JP2013248685A - ロボットの関節体 - Google Patents

Abstract

【課題】モータへの熱負荷を低減し、且つ、小型化が可能なロボットの関節体及びロボットを提供する。
【解決手段】ロボット１の第１関節体３内に設置された駆動ユニット１０は、モータ２０と、当該モータ２０のモータ軸２９に平行に設けられたブレーキ軸２５と、出力軸２９とブレーキ軸２５の一端部２５ａとを連結してモータ２０の回動をブレーキ軸２５に伝達するプーリー機構４０と、ブレーキ軸２５と同心に設けられた電磁ブレーキ２１及び減速機２２とを備えている。減速機２２内及び電磁ブレーキ２１内には、それぞれブレーキ軸２５の中央部２５ｂ、他端部２５ｃがそれぞれ貫装されている。そして、減速機２２の出力部３１の外周に第２関節体４の作動端が接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、関節体駆動用の駆動ユニットを内蔵するロボットの関節体に関する。

多関節体を有するロボットが、非常停止作動時や停電時等の何らかの異常により停止した際に、姿勢を保持できずに各関節体が自重で垂れ下がると、関節体がロボットの周囲に存在する物に当接してしまい危険である。このため、一般的にロボットには、姿勢保持用のブレーキが設けられている。

例えば、特許文献１には、無励磁ブレーキを備えた産業用ロボットが開示されている。この産業用ロボットの関節体には、当該無励磁ブレーキとモータと減速機とから構成された駆動ユニットが設けられている。そして、減速機の入力軸はモータのモータ軸に直列に接続されている。また、減速機の入力軸は当該減速機を貫通してモータと反対側へ延びており、この入力軸の延設した部分に無励磁ブレーキが取り付けられている。
関節体を回動させてロボットを作動させる場合は、無励磁ブレーキに電流を供給して制動バネの付勢力に抗してアーマチュアをステータに向けて吸引し、ブレーキディスクからアーマチュアを離間させることでブレーキを解除する。即ち、ブレーキを解除している状態では、無励磁ブレーキに常時、電流が供給されている。一方、非常停止や停電等により電流の供給が停止された場合には、制動バネの付勢力によりアーマチュアがブレーキディスクに押し付けられてブレーキが作動する。これにより、ロボットの姿勢を保持することができる。

また、特許文献２には、モータと減速機とブレーキとがそれぞれ別体から構成され、並列に配置されたロボットが開示されている。このロボットのブレーキは、ブレーキ軸がモータのモータ軸と平行になるようにモータの側方に配置されており、ブレーキのブレーキ軸とモータのモータ軸とは、第１の無端ベルトにて連結されている。また、減速機は、ブレーキと反対側のモータの側方に設けられており、減速機の入力軸とモータのモータ軸とは、第２の無端ベルトにて連結されている。したがって、モータとブレーキと減速機とが並列に３列となるように配置されている。

特開平６−２８５７８５号公報 特開２０１０−９４７４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の産業用ロボットでは、関節体が回動する際には、無励磁ブレーキに常時、電流が供給されているため、ブレーキが発熱して高温となる。そして、この熱がモータに伝わることでモータへの熱負荷が増加し、故障の原因となってしまう場合があった。
また、この産業用ロボットでは、モータと減速機とブレーキとが、モータ軸の軸方向に直列に接続されているため、モータ軸の軸方向で関節体の長さが長くなってしまう。このため、この産業用ロボットは、関節体の外方に減速機及びブレーキが突出した突出部を有している。このような突出部を有するロボットは、人が近づかない場所に設置される産業用ロボットとしては利用可能である。しかしながら、自走して人に近付いたり、人と共存して動作する作業用ロボットやアミューズメント用ロボット等は、人が突出部に衝突して怪我をするおそれがあるため、突出部を有することは好ましくない。

一方、特許文献２に記載のロボットでは、モータと減速機とブレーキとが並列に３列となるように配置されているため、モータ軸直交方向の関節体の長さが長くなってしまう。したがって、関節体の小型化が困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、上述したような従来技術の状況の下になされた発明であって、モータへの熱負荷を低減し、且つ、小型化が可能なロボットの関節体を提供することを目的としている。

