JPH03136788A

JPH03136788A - 工業用ロボット

Info

Publication number: JPH03136788A
Application number: JP1273104A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Iriyama; 入山　佳子; Yukio Otani; 行雄大谷
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-06-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、動力源として、中空のステータを有するア
ウタロータモータを使用する工業用ロボットに係り、特
に、ロボット内部の中空部を通る電気ケーブルの摩耗損
傷の防止を図った工業用ロボットに関する。

「従来の技術」最近、ダイレクト・ドライブ・モータ（以下、ＤＤモー
タと略称する）の低速性、高トルク性に着目し、動力源
として、ＤＤモータを使用するロボットが開発されてい
る。

第６図は、ＤＤモータを使用する従来のロボット（本体
）の構成を示す断面図である。この図において、符号１
ａは第１のＤＤモータ、ｔｂは第２のＤＤモータ、ＩＣ
は第３のＤＤモータである。

なお、この図には示されていないが、この例のロボット
には、さらに、手首用モータとして、第４、第５、第６
のＤＤモー゛夕が組み込まれている。このようなりＤモ
ータ１　ａ、ｌ　ｂ、１　ｃ、・・・によって、高トル
クを得るには、トルク発生部の径を大きくする必要があ
る。それゆえ、第１〜第６のＤＤモータ１　ａ、Ｉ　ｂ
、１　ｃ、・・・には、各々大きな径のステータ２ａ、
２ｂ、２ｃ、”・およびロータ３ａ、３ｂ、３ｃ、・・
・が用いられている。ステータ２ａ、２ｂ、２ｃ、・・
・は、上述のように大きな径であるために、中空構造と
なっている。また、４はロボットの土台である固定ベー
ス、５は旋回ベース、６は第１のアーム、７は第２のア
ームである。これらの各部４〜７も、上記ステータ２　
ａ、２　ｂ、２　ｃ。

・・・と同様に中空構造となっている。Ｋｌ、に２゜Ｋ
　３　、Ｋ　４は、第１〜第６のＤＤモータｌａ、ｌｂ
。

ｌｃ、・・・に電力を供給したり、後述するレゾルバ（
回転位置検出器）によって得られた位置情報を制御部へ
送出するための電気ケーブルである。これらの電気ケー
ブルに１〜に４は、ロボット内部の中空構造を利用して
、配設されている。すなわち、電気ケーブルに１は、固
定ベース４の中空部Ｔａ内を経由して第１のＤＤモータ
１ａの入出力端子に接続されている。電気ケーブルＫ　
２　、Ｋ　３は、固定ベース４の中空部Ｔａ、第１のＤ
ＤモータＩａ（ステータ２ａ）の中空部ＴＩおよび旋回
ベース５の中空部Ｔｂを経由して、各々第２のＤＤモー
タｔｂ、第３のＤＤモータＩｃの入出力端子に接続され
ている。また、電気ケーブルに４は、固定ベース４の中
空部Ｔａ、第！のＤＤモータ１ａの中空部ＴＩ、旋回ベ
ース５の中空部Ｔｂ、第２のＤＤモータｔｂ（ステータ
２ｂ）の中空部Ｔ２、第１のアーム６の中空部Ｔｃおよ
び第２のアーム７の中空部Ｔｄを経由して第４〜第６の
ＤＤモータの入出力端子に接続されている。

このように、上記従来のロボットにおいては、電気ケー
ブルＫｌ−に４を、ＤＤモータ（ステータ）の中空部な
どを利用して、ロボット内部に配設することにより、電
気ケーブルＫｌ−に４を保護し、かつロボットの円滑な
動作を達成しようとしていた。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上記従来のロボットにおいては、収納される
電気ケーブルに２〜に４の径に対して、ＤＤモータ１　
ａ、Ｉ　ｂ、１　ｃ、・・−の中空部Ｔ１．Ｔ２、・・
・の径が相当大きいため、ケーブル固定部材８．９をＤ
Ｄモータの外部に設ける必要があった。

一方、上記ケーブル固定部材８．９で電気ケーブルに２
〜に４を固定した場合でも、運動時には、高温になるス
テータ２ａ、２ｂ、・・・付近に電気ケーブルに２〜に
４が接触することがあり、これにより、電気ケーブルに
２〜に４が損傷するという事態が生じていた。

