JPH03125055A - ロボット用アクチュエータ - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は減速機を内蔵したアクチュエータに関し、とく
に産業用ロボット等の関節を駆動するアクチュエータに
関する。

［従来の技術］ 従来、アクチュエータに内蔵されるハーモニック減速機
では、アクチュエータのフレームの内側に軸受を介して
サーキュラスプラインが設けられ、サーキュラスプライ
ンの内周に接触するカップ状のフレックススプラインが
設けられ、フレックススプラインの内周にはウェーブジ
ェネレータが設けられ、ウェーブジェネレータにはハー
モニック減速機の入力軸が固定されている。このＩｓ−
モニック減速機の入力軸に、ロボットのアームを駆動す
るモータの出力軸を結合し、ハーモニック減速機の出力
軸をロボットのアームに固定して、アクチュエータを構
成していた（例えば特公昭５８−７４３６号公報）。

また、ハーモニック減速機に結合されるモータは、第４
図に示すように、サーキュラスプライン３の内周に接触
するカップ状のフレックススプライン４の内側にウェー
ブジェネレータ５とともに配置され、モータ６のフレー
ム１２の端部にフランジ部１３を設けて、アクチュエー
タのフレームｌに固定し、アクチュエータの長さ方向を
短（したものがある。

多関節ロボットのアームの先端に設けられた手首を駆動
するアクチュエータの場合は、各アームの動作の妨げに
ならないように、各アームの中にアクチュエータを内蔵
することが要求されているが、モータに接続するリード
線等はアームの外側に沿って配線されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、モータの電機子巻線は固定子鉄心に設けたス
ロットに挿入して固定する方式が一般に行われている。

この場合、固定子鉄心の形状と発生損失との関係から、
発生損失を最小にする条件として、第５図に示す固定子
鉄心ｌＯの内径り、と外径Ｄ０の比はおよそ０．　５〜
０．　６の範囲とされている。例えば、外径り、が１０
０ミリメートルのとき、内径Ｄ１はほぼ６０ミリメート
ルとなる。その内側にモータ６の出力軸７の外周に永久
磁石９が設けられるので、モータ出力軸７の外径はおよ
そ２０〜３０ミリメートル程度となり、モータ出力軸７
を中空にして各アームのモータに接続する複数のリード
線等を通すことは強度上、および作業上非常に困難であ
る。

したがって、ロボットの本体から多関節の各アームに設
けられたモータにリード線を配線する場合、各アームの
外側に沿って配線せざるをえないため、アームや手首の
動作に制約を与えるとともに、他の機器やワークに接触
したときに大きな事故につながるおそれがあるなどの欠
点があった。

本発明は、モータの電機子巻線方式を変えることにより
、モータ出力軸を中空として、リー、ド線をアクチュエ
ータの中に通し、アームの外側に出ないようにして、ロ
ボット動作の制約を除くことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、アクチュエータフレームの内周に軸受を介し
て設けられ、端面に負荷を固定するリング状のサーキュ
ラスプラインと、前記サーキュラスプラインの内周に接
触させて設けられたフレックススプラインと、前記フレ
ックススプラインの内周に接触させて設けた楕円状のウ
ェーブジェネレータと、前記ウェーブジェネレータに固
定されたモータ出力軸を有するモータとを備えたロボッ
ト用アクチュエータにおいて、前記フレックススプライ
ンの内側に配置されたモータフレームと、前記ウェーブ
ジェネレータの内周に固定され、中空部を備えた円筒状
のロータヨークからなるモータ出力軸と、前記ロータヨ
ークの外周に固定された永久磁石と、前記永久磁石の外
周に空隙を介して対向するように配置され、前記モータ
フレームの内周に固定された固定子鉄心と、前記固定子
鉄心の内周表面に前記永久磁石と空隙を介して対向する
ように固着された円筒状の電機子巻線と、前記モータフ
レームに前記ロータヨークを支持する軸受とを備えたロ
ボット用アクチュエータである。

［作用］ ハーモニック減速機のウェーブジェネレータの内周に、
モータ出力軸を構成する円筒状のロータヨークが固定さ
れ、ロータヨークに永久磁石を固定して回転子を構成し
、その外周に配置された固定子鉄心には電機子巻線を装
着するスロットはな（、固定子鉄心の平滑な内面に円筒
状に成形された電機子巻線を樹脂等により固着している
。

そのために、モータの固定子鉄心の内径り、と外径Ｄ０
との比はおよそ０．　８〜０．９の範囲となり、固定子
鉄心ＩＯの外径Ｄ０を一定とすれば、内径Ｄを従来のス
ロットを備えた固定子鉄心にくらべて５０％程度大きく
することができる。

したがって、ロータヨークの内径も大きくすることがで
きる。そして、ロータヨークの中に複数のリード線を通
すことができる中空部を設けることができる。

そのため、各アームの先端部に設けられたアクチュエー
タのリード線を、各アームの中、および根元部に設けら
れたアクチュエータの中空部の中を通すことにより、ア
クチュエータのリード線を、各アームの外側に出す必要
がな（なる。

