ロボットの回転関節用配線装置
【課題】組立前或いは組立時の作業によってフレキシブルプリント配線板に形成された断線検出用信号線が損傷を受け難くする。
【解決手段】フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ板）１４には、サーボモータへ電源を供給する４本の電源線３１ａと、サーボモータとロボット制御装置との間で信号を送受する２本の制御用信号線３１ｂと、２本の断線検出用信号線３１ｃとが設けられている。断線検出用信号線３１ｃは、厚さが電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂと同一で、幅が電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂの線幅よりも狭く設定され、且つ、ＦＰＣ板１４の幅方向についての断線検出用信号線３１ｃの配列位置は、断線検出用信号線３１ｃとＦＰＣ板１４の幅方向の外縁との間に、少なくとも１本の制御用信号線３１ｂが存在する。
【解決手段】フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ板）１４には、サーボモータへ電源を供給する４本の電源線３１ａと、サーボモータとロボット制御装置との間で信号を送受する２本の制御用信号線３１ｂと、２本の断線検出用信号線３１ｃとが設けられている。断線検出用信号線３１ｃは、厚さが電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂと同一で、幅が電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂの線幅よりも狭く設定され、且つ、ＦＰＣ板１４の幅方向についての断線検出用信号線３１ｃの配列位置は、断線検出用信号線３１ｃとＦＰＣ板１４の幅方向の外縁との間に、少なくとも１本の制御用信号線３１ｂが存在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの回転関節によって結合された２部材間での配線に用いるもので、特に、フレキシブルプリント配線板を用いたロボットの回転関節用配線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用のロボットは、ベースに複数のアームを回転関節によって順次結合して構成され、アームの先端である手首部には、通常、ハンドなどのエンドエフェクタが装着される。このような産業用のロボットでは、アームやエンドエフェクタなどの駆動源をなすモータに電源を供給したり、駆動源とロボットコントローラ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る。
上記の２つの配線方式のいずれを採用するにせよ、回転関節部分では、２つの部材（ベースとアーム、アームとアーム、アームと手首部など）の相対回転を阻害しないような配線構造とする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、内部配線方式を採用した場合の回転関節部分の配線構造が開示されている。これは、ケーブルを回転関節の回転中心に通し、２つの部材の相対回転をケーブルの捩れによって吸収する構成である。
特許文献２には、外部配線方式を採用した場合の回転関節部分の配線構造が開示されている。この特許文献２では、配線パターンを形成したフレキシブルシートを使用しており、このフレキシブルシートを円弧状に弛ませて、相対回転する２つの部材間に跨るように、円弧状に弛ませた状態で固定し、２つの部材の相対回転をフレキシブルシートの円弧状の弛み部分で吸収するようにしている。
【０００４】
なお、ロボットの回転関節部分ではないが、特許文献３には、自動車のステアリングホイール側と車体側とを電気的に接続するためのスパイラルケーブル装置が開示されている。このスパイラルケーブル装置は、円筒状の外筒と、この外筒の内側に当該外筒と相対回転可能に設けられた内筒とを備えたケースの内部に、帯状の長いフレキシブルフラットケーブルを、内筒の外周囲に巻回した状態にして収納して構成されたもので、フレキシブルフラットケーブルの一端は内筒から外部に導出され、他端は外筒から外部に導出されている。
【０００５】
また、特許文献４には、液晶表示装置ではあるが、フレキシブルプリント回路基板を用いた場合、配線の断線を早い段階で検知するために、フレキシブルプリント回路基板に断線検出用信号線を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１４３１８６号公報
【特許文献２】特開平１−１５３２９０号公報
【特許文献３】特開２００３−３２４８３５号公報
【特許文献４】特開２００８−１５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、２つの部材の相対回転をケーブルの捩れによって吸収する構成であるから、回転関節の回転中心を通す部分が短いと、ケーブルの単位長さ当たりの捻り量が多くなるので、断線などを早期に生じ易くなる。このため、回転関節の回転中心を通る部分を長くしなければならず、ケーブル配線のために必要とするスペースを回転関節の回転軸方向に広く取らねばならなくなる。これは、特に多くの部品を密に配置している小型ロボットにあっては、回転関節部分の大型化を招き、大変不利である。
【０００８】
特許文献２では、２つの部材が相対回転すると、フレキシブルシートが屈伸するけれども、その屈伸は常に同じ部分で行われ易く、やはり、フレキシブルシートが早期に疲労して破損する恐れがある。
特許文献３に開示されたスパイラルケーブル装置は、フレキシブルフラットケーブルの内筒に対する巻き付き巻き戻しによってステアリングホイールの回転を吸収する構造であるので、ケーブルの捻りを利用する構造に比べて、装置の回転軸線方向の厚さを薄くできると共に、ケーブルの屈伸を伴うものに比べてフレキシブルフラットケーブルの寿命も長くなる。
【０００９】
しかしながら、自動車のステアリングホイールは、人が回転操作するものであるから、その回転速度は遅いし、また、回転操作時間も長くはない。これに対し、ロボットのアームは、高速回転し、その回転速度はステアリングホイールの比ではない。しかも、産業用ロボットの運転時間は長く、２４時間連続で運転されることもあり得る。特許文献３のスパイラルケーブル装置は、自動車のステアリングホイールの回転を吸収するためのもので、高速回転および長時間回転を予想していないから、ロボットの高速旋回するアームなどの回転関節部分にそのまま転用することは不可能である。特に、フレキシブルフラットケーブルは、アームの高速回転により過酷な使用状態となり、屈伸はしないけれども、長期使用に際しては配線にマイクロクラックが入り、断線する可能性があるため、フレキシブルフラットケーブルに細い断線検出用信号線を設け、電源線などの断線を予知する必要がある。
【００１０】
この場合、細い断線検出用信号線を、特許文献４に示されているように、フレキシブルフラットケーブル（以下、フレキシブルプリント配線板）の外縁近くに形成したのでは、フレキシブルプリント配線板を単体で扱う際、或いは、フレキシブルプリント配線板をスパイラルケーブル装置のケース内に組み込む際、そのフレキシブルプリント配線板を他部材に当ててしまったり、また、作業台の上にフレキシブルプリント配線板を伸ばしたり、作業台上で載置場所を変える際に作業台と擦れたりした場合、フレキシブルプリント配線板の外縁が一番損傷を受け易く、断線検出用信号線が使用前にダメージを受けてしまい、断線検出用信号線の断線時期が異常に早まるといった不具合を生ずることが予想される。
