多関節ロボット
【課題】アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも多関節ロボットの小型化を実現する。
【解決手段】関節アクチュエータ１０は、モータモジュール１１と、このモータモジュール１１に組み付けられる配線ユニット１３とを備えている。モータモジュール１１の軸方向両端にはそれぞれトップカバー１２とエンドカバー１４とが設けられており、これらトップカバー１２とエンドカバー１４とに配線ユニット１３のコネクタ８３，８４がそれぞれ取り付けられている。配線ユニット１３のＦＰＣケーブル８２はモータハウジング２７の外周に周回させて設けられている。また、配線ユニット１３はモータハウジング２７を回転軸として回転する筒体７３を備えており、筒体７３にＦＰＣケーブル８２が固定されている。
【解決手段】関節アクチュエータ１０は、モータモジュール１１と、このモータモジュール１１に組み付けられる配線ユニット１３とを備えている。モータモジュール１１の軸方向両端にはそれぞれトップカバー１２とエンドカバー１４とが設けられており、これらトップカバー１２とエンドカバー１４とに配線ユニット１３のコネクタ８３，８４がそれぞれ取り付けられている。配線ユニット１３のＦＰＣケーブル８２はモータハウジング２７の外周に周回させて設けられている。また、配線ユニット１３はモータハウジング２７を回転軸として回転する筒体７３を備えており、筒体７３にＦＰＣケーブル８２が固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用の多関節ロボットであって、複数の関節アクチュエータを用いて構成された多関節ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より産業用ロボットとして多関節ロボットが実用化されており、その多関節ロボットに用いられる関節アクチュエータにおいて電力供給や信号送信のための電気配線を設置する構成として種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ロボット手首部の回転軸の外周面にカバー部材を回転可能に装着して回転軸とカバー部材との間に円筒状空間部を形成し、カバー部材の側方に電気コネクタを設け、この電気コネクタに一端が接続されたフラットケーブルを円筒状空間部で渦巻状に巻回した構成が開示されている。そしてかかる構成により、ロボット手首部が回転する場合にロボット手首内での電線の捩じりを吸収できるとしていた。
【０００４】
また、特許文献２では、ロボット用電動回転継手において、回転継手にその軸方向に延びる中空部を設けるとともに、その中空部に電線や信号サービス線を挿通させる構成が開示されている。そしてこれにより、複数の回転継手モジュールを有するロボットにおいて電線や信号サービス線を引き回しする上で好適であるとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７９６８４号公報
【特許文献２】特開平６−３１５８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された先行技術では、回転軸を囲んで設けられるカバー部材の側方に電気コネクタが設けられており、その電気コネクタにフラットケーブルの一端が接続される構成となっている。つまりこの構成では、カバー部材の外周面に、回転軸の軸線とは直交する向きにフラットケーブルが引き出されている。かかる場合、フラットケーブルがカバー部材の外周側方に引き出され、さらに電気コネクタが張り出して設けられることにより、手首アクチュエータとしての小型化が損なわれると考えられる。産業用ロボットにおいてはアクチュエータの小型化の要望が強く、その意味からも改善の必要性があると考えられる。
【０００７】
また、特許文献２に開示された先行技術では、回転継手モジュールの中心部分に形成された中空部に電線や信号サービス線を挿通させることで、それら電線等の引き回しの改善を図っている。しかしながら、これは、単に回転継手モジュールの中空部を配線ルートとして利用しているだけであり、回転継手モジュールにおいてモータに接続された電線自体はハウジングの側方に引き出される構成となっている。この場合、回転継手ではモータ用電線が内装配線されているものではなく、モータ用電線がハウジング外周部から径方向に展開されるように引き出される構成は、小型化を図る上での妨げになり得ると考えられる。
【０００８】
また、中空部に電線等を挿通させて設ける構成は、必ずしも回転継手の回転動作時における電線等の絡まりを回避できるものではなく、その点も改善の余地があると考えられる。つまり、特許文献２に開示された構成では、回転継手モジュールにおいて回転機構と電線とが別々に設けられ、電線は回転機構の周囲において任意の位置及び状態で存在している。そのため、回転継手モジュールの回転部分に電線が絡まってしまうことが懸念される。
【０００９】
本発明は、アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも小型化を実現することができる多関節ロボットを提供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】
【００１０】
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。
【００１１】
第１の発明の多関節ロボットは、
複数の関節アクチュエータを備えた多関節ロボットであって、
前記関節アクチュエータは、
通電により回転駆動されるロータを有するモータと、前記ロータの回転を所定の減速比で減速させる減速機と、前記ロータの回転を停止させるブレーキ装置と、前記ロータと同軸となる外周面を有し前記モータ及び前記ブレーキ装置を収容する円筒状のモータハウジングとを備えてなるモータモジュールと、
ロボットシステムの電力供給及び信号伝達に用いられるアクチュエータ電気配線を有し、前記モータモジュールに対して組み付けられる配線ユニットと、
を備え、
前記モータモジュールにはその軸方向両端部を塞ぐ端面部材がそれぞれ設けられ、そのうち一方が前記減速機の出力軸と一体に回転する出力側端面部材、他方が前記モータハウジングに一体化されている固定側端面部材であり、
前記アクチュエータ電気配線は、配線両端部にそれぞれ設けられ外部接続端子を含んでなるアクチュエータコネクタを有し、それら各コネクタが、前記出力側端面部材及び前記固定側端面部材にそれぞれ取り付けられるとともに、前記各コネクタの間の中間部分となる配線中間部分が、前記モータハウジングの外周に周回させて設けられ、
前記配線ユニットは、前記モータハウジングの外周側に設けられ前記減速機の出力軸の回転時に前記モータハウジングを回転軸として回転する筒状部材を備え、前記筒状部材に前記アクチュエータ電気配線の一部が固定されており、
さらに、一の関節アクチュエータの前記出力側端面部材と、他の関節アクチュエータの前記固定側端面部材とにそれぞれ連結されてそれら両関節アクチュエータを一体結合する連結アームを有し、
前記連結アームにおいて前記出力側端面部材との連結部分及び前記固定側端面部材との連結部分には、それぞれ前記アクチュエータコネクタに対して結合されるアームコネクタが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
要するに、多関節ロボットの関節アクチュエータでは、モータ通電によりロータが回転すると、その回転が減速機において所定の減速比で減速されて出力側端面部材に伝わり、出力側端面部材が回転する。この場合、出力側端面部材とそれとは反対側の固定側端面部材とにはアクチュエータ電気配線の各アクチュエータコネクタがそれぞれ取り付けられており、それら各コネクタのうち出力側端面部材に取り付けられたコネクタは、配線ユニットの筒状部材がモータハウジングを回転軸として回転するのに伴いその回転方向に変位する。このとき、各コネクタでは互いの相対的な回転位置が変化するが、アクチュエータ電気配線の配線中間部分がモータハウジングの外周に周回させて設けられており、その配線中間部分により両コネクタの相対位置の変化分（ロータ軸方向に対する電気配線の捩れ）が吸収される。またこの場合、各アクチュエータコネクタはそれぞれ端面部材に取り付けられており、モータモジュールの径方向に展開されて引き出されるものでないため、モータモジュールの径方向における張出を極力小さくできる。
【００１３】
なお、特開平６−７９６８４号公報に記載されている先行技術と比較すれば、その先行技術では回転軸を囲うカバー部材（モータハウジングに相当）が設けられ、そのカバー部材の外周方向外側に、電気コネクタを有するブロックが設けられているのに対し、本発明の構成では、モータモジュールの端面側にコネクタが設けられている。そのため、モータハウジングの大きさを同じとすれば、本発明の方がモータモジュールの外周側の体格が小さくなる。したがって、モータモジュール外周側の張出を抑えることができ、小型化できると言える。
【００１４】
さらに、モータハウジングの内外に分けて内側にはモータとブレーキ装置とが設けられ、外側にはアクチュエータ電気配線が周回されて設けられており、こうした二重構造によれば、アクチュエータ全体の小型化が可能となる。例えば特開平６−７９６８４号公報のようにロータ（回転軸）にケーブルを周回させる構成を採用すれば、ロータの軸方向にモータとブレーキ装置とケーブルの周回部分とが並ぶことになるが、本発明ではこうした不都合を回避して小型化を図ることができる。
【００１５】
また、複数の関節アクチュエータを一体結合させる構成として、出力側端面部材と固定側端面部材とを連結アームに連結させる構成を採用しており、複数の関節アクチュエータについての機械的な連結と電気的な接続とを連結アームにより簡易に実施できる。かかる構成では、関節アクチュエータが回転する場合に、その回転動作に伴う電気ケーブルの動作、すなわち電気ケーブルが引っ張れたり緩められたりする動作は各配線ユニットのアクチュエータ電気配線（内装配線部分）で生じるのみであり、それ以外のケーブルでは生じない。したがって、外部に露出するケーブルの捻れや絡まりに起因する機械系又は電気系の不具合を回避できる。
【００１６】
以上により、アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも多関節ロボットの小型化を実現することができる。
【００１７】
第２の発明の多関節ロボットでは、前記アクチュエータ電気配線は、薄板状をなすＦＰＣケーブルを有して構成されており、前記ＦＰＣケーブルは、前記複数の関節アクチュエータについて各々のモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を可能とする複数系統の回路配線を有している。
【００１８】
上記構成によれば、ＦＰＣケーブルにて複数系統の回路配線が確保されるため、多関節ロボットにおいて、その系統数分の範囲で、共通のＦＰＣケーブルを用いつつ関節アクチュエータの増設を容易に実施できる。
【００１９】
また、ＦＰＣケーブルは、モータモジュールに周回された状態で設けられ、その周回方向に力が加わるが、同ＦＰＣケーブルが面状をなしているため、周回方向に力が加わった時の変形は主にケーブル面方向に撓んだり伸びたりするだけであり、変形の方向が任意となる線状の電気ケーブルを用いる場合とは異なり、変形時の絡まりが生じにくい。また、ＦＰＣケーブルは、一般に合成樹脂製の絶縁性フィルムを有してなりその表面は平滑面となっている。したがって、多関節ロボットの関節アクチュエータにおいて該アクチュエータが高速動作する場合であっても、アクチュエータ電気配線として好適な状態を維持でき、本発明の構成は多関節ロボットにとっては極めて好都合である。
【００２０】
第３の発明の多関節ロボットでは、前記モータモジュールにおいて、前記モータハウジングの内側には前記モータ及び前記ブレーキ装置に接続されこれらモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を行うモジュール電気配線が設けられ、前記モジュール電気配線は、前記アクチュエータ電気配線に対して配線振分部を介して接続され、前記配線振分部において前記アクチュエータ電気配線の複数系統の回路配線のうちいずれかが前記モジュール電気配線に電気的に接続されている。
【００２１】
上記構成によれば、アクチュエータ電気配線（システム用配線）とモジュール電気配線とは、モータハウジングの内外にそれぞれ設けられている。この場合、アクチュエータ電気配線の複数系統の回路配線のうちいずれかが、配線振分部によりモジュール電気配線に電気的に接続されているため、電力供給や信号伝達の対象となるアクチュエータごとのモータやブレーキ装置（複数の関節アクチュエータの各モータや各ブレーキ装置）に対して好適に電力供給や信号伝達を好適に行わせることができる。
【００２２】
第４の発明の多関節ロボットでは、関節アクチュエータにおいて前記ＦＰＣケーブルは複数用いられ、該複数のＦＰＣケーブルが内外に重なった状態で前記モータハウジングの外周に周回させて設けられており、前記複数のＦＰＣケーブルでは各々の周回数が異なっている。
【００２３】
上記構成によれば、複数のＦＰＣケーブルについて、ケーブル両端部の各コネクタのうち少なくともいずれかを、出力側端面部材及び固定側端面部材のいずれかにおいて周方向に分散させて設けることができる。この場合、複数のＦＰＣケーブルについてコネクタを分散させて設けることで、出力側端面部材及び固定側端面部材のいずれかにおいて複数のコネクタを設けつつも径方向の寸法の拡大を抑制できる。
【００２４】
また、複数のＦＰＣケーブルの周回数が各々異なっている構成では、各ＦＰＣケーブルがロータの回転により周回数を多くする方向に又は周回数を少なくする方向に捩れる（回転する）場合に、各ＦＰＣケーブルにおいて回転動作に伴う径方向の変位量が各々相違するため、各ＦＰＣケーブルの回転の挙動が各々異なるものとなると考えられる。かかる場合、ロータが正逆両方向に回転することで、ケーブル周回部において複数のＦＰＣケーブルが互いに離れたり近づいたりするため、ケーブル同士の固着等の不都合を抑制できる。
【００２５】
第５の発明の多関節ロボットでは、前記モータモジュールにおいて、前記ロータに回転力を生じさせるためのステータが前記ロータの軸方向の一部に対向して設けられているとともに、前記ロータの軸方向において前記ステータに対向していない部位に対向させて、前記減速機と前記ブレーキ装置とが設けられている。