本発明は、上述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明のロボットの関節体は、モータの出力軸と、前記出力軸と平行に配置されたブレーキ軸と、前記出力軸と前記ブレーキ軸の一端部とを連結して前記モータの回動を前記ブレーキ軸に伝達する伝達機構と、前記ブレーキ軸の中央部が貫装され、前記ブレーキ軸の回動を減速して被駆動部材に伝達する中空の減速機と、前記ブレーキ軸の他端部が貫装され、前記ブレーキ軸を制動する中空の電磁ブレーキと、を備え、
前記被駆動部材の作動端が前記減速機の出力部の外周に接続されていることを特徴とする。

上記ロボットの関節体は、モータの出力軸と、当該出力軸と平行に配置されたブレーキ軸と、中空の減速機及び電磁ブレーキとを備えている。そして、この構成では減速機と電磁ブレーキとを直列に配置し、且つモータと並列に減速機及び電磁ブレーキを配置している。このように、減速機及び電磁ブレーキをモータと別体として設けるとともに、モータと並列に減速機及び電磁ブレーキを配置したため、特許文献１に記載の関節体よりもモータ軸方向の関節体の長さを短くすることができる。
また、１本のブレーキ軸に減速機及び電磁ブレーキが同軸に取り付けられているので、減速機及び電磁ブレーキをモータと並列に２列となるように配置してもモータ軸直交方向の関節体の長さを短くすることができる。したがって、モータと電磁ブレーキと減速機とが並列に３列となるように配置された特許文献２に記載の関節体よりも、モータ軸直交方向の関節体の長さを短くすることができる。
上述したように、モータのモータ軸方向及びモータ軸直交方向の関節体の長さを共に短くすることができるので、関節体を小型化することができる。また、関節体の小型化が可能となることで、設計の自由度が増し、美的外観に優れた関節体を設計することができる。
さらに、モータと別体に電磁ブレーキを設けたので、電磁ブレーキの熱がモータに伝わることを防止できる。これにより、モータへの熱負荷を低減することができる。
また、被駆動部材の作動端が減速機の出力部の外周に接続されているので、出力部の回動によって被駆動部材を回動させることができる。

また、前記電磁ブレーキは、非通電時に前記ブレーキ軸を制動して前記ブレーキ軸の回動を停止させる無励磁ブレーキであってもよい。

このように、無励磁ブレーキを備えているため、非常停止や停電等により電流の供給が停止された場合には、制動バネの付勢力によりアーマチュアがブレーキディスクに押し付けられてブレーキが作動する。これにより、ロボットの姿勢を保持することができる。

また、前記電磁ブレーキは、ブレーキコイルを内包して前記減速機の前記出力部に接続されたステータと、前記ブレーキ軸の他端部に固定されたブレーキディスクと、前記ブレーキコイルへの通電によって制動バネの付勢力に反して前記ステータに吸引されて前記ブレーキディスクとの間に隙間を形成し、且つ非通電時に前記制動バネの付勢力によって前記ブレーキディスクに押圧されて前記ブレーキ軸を制動するアーマチュアと、を備えており、
前記電磁ブレーキの前記ステータは、前記減速機の前記出力部とともに回動して前記ブレーキ軸に対して相対的に回動可能としてもよい。

このように、電磁ブレーキのステータが減速機の出力部に接続されているため、電磁ブレーキを支持するフレーム等の支持材が不要となる。これによって、関節体を小型化することができる。

また、前記減速機は、前記ブレーキ軸と同心に設けられて前記ブレーキ軸と一体に回動可能な入力部と、前記入力部を囲む内歯を内周面に有するとともに回動不能なリング状の固定部と、前記内歯と異なる歯数で前記内歯と噛み合う外歯を外周面に有し、前記入力部の回動を減速して出力する前記出力部とを有し、
前記ブレーキ軸は、前記減速機の前記入力部内、前記固定部内及び前記出力部内に貫装されていてもよい。

このように、出力部の外歯と固定部の内歯とは歯数が異なるため、入力部の回転を減速して出力部に出力することができる。
また、減速機は、入力部を囲うように固定部が設けられ、且つ固定部の内歯に外歯が噛み合うように出力部が配置されているので、ブレーキ軸の軸方向長さを短くすることができる。

