JPH03136787A

JPH03136787A - 工業用ロボットのアーム

Info

Publication number: JPH03136787A
Application number: JP27242689A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uehara; 上原　敏
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1989-10-19
Publication date: 1991-06-11
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH089153B2

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、内部に配置されたダイレクトドライブモータ
により手首部が駆動される工業用ロボットのアームに係
わり、特に塗装作業用として好適な工業用ロボットのア
ームに関する。

「従来の技術」従来、塗装や溶接等の作業を人間に代わって行う自動機
として、動作プログラムを変更することにより多様なワ
ークにフレキシブルに対応可能な工業用ロボットが用い
られている。

ところで、このような工業用ロボ・ノドは、引火性のあ
る雰囲気で使用される場合、ロボット本体を防爆構造（
ロボット本体の電気品からスノく−ク等が生じても、雰
囲気に引火しないよう特別な構造とされたもの）とする
ことが必須である。

特に塗装作業においては、ロボット本体が溶剤が浮遊す
る雰囲気中に置かれるので、従来、防爆構造の実現が容
易な油圧式のロボ・ノドが使用されてきた。

「発明が解決しようとする課題」ところが、油圧式のロボットは、油圧二二、ノドが必要
になる上に、油の管理等に非常に手数がかかるので、近
年電動式の塗装ロボ・ットが提供されるようになってき
た。

しかし、電動式の場合、ロボ・ノド本体に、モータある
いはそのための電線等の防爆の対象となる電気品を多数
配置しなければならないので、従来の電動式塗装ロボッ
トは、防爆構造とするために各種の短所を有していた。

すなわち、防爆構造の形態として内圧防爆構造を採用し
た場合には、ロボット本体において電気品が配置される
空間に空気等の掃気ガスを吹き込んで内圧を加えるとと
もに、このガスを排気して前記空間を掃気することによ
り、外部の雰囲気が内部の電気品に接触しないようにし
なければならない。ところが、従来の内圧防爆構造のロ
ボットは、このガスの流路が複雑であるため、圧損が大
きく掃気時間がかかるとともに、ガスの流れに澱みがで
き易く防爆の信頼性も低いという問題点を有していた。

特に、手首機構を先端に備えたロボットのアームであっ
て、内部に手首機構を駆動するモータが配置されたもの
にあっては、上記問題が顕著であり、モータが配置され
た箇所に掃気ガスを効率よく流すことができるものは従
来提供されていなかった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、減
速機を設ける必要のないダイレクトドライブモータを使
用して、内圧防爆構造とされた工業用ロボットのアーム
であって、一系統の掃気ガスの流れで総てのモータにつ
いて一括して防爆をなすことができ、掃気ガスを流すた
めの流路抵抗が少ない工業用ロボットのアームを提供す
ることを目的としている。

「課題を解決するための手段」請求項１記載の工業用ロボットのアームは、先端部に複
数の自由度を有する手首部が設けられ、基端部内に前記
手首部を駆動する複数のダイレクトドライブモータが軸
線上に連なって配置された工業用ロボットのアームであ
って、前記基端部内には、前記複数のダイレクトドライブモー
タの回転子と固定子とを包含する気室が設けられ、この
気室が前記回転子と固定子との隙間を順次連通させる流
路を成していることを特徴としている。

また、請求項２記載の工業用ロボットのアームは、請求
項１記載の工業用ロボットのアームにおいて、前記気室
が、アームの機体を構成する中空部材の内部に前記ダイ
レクトドライブモータをそれぞれ包含するように形成さ
れた複数のモータ室と、前記ダイレクトドライブモータ
の軸線上にそれぞれ形成された中空部とよりなり、各モータ室が、そのモータ室が包含する中空部に前記隙
間を介して連通させられるとともに、そのモータ室の隣
のモータ室が包含する中空部に順次連通させられ、これにより、前記気室が前記隙間を順次連通させる流路
を成していることを特徴としている。

また、請求項３記載の工業用ロボ・ットのアームは、請
求項１又は請求項２記載の工業用ロボットのアームにお
いて、前記基端部の表面に、前記流路の両端にそれぞれ
連通ずる供給口と排出口とが設けられていることを特徴
としている。

また、請求項４記載の工業用ロボ・ノドのアームは、請
求項１又は請求項２記載の工業用ロホ７）のアームにお
いて、前記ダイレクトドライブモータを構成する軸受が
、前記流路の外に配置されていることを特徴としている
。

