JP4758245B2

JP4758245B2 - 多軸駆動装置

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Publication number: JP4758245B2
Application number: JP2006035844A
Authority: JP
Inventors: 正洋鈴木; 雅幸掃部; 雅隆小山
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-02-13
Also published as: JP2007210085A

Description

本発明は、多関節ロボットなどの駆動源として好適に実施することができる多軸駆動装置に関する。

図８は、従来技術の多軸駆動装置１を簡素化して示す断面図である。多軸駆動装置１は、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３と、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３と、第１軸ケーシングＣ１〜第３軸ケーシングＣ３とを含む。

第１軸ケーシングＣ１は、工場内に設置されるベースプレートまたはフレームなどの予め定める取付け部材２の設置面に設置されて固定される。このような第１軸ケーシングＣ１上には、基台１３を介して前記第１軸減速機Ｇ１が搭載され、この第１軸減速機Ｇ１上には、前記第２軸ケーシングＣ２が搭載される。

第２軸ケーシングＣ２は、第２軸電動機Ｍ２を収容する下部ケーシング部分３と、この下部ケーシング部分３の上端部に一体的に連なり、第３軸ケーシングＣ３と第２軸減速機Ｇ２とを収容する上部ケーシング部分４とを有する。下部ケーシング部分３の上部端壁を形成しかつ上部ケーシング部分４の下部端壁を形成する隔壁５には、第２軸減速機Ｇ２が基台１４を介して固定され、この第２軸減速機Ｇ２には第３軸ケーシングＣ３が固定される。第３軸ケーシングＣ３には、第３軸電動機Ｍ３と第３軸減速機Ｇ３とが収容される。

第１軸電動機Ｍ１の出力軸６は第１軸ケーシングＣ１から突出し、第１軸減速機Ｇ１の入力端に連結される。第１軸減速機Ｇ１の出力端は、第１軸ケーシングＣ２の下部に連結され、第１軸電動機Ｍ１の出力軸６の回転が第１軸減速機Ｇ１を介して第２軸ケーシングＣ２に伝達される。

また、第２軸ケーシングＣ２において、下部ケーシング部分３内の第２軸電動機Ｍ２の出力軸７は、隔壁５を介して上部ケーシング部分４内に突出し、第２軸減速機Ｇ２の入力端に連結される。第２軸減速機Ｇ２の出力端は、第３軸ケーシングＣ３に連結される。第３軸ケーシングＣ３内の第３軸電動機Ｍ３の出力軸８は、第３軸減速機Ｇ３の入力端に連結され、第３軸減速機Ｇ３の出力端には、出力軸９が設けられる。これらの出力軸６〜９は、共通な一直線上に回転軸線を有し、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３と第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３とが直列に配置された３軸駆動装置を実現する。

このような多軸駆動装置１において、第１軸電動機Ｍ１に駆動電力が供給されると、出力軸６が第１軸Ｊ１まわりに回転駆動され、その回転は第１軸減速機Ｇ１に導かれて減速され、第２軸ケーシングＣ２に伝達され、第２軸ケーシングＣ２を前記第１軸Ｊ１まわりに回転駆動させる。

また第２軸電動機Ｍ２に駆動電力が供給されると、その出力軸７は第２軸Ｊ２まわりに回転駆動され、その回転は第２軸減速機Ｇ２に導かれて減速され、第３軸ケーシングＣ３を前記第２軸Ｊ２まわりに回転駆動させる。

さらに第３軸電動機Ｍ３に駆動電力が供給されると、出力軸８が第３軸Ｊ３まわりに回転駆動され、その回転は第３軸減速機Ｇ３に導かれて減速され、出力軸９を第３軸Ｊ３まわりに回転駆動させる。

したがって、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３に駆動電力を選択的に供給／遮断することによって、第２軸ケーシングＣ２および第３軸ケーシングＣ３の出力部１０，１１ならびに第３軸減速機Ｇ３の出力軸９によって、個別に異なる回転を出力することができる。

図９は、他の従来技術の多軸駆動装置２０を簡素化して示す断面図である。この多軸駆動装置２０は、前述の多軸駆動装置１と同様に、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３および第１軸ケーシングＣ１〜第３軸ケーシングＣ３を有する点で共通し、対応する部分には同一の参照符を付す。

