JPS60146687A - ロボツト機構 - Google Patents

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】 この発明はロボット機構に関するものである。

従来この種の装置として第１図にボすものがあった。第
１図において、サーボモータ＋１０１　Ｕロータ（川、
ステータ０２１　、７　、Ｖ　Ｔｏ　１１３１　＋軸受
ｒＡ、ｒ、ｃり構成されている。ロータ１１１１は永久
磁石（ｌｌａ）　、ロータ軸（ｌｌｂ）から構成されて
いる。ステータａ２１Ｖｉステ−タコイル（１２ａ）　
、コア（１２ｂ）から成る。このステータｆ１２１はフ
レームｔｔ３ｆ４−介して、モータ取付台（７）Ｋ固定
されている。減速機Ｃ２１Ｊは、サーボモータのロータ
軸（ｌｌｔｒ）とカップリング（ハ）を結合している。

ロボットのアーム（６）はアーム（６ａ）とアーム軸（
６ｂ）より構成されている。アーム（６）はアーム取付
台（８）に軸受＠を介して支えられ−Ｃいる。モータ取
付台（７）とア−ム取付台（８）は、支持台（９）に収
り付けられている。

次に−＃作について説明する。

サーボモータ１１０１のロータｊｌｌｌはステータ（１
２）の内側にある。このｐ−夕１川が回転して、カップ
リング＠を介して、減速機シＤを回し、ロータ（１１）
の回転を減速して、アーム軸（６ｂ）　’！ｒ回転させ
る。このようにしてロボットのアーム（６）を助かすこ
とに工って、ロボットとして動作する。

従来のロボロト機構は以上のように構成されているので
、サーボモータとロボットアームの間に動力伝達晴構と
して減速機が入っているために、減速機のバックラッシ
ュ、原振、さらに軸のねじりの剛性が低いことによりサ
ーボモータの＃きと、ロボットアームのＩｇｌＪきが対
応しない欠点があつ几。

まｔ、減速機の剛性が低いために、ロータとロボットア
ームと減速機に工って生じる固有振＃故が低くなり、サ
ーボ系の利得を十分にあげることができないために、位
置決めの精度が悪いという欠点があった。また、構造上
、サーボモータ、減速機、ロボットアームが軸上に並ぶ
ために、軸長が長くなるという欠点があつ’ＩＦ−ｏこ
ねに対しては、軸受の数を減じて、軸長全短かくすると
、片持けりの形になり、軸の剛性が低下する欠点があっ
た。

この発＃４は上記の工うな従来の欠点全除去する之めに
なされたもので、減速機ケなくし、ロータとロボット被
駆動部を直結することにより、減速機の欠点のバックラ
ッシュ、摩擦、低剛性の特性をなくし、サーボモータの
ロータケアウタロータ形にし、そのロータの外１ｕｌｌ
　Ｋロボット抜駆ＩＪＩＪ部を固着し、ロータとロボッ
ト被駆動部の結合σ）剛性　ｒを上げ、まｔ、サーボモ
ータの軸受とロボット被駆動部の軸受を共有することＶ
Ｃより、構造全単純化し、サーボモータから、ロボット
被駆動部までの全体の軸長を短かくできるロボツｚｓｅ
＊’ｉ提供することを目的としている。

