(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ（２０）と、
該アクチュエータの中心軸線のみに沿っ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）および第二固定部（２４）と、を含む回転軸モジュール。
【請求項２】
前記アクチュエータは、第一リンク（１１）が取付けられるべき固定部材（２１）と、該固定部材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材（２２）と含む、請求項１に記載の回転軸モジュール。
【請求項３】
前記アクチュエータの内部において前記線条体は電気を伝達するワイヤレス伝達部（３５）により、前記可動部材と前記固定部材の境界部の空間でワイヤレスで電気を伝達する、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項４】
前記アクチュエータの内部において前記線条体は電気およびエアを伝達するロータリジョイント（３６）を含む、請求項１に記載の回転軸モジュール。
【請求項５】
前記第一固定部は前記固定部材の回転軸またはその近傍に備えられると共に、前記第二固定部は前記可動部材の回転軸またはその近傍に備えられる請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項６】
前記ワイヤレス伝達部は中空構造であり、前記可動部材の回転軸に沿って延びるエア供給用チューブが前記ワイヤレス伝達部を通過している、請求項３に記載の回転軸モジュール。
【請求項７】
前記可動部材の回転軸に沿って延びるエア供給用チューブが前記ワイヤレス伝達部の外側に配置されている、請求項３に記載の回転軸モジュール。
【請求項８】
前記アクチュエータは、減速機と駆動モータとの組み合わせである請求項１から７のいずれか一項に記載の回転軸モジュール。
【請求項９】
前記アクチュエータは、ダイレクトドライブモータである請求項１から７のいずれか一項に記載の回転軸モジュール。
【請求項１０】
前記減速機は、複数の平行軸または交差軸と、該複数の平行軸または交差軸に取付けられた複数の歯車（４１、４２、４３、４４、４５、４７、４８）と、前記複数の平行軸または交差軸を支持する複数の玉軸受とを含む、請求項８に記載の回転軸モジュール。
【請求項１１】
前記第一リンクおよび第二リンクのうちの少なくとも一方のリンク長またはオフセット量を変更する変更機構部（１５、１６、１７）を含む、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、前記可動部材の出力軸に対して垂直に配置されていて前記第一リンクおよび前記第二リンクのうちの一方に取付けられるべき第一取付部（３１）と、前記可動部材の出力軸に対して平行に配置されていて前記第一リンクおよび前記第二リンクのうちの他方に取付けられるべき第二取付部（３２）と、を含んでおり、
前記第一取付部および前記第二取付部は、前記可動部材の第二リンク取付面と共通の取付用インタフェースを有する、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項１３】
前記第一リンクおよび前記第二リンクは、中継用線条体（５９）と、該中継用線条体の一端が接続された第三中継部（５３）と、前記中継用線条体の他端が接続された第四中継部（５４）とを含んでおり、
前記第一リンクの前記第三中継部は前記第一中継部に接続されるようになっており、
前記第二リンクの前記第四中継部は前記第二中継部に接続されるようになっている、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項１４】
前記中継用線条体、前記第三中継部および前記第四中継部のうちの少なくとも一つから、少なくとも一つの分岐線条体（５９ａ、５９ｂ）が分岐しており、
前記中継用線条体および前記少なくとも一つの分岐線条体の配列を変更する配列変更部（５８）を含む、請求項１３に記載の回転軸モジュール。
【請求項１５】
さらに、前記第一リンクおよび前記第二リンクが前記固定部材および前記可動部材にそれぞれ取付けられていない状態で、前記可動部材の出力軸の原点位置と前記固定部材の基準との間の相関関係を定義する定義機構部（６０〜６３）を含む、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項１６】
さらに、前記第一リンクおよび前記第二リンクが前記固定部材および前記可動部材にそれぞれ取付けられている状態で、前記可動部材の出力軸の原点位置と前記固定部材の基準との間の相関関係を定義する定義機構部（６４、６６、６２）を含む、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項１７】
前記回転軸モジュールを被覆するカバー（７０ａ〜７０ｄ）を取り付ける取付部材を備えた、請求項１から１６のいずれか一項に記載の回転軸モジュール。
【請求項１８】
前記アクチュエータを密閉するシール部（５１、５２）を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の回転軸モジュール。
【請求項１９】
前記線条体は、前記回転軸モジュールから着脱されるようにした、請求項１から１８のいずれか一項に記載の回転軸モジュール。
【請求項２０】
前記アクチュエータの内部を貫通する別の線条体が追加されるようにした、請求項１から１９のいずれか一項に記載の回転軸モジュール。
【請求項２１】
前記可動部材および前記固定部材のうちの少なくとも一つに、ねじれ量測定器、トルク測定器および力センサのうちの少なくとも一つが取り付けられているかまたは内蔵されている、請求項２に記載の回転軸モジュール。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか一項に記載の回転軸モジュールを少なくとも一つ含むロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸モジュールおよび該回転軸モジュールを少なくとも一つ含むロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、各種の信号線をまとめて「線条体」と呼ぶこととする。
【０００３】
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や特許文献２のロボットでは、動力伝達軸の外筒と減速機出力軸との間の空間などに線条体を収納している。さらに、特許文献３のロボットでは、線条体が関節部の中空アクチュエータ内部を通過していることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５４３５７号公報
【特許文献２】特許第５５４０９８１号公報
【特許文献３】特許第５５６０２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２に開示される動力伝達軸の外筒外周と減速機カバー内面との間の空間などは比較的小さく、線条体を収納するには十分でなく、線条体が動力伝達軸の外筒外周面や減速機カバー内面などに接触し、線条体にストレスが作用し易いため、線条体の寿命を長期間にわたって確保するのは難しい。
