JP3548480B2

JP3548480B2 - モータ及び単軸ロボット

Info

Publication number: JP3548480B2
Application number: JP2000028845A
Authority: JP
Inventors: 文憲深井; 理香山内; 隆海江田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2020-02-07
Also published as: JP2001218417A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単軸ロボット等の機械装置に適したモータおよびこのモータを有した単軸ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガイドレールと、このガイドレールと平行なボールねじ軸を有し、上記ガイドレールに可動部材が装着されるとともに、この可動部材のナット部分に上記ボールねじ軸が螺合され、モータによる上記ボールねじ軸の回転駆動により可動部材を上記ガイドレールに沿って直線的に移動させるようにした単軸ロボットは一般に知られている。
【０００３】
上述のような単軸ロボットでは、従来、回転自在に支持されたボールねじ軸の一端側にモータが配置され、モータの出力軸とボールねじ軸とがカップリングを介して連結されるのが一般的であった。
【０００４】
しかし、最近では、コンパクト化やコスト低減を図る等の目的から、別体の既製モータを使用するのではなく、モータをロボットに一体的に組込む構成とすることが行われている。すなわち、被駆動軸（例えばボールねじ軸）の端部にモータのロータ部分や、位置検出手段のロータ部分が組付けられる一方、ロボットのケーシングを兼ねるフレーム部材が設けられ、このフレーム部材に対してモータや位置検出手段のステータ部分が組付けられるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようにロボットにモータを一体的に組込む構成では、次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、上記構成では、ロボットの組立工程においてボールねじ軸に対してモータ及び位置検出手段のロータ部分を組付けるが、この場合、モータのロータ部分と位置検出手段のロータ部分との位相調整を行う必要があるため、この作業に非常に手間がかかる。そのため、コンパクト化やコスト低減の上では有利なものの、既製モータを組付ける場合に比べて組立作業性が悪いという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、組立工程での被駆動軸への組付け作業性を向上させることができるモータを提供することにあり、第２の目的は、このモータを有した単軸ロボットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、固定的に設けられる第１ステータおよび第２ステータと、前記第１ステータおよび第２ステータにそれぞれ対応する第１ロータおよび第２ロータをもち、かつこれらロータが予め一体に結合されてなるロータ部材とを有し、このロータ部材が回転軸に組付けられることにより前記第１ステータおよびロータ部材の前記第１ロータにより前記回転軸を駆動するモータ本体部分が構成されるとともに、前記第２ステータおよびロータ部材の前記第２ロータにより前記回転軸の回転位置検出を行う位置検出部が構成されるものである（請求項１）。
【０００９】
また、このモータにおいて、上記第１ステータおよび第２ステータが配設されるフレーム部材と、上記ロータ部材が組付けられる回転軸とを備え、この回転軸が前記フレーム部材に回転自在に支持されているものである（請求項２）。さらにこの請求項２に係るモータにおいて、上記第１ステータおよび第２ステータが予め配設された上記フレーム部材の前記両ステータの内側に、上記ロータ部材を外側に組付けた上記回転軸が挿入されることにより、上記第１ステータが第１ロータに、上記第２ステータが第２ロータにそれぞれ対向した状態で設けられているものである（請求項３）。
【００１０】
これらのモータによると、予めロータ部材を組立てる段階で、モータ本体部および位置検出部の両ロータの位相調整を併せて行うことができる。そのため、位相調整を行ったロータ部材を予め構成しておけば、機械装置等の組立工程では、被駆動軸に対してロータ部材を組付けるだけで、上記のような位相調整を行う必要が一切なくなる。
【００１１】
一方、本発明の単軸ロボットは、請求項１乃至３の何れかに記載のモータを搭載した単軸ロボットであって、ガイドレールに沿って直線的に移動する可動部材と、この可動部材のナット部分に螺合するボールねじ軸と、このボールねじ軸を回転駆動する駆動源としての上記モータとを備えているものである（請求項４）。より具体的には、上記回転軸として上記モータのロータ部材を予め外側に組付けたボールねじ軸の前記ロータ部材の組付け部分が、上記第１ステータおよび第２ステータを予め配設した上記フレーム部材の前記両ステータの内側に挿入されることにより構成されているものである（請求項５）。
【００１２】
この単軸ロボットによれば、予めロータ部材を組立てる段階で、モータ本体部および位置検出部の両ロータの位相調整を併せて行うことができる。そのため、位相調整を行ったロータ部材を予め構成しておけば、単軸ロボットの組立工程では、ボールねじ軸に対してロータ部材を組付けるだけで、上記のような位相調整を行う必要が一切なく、これにより組立工程での組立て作業性が向上する。
【００１３】
なお、この構成においては、外装用ケーシングの一部を構成するように上記フレーム部材を形成するのが好ましい（請求項６）。
【００１４】
この構成によれば、フレーム部材が外装用ケーシングを兼ねる合理的な構成が達成され、組立作業性の向上およびコスト低減に更に貢献することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明にかかる単軸ロボットを概略的に示している。これらの図に示すように、単軸ロボット１は、ベース２及びカバー３等から構成される一軸方向に細長のケーシングを有し、このケーシングに可動部材４を移動可能に備えるとともに、ケーシング内に設けられた駆動機構５により可動部材４を駆動するように構成されている。
【００１７】
駆動機構５は、上記ベース２上に固定されて一軸方向に延びるガイドレール１０と、このガイドレール１０と平行に延びて上記ベース２に回転自在に支持されるボールねじ軸１１と、このボールねじ軸を回転駆動するモータ１２とを有しており、上記可動部材４が上記ガイドレール１０に移動可能に装着されるとともに、可動部材４に一体に内蔵されたナット部材４ａが上記ボールねじ軸１１に螺合装着されている。そして、駆動源であるモータ１２により被駆動軸であるボールねじ軸１１が正逆回転駆動されると、これに応じて可動部材４がガイドレール１０に沿って一軸方向に移動するように構成されている。なお、可動部材４には、上記ケーシングに形成された一軸方向のスリット３ａから外部に露出する取付部４ｂが設けられており、この取付部４ｂに各種作業用部材が装着されるようになっている。
【００１８】
上記駆動機構５においてボールねじ軸１１は、図１に示すように前後両端部分（左右両端部分）がベース２に固定された支持台１４，１５にベアリング１６，１７を介して回転自在に支持されている。ボールねじ軸１１の後端は、支持台１５よりも更に後方に延設されており、この延設部分１１ａに上記モータ１２が組付けられている。
