(57)【要約】      （修正有）【課題】安定な光通信を行う光通信部材およびロボットを提供する。【解決手段】光配線３４と、第１長辺３２ａ、第２長辺３２ｂ、および第１長辺と第２長辺とを有する第１面３２を有し、第１面に光配線が配置されているフレキシブル基板と、を備え、第１面の法線方向からフレキシブル基板を見たとき、光配線は、第１長辺および第２長辺に交差しており、第１長辺と第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径Ｒの第１円弧Ｑ１を描くようにフレキシブル基板に配置されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光配線と、
第１長辺、第２長辺、および前記第１長辺と前記第２長辺とを有する第１面を有し、前記第１面に前記光配線の中央部が配置されているフレキシブル基板と、を備え、
前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、
前記光配線は、前記第１長辺および前記第２長辺に交差しており、前記第１長辺と前記第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径の第１円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されている、
光通信部材。
【請求項２】
前記第１面は、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短く、前記光配線が前記第２長辺と交差する箇所よりも前記第１長辺と交差する箇所に近い第１短辺と、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短く、前記光配線が前記第１長辺と交差する箇所よりも前記第２長辺と交差する箇所に近い第２短辺と、を有し、
前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、
前記光配線と前記第１長辺とが前記第１長辺に対して前記第２長辺の反対側かつ前記光配線が前記第２長辺と交差する箇所よりも前記第１長辺と交差する箇所に近い前記第１短辺側において成す角度は、垂直又は鋭角であり、
前記光配線と前記第２長辺とが前記第２長辺に対して前記第１長辺の反対側かつ前記光配線が前記第１長辺と交差する箇所よりも前記第２長辺と交差する箇所に近い前記第２短辺側において成す角度は、垂直又は鋭角である、
請求項１に記載の光通信部材。
【請求項３】
前記第１円弧は、前記第２短辺よりも前記第１短辺に近く、
前記第１円弧の中心は、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記第１長辺と重なる、又は、前記第１長辺よりも前記第１長辺に対して前記第２長辺の反対側に位置している、
請求項２に記載の光通信部材。
【請求項４】
前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、
前記光配線は、前記距離Ｗの範囲において、Ｗ／２以上の半径の第２円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されており、
前記第２円弧は、前記第１短辺よりも前記第２短辺に近く、
前記第２円弧の中心は、前記第２長辺と重なる、又は、前記第２長辺よりも前記第２長辺に対して前記第１長辺の反対側に位置している、
請求項２又は請求項３に記載の光通信部材。
【請求項５】
さらに、電気配線が配置されているフレキシブルプリント基板を、備え、
前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記フレキシブル基板と前記フレキシブルプリント基板とが重ね合わされている、
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光通信部材。
【請求項６】
前記光配線は、光ファイバーおよび光導波路を含み、前記フレキシブル基板に設けられている前記光配線は、前記光導波路である、
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光通信部材。
【請求項７】
前記光配線は、光ファイバーである、
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光通信部材。
【請求項８】
前記フレキシブル基板に設けられている前記光配線は、前記フレキシブル基板上で第１固定箇所と第２固定箇所とにおいて固定されており、前記第１固定箇所と前記第２固定箇所との間にたわみを有している、
請求項７に記載の光通信部材。
【請求項９】
光配線と、
第１長辺、第２長辺、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短い第１短辺、第２短辺、および前記第１長辺と前記第２長辺と前記第１短辺と前記第２短辺とを有する第１面を有し、前記第１面に前記光配線が配置されているフレキシブル基板と、
前記光配線と前記フレキシブル基板とが巻き付けられているボビンと、を備え、
前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、
前記光配線は、前記第１長辺および前記第２長辺に交差しており、前記第１長辺と前記第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径の円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されている、
