JP3625090B2 - 多関節ロボットの駆動モータ冷却機構 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、複数のアームを備えた多関節ロボットのアームを駆動するモータの冷却機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、多関節ロボットでは、アームの先端に設けた手首部に把持装置を設け、把持装置によってワークを把持して持ち上げたり搬送したりしているが、その都度、複数のアームを旋回して把持装置を移動している。ところが、アームの旋回頻度が激しいときは、アーム駆動モータの起動・停止の頻度も多く、駆動モータに過大な負荷が加わることにもなるので、駆動モータの冷却のために、例えば図6に示すように、冷却ファンを設けて冷却している。
一方、アームが支持部からオーバハングする長さが大きくなると、アンバランスモーメントが大きくなり、ベースに近いアームを駆動する負荷が大きくなるので、どの位置でも平均した負荷が加わるように、アームにバランサを設けている。
すなわち、図6に示すように、ベース1の上部に設けたコラム11には第1アームを回転し得るように支持するとともに、第1アーム2を旋回させる駆動モータ21を設け、コラムに固定した冷却ファン22によって駆動モータ21を冷却している。第2アーム3は第1アーム2の他方端に回転し得るように支持され、補助アーム31、32と第1アーム2、第2アーム3によって平行四辺形リンクを形成し、コラム11の駆動モータ21を固定した反対側面に固定された駆動モータによって旋回するようにしてある。
第1アーム2の旋回中心から上方に偏心したコラム11の上部に、バネ装置からなるバランサ4の一方端を第1のピン5を介して回動し得るように連結し、他方端を第1アーム2の他方端の近傍に設けた第2のピン6に回動し得るように連結してある。
この構成により、図7に実線で示すように、第1アーム2が傾くと、バランサ4のシリンダ41の中に収納された圧縮バネ42が圧縮されて第1アーム2の荷重を受け持ち、駆動モータ21の負荷は軽くなる。一点鎖線で示した逆方向についても同様の作用が働く。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術では、冷却ファンをコラムに取りつけてあるので配線や取り付けスペースを必要とし、材料費、加工工数などの製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、冷却ファンを取り付けることなく、構造が簡単な多関節ロボットの駆動モータ冷却機構を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、固定側部材に一方端が回転し得るように支持された第1アームと、前記固定側部材に固定され前記第1アームを旋回させる駆動モータと、前記第1アームの他方端に回転し得るように支持された第2アームと、
筒状のシリンダの内部に、前記第1アームが傾動した際に圧縮される圧縮バネを収納し、一方端を前記第1アームの旋回中心から偏心した固定側部材に第1のピンによって回動し得るように連結し、他方端を前記第1アームの他方端の近傍に設けた第2のピンに回動し得るように連結したバランサとを備えた多関節ロボットの駆動モータ冷却機構において、前記バランサは、前記シリンダの内部に、シリンダの中を摺動し得るピストンと、一方端をピストンに固定するとともに、他方端を前記圧縮バネの中を通してシリンダの上部に貫通させ、前記第2のピンに回動し得るように連結したピストンロッドを配置し、かつ、前記シリンダの両端に、外部に開口する通気口を設け、前記通気口には前記駆動モータの側面に向かって開口する送気管を連結したことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、固定側部材に一方端が回転し得るように支持された第1アームと、前記固定側部材に固定され前記第1アームを旋回させる駆動モータと、前記第1アームの他方端に回転し得るように支持された第2アームと