【００２６】
上記構成によれば、ロータの軸方向に沿ってステータ、減速機及びブレーキ装置が並んで設けられている。この場合、ロータを中心にしてこれらステータ、減速機及びブレーキ装置をコンパクトに配置できる。したがって、アクチュエータ全体の小型化を実現できる。
【００２７】
なお、ロータにおいてステータとの対向部分を大径に、それ以外を小径にする構成が望ましい。これにより、モータモジュールとしての回転能力を確保しつつ、径方向における大型化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】１つの関節アクチュエータについてそれを４方向から見た外観形状を示す図。
【図２】関節アクチュエータの要部構成を分解して示す分解図。
【図３】モータモジュールの内部構造を示す断面図。
【図４】配線ユニットの構成を示す断面図。
【図５】ケーブルセットの構成を示す図。
【図６】ＦＰＣケーブルが巻回された状態を説明するための図。
【図７】関節アクチュエータの内部構成を示す断面図。
【図８】多関節ロボットの構成を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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、産業用の多関節ロボット（多軸ロボット）に用いられる関節アクチュエータについて具体化し、関節アクチュエータとして、複数の関節部で同様に使用できる構成を構築するものとしている。つまり、各関節部の関節アクチュエータは基本的に同じ構造を有し、ロボットの関節の数に合わせて必要数分の関節アクチュエータが用いられるようになっている。まずは、関節アクチュエータの構成を説明する。図１は、１つの関節アクチュエータ１０についてそれを４方向から見た外観形状を示す図であり、図２は、関節アクチュエータ１０の主要構成を分解して示す分解図である。
【００３０】
図１，図２に示すように、関節アクチュエータ１０は大別して、モータモジュール１１と、そのモータモジュール１１の一端側（出力端側）に設けられるトップカバー１２と、モータモジュール１１に被せるようにしてモータモジュール１１の外周側に設けられる略円筒状の配線ユニット１３と、モータモジュール１１の他端側（固定端側）に設けられるエンドカバー１４とを備えている。そして、これら構成要素１１〜１４を軸方向に組み付けるとともに、ボルト等からなる複数の締結具１５，１６により締結して一体化することで、関節アクチュエータ１０が構築されている。トップカバー１２とエンドカバー１４とが、モータモジュール１１の軸方向両端部を塞ぐ端面部材に相当する。
【００３１】
次に、関節アクチュエータ１０の各構成要素１１〜１４の構成を詳細に説明する。まずはモータモジュール１１の構成を説明する。図３は、モータモジュール１１の内部構造を示す断面図である。
【００３２】
モータモジュール１１は減速機付サーボモータとして構成されており、モータ回転速度を所定の減速比で減速する減速機能を有している。またこれに加え、ブレーキ機能や回転検出機能を有している。モータモジュール１１の回転中心にはロータ２１が設けられており、そのロータ２１の軸線方向に沿って出力側（図の左端側）から順に減速部２２、回転駆動部２３、ブレーキ部２４、回転検出部２５が設けられている。このうち、回転駆動部２３とブレーキ部２４とは、略円筒状をなすモータハウジング２７に収容して設けられている。したがって、モータモジュール１１の外観からすれば、モータハウジング２７の一端側に減速部２２が設けられ、他端側に回転検出部２５が設けられる構成となっている（図２参照）。
【００３３】
モータハウジング２７は、ロータ２１と同軸であってかつ真円状の外周面を有する円筒状をなしており、その一端側（減速部２２側）にはハウジング外方に延びる外フランジ部２７ａが形成され、他端側（回転検出部２５側）にはハウジング内方に延びる内フランジ部２７ｂが形成されている。内フランジ部２７ｂの径方向内側は開口部２７ｃとなっている。なお、モータハウジング２７の円筒部分の直径（外径）はＤ１である。また、外フランジ部２７ａも中央の円筒部分と同様、真円状の外周面を有しており、その直径（外径）はＤ２である。
【００３４】
また、ロータ２１は、断面円形状の中実構造をなしており、その軸線方向に沿って外周面が多段に形成されている。回転駆動部２３の構成として、ロータ２１の軸方向略中央部には他よりも外径寸法が大きい大径部２１ａが形成されており、その大径部２１ａの外周側に永久磁石３１が装着されている。また、永久磁石３１を囲むようにしてその外周側には、ロータ２１に回転力を生じさせるためのステータ３２が設けられている。ステータ３２は、モータハウジング２７の円筒部分においてその内側に圧入により固定されている。
【００３５】
ロータ２１は、軸方向に見て２カ所でベアリング３４，３５により回転可能に支持されている。ベアリング３４，３５は、ロータ２１との摺動面にシール部材（図示略）が設けられたシール付ベアリングとして構成されており、ロータ２１の大径部２１ａを挟んで両側にそれぞれ設けられている。
【００３６】
２つのベアリング３４，３５のうち減速部２２側のベアリング３４は、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａに固定されたベアリングホルダ３６により支持されている。ベアリングホルダ３６は、外フランジ部２７ａと同じ外径寸法を有し、その中心部の貫通孔部にはベアリング３４を設置する設置凹部３６ａが形成されている。設置凹部３６ａにおいて、その径方向端面（ロータ軸に対して直交する方向に延びる端面）とベアリング３４との間には皿ばね３７が設けられている。皿ばね３７は、ベアリング３４をロータ２１の大径部２１ａ側に付勢する付勢手段であり、この皿ばね３７によりロータ２１に対して軸方向の荷重が付加されている。かかる場合、熱の影響等に起因してロータ２１が軸方向に伸びたとしても又は軸方向に縮んだとしても、その伸び分又は縮み分を皿ばね３７により吸収できる。
【００３７】
ベアリングホルダ３６は、減速部２２と回転駆動部２３との間に設けられており、その減速部２２側にはオイルシール３８が配設されている。オイルシール３８により、外部からの塵埃やオイルの侵入が抑制される。
【００３８】
また、ブレーキ部２４側のベアリング３５は、ブレーキ部２４として設けられたブレーキ本体４１により支持されている。ブレーキ本体４１は、モータハウジング２７に対してネジ等により固定されており、ロータ２１を挿通させてこれを囲むようにして設けられている。そして、ブレーキ本体４１の内周部とロータ２１の外周部との間にベアリング３５が配設されている。また、モータハウジング２７の開口部２７ｃには、ブレーキ本体４１に対してネジ等により固定された押さえプレート４２が設けられており、ロータ２１の外周部分に形成された段差部（ベアリング保持用の段差部）と押さえプレート４２とにより、ベアリング３５のロータ軸方向の位置固定がなされている。
【００３９】
上述したロータ２１の支持構造によれば、ステータ３２に対向する大径部２１ａを挟んでその両側が大径部２１ａよりも小径の小径部となっており、その小径部がベアリング３４，３５により支持されている。これにより、ロータ２１の外径寸法の大型化を抑制できる。また、２つのベアリング３４，３５及び皿ばね３７により、ロータ２１のラジアル荷重とスラスト荷重と好適に受けることができるものとなっている。
【００４０】
ブレーキ部２４は電磁式ブレーキ装置として構成されており、ブレーキ本体４１への通電状態に応じて、ロータ２１の回転を許容又は禁止するものとなっている。具体的には、ロータ２１には、ロータ外周側に突き出た状態でロータ側外歯４４が設けられている。また、ブレーキ部２４には、ロータ側外歯４４に対して係止可能であって、ブレーキ本体４１への通電状態に応じてロータ軸方向に進退移動するブレーキ側内歯４５が設けられている。ブレーキ部２４は、ブレーキ本体４１に対する非通電時には、ロータ側外歯４４に対してブレーキ側内歯４５が係止状態とされ（図示の状態）、ブレーキオン状態に保持されている（常時ブレーキオン）。そして、ブレーキ本体４１が通電されることに伴い、ロータ側外歯４４に対するブレーキ側内歯４５の係止が解除され、ブレーキオフ状態に移行する構成となっている。
【００４１】
回転検出部２５は、エンコーダを有する構成となっており、ロータ２１の回転位置に応じたパルス信号を出力する。回転検出部２５は、ロータ２１の端部にネジにより取り付けられたエンコーダプレート４７と、そのエンコーダプレート４７を囲って設けられる保護カバー４８とを有している。
【００４２】
回転駆動部２３のステータ３２、ブレーキ部２４のブレーキ本体４１、及び回転検出部２５のエンコーダには、これら各々への電力供給や信号伝達を行うためのモータモジュールケーブル５１が接続されている。各モータモジュールケーブル５１は、それぞれモータハウジング２７や保護カバー４８からその外側に引き出されており、各ケーブル５１の先端側にはモータモジュールコネクタ５２が取り付けられている。なお、各モータモジュールケーブル５１のうちステータ３２及びブレーキ本体４１に接続されるケーブルはモータハウジング２７の内側に設けられている。
【００４３】
また、減速部２２の構成として、ロータ２１の出力先端側には減速機ユニット６１が連結されている。減速機ユニット６１は、ハーモニックドライブ（登録商標）構造を有する減速装置であり、ロータ２１の回転を所定の減速比（例えば１／１００）で減速し出力する。減速機ユニット６１は、モータハウジング２７の円筒部分よりも外径寸法が大きいものであり、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａやベアリングホルダ３６と同じ外径寸法を有している。
【００４４】
減速機ユニット６１は、より具体的には、楕円状のカムの外周にボールベアリングが組み付けられてなるウェーブジェネレータ６２と、その外側に配置される薄肉かつ弾性変形可能なフレクスプライン（弾性歯車）６３と、その外側に配置される剛体環状のサーキュラスプライン（内歯車）６４とを備えて構成されている。フレクスプライン６３の外周部には多数の外歯が形成されるとともに、サーキュラスプライン６４の内周部にはフレクスプライン６３よりも所定数（例えば２つ）だけ歯数が多い内歯が形成されており、それらフレクスプライン６３の外歯とサーキュラスプライン６４の内歯とがウェーブジェネレータ６２の長軸の部分（カム山部分）で噛み合う構成となっている。また、サーキュラスプライン６４の外側にはクロスローラベアリングからなる軸受６５が一体的に設けられている。
【００４５】
ウェーブジェネレータ６２には、その中心部に複数のネジ等の締結具６６によりカップリング６７が固定されており、カップリング６７がロータ２１の先端部に固定されている。また、軸受６５はネジ等からなる複数の締結具６８によりベアリングホルダ３６に固定されている。
【００４６】
上記構成の減速部２２では、ロータ２１が回転すると、ロータ２１と一体でウェーブジェネレータ６２が回転し、その回転がフレクスプライン６３を介してサーキュラスプライン６４に伝達される。これにより、ロータ２１の回転に対してサーキュラスプライン６４が所定の減速比で減速されて回転する。
【００４７】
次に、配線ユニット１３の構成を説明する。図４は、配線ユニット１３の内部構成を示す断面図である。
【００４８】
配線ユニット１３は、ロボットシステムの電力供給や信号伝達を実現するものであり、特に、多関節ロボットに設けられる複数の関節アクチュエータ１０に相当する複数系統の電力供給や信号伝達を可能にするものとなっている。本実施形態では、多関節ロボットの最大８つの関節アクチュエータ１０について電力供給や信号伝達を可能にするものとなっている。
【００４９】
配線ユニット１３は、大別してユニット本体７１と配線カバー７２とにより構成されている。なお、ユニット本体７１と配線カバー７２との分離状態は図２を参照されたい。ユニット本体７１は、モータモジュール１１のモータハウジング２７に対して組み付けられる略筒状の筒体７３を有しており、その直径（内径）はＤ３であり、これはモータハウジング２７の直径Ｄ１＋微小隙間の寸法となっている。微小隙間は、モータハウジング２７に対して筒体７３を組み付けた状態で、筒体７３を回転可能とするのに要する摺動クリアランスである。なお、モータハウジング２７と筒体７３との摺動部にすべり軸受を設けることも可能である。
【００５０】
筒体７３の一方の端面７３ａは、モータハウジング２７に対する組み付け状態で外フランジ部２７ａに当接する当接面となっている（図７参照）。端面７３ａの直径（外径）はＤ４であり、これはモータハウジング２７の外フランジ部２７ａの直径Ｄ２と同じ寸法となっている。
【００５１】
また、筒体７３には、その周方向において１カ所に、後述するケーブルセット８１の一部を固定するためのケーブル固定部が設けられている。ケーブル固定部は、筒体７３の外周側の１カ所に形成された凹部７３ｂと、その凹部７３ｂから筒体７３の軸方向に延びる突出部７３ｃとからなる。そして、そのケーブル固定部にコネクタケース７４が設置されることで、そのケース内部に収容スペースＳが形成されるようになっている。
【００５２】
また、ユニット本体７１は、モータモジュール１１への電力供給や信号伝達を行うアクチュエータ電気配線としてのケーブルセット８１を備えている。ケーブルセット８１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ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）からなるＦＰＣケーブル８２と、そのＦＰＣケーブル８２の両端に設けられたコネクタ８３，８４とを有している。ＦＰＣケーブル８２が配線中間部分に相当する。ＦＰＣケーブル８２は、複数（本実施形態では４つ）の関節アクチュエータ１０について共通バスラインを構築できるものであり、本実施形態では特に、２つのケーブルセット８１を用いてユニット本体７１が構成されている。そして、コネクタ８３，８４により、自アクチュエータのＦＰＣケーブル８２が他アクチュエータのＦＰＣケーブル８２に電気的に接続される構成となっている。
