JP5779846B2 - 駆動源ユニット、及びロボット - Google Patents
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Description
特許文献2には、被駆動体を駆動するモータと、モータと別体に形成され、ブレーキ軸を介してモータの回転を規制するブレーキと、モータの出力軸とブレーキ軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達部と、を備える多関節ロボット及びロボットシステムが開示されている。特許文献2によれば、モータの出力軸とは別にブレーキ軸を設けることで、ブレーキを含めたモータの出力軸方向の長さを短くすることができる。これにより、当該モータを内蔵するアームを小型化することができる。
出力部材と制動手段とは、出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されている。これにより、出力部材と制動手段とが出力軸の軸方向に並べられた構成にくらべて、出力部材と制動手段とを合わせた出力軸の軸方向における大きさを小さくすることができる。
可動板移動手段によって、付勢手段の付勢力に抗して可動板を第二面から離間させる方向に移動させることで、制動板の第一面と固定枠の固定枠面とが当接した状態を解除することができる。
最初に、モーターユニット1について、図1を参照して説明する。図1は、モーターユニットの構成を示す説明図である。モーターユニット1が、駆動源ユニットに相当する。
図1に示すように、モーターユニット1は、モーター11と、エンコーダー15と、ブレーキ21と、プーリー31と、モータープレート3とを備えている。モーター11とブレーキ21とがモータープレート3に固定されており、モーターユニット1は、モータープレート3をロボット51(図3参照)に固定することによって、ロボット51に取り付けられている。
モーター11が、駆動源に相当する。プーリー31が、出力部材に相当する。ブレーキ21が、制動手段に相当する。
次に、モーターユニット1を構成するブレーキ21について、図2を参照して説明する。図2は、ブレーキの構成を示す模式断面図である。図2(a)は、制動をしている(ブレーキを掛けている)状態のブレーキを示す模式断面図であり、図2(b)は、制動をしていない(ブレーキを掛けていない)状態のブレーキを示す模式断面図である。
固定枠27は、円筒の一端が円板で塞がれて、一方が開口した円柱形状の円柱空間27bが形成された形状を有している。固定枠27における円板部分の、円柱空間27bに臨む面を、固定面27aと表記する。円板の中央には穴が形成されており、固定枠27は、当該穴を出力軸12が貫通し、円筒空間の開口がモータープレート3で塞がれる状態で、モータープレート3に固定されている。固定枠27がモータープレート3に固定された状態で、固定面27aの面方向は、出力軸12の軸方向に略直交する方向である。
固定面27aが、固定枠面に相当する。
ブレーキハブ23は、係合孔を出力軸12が貫通して、出力軸12に係止されている。係合孔と出力軸12とには、図示省略したキー溝が形成されている。両方のキー溝に係合したキーによって、ブレーキハブ23は、出力軸12に対して、出力軸12の軸方向に摺動可能であり、出力軸12の周方向への回動を略禁止されて、出力軸12に係止されている。ブレーキハブ23に固定されている摩擦板24は、板面の面方向が出力軸12の軸方向に略直交する方向である。ブレーキ板22は、モータープレート3に固定された固定枠27の円柱空間27bに位置しており、摩擦板24の一面は、固定枠27の固定面27aに対向している。
ブレーキ板22又は摩擦板24が、制動板に相当する。固定面27aに対向している摩擦板24の一面が、第一面に相当する。
可動板26は、磁性材料で構成されており、電磁石28によって吸着可能である。磁性材料は、例えば、鉄や、鉄系の合金や、磁性を有するステンレス鋼などである。
固定枠27とモーター11との相対位置は、モータープレート3を介して固定されている。摩擦板24が固定されているブレーキハブ23は、出力軸12に対して、出力軸12の周方向への回動を略禁止されて、出力軸12に係止されている。摩擦板24が、固定枠27の固定面27aに、ブレーキばね29の付勢力に応じた力で押し付けられることで、出力軸12の回動が制動される。
次に、ロボットシステム50を構成するロボット51の構成について、図3、及び図4を参照して説明する。図3は、ロボットシステムの全体構成を示す説明図である。図4は、アーム部分におけるモーターユニットの配置例を示す説明図である。
回動基部54は、基台53に、設置面に略垂直な基部回動軸54aを中心に回動自在に、支持されている。
第一アーム55は、一方の端が、回動基部54に支持されている。第一アーム55は、回動基部54に、軸方向が基部回動軸54aの軸方向と略直角な第一揺動軸55aを中心に、揺動可能に支持されている。
第二アーム57は、アーム揺動基部56に、軸方向が第二揺動軸56aの軸方向と略直角な第二回動軸57aを中心に、回動可能に支持されている。第二アーム57の延在方向は、略第二回動軸57aの軸方向である。