「作用」請求項１記載の工業用ロボットのアームによれば、気室
は、前記回転子と固定子とを包含しているとともに、そ
れらの隙間を順次連通させる流路を成しているので、気
室内に掃気ガスを吹き込めば、各モータの回転子と固定
子とが配置された空間及びその隙間内に掃気ガスを一括
して流すことができる。

さらに、請求項２記載の工業用ロボットのアームによれ
ば、気室が、アームの機体を構成する中空部材の内部に
形成された室と、ダイレクトドライブモータの軸線上に
形成された中空部とで構成されて、流路抵抗が小さくさ
れているので、供給する掃気ガスの圧力を低くできる。

また、請求項３記載の工業用ロボットのアームによれば
、アームの外面に設けられた供給口と排出口に配管を接
続するだけで、各モータに掃気ガスを供給して防爆効果
を発揮することができ、アーム内部にホース等を配管す
る必要はない。このため、アームの組立工程において防
爆構造のための配管作業が非常に容易なものとなる。

また、請求項４記載の工業用ロボットのアームは、ダイ
レクトドライブモータの軸受が掃気ガスの流れにさらさ
れないので、掃気ガスの流れにより前記軸受の潤滑剤が
吹き飛ばされ、潤滑不良となることがない。

「実施例」以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。

第１図において、全体として符号１で示すものは、本発
明のアームを搭載した電動式塗装ロボットのロボット本
体である。

ロボット本体１は、ロボット本体ｌを据え付けるための
基礎部材である固定ベース２と、この固定ベース２の上
部に設けられモータ３により駆動されて据え付は面に垂
直な軸線を中心として回動させられる旋回ベース４と、
この旋回ベース４の上部に取り付けられモータ５により
駆動されて据付面に平行な軸線を中心として回動させら
れる第１アーム６と、この第１アーム６の先端に据付面
に平行な軸線を中心として回動自在に取り付けられた第
２アーム７と、モータ８の回動を第２アームに伝達し第
２アームを回動させるリンク９，１０とよりなるもので
ある。

そして、このロボット本体１は、図示していない制御装
置によりモータの動作を制御されることにより、第２ア
ームの先端に設けられ３軸を有する手首部１１に取り付
けた塗装ガンを所望の位置・姿勢に動かして塗装作業を
おこなうようになっている。

以下、第２図〜第６図により、本発明の実施例である第
２アーム７について詳細に説明する。

第４図は第２アーム７の断面図である。図において符号
１２で示すものは、第２アーム７の機体を形成するアー
ム本体（中空部材）である。アーム本体１２は、第１図
、第４図に示すように箱状部１２ａと、この箱状部１２
ａから突出して先端に前記手首部１１が配置される円筒
状部１２ｂとからなる。

アーム本体１２の箱状部１２ａの内部は区画され、これ
により、第４図に示すように、モータ室１３．１４．１
５と、ガス導入室１６とがアーム本体１２の軸線上に順
次並ぶようにして配置されている。モータ室１．３は円
筒状部１２ｂ内に開口している。また、モータ室１３と
モータ室１４とを仕切る壁１７あるいはモータ室１４と
モータ室１５とを仕切る壁１８には、アーム本体１２の
軸線上に位置して開口部１９．２０がそれぞれ形成され
ている。

ガス導入室１６は、箱状部１２ａの端面に沿うようにし
て形成されたもので、このガス導入室１６とモータ室１
５とを仕切る壁２１には、アーム本体１２の軸線上に位
置して開口部２２が形成されている。また、前記壁１８
．２１には、箱状部１２ａの内面に沿うように孔１８ａ
、２１ａがそれぞれ形成されている。さらに、箱状部１
２ａの端面には前記ガス導入室１６に連通ずる供給口１
２Ｃが形成され、また、箱状部１２ａの側面であって円
筒状部１２ｂに近接する位置には、モータ室１３内に連
通ずる排出口１２ｄが形成されている。

モータ室１３内には、その軸線をアーム本体１２の軸線
に一致させてモータ２３が配置されている。

そ−夕２３は、低回転数で高いトルク特性を有するタイ
レフトドライブモータであって、第２図。

第３図に示すように、固定子２４と、その外側に隙間２
５を有して同心円状に配置された回転子２６と、固定子
２４と回転子２６の一端部付近に位置してこれらの間に
介装されこれらを互いに回転自在に支持する軸受２７と
、この軸受２７の前記一端部と反対側に近接して配置さ
れ固定子２４と回転子２６との間をシールするオイルシ
ール２８とよりなるもので、その軸線上には両端が開口
した中空部２９が形成されている。