【００５３】
ケーブルセット８１の詳細を図５を用いて説明する。図５において（ａ）は、ユニット本体７１への組み付け前におけるケーブルセット８１を示す斜視図であり、（ｂ）は、ＦＰＣケーブル８２を平面状に展開した状態を示す平面図である。
【００５４】
ＦＰＣケーブル８２は、渦巻き状に巻回される巻回部８２ａと、その巻回部８２ａの両端部にそれぞれ形成され、巻回部８２ａに直交する向きに延びる非巻回部８２ｂとを有する形状となっており、巻回部８２ａが巻回された状態で、その巻回部８２ａを挟んで両側に非巻回部８２ｂが引き出される構成となっている（図５（ａ）参照）。説明の便宜上、図５（ｂ）では、ＦＰＣケーブル８２のうち巻回部８２ａに相当する部位に網掛けを付している。コネクタ８３，８４は、絶縁基板よりなる配線基板８３ａ，８４ａと、この配線基板８３ａ，８４ａ上に設けられる中継コネクタ８３ｂ，８４ｂと、中継コネクタ８３ｂ，８４ｂから延びる外部接続端子８３ｃ，８４ｃとを有している。
【００５５】
そして、図４に示すように、ケーブルセット８１は、ＦＰＣケーブル８２の巻回部８２ａと筒体７３とが筒体７３の軸方向に並ぶようにして、ユニット本体７１に組み付けられている。かかる場合、ＦＰＣケーブル８２は、一方の非巻回部８２ｂの付け根部分（巻回部８２ａと非巻回部８２ｂとの境界部分）においてＦＰＣクランパ（ＦＰＣ保持部材）８６に取り付けられており、そのＦＰＣクランパ８６が筒体７３とコネクタケース７４とに対して固定されることで、ＦＰＣケーブル８２が筒体７３に対して取り付けられるようになっている。
【００５６】
図６は、ＦＰＣケーブル８２が巻回された状態を説明するための図であり、（ａ）、（ｂ）は２つのケーブルセット８１をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、モータハウジング２７を仮想線にて図示している。
【００５７】
２つのケーブルセット８１のうち一方は、（ａ）に示すように、巻回角度を３６０°（巻回数＝１周）として、モータハウジング２７の外周にＦＰＣケーブル８２を巻回させて設けられている。また、他方は、（ｂ）に示すように、巻回角度を５４０°（巻回数＝１周半）として、モータハウジング２７の外周にＦＰＣケーブル８２を巻回させて設けられている。つまり、各ＦＰＣケーブル８２では、その巻回数（モータハウジング外周の周回数）が互いに異なるものとなっている。
【００５８】
また、本実施形態の関節アクチュエータ１０では、初期状態（図示の状態）を基準に正逆両方向に回転が可能となっており、回転出力部（トップカバー１２）は±θの角度範囲で正方向及び負方向にそれぞれ回転する。例えば、θ＝１７０°である。この場合、回転出力部（トップカバー１２）が回転すると、コネクタ８３の位置（周方向における回転位置）が−θ〜＋θの範囲内で変更され、それに伴い２つのコネクタ８３，８４の相対位置が変更されるものとなっている。なお、ＦＰＣケーブル８２は、巻回角度が大きくなる場合（＋θ方向に回転する場合）を想定して巻回部８２ａのケーブル長が設定されており、本実施形態の場合、図６（ａ）に示すＦＰＣケーブル８２は約１．５周分の長さを有し、（ｂ）に示すＦＰＣケーブル８２は約２周分の長さを有するものとなっている。
【００５９】
図４の説明に戻り、モータハウジング２７の外周には内外に重なった状態で２枚のＦＰＣケーブル８２が設けられている。各ＦＰＣケーブル８２の巻回部８２ａの外周側には、巻回部８２ａを囲むようにして円筒状の配線カバー７２が取り付けられている。この場合、ＦＰＣケーブル８２の巻回部８２ａは配線カバー７２の内側に配設されている。配線カバー７２の設置により、ＦＰＣケーブル８２の保護と防塵対策を実現できる。なお、配線カバー７２は、筒体７３ではなくエンドカバー１４に対して固定されるものとなっており、筒体７３は配線カバー７２に対して相対回転する構成となっている。
【００６０】
ケーブルセット８１が筒体７３に取り付けられた状態では、ＦＰＣケーブル８２の非巻回部８２ｂとコネクタ８３（詳しくはコネクタ８３の一部）とが収容スペースＳ内に収容されている。そして、コネクタ８３において外部接続端子８３ｃ側の一部がケース外部に突出した状態となっている。また、２つのケーブルセット８１について、各々のコネクタ８３が上下二段に設けられている。一方、筒体７３とは反対側では、２つのコネクタ８４が、周方向に分散して、すなわち筒体７３の中心軸を挟んで互いに反対側となる位置に設けられている。
【００６１】
コネクタ８４には、モータモジュール１１に設けられるモータモジュールケーブル５１（図３参照）をＦＰＣケーブル８２に電気的に接続するための連結基板部８７が設けられている。連結基板部８７は、ＦＰＣケーブル８２に設けられた複数系統の回路配線のうちいずれかをモータモジュールケーブル５１（図３参照）に振り分けて電気的に接続する振分機能を有するものである。また、連結基板部８７には、モータモジュールコネクタ５２を結合させるための結合穴部５２ａが形成されている。連結基板部８７に対してモータモジュールコネクタ５２が接続されることにより、ＦＰＣケーブル８２が複数系統の回路配線を有していても、そのうち１系統の回路配線がモータモジュールケーブル５１に電気的に接続され、モータモジュール１１の各部（回転駆動部２３、ブレーキ部２４、回転検出部２５）に対して電力供給や信号伝達が行われるようになっている。
【００６２】
ここで、モータモジュール１１の出力側端面部に設けられるトップカバー１２には、コネクタ８３を取り付けるための開口部１２ａが形成されている（図１参照）。また、モータモジュール１１の固定側端面部に設けられるエンドカバー１４には、コネクタ８４を取り付けるための開口部１４ａが形成されている（図１参照）。
【００６３】
次に、上記各構成要素により構成される関節アクチュエータ１０をあらためて説明する。図７は、関節アクチュエータ１０の内部構成を示す断面図である。つまりこれは、図３で説明したモータモジュール１１に対して、図４で説明した配線ユニット１３を組み付け、さらにその両端部にトップカバー１２とエンドカバー１４とを取り付けた状態を示すものである。
【００６４】
図７に示す関節アクチュエータ１０では、モータモジュール１１の減速機ユニット６１のサーキュラスプライン６４に締結具１５によりトップカバー１２が結合されている。また、モータハウジング２７の外周側に配線ユニット１３が組み付けられ、その状態で配線ユニット１３のユニット本体７１がトップカバー１２に固定されている。この場合、トップカバー１２と配線ユニット１３の筒体７３との間に挟まれた状態で減速機ユニット６１が設けられている。配線ユニット１３のコネクタ８３は、トップカバー１２の開口部１２ａに挿通させて設けられている。
【００６５】
なお、減速機ユニット６１の固定部分（本実施形態では軸受６５）には、トップカバー１２の回転範囲を規制するための複数の回転規制ネジ８８が設けられており、トップカバー１２は、一の回転規制ネジ８８から他の回転規制ネジ８８までの回転範囲（例えば３４０°）内で回転可能となっている。
【００６６】
また、トップカバー１２の反対側にはエンドカバー１４がボルト等の締結具により取り付けられている。この場合、エンドカバー１４は、その内側凹部１４ｂにてエンコーダを覆うようにして取り付けられている。また、エンドカバー１４と配線ユニット１３の筒体７３との間に挟まれた状態で配線カバー７２が設けられている。モータハウジング２７と配線カバー７２との間に形成される環状空間部には、モータハウジング２７に周回させた状態で２枚のＦＰＣケーブル８２が設けられている。また、コネクタ８４の連結基板部８７には、モータモジュールコネクタ５２が結合されている。
【００６７】
ここで、エンドカバー１４は、モータハウジング２７の円筒部分（筒体７３が組み付けられる部分）の外径寸法よりも大径に形成されており、そのエンドカバー１４においてモータハウジング２７よりも大径となる張出部分を用いて、コネクタ８４を挿通配置するための開口部１４ａが形成されている。そして、そのエンドカバー１４の開口部１４ａに挿通させて配線ユニット１３のコネクタ８４が設けられている。
【００６８】
上記構成の関節アクチュエータ１０では、モータモジュールケーブル５１やＦＰＣケーブル８２を通じて、回転駆動部２３のステータ３２やブレーキ部２４のブレーキ本体４１に対して電力供給や信号伝達が行われる。また、同様にケーブル５１，８２を通じて、回転検出部２５のエンコーダの検出信号の出力が行われる。そして、これら電力供給や信号伝達に基づいて関節アクチュエータ１０の動作が制御される。ここで、モータモジュール１１のロータ２１が回転すると、減速機ユニット６１の出力軸であるサーキュラスプライン６４と共にトップカバー１２が正逆いずれかの方向に回転するとともに、配線ユニット１３がモータハウジング２７を回転軸として回転する。このとき、トップカバー１２及びエンドカバー１４にそれぞれ設けられた各コネクタ８３，８４では互いの相対的な回転位置が変化するが、モータハウジング２７の外周に周回させて設けられたＦＰＣケーブル８２により両コネクタ８３，８４の相対位置の変化分（ロータ軸方向に対するＦＰＣケーブル８２の捩れ）が吸収される。
【００６９】
次に、関節アクチュエータ１０を用いた多関節ロボットの構成事例を説明する。図８は、多関節ロボット９０の構成を示す正面図である。なお、図８には３軸の水平多関節ロボット（３軸スカラロボット）を例示するが、本実施形態の関節アクチュエータ１０によれば、ロボットシステムにおける電気系統を最大８系統にすることができ、４軸以上の多関節ロボットの構築も可能となっている。また、水平多関節ロボットに代えて、垂直多関節ロボットでの具体化も可能である。
【００７０】
多関節ロボット９０は、３つの関節アクチュエータ１０を備えるものであり、各関節アクチュエータ１０の回転軸として、鉛直方向に延びる３つの軸Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３が定められている。詳しくは、多関節ロボット９０は、ロボット設置場所に固定される基台９１を備え、その基台９１の上に、出力端（トップカバー１２側）を上、固定端（エンドカバー１４側）を下にして第１関節アクチュエータ１０Ａが設置されている。また、第１関節アクチュエータ１０Ａ以外に、第２関節アクチュエータ１０Ｂと第３関節アクチュエータ１０Ｃとが設けられており、第１関節アクチュエータ１０Ａと第２関節アクチュエータ１０Ｂとはクランク状をなす連結アーム９２により連結され、第２関節アクチュエータ１０Ｂと第３関節アクチュエータ１０Ｃとは平板状をなす連結アーム９３により連結されている。
【００７１】
第２関節アクチュエータ１０Ｂは、出力端（トップカバー１２側）を上、固定端（エンドカバー１４側）を下にして設置され、第３関節アクチュエータ１０Ｃは、出力端（トップカバー１２側）を下、固定端（エンドカバー１４側）を上にして設置されている。そして、第３関節アクチュエータ１０Ｃの出力端（トップカバー１２側）には、被搬送物を把持するツール等を有するハンド部９４が取り付けられている。
【００７２】
多関節ロボット９０の電気的構成として、基台９１において関節アクチュエータ１０Ａを搭載する搭載部には基台コネクタ９５が設けられており、基台９１上に関節アクチュエータ１０Ａが搭載されることで、その関節アクチュエータ１０Ａのコネクタ８４に対して基台コネクタ９５が電気的に結合されるようになっている。また、連結アーム９２において関節アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂとの連結部分にはそれぞれアームコネクタ９６，９７が設けられており、関節アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂに対して連結アーム９２が連結されることで、それら関節アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂのコネクタ８３，８４に対してアームコネクタ９６，９７がそれぞれ電気的に結合されるようになっている。連結アーム９３についても同様に、関節アクチュエータ１０Ｂ，１０Ｃとの連結部分にはそれぞれアームコネクタ９８，９９が設けられており、関節アクチュエータ１０Ｂ，１０Ｃに対して連結アーム９３が連結されることで、それら関節アクチュエータ１０Ｂ，１０Ｃのコネクタ８３，８４に対してアームコネクタ９８，９９がそれぞれ電気的に結合されるようになっている。さらに、ハンド部９４において関節アクチュエータ１０Ｃとの連結部分にはコネクタ１００が設けられており、関節アクチュエータ１０Ｃに対してハンド部９４が連結されることで、関節アクチュエータ１０Ｃのコネクタ８３に対してコネクタ１００が電気的に結合されるようになっている。
【００７３】
連結アーム９２にはコネクタ９６，９７を電気的に接続するアーム配線１０１が設けられ、連結アーム９３にはコネクタ９８，９９を電気的に接続するアーム配線１０２が設けられている。このアーム配線１０１，１０２についても、関節アクチュエータ内の電気配線（アクチュエータ電気配線）と同様、ＦＰＣケーブルにより構成されている。なお、各ＦＰＣケーブルにより構築される複数系統の電気経路には、ハンド部９４への電力供給及び信号伝達の経路も含まれる。
【００７４】
上記構成の多関節ロボット９０では、３つの関節アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｃが直列に機械連結されており、それらのうち前段の第１関節アクチュエータ１０Ａの動きにより中段の第２関節アクチュエータ１０Ｂが変位し、さらに、第２関節アクチュエータ１０Ｂの動きにより後段の第３関節アクチュエータ１０Ｃが変位する。また、基台９１からハンド部９４までの一連の電気系統（バスライン）として、第１関節アクチュエータ１０ＡのＦＰＣケーブル８２→アーム配線１０１→第２関節アクチュエータ１０ＢのＦＰＣケーブル８２→アーム配線１０２→第３関節アクチュエータ１０ＣのＦＰＣケーブル８２が構築されており、このバスラインを通じて、各アクチュエータへの電力供給や信号伝達が行われる。この場合、各関節アクチュエータ１０Ａ〜１０ＣのＦＰＣケーブル８２は、全アクチュエータ（ハンド部９４を含む）に共通のバスラインとして使用される。
【００７５】