先端アーム59は、先端揺動基部58に、軸方向が先端揺動軸58aの軸方向と略直角な先端回動軸59aを中心に回動可能に支持されている。先端アーム59の延在方向は、略先端回動軸59aの軸方向である。
先端アーム59の先端には、図示省略した取付機構が配設されており、当該取付機構を介して、エンドエフェクタが、ロボット51に取り付けられる。
第一アーム55には、第一揺動軸55aを中心に第一アーム55を揺動させるためのモーターユニット(図示省略)と、第二揺動軸56aを中心にアーム揺動基部56を回動させて、第二揺動軸56aを中心に第二アーム57を揺動させるためのモーターユニット(図示省略)と、第二回動軸57aを中心に第二アーム57を回動させるためのモーターユニット(図示省略)と、が配設されている。
それぞれのモーターユニットは、モーターユニット1と、基本的に同様の構成を有している。
回動基部54と、第一アーム55と、アーム揺動基部56と、第二アーム57とが、被駆動体に相当する。
モーターユニット60は、モーターユニット60が備える出力軸12の軸方向が先端揺動軸58aの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠571に固定されている。揺動体プーリー62は、揺動基部軸64を介して、先端揺動基部58に、先端揺動軸58aを中心に回動する位置に固定されている。揺動体プーリー62とモーターユニット60の揺動プーリー63とは、先端揺動軸58aの軸方向において、略同一の位置に位置している。揺動体プーリー62と揺動プーリー63とには、揺動ベルト65が掛け渡されている。
モーターユニット70は、モーターユニット70が備える出力軸12の軸方向が先端揺動軸58aの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠571に固定されている。モーターユニット70は、モーターユニット60と並べて配設されている。モーターユニット70とモーターユニット60とは、モーターユニット70における回動プーリー73と、モーターユニット60の揺動プーリー63とが、先端揺動軸58aの軸方向において、反対側に位置する方向で配設されている。
回動体プーリー72は、回動伝達軸74のアーム枠571側の先端に、先端揺動軸58aを中心に回動する位置に固定されている。回動体プーリー72とモーターユニット70の回動プーリー73とは、先端揺動軸58aの軸方向において、略同一の位置に位置している。回動体プーリー72と回動プーリー73とには、回動ベルト75が掛け渡されている。
回動伝達歯車76aは、回動伝達軸74における先端揺動基部58の内部側の先端に、固定されている。回動伝達歯車76bは、先端アーム軸79の先端に固定されており、回動伝達歯車76aと噛合っている。先端アーム軸79は、回動伝達歯車76bが固定された反対側の一端が先端アーム59に固定されており、回動中心が先端回動軸59aと略一致している。回動伝達歯車76a及び回動伝達歯車76bは、笠歯車であり、先端アーム軸79の軸と回動伝達軸74の軸とは、略直交している。
先端揺動基部58と、先端アーム59とが、被駆動体に相当する。
次に、上述したモーターユニット1とは異なるモーターユニット101の構成例について、図5を参照して説明する。図5は、モーターユニットの構成を示す説明図である。
図5に示すように、モーターユニット101は、モーター111と、エンコーダー15と、ブレーキ121と、プーリー102と、モータープレート108とを備えている。モーター111とブレーキ121とがモータープレート108に固定されており、モーターユニット101は、モータープレート108をロボット51などに固定することによって、ロボット51などに取り付けられる。モーターユニット101が、駆動源ユニットに相当する。
ブレーキプレート109は、取付部99aと、側壁部99bと、プレート部99cとを有している。ブレーキプレート109は、取付部99aがモータープレート108に当接して、モータープレート108に固定されている。側壁部99bは、取付部99aから略垂直に立ち上がっている。プレート部99cは、側壁部99bから、モータープレート108と略平行に張り出している。プレート部99cと、側壁部99bと、モータープレート108とで囲まれた空間が形成されており、当該空間に、ブレーキ121及びプーリー102が配設されている。当該空間を構成する側壁部99bには、出力ベルト105を配設するための開口が形成されている。
モーター111が、駆動源に相当する。プーリー102が、出力部材に相当する。ブレーキ121が、制動手段に相当する。
次に、上述したモーターユニット1及びモーターユニット101とは異なるモーターユニット201の構成例について、図6を参照して説明する。図6は、モーターユニットの構成を示す説明図である。
図6に示すように、モーターユニット201は、モーター211と、ブレーキ221と、プーリー202と、モータープレート208とを備えている。モーター211とブレーキ221とがモータープレート208に固定されており、モーターユニット201は、モータープレート208をロボット51などに固定することによって、ロボット51などに取り付けられる。モーターユニット201が、駆動源ユニットに相当する。