【００１１】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、自動車用のスパイラルケーブル装置と原理的に同様な装置を使用してロボットの回転関節部分の配線装置とする場合、組立前或いは組立時の作業によってフレキシブルプリント配線板に形成された断線検出用信号線が損傷を受け難くすることができるロボット関節用配線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、配線ケース内に、フレキシブルプリント配線板を芯部材の外周に巻くように収納し、このフレキシブルプリント配線板の一端側および他端側を、配線ケースの構成部品であって互いに相対回転可能な筒状の筐体と前記芯部材とからそれぞれ導出するので、フレキシブルプリント配線板の早期疲労を防止しながら、配線装置が回転関節部分の回転軸方向に占めるスペース幅を狭くすることができる。
【００１３】
しかも、フレキシブルプリント配線板に形成する複数の導電線は、少なくともアクチュエータへ電源を供給する複数の電源線またはアクチュエータの複数の制御用信号線と、複数の断線検出用信号線とし、断線検出用信号線は、厚さが前記電源線または制御用信号線と同一で、幅が電源線または制御用信号線のうちの最も幅狭も線幅よりも狭く設定され、且つ、フレキシブルプリント配線板の幅方向についての断線検出用信号線の配列位置は、断線検出用信号線とフレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁との間に、少なくとも１本の電源線または制御用信号線が存在するように、フレキシブルプリント配線板の幅方向中央側に定めたので、フレキシブルプリント配線板の外縁近くには、線幅の広い電源線または制御用信号線が位置していることとなる。このため、フレキシブルプリント配線板を配線ケース内に組み込んだ時、その組み込み終了までの間にフレキシブルプリント配線板の外縁がダメージを受けたとしても、その外縁のダメージの影響が断線検出用信号線まで及び難くなる。そして、フレキシブルプリント配線板を配線ケース内に組み込んだ後は、フレキシブルプリント配線板に形成された各種の導電線は、厚みが同一であることから、均等に損傷が生じてゆくので、一番線幅の細い断線検出用信号線が一番早く断線し、他の線の断線が近いことを予報する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、（ａ）は導電線の配列状態を示すために導電線に斜線を付して示すＦＰＣ板の部分的な拡大平面図、（ｂ）はＦＰＣ板の断面図
【図２】回転関節構造と共に示す回転関節用配線装置の横断面図
【図３】外カバーを取り外して図２のＡ−Ａ線の矢印方向から見た側面図
【図４】回転関節用配線装置の縦断面図
【図５】回転関節用配線装置の分解斜視図
【図６】産業用ロボットの斜視図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図４相当図
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６を参照しながら説明する。図６に示す産業用ロボット１は、例えば６軸の垂直多関節型のものとして構成され、床に設置されるベース２と、このベース２に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部３と、このショルダ部３に上下方向に旋回可能に支持された下アーム４と、この下アーム４に上下方向に旋回可能に支持された後上アーム５と、この後上アーム５に捻り回転可能に支持された前上アーム６と、この前上アーム６に上下方向に旋回可能に支持された手首７と、この手首７に捻り回転可能に支持されたフランジ８とを備えている。そして、アーム先端であるフランジ８には、ハンドなどのエンドエフェクト（図示せず）が取り付けられるようになっている。エンドエフェクタとしては、ハンドの他に、視覚検査装置のカメラなどが考えられる。ここで、視覚検査装置とは、ワークの所望の検査ポイントをカメラで撮影してその撮影画像情報をロボットコントローラに送信し、ロボットコントローラが受信した撮影画像信号をディスプレイに表示するというもので、ディスプレイに表示されたカメラの撮影画像を目で見て組立や加工などの良否を検査するものである。
【００１６】
上記のショルダ部３はベース２に、下アーム４はショルダ部３に、後上アーム５は下アーム４に、前上アーム６は後上アーム５に、手首７は前上アーム６に、フランジ８は手首７に、それぞれ回転関節によって回転可能に支持されている。図２は、これら各部の回転関節構造のうち、手首７の前上アーム６に対する回転関節構造を示している。この図２において、前上アーム６は、アーム基枠９を複数の外カバー１０により覆って構成されている。この前上アーム６のアーム基枠９の先端部分には、軸穴９ａが形成されている。これに対し、手首７側には筒状の軸部７ａが突設されている。この軸部７ａは、前上アーム６のアーム基枠９の軸穴９ａに嵌合され、クロスローラベアリング１１により相対回転可能に支持されている。手首７はこのような回転関節構造によって前上アーム６に上下方向に旋回可能に支持されているが、ショルダ部３、下アーム４、後上アーム５、前上アーム６、フランジ８といった他のロボット要素の回転関節も同様の構造である。
【００１７】
上記の旋回可能或は捻り回転可能なロボット要素であるショルダ部３、下アーム４、後上アーム５、前上アーム６、手首７、フランジ８は、それぞれアクチュエータ、例えばサーボモータ（図示せず）を駆動源としている。これらのサーボモータに電源を供給したり、或は、ロボットコントローラからサーボモータの駆動回路に制御信号を送信したり、サーボモータのロータリエンコーダからロボットコントローラに回転検知信号を送信したりするために、ベース２から先端の手首７に至るまでのロボット内部には、ケーブル（図示せず）が通されている。
【００１８】
また、フランジ８に取り付けられるエンドエフェクタがハンドであれば、当該ハンドのアクチュエータであるサーボモータに電源を供給したり、ハンドのサーボモータとロボットコントローラとの間で制御信号や回転検知信号を送受したりするためのケーブルがロボット内部に通される。エンドエフェクタが視覚検査装置のカメラである場合には、カメラに電源を供給したり、カメラからの撮影画像信号をロボットコントローラに送信したりするためのケーブルがロボット内部に通される。
【００１９】
このロボット内部にケーブルを通す配線のうち、回転関節部分を通す配線には、図２〜図５に示す回転関節用配線装置１２が用いられる。この図２〜図５の回転関節用配線装置１２は手首７の回転関節のものであるが、他の回転関節に用いられる配線装置も同様の構成のものである。回転関節用配線装置１２は、配線ケース１３内に帯状の長尺なフレキシブルプリント配線板１４を収納してなる。この実施形態の場合、フレキシブルプリント配線板１４は一枚ではなく、複数枚重ねられてフレキシブルプリント配線板群となっている。なお、以下では、フレキシブルプリント配線板１４を、ＦＰＣ板１４と称することとする。
【００２０】
回転関節用配線装置１２の配線ケース１３は、透明プラスチック製の両端面が開放された円筒状の筐体１５と、中心部に円形の芯部材１６を一体に有した透明プラスチック製の第１の円板１７と、同じく透明プラスチック製の第２の円板１８とから構成されている。
【００２１】
第１の円板１７および第２の円板１８は、筐体１５の両側の開放面を塞ぐためのもので、第１の円板１７は、筐体１５の内側に嵌合する円形嵌合突部１７ａを有し、第２の円板１８は、筐体１５の外側に嵌合する環状嵌合リブ１８ａを有している。第２の円板１８は、第１の円板１７の芯部材１６にねじ１９によって固定されて第１の円板１７と一体化される。この一体化された第１の円板１７と第２の円板１８とは、中心に芯部材１６を有したリール２０を構成する。
【００２２】
