイルヘッド６０を構成する本体側コア６２の開口端面６８をパッド５８の端面と容易に揃えることが出来る。そして、本体側コア６２の開口端面６８を除く外周部分に、ギャップ部材４６を介してパッド５８が配設されることとなる。

また、パッド５８には、貫通孔７０内に配設された本体側コア６２のリード溝６６と接続されて、リード溝６６と協働して全周に連続する周溝を形成するリード溝７２が形成されている。そして、例えば銅などによって形成されたリード線がこれらリード溝６６、７２で形成された周溝内に配設されて、本体側コア６２に所定回数巻回されることによって本体側コイル６４が形成されており、かかる本体側コイル６４が本体側コア６２に組み付けられている。なお、図４においては、理解を容易とするために、本体側コイル６４を一本のリード線で示しているが、リード線の巻数は要求される伝送特性等を考慮して適宜に設定され得るものである。また、図４においては図示を省略するが、本体側コア６２のリード溝６６とパッド５８のリード溝７２の開口部には、工具側コイルユニット２８と同様に保護部材５６が設けられて、本体側コイル６４の他部材との接触等が防止されている。

このようにして、本体側コア６２と本体側コイル６４、およびギャップ部材４６を含んで本体側コイルヘッド６０が形成されており、かかる本体側コイルヘッド６０がパッド５８で支持されている。そして、本体側コア６２によって本体側コイル６４の磁路が形成されると共に、本体側コア６２の開口端面６８が第二の伝送面とされている。

そして、これら一対の工具側コイルユニット２８と一対の本体側コイルユニット３０のそれぞれが、工具側アーム部材２２および本体側アーム部材２４に取り付けられて、ディスク３２の厚さ方向の両側に、一対の本体側コイルユニット３０が所定距離を隔ててそれぞれ位置せしめられるようになっている。

より詳細には、工具側コイルユニット２８は、ディスク３２の軸挿通孔４８の中心軸上に回動軸２６を挿通せしめた状態で、回動軸２６の外周面からディスク３２に向けて延びる複数（本実施形態においては、４つ）の連結部材７４で回動軸２６に対して固定されている。これにより、工具側コイルユニット２８は、回動軸２６を介して工具側アーム部材２２に取り付けられて工具側コア３６が回動軸２６の中心軸２７と同軸上に位置せしめられると共に、回動軸２６および工具側アーム部材２２と一体的に、中心軸２７回りで回転せしめられるようになっている。

そして、工具側コイルユニット２８に設けられた一対の工具側コイル３８を構成するリード線の一方が、信号処理器７６を介して、例えば、工具１８の作動を制御する駆動制御回路７９と電気的に接続されている一方、一対の工具側コイル３８を構成するリード線の他方が、信号処理器７６を介して、例えば、エンコーダ１００と電気的に接続されている。なお、信号処理器７６および後述する信号処理器８４は、ＣＶＣＦ型やＶＶＶＦ型の従来公知のインバータおよび整流安定化回路等を備えている。

一方、一対の本体側コイルユニット３０は、本体側アーム部材２４に一体的に設けられたシールド部材８０を介して本体側アーム部材２４に取り付けられている。シールド部材８０は、中空の略円柱形状とされており、軸方向（図２中、左右方向）両端面の中央部には、厚さ方向に貫通する挿通孔８２ａ，８２ｂがそれぞれ形成されている。かかるシールド部材８０は、一方の挿通孔８２ａに本体側アーム部材２４が挿通された状態で本体側アーム部材２４に固定されている。なお、シールド部材８０は、ディスク３２やパッド５８と同様に、電磁遮蔽効果が高い前記例示の如き部材などから形成された高遮蔽効果部材とされている。

かかるシールド部材８０の内周面に、一対の本体側コイルユニット３０がシールド部材８０の径方向内方に突出するように取り付けられていると共に、それぞれの本体側コイルユニット３０に設けられた本体側コイル６４を構成するリード線が信号処理器８４を介してロボット装置１２の本体側に設けられたコントローラ１９と電気的に接続されている。

そして、シールド部材８０の他方の挿通孔８２ｂに工具側アーム部材２２が挿通されることによって、工具側コイルユニット２８と一対の本体側コイルユニット３０がシールド部材８０内で互いに対向位置せしめられるようになっている。なお、特に本実施形態においては、工具側コイルユニット２８の径寸法がシールド部材８０の挿通孔８２ｂの径寸法よりも大きいことから、シールド部材８０内への工具側コイルユニット２８の配設は、例えば、シールド部材８０を周方向で分割構造として、工具側コイルユニット２８が取り付けれられた工具側アーム部材２２を本体側アーム部材２４に組み付けた後に、これら両アーム部材２２，２４の外側からシールド部材８０を構成する分割構造体を組み付ける等することによって実現することが出来る。

