JPH08276392A

JPH08276392A - ロボット装置

Info

Publication number: JPH08276392A
Application number: JP8132195A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hashioka; 豊橋丘; Yoshitaka Onishi; 良孝大西; Jiro Matsuyama; 二郎松山; Hisayoshi Sekiguchi; 久由関口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】関節部の電力授受手段の組立を容易にする。【構成】中空部３２に螺旋状のケーブル４１を配置
し、ケーブル４１の各端部にベース２９及びロボット本
体３３の各コネクタ３９、４３と接合可能なコネクタ４
０、４２を設けて接続するようにした。これにより、ロ
ボット本体３３はベース２９に対して回転中心３１を中
心として回転するが、ケーブル４１が減速機３０の中空
部３２を通っているので、ロボット本体３３が回転して
もケーブル３７、４４を引きずったり、変形させたりす
る恐れがないため、組立作業が容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、関節での電力授受を
非接触で行うロボット装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３７は、例えば日本機械学会［Ｎｏ．
９３０−６７］講習会教材［’９３．１０．２８．２
９．東京，メカトロニクス・ロボティクスにおける駆動
・伝達機構の基礎と応用］，社団法人・日本機械学会，
第６５頁〜第６８頁、「ロボット駆動用アクチュエータ
−ＲＶ減速機−」に示された従来のロボット装置の要部
を示す断面図である。１はベース、２は回転中心３を中
心とした中空部を有する減速機で、軸受４が内蔵されて
いる。５はロボット本体、６はモータ、７は歯車、８は
外部の制御装置（図示せず）とコネクタ９を介して接続
するケーブルで、減速機２の中空部を通ってロボット本
体５へ導かれている。

【０００３】次に、動作について説明する。図３７にお
いて、ロボット本体５はベース１に対して、軸受４を介
して支持案内されており、ロボット本体５は、モータ
６、歯車７、減速機２の順にトルクが伝達されて駆動さ
れる。このとき、ベース１とロボット本体５とを電気的
に接続するケーブル８が減速機２の中空部を通っている
ため、ロボット本体５が回転しても、ケーブル８を引き
ずったり、大きく変形させたりすることがない。

【０００４】図３８は、例えば特開平６−６９９３号公
報に示された、従来の光学的手段による信号伝送手段を
示す断面図である。図において、１０は固定台、１１は
ベアリングボール、１２は回転軸、１３、１４は光素子
である。

【０００５】次に、動作について説明する。図３８にお
いて、光素子１３は固定台１０に固定され、光素子１４
は回転軸１２に固定されており、回転軸１２は固定台１
０に対してベアリングボール１１を介して支持案内され
ているので、光素子１３と光素子１４は相対的に回転す
ることができる。また、光素子１３、１４は送受信機能
を持っているため、双方が相対的に回転しても信号伝送
が可能である。

【０００６】図３９は、例えば特公平６−４４７３０号
公報に示された、従来の非接触の電力授受手段を示す断
面図である。図３９において、１５、１６は対向して所
定の間隔をあけて配置されたコア、１７、１８はコイル
で、コア１５、１６の環状溝にそれぞれ挿入されてい
る。

【０００７】次に、動作について説明する。図３９にお
いて、コイル１７に高周波の電流を流すと、この電流に
よって図中矢印に示すような磁束が発生するので、コイ
ル１８にも電流が流れて、コイル１７からコイル１８へ
と電力が伝送される。

【０００８】図４０は、特開平６−６６９３号公報に示
された従来のロボット装置の要部を示す断面図である。
図４０において、１９〜２１は光が伝送できる導光部
材、２２〜２４は光が通らない光遮断部材である。

【０００９】次に、動作について説明する。各アームの
関節部分が図４０の様に構成されており、複数の情報は
それぞれの導光部材１９〜２１を通って伝送される。各
信号は光遮断部材２２〜２４により遮断されているの
で、それぞれ影響を受けることはなく、各導光路共が回
転中心に対して同心円上に配されているので回転によっ
て通信が劣化するのを防止する。

【００１０】図４１は特開平６−６９９３号公報に示さ
れた、相対的に回転する関節間で給電を行う、ギャップ
を介して対向した分離型トランスの断面図である。図４
１において、２５、２６はコイルである。２７、２８は
それぞれ分離型トランスで、それぞれ１５、２５及び１
６、２６で構成されている。

【００１１】次に、動作について説明する。回転中心３
を中心軸として相対的に回転する２つのリンク（図示せ
ず）の一方に分離型トランス２７が、他方に分離型トラ
ンス２８が固定されており、高周波トランスを構成して
いる。このため、関節間の給電に際して、分離型トラン
ス２７から分離型トランス２８にあるいは逆方向に非接
触で給電が可能である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の分離型トランス
を用いた非接触の電力供給装置では、２次側コイルに誘
起される電圧を定電圧化するためには、２次側電圧を検
出して非接触の伝達手段によって１次側コイルを駆動す
る制御回路にフィードバックする必要があり、構成が複
雑になるという問題があった。また、２次側電圧をフィ
ードバックしない場合は、２次側負荷の大きさにより２
次側出力電圧が変動し、特に軽負荷時に過大な電圧とな
る問題があった。

【００１３】また、非接触の信号伝送や電力供給に分離
型トランスを用いた場合は、トランスを構成するコアお
よびコイルの重量や寸法がロボット装置の小型軽量化を
妨げる要因になるという問題があった。

【００１４】また、従来のロボット装置の防塵は関節の
駆動機構に特殊なシール機構や、ロボット内部を負圧に
する吸引装置が必要であり、構造が複雑になったり、コ
ストが高くなるといった問題があった。

【００１５】従来のロボット装置の信号伝送部や電力伝
送部は以上のように構成されているので、１本のケーブ
ルをロボット本体の先端まで引き回す必要があるため組
立性が悪くなったり、光学的手段をロボットの分離可能
な関節部に使用すると関節分離状態では光素子が雰囲気
により汚れたり、非接触電力伝送部を構成する要素の組
立コストが高価になったり、対向するコア間の空隙調整
に非常に手間がかかったりするといった問題点があっ
た。

【００１６】従来のロボット装置は以上のように構成さ
れているので、発光素子と受光素子を対向させてカプラ
を構成している場合、双方向で伝送を行おうとすると、
関節が回転することにより発光素子と受光素子の対向関
係が崩れ、伝送が劣化もしくは不能になる危険性があ
る。

【００１７】また、従来のロボット装置において、回転
中心に対して同心円上の導光部材と光遮断部材とで関節
断面を構成するものについては、回転による信号伝送能
力の劣化は起こらないが、現実的には非常に構成が複雑
になり、組立性、量産性が非常に悪く実現は困難であ
る。

【００１８】また、従来のロボット装置では電力伝送に
非接触による方法を使用しない場合、ケーブルの配線に
より組立性が非常に悪くなる。また、関節部分が回転す
ると、当然ケーブルがねじれるために必然的に動作範囲
の限界が生じてしまうという問題点があった。

【００１９】従来の非接触給電を行うロボット装置は以
上のように構成されているので、微小ギャップ（０．２
〜０．３ｍｍ程度）を介して分離型トランスを対向させ
て配置する組立調整作業が困難であるという問題点があ
った。また、エアーギャップが介在するため効率は８０
〜９０％程度であり、ケーブルによる給電に比べて効率
が低く、分離型トランスをロボット内に多数配置できな
いことや大容量の電力伝送に不向きであるという問題点
があった。

【００２０】また、実際のロボットの構造に採用する場
合に、通信装置やエアー配管を関節間に配置しにくいと
いう問題点があった。

【００２１】請求項１の発明は、電力授受手段の組立が
容易なロボット装置を提供する。

【００２２】請求項２の発明は、非接触の電力供給手段
の二次側電圧の定電圧化が容易なロボット装置を提供す
る。

【００２３】請求項３〜請求項７の発明は、電力供給手
段の組立が容易なロボット装置を提供する。

【００２４】請求項８〜請求項１０の発明は、電力授受
手段の小形化を図ることができるロボット装置を提供す
る。

【００２５】請求項１１〜請求項１４の発明は、関節の
回転による電力又は信号の伝送能力の劣化を防止するロ
ボット装置を提供する。

【００２６】請求項１５〜請求項１７の発明は、中空部
をエアー供給ラインとしたロボット装置を提供する。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るロ
ボット装置は、第１のリンクと第２のリンクとを連通し
た中空部を有する関節で回転可能に結合して、関節を駆
動する駆動機構及び駆動機構を制御する駆動機構制御装
置を各リンクに分散配置し、各リンクと駆動機構と駆動
機構制御装置とでそれぞれ第１のユニット及び第２のユ
ニットを構成したロボット装置において、電力授受手段
は中空部に螺旋状のケーブルを配置し、ケーブルの各端
部に各ユニットの電気回路と接合可能なコネクタを備え
たものである。