【０００６】
さらに、特許文献３は線条体をアクチュエータに隣接する別の部材上に設けられた固定部材で固定する実施例が開示されており、アクチュエータ上に設けた固定部材で固定することを開示していない。このため、アクチュエータを組替える際に、線条体とアクチュエータの位置関係を崩す必要があり、再組立の際に線条体が交差していないか気を配る必要があり、組替は容易ではなくなる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、線条体の高い信頼性、長寿命を確保しつつ、ロボットの組立ておよび組替えが容易な回転軸モジュールおよびそのような回転軸モジュールを含むロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、アクチュエータ（２０）と、該アクチュエータの中心軸線のみに沿っ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）および第二固定部（２４）と、を含む回転軸モジュールが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記アクチュエータは、第一リンク（１１）が取付けられるべき固定部材（２１）と、該固定部材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材（２２）と含む。
３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記アクチュエータの内部において前記線条体は電気を伝達するワイヤレス伝達部により部分的に接続されている。
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記アクチュエータの内部において前記線条体は電気およびエアを伝達するロータリジョイントを含む。
５番目の発明によれば、２番目の発明において、前記第一固定部は前記固定部材の回転軸またはその近傍に備えられると共に、前記第二固定部は前記可動部材の回転軸またはその近傍に備えられる。
６番目の発明によれば、３番目の発明において、前記ワイヤレス伝達部は中空構造であり、前記可動部材の回転軸に沿って延びるエア供給用チューブが前記ワイヤレス伝達部を通過している。
７番目の発明によれば、３番目の発明において、前記可動部材の回転軸に沿って延びるエア供給用チューブが前記ワイヤレス伝達部の外側に配置されている。
８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、前記アクチュエータは、減速機と駆動モータとの組み合わせである。
９番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、前記アクチュエータは、ダイレクトドライブモータである。
１０番目の発明によれば、８番目の発明において、前記減速機は、複数の平行軸または交差軸と、該複数の平行軸または交差軸に取付けられた複数の歯車と、前記複数の平行軸または交差軸を支持する複数の玉軸受とを含む。
１１番目の発明によれば、２番目から１０番目のいずれかの発明において、前記第一リンクおよび第二リンクのうちの少なくとも一方のリンク長またはオフセット量を変更する変更機構部を含む。
１２番目の発明によれば、２番目から１１番目のいずれかの発明において、前記アクチュエータは、前記可動部材の出力軸に対して垂直に配置されていて前記第一リンクおよび前記第二リンクのうちの一方に取付けられるべき第一取付部と、前記可動部材の前記出力軸に対して平行に配置されていて前記第一リンクおよび前記第二リンクのうちの他方に取付けられるべき第二取付部と、を含んでおり、前記第一取付部および前記第二取付部は、前記可動部材の第二リンク取付面と共通の取付インタフェースを有する。
１３番目の発明によれば、２番目から１２番目のいずれかの発明において、前記第一リンクおよび前記第二リンクは、中継用線条体と、該中継用線条体の一端が接続された第三中継部と、前記中継用線条体の他端が接続された第四中継部とを含んでおり、前記第一リンクの前記第三中継部は前記第一中継部に接続されるようになっており、前記第二リンクの前記第四中継部は前記第二中継部に接続されるようになっている。
１４番目の発明によれば、１３番目の発明において、前記中継用線条体、前記第三中継部および前記第四中継部のうちの少なくとも一つから、少なくとも一つの分岐線条体が分岐しており、前記中継用線条体および前記少なくとも一つの分岐線条体の配列を変更する配列変更部を含む。
１５番目の発明によれば、２番目から１４番目のいずれかの発明において、さらに、前記第一リンクおよび前記第二リンクが前記固定部材および前記可動部材にそれぞれ取付けられていない状態で、前記可動部材の出力軸の原点位置と前記固定部材の基準との間の相関関係を定義する定義機構部を含む。
１６番目の発明によれば、２番目から１５番目のいずれかの発明において、さらに、前記第一リンクおよび前記第二リンクが前記固定部材および前記可動部材にそれぞれ取付けられている状態で、前記可動部材の出力軸の原点位置と前記固定部材の基準との間の相関関係を定義する定義機構部を含む。
１７番目の発明によれば、１番目から１６番目のいずれかの発明において、前記回転軸モジュールを被覆するカバーを取り付ける取付部材を備える。
１８番目の発明によれば、１番目から１７番目のいずれかの発明において、前記アクチュエータを密閉するシール部を含む。
１９番目の発明によれば、１番目から１８番目のいずれかの発明において、前記線条体は、前記回転軸モジュールから着脱されるようにした。
２０番目の発明によれば、１番目から１９番目のいずれかの発明において、アクチュエータの内部を貫通する別の線条体が追加されるようにした。
２１番目の発明によれば、２番目から２０番目のいずれかの発明において、回転軸モジュールの可動部材に、ねじれ量測定器あるいはトルク測定器が取り付けられているかまたは内蔵されるようにした。
２２番目の発明によれば、１番目から２１番目のいずれかの回転軸モジュールを少なくとも一つ含むロボットが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
１番目および２２番目の発明においては、線条体は固定部材と可動部材とに固定されると共に、線条体の両端部は中継部、例えばコネクタに接続されている。このため、線条体を捩回動作のみで完結させた回転軸モジュールを提供できる。回転軸モジュールを含むロボットのレイアウトを緊急に変更する必要がある場合には、中継部を取り外して再接続することによりロボットの組替えも容易に行うことができる。さらに、ロボット製造メーカは、回転軸モジュールを用いたロボットの組立について、ロボットなどを使って自動組立を行うことができる。現状のロボット製造においては、アーム内の穴の中にケーブルを通す作業をロボットで行うことは、技術的に容易なことではない。この回転軸モジュールでは可動部の処理を行う必要がなく、中継コネクタを嵌合させるだけであるため、例えば視覚センサなどのビジョンとロボットとを使って、中継コネクタを嵌合させる組立システムを構築できる。さらに、コネクタの付替えが容易であるのでロボットの制御軸数や軸形態をロボットの使用者が自由に変更することができる。なお、線条体は、アクチュエータ用の動力線および信号線、ならびにツール制御用の動力線、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。
