JP6541897B2 - Drive unit and robot - Google Patents
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Description
本発明は、電動機を備える駆動ユニットおよびロボットに関する。 The present invention relates to a drive unit and a robot including an electric motor.
電動機により駆動する駆動ユニットを動かし続けると、電動機への負荷が蓄積して電動機の温度が上昇する。このような駆動ユニットを備える装置として、産業用ロボットを例示することができる。電動機は、高温になると故障し、又は保護機能により停止してしまう。そのため、このようなロボットでは電動機の放熱を要する。 As the drive unit driven by the motor continues to move, the load on the motor accumulates and the temperature of the motor rises. An industrial robot can be illustrated as an apparatus provided with such a drive unit. If the motor gets hot, it will fail or stop due to the protective function. Therefore, in such a robot, heat dissipation of the motor is required.
従来の構成では、電動機の回転軸の端に配されたブラケットに筐体への固定部が設けられ、電動機で発生した熱は固定部から筐体に放熱される。しかしながら、電動機の駆動時間を延ばすためには、電動機の放熱をより効率的に行うことを要する。そこで、電動機のブラケットのみならず、電動機筐体の側面に接して設けられた放熱シートを介してロボット筐体から放熱することが考えられる。 In the conventional configuration, the bracket fixed to the end of the rotation shaft of the motor is provided with a fixing portion to the housing, and the heat generated by the motor is dissipated from the fixing portion to the housing. However, in order to extend the drive time of the motor, it is necessary to more efficiently dissipate the heat of the motor. Therefore, it is conceivable to dissipate heat from the robot case through not only the bracket of the motor but also a heat dissipation sheet provided in contact with the side surface of the motor case.
特許文献1には、モータからモータハウジングまで熱を伝達する熱伝導経路を形成する熱伝導体をモータハウジングの内部空間に備える冷却構造体が開示されている。特許文献1の熱伝導体は、モータの発熱面に接触する第1の接触面と、モータハウジングの内表面に接触する第2の接触面とを有する。特許文献1では、それら接触面の少なくとも一方を、対向する発熱面又は内表面に沿ってスライドさせて熱伝導体の位置を調整して固定することによって、熱伝導経路が形成される。また、特許文献2には、電動機筐体とロボット筐体に相当する部分との間に空隙を設け、この空隙を金属ペーストで埋めて放熱する技術が開示されている。また、特許文献3には、弾性の熱伝導体が開示されている。
しかしながら、上記の特許文献1の技術では、熱伝導体をスライドしてねじで固定する。そのため、組立に手間がかかるのみならず、放熱性の向上のために熱伝導体を複数個所に設けるとロボットが大型化してしまう、という問題があった。
However, in the technique of
また、上記の特許文献2の技術では、金属ペーストを用いているため、充填後に金属ペーストの固化工程を要する。固化工程には熱処理を例示することができる。
Moreover, in the technique of the above-mentioned
また、上記の特許文献3の技術では、放熱時の伝熱ルートが過度に長く、また、弾性の熱伝導体が弾性力の和が打ち消しあうように設置されておらず、ねじを用いて位置を保持することを要する。
Moreover, in the technique of the above-mentioned
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化を抑制しつつ、電動機の放熱をより効率的に行うことが可能な組立性のよいロボットを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a robot with good assemblability capable of performing heat dissipation of a motor more efficiently while suppressing an increase in size.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1の筐体内に配された電動機と、前記第1の筐体の内側面と、前記電動機の筐体である第2の筐体の外側面とに接して、たわみ又は曲がった状態で配され、少なくとも一部が弾性の放熱支持部と、を備える。前記第1の筐体の内側面及び前記第2の筐体の外側面には前記放熱支持部の弾性力による力が加えられていることを特徴とする。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, the present invention provides a motor disposed in a first housing, an inner side surface of the first housing, and a second one of the housings of the motor. And a heat dissipating support portion which is disposed in a bent or bent state and in contact with the outer surface of the housing, and which is at least partially elastic. A force by an elastic force of the heat dissipating support portion is applied to the inner side surface of the first case and the outer side surface of the second case.
本発明によれば、大型化を抑制しつつ、電動機の放熱をより効率的に行うことが可能な組立性のよいロボットを得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to obtain a robot with good assemblability capable of performing heat dissipation of the motor more efficiently while suppressing an increase in size.
