ロボット
【課題】ロボットにおける小型化を実現するとともに、電気ケーブルにおいてロボット伸縮動作に伴う不都合の発生を抑制する。
【解決手段】ロボット１０において、昇降動作部１１は固定部１４と昇降部１５とを備え、回動動作部１２は回動アーム１７と回動動作用モータ１８とを備えている。それら固定部１４と昇降部１５とにＦＰＣケーブル５１の一端側と他端側とがそれぞれ接続されている。昇降部１５には、回動動作部１２を回動可能に支持する回動支持部１６が設けられている。回動支持部１６には、昇降部１５の昇降動作に際して生じるＦＰＣケーブル５１の余り分を巻き取る巻き取り部が設けられている。
【解決手段】ロボット１０において、昇降動作部１１は固定部１４と昇降部１５とを備え、回動動作部１２は回動アーム１７と回動動作用モータ１８とを備えている。それら固定部１４と昇降部１５とにＦＰＣケーブル５１の一端側と他端側とがそれぞれ接続されている。昇降部１５には、回動動作部１２を回動可能に支持する回動支持部１６が設けられている。回動支持部１６には、昇降部１５の昇降動作に際して生じるＦＰＣケーブル５１の余り分を巻き取る巻き取り部が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに係り、例えば工場等で使用される産業用ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の可動部を有し、そのうちいずれかが伸縮軸方向に沿って伸縮動作可能な可動部であるロボットが実用化されており、その伸縮軸方向に延びる伸縮軸ケース内には電気ケーブルが収容配置されている。電気ケーブルとして、一般には複数の電線を束ねたハーネスや、複数の配線の集合体である被覆付き配線が用いられる。この場合、電気ケーブルには、ロボットの伸縮動作を考慮して余長分があらかじめ付与される。
【０００３】
ケーブル配置に関する技術としては、伸縮軸ケース内において電気ケーブルをケーブル保護具内に収容して配置する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたものは、プラスチック製の折曲自在な構成要素からなり内部にケーブル収容空間が形成されたケーブル保護具を用い、伸縮軸ケース内においてケーブル保護具をＳ字状をなす状態で配置するものとなっている。かかる技術では、伸縮軸ケース内においてケーブル保護具の変形により、伸縮動作に際しての電気ケーブルの可動代が確保されている。
【０００４】
また、こうして伸縮軸ケース内にＳ字状に配置されるケーブル保護具として、一対のリンクプレートとそれらを連結する連結体とからなる複数のリンク枠体を有するとともに、それら各リンク枠体が互いに回動可能に連結される構造を有し、ケーブル保護具においてリンク枠体の連結により形成されたケーブル収容空間内に電気ケーブルを挿通して案内するものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平３−６５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のとおりＳ字状に配置されたケーブル保護具に電気ケーブルが収容されている技術では、伸縮軸ケース内においてケーブル保護具の曲がり部分の曲率に依存して、ケーブル収容寸法（必要最小寸法）が大きくなってしまう。したがって、ロボットとしての小型化に対して妨げとなっている。
【０００７】
この点、伸縮軸ケース内においてケーブル収容寸法の低減を図るべく、電気ケーブルをケーブル保護具を使わずに単体で配置することも考えられるが、ロボットにおいて高速に伸縮動作がなされることを想定すると、伸縮軸ケース内で電気ケーブルが暴れるおそれがあり、それに起因して電気ケーブルの摩耗や破損が生じるといった不都合が懸念される。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロボットにおける小型化を実現するとともに、電気ケーブルにおいてロボット伸縮動作に伴う不都合の発生を抑制することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【００１０】
第１の発明は、ロボット伸縮方向に相対移動可能な第１ユニットと第２ユニットとを備えるとともに、前記第２ユニットに対して回動可能な第３ユニットを備え、
それら第１ユニット及び第２ユニットに電気ケーブルの一端側と他端側とがそれぞれ接続されており、
前記第２ユニットには前記第３ユニットを回動可能に支持する回動支持部が設けられており、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に伴い、前記回動支持部が前記第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動するロボットであって、
前記電気ケーブルはＦＰＣケーブルよりなり、
前記回動支持部には、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に際して生じる前記ＦＰＣケーブルの余り分を巻き取る巻き取り部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成のロボットでは、電気ケーブルとしてＦＰＣケーブルを用いている。この場合、電気ケーブルとして複数の電線を束ねたハーネスや配線の集合体である被覆付き配線を用いる構成と比較して、ケーブル収容に要する容積の削減が可能となる。また、ケーブル保護具を用いる従来構成と比べても大幅な収容容積の縮小が可能となる。
【００１２】
また、上記のとおり第１〜第３の各ユニットを備える構成において、第１ユニット及び第２ユニットで相対移動が生じる際には、その相対移動に伴い、第２ユニットに設けられた回動支持部（第３ユニットを回動可能に支持する回動支持部）が第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動する。そしてその際、その相対移動に際して生じるＦＰＣケーブルの弛み（余り分）が、第２ユニットの回動支持部に設けられた巻き取り部により巻き取られる。つまり、例えば、縮み方向への第１，第２の両ユニットの相対移動が生じることに伴いＦＰＣケーブルに弛み（余り分）が生じても、その余り部が巻き取り部にて巻き取られ、ひいてはＦＰＣケーブルを適度に突っ張らせた状態で維持できる。
【００１３】
こうしてＦＰＣケーブルを突っ張らせた状態で維持できることにより、第１，第２の両ユニットの相対移動に際し、ケーブル保護具を用いずとも、ＦＰＣケーブルの暴れやそれに伴うケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。この場合、ロボットとして高速に伸縮動作がなされることを想定しても、やはりケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。以上により、ロボットにおける小型化を実現できるとともに、電気ケーブルについてロボット伸縮動作に伴う不都合の発生を抑制できる。
【００１４】
第２の発明は、前記巻き取り部には、前記ＦＰＣケーブルをケーブル巻き取り方向に引張付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
ＦＰＣケーブルの弛み（余り分）の長さは、ロボットの伸縮状態に応じて変わりうると考えられる。この点、上記のとおり、付勢手段によりＦＰＣケーブルがケーブル巻き取り方向に引張付勢される構成とすることにより、ロボットの伸縮状態にかかわらず常にＦＰＣケーブルを適度に突っ張らせた状態で維持できる。
【００１６】
第３の発明は、前記回動支持部は、モータにより前記第２ユニットに対して前記第３ユニットを回動させるものであり、前記モータの出力軸が前記ＦＰＣケーブルの幅方向と同じ方向に延びるように前記モータが配置されており、
前記巻き取り部は、前記出力軸をケーブル巻き取りの中心軸として前記ＦＰＣケーブルの巻き取りを実施することを特徴とする。
【００１７】
上記構成では、第１ユニット及び第２ユニットの相対移動時に回動支持部が第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動すること、及びモータ配置の状況を上手く利用して、ＦＰＣケーブルの巻き取りを好適に実施できる。すなわち、第１ユニットに対する回動支持部の移動によりＦＰＣケーブルの弛み（余り分）が大きくなる場合には、モータの出力軸の周りにＦＰＣケーブルを巻き取らせて弛みを解消することができる。また、第１ユニットに対する回動支持部の移動によりＦＰＣケーブルの弛み（余り分）が小さくなる場合には、モータの出力軸からＦＰＣケーブルを引き出させることができる。
【００１８】
第４の発明は、前記第１ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の一面側に当接する第１当接部が設けられ、前記第２ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の他面側に当接する第２当接部が設けられており、
