JPH05237789A - 関節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーブルを外部に露出させないで関節装置内
に配設し、かつケーブルの引っ張り等による回動の拘束
を除去することができる関節装置を提供する。 【構成】 関節装置（１０）は、モータ等の駆動手段
（２６）と、この駆動手段（２６）によって駆動される
駆動軸（２４）と、駆動手段（２６）と駆動軸（２４）
とを収容する箱体（１３、１６、３５）と、この箱体内
を通過するケーブルとを備える関節装置（１０）であっ
て、駆動軸（２４）によって駆動される箱体の外部にあ
る運動部材にケーブル（３１）の一端が接続されてお
り、箱体内にあるケーブルには駆動軸（２４）に巻回さ
れたコイル状部分が形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの関節駆動な
どに用いられる関節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットの腕あるいは足等には目的に応
じた複数軸の関節装置やアームが連結されており、各関
節装置を駆動するためのモータや減速機が設けられてい
る。そして、モータを駆動するための電力ケーブル等
や、回転角度検出器等の各検出器からの信号を伝える信
号ケーブルを備えている。

【０００３】またロボット等の関節装置は、高精度化お
よび高性能化の要請に伴い、ピニオンギヤ等のバックラ
ッシュの大きい伝達機構を関節装置の回動に直接使用せ
ずに、バックラッシュを極力低減させている。すなわ
ち、関節装置の回動は、ハーモニックドライブ（商品
名）減速機等の低バックラッシュな減速機を介して直接
駆動するか、あるいは、モータで直接駆動するようにし
ている。このために、関節装置には、モータ等の駆動軸
等に関する構成部品が密集して配設されている。

【０００４】一方、上記の電力ケーブルや信号ケーブル
等の各種ケーブルは、それぞれの関節装置を通過する必
要がある。また、これらのケーブルにおいては、関節装
置の駆動側に取り付けられた運動部材の回動に伴いケー
ブルの引っ張り等による拘束があってはならない。

【０００５】従来の関節装置では、各種ケーブルの長さ
に余裕をもたせて関節装置の外側を空間的に通過させる
ことによって、運動部材の回動に伴うケーブルによる拘
束を除去していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運動部
材の回動に伴うケーブルの引っ張り等による回動拘束を
除去するためには、関節装置の回転可動範囲を少なく設
定しなけらればならないという問題点があった。

【０００７】また、関節装置の回転可動範囲を極端に少
なくしないようにするためには、ケーブルの長さを長く
しておく必要があった。この場合、ケーブルが外部に露
出していることもあり、ロボット等の作業時に、ケーブ
ルと外部環境との干渉、あるいはロボット本体とケーブ
ルとの干渉が生じて故障等が生じやすいという問題点が
あった。

【０００８】これらの問題点は、手首のように複数軸が
集中されて各関節装置が構成されている多関節型マニピ
ュレータにおいて、特に顕著であった。

【０００９】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、ケーブルを外部に露出させないで関
節装置内に配設し、運動部材の回動に伴うケーブルの引
っ張り等による拘束を除去することができ、回転可動範
囲を広くとってもケーブルと作業対象物等との干渉が生
じない関節装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、駆動手段と、この駆動手段によって駆動
される駆動軸と、前記駆動手段と前記駆動軸とを収容す
る箱体と、この箱体内を通過するケーブルとを備える関
節装置であって、前記駆動軸によって駆動される前記箱
体の外部にある運動部材に前記ケーブルの一端が接続さ
れており、前記箱体内にある前記ケーブルには前記駆動
軸に巻回されたコイル状部分が形成されていることを特
徴とする。

【００１１】また、本発明は、駆動手段と、この駆動手
段によって駆動される駆動軸と、前記駆動手段を収容す
る箱体と、この箱体内を通過するケーブルとを備える関
節装置であって、前記駆動軸によって駆動される前記箱
体の外部にある運動部材に前記ケーブルの一端が接続さ
れており、前記箱体には前記駆動軸とほぼ同軸の位置に
開口が開けられており、前記ケーブルは前記開口を通過
して前記運動体に接続されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】手先等の運動部材が駆動軸によって駆動される
と、一端が運動部材に接続されたケーブルによる回動の
拘束を除去する必要がある。箱体内にあるケーブル部分
には駆動軸に巻回されたコイル状部分が形成されている
ので、ケーブル長の変動をコイル巻数の変化で吸収する
ことができ、手先等の運動に伴うケーブルの引っ張り等
による拘束を除去することができる。また、ケーブルは
箱体内を通過するので、作業時に、ケーブルと外部環境
との干渉が生じない。

