JPH03125055A - Actuator for robot - Google Patents

Actuator for robot

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JPH03125055A
JPH03125055A JP26274389A JP26274389A JPH03125055A JP H03125055 A JPH03125055 A JP H03125055A JP 26274389 A JP26274389 A JP 26274389A JP 26274389 A JP26274389 A JP 26274389A JP H03125055 A JPH03125055 A JP H03125055A
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JP
Japan
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actuator
motor
rotor yoke
fixed
stator core
Prior art date
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Application number
JP26274389A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadahiro Miyamoto
恭祐 宮本
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To arrange a lead wire not to be on the outside of an arm by providing with a hollow part in a motor output shaft, and fixedly securing a cylindrical armature coil on the inner circumferential surface of a stator core through a permanent magnet and air gap. CONSTITUTION:Circular spline 3 is provided on the inner circumference of an actuator frame 1, and the output shaft of an actuator 32 is constituted. A motor output shaft is constituted on the inner circumference of flex spline 4, and provided with a cylindrical rotor yoke 8 having a hollow part 81. On the outer circumference of the rotor yoke 8, a permanent magnet 9 is fixed to constitute rotor. A stator core 10 is not provided with a slot to be mounted with a coil, and fixedly secured with an armature coil 11, therefore, loss can be reduced and the inner diameter can be increased by about 50%. Consequently, the outer diameter of the rotor yoke 8 becomes large and a plurality of lead wires can be set in the interior.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は減速機を内蔵したアクチュエータに関し、とく
に産業用ロボット等の関節を駆動するアクチュエータに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an actuator with a built-in reduction gear, and particularly to an actuator that drives joints of industrial robots and the like.

[従来の技術] 従来、アクチュエータに内蔵されるハーモニック減速機
では、アクチュエータのフレームの内側に軸受を介して
サーキュラスプラインが設けられ、サーキュラスプライ
ンの内周に接触するカップ状のフレックススプラインが
設けられ、フレックススプラインの内周にはウェーブジ
ェネレータが設けられ、ウェーブジェネレータにはハー
モニック減速機の入力軸が固定されている。このIs−
モニック減速機の入力軸に、ロボットのアームを駆動す
るモータの出力軸を結合し、ハーモニック減速機の出力
軸をロボットのアームに固定して、アクチュエータを構
成していた(例えば特公昭58−7436号公報)。
[Prior Art] Conventionally, in a harmonic reducer built into an actuator, a circular spline is provided inside the frame of the actuator via a bearing, and a cup-shaped flex spline is provided in contact with the inner circumference of the circular spline. A wave generator is provided on the inner periphery of the flex spline, and the input shaft of the harmonic reduction gear is fixed to the wave generator. This Is-
An actuator was constructed by connecting the input shaft of the monic reducer with the output shaft of a motor that drives the arm of the robot, and fixing the output shaft of the harmonic reducer to the arm of the robot. Publication No.).

また、ハーモニック減速機に結合されるモータは、第4
図に示すように、サーキュラスプライン3の内周に接触
するカップ状のフレックススプライン4の内側にウェー
ブジェネレータ5とともに配置され、モータ6のフレー
ム12の端部にフランジ部13を設けて、アクチュエー
タのフレームlに固定し、アクチュエータの長さ方向を
短(したものがある。
Further, the motor coupled to the harmonic reducer is a fourth motor.
As shown in the figure, a wave generator 5 is placed inside a cup-shaped flex spline 4 that contacts the inner periphery of a circular spline 3, and a flange portion 13 is provided at the end of a frame 12 of a motor 6. There is one in which the actuator is fixed at 1 and the length direction of the actuator is shortened.

多関節ロボットのアームの先端に設けられた手首を駆動
するアクチュエータの場合は、各アームの動作の妨げに
ならないように、各アームの中にアクチュエータを内蔵
することが要求されているが、モータに接続するリード
線等はアームの外側に沿って配線されている。
In the case of the actuator that drives the wrist installed at the end of the arm of an articulated robot, it is required that the actuator be built into each arm so as not to interfere with the movement of each arm. Connecting lead wires and the like are routed along the outside of the arm.

[発明が解決しようとする課題] ところで、モータの電機子巻線は固定子鉄心に設けたス
ロットに挿入して固定する方式が一般に行われている。
[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, the armature winding of a motor is generally fixed by being inserted into a slot provided in a stator core.