第１の円板１７と第２の円板１８を一体化してリール２０を構成する際、第１の円板１７と第２の円板１８との間に筐体１５を配することにより、筐体１５がリール２０に対して相対回転可能に組み付けられ、前記配線ケース１３として構成される。この場合、円形嵌合突部１７ａおよび環状嵌合リブ１８ａが筐体１５と嵌合することにより、筐体１５とリール２０との心ずれ方向の動きが規制される。
【００２３】
配線ケース１３に組み立てられた状態で、芯部材１６は筐体１５内の中心部に位置する。この芯部材１６には、円弧状の保持溝１６ａが形成されており、この保持溝１６ａ内に止め具２１が嵌着されている。一方、筐体１５には、その内周面から外周面に向かって円弧を描くようにしてスリット１５ａが形成されている。このスリット１５ａは、筐体１５の外周面において所定幅で開口している。
【００２４】
そして、配線ケース１３内に収納された前記ＦＰＣ板１４の一端部は、上記止め具２１の内側に挿入保持され、他端部は、筐体１５のスリット１５ａ内に挿入されている。このスリット１５ａ内に挿入されたＦＰＣ板１４の他端部は、筐体１５の外周面におけるスリット１５ａの開放口を塞ぐようにして当該筐体１５に固定された押え具２２によってスリット１５ａ内面に押圧されている。このようにして両端部が筐体１５と芯部材１６に取り付けられたＦＰＣ板１４は、芯部材１６の外周に所要回数スパイラル状に緩く巻かれた状態となっている。
【００２５】
前記ＦＰＣ板１４は、図５に示すように、両端部に互いに逆方向に直角に延びる延長部１４ａ，１４ｂを有している。このＦＰＣ板１４の延長部１４ａ，１４ｂの先端部には、それぞれ接続端子２３および２４が取り付けられている。そして、芯部材１６に保持されたＦＰＣ板１４の一方の延長部１４ａは、第２の円板１８にその外周から中心部にかけて直線状に形成されたスリット１８ｂを通して外方へ導出されている。また、筐体１５のスリット１５ａに保持されたＦＰＣ板１４の他端側の延長部１４ｂは、スリット１５ａのうち第１の円板１７による閉鎖から除かれた部分を通して外方へと導出されている。
【００２６】
ＦＰＣ板１４を収納した配線ケース１３は、筐体１５をアルミなどの金属製の保持筒２５に取り付けた上で、図２に示すように、筐体１５およびリール２０の相対回転の中心を、手首７および前上アーム６の相対回転の中心に一致させるようにして回転関節部分に配置されている。そして、保持筒２５のフランジ２５ａが例えば手首７の軸部７ａにねじ２６によって固定されている。これにより、筐体１５が保持筒２５を介して手首７（ロボットの相対回転する一方の部材）に取り付けられる。
【００２７】
筐体１５が手首７の軸部７ａに固定された配線ケース１３は、前上アーム６のアーム基枠９にねじ２７によって固定された取り付け枠２８の筒状収納部２８ａ内に収納されている。この筒状収納部２８ａの端部には、図３に示すように、例えばＴ型の連結枠２８ｂが形成されており、この連結枠２８ｂが第２の円板１８と共にねじ２９によって芯部材１６に固定されている。これにより、リール２０（芯部材１６）が連結枠２８ｂを介して前上アーム６（ロボットの相対回転する他方の部材）に取り付けられる。なお、連結枠２８ｂには、第２の円板１８のスリット１８ｂから外方に導出されたＦＰＣ板１４の延長部１４ａを通すためのスリット２８ｃが形成されている。そして、前記外カバー１０が取り付け枠２８を覆うようにしてアーム基枠９および取り付け枠２８にねじ３０によって固定される。
【００２８】
配線ケース１３の第２の円板１８から導出されたＦＰＣ板１４の一方の延長部１４ａは前上アーム６内に収納され、その接続端子２３が前上アーム６内の所定部位に固定される。そして、この接続端子２３に前上アーム６内に配線された図示しないケーブルが接続端子を介して接続される。また、配線ケース１３の筐体１５から第１の円板１７側に導出された他方の延長部１４ｂは手首７内に収納され、その接続端子２４が手首７内の所定部位に固定される。そして、この接続端子２４に前上アーム６内に配線された図示しないケーブルが接続端子を介して接続される。
【００２９】
以上のようにして前上アーム６内に配線されたケーブルと、手首７内に配線されたケーブルとが回転関節用配線装置１２を介して接続される。この回転関節用配線装置１２において、手首７が前上アーム６に対して相対回転すると、その相対回転の方向により、ＦＰＣ板１４は、芯部材１６に巻き付き或は巻き戻されるように両端間において曲がるように撓み、或は曲がりが伸ばされるようになり、これによって、筐体１５とリール２０ひいては手首７と前上アーム６の相対回転を吸収する。このため、配線ケース１３がＦＰＣ板１４をスパイラル状に収容できる程度の比較的小型のもので済むので、狭いスペースでも配設可能で、余分なスペースの余りない小型ロボットに対しても、大型化を招来せず、或は大型化を伴っても僅かに大きくするだけで済むようになる。
【００３０】
ところで、ＦＰＣ板１４は、図１に示すように、複数本の導電線３１を形成したプラスチック製フィルム、例えばポリイミドフィルム３２に、絶縁被覆のためのポリイミドフィルム３３を接着剤３４により接着して構成され、可撓性を有する。
【００３１】
上記導電線３１は、複数本（４本）の電源線３１ａ、複数本（２本）の制御用信号線３１ｂ、複数本（２本）の断線検出用信号線３１ｃからなる。電源線３１ａは、サーボモータなどに電源を供給するための導電線で、制御用信号線３１ｂは、サーボモータの制御のために当該サーボモータと信号を送受するための導電線であり、断線検出用信号線３１ｃは、長期使用により、電源線３１ａや制御用信号線３１ｂにマイクロクラックが入り、断線に至る恐れがあるので、その断線を予知するためのものである。２本の断線検出用信号線３１ｃは、最先端で互いに接続されており、基端がロボットコントローラの断線検知回路に接続されている。そして、断線検出用信号線３１ｃが断線すると、その抵抗値が大きく（無限大）上昇するため、断線検知回路がこの抵抗値変化により断線検出用信号線３１ｃの断線を検知する構成である。
【００３２】
上記電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂ、断線検出用信号線３１ｃは、いずれも厚さｔが同一である。幅寸法については、電源線３１ａと制御用信号線３１ｂはｗ１と同一で、断線検出用信号線３１ｃは、電源線３１ａおよび制御用信号線３１ｂよりも幅狭のｗ２である。
【００３３】
電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂ、断線検出用信号線３１ｃの配列は、ＦＰＣ板１４の一方の外縁（図示右縁）から、１本の制御用信号線３１ｂ、２本の断線検出用信号線３１ｃ、一本の制御用信号線３１ｂ、４本の電源線３１ａという順に並び設けられている。このように断線検出用信号線３１ｃは、ＦＰＣ板１４の外縁との間に、少なくとも１本の制御用信号線３１ｂまたは少なくとも１本の電源線３１ａが存在するように、ＦＰＣ板１４の中央側に位置して設けられているものである。
【００３４】
このようなＦＰＣ板１４であれば、ＦＰＣ板１４を配線ケース１３内に組み込む作業によって断線検出用信号線３１ｃがダメージを受けて損傷することを極力防止できる。この断線検出用信号線３１ｃの損傷防止の理解のために、ＦＰＣ板１４がどのようにして配線ケース１３内に組み込まれるかについて、その手順の一例を説明する。即ち、まず、複数枚のＦＰＣ板１４を重ね合わせて両端部分を互いに接着する。そして、延長部１４ａ．１４ｂに接続端子２３，２４を接続する。
【００３５】
次いで、このＦＰＣ板１４の一端部、即ち延長部１４ａが直角方向に延長されている部分を止め具２１の内側に挿入し、止め具２１を第１の円板１７の芯部材１６の保持溝１６ａに嵌着する。そして、ＦＰＣ板１４を第１の円板１７の芯部材１６の外周に巻き付け、第１の円板１７を、円形嵌合突部１７ａを筐体１５の一方の端部の内側に嵌め込むようにして、筐体１５の一方の端部に配設する。次いで、ＦＰＣ板１４の他端部、即ち延長部１４ｂが直角方向に延長されている部分を筐体１５のスリット１５ａ内に差し込む。そして、押え具２２を筐体１５に取り付けてＦＰＣ板１４の他端部を固定する。