また、回転軸モジュールの回転軸心付近に線条体を通し、回転軸モジュールの可動部材と固定部材に線条体を固定することで、線条体に作用するストレスをねじれ運動のみとすることができ、線条体へ作用するストレスを軽減し、長寿命化が期待できる。
更に回転軸モジュール内で線条体処理が完結しているため、回転軸モジュール交換時に交換作業が容易なものとなる。
３番目の発明においては、線条体がワイヤレス伝達部を含んでおり、可動部材と固定部材の境界部が、ワイヤレス伝達部の送信側部材と受信側部材の境界部に一致するように配置されているので、関節部を長期間使用した場合であっても、ワイヤレス伝達部の領域が劣化して寿命が低下することはない。部品等の摺動摩耗が発生しないためである。また、ワイヤレス伝達部の領域においては、線条体同士が交差しないように注意する必要もない。
４番目の発明においては、ロータリジョイントは回転動作しながら電気及びエアを伝送できるので、線条体の捩回処理を容易に行うことができる。また、ロータリジョイントの領域においては、線条体同士が交差しないように注意する必要もない。さらに、ロータリジョイントを用いているので、エアの伝送も可能となる。
５番目の発明においては、線条体を回転軸の中心付近で固定できるため、回転軸モジュールをコンパクトにすることができる。
６番目の発明においては、ワイヤレス伝達部の中空部分を通過するエア供給用チューブを用いてエアを供給できる。回転軸モジュールがロボットの一部である場合には、エア供給用チューブによりロボットのツールにエアを供給できる。６番目の発明により、エアチューブに作用するストレスがねじり動作のみとなり、エアチューブの寿命を延ばすことができる。
７番目の発明においては、ワイヤレス伝達部の外側を通過するエア供給用チューブを用いてエアを供給できる。回転軸モジュールがロボットの一部である場合には、エア供給用チューブによりロボットのツールにエアを供給できる。７番目の発明により、ワイヤレス伝達部自身に中空構造が不要となり、ワイヤレス伝達部をコンパクトにすると共に、コストを低減できる。
８番目の発明においては、駆動モータを小型化できるので、コンパクトな回転軸モジュールを提供でき、電力使用量も低減できる。また、駆動モータはブレーキを内蔵していても良い。
９番目の発明においては、ダイレクトドライブモータを用いることにより、減速機を使用することなしにリンクを直接的に駆動させることが可能となり、ロボットの位置決め精度を向上させられる。また、減速機が無いため、組立が比較的容易なものとなる。
１０番目の発明においては、減速機の逆効率を意図的に向上させられるので、リンクに作用する外力が駆動モータ自体に伝わり易くなる。サーボフィードバック制御を用いることにより、接触センサを使用することなしに、ロボットが人間や周辺装置に接触したときにロボットを即時に停止させられる。またリンクやツール部を直接手で動かして、ロボットを操作すること(リードスルー)も容易となる。このことは、人間とロボットが協動して作業する場合に特に有利である。
１１番目の発明においては、リンク長やリンクオフセット量を容易に変更できるので、ロボット使用者のロボットの適用自由度を向上させられる。
１２番目の発明においては、ロボットの軸構成を容易に変更できるようになり、更なるロボット使用者のロボットの適用自由度を向上させられる。また、軸数も同じ回転軸モジュールやリンクを増やすことで自在に増やすことができる。
１３番目の発明においては、中継用線条体自体を単純にできるので、ロボットの改造の作業性向上およびコストを低減できる。また、リンクを組み付ける際に、回転軸モジュールとリンクを接続し、中継部を嵌合するだけで良いので、組立作業が容易となる。
１４番目の発明においては、最小の構成で中継用線条体などの配列を変更でき、中継用線条体の回路を最小限の数量にでき、中継用線条体のコストをさらに低減できる。また、ロボットの軸の場所によって、必要な回路を容易に変更でき、組替が容易なものとなる。
１５番目の発明においては、リンクが取付けられていない状態で、回転軸モジュールでの軸原点位置のキャリブレーションを行うことができ、従来までは、通常ロボットの全軸を動かして行う必要のあったロボットの原点位置のキャリブレーションを各軸毎に１軸ずつ独立して行うことができるため、キャリブレーションが比較的容易にできる。またあらかじめキャリブレーションが完了している回転軸モジュールに交換すれば、キャリブレーションの必要も無くなり、ロボットの組替作業が容易となる。
１６番目の発明においては、リンクが取付けられている状態で、回転軸モジュールでの軸原点位置のキャリブレーションを行うことができ、ロボット完成体の状態でのロボットの原点位置のキャリブレーションを、従来までは通常ロボットの全軸を動かして行う必要のあったキャリブレーションに比べ、比較的容易に行うことができる。
１７番目の発明においては、回転軸モジュールおよびリンクの一部分にカバーが取付けられるので、衝撃を緩和させられる。このことは、人間とロボットが協動して作業する場合に特に有利である。
１８番目の発明においては、リンク側のシール構造が不要になるので、ロボットを組替えるときの作業性を向上させられる。
１９番目の発明においては、回転軸モジュール内の線条体のみの交換を可能とし、保守コストを低減させられる。
２０番目の発明においては、別の線条体、例えばツール駆動用ケーブルやエアチューブを後から追加できるので有利である。また、ロボットの軸数を増やした場合に、アクチュエータ駆動線条体を容易に増設できる。
２１番目の発明においては、回転軸モジュールの出力軸の正確なねじれ量あるいは出力軸に作用する正確なトルクを把握することができるので、駆動用モータのトルク情報などと組み合わせることで、繊細なサーボフィードバック制御を行うことができる。例えば、わずかな力が作用しても瞬時に停止させたり、ロボット使用者がロボットのリンクやツール部を直接動かして操作する(リードスルー)ことなどに有効である。
【００１０】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の回転軸モジュールを含むロボットの頂面図である。
【図２】回転軸モジュールの第一の拡大図である。
【図３】回転軸モジュールの第二の拡大図である。
【図４】回転軸モジュールの第三の拡大図である。
【図５】一つの例における回転軸モジュールの拡大断面図である。
【図６Ａ】ロボットのある関節部の一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図６Ｂ】ロボットのある関節部の第一の頂面図である。
【図６Ｃ】ロボットのある関節部の第二の頂面図である。
【図７】本発明の回転軸モジュールを含む他のロボットの側面図である。
【図８】二つの回転軸モジュールを示す図である。
【図９Ａ】変更部を含む中継用線条体の第一の拡大図である。
【図９Ｂ】変更部を含む中継用線条体の第二の拡大図である。
【図９Ｃ】変更部を含む中継用線条体の第三の拡大図である。
【図９Ｄ】変更部を含む中継用線条体の第四の拡大図である。