【００１９】
モータ１２は、モータ本体部２２と位置検出部２４とを有している。モータ本体部２２は、ステータ２２ａ（第１ステータ）とロータ２２ｂ（第１ロータ）とからなり、ロータ２２ｂは、キー１８を介してボールねじ軸１１の延設部分１１ａに相対回転不能な状態で一体に結合されている。一方、ステータ２２ａは、上記ロータ２２ｂに対向するように該ロータの外側に配置されてモータ２０のフレーム部材２０に固定されている。このフレーム部材２０は、ベース２に固定されて上記カバー３等と協働して上記ケーシングを形成するように構成されているとともに、ボールねじ軸１１の前側に向かって開口する中空部を有しており、上記ステータ２２ａは、この中空部の内壁部分に固定されている。なお、フレーム部材２０の奥端部（同図では左側端部）にはベアリング２６が配設されており、上記ボールねじ軸１１の端部（延設部分１１ａの端部）がこのベアリング２６を介してフレーム部材２０に回転可能に支持されている。
【００２０】
一方、上記位置検出部２４は、当実施の形態では、出力側巻線（ステータ２４ａ）と磁励側巻線（ロータ２４ｂ）とを有し、上記ロータ２４ｂ（第２ロータ）を交流電圧で磁励することにより誘起されるステータ２４ａ（第２ステータ）側の電圧を検出することにより回転角（回転方向の位置）を検出するように構成された、所謂レゾルバからなり、同図に示すように、ロータ２４ｂがモータ本体部２２の上記ロータ２２ｂの一端側外周に一体に結合される一方、上記ステータ２４ａが上記ロータ２４ｂに対向するように上記フレーム部材２０の上記中空部内壁に固定されている。すなわち、上記モータ１２のうちモータ本体部２２のロータ２２ｂおよび位置検出部２４の上記ロータ２４ｂにより本発明に係るモータのロータ部材が構成されている。なお、ロータ２４ｂは、巻線の無い形態のものであってもよい。
【００２１】
以上のような単軸ロボット１によると、モータ１２が単軸ロボット１に一体に組込まれた構成となっているため、別体の既製モータをカップリング等でボールねじ軸に連結する構成に比べると単軸ロボット１をコンパクト化することができ、またコスト低減にも貢献することができる。
【００２２】
しかも、上述のように位置検出部２４のロータ２４ｂをモータ本体部２２のロータ２２ｂに一体に結合した構成としているため、モータ本体部２２及び位置検出部２４を直接ボールねじ軸１１に組付けるようにしながらも、組立工程での単軸ロボット１の組立作業性を向上させることができるという効果がある。
【００２３】
すなわち、上記の構成によれば、モータ本体部２２および位置検出部２４の両ロータ２２ｂ，２４ｂを予め組み立ててから被駆動軸に装着することが可能であり、この際、両ロータ２２ｂ，２４ｂの位相調整を併せて行うこともできる。そのため、組立工程でのボールねじ軸１１への組付け前にサブアッセン等により両ロータ２２ｂ，２４ｂを相互に組付けて位相調整を予め行っておけば、組立工程では、該組立体（ロータ部材）をボールねじ軸１１の延設部分１１aに組付けるだけで、一切位相調整を行う必要がなくなる。つまり、単軸ロボット１の組立工程では、上記ベース２に支持台１４，１５やボールねじ軸１１等を組付けた後、図３に示すように上記組立体を延設部分１１ａに組付け、その後、両ステータ２２ａ，２４ａを予め組付けたフレーム部材２０をベース２に固定すれば、モータ１２を簡単、かつ速やかにボールねじ軸１１に組付けることができる。従って、組立工程での上記のような位相調整が不要となる分、従来の単軸ロボットに比べて組立工程での組立作業性を向上させることができる。
【００２４】
また、上記単軸ロボット１では、上述のようにモータ１２のフレーム部材２０がカバー３等と協働して単軸ロボット１のケーシングの一部を形成する合理的な構成とされているため、単軸ロボット１の組立作業性を更に向上させることができ、またコスト低減にも貢献することができるという特徴もある。
【００２５】
なお、以上説明した単軸ロボット１では、位置検出部２４としてレゾルバを用いているが、例えば位置検出部２４として、ロータリーエンコーダを採用するようにしてもよい。この場合には、ロータリーエンコーダのロータ部分、すなわちスリット円板をモータ本体部２２の上記ロータ２２ｂに一体に結合し、ロータリーエンコーダのステータ部分、すなわちフォトインタラプタ等を上記フレーム部材２０に固定するようにすればよい。
【００２６】
また、上記単軸ロボット１では、ボールねじ軸１１の軸方向前側にモータ本体部２２を配置し、その後側（同図では左側）に位置検出部２４を配置しているが、図４に示すように、これらを前後逆に配置するようにしてもよい。
【００２７】
なお、以上説明した単軸ロボット１の構成のうちモータ１２の部分、つまり本発明のモータに係る部分は、上記のような単軸ロボット１以外にも適用が可能であり、機械装置等の被駆動軸に組付けて使用することにより、上記単軸ロボット１同様に機械装置のコンパクト化及びコスト低減に貢献することができ、また、組立工程での機械装置の組立作業性を向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータは、固定的に設けられる第１ステータおよび第２ステータと、前記第１ステータおよび第２ステータにそれぞれ対応する第１ロータおよび第２ロータをもち、かつこれら両ロータが一体に結合されて前記第１ステータおよび第２ステータに対して相対回転可能に構成されるロータ部材とを有し、前記第１ステータおよび第１ロータにより該第１ロータの回転力により可動部材を駆動するモータ本体部分が構成されるとともに、前記第２ステータおよび第２ロータにより前記第１ロータの回転位置検出を行う位置検出部が構成されているものなので、組立前にモータ本体部及び位置検出部の各ロータ部分相互の位相調整を行ったロータ部材を予め構成しておくことにより、組立工程ではロータ部材を被回転物に組付けるだけで上記のような位相調整を行う必要が一切なくなり、これにより組立作業性を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の単軸ロボットは、ボールねじ軸の回転駆動により可動部材をガイドレールに沿って移動させるように構成された単軸ロボットにおいて、ボールねじ軸の駆動源として上記モータを用いるようにしたので、従来のこの種の単軸ロボット同様にコンパクト化及びコスト低減に貢献することができ、しかも、組立工程での組立作業性を向上させることができる。
【００３０】
なお、この単軸ロボットにおいて、外装用ケーシングの一部を構成するように上記モータのフレーム部材を構成するようにすれば、更に組立作業性の向上およびコスト低減に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単軸ロボットの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る単軸ロボットの構成を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】組立工程での単軸ロボットの組立順序を示す断面図である。
【図４】モータの他の構成を示す単軸ロボットの断面図である。
【符号の説明】
１単軸ロボット
２ベース
３カバー
４可動部材
１１ボールねじ軸
１１ａ延設部分
１２モータ
２２モータ本体部
２２ａ，２４ａステータ
２２ｂ，２４ｂロータ
２４位置検出部