ロボット。
【請求項１０】
さらに、電気配線が配置されているフレキシブルプリント基板を、備え、
前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記フレキシブル基板と前記フレキシブルプリント基板とが重ね合わされている、
請求項９に記載のロボット。
【請求項１１】
前記フレキシブル基板は、前記ボビンの周囲にたわみを持たせて巻き付けられている、
請求項９又は請求項１０に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信部材およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯通信機器、ゲーム機などの小型電子機器が取り扱う情報量は、近年特に増加してきており、電子機器内の信号伝送速度は、ますます高速化する傾向にある。そのため、光ファイバーによる高速光信号伝送技術を電子機器内の信号伝送に適用することが検討されている。
また、高速光信号伝送技術をノートパソコンのヒンジなどに適用するため、光通信部材として可撓性を有するフレキシブルプリント配線板にフレキシブル光導波路を設けた光導波路付きフレキシブルプリント配線板が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている光配線付きフレキシブルプリント配線板は、フレキシブルプリント配線板上において光配線を屈曲させる必要がある場合、単位距離において屈曲させる角度が大きいほど光信号が減衰してしまい、光信号による情報の伝送が不安定になるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の光通信部材は、光配線と、第１長辺、第２長辺、および前記第１長辺と前記第２長辺とを有する第１面を有し、前記第１面に前記光配線の中央部が配置されているフレキシブル基板と、を備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線は、前記第１長辺および前記第２長辺に交差しており、前記第１長辺と前記第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径の第１円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されている。
【０００６】
上述の光通信部材において、前記第１面は、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短く、前記光配線が前記第２長辺と交差する箇所よりも前記第１長辺と交差する箇所に近い第１短辺と、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短く、前記光配線が前記第１長辺と交差する箇所よりも前記第２長辺と交差する箇所に近い第２短辺と、を有し、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線と前記第１長辺とが前記第１長辺に対して前記第２長辺の反対側かつ前記光配線が前記第２長辺と交差する箇所よりも前記第１長辺と交差する箇所に近い前記第１短辺側において成す角度は、垂直又は鋭角であり、前記光配線と前記第２長辺とが前記第２長辺に対して前記第１長辺の反対側かつ前記光配線が前記第１長辺と交差する箇所よりも前記第２長辺と交差する箇所に近い前記第２短辺側において成す角度は、垂直又は鋭角であることとしても良い。
【０００７】
上述の光通信部材において、前記第１円弧は、前記第２短辺よりも前記第１短辺に近く、前記第１円弧の中心は、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記第１長辺と重なる、又は、前記第１長辺よりも前記第１長辺に対して前記第２長辺の反対側に位置していることとしても良い。
【０００８】
上述の光通信部材において、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線は、前記距離Ｗの範囲において、Ｗ／２以上の半径の第２円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されており、前記第２円弧は、前記第１短辺よりも前記第２短辺に近く、前記第２円弧の中心は、前記第２長辺と重なる、又は、前記第２長辺よりも前記第２長辺に対して前記第１長辺の反対側に位置していることとしても良い。
【０００９】
上述の光通信部材において、さらに、電気配線が配置されているフレキシブルプリント基板を、備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記フレキシブル基板と前記フレキシブルプリント基板とが重ね合わされていることとしても良い。
【００１０】
上述の光通信部材において、前記光配線は、光ファイバーおよび光導波路を含み、前記フレキシブル基板に設けられている前記光配線は、前記光導波路であることとしても良い。
【００１１】
上述の光通信部材において、前記光配線は、光ファイバーであることとしても良い。
【００１２】
上述の光通信部材において、前記フレキシブル基板に設けられている前記光配線は、前記フレキシブル基板上で第１固定箇所と第２固定箇所とにおいて固定されており、前記第１固定箇所と前記第２固定箇所との間にたわみを有していることとしても良い。
【００１３】
