信号模块及信号中继装置的制作方法

本发明涉及信号模块及信号中继装置。

背景技术：

作为适用于各种设备例如工业用机器人的工具交换装置，公开了一种包括安装在机器人侧的凸型部件和安装在工具侧的凹型部件的工具交换装置(例如，专利文献1)。在该工具交换装置中，通过在设置在凸型部件的突起部插入于凹型部件的连接孔的状态下凸型部件的凸轮与凹型部件的结合部件结合，由此凸型部件和凹型部件相连接。另外，通过解除凸轮和结合部件的结合，由此凸型部件和凹型部件可进行分离。由此，工具交换装置能够交换安装于工业用机器人的工具。

根据机器人的使用目的和工具的种类，需要在设置在机器人主体侧的控制装置等的电路和安装在工具内部的电路之间，对控制用信号等进行发送和接收。在使用工具交换装置的情况下，由于机器人主体和工具会相互连接和分离，因此根据该情况，需要进行电路之间的信号线的连接和切断。人们知道进行这种信号线的连接和切断的有信号中继装置。信号中继装置由分别安装在凸型部件和凹型部件的信号模块构成。各信号模块包括连接器，所述连接器通过与凸型部件和凹型部件的连接，使端子之间相互接触而形成电连接状态，并通过与凸型部件和凹型部件的分离，解除端子之间的相互接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012-250327号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在中间安装如上所述的信号中继装置的情况下，与仅用电缆连接的情况相比，存在容易在信号中叠加噪声、误操作可能性高的问题。另外，即使作为电路之间的信号使用差分信号也会受到噪声影响，进而需要抑制噪声影响。

本发明的目的在于提供一种能够抑制噪声影响的信号模块及信号中继装置。

为解决技术课题的技术手段

本发明的信号模块，安装在包括第一连接部件和第二连接部件的工具交换装置的所述第一连接部件或所述第二连接部件上，所述第一连接部件能够装卸地安装在设备的主体侧，所述第二连接部件能够装卸地安装在工具侧，所述信号模块包括信号中继连接器，所述信号中继连接器通过所述第一连接部件和所述第二连接部件的连接，形成所述第一连接部件侧和所述第二连接部件侧之间的信号通道，其特征在于，在所述信号中继连接器中设有多个端子对，所述端子对用于通过差分信号的通信，构成所述端子对的两个端子配置在相互邻接的位置上。

另外，本发明的信号中继装置，其特征在于，包括有一对所述信号模块。

发明的效果

根据本发明，由于对应于做成差分信号的多个电路间信号，在连接器上设有多个端子对，并构成各端子对的两个端子配置在相互邻接的位置上，所以即使在通过该端子对的各信号中叠加有噪声，由于在两个信号中叠加有相同的噪声，所以能够作为差分信号充分地抑制噪声的影响。

附图说明

图1为包括安装有信号中继装置的工具交换装置的工业用机器人的示意性立体图；

图2为表示第一信号模块的连接面的说明图；

图3为表示第二信号模块的连接面的说明图；

图4为表示第一信号中继连接器和第二信号中继连接器的端子配置和差分信号的关系的说明图；

图5为表示第一电路侧信号连接器和第一信号中继连接器之间的各端子的连接状态的说明图；

图6为表示第一电路侧信号连接器的端子编号的说明图；

图7为对第一信号模块进行分解而表示的分解立体图；

图8为表示配置在与对应于第一电路侧信号连接器的各差分信号的端子相邻的位置的例子中的各端子的连接状态的说明图；

图9为表示在图8的例子中第一电路侧信号连接器的端子配置和差分信号的关系的说明图；

图10为表示使用矩形第一信号中继连接器的连接状态的说明图；

图11为表示在图10的例子中各端子的连接状态的说明图；

图12为表示图11的第一电路侧信号连接器的端子配置和差分信号的关系的说明图。

具体实施方式

图1所示的工具交换装置10包括：作为第一连接部件的凸型部件12，被固定在作为工业用机器人的主体的臂11上；作为第二连接部件的凹型部件14，被固定在工具13上。臂11和凸型部件12、以及工具13和凹型部件14通过在图中未示出的紧固件例如螺栓以能够装卸地被紧固。在本图中，虽然作为工具13示有点焊枪，但是安装凸型部件14状态的不同的工具准备有多个。臂11和工具13通过工具交换装置10被连接且能够分离。工具13能够被自由地交换。

