JP2019097342A - 駆動装置およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ機構において発生した熱を、ハウジングを介してモータに伝わり難くすることが可能な駆動装置を提供すること。【解決手段】駆動装置は、モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置であって、前記モータと、前記モータの回転を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、前記駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構と、前記駆動伝達系を収容するとともに、前記モータと前記ブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられるハウジングとを備え、当該ブレーキ機構において発生した熱が前記ハウジングを介して前記モータに伝わり難くするための熱対策構造を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、駆動装置およびロボットに関する。

従来、モータおよび駆動伝達系を一体化した駆動装置が知られており、このような駆動装置は、例えば、ロボットの関節等を動作させるために使用される。また、このような駆動装置において、ブレーキ機構によって駆動伝達系の回転を制動させることができるようにした技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

ところで、上述した駆動装置において、ハウジング内に駆動伝達系を収容するとともに、ハウジングにモータとブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられる構成を採用したものがある。このように、ハウジングに対してモータとブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられる駆動装置では、ブレーキ機構において発生した熱が、ハウジングを通じて、モータに伝わってしまい、モータの異常動作を引き起こしてしまう虞がある。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、ブレーキ機構において発生した熱を、ハウジングを介してモータに伝わり難くすることが可能な駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の駆動装置は、モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置であって、前記モータと、前記モータの回転を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、前記駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構と、前記駆動伝達系を収容するとともに、前記モータと前記ブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられるハウジングとを備え、当該ブレーキ機構において発生した熱が前記ハウジングを介して前記モータに伝わり難くするための熱対策構造を有する。

本発明によれば、ブレーキ機構において発生した熱を、ハウジングを介してモータに伝わり難くすることが可能な駆動装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る駆動装置の構成を示す平面図である。 （ａ）は、図１に示す駆動装置のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）は、図２（ａ）に示すブレーキ機構の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る駆動装置の外観を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る駆動装置が備えるブレーキカバーの外観を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る駆動装置におけるブレーキ機構の取付方法を説明するための図である。 図２（ａ）に示すブレーキ機構（断熱材をさらに備える構成）の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る駆動装置が備えるブレーキカバー（変形例）の外観（裏面側）を示す図である。 図２（ａ）に示すブレーキ機構（熱伝導材をさらに備える構成）の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る駆動装置の構成を示す平面図である。 図９に示す駆動装置のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３実施形態に係る駆動装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施例に係るロボットの一部概略構成を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。

（駆動装置１００の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１００の構成を示す平面図である。図２（ａ）は、図１に示す駆動装置１００のＡ−Ａ断面図である。なお、以下の説明では、便宜上、図中Ｘ軸方向（各回転軸の軸方向）を上下方向としているが、駆動装置１００の取り付け方向や駆動対象の動作等によって、必ずしも図中Ｘ軸方向が上下方向になるとは限らない。

駆動装置１００は、モータ１０１の回転を複数段のギヤによって減速し、出力軸１０６から出力する装置である。本実施形態では、モータ１０１にＤＣブラシレスモータを用いているが、本発明は、ＤＣモータであっても転用可能である。図１および図２（ａ）に示すように、駆動装置１００は、モータ１０１、第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、出力軸１０６、出力ギヤ１０７、出力フランジ１０８、およびハウジング１２０を備えている。このうち、第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、出力軸１０６、および出力ギヤ１０７は、特許請求の範囲に記載の「駆動伝達系」を構成する。

図２（ａ）に示すように、駆動装置１００は、ハウジング１２０内において、４つの回転軸（モータ１０１が有する駆動軸１０１Ａ、第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、出力軸１０６）が、いずれも上下方向（図中Ｚ軸方向）を軸方向として、互いに並行かつ同一直線上に並べて設けられている。駆動軸１０１Ａは、モータ１０１が有する回転軸であり、ハウジング１２０の底面に取り付けられたモータ１０１から、ハウジング１２０の内部へと挿入されている。第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、および出力軸１０６の各々は、ハウジング１２０内に固設された上下一対のベアリング１０９によって、両端が回転自在に支持されている。これにより、各回転軸間は、所定の距離精度が保たれている。

また、ハウジング１２０内において、３つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、および出力ギヤ１０７）が配置されている。

第１ギヤ１０３は、第１ピニオン軸１０２に圧入されており、第１ピニオン軸１０２に対して空転することなく、第１ピニオン軸１０２と等速で回転する。第１ギヤ１０３は、モータ１０１の駆動軸１０１Ａに形成されているギヤ（本実施形態では、はすば歯車を用いているが、平歯車等を用いてもよい）と噛み合うことにより、駆動軸１０１Ａからの回転力が伝わって回転する。