本願のロボットは、光配線と、第１長辺、第２長辺、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短い第１短辺、第２短辺、および前記第１長辺と前記第２長辺と前記第１短辺と前記第２短辺とを有する第１面を有し、前記第１面に前記光配線が配置されているフレキシブル基板と、前記光配線と前記フレキシブル基板とが巻き付けられているボビンと、を備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線は、前記第１長辺および前記第２長辺に交差しており、前記第１長辺と前記第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径の円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されている。
【００１４】
上述のロボットにおいて、さらに、電気配線が配置されているフレキシブルプリント基板を、備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記フレキシブル基板と前記フレキシブルプリント基板とが重ね合わされていることとしても良い。
【００１５】
上述のロボットにおいて、前記フレキシブル基板は、前記ボビンの周囲にたわみを持たせて巻き付けられていることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る光通信部材およびロボットを備えたロボットシステムの正面図。
【図２】アームの先端部分である第１部材の内部を透視した斜視図。
【図３】アームの先端部分である第１部材の内部を透視した斜視図。
【図４】第２部材の構成を示す断面図。
【図５】光通信部材がボビンに固定された状態をアームの先端側から見た断面図。
【図６】第１実施形態に係る光通信部材の構成を示す平面図。
【図７】図６中のＡ−Ａ線の断面図。
【図８】第２実施形態に係る光通信部材の構成を示す平面図。
【図９】第３実施形態に係る光通信部材の構成を示す平面図。
【図１０】第３実施形態の変形例となる光通信部材の構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態に係る光通信部材およびロボットについて、添付図面を参照して説明する。なお、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る光通信部材およびロボットを備えたロボットシステムを一例として挙げ、図１〜図７を参照して説明する。
【００１８】
［ロボットシステムの全体構成］
図１は、第１実施形態に係る光通信部材３０およびロボット９を備えたロボットシステム１の正面図である。
ロボットシステム１は、ロボット９と、制御装置３８とを備える。制御装置３８は、ロボット９と通信可能に接続されている。この接続は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の有線通信規格、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線通信規格に準じる。ロボット９は、撮像部１０とハンドユニット２０ａ，２０ｂと胴体ユニット１５とを備えている。すなわち、ロボット９は、２つのハンドユニット２０ａ，２０ｂを備える双腕ロボットである。
【００１９】
ロボット９は、制御信号を制御装置３８から取得し、取得した制御信号に基づいてワークに対して所定の作業を行う。所定の作業とは、例えば、ハンドユニット２０によりワークを把持し、把持されたワークを現在設置されている位置から、他の位置へと移動させることや、移動させた後に別の装置に組み付けを行うこと等の作業である。
【００２０】
撮像部１０は、胴体ユニット１５の上部に設けられる。撮像部１０は、例えば、レンズとＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子とをそれぞれ備えたカメラ１１ａ，１１ｂによって構成されている。撮像部１０は、作業台等に置かれたワークやハンドユニット２０に把持された状態のワークを撮像し、撮像したワークの画像を、通信により制御装置３８へ出力する。なお、ロボット９は、撮像部１０を備えていなくてもよく、撮像部１０に相当する外部の撮影装置と通信可能であってもよい。
【００２１】
ハンドユニット２０は、胴体ユニット１５の上部の２カ所に連結される。ハンドユニット２０は、少なくとも３軸のリンクを備えるアーム２１と、アーム２１の先端部に１軸の自由度で連結されたハンド２２と、を備える。ハンドユニット２０の各軸は図示しないアクチュエーターによって駆動される。本実施形態のハンド２２は、ワークを把持する複数の指２２２と、当該指２２２が駆動する方向と直交する方向に駆動する掌部２２１と、力覚センサー２２３と、手先撮像部２２４とを備える。
【００２２】
胴体ユニット１５には、制御基板１６が備えられ、制御基板１６には、制御装置３８から制御信号が入力される。制御基板１６は、制御装置３８からの制御信号および各軸のアクチュエーターに取り付けられたエンコーダーからの角度信号に基づいてハンドユニット２０に備えられた各軸のアクチュエーターを駆動させるための駆動信号を生成する回路を備える。さらに、制御基板１６は、ハンド２２へハンド制御信号を送受信するための通信回路を備える。また、制御基板１６には、図示しない商用電源から生成した電源が供給されるとともに、ロボット９の筐体の電位であるＦＧ（Frame Ground）電位が入力されている。制御基板１６から伝送経路１７が引き出されており、伝送経路１７がアーム２１の先端まで到達している。
【００２３】
