JP7502472B2 - 線条体一体型アクチュエータ、ユニットおよびロボット - Google Patents

Description

本発明は、線条体一体型アクチュエータ、ならびにそのような線条体一体型アクチュエータを含むユニットおよびロボットに関する。

産業用ロボット、特に多関節ロボットは二つのリンクが互いに接続された少なくとも一つの関節部を含んでいる。関節部には、リンクを駆動するアクチュエータが設けられており、アクチュエータを駆動するための動力線および信号線が少なくとも必要とされる。また、産業用ロボットの先端に設けられたエンドエフェクタを駆動するための信号線、エア配管、高速通信用信号線などが必要とされる。本願明細書では、これら動力線、エア配管、各種の信号線などをまとめて「線条体」と呼ぶこととする。

線条体はロボットのリンクの内側に収納されることが望ましい。特許文献１には、アクチュエータの中空部分を貫通して延びる線条体が開示されている。また、特許文献２には、回転軸が互いに垂直に配置されていて隣接する二つの関節部の中空部分を線条体が延びていることが開示されている。

特開２０１７－１５９３９７号公報 特許第５００４０２０号明細書

しかしながら、保守を行う際には、使用者は、線条体とその周囲物との位置関係を配慮しながら線条体の固定位置を決定する必要があり、煩雑である。弛みが無い状態で線条体を固定した場合においてアクチュエータが回転動作して線条体がねじられると、アクチュエータの中央部に向かって長さ方向に引張られるストレスが線条体に作用する。これにより、線条体が断線する可能性があるためである。

それゆえ、使用者が線条体の断線を懸念することなく、線条体の高い信頼性、長寿命を確保しつつ、組立て、組替えおよび保守が容易に可能な線条体一体型アクチュエータ、ならびにそのような線条体一体型アクチュエータを含むユニットおよびロボットが望まれている。

本開示の１番目の態様によれば、線条体一体型アクチュエータにおいて、該アクチュエータの中心軸線を含んでいて前記アクチュエータを貫通して延びる中空部分と、該中空部分を通って延びる線条体と、前記アクチュエータの一端側に位置していて前記線条体の一端が接続された少なくとも一つの第一中継部と、前記アクチュエータの他端側に位置していて前記線条体の他端が接続された少なくとも一つの第二中継部と、前記第一中継部と前記第二中継部との間で、前記線条体を前記アクチュエータに固定する第一固定部と、前記線条体を前記アクチュエータに固定する第二固定部を含み、前記線条体は前記アクチュエータの前記中心軸線上を少なくとも部分的に通るように配置されており、前記第一固定部と前記第二固定部との間における前記線条体の長さは前記第一固定部と前記第二固定部との間の最短距離よりも長いようにした、線条体一体型アクチュエータが提供される。

１番目の態様においては、線条体は第一固定部および第二固定部により所定の弛みを持って固定されているので、出力軸の所定の角度では、常に同じ固定状態を再現出来るため、線条体の高い信頼性、長寿命を確保できる。さらに、使用者は第一中継部および第二中継部のみを他のコネクタに接続すれば足りるので、使用者が回転運動により線条体に過大なストレスが作用して断線することを懸念して、配線に気を配る必要が無くなり、組立て、組替えおよび保守が容易に可能となる。さらに、軸回転動作によるねじりが作用しない、線条体一体型アクチュエータ間の中継部位の線条体を非可動用線条体とすることも可能となる。

本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の実施形態の説明により一層明らかになろう。

本開示の線条体一体型アクチュエータを備えたロボットの部分拡大図である。 本開示の線条体一体型アクチュエータを備えた他のロボットの部分拡大図である。 第一の実施形態における線条体一体型アクチュエータを備えたロボットの部分拡大図である。 第一の実施形態における線条体一体型アクチュエータを備えた他のロボットの部分拡大図である。 第一の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第二の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。 従来技術におけるアクチュエータの断面図である。 中空部分の軸方向断面と中空部分の一端における半径方向断面との関係を示す第一の図である。 中空部分の軸方向断面と中空部分の一端における半径方向断面との関係を示す第二の図である。 第三の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第三の実施形態における他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第三の実施形態におけるさらに他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。 ロボットが配置されたＡＧＶの斜視図である。 第四の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第四の実施形態における他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第四の実施形態におけるさらに他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第五の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。 第五の実施形態における他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。 中継部の第一の拡大図である。 中継部の第二の拡大図である。 中継部の第三の拡大図である。 他の実施形態における線条体一体型アクチュエータを含むユニットの断面図である。 他の実施形態における線条体一体型アクチュエータを含むユニットの他の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には概ね共通の参照符号を付す。
図１Ａは本開示の線条体一体型アクチュエータを備えたロボットの部分拡大図である。図１Ａには、ロボット１（後述する）の一つの関節軸が示されている。関節軸は線条体一体型アクチュエータ１０により駆動される。