これにより、一対の工具側コイルユニット２８と一対の本体側コイルユニット３０がシールド部材８０内に配設されて、一対の工具側コイルユニット２８を支持するディスク３２を回動軸２６の軸方向の両側で挟んで一対の本体側コイルユニット３０が互いに反対側に配設される。そして、工具側コイルユニット２８の伝送面となる部分コア４０の開口端面４４と本体側コイルユニット３０の伝送面となる本体側コア６２の開口端面６８が、回動軸２６の軸方向で所定距離を隔てた非接触状態で互いに対向位置せしめられる。このようにして、これら一対の工具側コイルユニット２８と一対の本体側コイルユニット３０を含んで可動型トランス１０が構成されている。

このような構造とされた可動型トランス１０においては、工具側コイルユニット２８と本体側コイルユニット３０の間で、互いに非接触の状態で電気信号の伝送が行なえるようになっている。例えば、電気信号として工具１８に設けられたエンコーダ７８からのエンコード信号がロボット装置１２の本体側に設けられたコントローラ１９に伝送される場合には、先ず、エンコーダ７８によって生成されたエンコード信号が信号処理器７６によって高周波電圧に重畳された後に、工具側コイルユニット２８の工具側コイル３８に供給される。なお、電気信号が重畳される高周波電圧は、信号処理器７６によって生成されるようになっており、その周波数は、電気信号のデータサイズや使用環境等によって異なるものであるが、本実施形態においては、１００Ｈｚ〜１ＧＨｚ程度の範囲内で適当に設定されている。

そして、工具側コイル３８に高周波電圧が給電されることによって、工具側コイル３８を貫き、出力周波数に応じて変化する磁束が発生する。工具側コイル３８を貫く磁束は、工具側コア３６、より詳細には、工具側コア３６を構成する部分コア４０の中を通って、部分コア４０の開口端面４４から対向位置せしめられた本体側コア６２の開口端面６８に入り、本体側コア６２の中を通る。そして、本体側コア６２の中を通る磁束が、本体側コイル６４と鎖交せしめられる。

その結果、工具側コイル３８と本体側コイル６４が電磁結合せしめられて、本体側コイル６４には、相互誘導作用による誘導起電力が生じることとなり、工具側コイル３８に供給された高周波電圧が、本体側コイル６４から非接触の状態で取り出される。そして、本体側コイル６４から取り出された高周波電圧に重畳されたエンコード信号が、信号処理器８４によって取り出された後に、コントローラ１９に送信される。これにより、工具側アーム部材２２と本体側アーム部材２４の間で、互いに非接触の状態で電気信号の伝送を行なうことが可能とされている。

また、本実施形態における可動型トランス１０は、ロボット装置１２の本体側から工具１８側への電気信号の伝送も可能とされている。例えば、電気信号としてコントローラ１９の駆動制御信号が工具１８に設けられた駆動制御回路７９に伝送される場合には、上述のエンコーダ７８からコントローラ１９にエンコード信号を送信した場合と信号の伝達経路を逆にして略同様に、コントローラ１９で生成された駆動制御信号が、コントローラ１９に接続された信号処理器８４で高周波電圧に重畳されて本体側コイル６４から工具側コイル３８に本体側コア６２および工具側コア３６を介して非接触の状態で伝送された後に、工具１８側に設けられた信号処理器７６によって高周波電圧から取り出されて、駆動制御回路７９に送信されることとなる。

そして、本実施形態における可動型トランス１０においては、回動軸２６が回転せしめられると、回動軸２６に固定的に設けられた工具側コイルユニット２８が、本体側コイルユニット３０に対して回動軸２６の中心軸２７回りで回転せしめられて、本体側コア６２の開口端面６８が、工具側コア３６を構成する各部分コア４０の開口端面４４に対して回動軸２６の中心軸２７回りで相対的に回転せしめられる。そこにおいて、本実施形態における可動型トランス１０においては、工具側コア３６を構成する部分コア４０が中心軸２７と同心の円周上に配設されると共に、本体側コア６２の周方向寸法が、部分コア４０の配設円周方向において隣接する部分コア４０の離隔距離よりも大きくされていることから、本体側コア６２が工具側コイルユニット２８に対して何れの周方向位置にある場合でも、本体側コア６２の開口端面６８が少なくとも一つの部分コア４０の開口端面４４と対向位置せしめられるようになっている。これにより、回動軸２６が回転せしめられた場合、即ち、本体側アーム部材２４に対して工具側アーム部材２２が回転せしめられた場合でも、工具側コア３６と本体側コア６２との電磁結合状態が維持されて、これら本体側アーム部材２４と工具側アーム部材２２間での電気信号の伝送が可能とされており、本体側アーム部材２４に対して電気的な接続を維持しつつ、工具側アーム部材２２を無限回数回転せしめることが可能とされている。