この従来技術では、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３が、第１軸ケーシングＣ１〜第３軸ケーシングＣ３の側壁にそれぞれ設けられ、各出力軸６，７，８には傘歯車２１，２２，２３がそれぞれ設けられる。これらの傘歯車２１〜２３は、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３の各入力軸２４，２５，２６にそれぞれ設けられる傘歯車２７，２８，２９に噛合する。第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３の各入力軸２４〜２６および各出力端３０，３１，３２は、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３の各出力軸６〜８の回転軸線に直交する一直線上に共通に第１軸Ｊ１〜第３軸Ｊ３を有する。

このような多軸駆動装置２０において、第１軸電動機Ｍ１に駆動電力が供給されると、その出力軸６の回転は各傘歯車２１，２７を介して第１軸減速機Ｇ１に導かれて減速され、第２軸ケーシングＣ２を第１軸Ｊ１まわりに回転駆動させる。また第２軸電動機Ｍ２に駆動電力が供給されると、その出力軸７の回転は各傘歯車２２，２８を介して第２軸減速機Ｇ２に導かれて減速され、第３軸ケーシングＣ３を第２軸Ｊ２まわりに回転駆動させる。さらに第３軸電動機Ｍ３に駆動電力が供給されると、その出力軸８の回転は各傘歯車２３，２９を経て第３軸減速機Ｇ３に導かれて減速され、出力軸９を第３軸Ｊ３まわりに回転駆動させる。これらの第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３に駆動電力を供給／遮断することによって、第２軸ケーシングＣ２および第３軸ケーシングＣ３の出力部１０，１１および第３軸減速機Ｇ３の出力軸９を個別に回転駆動することができる。

図１０は、さらに他の従来技術の多軸駆動装置４０を簡素化して示す断面図である。この従来技術の多軸駆動装置４０もまた、前述の図８および図９に示される多軸駆動装置１，２０と同様に、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３および第１軸ケーシングＣ１〜第３軸ケーシングＣ３を有し、対応する部分には同一の参照符を付す。

この従来技術では、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３の各出力軸６，７，８には、プーリ４１，４２，４３がそれぞれ設けられる。また第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３の各入力軸２４〜２６には、プーリ４４，４５，４６がそれぞれ設けられる。第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３の各出力軸６〜８の軸線は、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３の入力軸２４〜２６の軸線と平行である。

第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３の各出力軸６〜８に設けられるプーリ４１〜４３と、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３の各入力軸２４〜２６に設けられる各プーリ４４〜４６とにわたって、ベルト４７〜４９がそれぞれ巻き掛けられて張架される。これによって第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３の各出力軸６〜８の回転は、各プーリ４１〜４３、ベルト４７〜４９および各プーリ４４〜４６を経て、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ３の各入力軸２４〜２６に入力される。

このような多軸駆動装置４０において、第１軸電動機Ｍ１に駆動電力が供給されると、その出力軸６の回転は、プーリ４１、ベルト４７およびプーリ４４を経て第１軸減速機Ｇ１に導かれて減速され、第２軸ケーシングＣ２を第１軸Ｊ１まわりに回転駆動させる。また第２軸電動機Ｍ２に駆動電力が供給されると、その出力軸７の回転は、プーリ４２、ベルト４８およびプーリ４５を経て、第２軸減速機Ｇ２に導かれて減速され、第３軸ケーシングＣ３を第２軸Ｊ２まわりに回転駆動させる。

さらに第３軸電動機Ｍ３に駆動電力が供給されると、その回転軸８の回転は、プーリ４３、ベルト４９およびプーリ４６を経て、第３軸減速機Ｇ３の入力軸２６に入力され、減速されて出力軸９を第３軸Ｊ３まわりに回転駆動させる。このようにして、この従来技術では、各出力部１０，１１および出力軸９から異なる回転を出力することができるように構成されている（特許文献１，２参照）。

特開平１１−３３９４７号公報特開平１１−２０７６８４号公報

前述の図８〜図１０に示す各従来技術の多軸駆動装置１，２０，４０では、第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３に駆動電力をそれぞれ供給するサーボアンプなどである駆動装置が第１軸ケーシングＣ１〜第３軸ケーシングＣ３の外で、かつ第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３から離れた位置に配置されるため、各駆動装置と第１軸電動機Ｍ１〜第３軸電動機Ｍ３とを配線５１，５２，５３によって個別に接続しなければならず、配線数が多いという問題がある。