なお、多関節ロボット９０では、関節アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｃに設けられるケーブル類は全て内装配線とされ、連結アーム９２，９３に設けられるケーブル類は概ね全て内部配線とされている。図示の構成では、関節アクチュエータ１０Ｂの固定端部付近でアーム配線１０１が外部に露出しているが、その露出部分は回転が生じる部位でないため、回転に起因するケーブル類の絡まり等が生じないものとなっている。言い換えれば、連結アーム９２，９３に設けられるケーブル類は、少なくとも回転部分に設けられるケーブルが内装配線となっていればよい。
【００７６】
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。
【００７７】
関節アクチュエータ１０において、モータハウジング２７の外周に周回させてＦＰＣケーブル８２が設けられており、ロータ回転時にはＦＰＣケーブル８２の捩れが好適に吸収される。また、関節アクチュエータ１０の端面部材であるトップカバー１２とエンドカバー１４とにケーブルセット８１の各コネクタ８３，８４がそれぞれ取り付けられているため、それら各コネクタ８３，８４がモータモジュール１１の径方向（外周方向）に展開されて引き出される構成に比べて、その径方向における張出を極力小さくできる。さらに、モータハウジング２７の内外に分けて内側には回転駆動部２３とブレーキ部２４とが設けられ、外側にはＦＰＣケーブル８２が周回されて設けられており、こうした二重構造によれば、アクチュエータ全体の小型化が可能となる。
【００７８】
またこのとき、関節アクチュエータ１０の小型化のために、新規にモータやブレーキ等の小型品を開発、設計することが強いられることもない。
【００７９】
多関節ロボット９０において、各関節アクチュエータ１０のトップカバー１２及びエンドカバー１４をそれぞれ連結アーム９２，９３に連結させ、さらに連結アーム９２，９３に設けたアームコネクタ９６〜９９により多関節ロボット９０（ロボットシステム）における一連の電気経路を構築する構成とした。これにより、複数の関節アクチュエータ１０についての機械的な連結と電気的な接続とを連結アーム９２，９３を介して簡易に実施できる。
【００８０】
また、上記構成では、各関節アクチュエータ１０が回転する場合に、その回転動作に伴う電気ケーブルの捻れは各配線ユニット１３のアクチュエータ電気配線（アクチュエータ内の内装配線）で生じるのみであり、それ以外のケーブルでは生じない。したがって、外部に露出するケーブルの捻れや絡まりに起因する機械系又は電気系の不具合を回避できる。
【００８１】
以上により、関節アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも多関節ロボットの小型化を実現することができる。
【００８２】
上記のとおりコネクタ８３，８４によるケーブル取り出しがモジュール軸方向のみになっている構成は、モータモジュール１１の外周側を配線ユニット１３の回転軸とする本実施形態の関節アクチュエータ１０にとって好適な構成であると言える。
【００８３】
ロボットシステムのアクチュエータ電気配線として用いられるＦＰＣケーブル８２は、複数の関節アクチュエータ１０に対応する複数系統の回路配線を有するものであるため、電気系統における構成の簡素化を大いに図ることができる。また、多関節ロボットにおいて、ＦＰＣケーブル８２により電力供給や信号伝達が可能な系統数分の範囲で、共通のＦＰＣケーブル８２を用いつつ関節アクチュエータ１０の増設を容易に実施できる。
【００８４】
また、アクチュエータ電気配線としてＦＰＣケーブル８２を採用したことにより、以下の効果を奏する。例えば、フラットケーブル（ＦＦＣ）を用いる構成と比べると、ＦＰＣケーブル８２はフラットケーブルに比べて薄肉であり、それ故にその薄さで耐久性を出すためにＦＰＣケーブル同士の接触面の構造はフラットケーブルに比べて硬く、その硬さの分だけ互いに面接触しても滑りやすい。よって、ロボットの関節のような高速回転する部分に巻きつける配線としても絡み難いといえる。よって、より配線の絡み問題に対する性能向上を図ることができる。
【００８５】
また、ＦＰＣケーブル８２は、その実体は薄いと言っても基板であることから、ＦＰＣケーブル８２の周回部分において径方向に余分な負荷をかけることは望ましくない。この点、本実施形態の構成では、ＦＰＣケーブル８２は、モータハウジング２７の外周側での動きが許容されており、モータ駆動時における負荷の軽減が図られている。産業用ロボットの場合、生産効率の観点から、ロボットの運転を中止して修理等を行うことは極力避けたいことであるが、ＦＰＣケーブル８２が故障要因になる可能性が低いことから、生産効率を高める点からも望ましい構成であると言える。
【００８６】
配線ユニット１３に複数（本実施形態では２つ、３つ以上も可）のＦＰＣケーブル８２を設けたため、回路配線の系統数の一層の増加が可能となっている。この場合、ＦＰＣケーブル８２は薄板状でかつ可撓性を有するものであるため、複数のＦＰＣケーブル８２を重ねた状態でモータハウジング２７の外周に周回させて設けることができ、モータモジュール１１の限られた設置領域（モータハウジング２７と配線カバー７２との間に形成される環状空間部）であっても複数のＦＰＣケーブル８２の設置が可能となっている。
【００８７】
複数のＦＰＣケーブル８２を用いた構成において各ＦＰＣケーブル８２の巻回数（巻回角度）を各々相違させ、各ＦＰＣケーブル８２のエンドカバー１４側のコネクタ８４を分散して設ける構成とした。これにより、関節アクチュエータ１０においてエンドカバー１４側での径方向の寸法の拡大を抑制できる。
【００８８】
また、各ＦＰＣケーブル８２の巻回数（モータハウジング外周の周回数）が各々異なっている構成では、各ＦＰＣケーブル８２がロータ２１の回転により巻回数を多くする方向に又は巻回数を少なくする方向に捩れる（回転する）場合に、各ＦＰＣケーブル８２において回転動作に伴う径方向の変位量が各々相違するため、各ＦＰＣケーブル８２の回転の挙動が各々異なるものとなると考えられる。かかる場合、ロータ２１が正逆両方向に回転することで、ケーブル巻回部において複数のＦＰＣケーブル８２が互いに離れたり近づいたりするため、ケーブル同士の固着等の不都合を抑制できる。
【００８９】
モータモジュール１１において回転駆動部２３やブレーキ部２４に対する電力供給及び信号伝達を行うモータモジュールケーブル５１が、配線ユニット１３のコネクタ８４においてＦＰＣケーブル８２に電気的に接続され、さらにコネクタ８４においてＦＰＣケーブル８２の複数系統の回路配線のうちいずれかがモータモジュールケーブル５１に振り分けられる構成となっている。これにより、複数系統の回路配線を有するＦＰＣケーブル８２を用いつつも、電力供給や信号伝達の対象となる各アクチュエータの回転駆動部２３やブレーキ部２４に対して好適に電力供給や信号伝達を好適に行わせることができる。
【００９０】
エンドカバー１４を、モータハウジング２７の円筒部分（筒体７３が組み付けられる部分）の外径寸法に比べて大径に形成し、そのエンドカバー１４には、モータハウジング２７よりも大径となる張出部分に開口させて、コネクタ８４を挿通配置するための開口部１４ａを形成した。これにより、モータハウジング２７の外周にＦＰＣケーブル８２を周回させて設ける構成において、そのＦＰＣケーブル８２の端部に設けられたコネクタ８４を容易に取り付けることができる。
【００９１】
モータモジュール１１において、ステータ３２がロータ２１の軸方向の一部に対向して設けられているとともに、ロータ２１の軸方向においてステータ３２に対向していない部位に対向させて、減速部２２（減速機ユニット６１）とブレーキ部２４（ブレーキ本体４１）とが設けられているため、ロータ２１を中心にして同軸上にこれらステータ３２、減速機ユニット６１及びブレーキ本体４１をコンパクトに配置できる。したがって、これら各部材が多軸で配置される構成に比べて、アクチュエータ全体の小型化を実現できる。
【００９２】
また、ロータ２１においてステータ３２との対向部分を大径に、それ以外を小径にしているため、モータモジュール１１としての回転能力を確保しつつ、径方向における大型化を抑制できるものとなっている。
【００９３】
関節アクチュエータ１０において、当該アクチュエータ１０の構成要素であるモータモジュール１１、トップカバー１２、配線ユニット１３、及びエンドカバー１４は、ボルトやネジ等からなる複数の締結具により締結可能であってかつ締結具の締結解除により分離も可能となっている。したがって、関節アクチュエータ１０において、モータモジュール１１に組み合わせる配線ユニット１３を変更する等を容易に実施できる。例えば、ＦＰＣケーブル８２の設置形態が異なる複数の配線ユニット１３（具体的には、ＦＰＣケーブル８２の枚数や、ＦＰＣケーブル８２の回路配線数が異なる複数の配線ユニット１３）を用意しておき、それら配線ユニット１３の交換を実施する構成であってもよい。
【００９４】
［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。
【００９５】
・上記実施形態では、モータモジュール１１においてモータハウジング２７内に回転駆動部２３（モータ）とブレーキ部２４とを収容する構成としたが、これら回転駆動部２３やブレーキ部２４に加えて、モータハウジング２７内に減速機ユニット６１を収容する構成としてもよい。
【００９６】
・モータモジュール１１の減速機として、ハーモニックドライブ構造の減速装置に代えて、遊星歯車式の減速装置を用いることも可能である。
【００９７】
・配線ユニット１３において、ＦＰＣケーブル８２を１枚のみ設ける構成であってもよい。また、３枚以上のＦＰＣケーブル８２を設ける構成であってもよい。
【００９８】
・上記実施形態では、アクチュエータ電気配線としてＦＰＣケーブルを用いたが、これを変更してもよい。例えば、アクチュエータ電気配線として、平角導体を並列に配置してなるＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）を用いてもよいし、複数の線状導体からなるワイヤハーネスを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０…関節アクチュエータ、１１…モータモジュール、１２…トップカバー（出力側端面部材）、１３…配線ユニット、１４…エンドカバー（固定側端面部材）、２１…ロータ、２２…減速部、２３…回転駆動部（モータ）、２４…ブレーキ部、２５…回転検出部、２７…モータハウジング、３２…ステータ、３４，３５…ベアリング、５１…モータモジュールケーブル（モジュール電気配線）、６１…減速機ユニット（減速機）、６４…サーキュラスプライン（減速機の出力軸）、７３…筒体（筒状部材）、８１…ケーブルセット（アクチュエータ電気配線）、８２…ＦＰＣケーブル、８３，８４…コネクタ（アクチュエータコネクタ）、８３ｃ，８４ｃ…外部接続端子、８７…連結基板部（配線振分部）、９０…多関節ロボット、９２…連結アーム、９６〜９９…アームコネクタ、１０１，１０２…アーム配線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用の多関節ロボットであって、複数の関節アクチュエータを用いて構成された多関節ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より産業用ロボットとして多関節ロボットが実用化されており、その多関節ロボットに用いられる関節アクチュエータにおいて電力供給や信号送信のための電気配線を設置する構成として種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ロボット手首部の回転軸の外周面にカバー部材を回転可能に装着して回転軸とカバー部材との間に円筒状空間部を形成し、カバー部材の側方に電気コネクタを設け、この電気コネクタに一端が接続されたフラットケーブルを円筒状空間部で渦巻状に巻回した構成が開示されている。そしてかかる構成により、ロボット手首部が回転する場合にロボット手首内での電線の捩じりを吸収できるとしていた。
【０００４】
また、特許文献２では、ロボット用電動回転継手において、回転継手にその軸方向に延びる中空部を設けるとともに、その中空部に電線や信号サービス線を挿通させる構成が開示されている。そしてこれにより、複数の回転継手モジュールを有するロボットにおいて電線や信号サービス線を引き回しする上で好適であるとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７９６８４号公報
【特許文献２】特開平６−３１５８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された先行技術では、回転軸を囲んで設けられるカバー部材の側方に電気コネクタが設けられており、その電気コネクタにフラットケーブルの一端が接続される構成となっている。つまりこの構成では、カバー部材の外周面に、回転軸の軸線とは直交する向きにフラットケーブルが引き出されている。かかる場合、フラットケーブルがカバー部材の外周側方に引き出され、さらに電気コネクタが張り出して設けられることにより、手首アクチュエータとしての小型化が損なわれると考えられる。産業用ロボットにおいてはアクチュエータの小型化の要望が強く、その意味からも改善の必要性があると考えられる。
【０００７】
また、特許文献２に開示された先行技術では、回転継手モジュールの中心部分に形成された中空部に電線や信号サービス線を挿通させることで、それら電線等の引き回しの改善を図っている。しかしながら、これは、単に回転継手モジュールの中空部を配線ルートとして利用しているだけであり、回転継手モジュールにおいてモータに接続された電線自体はハウジングの側方に引き出される構成となっている。この場合、回転継手ではモータ用電線が内装配線されているものではなく、モータ用電線がハウジング外周部から径方向に展開されるように引き出される構成は、小型化を図る上での妨げになり得ると考えられる。
【０００８】
また、中空部に電線等を挿通させて設ける構成は、必ずしも回転継手の回転動作時における電線等の絡まりを回避できるものではなく、その点も改善の余地があると考えられる。つまり、特許文献２に開示された構成では、回転継手モジュールにおいて回転機構と電線とが別々に設けられ、電線は回転機構の周囲において任意の位置及び状態で存在している。そのため、回転継手モジュールの回転部分に電線が絡まってしまうことが懸念される。