以下に、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットおよびロボットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a drive unit and a robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る駆動ユニットを備えるロボットの外観構成を示す概略斜視図である。図1に示すロボット筐体1は、第1の筐体であるロボット筐体固定部1a及びロボット筐体可動部1bを備える。ロボット筐体固定部1aの下側は固定すべき位置に固定される。ロボット筐体固定部1aの内部には、後述するように、電動機10を含む駆動装置30が設けられる。ロボット筐体可動部1bは、ロボット筐体固定部1aの上側に配され、後述の駆動装置30によって回転駆動される。また、ロボット筐体1の内部には、後述するように、電動機10の放熱を可能とする放熱構造が設けられる。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the external configuration of a robot provided with a drive unit according to
図2は、図1のIIにおけるロボット筐体固定部1a及びロボット筐体可動部1bを含む平面によって切断した断面を示す断面斜視図であり、図3は、図1のIIにおけるロボット筐体固定部1a及びロボット筐体可動部1bを含む平面によって切断した断面を示す断面平面図である。
2 is a cross-sectional perspective view showing a cross section cut by a plane including the robot
図1から3に示すように、ロボット筐体固定部1a及びロボット筐体可動部1bは、中空構造の円柱形状である。ロボット筐体固定部1aを中空構造の円柱形状とすると、この中空構造部分に駆動装置30を配することが可能である。ロボット筐体可動部1bを中空構造の円柱形状とすると、ロボット筐体可動部1bの先端部に電動ハンド等のアタッチメントを取り付け、ロボット筐体可動部1bの内部に配線を引き回すことが可能である。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボット筐体固定部1aは、内部に駆動装置30を配することが可能な形状であれば中空構造に限定されるものではなく、また、ロボット筐体固定部1aは、内部に駆動装置30を配することが可能であれば、円柱形状に限定されるものではなく、ロボット筐体可動部1bも、ロボット筐体固定部1aと同様に、中空構造及び円柱形状に限定されるものではない。
As shown in FIGS. 1 to 3, the robot
図2に示す駆動装置30は、減速機3及び電動機10を備える。図2に示す電動機10は、回転子11と、コア12と、第2の筐体である電動機筐体13と、ブラケット14a,14bと、ベアリング15a,15bと、エンコーダ16とを備え、ロボット筐体固定部1aに固定されている。
The
回転子11は、コイルが巻かれたコア12の電磁力変化により回転する。コア12は、中空構造の円柱形状であり、その外周は電動機筐体13の内側に固定される。電動機筐体13の一端は、ベアリング15aを押さえるブラケット14aによってロボット筐体固定部1aに固定される。電動機筐体13の他端は、ベアリング15bを押さえるブラケット14bによって固定される。ここで、固定にはねじを用いればよい。ベアリング15a,15bは、回転子11を回転可能に支持しており、回転子11は、コア12に対して回転可能に固定される。回転子11の一端は、電動機10の制御に用いられるエンコーダ16の内部に接続される。
The
エンコーダ16と電動機10は、制御部に接続されている。制御部は、ロボットの基部または外部に設置される。実施の形態1における制御部のハードウェア構成図である。制御部21は、図15に示すように、プロセッサ22およびメモリ23を備える。プロセッサ22は、CPU(Central Processing Unit)であり、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)とも呼ばれる。メモリ23は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disk)などである。プロセッサ22は、エンコーダ16から受信した情報を用いて、電動機10の回転角度を算出する。また、プロセッサ22は、メモリ23に記憶されるコンピュータプログラムを読み出して、読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、電動機10の回転角度に基づいた駆動指令を電動機10に送信する。なお、エンコーダ16は、電動機10の回転角度を検出するセンサであれば代替可能である。
The
回転子11の他端は、減速機3に接続される。ブラケット14aは、ロボット筐体固定部1aに固定される。ブラケット14bには、エンコーダ16の外装が固定される。また、減速機3は、ロボット筐体可動部1bに接続され、電動機10の回転を減速してロボット筐体可動部1bを回転させる。なお、ブラケット14a及びベアリング15aは、ロボット筐体可動部1b側、すなわち図2,3における上側に配され、ブラケット14b及びベアリング15bは、ロボット筐体可動部1bの逆側、すなわち図2,3における下側に配される。
The other end of the
また、図2,3に示すように、樹脂又は金属によって形成される放熱支持部2_1,2_2は、ロボット筐体固定部1aの内側面と電動機筐体13の外側面との間に、これらに接して配されている。なお、ロボット筐体固定部1aの内側面と電動機筐体13の外側面との間に設けられたすべての放熱支持部2_1,2_2をまとめて放熱支持部2とも称する場合がある。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the heat radiation supporting portions 2_1 and 2_2 formed of resin or metal are disposed between the inner side surface of the robot
図4は、図3の矢印IVの方向から見た斜視図であり、図5は、図3の矢印IVの方向から見た底面図である。図4に示す放熱支持部2_1,2_2は、電動機筐体13を側面で支持している。放熱支持部2_1,2_2は、ロボット筐体固定部1aと同じ材料によって構成された、くの字状構造を有する弾性体である。図4,5に示すように、放熱支持部2_1,2_2は、ロボット筐体固定部1aの底面から見て、電動機筐体13を挟んで互いに対向した位置に設けられている。また、放熱支持部2_1,2_2は、電動機筐体13に接しているが、電動機筐体13に固定されてはいない。