図１Ａに示されるように、線条体一体型アクチュエータ１０の一方側に第一リンク１１が取付けられており、他方側に第二リンク１２が取付けられている。これら第一リンク１１および第二リンク１２はロボット１の互いに隣接するいずれか二つのアーム部分に相当する。

また、本開示の線条体一体型アクチュエータを備えたロボットの部分拡大図である図１Ｂに示されるように、第一リンク１１および第二リンク１２がそれぞれ反対側に取付けられていてもよい。また、第一リンク１１および第二リンク１２の形状が互いに異なっていてもよく、さらに、第一リンク１１および第二リンク１２は図示される形状に限定されないものとする。いずれの場合においても、線条体一体型アクチュエータ１０を駆動させると、第二リンク１２が第一リンク１１に対して回動するものとする。後述する図面においては、簡潔にする目的で、第一リンク１１および第二リンク１２の図示を省略する。

図２は第一の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。線条体一体型アクチュエータ１０のアクチュエータ本体２０は、中実駆動モータ２８と、中空減速機３２と、モータアダプタ３０とを含んでいる。

図１Ｃ、図１Ｄに、図２の線条体一体型アクチュエータを図１Ａ、図１Ｂと同様にロボットに組み込んだ例を示す。線条体一体型アクチュエータ１０のモータアダプタ３０は第一リンク１１と一体的に動作し、線条体一体型アクチュエータ本体１０の出力軸は第二リンク１２と一体的に回動する。なお、中空減速機３２の外周ケースが第一リンク１１に直接的に取付けられていてもよい。
線条体一体型アクチュエータ１０のモータアダプタ３０が第二リンク１２と一体的に動作し、線条体一体型アクチュエータ本体１０の出力軸が第一リンク１１と一体的に回動する構造でもよい。

アクチュエータ本体２０は、ダイレクトドライブモータのみから構成されてもよい。なお、図２においては、減速機としてのアクチュエータ本体２０を駆動する中実駆動モータ２８がモータアダプタ３０に取付けられている。なお、ダイレクトドライブモータを用いる場合には、中空減速機３２を使用することなしにリンク１１、１２を直接的に駆動させることが可能となるので、ロボット１の位置決め精度を向上させられる。

図２に示されるように、中空減速機３２の出力軸に沿って延びる線条体２９がアクチュエータ本体２０の内部を貫通している。線条体２９はアクチュエータ本体２０内の中空部を貫通するのが好ましい。あるいは、防液構造または防油構造の線条体２９がアクチュエータ本体２０の潤滑油通路内を通過していてもよい。線条体２９は、アクチュエータ本体２０用の動力線および信号線、ならびにロボット１の先端に設けられたツール（図示しない）制御用の動力線、信号線およびエア配管のうちの少なくとも一つを含むものとする。さらに、線条体２９は、後述するサーボドライバ２７から出力されるセンサ類のデータ情報、サーボドライバ２７に入力されるセンサ類のデータ情報、線条体一体型アクチュエータ１０の軸（以下、「該当軸」と呼ぶ）に隣接する一つ手前の軸と一つ後の軸のデータを中継する、例えばロボット手首部のハンド（図示しない）を駆動する信号やエア、サーボドライバ２７に入力される該当軸に隣接する一つ手前の軸と一つ後の軸の位置情報データ、該当軸以外の他の軸のトルクセンサのデータ、該当軸以外の他の軸で発生したアラーム情報を供給するための管路を含んでもよい。また信号線として、光ファイバーの通信ケーブルを使用してもよい。光ファイバーの通信ケーブルは、石英ガラス系の光ファイバーケーブルやアクリル樹脂などのプラスチック光ファイバーケーブルなどがある。

なお、図２においては中実駆動モータ２８はモータアダプタ３０の一部に取付けられている。言い換えれば、中実駆動モータ２８は可動部材回転軸からオフセットして配置されている。このように減速機は中空構造であるものの、駆動モータは中空構造でない実施例や、後述するように減速機および駆動モータの両方が中空構造である実施例が考えられる。アクチュエータ本体２０がダイレクトドライブモータのみで構成される場合は、ダイレクトドライブモータ自体が中空構造であるのが望ましい。

図示されるように、線条体２９の一端はモータアダプタ３０側に位置する第一中継部２５に接続されている。そして、第一中継部２５とアクチュエータ本体２０との間で線条体２９は第一固定部２３によってモータアダプタ３０に固定されている。同様に、線条体２９の他端は中空減速機３２側に位置する第二中継部２６に接続されている。そして、第二中継部２６とアクチュエータ本体２０との間で線条体２９は第二固定部２４によって中空減速機３２の出力軸に固定されている。なお、複数の第一中継部２５および複数の第二中継部２６が備えられていても良い。