を備えた多関節ロボットの駆動モータ冷却機構において、一方端を前記第1アームの旋回中心から偏心した固定側部材に第1のピンによって回動し得るように連結し、他方端を前記第1アームの他方端の近傍に設けた第2のピンに回動し得るように連結したバランサを設け、前記バランサは、軸方向に連結した筒状の二つのシリンダと、それぞれのシリンダの内部に配置し、かつシリンダの中を摺動し得るピストンと、一方端をピストンに固定するとともに、他方端をシリンダの上部に貫通させた二つのロッドを直列に連結して構成し、かつ、上部端を前記第2のピンに回動し得るように連結したピストンロッドとを備え、一方のシリンダの一方端に、外部に開口する通気口を設けるとともに、他方端に一方向絞り弁を介して外部に開口する通気口を設け、他方のシリンダの両端に、前記駆動モータの側面に向かって開口する通気口を設けるとともに、前記駆動モータの側面に向かって開口する送気管を連結したことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、固定側部材に一方端が回転し得るように支持された第1アームと、前記固定側部材に固定され前記第1アームを旋回させる駆動モータと、前記第1アームの他方端に回転し得るように支持された第2アームと
を備えた多関節ロボットの駆動モータ冷却機構において、一方端を前記第1アームの旋回中心から偏心した固定側部材に第1のピンによって回動し得るように連結し、他方端を前記第1アームの他方端の近傍に設けた第2のピンに回動し得るように連結したバランサを設け、前記バランサは、筒状のシリンダと、前記シリンダの内部に、シリンダの中を摺動し得るピストンと、一方端をピストンに固定するとともに、他方端をシリンダの上部に貫通させ、前記第2のピンに回動し得るように連結したピストンロッドを配置し、かつ、前記シリンダの両端に、外部に開口する通気口を設け、前記通気口には前記駆動モータの側面に向かって開口する送気管を連結したことを特徴とするものである。
【0005】
【作用】
上記手段により、第1アームを傾けると、シリンダまたはバランサのシリンダを固定している第1のピンが第1アームの旋回中心から偏心しているので、第1のピンと第2のピンとの間の長さが長くなり、バランサのピストンロッドおよびピストンは第2のピンの方向に引き寄せられる。その結果、ピストンは圧縮バネを圧縮すると共に、ピストンとシリンダの上部との間の空気を通気口、送気管を介して駆動モータの側面に向かって排出し、駆動モータを冷却する。
第1アームを垂直の位置に復元すると、第1のピンと第2のピンとの間の長さが短くなり、バランサのピストンロッドおよびピストンは底部の方向に引き寄せられる。その結果、圧縮バネが復元すると共に、ピストンとシリンダの底部との間の空気を通気口、送気管を介して駆動モータの側面に向かって排出し、同様に駆動モータを冷却する。
第1アームが逆方向に傾く時も同様の動作によりシリンダ内の空気が駆動モータの側面に向かって排出し冷却する。
【0006】
【実施例】
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。
図1は本発明の第1の実施例を示す正面図、図2は動作中の状態を示す正面図である。
図において、本発明の多関節ロボットの主な構成は、図4に基づいて説明した従来例の構成とほぼ同じく、1はベース、11はベース11の上部に設けたコラム、2はコラム11に回転し得るように支持した第1アーム、21は第1アーム2を旋回させる駆動モータ、3は第2アームで、第1アーム2の他方端に回転し得るように支持され、補助アーム31、32と第1アーム2、第2アーム3によって平行四辺形リンクを形成し、コラム11の駆動モータ21を固定した反対側面に固定された駆動モータによって旋回するようにしてある。
4はバランサ、41は圧縮バネ42を収納するシリンダで、底部411を第1アーム2の旋回中心から上方に偏心したコラム11の上部に第1のピン5によって回動し得るように連結してある。43はシリンダ41の中を摺動し得るピストン、44は一方端をピストン43に固定したピストンロッドで、他方端は圧縮バネ42の中を通してシリンダ41の上部412を貫通させ、第1アーム2の他方端の近傍に設けた第2のピン6に回動し得るように連結してある。
従来例と異なる主な点は次のとおりである。すなわち、バランサ4のバネ43を収納するシリンダ44の両端にそれぞれ通気口45、46を設け、通気口45、46に一方端がそれぞれ連結され、他方端がそれぞれ駆動モータ21の側面に向かって開口する送気管47、48を設けてある。