【００３６】
その後、第２の円板１８を、環状嵌合リブ１８ａを筐体１５の他方の端部外側に嵌合するようにして、筐体１５の他方の端部に配設する。このとき、ＦＰＣ板１４の延長部１４ａを、スリット１８ｂ内に対し第２の円板１８の外周面における開口側から中心部に向かって差し入れるようにしながら、第２の円板１８を筐体１５の他方の端部に配設するものである。その後、第２の円板１８をねじ１９により芯部材１６に固定する。なお、複数枚のＦＰＣ板１４には油を塗布して低摩擦とすることが好ましい。
【００３７】
このようにしてＦＰＣ板１４は配線ケース１３内に組み込まれるが、それまでに、ＦＰＣ板１４は色々な取り扱われ方をする。例えば、作業台の上で擦られたり、他部材に当ててしまったりする。また、ＦＰＣ板１４を止め具２１に取り付けたり、筐体１５のスリット１５ａ内に挿入したりする際にも、ＦＰＣ板１４に筐体１５、芯部材１６、第１の円板１７、第２の円板１８、止め具２２を当てたり擦ったりしてダメージを与えたることがある。
【００３８】
このような場合、一番損傷を受けるのは、ＦＰＣ板１４の外縁である。このため、仮に断線検出用信号線３１ｃが他の電源線３１ａや制御用信号線３１ｂよりもＦＰＣ板１４の外縁側に存在すると、ＦＰＣ板１４の外縁に受けたダメージの影響が直ちに細い断線検出用信号線３１ｃに及び、断線検出用信号線３１ｃにマイクロクラックが入ったりする。
【００３９】
これに対し、本実施形態では、断線検出用信号線３１ｃとＦＰＣ板１４の外縁との間には、少なくとも１本の幅の広い制御用信号線３１ｂが存在しているので、ＦＰＣ板１４の外縁に与えられたダメージが中央側の断線検出用信号線３１ｃに及び難くなる。勿論、ＦＰＣ板１４の外縁のダメージは、最も外縁に近い制御用信号線３１ｂに影響を与えるが、制御用信号線３１ｂは幅広でその影響は小さい。
【００４０】
電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂ、断線検出用信号線３１ｃは、厚さｔがいずれも同じであることから、実使用後は、均等にマイクロクラックが発生してゆくようになる。このため、最も細い断線検出用信号線３１ｃが信号線３１や制御用信号線３１ｂに先んじて断線を生ずる。この断線は断線検知回路によって検知され、使用者に他の電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂもまもなく断線するであろうことを報知する。
【００４１】
このように本実施形態では、配線ケース１３の組み立て前或は組み立て時の作業によってＦＰＣ板１４の外縁がダメージを受けても、最も線幅の狭い断線検出用信号線３１ｃがそのダメージの影響を極力受けないようにしたので、ロボット動作が高速で行われ、しかも、ロボット動作が長時間連続して行われるという事情があっても、断線検出用信号線３１ｃが電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂの断線とは無関係に、異常に早い時期に断線してしまうことを防止でき、従って、断線検出用信号線３１ｃの断線によって電源線３１ａや制御用信号線３１ｂの断線時期を適正に予報することができる。
【００４２】
図７は本発明の第２の実施形態を示す。これは、断線検出用信号線３１ｃを、ＦＰＣ板１４の幅方向中央部に配列し、その両側に電源線３１ａおよび制御用信号線３１ｂを対象配置したものである。このように構成しても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図８および図９は本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と相違するところは、配線ケース１３内に、ローラ列を有する摺動補助器３５を回転運動可能に設け、この摺動補助器３５の内側と外側とでＦＰＣ板１４の巻き方向が逆方向となるようにしたところにある。
【００４４】
即ち、摺動補助器３５は、例えば第２の円板１８に形成した円形のレール溝３６に沿って円運動可能に設けたＣ字状の回転板３７と、この回転板３７に回転自在に設けられた複数のローラ３８とからなる。配線ケース１３内のＦＰＣ板１４は、摺動補助器３５の内側において芯部材１６の周りに巻かれた後、摺動補助器３５の内側から外側に出されて摺動補助器３５の外側において芯部材１６の周りに逆方向に巻かれている。
【００４５】
この実施形態では、筐体１５がリール２０に対し、矢印Ｌ方向に相対回転する場合には、ＦＰＣ板１４が摺動補助器３５を引っ張るようにして同方向に回転させながら、摺動補助器３５の外側の部分においては当該摺動補助器３５に巻き付き、摺動補助器３５の内側の部分においては芯部材１６に対して巻き戻されるようになる。筐体１５がリール２０に対し、矢印Ｌとは反対方向に相対回転する場合には、ＦＰＣ板１４の巻き方向が変化する折り返し部１４ｂが回転板３７に立設された受け柱３７ａに当接して当該受け柱３７ａを押すように作用する。このため、ＦＰＣ板１４は、摺動補助器３５を矢印Ｌとは反対方向に回転させながら、摺動補助器３５の外側の部分においては当該摺動補助器３５から巻き戻され、摺動補助器３５の内側の部分においては芯部材１６に対して巻き付けられるようになる。このようにＦＰＣ板１４は、巻き付き巻き戻し動作する際、摺動補助器３５のローラ３８に接して当該ローラ３８を回転させながら動作するので、ＦＰＣ板１４どうしが互いに接して摩耗するという不具合の発生を極力防止することができ、より高速回転、長時間回転に耐え得るものとすることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或は変更が可能である。
電源線３１ａと制御用信号線３１ｂとは線幅が異なっていても良い。この場合、断線検出用信号線３１ｃの線幅は、電源線３１ａと制御用信号線３１ｂのうち、線幅の狭い側の線よりも更に狭くする。
【００４７】
ＦＰＣ板１４に配列する導電線は、電源線３１ａと断線検出用信号線３１ｃとの組み合わせ、制御用信号線３１ｂと断線検出用信号線３１ｃとの組み合わせであっても良い。他の用途の導電線が含まれていても良い。
【００４８】
ＦＰＣ板１４の両端部に延長部１４ａ，１４ｂを設けず、ＦＰＣ板１４の両端部を配線ケース１３から僅かに外方に導出氏、この両端部に接続端子２３，２４を接続して当該接続端子２３，２４を第１の円板１７、第２の円板１８に取り付ける構成としても良い。
【符号の説明】
【００４９】
図面中、６は前上アーム、７は手首、９はアーム基枠、１０は外カバー、１２は回転関節用配線装置、１３は配線ケース、１４はフレキシブルプリント配線板、１５は筐体、１６は芯部材、１７は第１の円板、１８は第２の円板、２８は取り付け枠、３１は導電線、３１ａは電源線、３１ｂは制御用信号線、３１ｃは断線検出用信号線、３５は摺動補助器を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの回転関節によって結合された２部材間での配線に用いるもので、特に、フレキシブルプリント配線板を用いたロボットの回転関節用配線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用のロボットは、ベースに複数のアームを回転関節によって順次結合して構成され、アームの先端である手首部には、通常、ハンドなどのエンドエフェクタが装着される。このような産業用のロボットでは、アームやエンドエフェクタなどの駆動源をなすモータに電源を供給したり、駆動源とロボットコントローラ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る。
