JP6888425B2 - ロボット - Google Patents
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この構成によれば、アーム内においてアンプ部が配置される領域の第2の方向に係る寸法を小さくして、アームの第2の方向に沿う寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、モーターに対しアームの短手方向(第2の方向)にアンプ部が配置されることがなく、アームの第2の方向に沿う寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、アーム内においてアンプ部が配置される領域の第2の方向に係る寸法を小さくして、アームの第2の方向に沿う寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、モーターに対しアームの短手方向(第2の方向)にアンプ部が配置されることがなく、アームの第2の方向に沿う寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、アンプ部とモーターとを一体的に構成して、アームの組み立て工程を簡素化することができる。
この構成によれば、モーターに対するアンプ部の方向がアームの短手方向(第2の方向)と異なる方向となる。これにより、アンプ部が配置される角度に応じてアームの第2の方向に沿う寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、アーム内部において比較的スペースに余裕が生じやすい長手方向(第1の方向)にモーターとアンプ部とを並べて配置することができる。これにより、アーム内部のスペースを有効に利用できる。
この構成によれば、重量の大きいモーターを回動軸側に配置することができ、アームの慣性モーメントを小さくすることができる。
この構成によれば、平面視におけるアームの投影面積を小さくすることができ、結果としてアームの可動範囲を広くできる。
この構成によれば、アンプ基板の法線方向の角度に応じて、アームの第2の方向に沿う寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、モーターに対してアンプ部を長手方向(第1の方向)に沿わせて配置することができ、アームの短手方向(第2の方向)の寸法を小さくできる。
この構成によれば、モーターに対してアンプ部を長手方向(第1の方向)に沿わせて配置することができ、アームの短手方向(第2の方向)の寸法を小さくできる。加えて、アンプ部とモーターの幅寸法が異なる場合に、アンプ部およびモーターの第2の方向に沿う総寸法が最も小さくなるように配置できる。
以下、第1実施形態について、図面を参照して説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、各図にはX−Y−Z座標系を示した。以下の説明において、必要に応じて各座標系に基づいて各方向の説明を行う。なお、本明細書において、+Z方向を上方として、各部の説明を行うが、ロボットの姿勢はこの姿勢に限定されない。
なお、本明細書において、「ある方向(指定した方向)に沿う」とは、厳密に指定した方向に沿う場合に加えて、指定した方向に対して45°未満の範囲で傾いた方向に沿う場合も含む。これに対し、本明細書において、「ある方向(指定した方向)における」とは、厳密な方向を指定する場合に用いる。
本実施形態のロボット1は、スカラロボットである。ロボット1は、支持台Bと、第1アームA1と、第2アームA2と、作動軸体3を備える。
支持台Bは、床面や壁面等の設置面に設置される。第1アームA1は、支持台Bに支持されている。また、第1アームA1は、支持台Bの内部に設けられたモーターユニット19によって第1軸AX1周りに回動する。第2アームA2は、第1アームA1により第2軸AX2周りに回動可能に支持されている。作動軸体3は、第2アームA2に支持されている。作動軸体3は、第3軸AX3周りに回動可能且つ第3軸AX3の軸方向に並進可能である。
第2アームA2は、アーム本体40と、アームカバー41と、第1のモーターユニット11と、第2のモーターユニット12と、第3のモーターユニット13と、第2軸(回動軸)AX2に沿って延びる回動軸体2と、第3軸(作動軸)AX3に沿って延びる作動軸体3と、を有する。
アームカバー41と下カバー45との間には、水平方向に延びる隙間Dが設けられている。すなわち、アームカバー41および下カバー45が囲む第2アームA2の内部空間は、隙間Dにおいて、外部に対して上下方向に開口している。隙間Dは、第1のモーターユニット11のアンプ部30の直下に位置する。
また、アームカバー41には、第1のモーターユニット11のアンプ部30の直上に通気口41aが設けられている。通気口41aは、アームカバー41および下カバー45が囲む第2アームA2の内部空間を外部と連通させる。
