JPH0655482A - 宇宙用ロボット関節 - Google Patents
宇宙用ロボット関節Info
- Publication number
- JPH0655482A JPH0655482A JP20877392A JP20877392A JPH0655482A JP H0655482 A JPH0655482 A JP H0655482A JP 20877392 A JP20877392 A JP 20877392A JP 20877392 A JP20877392 A JP 20877392A JP H0655482 A JPH0655482 A JP H0655482A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- joint
- motor
- space
- robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0054—Cooling means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】宇宙用ロボットの内部機器発熱を効率よく放射
することによって温度上昇を制御し長時間連続での使用
が可能になり、この内部機器温度を下げるための冷却時
間が短縮される。 【構成】ハウジング３と、ハウジング３に取り付けられ
たブーム１Ａと、ブーム１Ａを駆動させるモータと、モ
ータに取り付けられモータの回転速度を減速させる減速
機９を備えた宇宙空間で回転自在な関節において、モー
タにヒートパイプ２３Ａを取り付け、関節の宇宙空間に
露出している部分に放熱部材を設け、放熱部材と熱伝導
媒体を結合し、熱伝導率の低い部材で放熱部材を関節本
体へ取り付け、放熱板から関節本体への放射面に断熱材
を設けた宇宙用ロボット関節。
することによって温度上昇を制御し長時間連続での使用
が可能になり、この内部機器温度を下げるための冷却時
間が短縮される。 【構成】ハウジング３と、ハウジング３に取り付けられ
たブーム１Ａと、ブーム１Ａを駆動させるモータと、モ
ータに取り付けられモータの回転速度を減速させる減速
機９を備えた宇宙空間で回転自在な関節において、モー
タにヒートパイプ２３Ａを取り付け、関節の宇宙空間に
露出している部分に放熱部材を設け、放熱部材と熱伝導
媒体を結合し、熱伝導率の低い部材で放熱部材を関節本
体へ取り付け、放熱板から関節本体への放射面に断熱材
を設けた宇宙用ロボット関節。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、宇宙ロボットによる宇
宙環境を利用した実験機器の取り扱い，宇宙構造物の組
み立て，宇宙船からの貨物放出，宇宙空間での物体の捕
獲に好適な宇宙用ロボット関節に関する。
宙環境を利用した実験機器の取り扱い，宇宙構造物の組
み立て，宇宙船からの貨物放出，宇宙空間での物体の捕
獲に好適な宇宙用ロボット関節に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に宇宙用ロボットは複数のブーム
と複数の関節とグリッパ又は、エンドエフェクタと呼ば
れる物体を握持する部分と制御部によって構成されてい
る。
と複数の関節とグリッパ又は、エンドエフェクタと呼ば
れる物体を握持する部分と制御部によって構成されてい
る。
【０００３】このロボットは宇宙空間で使用されるた
め、放射による放熱と太陽光等による入熱があるので、
宇宙空間との断熱にサーマルブランケットを断熱材に用
い、又、内部機器動作時の発熱を放熱するために、白色
コーティングを塗布した放熱面によって、この内部機器
の温度の制御を行なっている。内部機器が非動作時の低
温状態では、この内部機器を極低温から保護するため
に、ヒータによって保温しなければならない。この際、
ヒータ電力容量を最小限に抑えるために、サーマルブラ
ンケットを装着するのであるが、曲げなどの耐久性の問
題から、ロボットの運用によって形状が変化しない、ブ
ームやハウジング等に装着するのが一般的である。
め、放射による放熱と太陽光等による入熱があるので、
宇宙空間との断熱にサーマルブランケットを断熱材に用
い、又、内部機器動作時の発熱を放熱するために、白色
コーティングを塗布した放熱面によって、この内部機器
の温度の制御を行なっている。内部機器が非動作時の低
温状態では、この内部機器を極低温から保護するため
に、ヒータによって保温しなければならない。この際、