在凸型部件12中，在主体的安装面12a的中央设置有突起部15。在凹型部件14中，在主体的安装面14a上设置有连接孔16。在将工具13与臂11连接时，通过臂11的移动，在使安装面12a和安装面14a抵接且将突起部15插入于连接孔16的状态下，使由凸轮等构成的连接机构运行，由此对凸型部件12和凹型部件14进行固定。另一方面，解除通过连接机构的固定后，使臂11向凸型部件12从凹型部件14离开的方向移动，由此能够从臂11中分离工具13。

在凸型部件12中安装有控制装置18、电源装置19被连接的第一信号模块22。另外，在凹型部件14中安装有与伺服电机部13a连接的第二信号模块23。信号中继装置由这些第一信号模块22和第二信号模块23构成。

第一信号模块22和第二信号模块23伴随臂11和工具13的连接和分离，即伴随凸型部件12和凹型部件14的连接和分离，利用后述的连接器而被电连接和电分离。通过各信号模块22、23的电连接，控制装置18、电源装置19与工具13的伺服电机部13a连接。由此，能够在控制装置18和伺服电机部13a之间的双方向上进行用于控制例如伺服电机的各种电路间信号的发送和接收，且能够从电源装置19向伺服电机部13a供给电力。

另外，第一信号模块22和第二信号模块23除了具有用于能够在电路间发送和接收信号的作为信号模块的功能以外，同时具有用于从机器人侧向工具侧供给电力的模块功能。另外，控制装置18为凸型部件12侧的电路。凸型部件12侧的电路可以是安装在工业用机器人主体内部的电路或者是另行设置的电路。伺服电机部13a为由安装在工具13内部的伺服电机和其驱动电路、传感器等构成的工具侧即凹型部件14侧的电路。

如图2所示，在第一信号模块22的侧面设置有第一电路侧信号连接器31和电力输入连接器32。第一电路侧信号连接器31通过电缆c1(参考图1)与控制装置18连接，电力输入连接器32通过电缆c2(参考图1)与电源装置19连接。另外，在第一信号模块22中设置有埋入型第一信号中继连接器33和第一电力中继连接器34，这些连接端部露出于连接面22a上。连接面22a为在将第一信号模块22安装于凸型部件12时与安装面12a朝向相同的一面。

第一信号中继连接器33的各端子33a在第一信号模块22的内部与第一电路侧信号连接器31的端子31a电连接，各端子33a与相互不同的端子31a连接。由此，第一信号中继连接器33处于与控制装置18连接的状态。端子31a和端子33a的个数可以根据工具13所需的信号数来决定，但是也可以多于所需信号数。

在第一电力中继连接器34中，设置有多个端子34a，各端子34a在第一信号模块22的内部与电力输入连接器32的端子32a电连接。由此，能够将来自电源装置19的电力由第一电力中继连接器34供给。

如图3所示，在第二信号模块23设置有埋入型第二信号中继连接器35和第二电力中继连接器36，这些连接端部露出于连接面23a上。连接面23a为在将第二信号模块23安装于凹型部件14时与安装面14a朝向相同的一面。在第二信号模块23的侧面设置有第二电路侧信号连接器37和电力输出连接器38。第二电路侧信号连接器37和电力输出连接器38分别通过c3、c4、工具13的连接器13b、13c与伺服电机部13a连接。

第二信号中继连接器35的各端子35a在第二信号模块23的内部与第二电路侧信号连接器37的端子37a电连接，各端子37a与相互不同的端子37a连接。由此，第二信号中继连接器35处于与伺服电机部13a连接的状态。

第二电力中继连接器36用于接受来自第一电力中继连接器34的电力，其中设置有与端子34a连接的多个端子36a。各端子36a在第二信号模块23内部与电力输出连接器38的端子38a电连接。由此，将在第二电力中继连接器36中接受的电力供给到伺服电机部13a。

在第一信号中继连接器33中设置有多个端子33a。在第二信号中继连接器35中设置有与端子33a同数量的端子35a。第一信号中继连接器33和第二信号中继连接器35通过凸型部件12和凹型部件14的连接，从而端子33a和端子35a一对一相对应的彼此端子相接触而处于电连接的状态。由此，形成控制装置18和伺服电机部13a之间的线路通道而允许电路间的信号发送和信号接收。另外，通过凸型部件12从凹型部件14分离，由此解除端子33a和端子35a的连接。关于第一电力中继连接器34和第二电力中继连接器36也是同样，通过凸型部件12和凹型部件14的连接，形成端子34a和端子36a相连接的连接状态，并通过分离解除连接。

另外，在该例子中，作为第一信号中继连接器33和第二信号中继连接器35，例如使用被称之为pinblock的连接器，但是连接器和其端子的形状和种类等并不限定于此，可以利用根据电特性或信号种类等的连接器。

