JPS58120487A - 関節動作用モ−タアクチユエ−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】 本発明は多関節ロボットの関節部を駆動するために用い
る関節動作用モータアクチュエータに関するものである
◎ 一般に＃関節ロボットは第１図に示す如く構成されてい
る。すなわち、ベースＩＩ（１）にアーム（６）を介し
て関節部′（２）を接−し−この関節部（２）Ｋアーム
（７）、関節部（５）、アーム（８）、関節部（４）、
アーム（９）および関節部（５）を介して手菫部（１０
）を連結し、１記ｙ−Ａ（６）　〜（９）ｅ制御ＩＩＩ
　（ｖＡ示−ｔｆ　）　カらの指令に基づいて矢印方向
および反矢印方向に屈曲・旋回してロボットの所定の動
作を行なうように構成したものである・ ここで、前記各関節部（２）〜（５’）Ｉｄよび手首ａ
ｌｌ（１０）はそれぞれ独立した電動機によって駆動さ
れるのであるが、従来構造の多関節ロボットに参いては
斯る関節駆動用の電動機がベース部（１）もしくはアー
ム（６）〜（９）の内部に設置賽れていて、チェーンや
歯車等の伝達ＩＩｌ榊を介して関節部（２）〜（５）を
駆動するｌ１ｆＫなっているのて、関節部（２）〜（５
）の小形化が困難であると共に１伝達Ｓ構のパツクラツ
シの影響を受ける欠点があった。

本発明は斯る事情Ｋ１１ｉｌみて発明したもので、闘節
部に電動機を内蔵することによって、同関節部の小形化
を図ると共に、伝達機構のバツクブラシの影畳を受ける
こともなり、′多関節ロボットの全体構造の合理化を図
ることが可能な関節動作用モータアクチュエータを提供
することを、その目的とするものである０ 本発明の構成は、フレーム外画にアーム取付部および軸
受を装設してなる電動機と１前記軸受を支持すると共に
他のアーム取付部を有してなる外枠と一一車装置とＫよ
って構成した関節動作用モータアクチュエータであって
、前記電動機と外枠とは前記軸受を介して所定角度範閣
内に相互に回転可能に結合し１また前記外枠はコ字状と
成して、該コ字状の外枠内部に前記電動機と歯車装置と
を収納し、さらに前記−車装置の入力端は前記電動機の
出力軸に１また出力端は外枠もしくはフレームにそれぞ
れ固定したものてあり、ｗｔｈ構成によって上述した所
期の目的を達成しようとするものである◎ 以下、本発明の実施例を固自に基づ−）で詳述する・ 第２図は本発明に係る関節動作用モータアクチュエータ
のＷｋ面図で１第６図はその左側面図であって、図中、
（Ｍ）は電動機て、この電動機（Ｍ）はフレーム（２１
）外面にアーム取付部（２２）および軸受（２４）、（
２５）を装設してなるものであるＯ 前記アーム取付部（２２）は前記フレーム（２１）の一
部をなす面であって、第２図に破騙で示すように多関節
ロボットのアーム（４０）が取りつけられるのである。

また、このアーム取付部（２２）ＫはｆＪ　記７−ム（
４０）の位置合ねぜのために適切なキー溝（Ｅ示せず）
やガイド穴（図示せず）を設ける。

（２ｓ）は電動１ｋ（Ｍ）のブラケットでＳ談ブラケッ
ト（２６）と前記フレーム（２１）とで囲まれた内部空
間には一電機子、界磁、参よびブラシ等からなる直流電
動機を収納するＯな環線直流電動機の構成は周知である
のでその説明を省略する。

ＰｌｉＪ記１に動機（Ｍ）の日出線（６６）は上記アー
ム取付部（２２）の開口（２２＆＞を通って外部に引き
出される。そして該口出ＭＡ（６６）の先端はアーム（
４０）の内部で制御回路と接続されるのである。

ロボット全体の電気配線の合理化には前記の如き日出ｍ
（３６）の処理が最も適している。

前記軸受（２４）、（２５）は電動機（Ｍ）のフレーム
（２１）と外枠（２６）との関に装設したものである。

前記外枠（２６）はＬ字形部材（２７）と偏平部材（２
８）とをポル）（２９）で固着して一体化したもので、
全体としてコ字状を成しているこの外枠（２６）の構造
は１その横幅寸法を小さく薄形にまとめるためのもので
あり、組立手順としては・まずＬ字形部材（２７）と電
動機（Ｍ）部分とを組合わせ１その後偏平部材（２８）
を前記り字形部材（２７）ａｃボルト（２９）止めする
のである。このように構成すると既存のコ字状部材の外
枠に電動機部分を挿入するものに比べて全体構造が薄形
になるのである。