上記の２つの配線方式のいずれを採用するにせよ、回転関節部分では、２つの部材（ベースとアーム、アームとアーム、アームと手首部など）の相対回転を阻害しないような配線構造とする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、内部配線方式を採用した場合の回転関節部分の配線構造が開示されている。これは、ケーブルを回転関節の回転中心に通し、２つの部材の相対回転をケーブルの捩れによって吸収する構成である。
特許文献２には、外部配線方式を採用した場合の回転関節部分の配線構造が開示されている。この特許文献２では、配線パターンを形成したフレキシブルシートを使用しており、このフレキシブルシートを円弧状に弛ませて、相対回転する２つの部材間に跨るように、円弧状に弛ませた状態で固定し、２つの部材の相対回転をフレキシブルシートの円弧状の弛み部分で吸収するようにしている。
【０００４】
なお、ロボットの回転関節部分ではないが、特許文献３には、自動車のステアリングホイール側と車体側とを電気的に接続するためのスパイラルケーブル装置が開示されている。このスパイラルケーブル装置は、円筒状の外筒と、この外筒の内側に当該外筒と相対回転可能に設けられた内筒とを備えたケースの内部に、帯状の長いフレキシブルフラットケーブルを、内筒の外周囲に巻回した状態にして収納して構成されたもので、フレキシブルフラットケーブルの一端は内筒から外部に導出され、他端は外筒から外部に導出されている。
【０００５】
また、特許文献４には、液晶表示装置ではあるが、フレキシブルプリント回路基板を用いた場合、配線の断線を早い段階で検知するために、フレキシブルプリント回路基板に断線検出用信号線を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１４３１８６号公報
【特許文献２】特開平１−１５３２９０号公報
【特許文献３】特開２００３−３２４８３５号公報
【特許文献４】特開２００８−１５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、２つの部材の相対回転をケーブルの捩れによって吸収する構成であるから、回転関節の回転中心を通す部分が短いと、ケーブルの単位長さ当たりの捻り量が多くなるので、断線などを早期に生じ易くなる。このため、回転関節の回転中心を通る部分を長くしなければならず、ケーブル配線のために必要とするスペースを回転関節の回転軸方向に広く取らねばならなくなる。これは、特に多くの部品を密に配置している小型ロボットにあっては、回転関節部分の大型化を招き、大変不利である。
【０００８】
特許文献２では、２つの部材が相対回転すると、フレキシブルシートが屈伸するけれども、その屈伸は常に同じ部分で行われ易く、やはり、フレキシブルシートが早期に疲労して破損する恐れがある。
特許文献３に開示されたスパイラルケーブル装置は、フレキシブルフラットケーブルの内筒に対する巻き付き巻き戻しによってステアリングホイールの回転を吸収する構造であるので、ケーブルの捻りを利用する構造に比べて、装置の回転軸線方向の厚さを薄くできると共に、ケーブルの屈伸を伴うものに比べてフレキシブルフラットケーブルの寿命も長くなる。
【０００９】
しかしながら、自動車のステアリングホイールは、人が回転操作するものであるから、その回転速度は遅いし、また、回転操作時間も長くはない。これに対し、ロボットのアームは、高速回転し、その回転速度はステアリングホイールの比ではない。しかも、産業用ロボットの運転時間は長く、２４時間連続で運転されることもあり得る。特許文献３のスパイラルケーブル装置は、自動車のステアリングホイールの回転を吸収するためのもので、高速回転および長時間回転を予想していないから、ロボットの高速旋回するアームなどの回転関節部分にそのまま転用することは不可能である。特に、フレキシブルフラットケーブルは、アームの高速回転により過酷な使用状態となり、屈伸はしないけれども、長期使用に際しては配線にマイクロクラックが入り、断線する可能性があるため、フレキシブルフラットケーブルに細い断線検出用信号線を設け、電源線などの断線を予知する必要がある。
【００１０】
この場合、細い断線検出用信号線を、特許文献４に示されているように、フレキシブルフラットケーブル（以下、フレキシブルプリント配線板）の外縁近くに形成したのでは、フレキシブルプリント配線板を単体で扱う際、或いは、フレキシブルプリント配線板をスパイラルケーブル装置のケース内に組み込む際、そのフレキシブルプリント配線板を他部材に当ててしまったり、また、作業台の上にフレキシブルプリント配線板を伸ばしたり、作業台上で載置場所を変える際に作業台と擦れたりした場合、フレキシブルプリント配線板の外縁が一番損傷を受け易く、断線検出用信号線が使用前にダメージを受けてしまい、断線検出用信号線の断線時期が異常に早まるといった不具合を生ずることが予想される。
【００１１】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、自動車用のスパイラルケーブル装置と原理的に同様な装置を使用してロボットの回転関節部分の配線装置とする場合、組立前或いは組立時の作業によってフレキシブルプリント配線板に形成された断線検出用信号線が損傷を受け難くすることができるロボット関節用配線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、配線ケース内に、フレキシブルプリント配線板を芯部材の外周に巻くように収納し、このフレキシブルプリント配線板の一端側および他端側を、配線ケースの構成部品であって互いに相対回転可能な筒状の筐体と前記芯部材とからそれぞれ導出するので、フレキシブルプリント配線板の早期疲労を防止しながら、配線装置が回転関節部分の回転軸方向に占めるスペース幅を狭くすることができる。
【００１３】
しかも、フレキシブルプリント配線板に形成する複数の導電線は、少なくともアクチュエータへ電源を供給する複数の電源線またはアクチュエータの複数の制御用信号線と、複数の断線検出用信号線とし、断線検出用信号線は、厚さが前記電源線または制御用信号線と同一で、幅が電源線または制御用信号線のうちの最も幅狭も線幅よりも狭く設定され、且つ、フレキシブルプリント配線板の幅方向についての断線検出用信号線の配列位置は、断線検出用信号線とフレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁との間に、少なくとも１本の電源線または制御用信号線が存在するように、フレキシブルプリント配線板の幅方向中央側に定めたので、フレキシブルプリント配線板の外縁近くには、線幅の広い電源線または制御用信号線が位置していることとなる。このため、フレキシブルプリント配線板を配線ケース内に組み込んだ時、その組み込み終了までの間にフレキシブルプリント配線板の外縁がダメージを受けたとしても、その外縁のダメージの影響が断線検出用信号線まで及び難くなる。そして、フレキシブルプリント配線板を配線ケース内に組み込んだ後は、フレキシブルプリント配線板に形成された各種の導電線は、厚みが同一であることから、均等に損傷が生じてゆくので、一番線幅の細い断線検出用信号線が一番早く断線し、他の線の断線が近いことを予報する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、（ａ）は導電線の配列状態を示すために導電線に斜線を付して示すＦＰＣ板の部分的な拡大平面図、（ｂ）はＦＰＣ板の断面図
【図２】回転関節構造と共に示す回転関節用配線装置の横断面図
【図３】外カバーを取り外して図２のＡ−Ａ線の矢印方向から見た側面図
【図４】回転関節用配線装置の縦断面図
【図５】回転関節用配線装置の分解斜視図
