JPS622959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は駆動ユニツト、特に同芯状に配置した
複数個の出力軸からそれぞれ別個の回転駆動力を
取り出すことのできる電気モータユニツトに関す
る。

（従来技術） 従来、複数個の電気モータを組み合せてその
各々の出力軸から別個の独立した回転駆動力を取
り出す場合は出力軸の配置の関係から各モータを
横方向に並べたり、軸方向に離して配置するなど
しているが、このような構成ではスペースを多く
とり、また構造全体が大形となつてしまう。各モ
ータを１つのハウジング内にまとめ、同一軸線上
で各々の出力軸を突出させるようにしたものとし
て、例えば特開昭58―126083号公報に示されるよ
うに、上下２室に分割されたモータ枠内に、それ
ぞれ２つのフラツト形ダイレクト直流モータを同
芯軸上に重ね配置し、上側モータ出力軸を中空と
してモータ枠から突出せしめ、下側モータ出力軸
を前記上側モータ出力軸の中空部に通して突出せ
しめた構成のものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の入子式出力軸をもつモータ装置
は、１つのユニツトとして構成されてはいるもの
の、フラツト形の直流モータであつて、コイルを
円板に固着しただけであるのでトルクが小さく、
また組み付け、分解作業も容易でなく、全体の外
径も大きく、コンパクトさの点では必ずしも満足
すべきものではなかつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、複数の出力軸を１箇所にまとめ、各
出力軸から各々独立に回転駆動力を取り出すこと
ができ、また外径、全長ともコンパクトで組み付
け、分解にも容易な駆動ユニツトを提供するもの
であつて、ユニツトハウジングの内孔に固定され
軸方向に多段配置された複数の異半径の円環状の
ステータと、該ステータの各々の内孔に夫々僅か
な隙間を介して対向する複数のロータと、該ロー
タの各々に夫々固定され前記夫々のロータを回転
自在に支持すべく互いに相対回転自在に軸支され
かつ前記ユニツトハウジングより突出する軸部を
有する同芯配置された複数の回転軸とを具え、該
回転軸のうち最も内側に位置する中央回転軸は前
記ユニツトハウジングの軸方向端部の一方に回転
自在に軸支され、前記回転軸のうち最も外側に位
置する回転軸は前記ユニツトハウジングの軸方向
の端部の他方に回転自在に軸支されており、さら
に前記異半径のステータは全体として前記回転軸
の突出側に向つて順次内径が大となるように配置
されて成るものである。

（実施例） 次に、本発明を図面を参照しながら実施例につ
いて説明する。

第１図は３個のモータを組み合せた実施例の駆
動ユニツトを示す斜視図、第２図はこの実施例の
拡大した縦断面図である。ユニツトハウジング２
２内に第１、第２、第３の３個の電気モータ２
３，２４，２５が同芯状に上下に重ね合せて配置
されている。最上端の第３モータ２５の出力軸２
８は中空状に形成されて上端部分がハウジング２
２から突出し、その外周に歯車３０が固着されて
いる。第２図の如くハウジング内で出力軸２８の
外周部にロータ２５ａが取り付けられ、これに対
応してハウジング内周部にステータ２５ｂが固着
されている。中間部にある第２モータ２４の出力
軸２７も同様に中空状に形成され、かつ前記第３
モータの出力軸２８内を貫通してユニツトハウジ
ング２２外へ延在し、その上端に別の歯車２９
が、またその下端には第３モータ２５のロータと
は独立した別のロータ２４ａがそれぞれ固着され
ている。最下段の第１モータ２３の出力軸２６は
中実であつて第２モータ２４の中空状出力軸２７
を上下に貫通して延在し、ハウジング内でその下
端付近にさらに別のロータ２３ａが固着されてい
る。出力軸２６の上端には図示の場合は他の被動
軸と係合するための係止溝３１が形成されている
が、勿論これに限るものでなく、前記第３、第２
のモータ２５，２４と同様に歯車などの回転伝達
手段でもよい。２４ｂ，２３ｂはそれぞれ前記ロ
ータ２４ａ，２３ａに対応したステータであつて
ハウジング内周部に固着されている。なお、この
ように入子式に配置された出力軸２６，２７，２
８の間には軸受が介在されている。さらに出力軸
２６の下端および出力軸２８はハウジングに軸支
されている。この第１、第２、第３の各モータ２
３，２４，２５はそれぞれ別個に駆動可能であ
り、同一軸線上の位置から３つの異なるパワーの
回転駆動力を取り出すことができる。

この実施例で３つのステータ２３ｂ，２４ｂ，
２５ｂは、出力軸２６，２７，２８の突出側、即
ち上部側のステータ内径が順次大径となるように
形成され、これに対応してロータ２３ａ，２４
ａ，２５ａも上部側のものが順次大径となつてい
る。このように構成することにより、上下方向の
隣接したステータのコイルの外周部どうしが当接
することがなく、ハウジング内の空間を無駄なく
使うことができ、その分だけ各ステータの上下間
隔を詰めて構成でき、また各ステータのコイル装
着作業が容易となる。さらに全体の組み付け作業
も、ハウジング外で出力軸およびロータの組み付
けを行い、これをハウジング２２の上部からハウ
ジング内へ差し込んで最内側の出力軸２６の下端
および最外側の出力軸２８の外周部をハウジング
２２に軸支すればよいので、きわめて容易に作業
を行い得る。分解時においてもハウジング２２の
上部端板の止めボルト（図示省略）を外すだけ
で、出力軸に歯車２９，３０を付けたまま上方へ
引き抜くことにより、きわめて簡単に分解し得
る。