【００２８】請求項２の発明に係るロボット装置は、第
１のリンクと第２のリンクとを関節で回転可能に結合し
て、関節を駆動する駆動機構及び駆動機構を制御する駆
動機構制御装置を各リンクに分散配置し、各リンクと駆
動機構と駆動機構制御装置とでそれぞれ第１のユニット
及び第２のユニットを構成し、第１のユニットから第２
のユニットへの電力供給を非接触で行う電力供給手段を
備えたロボット装置において、第１のユニットに分離型
トランスの第１のコアと第１のコイルとからなる一次側
コイル部と、第１のコイルを所定の周波数で駆動するス
イッチ回路とを配置し、第２のユニットに分離型トラン
スの第２のコアと第２のコイルとからなる二次側コイル
部と、第２のコイルの誘起電圧を整流して定電圧化する
整流定電圧回路とを配置し、両コイル部とスイッチ回路
と整流定電圧回路とで電力供給手段を構成したものであ
る。

【００２９】請求項３の発明に係るロボット装置は、請
求項２に記載のロボット装置において、各コイル部はフ
ェライト粒子を樹脂で結合したコアと、このコアにイン
サート成形して一体化したコイルとで構成したものであ
る。

【００３０】請求項４の発明に係るロボット装置は、請
求項２又は請求項３に記載のロボット装置において、第
１のコイル部と連結して第１のユニットで支持したボル
ト又はナットを回転可能にし、ボルト又はナットのいず
れかを回転させて両コイル部間の位置調整を可能にした
ものである。

【００３１】請求項５の発明に係るロボット装置は、請
求項２から請求項４のいずれかに記載のロボット装置に
おいて、各コイル部のコアが対向する位置に高磁性体シ
ートを配置したものである。

【００３２】請求項６の発明に係るロボット装置は、請
求項５に記載のロボット装置において、第１のコアの第
２のコアと対向する側の外周部に高磁性体シートの脱落
を阻止するガイドを設けたものである。

【００３３】請求項７の発明に係るロボット装置は、請
求項５又は請求項６に記載のロボット装置において、高
磁性体シートを高摺動樹脂材料を母材としたものであ
る。

【００３４】請求項８の発明に係るロボット装置は、第
１のリンクと第２のリンクとを関節で回転可能に結合し
て、関節を駆動する駆動機構及び駆動機構を制御する駆
動機構制御装置を各リンクに分散配置し、各リンクと駆
動機構と駆動機構制御装置とでそれぞれ第１のユニット
及び第２のユニットを構成し、両ユニット間の電力授受
を非接触で行う電力授受手段を備えたロボット装置にお
いて、電力授受手段を第１のユニットに配置した分離コ
ンデンサの第１の電極と、第２のユニットに第１の電極
と所定の間隔で対向するように配置した分離型コンデン
サの第２の電極とで構成したものである。

【００３５】請求項９の発明に係るロボット装置は、請
求項８に記載のロボット装置において、各電極をそれぞ
れ複数個で構成したものである。

【００３６】請求項１０の発明に係るロボット装置は、
請求項８又は請求項９に記載のロボット装置において、
各電極間に絶縁性の油性液体を配置したものである。

【００３７】請求項１１の発明に係るロボット装置は、
第１のリンクと第２のリンクとを連通した中空部を有す
る関節で回転可能に結合して、関節を駆動する駆動機構
及び駆動機構を制御する駆動機構制御装置をリンクに分
散配置し、各リンクと各駆動機構と駆動機構制御装置と
でそれぞれ第１のユニット及び第２のユニットを構成
し、両ユニット間の信号授受を非接触で行う信号授受手
段を備えたロボット装置において、中空部に向けて発光
する発光素子と受光素子とを両ユニットに配置して、発
光素子からの光を受光素子に導くように受光素子の近傍
にハーフミラーを配置したものである。

【００３８】請求項１２の発明に係るロボット装置は、
第１のリンクと第２のリンクとを連通した中空部を有す
る関節で回転可能に結合して、関節を駆動する駆動機構
及び駆動機構を制御する駆動機構制御装置を各リンクに
分散配置し、各リンクと各駆動機構と駆動機構制御装置
とでそれぞれ第１のユニット及び第２のユニットを構成
し、両ユニット間の信号授受を非接触で行う信号授受手
段を備えたロボット装置において、信号授受手段は各ユ
ニットの中空部の回転中心の近傍に対向した各ユニット
側からの光を受光可能にそれぞれ受光素子を配置し、各
ユニットの各受光素子の受光側とは反対側に中空部に向
けて発光する発光素子をそれぞれ配置して、各発光素子
の光が各発光素子を配置した各ユニットと対向した側の
各ユニットの各受光素子に到達可能に発光素子の光軸を
回転中心に対して所定の角度だけ傾斜させたものであ
る。

【００３９】請求項１３の発明に係るロボット装置は、
第１のリンクと第２のリンクとを関節で回転可能に結合
して、関節を駆動する駆動機構及び駆動機構を制御する
駆動機構制御装置を各リンクに分散配置し、各リンクと
駆動機構と駆動機構制御装置とでそれぞれ第１のユニッ
ト及び第２のユニットを構成し、第１のユニットから第
２のユニットへの電力供給を非接触で行う電力供給手段
を備えたロボット装置において、電力供給手段は中空部
に向けて発光する発光素子を第１のユニットに配置し
て、発光素子の光を受光するように第２のユニットに受
光素子を配置したものである。

【００４０】請求項１４の発明に係るロボット装置は、
請求項１３に記載のロボット装置において、関節が接合
状態のときに中空部が開通し、関節が分離状態のときに
中空部をシャッターで遮蔽する遮蔽手段を備えたもので
ある。

【００４１】請求項１５の発明に係るロボット装置は、
第１のリンクと第２のリンクとを連通した中空部を有す
る関節で回転可能にし、両リンク間の信号授受を非接触
で行う信号授受手段を備えたロボット装置において、駆
動機構の中空モータを中空部と同軸状に第１のユニット
に配置し、各ユニットの各中空部間をロータリージョイ
ントで接続して、中空部をエアー供給ラインとしたもの
である。

【００４２】請求項１６の発明に係るロボット装置は、
請求項１５に記載のロボット装置において、中空モータ
をアウターロータ型のダイレクトドライブモータとした
ものである。

【００４３】請求項１７の発明に係るロボット装置は、
請求項１５に記載のロボット装置において、中空モータ
をインナーロータ型の中空減速機付モータとしたもので
ある。

【００４４】

【作用】請求項１の発明においては、中空部に螺旋状の
ケーブルを配置し、ケーブルの各端部に各ユニットの電
気回路と接合可能なコネクタを備えた電力授受手段を構
成したことにより、ケーブルの引き回し作業を容易にす
る。

【００４５】請求項２の発明においては、第１のユニッ
トに分離型トランスの第１のコアと第１のコイルとから
なる一次側コイル部と、第１のコイルを所定の周波数で
駆動するスイッチ回路とを配置し、第２のユニットに分
離型トランスの第２のコアと第２のコイルとからなる二
次側コイル部と、第２のコイルの誘起電圧を整流して定
電圧化する整流定電圧回路とを配置して電力供給手段を
構成したことにより、第１のユニットから第２のユニッ
トへの電力供給を非接触で行う。

【００４６】請求項３の発明においては、請求項２に記
載のロボット装置において、各コイル部をフェライト粒
子を樹脂で結合したコアと、コアにインサート成形して
一体化したコイルとで構成したことにより、組立作業を
容易にする。

【００４７】請求項４の発明においては、請求項２又は
請求項３に記載のロボット装置において、第１のコイル
部と連結して第１のユニットで支持したボルト又はナッ
トを回転可能にし、ボルト又はナットのいずれかを回転
させて両コイル部間の位置調整を可能にしたことによ
り、両コア間の隙間の調整を行う。

【００４８】請求項５の発明においては、請求項２から
請求項４のいずれかに記載のロボット装置において、各
コイル部のコアが対向する位置に高磁性体シートを配置
したことにより、高磁性体シートの厚みで両コア間の隙
間を調整する。

【００４９】請求項６の発明においては、請求項５に記
載のロボット装置において、第１のコアの第２のコアと
対向する側の外周部に高磁性シートの脱落を阻止するガ
イドを設けたことにより、両コア間に高磁性シートを保
持する。

【００５０】請求項７の発明においては、請求項５又は
請求項６に記載のロボット装置において、高磁性体シー
トを高摺動樹脂材料を母材としたことにより、高磁性体
シートの摩耗を低減する。