線条体２９は複数の線材の集合体でありうる。そのような場合には、第一固定部２３および第二固定部２４は、複数の線材のそれぞれを所定位置に固定するのが望ましい。大きな線条体の束を丸ごと固定するよりも、少ない束で複数に分けて固定する方が、それぞれの線条体の少ない束が堅強に固定出来るため、ねじり運動による線条体の長さ方向に引張ストレスが作用しても線条体が動かないように出来るためである。もちろん固定部において、ねじり運動で各線条体が動かない構造として、線条体の束を全体的に固定してもよい。これにより、線条体一体型アクチュエータ１０が所定位置から所定角度だけ回転動作すると、線条体２９のそれぞれの線材のねじれ状態は常に同じになる。言い換えれば、線条体一体型アクチュエータ１０が所定位置から所定角度だけ回転動作し、その後、元の所定位置まで反対方向に回転動作するときに、一部の線材はその所定位置まで戻るが、他の線材はその所定位置まで戻らないなどという事態は発生しない。このような第一固定部２３および第二固定部２４を採用することで、線条体２９の長寿命を実現できる。

図２から分かるように、第一固定部２３および第二固定部２４はアクチュエータ本体２０の中心から離間した位置にあるのが好ましい。また、第一固定部２３および第二固定部２４は、本実施例においては略Ｌ字形状の部材であるが、他の形状であってもよい。

アクチュエータ本体２０の第一中継部２５および第二中継部２６は例えばコネクタであり、他の中継部に接続される。また、図２から分かるように、線条体一体型アクチュエータ１０に第一リンク１１および第二リンク１２が連結されているときには、第一中継部２５および第二中継部２６はそれぞれ第一リンク１１および第二リンク１２の内部に格納されても良いし、前記モータアダプタ３０や中空減速機３２の外周ケースに組み付けられていても良い。

このように、本発明においては線条体２９は第一固定部２３および第二固定部２４によって固定部分２１（図２ではモータアダプタ３０。他の図では中空ブレーキ３７）と該固定部分２１に対して相対的に回転可能であって第二リンク１２が取付けられるべき可動部分２２（図２では中空減速機３２の出力部分２２。他の図ではトルクセンサ３９）とにそれぞれ固定されている。そして、線条体２９は第一固定部２３および第二固定部２４の間で十分に弛んでいる。つまり、第一固定部２３および第二固定部２４の間の線条体２９の長さは、第一固定部２３および第二固定部２４の間の最短距離よりも長い。

従って、本発明では、第一固定部２３と第二固定部２４との間のみにおいて線条体２９がねじり運動し、それにより、軸方向の回転を吸収している。このため、本発明においては、線条体２９のねじり動作のみで完結しており、曲げ動作は作用しない信頼性の高い線条体一体型アクチュエータ１０を提供できる。さらに、使用者は第一中継部２５および第二中継部２６のみを他のコネクタに接続すれば足りるので、使用者がねじり運動で発生するストレスによる断線を懸念して、線条体の弛みに気を配る必要が無くなり、組立て、組替えおよび保守が容易に可能となる。もちろん図示しないものの、第一固定部２３と第二固定部２４を中空部分４０の外部の空間に、回転軸に対して交差する方向に、中空部分４０から線条体を引き出した部位に設けて、線条体にねじれに加えて曲げが加わるような構造としてもよい。

図３Ａは第二の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。図３Ａに示される線条体一体型アクチュエータ１０は、中空モータ３１と、該中空モータ３１と同軸で連結された中空減速機３２とを含んでいる。中空モータ３１には、中空ブレーキ３７が設けられている。さらに、中空減速機３２と第二リンク１２との間には線条体一体型アクチュエータ１０の出力軸に作用する力を検出するトルクセンサ３９が設けられている。図示されるように、中空モータ３１の中空部分４１および中空減速機３２の中空部分４２は互いに共通の内径を有するのが好ましい。これにより、中空モータ３１の中空部分４１と中空減速機３２の中空部分４２との間で段差が無くなり、線条体２９が破損するのを避けられる。以下においては、中空モータ３１の中空部分４１と中空減速機３２の中空部分４２とをまとめて中空部分４０と称す場合がある。

図３Ａに示されるように、線条体２９は中空部分４０の両端においてアクチュエータ１０または中空部分４０の中心軸線上または中心軸線に対して平行な他の直線上を少なくとも部分的に通るように配置されるのが好ましい。線条体２９は、そのねじれが回転中心軸線に近い程断線しやすい傾向があるので、線条体２９を中心軸線から離れた位置で固定することで、線条体２９の寿命を更に長くできる可能性がある。