本発明によれば、モータへの熱負荷を低減し、且つ、小型化が可能なロボットの関節体を提供することができる。

本発明の実施形態に係る多関節体を有するロボットの全体を示す模式的な斜視図である。 本実施形態に係る第１関節体の片側のカバーケースを取り外した状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る駆動ユニットを示す概念図である。 本実施形態に係る第１関節体の正断面図である。 本発明の思想を適用した遊星歯車減速機の一例を示す図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係る多関節体を有するロボットの全体を示す模式的な斜視図である。
図１に示すように、ロボット１は、基台２と、第１関節体３と、第２関節体４と、第３関節体５と、第４関節体６と、第５関節体７と、を備えている。

ロボット１の基台２は、自走可能な走行装置８に固定されている。なお、ロボット１の基台２は床や架台等に固定されていてもよい。
また、第１関節体３は、基台２上に支持されており、鉛直な回転軸Ａを中心に回動自在である。第１関節体３は、基台２内に設置された駆動ユニット（図示しない）によって回動する。

第２関節体４は、その基端が第１関節体３に支持されており、水平な回転軸Ｂを中心に回動自在である。第２関節体４は、第１関節体３内に設置された駆動ユニット１０によって回動する。

第３関節体５は、その基端が第２関節体４に支持されており、水平な回転軸Ｃを中心に回動自在である。第３関節体５は、第２関節体４内に設置された駆動ユニット１１によって回動する。

第４関節体６は、第３関節体５に支持されており、回転軸Ｄを中心に回動自在である。第４関節体６は、第３関節体５内に設置された駆動ユニット（図示しない）によって回動する。

第５関節体７は、その基端が第４関節体６に支持されており、回転軸Ｅを中心に回動自在である。第５関節体７は、第４関節体６内に設置された駆動ユニット１２によって回動する。また、第５関節体７は、物を把持可能な把持部１３を備えている。

なお、本実施形態では、第１関節体３から第５関節体７までの５つの関節体を用いた場合について説明したが、この数に限定されるものでは無く、設計等により適宜決定することができる。

第１関節体３、第２関節体４及び第４関節体６内にそれぞれ設置された駆動ユニット１０、１１、１２は、ほぼ同じ構成を有している。したがって、以下では、代表例として第１関節体３内に設置された駆動ユニット１０について説明し、第２関節体４及び第４関節体６内にそれぞれ設置された駆動ユニット１１、１２についての説明は省略する。

＜駆動ユニット１０について＞
図２は、本実施形態に係る第１関節体３の片側のカバーケースを取り外した状態を示す斜視図である。
図２に示すように、第１関節体３は、駆動ユニット１０と、フレーム１４と、駆動ユニット１０及びフレーム１４を収容するカバーケース２３と、を備えている。
フレーム１４は、基台２（図１参照）によって回動可能に支持され、駆動ユニット１０を構成する機器を支持する。

図３は、本実施形態に係る駆動ユニット１０を示す概念図である。また、図４は、本実施形態に係る第１関節体３の正断面図である。
図３及び図４に示すように、駆動ユニット１０は、モータ２０と、電磁ブレーキ２１と、減速機２２と、電磁ブレーキ２１及び減速機２２内に貫装されたブレーキ軸２５と、を備えている。

モータ２０は、フレーム１４の下部に支持されて、カバーケース２３内に収容されている。このモータ２０は、エンコーダー２４を有するサーボモータであり、図示しない制御装置の制御指令に応じてモータ軸２９を回転させる。

ブレーキ軸２５は、モータ軸２９と平行に配置されている。このブレーキ軸２５は、フレーム１４に支持された一端部２５ａと、減速機２２が同心に設けられた中央部２５ｂと、電磁ブレーキ２１が同心に設けられた他端部２５ｃと、から構成されている。したがって、電磁ブレーキ２１及び減速機２２は同軸、且つ直列に配置されている。
ブレーキ軸２５は、他端部２５ｃから一端部２５ａへ向かうにしたがって階段状に直径が大きくなるように形成されている。具体的には、中央部２５ｂの直径は、他端部２５ｃの直径よりも大きく形成されている。また、一端部２５ａの直径は、中央部２５ｂの直径よりも大きく形成されている。