【００１３】また、駆動軸に取り付けられた手先等の運
動部材が駆動軸によって駆動されると、一端が運動体に
接続されたケーブルによる回動の拘束を除去する必要が
あるが、箱体には駆動軸とほぼ同軸の位置に開口が開け
られており、ケーブルは開口を通過して運動部材に接続
されているので、駆動軸が回動しても開口を通過するケ
ーブルが捩れることにより、運動部材の運動に伴うケー
ブルの引っ張り等による拘束を除去することができる。

【００１４】

【実施例】以下、添付する図を参照して本発明の実施例
を説明する。

【００１５】まず本発明による関節装置の第１実施例を
図１乃至図４を参照して説明する。

【００１６】本実施例の関節装置１０は、それぞれ平行
な略板状のフレーム１１、１２がそれぞれ平行に設けら
れ、ブラケット１３により連結されている。このフレー
ム１１、１２の一端には、それぞれ同軸に円筒部１４が
形成されており、この円筒部１４に軸受１５が嵌合して
いる。この２つの円筒部１４の間には、ハウジング１
６、１７が設けられ、それぞれに中空部１８、１９が形
成されている。そして、このハウジング１６、１７は、
軸受１５を介して円筒部１４により回転支持されてい
る。すなわち、この関節装置１０では、フレーム１１、
１２側とハウジング１６、１７側が相対的に回動可能で
ある。

【００１７】また、このハウジング１６の中空部１８に
は、円筒部１４と同軸にバックラッシュの低減されたハ
ーモニックドライブ減速機２０が設けられている。この
ハーモニックドライブ減速機２０は、低速側であるフレ
クススプライン２１、サーキュラスプライン２２と、高
速側であるウェーブジェネレータ２３で構成されてい
る。このフレクススプライン２１のフランジ部は、フレ
ーム１１の一端に固着され、サーキュラスプライン２２
のフランジ部は、ハウジング１６、１７と一体的に固着
されている。そして、ウェーブジェネレータ２３は、中
空部１８、１９に設けられた駆動軸２４に固着されてい
る。また、中空部１９には、円筒部１４と同軸に略円筒
状のケース２５が設けられ、ケース２５の一端がフレー
ム１２に固着されている。駆動軸２４は、円筒部１４と
同軸にフレーム１１の一端とハウジング１７とケース２
５により回転支持されている。また、駆動軸２４は中空
部１９でケース２５により周囲がカバーされており、駆
動軸２４の他端はフレーム１２の一端を貫通している。

【００１８】一方、フレーム１１と１２の他端の内側に
モータ２６を備え、モータ２６の出力軸はフレーム１２
の他端を貫通しており、モータ２６の後端部にはエンコ
ーダ２７とブレーキ２８が連結されている。そして、モ
ータ２６の出力軸と駆動軸２４は、歯付ベルト等の伝達
機構によりフレーム１２の外側で連結されている。ま
た、フレーム１１の内側には、ポテンショメータ２９を
備え、ハウジング１６には、円筒部１４と同軸にピニオ
ン３０が固着されている。このポテンショメータ２９側
のピニオンとピニオン３０が噛合して連結されている。

【００１９】また、この関節装置１０には、図示しない
他の関節装置等の駆動用ケーブルや、位置や力や画像の
情報、各種スイッチ等の信号ケーブルが一束に束ねら
れ、この関節装置を通過するケーブル束３１を備えてい
る。ケーブル束３１は、関節装置１０の駆動用のケーブ
ル類を含んでいても良い。

【００２０】そして、関節装置１０においてこのケーブ
ル束３１の通過が可能なように、フレーム１２の一端の
一部に中空部１９と通ずる開口３２が形成され、フレー
ム１２の他端の一部に開口３３が形成されており、ハウ
ジング１６、１７の一部にも中空部１９と通ずる開口３
４が形成されている。そして、ケーブル束３１は、この
一端が開口３４を介して中空部１９の中に入り、あらか
じめ設定した巻数だけ、ケース２５周囲で軸回りにコイ
ル状に巻かれている。さらにケーブル束３１は、この他
端が開口３２を介してフレーム１２の外側を通過し、開
口３３を介してフレーム１１、１２の他端の間に入り込
んでいる。なお、このケーブル束３１の巻かれている方
向はどちらでも良い。ケーブル束３１は、中空部１９の
外に出ている部分の両端が、中空部１９の外で固定され
ている。