4 is a perspective view seen from the direction of arrow IV of FIG. 3, and FIG. 5 is a bottom view seen from the direction of arrow IV of FIG. The heat radiation support portions 2_1 and 2_2 shown in FIG. 4 support the
なお、放熱支持部2_1,2_2と電動機筐体13との接触面には、グリスが塗布されてもよい。この接触面にグリスが塗布されると、熱伝導率が向上し、電動機10からの放熱を効率的に行うことができる。グリスに代えて接触面にシートを接着したり、放熱塗料を塗装したりして、熱伝導率の向上を図ってもよい。放熱塗料の例としては、「熱放射(熱輻射)」を利用するオキツモ株式会社の「クールテック」(登録商標)、液状または粉体の放熱塗料であるペルノックス株式会社の「ぺルクール」(登録商標)があり、これら放熱塗料を組合せてもよい。また、本実施の形態1では、放熱支持部2_1,2_2と電動機筐体13とは接触しているが、わずかに隙間を空け、その隙間にグリスまたは硬化樹脂を充填してもよい。この場合、電動機筐体13が外力によってたわんだとき、放熱支持部2の弾性によって電動機10に力を加えることになるので、電動機筐体13の複数の外側面から効率的な放熱が可能となる。また、電動機10と電動機筐体13との間に差し込むだけで放熱支持部2_1,2_2が弾性によって固定されるので、組立性の向上が図られる。
Grease may be applied to the contact surface between the heat radiation support portions 2_1 and 2_2 and the
上述した構成とすると、電動機10からの効率的な放熱が可能となる。例えば、電動機10に負荷をかけて回転子11が回転と逆回転とを繰り返すと、コア12に巻かれたコイルが発熱する。図2,3に示すように、回転子11にはロボット筐体可動部1bが接続されているため電動機10には負荷がかかる。ロボット筐体可動部1bの慣性が大きいほど電動機10への負荷は増大し、コイルからの発熱量も増大する。従って、ロボット筐体可動部1bに電動ハンド等の更なる部品が接続されてロボット筐体可動部1bの慣性が大きくなると電動機10への負荷は増大し、コイルからの発熱量は更に増大する。このように、電動機10への負荷が増大すると、電動機10は、高温により故障し、又は電動機10の保護機能により動作を停止してしまう。なお、電動機10への負荷が増大しなくても、電動機10の連続運転を継続した場合にも同様に、高温により故障し、又は電動機10の保護機能により動作を停止してしまう。そのため、電動機10の故障及び停止を防止するために、例えばジェル状シート等の熱伝導率の高い熱伝導体を電動機10と電動機筐体13との間に配し、効率的な放熱を可能とすることが考えられる。このようにして、電動機筐体13の外側面から放熱して電動機10の高温化を抑制することが一般的である。
With the configuration described above, efficient heat dissipation from the
ところで、電動機10からの伝熱は、主な発熱源であるコア12に巻かれたコイルからコア12へ、コア12から電動機筐体13へ、電動機筐体13からブラケット14aへ、ブラケット14aからロボット筐体固定部1aへとなされ、ロボット筐体固定部1aが外気へと放熱することが一般的である。本実施の形態では、コア12に巻かれたコイルからコア12へ、コア12から電動機筐体13へ、電動機筐体13から放熱支持部2_1,2_2へ、放熱支持部2_1,2_2からロボット筐体固定部1aへ伝熱され、ロボット筐体固定部1aが放熱する。この伝熱ルートの違いは、コア12からロボット筐体1に伝熱する際に、ブラケット14aを介するか、又は放熱支持部2_1,2_2を介するかの違いである。ここで、熱の発生源から放熱箇所までの距離が短く、伝熱ルートの断面積が大きい方が、伝熱効率が高いため、ブラケット14aを介するよりも放熱支持部2_1,2_2を介する方が、伝熱効率が高い。
By the way, the heat transfer from the
このように放熱支持部2_1,2_2を構成すると、電動機筐体13の複数の外側面から効率的な放熱が可能であり、且つ組立性が高い。
When the heat dissipating support portions 2_1 and 2_2 are configured as described above, efficient heat dissipation is possible from the plurality of outer side surfaces of the
また、本実施の形態では、放熱支持部2_1,2_2の材料は、ロボット筐体固定部1aと同一材料である。
Further, in the present embodiment, the material of the heat radiation support portions 2_1 and 2_2 is the same material as the robot
電動機筐体13をロボット筐体固定部1aに組み込む際には、ロボット筐体固定部1aの底面方向から電動機10を挿入し、放熱支持部2_1,2_2をたわませつつ電動機10のブラケット14aをロボット筐体固定部1aとの固定部まで押し込む。そのため、放熱支持部2_1,2_2の底面側は面取りされていることが好ましい。
When the
また、放熱支持部2_1,2_2のたわみにより、放熱支持部2_1,2_2と電動機筐体13の外側面とが密着する。そのため、両者が単に接触するよりも伝熱効率を高くすることができる。
Further, due to the deflection of the heat radiation support portions 2_1 and 2_2, the heat radiation support portions 2_1 and 2_2 and the outer side surface of the
なお、電動機筐体13は、産業用ロボットで一般的に用いられるアルミニウムによって成形されていればよい。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機筐体13はアルミニウム以外の金属によって成形されていてもよいし、熱伝導率の高い樹脂によって成形されていてもよいし、又はエンジニアリングプラスチックによって成形されていてもよい。
The
なお、ロボット筐体固定部1aと放熱支持部2_1,2_2とを一体成形の部品とする場合には、放熱支持部2_1,2_2の形状が複雑であるため、ロボット筐体固定部1aと放熱支持部2_1,2_2とを積層造形法によって成形することが好ましい。積層造形法による成形は、3Dプリンタを用いて実現することが可能である。また、放熱支持部2_1,2_2をロボット筐体固定部1aとは別体で製作し、放熱支持部2とロボット筐体固定部1aとを溶接や接着により接合することも可能である。なお、図5に示すように底面から見ると、たわむ性質を持たせるために放熱支持部2には空間が設けられている。この空間の全てまたは一部に樹脂などの材料を充填してもよい。その場合、放熱支持部2の放熱性能の向上とロボット筐体固定部1aの剛性の向上が期待できる。