次に、減速機２２について説明する。本発明に係る減速機２２について説明する前に、減速機２２の理解を容易にするために図５を用いて本発明の思想を適用した遊星歯車減速機の一例について説明する。その後、本発明に係る減速機２２について説明する。なお、図５に記載の遊星歯車減速機は、本実施形態で使用している減速機２２とは異なるものである。
図５に示すように、遊星歯車減速機５０は、モータからの動力を伝達する入力軸５１と、当該入力軸５１が貫装されたサンギア５２（減速機２２の入力部３２に相当）とを備えている。入力軸５１を回転させることにより、サンギア５２が回転する。
入力軸５１は、モータ（図示しない）からの動力を伝達する一端部５１Ａ（減速機２２のブレーキ軸２５の一端部２５ａに相当）と、モータと反対側に突出した他端部５１Ｂ（減速機２２のブレーキ軸２５の中央部２５ｂ、他端部２５ｃに相当）とから構成される。

また、遊星歯車減速機５０は、サンギア５２の外周面にそれぞれ噛合して配設された複数個のプラネタリギア５３（減速機２２の出力部３１に相当）と、複数個のプラネタリギア５３を自転および公転自在に支持するプラネタリキャリア５４（減速機２２の出力部３１に相当）と、全てのプラネタリギア５３の外側に配置されるとともに、各プラネタリギア５３に噛合して配設されたリングギア５５（減速機２２の固定部３３に相当）と、を備えている。
遊星歯車減速機５０は、入力軸５１を回転させることにより、サンギア５２が回転するとともに、プラネタリギア５３が自転しながらサンギア５２の周囲を公転する。係る場合に、プラネタリキャリア５４もプラネタリギア５３の公転方向に回転する。ここで、リングギア５５は固定されているため、回転しない。
プラネタリキャリア５４に形成されたシャフト孔５７を入力軸５１の他端部５１Ｂが貫通している。

続いて、減速機２２について図４及び図６を用いて説明する。図６は、図４のＡ−Ａ断面図である。
図４及び図６に示すように、減速機２２は、入力部３２と、フレーム１４に固定されて入力部３２を囲むリング状の固定部３３と、入力部３２及び固定部３３と協働して入力部３２の回転を減速して出力する出力部３１と、を備えている。
減速機２２の入力部３２内、固定部３３内及び出力部３１内にブレーキ軸２５が貫装されている。

ブレーキ軸２５が貫装された入力部３２は、ブレーキ軸２５にボルト３９にて固定されるとともに、ブレーキ軸２５と同心に設けられている。これにより、ブレーキ軸２５と一体に回転可能である。
入力部３２は、ブレーキ軸２５に固定され、楕円形状の外周面を有するカム部材４５と、カム部材４５の外周面に嵌合された内輪４４と、内輪４４に沿って配列された複数の球体３７と、を有している。

また、固定部３３は、複数の球体３７を囲む内歯３３ａを内周面に有している。
そして、出力部３１は、内歯３３ａと噛み合う外歯３８ａを有するキャリア部３４と、キャリア部３４に接続されたカップ形状のハブ３５とから構成されている。
キャリア部３４は、球体３７と内歯３３ａとの間に配置されて内輪４４と協働して球体３７を挟持するとともに、内歯３３ａと異なる歯数を有して内歯３３ａと噛み合う外歯３８ａを外周面に有するリング状の弾性変形可能な外輪３８を有する。
そして、キャリア部３４に形成されたシャフト孔３４ａをブレーキ軸２５が貫通している。

入力部３２は楕円形状のカム部材４５を有しているので、球体３７を挟持する外輪３８も楕円形状を有することとなる。即ち、キャリア部３４も楕円形状の外周面を有する。このため、キャリア部３４の長軸部分の外歯３８ａが固定部３３の内歯３３ａと噛み合い、短軸部分の外歯３８ａが固定部３３の内歯３３ａから離れた状態となる。係る状態で、固定部３３を固定し、入力部３２を回動させると、キャリア部３４の外輪３８は弾性変形して、キャリア部３４の外歯３８ａと固定部３３の内歯３３ａとの噛み合い位置が順次周方向へ移動することとなる。そして、入力部３２が１回転すると、キャリア部３４の外歯３８ａと固定部３３の内歯３３ａとは歯数が異なるため、入力部３２の回転を減速してキャリア部３４に出力することができる。