【００２１】また、図３、４を用いて中空部１９の内部
を説明する。このケーブル束３１は、ハウジング１６、
１７の回動に応じて、一方の回動はコイル状の径が大き
くなり、この逆方向の回動ではコイル状の径が小さくな
る。このケーブル束３１の巻数は、ハウジング１６、１
７の片側の回動限界においてケーブル束３１の内径ｄ１
がケース２５の外径Ｄ１より大きくなるように設定し、
その逆側の回動限界にてケーブル束３１の外径Ｄ２がハ
ウジング１７の内径ｄ２より小さくなるように設定して
いる。すなわち、開口３２、３４の位置関係は、ケーブ
ル束３１の巻数に対応している。また、このケーブル束
３１の巻数は、コイル状の径が大きくなる回動でこの回
転角度の分だけ少なくなり、コイル状の径が小さくなる
回動ではこの回転角度の分だけ多くなる。

【００２２】また、ケーブル束３１の切断等を防止する
ために、ケーブル束３１が接触するような角部には、そ
れぞれ面取部ａ〜ｃを形成している。そして、フレーム
１１、１２の外側には、フレーム１２の外側を通過する
ケーブル束３１や上記伝達機構を保護するカバー３５が
設けられている。

【００２３】上記の様に構成された関節装置１０は、モ
ータ２６の駆動を上記伝達機構により伝えて駆動軸２４
を回転駆動し、ハーモニックドライブ減速機２０のウェ
ーブジェネレータ２３が駆動される。フレクススプライ
ン２１がフレーム１１に固着されているため、駆動軸２
４の回転速度が減速されてサーキュラスプライン２２が
駆動される。したがって、サーキュラスプライン２２に
固着されたハウジング１６およびハウジング１７が、モ
ータ２６の駆動よりも増力されたトルクで駆動される。

【００２４】また、このハウジング１６、１７の回転は
ポテンショメータ２９により検出して、原点や動作限界
の角度を検出するようになっている。また、エンコーダ
２７は、モータ２６の回転の角度と速度を検出してい
る。そして、ブレーキ２８を作動させることで、モータ
２６の駆動を固定し、このハウジング１６、１７の回転
は任意の位置で保持される。

【００２５】そして、図示しないアームや他の関節装置
等との結合は、ブラケット１３に有する取付部３６とハ
ウジング１６に有する取付部３７で行われる。また、ケ
ーブル束３１は、関節装置やアームに内蔵された状態
で、他の関節装置等のケーブル束と接続される。

【００２６】したがって、本実施例の関節装置１０で
は、バックラッシュ等が少なく、ケーブルをこの関節装
置の外部に露出せずに任意の角度に回動が可能である。

【００２７】なお、本実施例の関節装置では、駆動軸が
伝達機構を介してモータと連結されているが、バックラ
ッシュをさらに低減するためこの伝達機構を設けずに、
駆動軸とモータが同軸で連結されていても良い。

【００２８】本実施例の関節装置１０の構成によれば、
ハウジング１６等の内部にあるケーブル部分には駆動軸
２４に巻回されたコイル状部分が形成されているので、
関節の運動に伴うケーブル長の変動をコイル巻数の変化
で吸収している。

【００２９】また、ケーブルはブラケット１３、ハウジ
ング１６、およびカバー３５等で構成される箱体の内部
を通過して配置されるので、ロボットの作業時に、ケー
ブルと外部環境との干渉を生じさせないようにすること
ができる。

【００３０】次に、本発明の第２実施例を図５乃至図８
を参照して説明する。

【００３１】本実施例の関節装置４０は、略筒状のハウ
ジング４１と、ハウジング４１の先端の内部に駆動軸４
２を備えており、ハウジング４１と駆動軸４２の間には
中空部４３を有する。この駆動軸４２は、先端と後端が
複数個の軸受４４を介してハウジング４１に軸回りに回
転自在に支持されている。すなわち、この関節装置４０
では、ハウジング４１と駆動軸４２が相対的に回動可能
である。

【００３２】また、ハウジング４１の後端にはアクチュ
エータ４５が駆動軸４２と同軸で固着され、このアクチ
ュエータ４５はハーモニックドライブ減速機４６と、モ
ータ４７と、エンコーダ４８と、ブレーキ４９とが連結
されて構成されている。このハーモニックドライブ減速
機４６は、フレクススプライン５０、サーキュラスプラ
イン５１、ウェーブジェネレータ５２で構成されてい
る。このウェーブジェネレータ５２は、モータ４７の出
力軸に固着され、サーキュラスプライン５１のフランジ
部はハウジング４１と一体的に固着され、フレクススプ
ライン５０のフランジ部は駆動軸の後端に固着されてい
る。