When the robot
なお、本実施の形態においては、ロボット筐体固定部1aと放熱支持部2_1,2_2とを同一材料により成形するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ロボット筐体固定部1aと放熱支持部2_1,2_2とを異種材料によって成形し、異なる部品としてもよい。
In the present embodiment, the robot
また、1つの面からのみ放熱させると、コア12において熱の偏りが生じ、回転精度の低下を招くおそれがある。本実施の形態によれば、電動機筐体13の対向した2つの面から放熱するため、このような熱の偏りを抑制することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部は3つ以上配されていてもよい。電動機筐体13とロボット筐体固定部1aとの間に配される放熱支持部2_1,2_2は、電動機10の周方向で偏らず、電動機筐体13をバランスよく囲う位置に配置されることが好ましい。
Further, if the heat is dissipated from only one side, the heat may be uneven in the
更には、電動機筐体13の外側面とロボット筐体固定部1aの内側面との間に放熱支持部2_1,2_2が介在することにより、電動機10の機械的強度も向上する。
Furthermore, the heat radiation supporting portions 2_1 and 2_2 intervene between the outer side surface of the
ここで、電動機10の機械的強度の向上がどの程度か示すために構造解析を実施した。図6は、電動機周辺を模した解析モデルである。ロボット筐体固定部1aは、外径100[mm],内径92[mm],長さ120[mm]の円筒形状で、材料はアルミとする。電動機10は、断面50[mm]×50[mm],長さ120[mm]の直方体形状で、材料は鉄とする。放熱支持部2は、ロボット筐体1の内部で電動機10以外の領域を埋めている。放熱支持部2の材料はアルミである。鉄のヤング率は200[GPa]、アルミのヤング率は71[GPa]とした。
Here, structural analysis was performed to show how much the mechanical strength of the
構造解析の境界条件について述べる。固定面4は、剛体面で空間上に固定されている。ロボット筐体固定部1aと固定面4とが接する面において、ロボット筐体固定部1aが固定面4に固着しているものとした。一方、電動機10と放熱支持部2も固定面4に接触しているが固定はされていない。
The boundary conditions of structural analysis are described. The fixed surface 4 is fixed in space by a rigid surface. The robot
ロボット筐体固定部1aと放熱支持部2との接触面、および放熱支持部2と電動機10との接触面はそれぞれ固着とした。また、図6の矢印の位置と方向に負荷を掛けた。解析点は矢印の先端が指す点とし、下方向への変形量を得た。
The contact surface between the robot
構造解析の結果について述べる。まず、電動機10と放熱支持部2がなく、ロボット筐体固定部1aのみを解析対象とした場合、負荷を400[N]とすると解析点の変形量は7.1[μm]であった。ここで、判りやすくするために、変形量7.1[μm]を1.00として条件が変わったときと比較する。
The results of structural analysis are described. First, when there is no
次に、同じ大きさの負荷である400[N]を解析点に掛け、電動機10と放熱支持部2がある場合の解析を実施した。放熱支持部2がアルミであった場合、変形量の比は0.15であった。つまり、図6に示す解析モデルを1つの梁とみなすと、ロボット筐体固定部1aのみの場合よりも、ロボット筐体固定部1aの内部で放熱支持部2が電動機10とロボット筐体固定部1aに接しているほうが曲げ方向の変形量は小さくなる。
Next, 400 [N] which is a load of the same size was applied to the analysis point, and analysis in the case where the
ここで、実施の形態1では、放熱支持部2は図6に示す解析モデルとは異なり、ロボット筐体固定部1aの内部はアルミで埋められていない。そこで、放熱支持部2のヤング率を下げることでこれを模擬する。放熱支持部2のヤング率がアルミの1/10の場合の変形量は0.40、放熱支持部2のヤング率がアルミの1/100の場合の変形量は0.80となった。つまり、放熱支持部2の剛性が小さくなると、曲げ方向の変形量は大きくなる。しかし、放熱支持部2がアルミよりも弱い剛性であったとしても、強度を支持する効果をある程度持つと言える。このとき、電動機10の変形量も解析点の変形量とほぼ同じとなる。したがって、放熱支持部2を設けることで電動機10の変形量が小さくなる。すなわち、放熱支持部2を設けることで電動機10の機械強度が向上する。
Here, in the first embodiment, unlike the analysis model shown in FIG. 6, the inside of the robot
また、放熱支持部2_1,2_2は、放熱支持部2_1,2_2の一部と他の部分とによって形成された空間である空隙を有する形状であるため、ロボット筐体1の質量増加を抑えることが可能である。
In addition, since the heat radiation support portions 2_1 and 2_2 have a shape having a space which is a space formed by a part of the heat radiation support portions 2_1 and 2_2 and the other portions, it is possible to suppress the mass increase of the