また第２軸ケーシングＣ２および第３軸ケーシングＣ３が回動すると、第２軸電動機Ｍ２および第３軸電動機Ｍ３から延びる配線５２，５３が第２軸ケーシングＣ２および第３軸ケーシングＣ３に巻付き、摩耗および断線を生じやすいという問題がある。これを防ぐためには、特許文献２に記載されるような、配線を巻取るための構成が必要となり、装置が複雑化および大形化してしまうという問題がある。

また第２軸ケーシングＣ２および第３軸ケーシングＣ３には、これらのケーシングＣ２，Ｃ３内に備えられる電動機、減速機および歯車などの各種の機器および部品を外部から作業することができるように構成されていないため、メンテナンス性が悪いという問題がある。

本発明の目的は、簡単な構成で、配線数を低減し、メンテナンス性が向上された多軸駆動装置を提供することである。

本発明は、第１ケーシングと、
第２ケーシングと、
前記第２ケーシング内に収容される第３ケーシングと、
前記第１ケーシングに設けられる第１駆動装置と、
前記第１ケーシングと第２ケーシングとの間に設けられ、前記第１駆動装置によって駆動されて前記第２ケーシングを第１軸線まわりに回動させる第１減速機であって、該第１軸線と共通な軸線方向に貫通した挿通孔が形成された中空の第１減速機と、
前記第２ケーシング内に収容される第２駆動装置と、
前記第２ケーシング内であって前記第３ケーシングの外部に設けられ、前記第２駆動装置によって駆動されて前記第３ケーシングを第２軸線まわりに回動させる第２減速機であって、該第２軸線と共通な軸線方向に貫通した挿通孔が形成された中空の第２減速機と、
前記第３ケーシング内に収容される第３駆動装置と、
前記第３ケーシング内に設けられ、第３駆動装置によって駆動される第３減速機と、
前記第１の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置とを接続する第１の信号線と、
前記第２の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第２駆動装置と前記第３駆動装置とを接続する第２の信号線とを含み、
前記第２ケーシングおよび第３ケーシングには、出力軸が一体的にそれぞれ形成され、第２ケーシングの出力軸に、第３ケーシングの出力軸が挿通して配置されることを特徴とする多軸駆動装置である。

また本発明は、前記第１の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置とを接続する第１の電力線と、
前記第２の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第２駆動装置と前記第３駆動装置とを接続する第２の電力線とをさらに含むことを特徴とする。

さらに本発明は、前記第２ケーシングには、前記第２減速機が収容される内部空間を開放する開口部が形成され、
前記第３ケーシングには、前記第３減速機が収容される内部空間を開放する開口部が形成されることを特徴とする。

さらに本発明は、前記第１減速機は、前記第１駆動装置を構成する電動機の出力軸の回転を入力端から入力し、入力した回転を減速して出力する出力端を有する中空の減速機からなり、
前記第２減速機は、前記第２駆動装置を構成する電動機の出力軸の回転を入力端から入力し、入力した回転を減速して出力する出力端を有する中空の減速機からなることを特徴とする。

本発明によれば、第２ケーシングおよび第３ケーシングに回転力を導く第１減速機および第２減速機を中空とし、第２減速機および第３減速機を駆動するために用いられる第２駆動装置および第３駆動装置用の信号線をそれぞれ、第１減速機および第２減速機の挿通孔を通して接続しているので、構成を複雑化せずに配線数を低減することができる。

また本発明によれば、第２ケーシングおよび第３ケーシングに回転力を導く第１減速機および第２減速機を中空とし、第２減速機および第３減速機を駆動するために用いられる第２駆動装置および第３駆動装置用の電力線をそれぞれ、第１減速機および第２減速機の挿通孔を通して接続しているので、構成を複雑化せずに配線数を低減することができる。

さらに本発明によれば、第２ケーシングおよび第３ケーシングに開口部が形成されるので、第２ケーシングおよび第３ケーシング内に設けられる電動機、減速機および配線ケーブルなどの各種の機器の保守管理を、外部から容易に行うことができ、メンテナンス性が向上することができる。

さらに本発明によれば、第１減速機および第２減速機が中空の減速機からなるので、ケーシングの回動に伴う配線の変位を可及的に少なくして、配線の摩耗および損傷を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の一形態の多軸駆動装置６０を簡素化して示す断面図である。本実施形態の多軸駆動装置６０は、第１軸電動機Ｍ１１〜第３軸電動機Ｍ１３、第１軸減速機Ｇ１〜第３軸減速機Ｇ１３および第１軸ケーシングＣ１１〜第３軸ケーシングＣ１３を含む。前記第１軸電動機Ｍ１１〜第３軸電動機Ｍ１３は、サーボモータによって実現される。