第２ギヤ１０５は、第２ピニオン軸１０４に圧入されており、第２ピニオン軸１０４に対して空転することなく、第２ピニオン軸１０４と等速で回転する。第２ギヤ１０５は、第１ピニオン軸１０２に形成されているギヤと噛み合うことにより、第１ピニオン軸１０２からの回転力が伝わって回転する。

出力ギヤ１０７は、出力軸１０６に圧入されており、出力軸１０６に対して空転することなく、出力軸１０６と等速で回転する。出力ギヤ１０７は、第２ピニオン軸１０４に形成されているギヤと噛み合うことにより、第２ピニオン軸１０４からの回転力が伝わって回転する。

出力軸１０６は、その上部がハウジング１２０の上面から突出しており、この突出部分には、円盤状の出力フランジ１０８が取り付けられている。出力フランジ１０８は、出力軸１０６とともに回転する。出力フランジ１０８は、駆動装置１００から出力される回転力を、当該回転力を利用する装置に伝えるための部材である。

出力フランジ１０８の回転速度は、モータ１０１の回転速度に対し、３つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、および出力ギヤ１０７）によって減速されたものとなる。したがって、これら３つのギヤの歯数を調整して、減速比を調整することにより、出力フランジ１０８の回転速度を、所望の回転速度まで減速させることができる。なお、図１および図２（ａ）に示す例では、各ギヤが前段の回転軸と噛み合う構成を採用している関係上、第１ギヤ１０３よりも第２ギヤ１０５の直径を大きくしており、第２ギヤ１０５よりも出力ギヤ１０７の直径を大きくしている。各ギヤの厚みも、入力側よりも出力側を大きくしており、これにより、各ギヤのギヤは、増大したトルクに十分に耐えられるようになっている。

出力フランジ１０８の回転力は、当該回転力を利用する装置に伝えられる。例えば、出力フランジ１０８の回転力を、ロボットアームの回転に使用する場合、出力フランジ１０８を、ロボットアームの関節の回転軸と接続することで、ロボットアームを回転させることが可能となる。この際、出力フランジ１０８の表面から突出したピン１０８Ａを、ロボットアームの関節の回転軸にはめ込むことで、当該回転軸の位置合わせおよび滑り止めが可能となる。

制御基板１４０は、モータ１０１の内部に設けられたエンコーダ（回転角検知センサ）によって検知されたモータ１０１の回転角から、ロボットアームの動作角度を算出することが可能である。すなわち、制御基板１４０は、エンコーダの出力値に基づいて、モータ１０１の回転角を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、所望の角度とすることができる。

なお、ロボットアームの動作角度をより正確に検出するために、例えば、図２に示すように、制御基板１４０の出力軸１０６の下端部と対向する位置に、出力フランジ１０８（出力軸１０６）の回転角を検出する角度センサ１４２を設けるようにしてもよい。この角度センサ１４２として、例えば、磁気式エンコーダを用いる場合、出力軸１０６の下端部に円形の永久磁石を埋め込み、角度センサ１４２のホールＩＣによって、出力軸１０６の回転に伴う永久磁石のＳ極とＮ極との切り替わりを検知することで、出力フランジ１０８（出力軸１０６）の回転角を検知することが可能となる。制御基板１４０は、角度センサ１４２によって検知された出力フランジ１０８（出力軸１０６）の回転角に基づいて、モータ１０１を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、より正確に所望の角度とすることができる。

（ブレーキ機構１３０）
ここで、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０をさらに備える。ブレーキ機構１３０は、駆動伝達系（駆動軸１０１Ａ、第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、および出力軸１０６）の回転を制動する。本実施形態の駆動装置１００は、複数のギヤを用いて駆動伝達系を構成しているため、モータ１０１の回転力を出力軸１０６に伝達する際の伝達効率が比較的高く（約９０％）、一方で、出力軸１０６の回転力も、モータ１０１に伝わり易いという特性を有している。このため、例えば、本実施形態の駆動装置１００を、ロボットアームに取り付けた場合において、モータ１０１の駆動を停止して、モータ１０１が回転軸の回転を保持していない状態にすると、ロボットアーム自体の自重が、モーメントとして出力軸１０６に伝達される。この場合、モータ１０１が回転軸の回転を保持していないため、そのモーメントにより、ロボットアームは、重力とバランスが取れる釣り合う位置まで、自動的に降下することになる。そこで、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０により、駆動伝達系の回転を機械的に制動することにより、モータ１０１が回転軸の回転を保持していない状態であっても、ロボットアームが自動的に降下してしまうといった事態を回避可能としているのである。