また、ロボットの動作時にロボット筐体固定部1aにかかる負荷の一部は、放熱支持部2_1,2_2を介して電動機10にもかかる。電動機10は、鉄で構成されるコイルを内蔵しているため、電動機10が負荷の一部を負担することで、ロボット筐体固定部1aへの負荷の集中を抑えることができる。ただし、電動機10が負担する負荷が大きくなると、電動機10に歪みが生じ、正常な回転が困難になるおそれがある。従って、電動機10が組み込まれた状態における放熱支持部2_1,2_2の形状は、電動機筐体13への最大負荷と放熱性能とのバランスを考慮して設計することを要する。ここで、電動機10への負荷を抑えるためには、電動機筐体13への放熱支持部2_1,2_2の弾性力の和が打ち消しあい、ブラケット14aの固定部によって、電動機10が決められた位置から動かないように設計されているとよい。すなわち、放熱支持部2_1,2_2の弾性力によって電動機筐体13に加えられた力の合力が0となるように設計されているとよい。特に、ロボット筐体1の静止時、又は電動機10の回転時に、ロボット筐体1が頻繁にとる姿勢において、電動機筐体13への放熱支持部2_1,2_2の弾性力の和が打ち消しあう設計とすることが好ましい。しかしながら、ロボットが動作すると電動機筐体13への力のかかり方が変化することにより、電動機筐体13への放熱支持部2_1,2_2の弾性力の和に偏りが生じるため、電動機10の負荷の許容範囲を考慮すべきである。
In addition, a part of the load applied to the robot
従来技術である特許文献1では、電動機筐体の側面から熱を逃がすために、放熱部がスライドすることで電動機筐体の側面に接する。しかしながら、スライドした放熱構造部をねじ等の固定具により固定することを要し、また、複数個所に同様の構造を設けると、構造が複雑化して装置自体が大型化してしまう。
In
また、従来技術である特許文献2においては、電動機筐体とロボット筐体に相当する部分との間に空隙を設け、この空隙を金属ペーストで埋めることで効率のよい放熱が可能である。しかしながら、金属ペーストを充填後に固める構成では、固化工程を要する。固化工程には熱処理を例示することができる。
Moreover, in
また、従来技術である特許文献3においては、本実施の形態にて説明した構成と同様に電動機から放熱するために、弾性の熱伝導体が用いられている。しかしながら、本実施の形態にて説明したように、電動機筐体13から距離の近いロボット筐体1へ放熱するものではない。特許文献3に開示する構成では、伝熱ルートが過度に長く、また、弾性力の和が打ち消しあうように弾性体が設置されておらず、ねじを用いて位置を保持している。
Moreover, in
本実施の形態によれば、大型化を抑制しつつ、電動機の放熱をより効率的に行うことが可能な組立性のよいロボットを得ることができる。 According to the present embodiment, it is possible to obtain a robot with good assemblability capable of performing heat dissipation of the motor more efficiently while suppressing an increase in size.
なお、本実施の形態において、電動機10はエンコーダ16を要するサーボモータを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機10は、サーボモータ以外のモータであってもよい。このようなサーボモータ以外のモータとして、ステッピングモータを例示することができる。
In the present embodiment, although the
また、本実施の形態において、電動機10はブラケット14a,14bにより固定されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機10は周方向で固定されてもよい。この場合には、ロボット筐体と放熱支持部とを一体成形することが困難であるため、ロボット筐体と放熱支持部とを別に成形した後に組み合わせればよい。
Moreover, in the present embodiment, the
また、本実施の形態において、ロボット筐体の長手方向と電動機の長手方向とは一致しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図3において、電動機10の向きを水平とし、ベルトを介して減速機3を回転させ、電動機筐体13の2つの側面が放熱支持部2_1,2_2に接する構成であってもよい。
Further, in the present embodiment, although the longitudinal direction of the robot casing and the longitudinal direction of the motor coincide with each other, the present invention is not limited to this. For example, in FIG. 3, the direction of the
本実施の形態にて説明した構成によれば、電動機筐体13の外側面及びロボット筐体1の内側面を弾性力で押す放熱支持部2_1,2_2が設けられることで、電動機筐体の側面からの放熱によって、より長時間の連続運転が可能なロボットを得ることができる。また、本実施の形態にて説明した構成によれば、従来の放熱構造を有するロボットよりも組立性がよく、且つ軽量とすることができる。
According to the configuration described in the present embodiment, the heat dissipation support portions 2_1 and 2_2 are provided to push the outer side surface of the
なお、本実施の形態では、駆動ユニットを備える装置として単腕型のロボットを例示したが、その他の装置であっても同様の構成を取り入れることが可能である。例えば、駆動ユニットを用いた装置の例として、水平面を駆動するXYテーブル、工作機械、建設機械等が例示される。建設機械には、クレーンが例示される。 In the present embodiment, a single arm type robot is illustrated as an apparatus provided with a drive unit, but the same configuration can be adopted even with other apparatuses. For example, as an example of an apparatus using a drive unit, an XY table for driving a horizontal surface, a machine tool, a construction machine, etc. are exemplified. The construction machine is exemplified by a crane.