この場合、固定子鉄心の形状と発生損失との関係から、
発生損失を最小にする条件として、第5図に示す固定子
鉄心lOの内径り、と外径D0の比はおよそ0. 5〜
0. 6の範囲とされている。例えば、外径り、が10
0ミリメートルのとき、内径D1はほぼ60ミリメート
ルとなる。その内側にモータ6の出力軸7の外周に永久
磁石9が設けられるので、モータ出力軸7の外径はおよ
そ20〜30ミリメートル程度となり、モータ出力軸7
を中空にして各アームのモータに接続する複数のリード
線等を通すことは強度上、および作業上非常に困難であ
る。
In this case, from the relationship between the stator core shape and the generated loss,
As a condition for minimizing the generated loss, the ratio of the inner diameter of the stator core lO and the outer diameter D0 shown in FIG. 5 is approximately 0. 5~
0. It is said to be in the range of 6. For example, the outer diameter is 10
When the diameter is 0 mm, the inner diameter D1 is approximately 60 mm. Since a permanent magnet 9 is provided inside the outer circumference of the output shaft 7 of the motor 6, the outer diameter of the motor output shaft 7 is approximately 20 to 30 mm.
It would be very difficult to make it hollow and pass the multiple lead wires connected to the motor of each arm in terms of strength and work.

したがって、ロボットの本体から多関節の各アームに設
けられたモータにリード線を配線する場合、各アームの
外側に沿って配線せざるをえないため、アームや手首の
動作に制約を与えるとともに、他の機器やワークに接触
したときに大きな事故につながるおそれがあるなどの欠
点があった。
Therefore, when wiring lead wires from the robot body to the motors installed on each multi-jointed arm, the wires must be routed along the outside of each arm, which not only restricts the movement of the arms and wrists, but also There were drawbacks such as the risk of causing a major accident if it came into contact with other equipment or workpieces.

本発明は、モータの電機子巻線方式を変えることにより
、モータ出力軸を中空として、リー、ド線をアクチュエ
ータの中に通し、アームの外側に出ないようにして、ロ
ボット動作の制約を除くことを目的とするものである。
The present invention eliminates restrictions on robot operation by changing the armature winding system of the motor, making the motor output shaft hollow, and passing the lead wire through the actuator so that it does not come out outside the arm. The purpose is to

[課題を解決するための手段] 本発明は、アクチュエータフレームの内周に軸受を介し
て設けられ、端面に負荷を固定するリング状のサーキュ
ラスプラインと、前記サーキュラスプラインの内周に接
触させて設けられたフレックススプラインと、前記フレ
ックススプラインの内周に接触させて設けた楕円状のウ
ェーブジェネレータと、前記ウェーブジェネレータに固
定されたモータ出力軸を有するモータとを備えたロボッ
ト用アクチュエータにおいて、前記フレックススプライ
ンの内側に配置されたモータフレームと、前記ウェーブ
ジェネレータの内周に固定され、中空部を備えた円筒状
のロータヨークからなるモータ出力軸と、前記ロータヨ
ークの外周に固定された永久磁石と、前記永久磁石の外
周に空隙を介して対向するように配置され、前記モータ
フレームの内周に固定された固定子鉄心と、前記固定子
鉄心の内周表面に前記永久磁石と空隙を介して対向する
ように固着された円筒状の電機子巻線と、前記モータフ
レームに前記ロータヨークを支持する軸受とを備えたロ
ボット用アクチュエータである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a ring-shaped circular spline that is provided on the inner periphery of an actuator frame via a bearing and that fixes a load on an end face, and a ring-shaped circular spline that is provided in contact with the inner periphery of the circular spline. In the robot actuator, the actuator includes a flex spline, an elliptical wave generator provided in contact with an inner circumference of the flex spline, and a motor having a motor output shaft fixed to the wave generator. a motor frame disposed inside the wave generator; a motor output shaft fixed to the inner periphery of the wave generator and consisting of a cylindrical rotor yoke with a hollow portion; a permanent magnet fixed to the outer periphery of the rotor yoke; a stator core arranged to face the outer periphery of the magnet with a gap in between and fixed to the inner periphery of the motor frame; The robot actuator includes a cylindrical armature winding fixed to the motor frame, and a bearing supporting the rotor yoke on the motor frame.