（ブレーキ機構１３０の構成）
図１および図２（ａ）に示すように、ブレーキ機構１３０は、第１ピニオン軸１０２と同軸上に設けられている。具体的には、ブレーキ機構１３０は、第１ピニオン軸１０２における、ハウジング１２０の上面から突出した部分に設けられている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すブレーキ機構１３０の拡大断面図である。図２（ｂ）に示すように、ブレーキ機構１３０は、ブレーキカバー１３１、ロータハブ１３２、ブレーキ本体１３３、ネジ１３４、ロータ１３５、アーマチャ１３６、プレート１３７、およびコイル１３８を有して構成されている。

第１ピニオン軸１０２は、その一部がハウジング１２０の上面から、ブレーキカバー１３１の内部へと突出している。ブレーキカバー１３１の内部において、第１ピニオン軸１０２の先端には、ロータハブ１３２が取り付けられている。ロータハブ１３２は、ピンにより第１ピニオン軸１０２とともに回転する構造となっており、抜け止めのネジ１３４によって第１ピニオン軸１０２の先端に固定されている。

ロータハブ１３２は、ブレーキ本体１３３の内部のロータ１３５と噛み合うように正方形になっている。これにより、第１ピニオン軸１０２が回転すると、その回転はロータハブ１３２を介して、ブレーキ本体１３３の内部のロータ１３５に伝わり、これにより、当該ロータ１３５が回転するようになっている。

制動時には、図示を省略するバネからの付勢力により、アーマチャ１３６が下方に押し下げられる。これにより、ロータ１３５が、アーマチャ１３６とプレート１３７との間に挟みこまれ、その際に生じる摩擦力により、当該ロータ１３５の回転に制動がかけられる仕組みとなっている。

一方、非制動時には、コイル１３８が通電され、これによってコイル１３８とアーマチャ１３６との間に生じる上記付勢力よりも大きい磁気吸引力により、アーマチャ１３６が上方に引き寄せられる。これにより、ロータ１３５は、上記摩擦力から開放され、回転自在な状態となる。

（駆動装置１００が備える熱対策構造）
次に、図２（ｂ）とともに、図３〜図５を参照して、駆動装置１００が備える熱対策構造について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１００の外観を示す図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１００が備えるブレーキカバー１３１の外観を示す図である。図４（ａ）は、ブレーキカバー１３１の上面側を表しており、図４（ｂ）は、ブレーキカバー１３１の裏面側を表している。図５は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１００におけるブレーキ機構１３０の取付方法を説明するための図である。

まず、図５を参照して、ブレーキ機構１３０の取付方法について説明する。図５に示すように、ブレーキカバー１３１は、下側に開口した、概ね円柱状の容器形状をなしている。ブレーキカバー１３１内には、下側の開口からブレーキ本体１３３が収容され、ブレーキカバー１３１の上壁部に形成された開口部を上方から貫通する複数（図５に示す例では、３本）の固定ネジ（図２（ｂ）参照）によって、ブレーキカバー１３１の上壁部に対してネジ止め固定される。ブレーキカバー１３１は、このようにブレーキ本体１３３を保持した状態で、ハウジング１２０の上面（第１ピニオン軸１０２と同軸上）に取り付けられる。この際、第１ピニオン軸１０２の先端に固定されているロータハブ１３２が、ブレーキ本体１３３の内部のロータ１３５と噛み合う。

具体的には、図４に示すように、ブレーキカバー１３１の下縁部には、その外周の全部（但し、一部でもよい）に亘って、外側に広がるフランジ部１３１Ｂが設けられている。また、図４（ｂ）に示すように、ブレーキカバー１３１の下縁部には、その外周の略全部（但し、一部でもよい）に亘って、下方（ハウジング１２０側）に突出した、インロー１３１Ｃ（「係合部」の一例）が形成されている。また、ハウジング１２０の上面（第１ピニオン軸１０２と同軸上）には、ブレーキカバー１３１の直径と略同寸法の直径を有する、円形状の凹部１２０Ｂが形成されている。