【００３３】なお、このアクチュエータ４５は、ハーモ
ニックドライブ減速機４６を設けなくとも良く、このと
きモータ４７の出力軸は駆動軸４２に固着すれば良い。
また、駆動軸４２の先端にはポテンショメータ５３を備
え、駆動軸と同軸でハウジング４１の先端に固着された
ピニオン５４と連結されている。

【００３４】また、この関節装置４０には、関節装置１
０と同様に関節装置を通過するケーブル束５５を備えて
いる。ケーブル束５５は、関節装置４０の駆動用のケー
ブル類を含んでいても良い。そして、関節装置４０にお
いてこのケーブル束５５の通過に対応して、ハウジング
４１の一部には中空部４３と通ずる開口５６が形成さ
れ、駆動軸の先端の一部には中空部４３と通ずる開口５
７が形成されている。そして、ケーブル束５５の先端が
開口５７を介して中空部４３内に入り、あらかじめ設定
した巻数だけ、駆動軸４２の周囲に軸回りでコイル状に
巻かれている。さらに、ケーブル束５５の後端が開口５
６を介してハウジング４１の外側を通過している。な
お、このケーブル束３１の巻かれている方向はどちらで
も良い。ケーブル束５５は、中空部４３の外に出ている
部分の両端が、中空部４３外で固定されている。また符
号６１は他の関節装置等に接続される取付部を示し、符
号６２は駆動軸４２に取り付けられた取付部を示す。

【００３５】また、図７および図８を参照して中空部４
３の内部を説明する。このケーブル束５５は、駆動軸４
２の回動に応じて、一方の回動ではコイル状の径が大き
くなり、この逆方向の回動ではコイル状の径が小さくな
る。このケーブル束５５の巻数は、駆動軸４２の片側の
回動限界においてケーブル束５５の内径ｄ１が駆動軸４
２の外径Ｄ１より大きくなるように設定し、その逆側の
回動限界にてケーブル束５５の外径Ｄ２がハウジング４
１の内径ｄ２より小さくなるように設定している。すな
わち、開口５６、５７の位置関係は、ケーブル束３１の
巻数に対応している。また、このケーブル束５５の巻数
は、コイル状の径が大きくなる回動ではこの回転角度の
分だけ少なくなり、コイル状の径が小さくなる回動では
この回転角度の分だけ多くなる。

【００３６】また、ケーブル束５５が接触するような角
部には、面取部ｄ〜ｇを形成している。なお、ハウジン
グ４１の外側には、他のケーブル束とケーブル束５５と
を接続するコネクタ５９を設けても良い。そして、ハウ
ジング４１の外側には、ハウジング４１の外側を通過す
るケーブル束５５やコネクタ５９等を保護するカバー６
０が設けられている。

【００３７】上記の様に構成された関節装置４０は、ア
クチュエータ４５の駆動により駆動軸４２が回動され
る。また、エンコーダ４８、ブレーキ４９、ポテンショ
メータ５３は、前記の関節装置１０のものと同様な役割
をなす。

【００３８】そして、図示しないアームや他の関節装置
等との結合は、ハウジング４１の後端に有する取付部６
１と、駆動軸４２の先端に有する取付部６２で行われ
る。おな、ポテンショメータ５３は、取付部６２で結合
されるアームや他の関節装置等に内蔵されていても良
い。また、ケーブル束５５は、関節装置やアームに内蔵
された状態で、他の関節装置等のケーブル束と接続され
る。

【００３９】したがって、本実施例の関節装置では、バ
ックラッシュ等が少なく、ケーブルをこの関節装置の外
部に露出せずに任意の角度に回動が可能である。

【００４０】本実施例の構成によれば、カバー６０等の
内部にあるケーブル部分には駆動軸４２に巻回されたコ
イル状部分が形成されているので、コイル状の径の変
化、すなわちコイル巻数の変化により、関節の運動に伴
うケーブル長の変動を吸収することができる。

【００４１】また、ケーブルはケース６０、および取付
部６１、６２等で構成される箱体の内部を通過して配置
されるので、ロボットの作業時に、ケーブルと外部環境
との干渉を生じさせないようにすることができる。

【００４２】次に、図９を参照して本発明の第３実施例
を説明する。

【００４３】本実施例の関節装置７０は、フレーム７１
の一端に開口７２が形成され、このフレーム７１の一端
に略筒状のハウジング７３が固着されている。ハウジン
グ７３の中には、略筒状の駆動軸７５、７６を備え、軸
受７７を介してハウジング７３に回転支持されている。
すなわちこの関節装置７０では、フレーム７１、ハウジ
ング７３側と駆動軸７５、７６側とが相対的に回動可能
である。

