JP6255904B2 - ロボット - Google Patents

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（フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ））を用いて配線する配線構造において、第１部材に一端が接続されたフラットケーブルの他端側を芯部材に連結し、フラットケーブルのさらに他端側を芯部材から外側に巻回させたリールを形成し、そのリールを介してフラットケーブルの他端を第２部材や、第２部材の先端側に連結されたエンドエフェクターなどに接続する回動関節（回転関節）用の配線構造が紹介されている。
この配線構造によれば、第１部材と第２部材とを接続する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２０１０−２１４５３０号公報

ところで、特許文献２に記載のロボットの配線構造における配線用のフラットケーブルには、電力供給用のものや駆動信号用のものなどの複数のフラットケーブルが重ねて配線される。これら複数のフラットケーブルのうち、電力供給用のフラットケーブルには比較的太い配線パターンが形成されたものが使用され、ロボットの駆動の際に、この電力供給用のフラットケーブルにより電力の供給を連続して行っていると、フラットケーブルが発熱する。特許文献２に記載の配線構造では、フラットケーブルのリール部分に熱が篭もりやすいので、何らかの放熱対策を講じる必要がある。
しかしながら、特許文献２に記載のロボットの配線構造では、フラットケーブルのリールの放熱対策について、何ら言及されていない。このため、ロボットの駆動を連続して行っていくと、リール周辺の温度が上昇していき、ロボット本体が過熱してオペレーターに危険を及ぼしたり、熱によるロボットの誤動作や部品の劣化を招く虞があるという問題があった。

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、以下の形態また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、前記第１部材に一端が接続されたフラットケーブルと、前記第２部材に設けられ、前記第フラットケーブルの他端側が前記一の回動軸と略平行する回動軸回りに巻回されたリールと、を備え、前記第２部材には、前記第１部材に対する前記第２部材の回動角度が０°であるときを基準として、第１の回動方向に回動可能な第１角度範囲と、前記第１角度範囲とは反対の第２の回動方向に回動可能であり前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲とがあり、前記第２の回動方向に回動すると、前記リールに巻回された前記フラットケーブルの曲げ半径が大きくなることを特徴とする。

本適用例において、「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意味である。
本適用例によれば、第１部材と、第１部材に対して一の回動軸回りに回動する第２部材とをフラットケーブルにより接続する配線構造において、第１部材に対する第２部材の回動をフラットケーブルが阻害しないようにリールで吸収することができる。しかも、第１部材に対する第２部材の回動角度が０°であるときを基準として、回動角度がより大きな第２の回動方向に第２部材が回動したときにフラットケーブルの曲げ半径が大きくなるようにリールが形成されている。これにより、ロボットの駆動に伴ってリールにおけるフラットケーブルの曲げ半径がより大きくなって巻きが緩む構造になるので、リールに巻回されたフラットケーブルの隙間が大きくなり、リールに発生する熱を放熱する効果が得られる。
したがって、フラットケーブルのリールの熱によるロボットへの機械的なストレスや、電気的な不具合を回避しながら、小型で高機能を有するロボットを提供することができる。

［適用例２］本適用例に係るロボットは、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、前記部材のうち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二の回動軸のいずれかの回動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、前記第ｎ番目の一の回動軸で連結された前記基体側の第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、を含み、前記第１部材に一端が接続されたフラットケーブルと、前記第２部材に設けられ、前記第フラットケーブルの他端側が前記第ｎ番目の一の回動軸と略平行する回動軸回りに巻回されたリールと、を備え、前記第２部材には、前記第１部材に対する前記第２部材の回動角度が０°であるときを基準として、第１の回動方向に回動可能な第１角度範囲と、前記第１角度範囲とは反対の第２の回動方向に回動可能であり前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲とがあり、前記第２の回動方向に回動すると、前記リールに巻回された前記フラットケーブルの曲げ半径が大きくなることを特徴とする。

本適用例において、「略直交」とは、完全に直交する構成に加えて、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、多関節アームを有するロボットにおいて、特に小型化への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）との関節構造の小型化に有利で、放熱性に優れた配線構造を提供することができる。
したがって、小型で、信頼性が高く、高機能な多軸型のロボットを提供することができる。