それら各当接部により、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間のケーブル収容部において前記伸縮方向に前記ＦＰＣケーブルが折り返されていることを特徴とする。
【００１９】
第１当接部及び第２当接部によりＦＰＣケーブルが折り返されている場合、第１ユニット及び第２ユニットで伸長方向に相対移動が生じると両当接部間の折り返し量が変わることから、ＦＰＣケーブルに弛み（余り分）が生じることが懸念される。この点、上記のとおりＦＰＣケーブルの余り分が巻き取り部により巻き取られるため、ＦＰＣケーブルが弛んだままとなる不都合が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】２軸ロボットの外観を示す斜視図。
【図２】回動支持部による回動アームの回動支持構造を示す断面図。
【図３】昇降動作部の内部構造を示す断面図。
【図４】昇降動作部の内部構造を示す斜視図。
【図５】昇降動作部の内部構造を示す斜視図。
【図６】昇降動作部の内部構造を示す斜視図。
【図７】折り返し状態のＦＰＣケーブルの挙動を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、昇降機構と回動機構とを有する２軸ロボットについて具体化しており、図１はその外観を示す斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、ロボット１０は概要として、上下方向に延びる軸Ｊ１に沿って昇降動作を行う昇降動作部１１と、軸Ｊ１に直交する方向に延びる軸Ｊ２を回動中心として正逆両方向に回動動作を行う回動動作部１２とを備えている。昇降動作部１１及び回動動作部１２はそれぞれ、昇降用、回動用の駆動部（モータ）を有している。昇降動作部１１は、軸Ｊ１を伸縮方向として伸縮する伸縮動作部に相当する。
【００２３】
昇降動作部１１は、所定のロボット設置場所に固定される固定部１４と、その固定部１４に対して昇降する昇降部１５とを有している。昇降部１５の上部には、回動動作部１２に連結されてこれを回動可能に支持する回動支持部１６が設けられている。この場合、昇降部１５の昇降動作時には、回動支持部１６が固定部１４に対して近づく又は遠ざかる方向に移動することとなる。回動支持部１６は、円盤状のベース部１６ａと、そのベース部１６ａから上方に延びる２つの突出部１６ｂ，１６ｃとを有している。
【００２４】
また、回動動作部１２は、昇降動作部１１の回動支持部１６に回動可能に支持されている回動アーム１７と、その回動アーム１７を回動動作させる回動動作用モータ１８とを有している。回動アーム１７はその回動基端側に一対の張出部１７ａを有し、その一対の張出部１７ａの間に、回動支持部１６の各突出部１６ｂ，１６ｃが配置されている。回動動作用モータ１８は、一方の張出部１７ａに固定されており、そのモータ１８の駆動に伴い回動アーム１７が軸Ｊ２を回動中心として回動する。なお、回動アーム１７の回動先端側には、例えば搬送用ハンド等からなる操作ツールが設けられている。
【００２５】
本実施形態では、固定部１４が「第１ユニット」に、昇降部１５が「第２ユニット」に、回動動作部１２（回動アーム１７）が「第３ユニット」にそれぞれ相当する。
【００２６】
回動支持部１６による回動アーム１７の回動支持構造を図２を用いて説明する。
【００２７】
図２に示すように、回動動作用モータ１８は、駆動ソレノイド部を含むモータ本体１８ａと、そのモータ本体１８ａによる回転出力を所定の減速比で減速する減速部１８ｂと、減速部１８ｂの出力側に設けられる出力軸１８ｃとを有する。そして、回動動作用モータ１８のモータ本体１８ａと減速部１８ｂとが回動アーム１７の張出部１７ａに固定され、出力軸１８ｃが回動支持部１６の突出部１６ｂに固定されている。突出部１６ｂはベース部１６ａに一体化されて設けられており、その突出部１６ｂに形成された孔部に出力軸１８ｃが貫通させた状態で固定されている。本構成では、出力軸１８ｃは固定軸となっている。この場合、回動動作用モータ１８が通電されて駆動されると、回動支持部１６に対してモータ本体１８ａが回動することになり、それに伴い、軸Ｊ２を回動中心として回動支持部１６に対して回動アーム１７が回動する。
【００２８】
回動動作用モータ１８の出力軸１８ｃは、突出部１６ｂを貫通して突出部１６ｃに達する位置まで延びている。突出部１６ｃは内部スペースを有するケース体により構成されており、その内部スペースが、後述するＦＰＣケーブル５１の巻き取りスペースとして利用されるものとなっている。ただし、その詳細については後述する。
【００２９】
次に、昇降動作部１１について詳細な構成を図３〜図６を用いて説明する。図３は、昇降動作部１１の内部構造を示す断面図であり、図４、図５は、昇降動作部１１の内部構造を異なる２方向から見た斜視図である。なお、図４、図５では、昇降動作部１１の外周のケース部を省略して図示している。また、図６は、昇降動作部１１の内部構造について電気ケーブル（ＦＰＣケーブル）等、一部構成を省略して示す斜視図である。
【００３０】
図３〜図６に示すように、昇降動作部１１において、固定部１４は、略円盤状をなす固定部ベース２１と、その固定部ベース２１から上方に延びる固定部ケース２２とを有している。固定部ベース２１は、ねじ等により互いに連結された下ベース２１ａと上ベース２１ｂとを有し、それら両ベース２１ａ，２１ｂを囲むようにカバー２１ｃが取り付けられている。下ベース２１ａには、ロボット設置場所にねじ等により固定される固定フランジ部２１ｄが設けられている。また、固定部ケース２２は、固定部ベース２１と略同一の外径寸法を有する円筒状をなしており、固定部ベース２１（詳しくは上ベース２１ｂ）に対して固定されている。
【００３１】
固定部ベース２１の上方であって固定部ケース２２の内側となるスペースは昇降用アクチュエータの設置スペースとなっており、この設置スペースに、ロボット昇降動作のための昇降用モータ２５と、昇降用モータ２５の回転駆動に伴い回転して上下方向、すなわちロボット昇降方向に伸縮動作する伸縮機構部２６とが設置されている。
【００３２】
伸縮機構部２６は、ボールねじ伸縮機構を用いて構成されており、固定部ベース２１を上下方向に貫通して設けられるボールねじ３１を有している。ボールねじ３１は、上下方向に昇降移動することなく（すなわち、固定部ベース２１に対して昇降移動することなく）回転するようにして設けられており、昇降部１５側に設けられるボールナット３２に螺合している。この場合、ボールねじ３１が回転するとそれに合わせてボールナット３２が回転しながら昇降方向に移動する。
【００３３】
また、固定部ベース２１において、下ベース２１ａにはその下方に開口するベース内スペースが形成されており、そのベース内スペースには、昇降用モータ２５の回転をボールねじ３１に伝達するための動力伝達機構が設けられている。動力伝達機構は、昇降用モータ２５の出力軸に一体回転可能に設けられた入力側プーリ３５と、ボールねじ３１に一体回転可能に設けられた出力側プーリ３６とを有し、これら両プーリ３５，３６にベルト３７が掛け渡されている。したがって、昇降用モータ２５が回転駆動されると、それに伴い両プーリ３５，３６が回転しその回転によりボールねじ３１が回転する。なお、動力伝達機構は、モータ回転を減速する減速機能を有していてもよい。また、動力伝達機構は、複数の動力伝達ギア（減速ギア）からなるギア機構により構成されていてもよい。さらに、昇降用モータ２５がベース内スペースに設けられる構成であってもよい。
【００３４】
一方、昇降部１５は、略円盤状をなし固定部ベース２１に対向配置される昇降部ベース４１と、その昇降部ベース４１から下方に延びる円筒状の昇降部ケース４２とを有している。昇降部ケース４２は、その上板部４２ａが昇降部ベース４１の底面に固定されている。昇降部ケース４２は、固定部ケース２２に対してその外側に被せるようにして設けられ、固定部ケース２２に対して上下方向に昇降移動する。
【００３５】
また、昇降部ケース４２の上板部４２ａには、その下方に延びる板状のフレーム４３が設けられている。フレーム４３は、上下方向に延びる鉛直板部４３ａと、その上下両端部において鉛直板部４３ａに直交する向きに設けられた一対のフランジ部４３ｂ，４３ｃとを有し、上側のフランジ部４３ｂが昇降部ケース４２の上板部４２ａに固定されている。また、下側のフランジ部４３ｃには、連結プレート４４が固定され、その連結プレート４４にボールナット３２が固定されている。
【００３６】
この場合、ボールナット３２は、フレーム４３や連結プレート４４を介して昇降部ベース４１に一体化されており、ボールねじ３１の回転によりボールナット３２が上下方向に移動すると、それに合わせて昇降部ベース４１及び昇降部ケース４２が上下方向に移動する（昇降移動する）。
【００３７】
フレーム４３は、鉛直板部４３ａが概ね昇降部ベース４１の中心部を通る位置となるように設けられている。この場合、フレーム４３は、固定部ケース２２及び昇降部ケース４２により形成されるケース内部空間Ｓにおいて、昇降用モータ２５を収容するモータ収容空間と、伸縮機構部２６を収容する伸縮機構収容空間との境界部に設けられている。
【００３８】