【図１０Ａ】回転軸モジュールの第三の頂面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示される回転軸モジュールの側面図である。
【図１１Ａ】ロボットのある関節部の第四の頂面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示されるロボットのある関節部の側面図である。
【図１２】本発明の回転軸モジュールを含むロボットの他の頂面図である。
【図１３】回転軸モジュールの第四の拡大図である。
【図１４】回転軸モジュールの第五の拡大図である。
【図１５】回転軸モジュールの第六の拡大図である。
【図１６】回転軸モジュールの第七の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の回転軸モジュールを含むロボットの頂面図である。図１に示されるロボット１は六軸垂直多間接ロボットであり、六つの関節軸Ｊ１〜Ｊ６を含んでいる。それぞれの関節軸は後述する回転軸モジュール１０または回転軸モジュール１０’により駆動される。
【００１３】
ロボット１のアームは複数のアーム部分から構成されており、回転軸モジュール１０、１０’は隣接する二つのアーム部分の間に配置されている。図１に示されるロボット１は三つの回転軸モジュール１０、および回転軸モジュール１０よりも小さい三つの回転軸モジュール１０’を含んでいる。
【００１４】
ロボットの全軸が同じ回転軸モジュールで構成されても良いが、一般にロボット１の末端の軸になるほど、その軸より末端側のアーム重量は軽くなるので、ロボット１全体で同一の回転軸モジュール１０を使用する必要はない。本発明では、ロボット１の基端側には三つの回転軸モジュール１０が配置されており、ロボット１の末端側には三つの回転軸モジュール１０’が配置されている。言い換えれば、ロボット１の末端側で小型の回転軸モジュール１０’を使用するようにしている。全軸同じ回転軸モジュールを使う場合に比べ、アーム全体重量やコストを低減できる。また、回転軸モジュールの取付インターフェースが全軸で共通である場合は、ロボット１の末端側の軸になるほど、その軸より末端側のアーム重量は軽くなり、可動部材に作用する負荷が軽減するので、回転軸モジュール１０、１０’を固定するのに必要なボルトの数を減らすようにしてもよい。
【００１５】
図１においては、ロボット１のアームが全体として一直線状に延びるように回転軸モジュール１０、１０’が制御されている。これら回転軸モジュール１０、１０’は、寸法を除けば、概ね同様の構成であるので、以下においては回転軸モジュール１０についてのみ説明する。
【００１６】
図２は回転軸モジュールの第一の拡大図である。回転軸モジュール１０は、アクチュエータ２０と、アクチュエータ２０が設けられたケース３０とを主に含んでいる。また、回転軸モジュール２０はケース３０に固定された固定部材２１と、固定部材２１に対して回転する可動部材２２とを含んでいる。
【００１７】
図示されるように、固定部材２１はケース３０を介して第一リンク１１に取付けられる。同様に、可動部材２２は第二リンク１２に直接的に取付けられる。これら第一リンク１１および第二リンク１２は図１に示されるロボット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。アクチュエータ２０の固定部材２１は第一リンク１１と一体的に動作し、アクチュエータ２０の可動部材２２は第二リンク１２と一体的に回動する。なお、固定部材２１が第一リンク１１に直接的に取付けられていてもよい。この場合には、後述するインタフェースが固定部材２１の底面に設けられているものとする。
【００１８】
アクチュエータ２０は、例えば減速機と駆動モータとの組み合わせ、あるいはアクチュエータ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には、減速機としてのアクチュエータ２０を駆動する駆動モータ２８がケース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、減速機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。
【００１９】
図２に示されるように、可動部材２２の出力軸に沿って延びる線条体２９がアクチュエータ２０の内部を貫通している。線条体２９はアクチュエータ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。なお、アクチュエータ２０が減速機と駆動モータの組み合わせで構成される場合には、駆動モータは可動部材回転軸からオフセットして配置されており、減速機は中空構造で、駆動モータは中空構造でない実施例や、減速機も駆動モータも中空構造である実施例が考えられる。アクチュエータ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。
【００２０】
図示されるように、線条体２９の一端は固定部材２１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２０との間で線条体２９は第一固定部２３によってケース３０に固定されている。同様に、線条体２９の他端は可動部材２２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２０との間で線条体２９は第二固定部２４によって可動部材２２に固定されている。
【００２１】
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２０の中心から離間した位置であってもよい。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。
【００２２】
アクチュエータ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、後述する他の中継部に接続される。また、図２から分かるように、回転軸モジュール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、前記ケース３０や可動部材２１に組み付けられていても良い。
【００２３】
このように、本発明においては回転軸モジュール１０の線条体２９は第一固定部２３および第二固定部２４によって固定部材２１と可動部材２２とにそれぞれ固定されている。このため、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が捩回運動し、それにより、軸方向の回転を吸収している。このため、線条体２９の捩回動作が完結している、信頼性の高い回転軸モジュール１０を提供できる。
【００２４】
また、線条体２９の両端部は中継部２５、２６、例えばコネクタに接続されている。このため、回転軸モジュール１０を含むロボット１のレイアウトを緊急に変更する必要がある場合には、中継部２５、２６を第一リンク１１および第二リンク１２内の中継部（後述する）から取外して再接続するのみで、回転軸モジュール１０の駆動回路を作成できる。従って、ロボット１の組替えを容易に行うことができる。同様に、ロボット製造メーカは、回転軸モジュールをあらかじめユニットとして製造しておくことで、ロボット組立時にケーブル可動部の処理を行う必要がなく、中継コネクタを嵌合させるだけであるため、例えば視覚センサなどのビジョンとロボットとを使って、中継コネクタを嵌合させる回転軸モジュール１０を用いたロボットの組立システムを構築できる。