【００５１】請求項８の発明においては、第１のユニッ
トに配置した分離型コンデンサの第１の電極と、第２の
ユニットに第１の電極と所定の間隔で対向するように配
置した分離型コンデンサの第２の電極とで信号授受手段
を構成したことにより、両ユニット間の信号の授受を非
接触で行う。

【００５２】請求項９の発明においては、請求項７に記
載のロボット装置において、各電極をそれぞれ複数個で
構成したことにより、大容量のコンデンサを構成する。

【００５３】請求項１０の発明においては、請求項８又
は請求項９に記載のロボット装置において、各電極間に
絶縁性の油性液体を配置したことにより、大容量のコン
デンサを構成する。

【００５４】請求項１１の発明においては、中空部に向
けて発光する発光素子と受光素子とを両ユニットに配置
して、発光素子からの光を受光素子に導くように受光素
子の近傍にハーフミラーを配置した信号授受手段を構成
したことにより、関節の回転による伝送性の影響を受け
ない信号伝送を行う。

【００５５】請求項１２の発明においては、各ユニット
の中空部の回転中心の近傍に対向した各ユニット側から
の光を受光可能にそれぞれ受光素子を配置し、各ユニッ
トの各受光素子の受光側とは反対側に中空部に向けて発
光する発光素子をそれぞれ配置して、各発光素子の光が
各発光素子を配置した各ユニットと対向した側の各ユニ
ットの各受光素子に到達可能に発光素子の光軸を回転中
心に対して所定の角度だけ傾斜させた信号授受手段を構
成したことにより、発光素子からの光が常に受光素子の
受光面に照射される。

【００５６】請求項１３の発明においては、中空部に向
けて発光する発光素子を第１のユニットに配置して、発
光素子の光を受光するように第２のユニットに受光素子
を配置した電力供給手段を構成したことにより、各リン
ク間で非接触の電力供給を行う。

【００５７】請求項１４の発明においては、請求項１３
に記載のロボット装置において、関節が接合状態のとき
に中空部が開通し、関節が分離状態のときに中空部を遮
蔽する遮蔽手段を構成したことにより、関節を分離した
ときに各光素子を雰囲気から遮断する。

【００５８】請求項１５の発明においては、駆動機構の
中空モータを中空部と同軸状に第１のユニットに配置
し、各ユニットの各中空部間をロータリージョイントで
接続して、中空部をエアー供給ラインとしたことによ
り、両ユニット間にエアー供給を行う。

【００５９】請求項１６の発明においては、請求項１５
に記載のロボット装置において、中空モータをアウター
ロータ型のダイレクトドライブモータとしたことによ
り、各リンクの中空部を形成する。

【００６０】請求項１７の発明においては、請求項１５
に記載のロボット装置において、中空モータをインナー
ロータ型の中空減速機付モータとしたことにより、各リ
ンクの中空部を形成する。

【００６１】

【実施例】

実施例１．図１は実施例１の断面図である。図２及び図
３は図１の要部を示す断面図である。図１〜図３におい
て、２９はベース、３０は回転中心３１を中心とした中
空部３２を持つ減速機、３３はロボット本体で、３４は
モータ、３５は歯車、３６は軸受で、減速機３０に内蔵
されている。３７はロボット外部にある制御部（図示せ
ず）とコネクタ３８を介して接続されたケーブルで、コ
ネクタ３９、４０を介して減速機３０の中空部３２を通
る螺旋状ケーブル４１に接続され、更にコネクタ４２、
４３を介してロボット本体３３の内部のケーブル４４へ
と接続されている。コネクタ４０、４２はそれぞれコネ
クタハウジング４５、４６に保持されている。そして、
コネクタハウジング４５、４６は共に保護カバー４７に
よって相対的に回転自在に保持され、図２に示すように
ケーブルユニット４８を構成している。また、図３に示
すように、減速機３０、モータ３４、歯車３５、ケーブ
ルユニット４８は関節フレーム４９に組み込まれ関節ユ
ニット５０を構成している。

【００６２】次に、動作について説明する。図１〜図３
において、関節ユニット５０の上側はロボット本体３３
に固定され、下側はベース２９に対して軸受３６を介し
て支持案内されている。この状態において、モータ３
４、歯車３５、減速機３０の順に駆動トルクが伝達され
ることによりロボット本体３３はベース２９に対して回
転中心３１を中心として回転する。このとき、ベース２
９とロボット本体３３とを電気的に接続する螺旋状ケー
ブル４１が減速機３０の中空部３２を通っているため、
ロボット本体３３が回転しても、ケーブル３７やケーブ
ル４４を引きずったり、変形させたりすることがなく、
ケーブル３７、４４の信頼性が損なわれることはない。

【００６３】実施例２．図４は実施例２の断面図であ
る。実施例２の構成は実施例１とほぼ同様であるが、関
節ユニット５０が図示で上下逆向きに配置されている。
動作は実施例１と同様であり、効果も実施例１と同様で
ある。

【００６４】実施例３．図５は実施例３による電力供給
手段の構成図である。図５において、５１は一次側コイ
ル部５２と二次側コイル部５３とからなる分離トランス
で、各コイル部５２、５３がコアとコイルとで構成され
ている。５４は一次側の直流電源、５５、５６は一次側
コイル部５２のコイルを駆動するスイッチ回路、５７は
予め決められた一定の周波数とデューティでスイッチ回
路５５、５６を駆動する一次側駆動回路、５８、５９は
還流用のダイオード、６０はユニットで、５２及び５４
〜５９が収納されている。６１は二次側の整流用のダイ
オード、６２は平滑用のコンデンサ、６３はスイッチ素
子、６４はコイル、６５はコンデンサ、６６はダイオー
ド、６７はコンデンサ６５の電圧検出器、６８は電圧検
出器６７の検出電圧に応じてスイッチ素子６３を駆動す
る二次側駆動回路で、６９は二次側に接続された負荷で
ある。なお、６１〜６８で整流定電圧回路７０を構成し
ている。７１はユニットで、５３、６９及び７０が収納
されている。

【００６５】次に動作について説明する。図１におい
て、一次側駆動回路５７は、予め決められた一定の周波
数とデューティで、スイッチ回路５５、５６を同時にタ
ーンオンまたはターンオフする。スイッチ回路５５、５
６がターンオンすると、直流電源５４とスイッチ回路５
５と一次側コイル部５２のコイルとスイッチ回路５６に
よって閉回路が構成されて、分離型トランス５１の一次
側コイル部５２のコイルが励磁される。スイッチ回路５
５、５６がターンオフすると、一次側コイル部５２のコ
イルに流れていた電流は、ダイオード５９と直流電源５
４とダイオード５８と一次側コイル部５２のコイルの閉
回路を流れて減衰する。本実施例の電力供給装置は、フ
ォワード型のコンバータ回路で構成されており、一次側
のスイッチ素子５５、５６がターンオンしている時に二
次側への電力供給が行われる。即ち、スイッチ素子５
５、５６がターンオンすると、二次側コイル部５３のコ
イルに誘起された電圧により、ダイオード６１を介して
コンデンサ６２が充電される。

【００６６】二次側駆動回路６８は、負荷６９と並列に
接続されている二次側出力側の平滑用コンデンサ６５の
電圧を電圧検出器６７によって検出し、該検出電圧に応
じたデューティでスイッチ素子６３のターンオンとター
ンオフを制御する。スイッチ素子６３がターンオンする
と、コイル６４を介してコンデンサ６５が充電される。
充電電流の一部は負荷６９へ供給されるが、スイッチ素
子６３がターンオフすると充電電流の余剰分はダイオー
ド６６とコイル６４とコンデンサ６５を還流する。前述
したように、スイッチ素子６３の開閉は二次側駆動回路
６８によって、コンデンサ６５の電圧に応じて制御され
るので、コンデンサ６５の電圧が負荷６９の大きさに関
係なく一定に保たれる。

【００６７】以上のように、非接触による電力供給手段
でユニット６０からユニット７１へ電力供給し、二次側
の出力電圧を整流定電圧回路７０により、負荷６９の大
きさに関係なくほぼ一定に保持するので、二次側出力の
過大な過電圧の保護の必要がなく、高耐圧部品が不要と
なり、小形化が図れる。

【００６８】実施例４．図６は実施例４の関節の要部を
示す断面図である。図６において、７２、７３は所定の
間隔で対向するように配置した環状溝７２ａ、７３ａを
有する一対のコアで、フェライト粒子を樹脂で結合して
いる。７４、７５は各コア７２、７３の環状溝７２ａ、
７３ａにインサート成形して一体化したコイルである。