以下、この発明の一５１！類例を図について説明する。

第２図は概略断面図で、第３図Ｖｉ第２図のｌ−■の断
面図である。

第２図、第３図において、（財）はサーボモータ１１０
＋のアウター・ロータであり、その主要部分は（３ｍ）
。

（３１ｂ）、　（３１ｃ）、　（３Ｍ）　Ｌり構成され
ている。（３１ａ）　ＩＩ′ｉ永久磁石、（３１ｂ）は
円板ロータ、（３１ｃ　）はロータの中央回転軸、（３
Ｍ）Ｆｉロータのシリンダである。永久磁石（３１ａ）
はシリンダ（３止）の内側に固着されており、シリンダ
（３Ｍ）と中央回転軸（３１ｃ）は円板ロータ（３１ｂ
）で固着されている。中央回転軸（３１０）は軸受１１
５１で軸の両側で支持されている。（Ｉ６１ｒｉブリ・
ロード用の皿バネ、１１７１ハ軸受押えである。皿）く
ネ１１６＋　、軸受押えｕ７１でロータノ中央”Ｏ転軸
（３１ｃ）　Ｉｃ　ブリ・ロードをかけるように構成し
である。＋６１はロボットアームで、ロータのシリンダ
（３１（１）の外周−ｒ＃社春シｈイ（八人へ６１１は
サーボモータ（１αのステー□りで、主にステータ（ａ
ｌａ）Ｉコイル、ステータコア（５１ｂ）、スパイダ（
５１ｃ）で構成されている。サーボモータｔｌＧ＋はモ
ータ取付台（７１Ｋ収り付けられている。

このように構成した装置において、サーボモータ１１０
＋のステータ６ＤＫ−流が流れることシてエリ、°アウ
タ・ロータＣ１１ｌにトルクが発生して永久磁石（３１
Ａ）からシリンダ（３Ｍ）にトルクが伝わり、さらにロ
ボットアーム１６１に伝達されるＯ このように、トルクが減速機全通さすに、直接負荷のロ
ボットアーム（６１に伝わる。したがって、減速機によ
って生じる）（ツクラッシュ、摩侮、剛性の低下などの
欠点が除かれる。さらに、トルク発生部分の永久磁石（
３１ａ）から、負荷のロボットアーム（６）までの距離
が短かく、かつ細りり軸でｉｔなく、ロータシリンダ（
３Ｍ）の外周面の広い而で、ロボットアーム＋６１　Ｋ
結合されているために、−サーボモータのトルク発生部
分とロフ１（ットアーム−６）１…の剛性を非常に筒く
で鳶る。

マ九、アウタ・ロータの外側にロボットアーム全配置し
たため、サーボモータとアーム軸が共有され、軸受の共
用に工り、その数も減じ、さらに減速機がないため軸長
が短かぐなり、小形で単純な形になる。また、アウタ・
ロータのため、インチ・ロータ形に比べ外径を小さくで
きサーボモータが小形になる。これは、Ｍ２図に示すよ
うに永久磁石（３１ａ）の径方向の厚みが、ステータコ
ア（５１ｂ）の径方向より薄いためである。

また、アウタ・ロータＣ１ｎＫはロータの中央回転軸（
３１０）があるためＶＣ，アウタ・ロータの軸方向の変
形が小さい状態で軸受に十分の１リロードがかけらね、
軸受によるガタ、剛性の低下の欠点が除かれる。また、
軸受部は、回転半径が十分小さいところにあるｔめ、プ
リロードによる摩瑯トルクも小さく、低摩擦のロボット
機構となる。

また、軸受（１５）は、ロボットアーム１６１の中心に
対して軸の両側で支持する構造であるため、ロボットア
ームにかわる荷重、アームの自重９曲げの外力に対して
も十分の剛性をもたせることができる。

第４図、第５図に他の実施例の略図を示す。第５図は第
４図の１−１断面図である。この例では、ロータのシリ
ンダ（３Ｍ）で、永久磁石（３凰）のついてない側のオ
ーバーハング部分を、アーム＋６１　（！：　接合する
部分のみにして、第４図におけるモータ収付合（７）全
中央ＶｃＬせ、ロータの中央回転軸（３１Ｃ）の軸長を
短かぐして、小形化したものである。

第６図に他の実施例のアウタ・ロータと１６１のロボッ
トアームの部分についてボした。この例ではロボットア
ーム１６＋の幅ａの中央に円板ロータ（ｓｌｂ）の幅す
の中央がくる工うにしたものである。この構成によって
、ロボットアームの軸方向に加わる力Ｆは円板ロータ（
３１ｂ）の中心に加わるため、この力ＶｃＬって円板ロ
ータ（３１ｂ）に曲（げモーメントが加わらす、たわみ
の小さいロボッｌ−＊＃？実現することができる。