ヒータ電力容量を最小限に抑えるために、サーマルブラ
ンケットを装着するのであるが、曲げなどの耐久性の問
題から、ロボットの運用によって形状が変化しない、ブ
ームやハウジング等に装着するのが一般的である。
【０００４】一方、地球上で運用されている産業用ロボ
ットでは、特開昭60−108292号公報（以下、公知例とい
う）に示されるように、モータから発熱した熱をヒート
パイプを介して放熱板又はブーム等の部材を放熱板とし
てモータの温度上昇を制御するロボットの関節が知られ
ている。
ットでは、特開昭60−108292号公報（以下、公知例とい
う）に示されるように、モータから発熱した熱をヒート
パイプを介して放熱板又はブーム等の部材を放熱板とし
てモータの温度上昇を制御するロボットの関節が知られ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の宇宙用ロボット
は、内部機器発熱による温度上昇により長時間連続での
使用が不可能で、温度を下げるための冷却時間が必要だ
った。さらに宇宙空間では、外気の対流による冷却作用
がなく、熱放射により発熱体を冷却しなければならない
ため、発熱部材は宇宙空間に露出していなければならな
い。公知例の構造では、放熱部材がアーム内に配置され
ているため、モータから発熱した熱が放熱部材によって
放熱され、アームによって吸収され、アームを介してモ
ータに伝熱し戻ってしまうという欠点があり、関節本体
のその他の部材を放熱部材とした場合でも、関節本体か
らモータへ戻ってしまうという欠点があった。また、公
知例の構造では、モータからの熱が関節本体を経由して
ヒートパイプに伝わるため、ヒートパイプによる排熱が
効率良く行なわれなかった。
は、内部機器発熱による温度上昇により長時間連続での
使用が不可能で、温度を下げるための冷却時間が必要だ
った。さらに宇宙空間では、外気の対流による冷却作用
がなく、熱放射により発熱体を冷却しなければならない
ため、発熱部材は宇宙空間に露出していなければならな
い。公知例の構造では、放熱部材がアーム内に配置され
ているため、モータから発熱した熱が放熱部材によって
放熱され、アームによって吸収され、アームを介してモ
ータに伝熱し戻ってしまうという欠点があり、関節本体
のその他の部材を放熱部材とした場合でも、関節本体か
らモータへ戻ってしまうという欠点があった。また、公
知例の構造では、モータからの熱が関節本体を経由して
ヒートパイプに伝わるため、ヒートパイプによる排熱が
効率良く行なわれなかった。
【０００６】本発明の目的は、モータから発熱した熱が
モータ周囲の部材の加熱を最小限に抑え、宇宙空間に放
熱部材によって効率よく放射することのできる宇宙用ロ
ボット関節を提供することにある。
モータ周囲の部材の加熱を最小限に抑え、宇宙空間に放
熱部材によって効率よく放射することのできる宇宙用ロ
ボット関節を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、ロボット関
節を駆動させるモータのステータ部のコアに熱伝導媒体
を設置している。前記熱伝導媒体は、宇宙空間に露出し
ている関節外表面上の放熱部材に接続されていて、放熱
部材より宇宙空間に放熱する。放熱部材は、関節本体へ
の熱伝導を防ぐため熱伝導率の低いものでこの関節本体
に取り付ける。また放熱部材から関節本体への放射面に
サーマルブランケットなどの断熱部材を取付け放射によ
る伝熱を最小にする。前記放熱部材表面の宇宙空間への
放射率を向上させるためにコーティング材等を塗布す
る。また前記放熱板表面にサーマルルーバなどの能動型
放熱機構を付加する。
節を駆動させるモータのステータ部のコアに熱伝導媒体
を設置している。前記熱伝導媒体は、宇宙空間に露出し
ている関節外表面上の放熱部材に接続されていて、放熱
部材より宇宙空間に放熱する。放熱部材は、関節本体へ
の熱伝導を防ぐため熱伝導率の低いものでこの関節本体
に取り付ける。また放熱部材から関節本体への放射面に
サーマルブランケットなどの断熱部材を取付け放射によ
る伝熱を最小にする。前記放熱部材表面の宇宙空間への
放射率を向上させるためにコーティング材等を塗布す
る。また前記放熱板表面にサーマルルーバなどの能動型
放熱機構を付加する。
【０００８】
【作用】宇宙用ロボットの内部機器発熱を効率よく放射
することによって温度上昇を制御し長時間連続での使用
が可能になり、この内部機器温度を下げるための冷却時
間が短縮される。