【００６９】次に動作について説明する。図２におい
て、一次側コイル７４に高周波電流を流すと、矢印の方
向に磁束が発生する。そして、二次側コイル７５に電流
が流れて、一次側コイル７４から二次側コイル７５へ電
流が伝送される。

【００７０】以上のように、各コア７２、７３に各コイ
ル７４、７５をインサート成形して一体化したことによ
り、関節部の組立作業が容易にできる。

【００７１】実施例５．図７は実施例５の関節の要部を
示す断面図である。図７において、分離型トランス５１
は実施例４のものと同様である。７６は一次側コイル部
５２が取り付けられたリンク、７７は二次側コイル部５
３を移動自在に保持したリンクで、コア７３と対向した
貫通穴７７ａが設けられている。７８は貫通穴７７ａに
挿入したボルトで、一端がコア７３に固着してある。７
９はボルト７８に螺合したナットである。

【００７２】上記構成において、ナット７９を回転させ
ることによりコア７３を軸方向に移動させて両コア７
２、７３間の隙間調整ができる。

【００７３】実施例６．図８は実施例６の要部を示す断
面図である。図８において、８０は高磁性体シートで、
樹脂などの母材にマグネタイトなどの磁性体粉末を混ぜ
て成形したものである。

【００７４】次に動作について説明する。図８におい
て、コア７２、７３間に高磁性シート８０が介在してい
るので、コア７２、７３間の透磁率が大きくなって漏れ
磁束が減少し、給電効率が高くなる。また、コア７２、
７３をそれぞれ高磁性体シート８０に突き当てて組み立
てることにより、微小ギャップの調整が不要となり組立
作業が容易になる。

【００７５】実施例７．図９は実施例７の要部を示す断
面図である。図９において、８１、８２は所定の間隔で
対向するように配置した環状溝８１ａ、８２ａを有する
一対のコアで、フェライト粒子を樹脂で結合している。
そして、コア８２のコア８１と対向する側の外周にガイ
ド８２ｂが設けられている。そして、各コイル７４、７
５をコア８１、８２の環状溝８１ａ、８２ａにインサー
ト成形して一体化してある。コア８１とコイル７４とで
一次側コイル部８３を、コア８２とコイル７５とで二次
側コイル部８４をそれぞれ構成している。なお、両コイ
ル部８３、８４で分離トランス８５を構成している。８
６は両コア８１、８２間に配置してガイド８２ｂに係合
した高磁性体シートで、樹脂などの母材にマグネタイト
などの磁性体粉末を混ぜて成形したものである。

【００７６】次に動作について説明する。図９におい
て、実施例６と同様にコア８１、８２間に高磁性シート
８６が介在しているので、コア８１、８２間の透磁率が
大きくなって漏れ磁束が減少し、給電効率が高くなる。
さらに、高磁性体シート８６がガイド８２ｂに係合して
いるので、各コイル部８３、８４が回転中心３１を中心
に回転しても、あるいは分離トランス８５の姿勢が変化
しても、高磁性体シート８６の移動を防止する。

【００７７】実施例８．図１０は実施例８の要部を示す
断面図である。図１０において、８７はコア７３と所定
の間隔で対向するように配置した環状溝８７ａを有する
コアで、中央部に凸状のガイド８７ｂが設けてある。な
お、コア８７はコア７３と同様に、フェライト粒子を樹
脂で結合したものである。コイル７４とコア８７とで一
次側コイル部８８を構成している。また、両コイル部５
３、８８で分離型トランス８９を構成している。９０は
貫通穴９０ａを有する高磁性体シートで、樹脂などの母
材にマグネタイトなどの磁性体粉末を混ぜて成形したも
のである。動作は実施例７と同様である。

【００７８】実施例９．実施例６〜実施例８に示した高
磁性体シートの母材をポリアセタール又はポリアミド等
の高摺動グレードの樹脂材料とすることにより、自己潤
滑性を有するとともに、耐摩耗性が高いので、信頼性の
向上が図れる。

【００７９】実施例１０．図１１は実施例１０の構成図
である。図１１において、９１、９２は分離型コンデン
サで、それぞれ電極９１ａ、９１ｂ及び９２ａ、９２ｂ
で構成されている。９３はスイッチ回路、９４は整流回
路である。９５はユニットで、分離型コンデンサ９１、
９２の電極９１ａ、９２ａと直流電源５４とスイッチ回
路９３とが収納されている。９６はユニットで、分離コ
ンデンサ９１、９２の電極９１ｂ、９２ｂとコンデンサ
６５と負荷６９と整流回路９４とが収納されている。

【００８０】次に動作について説明する。図１１におい
て、スイッチ回路９３は、図示しない駆動回路によって
直流電源５４から得られる直流電圧を矩形または正弦波
の交流電圧に変換する。スイッチ回路９３から得られた
交流電力は、分離型コンデンサ９１、９２を介して電力
授受が行われる。ユニット９６に供給された電力は整流
回路９４を介してコンデンサ６５を充電し、さらに負荷
６９に供給される。

【００８１】実施例１０では、両ユニット９５、９６間
の電力授受を分離型コンデンサ９１、９２を介して交流
電力で行って、受電した第２のユニット９６側で直流電
力に変換しているが、上記方式に限定することなく、分
離型コンデンサを介して通信用の信号授受を行うものに
も適用できる。

【００８２】実施例１１．図１２は実施例１１の構成図
である。図１２において、９７は発振回路、９８は整流
回路、９９はコンデンサ、１００はコンデンサ９９の放
電用の抵抗、１０１は基準電圧発生回路、１０２はコン
デンサ９９の電圧と基準電圧発生回路１０１の出力電圧
を比較するコンパレータ回路、１０３は整流回路９８、
コンデンサ９９、抵抗１００、基準電圧発生回路１０
１、コンパレータ回路１０２によって構成された信号検
出回路である。１０４ａはユニットで、分離型コンデン
サ９１、９２の電極９１ａ、９２ａと発振回路９７とが
収納されている。１０４ｂはユニットで、分離型コンデ
ンサ９１、９２の電極９１ｂ、９２ｂと信号検出回路１
０３とが収納されている。

【００８３】次に動作について説明する。図１２におい
て、発振回路９７は、図示しない駆動制御回路からディ
ジタル信号が入力されると、入力された信号レベルによ
って所定の周波数での発振動作の起動と停止を行う。例
えば、入力されたディジタル信号のハイレベル時に発振
回路９７は発振動作を行い、ローレベル時に停止する。
発振回路９７が発振動作を行うと、分離型コンデンサ９
１、９２を介して交流信号が整流回路９８に供給され、
コンデンサ９９が充電される。基準電圧発生回路１０１
の出力電圧は、発振回路９７が起動され、コンデンサ９
９が充電された時の定常的な電圧と、発振回路９７が停
止してコンデンサ９９が抵抗１００によって放電された
時の電圧の中間値となるように設定されている。このた
め、発振回路９７にハイレベルの信号が入力されると、
コンデンサ９９の電圧が基準電圧発生回路１０１の出力
電圧よりも高くなるので、コンパレータ回路１０２の出
力信号はハイレベルとなり（即ち、信号検出回路１０３
の出力信号がハイレベルになり）、発振回路９７にロー
レベルの信号が入力されて発振動作が停止すると逆に信
号検出回路１０３の出力信号がローレベルになる。な
お、発振回路９７の発振周波数と、コンデンサ９９と抵
抗１００による放電回路の時定数は、発振回路９７に入
力されるディジタル信号の送信レートに比べて十分高く
（小さく）設定されている。

【００８４】実施例１１では両ユニット１０４ａ、１０
４ｂ間の交流信号の伝送を分離型コンデンサ９１、９２
を介して行い、受信したユニット１０４ｂにおいて信号
検出回路１０３によってディジタル信号に変換している
が、信号伝送の手段を限定するものではなく、分離型コ
ンデンサを介して電力授受を行うものについても適用で
きる。

【００８５】実施例１２．図１３は実施例１２の構成図
である。図１３において、１０５、１０６は発振回路、
１０７、１０８は信号検出回路、１０９、１１０はフィ
ルタ回路である。１１１はユニットで、分離型コンデン
サ９１、９２の電極９１ａ、９２ａと発振回路１０５と
信号検出回路１０７とフィルタ回路１０９とが収納され
ている。１１２はユニットで、分離型コンデンサ９１、
９２の電極９１ｂ、９２ｂと発振回路１０６と信号検出
回路１０８とフィルタ回路１１０とが収納されている。