第１軸電動機Ｍ１１〜第３軸電動機Ｍ１３は、出力軸６１〜６３を有する。第１軸電動機Ｍ１１および第２軸電動機Ｍ１２の各出力軸６１，６２には、プーリ６４，６５がそれぞれ固定される。また第３軸電動機Ｍ１３の出力軸６３には、歯車６６が固定される。第１軸減速機Ｇ１１および第２軸減速機Ｇ１２は、入力端６７，６８および出力端６９，７０をそれぞれ有し、各入力端６７，６８には入力軸７１，７２がそれぞれ設けられる。

各入力軸７１，７２には、プーリ７３，７４が固定される。第１軸電動機Ｍ１１のプーリ６４および第１軸減速機Ｇ１１のプーリ７３間にわたって、ベルト７５が巻き掛けられて張架され、第１軸電動機Ｍ１１の出力軸６１の回転が、第１軸減速機Ｇ１１の入力軸７１に伝達される。

また、第２軸電動機Ｍ１２の出力軸６２に設けられるプーリ６５および第２軸減速機Ｇ１２の入力軸７２に設けられるプーリ７４間には、ベルト７６が巻き掛けられて張架される。さらに第３軸電動機Ｍ１３の歯車６６には、歯車７７が噛合し、この歯車７７には出力軸１１２が同軸に固定される。各歯車６６，７７は、用途に応じた所定の歯車比を有し、前記第３軸減速機Ｇ１３を構成する。

次に、前述の第１軸ケーシングＣ１１〜第３軸ケーシングＣ１３の構造について述べる。第１軸ケーシングＣ１１は、上壁８０、下壁８１および周壁８２を有する。上壁８０には、第１軸電動機Ｍ１１の出力軸６１が挿通する挿通孔８３と、第１軸減速機Ｇ１１の入力軸７１が挿通する挿通孔８４とが相互に離間して形成される。また下壁８１には、第１軸減速機Ｇ１１の入力軸７１が挿通する挿通孔８４と同一軸線上に、第２ケーブル８５が挿通する挿通孔８６が形成される。

第２軸ケーシングＣ１２は、上壁８９、隔壁９０、下壁９１および周壁９２を有する。周壁９２は、上壁８９と隔壁９０とにわたって形成される第１周壁部分９３と、隔壁９０と下壁９１とにわたって形成される第２周壁部分９４とによって形成される。隔壁９０には、第２軸電動機Ｍ１２の出力軸６２が挿通する挿通孔９５と、第２軸減速機Ｇ１２の入力軸７２が挿通する挿通孔９６とが形成される。

また下壁９１には、前記第２軸減速機Ｇ１２の入力軸７２が挿通する挿通孔９６と同軸に、前記第２ケーブル８５が挿通する挿通孔９７が形成される。前記第２軸ケーシングＣ１２内の空間は、隔壁９０によって上部空間９８と下部空間９９とに仕切られる。上部空間９８には、第２軸電動機Ｍ１２と、第２軸減速機Ｇ１２と、第３軸ケーシングＣ１３と、第２軸電動機Ｍ１２を駆動するための第２軸アンプＡｍｐ２とが収容される。

このような第２軸ケーシングＣ１２において、上壁８９には直円筒状の第１出力軸１０１が一体的に形成される。また周壁９２の第１周壁部分９３には、上部空間９８内に収容される前述の第２軸電動機Ｍ１２、第２軸減速機Ｇ１２、第２軸アンプＡｍｐ２などを保守点検するための開口１０２が形成される。

図２は、多軸駆動装置６０の配線系統図である。図１をも参照して、下部空間９９内には、第２軸電動機Ｍ１２の出力軸６２と第２軸減速機Ｇ１２の入力軸７２とが突出し、これらを連結する前記プーリ６５，７４およびベルト７６が収容される。前記隔壁９０にはまた、第２ケーブル８５および第３ケーブル１０３が挿通する挿通孔１０４が形成される。第２ケーブル８５および第３ケーブル１０３は、下部空間９９内においては、ベルト７６などへの干渉を防止するため、前記ベルト７６に関して図１の紙面に垂直方向両側に分割して配置される。