水平面であるテーブルを駆動するために電動機10をテーブルの下部か上部に置いたXYテーブルの場合、テーブルと電動機10との距離が近くなりやすいため、電動機10の熱が放熱されずにテーブルに伝わると、テーブルが熱変形するおそれがある。このような場合であっても、電動機10で発生した熱を放熱支持部2およびロボット筐体固定部1aを介して放熱することで、上述したテーブルの変形を抑制することができる。
In the case of an XY table in which the
実施の形態2.
実施の形態1では、放熱支持部が電動機筐体の2箇所の側面に接する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施の形態では、電動機の角が放熱支持部に弾性力を加える構成について説明する。Second Embodiment
In the first embodiment, the configuration in which the heat radiation support portion is in contact with the two side surfaces of the motor casing has been described, but the present invention is not limited to this. In the present embodiment, a configuration will be described in which the corner of the motor applies an elastic force to the heat dissipation support.
図7は、本実施の形態のロボット筐体1Aの底面図である。図7に示す放熱支持部2A_1,2A_2は、電動機10の角において電動機10を支持している。図7に示す構成では、図5に示す構成と放熱支持部が同数であり、電動機と放熱支持部との接触総面積にも大差がない。ここで、電動機10における最大の発熱箇所は、コアと電動機筐体との最近接部分であり、回転軸方向から見たときの4つの辺の中央部である。図7に示す構成によれば、電動機10における最大の発熱箇所の全てに放熱支持部2Aが接触可能であるため、最大の発熱箇所から均等に放熱することが可能であり、放熱支持部の設置数を増加させることなく、放熱効率を高くすることができる。
FIG. 7 is a bottom view of the robot case 1A of the present embodiment. The heat radiation support portions 2A_1 and 2A_2 shown in FIG. 7 support the
本実施の形態によっても、放熱支持部2A_1,2A_2は、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Aの内側面を弾性力で押す構成であり、電動機の組立時には放熱支持部をたわませて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱も可能である。
Also according to the present embodiment, the heat radiation support portions 2A_1 and 2A_2 are configured to push the outer side surface of the casing of the
実施の形態3.
実施の形態1,2では、放熱支持部が電動機筐体の外側面の2か所に接する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部が電動機筐体の外側面の3か所以上に接していてもよい。本実施の形態では、放熱支持部が電動機筐体の側面の4か所に接する構成について説明する。Third Embodiment
In the first and second embodiments, the configuration in which the heat dissipating support portion is in contact with two places on the outer surface of the motor casing has been described, but the present invention is not limited to this. It may be in contact with three or more places on the outer surface. In the present embodiment, a configuration will be described in which the heat radiation support portion is in contact with four places on the side surface of the motor casing.
図8は、本実施の形態の第1例のロボット筐体1Bの底面図である。図8では、図5の放熱支持部2_1,2_2と同様の形状の放熱支持部2B_1,2B_2,2B_3,2B_4が電動機10の4面に接して配されている。図8に示す構成では、図5に示す構成に対して放熱支持部が追加されており、電動機10と放熱支持部2B_1,2B_2,2B_3,2B_4との接触総面積が広く、電動機10の筐体の側面全体から均等に放熱することができる。なお、図8に示す構成における放熱支持部2B_1,2B_2,2B_3,2B_4の放熱量は、図5,6に示すいずれの構成と比較しても大きい。
FIG. 8 is a bottom view of a
また、本発明において電動機10の筐体の形状は図8において示したように底面が矩形状でなくてもよく、電動機10の筐体の形状が円柱状であってもよい。図9は、本実施の形態の第2例のロボット筐体1Cの底面図である。図9では、電動機10の底面は円形であり、放熱支持部2C_1,2C_2,2C_3が3方向に等間隔に配されている。図9に示す構成によれば、電動機10の筐体が円柱形状であっても本発明を適用することが可能である。
In the present invention, the shape of the housing of the
本実施の形態によっても、放熱支持部2B_1,2B_2,2B_3,2B_4は、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Bの内側面を弾性力で押す構成であり、放熱支持部2C_1,2C_2,2C_3は、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Cの内側面を弾性力で押す構成であり、電動機の組立時には放熱支持部をたわませて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱も可能である。
Also according to the present embodiment, the heat radiation support portions 2B_1, 2B_2, 2B_3, 2B_4 are configured to push the outer side surface of the casing of the
実施の形態4.
実施の形態1から3では、放熱支持部が「くの字状」である構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部は、電動機筐体の側面に対して弾性を有し、電動機筐体の外側面及びロボット筐体の内側面を弾性力で押す構成であればよい。なお、放熱支持部が弾性を有するためには、放熱支持部の一部がたわみ又は曲がることを要する。Fourth Embodiment
In the first to third embodiments, the configuration in which the heat dissipating support portion is “shaped” is described, but the present invention is not limited to this, and the heat dissipating support portion is directed to the side surface of the motor housing It is sufficient that the outer surface of the motor case and the inner surface of the robot case are pushed by elastic force. Note that in order for the heat dissipating support portion to have elasticity, it is necessary that a portion of the heat dissipating support portion be bent or bent.