そこにおいて、工具側コア３６と本体側コア６２が、回動軸２６の軸方向で所定距離を隔てた非接触状態とされていることから、両コア３６，６２の擦れ等による磨耗のおそれも回避され得ると共に、ケーブル接続などのような繰り返しの屈曲等に起因する断線などのおそれも回避され得て、優れたメンテナンス性を得ることが出来る。

また、ケーブル接続のように各部材の相対変位を許容する撓みを設ける必要もないことから、可動型トランス１０をコンパクトに構成することが出来て、延いてはロボット装置１２のコンパクト化を図ることが出来る。更に、特に本実施形態においては、互いに同一径寸法とされた工具側コア３６の一対をディスク３２の両面にそれぞれ同軸上に設けたことによって、２組の工具側コイルユニット２８と本体側コイルユニット３０の組を良好なスペース効率をもって配設することが可能とされている。即ち、ディスク３２の一面に２つの工具側コア３６を設けようとすると、それら工具側コア３６の径寸法を互いに異ならせて、小径とされた工具側コア３６の外側に大径とされた工具側コア３６を配設する必要があることから、何れかの工具側コア３６の径寸法を大きくしなければならず、サイズの大型化、特に、回動軸２６の軸方向に直交する方向の大型化を招く。一方、一対の工具側コア３６を一つのディスク３２に設けることなく、一つのディスク３２に一つの工具側コア３６のみを設けて、２組の工具側コイルユニット２８と本体側コイルユニット３０の組を回動軸２６の軸方向で単純に並べて配設したような場合には、回動軸２６の軸方向の大型化を招く。そこにおいて、本実施形態によれば、ディスク３２の両面に工具側コア３６をそれぞれ設けることによって、一対の工具側コア３６の径寸法を互いに等しくして、回動軸２６の軸方向および軸直角方向の何れにおいてもサイズのコンパクト化を図ることが可能とされている。

更にまた、一対の工具側コア３６が互いに同一径寸法とされていることから、工具側コア３６を構成する部分コア４０として曲率の等しい同一規格のコア部材を用いることが出来ると共に、これと対向せしめられる一対の本体側コア６２についても、同一規格のコア部材を用いることが出来ることから、用意すべきコア部材の種類を軽減することが出来て、製造コストの軽減も図られ得る。加えて、ディスク３２を回動軸２６に取り付けることによって一対の工具側コイルユニット２８の回動軸２６への取り付けが行なえることから、製造の手間を軽減することも出来る。また、例えば本体側コア６２が全周に連続した環形状であるとすると、工具側コア３６と同様に、回動軸２６を挿通せしめて配設する必要が生じ、回動軸２６との組み付け位置を考慮する必要があるが、本実施形態においては、本体側コア６２が全周に亘って連続していないことから、単に工具側コア３６と対向し得る位置に配設すれば良く、設計もより容易となる。

そして、工具側コア３６が各部分コア４０で周方向に分断された構造とされていることから、各部分コア４０の開口端面４４に磁束を集中させることが出来て、工具側コア３６の全周に連続してコア部材を設ける場合に比して、磁束の分散を抑えることが出来る。これにより、より信頼性の高い伝送を行なうことが可能とされている。更に、本実施形態においては、各部分コア４０がギャップ部材４６で覆われていることによって、各部分コア４０からの漏れ磁束を抑えることが出来て、開口端面４４に磁束をより効果的に集中させることが可能とされている。また、工具側コイル３８に流される電圧は、周波数が高くなるに連れてコア部材内で熱などに変換されて減衰せしめられ易くなるが、本実施形態においては、工具側コイル３８を周方向で分断して、コアの存する周方向長さを小さくしたことによって、かかる減衰も低減することが可能とされている。