そして、ブレーキカバー１３１は、インロー１３１Ｃが、凹部１２０Ｂ内に嵌め込まれるとともに、フランジ部１３１Ｂの底面が、ハウジング１２０における凹部１２０Ｂの外周に沿った面と当接することにより、ハウジング１２０に対して取り付けられる。この際、ブレーキカバー１３１は、インロー１３１Ｃが、凹部１２０Ｂの内周面と係合することにより、正確に第１ピニオン軸１０２と同軸上となるように、位置決めされる。さらに、ブレーキカバー１３１は、フランジ部１３１Ｂに形成された開口部を上方から貫通する複数（図５に示す例では、３本）の固定ネジ（図２（ｂ）参照）によって、ハウジング１２０に対してネジ止め固定される。これにより、駆動装置１００に対して、ブレーキ機構１３０が取り付けられることとなる。

次に、駆動装置１００の熱対策構造について説明する。上述したように、ブレーキ機構１３０は、非制動時に、常にコイル１３８に所定の電流が流れる状態となるため、大きな発熱源となる。このようにブレーキ機構１３０において発生した熱が、モータ１０１に伝わると、モータ１０１が異常停止してしまう虞がある。一般的に、モータ１０１は、自身の温度が温度センサによって監視されており、自身の温度が所定の温度以上となった場合に、異常停止するように安全制御がなされるからである。

そこで、本実施形態の駆動装置１００は、このようなモータ１０１の異常停止が頻繁に生じてしまうことの無いように、ブレーキ機構１３０において発生した熱を効率的に放熱する等により、モータ１０１に伝わり難くなるように、以下に示す各種熱対策構造を有しているのである。

（熱対策構造１）
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ本体１３３の最上部（すなわち、ハウジング１２０から最も離れた位置）に、発熱源であるコイル１３８を設けている。また、ブレーキ本体１３３の上面（「第２の面」の一例）を、ブレーキカバー１３１の上壁部の内面に、面接触させる構成を採用している。また、ブレーキ本体１３３の下面（すなわち、プレート１３７。「第１の面」の一例）を、ハウジング１２０に接触させない構成を採用している。さらに、ブレーキカバー１３１には、放熱性の高い素材（例えば、アルミ等）が用いられている。

本構成により、本実施形態の駆動装置１００は、コイル１３８において発生した熱が、ブレーキ本体１３３の上面からブレーキカバー１３１へ積極的に伝わるようになっている。すなわち、コイル１３８において発生した熱が、ブレーキ本体１３３の下面から、ハウジング１２０へ直接的に伝わらないようになっている。そして、ブレーキ本体１３３の上面からブレーキカバー１３１に伝わってきた熱が、ブレーキカバー１３１から外部へ、接触的に放熱されるようになっている。

したがって、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０において発生した熱が、モータ１０１に伝わり難くなっている。なお、駆動装置１００を駆動対象（例えば、ロボットアーム）に取り付ける際には、ブレーキカバー１３１の表面を、駆動対象の表面に接触させるようにしてもよい。この場合、ブレーキ機構１３０において発生した熱を、駆動対象へ積極的に逃がすことが可能となり、したがって、ブレーキ機構１３０において発生した熱を、モータ１０１により伝わり難くすることが可能である。

（熱対策構造２）
図２（ｂ）〜図５に示すように、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキカバー１３１の上壁部の表面に、複数のスリット１３１Ａ（溝状に切り欠かれた凹部）が形成されている。これにより、ブレーキカバー１３１は、その上壁部の表面の表面積が拡大され、ブレーキ本体１３３の上面から伝わってきた熱を、大気中へ効率的に放熱できるようになっている。したがって、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０において発生した熱が、モータ１０１に伝わり難くなっている。なお、ブレーキカバー１３１に対し、スリット１３１Ａの代わりに、または、スリット１３１Ａに加えて、凸部（例えば、放熱フィン等）を設けるようにしてもよい。また、ブレーキカバー１３１の側壁部の表面に、凹部および凸部の少なくともいずれか一方を設けるようにしてもよい。

（熱対策構造３）
上記したとおり、ブレーキカバー１３１は、ハウジング１２０に対して取り付けられたとき、そのフランジ部１３１Ｂの底面が、ハウジング１２０における凹部１２０Ｂの外周に沿った面と当接する。すなわち、ブレーキカバー１３１は、フランジ部１３１Ｂの底面のみをハウジング１２０と接触させることにより、ハウジング１２０との接触面積を、比較的小さくすることができる。これにより、ブレーキカバー１３１は、ブレーキ本体１３３から伝わってきた熱を、ハウジング１２０へ伝わり難くすることができる。したがって、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０において発生した熱を、モータ１０１により伝わり難くすることが可能である。