図10は、本実施の形態の第1例のロボット筐体1Dの底面図である。図10に示す放熱支持部2D_1,2D_2,2D_3,2D_4は、図5に示す放熱支持部のような「くの字状」ではないが、電動機10の筐体の外側面とロボット筐体固定部1aの内側面との間が波形の形状であり、この波形の形状によって、放熱支持部2D_1,2D_2,2D_3,2D_4は、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Dの内側面を弾性力で押す構成である。図10に示す構成では、放熱支持部2D_1,2D_2,2D_3,2D_4が波形の形状であるため、図5および図7から図9に示すような放熱支持部が「くの字状」である構成と比較すると局所的な応力集中が生じず、放熱支持部2D_1,2D_2,2D_3,2D_4の機械的強度を高くすることができる。
FIG. 10 is a bottom view of a
図11は、本実施の形態の第2例のロボット筐体1Eの底面図である。図11に示す放熱支持部2E_1,2E_2の形状は、「くの字状」でなく、波形の形状でもなく、バー状であるが、ロボット筐体固定部1aと、放熱支持部2E_1,2E_2との間に鋭角部が形成されており、この鋭角部が曲がることにより、放熱支持部2E_1,2E_2は、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Eの内側面を弾性力で押す構成であり、弾性を有する。図11に示す構成では、図5に示す構成よりも放熱経路を短くすることができ、放熱効率を高くすることができる。
FIG. 11 is a bottom view of a
図12は、本実施の形態の第3例のロボット筐体1Fの底面図である。図12には、蜂の巣状、すなわち多孔形状の放熱支持部2Fが示されている。図12に示す放熱支持部2Fも、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Fの内側面を弾性力で押す構成であり、本発明を実現することができる。図12に示す構成では、図5に示す構成よりも放熱経路を短くすることができるのみならず、放熱支持部の機械的強度も高くすることができる。
FIG. 12 is a bottom view of a
本実施の形態によっても、電動機の組立時には放熱支持部をたわませ又は曲げて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱が可能である。 Also according to the present embodiment, at the time of assembly of the motor, the heat dissipating support may be bent or inserted for insertion, and the assemblability is good. Further, according to this embodiment, heat can be dissipated from a plurality of places.
なお、実施の形態1から4では、電動機筐体の幅が変化しない構成について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、電動機筐体の外側面に放熱支持部の弾性力による力が加えられる形状であれば電動機筐体の幅は均一でなくてもよい。 In the first to fourth embodiments, the configuration in which the width of the motor case is not changed has been described, but the present invention is not limited to these, and the elastic force of the heat radiation supporting portion is provided on the outer surface of the motor case. The width of the motor housing may not be uniform as long as the force is applied.
実施の形態5.
実施の形態1から4においては、放熱支持部の全体が弾性を有する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部の一部が弾性を有しない構成であってもよい。図13は、本実施の形態のロボット筐体1Gの底面図である。放熱支持部2G_1は実施の形態1と同様に弾性を有し、放熱支持部2G_2は剛体である。なお、剛体には、金属体を例示することができる。図13に示す構成では、電動機の位置を剛体である放熱支持部2G_2によって位置決めした位置に固定することが可能であり、弾性を有する放熱支持部2G_1により負荷をかけることが可能である。Embodiment 5
In the first to fourth embodiments, the entire heat dissipating support portion is configured to have elasticity, but the present invention is not limited to this, and a portion of the heat dissipating support portion is not configured to have elasticity. It is also good. FIG. 13 is a bottom view of the
本実施の形態によっても、電動機の組立時には放熱支持部をたわませて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱が可能である。 Also according to the present embodiment, the heat dissipating support may be bent and inserted at the time of assembly of the motor, and the assemblability is good. Further, according to this embodiment, heat can be dissipated from a plurality of places.
更には、剛体である放熱支持部2G_2によって電動機10の位置が決定され、電動機10の筐体とロボット筐体固定部1aとの間には弾性を有する放熱支持部2G_1が配される。放熱支持部2G_1は、電動機10の筐体の外側面及びロボット筐体1Gの内側面を弾性力で押す構成である。
Further, the position of the
従って、本実施の形態によれば、実施の形態1のように電動機筐体を挟んで両側の放熱支持部のいずれにも弾性を有する構成よりも、電動機の位置を固定した状態で放熱支持部から電動機筐体に負荷をかけることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the heat dissipating support portion in a state where the position of the motor is fixed rather than the configuration in which the heat dissipating support portion on both sides sandwiching the motor casing has elasticity as in the first embodiment. Load can be applied to the motor housing.
なお、上述の実施の形態1から4及び本実施の形態において、様々な形態の放熱支持部について説明したが、これらの放熱支持部はすべて、電動機筐体の外側面及びロボット筐体の内側面を弾性力で押すものであり、本発明において、放熱支持部の形態は限定されるものではない。 In the above-described first to fourth embodiments and the present embodiment, although the heat dissipation support portions of various forms have been described, all of the heat dissipation support portions are the outer surface of the motor housing and the inner surface of the robot housing In the present invention, the form of the heat dissipating support portion is not limited.