することによって温度上昇を制御し長時間連続での使用
が可能になり、この内部機器温度を下げるための冷却時
間が短縮される。
【０００９】
【実施例】以下、発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００１０】図１において、ブーム１Ａはハウジング３
に固定され、ブーム１Ｂは内筒に固定されている。ハウ
ジング３と内筒５は軸受７Ａと軸受７Ｂにより回転自在
となっている。モータ部は、内筒５に取り付けられてい
て、シャフト１１とシャフト１１に固定されているロー
タ１７と、コイル１９とコア２１からなるステータ部に
よって構成される。シャフト１１には減速機９が取り付
けられ、シャフト１２は減速機９と、ハウジング３を接
続している。放熱板３１は内筒５に止め具２７によって
取り付けられている。放熱板３１内のヒートパイプ２３
Ｃはヒートパイプ２３Ｂによってコア２１とつながって
いて、コア２１内のヒートパイプ２３Ａはヒートパイプ
２３Ｂとつながっている。コア２１とヒートパイプ２３
Ａ間の熱交換を良くするために、図３のようにヒートパ
イプの表面積が、最大になるように、ヒートパイプ２３
Ａをコア２１内に設ける。また、放熱板２９と放熱板内
のヒートパイプ２３Ｃ間の熱交換を良くするために、図
５のように放熱板内のヒートパイプ２３Ｃを設ける。ヒ
ートパイプ内にはアンモニアを充填する。ブレーキ１５
はシャフト１１がブレーキ１５の中心を通り、内筒５に
取り付けられている。エンコーダ２５は内筒５に取り付
けられている。
に固定され、ブーム１Ｂは内筒に固定されている。ハウ
ジング３と内筒５は軸受７Ａと軸受７Ｂにより回転自在
となっている。モータ部は、内筒５に取り付けられてい
て、シャフト１１とシャフト１１に固定されているロー
タ１７と、コイル１９とコア２１からなるステータ部に
よって構成される。シャフト１１には減速機９が取り付
けられ、シャフト１２は減速機９と、ハウジング３を接
続している。放熱板３１は内筒５に止め具２７によって
取り付けられている。放熱板３１内のヒートパイプ２３
Ｃはヒートパイプ２３Ｂによってコア２１とつながって
いて、コア２１内のヒートパイプ２３Ａはヒートパイプ
２３Ｂとつながっている。コア２１とヒートパイプ２３
Ａ間の熱交換を良くするために、図３のようにヒートパ
イプの表面積が、最大になるように、ヒートパイプ２３
Ａをコア２１内に設ける。また、放熱板２９と放熱板内
のヒートパイプ２３Ｃ間の熱交換を良くするために、図
５のように放熱板内のヒートパイプ２３Ｃを設ける。ヒ
ートパイプ内にはアンモニアを充填する。ブレーキ１５
はシャフト１１がブレーキ１５の中心を通り、内筒５に
取り付けられている。エンコーダ２５は内筒５に取り付
けられている。
【００１１】コイル１９に通電することによってロータ
１７に力が加わり回転する。ロータ１７はシャフト１１
に固定してあるのでロータ１７と共に回転し、シャフト
１１の回転速度は減速機によって減速され、ハウジング
３に伝えられ関節が回転する。ブレーキ１５は内筒５に
取り付けられていて、ブレーキ作動時ではシャフト１１
を内筒５に固定し、関節の回転を防止する。エンコーダ
２５は内筒５に取り付けられていて、シャフト１１の回
転により角速度などの信号をロボット制御部（図示略）
に送る。放熱板３１はコイル１９に通電することによる
発熱を、コア２１内のヒートパイプ２３Ａを介してヒー
トパイプ２３Ｂを介し、更に、ヒートパイプ２３Ｃを介
し宇宙空間へ放熱する。
１７に力が加わり回転する。ロータ１７はシャフト１１
に固定してあるのでロータ１７と共に回転し、シャフト
１１の回転速度は減速機によって減速され、ハウジング
３に伝えられ関節が回転する。ブレーキ１５は内筒５に
取り付けられていて、ブレーキ作動時ではシャフト１１
を内筒５に固定し、関節の回転を防止する。エンコーダ
２５は内筒５に取り付けられていて、シャフト１１の回
転により角速度などの信号をロボット制御部（図示略）
に送る。放熱板３１はコイル１９に通電することによる
発熱を、コア２１内のヒートパイプ２３Ａを介してヒー
トパイプ２３Ｂを介し、更に、ヒートパイプ２３Ｃを介
し宇宙空間へ放熱する。
【００１２】止め具２７は熱伝導率が低いチタン合金を
用い、また、熱抵抗を大きくするために伝熱経路断面積
をできるだけ小さくし、伝熱経路をできるだけ長くする
ことにより止め具２７を介した伝熱を最小としモータ部
からの発熱の放熱効率を良くする。