（熱対策構造４）
図３および図５に示すように、ハウジング１２０（第１ピニオン軸１０２の周囲の側壁部）の表面には、複数の放熱フィン１２０Ａ（「凸部」の一例）が形成されている。これにより、ハウジング１２０は、その表面積が拡大され、ブレーキカバー１３１から伝わってきた熱を、大気中へ効率的に放熱できるようになっている。したがって、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０において発生した熱が、モータ１０１に伝わり難くなっている。なお、ハウジング１２０の表面に対し、放熱フィン１２０Ａの代わりに、または、放熱フィン１２０Ａに加えて、凹部（例えば、スリット等）を設けるようにしてもよい。

（駆動装置１００が備え得るさらなる熱対策構造）
次に、図６〜図８を参照して、駆動装置１００が備え得るさらなる熱対策構造について説明する。

本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０において発生した熱が、モータ１０１により伝わり難くなるように、以下に示す熱対策構造５〜７の少なくともいずれか一つを、さらに備えてもよい。

（熱対策構造５）
図６は、図２（ａ）に示すブレーキ機構１３０（断熱材１３１Ｄをさらに備える構成）の拡大断面図である。図６に示す例では、駆動装置１００に対し、熱対策構造５として、ブレーキカバー１３１のフランジ部１３１Ｂと、ハウジング１２０との間に、シート状の断熱材１３１Ｄを設けている。本構成により、駆動装置１００は、ブレーキ本体１３３において発生した熱が、ハウジング１２０へより伝わり難くなる。なお、断熱材１３１Ｄには、熱伝導率が比較的低い素材を用いることが好ましい。

（熱対策構造６）
図７は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置１００が備えるブレーキカバー１３１（変形例）の外観（裏面側）を示す図である。図７に示す例では、駆動装置１００に対し、熱対策構造６として、ブレーキカバー１３１の下縁部に対し、その外周の一部（図７に示す例では、３か所）に、下方（ハウジング１２０側）に突出した、インロー１３１Ｃが形成されている。本構成により、インロー１３１Ｃをブレーキカバー１３１の下縁部の全周に亘って形成する構成（図４参照）と比較して、インロー１３１Ｃとハウジング１２０との接触面積を小さくすることができるため、ブレーキ本体１３３において発生した熱が、ハウジング１２０へより伝わり難くなる。

（熱対策構造７）
図８は、図２（ａ）に示すブレーキ機構１３０（熱伝導材１３１Ｅをさらに備える構成）の拡大断面図である。図８に示す例では、駆動装置１００に対し、熱対策構造７として、ブレーキカバー１３１の上壁部の内面と、ブレーキ本体１３３の上面との間に、シート状の熱伝導材１３１Ｅを設けている。本構成により、駆動装置１００は、ブレーキ本体１３３とブレーキカバー１３１との接触面積が増大するため、ブレーキ本体１３３において発生した熱が、ブレーキ本体１３３の上面からブレーキカバー１３１へより積極的に伝わるようになる。なお、熱伝導材１３１Ｅには、熱伝導率が比較的高い素材（例えば、シリコンゴム等）を用いることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１３０において発生した熱をハウジング１２０に伝わり難くするための各種熱対策構造を有している。これにより、本実施形態の駆動装置１００によれば、ブレーキ機構１３０において発生した熱を、モータ１０１により伝わり難くすることができる。したがって、本実施形態の駆動装置１００によれば、モータ１０１の異常停止が頻繁に生じてしまう等の事象の発生を抑制することができる。

特に、本実施形態の駆動装置１００によれば、ブレーキ機構１３０が、モータ１０１の駆動軸１０１Ａに最も近いギヤである第１ギヤ１０３の回転軸（すなわち、第１ピニオン軸１０２）上に設けられている。すなわち、本実施形態の駆動装置１００によれば、回転トルクが比較的小さい回転軸上に、ブレーキ機構１３０が設けられているため、比較的弱い制動力（アーマチャ１３６を押し付けるバネの付勢力）で、駆動伝達系の回転を制動することができる。このため、本実施形態の駆動装置１００によれば、ブレーキ機構１３０として、比較的小型（すなわち、発熱量が比較的小さいもの）のものを採用することができる。したがって、本実施形態の駆動装置１００によれば、ブレーキ機構１３０において発生した熱を、モータ１０１により伝わり難くすることができる。

〔第２実施形態〕
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。

（駆動装置１５０の構成）
図９は、本発明の第２実施形態に係る駆動装置１５０の構成を示す平面図である。図１０は、図９に示す駆動装置１５０のＡ−Ａ断面図である。なお、第２実施形態の駆動装置１５０において、第１実施形態の駆動装置１００と同様の構成要素については、駆動装置１００と同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。