［適用例３］上記適用例に記載のロボットにおいて、複数の前記多関節アームを有することを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例に示した、相対的に回動する第１部材と第２部材とが、フラットケーブルにより小型で放熱性よく接続された配線構造を有するロボットアームを複数備えているので、多様な作業を高精度にて行うことが可能なロボット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、第１部材に対する前記第２部材の回動状態が所定の状態にて所定時間経過したときに、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第２の回動方向に駆動をさせる制御部を備えたことを特徴とする。

本適用例において、所定の状態とは、例えば、リールが基準（０°）よりも第１の回動方向に回動して巻き締められた状態、即ち、リールに熱が篭もりやすい状態のことを指す。
本適用例によれば、リールに熱が篭もりやすい所定の状態にて、例えば熱による悪影響が出る虞のある温度に達する時間よりも短い所定の時間を設定し、その設定された所定の時間となったときに、第１部材に対して第２部材を第２の回動方向に回動させてリールにおけるフラットケーブルの曲げ半径を大きくして巻きを緩ませ、リールを放熱させる制御を行う。
したがって、ロボットの駆動において、リールの発熱による悪影響を回避することができる。

［適用例５］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記リールおよび／または前記リールの周辺の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度が、予め設定された許容温度を超えたときに、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第２の回動方向に駆動をさせる制御部と、を備えたことが好ましい。

本適用例によれば、リールおよび／またはリール周辺の温度を実際に検出して、その温度が許容範囲を超えたときにリールの放熱を実施するので、より確実に、ロボットの駆動におけるリールの発熱による悪影響を回避することができる。

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。 ロボットの回動に伴うリールの挙動の変化を模式的に示すものであり、（ａ）は回動角度が０°の基準状態の説明図、（ｂ）は第１の回動方向に回動させた状態の説明図、（ｃ）は第２の回動方向に回動させた状態の説明図。 実施形態２に係るロボットを説明する模式図。 実施形態３に係るロボットを説明する模式図。 実施形態４に係るロボットを模式的に示す説明図。

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、適宜拡大また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、正転および逆転を意味する。

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軸および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、およ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。
また、詳細は後述するが、制御部７２には、ロボット１０に設けられたタイマーなどの時間設定手段により設定した時間を記憶する設定時間記憶部や、温度センサーなどの温度検知手段により検知された温度が許容範囲を超えたときに温度異常だと判定する温度異常検出部などの判定手段と、その判定手段による判定に基づいて後述するＦＰＣ６５が巻回されて形成されるリール６８ｗ（図３、図５、図７を参照）を巻回方向に駆動させるリール制御部を含む。
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動軸のことをいい、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（８５°〜９５°）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、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１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２でいう第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は請求項でいう第１部材のことを指し、リンク８０は、請求項でいう第２部材のことを指す。第２部材としてのリンク８０は、ロボット１０の多関節アームにおいて手首部にあたる。

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作動体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、所望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（第ｎ番目の一の回動軸）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、二の回動軸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）。さらに詳細には、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（位置検出器）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策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８０Ｍ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、そのジョイント７９に対して回動可能に連結された第２部材としてのリンク８０との配線構造について、ジョイント７９の電装部６０を中心に、図面に沿って説明する。図３は、ロボット１０における電装部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。また、図５は、ロボット１０の回動に伴うＦＰＣ６８のリール６８ｗの挙動の変化を模式的に示すものであり、（ａ）は回動角度が０°の基準状態の説明図、（ｂ）は第１の回動方向に回動させた状態の説明図、（ｃ）は第２の回動方向に回動させた状態の説明図である。なお、図５では、ジョイント７９に対するリンク８０の回動方向とリール６８ｗの挙動との関係を説明する便宜上、ジョイント７９の電装部６０の位置を一部破線で示すとともに、一部を透視して示す。

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１６１と、その配線基板１６１を介して、第３番目の一の回動軸９５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１６１には、駆動回路などを構成する種々の電子部品１６３や、ＦＰＣ６８が接続される接続部としてのコネクター１６７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１６１にはこれと対応する複数のコネクター１６７が実装されている。