このモータ２３の回転子２６には、オイルシール２８の
軸受２７と反対側に近接した位置に、固定子２４と回転
子２６の隙間２５と回転子２６の表面とを連通させる孔
３０が複数設けられている。

そして、このモータ２３は、軸受２７の側が壁１７に向
き固定子２４が前記開口部１９の周縁に位置するように
配され、固定子２４が前記壁１７に固定されることによ
り、箱状部１２ａに取り付けられている。

モータ室１４内には、その軸線をアーム本体１２の軸線
に一致させてモータ３１が配置されている。ここで、モ
ータ３１は前記モータ２３と同じ構成のものであるので
、構成要素に同符号を付しその説明は省略する。このモ
ータ３１は、モータ２３と同様に、軸受２７の側が壁１
８に向き固定子２４が前記開口部２０の周縁に位置する
ように配され、固定子２４が前記壁１８に固定されるこ
とにより、箱状部１２ａに取り付けられている。

モータ室１５内には、その軸線をアーム本体１２の軸線
に一致させてモータ３２が配置されている。ここで、モ
ータ３２はモータ２３と同じ構成のものであるので、構
成要素に同符号を付しその説明は省略する。このモータ
３２は、軸受２７の側が壁２１に向き固定子２４が前記
開口部２２の周縁に位置するようにして配され、固定子
２４が前記壁２１に固定されることにより、箱状部１２
ａに取り付けられている。・そして、アーム本体１２の軸線上には、手首部１１の駆
動力伝達手段である中空軸３３．３４と軸３５が同心状
に配置されている。

これらのなかで、中空軸３３は最も外側に配置されてお
り、その基端部３３ａは、モータ２３の回転子２６の端
部に固定されている。また、中空軸３４は中空軸３３と
軸３５の間に配置されており、その基端部３４ａは、モ
ータ２３の中空部２９及び壁１７の開口部１９を賞通し
て伸び、モータ３１の回転子２６の端部に固定されてい
る。また、軸３５は最も内側に配置されており、その基
端部３５ａは、モータ２３の中空部２９．壁１７の開口
部１９．モータ３１の中空部２９．壁１８の開口部２０
を貢通して伸び、モータ３２の回転子２６の端部に固定
されている。

ここで、各軸の基端部３３　ａ、　３４　ａ、　　３５
　ａと、各モータの固定子２４との間には、それぞれ隙
間３６．３７．３８が形成されるようになっている。　
そして、中空軸３３とアーム本体１２との間にはオイル
シール３９が介装され、これにより、モータ室１３内と
円筒状部１２ｂ内とが連通しないようになっている。ま
た、中空軸３３と中空軸３４との間あるいは中空軸３４
と軸３５との間には、オイルシール４０，４１がそれぞ
れ介装され、これにより、モータ２３の中空部２９と中
空軸３３の内部とが、あるいはモータ３１の中空部２９
．と中空軸３４の内部とが連通しないようになっている
。さらに、軸３５の基端部３５ａは、モータ３２の中空
部２９を覆うようになっている。

以上の説明から明らかなように、箱状部１２ａ内には、
ガス導入室１６．モータ３２の中空部２９、モータ室１
５．モータ３１の中空部２９．モータ室１４．モータ２
３の中空部２９．モータ室１３が、順次、開口部２２，
２０．１９あるいは隙間３６，３７．３８あるいは隙間
２５により連通されて、一つの気室４２が形成されてい
る。

そして、この気室４２内には、電力供給あるいは信号伝
達のために、箱状部１２ａの供給口１２Ｃから内部に挿
入されて各モータに接続される電線４３，４４．４５が
配設されている。

すなわち、モータ３２用の電線４５はガス導入室１６の
内部を通してモータ３２の固定子２４に接続され、モー
タ３１用の電線４４はガス導入室１６の内部、壁２１に
形成された孔２１ａ、モータ室１５の内部を順次経由し
てモータ３１の固定子２４に接続されている。また、モ
ータ２３用の電線４３は、ガス導入室１６の内部、壁２
１に形成された孔２１ａ、モータ室１５の内部、壁１８
に形成された孔１８ａ、モータ室１４の内部を順次経由
してモータ２３の固定子２４に接続されている。

ここで、壁２１あるいは壁１８に形成された孔１８ａ、
２１ａには、第５図、第６図に示すようなパ・ノキン４
６．４７がそれぞれ取り付けられている。これらパツキ
ン４６．４７は、電線４３あるいは電線４４を密封状態
で通すための孔４６ａ。