図９および図１０に示すように、第２実施形態の駆動装置１５０は、駆動伝達系の最終段として、出力軸１０６の代わりに、遊星（プラネタリ）ギヤユニット１６０が設けられている点で、第１実施形態の駆動装置１００と異なる。遊星ギヤユニット１６０は、太陽ギヤ１６１、複数の遊星ギヤ１６２、外輪ギヤ１６３、および遊星キャリヤ１６４を備えて構成されている。

太陽ギヤ１６１は、出力ギヤ１０７および出力フランジ１０８と同軸上に配置されており、出力ギヤ１０７とともに回転する。各遊星ギヤ１６２は、遊星キャリヤ１６４の底面に形成されている軸に圧入されており、且つ、太陽ギヤ１６１と、ハウジング１２０に固定された外輪ギヤ１６３とに噛み合っている。

駆動装置１５０は、第１実施形態の駆動装置１００と同様に、モータ１０１の回転が、３つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、および出力ギヤ１０７）を介して、減速されつつ太陽ギヤ１６１に伝達されると、太陽ギヤ１６１の回転が、複数の遊星ギヤ１６２に伝達される。そして、各遊星ギヤ１６２は、外輪ギヤ１６３と太陽ギヤ１６１との間を、自転しながら遊星キャリヤ１６４とともに公転する。これにより、複数の遊星ギヤ１６２が、遊星キャリヤ１６４を介して出力フランジ１０８を回転させる。

なお、第２実施形態の駆動装置１５０は、第１実施形態の駆動装置１００と同様に、第１ピニオン軸１０２と同軸上に、ブレーキ機構１３０が設けられている。したがって、第２実施形態の駆動装置１５０によれば、ブレーキ機構１３０において発生した熱に関し、第１実施形態と同様の熱対策構造を適用することにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

加えて、第２実施形態の駆動装置１５０は、出力軸１０６の代わりに、遊星ギヤユニット１６０が設けられているため、駆動伝達系の最終段のギヤ（太陽ギヤ１６１）にかかる負荷を、複数の遊星ギヤ１６２に分散することができる。すなわち、駆動伝達系の最終段のギヤ（太陽ギヤ１６１）の一歯当たりにかかる負荷を低下させることができるため、当該ギヤの長寿命化を図ることができる。特に、本構成は、出力トルクが比較的大きいモータ１０１を用いた場合に、より有用である。

〔第３実施形態〕
次に、図１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。

（駆動装置６００の構成）
図１１は、本発明の第３実施形態に係る駆動装置６００の構成を示す平面図である。図１１に示す駆動装置６００は、２つのモータ（第１のモータ６０１および第２のモータ６５１）を備えており、これら２つのモータの回転を、第１の駆動伝達系および第２の駆動伝達系によって出力ギヤ６０８に伝達し、当該出力ギヤ６０８を回転させる構成を有している。

駆動装置６００において、第１のモータ６０１の駆動軸６０１Ａの回転は、第１の駆動伝達系によって減速され、出力ギヤ６０８へと伝わる。第１の駆動伝達系は、第１実施形態の駆動伝達系と同様に、複数段のギヤおよび複数の回転軸（第１ピニオン軸６０２、第１ギヤ６０３、第２ピニオン軸６０４、第２ギヤ６０５、第３ピニオン軸６０６、および第３ギヤ６０７）を有して構成されている。第１の駆動伝達系は、駆動軸６０１Ａとともに、ハウジング６２０内に収容されている。駆動軸６０１Ａは、ハウジング６２０の底面に取り付けられた第１のモータ６０１から、ハウジング６２０の内部へと挿入されている。

駆動装置６００において、第２のモータ６５１の駆動軸６５１Ａの回転は、第２の駆動伝達系によって減速され、出力フランジ１０８へと伝わる。第２の駆動伝達系は、第１実施形態の駆動伝達系と同様に、複数段のギヤおよび複数の回転軸（第１ピニオン軸６５２、第１ギヤ６５３、第２ピニオン軸６５４、第２ギヤ６５５、第３ピニオン軸６５６、および第３ギヤ６５７）を有して構成されている。第２の駆動伝達系は、駆動軸６５１Ａとともに、ハウジング６２０内に収容されている。駆動軸６５１Ａは、ハウジング６２０の底面に取り付けられた第２のモータ６５１から、ハウジング６２０の内部へと挿入されている。

なお、第１の駆動伝達系および第２の駆動伝達系の具体的な構成は、第１実施形態の駆動伝達系（図２参照）と同様であるため、説明を省略する。但し、この第３実施形態では、第１の駆動伝達系および第２の駆動伝達系を４軸構成としている点で、３軸構成を採用している第１実施形態と異なる。