また、昇降動作部１１には、固定部１４に対する昇降部１５の昇降移動を案内するための案内機構が設けられている。案内機構について具体的な構成を説明する。図６に示すように、昇降部１５側に固定されているフレーム４３には、その下端部にフレーム４３と共に昇降移動する一対のスライダ４６が設けられている。各スライダ４６は、フレーム４３の幅方向端部となる位置にそれぞれ設けられている。一方で、固定部ベース２１には、その上面から上方に延びる一対の案内レール４７が設けられている。各案内レール４７は、一対のスライダ４６を横方向両側から挟む位置に設けられている。上記構成では、固定部１４に対して昇降部１５が昇降移動する際（フレーム４３が昇降移動する際）には、案内レール４７に案内されながらスライダ４６とフレーム４３とが移動することになり、これにより昇降部１５の安定動作が可能となっている。なお、図３〜図５では便宜上、案内機構の図示を省略している。
【００３９】
昇降部ベース４１は、昇降動作部１１の上部に回動支持部１６を固定するための連結中間部材でもあり、図示は略すが、昇降部ベース４１の上面側には回動支持部１６のベース部１６ａが固定されるようになっている。
【００４０】
また、昇降動作部１１には、電気ケーブルとしてのＦＰＣケーブル５１が設けられている。ＦＰＣケーブル５１は、所定幅の長尺状をなし合成樹脂等の絶縁性フィルム上に銅箔等により電気回路が形成された薄板状のフレキシブルプリント基板からなるフラットケーブルであり、固定部ベース２１と昇降部ベース４１との間に設けられている。つまりこの場合、ケーブル収容部であるケース内部空間Ｓは上下方向に伸縮変化する空間であり、その空間内にＦＰＣケーブル５１が配設されている。ＦＰＣケーブル５１は、その一端側（下端側）が図示しない固定部材により固定部ベース２１に固定され、固定部１４の外周部（例えば固定部ケース２２）に形成された貫通孔を介して固定部１４の外側に引き出されている。なお、ＦＰＣケーブル５１と固定部ベース２１との接続に着脱可能なコネクタが用いられる構成でもよい。
【００４１】
また、ＦＰＣケーブル５１の他端側（上端側）は、昇降部ベース４１よりも上方に引き出されるようになっている。すなわち、図２に示すように、昇降部ベース４１とベース部１６ａとにはそれぞれケーブル挿通孔４１ａ，１６ｄが形成されており、そのケーブル挿通孔４１ａ，１６ｄは回動支持部１６の突出部１６ｃの内部スペースに連通している。この場合、ＦＰＣケーブル５１は、ケーブル挿通孔４１ａ，１６ｄを通じて突出部１６ｃの内部スペースに導かれている。
【００４２】
ＦＰＣケーブル５１により、本ロボット１０における各駆動部（前段側の昇降動作部１１の駆動部、及び後段側の回動動作部１２の駆動部）に対して駆動電力や制御信号が送出される。つまり、図示しない電源装置からの電力供給やロボットコントローラからの信号送信がこのＦＰＣケーブル５１を介して実施される。また、各動作部１１，１２でロボット動作状態が検出される場合に、その検出信号も同様に、ＦＰＣケーブル５１を介して送出される。
【００４３】
本実施形態では特に、ＦＰＣケーブル５１の取付構造として、ケース内部空間ＳにおいてＦＰＣケーブル５１をＳ字状に折り返して配置するための折り返し手段を用いており、その折り返しのための構成として、固定部１４に設けられた第１折り返しバー５２と、昇降部１５に設けられた第２折り返しバー５３とを有している。本実施形態では、これら各折り返しバー５２，５３が第１当接部、第２当接部にそれぞれ相当する。各折り返しバー５２，５３はいずれも棒状の長尺材である。第１折り返しバー５２は、固定部ベース２１から上方に延びる一対の取付ロッド５４の先端部に、そのロッド長手方向に直交する方向に取り付けられ、第２折り返しバー５３は、昇降部ベース４１から下方に延びる一対の取付ロッド５５の先端部に、そのロッド長手方向に直交する方向に取り付けられている。なお、固定部１４では、一対の取付ロッド５４の間のスペースを利用して昇降用モータ２５が配設されている。
【００４４】
この場合、第１折り返しバー５２は、ＦＰＣケーブル５１のケーブル表面の一面側に当接し、第２折り返しバー５３は、ＦＰＣケーブル５１のケーブル表面の他面側に当接するものとなっている。そして、ケース内部空間Ｓにおいて第２折り返しバー５３が第１折り返しバー５２よりも固定部ベース２１寄りに配置されることで、各折り返しバー５２，５３によりＦＰＣケーブル５１が上下方向に折り返されている。なお、固定部ベース２１と第１折り返しバー５２との間には、ＦＰＣケーブル５１と昇降用モータ２５との接触を避けるべく、折り返しバー５２，５３とは異なる別の当接バーが設けられている。
【００４５】
図６に示すように、第２折り返しバー５３は、各取付ロッド５５に連結される一対の連結部５３ａと、その一対の連結部５３ａの間に設けられる中間部５３ｂとを有しており、中間部５３ｂはその軸心周りに回転自在となっている。中間部５３ｂは、ＦＰＣケーブル５１の幅寸法よりも大きい長さを有しており、この中間部５３ｂにＦＰＣケーブル５１が引っ掛けられるようになっている。なお、第１折り返しバー５２についても同様に、各取付ロッド５４に連結される一対の連結部と、その一対の連結部の間に設けられる中間部とを有し、中間部がその軸心周りに回転自在となる構成であってもよい。
【００４６】
また、図２において、回動支持部１６の突出部１６ｃには、昇降部１５の昇降動作に際して生じるＦＰＣケーブル５１の余り分を巻き取る巻き取り手段が設けられている。つまり、突出部１６ｃはケーブル巻き取りユニットとなっている。この突出部１６ｃ（ケーブル巻き取りユニット）の構成を図２を用いて説明する。
【００４７】
図２において、回動動作用モータ１８は、その出力軸１８ｃがＦＰＣケーブル５１の幅方向と同じ方向に延びるように配置されている。そして、その出力軸１８ｃをケーブル巻き取りの中心軸としてＦＰＣケーブル５１が巻き取られるようになっている。図２において「Ｍ」はＦＰＣケーブル５１が巻き取られた部分を示す。この場合、突出部１６ｃ内において出力軸１８ｃには付勢手段としてバネ装置５７が設けられており、そのバネ装置５７により、ＦＰＣケーブル５１に対して巻き取り方向（突出部１６ｃからすれば引き込み方向）に引張力が生じるようになっている。より具体的には、バネ装置５７は例えばゼンマイバネを有するものであり、そのゼンマイバネの一端に、巻回状態のＦＰＣケーブル５１の一端が接続されている。したがって、ゼンマイバネの引張力に抗してＦＰＣケーブル５１が突出部１６ｃから引き出された状態では、その引張力（すなわちＦＰＣケーブル５１を巻き戻す方向の力）によりＦＰＣケーブル５１の弛みが解消される。
【００４８】
なお、図示は略すが、ＦＰＣケーブル５１において突出部１６ｃ側の端部には、出力軸１８ｃの軸方向に延びるケーブル横出し部が設けられており、そのケーブル横出し部が突出部１６ｃの外側に引き出されるようになっている。
【００４９】
次に、昇降動作部１１の昇降動作時におけるＦＰＣケーブル５１の挙動について説明する。図７は、ＦＰＣケーブル５１の挙動を説明するための模式図である。図７において、（ａ）は昇降部１５（昇降部ベース４１）が降下位置にある状態を示し、（ｂ）は昇降部１５（昇降部ベース４１）が上昇位置にある状態を示している。
【００５０】
図７（ａ）、（ｂ）ではいずれも、ＦＰＣケーブル５１が各折り返しバー５２，５３により折り返されて配置されており、それら両者の違いとして、両折り返しバー５２，５３の間の折り返し長さが（ａ）は大きく、（ｂ）は小さいものとなっている。この場合、ケース内部空間ＳにおけるＦＰＣケーブル５１のケーブル長（ベース２１，４１間のケーブル長）が相違することになるが、図７（ａ）、（ｂ）のいずれであっても、バネ装置５７により適度な引張力がＦＰＣケーブル５１に付与されている。これにより、いずれの状況でも、ＦＰＣケーブル５１が適度に突っ張った状態（適度な張力によりテンションがかかった状態）で維持され、その状態でＦＰＣケーブル５１に緩みも生じないまま昇降動作が行われることとなる。
【００５１】
したがって、昇降動作部１１が高速で昇降動作することを想定しても、ＦＰＣケーブル５１の暴れやそれに伴うケーブル摩耗、破損等の不都合が抑制される。また、昇降動作時には、ＦＰＣケーブル５１において第２折り返しバー５３との接触部分（当接部分）の位置が変わることになるが、第２折り返しバー５３は、その中間部５３ｂが軸心周りに回転自在となっているため、ＦＰＣケーブル５１との接触部分（当接部分）である中間部５３ｂにおいてＦＰＣケーブル５１の摩耗が生じる等の不都合が抑制される。
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５３】
電気ケーブルとしてＦＰＣケーブル５１を用いたため、電気ケーブルとして複数の電線を束ねたハーネスや配線の集合体である被覆付き配線を用いる構成と比較して、ケーブル収容に要する容積の削減が可能となる。また、ケーブル保護具を用いる従来構成と比べても大幅な収容容積の縮小が可能となる。
【００５４】