加えて、本実施形態では、ディスク３２、パッド５８、およびシールド部材８０によって電磁遮蔽構造が構成されており、工具側コア３６や本体側コア６２から漏れ出す磁力線が他の電子部品に影響を与えたり、他の電子部品からの磁力線が工具側コア３６や本体側コア６２の電磁誘導作用に影響を与えるおそれが軽減されている。特に工具側コイルユニット２８および本体側コイルユニット３０においては、ディスク３２やパッド５８自体が電磁遮蔽部材で形成されており、電磁遮蔽部材を特別に設けることも不要とされて、部品点数を削減することが可能とされている。更に、特に本実施形態においては、各コア３６，６２の外周とディスク３２およびパッド５８の間にギャップ部材４６が介在せしめられていることによって、各コア３６，６２の電磁エネルギーがディスク３２やパッド５８で吸収低減されるおそれ等も軽減することが出来て、より安定した伝送を行なうことが可能とされている。

因みに、上述の実施形態に従う構造とされた可動型トランスを備えたロボット装置を、図６〜７に示されているとおり実際に製作し、その作動を確認した。その結果、実際の作動環境を略再現した設置状況下でも、かかるロボット装置は高精度に安定して作動し、上述の如き各種の効果が、何れも、有効に発揮され得ることを確認することが出来た。

以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。なお、以下の説明において、前記実施形態と同様の構造とされた部材および部位については、それぞれ、図中に、前記実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。

例えば、図８に、第一のコイルユニットの異なる態様としての工具側コイルユニット９０をモデル的に示す。工具側コイルユニット９０は、第一の支持部材としてのディスク９２にコイルヘッドとしての工具側コイルヘッド９３が設けられた構造とされている。そこにおいて、本実施形態におけるディスク９２は分割構造とされており、部分支持部材としての部分ディスク９４の一対が互いに嵌合等によって連結されて構成されている。

部分ディスク９４は、ストレートに延びる柱状部９６を有すると共に、柱状部９６の一方の端部には、半円環形状の環状部９８を有している。なお、部分ディスク９４は、前記ディスク３２と同様に、電磁遮蔽効果が高い前記例示の如き部材などから形成された高遮蔽効果部材とされている。そして、かかる部分ディスク９４内のそれぞれにおいて、例えば銅などによって形成されたリード線１００が配設されている。本態様におけるリード線１００は、基端部１０１から柱状部９６内で柱状部９６に沿ってストレートに延び出した後に、環状部９８内の外側部分で環状部９８に沿って延び出されている。更に、リード線１００は、環状部９８の延出先端部において、環状部９８の内側に向けて曲げられた後に、環状部９８内の内側部分で環状部９８に沿って柱状部９６に向けて延び出されて、延出端部１０２が、部分ディスク９４の柱状部９６において他方の部分ディスク９４と対向位置せしめられる部位に設けられたコネクタ１０３と電気的に接続されている。要するに、リード線１００は、環状部９８の延出先端部で折り返されて、環状部９８の内側と外側において環状部９８に沿って配設されている。そして、環状部９８の内側に配設されたリード線１００によって略半円形状のコイル形成部１０４が形成されており、かかるコイル形成部１０４に、複数の部分コア４０が組み合わされている。

このような構造とされた部分ディスク９４の一対が、回動軸２６を環状部９８で囲むようにして互いに嵌合等によって連結されるようになっている。かかる連結状態において、一対の部分ディスク９４のコネクタ１０３が互いに接続されて、一対のリード線１００の延出端部１０２が互いに電気的に直列に接続されると共に、一対のコイル形成部１０４によって、全体として略円形状を有する第一のコイル部材としての工具側コイル１０６が形成されるようになっている。これにより、部分コア４０に工具側コイル１０６が組み合わされた工具側コイルヘッド９３が構成されている。更に、一対の部分ディスク９４によって工具側コイルヘッド９３を支持する第一の支持部材としてのディスク９２が構成されており、一対の環状部９８の内周面によって、回動軸２６を挿通せしめる軸挿通孔４８が形成される。

このようにすれば、回動軸２６を挟んで一対の部分ディスク９４を互いに連結することによって、回動軸２６に外挿されたディスク９２および工具側コイルヘッド９３を形成することが出来る。これにより、例えば既存のロボット装置などにも工具側コイルヘッド９３を容易に組み付けることが出来て、本発明に従う構造とされた可動部のハーネスレス装置を、既存のロボット装置等にも容易に適用することが出来る。