第７図に他の実施例を示す。シリンダ（３′ＪＪｉ）と
円板ロータ（３１ｂ）で囲まれる空間のうち、ステータ
のない側にサーボモータのコントロール用のｋ　ｙ小器
をアウタ・ロータに１ぎ結した例である。６υは検出器
で、こｔｌは目盛円板（ａｍ）　＋検出部（６１ｂ）　
。

取付具（６ｋ）、取付円環（６Ｍ）　！りなる。（６Ｍ
）は目盛円板（６１ａ）　ｆ円板ロータ（３１に＋）　
Ｋ収付ける円環である。（６１ｃ）は検出部（６１ｂ）
　ｋモータ取付台（７）に収付ける取付具である。この
構成に裏って、通常ロータの中央回転軸（３１ｃ　）の
右又は左側に収付けられる検出器が、アウタ・ロータｃ
１１１内に付くために、ロボット全体を小さくすること
ができる。

誠速磯會除いた几め、検出器は縮分解能形が必要であり
、大形になるが、モータの必要トルクが大きくなるため
、アウタ・ロータの径が大きいので、アウタ・ロータ内
に高精度で大形の検出器を直結することかできる。

以上に述べた工うにアウタ・ロータの内ＩＯＫサーボ用
の検出器を組み込むことＫＬす、検出器を含め、サーボ
モータ、ロボット抜駆＃部の全体の軸長が短かくなり、
ロボット＋１に４１１が小形になる。

また、アウタ・ロータと検出器が島田性で直結できるの
で、アウタ・ロータ回転の検出精度が上りサーボ系のコ
ントロールの精度の向上を図ることができる。

第８図に他の実施例を示す。第７図の検出器にレソルハ
ヲ用いた例である。シリンダ（３Ｍ）　上円板ロータ（
３１ｂ）で囲まれた空間で、ステータのない＠にサーボ
モータ（ｌＯ）のコントロール用の検出器のロータ９１
１　ｋサーボモータ１１０＋のアウタ・ロータ３ηに直
結した例である。ｔｉｉ＞ｉレゾルバ、（ａｈ）　ｎレ
ゾルバステータ、（ａｌｂ）　Ｖｉレゾルバロータ、（
ａｌｅ）はレゾルバロータ取付具である。レゾルバステ
ータ（６ｋ）　ｊ／′ｉモータ収付台取付１　Ｋ固着さ
れている。レゾルバロータ取付具（６１ｃ）　ｎレゾル
バロータ（６１１））をアウタ・ロータＣ１ｌ　Ｋ　ｌ
ｉ！ｉｆ看させる取付具である。

この例ではアウタ・ロータ３υの円板ロータ（ｓｌｂ）
に収付けている。

このように構成することに工す、し己°ルバＩ６υ＋ア
ウタ・ロータ６］）の回−角を検出することができる。

以上の工つな構成にすると、減速ｆＩｋを除いたために
、検出器は縮分解能形が必要♂なり、検出器のロータの
直径が大きくなり、検出器が大形になるが、アウタ・ロ
ータの径が大きいので、アウタ・ロータ内に商分解能の
検出器が収付けられ、検小器を含めて、サーボモータ、
ロボット被駆動部の全体の軸長が短かぐなり、著しく小
形化される。

また、アウト・ロータと検出器のロータが太い軸径で直
結できるので、検出器のロータ軸と、サーボモータのロ
ー代軸の相対的芯ぶれ値が小さくなることと、両軸間の
剛性が商〈できるため、軸のねじれが小さくなる。この
ことよりアウタ・ロータの回転の検出精度が上り、サー
ボ系のコントロール精度の向上が図られる。

