JP3687693B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータに係わり、特に、塗装用ロボット等のロボットに用いた際に防爆に好適な電動モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動モータの一例を図３を用いて説明する。図３は、この電動モータを用いたアクチュエータを示す図であり、このアクチュエータは、概して、周知の電動モータ９Ａと、この電動モータ９Ａで駆動される減速機１０Ａと、電動モータ９Ａと減速機１０Ａとの間に介装されるフランジ３４とから構成されている。また、電動モータ９Ａは、周知のように軸１４Ａと、軸１４Ａの両端部をそれぞれ回転自在に支持する軸受１２、１３と、軸１４Ａと軸受１２、１３とを包囲するハウジング３０Ａと、ハウジング３０Ａと軸１４Ａとの間に設けられたオイルシール３５Ａとを有している。そして、この電動モータでは、以下のような内圧防爆構造を有している。
【０００３】
即ち、電動モータ９Ａのハウジング３０Ａの一方の端部（図３右端部）には、その外部からガスＧを導入する導入路Ｒ１１の一部を成す導入孔２０が形成されており、そのハウジング３０Ａの他方の端部（図３左端部）には、ガスＧを排出する排出孔４１が貫通形成されている。排出孔４１は、軸受１２の外側を通り、ハウジング３０Ａの端部の端面である取付面３０ａで開口されている。この取付面３０ａには、フランジ３４が接合されており、フランジ３４は、排出孔４１に通じ、減速機１０Ａの入力軸４２に同軸の環状に形成され、その入力軸４２に接すると共に軸１４Ａの軸受１２より端部側の部分が配置される軸孔に通じた空間３８と、空間３８に通じる排出孔３７とを有し、その排出孔３７の開口端をガス流通管取付口３７ａとしている。即ち、フランジ３４は、ハウジング３０Ａの排出孔４１、空間３８、排出孔３７とからなる排出路Ｒ１２をガス流通管取付口３７ａに収束させている。換言すれば、排出路Ｒ１２はガス流通管取付口３７ａにより外部と連通している。また、フランジ３４には、減速機１０Ａの入力軸４２との間隙を遮蔽するオイルシール３６（シール部材）が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の電動モータ９Ａでは、電動モータ９Ａの軸受１２、１３の内、フランジ３４側の軸受１２を通じてガスＧがフランジ３４の空間３８に流れ込む恐れがあり、そのような場合には、軸受１２のグリスが脱け落ちてしまい、軸受１２の寿命が短くなる。また、ガスＧの流通抵抗が大きくなる上、フランジ３４に形成した空間３８及び排出路３７のためにガスＧの流通容積が大きくなってしまう。このため、電動モータ９Ａの立上げ時の掃気時間が長いという不都合がある。
【０００５】
また、フランジ３４は、他部材と別個に設けられており、また、電動モータ９Ａのオイルシール３５Ａの他にフランジ３４にもオイルシール３６を設けているので、部品点数及び加工、組立工数が多い。更に、電動モータ９Ａのオイルシール３５Ａの他にフランジ３４にもオイルシール３６を設けていることで、軸１４Ａの回転抵抗が大きくなる。よって、軸１４Ａのパワー損失が大きいという不都合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、長寿命化、立上げ時間の短縮、部品点数の減少、加工工数、組立工数の減少、或いは、パワー損失の低下を図ることができる電動モータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の発明では、軸挿通孔を有するロボットの旋回ベースに取り付けられるハウジングと、ハウジングの端部に設けられた軸受と、軸受で支持された軸と、ハウジングの内面と軸とに軸方向に貫通した空隙を持って設けられ、軸を駆動する磁気回路と、ハウジングの外部から磁気回路の空隙にガスを導入する導入路と、ガスを排出する排出路とを備えてなる電動モータにおいて、導入路又は排出路は、ハウジングに形成され、軸の軸受部分に至らないように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
即ち、ガスは、ハウジングの導入路から導入され、磁気回路の空隙を流通し、その間に、磁気回路の熱を奪うと共に内部空間の掃気を行ない、ハウジングに設けられた排出路を通じて排出される。その排出路は、軸の軸受部分に至らないように形成されているので、磁気回路の空隙と導入路又は排出路との間に軸受が介在されず、軸受内部へのガスの流通を防止している。