[作用] ハーモニック減速機のウェーブジェネレータの内周に、
モータ出力軸を構成する円筒状のロータヨークが固定さ
れ、ロータヨークに永久磁石を固定して回転子を構成し
、その外周に配置された固定子鉄心には電機子巻線を装
着するスロットはな(、固定子鉄心の平滑な内面に円筒
状に成形された電機子巻線を樹脂等により固着している
[Function] On the inner circumference of the wave generator of the harmonic reducer,
A cylindrical rotor yoke that constitutes the motor output shaft is fixed, a permanent magnet is fixed to the rotor yoke to form a rotor, and a stator core arranged around the outer circumference has slots for mounting armature windings ( A cylindrical armature winding is fixed to the smooth inner surface of the stator core using resin or the like.

そのために、モータの固定子鉄心の内径り、と外径D0
との比はおよそ0. 8〜0.9の範囲となり、固定子
鉄心IOの外径D0を一定とすれば、内径Dを従来のス
ロットを備えた固定子鉄心にくらべて50%程度大きく
することができる。
For this purpose, the inner diameter and outer diameter D0 of the stator core of the motor are
The ratio is approximately 0. 8 to 0.9, and if the outer diameter D0 of the stator core IO is constant, the inner diameter D can be increased by about 50% compared to a conventional stator core with slots.

したがって、ロータヨークの内径も大きくすることがで
きる。そして、ロータヨークの中に複数のリード線を通
すことができる中空部を設けることができる。
Therefore, the inner diameter of the rotor yoke can also be increased. A hollow portion through which a plurality of lead wires can be passed can be provided in the rotor yoke.

そのため、各アームの先端部に設けられたアクチュエー
タのリード線を、各アームの中、および根元部に設けら
れたアクチュエータの中空部の中を通すことにより、ア
クチュエータのリード線を、各アームの外側に出す必要
がな(なる。
Therefore, by passing the lead wire of the actuator provided at the tip of each arm into the hollow part of the actuator provided at the base of each arm, the lead wire of the actuator can be routed to the outside of each arm. There's no need to send it out.

[実施例] 本発明を図に示す実施例について説明する。[Example] The present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明の実施例の側断面図で、アクチュエータ
フレームlの内周に軸受2を介してリング状のサーキュ
ラスプライン3を設け、外側端面に負荷を固定する取付
は穴31が設けられてアクチュエータの出力軸32を構
成している。また、サーキュラスプライン3の内周に接
触させてシルクハツト状のフレックススプライン4を設
け、フレックススプライン4のフランジ部41をアクチ
ュエータフレーム1に固定しである。また、フレックス
スプライン4の内周には軸受42を介して接触させた楕
円状のウェーブジェネレータ5が設けられている。ウェ
ーブジェネレータ5の内周には、モータ6のモータ出力
軸7を一体に構成し、中空部81を備えた円筒状のロー
タヨーク8が固定されている。ロータヨーク8の外周に
はモータ6の界磁を構成する永久磁石9が固定されて、
回転子を構成している。永久磁石9の外周に空隙を介し
て対向するように円筒状の固定子鉄心10が配置され、
固定子鉄心lOの内周表面には円筒状の電機子巻線11
が固定され、永久磁石9と空隙を介して対向するように
しである。固定子鉄心IOの外周とフレックススプライ
ン4との間にはシルクハツト状のモータフレーム12が
設けられ、モータフレーム12の内周に固定子鉄心IO
を固定し、フランジ部13をアクチュエータフレームl
に固定しである。また、モータフレーム12のフランジ
部13には反負荷側ブラケット14が設けられ、ロータ
ヨーク8の反負荷側を支持する反負荷側軸受15が設け
られるとともに、モータ6に直結する回転検出器16が
固定されている。モータフレーム12の負荷側端部とウ
ェーブジェネレータ5との間には負荷側軸受17が設け
られ、ウェーブジェネレータ5を介してロータヨーク8
の負荷側を支持している。
FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention, in which a ring-shaped circular spline 3 is provided on the inner periphery of the actuator frame l via a bearing 2, and a hole 31 is provided on the outer end surface for mounting to fix the load. This constitutes the output shaft 32 of the actuator. Further, a silk hat-shaped flex spline 4 is provided in contact with the inner periphery of the circular spline 3, and a flange portion 41 of the flex spline 4 is fixed to the actuator frame 1. Furthermore, an elliptical wave generator 5 is provided on the inner periphery of the flexspline 4 and is brought into contact with the flexspline 4 via a bearing 42 . A cylindrical rotor yoke 8 having a hollow portion 81 and integrally forming the motor output shaft 7 of the motor 6 is fixed to the inner periphery of the wave generator 5 . A permanent magnet 9 that constitutes the field of the motor 6 is fixed to the outer periphery of the rotor yoke 8.
It constitutes a rotor. A cylindrical stator core 10 is arranged so as to face the outer periphery of the permanent magnet 9 with a gap therebetween,
A cylindrical armature winding 11 is provided on the inner peripheral surface of the stator core lO.
is fixed so as to face the permanent magnet 9 with an air gap in between. A silk hat-shaped motor frame 12 is provided between the outer periphery of the stator core IO and the flex spline 4, and the stator core IO is provided on the inner periphery of the motor frame 12.
is fixed, and the flange portion 13 is attached to the actuator frame l.
It is fixed to . Further, an anti-load side bracket 14 is provided on the flange portion 13 of the motor frame 12, an anti-load side bearing 15 that supports the anti-load side of the rotor yoke 8 is provided, and a rotation detector 16 directly connected to the motor 6 is fixed. has been done. A load-side bearing 17 is provided between the load-side end of the motor frame 12 and the wave generator 5, and the rotor yoke 8 is connected to the motor frame 12 via the wave generator 5.
supports the load side of the