このように構成された駆動装置６００は、例えば、第１のモータ６０１の駆動軸６０１Ａの回転方向と、第２のモータ６５１の駆動軸６５１Ａの回転方向とを互いに異ならせることにより、出力ギヤ６０８のバックラッシュ（ギヤ間の隙間）を低減することができる。

また、駆動装置６００は、例えば、第１のモータ６０１の駆動軸６０１Ａの回転方向と、第２のモータ６５１の駆動軸６５１Ａの回転方向とを互いに一致させることにより、出力ギヤ６０８を高トルク（２つのモータ６０１，６５１の出力トルクの合成トルク）で回転駆動することができる。

このように構成された駆動装置６００において、第１の駆動伝達系に対しては、当該第１の駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構６３０が設けられている。ブレーキ機構６３０は、第１実施形態と同様に、第１ピニオン軸６０２と同軸上（第１ピニオン軸６０２のハウジング６２０の上面から突出した部分）に設けられている。

また、駆動装置６００において、第２の駆動伝達系に対しては、当該第２の駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構６８０が設けられている。ブレーキ機構６８０は、第１実施形態と同様に、第１ピニオン軸６５２と同軸上（第１ピニオン軸６５２のハウジング６２０の上面から突出した部分）に設けられている。

この第３実施形態の駆動装置６００においても、上記ブレーキ機構６３０，６８０の各々において発生した熱に関し、第１実施形態と同様の熱対策構造を適用することが可能である。これにより、第１，第２の駆動伝達系の各々を制動可能としつつ、上記ブレーキ機構６３０，６８０の各々において発生した熱を、上記モータ６０１，６５１の各々に伝わり難くすることが可能となる。

〔実施例〕
図１２は、本発明の実施例に係るロボット７００の一部概略構成を示す図である。図１２にその一部（ロボットアームの関節部分）を示すロボット７００は、産業用ロボット、家庭用ロボット等、ロボットアームを備える様々な用途のロボットが対象となり得る。図１２に示すように、ロボット７００は、支持体７１０、駆動装置７２０、およびアーム本体７３０を備えている。

アーム本体７３０は、「駆動対象」の一例であり、その末端部分に有する回転軸７１０Ａにおいて、支持体７１０によって回転自在に軸支されている。アーム本体７３０は、駆動装置７２０から出力される回転力によって、回転軸７１０Ａを中心として回転可能である。

駆動装置７２０は、モータ７２１の回転を駆動伝達系によって出力フランジ７２２へ伝達し、出力フランジ７２２を回転させる装置である。図１２に示すように、駆動装置７２０は、出力フランジ７２２の回転軸が、アーム本体７３０の回転軸７１０Ａと一致するように、支持体７１０の内部に配置され、複数の固定ネジ７１１によって、支持体７１０の内側に固定される。

出力フランジ７２２は、複数の固定ネジ７１２によって、アーム本体７３０に固定される。これにより、出力フランジ７２２が回転すると、当該出力フランジ７２２に固定されたアーム本体７３０が回転することとなる。アーム本体７３０の回転方向および回転量（回転角度）の制御は、上位コントローラからモータ７２１の回転方向および回転量（回転角度）を制御することによって、実現される。

出力フランジ７２２の先端には、インロー７２３が取り付けられており、当該インロー７２３がアーム本体７３０の凹み部に嵌め込まれることにより、出力フランジ７２２の中心が位置決めされる。また、出力フランジ７２２の表面から突出したピン７２４を、アーム本体７３０の他の凹み部にはめ込むことで、出力フランジ７２２の回転方向の位置決めおよび滑り止めがなされる。

例えば、このように構成された本実施例のロボット７００において、駆動装置７２０の構成として、第１〜第３実施形態の駆動装置１００，１５０，６００のいずれかと同様の構成を採用することができる。これにより、アーム本体７３０の回転をブレーキ機構１３０によって制動可能としつつ、ブレーキ機構１３０において発生した熱を、モータ７２１に伝わり難くすることが可能となる。また、アーム本体７３０の回転に必要な、駆動装置の全ての構成要素（モータ、駆動伝達系、およびブレーキ機構等）を、ハウジング内に組み込んでモジュール化することができるため、ロボット７００に対する各構成要素の着脱を一括して行うことができ、したがって、駆動機構のメンテナンス性を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について詳述したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、上記実施例では、本発明の駆動装置をロボットアームの駆動に適用する例を説明したが、本発明の駆動装置は、当該駆動装置から出力される回転力を利用して動作するものであれば、如何なる駆動対象にも適用することが可能である。