なお、特に図８に示した部分ディスク９４においては、互いの連結の容易性等を考慮してコネクタ１０３が柱状部９６の延出端部に位置せしめられることによって、一対のコイル形成部１０４の間に所定の間隔：Ｄが形成されているが、かかる間隔：Ｄは可及的に小さくされることが好ましい。そこで、例えば、コネクタ１０３を環状部９８の内周面により近づけて位置せしめて、間隔：Ｄをより小さくする等しても良い。

また、図８においては、理解を容易とするために、工具側コイル１０６として巻き数が１のコイルを例示したが、例えば図９にモデル的に示すコイル部材の更に異なる態様としての工具側コイル１１０のように、複数の巻き数を有するコイルを周方向で分割可能に構成することも可能である。このような工具側コイル１１０を構成するには、例えば、先ず、図９（ａ）に示すように、図８に示したリード線１００を４つ用意して一対ずつ組み合わせることによって、図８に示した一対のコイル形成部１０４による円形状を２つ形成する。そして、各リード線１００を直列に接続する。具体的には、図８に示した工具側コイル１０６と同様に、協働してコイル形成部１０４による円形状を形成する一対のリード線１００の延出端部１０２をコネクタ１０３で互いに接続する。そして、コイル形成部１０４による円形状を形成する一対のリード線１００の一方の基端部１０１を、他方の円形状を形成する一対のリード線１００の一方の基端部１０１と互いにコネクタ１１２で接続する。

これにより、４つのリード線１００が直接に接続されて、電流の伝送経路上に、コイル形成部１０４による２つの円形状が形成される。そして、図９（ｂ）に示すように、コイル形成部１０４による２つの円形状を、軸方向視（図９中、紙面に垂直な向き）で、電流の方向が等しくなるようにして互いに重ね合わせる。具体的には、図９（ａ）に示した「Ａ」〜「Ｈ」に位置せしめられた部位が、図９（ｂ）の「Ａ」〜「Ｈ」にそれぞれ位置せしめられる。このようにすれば、コネクタ１０３およびコネクタ１１２で周方向に分割可能な、複数回に亘って部分コア４０に巻回せしめられる工具側コイル１１０を得ることが出来る。なお、図９に示す工具側コイル１１０は巻数が２のコイルとなるが、更に多くの巻き数を有する周方向に分割可能なコイルを構成する場合には、同様に、更に多数のリード線１００を直接に接続することによって一対のコイル形成部１０４による円形状を更に多数形成して、かかる円形状を重ね合わせれば良い。また、図９（ｂ）においては、理解を容易とするために、互いに接続される延出端部１０２および基端部１０１毎にコネクタ１０３、１１２を設けているが、これらコネクタ１０３，１１２を単一のコネクタで構成することも勿論可能である。

さらに、第一のコア部材を構成する部分コア部材および第二のコア部材の具体的な形状は特に限定されるものではない。例えば、図１０にモデル的に示すように、部分コア４０として直線状に延びるものを用いても良いし。更に、部分コア部材および第二のコア部材は、断面がＵ字形状のものに限定されることも無く、例えばＥ字形状やＩ字形状のもの等も好適に採用され得る。加えて、部分コア部材は、第一のコア部材の周方向で必ずしも等間隔を隔てて配設される必要は無く、各部分コア部材の間で、離隔距離が異ならされていても良い。その場合には、部分コア部材に対向せしめられる第二のコア部材は、何れの周方向位置においても少なくとも一つの部分コア部材と対向せしめられるように、複数の部分コア部材の周方向離隔距離の中で最大のものよりも大きな周方向長さに設定される。

また、第一のコア部材と第二のコア部材の配設位置や対向方向は、適宜に変更可能である。図１１〜図１５に好適な例をモデル的に幾つか示すが、第一のコア部材と第二のコア部材の配設態様が、これらに限定されることを示すものではないことが理解されるべきである。

先ず、図１１においては、ディスク３２の片面に、互いに径寸法を異ならせた４つの工具側コイルヘッド３４が同心軸上に設けられている一方、パッド５８に、これら４つの工具側コイルヘッド３４と対応する４つの本体側コイルヘッド６０が設けられている。このようにすれば、１つのディスク３２と１つのパッド５８で、４つの伝送路を構成することが出来る。なお、ディスク３２の片面にのみ工具側コイルヘッド３４を設ける場合には、前記図５に示したパッド５８と本体側コイルヘッド６０のように、ディスク３２の厚さ寸法を工具側コイルヘッド３４の高さ寸法（図５中、左右方向寸法）と等しくして、ディスク３２の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成すると共に、かかる貫通孔に工具側コイルヘッド３４を挿入して固定することが好ましい。このようにすれば、部分コア４０の開口端面４４をディスク３２の端面５０に容易に揃えることが出来る。