【００２５】
ここで、図３は回転軸モジュールの第二の拡大図である。図３においては、アクチュエータ２０内においては、電気を伝達するワイヤレス伝達部３５が線条体２９の途中に設けられている。ワイヤレス伝達部３５は、アクチュエータ２０を駆動するための動力とエンコーダ信号、あるいはツール駆動用モータの動力とエンコーダ信号とを伝達することができる。可動部材と固定部材の境界部が、ワイヤレス伝達部の送信側部材と受信側部材の境界部に一致するように配置される。ワイヤレス伝達部３５は、現時点では電磁誘導方式、電磁界共鳴方式、および電波方式などが存在しているが、そのいずれの方式であってもよい。なお、ワイヤレス伝達部３５は、何もない空間に電気を伝送する要素であるが、エアを供給することはできない。また、図３に示される構成においては第一固定部２３および第二固定部２４を省略できる。しかしながら、ワイヤレス伝達部３５の送信側部材は固定部材２１に、ワイヤレス伝達部３５の受信側部材は可動部材２２にそれぞれ固定するための手段が必要であるのは言うまでもない。
【００２６】
従って、回転軸モジュール１０を長期間使用した場合であっても、ワイヤレス伝達部３５の領域が劣化して回転軸モジュール１０の長寿命化が期待できる。ワイヤレスであるため、部品同士の摺動摩耗などが発生しないためである。また、ワイヤレス伝達部３５の領域においては、線条体２９同士が交差しないように注意する必要性を排除できる。
【００２７】
さらに、図４は回転軸モジュールの第二の拡大図である。図４においては、電気およびエアを供給するロータリジョイント３６が、ワイヤレス伝達部３５の代わりに、線条体２９の途中に設けられている。
【００２８】
ロータリジョイント３６は、対応する軸が無限に連続回転する場合であっても伝達可能な機械要素である。ロータリジョイント３６は例えば、アクチュエータ２０を駆動するための動力とエンコーダ信号、およびツール駆動用モータの動力とエンコーダ信号とを伝達することができる。さらに、ロータリジョイント３６は、ツール駆動用エアを供給することもできる。また、図４に示される構成においては第一固定部２３および第二固定部２４を省略できる。しかしながら、ロータリージョイント３６の入力側部材は固定部材２１に、ロータリージョイント３６の出力側部材は可動部材２２にそれぞれ固定するための手段が必要であるのは言うまでもない。
【００２９】
このような構成においては、ロータリジョイント３６は回転動作しながら電気およびエアを伝送できるので、線条体２９の捩回処理を容易に行うことができる。また、ロータリジョイント３６の領域においては、線条体２９同士が交差しないように注意する必要もない。さらに、ロータリジョイントを用いているので、エアの伝送も可能となり、ロボット１の先端に設けられたツール（図示しない）を制御することもできる。
【００３０】
図５は一つの例における回転軸モジュールの拡大断面図である。図５に示されるように回転軸モジュール１０の中心にはパイプ状部材３９が回転軸モジュール１０を貫通するように配置されている。固定部材２１側においてはパイプ状部材３９の近傍に第一固定部２３が設けられ、可動部材２２側においてはパイプ状部材３９の近傍に第二固定部２４が設けられている。
【００３１】
これら第一固定部２３および第二固定部２４は固定部材２１および可動部材２２からそれぞれ延びる略Ｌ字形状の部材であり、前述したように線条体２９をその先端に固定する。なお、図５においては、パイプ状部材３９を通る二つの線条体２９が示されており、第一固定部２３および第二固定部２４によってナイロンバンドなどの固定具で固定されている。
【００３２】
図５に示される回転軸モジュール１０は減速機を含んでいる。モータ２８の出力軸には第一平歯車４１が取付けられている。第一平歯車４１は、パイプ状部材３９周りに配置された第二平歯車４２に係合する。第二平歯車４２と一体的な第三平歯車４３は、太陽歯車４５（第五平歯車）の遊星歯車としての複数、例えば三つの第四平歯車４４に係合する。第四平歯車４４の前段キャリア４６は、パイプ状部材３９周りに配置された第七平歯車４７に係合する。
【００３３】
次いで、第七平歯車４７は、太陽歯車４５（第五平歯車）の遊星歯車としての複数、例えば三つの第八平歯車４８に係合する。そして、第八平歯車４８の後段キャリア４９が可動部材２２の出力軸２２’を有している。このような機構は公知であるので詳細な説明を省略する。なお、この場合には、モータ２８がブレーキを備えていても良い。
【００３４】
図５から分かるように、平歯車４１、４２、４３、４７が取付けられる複数の支持軸は互いに平行であり、また出力軸２２’に対しても平行である。そして、当然のことながら、これら支持軸は複数の玉軸受によって回転可能に支持されている。玉軸受はころがり軸受の中では、最もころがり摩擦が小さく、従って摩擦による熱損失が最も少なく、効率低下も最も少ない。
【００３５】
このような構成によって、減速機の逆効率を意図的に向上させられるので、リンクに作用する外力がモータ２８自体に伝わり易くなる。なお、本願明細書における逆効率とは、第二リンク１２側から駆動モータ２８を回転させる場合の効率を意味する。このため、ロボット１が人や周辺装置に接触したときには、サーボフィードバック制御を用いることにより、接触センサを使用することなしに、ロボットを即時に停止させられる。また、ロボット使用者がロボットのリンクやツール部を直接動かして操作する(リードスルー)機能などにも有用である。このことは、人間とロボット１が協動して作業する場合に特に有利である。なお、図５においては、互いに平行な複数の支持軸が示されているが、これらが交差軸であってもよく、また、平歯車の代わりに、傘歯車が使用されていてもよい。
【００３６】
さらに、図５に示されるように回転軸モジュール１０の減速機は、箱形のハウジング５０に概ね収納されている。そして、後段キャリア４９とハウジング５０の間の隙間には第一オイルシール５１が配置されている。さらに、パイプ状部材３９の内側には第二オイルシール５２が配置されている。
【００３７】
このような構成であるので、アクチュエータ２０内の潤滑油が完全に密閉され、回転軸モジュール１０のみでシール性を確保できる。従って、第一リンク１１および第二リンク１２側においてはシール構造が不要になる。それゆえ、ロボット１を組替えるときの作業性を向上させられ、短時間で組替えできるのが分かるであろう。
【００３８】
さらに、図５においては、パイプ状部材３９内部を通る線条体２９は、例えばナイロンバンドなどの固定具で第一固定部２３および第二固定部２４の先端の穴部を使って固定されていてもよい。このような場合には、第一固定部２３および第二固定部２４におけるバンドを切断すれば、線条体２９をパイプ状部材３９から引抜くことができる。線条体２９は第一固定部２３および第二固定部２４のみにより固定されているので、本発明では線条体２９を容易に着脱することが可能である。
【００３９】