また、昇降部１５が昇降動作する際には、その昇降動作に際して生じるＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）が、回動支持部１６に設けられた巻き取り部（突出部１６ｃ）により巻き取られる。したがって、昇降部１５の下降動作、上昇動作のいずれに際しても、ＦＰＣケーブル５１の弛みを抑制し、ひいてはＦＰＣケーブル５１を適度に突っ張らせた状態（適度にテンションをかけた状態）で維持できる。これにより、ロボット１０の昇降動作に際し、ケーブル保護具を用いずとも、ＦＰＣケーブル５１の暴れやそれに伴うケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。つまり、ＦＰＣケーブル５１を、保護具を使わず単体の状態（むき身の状態）で用いることが可能となる。この場合、ロボットとして高速に伸縮動作がなされることを想定しても、やはりケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。以上により、ロボット１０における小型化を実現できるとともに、電気ケーブルについてロボット昇降動作に伴う不都合の発生を抑制できる。
【００５５】
また本実施形態では、複数の信号線や電力線をＦＰＣケーブル５１により構成しており、複数の信号線や電力線を、複数の配線を束ねたハーネスや複数の配線の集合体である被覆付き配線により構成する場合と比較して、最小曲げ半径を小さくできる。そのため、ＦＰＣケーブル５１を折り返し配置する場合において、折り返し部分での曲げ半径を小さくでき、やはりロボット１０の小型化を実現できる。
【００５６】
昇降部１５の回動支持部１６に固定したモータ出力軸１８ｃをケーブル巻き取りの中心軸として、ＦＰＣケーブル５１の巻き取りを実施する構成とした。これにより、固定部１４に対する回動支持部１６の移動によりＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）が大きくなる場合には、モータ出力軸１８ｃの周りにＦＰＣケーブル５１を巻き取らせて弛みを解消することができる。また、固定部１４に対する回動支持部１６の移動によりＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）が小さくなる場合には、モータ出力軸１８ｃからＦＰＣケーブル５１を引き出させることができる。
【００５７】
各折り返しバー５２，５３により折り返された状態でＦＰＣケーブル５１を配置する構成とした。この構成において、昇降部１５の昇降動作に伴いケーブル折り返し長が変わっても、ＦＰＣケーブル５１が弛んだままとなる不都合を解消できる。
【００５８】
各折り返しバー５２，５３を各々取付ロッド５４，５５により支持する構成としたため、少なくとも一方の折り返しバー５２，５３を各取付ロッド５４，５５に沿わせて移動させれば、両折り返しバー５２，５３間の昇降方向の距離を容易に調整できる。したがって、例えば、昇降動作部１１として同じ構成を用いたまま昇降動作範囲（可動範囲）を変更しようとする場合や、その昇降動作範囲（可動範囲）が異なるロボットを実現しようとする場合にも、ＦＰＣケーブル５１の弛み具合、張り具合を容易に調整できる。
【００５９】
また、ＦＰＣケーブル５１の幅寸法よりも大きい間隔で、各折り返しバー５２，５３を支持するための各一対の取付ロッド５４，５５を設ける構成としたため、それら取付ロッド５４，５５がＦＰＣケーブル５１と接触することがなくなり、ＦＰＣケーブル５１の擦れ合いによる摩耗防止を図る上で一層好適である。またこの場合、各一対の取付ロッド５４，５５の間は、モータ等の設置スペースとして利用できる。したがって、ケース内部空間Ｓにおいて広いスペースを部品収容等に利用でき、部品等の集約配置が可能になることから一層の小型化が可能となる。
【００６０】
各折り返しバー５２，５３のうち昇降部１５に設けられた第２折り返しバー５３をその軸線周りに回転可能に構成したため、ロボット昇降時に際し、ＦＰＣケーブル５１と第２折り返しバー５３との接触部分での擦れ合いを抑制できる。
【００６１】
電気ケーブルであるＦＰＣケーブル５１を、ロボット１０のケース内部に収容したことにより、電気ケーブルが工場等において他のロボットや機械設備の設置に邪魔になったり、現場作業者の作業の邪魔になったりすることを抑制できる。
【００６２】
［他の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、昇降動作部１１のケース内部空間ＳにおいてＦＰＣケーブル５１を上下方向に折り返して配置する構成としたが、これを変更し、ＦＰＣケーブル５１を折り返さずに配置する構成であってもよい。かかる構成であっても、上記のとおりケーブル巻き取り部が設けられることにより、ＦＰＣケーブル５１が意図せず弛んでしまうといった不都合を抑制できる。
【００６４】
・上記実施形態では、ケーブル巻き取り部を構成するバネ装置５７においてゼンマイバネを用いてＦＰＣケーブル５１を巻き取る構成としたが、これを変更して、コイルバネを用いてＦＰＣケーブル５１を巻き取る構成としてもよい。
【００６５】
・昇降動作部１１の回動支持部１６に、ＦＰＣケーブル５１を巻き取るための巻き取り専用モータを設ける構成としてもよい。この場合、ＦＰＣケーブル５１に弛み（余り分）が生じても、巻き取り専用モータの駆動によりその弛み分を適宜巻き取ることが可能となる。また、ＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）は昇降部１５の昇降位置に応じて定まるため、巻き取り専用モータの駆動をロボットコントローラにより制御可能とし、ロボットコントローラが、昇降部１５の昇降位置に応じて巻き取り専用モータによるケーブル巻き取り量を調整する構成としてもよい。なお、巻き取り専用モータは、回動アーム１７の一対の張出部１７ａを挟んで回動動作用モータ１８の反対側に設置されるとよい。
【００６６】
・上記実施形態では、昇降動作部１１において回動動作部１２が連結されているユニット（図１の昇降部１５）と、回動動作部１２が連結されていないユニット（図１の固定部１４）とのうち、後者のユニット（固定部１４）を、所定のロボット設置位置に固定される固定ユニットとしたが、これを変更し、その後者のユニット（固定部１４）を、動作可能な可動ユニットとしてもよい。例えば、「回動動作部１２が連結されていない方のユニット」の前段側に別のユニットを設け、その別のユニットに対して「回動動作部１２が連結されていない方のユニット」が回動動作する、又は伸縮動作する構成としてもよい。
【００６７】
・ロボット伸縮方向は、上下方向（鉛直方向）に限らず、水平方向など他の方向であってもよい。例えば、軸Ｊ１を水平方向に延びる向きとし、そのＪ１方向に沿って昇降動作部１１が伸縮動作する構成とする。
【符号の説明】
【００６８】
１０…ロボット、１１…昇降動作部、１２…回動動作部（第３ユニット）、１４…固定部（第１ユニット）、１５…昇降部（第２ユニット）、１６…回動支持部、１６ｃ…突出部（巻き取り部）、１８…回動動作用モータ、１８ｃ…出力軸、２５…昇降用モータ、５１…ＦＰＣケーブル（フラットケーブル）、５２…第１折り返しバー（第１当接部）、５３…第２折り返しバー（第２当接部）、５７…バネ装置（付勢手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに係り、例えば工場等で使用される産業用ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の可動部を有し、そのうちいずれかが伸縮軸方向に沿って伸縮動作可能な可動部であるロボットが実用化されており、その伸縮軸方向に延びる伸縮軸ケース内には電気ケーブルが収容配置されている。電気ケーブルとして、一般には複数の電線を束ねたハーネスや、複数の配線の集合体である被覆付き配線が用いられる。この場合、電気ケーブルには、ロボットの伸縮動作を考慮して余長分があらかじめ付与される。
【０００３】
ケーブル配置に関する技術としては、伸縮軸ケース内において電気ケーブルをケーブル保護具内に収容して配置する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたものは、プラスチック製の折曲自在な構成要素からなり内部にケーブル収容空間が形成されたケーブル保護具を用い、伸縮軸ケース内においてケーブル保護具をＳ字状をなす状態で配置するものとなっている。かかる技術では、伸縮軸ケース内においてケーブル保護具の変形により、伸縮動作に際しての電気ケーブルの可動代が確保されている。
【０００４】
また、こうして伸縮軸ケース内にＳ字状に配置されるケーブル保護具として、一対のリンクプレートとそれらを連結する連結体とからなる複数のリンク枠体を有するとともに、それら各リンク枠体が互いに回動可能に連結される構造を有し、ケーブル保護具においてリンク枠体の連結により形成されたケーブル収容空間内に電気ケーブルを挿通して案内するものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平３−６５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のとおりＳ字状に配置されたケーブル保護具に電気ケーブルが収容されている技術では、伸縮軸ケース内においてケーブル保護具の曲がり部分の曲率に依存して、ケーブル収容寸法（必要最小寸法）が大きくなってしまう。したがって、ロボットとしての小型化に対して妨げとなっている。