また、上記ロボットを塗装ロボットとして使用する場合
には、内圧防爆構造の必要性から、中空部Ｔｌ　〜Ｔ３
．Ｔａ＝Ｔｄを電気ケーブルＫｌ〜に４を保護する内圧
容器として使わねばならず、この場合、内容積が大きく
“掃気時間”が長くかかってしまうといった問題もあっ
た。

また、第１、第２のアーム６．７についても、収納され
る電気ケーブルに４の径に対して、第１゜第２のアーム
の中空部Ｔｃ、Ｔｄの径も相当大きいため、上記と同様
の問題があった。

さらに、塗装ロボットの場合には、アームの気密性を保
つために、開口部を極力なくすと共に、保守のために必
要な開口部には、パツキン付きのカバーを付けるなど、
アーム構造が複雑になるという問題もあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ロボッ
ト内部に配設された電気ケーブルの摩耗損傷の防止を図
ることができるダイレクトドライブ・ロボットを提供す
ることを目的としている。さらに、この発明は、気密性
に優れると共に、掃気時間の短縮化を図ることができる
ダイレクトドライブ・ロボットを提供することを目的と
している。

「課題を解決するための手段」上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、中
空のステータを有するアウタロータモータと前記中空内
に収納され前記ステータ材料よりも軽い充填部材とを備
えたことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、中空のステータを有するアウタ
ロータモータと、前記中空を貫通して配線された電線と
、該電線を前記中空内に固定ないし半固定させるように
中空内に収納され前記ステータ材料よりも軽い充填部材
とを〜備えたことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、前記充填部材は非金属部材であ
ることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、前記充填部材は弾性部材である
ことを特徴としている。

請求項５記載の発明は、前記充填部材は、通気性のない
部材であることを特徴としている。

請求項６記載の発明は前記通気性のない部材は、難燃性
の発泡部材であることを特徴としている。

「作用」上記構成によれば、アウタロータモータの軸中空部を信
号線などを通すための空間を残して、充填部材で埋めた
ので、信号線などは、アウタロータモータの高温の軸内
壁（および鋭角部分を含むアーム内壁）に直接接触摺動
することはない。信号線などは、充填部材に直接接触摺
動するが、充填部材は柔らかいので、信号線などが摩耗
することはない。

したがって、信号線などが損壊することを防止すること
ができる。

また、上記軸中空部（およびアームの中空部）を、信号
線などを通過させるための狭い限られた領域を残して、
通気性のない部材で充填したので、気密性に優れると共
に、掃気時間の短縮化を図ることができる。

なお１、上記通気性のない部材として、難燃性の発泡材
料を用いれば、引火事故を防止することができるので、
−段と効果的である。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例である（ＤＤモータで駆
動する）塗装ロボットの構成を示す断面図（第２図のＩ
Ｖ−■線に沿う断面図）、第２図は同側面図、第３図は
同実施例に用いられるＤＤモータの構成を示す断面図で
ある。これらの図において、第６図に示す各部と対応す
る部分には、同一符号を付して説明を簡略にする。

まず、この実施例に適用されるＤＤモータの機械的構成
について説明する。

第３図に示すＤＤモータにおいて、ステータ２は、ステ
ータフランジ２１とモータの内壁を構成するステータパ
イプ２２とステータキャップ２３とからなっている。上
記ステータフランジ２１は、ステータパイプ２２の一端
（図上上端）に、結合されている。上記ステータキャッ
プ２３は、ステータパイプ２２の他端（図上下端）に、
結合されている。上記ステータパイプ２２の外周面には
、ステータコア２４および高分解能位置検出器であるレ
ゾルバ４０の固定子（検出部）４０Ｓが固定されている
。上記ステータ２の外方には、ステータ２と軸心を共通
にして、かつ所定の距離を隔てて、ロータ３が配設され
ている。このロータ３は、ロータフランジ３１とロータ
バイブ３２とロータキャップ３３とからなっている。上
記ロータフランジ３１は、ロータパイプ３２の一端（図
上下端）に、結合されている。上記ロータキャップ３３
は、ロータバイブ３２の他端（図上上端）に、結合され
ている。また、ロータパイプ３２の内周面には、ステー
タコア２４の外周面と所定の空隙を隔てて、ロータコア
３４が取り付は固定されている。また、ロータキャップ
３３の内周面には、レゾルバ４０の回転部４０ｒが取り
付けられている。上記ロータ３は、軸受け５０．５１に
よって、回転可能にステータ２に支持されており、また
、ステータフランジ２１とロータキャップ３３との間、
およびステータキャップ２３とロータフランジ３１との
間は、オイルシール６０，６１によってふさがれており
、これにより、モータの内部を密閉状態にしている。一
方、上記ステータ２には、ステータコア２４とロータコ
ア３４との間の空隙部７０に、ステータフランジ２１．
ステータキャップ２３の各々の中空部から気体を送り込
んだり、排出したりするための通気ロア１．７２が設け
られている。