図５に二つの線条体２９が示されていることから分かるように、中継部２５、２６を備えた別の線条体２９をパイプ状部材３９に通して回転軸モジュール１０内に配置することができる。別の線条体２９は、例えばツール駆動用ケーブルやエアチューブであってもよい。従って、新たに組替えられるロボット１がツールを備える必要がある場合には、そのようなツールのために別の線条体２９を後から容易に追加することができる。また、ツールに付加軸モータが付く場合は、付加軸駆動用線条体も追加できる。
【００４０】
ところで、図６Ａはロボットのある関節部の一部を拡大して示す部分拡大図である。図６Ａにおいては、第二リンク１２は回転軸モジュール１０の可動部材２２に直接的に連結されたリンク部分１２ａと、リンク部分１２ａの長手方向に延びるリンク部分１２ｂとから構成されている。
【００４１】
図６Ａから分かるようにリンク部分１２ａの断面積はリンク部分１２ｂの断面積よりもわずかながら小さく、従って、リンク部分１２ａはリンク部分１２ｂ内を摺動することができる。そして、リンク部分１２ａには、長手方向に順次形成された複数の孔（図示しない）または長手方向に延びるスリット（図示しない）が形成されている。
【００４２】
リンク部分１２ｂをリンク部分１２ａに対して相対的に摺動させ、所望の位置で留め具１５によりリンク部分１２ｂをリンク部分１２ａに固定する。このように、リンク部分１２ａ、１２ｂ、留め具１５などからなる変更機構部を用いることによって、第二リンク１２のリンク長を容易に変更できる。従って、ロボット１の適用自由度を向上させられるのが分かるであろう。なお、第一リンク１１が、第二リンク１２と同様の構成であってもよい。また、留め具１５以外の方式で、リンク部分１２ｂをリンク部分１２ａに固定してもよい。
【００４３】
さらに、図６Ｂはロボットのある関節部の第一の頂面図である。図６Ｂに示されるように、第二リンク１２には、横断方向に順次形成された複数、例えば４の倍数の数の孔１６が形成される。あるいは、複数の孔１６の代わりに、横断方向に延びるスリット（図示しない）が第二リンク１２に形成されていてもよい。
【００４４】
さらに、可動部材２２の頂面には、回転対称に配置された四つのめねじが可動部材２２の中心回りに形成されている。そして、可動部材２２の四つのめねじと第二リンク１２の孔１６とを対応させ、留め具１７により第二リンク１２を可動部材２２に固定する。
【００４５】
図６Ｂにおいては、可動部材２２の直径と第二リンク１２の横断方向長さは互いに等しい。そして、図６Ｂにおいては、可動部材２２の中心が第二リンク１２の中心線上に位置するように、第二リンク１２が可動部材２２に固定される。
【００４６】
図６Ｃは、ロボットのある関節部の第二の頂面図である。図６Ｃにおいては、可動部材２２の中心が第二リンク１２の中心線から離間するように、第二リンク１２を位置決めする。そして、この位置において可動部材２２の四つの孔に対応する第二リンク１２の孔１６に留め具１７を通して、第二リンク１２を可動部材２２に固定する。これにより、図６Ｃに示されるオフセット量だけ、第二リンク１２をオフセットさせられる。
【００４７】
このように、可動部材２２のめねじ、第二リンク１２の孔１６、留め具１７などからなる変更機構部を用いることによって、第二リンク１２のオフセット量を容易に変更できる。従って、ロボット１の適用自由度をさらに向上させられるのが分かるであろう。なお、可動部材２２および第二リンク１２の孔の数が異なっていてもよく、また、留め具１７以外の方式で、第二リンク１２を可動部材２２に固定してもよい。また図示しないが、可動部材２２と第二リンク１２の間に、例えばピンを２本併用することで、可動部材２２と第二リンク１２との結合精度を高め、ロボットの精度を向上させることも可能である。
【００４８】
再び図２を参照すると、回転軸モジュール１０のケース３０は、固定部材２１が配置される第一取付部３１と、第一取付部３１に対して垂直に延びる第二取付部３２とを含んでいる。図２においては、第一取付部３１の両端から二つの第二取付部３２が延びている。第二取付部３２の上端部は固定部材２１の上端面と概ね同一平面に在る。さらに、図１の関節軸Ｊ１用の回転軸モジュール１０より分かるように、第一取付部３１および第二取付部３２は例えば矩形の板状部材である。この第一取付部３１および第二取付部３２は一体構造であるのが望ましい。またこれらは固定部材２１と一体構造であっても良い。
【００４９】
第一取付部３１の露出面（裏面）には、第一リンク１１および／または第二リンク１２を取付けるためのインタフェースが設けられている。そして、第二取付部３２の露出面（外面）には、第一リンク１１および／または第二リンク１２を取付けるためのインタフェースが設けられている。第一取付部３１および第二取付部３２に設けられたインタフェースは共通である。さらに、これらインタフェースは、可動部材２２に設けられたインタフェースとも共通であるのが好ましい。このため、組替え時には第一リンク１１および第二リンク１２の向きを変えることも容易である。
【００５０】
図１を参照すると、関節軸Ｊ２用の回転軸モジュール１０の第一取付部３１と可動部材２２とにロボット１の二つのアーム部分（第一リンク１１および第二リンク１２に相当する）が取付けられている。さらに、関節軸Ｊ３用の回転軸モジュール１０の第二取付部３２と可動部材２２とにロボット１の二つのアーム部分が取付けられている。
【００５１】
さらに、図７は本発明の関節部を含む他のロボットの側面図である。図７には四つの関節軸を含むロボット１、つまり四軸スカラロボットが示されている。図７に示されるロボット１は、ロボット１の基端側に配置される二つの同一の回転軸モジュール１０と、ロボット１の末端側に配置される二つの同一の回転軸モジュール１０’を含んでいる。
【００５２】
図７においては、関節軸Ｊ３用の回転軸モジュール１０’の第一取付部３１と可動部材２２とにロボット１の二つのアーム部分が取付けられている。そして、関節軸Ｊ４用の回転軸モジュール１０’の第二取付部３２と可動部材２２とにロボット１の二つのアーム部分が取付けられている。この場合に、関節軸Ｊ４用の回転軸モジュール１０’の可動部材２２にピニオンを設け、アーム上にラックを設ければ、回転運動を直線運動に変換することができ、取付けられたアーム部分は、直線運動を行うように構成できるのが分かるであろう。
【００５３】
図１および図７から分かるように、本発明においては、回転軸モジュール１０、１０’の可動部材２２、第一取付部３１、および第二取付部３２のうちのいずれか二つに、ロボット１の二つのアーム部分を取付けられる。このように、回転軸モジュール１０は可動部材２２および取付部３１、３２を介して第一リンク１１および第二リンク１２に物理的に連結される。
【００５４】
従って、本発明では、回転軸モジュール１０、１０’を種々の軸構成で使用することができ、その結果、ロボット１の軸構成の変更も容易になる。さらに、図１および図７を比較して分かるように、ロボット１の関節軸の数を異ならせることもできる。このように、本発明では、同一構成の回転軸モジュール１０、１０’と数種類のリンク部材を組み合わせて用いることにより、ロボット１の適用自由度を更に向上させられるのが分かるであろう。もちろん、図１と図７を組み合わせた軸構成なども実現可能である。
【００５５】