あるいは、線条体２９はアクチュエータ１０または中空部分４０の両端において中空部分４０の中心軸線上に配置されるようにしてもよい。この場合には、線条体２９が中空部分４０内で弛む余裕代を大きく確保することができる。

図３Ｂは従来技術におけるアクチュエータの断面図である。図３Ｂにおいては、中実駆動モータ２８’がアクチュエータ本体２０’の一端の角隅部に取付けられている。より大型の駆動モータ２８’を取付ける場合および小型のアクチュエータ本体２０’を使用する場合には、駆動モータ２８’の一部分がアクチュエータ本体２０’の一端において中空部分を部分的に塞ぐようになる。このような場合には、線条体２９’が駆動モータ２８’の一部分に接触するのを避けるために、線条体２９’を湾曲させる必要があり、その結果、線条体２９’に、ねじりだけでなく曲げも作用することになるため、線条体の寿命が低下しやすいという問題がある。

しかしながら、図３Ａにおいては、線条体一体型アクチュエータ１０内に中空モータ３１が包含されているので、駆動モータ２８’を線条体一体型アクチュエータ１０の一端に取付ける必要がない。つまり、駆動モータ２８’が線条体一体型アクチュエータ１０の中空部分４０を部分的に塞ぐことはないので、前述した問題を回避できる。

図４Ａおよび図４Ｂは中空部分の軸方向部分断面と中空部分の一端との関係を示す図である。図４Ａ～図４Ｂのそれぞれには、中空部分４０の軸方向部分断面が右方に示されており、中空部分４０の一端が左方に示されている。

線条体２９は、複数の線条体の集合物であるものであるものとするが、説明を容易にする目的で、単一の線条体２９を示している。線条体２９が単一である場合も本発明の範囲に含まれる。さらに、図４Ａ～図４Ｂの内容は他の実施形態においても適用されるものとする。

図４Ａにおいては線条体一体型アクチュエータ１０が初期位置に在って回転動作しておらず、その結果、線条体２９はねじれていない。第一固定部２３および第二固定部２４は中空部分４０の端部近傍にそれぞれ配置されているので、第一固定部２３と第二固定部２４との間の距離Ｌは中空部分４０の軸方向長さに概ね等しい。図４Ａにおいては、第一固定部２３と第二固定部２４との間における線条体２９の長さは第一固定部２３と第二固定部２４との間の最短距離Ｌよりも長い。言い換えれば、図４Ａにおいては、線条体２９は中空部分４０の両端の間において弛んでおり、下方に垂れ下がっている。

図４Ｂにおいては、線条体一体型アクチュエータ１０が最大角度、例えば１８０°まで時計回りに回転動作しているものとする。このため、線条体２９は螺旋を形成するようにねじれ、その結果、線条体２９には複数の「よじれ部」が形成されている。

図４Ｂに示される線条体２９上の点２９ａ～２９ｄは「よじれ部」の重心をそれぞれ示している。図４Ｂから分かるように、これら重心を結ぶ曲線Ａは中空部分４０の中心軸線Ｏよりも下方に部分的に位置している。そして、この曲線Ａの長さは、第一固定部２３と第二固定部２４との間の距離Ｌよりも長い。

言い換えれば、本開示においては、線条体一体型アクチュエータ１０が最大角度まで回転した場合であっても、曲線Ａが第一固定部２３と第二固定部２４との間の距離Ｌよりも長く、重力で自然に弛む程の余長があり、線条体長さ方向の引張ストレスが作用しない状態とするのが好ましい。

このように、線条体２９は第一固定部２３および第二固定部２４により所定の弛みを持って固定されている。そして、所定の弛みは、線条体一体型アクチュエータ１０が最大角度まで回転した場合であっても線条体２９の「よじれ部」の重心を結ぶ曲線Ａが距離Ｌよりも長くなるように設定されている。このため、線条体一体型アクチュエータ１０が最大角度まで回転した場合であっても、線条体２９に加わる張力は最小限で済み、線条体２９が断線し難くなる。従って、線条体２９の高い信頼性、長寿命を確保できる。さらに、軸回転動作によるねじりが作用しない、線条体一体型アクチュエータ間の中継部位の線条体、例えばリンク内に格納される中継用線条体を非可動用線条体とすることも可能となる。また、図４Ａに示されるように、線条体２９が中空部分４０の両端において中空部分４０の中心軸線の上方を通るように配置される場合には、線条体２９が弛む余裕代を大きく確保することができる。なお、反時計回りに回転動作する場合も同様の効果が得られるのは明らかであろう。