【0007】
ここで、第1アーム2を傾動させた時の動作を説明する。
図2に実線で示すように、第1アーム2を傾けると、第1のピン5が第1アーム2の旋回中心から偏心しているので、第1のピン5と第2のピン6との間の長さが長くなり、バランサ4のピストンロッド44およびピストン43は第2のピン6の方向に引き寄せられる。
その結果、ピストン43は、図3(a)に示す状態から圧縮バネ42を圧縮すると共に、ピストン43とシリンダ41の上部412との間の空気を通気口46、送気管48を介して駆動モータ21の側面に向かって排出し、駆動モータ21を冷却する。このとき、底部411とピストン43の間には通気口45から空気が吸入される。
第1アーム2を垂直の位置に復元すると、第1のピン5と第2のピン6との間の長さが短くなり、バランサ4のピストンロッド44およびピストン43は底部411の方向に引き寄せられる。
その結果、図3(b)に示すように、圧縮バネ42が復元すると共に、ピストン43とシリンダ41の底部411との間の空気を通気口45、送気管47を介して駆動モータ21の側面に向かって排出し、同様に駆動モータ21を冷却する。このとき、上部412とピストン43の間には通気口46から空気が吸入される。
第1アームが図2に一点鎖線で示したように、逆方向に傾く時も同様の動作により、シリンダ43内の空気が駆動モータ21の側面に向かって排出し冷却する。
このように、第1アーム2を傾動させる毎に、バランサ4のシリンダ41から空気が排出され、その排出された空気によって駆動モータ21が冷却される。
なお、上記実施例では第2アーム3が補助アーム31、32および第1アーム2とともに平行四辺形リンクを形成したものについて説明したが、本発明は、第2アームが第1アームの先端付近に固定された駆動モータにより直接傾動されるようにした、第2アームの駆動系が平行四辺形リンク以外の構成のものにも適用できる。
【0008】
図4は本発明の第2の実施例のバランサ4を示す側断面図である。
これは、第1の実施例で説明した圧縮バネ42の代わりにエアダンパ49をシリンダ41に直結して設けたものである。すなわち、エアダンパ49の上部には絞り弁491を設け、下方には開口部492を設け、エアダンパ49の中にはピストンロッド44に固定されたピストン493を設けてある。
ピストンロッド44が上昇するときは、図4(a)に示すように、エアダンパ49の中のピストン493が上昇し、絞り弁491が閉じて、圧縮バネ42が発生する圧縮力と同様の空気圧縮力を発生するとともに、シリンダ41の中の空気は通気口46から送気管48を介して駆動モータ21の側面に向かって排出し、駆動モータ21を冷却する。
ピストンロッド44が下降するときは、図4(b)に示すように、エアダンパ49の中のピストン493が下降し、絞り弁491が開いて圧縮力は減少し、シリンダ41の中の空気は通気口45から送気管47を介して駆動モータ21の側面に向かって排出し、駆動モータ21を冷却する。
なお、アームのアンバランスが小さいときは、第3の実施例として、図5に示すように、上記第1の実施例で説明したバランサ4の圧縮バネ42を除き、シリンダ4を圧縮空気発生器として使用し、第1アーム2を傾動させる毎に、シリンダ41から空気が排出され、その排出された空気によって駆動モータ21を冷却するようにしてもよい。
【0009】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、バランサのシリンダの両端に設けた通気口から駆動モータの側面に向かって開口する送気管を設け、第1アームを傾動させる毎に、バランサのシリンダから排出される空気によって、アームを旋回する駆動モータを冷却するようにしてあるので、駆動モータの冷却ファンを取り付ける必要がなく、構造が極めて簡単な多関節ロボットの駆動モータ冷却機構を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す側面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の動作中の状態を示す側面図である。
