JP2003134779A - ロボット用モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型かつ軽量とし所望のイナーシャを有し、
ロボットに用いて有用なロボット用モータを提供する。 【解決手段】 このロボット用モータは、外周にコイル
３７が設けられて第１の部材２１に取り付けられるステ
ータ２７を有し、このステータ２７にはモータシャフト
２４が回転自在に支持されて第２の部材２２に連結され
ている。モータシャフト２４に取り付けられるアウター
ロータ４３の内周面には永久磁石４４が設けられてお
り、このアウターロータ４３は第１の部材２１に形成さ
れた凹部４５内に収容されている。ステータ２７と第１
の部材２１とによりアウターロータ４３を収容する全閉
構造となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業用ロボットや歩
行ロボットなどの種々のロボットを駆動するためのロボ
ット用モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の部品を組み立てて量産品を製造す
る場合には、１つの部品を他の部品の位置にまで搬送し
たり、部品を組み立てたり、あるいは部品の搬送と組立
とを行うために、産業用ロボットが使用されている。こ
のような産業用ロボットは、通常、ボディ部とこれに所
定の角度の範囲内で回転するアームとを有しており、ア
ームの先端に装着されたハンド部に部品を把持するフィ
ンガーなどを取り付けることにより、部品を把持して所
定の位置から他の位置に部品を搬送することができる。
産業用ロボットには、相互に回転自在に連結された複数
のアームを有するタイプもあり、複数のアームを設ける
ことによってフィンガーをより複雑な軌跡で移動させる
ことができる。

【０００３】産業ロボットなどの各種ロボットにおける
アームやフィンガーなどのように、１つの部材とこれに
対して回転自在に設けられた他の部材との関節部分で部
材を回転駆動するためには、一般に直流のサーボモータ
が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】モータの応答性を高め
るには、モータ回転部のイナーシャつまり慣性力が小さ
い方が好ましい。しかしながら、被駆動部材の円滑な回
転移動を確保するためには、ロボットによってはモータ
と被駆動部材のイナーシャの比を所定の範囲に設定する
必要がある。このため、従来では、ロータシャフトに慣
性力を大きくするための重りを取り付けて、モータと被
駆動部材のイナーシャを調整するようにしているが、こ
れではモータの重量が大きくなるという問題点がある。

【０００５】一方、ロボットによってはその小型化のた
めに、関節駆動用のモータの軸方向寸法が短く、しかも
出力トルクの高いモータが要求されている。直流のサー
ボモータは、通常、永久磁石が設けられたロータと、コ
イルが配置されたステータとを有しており、モータシャ
フトに設けられた永久磁石を外側から囲むようにステー
タを配置したインナーロータ形と、ステータの外側に円
筒形状のロータを配置し、ロータをモータシャフトに連
結させるようにしたアウターロータ形とがある。

【０００６】アウターロータ形は、インナーロータ形に
比して軸方向の寸法を短くすることができ、高トルクを
得ることができるが、ステータの外側にアウターロータ
が配置されることから、円筒形状のアウターロータをモ
ータケースにより収容し、アウターロータを介して内部
に異物などが入り込むことを防止する構造とする必要が
ある。このように、アウターロータ形はイナーシャの増
減に関与しない部材であるモータケースをモータに設け
る必要があることから、モータの重量が増加してしまう
だけでなく、モータの構造が複雑となるという問題点が
ある。

【０００７】本発明の目的は、小型かつ軽量とし所望の
イナーシャを有し、ロボットに用いて有用なロボット用
モータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のロボット用モー
タは、第１の部材とこの第１の部材に対して回転自在に
装着される第２の部材を有するロボットを駆動するロボ
ット用モータであって、外周にコイルが設けられた筒体
を有し、前記第１の部材に取り付けられるステータと、
前記ステータに回転自在に支持され、前記第２の部材に
連結されるモータシャフトと、内周面に永久磁石が設け
られ、前記モータシャフトに取り付けられるアウターロ
ータとを有し、前記アウターロータを前記第１の部材に
形成された凹部内に収容することを特徴とする。