【００４４】また、ハウジング７３の中には、駆動軸７
５、７６と同軸で軸方向に中空状に形成されているハー
モニックドライブ減速機７８を備えている。ハーモニッ
クドライブ減速機７８は、フレクススプライン７９と、
サーキュラスプライン８０と、ウェーブジェネレータ８
１とで構成されている。このフレクススプライン７９の
フランジ部はフレーム７１に固着され、サーキュラスプ
ライン８０のフランジ部は駆動軸７５、７６と一体的に
固着されている。

【００４５】また、略筒状のケース８２がウェーブジェ
ネレータ８１の中空内に備え、このケース８２の先端部
が同軸で駆動軸７６のフランジ部に固着されて、ハーモ
ニックドライブ減速機７８を貫通し、ケース８２の後端
部が開口７２に通じている。そして、ウェーブジェネレ
ータ８１は、軸受８３を介して駆動軸７６およびケース
８２に軸回りに回転支持されている。

【００４６】一方、フレーム７１の他端には、モータ８
４を備え、エンコーダ８５とブレーキ８６が連結されて
いる。ウェーブジェネレータ８１の後端にはたとえばプ
ーリ８７が固着され、ウェーブジェネレータ８１はモー
タ８４と歯付ベルト８８等の伝達機構により連結されて
いる。また、フレーム７１の一端にポテンショメータ８
９が固着され、ケース８２の後端に同軸に固着されたピ
ニオン９０と連結されている。

【００４７】また、この関節装置７０には、関節装置１
０と同様にこの関節装置を通過すべきケーブル束９１を
備えている。ケーブル束９１は、関節装置７０の駆動用
のケーブル類を含んでいても良い。そして、ケーブル束
９１がケース８２を貫通し、ケーブル束８０の後端が開
口７２を介してフレーム７１を貫通している。また、ケ
ーブル束９１は両端がケース８２の外で固定されてい
る。ケース８２内のケーブル束９１は、駆動軸７５、７
６の回動に応じて捻りが加えられても、損傷なく十分な
余裕を保っている。

【００４８】そして、フレーム７１にはカバー９２が装
着され、ケーブル束９１と上記の伝達機構等を保護して
いる。なお、図示しない他のケーブル束とケーブル束９
１とを接続するコネクタを、カバー９２とフレーム７１
で囲まれた空間に設けても良い。

【００４９】上記の様に構成された関節装置７０は、モ
ータ８４の駆動を上記伝達機構により伝えて、ハーモニ
ックドライブ減速機７８のウェーブジェネレータ８１が
駆動される。フレクススプライン７９がフレーム７１に
固着されているため、減速されてサーキュラスプライン
８０が駆動され、駆動軸７５、７６およびケース８２が
回動する。

【００５０】また、エンコーダ８５、ブレーキ８６、ポ
テンショメータ８９は、前記の関節装置１０のものと同
様な役割をなす。

【００５１】そして、図示しないアームや他の関節装置
等との結合は、フレーム７１と、駆動軸７６に有する取
付部９３で行われる。また、ケーブル束９１は、関節装
置やアームに内蔵された状態で、他の関節装置等のケー
ブル束と接続される。

【００５２】したがって、本実施例の関節装置では、バ
ックラッシュ等が少なく、ケーブルをこの関節装置の外
部に露出せずに任意の角度に回動が可能である。

【００５３】本実施例の関節装置７０の構成によれば、
フレーム７１、ハウジング７３、駆動軸７５、７６、ケ
ース８２およびカバー９２等で構成される箱体には駆動
軸７５、７６とほぼ同軸の位置にあるケース８２に開口
が開けられており、ケーブルはこの開口を通過して手先
等の運動部材に接続されるので、駆動軸７５、７６が回
動しても開口を通過するケーブルが捩れることにより、
運動部材の運動に伴うケーブルの引っ張り等による回動
の拘束を除去することができる。