【０００９】
本発明の第二の発明では、第一の発明において、ハウジングの端部と軸の軸受部分の端部側との間には、シール部材が設けられ、ハウジングの端部には、磁気回路の空隙に対向され、シール部材を保持するシール部材保持面が形成されている。また、前記ハウジングは、前記軸挿通穴の内径が前記シール部材の外径よりも小さい取付板部を有する旋回ベースの前記取付板部に密着されていることを特徴とする。即ち、磁気回路の空隙側からの圧力に対するシール部材の耐力を向上する構成としている。
【００１０】
本発明の第三の発明では、第一又は第二の発明において、導入路又は排出路は、軸受の周囲に環状をなす空間を有し、導入路又は排出路は、ハウジングに形成されるガス流通管取付口により外部と連通されていることを特徴とする。即ち、従来、ガス流通管取付口により外部と連通させるために設けられていたフランジ及び、そのフランジに設けられたオイルシールを省略した構成で、軸受の熱を効率良く除去することが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図２は本発明を適用する塗装用ロボットの全体図であり、この塗装用ロボット１００は、床面に固定された固定ベース１と、固定ベース１に後述する第一アクチュエータ６を介して鉛直な回転軸線ＣＴ１回りに回転自在に取り付けられた旋回ベース２と、その旋回ベース２に水平な回転軸線ＣＴ２回りに回転自在に基端部が取り付けられた第一アーム３と、第一アーム３の先端部に前記回転軸線ＣＴ２に平行な回転軸線ＣＴ３回りに回転自在に取り付けられた第二アーム４と、第二アーム４の先端に回転軸線ＣＴ４回りに回転自在に最初の自由度を有する３自由度の手首部５とを備えている。また、手首部５には、塗装剤を噴出するノズル５ａが設けられている。即ち、この塗装用ロボット１００は６自由度を有し、このノズル５ａを自在に動作させ、塗装を施すものである。
【００１２】
また、塗装用ロボット１００は、ノズル５ａを操作するために、固定ベース１と旋回ベース２との間に設けられ、回転軸線ＣＴ１回りに旋回ベース２を回転駆動する前記第一アクチュエータ６と、旋回ベース２と第一アーム３の基端部との間に設けられ、第一アーム３を回転軸線ＣＴ２回りに回転駆動する第二アクチュエータ７と、第一アーム３の先端部と第二アーム４との間に設けられ、第二アーム４を回転軸線ＣＴ３回りに回転駆動する第三アクチュエータ８とを有している。これら第一、第二、第三アクチュエータ６、７、８は概略同様の構造を有している。尚、手首部５は、そのノズル５ａを回転駆動するアクチュエータ（図示略）により駆動される。
【００１３】
以下、図１を用いて、第二アクチュエータ７について説明する。尚、図３に示す従来のアクチュエータと同一の部材については同一の符号を付している。
【００１４】
第二アクチュエータ７は、電動モータ９と減速機１０と位置検出器１８とモータカバー１１とを備えており、電動モータ９と減速機１０とは、前記旋回ベース２の取付板部２ａの表面と裏面にそれぞれ接合されている。旋回ベース２の取付板部２ａには、軸挿通孔２ｂが貫通形成されており、その軸挿通孔２ｂには、電動モータ９の軸１４の一方の端部が挿通配置され、減速機１０の図示しない入力軸に連結されている。減速機１０の出力軸１０ａには、上述の第一アーム３の基端部が固定されている。また、位置検出器１８は、電動モータ９に設けられ、電動モータ９の軸１４の他方の端部の回転を検知して第一アーム３の回転角度位置を検出するものである。旋回ベース２の取付板部２ａは、その表面側に、電動モータ９のハウジング３０のフランジ部３０ａ側の略半分を包囲する筒状部２ｃを有しており、モータカバー１１は、電動モータ９の残り半分及び位置検出器１８を包囲して筒状部２ｃに接合され、電動モータ９及び位置検出器１８の周囲を封じるものである。
【００１５】
電動モータ９は、ハウジング３０と、ハウジング３０の両端部を成すフランジ部３０ａ、３０ｂと、両フランジ部３０ａ、３０ｂにそれぞれ設けられた軸受１２、１３と、両軸受１２、１３で回転自在に支持された軸１４と、軸１４の周囲に固設された磁石１５と、その磁石１５の周囲に軸１４に対して同軸状に軸１４方向に貫通した空隙２９を持って配され、ハウジング３０に固設された電磁コイル１６とを有している。磁石１５と電磁コイル１６とは軸１４を回転駆動する磁気回路を構成している。
【００１６】