【００８６】次に動作について説明する。図１３におい
て、発振回路１０５、１０６と、信号検出回路１０７、
１０８とは実施例１１の発振回路９７と信号検出回路１
０３の動作と同様である。まず、図示しない第１の駆動
制御回路からディジタルの第１の信号が第１の発振回路
１０５に入力されると、予め設定された第１の周波数で
の発振動作の起動と停止を前記入力信号のレベルによっ
て行う。発振回路１０５が発振動作を行うと、分離型コ
ンデンサ９１、９２を介して交流信号がフィルタ回路１
１０に伝送される。フィルタ回路１１０は前記第１の周
波数近傍の周波数成分のみ通過させる帯域通過型フィル
タ回路で構成されており、発振回路１０５の動作による
交流信号のみが信号検出回路１０８に伝達されて、前述
の実施例３の場合と同様に目的の信号に変換される。

【００８７】次に、図示しない第２の駆動制御回路から
ディジタル信号が第２の発振回路１０６に入力された場
合であるが、この場合も前述の場合と同様に、分離型コ
ンデンサ９１、９２からフィルタ回路１０９を介して信
号検出回路１０７に交流信号が伝送され、目的の信号に
変換される。但し、発振回路１０６の発振周波数は前記
第１の周波数と十分異なる第２の周波数に設定されてお
り、フィルタ回路１０９を通過する周波数成分も前記第
２の周波数近傍に設定されている。

【００８８】以上のように、本実施例によれば、共通の
分離型コンデンサ９１、９２を介して、両ユニット１１
１、１１２間で双方向の信号伝送を行うことができる。

【００８９】実施例１３．図１４は実施例１３の要部を
示す断面図である。図１４において、１１３、１１４は
回転中心３１を中心として回転する隣接したリンク、１
１５、１１６はそれぞれ各リンク１１３、１１４に固着
した絶縁部材である。分離型コンデンサ９１の各電極９
１ａ、９１ｂは回転中心３１に対して直角方向で同心円
上に所定の間隔で対向するように、それぞれ絶縁部材１
１５、１１６に保持されている。また、分離型コンデン
サ９２の各電極９２ａ、９２ｂも同様に所定の間隔で対
向するように、それぞれ絶縁部材１１５、１１６に保持
されている。

【００９０】以上の構成において、分離型コンデンサ９
１、９２の各電極９１ａ、９１ｂ及び９２ａ、９２ｂは
関節の回転中心３１を中心とした同心円上に配置されて
いるので、各リンク１１３、１１４の位置関係が変化し
ても、一定の静電容量を維持できる。

【００９１】実施例１３の発明によれば、隣接した各リ
ンク１１３、１１４間の電力供給又は通信用の信号授受
が分離型コンデンサ９１、９２を介して行われるので、
小形軽量の非接触による電力供給又は信号授受を行うこ
とができる。

【００９２】実施例１４．図１５は実施例１４の要部を
示す断面図である。図１５において、１１７、１１８は
回転中心３１を中心として回転する隣接したリンクであ
る。分離型コンデンサ９１、９２の各電極９１ａ、９１
ｂ及び９２ａ、９２ｂは回転中心３１に対して平行で同
心円上に所定の間隔で対向するように、それぞれ配置し
てある。

【００９３】実施例１４の作用及び効果は、実施例１３
と同様である。

【００９４】実施例１５．図１６は実施例１５の要部を
示す断面図である。図１６において、１１９、１２０は
それぞれ分離型コンデンサで、それぞれ電流１１９ａ、
１１９ｂ及び１２０ａ、１２０ｂで構成されている。な
お、各電流１１９ａ、１１９ｂ及び１２０ａ、１２０ｂ
は複数個の電極が所定の間隔で対向するように配置して
ある。

【００９５】上記構成において、各電極１１９ａ、１１
９ｂ及び１２０ａ、１２０ｂが複数個の電極で構成され
ているので、電極面積が増大して静電容量が大きくな
り、大きな電力又は信号電流の授受ができる。また、各
電極１１９ａ、１１９ｂ間及び１２０ａ、１２０ｂ間の
間隔を十分小さくすることにより、分離型コンデンサ１
１９、１２０を境界にした関節の内部と外部との空間が
分離され、両空間における粉塵やオイル等の流入や流出
がなく、防塵効果が得られる。

【００９６】実施例１６．図１７は実施例１６の要部を
示す断面図である。図１７において、各電極１１９ａ、
１１９ｂ及び１２０ａ、１２０ｂは実施例１５のものと
同様である。１２１、１２２は絶縁性の油性液体で、各
電極１１９ａ、１１９ｂ間及び１２０ａ、１２０ｂ間に
充填してある。

【００９７】以上のように、各電極１１９ａ、１１９ｂ
間及び１２０ａ、１２０ｂ間に油性液体１２１、１２２
を充填したので、誘電率が増大して大きな静電容量が得
られる。さらに、実施例１５と同様の効果が得られる。

【００９８】実施例１７．図１８は実施例１７の断面図
である。図１８において、１２３、１２４は関節を構成
するリンクで、中空部１２５が設けられている。１２６
は関節駆動用モータ、１２７は減速機で、リンク１２３
側の減速機構１２７ａとリンク１２４側の減速機構１２
７ｂとで構成してある。１２８、１２９はそれぞれリン
ク１２３、１２４に固定した基板、１３０、１３１はそ
れぞれ基板１２８、１２９に関節の回転中心３１と光軸
がほぼ一致するように配置した発光素子で、中空部１２
５を通ってそれぞれ対向した側の各リンク１２３、１２
４に向けて発光する。１３２、１３３はそれぞれ基板１
２８、１２９に配置したハーフミラーで、各発光素子１
３０、１３１が発光した光軸上に配置してある。１３
４、１３５はそれぞれ基板１２８、１２９に配置した受
光素子で、それぞれハーフミラー１３２、１３３を介し
て発光素子１３０、１３１からの光を受光する。１３
６、１３７はそれぞれリンク１２３、１２４に配置した
基板である。

【００９９】次に動作について説明する。図１８におい
て、制御回路（図示せず）からの指令に基づいてモータ
１２６が駆動すると、減速機１２７を介してリンク１２
４に対してリンク１２３が所定の減速比で相対的に回転
する。図１９は関節の初期状態を示す説明図である。図
２０は図１９の初期状態から関節の回転により各リンク
１２３、１２４の相対位置が１８０度回転した状態を示
す。図２０で示すように、対向したハーフミラー１３
２、１３３の角度は関節の回転とともに１８０度回転し
ているが、初期状態における位置として光軸を関節の回
転中心３１とほぼ一致させているので、回転による受光
側に対する光軸の位置ずれが防止できるため、伝送能力
の劣化を防止する。

【０１００】実施例１８．図２１は実施例１８の断面図
である。図２１において、１３８ａ、１３８ｂは関節の
外部に配置した基板で、それぞれ発光素子１３０、１３
１の光軸が関節の回転中心３１とほぼ一致するようにし
てある。上記の構成によれば、発光素子１３０、１３
１、ハーフミラー１３２、１３３及び受光素子１３４、
１３５の位置関係の調整が容易になる。また、関節内で
の発熱の影響が減少し、故障時のメインテナンス性も向
上する。

【０１０１】実施例１９．図２２は実施例１９の断面図
である。図２２において、発光素子１３０、１３１と受
光素子１３４、１３５を除いて構成は実施例１７と同様
である。受光素子１３４、１３５は関節のほぼ回転中心
３１にそれぞれリンク１２３、１２４に配置されて、発
光素子１３０、１３１からの光を受光可能にしてある。
発光素子１３０、１３１は各リンク１２３、１２４の各
受光素子１３４、１３５の後方から反対側の各リンク１
２３、１２４に配置した各受光素子１３４、１３５に光
が到達するように光軸を回転中心３１に対して所定の角
度だけ傾斜して取り付けている。

【０１０２】図２３は関節内の発光素子１３０、１３１
と受光素子１３４、１３５との関係を示す要部の断面図
である。１３９は発光素子１３０から照射した光の光軸
である。受光素子１３５はほぼ関節の回転中心３１に固
定して、関節の回転によって偏心運動しないようにして
いる。これに対して、発光素子１３０は受光素子１３５
の後方から関節の回転中心３１に対して所定の角度θで
固定し、回転中心３１を中心にして発光素子１３０が回
転したとき、光軸１３９が常に受光素子１３５に照射す
るように配置してある。

【０１０３】図２４は関節の回転による発光素子１３０
及び光軸１３９の動きを示した説明図である。図２２〜
図２４において、発光素子１３０をこのように配置する
目的は、関節の回転によって信号の伝送能力が低下また
は不能にならないようにするためである。それを実現す
るための角度θを決定する。つまり、受光素子１３５を
関節の回転中心３１上に固定し、初期状態として受光素
子１３４の後方から照射光の光軸１３９と関節の回転中
心３１の交点に受光素子１３５が位置するような角度θ
で発光素子１３０を固定する。こうすると、関節の回転
に対しても常に照射光は受光素子１３５により受光さ
れ、信号を受信できることになる。ちょうど、受光素子
１３５を頂点として、関節の回転により発光素子１３０
が作る平面を底面とした円錐形ができる。