ブレーキ221は、プーリー202と、可動板26と、ブレーキ枠227と、電磁石28と、ブレーキばね29と、を備えている。可動板26と、電磁石28と、ブレーキばね29とは、モーターユニット1のブレーキ21が備える可動板26と電磁石28とブレーキばね29と、同様である。
ブレーキ枠227は、取付部227aがモータープレート208に当接して、モータープレート208に固定されている。側壁部227bは、取付部227aから略垂直に立ち上がっている。プレート部227cは、側壁部227bから、モータープレート208と略平行に張り出している。プレート部227cと、側壁部227bと、モータープレート208とで囲まれた空間が形成されており、当該空間に、プーリー202などのブレーキ221を構成する構成要素が配設されている。当該空間を形成する側壁部227bには、出力ベルト105を配設するための開口が形成されている。プレート部227cには、出力軸212に勘合したプーリーハブ203が当たらないようにするための逃がし穴が形成されている。
プレート部227cにおけるモータープレート208に臨む側の面を、固定面227dと表記する。ブレーキ枠227がモータープレート208に固定された状態で、固定面227dの面方向は、出力軸212の軸方向に略直交する方向である。プレート部227cが、固定枠に相当する。固定面227dが、固定枠面に相当する。
プーリー体204は、プーリーディスク206と、プーリー輪205とを有している。プーリーディスク206は、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。プーリー輪205は、円筒形状を有している。プーリー輪205の円筒形状の一端がプーリーディスク206に外嵌して、プーリーディスク206とプーリー輪205とが一体にされて、プーリー体204が形成されている。一体にされたプーリーディスク206とプーリー輪205とで略円柱形状の空間を形成している。プーリーディスク206の勘合孔がプーリーハブ203に外嵌した状態で、図示省略した固定部材によって、プーリー体204が、プーリーハブ203に固定されて、プーリー202が形成されている。
プーリーハブ203とプーリーディスク206、又はプーリーディスク206が、軸接続部及び制動板に相当する。固定面227dに対向しているプーリーディスク206の一面が、第一面に相当する。プーリー輪205が、出力伝達部に相当する。
複数の案内軸225が電磁石28の枠体に立設されている。可動板26は、周辺近くに形成された孔が、それぞれ案内軸225に係合して、出力軸212の軸方向に摺動自在に、支持されている。
モーター211が、駆動源に相当する。プーリー202が、出力部材に相当する。ブレーキ221が、制動手段に相当する。
(1)モーターユニット1では、ブレーキ21が、プーリー31の略円柱形状の空間に配設されている。モーターユニット101では、プーリー102の略円柱形状の空間に、ブレーキ121が配設されている。したがって、ブレーキ21とプーリー31とが、又はブレーキ121とプーリー102とが、出力軸12、又は出力軸112の軸方向において一部が同じ位置に位置している。これにより、ブレーキとプーリーとが出力軸の軸方向において並べられている構成にくらべて、モーターユニット1、及びモーターユニット101を、出力軸12、又は出力軸112の軸方向において、短くすることができる。
Claims (3)
- 回動可能な出力軸を備える駆動源と、
前記出力軸に係合しており、前記出力軸まわりに回動可能な出力部材と、
前記出力軸に係合しており、前記出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、
前記出力部材の少なくとも一部は、前記出力軸の軸方向と直交する方向から見て、前記制動手段と重なっており、
前記出力部材にはベルトが巻回されていることを特徴とする駆動源ユニット。 - 前記制動手段は、
略円板形状を有し、前記出力軸の回動方向において、前記出力軸に対して相対移動が略禁止され、前記出力軸の軸方向における相対移動が許容されて、前記出力軸に係止された第1制動板と、
前記第1制動板の第一面に前記出力軸の軸方向において対向する固定枠面を備え、前記駆動源に対して位置が固定された固定枠と、
前記第1制動板の前記第一面の反対側の第二面に、前記出力軸の軸方向において対向する可動板面を備え、前記可動板面が前記第二面に対して離接する方向に移動可能な可動板と、
前記可動板を、前記可動板面が前記第二面に近接する方向に付勢する付勢手段と、
前記可動板を、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記第二面から離間させる方向に移動させることが可能な可動板移動手段と、を備えることを特徴とする、請求項1に記載の駆動源ユニット。 - 請求項1または2に記載の駆動源ユニットと、
前記駆動源ユニットによって駆動される被駆動体と、を備えることを特徴とするロボット。
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