伝送経路１７は、ハンドユニット２０に備えられた各軸のアクチュエーターを駆動させるための駆動信号と、各軸のアクチュエーターに取り付けられたエンコーダーからの角度信号と、ハンド２２を制御するためのハンド制御信号とを伝送する信号線を含む。さらに、伝送経路１７は、電源を伝送するための電源線と、ロボット９の筐体と同電位のＦＧ線を含む。また、伝送経路１７の先端は、ハンド２２に備えられた制御回路と接続する。これにより、ハンド２２の各可動部を制御する制御回路に、ハンド制御信号やＦＧ電位や電源を供給できる。さらに、伝送経路１７は、アーム２１の途中にて分岐しており、アーム２１に備えられた各軸のアクチュエーターを駆動させる駆動回路およびエンコーダーに接続されている。これにより、アーム２１に備えられた各軸のアクチュエーターを駆動させる駆動回路に、駆動信号やＦＧ電位や電源を供給でき、エンコーダーからの角度信号を取り込むことができる。制御基板１６は、左右のハンドユニット２０ａ，２０ｂごとに別々に備えられてもよい。
【００２４】
［アームの先端部分の構成］
次に、アーム２１の先端部分の構成について、図２〜図５を参照して説明する。
図２および図３は、アーム２１の先端部分である第１部材２３の内部を透視した斜視図である。図４は、第２部材２４の内部構成を示す断面図である。図５は、光通信部材３０がボビン２３ａに固定された状態をアーム２１の先端側から見た図である。
アーム２１の先端部分は、図２および図３に示すように、第１部材２３と矢印Ｃの先端側に配置された第２部材２４とを有している。第２部材２４の先端においてハンド２２を回転可能に連結することができる。第２部材２４は、第１部材２３に対して移動可能に設けられている。具体的に、第１部材２３に対して第２部材２４は、回転移動できるように連結されている。
【００２５】
まず、第１部材２３に対して第２部材２４が回転移動するための構成について説明する。図２に示すように、第１部材２３と第２部材２４とが円柱状の回転軸２４２を介して連結されている。第２部材２４から回転軸２４２が突出しており、回転軸２４２が第１部材２３に形成された貫通孔（不図示）にて軸受けされている。回転軸２４２には、円柱状の従動プーリー２３７ａが接合されている。従動プーリー２３７ａが回転することにより、従動プーリー２３７ａが接合している回転軸２４２を回転させ、第２部材２４を回転移動させることができる。
【００２６】
従動プーリー２３７ａを回転させるための動力は、モーター２３６によって生成される。モーター２３６は、伝送経路１７によって伝送された電源と駆動信号の供給を受けて駆動する。モーター２３６の駆動軸には、円柱状の駆動プーリー２３７ｂが接合されており、駆動プーリー２３７ｂと従動プーリー２３７ａとがベルト２３９ａによって連結されている。これにより、モーター２３６の動力によって従動プーリー２３７ａを駆動させることができる。ベルト２３９ａに接触するようにプーリー２３９ｂが備えられており、プーリー２３９ｂによってベルト２３９ａのテンションが適度に調整されている。
【００２７】
［伝送経路の構成］
次に、伝送経路１７のうち第１部材２３と第２部材２４との間を接続する部分について説明する。
上述したように、第１部材２３に対して第２部材２４が回転移動するが、当該回転移動を許容できるように伝送経路１７が構成されている。図３は、図２の反対側から第１部材２３および第２部材２４を見た状態を示す。第２部材２４の側面に円形の貫通孔２４ａが形成されており、貫通孔２４ａを介して第１部材２３の内部空間と第２部材２４の内部空間とが連通している。第１部材２３には、略円柱状のボビン２３ａが設けられており、ボビン２３ａが貫通孔２４ａを介して第２部材２４の内部空間に挿入されている。ボビン２３ａの断面は、回転軸２４２の断面と同心円を構成する。ボビン２３ａを直径方向に切り欠くことにより溝２３ｂが形成されており、溝２３ｂに光通信部材３０が挿入されている。図４および図５に示すように、光通信部材３０は、溝２３ｂにおいて、固定板２３ｃと２つのネジ６０により固定されている。また、光通信部材３０は、ボビン２３ａの周囲にたわみを持って巻き付けられ、ボビン２３ａに固定された側とは反対側が第２部材２４に設けられた固定部２４ｂにネジ６０で固定されている。なお、光通信部材３０は、ボビン２３ａの周囲にたわみを持たせて巻き付けられているので、第２部材２４が矢印Ｂの方向に可動することで、光通信部材３０に伸縮が生じても光通信部材３０内に設けられた配線の断線を生じ難くすることができる。
【００２８】
第１部材２３の内部には、接続基板２３１が収容されており、当該接続基板２３１にコネクター２３３が実装されている。コネクター２３３に接続配線２３０の端子が接続されている。接続配線２３０は、絶縁体によって導体が被覆されたケーブルであり、市販のＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル等であってもよい。接続配線２３０は、第１部材２３に対して胴体ユニット１５側に連結されたアーム部材２５から導出されたケーブルであり、伝送経路１７の一部を構成する。接続基板２３１には、コネクター２３２と通信用コネクター２３８が設けられた光電気変換部２３８ａとが実装されており、コネクター２３２に光通信部材３０に設けられている電気配線５２の端子が接続し、光電気変換部２３８ａに設けられた通信用コネクター２３８に光通信部材３０に設けられている光配線３４の端子が接続している。接続基板２３１には、接続配線２３０のコネクター２３３と、光通信部材３０のコネクター２３２および光電気変換部２３８ａとを接続するパターン（不図示）が形成されており、コネクター２３３とコネクター２３２および光電気変換部２３８ａとの間には、減衰器を構成する接続回路２３４が形成されている。接続回路２３４は、電源線の過電流を防止する回路又は信号線をシリアル信号とパラレル信号との相互に変換する回路のいずれかである。又は、電源線の過電流を防止する回路と信号線をシリアル信号とパラレル信号との相互に変換する回路の両方である。他にも、接続配線２３０と光通信部材３０との間でインピーダンスマッチングを行う回路であってもよく、例えば複数の抵抗（不図示）をＴ型やπ型に接続した回路であってもよい。