【０００９】
本発明は、アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも小型化を実現することができる多関節ロボットを提供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】
【００１０】
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。
【００１１】
第１の発明の多関節ロボットは、
複数の関節アクチュエータを備えた多関節ロボットであって、
前記関節アクチュエータは、
通電により回転駆動されるロータを有するモータと、前記ロータの回転を所定の減速比で減速させる減速機と、前記ロータの回転を停止させるブレーキ装置と、前記ロータと同軸となる外周面を有し前記モータ及び前記ブレーキ装置を収容する円筒状のモータハウジングとを備えてなるモータモジュールと、
ロボットシステムの電力供給及び信号伝達に用いられるアクチュエータ電気配線を有し、前記モータモジュールに対して組み付けられる配線ユニットと、
を備え、
前記モータモジュールにはその軸方向両端部を塞ぐ端面部材がそれぞれ設けられ、そのうち一方が前記減速機の出力軸と一体に回転する出力側端面部材、他方が前記モータハウジングに一体化されている固定側端面部材であり、
前記アクチュエータ電気配線は、配線両端部にそれぞれ設けられ外部接続端子を含んでなるアクチュエータコネクタを有し、それら各コネクタが、前記出力側端面部材及び前記固定側端面部材にそれぞれ取り付けられるとともに、前記各コネクタの間の中間部分となる配線中間部分が、前記モータハウジングの外周に周回させて設けられ、
前記配線ユニットは、前記モータハウジングの外周側に設けられ前記減速機の出力軸の回転時に前記モータハウジングを回転軸として回転する筒状部材を備え、前記筒状部材に前記アクチュエータ電気配線の一部が固定されており、
さらに、一の関節アクチュエータの前記出力側端面部材と、他の関節アクチュエータの前記固定側端面部材とにそれぞれ連結されてそれら両関節アクチュエータを一体結合する連結アームを有し、
前記連結アームにおいて前記出力側端面部材との連結部分及び前記固定側端面部材との連結部分には、それぞれ前記アクチュエータコネクタに対して結合されるアームコネクタが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
要するに、多関節ロボットの関節アクチュエータでは、モータ通電によりロータが回転すると、その回転が減速機において所定の減速比で減速されて出力側端面部材に伝わり、出力側端面部材が回転する。この場合、出力側端面部材とそれとは反対側の固定側端面部材とにはアクチュエータ電気配線の各アクチュエータコネクタがそれぞれ取り付けられており、それら各コネクタのうち出力側端面部材に取り付けられたコネクタは、配線ユニットの筒状部材がモータハウジングを回転軸として回転するのに伴いその回転方向に変位する。このとき、各コネクタでは互いの相対的な回転位置が変化するが、アクチュエータ電気配線の配線中間部分がモータハウジングの外周に周回させて設けられており、その配線中間部分により両コネクタの相対位置の変化分（ロータ軸方向に対する電気配線の捩れ）が吸収される。またこの場合、各アクチュエータコネクタはそれぞれ端面部材に取り付けられており、モータモジュールの径方向に展開されて引き出されるものでないため、モータモジュールの径方向における張出を極力小さくできる。
【００１３】
なお、特開平６−７９６８４号公報に記載されている先行技術と比較すれば、その先行技術では回転軸を囲うカバー部材（モータハウジングに相当）が設けられ、そのカバー部材の外周方向外側に、電気コネクタを有するブロックが設けられているのに対し、本発明の構成では、モータモジュールの端面側にコネクタが設けられている。そのため、モータハウジングの大きさを同じとすれば、本発明の方がモータモジュールの外周側の体格が小さくなる。したがって、モータモジュール外周側の張出を抑えることができ、小型化できると言える。
【００１４】
さらに、モータハウジングの内外に分けて内側にはモータとブレーキ装置とが設けられ、外側にはアクチュエータ電気配線が周回されて設けられており、こうした二重構造によれば、アクチュエータ全体の小型化が可能となる。例えば特開平６−７９６８４号公報のようにロータ（回転軸）にケーブルを周回させる構成を採用すれば、ロータの軸方向にモータとブレーキ装置とケーブルの周回部分とが並ぶことになるが、本発明ではこうした不都合を回避して小型化を図ることができる。
【００１５】
また、複数の関節アクチュエータを一体結合させる構成として、出力側端面部材と固定側端面部材とを連結アームに連結させる構成を採用しており、複数の関節アクチュエータについての機械的な連結と電気的な接続とを連結アームにより簡易に実施できる。かかる構成では、関節アクチュエータが回転する場合に、その回転動作に伴う電気ケーブルの動作、すなわち電気ケーブルが引っ張れたり緩められたりする動作は各配線ユニットのアクチュエータ電気配線（内装配線部分）で生じるのみであり、それ以外のケーブルでは生じない。したがって、外部に露出するケーブルの捻れや絡まりに起因する機械系又は電気系の不具合を回避できる。
【００１６】
以上により、アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも多関節ロボットの小型化を実現することができる。
【００１７】
第２の発明の多関節ロボットでは、前記アクチュエータ電気配線は、薄板状をなすＦＰＣケーブルを有して構成されており、前記ＦＰＣケーブルは、前記複数の関節アクチュエータについて各々のモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を可能とする複数系統の回路配線を有している。
【００１８】
上記構成によれば、ＦＰＣケーブルにて複数系統の回路配線が確保されるため、多関節ロボットにおいて、その系統数分の範囲で、共通のＦＰＣケーブルを用いつつ関節アクチュエータの増設を容易に実施できる。
【００１９】
また、ＦＰＣケーブルは、モータモジュールに周回された状態で設けられ、その周回方向に力が加わるが、同ＦＰＣケーブルが面状をなしているため、周回方向に力が加わった時の変形は主にケーブル面方向に撓んだり伸びたりするだけであり、変形の方向が任意となる線状の電気ケーブルを用いる場合とは異なり、変形時の絡まりが生じにくい。また、ＦＰＣケーブルは、一般に合成樹脂製の絶縁性フィルムを有してなりその表面は平滑面となっている。したがって、多関節ロボットの関節アクチュエータにおいて該アクチュエータが高速動作する場合であっても、アクチュエータ電気配線として好適な状態を維持でき、本発明の構成は多関節ロボットにとっては極めて好都合である。
【００２０】
第３の発明の多関節ロボットでは、前記モータモジュールにおいて、前記モータハウジングの内側には前記モータ及び前記ブレーキ装置に接続されこれらモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を行うモジュール電気配線が設けられ、前記モジュール電気配線は、前記アクチュエータ電気配線に対して配線振分部を介して接続され、前記配線振分部において前記アクチュエータ電気配線の複数系統の回路配線のうちいずれかが前記モジュール電気配線に電気的に接続されている。
【００２１】
上記構成によれば、アクチュエータ電気配線（システム用配線）とモジュール電気配線とは、モータハウジングの内外にそれぞれ設けられている。この場合、アクチュエータ電気配線の複数系統の回路配線のうちいずれかが、配線振分部によりモジュール電気配線に電気的に接続されているため、電力供給や信号伝達の対象となるアクチュエータごとのモータやブレーキ装置（複数の関節アクチュエータの各モータや各ブレーキ装置）に対して好適に電力供給や信号伝達を好適に行わせることができる。
【００２２】
第４の発明の多関節ロボットでは、関節アクチュエータにおいて前記ＦＰＣケーブルは複数用いられ、該複数のＦＰＣケーブルが内外に重なった状態で前記モータハウジングの外周に周回させて設けられており、前記複数のＦＰＣケーブルでは各々の周回数が異なっている。
【００２３】
上記構成によれば、複数のＦＰＣケーブルについて、ケーブル両端部の各コネクタのうち少なくともいずれかを、出力側端面部材及び固定側端面部材のいずれかにおいて周方向に分散させて設けることができる。この場合、複数のＦＰＣケーブルについてコネクタを分散させて設けることで、出力側端面部材及び固定側端面部材のいずれかにおいて複数のコネクタを設けつつも径方向の寸法の拡大を抑制できる。
【００２４】
また、複数のＦＰＣケーブルの周回数が各々異なっている構成では、各ＦＰＣケーブルがロータの回転により周回数を多くする方向に又は周回数を少なくする方向に捩れる（回転する）場合に、各ＦＰＣケーブルにおいて回転動作に伴う径方向の変位量が各々相違するため、各ＦＰＣケーブルの回転の挙動が各々異なるものとなると考えられる。かかる場合、ロータが正逆両方向に回転することで、ケーブル周回部において複数のＦＰＣケーブルが互いに離れたり近づいたりするため、ケーブル同士の固着等の不都合を抑制できる。
【００２５】
第５の発明の多関節ロボットでは、前記モータモジュールにおいて、前記ロータに回転力を生じさせるためのステータが前記ロータの軸方向の一部に対向して設けられているとともに、前記ロータの軸方向において前記ステータに対向していない部位に対向させて、前記減速機と前記ブレーキ装置とが設けられている。
【００２６】
上記構成によれば、ロータの軸方向に沿ってステータ、減速機及びブレーキ装置が並んで設けられている。この場合、ロータを中心にしてこれらステータ、減速機及びブレーキ装置をコンパクトに配置できる。したがって、アクチュエータ全体の小型化を実現できる。
【００２７】
なお、ロータにおいてステータとの対向部分を大径に、それ以外を小径にする構成が望ましい。これにより、モータモジュールとしての回転能力を確保しつつ、径方向における大型化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】１つの関節アクチュエータについてそれを４方向から見た外観形状を示す図。
【図２】関節アクチュエータの要部構成を分解して示す分解図。
【図３】モータモジュールの内部構造を示す断面図。
【図４】配線ユニットの構成を示す断面図。
【図５】ケーブルセットの構成を示す図。
【図６】ＦＰＣケーブルが巻回された状態を説明するための図。
【図７】関節アクチュエータの内部構成を示す断面図。
【図８】多関節ロボットの構成を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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、産業用の多関節ロボット（多軸ロボット）に用いられる関節アクチュエータについて具体化し、関節アクチュエータとして、複数の関節部で同様に使用できる構成を構築するものとしている。つまり、各関節部の関節アクチュエータは基本的に同じ構造を有し、ロボットの関節の数に合わせて必要数分の関節アクチュエータが用いられるようになっている。まずは、関節アクチュエータの構成を説明する。図１は、１つの関節アクチュエータ１０についてそれを４方向から見た外観形状を示す図であり、図２は、関節アクチュエータ１０の主要構成を分解して示す分解図である。
【００３０】
図１，図２に示すように、関節アクチュエータ１０は大別して、モータモジュール１１と、そのモータモジュール１１の一端側（出力端側）に設けられるトップカバー１２と、モータモジュール１１に被せるようにしてモータモジュール１１の外周側に設けられる略円筒状の配線ユニット１３と、モータモジュール１１の他端側（固定端側）に設けられるエンドカバー１４とを備えている。そして、これら構成要素１１〜１４を軸方向に組み付けるとともに、ボルト等からなる複数の締結具１５，１６により締結して一体化することで、関節アクチュエータ１０が構築されている。トップカバー１２とエンドカバー１４とが、モータモジュール１１の軸方向両端部を塞ぐ端面部材に相当する。
【００３１】
次に、関節アクチュエータ１０の各構成要素１１〜１４の構成を詳細に説明する。まずはモータモジュール１１の構成を説明する。図３は、モータモジュール１１の内部構造を示す断面図である。
【００３２】
モータモジュール１１は減速機付サーボモータとして構成されており、モータ回転速度を所定の減速比で減速する減速機能を有している。またこれに加え、ブレーキ機能や回転検出機能を有している。モータモジュール１１の回転中心にはロータ２１が設けられており、そのロータ２１の軸線方向に沿って出力側（図の左端側）から順に減速部２２、回転駆動部２３、ブレーキ部２４、回転検出部２５が設けられている。このうち、回転駆動部２３とブレーキ部２４とは、略円筒状をなすモータハウジング２７に収容して設けられている。したがって、モータモジュール１１の外観からすれば、モータハウジング２７の一端側に減速部２２が設けられ、他端側に回転検出部２５が設けられる構成となっている（図２参照）。
【００３３】
モータハウジング２７は、ロータ２１と同軸であってかつ真円状の外周面を有する円筒状をなしており、その一端側（減速部２２側）にはハウジング外方に延びる外フランジ部２７ａが形成され、他端側（回転検出部２５側）にはハウジング内方に延びる内フランジ部２７ｂが形成されている。内フランジ部２７ｂの径方向内側は開口部２７ｃとなっている。なお、モータハウジング２７の円筒部分の直径（外径）はＤ１である。また、外フランジ部２７ａも中央の円筒部分と同様、真円状の外周面を有しており、その直径（外径）はＤ２である。
【００３４】
また、ロータ２１は、断面円形状の中実構造をなしており、その軸線方向に沿って外周面が多段に形成されている。回転駆動部２３の構成として、ロータ２１の軸方向略中央部には他よりも外径寸法が大きい大径部２１ａが形成されており、その大径部２１ａの外周側に永久磁石３１が装着されている。また、永久磁石３１を囲むようにしてその外周側には、ロータ２１に回転力を生じさせるためのステータ３２が設けられている。ステータ３２は、モータハウジング２７の円筒部分においてその内側に圧入により固定されている。