第３図、第４図および第５図は、上述した駆動
ユニツトの使用例を示した図である。この装置は
多関節ロボツトであつて、以下にその構成を説明
する。

第３図はモジユラー形多関節ロボツトに適用さ
れるアームユニツト（アーム関節ユニツト）の内
部構造を示した斜視図である。一端が円筒形で他
端が中空の球状部となつた２個のハウジング１，
２が該球状部の部分で互いに相対摺動回転し得る
ように面接触により接合されている。なお、同図
で下側のハウジング１が多関節ロボツトの基部
側、上側のハウジング２が先端側である。下側の
ハウジング１内にはそのほぼ中心部に中央回転軸
３（第３図には破線で示される）が配置され、こ
の中央回転軸３を囲むようにその周囲にほぼ等間
隔で４本の伸縮軸４，５，６，７が配置されてい
る。図示のように各伸縮軸４，５，６，７の下端
にはそれぞれ歯車４ａ，５ａ，６ａ，７ａが固着
されている。これらの伸縮軸は好ましくはボール
スクリユーの形態に形成され、ハウジング１内周
部に保持されたボールスクリユーナツト４ｂ，５
ｂ，６ｂ，７ｂと螺合して中央回転軸３と平行方
向に往復移動するようになつている。

他方のハウジング２内にも同様に中央回転軸８
（破線）および該軸を囲むように４本のボールス
クリユー形状の伸縮軸９，１０，１１，１２が配
置され、これらの伸縮軸がハウジング２内周部に
保持された４個のボールスクリユーナツト９ｂ，
１０ｂ，１１ｂ，１２ｂとそれぞれ螺合して伸縮
移動するようになつている。これら上下の中央回
転軸および伸縮軸は互いに一対づつ対応してお
り、かつこれらがハウジング１，２の中空球状部
内で一平面内に配列された等速ジヨイント１３，
１４，１５，１６，１７によつて連結されてい
る。なお、ここでは各軸４〜７および９〜１２が
等速ジヨイント１３〜１７側へ移動する場合を伸
張と称し、その反対側へ移動する場合を収縮と称
することとし、この意味で中央回転軸を囲む前記
８本の軸４〜７および９〜１２をそれぞれ伸縮軸
と称している。

上側ハウジング２の中央回転軸８にはネジ溝が
形成され、該ハウジング２の先端に収納された円
筒形雌ネジ部材１８と螺合し、中央回転軸８の回
転によりこの円筒形雌ネジ部材１８がハウジング
２に対して出入するようになつている。１９はハ
ウジング内周壁に形成された雌ネジ部材１８の回
り止め用突起であつて雌ネジ部材１８の外周に形
成した縦溝１８ａに摺動可能に嵌入されている。

各伸縮軸４〜７および９〜１２の伸縮関係は、
伸縮軸４が伸張するとき伸縮軸９もジヨイント１
３を介して伸張し、同時にこれらとそれぞれ対向
している伸縮軸７，１２がともに同量収縮し、ま
た同様に伸縮軸５が伸張するとき伸縮軸１０が伸
張し、これらとそれぞれ対向している伸縮軸６，
１１が同量収縮する、という関係に定められ、ま
たこのとき各伸縮軸の４個の等速ジヨイント１
３，１４，１５，１６が同一平面上にあり、かつ
ハウジング１，２の球状部軸受の中心（この点に
中央回転軸３，８のジヨイント１７がある）を通
る平面上に存することとなるように設定される。
伸張、収縮逆の場合も同様であつて、このために
伸縮軸４，９（または５，１０）と伸縮軸７，１
２（または６，１１）のボールスクリユーが互い
に逆リードに形成される。上述した関係で各伸縮
軸が伸縮することにより、その伸縮方向に応じ
て、上下のハウジング１，２の相対角度が変化
し、アームの関節運動がもたらされる。なお、互
いに連結される上下の伸縮軸のスクリユーピツチ
は同一ピツチに形成される。

第４図はモジユラー形多関節ロボツトのリスト
ユニツト（リスト関節ユニツト）の内部構造を示
した斜視図である。上下ハウジング１，２および
中央回転軸３，８、伸縮軸４〜７，９〜１２で構
成される関節部分は第３図で説明した構成と全く
同一であり、したがつてその部分の重複した説明
は省略するが、このリストユニツトは上側ハウジ
ング２の中央回転軸８にはネジ溝が形成されず、
これと螺合するような雌ネジ部材（第３図の１８
相当）は設けられていない。その代りに図示実施
例では上側の中央回転軸８がハウジング２から突
出し、この突出部分に回転環２０が固着され、こ
の回転環２０に第５図に関して後述する作業部材
が連結されるようになつている。なお、第３図、
第４図では中央回転軸あるいは伸縮軸の軸支部
分、その他のボールスクリユーナツトのハウジン
グ内周部への保持構造は明瞭化のため図示省略し
てある。