配線基板１６１に実装された複数のコネクター１６７の各々には、ＦＰＣ６８の一端側が挿入・固定され、ＦＰＣ６８の他端側は、ジョイント７９の末端側で第３番目の一の回動軸９５と略平行な方向に折り曲げられてリンク８０の方向に向かう配線経路からリンク８０に引き回されている。リンク８０内に引き回されたＦＰＣ６８の他端側は、一旦、リンク８０に設けられた芯部材１６８に固定され、その芯部材１６８に固定されたＦＰＣ６８のさらに他端側には、ＦＰＣ６８が第３番目の一の回動軸９５と略平行な巻回軸Ｐｗを中心として所定の巻回方向に巻回されたリール６８ｗが形成されている。また、ＦＰＣ６８が巻回されたリール６８ｗのさらに他端側は、リンク８０内の配線中継部（図示せず）に配置されたコネクター（図示せず）に至る。
リール６８ｗについて、特に、リール６８ｗの「所定の巻回方向」については後で詳細に説明する。

図４（ａ）および図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上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１６１のコネクター１６７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の形成がしやすいので、ロボット１０の各部材の配線材料として好適である。

以下、上記したリール６８ｗについて、特に、リール６８ｗの「所定の捲回方向」について、図面に沿って詳細に説明する。
図５（ａ）において、第１部材としてのジョイント７９の配線経路からリンク８０側に引き出されたＦＰＣ６８の他端側は、一旦、リンク８０に設けられた芯部材１６８の第１固定部６８ｓに固定されている。この芯部材１６８（第１固定部６８ｓ）の中心軸Ｐｗは、ＦＰＣ６８のリール６８ｗの巻回の起点となる。本実施形態では、中心軸Ｐｗは、ジョイント７９とリンク８０との回動軸である第３番目の一の回動軸９５と一致している形態を説明するが、リール６８ｗの基点となる中心軸Ｐｗは第３番目の一の回動軸９５と略平行であればよく、第３番目の一の回動軸９５と一致していなくてもよい。

芯部材１６８の第１固定部６８ｓに一部が固定されたＦＰＣ６８のさらに他端側には、第３番目の一の回動軸９５と略平行（本実施形態では概ね合致）する中心軸Ｐｗを起点として所定の方向に巻回されたリールが形成されている。
そして、ＦＰＣ６８が巻回されたリール６８ｗのさらに他端側は、第２固定部６８ｅに固定されてから、さらにその他端側がリンク８０内の配線中継部（図示せず）に引き出され、配線中継部の中継基板に配置されたコネクター（図示せず）に至る。
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される。

ここで、ＦＰＣ６８のリール６８ｗにおいて、上記した「所定の巻き方向」について説明する。
図５（ａ）は、ジョイント７９に対するリンク８０の回動角度が０°である状態を示している。即ち、ロボット１０の多関節アームにおいて最末端の一の回動軸である第３番目の一の回動軸９５と、基体としての本体部７１側（根元側）の第２番目の一の回動軸９３とを結んだ中心線Ｐ１（図２を併せて参照）と、リンク８０およびその末端側に連結されたリンク８１の末端側に延びる中心線Ｐ８０とが一致している状態となっている。
本実施形態のロボット１０の多関節アームにおいて、図５（ａ）の回動角度が０°である状態を基準として、ジョイント７９に対してリンク８０を回動させたとき、図５（ｂ）に示す第１の回動方向にリンク８０を回動させたときの第１角度範囲Ｒ１と、図５（ｃ）に示す第２の回動方向にリンク８０を回動させたときの第２角度範囲Ｒ２とでは、第２角度範囲Ｒ２の方が大きい。上記に述べたリール６８ｗの「所定の巻き方向」とは、基準に対して第１の回動方向の第１角度範囲Ｒ１よりも大きな第２角度範囲Ｒ２を有する第２の回動方向に回動したときに、リール６８ｗに巻回されたＦＰＣ６８の曲げ半径が大きくなる方向を示している。

実施形態１のロボット１０におけるジョイント７９とリンク８０とを接続する配線構造によれば、次に示す効果を得ることができる。
まず、実施形態１の構成によれば、ジョイント７９と、ジョイント７９に第３番目の一の回動軸９５回りに回動するリンクとをＦＰＣ６８により接続する配線構造において、ジョイント７９に対するリンク８０の回動をＦＰＣ６８が阻害しないようにリール６８ｗで吸収することができる。