第1のモーターユニット11は、アーム本体40に固定されている。第1のモーターユニット11は、アーム本体40に対して回動軸体2を回動駆動する。回動軸体2は、第1アームA1に固定されているため、回動軸体2が回動駆動されることで、第2アームA2が第1アームA1に対して第2軸AX2周りに回動する。
本実施形態において、第1〜第3のモーターユニット11、12、13は、同様の構成を有する。以下の第1のモーターユニット11に関して説明する構成は、特に指定した場合を除いて、第2および第3のモーターユニット12、13についても同様である。
モーター20は、シャフト21の軸方向をZ軸方向に揃えて配置されている。モーター20は、シャフト21の軸方向から見て、矩形状を有する。モーター20は、略直方体形状を有する。モーター20は、シャフト21と、モーター本体22と、エンコーダー25と、を有する。
アンプ部30は、モーター20に設けられている(取り付けられている)。また、アンプ部30は、モーター20に着脱可能である。また、アンプ部30には、側方に突出するケーブル37が設けられている。なお、複数のアンプ部30のうち何れかは、アーム本体40に直接的に設けられていてもよく、またモーター20およびアーム本体40にそれぞれ固定されていてもよい。
図4に示すように、第2および第3のモーターユニット12、13の第1の面20aは、ともに第3軸AX3側(すなわち、+Y方向)を向く。また、第1のモーターユニット11の第1の面20aは、第2および第3のモーターユニット12、13の第1の面20aと反対側を向く。
なお、アンプ部30を取り付けることができる第1〜第4の位置は、モーター20の表面の同一の面であって、異なる高さであってもよい。
さらに、本実施形態において第1〜第3のモーターユニット11、12、13は、同様のアンプ部30を有するため、第1のモーターユニット11のモーター20に、他のモーターユニットのアンプ部30を取り付けてもよい。
一対の側板部32aは、アンプ基板31を挟んで互いに向かい合っている。一対の側板部32aの面方向は、アンプ基板31の面方向と直交する。一対の側板部32aは、鉛直方向に延びている。
次に、アーム本体40に設けられた第1〜第3のモーターユニット11、12、13の配置について説明する。
図4に示すように、第2軸AX2の軸方向(Z軸方向)から見て第2軸AX2と第3軸AX3とを結ぶ直線を、第1の直線L1とする。ここで、第1の直線L1と平行な方向(図4におけるY軸方向)を第1の方向D1とする。また、第1の方向D1に直交する方向を第2の方向D2とする。アーム本体40は、平面視で第1の方向D1を長手方向とし、第2の方向D2を短手方向として、一方向(第1の方向D1)に縦長に形成されている。
本実施形態では、3つのモーターユニット11、12、13のうち、2つのモーターユニット(第2および第3のモーターユニット12、13)が第2の方向D2に沿って並んで配置される場合を例示した。しかしながら、全てのモーターユニット11、12、13が、第2の方向D2に沿って並んで配置されていてもよい。
また、ここでは、各モーターユニット11、12、13の配置について説明した。モーターユニット11、12、13の重量の大部分はモーター20によるものである。したがって、アンプ部30の配置に関わらず、モーター20の配置が上述の配置となっていればよい。すなわち、複数のモーター20のうち、少なくとも2つのモーター20が、第2の方向D2に沿って並んで配置されていればよい。
なお、本実施形態では、第1〜第3のモーターユニット11、12、13において、アンプ部30は、モーター20に対して、第1の方向D1に沿って配置する場合を例示した。しかしながら、アンプ部30は、モーター20に対して、第2の方向D2とは異なる方向に配置されていれば、アンプ部30の角度に応じて上述の効果を奏することができる。具体的には、アンプ部30は、モーター20に対してシャフト21の中心軸方向(Z軸方向)に配置されていてもよい。
平面視において、第2のモーターユニット12のモーター20とアーム本体40の外縁との、第2の方向D2における最短の距離j1は、アンプ部30の厚さより短い。同様に、第3のモーターユニット13のモーター20とアーム本体40の外縁との、第2の方向D2における最短の距離j2は、アンプ部30の厚さより短い。これにより、モーター20とアーム本体40の外縁との距離を短くして、アーム本体40の第2の方向D2に沿う寸法を小さくすることができる。さらに、第2および第3のモーターユニット12、13のモーター20同士の第2の方向D2における最短の距離Jは、アンプ部30の厚さより短い。これにより、第2および第3のモーターユニット12、13のモーター20同士の距離を短くして、アーム本体40の第2の方向D2に沿う寸法を小さくすることができる。
なお、ここでアンプ部30の厚さとは、平面視で略矩形状のアンプ部30の2辺のうち短辺の長さであって、本実施形態においては、アンプ基板31の法線方向N12、N13におけるアンプ部30の長さを意味する。また、第2の方向D2において、アーム本体40の外縁は、第2アームA2の外縁と略一致する。