【００２９】
［光通信部材の構成］
次に、光通信部材３０の詳細について、図６および図７を参照して説明する。
図６は、第１実施形態に係る光通信部材３０の構成を示す平面図である。図７は、図６中のＡ−Ａ線の断面図である。
光通信部材３０は、伝送経路１７の一部を構成しており、図６に示すように、第１長辺３２ａ、第２長辺３２ｂ、第１短辺３３ａ、および第２短辺３３ｂを有し、可撓性を有するフレキシブル基板３１と、フレキシブル基板３１上にフォトリソ技術により形成された光導波路３５ａと、光導波路３５ａと接続するコネクター３６で接続された光ファイバー３５ｂと、で構成されている。なお、光導波路３５ａは、フォトリソ技術により形成されているので、フレキシブル基板３１に密着し剥がれ難い。また、光通信部材３０は、図７に示すように、フレキシブル基板３１の光導波路３５ａが形成された第１面３２とは反対側に、電気配線５２が設けられた可撓性を有するフレキシブルプリント基板５１が重ね合わされている。つまり、光導波路３５ａが形成されたフレキシブル基板３１と電気配線５２が設けられたフレキシブルプリント基板５１とが積層されている。なお、フレキシブル基板３１上の光導波路３５ａは、ＳｉＯ2などの保護膜３７で覆われている。
【００３０】
フレキシブル基板３１上に形成された光導波路３５ａは、フレキシブル基板３１の第１長辺３２ａ側から延出する光ファイバー３５ｂと、フレキシブル基板３１の第２長辺３２ｂ側から延出する光ファイバー３５ｂと、コネクター３６を介して接続されており、光導波路３５ａと２つの光ファイバー３５ｂによって光配線３４を構成している。つまり、光配線３４の光導波路３５ａである中央部がフレキシブル基板３１上に配置され、光配線３４の２つの光ファイバー３５ｂである両端がフレキシブル基板３１外に延出している。
光導波路３５ａは、第１長辺３２ａと第２長辺３２ｂとの間の距離Ｗの範囲において、第１長辺３２ａと重なる位置を中心Ｐとする半径Ｒの第１円弧Ｑ１を描くように形成された円弧部と、第２長辺３２ｂと重なる位置を中心Ｐとする半径Ｒの第２円弧Ｑ２を描くように形成された円弧部と、を有し、２つの円弧部の間の光導波路３５ａがほぼ直線となるように形成されている。なお、半径Ｒの大きさは、Ｗ／２以上である。そのため、図４に示すように、ボビン２３ａに巻き付けて使用する場合、光配線３４である光導波路３５ａが長辺に沿って直線状に配置されている場合に比べ、光導波路３５ａが単位距離において屈曲する角度を大きくすることができ、光導波路３５ａの屈曲による光信号の減衰を低減することができ、光信号の伝送が安定する。また、２つの円弧部の半径ＲがＷ／２より小さい場合には、直線状に近い配置となり、光導波路３５ａが単位距離において屈曲する角度が小さくなるので、光信号の減衰を抑え難くなる。
【００３１】
ここで、光配線３４は、第２部材２４よりもアーム２１の先端側に備えられるアクチュエーター等を制御するハンド制御信号、エンコーダーからの角度信号、アーム２１の先端側に備えられる力覚センサー２２３又は手先撮像部２２４の制御信号を光信号として伝送し、電気配線５２は、第２部材２４よりもアーム２１の先端側に備えられるアクチュエーター等に供給する電力やＦＧ電位などを伝送する。力覚センサー２２３と手先撮像部２２４を制御する信号量は、ハンド制御信号やエンコーダーからの角度信号よりも多い。そのため、光配線３４による高速な信号の伝達は、ロボット９に効率的な作業を行わせるうえで有効な手段である。
【００３２】
また、フレキシブル基板３１の外側に延出する光配線３４は、第１長辺３２ａおよび第２長辺３２ｂに交差しており、光導波路３５ａが形成されていない側の第１長辺３２ａおよび第２長辺３２ｂと成す角度θ１が垂直となるように配置されている。具体的には、光ファイバー３５ｂと第１長辺３２ａとが第１長辺３２ａに対して第２長辺３２ｂの反対側かつ光配線３４が第１長辺３２ａと交差する側に近い第１短辺３３ａ側において成す角度θ１と、光ファイバー３５ｂと第２長辺３２ｂとが第２長辺３２ｂに対して第１長辺３２ａの反対側かつ光配線３４が第２長辺３２ｂと交差する側に近い第２短辺３３ｂ側において成す角度θ１と、が垂直である。なお、本実施形態における「垂直」とは、実装誤差となる角度を含む９０°±５°の範囲である。光ファイバー３５ｂをこのように配置することで、フレキシブル基板３１に形成される光導波路３５ａの弧の半径Ｒを大きくして配置することができる。また、２つの円弧部の半径Ｒは、それぞれ違う大きさであっても構わない。
【００３３】
また、光通信部材３０は、折り線Ｋ１を山折りとし、第２長辺３２ｂとの成す角度θ２が４５°である折り線Ｋ２を谷折りとすることで、ボビン２３ａに固定し、光導波路３５ａが形成された領域をボビン２３ａの周囲に巻き付けることができ、光ファイバー３５ｂとフレキシブルプリント基板５１の端部に設けられた端子とを接続基板２３１に実装された通信用コネクター２３８とコネクター２３２とに容易に接続することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、フレキシブル基板３１上に２つの円弧部を有する光導波路３５ａを形成した構成であるが、これに限定する必要はなく、２つ以上の円弧部を形成しても構わない。
【００３５】