【００３５】
ロータ２１は、軸方向に見て２カ所でベアリング３４，３５により回転可能に支持されている。ベアリング３４，３５は、ロータ２１との摺動面にシール部材（図示略）が設けられたシール付ベアリングとして構成されており、ロータ２１の大径部２１ａを挟んで両側にそれぞれ設けられている。
【００３６】
２つのベアリング３４，３５のうち減速部２２側のベアリング３４は、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａに固定されたベアリングホルダ３６により支持されている。ベアリングホルダ３６は、外フランジ部２７ａと同じ外径寸法を有し、その中心部の貫通孔部にはベアリング３４を設置する設置凹部３６ａが形成されている。設置凹部３６ａにおいて、その径方向端面（ロータ軸に対して直交する方向に延びる端面）とベアリング３４との間には皿ばね３７が設けられている。皿ばね３７は、ベアリング３４をロータ２１の大径部２１ａ側に付勢する付勢手段であり、この皿ばね３７によりロータ２１に対して軸方向の荷重が付加されている。かかる場合、熱の影響等に起因してロータ２１が軸方向に伸びたとしても又は軸方向に縮んだとしても、その伸び分又は縮み分を皿ばね３７により吸収できる。
【００３７】
ベアリングホルダ３６は、減速部２２と回転駆動部２３との間に設けられており、その減速部２２側にはオイルシール３８が配設されている。オイルシール３８により、外部からの塵埃やオイルの侵入が抑制される。
【００３８】
また、ブレーキ部２４側のベアリング３５は、ブレーキ部２４として設けられたブレーキ本体４１により支持されている。ブレーキ本体４１は、モータハウジング２７に対してネジ等により固定されており、ロータ２１を挿通させてこれを囲むようにして設けられている。そして、ブレーキ本体４１の内周部とロータ２１の外周部との間にベアリング３５が配設されている。また、モータハウジング２７の開口部２７ｃには、ブレーキ本体４１に対してネジ等により固定された押さえプレート４２が設けられており、ロータ２１の外周部分に形成された段差部（ベアリング保持用の段差部）と押さえプレート４２とにより、ベアリング３５のロータ軸方向の位置固定がなされている。
【００３９】
上述したロータ２１の支持構造によれば、ステータ３２に対向する大径部２１ａを挟んでその両側が大径部２１ａよりも小径の小径部となっており、その小径部がベアリング３４，３５により支持されている。これにより、ロータ２１の外径寸法の大型化を抑制できる。また、２つのベアリング３４，３５及び皿ばね３７により、ロータ２１のラジアル荷重とスラスト荷重と好適に受けることができるものとなっている。
【００４０】
ブレーキ部２４は電磁式ブレーキ装置として構成されており、ブレーキ本体４１への通電状態に応じて、ロータ２１の回転を許容又は禁止するものとなっている。具体的には、ロータ２１には、ロータ外周側に突き出た状態でロータ側外歯４４が設けられている。また、ブレーキ部２４には、ロータ側外歯４４に対して係止可能であって、ブレーキ本体４１への通電状態に応じてロータ軸方向に進退移動するブレーキ側内歯４５が設けられている。ブレーキ部２４は、ブレーキ本体４１に対する非通電時には、ロータ側外歯４４に対してブレーキ側内歯４５が係止状態とされ（図示の状態）、ブレーキオン状態に保持されている（常時ブレーキオン）。そして、ブレーキ本体４１が通電されることに伴い、ロータ側外歯４４に対するブレーキ側内歯４５の係止が解除され、ブレーキオフ状態に移行する構成となっている。
【００４１】
回転検出部２５は、エンコーダを有する構成となっており、ロータ２１の回転位置に応じたパルス信号を出力する。回転検出部２５は、ロータ２１の端部にネジにより取り付けられたエンコーダプレート４７と、そのエンコーダプレート４７を囲って設けられる保護カバー４８とを有している。
【００４２】
回転駆動部２３のステータ３２、ブレーキ部２４のブレーキ本体４１、及び回転検出部２５のエンコーダには、これら各々への電力供給や信号伝達を行うためのモータモジュールケーブル５１が接続されている。各モータモジュールケーブル５１は、それぞれモータハウジング２７や保護カバー４８からその外側に引き出されており、各ケーブル５１の先端側にはモータモジュールコネクタ５２が取り付けられている。なお、各モータモジュールケーブル５１のうちステータ３２及びブレーキ本体４１に接続されるケーブルはモータハウジング２７の内側に設けられている。
【００４３】
また、減速部２２の構成として、ロータ２１の出力先端側には減速機ユニット６１が連結されている。減速機ユニット６１は、ハーモニックドライブ（登録商標）構造を有する減速装置であり、ロータ２１の回転を所定の減速比（例えば１／１００）で減速し出力する。減速機ユニット６１は、モータハウジング２７の円筒部分よりも外径寸法が大きいものであり、モータハウジング２７の外フランジ部２７ａやベアリングホルダ３６と同じ外径寸法を有している。
【００４４】
減速機ユニット６１は、より具体的には、楕円状のカムの外周にボールベアリングが組み付けられてなるウェーブジェネレータ６２と、その外側に配置される薄肉かつ弾性変形可能なフレクスプライン（弾性歯車）６３と、その外側に配置される剛体環状のサーキュラスプライン（内歯車）６４とを備えて構成されている。フレクスプライン６３の外周部には多数の外歯が形成されるとともに、サーキュラスプライン６４の内周部にはフレクスプライン６３よりも所定数（例えば２つ）だけ歯数が多い内歯が形成されており、それらフレクスプライン６３の外歯とサーキュラスプライン６４の内歯とがウェーブジェネレータ６２の長軸の部分（カム山部分）で噛み合う構成となっている。また、サーキュラスプライン６４の外側にはクロスローラベアリングからなる軸受６５が一体的に設けられている。
【００４５】
ウェーブジェネレータ６２には、その中心部に複数のネジ等の締結具６６によりカップリング６７が固定されており、カップリング６７がロータ２１の先端部に固定されている。また、軸受６５はネジ等からなる複数の締結具６８によりベアリングホルダ３６に固定されている。
【００４６】
上記構成の減速部２２では、ロータ２１が回転すると、ロータ２１と一体でウェーブジェネレータ６２が回転し、その回転がフレクスプライン６３を介してサーキュラスプライン６４に伝達される。これにより、ロータ２１の回転に対してサーキュラスプライン６４が所定の減速比で減速されて回転する。
【００４７】
次に、配線ユニット１３の構成を説明する。図４は、配線ユニット１３の内部構成を示す断面図である。
【００４８】
配線ユニット１３は、ロボットシステムの電力供給や信号伝達を実現するものであり、特に、多関節ロボットに設けられる複数の関節アクチュエータ１０に相当する複数系統の電力供給や信号伝達を可能にするものとなっている。本実施形態では、多関節ロボットの最大８つの関節アクチュエータ１０について電力供給や信号伝達を可能にするものとなっている。
【００４９】
配線ユニット１３は、大別してユニット本体７１と配線カバー７２とにより構成されている。なお、ユニット本体７１と配線カバー７２との分離状態は図２を参照されたい。ユニット本体７１は、モータモジュール１１のモータハウジング２７に対して組み付けられる略筒状の筒体７３を有しており、その直径（内径）はＤ３であり、これはモータハウジング２７の直径Ｄ１＋微小隙間の寸法となっている。微小隙間は、モータハウジング２７に対して筒体７３を組み付けた状態で、筒体７３を回転可能とするのに要する摺動クリアランスである。なお、モータハウジング２７と筒体７３との摺動部にすべり軸受を設けることも可能である。
【００５０】
筒体７３の一方の端面７３ａは、モータハウジング２７に対する組み付け状態で外フランジ部２７ａに当接する当接面となっている（図７参照）。端面７３ａの直径（外径）はＤ４であり、これはモータハウジング２７の外フランジ部２７ａの直径Ｄ２と同じ寸法となっている。
【００５１】
また、筒体７３には、その周方向において１カ所に、後述するケーブルセット８１の一部を固定するためのケーブル固定部が設けられている。ケーブル固定部は、筒体７３の外周側の１カ所に形成された凹部７３ｂと、その凹部７３ｂから筒体７３の軸方向に延びる突出部７３ｃとからなる。そして、そのケーブル固定部にコネクタケース７４が設置されることで、そのケース内部に収容スペースＳが形成されるようになっている。
【００５２】
また、ユニット本体７１は、モータモジュール１１への電力供給や信号伝達を行うアクチュエータ電気配線としてのケーブルセット８１を備えている。ケーブルセット８１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ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）からなるＦＰＣケーブル８２と、そのＦＰＣケーブル８２の両端に設けられたコネクタ８３，８４とを有している。ＦＰＣケーブル８２が配線中間部分に相当する。ＦＰＣケーブル８２は、複数（本実施形態では４つ）の関節アクチュエータ１０について共通バスラインを構築できるものであり、本実施形態では特に、２つのケーブルセット８１を用いてユニット本体７１が構成されている。そして、コネクタ８３，８４により、自アクチュエータのＦＰＣケーブル８２が他アクチュエータのＦＰＣケーブル８２に電気的に接続される構成となっている。
【００５３】
ケーブルセット８１の詳細を図５を用いて説明する。図５において（ａ）は、ユニット本体７１への組み付け前におけるケーブルセット８１を示す斜視図であり、（ｂ）は、ＦＰＣケーブル８２を平面状に展開した状態を示す平面図である。
【００５４】
ＦＰＣケーブル８２は、渦巻き状に巻回される巻回部８２ａと、その巻回部８２ａの両端部にそれぞれ形成され、巻回部８２ａに直交する向きに延びる非巻回部８２ｂとを有する形状となっており、巻回部８２ａが巻回された状態で、その巻回部８２ａを挟んで両側に非巻回部８２ｂが引き出される構成となっている（図５（ａ）参照）。説明の便宜上、図５（ｂ）では、ＦＰＣケーブル８２のうち巻回部８２ａに相当する部位に網掛けを付している。コネクタ８３，８４は、絶縁基板よりなる配線基板８３ａ，８４ａと、この配線基板８３ａ，８４ａ上に設けられる中継コネクタ８３ｂ，８４ｂと、中継コネクタ８３ｂ，８４ｂから延びる外部接続端子８３ｃ，８４ｃとを有している。
【００５５】
そして、図４に示すように、ケーブルセット８１は、ＦＰＣケーブル８２の巻回部８２ａと筒体７３とが筒体７３の軸方向に並ぶようにして、ユニット本体７１に組み付けられている。かかる場合、ＦＰＣケーブル８２は、一方の非巻回部８２ｂの付け根部分（巻回部８２ａと非巻回部８２ｂとの境界部分）においてＦＰＣクランパ（ＦＰＣ保持部材）８６に取り付けられており、そのＦＰＣクランパ８６が筒体７３とコネクタケース７４とに対して固定されることで、ＦＰＣケーブル８２が筒体７３に対して取り付けられるようになっている。
【００５６】
図６は、ＦＰＣケーブル８２が巻回された状態を説明するための図であり、（ａ）、（ｂ）は２つのケーブルセット８１をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、モータハウジング２７を仮想線にて図示している。
【００５７】
２つのケーブルセット８１のうち一方は、（ａ）に示すように、巻回角度を３６０°（巻回数＝１周）として、モータハウジング２７の外周にＦＰＣケーブル８２を巻回させて設けられている。また、他方は、（ｂ）に示すように、巻回角度を５４０°（巻回数＝１周半）として、モータハウジング２７の外周にＦＰＣケーブル８２を巻回させて設けられている。つまり、各ＦＰＣケーブル８２では、その巻回数（モータハウジング外周の周回数）が互いに異なるものとなっている。
【００５８】
また、本実施形態の関節アクチュエータ１０では、初期状態（図示の状態）を基準に正逆両方向に回転が可能となっており、回転出力部（トップカバー１２）は±θの角度範囲で正方向及び負方向にそれぞれ回転する。例えば、θ＝１７０°である。この場合、回転出力部（トップカバー１２）が回転すると、コネクタ８３の位置（周方向における回転位置）が−θ〜＋θの範囲内で変更され、それに伴い２つのコネクタ８３，８４の相対位置が変更されるものとなっている。なお、ＦＰＣケーブル８２は、巻回角度が大きくなる場合（＋θ方向に回転する場合）を想定して巻回部８２ａのケーブル長が設定されており、本実施形態の場合、図６（ａ）に示すＦＰＣケーブル８２は約１．５周分の長さを有し、（ｂ）に示すＦＰＣケーブル８２は約２周分の長さを有するものとなっている。
【００５９】
図４の説明に戻り、モータハウジング２７の外周には内外に重なった状態で２枚のＦＰＣケーブル８２が設けられている。各ＦＰＣケーブル８２の巻回部８２ａの外周側には、巻回部８２ａを囲むようにして円筒状の配線カバー７２が取り付けられている。この場合、ＦＰＣケーブル８２の巻回部８２ａは配線カバー７２の内側に配設されている。配線カバー７２の設置により、ＦＰＣケーブル８２の保護と防塵対策を実現できる。なお、配線カバー７２は、筒体７３ではなくエンドカバー１４に対して固定されるものとなっており、筒体７３は配線カバー７２に対して相対回転する構成となっている。
【００６０】
ケーブルセット８１が筒体７３に取り付けられた状態では、ＦＰＣケーブル８２の非巻回部８２ｂとコネクタ８３（詳しくはコネクタ８３の一部）とが収容スペースＳ内に収容されている。そして、コネクタ８３において外部接続端子８３ｃ側の一部がケース外部に突出した状態となっている。また、２つのケーブルセット８１について、各々のコネクタ８３が上下二段に設けられている。一方、筒体７３とは反対側では、２つのコネクタ８４が、周方向に分散して、すなわち筒体７３の中心軸を挟んで互いに反対側となる位置に設けられている。
【００６１】
コネクタ８４には、モータモジュール１１に設けられるモータモジュールケーブル５１（図３参照）をＦＰＣケーブル８２に電気的に接続するための連結基板部８７が設けられている。連結基板部８７は、ＦＰＣケーブル８２に設けられた複数系統の回路配線のうちいずれかをモータモジュールケーブル５１（図３参照）に振り分けて電気的に接続する振分機能を有するものである。また、連結基板部８７には、モータモジュールコネクタ５２を結合させるための結合穴部５２ａが形成されている。連結基板部８７に対してモータモジュールコネクタ５２が接続されることにより、ＦＰＣケーブル８２が複数系統の回路配線を有していても、そのうち１系統の回路配線がモータモジュールケーブル５１に電気的に接続され、モータモジュール１１の各部（回転駆動部２３、ブレーキ部２４、回転検出部２５）に対して電力供給や信号伝達が行われるようになっている。