なお、本実施形態において、第3のモーターユニット13のモーター20の外形と、その側部に位置するアーム本体40の外縁とは、平行となっている。したがって、第3のモーターユニット13とアーム本体40の外縁において、最短の距離j2と最長の距離h2は、同一である。
下カバー45の側壁部45bには、底板部45aからの突出高さが局所的に低くなった低壁部45cが設けられている。低壁部45cの上方には、下カバー45の内側から外側に向かって水平方向(第2軸AX2と直交する方向)に開口する第1の開口部46が形成されている。すなわち、下カバー45の側壁部45bには、第1の開口部46が設けられている。また、低壁部45cには、上端縁から下側に延びる切り欠き形状の第2の開口部47が設けられている。第2の開口部47は、第2軸AX2と直交する方向に開口する。
第2の脚板部32dには、下端縁から上側に向かって延びる切欠部35が設けられている。切欠部35の内側には、アンプ部30をブラケット32に固定するためのネジ(固定部材)24が位置する。第2の脚板部32dは、切欠部35の内側に位置するネジ24がモーター20側のネジ穴23に挿入されることでモーター20に固定される。第2の脚板部32dは、下カバー45の低壁部45cに対向する。低壁部45cに設けられた第2の開口部47は、ネジ24の軸線に沿って形成されている。作業者は、第2の開口部47にドライバーを挿入してネジ24を回動させる。
なお、本実施形態においては、第1のモーターユニット11のアンプ部30の一部が、アーム本体40の外部に位置する場合を例示した。しかしながら、アンプ部30またはモーター20の少なくとも一部が、平面視でアーム本体40の外部に位置するものであれば、コンパクト化の効果を奏することができる。また、本実施形態においては、アンプ部30とモーター20とが互いに接続されモーターユニットを構成している場合について例示した。しかしながら、複数のモーターユニットのうち何れかについて、アンプ部30とモーター20とが別々にアーム本体40に設けられている場合であっても、アンプ部30またはモーター20の少なくとも一部が、平面視でアーム本体40の外部に位置するものであれば、コンパクト化の効果を奏することができる。さらに、複数のモーター20又はアンプ部30がアーム本体40の外側に位置していてもよい。
また、本実施形態において、第1の開口部46は、側壁部45bの上端から下側に切り欠き状に形成されているが、第1の開口部46は、側壁部45bを厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。
なお、本実施形態において、第1の脚板部32cには切欠部が設けられておらず、第1の脚板部32cの孔にネジ24が挿通されている。したがって、アンプ部30を取り外す際には、第1の脚板部32cを固定するネジ24を抜く必要がある。第1の脚板部32cにおいても孔に代えて切欠部を設けることでアンプ部30をモーター20から取り外す工程をさらに容易としてもよい。
また、本実施形態において、アンプ部30とモーター20とを固定する固定部材としてネジ24を採用する場合について説明した。固定部材としては、その他にモーター20から延びる打ち込みピンと止め輪の組み合わせなどを用いてもよい。
なお、アームカバー41の通気口41aの構成は、本実施形態に例示した以外に、例えば、第2軸AX2の周方向に延びるアームカバー41の側面に複数設けられていてもよい。この場合は、第2アームA2が動作する度に、第2アームA2の内部に通気口を介して空気を取り入れることができる。
さらに、図3に二点鎖線で示すように、アームカバー41には、隙間Dおよび通気口41aを外側から覆うフィルター48が設けられていてもよい。フィルター48は、第2アームA2の内部側に位置していてもよい。フィルター48は、第2アームA2の内部から外部に又は外部から内部に埃等が移動することを抑制する。これにより、クリーンルーム等で使用可能なロボット1を提供できる。加えて、隙間Dおよび通気口41aをパッキン等で覆うことで、第2アームA2の内部の気密性を高めた構造を採用してもよい。
図7は、変形例1の第2アームA2Aの平面図である。
本変形例の第2アームA2Aは、上述の実施形態の第2アームA2と比較して、アンプ部30の配置が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第2のモーターユニット12Aのモーター20は、第1の面20aに第1のアンプ部30Aが取り付けられており、第3の面20cに、第2のアンプ部30Bが取り付けられている。すなわち、第2のモーターユニット12Aにおいて、モーター20の第1の面20aに設けられたネジ穴(第1の着脱部)23には、第1のアンプ部30Aが着脱可能に取り付けられ、第3の面20cに設けられたネジ穴(第2の着脱部)23には、第2のアンプ部30Bが着脱可能に取り付けられている。
図9は、変形例2のモーターユニット12Bの側面図である。