本発明に係る上記実施例の３出力軸形の駆動ユ
ニツトは第３図で示した関節アームの下側ハウジ
ング１の下部に取り付けられ、該ユニツトの第１
モータ２３の出力軸２６が中央回転軸３に係合さ
れ、第２モータ２４の出力軸２７の歯車２９およ
び第３モータ２５の出力軸２８の歯車３０がそれ
ぞれ対角線上に対向した一対の伸縮軸４，７の平
歯車４ａ，７ａおよび一対の伸縮軸５，６の平歯
車５ａ，６ａと噛み合される。図示の構成例では
各モータは同じ方向に回転され、このときの各モ
ータの回転数に応じて上側ハウジング２は所望方
向に角度を変えることができ、またその先端の円
筒形雌ネジ部材１８を伸縮させることができる。

第５図は上述した駆動ユニツト、アームユニツ
ト、リストユニツトを組み合せてモジユラー形多
関節ロボツトを構成した場合の１例を示す分解斜
視図である。既に述べたようにアームユニツト３
２の下端に駆動ユニツト２１を取り付け、このア
ームユニツト３２の円筒形雌ネジ部材１８に別の
駆動ユニツト２１′を取り付け、さらにこの駆動
ユニツト２１′の上に第４図で説明したリストユ
ニツト３３を取り付け、該駆動ユニツトの各出力
軸をリストユニツト３３の中央回転軸に係合させ
るとともに伸縮軸に歯車を介して連結する。リス
トユニツト３３の上部の回転環２０には作業部材
３４を連結する。

既に上述の説明からも明らかなように、このよ
うにユニツト化した部分を連結し、最下段の駆動
ユニツト２１を駆動すればアームユニツト３２の
角度変化およびその先端部の伸張によりリストユ
ニツト３３を所望位置へもつてくることができ、
さらに中間部の駆動ユニツト２１′の付勢により
その位置でリスト先端がリスト基部の関節部に対
して角度を変える、即ち首振りを行うことがで
き、さらにこのリスト先端の作業部材３４はその
軸線まわりに回転運動することができる。したが
つて作業部材として各種の切削工具、穿孔工具、
溶接工具あるいはロボツトハンドなどを用いるこ
とにより任意所望の動作を行わせることができ
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の駆動ユニツトは、
ユニツトハウジング内に複数個の円環状かつ互い
に異径のステータおよびロータを軸方向に同芯に
配置し、各ロータを入子式の出力軸に固着して該
出力軸の片端をハウジングから突出せしめ、しか
も前記ステータの内径を出力軸突出側に向つて順
次大径となるようにしたので、ステータへのコイ
ル組み付け、ロータおよび出力軸のハウジング内
への組み込み、あるいは分解の作業が容易とな
り、またハウジング内部に無駄な空間部分がなく
全体として外径および長さともきわめてコンパク
トに構成される。またユニツト全体からみれば円
筒形のモータとなるのでフラツト形にくらべて駆
動力も大きい等の効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る駆動ユニツトの
斜視図、第２図は第１図に示す実施例の縦断面
図、第３図は本発明の使用例を示すモジユラー形
多関節ロボツトのアーム関節ユニツトの概略的な
斜視図、第４図は同じく本発明の使用例を示すリ
スト関節ユニツトの概略的な斜視図、第５図は本
発明を使用したモジユラー形多関節ロボツトを組
立順に分解して示した斜視図である。 １…基部側ハウジング、２…先端側ハウジン
グ、３，８…中央回転軸、４，５，６，７，９，
１０，１１，１２…伸縮軸、１３，１４，１５，
１６，１７…等速ジヨイント、２１…駆動ユニツ
ト、２２…ユニツトハウジング、２３，２４，２
５…モータ、２６，２７，２８…出力軸、２３
ａ，２４ａ，２５ａ…ロータ、２３ｂ，２４ｂ，
２５ｂ…ステータ、２９，３０…歯車、３２…ア
ームユニツト、３３…リストユニツト、３４…作
業部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ユニツトハウジングの内孔に固定され軸方向
   に多段配置された複数の異半径の円環状のステー
   タと、該ステータの各々の内孔に夫々僅かな隙間
   を介して対向する複数のロータと、該ロータの
   各々に夫々固定され前記夫々のロータを回転自在
   に支持すべく互いに相対回転自在に軸支されかつ
   前記ユニツトハウジングより突出する軸部を有す
   る同芯配置された複数の回転軸とを具え、該回転
   軸のうち最も内側に位置する中央回転軸は前記ユ
   ニツトハウジングの軸方向端部の一方に回転自在
   に軸支され、前記回転軸のうち最も外側に位置す
   る回転軸は前記ユニツトハウジングの軸方向の端
   部の他方に回転自在に軸支されており、さらに前
   記異半径のステータは全体として前記回転軸の突
   出側に向つて順次内径が大となるように配置され
   ることを特徴とする駆動ユニツト。