为了降低来自周围的电噪声的影响，控制装置18和伺服电机部13a将多个电路间信号分别以差分形式发送和接收信号。在差分形式中，众所周知，将应发送的一个信号做成差分信号，即做成相互极性相反的一对信号，并使用一对信号线将该信号同时发送，并在接收信号一侧，通过信号线间的电压而接收信号。

如图4所示，为了进一步降低噪声的影响，在第一信号中继连接器33中，将用差分信号来发送或接收的各电路间的信号分成端子对41。各端子对41由分别对应于差分信号的一对信号的一对端子31a、及两个端子31a构成，任意端子对41的两个端子31a均配置在相互邻接的位置上。例如，针对由端子编号13、18的各端子33a构成的端子对41，其中将分配被作为差分信号的一个电路间信号s。其电路间信号s的一对信号s1、s2中的信号s1将通过端子编号13的端子33a、并另一信号s2将通过端子编号18的端子33a从控制装置18向伺服电机部13a发送信号或向反方向发送信号。第二信号中继连接器35的各端子35a与第一信号中继连接器33的端子33a一对一地连接。因此，与第一信号中继连接器33相同地，被作为差分信号的各电路间信号分别分配到由位于相互邻接的位置的两个端子35a构成的端子对42中。另外，在图4中，端子33a、35a的各端子中表示有端子编号“1、2”。

如图5、6所示，第一信号中继连接器33的各端子对41通过双绞线电缆与第一电路侧信号连接器31的一对端子31a连接。例如端子编号为5、10的各端子33a通过双绞线电缆与端子编号为j、k的各端子31a连接。另外，在图6中，在各端子31a中表示有端子编号“a、b、c…”。

第二信号中继连接器35的各端子35a和第二电路侧信号连接器37的端子37a的连接与所述第一信号中继连接器33和第一电路侧信号连接器31的连接情况相同，所以省略对其的详细说明。关于该第二信号中继连接器35，同样分配有差分信号的一对信号的一对端子35a通过双绞线电缆与一对端子37a连接。

如图7所示，第一信号模块22在模块主体45中组装有第一电路侧信号连接器31、电力输入连接器32、第一信号中继连接器33、第一电力中继连接器34。模块主体45由板状基部46、壳体部件47、侧板48构成。另外，第一信号模块22具有板状密封部件49。

在侧板48中形成有两个安装孔(图中省略)，第一电路侧信号连接器31、电力输入连接器32被组装在这些安装孔中。该侧板48在组装各连接器31、32的状态下螺丝固定在壳体部件47上。在壳体部件47的安装面22a上形成有安装孔51a、51b，第一信号中继连接器33、第一电力中继连接器34被组装在这些安装孔51a、51b中。密封部件49在叠在基部46的状态下螺丝固定在壳体部件47上。由此，被组装成在壳体部件47和基部46之间夹住密封部件49边缘部的状态。

如上所述，在模块主体45的内部，第一电路侧信号连接器31的各端子31a和第一信号中继连接器33的各端子33a通过双绞线电缆(图中未示)电连接。另外，在电力输入连接器32和第一电力中继连接器34中也通过电缆(图中未示)相连接。模块主体45，即基部46、壳体部件47、侧板48可以由导电材料例如由铝形成。这样，模块主体45通过具有导电性，从而抑制向模块主体45内的电噪声的侵入，能够降低向电路间信号的噪声叠加。第二信号模块23具有与第一信号模块22相同的结构，该模块主体由导电材料制成，抑制着向模块主体内部的电噪声的侵入。

下面，对上述结构的作用进行说明。在将工具13与臂11连接时，通过臂11的移动，使凸型部件12的安装面12a处于与凹型部件14的安装面14a相面对的状态。接着，将凸型部件12朝向凹型部件14移动，移动至安装面12a与安装面14a抵接，从而将突起部15插入于连接孔16中。然后使连接机构运行，由此固定成凸型部件12和凹型部件14处于连接的状态。由此，工具13连接在臂11中。

如上所述地将工具13连接于臂11时，在第一信号模块22的连接面22a与第二信号模块23的连接面23a相面对的状态下，第一信号模块22朝向第二信号模块23移动。由此，在第一信号中继连接器33朝向第二信号中继连接器35移动并臂11和工具13处于连接状态时，双方的端子33a和端子35a处于连接状态。同样，第一电力中继连接器34朝向第二电力中继连接器36移动，由此双方的端子34a和端子36a处于连接状态。

通过第一电力中继连接器34和第二电力中继连接器36连接，来自电源装置19的电力将通过电缆c2、电力输入连接器32、第一电力中继连接器34、第二电力中继连接器36、电力输出连接器38、电缆c4供给至工具13的伺服电机部13a。