用い、また、熱抵抗を大きくするために伝熱経路断面積
をできるだけ小さくし、伝熱経路をできるだけ長くする
ことにより止め具２７を介した伝熱を最小としモータ部
からの発熱の放熱効率を良くする。
【００１３】止め具２７の伝熱経路をできるだけ長くす
るため、図６のように止め具２７をコイル状のばねに
し、ロボット誤動作等による放熱板３１への不慮の衝突
に対する衝撃も吸収するようになる。
るため、図６のように止め具２７をコイル状のばねに
し、ロボット誤動作等による放熱板３１への不慮の衝突
に対する衝撃も吸収するようになる。
【００１４】放熱板３１から関節本体へ放射により伝熱
が可能な放熱面には、図７のようにサーマルブランケッ
トなどの断熱材を用いて放射による伝熱を防ぎモータ部
からの発熱の放熱効率を良くする。
が可能な放熱面には、図７のようにサーマルブランケッ
トなどの断熱材を用いて放射による伝熱を防ぎモータ部
からの発熱の放熱効率を良くする。
【００１５】本実施例では、ヒートパイプ２３Ａはコア
２１の内部に組み込まれていても、コア２１の近くに配
置されていてもよい。
２１の内部に組み込まれていても、コア２１の近くに配
置されていてもよい。
【００１６】また、ヒートパイプ２３Ｃは放熱板３１の
表面に接触していても、内部に組み込まれていてもよ
い。
表面に接触していても、内部に組み込まれていてもよ
い。
【００１７】さらに、放熱板はディスク状のものを使っ
ているが、放熱面積を大きくするために図８のように半
球型のものでも良い。
ているが、放熱面積を大きくするために図８のように半
球型のものでも良い。
【００１８】本実施例において、止め具２７は、チタン
合金を使用しているが、熱伝導率の小さいものを使用し
ても良い。
合金を使用しているが、熱伝導率の小さいものを使用し
ても良い。
【００１９】また、ヒートパイプを使用しているが、高
熱伝導媒体を使用してもよい。
熱伝導媒体を使用してもよい。
【００２０】さらに、ヒートパイプ内にはアンモニアを
充填しているがＲ１１(ＣＣｌ3Ｆ)などでもよい。
充填しているがＲ１１(ＣＣｌ3Ｆ)などでもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、温度上昇を制御し長時
間連続での使用が可能になり、この内部機器温度を下げ
るための冷却時間が短縮される。
間連続での使用が可能になり、この内部機器温度を下げ
るための冷却時間が短縮される。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】関節の斜視図。
【図３】コア内のヒートパイプの形状を示す断面図。
【図４】放熱板のヒートパイプを示す断面図。
【図５】コア内のＡ−Ａ断面図。
【図６】とめ具の実施例を示す説明図。
【図７】断熱材の放熱板への装着実施例を示す説明図。
【図８】放熱板を半球型にした実施例を示す斜視図。
１Ａ…ブーム、１Ｂ…ブーム、３…ハウジング、５…内
筒、７Ａ…軸受、７Ｂ…軸受、９…減速機、１１…シャ
フト、１３Ａ…軸受、１３Ｂ…軸受、１５…ブレーキ、
１７…ロータ、１９…コイル、２１…コア、２３Ａ…ヒ
ートパイプ、２３Ｂ…ヒートパイプ。
筒、７Ａ…軸受、７Ｂ…軸受、９…減速機、１１…シャ
フト、１３Ａ…軸受、１３Ｂ…軸受、１５…ブレーキ、
１７…ロータ、１９…コイル、２１…コア、２３Ａ…ヒ
ートパイプ、２３Ｂ…ヒートパイプ。
Claims (4)
- 【請求項１】ハウジングと、前記ハウジングに取り付け
られたブームと、前記ブームを駆動させるモータと、前
記モータに取り付けられ前記モータの回転速度を減速さ
せる減速機を備えた宇宙空間で回転自在な関節におい
て、前記モータに熱伝導媒体を取り付け、前記関節の前
記宇宙空間に露出している部分に放熱部材を設け、前記
放熱部材と前記熱伝導媒体を結合し、熱伝導率の低い部
材で前記放熱部材を前記関節へ取り付け、更に、前記放
熱部材から前記関節への放射面に断熱材を設けたことを
特徴とする宇宙用ロボット関節。 - 【請求項２】請求項１において、前記モータのステータ
部のコア内に前記熱伝導媒体を設置し、前記関節の宇宙
空間に露出している部分に前記放熱部材を設け前記放熱
部材と前記熱伝導媒体を結合した宇宙用ロボット関節。 - 【請求項３】請求項１において、前記放熱部材の表面の
宇宙空間への放射率を向上させるためにコーティング材
等を塗布した宇宙用ロボット関節。 - 【請求項４】請求項１において、前記放熱部材の表面に
サーマルルーバなどの能動型放熱機構を付加した宇宙用