【０１０４】実施例１９の発明によれば、回転する関節
部分において、光伝送による双方向の非接触の信号伝送
を行う際に、関節が回転動作してどの位置にあっても発
光素子からの照射光が常に受光素子の受光面に照射され
るので、関節の回転動作は影響されることなく、良好で
安定した伝送ができる。

【０１０５】実施例２０．図２５は実施例２０の断面図
である。図２５において、１４０ａはリンク１２３側の
基板１２８に配置した電力伝送用発光素子で、中空部１
２５に向けて発光する。１４０ｂはリンク１２４側の基
板１２４に配置した電力伝送用受光素子で、発光素子１
４０ａの光を受光するように取り付けてある。なお、発
光素子１４０ａ及び受光素子１４０ｂを除く構成は、実
施例１７の図１８と同様である。

【０１０６】次に動作について説明する。図２５及び図
２６において、全体的な関節部分の動作については、実
施例１７と同様である。では、電力の伝送について説明
する。図２６は本実施例の電力伝送を示す説明図であ
る。まず、リンク１２４側である電力Ｗ₁により発光素
子１４０ｂを発光させる。これにより発光素子１４０ｂ
からはＷ₂の光を発生する。この光は伝送空間を通り、
リンク１２３側の受光素子１４０ａにおいて、Ｗ₃の光
量として受光される。そして受光素子１４０ａからリン
ク１２３側の回路に電力Ｗ₄が供給される。Ｗ₁からＷ₂
へは発光素子の電光変換効率により、Ｗ₂からＷ₃は空間
伝送時の減衰により、Ｗ₃からＷ₄は受光素子の光電変換
効率によるものである。つまりリンク１２３で必要な電
力にそれぞれの効率を掛け合わせて出される電力以上の
電力をＷ₁として設定してやれば、リンク１２３の動作
に充分な電力の伝送ができることになる。

【０１０７】実施例２０の発明によれば、関節間で発光
素子と受光素子とを用いて光による電力伝送を行うの
で、関節が回転しても、あらゆる動きに対して最適なパ
スで動くことができ、タスク時間の短縮ができる。

【０１０８】実施例２１．図２７は実施例２１の関節の
要部を示す断面図である。図２７において、１４１、１
４２はリンクで、それぞれ軸受３６を介して回転中心３
１を中心に回転自在の関節を構成している。１４３、１
４４はシャッターユニットで、各リンク１４１、１４２
側にそれぞれ固定されている。１４５、１４６は光素子
で、回転中心３１上に配置されている。各リンク１４
１、１４２は対向するシャッターユニット１４３、１４
４の接合面を境界として分離可能な関節構造を有してい
る。１４７、１４８は回転中心３１に設けた通信用窓で
ある。

【０１０９】図２８は図２７のＡ−Ａ線からみた平面
図、図２９は図２８のＢ−Ｂ線の断面図である。図２８
及び図２９において、１４９はピボット１５０を中心に
回転自在に支持されたシャッター、１５１はブラケッ
ト、１５２はばねで、一端がシャッター１４９に他端が
ブラケット１５１に接続されている。１５３、１５４は
ピン、１５５は溝である。なお、ピン１５３および溝１
５５は回転中心３１に対して略点対称の位置に配置され
ている。なお、シャッターユニット１４４もシャッター
ユニット１４３と同様の構成である。

【０１１０】次に動作について説明する。図２７〜図２
９において、関節部が分離された状態では、シャッター
ユニット１４３のシャッター１４９は図２８に示すよう
にばね１５２により時計方向の回転力を受けて、ピン１
５４に当接しているため、通信用窓１４７が遮蔽されて
いる。なお、シャッターユニット１４４も同様に動作す
る。対向した一対のシャッターユニット１４３、１４４
のうち、例えばシャッターユニット１４３のピン１５３
とシャッターユニット１４４の溝１５５とを係合して相
対的に左ねじの方向に回転させると、ピン１５３がシャ
ッターユニット１４４のシャッター１４９を図２８の反
時計方向に回転して図３０に示すように通信用窓１４８
を開放する。同様にして、シャッターユニット１４３の
シャッター１４９が回転して通信用窓１４７を開放す
る。この状態で一対のシャッターユニット１４３、１４
４を固定すれば、光素子１４５、１４６による通信が可
能の状態で関節部が結合できる。逆に関節部を分離する
と、ばね１５２による回転力でシャッター１４９がピン
１５４に当接するまで回転して、各シャッターユニット
１４３、１４４のシャッター１４９が自動的に遮蔽され
る。

【０１１１】実施例２１の発明によれば、関節部を分離
すると通信用窓１４７、１４８をシャッター１４９が遮
蔽するので、関節部を分離しても雰囲気により光素子が
汚損するのを防止できるため、信頼性の高い信号伝送が
可能になる。

【０１１２】実施例２２．図３１は実施例２２の関節の
断面図で、ロボットのリストロール軸として用いた駆動
モジュールである。図３２は図３１の要部の部分断面図
である。図３１及び図３２において、１５６はアウター
ロータ型中空ダイレクトドライブモータで、ステータ１
５７及びロータ１５８で構成されている。１５９はクロ
スローラ軸受、１６０は信号伝送用分離型トランス、１
６１は内歯車、１６２はピニオン、１６３はエンコー
ダ、１６４、１６５はハウジング、１６６は出力フラン
ジ、１６７は出力フランジ１６６に取り付けられたハン
ド、１６８はエアー供給ライン、１６９はロータリージ
ョイントで、固定側継手１７０、回転側継手１７１、軸
受１７２、１７３及びシール１７４、１７５で構成され
ている。１７６は固定側エアーチューブ、１７７は回転
側エアーチューブである。

【０１１３】次に、動作について説明する。図３１及び
図３２において、アウターロータ型中空ダイレクトドラ
イブモータ１５６のトルクはロータ１５８からハウジン
グ１６５を介して出力フランジ１６６に伝えられ、出力
フランジ１６６に取り付けられたハンド１６７を回転さ
せる。電動ハンド駆動用電力やハンド用センサに供給す
る電力は、分離型トランス５１により固定側ハウジング
１６４の方から供給する。また、固定側とハンド１６７
側との信号伝送は信号伝送用分離型トランス１６０によ
り行う。エアーハンド使用時のエアー供給はエアー供給
ライン１６８によって行う。エアー供給ライン１６８に
設けたロータリージョイント１６９は軸受１７２、１７
３により固定側継手１７０に対して回転側継手１７１が
回転自由に支持されている。また、シール１７４、１７
５により、エアーが漏れない構造となっている。エアー
ハンド駆動切り替え用の電磁弁（図示せず）はハンド側
にある。エンコーダ１６３は中空ダイレクトドライブモ
ータ１５６の回転を内歯車１６１、ピニオン１６２によ
り増速した回転を検出する構造になっているため、中空
構造化が図れると共に高分解能なエンコーダである必要
がなく、低コスト化が図れる。

【０１１４】実施例２２の発明によれば、関節の中空部
で非接触の電力授受及び信号授受を行い、さらにロータ
リージョイントを有するエアー供給ラインを備えたの
で、電力及び信号伝送、エアー供給を行うことができる
無限回転の関節モジュール構造が得られる。

【０１１５】実施例２３．図３３は実施例２３の関節の
断面図で、ロボットのリストロール軸として用いた駆動
モジュールである。図３４は図３３の要部の部分断面図
である。図３３及び図３４において、１７８、１７９は
それぞれエアー供給ライン１６８の各エアーチューブ１
７６、１７７内に配置した光送受信装置で、ロータリー
ジョイント１６９の中空部を介して光による非接触通信
を行う。他の構成は実施例２２の図３１及び図３２と同
様で、作用及び効果も同様である。

【０１１６】実施例２４．図３５は実施例２４の断面図
である。実施例２２、２３ではロボットのリストロール
軸として用いた駆動モジュール構造について説明した
が、図３５に示すように、ロボットの旋回軸に用いても
よい。旋回軸に用いた場合は、関節駆動用モータがアウ
ターロータ型中空ダイレクトドライブモータ１５６であ
るため、リンク１８０を直結するだけでロボットアーム
機構が構成できる。