【図６】産業用ロボットの斜視図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図４相当図
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６を参照しながら説明する。図６に示す産業用ロボット１は、例えば６軸の垂直多関節型のものとして構成され、床に設置されるベース２と、このベース２に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部３と、このショルダ部３に上下方向に旋回可能に支持された下アーム４と、この下アーム４に上下方向に旋回可能に支持された後上アーム５と、この後上アーム５に捻り回転可能に支持された前上アーム６と、この前上アーム６に上下方向に旋回可能に支持された手首７と、この手首７に捻り回転可能に支持されたフランジ８とを備えている。そして、アーム先端であるフランジ８には、ハンドなどのエンドエフェクト（図示せず）が取り付けられるようになっている。エンドエフェクタとしては、ハンドの他に、視覚検査装置のカメラなどが考えられる。ここで、視覚検査装置とは、ワークの所望の検査ポイントをカメラで撮影してその撮影画像情報をロボットコントローラに送信し、ロボットコントローラが受信した撮影画像信号をディスプレイに表示するというもので、ディスプレイに表示されたカメラの撮影画像を目で見て組立や加工などの良否を検査するものである。
【００１６】
上記のショルダ部３はベース２に、下アーム４はショルダ部３に、後上アーム５は下アーム４に、前上アーム６は後上アーム５に、手首７は前上アーム６に、フランジ８は手首７に、それぞれ回転関節によって回転可能に支持されている。図２は、これら各部の回転関節構造のうち、手首７の前上アーム６に対する回転関節構造を示している。この図２において、前上アーム６は、アーム基枠９を複数の外カバー１０により覆って構成されている。この前上アーム６のアーム基枠９の先端部分には、軸穴９ａが形成されている。これに対し、手首７側には筒状の軸部７ａが突設されている。この軸部７ａは、前上アーム６のアーム基枠９の軸穴９ａに嵌合され、クロスローラベアリング１１により相対回転可能に支持されている。手首７はこのような回転関節構造によって前上アーム６に上下方向に旋回可能に支持されているが、ショルダ部３、下アーム４、後上アーム５、前上アーム６、フランジ８といった他のロボット要素の回転関節も同様の構造である。
【００１７】
上記の旋回可能或は捻り回転可能なロボット要素であるショルダ部３、下アーム４、後上アーム５、前上アーム６、手首７、フランジ８は、それぞれアクチュエータ、例えばサーボモータ（図示せず）を駆動源としている。これらのサーボモータに電源を供給したり、或は、ロボットコントローラからサーボモータの駆動回路に制御信号を送信したり、サーボモータのロータリエンコーダからロボットコントローラに回転検知信号を送信したりするために、ベース２から先端の手首７に至るまでのロボット内部には、ケーブル（図示せず）が通されている。
【００１８】
また、フランジ８に取り付けられるエンドエフェクタがハンドであれば、当該ハンドのアクチュエータであるサーボモータに電源を供給したり、ハンドのサーボモータとロボットコントローラとの間で制御信号や回転検知信号を送受したりするためのケーブルがロボット内部に通される。エンドエフェクタが視覚検査装置のカメラである場合には、カメラに電源を供給したり、カメラからの撮影画像信号をロボットコントローラに送信したりするためのケーブルがロボット内部に通される。
【００１９】
このロボット内部にケーブルを通す配線のうち、回転関節部分を通す配線には、図２〜図５に示す回転関節用配線装置１２が用いられる。この図２〜図５の回転関節用配線装置１２は手首７の回転関節のものであるが、他の回転関節に用いられる配線装置も同様の構成のものである。回転関節用配線装置１２は、配線ケース１３内に帯状の長尺なフレキシブルプリント配線板１４を収納してなる。この実施形態の場合、フレキシブルプリント配線板１４は一枚ではなく、複数枚重ねられてフレキシブルプリント配線板群となっている。なお、以下では、フレキシブルプリント配線板１４を、ＦＰＣ板１４と称することとする。
【００２０】
回転関節用配線装置１２の配線ケース１３は、透明プラスチック製の両端面が開放された円筒状の筐体１５と、中心部に円形の芯部材１６を一体に有した透明プラスチック製の第１の円板１７と、同じく透明プラスチック製の第２の円板１８とから構成されている。
【００２１】
第１の円板１７および第２の円板１８は、筐体１５の両側の開放面を塞ぐためのもので、第１の円板１７は、筐体１５の内側に嵌合する円形嵌合突部１７ａを有し、第２の円板１８は、筐体１５の外側に嵌合する環状嵌合リブ１８ａを有している。第２の円板１８は、第１の円板１７の芯部材１６にねじ１９によって固定されて第１の円板１７と一体化される。この一体化された第１の円板１７と第２の円板１８とは、中心に芯部材１６を有したリール２０を構成する。
【００２２】
第１の円板１７と第２の円板１８を一体化してリール２０を構成する際、第１の円板１７と第２の円板１８との間に筐体１５を配することにより、筐体１５がリール２０に対して相対回転可能に組み付けられ、前記配線ケース１３として構成される。この場合、円形嵌合突部１７ａおよび環状嵌合リブ１８ａが筐体１５と嵌合することにより、筐体１５とリール２０との心ずれ方向の動きが規制される。
【００２３】
配線ケース１３に組み立てられた状態で、芯部材１６は筐体１５内の中心部に位置する。この芯部材１６には、円弧状の保持溝１６ａが形成されており、この保持溝１６ａ内に止め具２１が嵌着されている。一方、筐体１５には、その内周面から外周面に向かって円弧を描くようにしてスリット１５ａが形成されている。このスリット１５ａは、筐体１５の外周面において所定幅で開口している。
【００２４】
そして、配線ケース１３内に収納された前記ＦＰＣ板１４の一端部は、上記止め具２１の内側に挿入保持され、他端部は、筐体１５のスリット１５ａ内に挿入されている。このスリット１５ａ内に挿入されたＦＰＣ板１４の他端部は、筐体１５の外周面におけるスリット１５ａの開放口を塞ぐようにして当該筐体１５に固定された押え具２２によってスリット１５ａ内面に押圧されている。このようにして両端部が筐体１５と芯部材１６に取り付けられたＦＰＣ板１４は、芯部材１６の外周に所要回数スパイラル状に緩く巻かれた状態となっている。
【００２５】
前記ＦＰＣ板１４は、図５に示すように、両端部に互いに逆方向に直角に延びる延長部１４ａ，１４ｂを有している。このＦＰＣ板１４の延長部１４ａ，１４ｂの先端部には、それぞれ接続端子２３および２４が取り付けられている。そして、芯部材１６に保持されたＦＰＣ板１４の一方の延長部１４ａは、第２の円板１８にその外周から中心部にかけて直線状に形成されたスリット１８ｂを通して外方へ導出されている。また、筐体１５のスリット１５ａに保持されたＦＰＣ板１４の他端側の延長部１４ｂは、スリット１５ａのうち第１の円板１７による閉鎖から除かれた部分を通して外方へと導出されている。
【００２６】
ＦＰＣ板１４を収納した配線ケース１３は、筐体１５をアルミなどの金属製の保持筒２５に取り付けた上で、図２に示すように、筐体１５およびリール２０の相対回転の中心を、手首７および前上アーム６の相対回転の中心に一致させるようにして回転関節部分に配置されている。そして、保持筒２５のフランジ２５ａが例えば手首７の軸部７ａにねじ２６によって固定されている。これにより、筐体１５が保持筒２５を介して手首７（ロボットの相対回転する一方の部材）に取り付けられる。
【００２７】