また、例えば、上記実施例では、ブレーキ機構１３０として、コイルに駆動電流を供給した状態において、駆動伝達系を非制動状態にできるものを用いているが、これに限らず、例えば、ブレーキ機構１３０として、コイルに駆動電流を供給した状態において、駆動伝達系を制動状態にできるものを用いてもよい。

１００ 駆動装置
１０１ モータ
１０２ 第１ピニオン軸
１０３ 第１ギヤ
１０４ 第２ピニオン軸
１０５ 第２ギヤ
１０６ 出力軸
１０７ 出力ギヤ
１０８ 出力フランジ
１２０ ハウジング
１２０Ａ 放熱フィン（凸部）
１２０Ｂ 凹部
１３０ ブレーキ機構
１３１ ブレーキカバー
１３１Ａ スリット（凹部）
１３１Ｂ フランジ部
１３１Ｃ インロー（係合部）
１３１Ｄ 断熱材
１３１Ｅ 熱伝導材
１３２ ロータハブ
１３３ ブレーキ本体
１３４ ネジ
１３５ ロータ
１３６ アーマチャ
１３７ プレート
１３８ コイル
１４０ 制御基板
１５０ 駆動装置
１６０ 遊星ギヤユニット
６００ 駆動装置
７００ ロボット
７１０ 支持体
７２０ 駆動装置
７３０ アーム本体（駆動対象）

特開２０００−２８７４０６号公報

Claims (14)

1. モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置であって、
   前記モータと、
   前記モータの回転を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、
   前記駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構と、
   前記駆動伝達系を収容するとともに、前記モータと前記ブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられるハウジングと
   を備え、
   当該ブレーキ機構において発生した熱が前記ハウジングを介して前記モータに伝わり難くするための熱対策構造を有する
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記ブレーキ機構は、
   前記ハウジングに取り付けられるカバーと、
   前記カバー内に収容されるブレーキ本体と
   を有しており、
   前記ブレーキ本体は、
   前記熱対策構造として、前記ハウジングと対向する第１の面とは反対側の第２の面において、前記カバーと接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記ブレーキ本体は、
   前記熱対策構造として、前記駆動伝達系を制動状態または非制動状態にするための磁力を発生させるコイルを、前記第２の面に近い位置に有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記カバーの表面には、前記熱対策構造として、複数の凹部または凸部が形成されている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の駆動装置。
5. 前記カバーは、
   前記熱対策構造として、前記ハウジングと対向する端部において、その外周の一部または全部に亘って、外側に広がるフランジ部を有し、当該フランジ部において、前記ハウジングと接触する
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記熱対策構造として、前記フランジ部と前記ハウジングとの間に、断熱材が設けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記カバーは、
   前記ハウジングと対向する縁部において、前記ハウジング側に突出して、前記ハウジングと係合することにより、前記カバーを位置決めする係合部を有しており、当該係合部は、前記熱対策構造として、前記ハウジングと対向する縁部の一部に形成されている
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 前記熱対策構造として、前記カバーと前記ブレーキ本体の前記第２の面との間に、熱伝導材が設けられている
   ことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の駆動装置。
9. 前記ハウジングの表面には、前記熱対策構造として、複数の凹部または凸部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動装置。
10. 前記駆動伝達系の最終段に、遊星ギヤユニットをさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の駆動装置。
11. 同一の前記駆動対象を駆動する複数の前記モータを備え、
    一つの前記モータ毎に、前記駆動伝達系と、前記ブレーキ機構とを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の駆動装置と、
    前記駆動装置から出力される回転力によって駆動される駆動対象と
    を備えるロボット。
13. モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置であって、
    前記モータと、
    前記モータの回転を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、
    前記駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構と、
    前記駆動伝達系を収容するとともに、前記モータと前記ブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられるハウジングと
    を備え、
    前記ブレーキ機構は、
    前記ハウジングに取り付けられるカバーと、
    前記カバー内に収容されるブレーキ本体と
    を有しており、
    前記ブレーキ本体は、
    前記ハウジングと対向する第１の面とは反対側の第２の面において、前記カバーと接触する
    ことを特徴とする駆動装置。
14. モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置であって、
    前記モータと、
    前記モータの回転を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、
    前記駆動伝達系の回転を制動するためのブレーキ機構と、
    前記駆動伝達系を収容するとともに、前記モータと前記ブレーキ機構とが互いに独立して取り付けられるハウジングと
    を備え、
    前記ハウジングの表面には、複数の凹部または凸部が形成されている
    ことを特徴とする駆動装置。

Images