【０１１７】実施例２５．実施例２２〜２４では関節駆
動用モータとしてアウターロータ型中空ダイレクトドラ
イブモータを使用した側について説明したが、インナー
ロータ型の中空減速機付中空モータを用いてもよい。図
３６は実施例２５の断面図である。図３６において、１
８１はインナーロータ型中空モータで、ステータ１８２
及びロータ１８３で構成されている。１８４はハーモニ
ックドライブ減速機、１８５はウェーブジェネレータ、
１８６はサーキュラスプライン、１８７はフレックスス
プライン、１８０〜１９０は軸受、１９１は外歯車、１
９２はピニオンである。

【０１１８】次に、動作について説明する。図３６にお
いて、インナーロータ型中空モータ１８１のトルクはロ
ータ１８３から中空ハーモニックドライブ減速機１８４
のウェーブジェネレータ１８５に伝えられる。図３６の
例では、フレックススプライン１８７はステータ１８２
側に固定されており、減速されたトルクがサーキュラス
プライン１８６に出力される。回転中心３１まわりは中
空構造になっており、この中空部にエアー供給ライン
（図示せず）や非接触通信装置（図示せず）を配置する
ことができる。エンコーダ１６３はインナーロータ型中
空モータ１８１の回転を外歯車１９１ピニオン１９２に
より増速した回転を検出する構造になっているため、中
空構造化が図れると共に高分解能なエンコーダである必
要がなく、低コスト化が図れる。

【０１１９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、中空部に螺旋
状のケーブルを配置し、ケーブルの各端部に各ユニット
の電気回路と接合可能なコネクタを備えた電力授受手段
を構成したことにより、ケーブルの引き回し作業を容易
にする。

【０１２０】請求項２の発明によれば、第１のユニット
に分離型トランスの第１のコアと第１のコイルとからな
る一次側コイル部と、第１のコイルを所定の周波数で駆
動するスイッチ回路とを配置し、第２のユニットに分離
型トランスの第２のコアと第２のコイルとからなる二次
側コイル部と、第２のコイルの誘起電圧を整流して定電
圧化する整流定電圧回路とを配置して電力供給手段を構
成したことにより、非接触の電力供給手段の二次側電圧
の定電圧化を図ることができる。

【０１２１】請求項３の発明によれば、請求項２に記載
のロボット装置において、各コイル部をフェライト粒子
を樹脂で結合したコアと、コアにインサート成形して一
体化したコイルとで構成したことにより、組立作業を容
易にすることができる。

【０１２２】請求項４の発明によれば、請求項２又は請
求項３に記載のロボット装置において、第１のコイル部
と連結して第１のユニットで支持したボルト又はナット
を回転可能にし、ボルト又はナットのいずれかを回転さ
せて両コイル部間の位置調整を可能にしたことにより、
電力供給手段の組立が容易にできる。

【０１２３】請求項５の発明によれば、請求項２から請
求項４のいずれかに記載のロボット装置において、各コ
イル部のコアが対向する位置に高磁性体シートを配置
し、高磁性体シートの厚みで両コア間の隙間を調整する
ことにより、電力供給手段の組立が容易にできる。

【０１２４】請求項６の発明によれば、請求項５に記載
のロボット装置において、第１のコアの第２のコアと対
向する側の外周部に高磁性シートの脱落を阻止するガイ
ドを設け、両コア間に高磁性シートを保持するようにし
たことにより、電力供給手段の組立が容易にできる。

【０１２５】請求項７の発明によれば、請求項５又は請
求項６に記載のロボット装置において、高磁性体シート
を高摺動樹脂材料を母材とし、高磁性体シートの摩耗を
低減したことにより、組立が容易にできるとともにメン
テナンス期間を延長できる。

【０１２６】請求項８の発明によれば、第１のユニット
に配置した分離型コンデンサの第１の電極と、第２のユ
ニットに第１の電極と所定の間隔で対向するように配置
した分離型コンデンサの第２の電極とで電力授受手段を
構成し、両ユニット間の信号の授受を非接触で行うよう
にしたことにより、電力授受手段の小形化ができる。

【０１２７】請求項９の発明によれば、請求項７に記載
のロボット装置において、各電極をそれぞれ複数個で大
容量のコンデンサを構成したことにより、電力授受手段
を小形化するとともに大容量の電力を授受できる。

【０１２８】請求項１０の発明によれば、請求項８又は
請求項９に記載のロボット装置において、各電極間に絶
縁性の油性液体を配置して大容量のコンデンサを構成し
たことにより、電力授受手段を小形化するとともに大容
量の電力を授受できる。

【０１２９】請求項１１の発明によれば、中空部に向け
て発光する発光素子と受光素子とを両ユニットに配置し
て、発光素子からの光を受光素子に導くように受光素子
の近傍にハーフミラーを配置した信号授受手段を構成し
て関節の回転による伝送性の影響を受けない信号伝送を
行うことにより、通信用信号や電力の伝送能力の劣化を
防止できる。

【０１３０】請求項１２の発明によれば、各ユニットの
中空部の回転中心の近傍に対向した各ユニット側からの
光を受光可能にそれぞれ受光素子を配置し、各ユニット
の各受光素子の受光側とは反対側に中空部に向けて発光
する発光素子をそれぞれ配置して、各発光素子の光が各
発光素子を配置した各ユニットと対向した側の各ユニッ
トの各受光素子に到達可能に発光素子の光軸を回転中心
に対して所定の角度だけ傾斜させた信号授受手段を構成
して発光素子からの光が常に受光素子の受光面に照射さ
れるように構成したことにより、通信用信号や電力の伝
送能力の劣化を防止できる。

【０１３１】請求項１３の発明によれば、中空部に向け
て発光する発光素子を第１のユニットに配置して、発光
素子の光を受光するように第２のユニットに受光素子を
配置した電力供給手段を構成し、各リンク間で非接触の
電力供給を行うことにより、通信用信号や電力の伝送能
力の劣化を防止できる。

【０１３２】請求項１４の発明によれば、請求項１３に
記載のロボット装置において、関節が接合状態のときに
中空部が開通し、関節が分離状態のときに中空部を遮蔽
する遮蔽手段を構成し、関節を分離したときに各光素子
を雰囲気から遮断することにより、関節の分離状態のと
きに光素子が汚損するのを防止して、伝送能力の劣化を
防止することができる。

【０１３３】請求項１５の発明によれば、駆動機構の中
空モータを中空部と同軸状に第１のユニットに配置し、
各ユニットの各中空部間をロータリージョイントで接続
して、中空部をエアー供給ラインとし、両ユニット間に
エアー供給を行うことにより、関節の構造を簡単にでき
る。

【０１３４】請求項１６の発明によれば、請求項１５に
記載のロボット装置において、中空モータをアウターロ
ータ型のダイレクトドライブモータとし、各リンクの中
空部を形成したことにより、関節の構造を簡単にでき
る。

【０１３５】請求項１７の発明によれば、請求項１５に
記載のロボット装置において、中空モータをインナーロ
ータ型の中空減速機付モータとし、各リンクの中空部を
形成したことにより、関節の構造を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の構成を示す断面図である。