また、光通信部材３０は、光配線３４が設けられているフレキシブル基板３１と電気配線５２が設けられているフレキシブルプリント基板５１とが重ね合わされているので、光配線３４と電気配線５２とを一緒に配線することができる。また、光配線３４が設けられたフレキシブル基板３１により電気配線５２へのノイズの影響を低減することができる。
また、フレキシブル基板３１とフレキシブルプリント基板５１との間や、フレキシブル基板３１のフレキシブルプリント基板５１側とは反対側の面や、フレキシブルプリント基板５１のフレキシブル基板３１側とは反対側の面に、シールド基板を重ね合わせても良い。このような構成とすることで、ノイズなどの外乱の影響をより低減することができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る光通信部材の構成について、図８を参照して説明する。
図８は、第２実施形態に係る光通信部材３０ａの構成を示す平面図である。
【００３７】
なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。また、本実施形態は、フレキシブル基板３１に配置された光配線３４ａの構成が異なること以外は、第１実施形態と同様である。
【００３８】
本実施形態に係る光通信部材３０ａは、フレキシブル基板３１上に形成された光導波路３５ａが、第１面３２の法線方向からフレキシブル基板３１を見たとき、第１長辺３２ａと第２長辺３２ｂとの間の距離Ｗの範囲において、第１長辺３２ａよりも第１長辺３２ａに対して第２長辺３２ｂの反対側の位置を中心Ｐとする半径Ｒの第１円弧Ｑ１を描くように形成された円弧部を有している。また、第２長辺３２ｂよりも第２長辺３２ｂに対して第１長辺３２ａの反対側の位置を中心Ｐとする半径Ｒの第２円弧Ｑ２を描くように形成された円弧部を有している。また、２つの円弧部の間の光導波路３５ａがほぼ直線となるように形成されている。
なお、本実施形態では、２つの円弧部を構成する半径Ｒの中心Ｐがフレキシブル基板３１と重ならない位置であるが、これに限定する必要はなく、どちらかの円弧部を構成する半径Ｒの中心Ｐが第１長辺３２ａ又は第２長辺３２ｂと重なる位置であっても構わない。また、２つの円弧部の半径Ｒは、それぞれ違う大きさであっても構わない。
【００３９】
また、フレキシブル基板３１の外側に延出する光ファイバー３５ｂは、光導波路３５ａが形成されていない側の第１長辺３２ａおよび第２長辺３２ｂと成す角度θ１が鋭角となるように配置されている。具体的には、光ファイバー３５ｂと第１長辺３２ａとが第１長辺３２ａに対して第２長辺３２ｂの反対側かつ第１短辺３３ａ側において成す角度θ１と、光ファイバー３５ｂと第２長辺３２ｂとが第２長辺３２ｂに対して第１長辺３２ａの反対側かつ第２短辺３３ｂ側において成す角度θ１と、が鋭角である。なお、本実施形態における「鋭角」とは、０°より大きく９０°未満の範囲の角度である。
なお、本実施形態では、フレキシブル基板３１の外側に延出する２つの光ファイバー３５ｂがどちらも第１長辺３２ａ又は第２長辺３２ｂと成す角度θ１が鋭角であるが、どちらか一方が垂直でも構わない。
【００４０】
このような構成とすることにより、フレキシブル基板３１に形成される光導波路３５ａの弧の半径Ｒをより大きくし、光導波路３５ａが単位距離において屈曲する角度をより大きくすることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る光通信部材の構成について、図９を参照して説明する。
図９は、第３実施形態に係る光通信部材３０ｂの構成を示す平面図である。
【００４２】
なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。また、本実施形態は、フレキシブル基板３１に配置された光配線３４ｂの構成が異なること以外は、第１実施形態と同様である。
【００４３】
本実施形態に係る光通信部材３０ｂは、光配線３４ｂが１本の光ファイバー３５ｃで構成されているが、本発明がロボットシステム１に実装される場合、複数の光ファイバー３５ｃが配置される。このとき、当該複数の光ファイバー３５ｃは、フレキシブル基板３１上に本実施形態のように配置される。また、第１面３２の法線方向からフレキシブル基板３１を見たとき、フレキシブル基板３１上の光ファイバー３５ｃの両端付近は、固定バンド４０によって、フレキシブル基板３１に固定されている。２つの固定バンド４０の間の光ファイバー３５ｃは、第１面３２の法線方向からフレキシブル基板３１を見たとき、第１長辺３２ａと第２長辺３２ｂとの間の距離Ｗの範囲において、第１長辺３２ａおよび第２長辺３２ｂと重なる位置を中心Ｐとする半径Ｒの第１円弧Ｑ１および第２円弧Ｑ２を描くように配置された２つの円弧部を有している。また、２つの円弧部の頂点となる第１固定箇所４１および第２固定箇所４２において接着材などの接合部材４３により、第１固定箇所４１と第２固定箇所４２との間の光ファイバー３５ｃにたわみを有するように固定されている。なお、固定バンド４０の箇所は、固定バンドに代えて、接着剤などの接合部材により固定されていてもよい。
【００４４】
また、フレキシブル基板３１の外側に延出する光ファイバー３５ｃは、光ファイバー３５ｃが配置されていない側の第１長辺３２ａおよび第２長辺３２ｂと成す角度θ１が鋭角となるように配置されている。具体的には、光ファイバー３５ｃと第１長辺３２ａとが第１長辺３２ａに対して第２長辺３２ｂの反対側かつ第１短辺３３ａ側において成す角度θ１と、光ファイバー３５ｃと第２長辺３２ｂとが第２長辺３２ｂに対して第１長辺３２ａの反対側かつ第２短辺３３ｂ側において成す角度θ１と、が鋭角である。なお、本実施形態における「鋭角」とは、０°より大きく９０°未満の範囲の角度である。
【００４５】
