JP7505180B2 - 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 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２００４－１６３３３６号公報

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。

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。

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。

ロボットは、上記エンコーダーを備える。

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。

第１実施形態に係るロボットの構成を示す模式図。 駆動部に搭載されるモーターの概略構成を示す斜視図。 エンコーダーの構成を示す断面図。 エンコーダーの構成を示す平面図。 配線の固定状態を示す拡大断面図。 エンコーダーの組み立て方法を示す斜視図。 エンコーダーの組み立て方法を示す斜視図。 エンコーダーの組み立て方法を示す斜視図。 エンコーダーの組み立て方法を示す斜視図。 エンコーダーの組み立て方法を示す斜視図。 第２実施形態に係るエンコーダーの外観を示す斜視図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (11)

1. ベース部と、
   前記ベース部上に取り付けられ、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、
   前記ベース部上に前記基板を収容し、第１方向に延びる凸部が側面に設けられるケース
   と、
   前記側面に取り付けられ、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、前記ケース内において、前記基板の前記第２方向の面に対して、前記第２
   方向から接続され、前記第２方向に引き回され、前記ケースの前記第２方向の縁部と前記
   ベース部の間の隙間から前記ケースの外に引き出され、前記縁部に沿って前記第２方向と
   反対の第３方向に屈曲され、前記凸部を越えて前記凸部よりも前記第３方向に延び、
   前記プレートは、前記隙間及び前記凸部を覆うように前記側面に取り付けられ、前記凹
   部の側壁と前記凸部とによって前記配線を挟むとともに、前記プレートよりも前記第３方
   向に前記配線を引き出すエンコーダー。
2. 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。
3. 前記配線は、複数本の導体を含むフラットケーブルである、請求項１または請求項２に
   記載のエンコーダー。
4. 前記ケースの前記側面には、前記第１方向に前記配線を挟んで対向して配置される一対
   の突起部が設けられ、
   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。
5. 前記プレートには、前記一対の突起部と対応する位置に一対の貫通孔が設けられ、
   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。
6. 前記プレートは平面的に略矩形であり、
   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。
7. 前記縁部は角が丸められている、請求項１から請求項６のいずれか1項に記載のエンコ
   ーダー。
8. ベース部と、
   前記ベース部上に取り付けられ、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、
   前記ベース部上に前記基板を収容し、第１方向に延びる凸部が側面に設けられるケース
   と、
   前記側面に取り付けられ、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開口を形成する開口縁部を有するプレートと、を備え、
   前記配線は、前記ケース内において、前記基板の前記第２方向の面に対して、前記第２
   方向から接続され、前記第２方向に引き回され、前記ケースの前記第２方向の縁部と前記
   ベース部の間の隙間から前記ケースの外に引き出され、前記縁部に沿って前記第２方向と
   反対の第３方向に屈曲され、前記凸部を越えて前記凸部よりも前記第３方向に延び、
   前記プレートは、前記隙間及び前記凸部を覆うように前記側面に取り付けられ、前記凸
   部と前記開口縁部とによって前記配線を挟むとともに、前記プレートよりも前記第３方向
   に前記配線を引き出すエンコーダー。
9. ベース部と、
   前記ベース部上に取り付けられ、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、
   前記ベース部上に前記基板を収容し、第１方向に延びる凹部が側面に設けられるケース
   と、
   前記側面に取り付けられ、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方向の長さより短い凸部を有するプレートと、を備え、
   前記配線は、前記ケース内において、前記基板の前記第２方向の面に対して、前記第２
   方向から接続され、前記第２方向に引き回され、前記ケースの前記第２方向の縁部と前記
   ベース部の間の隙間から前記ケースの外に引き出され、前記縁部に沿って前記第２方向と
   反対の第３方向に屈曲され、前記凹部を越えて前記凹部よりも前記第３方向に延び、
   前記プレートは、前記隙間及び前記凹部を覆うように前記側面に取り付けられ、前記凹
   部の側壁と前記凸部とによって前記配線を挟むとともに、前記プレートよりも前記第３方
   向に前記配線を引き出すエンコーダー。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のエンコーダーを備えるロボット。
11. ベース部と、
    前記ベース部上に取り付けられ、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、
    前記ベース部上に前記基板を収容し、第１方向に延びる凸部を側面に有するケースと、
    前記側面に取り付けられ、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、
    配線と、を備えたエンコーダーにおいて、
    前記配線を、前記ケース内において、前記基板の前記第２方向の面に対して、前記第２
    方向から接続することと、前記第２方向に引き回すことと、前記ケースの前記第２方向の
    縁部と前記ベース部の間の隙間から前記ケースの外に引き出すことと、前記縁部に沿って
    前記第２方向と反対の第３方向に屈曲することと、前記縁部よりも前記第３方向において
    、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ことと、前
    記凸部よりも前記第３方向に延びることと、
    前記プレートを前記隙間及び前記凸部を覆うように前記側面に取り付けることと、
    前記配線を前記プレートよりも前記第３方向に引き出すことと、を含むエンコーダーケ
    ーブルの固定方法。

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