図８は二つの回転軸モジュールを示す図である。図８においては、第一リンク１１および第二リンク１２内に中継用線条体５９が配置されている。中継用線条体５９の一端は第三中継部５３に接続され、他端は第四中継部５４に接続されている。図８に示されるように、中継用線条体５９、第三中継部５３および第四中継部５４の組み合わせは第一リンク１１および第二リンク１２内に全て収納されている。
【００５６】
そして、図８から分かるように、回転軸モジュール１０の第一中継部２５は第一リンク１１内に延びて第三中継部５３に接続される。さらに、回転軸モジュール１０の第二中継部２６は第二リンク１２内に延びて第四中継部５４に接続される。つまり、回転軸モジュール１０の第一中継部２５および第二中継部２６は、それぞれ別のリンク内の中継部に接続される。もちろん、中継部は前記ケース３０や可動部材２１に組み付けられていても良い。
【００５７】
さらに、第一リンク１１および第二リンク１２内の第三中継部５３および第四中継部５４は接続後に所定の部位に固定されるのが望ましい。これにより、ロボット１が動作して第一リンク１１等が揺動したとしても、第三中継部５３および第四中継部５４の接続が外れるのを防止できる。また、中継用線条体５９の回路は、リンク毎に異なっているのが好ましく、それにより、回路を最小限にできる。
【００５８】
このように、本発明においては、回転軸モジュール１０は、回転軸モジュール１０の中継部２５、２６およびリンク内の中継部５３、５４を介して第一リンク１１および第二リンク１２に電気的に連結される。従って、中継部を単に取り外して再接続するだけで組立可能なことにより、ロボット１の組付が極めて容易になるのが分かるであろう。
【００５９】
さらに、図８においては、第一リンク１１の第四中継部５４から二つの分岐線条体５９ａ、５９ｂが分岐しており、第二リンク１２の第三中継部５３からも二つの分岐線条体５９ａ、５９ｂが分岐している。これら分岐線条体５９ａ、５９ｂは例えば回転軸モジュールのための動力線および信号線でありうる。図８においては、第一リンク１１の第四中継部５４から延びる二つの分岐線条体５９ａ、５９ｂがモータ２８に接続されている。このように本発明では、中継用線条体５９および関連する部材は極めて単純な構成であり、その結果、ロボット１の組付けを極めて容易かつ迅速に行えるのが分かるであろう。
【００６０】
また、図８において第一リンク１１の中継用線条体５９および少なくとも一つの分岐線条体５９ａ、５９ｂの配列を変更する配列変更部５８を含んでいる。なお、第二リンク１２の中継用線条体５９が同様な変更部を含んでいてもよい。ここで、図９Ａ〜図９Ｄは変更部を含む中継用線条体の拡大図である。図９Ａにおいては、第四中継部５４から延びる中継用線条体５９、分岐線条体５９ａ、５９ｂが上から順番に示されている。これら中継用線条体５９、分岐線条体５９ａ、５９ｂの途中には配列変更部５８が接続されている。
【００６１】
配列変更部５８は長手方向に摺動可能な絶縁被覆部であり、その内部に複数、例えば本実施例では三つの端子を有している。図９Ｂに示されるように、配列変更部５８を移動させると、中継用線条体５９、分岐線条体５９ａ、５９ｂがそれぞれ電気的に分断される。
【００６２】
次いで、図９Ｃに示されるように、一部の線条体、例えば中継用線条体５９と分岐線条体５９ａとの配列を入替える。その後、図９Ｄに示されるように配列変更部５８を元に戻す。これにより、配列変更部５８より左方においては、分岐線条体５９ａ、中継用線条体５９、分岐線条体５９ｂが上から順番に配置されるようになる。これにより、最小の構成で中継用線条体などの配列を変更でき、必要な回路を最小限の数量にでき、中継用線条体などのコストをさらに低減できるようになる。また、図９Ａから図９Ｄ中の分岐線条体５９ａ、中継用線条体５９、分岐線条体５９ｂの接続ピン部がそれぞれ独立したコネクタであっても良いのは言うまでもない。
【００６３】
図１０Ａは回転軸モジュールの第三の頂面図であり、図１０Ｂは図１０Ａに示される回転軸モジュールの側面図である。これら図面においては、回転軸モジュール１０に第一リンク１１および第二リンク１２が取付けられていない。図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、回転軸モジュール１０の可動部材２２の頂面には位置決めブロック６０が配置されている。可動部材２２に当接する位置決めブロック６０の底面は、可動部材２２の中心および一方の第二取付部３２を少なくとも含む領域をカバーする。
【００６４】
また、位置決めブロック６０は二つの位置決めピン６１により可動部材２２に固定されている。図１０Ａにおいては、これら位置決めピン６１は、可動部材２２の中心から反対方向に等距離だけ離間した位置に配置されている。ただし、二つの位置決めピン６１が可動部材２２上の他の位置に配置されていてもよい。
【００６５】
さらに、位置決めブロック６０の上面に形成された単一の貫通孔には、固定ピン６２が挿入されている。そして、第二取付部３２の上端には、単一のピン穴６３が形成されている。図１０Ｂに示されるように、固定ピン６２を位置決めブロック６０の貫通孔に通して、その先端を第二取付部３２の上端のピン穴６３に係合させる。これにより、図１０Ｂに示される状態において、回転軸モジュール１０の可動部材２２はケース３０に対して回動しないようになる。なお、この作業の際には、駆動モータ２８のブレーキが開放されており、回転軸モジュールの可動部材２２が、該可動部材２２側から自由に回転させられる状態で行うのが、作業性が良く望ましい。
【００６６】
位置決めピン６１および固定ピン６２を用いてこのような状態を作成し、この状態を基準姿勢と設定する。つまり、位置決めピン６１、固定ピン６２およびピン穴６３は、基準姿勢を定義する定義機構部としての役目を果たす。これにより、本発明においては、回転軸モジュール１０の軸原点位置のキャリブレーションを１軸のみで行うことができる。従って、第一リンク１１および第二リンク１２が取付けられていない場合であっても、ロボット１の原点位置のキャリブレーションを容易に行える。
【００６７】
従来技術においては、ロボット１の全ての軸に対し治具を用いてマスタリング（軸キャリブレーション）を実施していた。しかしながら、本発明では、動作軸数を減らせるので、このようなマスタリングの手間を軽減することができる。また、ロボット１の或る軸の回転軸モジュール１０を交換した場合でも、その回転軸モジュールがあらかじめ交換前にマスタリングされていれば、ロボット１のマスタリングを再度実施する必要性を排除できる。さらに、回転軸モジュール１０のマスタリング自体も軸を回転させて、治具、例えば位置決めブロック６０および関連部材を差込んで行うだけの簡易なものとなるので、マスタリング作業自体も簡単なものとすることができる。
【００６８】
さらに、図１１Ａはロボットのある関節部の第三の頂面図であり、図１１Ｂは図１１Ａに示されるロボットのある関節部の側面図である。これら図面においては、回転軸モジュール１０に第一リンク１１および第二リンク１２が取付けられている。これら図面に示されるように、第二リンク１２は二つの位置決めピン６４により可動部材２２に固定されている。図１１Ａにおいては、これら位置決めピン６４は、可動部材２２の中心から反対方向に等距離だけ離間した位置に配置されている。
【００６９】