ロボット関節。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877392A JPH0655482A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 宇宙用ロボット関節 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20877392A JPH0655482A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 宇宙用ロボット関節 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0655482A true JPH0655482A (ja) | 1994-03-01 |
Family
ID=16561859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20877392A Pending JPH0655482A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 宇宙用ロボット関節 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0655482A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008120294A1 (ja) * | 2007-03-02 | 2008-10-09 | Daihen Corporation | 搬送装置 |
| JP2012073151A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Topy Ind Ltd | 磁歪式トルク検出装置 |
| JP2019109139A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 株式会社ニコン | エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置 |
| EP3988261A1 (de) * | 2020-10-26 | 2022-04-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Gelenk für einen roboter |
-
1992
- 1992-08-05 JP JP20877392A patent/JPH0655482A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008120294A1 (ja) * | 2007-03-02 | 2008-10-09 | Daihen Corporation | 搬送装置 |
| US8203101B2 (en) | 2007-03-02 | 2012-06-19 | Daihen Corporation | Conveying device |
| JP2012073151A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Topy Ind Ltd | 磁歪式トルク検出装置 |
| JP2019109139A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 株式会社ニコン | エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置 |
| EP3988261A1 (de) * | 2020-10-26 | 2022-04-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Gelenk für einen roboter |
| CN114474145A (zh) * | 2020-10-26 | 2022-05-13 | 西门子股份公司 | 用于机器人的关节 |
| US11738472B2 (en) | 2020-10-26 | 2023-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Articulation for a robot |
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