【００６２】
ここで、モータモジュール１１の出力側端面部に設けられるトップカバー１２には、コネクタ８３を取り付けるための開口部１２ａが形成されている（図１参照）。また、モータモジュール１１の固定側端面部に設けられるエンドカバー１４には、コネクタ８４を取り付けるための開口部１４ａが形成されている（図１参照）。
【００６３】
次に、上記各構成要素により構成される関節アクチュエータ１０をあらためて説明する。図７は、関節アクチュエータ１０の内部構成を示す断面図である。つまりこれは、図３で説明したモータモジュール１１に対して、図４で説明した配線ユニット１３を組み付け、さらにその両端部にトップカバー１２とエンドカバー１４とを取り付けた状態を示すものである。
【００６４】
図７に示す関節アクチュエータ１０では、モータモジュール１１の減速機ユニット６１のサーキュラスプライン６４に締結具１５によりトップカバー１２が結合されている。また、モータハウジング２７の外周側に配線ユニット１３が組み付けられ、その状態で配線ユニット１３のユニット本体７１がトップカバー１２に固定されている。この場合、トップカバー１２と配線ユニット１３の筒体７３との間に挟まれた状態で減速機ユニット６１が設けられている。配線ユニット１３のコネクタ８３は、トップカバー１２の開口部１２ａに挿通させて設けられている。
【００６５】
なお、減速機ユニット６１の固定部分（本実施形態では軸受６５）には、トップカバー１２の回転範囲を規制するための複数の回転規制ネジ８８が設けられており、トップカバー１２は、一の回転規制ネジ８８から他の回転規制ネジ８８までの回転範囲（例えば３４０°）内で回転可能となっている。
【００６６】
また、トップカバー１２の反対側にはエンドカバー１４がボルト等の締結具により取り付けられている。この場合、エンドカバー１４は、その内側凹部１４ｂにてエンコーダを覆うようにして取り付けられている。また、エンドカバー１４と配線ユニット１３の筒体７３との間に挟まれた状態で配線カバー７２が設けられている。モータハウジング２７と配線カバー７２との間に形成される環状空間部には、モータハウジング２７に周回させた状態で２枚のＦＰＣケーブル８２が設けられている。また、コネクタ８４の連結基板部８７には、モータモジュールコネクタ５２が結合されている。
【００６７】
ここで、エンドカバー１４は、モータハウジング２７の円筒部分（筒体７３が組み付けられる部分）の外径寸法よりも大径に形成されており、そのエンドカバー１４においてモータハウジング２７よりも大径となる張出部分を用いて、コネクタ８４を挿通配置するための開口部１４ａが形成されている。そして、そのエンドカバー１４の開口部１４ａに挿通させて配線ユニット１３のコネクタ８４が設けられている。
【００６８】
上記構成の関節アクチュエータ１０では、モータモジュールケーブル５１やＦＰＣケーブル８２を通じて、回転駆動部２３のステータ３２やブレーキ部２４のブレーキ本体４１に対して電力供給や信号伝達が行われる。また、同様にケーブル５１，８２を通じて、回転検出部２５のエンコーダの検出信号の出力が行われる。そして、これら電力供給や信号伝達に基づいて関節アクチュエータ１０の動作が制御される。ここで、モータモジュール１１のロータ２１が回転すると、減速機ユニット６１の出力軸であるサーキュラスプライン６４と共にトップカバー１２が正逆いずれかの方向に回転するとともに、配線ユニット１３がモータハウジング２７を回転軸として回転する。このとき、トップカバー１２及びエンドカバー１４にそれぞれ設けられた各コネクタ８３，８４では互いの相対的な回転位置が変化するが、モータハウジング２７の外周に周回させて設けられたＦＰＣケーブル８２により両コネクタ８３，８４の相対位置の変化分（ロータ軸方向に対するＦＰＣケーブル８２の捩れ）が吸収される。
【００６９】
次に、関節アクチュエータ１０を用いた多関節ロボットの構成事例を説明する。図８は、多関節ロボット９０の構成を示す正面図である。なお、図８には３軸の水平多関節ロボット（３軸スカラロボット）を例示するが、本実施形態の関節アクチュエータ１０によれば、ロボットシステムにおける電気系統を最大８系統にすることができ、４軸以上の多関節ロボットの構築も可能となっている。また、水平多関節ロボットに代えて、垂直多関節ロボットでの具体化も可能である。
【００７０】
多関節ロボット９０は、３つの関節アクチュエータ１０を備えるものであり、各関節アクチュエータ１０の回転軸として、鉛直方向に延びる３つの軸Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３が定められている。詳しくは、多関節ロボット９０は、ロボット設置場所に固定される基台９１を備え、その基台９１の上に、出力端（トップカバー１２側）を上、固定端（エンドカバー１４側）を下にして第１関節アクチュエータ１０Ａが設置されている。また、第１関節アクチュエータ１０Ａ以外に、第２関節アクチュエータ１０Ｂと第３関節アクチュエータ１０Ｃとが設けられており、第１関節アクチュエータ１０Ａと第２関節アクチュエータ１０Ｂとはクランク状をなす連結アーム９２により連結され、第２関節アクチュエータ１０Ｂと第３関節アクチュエータ１０Ｃとは平板状をなす連結アーム９３により連結されている。
【００７１】
第２関節アクチュエータ１０Ｂは、出力端（トップカバー１２側）を上、固定端（エンドカバー１４側）を下にして設置され、第３関節アクチュエータ１０Ｃは、出力端（トップカバー１２側）を下、固定端（エンドカバー１４側）を上にして設置されている。そして、第３関節アクチュエータ１０Ｃの出力端（トップカバー１２側）には、被搬送物を把持するツール等を有するハンド部９４が取り付けられている。
【００７２】
多関節ロボット９０の電気的構成として、基台９１において関節アクチュエータ１０Ａを搭載する搭載部には基台コネクタ９５が設けられており、基台９１上に関節アクチュエータ１０Ａが搭載されることで、その関節アクチュエータ１０Ａのコネクタ８４に対して基台コネクタ９５が電気的に結合されるようになっている。また、連結アーム９２において関節アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂとの連結部分にはそれぞれアームコネクタ９６，９７が設けられており、関節アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂに対して連結アーム９２が連結されることで、それら関節アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂのコネクタ８３，８４に対してアームコネクタ９６，９７がそれぞれ電気的に結合されるようになっている。連結アーム９３についても同様に、関節アクチュエータ１０Ｂ，１０Ｃとの連結部分にはそれぞれアームコネクタ９８，９９が設けられており、関節アクチュエータ１０Ｂ，１０Ｃに対して連結アーム９３が連結されることで、それら関節アクチュエータ１０Ｂ，１０Ｃのコネクタ８３，８４に対してアームコネクタ９８，９９がそれぞれ電気的に結合されるようになっている。さらに、ハンド部９４において関節アクチュエータ１０Ｃとの連結部分にはコネクタ１００が設けられており、関節アクチュエータ１０Ｃに対してハンド部９４が連結されることで、関節アクチュエータ１０Ｃのコネクタ８３に対してコネクタ１００が電気的に結合されるようになっている。
【００７３】
連結アーム９２にはコネクタ９６，９７を電気的に接続するアーム配線１０１が設けられ、連結アーム９３にはコネクタ９８，９９を電気的に接続するアーム配線１０２が設けられている。このアーム配線１０１，１０２についても、関節アクチュエータ内の電気配線（アクチュエータ電気配線）と同様、ＦＰＣケーブルにより構成されている。なお、各ＦＰＣケーブルにより構築される複数系統の電気経路には、ハンド部９４への電力供給及び信号伝達の経路も含まれる。
【００７４】
上記構成の多関節ロボット９０では、３つの関節アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｃが直列に機械連結されており、それらのうち前段の第１関節アクチュエータ１０Ａの動きにより中段の第２関節アクチュエータ１０Ｂが変位し、さらに、第２関節アクチュエータ１０Ｂの動きにより後段の第３関節アクチュエータ１０Ｃが変位する。また、基台９１からハンド部９４までの一連の電気系統（バスライン）として、第１関節アクチュエータ１０ＡのＦＰＣケーブル８２→アーム配線１０１→第２関節アクチュエータ１０ＢのＦＰＣケーブル８２→アーム配線１０２→第３関節アクチュエータ１０ＣのＦＰＣケーブル８２が構築されており、このバスラインを通じて、各アクチュエータへの電力供給や信号伝達が行われる。この場合、各関節アクチュエータ１０Ａ〜１０ＣのＦＰＣケーブル８２は、全アクチュエータ（ハンド部９４を含む）に共通のバスラインとして使用される。
【００７５】
なお、多関節ロボット９０では、関節アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｃに設けられるケーブル類は全て内装配線とされ、連結アーム９２，９３に設けられるケーブル類は概ね全て内部配線とされている。図示の構成では、関節アクチュエータ１０Ｂの固定端部付近でアーム配線１０１が外部に露出しているが、その露出部分は回転が生じる部位でないため、回転に起因するケーブル類の絡まり等が生じないものとなっている。言い換えれば、連結アーム９２，９３に設けられるケーブル類は、少なくとも回転部分に設けられるケーブルが内装配線となっていればよい。
【００７６】
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。
【００７７】
関節アクチュエータ１０において、モータハウジング２７の外周に周回させてＦＰＣケーブル８２が設けられており、ロータ回転時にはＦＰＣケーブル８２の捩れが好適に吸収される。また、関節アクチュエータ１０の端面部材であるトップカバー１２とエンドカバー１４とにケーブルセット８１の各コネクタ８３，８４がそれぞれ取り付けられているため、それら各コネクタ８３，８４がモータモジュール１１の径方向（外周方向）に展開されて引き出される構成に比べて、その径方向における張出を極力小さくできる。さらに、モータハウジング２７の内外に分けて内側には回転駆動部２３とブレーキ部２４とが設けられ、外側にはＦＰＣケーブル８２が周回されて設けられており、こうした二重構造によれば、アクチュエータ全体の小型化が可能となる。
【００７８】
またこのとき、関節アクチュエータ１０の小型化のために、新規にモータやブレーキ等の小型品を開発、設計することが強いられることもない。
【００７９】
多関節ロボット９０において、各関節アクチュエータ１０のトップカバー１２及びエンドカバー１４をそれぞれ連結アーム９２，９３に連結させ、さらに連結アーム９２，９３に設けたアームコネクタ９６〜９９により多関節ロボット９０（ロボットシステム）における一連の電気経路を構築する構成とした。これにより、複数の関節アクチュエータ１０についての機械的な連結と電気的な接続とを連結アーム９２，９３を介して簡易に実施できる。
【００８０】
また、上記構成では、各関節アクチュエータ１０が回転する場合に、その回転動作に伴う電気ケーブルの捻れは各配線ユニット１３のアクチュエータ電気配線（アクチュエータ内の内装配線）で生じるのみであり、それ以外のケーブルでは生じない。したがって、外部に露出するケーブルの捻れや絡まりに起因する機械系又は電気系の不具合を回避できる。
【００８１】
以上により、関節アクチュエータ間の配線の絡みを防止することで電気配線の設置の好適化を図り、その上でしかも多関節ロボットの小型化を実現することができる。
【００８２】
上記のとおりコネクタ８３，８４によるケーブル取り出しがモジュール軸方向のみになっている構成は、モータモジュール１１の外周側を配線ユニット１３の回転軸とする本実施形態の関節アクチュエータ１０にとって好適な構成であると言える。
【００８３】
ロボットシステムのアクチュエータ電気配線として用いられるＦＰＣケーブル８２は、複数の関節アクチュエータ１０に対応する複数系統の回路配線を有するものであるため、電気系統における構成の簡素化を大いに図ることができる。また、多関節ロボットにおいて、ＦＰＣケーブル８２により電力供給や信号伝達が可能な系統数分の範囲で、共通のＦＰＣケーブル８２を用いつつ関節アクチュエータ１０の増設を容易に実施できる。
【００８４】
また、アクチュエータ電気配線としてＦＰＣケーブル８２を採用したことにより、以下の効果を奏する。例えば、フラットケーブル（ＦＦＣ）を用いる構成と比べると、ＦＰＣケーブル８２はフラットケーブルに比べて薄肉であり、それ故にその薄さで耐久性を出すためにＦＰＣケーブル同士の接触面の構造はフラットケーブルに比べて硬く、その硬さの分だけ互いに面接触しても滑りやすい。よって、ロボットの関節のような高速回転する部分に巻きつける配線としても絡み難いといえる。よって、より配線の絡み問題に対する性能向上を図ることができる。
【００８５】
また、ＦＰＣケーブル８２は、その実体は薄いと言っても基板であることから、ＦＰＣケーブル８２の周回部分において径方向に余分な負荷をかけることは望ましくない。この点、本実施形態の構成では、ＦＰＣケーブル８２は、モータハウジング２７の外周側での動きが許容されており、モータ駆動時における負荷の軽減が図られている。産業用ロボットの場合、生産効率の観点から、ロボットの運転を中止して修理等を行うことは極力避けたいことであるが、ＦＰＣケーブル８２が故障要因になる可能性が低いことから、生産効率を高める点からも望ましい構成であると言える。
【００８６】