４７ａをそれぞれ有し、電線４３．４４と孔１８ａ＋２
１ａとの間をシールしている。

手首部１１は、軸受４８により円筒状部１２ｂ内に支持
された中空軸３３の先端部に取り付けられたケース４９
と、このケース４９に軸受５０゜５１を介して支持され
アーム本体１２の軸線に直交する軸を中心として回動自
在とされたケース５２と、このケース５２に軸受５３，
５４を介して支持されアーム本体１２の軸線に平行な軸
を中心として回動自在とされたガン取付部５５とより基
本構成をなすものである。

そして、ケース５２には、中空軸３４の先端に固定され
た傘歯車５６と、ケース５２の基端部に形成されこの傘
歯車５６にかみ合う傘歯車５７とにより、中空軸３４の
回動が伝達されるようになっている。また、ガン取付部
５５には、中空軸３５の先端に固定された傘歯車５８と
、ケース５２の回動中心線上に配され一端に傘歯車５８
とかみ合う傘歯車５９が形成され、他端に傘歯車６０が
形成された伝達軸６１と、ガン取付部５５の基端部に形
成され傘歯車６０とかみ合う傘歯車６２とにより、軸３
５の回動が伝達されるようになっている。

なお、第４図において、符号７０ａ、７０ｂ。

７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂで示すものはストッパ
で、これにより手首部の各軸の動作範囲が規制されてい
る。

つぎに、上記のように構成された塗装ロボットの第２ア
ーム７の動作について説明する。

まず、モータ２３が作動すると、回転子２６とともに中
空軸３３が回動し、中空軸３３とともにケース４９が回
動し、ケース４９に取り付けられたケース５２あるいは
ガン取付部５５全体が、アーム本体１２の軸線の回りに
回動する。

また、モータ３１が作動すると、回転子２６とともに中
空軸３４が回動し、これによりケース５２及びケース５
２に取り付けられたガン５５全体が、アーム本体１２の
軸線に直交する軸線の回りに回動する。

また、モータ３２が作動すると、回転子２６とともに軸
３５が回動し、これによりガン取付部５５が、アーム本
体１２の軸線に平行な軸線の回りに回動する。

そして、手首部１１が上記のように作動する際には、供
給口１２ｃに所定圧力で掃気ガスを送り込んでやれば、
以下のようにしてこの掃気ガスが第２アーム７の気室４
２内に導入され内部を巡った後排気されて、雰囲気中に
ある溶剤等の引火性物質が第２アーム７内の電気品（具
体的にはモータ２３．３１．３２あるいは電線４３．４
４．４５）の、ある空間から除去され、あるいはこの空
間への前記引火性物質の侵入が防止されて、たとえ前記
電気品からのスパーク等が発生しても前記引火性物質が
発火することが防止される。

すなわち、供給口１２ｃからガス導入室１６内に送り込
まれたガスは、開口部２２を通ってモータ３２の中空部
２９内に流れ込む。そして、このモータ３２の中空部２
９内に流れ込んだガスは、隙間３８を通ってモータ３２
の隙間２５を吹き抜け孔３０を通ってモータ室１５内に
流入する。そして、このモータ室１５内に流入したガス
は、開口部２０を通ってモータ３１の中空部２９内に流
入し、さらに隙間３７を通ってモータ３１の隙間２５を
吹き抜は孔３０を通ってモータ室１４内に流入する。そ
して、このモータ室１４内に流入したガスは、開口部１
９を通ってモータ２３の中空部２９内に流入し、さらに
隙間３６を通ってモータ２３の隙間２５を吹き抜は孔３
０を通ってモータ室１３内に流入する。そして、このモ
ータ室１３内に流入したガスは、排出口１２ｄから排出
される。

本実施例の塗装ロボットのアーム７は以下のような効果
を有する。

、すなわち、第２アーム７内には、各モータに形成され
た中空部２９と、その固定子２４と回転子２６の隙間２
５とを順次連通させて内部を吹き抜は構造としてなる一
つの気室４２が形成されている。また、第２アーム７に
は、この気室４２が成す流路の両端に、供給口１２Ｇと
排出口１２ｄとが設けられており、この供給口１２ｃに
掃気ガスを供給し排出口１２．ｄから排出させるだけで
、手首部１１を駆動する三つのモータが配置されている
空間及びその隙間２５にも澱みなく掃気ガスを流すこと
ができる。