【０００９】本発明のロボット用モータは、前記ステー
タと前記第１の部材とにより前記アウターロータを収容
する全閉構造としたことを特徴とする。

【００１０】本発明のロボット用モータは、前記アウタ
ーロータの内方に形成されるスペース内に回転検出器な
どの制御機器を設けたことを特徴とする。

【００１１】本発明にあっては、ロボットを構成する２
つの部材を関節動作させるモータをアウターロータ形の
モータとしたので、高い出力トルクを得るとともに軸方
向の寸法を短くすることができ、ロボットの小型化を達
成することができる。また、モータのアウターロータを
モータカバーを使用することなく、ロボットを構成する
部材に形成された凹部内に収容するようにしたので、部
品点数を少なくしてモータ構造を簡単にすることきがで
きるとともに、モータ自体の重量を軽減して軽量形のモ
ータとすることができる。さらに、アウターロータの内
方に形成されるスペース内に位置検出器などの制御機器
を組み込むことによって、ロボットの小型化を達成する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施の形態であるロボッ
ト用モータを組み込むことが可能な産業用ロボットを示
す正面図である。図１に示すように、基台１０に垂直軸
を中心に回転自在に装着されたボディ部１１には、上下
方向に回転自在に揺動アーム１２が取り付けられてお
り、この揺動アーム１２の先端にはフィンガー１３を有
するハンド部１４が回転自在に装着されている。ボディ
部１１を回転するために基台１０内には図示しないモー
タが組み込まれ、揺動アーム１２を回転させるためにボ
ディ部１１にはモータ１５が取り付けられ、ハンド部１
４を回転するために揺動アーム１２にはモータ１６が取
り付けられ、これらのモータは制御装置１７からの信号
により制御されるようになっている。

【００１４】このようなロボットを用いて部品を第１の
位置から第２の位置まで搬送する際には、それぞれのモ
ータを駆動することによりフィンガー１３によって部品
を把持して搬送することになる。

【００１５】図２は本発明の一実施の形態であるロボッ
ト用モータを示す断面図であり、図１に示した産業用ロ
ボットのように、ボディ部などの第１の部材２１に対し
て回転自在に装着された揺動アームなどの第２の部材２
２を回転駆動するために使用することができる。このモ
ータはアウターロータ形のサーボモータであり、第１の
部材２１に軸受２３を介して回転自在に装着されたモー
タシャフト２４には第２の部材２２が連結されている。
モータシャフト２４と第２の部材２２との間には、減速
機構２５が配置されており、モータシャフト２４の回転
は減速して第２の部材２２に伝達されることになる。減
速機構としては、ウォーム歯車や波動歯車装置などを使
用することができる。

【００１６】モータシャフト２４の外側には軸受２６を
介してステータ２７が配置されており、このステータ２
７は軸受２６が嵌合する小径筒体３１と、外周に鉄心３
２が固定された大径筒体３３と、小径筒体３１を大径筒
体３３に連結する径方向部３４とを有している。大径筒
体３３に連なって端板部３５が設けられており、この端
板部３５は第１の部材２１に対してねじ部材３６により
固定されるようになっている。

【００１７】鉄心３２に形成されたスリットにはコイル
３７が巻き付けられており、モータシャフト２４に固定
される端板部４１と、これに一体に連なる円筒体４２と
を有するアウターロータ４３の円筒体４２内周面には、
鉄心３２の外周面に対応させて永久磁石４４が設けられ
ている。アウターロータ４３は第１の部材２１に形成さ
れた凹部４５内に入り込んでおり、第１の部材２１に固
定されるステータ２７により凹部４５は全閉構造とな
り、アウターロータ４３とステータ２７との間には、異
物などが入り込むことが防止される。

【００１８】ロータの回転位置に応じてコイル３７に対
する電流の切換を制御するために、ステータ２７内に取
り付けられた基板４６にはホール素子４７が設けられて
いる。ただし、回転中のロータの回転位置の検出には、
ホール素子を用いた磁電変換方式のみならず、発光ダイ
オードを用いた光電変換方式、インダクタンス変化を用
いた高周波スイッチ方式としても良い。