このような構成とすることにより、フレキシブル基板３１に配置される光配線３４ｂが単位距離において屈曲する角度を大きくすることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
＜変形例＞
次に、第３実施形態に係る光通信部材の変形例の構成について、図１０を参照して説明する。
図１０は、第３実施形態に係る変形例となる光通信部材３０ｃの構成を示す平面図である。
【００４７】
なお、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。また、本実施形態は、フレキシブル基板３１上に配置された光配線３４ｂの固定方法が異なること以外は、第３実施形態と同様である。
【００４８】
本変形例に係る光通信部材３０ｃは、光ファイバー３５ｃに設けられた２つの円弧部の頂点となる第１固定箇所４１および第２固定箇所４２を板状の接合部材４３ｂで圧着し固定されている。そのため、接着材などの接合部材４３に比べ、耐熱性を向上することができる。
【００４９】
このような構成とすることにより、フレキシブル基板３１に配置される光配線３４ｂが単位距離において屈曲する角度を大きくすることができ、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
以下に、上述した実施形態から導き出される内容を記載する。
【００５１】
光通信部材は、光配線と、第１長辺、第２長辺、および前記第１長辺と前記第２長辺とを有する第１面を有し、前記第１面に前記光配線の中央部が配置されているフレキシブル基板と、を備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線は、前記第１長辺および前記第２長辺に交差しており、前記第１長辺と前記第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径の第１円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されている。
【００５２】
この光通信部材によれば、光配線が設けられたフレキシブル基板を丸めて使用する場合、光配線がフレキシブル基板にＷ／２以上の半径の円弧を描くように配置されているため、光配線が直線状に配置されている場合に比べ、光配線が単位距離において屈曲する角度を大きくすることができ、光配線の屈曲による光信号の減衰を低減することができ、光信号の伝送が安定する。
【００５３】
上述の光通信部材において、前記第１面は、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短く、前記光配線が前記第２長辺と交差する箇所よりも前記第１長辺と交差する箇所に近い第１短辺と、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短く、前記光配線が前記第１長辺と交差する箇所よりも前記第２長辺と交差する箇所に近い第２短辺と、を有し、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線と前記第１長辺とが前記第１長辺に対して前記第２長辺の反対側かつ前記光配線が前記第２長辺と交差する箇所よりも前記第１長辺と交差する箇所に近い前記第１短辺側において成す角度は、垂直又は鋭角であり、前記光配線と前記第２長辺とが前記第２長辺に対して前記第１長辺の反対側かつ前記光配線が前記第１長辺と交差する箇所よりも前記第２長辺と交差する箇所に近い前記第２短辺側において成す角度は、垂直又は鋭角であることとしても良い。
【００５４】
この光通信部材によれば、フレキシブル基板から外側に延出する光配線が、光配線の設けられていない側の長辺と成す角度を垂直又は鋭角としているので、フレキシブル基板内に設けられる光配線の円弧の半径を大きくして配置することができる。そのため、光配線の屈曲による光信号の減衰を低減することができる。
【００５５】
上述の光通信部材において、前記第１円弧は、前記第２短辺よりも前記第１短辺に近く、前記第１円弧の中心は、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記第１長辺と重なる、又は、前記第１長辺よりも前記第１長辺に対して前記第２長辺の反対側に位置していることとしても良い。
【００５６】
この光通信部材によれば、弧の中心が長辺上、又は、フレキシブル基板と重ならない位置であるため、フレキシブル基板内に設けられる光配線の円弧の半径を大きくして配置することができる。
【００５７】
上述の光通信部材において、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線は、前記距離Ｗの範囲において、Ｗ／２以上の半径の第２円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されており、前記第２円弧は、前記第１短辺よりも前記第２短辺に近く、前記第２円弧の中心は、前記第２長辺と重なる、又は、前記第２長辺よりも前記第２長辺に対して前記第１長辺の反対側に位置していることとしても良い。
【００５８】
この光通信部材によれば、第２円弧の中心が長辺上、又は、フレキシブル基板と重ならない位置であるため、フレキシブル基板内に設けられる光配線の円弧の半径を大きくして配置することができる。
【００５９】
上述の光通信部材において、さらに、電気配線が配置されているフレキシブルプリント基板を、備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記フレキシブル基板と前記フレキシブルプリント基板とが重ね合わされていることとしても良い。