実施形態１の配線構造において、ＦＰＣ６８は、電力供給用のＦＰＣ６８や駆動信号用のＦＰＣ６８などの複数のＦＰＣ６８が重ねて配線される。これら複数のＦＰＣ６８の各々は、通電を連続して行うと発熱していくものであり、特に、電力供給用のＦＰＣ６８は、比較的太い配線パターン６５が形成されたものが使用され、ロボット１０の駆動の際の発熱が顕著に発生するため、熱が篭もりやすいリール６８ｗに熱を蓄積させる原因になり得る。
また、一般的に、ロボット１０は、多関節アームの末端側（エンドエフェクター側）の関節構造の可動域が大きい方向の作業に使用できるように設計されるので、実施形態１のロボット１０では、図５（ｃ）に示す第２の回動方向にアームを駆動させることが多い。
実施形態１の配線構造によれば、ジョイント７９に対するリンク８０の回動角度が０°であるときを基準として、回動角度がより大きな第２の回動方向にリンク８０が回動したときにＦＰＣ６８の曲げ半径が大きくなる巻き方向にてリール６８ｗが形成されている。これにより、ロボット１０の駆動に伴ってリール６８ｗのフラットケーブル６５の曲げ半径がより大きくなって巻きが緩むので、リール６８ｗにおけるＦＰＣ６８の放熱をより効果的に行うことができる。

また、より駆動機会の多い第２の回動方向に多関節アームを駆動させたときに、リール６８ｗの曲げ半径が大きくなるようにリール６８ｗが形成されているので、ＦＰＣ６８に加わるテンションが軽減されることにより、ＦＰＣ６８へのストレスによる断線などの不具合が抑えられ、ＦＰＣ６８の長寿命化を図ることができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係るロボットを説明する模式図である。実施形態１と同一の構成部位については、同一符号を附し、重複する説明は省略する。

図６に示す実施形態２のロボット１０の制御部７２には、主制御部７２１と、設定時間記憶部７２６と、リール駆動制御部７２３とを有している。
また、制御部７２には、オペレーターがロボット１０を操作したり、制御情報を入力したりする操作パネル７２２が接続されている。

実施形態２のロボット１０において、オペレーターは、操作パネル７２２を操作して、事前に確認された所定の設定時間を入力し、設定時間記憶部７２６に保存する。ここで、所定の設定時間とは、ジョイント７９に対するリンク８０の回動状態が所定の状態にある時間を指し、所定の状態とは、例えば、リールが基準（０°）よりも第１の回動方向に回動して巻き締められた状態、即ち、リール６８ｗに熱が篭もりやすい状態のことを指す。
オペレーターが設定する上記の「所定の時間」をさらに具体的に示すと、実施形態２のロボット１０において、リール６８ｗに熱が篭もりやすい所定の状態にて、熱による悪影響が出る虞のある温度に達する時間よりも短い時間のことをいう。

制御部７２において、設定時間記憶部７２６に保存された所定の時間に達すると、リール駆動制御部７２３が、ジョイント７９に対してリンク８０をリール６８ｗの曲げ半径が大きくなる方向、即ち、図５（ｃ）に示す第２の回動方向に回動させる制御を行って、リール６８ｗのＦＰＣ６８の放熱を行う。

実施形態２のロボット１０によれば、リール６８ｗに熱が篭もりやすい所定の状態にて、熱による悪影響が出る虞のある温度に達する時間よりも短い所定の時間を設定して設定時間記憶部７２６に保存し、その設定された所定の時間となったときに、リール６８ｗのフラットケーブル６５の曲げ半径を大きくして巻きを緩ませることにより放熱させることができる。
したがって、ロボット１０の連続駆動において、リール６８ｗの発熱による悪影響を半自動的に回避する操作を行うことができる。

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るロボットを説明する模式図である。実施形態１および実施形態２と同一の構成部位については、同一符号を附し、重複する説明は省略する。

図７に示す実施形態２のロボット１０において、第２部材としてのリンク８０には、リール６８ｗ周辺の温度を検知する温度検知手段としての温度センサー７２７が設けられている。
制御部７２には、主制御部７２１と、温度異常検出部７２８と、リール駆動制御部７２３とを有している。温度異常検出部７２８には温度センサー７２７が接続されている。