ここで、円筒状の固定子鉄心10と、円筒状の電機子巻
線11について説明すると、固定子鉄心10には電機子
巻線を装着するスロットはなく、第2図に示すように、
円筒状に成形された電機子巻線11を固定子鉄心IOの
平滑な内面に樹脂等により固着されている。
Here, to explain the cylindrical stator core 10 and the cylindrical armature winding 11, the stator core 10 has no slots for mounting the armature winding, and as shown in FIG.
A cylindrical armature winding 11 is fixed to the smooth inner surface of the stator core IO with resin or the like.

このような構成の固定子では、発生損失を最小にする条
件として、固定子鉄心IOの内径り、と外径D0との比
はおよそ0. 8〜0.9の範囲とされており、固定子
鉄心lOの外径D0を一定とすれば、内径D1を従来の
スロットを備えた固定子鉄心にくらべて50%程度太き
(することができる。
In a stator with such a configuration, as a condition for minimizing the generated loss, the ratio of the inner diameter of the stator core IO to the outer diameter D0 is approximately 0. 8 to 0.9, and assuming that the outer diameter D0 of the stator core lO is constant, the inner diameter D1 is about 50% thicker than that of a conventional stator core with slots (it is possible to can.

したがって、ロータヨーク8の外径もそれに比例して太
き(することができるので、ロータヨーク8を円筒状に
形成して、その中に複数のリード線を通すことができる
中空部を設けることができる。
Therefore, the outer diameter of the rotor yoke 8 can also be increased proportionally, so the rotor yoke 8 can be formed into a cylindrical shape and have a hollow part through which a plurality of lead wires can be passed. .

多、関節ロボットの駆動用アクチュエータをロボットの
アームに内蔵した例を第3図に示す。すなわち、アーム
Aの先端部に設けられた掴み装置Bを駆動するアクチュ
エータCのリード線L1は、掴み装置BをアームAに対
して揺動するアクチュエータDのロータヨークの中空部
を通されて、アームAの根元部に送られる。そして、ア
ームAの根元部にはアームAの先端部をアームAの軸の
回りに回転するアクチュエータEが設けられ、アクチュ
エータEの中空部に、アクチュエータCおよびDのリー
ド線り、、 L、を通す。アームAを揺動するアクチュ
エータFはアームGの先端部に固定され、アクチュエー
タFの中空部にアクチュエータC1DおよびEのリード
線り、SL、およびり、を通し、アームGの根元部に送
られる。
FIG. 3 shows an example in which the actuator for driving a multi-joint robot is built into the arm of the robot. That is, the lead wire L1 of the actuator C that drives the gripping device B provided at the tip of the arm A is passed through the hollow part of the rotor yoke of the actuator D that swings the gripping device B with respect to the arm A. Sent to the root of A. An actuator E is provided at the base of arm A to rotate the tip of arm A around the axis of arm A, and the lead wires of actuators C and D are connected to the hollow part of actuator E. Pass. An actuator F that swings the arm A is fixed to the tip of the arm G, and the lead wires, SL, and the wires of the actuators C1D and E are passed through the hollow part of the actuator F, and sent to the base of the arm G.

このように、各アームの先端部に設けられたアクチュエ
ータのリード線は、各アームの中、および根元部に設け
られたアクチュエータの中空部の中を通すことができる
In this way, the lead wire of the actuator provided at the tip of each arm can be passed through each arm and the hollow portion of the actuator provided at the base.