第３軸ケーシングＣ１３は、上壁１０６、下壁１０７および周壁１０８を有する。上壁１０６には、直円筒状の第２出力軸１０９が一体的に形成される。この第２出力軸１０９は、第１出力軸１０１内を同軸に挿通して延在している。また下壁１０７には、第３ケーブル１０３が挿通する挿通孔１１０が形成される。さらに周壁１０８には、第３軸ケーシングＣ１３内に収容される前述の第３軸電動機Ｍ１３、第３軸減速機Ｇ１３および第３軸アンプＡｍｐ３などを保守点検ための開口１１１が形成される。

前記第１軸減速機Ｇ１１は、第１軸Ｊ１まわりに第２軸ケーシングＣ１２を回動し、第２軸減速機Ｇ１２は第２軸Ｊ２まわりに第３軸ケーシングＣ１３を回動し、第３軸減速機Ｇ１３は第３軸Ｊ３まわりに第３出力軸１１２を回動する。この第３出力軸１１２は、前記歯車７７に第３軸Ｊ３と同軸に固定され、第２出力軸１０９内に挿通されて延在する。これらの第１軸Ｊ１〜第３軸Ｊ３は、たとえば共通な一直線上に存在してもよい。

第２ケーブル８５および第３ケーブル１０３は、第２軸ケーシングＣ１２の上部空間９８内においては、第３軸ケーシングＣ１３の第２軸Ｊ２まわりの回動経路を避けるようにして、第２軸電動機Ｍ１２と第３軸ケーシングＣ１３との間に配置され、隔壁９０の一方の挿通孔１０４を挿通して下部空間９９内に導かれ、ベルト７６の両側を通過した後、第１軸減速機Ｇ１１に形成される挿通孔１１５を挿通し、プーリ７３の挿通孔１１６をも挿通して、第１軸ケーシングＣ１１の下壁８１に形成される挿通孔８６から外部へ導かれる。

第３ケーブル１０３は、下部空間９９からプーリ７４の挿通孔１１７を経て、第２軸減速機Ｇ１２に形成される挿通孔１１８を上方へ通過し、第３軸ケーシングＣ１３の下壁１０７に形成される挿通孔１１０を経て、第３軸ケーシングＣ１３内の空間に導かれ、第３軸アンプＡｍｐ３に接続される。この第３軸アンプＡｍｐ３と第３軸電動機Ｍ１３とは、第４ケーブル１１９によって電気的に接続される。また第２軸電動機Ｍ１２と第２軸アンプＡｍｐ２とは、第５ケーブル１２０によって電気的に接続される。さらに第１軸電動機Ｍ１１と第１軸アンプＡｍｐ１とは、第１ケーブル１２１によって電気的に接続される。第１軸アンプＡｍｐ１は、電源装置１２２に電源ケーブル１２３によって接続されるとともに、パーソナルコンピュータなどによって実現される制御装置１２４に信号ケーブル１２５によって接続される。前記第１軸アンプＡｍｐ１〜第３軸アンプＡｍｐ３は、サーボアンプによって実現される。

第１軸電動機Ｍ１１と第１軸アンプＡｍｐ１とは、前述したように第１ケーブル１２１によって接続され、第１軸アンプＡｍｐ１と電源装置１２２とは、電源ケーブル１２３によって接続され、第１軸アンプＡｍｐ１と制御装置１２４とは信号ケーブル１２５によって接続される。第２軸電動機Ｍ１２と第２軸アンプＡｍｐ２とは第５ケーブル１２０によって接続され、第３軸電動機Ｍ１３と第３軸アンプＡｍｐ３とは第４ケーブル１１９によって接続される。また第１軸アンプＡｍｐ１と第２軸アンプＡｍｐ２とは第２ケーブル８５によって接続され、第２軸アンプＡｍｐ２と第３軸アンプＡｍｐ３とは第３ケーブル１０３によって接続される。