【０００７】
この点、伸縮軸ケース内においてケーブル収容寸法の低減を図るべく、電気ケーブルをケーブル保護具を使わずに単体で配置することも考えられるが、ロボットにおいて高速に伸縮動作がなされることを想定すると、伸縮軸ケース内で電気ケーブルが暴れるおそれがあり、それに起因して電気ケーブルの摩耗や破損が生じるといった不都合が懸念される。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロボットにおける小型化を実現するとともに、電気ケーブルにおいてロボット伸縮動作に伴う不都合の発生を抑制することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【００１０】
第１の発明は、ロボット伸縮方向に相対移動可能な第１ユニットと第２ユニットとを備えるとともに、前記第２ユニットに対して回動可能な第３ユニットを備え、
それら第１ユニット及び第２ユニットに電気ケーブルの一端側と他端側とがそれぞれ接続されており、
前記第２ユニットには前記第３ユニットを回動可能に支持する回動支持部が設けられており、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に伴い、前記回動支持部が前記第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動するロボットであって、
前記電気ケーブルはＦＰＣケーブルよりなり、
前記回動支持部には、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に際して生じる前記ＦＰＣケーブルの余り分を巻き取る巻き取り部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成のロボットでは、電気ケーブルとしてＦＰＣケーブルを用いている。この場合、電気ケーブルとして複数の電線を束ねたハーネスや配線の集合体である被覆付き配線を用いる構成と比較して、ケーブル収容に要する容積の削減が可能となる。また、ケーブル保護具を用いる従来構成と比べても大幅な収容容積の縮小が可能となる。
【００１２】
また、上記のとおり第１〜第３の各ユニットを備える構成において、第１ユニット及び第２ユニットで相対移動が生じる際には、その相対移動に伴い、第２ユニットに設けられた回動支持部（第３ユニットを回動可能に支持する回動支持部）が第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動する。そしてその際、その相対移動に際して生じるＦＰＣケーブルの弛み（余り分）が、第２ユニットの回動支持部に設けられた巻き取り部により巻き取られる。つまり、例えば、縮み方向への第１，第２の両ユニットの相対移動が生じることに伴いＦＰＣケーブルに弛み（余り分）が生じても、その余り部が巻き取り部にて巻き取られ、ひいてはＦＰＣケーブルを適度に突っ張らせた状態で維持できる。
【００１３】
こうしてＦＰＣケーブルを突っ張らせた状態で維持できることにより、第１，第２の両ユニットの相対移動に際し、ケーブル保護具を用いずとも、ＦＰＣケーブルの暴れやそれに伴うケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。この場合、ロボットとして高速に伸縮動作がなされることを想定しても、やはりケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。以上により、ロボットにおける小型化を実現できるとともに、電気ケーブルについてロボット伸縮動作に伴う不都合の発生を抑制できる。
【００１４】
第２の発明は、前記巻き取り部には、前記ＦＰＣケーブルをケーブル巻き取り方向に引張付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
ＦＰＣケーブルの弛み（余り分）の長さは、ロボットの伸縮状態に応じて変わりうると考えられる。この点、上記のとおり、付勢手段によりＦＰＣケーブルがケーブル巻き取り方向に引張付勢される構成とすることにより、ロボットの伸縮状態にかかわらず常にＦＰＣケーブルを適度に突っ張らせた状態で維持できる。
【００１６】
第３の発明は、前記回動支持部は、モータにより前記第２ユニットに対して前記第３ユニットを回動させるものであり、前記モータの出力軸が前記ＦＰＣケーブルの幅方向と同じ方向に延びるように前記モータが配置されており、
前記巻き取り部は、前記出力軸をケーブル巻き取りの中心軸として前記ＦＰＣケーブルの巻き取りを実施することを特徴とする。
【００１７】
上記構成では、第１ユニット及び第２ユニットの相対移動時に回動支持部が第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動すること、及びモータ配置の状況を上手く利用して、ＦＰＣケーブルの巻き取りを好適に実施できる。すなわち、第１ユニットに対する回動支持部の移動によりＦＰＣケーブルの弛み（余り分）が大きくなる場合には、モータの出力軸の周りにＦＰＣケーブルを巻き取らせて弛みを解消することができる。また、第１ユニットに対する回動支持部の移動によりＦＰＣケーブルの弛み（余り分）が小さくなる場合には、モータの出力軸からＦＰＣケーブルを引き出させることができる。
【００１８】
第４の発明は、前記第１ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の一面側に当接する第１当接部が設けられ、前記第２ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の他面側に当接する第２当接部が設けられており、
それら各当接部により、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間のケーブル収容部において前記伸縮方向に前記ＦＰＣケーブルが折り返されていることを特徴とする。
【００１９】
第１当接部及び第２当接部によりＦＰＣケーブルが折り返されている場合、第１ユニット及び第２ユニットで伸長方向に相対移動が生じると両当接部間の折り返し量が変わることから、ＦＰＣケーブルに弛み（余り分）が生じることが懸念される。この点、上記のとおりＦＰＣケーブルの余り分が巻き取り部により巻き取られるため、ＦＰＣケーブルが弛んだままとなる不都合が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】２軸ロボットの外観を示す斜視図。
【図２】回動支持部による回動アームの回動支持構造を示す断面図。
【図３】昇降動作部の内部構造を示す断面図。
【図４】昇降動作部の内部構造を示す斜視図。
【図５】昇降動作部の内部構造を示す斜視図。
【図６】昇降動作部の内部構造を示す斜視図。
【図７】折り返し状態のＦＰＣケーブルの挙動を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、昇降機構と回動機構とを有する２軸ロボットについて具体化しており、図１はその外観を示す斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、ロボット１０は概要として、上下方向に延びる軸Ｊ１に沿って昇降動作を行う昇降動作部１１と、軸Ｊ１に直交する方向に延びる軸Ｊ２を回動中心として正逆両方向に回動動作を行う回動動作部１２とを備えている。昇降動作部１１及び回動動作部１２はそれぞれ、昇降用、回動用の駆動部（モータ）を有している。昇降動作部１１は、軸Ｊ１を伸縮方向として伸縮する伸縮動作部に相当する。
【００２３】
昇降動作部１１は、所定のロボット設置場所に固定される固定部１４と、その固定部１４に対して昇降する昇降部１５とを有している。昇降部１５の上部には、回動動作部１２に連結されてこれを回動可能に支持する回動支持部１６が設けられている。この場合、昇降部１５の昇降動作時には、回動支持部１６が固定部１４に対して近づく又は遠ざかる方向に移動することとなる。回動支持部１６は、円盤状のベース部１６ａと、そのベース部１６ａから上方に延びる２つの突出部１６ｂ，１６ｃとを有している。
【００２４】
また、回動動作部１２は、昇降動作部１１の回動支持部１６に回動可能に支持されている回動アーム１７と、その回動アーム１７を回動動作させる回動動作用モータ１８とを有している。回動アーム１７はその回動基端側に一対の張出部１７ａを有し、その一対の張出部１７ａの間に、回動支持部１６の各突出部１６ｂ，１６ｃが配置されている。回動動作用モータ１８は、一方の張出部１７ａに固定されており、そのモータ１８の駆動に伴い回動アーム１７が軸Ｊ２を回動中心として回動する。なお、回動アーム１７の回動先端側には、例えば搬送用ハンド等からなる操作ツールが設けられている。
【００２５】
本実施形態では、固定部１４が「第１ユニット」に、昇降部１５が「第２ユニット」に、回動動作部１２（回動アーム１７）が「第３ユニット」にそれぞれ相当する。
【００２６】
回動支持部１６による回動アーム１７の回動支持構造を図２を用いて説明する。
【００２７】