ハウジング３０の外面は、ハウジング３０の一方（即ち図１左方）のフランジ部３０ａの端面に形成され旋回ベース２の取付板部２ａの表面に取り付けられる取付面３０ｃと表面３０ｄとからなっており、そのフランジ部３０ａの中央部には、軸孔３０ｅが貫通形成されている。軸１４は、このフランジ部３０ａの軸孔３０ｅを貫通しており、軸孔３０ｅのハウジング３０内部側の部分には、軸受１２が嵌合されている。また、軸孔３０ｅのハウジング３０外部側の部分は縮径されており、この外部側の部分、即ち軸１４の軸受部分の端部側には、シール部材としてのオイルシール１７が、磁気回路側からの圧力に抗する向きに嵌合されている。軸受部分とは、軸１４の軸受１２から端部側（図１左側）の部分である。
【００１７】
即ち、オイルシール１７は、軸１４の外周面に回転自在に嵌合する内筒部１７ａと、軸孔３０ｅの外部側部分に嵌合する外筒部１７ｂと、その外筒部１７ｂのハウジング３０外部側の端部と内筒部１７ａのハウジング３０外部側の端部との間に設けられた円板部１７ｃとからなっている。このオイルシール１７も、電動モータ９の一構成要素である。また、軸孔３０ｅの外部側部分の端部は更に縮径されており、これにより、軸孔３０ｅには、軸受１２を介して前記磁気回路の空隙２９に対向されたシール部材保持面３０ｆが形成されている。このシール部材保持面３０ｆには、オイルシール１７の円板部１７ｃが接合され保持されている。また、前記シール部材保持面３０ｆは、前記軸挿通孔２ｂの内径を前記オイルシール１７の外筒部１７ｂの外径よりも小さくした取付板部２ａを有する旋回ベース２の前記取付板部２ａに密着させている。
【００１８】
また、フランジ部３０ａの前記磁気回路の空隙２９に対向する面には、軸受１２の周囲に環状の溝をなす空間２１が形成されており、空間２１は、前記磁気回路の空隙２９に向けて開放され通じている。フランジ部３０ａには、空間２１の外周面からハウジング３０の表面３０ｄに貫通する排出孔３１が形成されており、排出孔３１のハウジング３０の表面３０ｄ側は、ガス流通管取付口３１ａを成している。前記空間２１及び排出孔３１とから排出路Ｒ２が形成されており、即ち、排出路Ｒ２は、フランジ部３０ａに形成され、環状の溝をなす空間２１から排出孔３１のガス流通管取付口３１ａに収束されている。換言すれば、排出路Ｒ２はガス流通管取付口３１ａにより外部と連通され、軸１４の軸受部分に至らないように形成されている。
【００１９】
ガス流通管取付口３１ａには、管継手２２が取り付けられており、管継手２２には、チューブ２３が接続されている。また、旋回ベース２の筒状部２ｃには、排出孔３２が貫通形成されており、排出孔３２の両端には、それぞれ管継手２４、管継手２５が取り付けられている。前記チューブ２３は内側の管継手２４に接続されており、外側の管継手２５には、別のチューブ２６が接続されている。管継手２２、チューブ２３、管継手２４、排出孔３２、管継手２５、及びチューブ２６は、ガス排出側のガス流通管を構成しており、チューブ２６には、電動モータ９内部の圧力を監視する図示しない圧力スイッチ、塗装用ロボット１００の電源投入時に電動モータ９内部の雰囲気を不活性のガスＧと置換して掃気するためのバルブが設けられている。
【００２０】
ハウジング３０の他方（即ち図１右方）のフランジ部３０ｂの中央部には、前記軸受１３が嵌合する軸孔３０ｇが貫通形成されており、そのフランジ部３０ｂには、軸孔３０ｇの周囲に、ハウジング３０の外部から内部にガスＧを導入する導入孔２０が貫通形成されている。また、フランジ部３０ｂには、前述の位置検出１８のケーシング１８ａが、その内部空間と導入孔２０とを連通させて取り付けられており、ケーシング１８ａには、その内部空間にガスＧを導入する導入孔１９が形成されている。即ち、導入孔１９は、位置検出器１８のケーシング１８ａ及び電動モータ９と、モータカバー１１及び旋回ベース２の筒状部２ｃとの間に形成された空間４５に連通されている。また、旋回ベース２の筒状部２ｃには、導入孔３３が貫通形成されており、導入孔３３、空間４５、導入孔１９、ケーシング１８ａの内部空間、導入孔２０はガス導入路Ｒ１を形成している。導入孔３３の端部には、ガス導入側のガス流通管取付口３３ａが形成されている。
【００２１】
ガス流通管取付口３３ａには、管継手２７が取り付けられており、管継手２７には、チューブ２８が接続されている。管継手２７とチューブ２８とは、ガス流通管を構成している。チューブ２８には、図示しないガスＧの供給源が設けられている。第二アクチュエータ７は以上のような構成を有している。
【００２２】