【図3】本発明の第1の実施例のバランサの動作中の状態を示す側断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例のバランサの動作中の状態を示す側断面図である。
【図5】本発明の第3の実施例を示す側断面図である。
【図6】従来例を示す側面図である。
【図7】従来例の動作中の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
1:ベース、11:コラム、2:第1アーム、21:駆動モータ、3:第2アーム、31、32:補助アーム、4:バランサ、41:シリンダ、42:圧縮バネ、43:ピストン、44:ピストンロッド、45、46:通気口、47、48:送気管、49:エアダンパ、491:絞り弁、492:開口部、493:ピストン、 5:第1のピン、6:第2のピン
Claims (3)
- 固定側部材に一方端が回転し得るように支持された第1アームと、
前記固定側部材に固定され前記第1アームを旋回させる駆動モータと、
前記第1アームの他方端に回転し得るように支持された第2アームと、
筒状のシリンダの内部に、前記第1アームが傾動した際に圧縮される圧縮バネを収納し、一方端を前記第1アームの旋回中心から偏心した固定側部材に第1のピンによって回動し得るように連結し、他方端を前記第1アームの他方端の近傍に設けた第2のピンに回動し得るように連結したバランサと
を備えた多関節ロボットの駆動モータ冷却機構において、
前記バランサは、
前記シリンダの内部に、シリンダの中を摺動し得るピストンと、一方端をピストンに固定するとともに、他方端を前記圧縮バネの中を通してシリンダの上部に貫通させ、前記第2のピンに回動し得るように連結したピストンロッドとを配置し、かつ、前記シリンダの両端に、外部に開口する通気口を設け、前記通気口には前記駆動モータの側面に向かって開口する送気管を連結したことを特徴とする多関節ロボットの駆動モータ冷却機構。 - 固定側部材に一方端が回転し得るように支持された第1アームと、
前記固定側部材に固定され前記第1アームを旋回させる駆動モータと、
前記第1アームの他方端に回転し得るように支持された第2アームと
を備えた多関節ロボットの駆動モータ冷却機構において、
一方端を前記第1アームの旋回中心から偏心した固定側部材に第1のピンによって回動し得るように連結し、他方端を前記第1アームの他方端の近傍に設けた第2のピンに回動し得るように連結したバランサを設け、
前記バランサは、
軸方向に連結した筒状の二つのシリンダと、
それぞれのシリンダの内部に配置し、かつシリンダの中を摺動し得るピストンと、
一方端をピストンに固定するとともに、他方端をシリンダの上部に貫通させた二つのロッドを直列に連結して構成し、かつ、上部端を前記第2のピンに回動し得るように連結したピストンロッドとを備え、
一方のシリンダの一方端に、外部に開口する通気口を設けるとともに、他方端に一方向絞り弁を介して外部に開口する通気口を設け、
他方のシリンダの両端に、前記駆動モータの側面に向かって開口する通気口を設けるとともに、前記駆動モータの側面に向かって開口する送気管を連結したことを特徴とする多関節ロボットの駆動モータ冷却機構。
送気管を連結したことを特徴とする多関節ロボットの駆動モータ冷却機構。 - 固定側部材に一方端が回転し得るように支持された第1アームと、
前記固定側部材に固定され前記第1アームを旋回させる駆動モータと、
前記第1アームの他方端に回転し得るように支持された第2アームと
を備えた多関節ロボットの駆動モータ冷却機構において、
一方端を前記第1アームの旋回中心から偏心した固定側部材に第1のピンによって回動し得るように連結し、他方端を前記第1アームの他方端の近傍に設けた第2のピンに回動し得るように連結したバランサを設け、
前記バランサは、
筒状のシリンダと、
前記シリンダの内部に、シリンダの中を摺動し得るピストンと、一方端をピストンに固定するとともに、他方端をシリンダの上部に貫通させ、前記第2のピンに回動し得るように連結したピストンロッドを配置し、かつ、前記シリンダの両端に、外部に開口する通気口を設け、前記通気口には前記駆動モータの側面に向かって開口する送気管を連結したこと を特徴とする多関節ロボットの駆動モータ冷却機構。
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