さらに、第一リンク１１は二つの位置決めピン６６により第一取付部３１に固定されている。図１１Ａに示されるように、二つの位置決めピン６６は、アクチュエータ２０の固定に影響をあたえない第一取付部３１の隅部に配置されている。また、二つの位置決めピン６６を結ぶ線分は、二つの位置決めピン６４を結ぶ線分に対して垂直であるのが好ましい。ただし、位置決めピン６４、６６が可動部材２２および第一取付部３１上の他の位置に配置されていてもよい。
【００７０】
そして、前述したのと同様に、固定ピン６２を第二リンク１２の貫通孔に通して、固定ピン６２の先端を第二取付部３２の上端のピン穴６３に係合させる。これにより、図１１Ｂに示される状態において、回転軸モジュール１０の可動部材２２および第二リンク１２はケース３０および第一リンク１１に対して回動しないようになる。
【００７１】
位置決めピン６４、６６および固定ピン６２を用いてこのような状態を作成し、この状態を基準姿勢と設定する。つまり、位置決めピン６４、６６、固定ピン６２、およびピン穴６３は、基準姿勢を定義する定義機構部としての役目を果たす。これにより、本発明においては、回転軸モジュール１０の軸原点位置のキャリブレーションを行うことができる。このため、第一リンク１１および第二リンク１２を取付けた状態においても、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。このピンを使った手法だけでなく、ビジョン等を利用したマスタリング方式であっても良い。
【００７２】
さらに、図１２は本発明の回転軸モジュールを含むロボットの他の頂面図である。図１２に示されるロボット１は、図１に示されるロボット１と同一の構成で且つ同一の姿勢である。図１２においては、回転軸モジュール１０、１０’および関連するアーム部材の一部分はカバー７０ａ〜７０ｄにより被覆されている。
【００７３】
回転軸モジュール１０の第一取付部３１および第二取付部３２などにはめねじが予め形成されている。従って、カバー７０ａ〜７０ｄはそれらめねじを用いてボルト留めにより固定されている。カバー７０ａ〜７０ｄは衝撃を緩和する材料、例えば樹脂から形成されており、回転軸モジュール１０、１０’を保護する役目を果たす。このため、ロボット１が人間と協動して作業する場合に特に有利である。
【００７４】
さらに、図１３は回転軸モジュールの第四の拡大図である。図１３においては第一中継部２５とアクチュエータ２０との間で線条体２９は第一固定部２３によって固定部材２１の回転軸またはその近傍に固定されている。さらに、第二中継部２６とアクチュエータ２０との間で線条体２９は第二固定部２４によって可動部材２２の出力軸またはその近傍に固定されている。このような場合には、線条体２９をアクチュエータ２０の中心付近でその両端に固定できる。
【００７５】
図１４は回転軸モジュールの第五の拡大図である。図１４は、図３の変形例であり、ワイヤレス伝達部３５が中空構造になっている。そして、可動部材２２の回転軸に沿って延びるエア供給用チューブ５４がワイヤレス伝達部３５の中空部分を通過している。ワイヤレス伝達部３５自体はエアを供給することはできないものの、図１４に示される構成においては、エア供給用チューブ５４を用いてエアを供給できる。これにより、エアチューブに作用するストレスがねじり動作のみとなり、エアチューブの寿命を延ばすことができる。
【００７６】
さらに、図１５は回転軸モジュールの第六の拡大図である。図１５は、図３の別の変形例である。図１５においては、可動部材２２の回転軸に沿って延びるエア供給用チューブ５４がワイヤレス伝達部３５の外側に配置されている。この際、エアチューブはワイヤレス伝達部円筒外周表面にコイル状に巻かれて処理されるのが望ましい。エアチューブがコイル状に巻かれることで、コイルの軸心を回転軸とした回転動作にもエアチューブが伸縮し追従できる。このような場合にも、エア供給用チューブ５４を用いてエアを供給できる。図１４および図１５に示される構成においては、回転軸モジュール１０がロボット１の一部である場合に、エア供給用チューブ５４によりロボットのツール（図示しない）にエアを供給できるので有利である。これにより、ワイヤレス伝達部自身に中空構造が不要となり、ワイヤレス伝達部をコンパクトにすると共にコストを低減できる。
【００７７】
図１６は回転軸モジュールの第七の拡大図である。図１６においては、可動部材２２と第二リンク１２の間にねじれ量測定器８０が挿入されており、実際に回転軸モジュールの出力軸のねじれ量を正確に把握することができる。ねじれ量測定器は、図１６に示すように、円板部材８１上にねじれを検出する半導体歪みゲージ８２が貼り付けられている。この半導体歪みゲージは、変位量を測定できるものなら何でも良い。例えば、レーザ変位計や近接センサ、あるいは接触式の変位計を円板部材８１内に組み込んだものであっても良いし、トルク測定器や力センサそのものでも良い。これにより、回転軸モジュールの出力軸の正確なねじれ量あるいは出力軸に作用する正確なトルクを把握することができるので、駆動用モータの位置情報やトルク情報などと組み合わせることで、繊細なサーボフィードバック制御を行うことができる。例えば、わずかな力が作用しても瞬時に停止させたり、ロボット使用者がロボットのリンクやツール部を直接手で動かして操作する(リードスルー)機能などに有効である。ねじれ量測定器、トルク測定器あるいは力センサは固定部材２１に取り付けられても良く、この場合は固定部材側と可動部材側で測定値の差分を見て、サーボフィードバック制御に活用することなどが考えられる。
【００７８】
典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【符号の説明】
【００７９】
１    ロボット
１０、１０’    回転軸モジュール
１１    第一リンク
１２    第二リンク
１２ａ、１２ｂ    リンク部分
１５    留め具（変更機構部）
１６    孔（変更機構部）
１７    留め具（変更機構部）
２０    アクチュエータ
２１    固定部材
２２    可動部材
２３    第一固定部
２４    第二固定部
２５    第一中継部
２６    第二中継部
２９    線条体
３０    ケース
３１    第一取付部
３２    第二取付部
３５    ワイヤレス伝達部
３６    ロータリジョイント
４１、４２、４３、４４、４５、４７、４８    平歯車
４６    前段キャリア
４９    後段キャリア
５３    第三中継部
５４    第四中継部
５８    配列変更部
５９    中継用線条体
５９ａ、５９ｂ    分岐線条体
５１    第一オイルシール（シール部）
５２    第二オイルシール（シール部）
５４    エア供給用チューブ
６０    位置決めブロック（定義機構部）
６１    位置決めピン（定義機構部）
６２    固定ピン（定義機構部）
６３    ピン穴（定義機構部）
６４、６６    位置決めピン（定義機構部）
７０ａ〜７０ｄ    カバー
８０    ねじれ量測定器
８１    円板部材
８２    半導体歪みゲージ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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