【００６０】
この光通信部材によれば、光配線と電気配線とを一緒に配線することができる。また、光配線が設けられたフレキシブル基板により電気配線へのノイズの影響を低減することができる。
【００６１】
上述の光通信部材において、前記光配線は、光ファイバーおよび光導波路を含み、前記フレキシブル基板に設けられている前記光配線は、前記光導波路であることとしても良い。
【００６２】
この光通信部材によれば、フレキシブル基板に設けられている光配線が光導波路であるため、フレキシブル基板と光配線とを密着して形成することができる。
【００６３】
上述の光通信部材において、前記光配線は、光ファイバーであることとしても良い。
【００６４】
この光通信部材によれば、光配線が光ファイバーであるため、フレキシブル基板内の光配線とフレキシブル基板外の光配線とを接続する部材を削減することができる。
【００６５】
上述の光通信部材において、前記フレキシブル基板に設けられている前記光配線は、前記フレキシブル基板上で第１固定箇所と第２固定箇所とにおいて固定されており、前記第１固定箇所と前記第２固定箇所との間にたわみを有していることとしても良い。
【００６６】
この光通信部材によれば、フレキシブル基板に設けられている光配線がフレキシブル基板上で第１固定箇所と第２固定箇所とにおいて固定されているため、フレキシブル基板と光配線とが剥離することを防止することができる。また、光配線が第１固定箇所と第２固定箇所との間にたわみを有しているので、フレキシブル基板の伸縮に対して、第１固定箇所と第２固定箇所との間での光配線の断線を生じ難くすることができる。
【００６７】
ロボットは、光配線と、第１長辺、第２長辺、前記第１長辺と前記第２長辺よりも短い第１短辺、第２短辺、および前記第１長辺と前記第２長辺と前記第１短辺と前記第２短辺とを有する第１面を有し、前記第１面に前記光配線が配置されているフレキシブル基板と、前記光配線と前記フレキシブル基板とが巻き付けられているボビンと、を備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記光配線は、前記第１長辺および前記第２長辺に交差しており、前記第１長辺と前記第２長辺との間の距離をＷとしたときに、Ｗ／２以上の半径の円弧を描くように前記フレキシブル基板に配置されている。
【００６８】
このロボットによれば、可動部に設けられたボビンに巻き付けられたフレキシブル基板に、光配線がＷ／２以上の半径の円弧を描くように配置されているため、光配線が直線状に配置されている場合に比べ、ボビンに巻き付けられた際に、光配線が単位距離において屈曲する角度を大きくすることができ、光配線の屈曲による光信号の減衰を低減することができる。また、円弧の半径がＷ／２より小さい場合には、直線状に近い配置となり、光配線が単位距離において屈曲する角度が小さくなるので、光信号の減衰を抑え難くなる。
【００６９】
上述のロボットにおいて、さらに、電気配線が配置されているフレキシブルプリント基板を、備え、前記第１面の法線方向から前記フレキシブル基板を見たとき、前記フレキシブル基板と前記フレキシブルプリント基板とが重ね合わされていることとしても良い。
【００７０】
このロボットによれば、光配線と電気配線とを一緒に配線することができる。また、光配線が設けられたフレキシブル基板により電気配線へのノイズの影響を低減することができる。
【００７１】
上述のロボットにおいて、前記フレキシブル基板は、前記ボビンの周囲にたわみを持たせて巻き付けられていることとしても良い。
【００７２】
このロボットによれば、フレキシブル基板がボビンの周囲にたわみを持たせて巻き付けられているので、可動部が動くことによる光配線の断線を生じ難くすることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…ロボットシステム、９…ロボット、１０…撮像部、１１ａ，１１ｂ…カメラ、１５…胴体ユニット、１６…制御基板、１７…伝送経路、２０，２０ａ，２０ｂ…ハンドユニット、２１…アーム、２２…ハンド、２３…第１部材、２３ａ…ボビン、２３ｂ…溝、２３ｃ…固定版、２４…第２部材、２４ａ…貫通孔、２４ｂ…固定部、２５…アーム部材、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…光通信部材、３１…フレキシブル基板、３２…第１面、３２ａ…第１長辺、３２ｂ…第２長辺、３３ａ…第１短辺、３３ｂ…第２短辺、３４，３４ａ，３４ｂ…光配線、３５ａ…光導波路、３５ｂ，３５ｃ…光ファイバー、３６…コネクター、３７…保護膜、３８…制御装置、５１…フレキシブルプリント基板、５２…電気配線、６０…ネジ、２２１…掌部、２２２…指、２２３…力覚センサー、２２４…手先撮像部、２３０…接続配線、２３１…接続基板、２３２，２３３…コネクター、２３４…接続回路、２３６…モーター、２３７ａ…従動プーリー、２３７ｂ…駆動プーリー、２３８…通信用コネクター、２３８ａ…光電気変換部、２３９ａ…ベルト、２３９ｂ…プーリー、２４２…回転軸、Ｂ…矢印、Ｃ…矢印、Ｋ１，Ｋ２…折り線、Ｐ…中心、Ｑ１…第１円弧、Ｑ２…第２円弧、Ｒ…半径、Ｗ…距離、θ１，θ２…角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020148879.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020148879.tif 000011
【図１０】
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