キャリア部３４に接続されているハブ３５は、ブレーキ軸２５によって貫通されたリング状の端壁３５ａと、端壁３５ａの外周縁部から減速機２２と反対側に延設された筒状の側壁３５ｂと、を備えており、カップ形状を有している。
ハブ３５は、軸受３６によりブレーキ軸２５に対して回動可能に支持されている。そして、ハブ３５の内側には電磁ブレーキ２１が収容されている。

電磁ブレーキ２１は、モータ２０と別体に構成され、ブレーキ軸２５の他端部２５ｃと同心に設けられている。この電磁ブレーキ２１は、ハブ３５に固定されたステータ１９と、ステータ１９に内包されたブレーキコイル２６と、アーマチュア２７と、環状のブレーキディスク２８と、図示しない制動バネと、を備えている。本実施形態では、電磁ブレーキ２１として無励磁ブレーキを用いた。

ブレーキディスク２８は、ブレーキ軸２５の他端部２５ｃと同心に設けられており、ブレーキ軸２５とともに回動可能である。
電磁ブレーキ２１を開放する場合には、ブレーキコイル２６へ電流を供給し、制動バネの付勢力に抗してアーマチュア２７をステータ１９に向けて吸引し、ブレーキディスク２８からアーマチュア２７を離間させる。これにより、ブレーキ軸２５が回転自在となる。
一方、電磁ブレーキ２１を作動させる場合には、ブレーキコイル２６への電流の供給を停止し、制動バネの付勢力によりアーマチュア２７をブレーキディスク２８に押圧させることでブレーキ軸２５の回動を防止する。

電磁ブレーキ２１のステータ１９は、ハブ３５に固定されているため、ブレーキ軸２５に相対的に回動可能である。ステータ１９を介して電磁ブレーキ２１をハブ３５に固定することで、電磁ブレーキ２１を支持するフレームが不要となる。

ハブ３５の外周に第２関節体４の基端（作動端に相当）が接続されている。ハブ３５が回動することにより、第２関節体４は、ブレーキ軸２５（上記回転軸Ｂに相当）を中心として回動する。
本実施形態では、減速機２２として、株式会社ハーモニックドライブシステムズ社製の中空の減速機を用いたが、これに限定されるものではなく、図５に示すような遊星歯車減速機５０を用いてもよい。

モータ２０のモータ軸２９とブレーキ軸２５とは、動力を伝達するプーリー機構（伝達機構に相当）４０にて連結されている。プーリー機構４０は、モータ２０のモータ軸２９に固着された第１プーリー４１と、ブレーキ軸２５の一端部２５ａに固着された第２プーリー４２と、第１プーリー４１及び第２プーリー４２に係合する無端ベルト４３と、を備えている。
無端ベルト４３として、第１プーリー４１及び第２プーリー４２と当接する面に凸状の歯部を有するタイミングベルトを用いる。これにより、無端ベルト４３はスリップすることが無い。したがって、効率良く動力を伝達することができる。
また、第２プーリー４２の直径は、第１プーリー４１の直径よりも大きく形成されている。これにより、モータ２０の回転数を減少させることができる。

＜駆動ユニット１０の動作について＞
次に、第２関節体４を回動及び停止させる際の駆動ユニット１０の動作について説明する。まず、第２関節体４を回動させる場合について説明し、次に、第２関節体４を停止させる場合について説明する。

第２関節体４を回動させる場合には、まず、モータ２０を駆動させてモータ軸２９を回動させる。モータ軸２９の回動位置及び速度はエンコーダー２４で検出され、制御装置により回動位置及び速度を制御しながら回動させる。
モータ２０の駆動力は無端ベルト４３等のプーリー機構４０を介してブレーキ軸２５に伝達されるとともに、当該ブレーキ軸２５に係合された入力部３２を介して減速機２２に伝達される。そして、回転数が減速機２２により所定の減速比で減速され、キャリア部３４を介してハブ３５に伝達される。これにより、ハブ３５に接続された第２関節体４が回動する。係る場合には、ハブ３５が回動できるように、電磁ブレーキ２１を解除した状態とする。即ち、電磁ブレーキ２１のブレーキコイル２６へ電流を供給して制動バネの付勢力に抗して、アーマチュア２７をステータ１９に向けて吸引し、ブレーキディスク２８からアーマチュア２７を離間させた状態とする。