本変形例のモーターユニット12Bは、変形例1のモーターユニット12Aと同様に、1つのモーター20が2つのアンプ部30、130を支持する。
図10は、変形例3のモーターユニット12Cの側面図である。
本変形例のモーターユニット12Cは、変形例1のモーターユニット12Aと同様に、1つのモーター20が2つのアンプ部(第1のアンプ部230Aおよび第2のアンプ部230B)を支持する。
また、本変形例によれば、第1および第2のアンプ部230A、230B並びにモーター20は、平面視で一方向に配列された構成となる。第1および第2のアンプ部230A、230B並びにモーター20の配列方向を、第2アームA2の長手方向に沿わせるように配置することで、第2アームA2の幅寸法を小さくすることができる。
図11は、第2実施形態の第2アームA2Bの平面図である。
本実施形態の第2アームA2Bは、第1実施形態の第2アームA2と比較して、アーム本体340に設けられたモーターユニットの数が異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
平面視において、第2のモーターユニット312のモーター20とアーム本体340の外縁との、第2の方向D2に沿う最長の距離hは、アンプ部30の厚さより短い。したがって、アーム本体340の外縁と第2のモーターユニット312のモーター20との間には、アンプ部30が設けられる隙間がない。結果として第2アームA2Bの第2の方向D2に沿う寸法を小さくできる。
図12は、第3実施形態の第2アームA2Cの平面模式図である。
本実施形態の第2アームA2Cは、第1実施形態の第2アームA2と比較して、アーム本体440に設けられたモーター420の構成が異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
またモーター420の凸部420aの間には凹部が構成される。凹部は、例えば、モーター420の不要なスペースを凹ませることで形成される。すなわち本実施形態によれば、モーター420の不要なスペースを凹部にしてアンプ部430を配置することで、アンプ部430を第2の方向D2に配置した場合であっても、第2アームA2Cの短手方向に寸法を小さくできる。
また、上述の実施形態において、第2アームに設けられたモーターユニットについて主に説明した。第2アームに設けられたモーターユニットと同様の構成は、基台の内部のモーターユニットにも採用することができる。
また、上述の各実施形態において、モーターとアンプ部は、モーターユニットとして一体的に構成されている場合について主に説明した。しかしながら、各実施形態において、複数のアンプ部のうち何れかが、モーターには固定されておらずアーム本体に直接的に取り付けられた構成としてもよい。また、各実施形態において、複数のアンプ部のうち何れかが、モーターおよびアーム本体それぞれに固定されていてもよい。
Claims (6)
- 回動軸周りに回動可能なアームと、
前記アームに設けられた複数のモーターと、
前記モーターに設けられ、前記モーターを駆動するアンプ基板を有するアンプ部と、を備え、
前記回動軸の軸方向から見て、前記アームの長手方向を第1の方向とし前記第1の方向に直交する方向を第2の方向として、
複数の前記モーターのうち、少なくとも2つのモーターは、第2の方向に沿って並んで配置され、
前記第2の方向に並んで配置された複数の前記モーターにおいて、前記アームの外縁と前記モーターとの前記第2の方向における最短の距離、および複数の前記モーター同士の前記第2の方向における最短の距離が、前記アンプ部の厚さより短い、
ロボット。 - 前記第2の方向に並んで配置された複数の前記モーターのうち、前記第2の方向において両端に位置する一対の前記モーターを第1のモーターおよび第2のモーターとして、
前記第1のモーターと、前記第1のモーターに対し前記第2のモーターと反対側における前記アームの外縁と、の前記第2の方向における最長の距離、
前記第2のモーターと、前記第2のモーターに対し前記第1のモーターと反対側における前記アームの外縁と、の前記第2の方向における最長の距離、並びに、
前記第2の方向に並んで配置された複数の前記モーター同士の前記第2の方向における最長の距離が、前記アンプ部の厚さより短い、
請求項1に記載のロボット。 - 前記モーターと前記アンプ部は、前記第1の方向に沿って配置されている、請求項1〜2の何れか一項に記載のロボット。
- 前記モーターは、前記アンプ部よりも前記回動軸に近い位置に配置されている、請求項3に記載のロボット。
- 前記アームは、前記回動軸の軸方向から見て、前記第1の方向に沿って前記回動軸から離れるに従い前記第2の方向に沿う幅が狭くなるくさび形状部を有する、
請求項1〜4の何れか一項に記載のロボット。 - 前記アンプ基板の法線方向は、前記第1の方向と非平行である、
請求項1〜5の何れか一項に記載のロボット。__
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