また、図１２においては、ディスク３２の両面に、それぞれ、互いに径寸法を異ならせた２つの工具側コイルヘッド３４が同心軸上に配設されて、合計４つの工具側コイルヘッド３４が設けられている一方、一対のパッド５８のそれぞれに、ディスク３２の片面に設けられた２つの工具側コイルヘッド３４と対応する２つの本体側コイルヘッド６０が設けられている。そして、これら一対のパッド５８とディスク３２が、回動軸２６の軸方向で所定距離を隔てて対向位置せしめられている。このようにすれば、ディスク３２の径寸法をより小さくすることも出来る。

さらに、図１３においては、片面に、互いに径寸法を異ならせた２つの工具側コイルヘッド３４が同心軸上に設けられたディスク３２と、これら２つの工具側コイルヘッド３４と対応する２つの本体側コイルヘッド６４が設けられたパッド５８との組が２組、回動軸２６の軸方向に並んで設けられている。更にまた、図１４においては、１つの工具側コイルヘッド３４を備えたディスク３２と、かかる工具側コイルヘッド３４に対応するパッド５８との組が４組、回動軸２６の軸方向に並んで配設されている。これらの構造においても、合計で４つの伝送路を構成することが出来る。

なお、第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの対向方向は、回動軸の回転中心軸方向のみならず、回動軸の回転中心軸方向に直交する方向等でも良い。例えば、図１５におけるディスク３２には、回動軸２６の軸方向の両面のそれぞれに、工具側コイルヘッド３４が１つずつ設けられていると共に、回動軸２６の軸方向に直交する方向の端面、要するに、ディスク３２の外周面（図１５中、上下方向端面）に、更にもう１つの工具側コイルヘッド３４が設けられている。かかるディスク３２の外周面に設けられる工具側コイルヘッド２８の部分コア４０は、その開口端面４４を回動軸２６の軸方向に直交する方向でディスク３２の外側に向けて配設されることとなる。

そして、各パッド５８のそれぞれに、ディスク３２の両面に設けられた工具側コイルヘッド３４のそれぞれに対応する本体側コイルヘッド６０が設けられており、一対のパッド５８が、回動軸２６の軸方向で所定距離を隔ててディスク３２を挟んで互いに対向位置せしめられている。更に、ディスク３２の外周面に設けられる工具側コイルヘッド２８に対応する本体側コイルヘッド３０を備えたパッド５８が、回動軸２６の軸方向に直交する方向で所定距離を隔ててディスク３２と対向位置せしめられている。なお、回動軸２６の軸方向に直交する方向でディスク３２と対向位置せしめられるパッド５８の本体側コア６２は、その開口端面６８を回動軸２６の軸方向に直交する方向でディスク３２に向けた状態で配設されて、開口端面６８がディスク３２の外周面に設けられた部分コア４０の開口端面４４に対して回動軸２６の軸方向に直交する方向で所定距離を隔てて対向位置せしめられることとなる。これにより、回動軸２６の軸方向で対向位置せしめられた一対の工具側コイルヘッド２８と本体側コイルヘッド３０の組と、回動軸２６の軸方向に直交する方向で対向位置せしめられた１つの工具側コイルヘッド２８と本体側コイルヘッド３０の組によって、合計３つの伝送路が構成されている。なお、ディスク３２の外周面に、回動軸２６の軸方向で並んで工具側コイルヘッド２８を複数設けることも勿論可能である。

また、前記実施形態に示した第二のコア部材としての本体側コア６２は、全周に連続することの無い形状とされていたが、第二のコア部材を、全周に亘って連続する環形状とする等しても良い。

更にまた、第一の支持部材は、必ずしも回動軸に連結されている必要は無く、第一の部材に直接固定されていても良い。例えば、前述の実施形態において、ディスク３２を、工具側アーム部材２２に直接に固定する等しても良い。更には、例えば、第一の部材に回動中心軸と直交する方向に延び出すフランジ状部を一体成形して、かかるフランジ状部を第一の支持部材として用いる等、第一の支持部材を第一の部材に一体形成する等しても良いし、第二の支持部材についても、第二の部材と一体形成することも可能である。