以下には、図２の塗装用ロボット１００を起動させた際の第二アクチュエータ７の動作について説明する。まず、塗装用ロボット１００の電源投入すると、図１の第二アクチュエータ７の図示しないガスＧの供給源からチューブ２８に不活性のガスＧが圧送される。ガスＧは、管継手２７を介して旋回ベース２の筒状部２ｃの導入孔３３から、位置検出器１８及び電動モータ９とモータカバー１１及び旋回ベース２の筒状部２ｃとの間に形成された空間４５に導入され、その空間４５から位置検出器１８のケーシング１８ａ内部を通過して電動モータ９のハウジング３０のフランジ部３０ｂに形成された導入孔２０を通じてハウジング３０の内部に導入される。ハウジング３０内部に導入されたガスＧは、磁気回路の空隙２９を通過して、ハウジング３０の他端側に流れ、そのフランジ部３０ａに形成された空間２１及び排出孔３１を通じて収束され、そのガス流通管取付口３１ａから管継手２２、チューブ２３、管継手２４、旋回ベース２の筒状部２ｃの排出孔３２、管継手２５、チューブ２６を通じて図示しない排気用のバルブから外部に放出される。一通りガスＧが流通すると、位置検出器１８及び電動モータ９とモータカバー１１及び旋回ベース２の筒状部２ｃとの間に形成された空間４５、位置検出器１８のケーシング１８ａの内部空間、及び電動モータ９のハウジング３０の内部の雰囲気は、不活性のガスＧに置換され、防爆の雰囲気とすることができる。
【００２３】
この際、フランジ３０ａの空間２１及び排出孔３１からなる排出路Ｒ２は、軸１４の軸受部分に至らないように形成されているので、軸受１２を通じて磁気回路の空隙２９から排出路Ｒ２にガスＧが流通するという従来の現象を防止することができる。よって、従来に比して軸受１２内部へのガスＧの流通を減少させることができる。また、軸１４が配されたフランジ３０ａの軸孔３０ｅには、軸１４の軸受１２より端部側（図１左側）の部分にオイルシール１７が設けられ、そのオイルシール１７は、磁気回路の空隙２９に対向されたシール部材保持面３０ｆで保持されているので、ガスＧの圧力に対するオイルシール１７の変形を防止することができる。よって、ガスＧの漏れを防止し、軸受１２内部へのガスＧの流通を更に減少させることができる。従って、ガスＧの流通抵抗の増大を防止することができる。
【００２４】
また、図３の従来の構成においてはハウジング３０Ａの排出路Ｒ１２をガス流通管取付口３７ａにより外部と連通させるためにその排出路Ｒ１２の一部を延在形成したフランジ３４を用いていたが、上記実施形態では、図１に示すようにハウジング３０に設けられたガス流通管取付口３１ａにより排出路Ｒ２を外部に連通させる構成としているので、ガスＧの流通容積を減少させることができる。
【００２５】
以上の理由から、本実施形態では掃気時間を短縮することができ、それに伴う立上げ時間の短縮を図ることができる。
【００２６】
次に、塗装用ロボット１００が通常運転された時では、上述同様に流通されるガスＧが、雰囲気を掃気すると共に、位置検出器１８、軸受１３、磁気回路（１５、１６）、軸受１２の熱を除去し、その過熱を防止する。特に、軸受１２では、その周囲に環状の溝を成す空間２１を形成しているので、熱の除去を効率良く行なうことができる。これにより、電動モータ９、引いては第二アクチュエータ７の防爆性を更に向上することができる。
【００２７】
また、起動時、通常運転時に係わらず、軸受１２内部へのガスＧの流通が減少されることにより、軸受１２内部のグリスの脱落が防止される。よって、その軸受１３の長寿命化を図ることができる。これにより、電動モータ９、引いては第二アクチュエータ７の長寿命化を図ることができる。
【００２８】
また、図３の従来のフランジ３４及びそのフランジ３４に設けられるオイルシール３６を省略することができるので、部品点数の減少及び加工工数、組立工数の減少を図ることができる。更に、そのオイルシール３６の省略により、図１の軸１４に加わる負荷を低減することができ、パワー損失の低下を図ることができる。
【００２９】
また、第一、第三アクチュエータ６、８も、第二アクチュエータ７と同様の構成を有しているので、同様の効果を奏することができる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、第二アクチュエータ７等のアクチュエータを塗装用ロボット１００に適用した場合を示したが、他の防爆を要する雰囲気の中で使用される装置、或は、粉塵や化学物質等で汚れた雰囲気の中で使用される装置に適用しても同様の効果を奏することは勿論である。
【００３１】
また、本発明は、上記実施形態において排出路Ｒ２側からガスＧを導入し、導入路Ｒ１から排出する構成を含む。
【００３２】