なお、ここで検出器としてエンコーダ、レゾルバの構成
例を示したが、タコジェネレータなどでもよい。また、
これら７に組合せてもよい。

第９図は他の実施例である。第７図の検出器の代りに、
電磁ブレーキ＠會収付けた例である。電磁ブレーキーは
固定ディスク（６３ａ）　、ブレーキ取付具（６３ｂ）
　＋回転ディスク（ａａｃ）　ｅ回転ディスク取付具（
６記）裏り構成されている。固定ディスク（６３ａ）は
ブレーキ取付具（ａ３ｂ）を介してモータ取付台（７）
Ｋ固着されている。回転ディスク＋６３０）　ｉｆ１回
転ディスク取付具ｅｓａ）　ｋ介して、アウタ・ロータ
（１１）に固着されている。このｊ’）Ｋ構成すること
に工り、ブレーキ力は回転ディスクと固定ディスクの間
で働き、ブレーキがかかる。

以上のように、この実施例に工ねは、ブレーキを、径の
大きいアウタ・ロータの内側に収付けたため、ブレーキ
のブレーキ力の慟〈部分の径が大きいため、回転ディス
クの面積が小さくて、ブレーキに必要なトルクを発生し
やすくなり、電磁ブレーキが小形化される。ま之、ブレ
ーキを含めたサーボモータ、ロボット被部！１１部の全
体の軸長が短かくなり、ロボット機構を小形化すること
ができる。なお、ここで、ディスク形の電磁ブレーキの
例全示しｔが、他の形のブレーキでもよい。

また、以上の例で、アンギュラ形の軸受（１６；の例全
示し友が、これに限らず、球軸受、クロスローラ軸受な
どでも工い。

以上のＬ’）に、この発１４′４１−１、外周長面がエ
アギャップに接するシリンダ構造のステータと、シリア
ヶ１、。、）ッ１，７ケ１、ヶ１゜０よ、□４オあよ、
え　ｒ端部が軸支される中央回転軸、及びこの軸と上記
シリンダとを連結する連結部材工りなるロータと、この
ロータのシリンダの内側で上記エアギャップを形成する
位ｌｆＫ固着され友□永久崗石とを備え、上記ロータの
シリンダの外周面にロボット被駆動部を固着し、かつ上
記軸が上記ステータの内９ａ全貫通する工うＶｃ＃ＩＩ
成し之ので、サーボモータとロボット被部＃部の間に妨
力云達機構の減速機がない＞１めに、減速機で生じるバ
ックラッシュ、摩擦。