第１ケーブル１２１は、Ｕ相電力線１３０ａ、Ｖ相電力線１３０ｂ、Ｗ相電力線１３０ｃ、第１信号線１３０ｄ、第２信号線１３０ｅ、第３信号線１３０ｆ、第１信号電源線１３０ｇおよび第２信号電源線１３０ｈによって構成される。第４および第５ケーブル１１９，１２０は、前記第１ケーブル１２１と同様に構成される。また第１軸アンプＡｍｐ１と第２軸アンプＡｍｐ２とを接続する第２ケーブル８５は、第１および第２電力線１３１ａ，１３１ｂと、第１および第２信号線１３１ｃ，１３１ｄとによって構成される。第１電力線１３１ａと第２電力線１３１ｂとによって、第１の電力線が構成され、第１信号線１３１ｃと第２信号線１３１ｄとによって、第１の信号線が構成される。さらに第３ケーブル１０３は、第１および第２電力線１３２ａ，１３２ｂと、第１および第２信号線１３２ｃ，１３２ｄとによって構成される。第１電力線１３２ａと第２電力線１３２ｂとによって、第２の電力線が構成され、第１信号線１３２ｃと第２信号線１３２ｄとによって、第２の信号線が構成される。

第１軸アンプＡｍｐ１と電源装置１２２とは、前記電源ケーブル１２３によって接続され、この電源ケーブル１２３を介して電源装置１２２から第１軸アンプＡｍｐ１に電力供給される。電源ケーブル１２３は、第１電力線１３３ａと、第２電力線１３３ｂとによって構成される。前記第１軸アンプＡｍｐ１はまた、信号ケーブル１２５によって制御装置１２４に接続され、制御装置１２４からの制御信号に応答して、第１軸電動機Ｍ１１に供給される駆動電力が制御される。信号ケーブル１２５は、第１信号線１３４ａと、第２信号線１３４ｂとによって構成される。

図３は、本発明の多軸駆動装置を適用した一実施例の４軸ロボット１４０を示す断面図であり、図４は図３に示される４軸ロボット１４０の多軸駆動部１４１の拡大断面図であり、図５は図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た拡大断面図である。

本実施例の４軸ロボット１４０は、予め定める取付け部材である板状のベースプレート１４２に複数のボルト１４３によって固定される基台１４４と、基台１４４の下面に複数のボルト１４５によって固定される第１軸ケーシング１４６と、第１軸ケーシング１４６とベースプレート１４２との間に配置される第２軸ケーシング１４７と、第２軸ケーシング１４７上に立設される支柱１４８と、支柱１４８に沿って固定される案内レール１４９と、案内レール１４９によって案内されて上下に直線移動する移動体１５０と、前記案内レール１４９に近接して平行に設けられるねじ棒１５６と、ねじ棒１５６に螺着されるナット１５７と、移動体１５０およびナット１５７に連結されるＬ字状の取付部材１５８と、取付部材１５８に基端部が固定される第１アーム１５９と、第１アーム１５９の遊端部に回動自在に連結される第２アーム１６０と、第２アーム１６０の遊端部に回動自在に連結される第３アーム１６１とを含む。

前記４軸ロボット１４０はさらに、第１軸電動機Ｍ２１、第２軸電動機Ｍ２２、第３軸電動機Ｍ２３、第４軸電動機Ｍ２４、第１軸減速機Ｇ２１、第２軸減速機Ｇ２２、第３軸減速機Ｇ２３および第４軸減速機Ｇ２４を含む。

前記第１軸電動機Ｍ２１は、第１軸ケーシング１４６内に突出する出力軸１６５を有し、この出力軸１６５にはプーリ１６６が固定される。第１軸減速機Ｇ２１は、貫通孔１６７を有し、入力端１６８にはプーリ１６９が同軸に固定される。各プーリ１６６，１６９間には、ベルト１７０が巻き掛けられ、第１軸電動機Ｍ２１の出力軸１６５の回転が第１軸減速機Ｇ２１の入力端１６８に伝達される。前記第１軸減速機Ｇ２１は、ハーモニックドライブ（登録商標）と呼ばれる波動歯車機構を用いた中空減速機によって実現される。第１軸減速機Ｇ２１の出力端１７１は、ボルト１７２によって第２軸ケーシング１４７に固定される。

したがって第２軸ケーシング１４７は、第１軸電動機Ｍ２１の出力軸１６５が回転駆動されると、第１軸減速機Ｇ２１の第１軸Ｊ１まわりに回転駆動される。第２軸ケーシング１４７内には、第２軸電動機Ｍ２２と、この第２軸電動機Ｍ２２の出力軸１８０の回転を減速する第２軸減速機Ｇ２２と、第２軸電動機Ｍ２２を駆動するための駆動電力および駆動信号を与えるための第２軸アンプＡｍｐ１２と、第３軸電動機Ｍ２３に駆動電力と駆動信号とを与えるための第３軸アンプＡｍｐ１３と、第４軸電動機Ｍ２４に駆動電力と駆動信号とを与えるための第４軸アンプＡｍｐ１４とが収容される。