一方、第２関節体４を停止させる場合には、モータ２０の駆動を停止してモータ軸２９の回動を停止する。これにより、第２関節体４の回動が停止する。なお、電磁ブレーキ２１は、第２関節体４を回動させる場合と同様に、解除した状態のままである。

ところで、非常停止ボタンが押されて非常停止した場合や停電により停止した場合等には、駆動ユニット１０への電流の供給が停止する。したがって、モータ２０への電力の供給が停止するため、モータ２０の駆動が停止し、第２関節体４の回動は停止する。また、ブレーキコイル２６への電流の供給も停止するため、制動バネの付勢力がアーマチュア２７に付勢して当該アーマチュア２７がブレーキディスク２８に押圧されて電磁ブレーキ２１がかかる。これにより、ブレーキ軸２５の回転が防止される。したがって、第２関節体４の姿勢を保持することができる。

上述した本実施形態に係るロボット１の第１関節体３、第２関節体４及び第４関節体６は、モータ２０と、当該モータ２０の出力軸２９と平行に設けられたブレーキ軸２５と、ブレーキ軸２５に同心に設けられた減速機２２及び電磁ブレーキ２１とを備えている。そして、この構成では、電磁ブレーキ２１と減速機２２とを直列に配置し、且つモータ２０と平行に電磁ブレーキ２１及び減速機２２を配置している。このように、電磁ブレーキ２１及び減速機２２をモータ２０と別体として設けるとともに、モータ２０と並列に電磁ブレーキ２１及び減速機２２を配置したため、特許文献１に記載の関節体よりもモータ２０の出力軸方向の各関節体３、４、６の長さを短くすることができる。
また、１本のブレーキ軸２５に電磁ブレーキ２１及び減速機２２が同軸に取り付けられ、更に、減速機２２の入力部３２、固定部３３及び出力部３１はブレーキ軸方向に短くなるように構成されているため、電磁ブレーキ２１及び減速機２２をモータ２０の上方に並列に２列となるように配置してもモータ軸直交方向の各関節体３、４、６の長さを短くすることができる。したがって、モータ２０と電磁ブレーキ２１と減速機２２とが並列に３列となるように配置された特許文献２に記載の関節体よりも、モータ２０の出力軸直交方向の各関節体３、４、６の長さを短くすることができる。
したがって、モータ２０の出力軸方向及び出力軸直交方向の各関節体３、４、６の長さを共に短くすることができるため、各関節体３、４、６を小型化することができる。また、各関節体３、４、６の小型化が可能となることで、設計の自由度が増すため、美的外観に優れた関節体３、４、６及びロボット１を設計することができる。

さらに、モータ２０と別体に電磁ブレーキ２１を設けたので、電磁ブレーキ２１の熱がモータ２０に伝わることを防止できる。これにより、モータ２０への熱負荷を低減することができる。
また、特に、ハブ３５内に電磁ブレーキ２１を設けるため、電磁ブレーキ２１の熱が、減速機２２やモータ２０に伝達することを好適に防止することが出来る。

そして、モータ２０のモータ軸２９とブレーキ軸２５とは無端ベルト４３で連結されているため、モータ２０の駆動力をブレーキ軸２５を介して減速機２２に伝達することができる。また、無端ベルト４３を用いるため、歯車を介して動力を伝達する場合よりも静かに各関節体３、４、６を回動させることができる。