したがって、アーム内の防爆を、非常に効率よくしかも
信頼性高く行うことができるという効果を有する。

また、掃気ガスの流路が大きくて非常に簡単なものとな
っているため、掃気ガスの抵抗が非常に小さくなってお
り、掃気ガスを供給する圧力を低くすることができ掃気
に要する時間が短くなるという効果があるとともに、掃
気ガスが各部に十分にゆきわたるという効果がある。

また、掃気ガスの流量や圧力を総てのモータについて一
括して管理すればよいという効果も有する。

さらに、掃気ガスを供給するためのホース等の配管は内
部に施す必要が無いので、組立時の配管作業が非常に容
易であるという効果がある。

またさらに、各モータの軸受２７は前記流路の外に配置
されて、これら軸受２７が掃気ガスの流れにさらされな
いようになっている。このため、掃気ガスの流れにより
軸受２７の潤滑剤が吹き飛ばされ、潤滑不良となること
がないという特長を有する。

「発明の効果」請求項１記載の工業用ロボットのアームによれば、気室
内に掃気ガスを吹き込めば、各モータの回転子と固定子
とが配置された空間及びその隙間内に掃気ガスを一括し
て流すことができる。このため、アーム内の防爆を、非
常に効率よくしかも信頼性高く行うことができるという
効果を有する。

さらに、請求項２記載の工業用ロボ・ｙトのアームは、
掃気ガスの流路が大きくて非常に簡単なものとなってい
るため、掃気ガスの抵抗が非常に小さくなっており、掃
気ガスを供給する圧力を低くてき掃気に要する時間が短
くなるという効果があるとともに、掃気ガスが各部に十
分にゆきわたって、さらに防爆の信頼性が高くなるとい
う効果がある。

また、請求項３記載の工業用ロボットのアームによれば
、アームの外面に設けられた供給口と排出口に配管を接
続するだけで、各モータに掃気ガスを供給して防爆効果
を発揮することができ、アームの組立工程において防爆
構造のための配管作業が非常に容易なものとなるという
効果がある。

また、請求項４記載の工業用ロボットのアームは、ダイ
レクトドライブモータの軸受が掃気ガスの流れにさらさ
れないので、掃気ガスの流れにより前記軸受の潤滑剤が
吹き飛ばされ、潤滑不良となることがないという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す図であって、
第１図はロボット本体の斜視図、第２図はダイレクトド
ライブモータの斜視図、第３図はダイレクトドライブモ
ータの・断面図、第４図はアームの断面図、第５図、第
６図はそれぞれパツキンを示す図である。７・・・・・・アーム（第２アーム）、１１・・・・・
・手首部、１２・・・・・・中空部材１２ｃ・・・・・・供給口、１２ｄ・・・・・・排出口、１３、１４．１５・・・・・・モータ室、２３、３１．
３２・・・・・・ダイレクト２４・・・・・・固定子、２５・・・・・・隙間、２６・・・・・・回転子、２７・・・・軸受、２９・・・・・・中空部。（アーム本体）ドライブモータ（モータ）、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端部に複数の自由度を有する手首部が設けられ
、基端部内に前記手首部を駆動する複数のダイレクトド
ライブモータが軸線上に連なって配置された工業用ロボ
ットのアームであって、前記基端部内には、前記複数のダイレクトドライブモー
タの回転子と固定子とを包含する気室が設けられ、この
気室が前記回転子と固定子との隙間を順次連通させる流
路を成していることを特徴とする工業用ロボットのアー
ム。
（２）前記気室は、アームの機体を構成する中空部材の
内部に前記ダイレクトドライブモータをそれぞれ包含す
るように形成された複数のモータ室と、前記ダイレクト
ドライブモータの軸線上にそれぞれ形成された中空部と
よりなり、各モータ室は、そのモータ室が包含する中空部と前記隙
間を介して連通させられるとともに、そのモータ室の隣
のモータ室が包含する前記中空部に順次連通させられ、これにより、前記気室が前記隙間を順次連通させる流路
を成していることを特徴とする請求項１記載の工業用ロ
ボットのアーム。
（３）前記基端部の表面には、前記流路の両端部にそれ
ぞれ連通する供給口と排出口とが設けられていることを
特徴をする請求項１又は請求項２記載の工業用ロボット
のアーム。（４）前記ダイレクトドライブモータを構成
する軸受は、前記流路の外に配置されていることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の工業用ロボットのア
ーム。