図２に示すように、回動動作用モータ１８は、駆動ソレノイド部を含むモータ本体１８ａと、そのモータ本体１８ａによる回転出力を所定の減速比で減速する減速部１８ｂと、減速部１８ｂの出力側に設けられる出力軸１８ｃとを有する。そして、回動動作用モータ１８のモータ本体１８ａと減速部１８ｂとが回動アーム１７の張出部１７ａに固定され、出力軸１８ｃが回動支持部１６の突出部１６ｂに固定されている。突出部１６ｂはベース部１６ａに一体化されて設けられており、その突出部１６ｂに形成された孔部に出力軸１８ｃが貫通させた状態で固定されている。本構成では、出力軸１８ｃは固定軸となっている。この場合、回動動作用モータ１８が通電されて駆動されると、回動支持部１６に対してモータ本体１８ａが回動することになり、それに伴い、軸Ｊ２を回動中心として回動支持部１６に対して回動アーム１７が回動する。
【００２８】
回動動作用モータ１８の出力軸１８ｃは、突出部１６ｂを貫通して突出部１６ｃに達する位置まで延びている。突出部１６ｃは内部スペースを有するケース体により構成されており、その内部スペースが、後述するＦＰＣケーブル５１の巻き取りスペースとして利用されるものとなっている。ただし、その詳細については後述する。
【００２９】
次に、昇降動作部１１について詳細な構成を図３〜図６を用いて説明する。図３は、昇降動作部１１の内部構造を示す断面図であり、図４、図５は、昇降動作部１１の内部構造を異なる２方向から見た斜視図である。なお、図４、図５では、昇降動作部１１の外周のケース部を省略して図示している。また、図６は、昇降動作部１１の内部構造について電気ケーブル（ＦＰＣケーブル）等、一部構成を省略して示す斜視図である。
【００３０】
図３〜図６に示すように、昇降動作部１１において、固定部１４は、略円盤状をなす固定部ベース２１と、その固定部ベース２１から上方に延びる固定部ケース２２とを有している。固定部ベース２１は、ねじ等により互いに連結された下ベース２１ａと上ベース２１ｂとを有し、それら両ベース２１ａ，２１ｂを囲むようにカバー２１ｃが取り付けられている。下ベース２１ａには、ロボット設置場所にねじ等により固定される固定フランジ部２１ｄが設けられている。また、固定部ケース２２は、固定部ベース２１と略同一の外径寸法を有する円筒状をなしており、固定部ベース２１（詳しくは上ベース２１ｂ）に対して固定されている。
【００３１】
固定部ベース２１の上方であって固定部ケース２２の内側となるスペースは昇降用アクチュエータの設置スペースとなっており、この設置スペースに、ロボット昇降動作のための昇降用モータ２５と、昇降用モータ２５の回転駆動に伴い回転して上下方向、すなわちロボット昇降方向に伸縮動作する伸縮機構部２６とが設置されている。
【００３２】
伸縮機構部２６は、ボールねじ伸縮機構を用いて構成されており、固定部ベース２１を上下方向に貫通して設けられるボールねじ３１を有している。ボールねじ３１は、上下方向に昇降移動することなく（すなわち、固定部ベース２１に対して昇降移動することなく）回転するようにして設けられており、昇降部１５側に設けられるボールナット３２に螺合している。この場合、ボールねじ３１が回転するとそれに合わせてボールナット３２が回転しながら昇降方向に移動する。
【００３３】
また、固定部ベース２１において、下ベース２１ａにはその下方に開口するベース内スペースが形成されており、そのベース内スペースには、昇降用モータ２５の回転をボールねじ３１に伝達するための動力伝達機構が設けられている。動力伝達機構は、昇降用モータ２５の出力軸に一体回転可能に設けられた入力側プーリ３５と、ボールねじ３１に一体回転可能に設けられた出力側プーリ３６とを有し、これら両プーリ３５，３６にベルト３７が掛け渡されている。したがって、昇降用モータ２５が回転駆動されると、それに伴い両プーリ３５，３６が回転しその回転によりボールねじ３１が回転する。なお、動力伝達機構は、モータ回転を減速する減速機能を有していてもよい。また、動力伝達機構は、複数の動力伝達ギア（減速ギア）からなるギア機構により構成されていてもよい。さらに、昇降用モータ２５がベース内スペースに設けられる構成であってもよい。
【００３４】
一方、昇降部１５は、略円盤状をなし固定部ベース２１に対向配置される昇降部ベース４１と、その昇降部ベース４１から下方に延びる円筒状の昇降部ケース４２とを有している。昇降部ケース４２は、その上板部４２ａが昇降部ベース４１の底面に固定されている。昇降部ケース４２は、固定部ケース２２に対してその外側に被せるようにして設けられ、固定部ケース２２に対して上下方向に昇降移動する。
【００３５】
また、昇降部ケース４２の上板部４２ａには、その下方に延びる板状のフレーム４３が設けられている。フレーム４３は、上下方向に延びる鉛直板部４３ａと、その上下両端部において鉛直板部４３ａに直交する向きに設けられた一対のフランジ部４３ｂ，４３ｃとを有し、上側のフランジ部４３ｂが昇降部ケース４２の上板部４２ａに固定されている。また、下側のフランジ部４３ｃには、連結プレート４４が固定され、その連結プレート４４にボールナット３２が固定されている。
【００３６】
この場合、ボールナット３２は、フレーム４３や連結プレート４４を介して昇降部ベース４１に一体化されており、ボールねじ３１の回転によりボールナット３２が上下方向に移動すると、それに合わせて昇降部ベース４１及び昇降部ケース４２が上下方向に移動する（昇降移動する）。
【００３７】
フレーム４３は、鉛直板部４３ａが概ね昇降部ベース４１の中心部を通る位置となるように設けられている。この場合、フレーム４３は、固定部ケース２２及び昇降部ケース４２により形成されるケース内部空間Ｓにおいて、昇降用モータ２５を収容するモータ収容空間と、伸縮機構部２６を収容する伸縮機構収容空間との境界部に設けられている。
【００３８】
また、昇降動作部１１には、固定部１４に対する昇降部１５の昇降移動を案内するための案内機構が設けられている。案内機構について具体的な構成を説明する。図６に示すように、昇降部１５側に固定されているフレーム４３には、その下端部にフレーム４３と共に昇降移動する一対のスライダ４６が設けられている。各スライダ４６は、フレーム４３の幅方向端部となる位置にそれぞれ設けられている。一方で、固定部ベース２１には、その上面から上方に延びる一対の案内レール４７が設けられている。各案内レール４７は、一対のスライダ４６を横方向両側から挟む位置に設けられている。上記構成では、固定部１４に対して昇降部１５が昇降移動する際（フレーム４３が昇降移動する際）には、案内レール４７に案内されながらスライダ４６とフレーム４３とが移動することになり、これにより昇降部１５の安定動作が可能となっている。なお、図３〜図５では便宜上、案内機構の図示を省略している。
【００３９】
昇降部ベース４１は、昇降動作部１１の上部に回動支持部１６を固定するための連結中間部材でもあり、図示は略すが、昇降部ベース４１の上面側には回動支持部１６のベース部１６ａが固定されるようになっている。
【００４０】
また、昇降動作部１１には、電気ケーブルとしてのＦＰＣケーブル５１が設けられている。ＦＰＣケーブル５１は、所定幅の長尺状をなし合成樹脂等の絶縁性フィルム上に銅箔等により電気回路が形成された薄板状のフレキシブルプリント基板からなるフラットケーブルであり、固定部ベース２１と昇降部ベース４１との間に設けられている。つまりこの場合、ケーブル収容部であるケース内部空間Ｓは上下方向に伸縮変化する空間であり、その空間内にＦＰＣケーブル５１が配設されている。ＦＰＣケーブル５１は、その一端側（下端側）が図示しない固定部材により固定部ベース２１に固定され、固定部１４の外周部（例えば固定部ケース２２）に形成された貫通孔を介して固定部１４の外側に引き出されている。なお、ＦＰＣケーブル５１と固定部ベース２１との接続に着脱可能なコネクタが用いられる構成でもよい。
【００４１】
また、ＦＰＣケーブル５１の他端側（上端側）は、昇降部ベース４１よりも上方に引き出されるようになっている。すなわち、図２に示すように、昇降部ベース４１とベース部１６ａとにはそれぞれケーブル挿通孔４１ａ，１６ｄが形成されており、そのケーブル挿通孔４１ａ，１６ｄは回動支持部１６の突出部１６ｃの内部スペースに連通している。この場合、ＦＰＣケーブル５１は、ケーブル挿通孔４１ａ，１６ｄを通じて突出部１６ｃの内部スペースに導かれている。
【００４２】
ＦＰＣケーブル５１により、本ロボット１０における各駆動部（前段側の昇降動作部１１の駆動部、及び後段側の回動動作部１２の駆動部）に対して駆動電力や制御信号が送出される。つまり、図示しない電源装置からの電力供給やロボットコントローラからの信号送信がこのＦＰＣケーブル５１を介して実施される。また、各動作部１１，１２でロボット動作状態が検出される場合に、その検出信号も同様に、ＦＰＣケーブル５１を介して送出される。
【００４３】