また前記外枠（２６）の底面にはアーム取付部（２６＆
）を形成していて１電動＄１１（Ｍ）のフレーム（２１
）に形成した前記アーム取付部（２２）と同様に多関節
ロボットのアーム（４１）の位置合わせのためのキー＃
（図示せず）や、ガイド穴（図示せず）を設けているＯ この外枠（２６）は既述した如く軸受（２４）、（２５
）を支持しているので、前記電動ｍ（Ｍ）と外枠（２６
）は軸受（２４）、（２５）を介して、電動機（Ｍ）の
フレーム（２１）と外枠（２６）とがぶつからない範Ｉ
Ｉ（約１８０°）内で相互に回転自在に結合している０ （Ｇ）は次に述べる各要素（５０）〜（３６）からなる
ハーモニック歯車装置でとのノ１−モニッター車（（）
）は全体構成を薄形にまとめるのに便利である。

すなわち１蒙ハーモニツタ−車装Ｗｔ＜ａ＞は、楕円回
転子（６０）と、フレキシブルリング（６１）と１外１
１１（３２）、（３３）とからなりへ―ｑ紀横楕円回転
子６０）は同歯車装置１ｔ（Ｇ）の入力端となるもので
あり、この楕円回転子（３０）は創紀電動確（Ｍ）の出
力軸＜５７）Ｋ嵌合している。

また、前記外輪Ｃ５２）、（３３）は同歯車装置（Ｇ）
の出力端となるものであって、一方の外輪（６２）は前
記外枠（２６）に、他方の外輪（６６）はフレーム（２
１）にそれぞれ固定している。

さらに、該−車装置１ｋ（Ｇ）と前記電動機（Ｍ）とは
先に述べたコ字状の外枠（２６）の内部空間に収納した
ものである。

ここでＳ前記楕円回転子（６０）は電動１１ｋ（Ｍ）に
よって高連回転させられ、前記フレキシブルリング（６
１）はこの楕円回転子（６０）の長ｌ１ＩＩｌｓ分ニオ
イテ前記外輪（３２）、（１！Ｓ）の内側に押しつけら
れる。

フレキシブルリング（３１）の外周面には外―を、また
前記外輪Ｃ５２）、Ｃ５５）の内１ｍ面には内歯をそれ
ぞれ設けていて１前記押しつけられた部分でフレキシブ
ルリング（６１）の外−と外輪Ｃ５２）、Ｃ５６）の内
−とが互に噛み合うようになっている。

外輪（３２）、（３３）はわずかに−数が具なっていて
、その歯数の差にしたがって減速された回転数て一方の
外輪（６２）と他方の外輪（６６）とは相対的に反対方
向に回転する０たとえば歯車装置（Ｇ）の滅連比を１０
０゜電動機（Ｍ）の出力軸（３７）の回転数を６，００
Ｑ　ｒ）ａであるとすると、一方の外輪（６２）と他方
の外輪＜ＳＳ＞とは相対速度５００　ｒｐｍで反対方向
に回転するように設定するのである。

いま−外枠（２６）を固定すると、電動機（Ｍ）のフレ
ーム（２１）は外枠（２６）に対して５０　Ｑ　ｒｐ鳳
の速度で回転する。仁の揚台、一方の外輪（３２）は−
車装置（Ｇ）の固定端となり、他方の外輪（３３）は出
力端となる。

このように構成した歯車装置（Ｇ）は軸受（２５）より
内側に設置されているので該歯車装置（Ｇ）に使用され
るグリース等のＳ滑剤は、軸受（２５）でシールされて
外部に洩れ出す恐れはないし、外部からゴミや員−が歯
車装置（Ｇ）Ｋ浸入することもない。また、−車装置（
Ｇ）の外輪（５２）の外径と軸受（２５）の内径をはめ
合い寸法にして全体構造の横幅を極力小さくしている因
に全体構造の横幅を小さくして薄形にまとめることおよ
び軽量であることはユーザーから強く望葦れることであ
る。それゆえ電動ａｌｌ（Ｍ）は軸方向！線形のものが
適している。

（３４）はエンコーダで１このエンコータ（６４）は１
／＆動機（Ｍ）のブラケット（２３）に固定しており、
その軸（３４ｍ）は適切な手段で電ｗＪｌｌｌｋ（Ｍ）
の出力軸（６７）と連結している０なお＼（６５）は電
動１１（Ｍ）及びエンコーダ（３４）の口出線端子であ
る・ このように構成すると、多関節ロボットの関節部に電ｉ
Ｉ！ｌＩＩｉ（Ｍ）を内蔵することがで會−従来のよう
にチェーン等の伝達機構を用いずして内蔵させた電動１
Ｋ（Ｍ）によって同一筒部を駆動することがで壷るので
１該−節部の小形化を図ることができると共に、伝達機
構を用いないので・バツクブラシの影譬を受けることも
ないのである。