另一方面，通过第一信号中继连接器33和第二信号中继连接器35的连接，通过电缆c1、第一电路侧信号连接器31、第一信号中继连接器33、第二信号中继连接器35、第二电路侧信号连接器37、电缆c3，控制装置18和伺服电机部13a被电连接。由此，形成控制装置18和伺服电机部13a之间的信号通道，允许这些结构之间的电路间信号的信号发送和接收。这样，电路间信号全部利用差分信号而被发送和接收。

例如，在通过控制装置18被确认朝向臂11的工具13连接完成以及与伺服电机部13a的连接完成时，使用工具13作业将被开始。在作业中，因工具13的运行或周围装置的运行，会发生电噪声，如果该噪声侵入第一信号中继连接器33或第二信号中继连接器35，则会发生在端子33a或端子35a通过的电路间信号中叠加噪声的情况。但是，例如，在第一信号中继连接器33中，对应于差分信号的一对端子33a被配置在相邻接的位置，所以噪声会被叠加在通过一对端子33a的各信号中，且相同的噪声将被叠加在两个信号中。因此，即使控制装置18或伺服电机部13a接收到噪声叠加的电路间信号，对差分信号的一对信号的差分也几乎不发生影响。这种情况，对于在第二信号中继连接器35的端子35a中噪声被叠加的情况也是同样的。

另外，由于各信号模块22、23的模块主体由导电材料制成，所以向其内部的电噪声的侵入被抑制，例如与由树脂制成的模块主体相比，能够进一步降低噪声的影响。

在上述的例子中，虽然针对第一信号中继连接器33和第二信号中继连接器35将作为差分信号的各电路间信号分别分配给由配置在相互邻接位置的一对端子构成的端子对，但是，优选针对第一电路侧信号连接器31、第二电路侧信号连接器37也采取同样方式。

第一电路侧信号连接器31、第二电路侧信号连接器37的各端子31a、37a的的配列、信号分配是根据控制装置18和工具13侧的样子来确定，因此在图5、图6所示的例子中，连接在第一信号中继连接器33的端子编号5、10的各端子33a的第一电路侧信号连接器31的各端子31(端子编号j、k)、连接在端子编号16、17的各端子33a的各端子31a(端子编号r、q)不是相互邻接的位置。因此，如果能够改变例如对连接在端子编号k、q的各端子31a的电缆c1侧的连接器(图中未示)的各端子的信号分配，则如图8所示，将第一信号中继连接器33的端子编号5、10的各端子33a与第一电路侧信号连接器31的端子编号j、q的各端子31连接，并将端子编号16、17的各端子33a与端子编号r、k的各端子31a连接。由此，如图9所示，在第一电路侧信号连接器31中，针对所有的作为差分信号的电路间信号能够分别分配给由配置在相互邻接位置的两个端子31a构成的端子对54。

本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的主要内容的范围内可以进行适当的改变。在上述例子中，作为个信号中继连接器33、35使用了圆形，但是也可以是诸如长方形。在图10中，示出了具有15个端子的长方形的第一信号中继连接器55的例子。通过除了端子编号15的端子55a外的端子编号为1～14的各端子55a，形成了7个端子对56，差分信号的各电路间信号分别被分配给各端子对56中。各端子对56由配置在相互邻接位置的一对端子55a构成。端子编号15的端子55a例如使用为接地端。如图11所示，在第一信号中继连接器55中连接有具有17个端子的第一电路侧信号连接器57，各端子对56的端子55a利用双绞线电缆连接在第一电路侧信号连接器57的端子57a。如图12所示，针对第一电路侧信号连接器57也同样，各差分信号被分配给由配置在相互邻接位置的一对端子57a构成的7个端子对58。

在上述各实施方式中，作为设备的一个例子，对工业用机器人的情况进行了说明，但是安装包括信号模块的工具交换装置的设备并不限于工业用机器人。例如，也可以是使安装在臂上的工具、或者由该工具把持的物体的移动或其移动处的作业变得容易的平衡臂或手动吊车等。另外，虽然在作为设备主体侧的工业用机器人的臂上安装第一连接部件，但是该安装位置可以根据设备的结构或工具的种类等来确定为设备主体的任意位置上。

符号说明

10工具交换装置

11臂

12凸型部件

13工具

13a伺服电机部

14凹型部件

18控制装置

22、23信号模块

31、37、57信号连接器

33、35、55信号中继连接器

31a、33a、35a、37a、55a、57a端子

41、42、54、56、58端子对