ま・た、アクチュエータのリード線に限らず、各アーム
や先端部に使用される流体配管も通すことができる。
In addition, it is possible to pass not only the lead wire of the actuator but also the fluid piping used for each arm and the tip.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、多関節ロボットの
各アームに設けられたアクチュエータのリード線は、ア
ームの外側に配線することなく、各アームの中、および
根元部に設けられたアクチュエータの中空部の中に配線
することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the lead wires of the actuators provided on each arm of an articulated robot can be wired inside each arm and at the base of the arm without being wired outside the arm. The wiring can be wired inside the hollow part of the actuator provided in the actuator.

したがって、リード線によってアームや手首機構の動作
を阻害することがな(、信頼性の高い、外観もシンプル
な多関節ロボットを提供しつる効果がある。
Therefore, the operation of the arm and wrist mechanism is not obstructed by the lead wire (this has the effect of providing a highly reliable multi-jointed robot with a simple appearance).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す正断面図、第2図はモー
タの正断面図、第3図は・多関節ロボットに適用した正
面図で一部を断面で示しである。第4図は従来例を示す
側断面図、第5図は従来のモータの正断面図である。 l・・・アクチュエータフレーム、2・・・軸受、3・
・・サーキュラスプライン、4・・・フレックススプラ
イン、41・・・フランジ部、42・・・軸受、5・・
・ウェーブジェネレータ、6・・・モータ、7・・・モ
ータ出力軸、8・・・ロータヨーク、81・・・中空部
、9・・・永久磁石、IO・・・固定子鉄心、11・・
・電機子巻線、12・・・モータフレーム、13・・・
フランジ部、14・・・反負荷側ブラケット、15・・
・反負荷側軸受、16・・・回転検出器、17・・・負
荷側軸受 第1図 第2図 第3図
FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view of a motor, and FIG. 3 is a front view of the motor as applied to an articulated robot, partially shown in cross section. FIG. 4 is a side sectional view showing a conventional motor, and FIG. 5 is a front sectional view of the conventional motor. l... Actuator frame, 2... Bearing, 3...
...Circular spline, 4...Flex spline, 41...Flange part, 42...Bearing, 5...
- Wave generator, 6... Motor, 7... Motor output shaft, 8... Rotor yoke, 81... Hollow part, 9... Permanent magnet, IO... Stator core, 11...
・Armature winding, 12...Motor frame, 13...
Flange part, 14... Anti-load side bracket, 15...
・Anti-load side bearing, 16... Rotation detector, 17... Load side bearing Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、アクチュエータフレームの内周に軸受を介して設け
られ、端面に負荷を固定するリング状のサーキュラスプ
ラインと、前記サーキュラスプラインの内周に接触させ
て設けられたフレックススプラインと、前記フレックス
スプラインの内周に接触させて設けた楕円状のウェーブ
ジェネレータと、前記ウェーブジェネレータに固定され
たモータ出力軸を有するモータとを備えたロボット用ア
クチュエータにおいて、 前記フレックススプラインの内側に配置されたモータフ
レームと、 前記ウェーブジェネレータの内周に固定され、中空部を
備えた円筒状のロータヨークからなるモータ出力軸と、 前記ロータヨークの外周に固定された永久磁石と、 前記永久磁石の外周に空隙を介して対向するように配置
され、前記モータフレームの内周に固定された固定子鉄
心と、 前記固定子鉄心の内周表面に前記永久磁石と空隙を介し
て対向するように固着された円筒状の電機子巻線と、 前記モータフレームに前記ロータヨークを支持する軸受
とを備えたことを特徴とするロボット用アクチュエータ
[Claims] 1. A ring-shaped circular spline that is provided on the inner periphery of the actuator frame via a bearing and fixes a load to the end face, and a flex spline that is provided in contact with the inner periphery of the circular spline. , an actuator for a robot comprising: an elliptical wave generator provided in contact with the inner periphery of the flex spline; and a motor having a motor output shaft fixed to the wave generator; a motor frame fixed to the inner periphery of the wave generator, a motor output shaft consisting of a cylindrical rotor yoke having a hollow portion, a permanent magnet fixed to the outer periphery of the rotor yoke, and an air gap around the outer periphery of the permanent magnet. a stator core arranged to face the permanent magnets and fixed to the inner periphery of the motor frame; and a cylinder fixed to the inner periphery of the stator core so as to face the permanent magnets with a gap in between. An actuator for a robot, comprising: an armature winding having a shape; and a bearing supporting the rotor yoke on the motor frame.
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