また、位置検出器１８の無い装置に起用できることは勿論であり、その場合に、フランジ３０ｂをフランジ３０ａ同様の構成として排出路Ｒ２同様の導入路を形成し、モータカバー１１、筒状部２ｃを無くして、ガス流通管をその導入路のガス流通管取付口に取り付ける構成としてもよい。
【００３３】
また、取付板部２ａは、電動モータ９を支持する限りにおいて、如何なる形状であってもよく、ハウジング３０のフランジ３０ａ以外の部分を直接的或は間接的に支持するものであってもよい。減速機１０を省略してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の第一の発明の電動モータによれば、導入路又は排出路は、ハウジングに形成され、軸の軸受部分に至らないように形成されているので、磁気回路の空隙から軸受内部を通過してガスが流通することを防止できる。よって、軸受内部のグリスの脱落が防止され、その軸受の長寿命化、引いては、電動モータの長寿命化を図ることができる。
【００３５】
また、磁気回路の空隙から軸受内部を通過してガスが流通することを防止できるので、そのような流通がなされた場合の流通抵抗の増大を防止することができる。従って、掃気時間を短縮することができ、それに伴う立上げ時間の短縮を図ることができる。
【００３６】
本発明の第二の発明の電動モータによれば、上記効果に加えて、ハウジングの端部には、磁気回路の空隙に対向され、シール部材を保持するシール部材保持面が形成されており、かつハウジングのシール部材保持面を、前記軸挿通孔の内径をオイルシールの外筒部の外径、つまりシール部材の外径よりも小さくした取付板部を有する旋回ベースの前記取付板部に密着させているので、ガスの圧力に対するシール部材の耐力を向上させ、その変形を防止することができる。
【００３７】
本発明の第三の発明の電動モータによれば、上記効果に加えて、従来、ガス流通管取付口により外部と連通させるために設けられていたフランジ及びそのフランジに設けられたオイルシールを省略した構成で、軸受の熱を効率良く除去することが可能であるので、フランジに排出路を形成する従来の場合に比してガスの流通容積を減少させることができる。よって、掃気時間を更に短縮することができ、それに伴う立上げ時間の短縮を図ることができる。
【００３８】
また、フランジ及びそのフランジに設けられるシール部材を省略することができるので、部品点数の減少及び加工工数、組立工数の減少を図ることができる。
【００３９】
更に、フランジに設けられていたシール部材を省略することにより、軸に加わる負荷を低減することができ、パワー損失の低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電動モータの一実施形態を示す図である。
【図２】 図１の電動モータを適用した塗装用ロボットを示す全体図である。
【図３】 従来の電動モータの一例を示す図である。
【符号の説明】
９ 電動モータ
１２ 軸受
１４ 軸
１５ 磁石（磁気回路）
１６ コイル（磁気回路）
１７ オイルシール（シール部材）
２１ 空間
２９ 空隙
３０ ハウジング
３０ａ フランジ部（端部）
３０ｆ シール部材保持面
３１ａ ガス流通管取付口
Ｒ１ 導入路
Ｒ２ 排出路
Ｇ ガス

Claims (2)

1. 軸挿通孔を有するロボットの旋回ベースに取り付けられるハウジングと、該ハウジングの端部に設けられた軸受と、該軸受で支持され、前記軸挿通孔に通される軸と、前記ハウジングの内面と前記軸とに軸方向に貫通した空隙を持って設けられ、前記軸を駆動する磁気回路と、前記ハウジングの外部から磁気回路の空隙にガスを導入する導入路と、前記ガスを排出する排出路とを備えてなる電動モータにおいて、
   前記導入路又は前記排出路は、前記ハウジングに形成され、前記軸の前記軸受部分に至らないように形成されており、
   前記ハウジングの端部と前記軸の前記軸受部分の端部側との間には、シール部材が設けられ、前記ハウジングの端部には、前記磁気回路の空隙に対向され、前記シール部材を保持するシール部材保持面が形成され、
   前記ハウジングは、前記軸挿通穴の内径が前記シール部材の外径よりも小さい取付板部を有する旋回ベースの前記取付板部に密着されていることを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１記載の電動モータにおいて、前記導入路又は前記排出路は、前記軸受の周囲に環状をなす空間を有し、前記導入路又は前記排出路は、前記ハウジングに形成されるガス流通管取付口により外部と連通されていることを特徴とする電動モータ。

Images