JPH0192086A - ロボットの関節部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ロボットの関節部に関する。

従来技術 例えば特開昭６０−１４６６８７号の発明は、ロボット
の関節部に直接駆動型式のモータを組み込み、関節部の
中心軸をモータの軸で兼用することを示している。この
ような直接駆動型式のモータによると、運動速度の高速
化、位置決めの高精度化のほか、モータ部分の軽量化な
どの目的が達成できる。しかし、一方でそのモータの使
用中に一２発熱が避けられず、発熱による不具合例えば
エンコーダなどの回転部分の発熱による熱膨張の悪影響
、さらにその内部の電気回路の熱的悪影響が避けられな
い。

したがって、この種のロボットの関節部分に、充分な放
熱対策が必要となる。

発明の目的 ここに、本発明の目的は、上記の利点すなわち運動の高
速化、位置決めの高精度化やモータ部分の軽量化などの
特長を満足させつつ、関節部分の放熱効果を高めること
である。

発明の解決手段 そこで、本発明は、ロボットの関節部分の一部でモータ
の要素を兼用し、関節部に直接駆動型式のモータを組み
込むとともに、その関節部のモータケース側の外部で放
熱用のフィンを形成している。また、本発明は、関節部
内部の放熱対策として、アームの内部に冷却ファンを設
け、送風による放熱効果の対策を講じている。

発明の構成 図は一例として水平多関節型のロボット１を示しており
、本発明の関節部は、第１アーム２と第２アーム３の回
転連結部分に組み込まれている。

上記第１アーム２は、第１図に示すように、中空体によ
って構成されており、その基端部分で、直接駆動用のモ
ータ４のモータ軸５に取り付けられている。なお、この
モータ４は、基台６の内部に納められており、モータ軸
５は、基台６側の軸受け７によって支持されている。

第１アーム２の先端部分は、筒状体によって、直接駆動
用のモータ８のケーシング９を兼用しており、外側部分
で冷却用のフィン１０を複数形成するとともに、内部の
中心位置で中心軸１１を上下の軸受け１２によって回転
自在に支持している。

なお、この中心軸１１は、中空となっていて、配線や配
管などの通過を許すようになっている。そして、この中
心軸１１は、ケーシング９の内部で、ローターとして環
状の磁石１３を備えており、その外周部分をステータ１
４と対向させている。すなわち、ステータ１４は、界磁
巻線１４ａとともに、ケーシング９の内部で、磁石１３
に対し所定の環状ギャップを形成しながら、それを取り
囲んだ状態で固定されている。

そして、この中心軸１１の上端部分は、第１アーム２の
先端部上面に固定されたエンコーダ１５に連結されてお
り、また、その下端部分は、第２アーム３の上面側で、
その重心位置に連結されている。このようにして、支持
側の第１アーム２は、従動側の第２アーム３を中心軸１
１によって回転自在に支持している。なお、第１アーム
２は、その内部でケーシング９に向けて冷却ファン１６
を配置しており、これをモータユニット１７で駆動する
ことによって、ケーシング９の内側面の冷却に備えてい
る。

さらに、前記第２アーム３は、第２図および第３図に示
すように、先端部分で垂直方向の上下動輪１８を備えて
おり、これの上下運動、および回転運動のために、後端
部分で２つのモータ１９．２０を内蔵している。

すなわち、一方のモータ１９は、水平な状態で第２アー
ム３の内部に取り付けられており、そのモータ軸２１の
回転は、２つのギヤ２２および伝達軸２４を介しエンド
レス状のタイミングベルト２７の一方のタイミングブー
１Ｊ２５に伝達される。

なお、モータ軸２！は、電磁ブレーキ２３にも連結され
ている。タイミングプーリ２５．２６は、第２アーム３
の先端部分で、垂直方向のサポート２８および水平方向
のプーリ軸２９．３０によって回転可能な状態で支持さ
れている。そして、タイミングベルト２７は、これらに
巻き掛けられており、その一部で軸受はハウジング３１
に連結されている。この軸受はハウジング３１は、サポ
ート２８の側面に対し上下方向に滑り移動可能な状態で
取り付けられており、内部の軸受け３２により上下動輪
１８の上端部１分を回転自在に支持している。この上下
動輪１８は、スプライン３３の部分でスプライン筒３４
に対し軸線方向に移動可能な状態ではまり合っている。

なお、このスプライン筒３４は、軸受け３５によって第
２アーム３の先端部分に対し回転自在に支持されており
、外周部分でタイミングプーリ３７と一体となっている
。

他方のモータ２０は、第２アーム３の内部で下向きに取
り付けられており、そのモータ軸３９の回転は、タイミ
ングプーリ４０．４１これらに巻き掛けられたタイミン
グベルト４２により、ハーモニ７クドライブ（登録商標
）式の減速機４３の入力軸４４に伝達され、所定の減速
比で減速された後、出力軸４５のタイミングブー１７３
８．および前記タイミングベルト３６によって、スプラ
イン筒３４を介し最終的に上下動輪１８に伝達される。

なお、図から明らかなように、第２アーム３は、その内
部でモータ１９．２０や減速機４３、その他伝達軸２４
などを収納し、かつ支持するために適切な形状として構
成されている。