【００５４】また、ケーブルは箱体の内部を通過して配
置されるので、ロボットの作業時に、ケーブルと外部環
境との干渉を生じさせないようにすることができる。

【００５５】次に、図１０を参照して本発明の第４実施
例を説明する。

【００５６】本実施例の関節装置１００は、それぞれ平
行な略板状のフレーム１０１、１０２がそれぞれ平行に
設けられ、フレーム１０３により連結されている。この
フレーム１０１、１０２の一端の間には、コの字形のブ
ラケット１０４を備え、ブラケット１０４のフレーム１
０１側とフレーム１０２側には円筒部１０５が同軸に形
成されている。また、フレーム１０１、１０２の一端に
は、それぞれ同軸に軸受１０６が嵌合しており、ブラケ
ット１０４は円筒部１０５と軸受１０６を介してフレー
ム１０１、１０２に回転自在に支持されている。すなわ
ちこの関節装置１００では、フレーム１０１〜１０３側
とブラケット１０４とが相対的に回動可能である。

【００５７】また、このフレーム１０１とブラケット１
０４の間には、円筒部１０５と同軸にハーモニックドラ
イブ減速機１０７が設けられている。このハーモニック
ドライブ減速機１０７は、低速側であるサーキュラスプ
ライン１０８、サーキュラスプライン１０９、フレクス
スプライン１１０と、高速側であるウェーブジェネレー
タ１１１で構成されている。このサーキュラスプライン
１０８のフランジ部は、フレーム１０１の一端に固着さ
れ、サーキュラスプライン１０９のフランジ部は、ブラ
ケット１０４のフレーム１０１側に固着されている。

【００５８】また、駆動軸１１２が円筒部１０５と同軸
に、軸受を介してフレーム１０１の一端とブラケット１
０４のフレーム１０１側に回転自在に支持されており、
駆動軸１１２の一端がフレーム１０１を貫通している。
そして、ウェーブジェネレータ１１１は、駆動軸１１２
に固着されている。

【００５９】一方、フレーム１０１とフレーム１０２の
他端の内側にモータ１１３を備え、モータ１１３の出力
軸はフレーム１０１を貫通しており、モータ１１３の後
端部にはエンコーダ１１４とブレーキ１１５が連結され
ている。そして、モータ１１３の出力軸と駆動軸１１２
は、歯付ベルト等の伝達機構によりフレーム１０１の外
側で連結されている。

【００６０】また、フレーム１０２の他端の内側には、
図示しないポテンショメータを備えている。ポテンショ
メータは、円筒部１０５と同軸にブラケット１０４に固
着された図示しないピニオンと連結されている。

【００６１】また、この関節装置１００には、関節装置
１０と同様にこの関節装置を通過するケーブル束１１７
を備えている。ケーブル束１１７は、関節装置１００の
駆動用のケーブル類を含んでいても良い。そして、関節
装置１００においてこのケーブル束１１７の通過が可能
なように、フレーム１０２の外側に長溝１１８が形成さ
れ、フレーム１０２の他端の一部に長溝１１８と通ずる
開口１１９が形成されている。また、ブラケット１０４
のフレーム１０２側にも、円筒部１０５内に開口１２０
が形成されている。そして、ケーブル束１１７は、この
一端が開口１２０の軸心を直線的に通りフレーム１０２
を貫通し、この他端が長溝１１８に案内されて開口１１
９を介しフレーム１０２の内側を入り込んでいる。

【００６２】また、ケーブル束１１７は、この一端がブ
ラケット１０４の開口１２０の外で固定され、この他端
が長溝１１８に固定されている。開口１２０内のケーブ
ル束１１７は、ブラケット１０４の回動に応じて捻りが
加えられても、損傷がなく十分な余裕を保っている。ま
た、ケーブル束１１７が接触するような角部には、面取
部ｈを形成している。そして、フレーム１０１、１０２
の外側にカバー１２１が装着され、ケーブル束１１７と
上記の伝達機構を保護している。

【００６３】上記の様に構成された関節装置１００は、
モータ１１３の駆動を上記伝達機構により伝えて、ハー
モニックドライブ減速機１０７のウェーブジェネレータ
１１１が駆動される。サーキュラスプライン１０８がフ
レーム１０１に固着されているため、回転速度が減速さ
れてフレクススプライン１１０と共にサーキュラスプラ
イン１０９が駆動され、ブラケット１０４が回動され
る。

【００６４】また、エンコーダ１１４、ブレーキ１１
５、図示しないポテンショメータは、前記の関節装置１
０のものと同様な役割をなす。

【００６５】そして、図示しないアームや他の関節装置
等との結合は、フレーム１０３に有する取付部１２２
と、ブラケット１０４に有する取付部１２３で行われ
る。また、ケーブル束１１７は、関節装置やアームに内
蔵された状態で、他の関節装置等のケーブル束と接続さ
れる。