本実施形態では特に、ＦＰＣケーブル５１の取付構造として、ケース内部空間ＳにおいてＦＰＣケーブル５１をＳ字状に折り返して配置するための折り返し手段を用いており、その折り返しのための構成として、固定部１４に設けられた第１折り返しバー５２と、昇降部１５に設けられた第２折り返しバー５３とを有している。本実施形態では、これら各折り返しバー５２，５３が第１当接部、第２当接部にそれぞれ相当する。各折り返しバー５２，５３はいずれも棒状の長尺材である。第１折り返しバー５２は、固定部ベース２１から上方に延びる一対の取付ロッド５４の先端部に、そのロッド長手方向に直交する方向に取り付けられ、第２折り返しバー５３は、昇降部ベース４１から下方に延びる一対の取付ロッド５５の先端部に、そのロッド長手方向に直交する方向に取り付けられている。なお、固定部１４では、一対の取付ロッド５４の間のスペースを利用して昇降用モータ２５が配設されている。
【００４４】
この場合、第１折り返しバー５２は、ＦＰＣケーブル５１のケーブル表面の一面側に当接し、第２折り返しバー５３は、ＦＰＣケーブル５１のケーブル表面の他面側に当接するものとなっている。そして、ケース内部空間Ｓにおいて第２折り返しバー５３が第１折り返しバー５２よりも固定部ベース２１寄りに配置されることで、各折り返しバー５２，５３によりＦＰＣケーブル５１が上下方向に折り返されている。なお、固定部ベース２１と第１折り返しバー５２との間には、ＦＰＣケーブル５１と昇降用モータ２５との接触を避けるべく、折り返しバー５２，５３とは異なる別の当接バーが設けられている。
【００４５】
図６に示すように、第２折り返しバー５３は、各取付ロッド５５に連結される一対の連結部５３ａと、その一対の連結部５３ａの間に設けられる中間部５３ｂとを有しており、中間部５３ｂはその軸心周りに回転自在となっている。中間部５３ｂは、ＦＰＣケーブル５１の幅寸法よりも大きい長さを有しており、この中間部５３ｂにＦＰＣケーブル５１が引っ掛けられるようになっている。なお、第１折り返しバー５２についても同様に、各取付ロッド５４に連結される一対の連結部と、その一対の連結部の間に設けられる中間部とを有し、中間部がその軸心周りに回転自在となる構成であってもよい。
【００４６】
また、図２において、回動支持部１６の突出部１６ｃには、昇降部１５の昇降動作に際して生じるＦＰＣケーブル５１の余り分を巻き取る巻き取り手段が設けられている。つまり、突出部１６ｃはケーブル巻き取りユニットとなっている。この突出部１６ｃ（ケーブル巻き取りユニット）の構成を図２を用いて説明する。
【００４７】
図２において、回動動作用モータ１８は、その出力軸１８ｃがＦＰＣケーブル５１の幅方向と同じ方向に延びるように配置されている。そして、その出力軸１８ｃをケーブル巻き取りの中心軸としてＦＰＣケーブル５１が巻き取られるようになっている。図２において「Ｍ」はＦＰＣケーブル５１が巻き取られた部分を示す。この場合、突出部１６ｃ内において出力軸１８ｃには付勢手段としてバネ装置５７が設けられており、そのバネ装置５７により、ＦＰＣケーブル５１に対して巻き取り方向（突出部１６ｃからすれば引き込み方向）に引張力が生じるようになっている。より具体的には、バネ装置５７は例えばゼンマイバネを有するものであり、そのゼンマイバネの一端に、巻回状態のＦＰＣケーブル５１の一端が接続されている。したがって、ゼンマイバネの引張力に抗してＦＰＣケーブル５１が突出部１６ｃから引き出された状態では、その引張力（すなわちＦＰＣケーブル５１を巻き戻す方向の力）によりＦＰＣケーブル５１の弛みが解消される。
【００４８】
なお、図示は略すが、ＦＰＣケーブル５１において突出部１６ｃ側の端部には、出力軸１８ｃの軸方向に延びるケーブル横出し部が設けられており、そのケーブル横出し部が突出部１６ｃの外側に引き出されるようになっている。
【００４９】
次に、昇降動作部１１の昇降動作時におけるＦＰＣケーブル５１の挙動について説明する。図７は、ＦＰＣケーブル５１の挙動を説明するための模式図である。図７において、（ａ）は昇降部１５（昇降部ベース４１）が降下位置にある状態を示し、（ｂ）は昇降部１５（昇降部ベース４１）が上昇位置にある状態を示している。
【００５０】
図７（ａ）、（ｂ）ではいずれも、ＦＰＣケーブル５１が各折り返しバー５２，５３により折り返されて配置されており、それら両者の違いとして、両折り返しバー５２，５３の間の折り返し長さが（ａ）は大きく、（ｂ）は小さいものとなっている。この場合、ケース内部空間ＳにおけるＦＰＣケーブル５１のケーブル長（ベース２１，４１間のケーブル長）が相違することになるが、図７（ａ）、（ｂ）のいずれであっても、バネ装置５７により適度な引張力がＦＰＣケーブル５１に付与されている。これにより、いずれの状況でも、ＦＰＣケーブル５１が適度に突っ張った状態（適度な張力によりテンションがかかった状態）で維持され、その状態でＦＰＣケーブル５１に緩みも生じないまま昇降動作が行われることとなる。
【００５１】
したがって、昇降動作部１１が高速で昇降動作することを想定しても、ＦＰＣケーブル５１の暴れやそれに伴うケーブル摩耗、破損等の不都合が抑制される。また、昇降動作時には、ＦＰＣケーブル５１において第２折り返しバー５３との接触部分（当接部分）の位置が変わることになるが、第２折り返しバー５３は、その中間部５３ｂが軸心周りに回転自在となっているため、ＦＰＣケーブル５１との接触部分（当接部分）である中間部５３ｂにおいてＦＰＣケーブル５１の摩耗が生じる等の不都合が抑制される。
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５３】
電気ケーブルとしてＦＰＣケーブル５１を用いたため、電気ケーブルとして複数の電線を束ねたハーネスや配線の集合体である被覆付き配線を用いる構成と比較して、ケーブル収容に要する容積の削減が可能となる。また、ケーブル保護具を用いる従来構成と比べても大幅な収容容積の縮小が可能となる。
【００５４】
また、昇降部１５が昇降動作する際には、その昇降動作に際して生じるＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）が、回動支持部１６に設けられた巻き取り部（突出部１６ｃ）により巻き取られる。したがって、昇降部１５の下降動作、上昇動作のいずれに際しても、ＦＰＣケーブル５１の弛みを抑制し、ひいてはＦＰＣケーブル５１を適度に突っ張らせた状態（適度にテンションをかけた状態）で維持できる。これにより、ロボット１０の昇降動作に際し、ケーブル保護具を用いずとも、ＦＰＣケーブル５１の暴れやそれに伴うケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。つまり、ＦＰＣケーブル５１を、保護具を使わず単体の状態（むき身の状態）で用いることが可能となる。この場合、ロボットとして高速に伸縮動作がなされることを想定しても、やはりケーブルの摩耗、破損等の不都合を抑制できる。以上により、ロボット１０における小型化を実現できるとともに、電気ケーブルについてロボット昇降動作に伴う不都合の発生を抑制できる。
【００５５】
また本実施形態では、複数の信号線や電力線をＦＰＣケーブル５１により構成しており、複数の信号線や電力線を、複数の配線を束ねたハーネスや複数の配線の集合体である被覆付き配線により構成する場合と比較して、最小曲げ半径を小さくできる。そのため、ＦＰＣケーブル５１を折り返し配置する場合において、折り返し部分での曲げ半径を小さくでき、やはりロボット１０の小型化を実現できる。
【００５６】
昇降部１５の回動支持部１６に固定したモータ出力軸１８ｃをケーブル巻き取りの中心軸として、ＦＰＣケーブル５１の巻き取りを実施する構成とした。これにより、固定部１４に対する回動支持部１６の移動によりＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）が大きくなる場合には、モータ出力軸１８ｃの周りにＦＰＣケーブル５１を巻き取らせて弛みを解消することができる。また、固定部１４に対する回動支持部１６の移動によりＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）が小さくなる場合には、モータ出力軸１８ｃからＦＰＣケーブル５１を引き出させることができる。
【００５７】
各折り返しバー５２，５３により折り返された状態でＦＰＣケーブル５１を配置する構成とした。この構成において、昇降部１５の昇降動作に伴いケーブル折り返し長が変わっても、ＦＰＣケーブル５１が弛んだままとなる不都合を解消できる。
【００５８】
各折り返しバー５２，５３を各々取付ロッド５４，５５により支持する構成としたため、少なくとも一方の折り返しバー５２，５３を各取付ロッド５４，５５に沿わせて移動させれば、両折り返しバー５２，５３間の昇降方向の距離を容易に調整できる。したがって、例えば、昇降動作部１１として同じ構成を用いたまま昇降動作範囲（可動範囲）を変更しようとする場合や、その昇降動作範囲（可動範囲）が異なるロボットを実現しようとする場合にも、ＦＰＣケーブル５１の弛み具合、張り具合を容易に調整できる。
【００５９】
また、ＦＰＣケーブル５１の幅寸法よりも大きい間隔で、各折り返しバー５２，５３を支持するための各一対の取付ロッド５４，５５を設ける構成としたため、それら取付ロッド５４，５５がＦＰＣケーブル５１と接触することがなくなり、ＦＰＣケーブル５１の擦れ合いによる摩耗防止を図る上で一層好適である。またこの場合、各一対の取付ロッド５４，５５の間は、モータ等の設置スペースとして利用できる。したがって、ケース内部空間Ｓにおいて広いスペースを部品収容等に利用でき、部品等の集約配置が可能になることから一層の小型化が可能となる。