また、近年では、線条体一体型アクチュエータ１０を備えたロボット１をＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載する場合がある（後述する図５Ｄ参照）。そのような場合には、ＡＧＶのバッテリでアクチュエータ１０を駆動させることが望まれるので、各軸分散型サーボドライバをアクチュエータ１０に取付けることが要求される。

図５Ａは第三の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。図５Ａにおいては、中空モータ３１を制御するサーボドライバ２７がアクチュエータ１０の一端に取付けられている。サーボドライバ２７は、中空モータ３１のサーボ制御を行うために、ＤＣ電源をＡＣ電源へ変換するインバータおよび／または中空モータ３１の動作制御を行うマイクロコンピュータを含みうる。

図５Ｂは第三の実施形態における他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。図５Ｂに示されるサーボドライバ２７は、第二リンク１２とは反対側において中空減速機３２の端面に取付けられている。この場合には、アクチュエータ１０全体が軸方向に長くなるのを避けられる。

図５Ｃは第三の実施形態におけるさらに他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。図５Ｃに示されるサーボドライバ２７は、第一リンク１１またはロボットアームの内面に取付けられているものとする。あるいはサーボドライバ２７はロボットアーム内に配置される他の部品に取り付けられていてもよい。
サーボドライバ２７と中空モータ３１の間には図５Ｃに図示するように、中空モータ３１を駆動するための電力供給や信号をやりとりするための追加の線条体が接続される。接続コネクタはサーボドライバ２７と中空モータ３１の双方に設けてもよいし、どちらか一方のみとして、他方はリード線のようにしてもよい。また、追加の線条体は可動用線条体である必要はなく、一体型アクチュエータの中空穴を通過させる必要もない。

このように、サーボドライバ２７はアクチュエータ１０またはその近傍に搭載されるのが好ましい。あるいは、サーボドライバ２７自体がアクチュエータ１０と一体化されていてもよい。同様に、図２に示される第一の実施形態において、駆動モータ２８を駆動する同様なサーボドライバ２７がアクチュエータ１０またはその近傍に搭載されていてもよい。
サーボドライバ２７には、例えば産業用イーサネット（登録商標）やフィールドバスといったデイジーチェーン接続が可能な通信方法で移動指令が通信される。またサーボドライバ２７がインバータの場合、ＤＣリンク電圧が接続される。これにより、コントローラとサーボドライバ２７の間や、サーボドライバ２７とサーボドライバの間は、デイジーチェーン接続が可能となって省配線化され、それらを接続する線条体が用いられる。
図２においては、サーボドライバ２７のみを破線で示し、サーボドライバ２７に接続されるべき線条体の図示を省略する。さらに、第一の実施形態において、サーボドライバ２７がアクチュエータ１０自体と一体化されていてもよい。サーボドライバ２７が高温になるのを避けるために、サーボドライバ２７の周囲はアクチュエータ１０の表面に密着させない構造とするのが好ましい。

図５Ｄはロボットが配置されたＡＧＶの斜視図である。図５Ｄに示されるロボット１、例えば垂直多間接ロボットの内部には、複数の線条体一体型アクチュエータ１０が備えられているものとする。図５Ａ～図５Ｃに示されるようにサーボドライバ２７がアクチュエータ１０またはその近傍に搭載されている場合には、ロボット１を備えたＡＧＶ２のＤＣバッテリでサーボドライバ２７を制御してアクチュエータ１０を駆動させることができる。つまり、サーボドライバ２７を外部電源に接続する必要がなくなるので、ＡＧＶ２を円滑かつ広範囲に移動させられる。

線条体２９がねじれていない場合には、その弛みが最も大きくなる。そのような線条体２９が中空部分４０の内周面に接触すると、アクチュエータ１０の動作時に線条体２９が断線する可能性がある。図６Ａは第四の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図である。線条体２９の破損を防ぐ目的で、図６Ａにおいては、アクチュエータ１０の内部を貫通していて線条体２９を取囲むよう保護する保護管４９がアクチュエータ１０の中空部分４０に挿入されている。

他の線条体一体型アクチュエータの断面図である図６Ｂに示されるように、保護管４９はフランジ４８を介して、出力側の部材、例えば中空減速機３２に取付けられたトルクセンサ３９に固定されていてもよい。アクチュエータ１０が中空減速機３２と中空モータ３１とを含む場合には、保護管４９は、より低速で回転する中空減速機３２側に固定されるのが好ましい。中空モータ３１の中空シャフトの内壁は高速回転することになるため、この内壁に線条体が接触するのを避けるためである。保護管４９が中空減速機３２の出力軸側に固定されることで、保護管内壁は出力軸と同じ低速回転となるので、線条体２９に作用するストレスは少なくて済むことになる。アクチュエータ１０がアクチュエータ本体２０とモータアダプタ３０とを含む場合にも同様で、保護管４９は、不動のモータアダプタ３０に固定するのが好ましいが、減速機３２の出力軸側に固定されてもよい。