配線ユニット１３に複数（本実施形態では２つ、３つ以上も可）のＦＰＣケーブル８２を設けたため、回路配線の系統数の一層の増加が可能となっている。この場合、ＦＰＣケーブル８２は薄板状でかつ可撓性を有するものであるため、複数のＦＰＣケーブル８２を重ねた状態でモータハウジング２７の外周に周回させて設けることができ、モータモジュール１１の限られた設置領域（モータハウジング２７と配線カバー７２との間に形成される環状空間部）であっても複数のＦＰＣケーブル８２の設置が可能となっている。
【００８７】
複数のＦＰＣケーブル８２を用いた構成において各ＦＰＣケーブル８２の巻回数（巻回角度）を各々相違させ、各ＦＰＣケーブル８２のエンドカバー１４側のコネクタ８４を分散して設ける構成とした。これにより、関節アクチュエータ１０においてエンドカバー１４側での径方向の寸法の拡大を抑制できる。
【００８８】
また、各ＦＰＣケーブル８２の巻回数（モータハウジング外周の周回数）が各々異なっている構成では、各ＦＰＣケーブル８２がロータ２１の回転により巻回数を多くする方向に又は巻回数を少なくする方向に捩れる（回転する）場合に、各ＦＰＣケーブル８２において回転動作に伴う径方向の変位量が各々相違するため、各ＦＰＣケーブル８２の回転の挙動が各々異なるものとなると考えられる。かかる場合、ロータ２１が正逆両方向に回転することで、ケーブル巻回部において複数のＦＰＣケーブル８２が互いに離れたり近づいたりするため、ケーブル同士の固着等の不都合を抑制できる。
【００８９】
モータモジュール１１において回転駆動部２３やブレーキ部２４に対する電力供給及び信号伝達を行うモータモジュールケーブル５１が、配線ユニット１３のコネクタ８４においてＦＰＣケーブル８２に電気的に接続され、さらにコネクタ８４においてＦＰＣケーブル８２の複数系統の回路配線のうちいずれかがモータモジュールケーブル５１に振り分けられる構成となっている。これにより、複数系統の回路配線を有するＦＰＣケーブル８２を用いつつも、電力供給や信号伝達の対象となる各アクチュエータの回転駆動部２３やブレーキ部２４に対して好適に電力供給や信号伝達を好適に行わせることができる。
【００９０】
エンドカバー１４を、モータハウジング２７の円筒部分（筒体７３が組み付けられる部分）の外径寸法に比べて大径に形成し、そのエンドカバー１４には、モータハウジング２７よりも大径となる張出部分に開口させて、コネクタ８４を挿通配置するための開口部１４ａを形成した。これにより、モータハウジング２７の外周にＦＰＣケーブル８２を周回させて設ける構成において、そのＦＰＣケーブル８２の端部に設けられたコネクタ８４を容易に取り付けることができる。
【００９１】
モータモジュール１１において、ステータ３２がロータ２１の軸方向の一部に対向して設けられているとともに、ロータ２１の軸方向においてステータ３２に対向していない部位に対向させて、減速部２２（減速機ユニット６１）とブレーキ部２４（ブレーキ本体４１）とが設けられているため、ロータ２１を中心にして同軸上にこれらステータ３２、減速機ユニット６１及びブレーキ本体４１をコンパクトに配置できる。したがって、これら各部材が多軸で配置される構成に比べて、アクチュエータ全体の小型化を実現できる。
【００９２】
また、ロータ２１においてステータ３２との対向部分を大径に、それ以外を小径にしているため、モータモジュール１１としての回転能力を確保しつつ、径方向における大型化を抑制できるものとなっている。
【００９３】
関節アクチュエータ１０において、当該アクチュエータ１０の構成要素であるモータモジュール１１、トップカバー１２、配線ユニット１３、及びエンドカバー１４は、ボルトやネジ等からなる複数の締結具により締結可能であってかつ締結具の締結解除により分離も可能となっている。したがって、関節アクチュエータ１０において、モータモジュール１１に組み合わせる配線ユニット１３を変更する等を容易に実施できる。例えば、ＦＰＣケーブル８２の設置形態が異なる複数の配線ユニット１３（具体的には、ＦＰＣケーブル８２の枚数や、ＦＰＣケーブル８２の回路配線数が異なる複数の配線ユニット１３）を用意しておき、それら配線ユニット１３の交換を実施する構成であってもよい。
【００９４】
［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。
【００９５】
・上記実施形態では、モータモジュール１１においてモータハウジング２７内に回転駆動部２３（モータ）とブレーキ部２４とを収容する構成としたが、これら回転駆動部２３やブレーキ部２４に加えて、モータハウジング２７内に減速機ユニット６１を収容する構成としてもよい。
【００９６】
・モータモジュール１１の減速機として、ハーモニックドライブ構造の減速装置に代えて、遊星歯車式の減速装置を用いることも可能である。
【００９７】
・配線ユニット１３において、ＦＰＣケーブル８２を１枚のみ設ける構成であってもよい。また、３枚以上のＦＰＣケーブル８２を設ける構成であってもよい。
【００９８】
・上記実施形態では、アクチュエータ電気配線としてＦＰＣケーブルを用いたが、これを変更してもよい。例えば、アクチュエータ電気配線として、平角導体を並列に配置してなるＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）を用いてもよいし、複数の線状導体からなるワイヤハーネスを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０…関節アクチュエータ、１１…モータモジュール、１２…トップカバー（出力側端面部材）、１３…配線ユニット、１４…エンドカバー（固定側端面部材）、２１…ロータ、２２…減速部、２３…回転駆動部（モータ）、２４…ブレーキ部、２５…回転検出部、２７…モータハウジング、３２…ステータ、３４，３５…ベアリング、５１…モータモジュールケーブル（モジュール電気配線）、６１…減速機ユニット（減速機）、６４…サーキュラスプライン（減速機の出力軸）、７３…筒体（筒状部材）、８１…ケーブルセット（アクチュエータ電気配線）、８２…ＦＰＣケーブル、８３，８４…コネクタ（アクチュエータコネクタ）、８３ｃ，８４ｃ…外部接続端子、８７…連結基板部（配線振分部）、９０…多関節ロボット、９２…連結アーム、９６〜９９…アームコネクタ、１０１，１０２…アーム配線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の関節アクチュエータを備えた多関節ロボットであって、
前記関節アクチュエータは、
通電により回転駆動されるロータを有するモータと、前記ロータの回転を所定の減速比で減速させる減速機と、前記ロータの回転を停止させるブレーキ装置と、前記ロータと同軸となる外周面を有し前記モータ及び前記ブレーキ装置を収容する円筒状のモータハウジングとを備えてなるモータモジュールと、
ロボットシステムの電力供給及び信号伝達に用いられるアクチュエータ電気配線を有し、前記モータモジュールに対して組み付けられる配線ユニットと、
を備え、
前記モータモジュールにはその軸方向両端部を塞ぐ端面部材がそれぞれ設けられ、そのうち一方が前記減速機の出力軸と一体に回転する出力側端面部材、他方が前記モータハウジングに一体化されている固定側端面部材であり、
前記アクチュエータ電気配線は、配線両端部にそれぞれ設けられ外部接続端子を含んでなるアクチュエータコネクタを有し、それら各コネクタが、前記出力側端面部材及び前記固定側端面部材にそれぞれ取り付けられるとともに、前記各コネクタの間の中間部分となる配線中間部分が、前記モータハウジングの外周に周回させて設けられ、
前記配線ユニットは、前記モータハウジングの外周側に設けられ前記減速機の出力軸の回転時に前記モータハウジングを回転軸として回転する筒状部材を備え、前記筒状部材に前記アクチュエータ電気配線の一部が固定されており、
さらに、一の関節アクチュエータの前記出力側端面部材と、他の関節アクチュエータの前記固定側端面部材とにそれぞれ連結されてそれら両関節アクチュエータを一体結合する連結アームを有し、
前記連結アームにおいて前記出力側端面部材との連結部分及び前記固定側端面部材との連結部分には、それぞれ前記アクチュエータコネクタに対して結合されるアームコネクタが設けられていることを特徴とする多関節ロボット。
【請求項２】
前記アクチュエータ電気配線は、薄板状をなすＦＰＣケーブルを有して構成されており、
前記ＦＰＣケーブルは、前記複数の関節アクチュエータについて各々のモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を可能とする複数系統の回路配線を有している請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項３】
前記モータモジュールにおいて、前記モータハウジングの内側には前記モータ及び前記ブレーキ装置に接続されこれらモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を行うモジュール電気配線が設けられ、
前記モジュール電気配線は、前記アクチュエータ電気配線に対して配線振分部を介して接続され、
前記配線振分部において前記アクチュエータ電気配線の複数系統の回路配線のうちいずれかが前記モジュール電気配線に電気的に接続されている請求項２に記載の多関節ロボット。
【請求項４】
前記関節アクチュエータにおいて前記ＦＰＣケーブルは複数用いられ、該複数のＦＰＣケーブルが内外に重なった状態で前記モータハウジングの外周に周回させて設けられており、
前記複数のＦＰＣケーブルでは各々の周回数が異なっている請求項２又は３に記載の多関節ロボット。
【請求項５】
前記モータモジュールにおいて、前記ロータに回転力を生じさせるためのステータが前記ロータの軸方向の一部に対向して設けられているとともに、前記ロータの軸方向において前記ステータに対向していない部位に対向させて、前記減速機と前記ブレーキ装置とが設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多関節ロボット。
【請求項１】
複数の関節アクチュエータを備えた多関節ロボットであって、
前記関節アクチュエータは、
通電により回転駆動されるロータを有するモータと、前記ロータの回転を所定の減速比で減速させる減速機と、前記ロータの回転を停止させるブレーキ装置と、前記ロータと同軸となる外周面を有し前記モータ及び前記ブレーキ装置を収容する円筒状のモータハウジングとを備えてなるモータモジュールと、
ロボットシステムの電力供給及び信号伝達に用いられるアクチュエータ電気配線を有し、前記モータモジュールに対して組み付けられる配線ユニットと、
を備え、
前記モータモジュールにはその軸方向両端部を塞ぐ端面部材がそれぞれ設けられ、そのうち一方が前記減速機の出力軸と一体に回転する出力側端面部材、他方が前記モータハウジングに一体化されている固定側端面部材であり、
前記アクチュエータ電気配線は、配線両端部にそれぞれ設けられ外部接続端子を含んでなるアクチュエータコネクタを有し、それら各コネクタが、前記出力側端面部材及び前記固定側端面部材にそれぞれ取り付けられるとともに、前記各コネクタの間の中間部分となる配線中間部分が、前記モータハウジングの外周に周回させて設けられ、
前記配線ユニットは、前記モータハウジングの外周側に設けられ前記減速機の出力軸の回転時に前記モータハウジングを回転軸として回転する筒状部材を備え、前記筒状部材に前記アクチュエータ電気配線の一部が固定されており、
さらに、一の関節アクチュエータの前記出力側端面部材と、他の関節アクチュエータの前記固定側端面部材とにそれぞれ連結されてそれら両関節アクチュエータを一体結合する連結アームを有し、
前記連結アームにおいて前記出力側端面部材との連結部分及び前記固定側端面部材との連結部分には、それぞれ前記アクチュエータコネクタに対して結合されるアームコネクタが設けられていることを特徴とする多関節ロボット。
【請求項２】
前記アクチュエータ電気配線は、薄板状をなすＦＰＣケーブルを有して構成されており、
前記ＦＰＣケーブルは、前記複数の関節アクチュエータについて各々のモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を可能とする複数系統の回路配線を有している請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項３】
前記モータモジュールにおいて、前記モータハウジングの内側には前記モータ及び前記ブレーキ装置に接続されこれらモータ及びブレーキ装置に対する電力供給及び信号伝達を行うモジュール電気配線が設けられ、
前記モジュール電気配線は、前記アクチュエータ電気配線に対して配線振分部を介して接続され、
前記配線振分部において前記アクチュエータ電気配線の複数系統の回路配線のうちいずれかが前記モジュール電気配線に電気的に接続されている請求項２に記載の多関節ロボット。
【請求項４】
前記関節アクチュエータにおいて前記ＦＰＣケーブルは複数用いられ、該複数のＦＰＣケーブルが内外に重なった状態で前記モータハウジングの外周に周回させて設けられており、
前記複数のＦＰＣケーブルでは各々の周回数が異なっている請求項２又は３に記載の多関節ロボット。
【請求項５】
前記モータモジュールにおいて、前記ロータに回転力を生じさせるためのステータが前記ロータの軸方向の一部に対向して設けられているとともに、前記ロータの軸方向において前記ステータに対向していない部位に対向させて、前記減速機と前記ブレーキ装置とが設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多関節ロボット。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−３５３７２（Ｐ２０１２−３５３７２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８５０５（Ｐ２０１０−１７８５０５）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【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２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【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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