また、本発明に従う可動部のハーネスレス装置を用いて、前記電気信号に代えて、或いは加えて、電力を伝送する等しても良い。例えば、前記実施形態における可動型トランス１０においては、工具側コイルユニット２８と本体側コイルユニット３０の組を２組備えているが、それらの一組を用いて電力の伝送を行なうようにしても良い。このようにすれば、工具側アーム部材２２と本体側アーム部材２４の間でケーブルを用いること無しに電気信号と電力を伝送することが可能となって、例えば位置センサなどの比較的小さな電力で駆動する機器に対して、信号伝達経路に加えて、電力供給経路を可動型トランス１０で構成することが可能となる。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

本発明の一実施形態としての可動部のハーネスレス装置を備えるロボット装置を示す説明図。同可動部のハーネスレス装置を示す断面説明図。同可動部のハーネスレス装置を構成する第一のコイルユニットを示す説明図。同可動部のハーネスレス装置を構成する第二のコイルユニットを示す説明図。同可動部のハーネスレス装置の要部拡大断面説明図。図１に示された実施形態に従う構造をもって製作したロボット装置の要部の左側面。図６に示されたロボット装置の要部の右側面。第一のコイルユニットの異なる態様を示す説明図。第一のコイルユニットの更に異なる態様を示す説明図。部分コア部材の異なる態様を示す正面説明図。第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの異なる配設態様を示す説明図。第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの更に異なる配設態様を示す説明図。第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの更に異なる配設態様を示す説明図。第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの更に異なる配設態様を示す説明図。第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの更に異なる配設態様を示す説明図。

符号の説明

１０：可動型トランス、２２：工具側アーム部材、２４：本体側アーム部材、２６：回動軸、３２：ディスク、３６：工具側コア、３８：工具側コイル、４０：部分コア、４４：開口端面、４８：軸挿通孔、５８：パッド、６２：本体側コア、６４：本体側コイル、６８：開口端面