あるいは、さらに他の線条体一体型アクチュエータの断面図である図６Ｃに示されるように、保護管４９はフランジ４８を介して、入力側の部材、例えば中空モータ３１に取付けられた中空ブレーキ３７の外周ケースなどに固定されていてもよい。

図７Ａは第五の実施形態における線条体一体型アクチュエータの断面図であり、図７Ｂは第五の実施形態における他の線条体一体型アクチュエータの断面図である。

図７Ａに示される第一固定部２３および第二固定部２４のそれぞれは、線条体一体型アクチュエータ１０の端面に取付けられるべき取付部材２３ａ、２４ａと、取付部材２３ａ、２４ａに対して垂直であって線条体２９を固定する固定部材２３ｂ、２４ｂとを備えた略Ｌ字形状の部材であるのが好ましい。回転軸線に平行な部位で線条体を固定することで、線条体にはねじりしか作用しなくなるためである。そして、第一固定部２３および第二固定部２４の固定部材２３ｂ、２４ｂは、線条体一体型アクチュエータ１０の内部に向かって延びている。この場合には、第一固定部２３および第二固定部２４の固定部材２３ｂ、２４ｂが線条体一体型アクチュエータ１０の外部に露出するのを避けられ、線条体一体型アクチュエータ１０を比較的小型にできる。

第一固定部２３および第二固定部２４はそのような形状に限定されない。例えば図３Ａにおいては、第一固定部２３および第二固定部２４のそれぞれの固定部材２３ｂ、２４ｂが線条体一体型アクチュエータ１０から離間する方向に延びており、線条体一体型アクチュエータ１０の外部で線条体２９を固定する。

また、図７Ｂに示される第一固定部２３および第二固定部２４は、線条体一体型アクチュエータ１０の端面に取付けられるべき取付部材２３ａ、２４ａと、取付部材２３ａ、２４ａに対して垂直であって線条体２９を固定する第一固定部材２３ｃ、２４ｃと、第一固定部材２３ｃ、２４ｃに対して垂直であって線条体２９を固定する第二固定部材２３ｄ、２４ｄとを備えた略Ｕ字形状の部材である。図７Ｂから分かるように、取付部材２３ａ、２４ａと第二固定部材２３ｄ、２４ｄとは互いに平行である。また、図７Ｂに示される第一固定部２３および第二固定部２４は、線条体一体型アクチュエータ１０の外部で線条体２９を固定する。

これにより、線条体にはねじりしか作用しないことに加え、線条体の中継部位の張り出しを抑えることが可能となる。また、第一固定部材２３ｃ、２４ｃおよび第二固定部材２３ｄ、２４ｄでもって線条体２９の延びる方向を線条体一体型アクチュエータ１０の軸線方向に対して垂直方向に変更できる。

また、図７Ｂにおいて、第二固定部材２３ｄ、２４ｄのみによって線条体２９を固定してもよい。あるいは、第一固定部２３および第二固定部２４の形状が互いに異なっていてもよく、例えば第一固定部２３が略Ｌ字形状（図７Ａ）で、第二固定部２４が略Ｕ字形状（図７Ｂ）であってもよい。さらに、第一固定部２３および第二固定部２４において線条体２９の固定位置などが互いに異なるようにしてもよい。さらに、ロボットが複数の線条体一体型アクチュエータ１０を備える場合に、ロボットの基部側のアクチュエータ１０とロボットの先端側のアクチュエータ１０とで、第一固定部２３および第二固定部２４の形状等が互いに異なっていてもよい。

さらに、図６Ｂおよび図６Ｃにおいては、略Ｌ字形状の第一固定部２３および第二固定部２４が段部２３ｅ、２４ｅをそれぞれ有している。これら段部２３ｅ、２４ｅは、線条体２９の弛みをさらに確保すると共に、保護管４９のフランジ４８を配置できる空間を確保出来る。

さらに、図８Ａ～図８Ｃは中継部の拡大図である。図８Ａ～図８Ｃに示される中継部は、中継部２５であるが、中継部２６も同様であるものとする。図８Ａにおいては、コネクタとしての中継部２５が示されており、他のコネクタに接続されるものとする。中継部２５自体は比較的重いので、他の部材、例えばロボットアームに設けられた取付部材２５ａまたはロボットアーム自体にマウントされているのが好ましい。これにより、中継部２５がロボットの動作で振られるのを避けられる。取付部材２５aは線条体一体型アクチュエータ１０を構成する外周ケース部材類でもよい。