第２軸ケーシング１４７は、上壁１８１、下壁１８２および周壁１８３を有し、周壁１８３には前記第２軸電動機Ｍ２２、第２軸アンプＡｍｐ１２、第３軸アンプＡｍｐ１３および第４軸アンプＡｍｐ１４が外方に臨んでそれぞれ露出する第１〜第３開口１８４〜１８６が形成される。これらの第１〜第３開口１８４〜１８６を利用して、前記第２軸電動機Ｍ２２、第２軸アンプＡｍｐ１２、第３軸アンプＡｍｐ１３および第４軸アンプＡｍｐ１４などを保守点検するための作業を容易に行なうことができる。

第２軸減速機Ｇ２２は、第２軸電動機Ｍ２２の出力軸１８０に固定される入力端である第１歯車１９０と、第２軸Ｊ２上に回転軸線を有する出力端である出力軸１９１と、出力軸１９１に固定され、第１歯車１９０に噛合する第２歯車１９２とによって構成される。出力軸１９１の下端部は、軸受１９３によって第２軸ケーシング１４７の中間壁部１９４に軸支され、出力軸１９１の上端部は、軸受１９５によって第２軸ケーシング１４７の上壁１８１に軸支される。

前記出力軸１９１は、カップリング１９７によって前記ねじ棒１５６の下端部に連結される。このねじ棒１５６の下端部は、第２軸ケーシング１４７の上壁１８１に固定された支持蓋１９９に軸受１９８によって、第２軸Ｊ２と同軸に軸支される。このような構成によって、前記第２軸電動機Ｍ２２の回転が第２軸減速機Ｇ２２の出力軸１９１を介して、ねじ棒１９８に伝達され、移動体１５０がねじ棒１５６に沿って上下に昇降駆動される。

第２軸Ｊ２は、第１軸Ｊ１に対して平行であるが、本実施例では第１軸Ｊ１から水平方向にわずかに偏心している。したがって第１軸電動機Ｍ２１の回転は、第１軸減速機Ｇ２１によって減速されて第２軸ケーシング１４７に伝達される。これによって第１アーム１５９は、第２および第３アーム１６０，１６１とともに第１軸Ｊ１まわりに回動する。

このように第１軸Ｊ１まわりに第２軸ケーシング１４７が回転しても、出力端の回転軸線、すなわち第１軸Ｊ１上に貫通孔１６７を有する中空の回転駆動源である第１軸減速機Ｇ２１を用いるので、第２軸電動機Ｍ２１および第２軸アンプＡｍｐ１２〜第４軸アンプＡｍｐ１４の各ケーブルを、前記貫通孔１６７を介して後段の第２軸ケーシング１４７から前段の第１軸ケーシング１４６へ導くことができ、構成を複雑化せずに、配線数を低減することができる。

図６は、第２軸アンプＡｍｐ１２〜第４軸アンプＡｍｐ１４の各ケーブル２２１〜２２６を第１軸減速機Ｇ２１の貫通孔１６７を挿通させた状態を示す図であり、図７は第２軸アンプＡｍｐ１２のケーブル２２１，２２４だけを第１軸減速機Ｇ２１の貫通孔１６７を挿通させた状態を示す図である。第２軸ケーシング１４７内に第２軸アンプＡｍｐ１２〜第４軸アンプＡｍｐ１４が設けられることによって、第２軸電動機Ｍ２２〜第４軸電動機Ｍ２４に駆動電力を供給するための電力ケーブル２２１〜２２３および信号ケーブルを第１軸ケーシング１４６および第２軸ケーシング１４７外に導く必要がなくなり、これによって配線ケーブルの巻付き、摩耗および断線を防ぎ、前記従来の技術のような配線を巻取るための構成を設けることがなく、個別に第２軸アンプＡｍｐ１２〜第４軸アンプＡｍｐ１４のケーブルＬ２１〜Ｌ２６を外部へ取り出す場合に比べて、装置の構成を複雑化せずに配線を少なくして、構成を簡素化することができる。