【００６６】したがって、本実施例の関節装置では、バ
ックラッシュ等が少なく、ケーブルをこの関節装置の外
部に露出せずに任意の角度に回動が可能である。

【００６７】なお、本実施例の関節装置では、駆動軸が
伝達機構を介してモータと連結されているが、バックラ
ッシュをさらに低減するため伝達機構を設けずに、駆動
軸とモータが同軸で連結されていても良い。

【００６８】本実施例の関節装置１００の構成によれ
ば、フレーム１０３、ブラケット１０４、カバー１２
１、および取付部１２２、１２３等で構成される箱体に
は駆動軸１１２とほぼ同軸の位置にある取付部１２３に
開口が開けられており、ケーブルはこの開口を通過して
手先等の運動部材に接続されるので、駆動軸１１２が回
動しても開口を通過するケーブルが捩れることにより、
運動部材の運動に伴うケーブルの引っ張り等による回動
の拘束を除去することができる。

【００６９】また、ケーブルは箱体の内部を通過して配
置されるので、ロボットの作業時に、ケーブルと外部環
境との干渉を生じさせないようにすることができる。

【００７０】なお、上述した第１、２実施例の関節装置
１０、４０では、図１１に示す様に、ケース２５および
駆動軸４２にコイル状の仕切板１３０を設けていても良
く、仕切板１３０の間にケーブル束３１や５５を配置す
ればケーブル間の分離やケーブル束間の絡まり等を防止
できる。また、図１２に示す様にハウジング１７、４１
に仕切板１３１を設けて、この間にケーブル束３１や５
５を配置しても同様な効果が得られる。

【００７１】また、上述したケーブル束は、複数のケー
ブルが部分的に束ねられていても良いが、ケーブル束を
さらに屈曲が可能なチューブによりまとめても良い。た
とえば、図１３では、樹脂性のコイル状のチューブ１３
２の中に、第１、２実施例の関節装置１０、４０のケー
ブル束３１や５５を収納させている。また、図１４で
は、樹脂性の直線部分を含むチューブ１３３の中に、第
３、４実施例の関節装置７０、１００のケーブル束９
１、１１７を収納させている。この場合、チューブ１３
２、１３３は、ケーブル束の損傷やケーブル間の分離や
ケーブル束間の絡まり等を防止している。

【００７２】また、上記の実施例の関節装置では、アク
チュエータの減速機にハーモニックドライブ減速機を適
用した例を示したが、これに限らず他の減速機に置き換
えても良い。

【００７３】次に、本発明の第１〜４実施例の関節装置
をマニピュレータに適用した例を説明する。

【００７４】図１５に示すように、マニピュレータ１４
０は、第１実施例の関節装置１０が２個と、第２実施例
の関節装置４０が３個と、第３実施例の関節装置７０が
１個と、第４実施例の関節装置１００が１個とをそれぞ
れ直列に連結した７軸を有する多関節型マニピュレータ
である。さらに、マニピュレータ１４０は、先端部に６
軸力センサ１４１等の検出器やハンド１４２等のツール
が連結されて、構成されている。なお、ハンド１４２等
のツールは自動的に交換が可能な構成にしても良い。

【００７５】このマニピュレータ１４０は、基部１４３
に第１の関節装置７０のフレーム７１が取り付き、取付
部９３に第２の関節装置１０の取付部３６が固着され、
取付部３７に第３の関節装置４０の取付部６１が固着さ
れている。

【００７６】また、第３の関節装置４０の取付部６２に
第４の関節装置１０の取付部３６が、取付部３７に第５
の関節装置４０の取付部６１が、取付部６２に第６の関
節装置１００の取付部１２２が固着されている。同様
に、取付部１２３に第７の関節装置４０の取付部６１
が、取付部６２に６軸力センサ１４１の後端が、６軸力
センサ１４１の先端にハンド１４２が固着されている。
すなわち、第３の関節装置４０と第５の関節装置４０
が、それぞれマニピュレータ１４０の上腕、前腕を兼ね
備えている。

【００７７】そして、たとえばハンド１４２のケーブル
が、６軸力センサ１４１等に形成された軸方向の穴を通
過している。このケーブルと６軸力センサ１４１等のケ
ーブルと一体的に束ねられて、ケーブル束５５となり第
７の関節装置４０を通過する。以下同様に、各軸の関節
装置用のケーブルが順に追加されて、それぞれケーブル
束が関節装置を通過する。したがって、第１の関節装置
７０を通過するケーブル束９１は、ハンド１４２のケー
ブルと、６軸力センサ１４１のケーブルと、６軸分の関
節装置のケーブルとを含んでいる。そして、第１の関節
装置７０を通過するケーブル束は、第１の関節装置７０
用のケーブルと合流し、コネクタ１４４を介して制御装
置等に接続される。