筐体１５が手首７の軸部７ａに固定された配線ケース１３は、前上アーム６のアーム基枠９にねじ２７によって固定された取り付け枠２８の筒状収納部２８ａ内に収納されている。この筒状収納部２８ａの端部には、図３に示すように、例えばＴ型の連結枠２８ｂが形成されており、この連結枠２８ｂが第２の円板１８と共にねじ２９によって芯部材１６に固定されている。これにより、リール２０（芯部材１６）が連結枠２８ｂを介して前上アーム６（ロボットの相対回転する他方の部材）に取り付けられる。なお、連結枠２８ｂには、第２の円板１８のスリット１８ｂから外方に導出されたＦＰＣ板１４の延長部１４ａを通すためのスリット２８ｃが形成されている。そして、前記外カバー１０が取り付け枠２８を覆うようにしてアーム基枠９および取り付け枠２８にねじ３０によって固定される。
【００２８】
配線ケース１３の第２の円板１８から導出されたＦＰＣ板１４の一方の延長部１４ａは前上アーム６内に収納され、その接続端子２３が前上アーム６内の所定部位に固定される。そして、この接続端子２３に前上アーム６内に配線された図示しないケーブルが接続端子を介して接続される。また、配線ケース１３の筐体１５から第１の円板１７側に導出された他方の延長部１４ｂは手首７内に収納され、その接続端子２４が手首７内の所定部位に固定される。そして、この接続端子２４に前上アーム６内に配線された図示しないケーブルが接続端子を介して接続される。
【００２９】
以上のようにして前上アーム６内に配線されたケーブルと、手首７内に配線されたケーブルとが回転関節用配線装置１２を介して接続される。この回転関節用配線装置１２において、手首７が前上アーム６に対して相対回転すると、その相対回転の方向により、ＦＰＣ板１４は、芯部材１６に巻き付き或は巻き戻されるように両端間において曲がるように撓み、或は曲がりが伸ばされるようになり、これによって、筐体１５とリール２０ひいては手首７と前上アーム６の相対回転を吸収する。このため、配線ケース１３がＦＰＣ板１４をスパイラル状に収容できる程度の比較的小型のもので済むので、狭いスペースでも配設可能で、余分なスペースの余りない小型ロボットに対しても、大型化を招来せず、或は大型化を伴っても僅かに大きくするだけで済むようになる。
【００３０】
ところで、ＦＰＣ板１４は、図１に示すように、複数本の導電線３１を形成したプラスチック製フィルム、例えばポリイミドフィルム３２に、絶縁被覆のためのポリイミドフィルム３３を接着剤３４により接着して構成され、可撓性を有する。
【００３１】
上記導電線３１は、複数本（４本）の電源線３１ａ、複数本（２本）の制御用信号線３１ｂ、複数本（２本）の断線検出用信号線３１ｃからなる。電源線３１ａは、サーボモータなどに電源を供給するための導電線で、制御用信号線３１ｂは、サーボモータの制御のために当該サーボモータと信号を送受するための導電線であり、断線検出用信号線３１ｃは、長期使用により、電源線３１ａや制御用信号線３１ｂにマイクロクラックが入り、断線に至る恐れがあるので、その断線を予知するためのものである。２本の断線検出用信号線３１ｃは、最先端で互いに接続されており、基端がロボットコントローラの断線検知回路に接続されている。そして、断線検出用信号線３１ｃが断線すると、その抵抗値が大きく（無限大）上昇するため、断線検知回路がこの抵抗値変化により断線検出用信号線３１ｃの断線を検知する構成である。
【００３２】
上記電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂ、断線検出用信号線３１ｃは、いずれも厚さｔが同一である。幅寸法については、電源線３１ａと制御用信号線３１ｂはｗ１と同一で、断線検出用信号線３１ｃは、電源線３１ａおよび制御用信号線３１ｂよりも幅狭のｗ２である。
【００３３】
電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂ、断線検出用信号線３１ｃの配列は、ＦＰＣ板１４の一方の外縁（図示右縁）から、１本の制御用信号線３１ｂ、２本の断線検出用信号線３１ｃ、一本の制御用信号線３１ｂ、４本の電源線３１ａという順に並び設けられている。このように断線検出用信号線３１ｃは、ＦＰＣ板１４の外縁との間に、少なくとも１本の制御用信号線３１ｂまたは少なくとも１本の電源線３１ａが存在するように、ＦＰＣ板１４の中央側に位置して設けられているものである。
【００３４】
このようなＦＰＣ板１４であれば、ＦＰＣ板１４を配線ケース１３内に組み込む作業によって断線検出用信号線３１ｃがダメージを受けて損傷することを極力防止できる。この断線検出用信号線３１ｃの損傷防止の理解のために、ＦＰＣ板１４がどのようにして配線ケース１３内に組み込まれるかについて、その手順の一例を説明する。即ち、まず、複数枚のＦＰＣ板１４を重ね合わせて両端部分を互いに接着する。そして、延長部１４ａ．１４ｂに接続端子２３，２４を接続する。
【００３５】
次いで、このＦＰＣ板１４の一端部、即ち延長部１４ａが直角方向に延長されている部分を止め具２１の内側に挿入し、止め具２１を第１の円板１７の芯部材１６の保持溝１６ａに嵌着する。そして、ＦＰＣ板１４を第１の円板１７の芯部材１６の外周に巻き付け、第１の円板１７を、円形嵌合突部１７ａを筐体１５の一方の端部の内側に嵌め込むようにして、筐体１５の一方の端部に配設する。次いで、ＦＰＣ板１４の他端部、即ち延長部１４ｂが直角方向に延長されている部分を筐体１５のスリット１５ａ内に差し込む。そして、押え具２２を筐体１５に取り付けてＦＰＣ板１４の他端部を固定する。
【００３６】
その後、第２の円板１８を、環状嵌合リブ１８ａを筐体１５の他方の端部外側に嵌合するようにして、筐体１５の他方の端部に配設する。このとき、ＦＰＣ板１４の延長部１４ａを、スリット１８ｂ内に対し第２の円板１８の外周面における開口側から中心部に向かって差し入れるようにしながら、第２の円板１８を筐体１５の他方の端部に配設するものである。その後、第２の円板１８をねじ１９により芯部材１６に固定する。なお、複数枚のＦＰＣ板１４には油を塗布して低摩擦とすることが好ましい。
【００３７】
このようにしてＦＰＣ板１４は配線ケース１３内に組み込まれるが、それまでに、ＦＰＣ板１４は色々な取り扱われ方をする。例えば、作業台の上で擦られたり、他部材に当ててしまったりする。また、ＦＰＣ板１４を止め具２１に取り付けたり、筐体１５のスリット１５ａ内に挿入したりする際にも、ＦＰＣ板１４に筐体１５、芯部材１６、第１の円板１７、第２の円板１８、止め具２２を当てたり擦ったりしてダメージを与えたることがある。
【００３８】
このような場合、一番損傷を受けるのは、ＦＰＣ板１４の外縁である。このため、仮に断線検出用信号線３１ｃが他の電源線３１ａや制御用信号線３１ｂよりもＦＰＣ板１４の外縁側に存在すると、ＦＰＣ板１４の外縁に受けたダメージの影響が直ちに細い断線検出用信号線３１ｃに及び、断線検出用信号線３１ｃにマイクロクラックが入ったりする。
【００３９】
これに対し、本実施形態では、断線検出用信号線３１ｃとＦＰＣ板１４の外縁との間には、少なくとも１本の幅の広い制御用信号線３１ｂが存在しているので、ＦＰＣ板１４の外縁に与えられたダメージが中央側の断線検出用信号線３１ｃに及び難くなる。勿論、ＦＰＣ板１４の外縁のダメージは、最も外縁に近い制御用信号線３１ｂに影響を与えるが、制御用信号線３１ｂは幅広でその影響は小さい。
【００４０】
電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂ、断線検出用信号線３１ｃは、厚さｔがいずれも同じであることから、実使用後は、均等にマイクロクラックが発生してゆくようになる。このため、最も細い断線検出用信号線３１ｃが信号線３１や制御用信号線３１ｂに先んじて断線を生ずる。この断線は断線検知回路によって検知され、使用者に他の電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂもまもなく断線するであろうことを報知する。