温度異常検出部７２８には、予め設定された温度の許容範囲が保存されており、その温度の許容範囲に対して、温度センサー７２７により検出されたリール６８ｗ周辺の実際の温度測定値が異常であるか否かを判定する。ここで温度異常値とは、リール６８ｗ周辺の温度が、ロボット１０の動作やオペレーターの体に対して悪影響や危険を及ぼす虞のある温度のことをいう。

制御部７２において、温度異常検出部７２８がリール６８ｗ周辺の温度が許容範囲を超えて異常だと判定すると、リール駆動制御部７２３が、ジョイント７９に対してリンク８０をリール６８ｗの曲げ半径が大きくなる方向、即ち、図５（ｃ）に示す第２の回動方向に回動させる制御を行って、リール６８ｗのＦＰＣ６８の放熱を行う。

実施形態３のロボット１０によれば、リール６８ｗ周辺の温度を実際に測定して、その温度が許容範囲を超えたときにリールの放熱を実施することができるので、より確実に、ロボットの駆動におけるリールの発熱による悪影響を回避することができる。
なお、温度センサー７２７は、リール６８ｗのＦＰＣ６８に接触させてリール６８ｗ（ＦＰＣ６８）そのものの温度を検出する構成としてもよい。

（実施形態４）
図８は、実施形態４に係るロボットを模式的に示す説明図である。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一符号を使用し、重複する説明は省略する。
図８において、実施形態４のロボット２００は、胴体部２１３に、実施形態１のロボット１０と同じ構成の２つの第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂが設置されてなる双腕ロボットである。

ロボット２００は、このロボット２００を支持する架台２１１と、架台２１１に固設された円柱状の胴体部２１３と、胴体部２１３の架台２１１側とは反対側の上部に胴体部２１３から略直角に突設された第１アーム連結部２１５Ａおよび第２アーム連結部２１５Ｂとを有している。

第１アーム連結部２１５Ａの胴体部２１３側とは反対側の第１ロボットアーム１０Ａ設置面側は、第１アーム連結部２１５Ａの突設方向に貫く第０回動軸Ｊ０ＡＬ回りに回動可能な第１アーム固定部Ｊ０Ａを有している。そして、第１アーム固定部Ｊ０Ａには、上記実施形態のロボット１０と同一構成の第１ロボットアーム１０Ａの本体部７１が固定されている。
同様に、第２アーム連結部２１５Ｂの胴体部２１３側とは反対側の第２ロボットアーム１０Ｂ設置面側は、第２アーム連結部２１５Ｂの突設方向に貫く第０回動軸Ｊ０ＢＬ回りに回動可能な第２アーム固定部Ｊ０Ｂを有している。そして、第２アーム固定部Ｊ０Ｂには、上記実施形態１のロボット１０と同一構成の第２ロボットアーム１０Ｂの本体部７１が固定されている。

６軸制御の第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂともに、第１アーム固定部Ｊ０Ａおよび第２アーム固定部Ｊ０Ｂが第０回動軸Ｊ０ＡＬおよび第０回動軸Ｊ０ＢＬをそれぞれ有していることにより、実質的に７軸制御のロボット２００として、第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂのそれぞれを多彩な軌道にて自由度の高い移動を実現することができる。

本実施形態２に係るロボット２００によれば、上記実施形態で説明したロボット１０と同一構成の第１ロボットアーム１０Ａおよび第２ロボットアーム１０Ｂを備えているので、ロボット２００の連続駆動に伴う配線の発熱を適宜に放熱させて、多様な作業を高精度にて行うことが可能な、小型で信頼性の高い双腕ロボット２００を提供することができる。

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、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。

２…アクチュエーター、１０，２００…ロボット、１０Ａ…第１ロボットアーム、１０Ｂ…第２ロボットアーム、１４…動力伝達軸外筒、１６…減速機出力軸外筒、２２…モーター、２４…減速機、２６…減速機出力軸カラー、２８…線条体、３０…減速機出力軸、３２…モーターフレーム、３４…動力伝達軸、３６…フレーム、３８…ローター、４０…ローターシャフト、４２…ステータ、４４…回転位置検出部、４６…メカニカルブレーキ、５０…駆動伝達部、６０…電装部、６５…配線パターン、６６…絶縁膜、６８…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、８１…リンク、８３…配線経路、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…二の回動軸、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、１１０…基点リンク、１１２…回動リンク、７２１…主制御部、７２２…操作パネル、７２３…リール駆動制御部、７２６…設定時間記憶部、７２７…温度検出部としての温度センサー、７２８…温度異常検出部。