さらに、ステータパイプ２２の空洞部Ｔは、電気ケーブ
ルなどを通すための円筒状の狭いケーブル通路しを中心
軸に残して、通気性がなく、電気ケーブルを傷付けない
程度に軟質で、緩衝性に富み、かつ難燃性の充填部材Ｐ
Ｍによって埋められている。この実施例においては、充
填部材ＰＭとして、発泡フェノールを用いている。

上記構成において、ステータコア２４が電流によって励
磁すると、ステータ２およびロータ３の間に磁界が発生
し、ロータコア３４がロータ３と共に回転する。上記構
成のＤＤモータは、この例の塗装ロボットには、６つ用
いられる。すなわち、従来例（第６図）において説明し
たと同様に、第１〜第６のＤＤモータとして用いられる
。ただし、第１のＤＤモータが一番大きく、第４〜第６
のモータは小さい。

次に、第１図および第２図を参照して、この例の塗装ロ
ボットについて説明する。

地面に固定されている固定ベース４には、第１のＤＤモ
ータＩａのステータ２ａ（ステータフランジ２１ａ）が
取り付けられている。第１のＤＤモータ１ａのロータ３
ａ（ロータフランジ３１ａ）には、旋回ベース５が取り
付けられている。第２のＤＤモータｌｂのロータ３ｂに
は、第１のアーム６が、また、第３のＤＤモータＩＣの
ロータ３Ｃには、第１のリンク８０が取り付けられてお
り、第２のアーム７は第１のアーム６および第１のリン
ク８０に回転可能に取り付けられている第２のリンク８
１にＡ点およびＢ点において、それぞれ回転可能に支持
されている。第２のアーム７のボックス８２の内部には
、手首用モータとして、第４゜第５、第６のＤＤモータ
ｌ　ｄ、Ｉ　ｅ、ｌ　ｆが収容されている。第１のＤＤ
モータ！ａは、旋回ベース５より上の部分を水平旋回さ
せる。第２のＤＤモータｌｂは、第１のアーム６を垂直
旋回させることにより、第１のアーム７を前後方向に動
作させる。第３のＤＤモータＩｃは、第１のリンク８１
を垂直旋回させることにより、第２のリンク８１を介し
て、第２のアーム７を上下方向に動作させる。また、第
４〜第６のＤＤモータｌｄ、ｌｅ、１ｆは、手首部９０
を構成する３つの回転軸９１゜９２．９３をそれぞれ独
立に回転させる。手首部９０（回転軸９３）の先端には
、塗装ガン９４が取り付けられている。

また、Ｌｌは、充填部材ＰＭＩによって、第■のＤＤモ
ータｌａの中空部の中心軸付近に形成された円管状のケ
ーブル通路である（第４図参照）。

同様に、Ｌ２．Ｌ３は、充填部材ＰＭ２．ＰＭ３によっ
て、第２．第３のＤＤモータｌｂ、１ｃの中空部の中心
軸付近にそれぞれ形成された円管状のケーブル通路であ
る。さらに、旋回ベース５の中空部には、充填部材ＰＭ
ｂによって、Ｔ字管状のケーブル通路Ｌｂが形成されて
いる。このＴ字管状のケーブル通路Ｌｂを介して、第１
〜第３のＤＤモータ１ａ＝１ｃのケーブル通路Ｌｌ〜Ｌ
３は、互いに接続されている。また、第１のアーム６の
中空部には、充填部材Ｐ　Ｍ　ｃによって、ケーブル通
路Ｌｃが形成されている。このケーブル通路ＬＣは、第
２のＤＤモータｔｂのケーブル通路Ｌ２に接続されてい
る。