Claims

回動軸で連結されて該回動軸回りで互いに相対回動可能とされた第一の部材と第二の部材の連結部分において、該第一の部材に取り付けられる第一のコイルユニットと該第二の部材に取り付けられる第二のコイルユニットとを含んで構成されており、
互いに等しい周方向長さを有する複数の部分コア部材を該回動軸まわりの円周上で相互に等間隔を隔てて配設することによって第一のコア部材を構成すると共に、それら複数の部分コア部材が配設された円周上に延びる第一のコイル部材を該第一のコア部材に組み付けて第一のコイルヘッドを構成して、該第一のコイルヘッドにおいて該部分コア部材によって磁路の開放面からなる第一の伝送面を形成すると共に、第一の支持部材で該第一のコイルヘッドを支持せしめることにより複数の該部分コア部材が該第一の支持部材上で円周状に配設された前記第一のコイルユニットを構成する一方、
該第一のコア部材において周方向で隣接する二つの該部分コア部材の周方向両外側端部間の長さよりも大きく且つ該回動軸まわりの周方向で一周に満たないで部分的に延びる周方向長さをもって第二のコア部材を構成すると共に、該第二のコア部材に対して第二のコイル部材を組み付けることにより該第二のコイル部材を該回動軸まわりの周方向で一周に満たないで部分的に延びるようにして第二のコイルヘッドを構成して、該第二のコイルヘッドにおいて該第二のコア部材によって磁路の開放面からなる第二の伝送面を形成すると共に、第二の支持部材で該第二のコイルヘッドを支持せしめることにより前記第二のコイルユニットを構成して、
前記第一のコア部材を該回動軸の回動中心軸と同軸上に位置せしめた状態で該第一のコイルユニットを該第一の部材に取り付けると共に該第二のコイルユニットを該第二の部材に取り付けることによって、
該第二のコア部材における該第二の伝送面を該第一のコア部材における該第一の伝送面に対して所定距離を隔てて該回動中心軸回りで相対回動可能に対向位置せしめると共に、該第二のコア部材が何れの周上位置においても、複数の該部分コア部材の少なくとも１つに対して対向状態とされるように配設してこれら第一のコイルヘッドと第二のコイルヘッドの間で電磁誘導を利用して電気信号の伝送を可能としたことを特徴とする可動部のハーネスレス装置。
前記複数の部分コア部材が互いに等しい曲率を有する円弧形状とされていると共に、前記第二のコア部材が該部分コア部材と等しい曲率をもって周方向に延びる形状とされている請求項１に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第二のコア部材との対向方向における前記第一のコイルヘッドの寸法が該第二のコア部材との対向方向における前記第一の支持部材の厚さ寸法と等しくされており、該第一の支持部材において該第二のコア部材との対向方向に貫設された貫通孔内に該第一のコイルヘッドが挿入状態で組み付けられている請求項１又は２に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコア部材との対向方向における前記第二のコイルヘッドの寸法が該第一のコア部材との対向方向における前記第二の支持部材の厚さ寸法と等しくされており、該第二の支持部材において該第一のコア部材との対向方向に貫設された貫通孔内に該第二のコイルヘッドが挿入状態で組み付けられている請求項１乃至３の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一の支持部材が周方向で部分的に延びる複数の部分支持部材によって構成されていると共に、前記コイル部材が各該部分支持部材に対応して周方向で分割された複数のリード線からなるコイル形成部材によって構成されて、各該コイル形成部が対応する各該部分支持部材に組み合わされており、それら各該部分支持部材が互いに周方向で連結されて該第一の支持部材が構成されていると共に、各該コイル形成部が互いに周方向で接続されることにより前記第一のコイル部材が構成されている請求項１乃至４の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一の支持部材が半円形状を有する一対の前記部分支持部材によって構成されており、該部分支持部材のそれぞれにおいて、前記リード線において該部分支持部材の周方向に延びるコイル形成部を形成して、該コイル形成部に前記部分コア部材を組み合わせる一方、該リード線を該部分支持部材の周方向の一方の端部で折り返して、他方の端部で他方の該部分支持部材に設けられた該リード線と接続可能とすることによって、これら部分支持部材の組み合わせ状態において各該コイル形成部によって前記第一のコイル部材を構成するようにした請求項５に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコア部材における前記第一の伝送面と前記第二のコア部材における前記第二の伝送面が前記回動中心軸の軸方向で対向位置せしめられている請求項１乃至６の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコア部材における前記第一の伝送面と前記第二のコア部材における前記第二の伝送面が前記回動中心軸の軸方向に対して直交する方向で対向位置せしめられている請求項１乃至６の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコア部材及び前記第二のコア部材の少なくとも一方において、前記第一の伝送面又は前記第二の伝送面を除く外周に高い電磁遮蔽効果を有する高遮蔽効果部材が配設されている請求項１乃至８の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一の支持部材及び前記第二の支持部材の少なくとも一方が前記高遮蔽効果部材とされている請求項９に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコイルユニット及び前記第二のコイルユニットが高い電磁遮蔽効果を有する高遮蔽効果部材で覆われている請求項１乃至１０の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記高遮蔽効果部材が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、磁鉄鉱、ガドリニウム、コバルト、フェリ磁性体、導電性粉末材、導電性塗料材の少なくとも１つから形成されている請求項９乃至１１の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコア部材及び前記第二のコア部材の少なくとも一方において、前記第一の伝送面又は前記第二の伝送面を除く外周に低い電磁遮蔽効果を有する低遮蔽効果部材が配設されている請求項１乃至１２の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコア部材及び前記第二のコア部材の少なくとも一方において、前記第一の伝送面又は前記第二の伝送面を除く外周に、高い電磁遮蔽効果を有する高遮蔽効果部材が配設されていると共に、該コア部材の外周と該高遮蔽効果部材の間に、前記低遮蔽効果部材が配設されている請求項１３に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記低遮蔽効果部材がポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、プラスチック、木、紙、布、非導電性塗料、強化プラスチック、ガラス、天然樹脂、合成樹脂の少なくとも１つから形成されている請求項１３又は１４に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一のコイルユニットと前記第二のコイルユニットの組を複数組備えている請求項１乃至１５の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記第一の支持部材に複数の前記第一のコイルヘッドを同心状に設けることによって、複数の前記第一のコイルユニットを一体的に構成した請求項１６に記載の可動部のハーネスレス装置。
互いに等しい径寸法を有する一対の前記第一のコイルヘッドが、前記第一の部材に取り付けられた前記第一の支持部材における前記回動中心軸の軸方向の両端部にそれぞれ配設されていると共に、これら第一のコイルヘッドに対応する一対の前記第二のコイルヘッドが、該回動中心軸の軸方向で該第一の支持部材を挟んで互いに反対側に配設されており、該第一のコイルヘッドにおける前記第一の伝送面と該第二のコイルヘッドにおける前記第二の伝送面が該回動中心軸の軸方向で互いに所定距離を隔てて対向位置せしめられている請求項１７に記載の可動部のハーネスレス装置。
前記電気信号に加えて電力の伝送を可能とした請求項１乃至１８の何れか一項に記載の可動部のハーネスレス装置。