【図２】図１の要部を示す断面図である。

【図３】図１の要部を示す断面図である。

【図４】実施例２の構成を示す断面図である。

【図５】実施例３の構成図である。

【図６】実施例４の要部を示す断面図である。

【図７】実施例５の要部を示す断面図である。

【図８】実施例６の要部を示す断面図である。

【図９】実施例７の要部を示す断面図である。

【図１０】実施例８の要部を示す断面図である。

【図１１】実施例１０の構成図である。

【図１２】実施例１１の構成図である。

【図１３】実施例１２の構成図である。

【図１４】実施例１３の要部を示す断面図である。

【図１５】実施例１４の要部を示す断面図である。

【図１６】実施例１５の要部を示す断面図である。

【図１７】実施例１６の要部を示す断面図である。

【図１８】実施例１７の断面図である。

【図１９】関節の初期状態を示す説明図である。

【図２０】関節の動作後の状態を示す説明図である。

【図２１】実施例１８の断面図である。

【図２２】実施例１９の断面図である。

【図２３】図２２の要部を示す断面図である。

【図２４】図２２及び図２３の光軸の動きを示す説明
図である。

【図２５】実施例２０の断面図である。

【図２６】図２５の電力伝送を示す説明図である。

【図２７】実施例２１の要部を示す断面図である。

【図２８】図２７のＡ−Ａ線からみた平面図である。

【図２９】図２８のＢ−Ｂ線の断面図である。

【図３０】図２８のシャッターが開いた状態を示す説
明図である。

【図３１】実施例２２の断面図である。

【図３２】図３１の要部を示す断面図である。

【図３３】実施例２３の断面図である。

【図３４】図３３の要部を示す断面図である。

【図３５】実施例２４の断面図である。

【図３６】実施例２５の断面図である。

【図３７】従来のロボット装置の要部を示す断面図で
ある。

【図３８】従来の光学的手段による信号伝送手段の断
面図である。

【図３９】従来の非接触の電力授受手段を示す断面図
である。

【図４０】従来のロボット装置の要部を示す断面図で
ある。

【図４１】従来のロボット装置の分離型トランスの断
面図である。

【符号の説明】

３１回転中心、３２，１２５中空部、４１ケーブ
ル、５１分離型トランス、５２，８８一次側コイル
部、５３二次側コイル部、５５，５６スイッチ回
路、６０，７１，９５，９６，１０４ａ，１０４ｂ，１
１１，１１２ユニット、７０整流定電圧回路、７
２，７３，８５，８７コア、７４，７５コイル、７
８ボルト、７９ナット、８０，８６，９０高磁性
体シート、９１，９２，１１９，１２０分離型コンデ
ンサ、９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂ，１１９ａ，１
１９ｂ，１２０ａ，１２０ｂ電極、１１３，１１４，１
１７，１１８，１４１，１４２リンク、１１５，１１
６絶縁部材、１２１，１２２油性液体、１３０，１
３１，１４０ｂ発光素子、１３２，１３３ハーフミ
ラー、１３４，１３５，１４０ａ受光素子、１３９
光軸、１４９シャッター、１６８エアー供給ライ
ン、１６９ロータリージョイント、１５６ダイレク
トドライブモータ、１８１インナーロータ型中空モー
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関口久由尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社産業システム研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のリンクと第２のリンクとを連通し
た中空部を有する関節で回転可能に結合して、上記関節
を駆動する駆動機構及び上記駆動機構を制御する駆動機
構制御装置を上記各リンクに分散配置し、上記各リンク
と上記駆動機構と上記駆動機構制御装置とでそれぞれ第
１のユニット及び第２のユニットを構成したロボット装
置において、上記両ユニット間の電力授受手段は上記中
空部に螺旋状のケーブルを配置し、上記ケーブルの各端
部に上記各ユニットの電気回路と接合可能なコネクタを
備えたことを特徴とするロボット装置。
【請求項２】第１のリンクと第２のリンクとを関節で
回転可能に結合して、上記関節を駆動する駆動機構及び
上記駆動機構を制御する駆動機構制御装置を上記各リン
クに分散配置し、上記各リンクと上記駆動機構と上記駆
動機構制御装置とでそれぞれ第１のユニット及び第２の
ユニットを構成し、上記第１のユニットから上記第２の
ユニットへの電力供給を非接触で行う電力供給手段を備
えたロボット装置において、上記第１のユニットに分離
型トランスの第１のコアと第１のコイルとからなる一次
側コイル部と、上記第１のコイルを所定の周波数で駆動
するスイッチ回路とを配置し、上記第２のユニットに上
記分離型トランスの第２のコアと第２のコイルとからな
る二次側コイル部と、上記第２のコイルの誘起電圧を整
流して定電圧化する整流定電圧回路とを配置し、上記両
コイル部と上記スイッチ回路と上記整流定電圧回路とで
上記電力供給手段を構成したことを特徴とするロボット
装置。
【請求項３】請求項２に記載のロボット装置におい
て、各コイル部はフェライト粒子を樹脂で結合したコア
と、このコアにインサート成形して一体化したコイルと
で構成したことを特徴とするロボット装置。
【請求項４】請求項２又は請求項３に記載のロボット
装置において、第１のコイル部と連結して第１のユニッ
トで支持したボルト又はナットを回転可能にし、上記ボ
ルト又は上記ナットのいずれかを回転させて上記両コイ
ル部間の位置調整を可能にしたことを特徴とするロボッ
ト装置。
【請求項５】請求項２から請求項４のいずれかに記載
のロボット装置において、各コイル部のコアが対向する
位置に高磁性体シートを配置したことを特徴とするロボ
ット装置。
【請求項６】請求項５に記載のロボット装置におい
て、第１のコアの第２のコアと対向する側の外周部に高
磁性体シートの脱落を阻止するガイドを設けたことを特
徴とするロボット装置。
【請求項７】請求項５又は請求項６に記載のロボット
装置において、高磁性体シートは高摺動樹脂材料を母材
としたものであることを特徴とするロボット装置。
【請求項８】第１のリンクと第２のリンクとを関節で
回転可能に結合して、上記関節を駆動する駆動機構及び
上記駆動機構を制御する駆動機構制御装置を上記各リン
クに分散配置し、上記各リンクと上記駆動機構と上記駆
動機構制御装置とでそれぞれ第１のユニット及び第２の
ユニットを構成し、上記両ユニット間の電力授受を非接
触で行う電力授受手段を備えたロボット装置において、
上記電力授受手段は上記第１のユニットに配置した分離
コンデンサの第１の電極と、上記第２のユニットに上記
第１の電極と所定の間隔で対向するように配置した上記
分離型コンデンサの第２の電極とで構成したことを特徴
とするロボット装置。
【請求項９】請求項８に記載のロボット装置におい
て、各電極はそれぞれ複数個で構成したことを特徴とす
るロボット装置。
【請求項１０】請求項８又は請求項９に記載のロボッ
ト装置において、各電極間に絶縁性の油性液体を配置し
たことを特徴とするロボット装置。
【請求項１１】第１のリンクと第２のリンクとを連通
した中空部を有する関節で回転可能に結合して、上記関
節を駆動する駆動機構及び上記駆動機構を制御する駆動
機構制御装置を上記リンクに分散配置し、上記各リンク
と上記各駆動機構と上記駆動機構制御装置とでそれぞれ
第１のユニット及び第２のユニットを構成し、上記両ユ
ニット間の信号授受を非接触で行う信号授受手段を備え
たロボット装置において、上記中空部に向けて発光する
発光素子と受光素子とを両ユニットに配置して、上記発
光素子からの光を上記受光素子に導くように上記受光素
子の近傍にハーフミラーを配置したことを特徴とするロ
ボット装置。
【請求項１２】第１のリンクと第２のリンクとを連通
した中空部を有する関節で回転可能に結合して、上記関
節を駆動する駆動機構及び上記駆動機構を制御する駆動
機構制御装置を上記各リンクに分散配置し、上記各リン
クと上記各駆動機構と上記駆動機構制御装置とでそれぞ
れ第１のユニット及び第２のユニットを構成し、上記両
ユニット間の信号授受を非接触で行う信号授受手段を備
えたロボット装置において、上記信号授受手段は上記各
ユニットの上記中空部の回転中心の近傍に対向した上記
各ユニット側からの光を受光可能にそれぞれ受光素子を
配置し、上記各ユニットの上記各受光素子の受光側とは
反対側に上記中空部に向けて発光する発光素子をそれぞ
れ配置して、上記各発光素子の光が上記各発光素子を配
置した上記各ユニットと対向した側の上記各ユニットの
上記各受光素子に到達可能に上記発光素子の光軸を上記
回転中心に対して所定の角度だけ傾斜させたことを特徴
とするロボット装置。
【請求項１３】第１のリンクと第２のリンクとを関節
で回転可能に結合して、上記関節を駆動する駆動機構及
び上記駆動機構を制御する駆動機構制御装置を上記各リ
ンクに分散配置し、上記各リンクと上記駆動機構と上記
駆動機構制御装置とでそれぞれ第１のユニット及び第２
のユニットを構成し、上記第１のユニットから上記第２
のユニットへの電力供給を非接触で行う電力供給手段を
備えたロボット装置において、上記電力供給手段は上記
中空部に向けて発光する発光素子を上記第１のユニット
に配置して、上記発光素子の光を受光するように上記第
２のユニットに受光素子を配置したことを特徴とするロ
ボット装置。
【請求項１４】請求項１３に記載のロボット装置にお
いて、関節が接合状態のときに中空部が開通し、上記関
節が分離状態のときに上記中空部をシャッターで遮蔽す
る遮蔽手段を備えたことを特徴とするロボット装置。
【請求項１５】第１のリンクと第２のリンクとを連通
した中空部を有する関節で回転可能にし、上記両リンク
間の信号授受を非接触で行う信号授受手段を備えたロボ
ット装置において、上記駆動機構の中空モータを上記中
空部と同軸状に上記第１のユニットに配置し、上記各ユ
ニットの上記各中空部間をロータリージョイントで接続
して、上記中空部をエアー供給ラインとしたことを特徴
とするロボット装置。
【請求項１６】請求項１５に記載のロボット装置にお
いて、中空モータはアウターロータ型のダイレクトドラ
イブモータであることを特徴とするロボット装置。
【請求項１７】請求項１５に記載のロボット装置にお
いて、中空モータはインナーロータ型の中空減速機付モ
ータであることを特徴とするロボット装置。