Claims (5)

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、
   前記第１部材に一端が接続されたフラットケーブルと、
   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前記一の回動軸と略平行する回動軸回りに巻回されたリールと、を備え、
   前記第２部材には、前記一の回動軸と前記第１部材に連結された第３部材とを結ぶ前記第１部材の中心線と、前記一の回動軸と前記第２部材に連結された第４部材とを結ぶ前記第２部材の中心線と、が一致するときを基準として、第１の回動方向に回動可能な第１角度範囲と、前記第１の回動方向とは反対の第２の回動方向に回動可能であり前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲とがあり、
   前記第２部材が前記第２の回動方向に回動すると、前記リールに巻回された前記フラットケーブルの曲げ半径が大きくなり、
   第１部材に対する前記第２部材の回動状態が所定の状態にて所定時間経過したときに、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第２の回動方向に駆動をさせる制御部を備えたことを特徴とするロボット。
2. 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、
   前記部材のうち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二の回動軸のいずれかの回動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、前記第ｎ番目の一の回動軸で連結された前記基体側の第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、を含み、
   前記第１部材に一端が接続されたフラットケーブルと、
   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前記一の回動軸と略平行する回動軸回りに巻回されたリールと、を備え、
   前記第２部材には、第ｎ−１番目の一の回動軸と前記第ｎ番目の一の回動軸とを結ぶ前記第１部材の中心線と、前記第ｎ番目の一の回動軸と前記第２部材に連結された第４部材とを結ぶ前記第２部材の中心線と、が一致するときを基準として、第１の回動方向に回動可能な第１角度範囲と、前記第１の回動方向とは反対の第２の回動方向に回動可能であり前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲とがあり、
   前記第２部材が前記第２の回動方向に回動すると、前記リールに巻回された前記フラットケーブルの曲げ半径が大きくなり、
   第１部材に対する前記第２部材の回動状態が所定の状態にて所定時間経過したときに、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第２の回動方向に駆動をさせる制御部を備えたことを特徴とするロボット。
3. 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、
   前記第１部材に一端が接続されたフラットケーブルと、
   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前記一の回動軸と略平行する回動軸回りに巻回されたリールと、を備え、
   前記第２部材には、前記一の回動軸と前記第１部材に連結された第３部材とを結ぶ前記第１部材の中心線と、前記一の回動軸と前記第２部材に連結された第４部材とを結ぶ前記第２部材の中心線と、が一致するときを基準として、第１の回動方向に回動可能な第１角度範囲と、前記第１の回動方向とは反対の第２の回動方向に回動可能であり前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲とがあり、
   前記第２部材が前記第２の回動方向に回動すると、前記リールに巻回された前記フラットケーブルの曲げ半径が大きくなり、
   前記リールおよび／または前記リールの周辺の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段が検知した温度が、予め設定された許容温度を超えたときに、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第２の回動方向に駆動をさせる制御部と、を備えたことを特徴とするロボット。
4. 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、
   前記部材のうち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二の回動軸のいずれかの回動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、前記第ｎ番目の一の回動軸で連結された前記基体側の第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、を含み、
   前記第１部材に一端が接続されたフラットケーブルと、
   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前記一の回動軸と略平行する回動軸回りに巻回されたリールと、を備え、
   前記第２部材には、第ｎ−１番目の一の回動軸と前記第ｎ番目の一の回動軸とを結ぶ前記第１部材の中心線と、前記第ｎ番目の一の回動軸と前記第２部材に連結された第４部材とを結ぶ前記第２部材の中心線と、が一致するときを基準として、第１の回動方向に回動可能な第１角度範囲と、前記第１の回動方向とは反対の第２の回動方向に回動可能であり前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲とがあり、
   前記第２部材が前記第２の回動方向に回動すると、前記リールに巻回された前記フラットケーブルの曲げ半径が大きくなり、
   前記リールおよび／または前記リールの周辺の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段が検知した温度が、予め設定された許容温度を超えたときに、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第２の回動方向に駆動をさせる制御部と、を備えたことを特徴とするロボット。
5. 請求項２、または４に記載のロボットにおいて、
   複数の前記多関節アームを有することを特徴とするロボット。

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