［実施例］ 本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例の側断面図で、アクチュエータ
フレームｌの内周に軸受２を介してリング状のサーキュ
ラスプライン３を設け、外側端面に負荷を固定する取付
は穴３１が設けられてアクチュエータの出力軸３２を構
成している。また、サーキュラスプライン３の内周に接
触させてシルクハツト状のフレックススプライン４を設
け、フレックススプライン４のフランジ部４１をアクチ
ュエータフレーム１に固定しである。また、フレックス
スプライン４の内周には軸受４２を介して接触させた楕
円状のウェーブジェネレータ５が設けられている。ウェ
ーブジェネレータ５の内周には、モータ６のモータ出力
軸７を一体に構成し、中空部８１を備えた円筒状のロー
タヨーク８が固定されている。ロータヨーク８の外周に
はモータ６の界磁を構成する永久磁石９が固定されて、
回転子を構成している。永久磁石９の外周に空隙を介し
て対向するように円筒状の固定子鉄心１０が配置され、
固定子鉄心ｌＯの内周表面には円筒状の電機子巻線１１
が固定され、永久磁石９と空隙を介して対向するように
しである。固定子鉄心ＩＯの外周とフレックススプライ
ン４との間にはシルクハツト状のモータフレーム１２が
設けられ、モータフレーム１２の内周に固定子鉄心ＩＯ
を固定し、フランジ部１３をアクチュエータフレームｌ
に固定しである。また、モータフレーム１２のフランジ
部１３には反負荷側ブラケット１４が設けられ、ロータ
ヨーク８の反負荷側を支持する反負荷側軸受１５が設け
られるとともに、モータ６に直結する回転検出器１６が
固定されている。モータフレーム１２の負荷側端部とウ
ェーブジェネレータ５との間には負荷側軸受１７が設け
られ、ウェーブジェネレータ５を介してロータヨーク８
の負荷側を支持している。

ここで、円筒状の固定子鉄心１０と、円筒状の電機子巻
線１１について説明すると、固定子鉄心１０には電機子
巻線を装着するスロットはなく、第２図に示すように、
円筒状に成形された電機子巻線１１を固定子鉄心ＩＯの
平滑な内面に樹脂等により固着されている。

このような構成の固定子では、発生損失を最小にする条
件として、固定子鉄心ＩＯの内径り、と外径Ｄ０との比
はおよそ０．　８〜０．９の範囲とされており、固定子
鉄心ｌＯの外径Ｄ０を一定とすれば、内径Ｄ１を従来の
スロットを備えた固定子鉄心にくらべて５０％程度太き
（することができる。

したがって、ロータヨーク８の外径もそれに比例して太
き（することができるので、ロータヨーク８を円筒状に
形成して、その中に複数のリード線を通すことができる
中空部を設けることができる。

多、関節ロボットの駆動用アクチュエータをロボットの
アームに内蔵した例を第３図に示す。すなわち、アーム
Ａの先端部に設けられた掴み装置Ｂを駆動するアクチュ
エータＣのリード線Ｌ１は、掴み装置ＢをアームＡに対
して揺動するアクチュエータＤのロータヨークの中空部
を通されて、アームＡの根元部に送られる。そして、ア
ームＡの根元部にはアームＡの先端部をアームＡの軸の
回りに回転するアクチュエータＥが設けられ、アクチュ
エータＥの中空部に、アクチュエータＣおよびＤのリー
ド線り、、　Ｌ、を通す。アームＡを揺動するアクチュ
エータＦはアームＧの先端部に固定され、アクチュエー
タＦの中空部にアクチュエータＣ１ＤおよびＥのリード
線り、ＳＬ、およびり、を通し、アームＧの根元部に送
られる。

このように、各アームの先端部に設けられたアクチュエ
ータのリード線は、各アームの中、および根元部に設け
られたアクチュエータの中空部の中を通すことができる
。

ま・た、アクチュエータのリード線に限らず、各アーム
や先端部に使用される流体配管も通すことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、多関節ロボットの
各アームに設けられたアクチュエータのリード線は、ア
ームの外側に配線することなく、各アームの中、および
根元部に設けられたアクチュエータの中空部の中に配線
することができる。

したがって、リード線によってアームや手首機構の動作
を阻害することがな（、信頼性の高い、外観もシンプル
な多関節ロボットを提供しつる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正断面図、第２図はモー
タの正断面図、第３図は・多関節ロボットに適用した正
面図で一部を断面で示しである。第４図は従来例を示す
側断面図、第５図は従来のモータの正断面図である。 ｌ・・・アクチュエータフレーム、２・・・軸受、３・
・・サーキュラスプライン、４・・・フレックススプラ
イン、４１・・・フランジ部、４２・・・軸受、５・・
・ウェーブジェネレータ、６・・・モータ、７・・・モ
ータ出力軸、８・・・ロータヨーク、８１・・・中空部
、９・・・永久磁石、ＩＯ・・・固定子鉄心、１１・・
・電機子巻線、１２・・・モータフレーム、１３・・・
フランジ部、１４・・・反負荷側ブラケット、１５・・
・反負荷側軸受、１６・・・回転検出器、１７・・・負
荷側軸受 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクチュエータフレームの内周に軸受を介して設け
   られ、端面に負荷を固定するリング状のサーキュラスプ
   ラインと、前記サーキュラスプラインの内周に接触させ
   て設けられたフレックススプラインと、前記フレックス
   スプラインの内周に接触させて設けた楕円状のウェーブ
   ジェネレータと、前記ウェーブジェネレータに固定され
   たモータ出力軸を有するモータとを備えたロボット用ア
   クチュエータにおいて、 前記フレックススプラインの内側に配置されたモータフ
   レームと、 前記ウェーブジェネレータの内周に固定され、中空部を
   備えた円筒状のロータヨークからなるモータ出力軸と、 前記ロータヨークの外周に固定された永久磁石と、 前記永久磁石の外周に空隙を介して対向するように配置
   され、前記モータフレームの内周に固定された固定子鉄
   心と、 前記固定子鉄心の内周表面に前記永久磁石と空隙を介し
   て対向するように固着された円筒状の電機子巻線と、 前記モータフレームに前記ロータヨークを支持する軸受
   とを備えたことを特徴とするロボット用アクチュエータ
   。