軸のねじり方向の剛性の低Ｔｉなくなり、ノ（ツクラッ
シュのない低摩擦で、高剛性のロボット機構が得らね、
ロボットのコン−ロールの精度の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロボット機構ケホす概略断面図、第２図
はこの発明の一央庵例をボす概略断面図、＠３図は第２
図の１−１ａ面全ボす断面図、第４図はこの発明の他の
Ａ梅例をボす断面図、第５図は第４図の１−ｉｔｈ面を
ホｆｖｆｒ面図、第６図はこの発明の他の実施例を示す
部分断面図、第７図。 第８図、第９図はこの発明の他の５１！織例を示すそれ
ぞれの概略断面図である。 図中、（６１はロボット・アーム、（６ａ）はアーム、
（６ｂ）はアーム軸、（７）はモータ取付台、（８１は
アーム取付台、（９）は支持台、１１０１はサーボモー
タ、ｌｌＨ″ｊロータ、（ｌｌａ　）は永久磁石、（ｌ
ｌｂ）はロータ軸、１１２１はステータ、（１２ａ）は
ステータコイル、（１２′ｂｌ　Ｇ’；ｉ　’ア、（１
３はフレーム−１１５１は軸受、（ｌｅは皿バネ、Ｕη
は軸受・押え、（ハ）は減速機、（４）は軸受、（至）
はカップリング、Ｇηはアウタロータ、（３１ａ）は永
久磁石、（３１ｂ）１円板ロータ、（３１０）はロータ
の中央回転軸、（３Ｍ）はロータのシリンダ、ｔｓｕｈ
ステータ、（５１ａ）　’ｄステータ・コイル、（５１
１））はステータ・コア、（５１ｃ）はスパイダ、６ｎ
ｈ検出器、（６１ａ）　ｔｄ目盛円板、（６１ｂ）は検
出部、（６１（りは取付具、（６１ｄ）は収付円環であ
る。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分をホすＯ 代理人　大　岩　増　雄 第２図 第３図 第５図 第６１″Ａ１ 第７図 第８１図 手続補正書（自発） 昭和　年　月　日 １、事ｆ’ｌの表示　特願昭５８−２５０２５７号２、
発明の名称　ロボット機樽 ３、補止をする者 ＩＬ件との関係　ｔ’＋−許出願人 代表台片由仁へ部 ４、代理人 明細書の発明の詳細な説明および図面の簡単な説明の欄
および図面 ６、補正の内容 ＋ｌ）明細書の第６貝第１行の［ステータ（５１ｍ）　
。 コイル」を「ステータコイル（５１ａ）Ｊと訂正する。 （２）同、第７頁第１７行の「アームにかわる荷重、」
を「アームにかかる荷重、」と訂正する。 （３）同、第１０頁第５行および第１３行の「おり」を
「頒」とそれぞれ訂正する。 （４）同、第１Ｏ貝第５行および第８行のｒ（６１ｎ）
Ｊを「（６２ａ）Ｊとそれぞれ訂正する。 （５）同、第１０貝第６行および第９行のｒ（６１ｂ）
Ｊを「（６２ｂ）」とそれぞれ訂正する。 （６）同、第１θ員第６行および第９行のｒ（６１６）
Ｊをｒ（６２ａ）Ｊとそれぞれ訂正する。 （７）同、第１４貞ｉ＠１４行〜第１５行のｒ　（６１
ｄ　）は取付円環である。」をｒ　（６１ｄ　）は取イ
１円環　、ｉ２Ｉはレソ　ｒシバ１．（至）は電磁プレ
ー士である。」と訂正する。 （８）図面の第８図、第９図をそれぞれ別紙のとおりに
訂正する。 ７、添付書類の目録 図面（第８図、第９図）　各１通 販　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉ＋　外周表面がエアギャップに接するシリンダ構造
   のステータと、シリンダ、このシリンダ内を同軸上に貫
   通ずると共に端部が軸支される中央回転軸、及びこの軸
   と上記シリンダとを連結する連結部材よりなるロータと
   、このロータのシリンダの内側で上記エアギャップを形
   成する位置に固着され友永久磁石とを備え、上記データ
   のシリンダの外周面にロボット被駆動部全固着し、かつ
   上記軸が上記ステータの内側を貫通、するように構成し
   たロボット機構。 （２）　ロータの内側で連結部材と中央回転軸とに工す
   囲まれた部分でステータのない空間において、ロータに
   同軸に収り付けられた目盛円板と、固定側に収り付けら
   れ上記目盛円板の目Ｉ＆を検出する検出器七全備えた特
   許請求の範囲第１項記載のロボットＩｌｋ構。 （３）　ロータの内側で連結部材と中央回転軸とにより
   囲まれた部分でステータのない空間において、ロータに
   同軸に収り付けられたレゾルバ−またはタコジェネレー
   タのロータと、固定側ＫｌｔＸＬ（”Ｉ’ｆｆられた上
   記のレゾルバ−またはタコジェネレータのステータでロ
   ータの回転を検出する検出器を備えた特許請求の範囲第
   １ＪＡ記載のロボット機構。 （４）　ロータの内側で連結部材と中央回転軸とにＬり
   囲まれた部分でステータのない空間において、ロータに
   同軸に収り付けられたブレーキの回転円板と、固定側に
   収り付けられた上記ブレーキの同定側とでブレーキ力を
   発生するブレーキとを備えた特許請求の範囲第１項記載
   のロボット４１に構。