第４図は他の実施例を示すものであって、電動機ＣＭ）
の左右両端に歯車装置（Ｇ）、ＣＧ）を配置して伝達ト
ルクの倍増を図ったものである第４図に示す実施例では
エンコーダ（６４）を外枠（２６）に固定している・ 上述した如く本案１例のモータアクチュエータは電動Ｍ
（Ｍ）部分と外枠（２６）は相対的に回転するものであ
り、かつ外枠（２６）の相対回転速度は電動機（Ｍ）の
出力軸（６７）の回転速度に比べて充分に低いので、ソ
フトウェアの−で多小の考慮を入れれば一工ンコーダ（
３４）ｉ底光の実施例の如く電動機（Ｍ　）　ＫＩｉ＃
定してもよく１あるいは、第４図に示すこの実施例の如
くに外枠（２６）に固定してもよいのであり、総合的に
有利である方を選択するとよい◎ ３＄４図に示す外枠（２６）はコ字状部材（５０）と同
部材（５０）の左右両壁部に同芯状に穿紋した穴に嵌合
する偏平部材（５１）、（５２）からなり、偏平部材（
５１）、（５２）はコ字状部材（５０）に対してねじ止
め、圧入、接看その他適切な手段で固定したものである
。

ハーモニック−車装置（Ｇ）の外輪（６２）は、前記偏
平部材（５１）、（５２）にそれぞれ固定している。斯
る外枠（２６）の構造は第２図の外枠構造にくらべると
横幅寸法は少し大き（なるが精密な寸法精度を要求され
るｌｉＫ加工がしやすくかつ怒牢な外枠を得ることがで
きるのであり、このように構成した場合においても、先
の実施例とほぼ同様の作用効果を奏する◎ 本発明は以上詳述したように、フレーム（２１）外向に
アーム取付部（２２）および軸受（２４）、（２５）を
装設してなる電動機（Ｍ）と１１紀軸受（２４）、（２
５）を支持すると共に他のアーム取付部（２６ｍ）を有
してなる外枠（２６）と、−車装置（Ｇ）とによって構
成した闘節動作用モータアクチュエータであって、前記
電動１ｍ（Ｍ）と外枠（２６）’、！＝４ｔｌＪ記軸受
（２４’）　。

（２５）を介して所定角度範囲内に相互に回転可能に結
合し、また前記外枠（２６）はコ字状と成して、鋏コ字
状の外枠（２６）内部に前記電動機（Ｍ）と−車装置（
Ｇ）とを収納し、さらに―Ｕ紀歯車装置（Ｇ）の入力端
は前記電動Ｍ（Ｍ）の出力軸（５７）Ｋ・また出力端は
外枠（２６）もしくはフレーム（２１）Ｋそれぞれ固定
したものであるから、多関節ロボットの関節部に電動機
（Ｍ）を内蔵することかでｉｓ従来のようにチェーン等
の伝達機構を用いずして内蔵させた電動機（Ｍ）Ｋよっ
て同関節部を駆動することができるので、該関節部の小
形化を図ることができると共に、チェーン等の伝達機構
を用いないのでバツクブラシの影響を受けることもなく
一多関節ロボットの全体構造の合理化を図ることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は多関節ロボットの一般的な概念図、第２図は本
発明の一実施例を示す関節動作用モータアクチュエータ
のＷＩｋ向図曲回６図は第２図の左側曲回、第４図は本
発明の他の実施例を示す断面図である。 （Ｍ）は電動機・（Ｇ）は歯車装置、（２１）はフレー
ム、（２２）はアーム取付部、（２４）、（２５）は軸
受、（２６）は外枠、（２６＆）はアーム取付部、（６
７）は出力軸＠第２図 第３図　　　　　　４゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレーム外向にアーム取付部および軸受を装設してなる
   電ＩＩＪ嬌と、前記―受を支持すると共に他のアーム取
   付部を有してなる外枠と・歯車装置とｋよって構成した
   関節動作用モータアクチュエータであって、前記電動機
   と外枠とは前記軸受を介して所定角度範髄内に相互に回
   転可能に結合し、また前記外枠はコ字状と成して、該コ
   字状の外枠内部に前記電動機と歯車装置とを収納し、さ
   らに前記−車装置の入力端は前記電動機の出力軸に、ま
   た出力端は外枠もしくはフレームにそれぞれ固定したこ
   とを特徴とする関節動作用モータアタチュエータ。