Claims

固定的に設けられる第１ステータおよび第２ステータと、前記第１ステータおよび第２ステータにそれぞれ対応する第１ロータおよび第２ロータをもち、かつこれらロータが予め一体に結合されてなるロータ部材とを有し、このロータ部材が回転軸に組付けられることにより前記第１ステータおよびロータ部材の前記第１ロータにより前記回転軸を駆動するモータ本体部分が構成されるとともに、前記第２ステータおよびロータ部材の前記第２ロータにより前記回転軸の回転位置検出を行う位置検出部が構成されることを特徴とするモータ。
上記第１ステータおよび第２ステータが配設されるフレーム部材と、上記ロータ部材が組付けられる回転軸とを備え、この回転軸が前記フレーム部材に回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
上記第１ステータおよび第２ステータが予め配設された上記フレーム部材の前記両ステータの内側に、上記ロータ部材を外側に組付けた上記回転軸が挿入されることにより、上記第１ステータが第１ロータに、上記第２ステータが第２ロータにそれぞれ対向した状態で設けられていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
請求項１乃至３の何れかに記載のモータを搭載した単軸ロボットであって、
ガイドレールに沿って直線的に移動する可動部材と、この可動部材のナット部分に螺合するボールねじ軸と、このボールねじ軸を回転駆動する駆動源としての上記モータとを備えていることを特徴とする単軸ロボット。
上記回転軸として上記モータのロータ部材を予め外側に組付けたボールねじ軸の前記ロータ部材の組付け部分が、上記第１ステータおよび第２ステータを予め配設した上記フレーム部材の前記両ステータの内側に挿入されることにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の単軸ロボット。
上記モータのフレーム部材が外装用ケーシングの一部を構成するように形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の単軸ロボット。