なお、第２関節体４及び第４関節体６内にそれぞれ設置された駆動ユニット１１、１２の構成内容は、第１関節体３内に設置された駆動ユニット１０とほぼ同じであるが、各構成要素の大きさ、性能等はそれぞれ異なるものを用いてもよい。例えば、第２関節体４のモータは、第１関節体３のモータ２０の出力よりも小さいものを用い、また、第４関節体６のモータは、第２関節体４のモータの出力よりも小さいものを用いてもよい。第１関節体３のモータ２０は、第１関節体３よりも上方に存在する第２関節体４、第３関節体５、第４関節体６及び第５関節体７等を回動させるため、高い出力トルクを要する。一方、第４関節体６のモータは、第５関節体７のみを回動させるため、出力トルクの低いものでよい。したがって、上方に位置する関節体ほど出力トルクの低いモータを用いることができる。出力トルクの低いモータを用いることで、モータのサイズを小さくすることができる。これにより、上方に向かうにしたがって、関節体を小型化することが可能となる。

なお、本実施形態では、人間の腕のような動作をするロボット１について説明したが、腕に限定されるものではなく、脚のような動作をするロボット、蛇のような動作をするロボット等に適用してもよい。

本発明は、産業用ロボットへの適用のみならず、自走して人に近付いたり、人と共存して動作する作業用ロボットやアミューズメント用ロボットに適用できる。

１ ロボット
２ 基台
３ 第１関節体
４ 第２関節体
５ 第３関節体
６ 第４関節体
７ 第５関節体
８ 走行装置
１０ 駆動ユニット
１１ 駆動ユニット
１２ 駆動ユニット
１３ 把持部
１４ フレーム
１９ ステータ
２０ モータ
２１ 電磁ブレーキ
２２ 減速機
２３ カバーケース
２４ エンコーダー
２５ ブレーキ軸
２５ａ 一端部
２５ｂ 中央部
２５ｃ 他端部
２６ ブレーキコイル
２７ アーマチュア
２８ ブレーキディスク
２９ モータ軸
３１ 出力部
３２ 入力部
３３ 固定部
３３ａ 内歯
３４ キャリア部
３４ａ シャフト孔
３５ ハブ
３５ａ 端壁
３５ｂ 側壁
３６ 軸受
３７ 球体
３８ 外輪
３８ａ 外歯
３９ ボルト
４０ プーリー機構
４１ 第１プーリー
４２ 第２プーリー
４３ 無端ベルト
４４ 内輪
４５ カム部材

Claims (4)

1. モータの出力軸と、前記出力軸と平行に配置されたブレーキ軸と、前記出力軸と前記ブレーキ軸の一端部とを連結して前記モータの回動を前記ブレーキ軸に伝達する伝達機構と、前記ブレーキ軸の中央部が貫装され、前記ブレーキ軸の回動を減速して被駆動部材に伝達する中空の減速機と、前記ブレーキ軸の他端部が貫装され、前記ブレーキ軸を制動する中空の電磁ブレーキと、を備え、
   前記被駆動部材の作動端が前記減速機の出力部の外周に接続されていることを特徴とするロボットの関節体。
2. 前記電磁ブレーキは、非通電時に前記ブレーキ軸を制動して前記ブレーキ軸の回動を停止させる無励磁ブレーキであることを特徴とする請求項１に記載のロボットの関節体。
3. 前記電磁ブレーキは、ブレーキコイルを内包して前記減速機の前記出力部に接続されたステータと、前記ブレーキ軸の他端部に固定されたブレーキディスクと、前記ブレーキコイルへの通電によって制動バネの付勢力に反して前記ステータに吸引されて前記ブレーキディスクとの間に隙間を形成し、且つ非通電時に前記制動バネの付勢力によって前記ブレーキディスクに押圧されて前記ブレーキ軸を制動するアーマチュアと、を備えており、
   前記電磁ブレーキの前記ステータは、前記減速機の前記出力部とともに回動して前記ブレーキ軸に対して相対的に回動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットの関節体。
4. 前記減速機は、前記ブレーキ軸と同心に設けられて前記ブレーキ軸と一体に回動可能な入力部と、前記入力部を囲む内歯を内周面に有するとともに回動不能なリング状の固定部と、前記内歯と異なる歯数で前記内歯と噛み合う外歯を外周面に有し、前記入力部の回動を減速して出力する前記出力部とを有し、
   前記ブレーキ軸は、前記減速機の前記入力部内、前記固定部内及び前記出力部内に貫装されていることを特徴とする請求項１から３のうち何れか一項に記載のロボットの関節体。

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