次に、塗装ロボット内のケーブルの配線について説明す
る。

第１〜第６のＤＤモータ１ａ＝１ｆに接続される電気ケ
ーブルに１〜に４は、エアチューブ９５からコネクタ９
６を通り、まず、固定ベース４内に入れられる。これら
のうち電気ケーブルＫｌは、第１のＤＤモータｌａのス
テータ２ａ！こ接続される。電気ケーブルに２〜に４は
、第１のＤＤモータ！ａの中心軸を貫くケーブル通路Ｌ
ｌを経て、旋回ベース５のケーブル通路Ｌｂに入れられ
る。

第４図は、ケーブル通路Ｌｌ（第１図の■−ｖ線に沿う
、充填部材ＰＭＩ）の断面図である。この図に示すよう
に、電気ケーブルＫ　２　、Ｋ　３の中には、信号ケー
ブルＳ２．Ｓ３および電源ケーブルＤ２゜Ｄ３がそれぞ
れ収容されている。これらの電気ケーブルＫ　２　、Ｋ
　３は、それぞれ第２のＤＤモータｔｂのステータ２ｂ
、第３のＤＤモータＩｃのステータ２Ｃに接続されてい
る。一方、電気ケーブルに４には、ケーブルに４４．に
４５．に４６が収容され、さらに、これらのケーブルに
４４．に４５、に４６には、信号ケーブルおよび電源ケ
ーブルがそれぞれ収容されている（第４図）。上記電気
ケーブルに４は、第２のＤＤモータｔｂの中心軸を貫く
ケーブル通路Ｌ２、第１のアーム６の内部中央を縦貫す
るケーブル通路Ｌｃを経て、第２のアーム７の後方のボ
ックス８２に入れられ、ここでケーブルに４４．に４５
．に４６に分岐して、第４〜第６のＤＤモータ１ｄ−１
ｆの各ステータに接続される。

上記ケーブル通路Ｌ１＝Ｌ３．Ｌｂ、Ｌｃ、固定ベース
４の中空部Ｔａ、第２のアーム７のケーブル通路（図示
せず）には、圧縮空気が充満されている。この圧縮空気
は、まず、エアチューブ９５からコネクタ９６を通って
、固定ベース４の中空部Ｔａ内に流入する。そして、第
１のＤＤモータ１ａのケーブル通路Ｌ１に流れ込み、一
部は第１のＤＤモータｌａの通気ロア１ａ、７２ａを通
って、ステータ２ａとロータ３ａとの空隙に流入する。

圧縮空気は、さらに、旋回ベース５のケーブル通路Ｔｂ
を経由して、第２．第３のＤＤモータｌｂ、ｌｃのケー
ブル通路Ｌ２．Ｌ３に流れ込み、一部は第２．第３のＤ
Ｄモータ１　ｂ、１　ｃの通気口を通って、ステータ２
ｂ、２ｃとロータ３ｂ、３ｃとの空隙に流入する。圧縮
空気は、さらに、第２のＤＤモータ１ｂのケーブル通路
Ｌ２を経て、第１のアーム６のケーブル通路Ｌｃに流れ
込む。圧縮空気は、こうして、最終的に、第４〜第６の
ＤＤモータ１ｄ−１ｆ内部にも流入し、さらに第２のア
ーム７の先端部に至る中空部まで、流れ込んで充満させ
る。

このように上記構成によれば、ＤＤモータＩａ〜Ｉｆの
ステータ２ａ〜２ｆ中空部に難燃性の部材が充填されて
いるので、（１）電気ケーブルに１〜に４がステータ２ａ〜２ｆの
高温の各内壁に直接触れることがなく、したがって電気
ケーブルの損傷を防ぐことができる。

（２）電気ケーブルに１〜に４を外部の雰囲気から保護
することができる。

（３）充填部材ＰＭＩ〜Ｐ　Ｍ　３　、　Ｐ　Ｍ　ｂ　
、　Ｐ　Ｍ　ｃが電気ケーブルＫｌ−に４を支持してい
るので、モータ外部に特別なケーブル固定部材が不要で
ある。したがって、製作工数、配線工数の低減を図るこ
とができる。