さらに、第１軸ケーシング１４６には開口１８７が、また第２軸ケーシング１４７には第１〜第３開口１８４〜１８６が形成されるので、第１軸ケーシング１４６、したがって第２軸ケーシング１４７内に設けられる第２軸電動機Ｍ２２、第２軸減速機Ｇ２２および各アンプＡｍｐ１２〜Ａｍｐ１４ならびに配線ケーブルなどの各種の機器の保守管理を、外部から容易に行うことができ、メンテナンス性が向上された装置を実現することができる。

さらに、前記第１軸減速機Ｇ２１に前記貫通孔１６７が形成されるので、各ケーシング１４６，１４７内での配線ケーブル８５，１０３の変位を可及的に少なくして、配線ケーブル８５，１０３の摩耗および損傷を抑制することができる。

前述の実施例では、本発明の多軸駆動装置をロボットに適用して例について述べたが、本発明はこれに限るものではなく、その他の装置、たとえば多関節マニピュレータなどの回転を伴なう機器に有利に実施することができる。

本発明の実施の一形態の多軸駆動装置６０を簡素化して示す断面図である。多軸駆動装置６０の配線系統図である。多軸駆動装置６０を適用した具体例を説明するための４軸ロボット１４０を示す断面図である図３に示される４軸ロボット１４０の多軸駆動部１４１の拡大断面図である。図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た拡大断面図である。第２軸アンプＡｍｐ１２〜第４軸アンプＡｍｐ１４の各ケーブル２２１〜２２６を第１軸減速機Ｇ２１の貫通孔１６７を挿通させた状態を示す図である。第２軸アンプＡｍｐ１２のケーブル２２１，２２４だけを第１軸減速機Ｇ２１の貫通孔１６７を挿通させた状態を示す図である。従来技術の多軸駆動装置１を簡素化して示す断面図である。他の従来技術の多軸駆動装置２０を簡素化して示す断面図である。さらに他の従来技術の多軸駆動装置４０を簡素化して示す断面図である。

符号の説明

６０多軸駆動装置
Ｍ１１〜Ｍ１３電動機
Ｇ１１〜Ｇ１３減速機
Ｃ１１〜Ｃ１３ケーシング
１６７貫通孔

Claims

第１ケーシングと、
第２ケーシングと、
前記第２ケーシング内に収容される第３ケーシングと、
前記第１ケーシングに設けられる第１駆動装置と、
前記第１ケーシングと第２ケーシングとの間に設けられ、前記第１駆動装置によって駆動されて前記第２ケーシングを第１軸線まわりに回動させる第１減速機であって、該第１軸線と共通な軸線方向に貫通した挿通孔が形成された中空の第１減速機と、
前記第２ケーシング内に収容される第２駆動装置と、
前記第２ケーシング内であって前記第３ケーシングの外部に設けられ、前記第２駆動装置によって駆動されて前記第３ケーシングを第２軸線まわりに回動させる第２減速機であって、該第２軸線と共通な軸線方向に貫通した挿通孔が形成された中空の第２減速機と、
前記第３ケーシング内に収容される第３駆動装置と、
前記第３ケーシング内に設けられ、第３駆動装置によって駆動される第３減速機と、
前記第１の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置とを接続する第１の信号線と、
前記第２の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第２駆動装置と前記第３駆動装置とを接続する第２の信号線とを含み、
前記第２ケーシングおよび第３ケーシングには、出力軸が一体的にそれぞれ形成され、第２ケーシングの出力軸に、第３ケーシングの出力軸が挿通して配置されることを特徴とする多軸駆動装置。
前記第１の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置とを接続する第１の電力線と、
前記第２の減速機に形成された挿通孔を挿通して延び、前記第２駆動装置と前記第３駆動装置とを接続する第２の電力線とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の多軸駆動装置。
前記第２ケーシングには、前記第２減速機が収容される内部空間を開放する開口部が形成され、
前記第３ケーシングには、前記第３減速機が収容される内部空間を開放する開口部が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の多軸駆動装置。
前記第１減速機は、前記第１駆動装置を構成する電動機の出力軸の回転を入力端から入力し、入力した回転を減速して出力する出力端を有する中空の減速機からなり、
前記第２減速機は、前記第２駆動装置を構成する電動機の出力軸の回転を入力端から入力し、入力した回転を減速して出力する出力端を有する中空の減速機からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の多軸駆動装置。