【００４１】
このように本実施形態では、配線ケース１３の組み立て前或は組み立て時の作業によってＦＰＣ板１４の外縁がダメージを受けても、最も線幅の狭い断線検出用信号線３１ｃがそのダメージの影響を極力受けないようにしたので、ロボット動作が高速で行われ、しかも、ロボット動作が長時間連続して行われるという事情があっても、断線検出用信号線３１ｃが電源線３１ａ、制御用信号線３１ｂの断線とは無関係に、異常に早い時期に断線してしまうことを防止でき、従って、断線検出用信号線３１ｃの断線によって電源線３１ａや制御用信号線３１ｂの断線時期を適正に予報することができる。
【００４２】
図７は本発明の第２の実施形態を示す。これは、断線検出用信号線３１ｃを、ＦＰＣ板１４の幅方向中央部に配列し、その両側に電源線３１ａおよび制御用信号線３１ｂを対象配置したものである。このように構成しても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図８および図９は本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態が上述の第１の実施形態と相違するところは、配線ケース１３内に、ローラ列を有する摺動補助器３５を回転運動可能に設け、この摺動補助器３５の内側と外側とでＦＰＣ板１４の巻き方向が逆方向となるようにしたところにある。
【００４４】
即ち、摺動補助器３５は、例えば第２の円板１８に形成した円形のレール溝３６に沿って円運動可能に設けたＣ字状の回転板３７と、この回転板３７に回転自在に設けられた複数のローラ３８とからなる。配線ケース１３内のＦＰＣ板１４は、摺動補助器３５の内側において芯部材１６の周りに巻かれた後、摺動補助器３５の内側から外側に出されて摺動補助器３５の外側において芯部材１６の周りに逆方向に巻かれている。
【００４５】
この実施形態では、筐体１５がリール２０に対し、矢印Ｌ方向に相対回転する場合には、ＦＰＣ板１４が摺動補助器３５を引っ張るようにして同方向に回転させながら、摺動補助器３５の外側の部分においては当該摺動補助器３５に巻き付き、摺動補助器３５の内側の部分においては芯部材１６に対して巻き戻されるようになる。筐体１５がリール２０に対し、矢印Ｌとは反対方向に相対回転する場合には、ＦＰＣ板１４の巻き方向が変化する折り返し部１４ｂが回転板３７に立設された受け柱３７ａに当接して当該受け柱３７ａを押すように作用する。このため、ＦＰＣ板１４は、摺動補助器３５を矢印Ｌとは反対方向に回転させながら、摺動補助器３５の外側の部分においては当該摺動補助器３５から巻き戻され、摺動補助器３５の内側の部分においては芯部材１６に対して巻き付けられるようになる。このようにＦＰＣ板１４は、巻き付き巻き戻し動作する際、摺動補助器３５のローラ３８に接して当該ローラ３８を回転させながら動作するので、ＦＰＣ板１４どうしが互いに接して摩耗するという不具合の発生を極力防止することができ、より高速回転、長時間回転に耐え得るものとすることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或は変更が可能である。
電源線３１ａと制御用信号線３１ｂとは線幅が異なっていても良い。この場合、断線検出用信号線３１ｃの線幅は、電源線３１ａと制御用信号線３１ｂのうち、線幅の狭い側の線よりも更に狭くする。
【００４７】
ＦＰＣ板１４に配列する導電線は、電源線３１ａと断線検出用信号線３１ｃとの組み合わせ、制御用信号線３１ｂと断線検出用信号線３１ｃとの組み合わせであっても良い。他の用途の導電線が含まれていても良い。
【００４８】
ＦＰＣ板１４の両端部に延長部１４ａ，１４ｂを設けず、ＦＰＣ板１４の両端部を配線ケース１３から僅かに外方に導出氏、この両端部に接続端子２３，２４を接続して当該接続端子２３，２４を第１の円板１７、第２の円板１８に取り付ける構成としても良い。
【符号の説明】
【００４９】
図面中、６は前上アーム、７は手首、９はアーム基枠、１０は外カバー、１２は回転関節用配線装置、１３は配線ケース、１４はフレキシブルプリント配線板、１５は筐体、１６は芯部材、１７は第１の円板、１８は第２の円板、２８は取り付け枠、３１は導電線、３１ａは電源線、３１ｂは制御用信号線、３１ｃは断線検出用信号線、３５は摺動補助器を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの相対回転する一方の部材と他方の部材との間での配線を行うものであって、
筒状の筐体内に芯部材を前記筐体に対して相対回転可能に配設して構成され、前記筐体が前記ロボットの相対回転する一方の部材に取り付けられ、前記芯部材が前記ロボットの相対回転する他方の部材に取り付けられる配線ケースと、
複数の導電線を絶縁被覆してなり、前記ケース内に前記芯部材の外周囲に巻くようにして収納され、一端側が前記筐体から前記ロボットの相対回転する一方の部材内に導出され他端が前記芯部材から前記ロボットの相対回転する他方の部材内に導出されるフレキシブルプリント配線板を備え、
前記フレキシブルプリント配線板の複数の導電線は、少なくともアクチュエータへ電源を供給する複数の電源線またはアクチュエータの複数の制御用信号線と、複数の断線検出用信号線からなり、
前記断線検出用信号線は、厚さが前記電源線または前記制御用信号線と同一で、幅が前記電源線または前記制御用信号線のうちの最も幅狭も線幅よりも狭く設定され、
且つ、前記フレキシブルプリント配線板の幅方向についての前記断線検出用信号線の配列位置は、前記断線検出用信号線と前記フレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁との間に、少なくとも１本の前記電源線または前記制御用信号線が存在するように、前記フレキシブルプリント配線板の幅方向中央側に定められていることを特徴とするロボット関節用配線装置。
【請求項１】
ロボットの相対回転する一方の部材と他方の部材との間での配線を行うものであって、
筒状の筐体内に芯部材を前記筐体に対して相対回転可能に配設して構成され、前記筐体が前記ロボットの相対回転する一方の部材に取り付けられ、前記芯部材が前記ロボットの相対回転する他方の部材に取り付けられる配線ケースと、
複数の導電線を絶縁被覆してなり、前記ケース内に前記芯部材の外周囲に巻くようにして収納され、一端側が前記筐体から前記ロボットの相対回転する一方の部材内に導出され他端が前記芯部材から前記ロボットの相対回転する他方の部材内に導出されるフレキシブルプリント配線板を備え、
前記フレキシブルプリント配線板の複数の導電線は、少なくともアクチュエータへ電源を供給する複数の電源線またはアクチュエータの複数の制御用信号線と、複数の断線検出用信号線からなり、
前記断線検出用信号線は、厚さが前記電源線または前記制御用信号線と同一で、幅が前記電源線または前記制御用信号線のうちの最も幅狭も線幅よりも狭く設定され、
且つ、前記フレキシブルプリント配線板の幅方向についての前記断線検出用信号線の配列位置は、前記断線検出用信号線と前記フレキシブルプリント配線板の幅方向の外縁との間に、少なくとも１本の前記電源線または前記制御用信号線が存在するように、前記フレキシブルプリント配線板の幅方向中央側に定められていることを特徴とするロボット関節用配線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１４５２８（Ｐ２０１０−２１４５２８Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６４４７９（Ｐ２００９−６４４７９）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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