また、この実施例では、上述したように内圧防爆方式を
採用しているが、上記構成によれば、（４）内圧掃気時
間を短縮することができる。

（５）充填部材として、難燃性材料を使用しているため
、モータ内部で発火しても、引火しないため、より安全
である。

（６）ＤＤモータは振動し易いが、充填部材ＰＭＩ〜Ｐ
　Ｍ　３　、　Ｐ　Ｍ　ｂ　、　Ｐ　Ｍ　ｃが振動を吸
収するため、振動を抑制することができる。

なお、上述の実施例においては、第４図に示したように
、充填部材ＰＭＩを円筒状に成型して、１本の円管状の
ケーブル通路Ｌｌを形成した場合について述べたが、こ
れに限るものではなく、たとえば、第５図に示すように
、３本の円管状のケーブル通路ＬＩＯ，Ｌ２０．Ｌ３０
を形成するようにしても良い。このように構成すれば、
３本の電気ケーブルＫ　１　、Ｋ　２　、Ｋ　３をそれ
ぞれ別々のケーブル通路ＬＩＯ，Ｌ２０．Ｌ３０に収容
できるので、ケーブル同士の接触による損傷を防止する
ことができる。

また、上述の実施例においては、充填部材として、通気
性がなく、軟質で、緩衝性に富み、かっ難燃性の発泡フ
ェノールを用いた場合について述べたが、上記特性を有
するものであれば、発泡フェノールに限らない。

また、上記特性（通気性なし、軟質、緩衝性、難燃性）
に加えて、断熱性を有する充填部材を用いれば、上記（
１）　、　（５）の点で、−段と好ましい。

また、上記特性（通気性なし、軟質、緩衝性、難燃性）
のうち少なくとも、通気性のない部材（非金属部材）を
充填部材として用いれば、上述の効果を得ることができ
るものである。

また、上述の実施−例においては、ケーブル通路内に電
気ケーブルを配設した場合について述べたが、電気ケー
ブルに限定するものではないことは勿論である。

「発明の効果Ｊ以上説明したように、この発明は、ステータの中空を、
充填部材で収納するようにしたものなので、掃気時間の
短縮化を図ることができる。

また、上記ステータの中空を貫通して配線された電線を
上記中空内に固定ないし半固定させるように、上記中空
内に充填部材を収納したものなので、アウタロータモー
タの高温の軸内壁と信号線や電力線などとが直接摺動す
ることを防止することができる。

したがって、上記信号線や電力線などの摩耗損傷を防止
することができる。

なお、上記通気性のない部材として、難燃性の発泡部材
を用いれば、引火事故を防止することができるので、−
段と効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である塗装ロボットの構
成を示す断面図、第２図は同側面図、第３図は同実施例
の塗装ロボットに適用されるＤＤモータの構成を示す断
面図、第４図は第１図のＶ−■線に沿う充填部材の断面
図、第５図は、充填部材によって形成されるケーブル通
路の変形例を示す図、第６図は、ＤＤモータを使用する
従来のロボットの構成を示す断面図である。Ｉ　ａ、１　ｂ、１　ｃ、１　ｄ、ｌ　ｅ、１　ｆ・・
・・・・ＤＤモータ、Ｌ１〜Ｌ３．Ｌ１０〜Ｌ３０・・
・・・・ケーブル通路（軸中空部）、Ｌｂ、Ｌｃ・・・
・・・ケーブル通路（アームの中空部）、Ｋ１−に４・
・・・・・電気ケーブル（信号線、電力線）　、Ｐ　Ｍ
　１　＝　Ｐ　Ｍ　３　、　Ｐ　Ｍ　ｂ　、　Ｐ　Ｍ　
ｃ・・・・・充填部材（通気性のない部材、難燃性の発
泡材料）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中空のステータを有するアウタロータモータと、
前記中空内に収納され前記ステータ材料よりも軽い充填
部材とを備えたことを特徴とする工業用ロボット。
（２）中空のステータを有するアウタロータモータと、
前記中空を貫通して配線された電線と、該電線を前記中
空内に固定ないし半固定させるように中空内に収納され
前記ステータ材料よりも軽い充填部材とを備えたことを
特徴とする工業用ロボット。
（３）前記充填部材は非金属部材であることを特徴とす
る請求項１または２記載の工業用ロボット。
（４）前記充填部材は弾性部材であることを特徴とする
請求項１または２記載の工業用ロボット。
（５）前記充填部材は、通気性のない部材であることを
特徴とする請求項１または２記載の工業用ロボット。
（６）前記通気性のない部材は、難燃性の発泡部材であ
ることを特徴とする請求項５記載の工業用ロボット。