図８Ｂにおいては、剥き出しになった線条体２９の線材が中継部２５としての役目を果たす。また、線材としての中継部２５は、端子台２５ｂにネジ留め方式または挟み込み方式等で接続される。なお、端子台２５ｂは他の部材、例えばロボットアームなどに取付けられていてもよい。さらに、図８Ｃにおいては棒端子としての中継部２５が示されており、他の棒端子に接続される。図８Ｂおよび図８Ｃにおいては、中継部２５自体を軽量化できるので、中継部２５がロボットの動作で振られ難くなるのが分かるであろう。

図９Ａは、他の実施形態における線条体一体型アクチュエータを含むユニットの断面図であり、図９Ｂは、他の実施形態における線条体一体型アクチュエータを含むユニットの他の断面図である。図９Ａにおいては、前述した線条体一体型アクチュエータ１０と同様な二つの線条体一体型アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂがハウジング９内に配置されている。線条体一体型アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂの回転軸の延びる方向は互いに直交している。そして、線条体一体型アクチュエータ１０Ａの第一中継部２５と、線条体一体型アクチュエータ１０Ｂの第一中継部２５とが追加の線条体２９ａの中継部にそれぞれ接続されている。なお、線条体一体型アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂの回転軸の延びる方向が、１８０°を含む所定の角度をなすユニット２であってもよい。

さらに、線条体一体型アクチュエータ１０Ａのアクチュエータ本体２０側に第一リンク１１が取付けられ、線条体一体型アクチュエータ１０Ａのアクチュエータ本体２０側に第二リンク１２が取付けられている。図９Ｂにおいて第二リンク１２は床部に設置されている。図９Ａおよび図９Ｂに示される場合においても、前述したのと同様に線条体の高い信頼性と長寿命を確保しつつ、組立て、組替えおよび保守が容易になっていることは言うまでもない。また、図９Ａと図９Ｂにおいては、アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂのそれぞれのモータ側がハウジング９に結合して一体化したユニット２（二軸アクチュエータ）となっている。しかしながら、アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂのうちの少なくとも一方の可動部材２２(回転軸)あるいはトルクセンサ３９側がハウジング９に結合して一体化したユニット２（二軸アクチュエータ）であってもよい。さらに、前述した線条体一体型アクチュエータ１０、１０Ａ、１０Ｂのうちの少なくとも一つを含むロボット１、およびユニット２を含むロボットも本開示の範囲に含まれる。

本開示の態様
１番目の態様によれば、線条体一体型アクチュエータにおいて、前記アクチュエータの内部を貫通して延びる線条体（２９）と、前記アクチュエータの一端側に位置していて前記線条体の一端が接続された少なくとも一つの第一中継部（２５）と、前記アクチュエータの他端側に位置していて前記線条体の他端が接続された少なくとも一つの第二中継部（２６）と、前記第一中継部と前記第二中継部との間で、前記線条体を前記アクチュエータに固定する第一固定部（２３）と、前記線条体を前記アクチュエータに固定する第二固定部（２４）を含み、前記第一固定部と前記第二固定部との間における前記線条体の長さは前記第一固定部と前記第二固定部との間の最短距離よりも長いようにした、線条体一体型アクチュエータ（１０）が提供される。
２番目の態様によれば、１番目の態様において、前記アクチュエータの出力軸が時計回りまたは反時計回りに最大回転角度まで回転した状態において、前記第一固定部と前記第二固定部との間における前記線条体の長さは前記第一固定部と前記第二固定部との間の最短距離よりも長いようにした。
３番目の態様によれば、１番目または２番目の態様において、前記線条体は、前記アクチュエータの中心軸線上または該中心軸線に対して平行な直線上を少なくとも部分的に通るように配置される。
４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記アクチュエータの一端の角隅部に取付けられるモータ（２８）を具備する。
５番目の態様によれば、４番目の態様において、前記モータを制御するサーボドライバ（２７）が前記アクチュエータまたはその近傍に配置される。
６番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記アクチュエータは、中空モータ（３１）と該中空モータと同軸で連結された中空減速機（３２）とを含む。
７番目の態様によれば、６番目の態様において、前記中空モータを制御するサーボドライバ（２７）が前記アクチュエータまたはその近傍に配置される。
８番目の態様によれば、６番目の態様において、前記アクチュエータは、前記中空モータと同軸に配置される中空ブレーキ（３７）を更に含む。
９番目の態様によれば、１番目から８番目のいずれかの態様において、前記アクチュエータの出力軸に作用する力を検出する力検出部（３９）を含む。
１０番目の態様によれば、１番目から９番目のいずれかの態様において、 前記アクチュエータは、該アクチュエータの内部を貫通していて前記線条体を取囲む保護管（４９）を備え、該保護管は、前記アクチュエータの前記一端または前記他端においてのみ支持される。
１１番目の態様によれば、１番目から１０番目のいずれかの態様の第一の線条体一体型アクチュエータと、１番目から１０番目のいずれかの態様の第二の線条体一体型アクチュエータとを具備し、前記第一の線条体一体型アクチュエータの回転軸の延びる方向と前記第二の線条体一体型アクチュエータの回転軸の延びる方向とが所定の角度をなしているユニットが提供される。
１２番目の態様によれば、１番目から１０番目のいずれかの態様の少なくとも一つのアクチュエータを含むロボットが提供される。
１３番目の態様によれば、１１番目の態様のユニットを含むロボットが提供される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、後述する請求の範囲の開示範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を為し得ることは、当業者に理解されよう。また、前述した実施形態の幾つかを適宜組み合わせることは本開示の範囲に含まれる。