なお、この第２アーム３の重心は、モータ１９．２０の
うち、例えばモータ２０の取り付は位置を変更すること
によって、調整できる。したがって、上下動輪１８の先
端部分に、異なる重量のチャック−やそのチャックによ
って保持されたワークが第２アーム３の重心位置を大き
く変えるような状態になると、中心軸１１が第２アーム
３の重心から外れるため、モータ２０の取り付は位置は
、そのアンバランス状態を考慮して、取り付は位置を変
更することによってバランス状態に改善される。

発明の作用 水平多関節型のロボットｌは、水平面上で、第１アーム
２を旋回、させ、またこの第１アーム・２に対し第２ア
ーム３を旋回させることによって必要な運動を行う。す
なわち、モータ４が回転すると、第１アーム２は、その
モータ軸５の回転量に比例してモータ軸５を中心として
必要な角度だけ旋回する。また同様に、モータ８が回転
すれば、第２アーム３がそれに直接駆動されて第１アー
ム２に対し交角を変えることによって、先端の上下動軸
１８を所定の位置に移動させる。このとき、モータ４．
８の回転は、直接第１アーム２または第２アーム３に伝
達されるため、その回転量は、中間に伝達手段を介在さ
せて回転力を伝達する形式のものに比較して、高い位置
決め精度の下に伝達される。

一方、この間に、上下運動用のモータ１９が回転すれば
、その回転は、モータ軸２１、ギヤ２２、伝達軸２４を
介し、タイミングベルト２７に伝達されるため、上下動
輪１８は、モータエ９の回転量に比例して上下方向に移
動する。また、回転運動用のモータ２０が回転すると、
その回転は、タイミングベルト４２−を介し減速機４３
で減速され、さらにタイミングベルト３６を介しスプラ
イン筒３４に伝達されるため、上下動輪１８は、そのモ
ータ２０の回転量に比例して回転することになる。

上下動軸、１８の上下運動に際し、モータ１９の起動時
あるいは停止時、さらに加減速時に、その加速度が急変
したとしても、そのモータ１９の反動トルクがこれと直
交する方向の関節部すなわち中心軸１１やモータ軸５に
伝達されないため、旋回方向の位置決め精度は、上下運
動の影響を受けず、高精度に維持できる。なお、モータ
１９が停止すると、これに変わって電磁ブレーキ２３が
制動力を作用させ、回転伝達系を固定するために、上下
動輪１８は、上下方向に移動した後、停止し、その位置
で重力の作用などによっても、移動せず、所定の高さを
維持し続ける。

このような運動中に、モータ８の部分、すなわちステー
タ１４の界磁巻線１４ａに発熱が生じたとしても、その
熱がケーシング９の外側のフィン１０や冷却用のモータ
ユニット１７およびその冷却ファン１６による気流の影
響を受けて、能率よく冷却される。このため、その関節
部分は、異常な発熱状態とならず、中心軸１１の内部の
電線やエンコーダ１５の回転部分あるいはその内部の電
子回路などに悪影響を及ぼさない。

発明の他の実施例 上記実施例は、本発明の関節部の構造を支持側の第１ア
ーム２と従動側の第２アーム３の間に組み込んでいるが
、この関節部の構造は、基台６を支持側として、従動側
の第１アーム２の部分に組み込むこともできる。

また、上記実施例は、ロボット１を水平多関節型として
いるが、これらの関節部分の回転中心は、垂直方向以外
例えば水平方向であってももちろんよい。

さらに、上記実施例は、支持側の部分にモータ８を組み
込んでいるが、このモータ８の組み込み位置は、従動側
すなわち第２アーム３の内部としてもよい。

発明の効果 本発明は、関節部分の一方の部分にステータが一体的に
形成されており、他方の側の中心軸にローターとして環
状の磁石が固定されているため、ロボットの構成部分で
直接駆動用のモータの一部が兼用でき、したがって関節
部分の構造が簡略化できる。さらに、ステータ例の外周
部分にフィンが形成されており、これがモータの発熱を
能率よく外部に放熱するため、関節部分の熱的な蓄積が
なく、したがって、熱的な悪影響特に回転部分の熱膨脹
や、その近くの電子回路などの熱的悪影響が未然に防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの第１アームおよび第２アームの部分
の垂直断面図、第２図は第２アームの部分の垂直断面図
、第３図は第２アームの部分の水平断面図である。 １・・水平多関節型のロボット、２・・第１アーム、３
・・第２アーム、４・・直接駆動用のモータ、５・・モ
ータ軸、６・・基台、８・・直接駆動用のモータ、９・
・ケーシング、ｌＯ・・フィン、１１・・中心軸、１３
・・磁石、１４・・・ステータ、１６・・冷却ファン、
１７・・冷却用のモータユニット、１８・・上下動軸、
１９．２０・・モータ。 特　許　出　願　人　株式会社三協精機製作所代　　　
理　　　人　弁理士　中　川　國　男第７図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支持側に対して従動側を回転自在に支持するロボットの
   関節部において、一方側と一体の中心軸に固定した環状
   の磁石と、他方側の内部に上記磁石を囲んで固定したス
   テータと、他方側の外部に形成した冷却用のフィンとを
   有するロボットの関節部。