実施の形態6.
本発明では、上述した実施の形態1から5の構成に流体を介した冷却機構を組み合わせてもよい。放熱支持部冷却機構を組み合わせると、電動機の冷却を更に効率的に行うことができる。Sixth Embodiment
In the present invention, a cooling mechanism via a fluid may be combined with the configurations of the first to fifth embodiments described above. By combining the heat dissipating support cooling mechanism, the motor can be cooled more efficiently.
図14は、本実施の形態のロボット筐体1_2の断面斜視図である。図14において、ロボット筐体固定部1a内部の構成は、実施の形態1と同様である。図14においては、電動機10の下部に、冷却ファン17が設けられている。冷却ファン17は、冷却ファン支持部18を介して、ロボット筐体1に固定されている。また、ロボット筐体固定部1aには、流体である空気を通すための冷却穴19が設けられている。ロボット筐体固定部1aの内部が、流体が通過する流路となる。
FIG. 14 is a cross-sectional perspective view of a robot casing 1_2 of the present embodiment. In FIG. 14, the internal configuration of the robot
本実施の形態によれば、冷却ファン17の回転によって運ばれた空気が、放熱支持部2_1,2_2の熱を奪うため、電動機10の更なる効率的な冷却が可能となる。これにより、電動機10の連続運転時間を更に長くすることができる。また、実施の形態1と同様に、放熱支持部2_1,2_2の断面形状を同一にすると、冷却ファン17からの空気が放熱支持部2_1,2_2の表面に沿って流れ、より効率的な冷却が可能となる。放熱支持部2_1,2_2を流路に沿って延びる形状とすることで、冷却ファン17からの空気が放熱支持部2_1,2_2の表面に沿って流れやすくなり、より効率的な冷却が可能となる。
According to the present embodiment, since the air carried by the rotation of the cooling
なお、上述の実施の形態1から5及び本実施の形態の構成を組み合わせてトルク制限機構を構成してもよい。 The torque limiting mechanism may be configured by combining the configurations of the above-described first to fifth embodiments and the present embodiment.
なお、本実施の形態は、実施の形態2から5と組み合わせてもよい。 The present embodiment may be combined with the second to fifth embodiments.
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and one of the configurations is possible within the scope of the present invention. Parts can be omitted or changed.
1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G,1_2 ロボット筐体、1a ロボット筐体固定部、1b ロボット筐体可動部、2_1,2_2,2A_1,2A_2,2B_1,2B_2,2B_3,2B_4,2C_1,2C_2,2C_3,2D_1,2D_2,2D_3,2D_4,2E_1,2E_2,2F,2G_1,2G_2 放熱支持部、3 減速機、4 固定面、10 電動機、11 回転子、12 コア、13 電動機筐体、14a,14b ブラケット、15a,15b ベアリング、16 エンコーダ、17 冷却ファン、18 冷却ファン支持部、19 冷却穴、21 制御部、22 プロセッサ、23 メモリ、30 駆動装置。 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1_2 Robot case, 1a Robot case fixed part, 1b Robot case movable part, 2_1, 2_2, 2A2A_1, 2A_2, 2B_1, 2B_2, 2B_3, 2B_4 , 2C_1, 2C_2, 2C_3, 2D_1, 2D_2, 2D_3, 2D_4, 2E_1, 2E_2, 2F, 2G_1, 2G_2 Heat dissipation support, 3 reduction gear, 4 fixed surface, 10 motor, 11 rotor, 12 core, 13 motor casing , 14a, 14b brackets, 15a, 15b bearings, 16 encoders, 17 cooling fans, 18 cooling fan supports, 19 cooling holes, 21 controllers, 22 processors, 23 memories, 30 drives.
Claims (11)
前記第1の筐体の内側面と、前記電動機の筐体である第2の筐体の外側面とに接して、たわみ又は曲がった状態で配され、少なくとも一部が弾性である複数の放熱支持部と、
複数の前記放熱支持部の間の空隙に充填された充填剤と、を備えることを特徴とする駆動ユニット。 A motor disposed in the first housing;
A plurality of heat radiations arranged in a bent or bent state in contact with the inner side surface of the first case and the outer side surface of the second case which is the case of the electric motor, at least a part of which is elastic A support,
Drive unit, characterized in that to obtain Bei and a filler filled in the gap between the plurality of the heat radiating support.
前記放熱支持部が前記第2の筐体の外側面と接する部分は、前記電動機の回転軸方向から見た4辺の中央部を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の駆動ユニット。 The motor has a shape having four sides when viewed from the rotational axis direction of the motor,
The drive unit according to claim 1 or 2 , wherein the portion in which the heat dissipating support portion is in contact with the outer surface of the second housing includes central portions of four sides as viewed from the rotational axis direction of the motor. .
前記放熱支持部は、前記流体の流路に沿った形状であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の駆動ユニット。 A fluid-based cooling mechanism in the first housing;
The drive unit according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heat dissipation support portion has a shape along a flow path of the fluid.
前記電動機を制御する制御部と、を備えることを特徴とするロボット。 The drive unit according to any one of claims 1 to 10 .
A control unit configured to control the motor.
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