１ ロボット
２ ユニット
９ ハウジング
１０、１０Ａ、１０Ｂ 線条体一体型アクチュエータ
１１ 第一リンク
１２ 第二リンク
２０ アクチュエータ本体
２１ 固定部分
２２ 可動部分
２３ 第一固定部
２３ａ、２４ａ 取付部材
２４ 第二固定部
２３ｂ、２４ｂ 固定部材
２３ｃ、２４ｃ 第一固定部材
２３ｄ、２４ｄ 第二固定部材
２３ｅ、２４ｅ 段部
２５ 第一中継部
２６ 第二中継部
２７ サーボドライバ
２８ 中実駆動モータ
２９、２９ａ 線条体
２９ａ～２９ｄ 点
３０ モータアダプタ
３１ 中空モータ
３２ 中空減速機
３７ 中空ブレーキ
３９ トルクセンサ（力検出部）
４０ 中空部分
４１、４２ 中空部分
４８ フランジ
４９ 保護管

Claims (13)

1. 線条体一体型アクチュエータにおいて、
   該アクチュエータの中心軸線を含んでいて前記アクチュエータを貫通して延びる中空部分と、
   該中空部分を通って延びる線条体と、
   前記アクチュエータの一端側に位置していて前記線条体の一端が接続された少なくとも一つの第一中継部と、
   前記アクチュエータの他端側に位置していて前記線条体の他端が接続された少なくとも一つの第二中継部と、
   前記第一中継部と前記第二中継部との間で、前記線条体を前記アクチュエータに固定する第一固定部と、
   前記線条体を前記アクチュエータに固定する第二固定部を含み、
   前記線条体は前記アクチュエータの前記中心軸線上を少なくとも部分的に通るように配置されており、
   前記第一固定部と前記第二固定部との間における前記線条体の長さは前記第一固定部と前記第二固定部との間の最短距離よりも長いようにした、線条体一体型アクチュエータ。
2. 前記アクチュエータの出力軸が時計回りまたは反時計回りに最大回転角度まで回転した状態において、前記第一固定部と前記第二固定部との間における前記線条体の長さは前記第一固定部と前記第二固定部との間の最短距離よりも長いようにした請求項１に記載の線条体一体型アクチュエータ。
3. 前記線条体は、前記アクチュエータの中心軸線上または該中心軸線に対して平行な直線上を少なくとも部分的に通るように配置される請求項１または２に記載の線条体一体型アクチュエータ。
4. 前記アクチュエータの一端の角隅部に取付けられるモータを具備する請求項１から３のいずれか一項に記載の線条体一体型アクチュエータ。
5. 前記モータを制御するサーボドライバが前記アクチュエータまたはその近傍に配置される請求項４に記載の線条体一体型アクチュエータ。
6. 前記アクチュエータは、中空モータと該中空モータと同軸で連結された中空減速機とを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の線条体一体型アクチュエータ。
7. 前記中空モータを制御するサーボドライバが前記アクチュエータまたはその近傍に配置される請求項６に記載の線条体一体型アクチュエータ。
8. 前記アクチュエータは、前記中空モータと同軸に配置される中空ブレーキを更に含む請求項６に記載の線条体一体型アクチュエータ。
9. 前記アクチュエータの出力軸に作用する力を検出する力検出部を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の線条体一体型アクチュエータ。
10. 前記アクチュエータは、該アクチュエータの内部を貫通していて前記線条体を取囲む保護管を備え、
    該保護管は、前記アクチュエータの前記一端または前記他端においてのみ支持される請求項１から９のいずれか一項に記載の線条体一体型アクチュエータ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の第一の線条体一体型アクチュエータと、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の第二の線条体一体型アクチュエータとを具備し、前記第一の線条体一体型アクチュエータの回転軸の延びる方向と前記第二の線条体一体型アクチュエータの回転軸の延びる方向とが所定の角度をなしているユニット。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも一つのアクチュエータを含むロボット。
13. 請求項１１に記載のユニットを含むロボット。

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