【００６０】
各折り返しバー５２，５３のうち昇降部１５に設けられた第２折り返しバー５３をその軸線周りに回転可能に構成したため、ロボット昇降時に際し、ＦＰＣケーブル５１と第２折り返しバー５３との接触部分での擦れ合いを抑制できる。
【００６１】
電気ケーブルであるＦＰＣケーブル５１を、ロボット１０のケース内部に収容したことにより、電気ケーブルが工場等において他のロボットや機械設備の設置に邪魔になったり、現場作業者の作業の邪魔になったりすることを抑制できる。
【００６２】
［他の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、昇降動作部１１のケース内部空間ＳにおいてＦＰＣケーブル５１を上下方向に折り返して配置する構成としたが、これを変更し、ＦＰＣケーブル５１を折り返さずに配置する構成であってもよい。かかる構成であっても、上記のとおりケーブル巻き取り部が設けられることにより、ＦＰＣケーブル５１が意図せず弛んでしまうといった不都合を抑制できる。
【００６４】
・上記実施形態では、ケーブル巻き取り部を構成するバネ装置５７においてゼンマイバネを用いてＦＰＣケーブル５１を巻き取る構成としたが、これを変更して、コイルバネを用いてＦＰＣケーブル５１を巻き取る構成としてもよい。
【００６５】
・昇降動作部１１の回動支持部１６に、ＦＰＣケーブル５１を巻き取るための巻き取り専用モータを設ける構成としてもよい。この場合、ＦＰＣケーブル５１に弛み（余り分）が生じても、巻き取り専用モータの駆動によりその弛み分を適宜巻き取ることが可能となる。また、ＦＰＣケーブル５１の弛み（余り分）は昇降部１５の昇降位置に応じて定まるため、巻き取り専用モータの駆動をロボットコントローラにより制御可能とし、ロボットコントローラが、昇降部１５の昇降位置に応じて巻き取り専用モータによるケーブル巻き取り量を調整する構成としてもよい。なお、巻き取り専用モータは、回動アーム１７の一対の張出部１７ａを挟んで回動動作用モータ１８の反対側に設置されるとよい。
【００６６】
・上記実施形態では、昇降動作部１１において回動動作部１２が連結されているユニット（図１の昇降部１５）と、回動動作部１２が連結されていないユニット（図１の固定部１４）とのうち、後者のユニット（固定部１４）を、所定のロボット設置位置に固定される固定ユニットとしたが、これを変更し、その後者のユニット（固定部１４）を、動作可能な可動ユニットとしてもよい。例えば、「回動動作部１２が連結されていない方のユニット」の前段側に別のユニットを設け、その別のユニットに対して「回動動作部１２が連結されていない方のユニット」が回動動作する、又は伸縮動作する構成としてもよい。
【００６７】
・ロボット伸縮方向は、上下方向（鉛直方向）に限らず、水平方向など他の方向であってもよい。例えば、軸Ｊ１を水平方向に延びる向きとし、そのＪ１方向に沿って昇降動作部１１が伸縮動作する構成とする。
【符号の説明】
【００６８】
１０…ロボット、１１…昇降動作部、１２…回動動作部（第３ユニット）、１４…固定部（第１ユニット）、１５…昇降部（第２ユニット）、１６…回動支持部、１６ｃ…突出部（巻き取り部）、１８…回動動作用モータ、１８ｃ…出力軸、２５…昇降用モータ、５１…ＦＰＣケーブル（フラットケーブル）、５２…第１折り返しバー（第１当接部）、５３…第２折り返しバー（第２当接部）、５７…バネ装置（付勢手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット伸縮方向に相対移動可能な第１ユニットと第２ユニットとを備えるとともに、前記第２ユニットに対して回動可能な第３ユニットを備え、
それら第１ユニット及び第２ユニットに電気ケーブルの一端側と他端側とがそれぞれ接続されており、
前記第２ユニットには前記第３ユニットを回動可能に支持する回動支持部が設けられており、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に伴い、前記回動支持部が前記第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動するロボットであって、
前記電気ケーブルはＦＰＣケーブルよりなり、
前記回動支持部には、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に際して生じる前記ＦＰＣケーブルの余り分を巻き取る巻き取り部が設けられていることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記巻き取り部には、前記ＦＰＣケーブルをケーブル巻き取り方向に引張付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記回動支持部は、モータにより前記第２ユニットに対して前記第３ユニットを回動させるものであり、前記モータの出力軸が前記ＦＰＣケーブルの幅方向と同じ方向に延びるように前記モータが配置されており、
前記巻き取り部は、前記出力軸をケーブル巻き取りの中心軸として前記ＦＰＣケーブルの巻き取りを実施することを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第１ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の一面側に当接する第１当接部が設けられ、前記第２ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の他面側に当接する第２当接部が設けられており、
それら各当接部により、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間のケーブル収容部において前記伸縮方向に前記ＦＰＣケーブルが折り返されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１】
ロボット伸縮方向に相対移動可能な第１ユニットと第２ユニットとを備えるとともに、前記第２ユニットに対して回動可能な第３ユニットを備え、
それら第１ユニット及び第２ユニットに電気ケーブルの一端側と他端側とがそれぞれ接続されており、
前記第２ユニットには前記第３ユニットを回動可能に支持する回動支持部が設けられており、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に伴い、前記回動支持部が前記第１ユニットに対して近づく又は遠ざかる方向に移動するロボットであって、
前記電気ケーブルはＦＰＣケーブルよりなり、
前記回動支持部には、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの相対移動に際して生じる前記ＦＰＣケーブルの余り分を巻き取る巻き取り部が設けられていることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記巻き取り部には、前記ＦＰＣケーブルをケーブル巻き取り方向に引張付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記回動支持部は、モータにより前記第２ユニットに対して前記第３ユニットを回動させるものであり、前記モータの出力軸が前記ＦＰＣケーブルの幅方向と同じ方向に延びるように前記モータが配置されており、
前記巻き取り部は、前記出力軸をケーブル巻き取りの中心軸として前記ＦＰＣケーブルの巻き取りを実施することを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第１ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の一面側に当接する第１当接部が設けられ、前記第２ユニットには、前記ＦＰＣケーブルのケーブル表面の他面側に当接する第２当接部が設けられており、
それら各当接部により、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間のケーブル収容部において前記伸縮方向に前記ＦＰＣケーブルが折り返されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７１２０８（Ｐ２０１３−７１２０８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２５４７（Ｐ２０１１−２１２５４７）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【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２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【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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