【００７８】したがって、マニピュレータ１４０は、外
部にケーブルが露出せずに、各関節装置の回転範囲が大
きく取れ、しかもケーブルと作業対象物等との干渉がな
い。

【００７９】なお、それぞれのケーブル束間の接続は、
関節装置等に内蔵された図示しないコネクタを介して行
われても良い。そして、このコネクタを解放すること
で、その関節装置間を切り放すことができ、保守等を行
える。

【００８０】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、箱体内にあ
るケーブル部分には駆動軸に巻回されたコイル状部分が
形成されているので、ケーブル長の変動をコイル巻数の
変化で吸収することができ、手先等の運動に伴うケーブ
ルの引っ張り等による回動の拘束を除去することができ
る。また、ケーブルは箱体内を通過するので、作業時
に、ケーブルと外部環境との干渉が生じない。

【００８１】また、箱体には駆動軸とほぼ同軸の位置に
開口が開けられており、ケーブルは開口を通過して運動
部材に接続されているので、駆動軸が回動しても開口を
通過するケーブルが捩れることにより、運動部材の運動
に伴うケーブルの引っ張り等による回動の拘束を除去す
ることができる。

【００８２】また、ケーブルは箱体内を通過するので、
作業時に、ケーブルと外部環境との干渉を生じさせない
ようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による関節装置の第１実施例を示す平面
図。

【図２】同関節装置の第１実施例を示す側面図。

【図３】同関節装置の第１実施例の中空部内を示す断面
図。

【図４】同関節装置の第１実施例の中空部内を示す断面
図。

【図５】本発明による関節装置の第２実施例を示す平面
図。

【図６】同関節装置の第２実施例を示す側面図。

【図７】同関節装置の第２実施例の中空部内を示す断面
図。

【図８】同関節装置の第２実施例の中空部内を示す断面
図。

【図９】本発明による関節装置の第３実施例を示す平面
図。

【図１０】本発明による関節装置の第４実施例を示す平
面図。

【図１１】本発明による関節装置の第１、２実施例の中
空部内の変形例を示す断面図。

【図１２】同関節装置の第１、２実施例の中空部内の変
形例を示す断面図。

【図１３】同関節装置の第１、２実施例のケーブル束の
変形例。

【図１４】同関節装置の第３、４実施例のケーブル束の
変形例。

【図１５】本発明による関節装置を備えるマニピュレー
タを示す斜視図。

【符号の説明】

１０ 関節装置 １１ フレーム １２ フレーム １７ ハウジング １９ 中空部 ２０ 減速機 ２４ 駆動軸 ２５ ケース ２６ モータ ３１ ケーブル束 ３２ 開口 ３４ 開口 ４０ 関節装置 ４１ ハウジング ４２ 駆動軸 ４３ 中空部 ４５ アクチュエータ ４６ 減速機 ４７ モータ ５５ ケーブル束 ５６ 開口 ５７ 開口 ７０ 関節装置 ７１ フレーム ７３ ハウジング ７５ 駆動軸 ７６ 駆動軸 ７８ 減速機 ８２ ケース ８４ モータ ９１ ケーブル束 １００ 関節装置 １０１ フレーム １０２ フレーム １０３ フレーム １０４ ブラケット １０７ 減速機 １１３ モータ １１７ ケーブル束 １２０ 開口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動手段と、この駆動手段によって駆動さ
   れる駆動軸と、前記駆動手段と前記駆動軸とを収容する
   箱体と、この箱体内を通過するケーブルとを備える関節
   装置であって、前記駆動軸によって駆動される前記箱体
   の外部にある運動部材に前記ケーブルの一端が接続され
   ており、前記箱体内にある前記ケーブルには前記駆動軸
   に巻回されたコイル状部分が形成されていることを特徴
   とする関節装置。
2. 【請求項２】駆動手段と、この駆動手段によって駆動さ
   れる駆動軸と、前記駆動手段を収容する箱体と、この箱
   体内を通過するケーブルとを備える関節装置であって、
   前記駆動軸によって駆動される前記箱体の外部にある運
   動部材に前記ケーブルの一端が接続されており、前記箱
   体には前記駆動軸とほぼ同軸の位置に開口が開けられて
   おり、前記ケーブルは前記開口を通過して前記運動体に
   接続されていることを特徴とする関節装置。