【００１９】アウターロータ４３の内方に形成されるス
ペースのうち、ステータ２７の大径筒体３３の内部に
は、モータシャフト２４の回転角度を検出して制御部に
フィードバック信号を送るために、制御機器しての回転
検出器４８が設けられている。この回転検出器４８内に
はロータリエンコーダ４９が収容されており、このロー
タリエンコーダ４９はモータシャフト２４に固定されて
いる。ただし、モータシャフト２４の回転角度の検出を
タコジェネレータやレゾルバーなどによって行うように
しても良い。このように、アウターロータ４３の内方に
形成されるデッドスペースを利用して、そのスペース内
に回転検出器４８を組み込むことによって、ロボットを
小型化することができる。また、回転検出器４８に代え
て、モータの作動を制御するためのコントローラやドラ
イバーを制御機器としてこれをアウターロータ４３の内
方のスペースに組み込むようにしても良い。

【００２０】上述のように、ロボットの関節部の回転駆
動をアウターロータ形のサーボモータとしたので、高い
出力トルクを得ることができるとともに、軸方向の寸法
を短くすることができる。これにより、小型かつ扁平の
モータによってロボットを構成する部材相互の回転駆動
を行うことができる。

【００２１】また、モータが取り付けられる第１の部材
２１の凹部４５を利用してその中にアウターロータ４３
を組み込むことにより、アウターロータ４３をカバーす
るためのモータケースを用いることが不要となり、部品
点数を低減してモータの構造が簡単になるとともにモー
タを軽量化することができる。

【００２２】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。たとえば、このロボット用モータは図１に示すよ
うな産業用ロボットを構成する部材の駆動にも適用する
ことができるとともに、関節運動を行う部材を駆動する
場合であれば、ロボット玩具や歩行ロボットなどの関節
部の運動に適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、モータをアウターロー
タ形としたので、モータシャフトから永久磁石までの回
転半径が大きくなって回転部のイナーシャが大きくな
る。これにより、ロボットの関節運動を行うために、重
りなどを付加することなく、円滑にロボット駆動を行う
ことができる。しかも、高い出力トルクを得るとともに
軸方向の寸法を短くすることができ、ロボットの小型化
を達成することができる。

【００２４】ロボットを構成する部材に形成された凹部
内にアウターロータを収容するようにしたので、モータ
カバーを使用してアウターロータを覆うことが不要とな
り、部品点数を少なくしてモータ構造を簡単にすること
ができるとともに、モータ自体の重量を軽減して軽量形
のモータとすることができる。

【００２５】アウターロータの内方に形成されるスペー
ス内に位置検出器などの制御機器を組み込むことによっ
て、ロボットの小型化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるロボット用モータ
を組み込むことが可能な産業用ロボットを示す正面図で
ある。

【図２】本発明の一実施の形態であるロボット用モータ
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 基台 １１ ボディ部 １２ 揺動アーム １４ ハンド部 １５，１６ モータ ２１ 第１の部材 ２２ 第２の部材 ２４ モータシャフト ２７ ステータ ３２ 鉄心 ４３ アウターロータ ４４ 永久磁石 ４５ 凹部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 BS10 CX01 CY36 HS27 5H019 AA07 BB01 BB02 BB05 BB08 BB12 BB20 BB28 CC04 DD01 FF01 5H611 AA01 BB01 BB08 PP05 QQ01 QQ03 RR02 RR04 UA01 UA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材とこの第１の部材に対して回
   転自在に装着される第２の部材を有するロボットを駆動
   するロボット用モータであって、 外周にコイルが設けられた筒体を有し、前記第１の部材
   に取り付けられるステータと、 前記ステータに回転自在に支持され、前記第２の部材に
   連結されるモータシャフトと、 内周面に永久磁石が設けられ、前記モータシャフトに取
   り付けられるアウターロータとを有し、 前記アウターロータを前記第１の部材に形成された凹部
   内に収容することを特徴とするロボット用モータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロボット用モータにおい
   て、前記ステータと前記第１の部材とにより前記アウタ
   ーロータを収容する全閉構造としたことを特徴とするロ
   ボット用モータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のロボット用モー
   タにおいて、前記アウターロータの内方に形成されるス
   ペース内に回転検出器などの制御機器を設けたことを特
   徴とするロボット用モータ。