JP6610477B2 - 回転アクチュエータおよびロボット - Google Patents

Description

本発明は、モータと停止しているモータの回転を規制する回転規制機構とを備える回転アクチュエータに関する。また、本発明は、かかる回転アクチュエータを備えるロボットに関する。

従来、ベースと、関節部を介してベースに連結される第１アームと、関節部を介して第１アームの先端側に連結される第２アームと、関節部を介して第２アームの先端側に連結される手首部とを備えるロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のロボットでは、関節部は、ロータおよびステータを有するモータと、モータに連結される減速機と、ロータの停止状態を維持するための安全ブレーキとを備えており、関節部自体が回転アクチュエータとなっている。

また、特許文献１に記載のロボットでは、安全ブレーキは、ソレノイドと、ロータの一部を構成するモータ軸を囲むようにモータ軸に固定される環状部材とを備えている。ソレノイドのプランジャには、ラチェットが取り付けられており、ソレノイドは、ロボットの電源が落ちたときに環状部材の外周面にラチェットを押し付けている。また、環状部材の外周面にラチェットが押し付けられることで、停止しているロータの回転が規制されている。

米国特許第８４１０７３２号明細書

特許文献１に記載のロボットでは、モータ軸に固定される環状部材の外周面にラチェットを押し付けることで停止しているロータの回転を規制しているため、停止しているロータに外乱等の影響で回転方向の外力が作用すると、環状部材とラチェットとの間に滑りが生じて、ロータが回転するおそれがある。したがって、特許文献１に記載のロボットでは、停止しているロータに回転方向の大きな外力が作用したり、停止しているロータに回転方向の外力が長い時間作用したりすると、停止しているロータが停止位置から大きくずれるおそれがある。

そこで、本発明の課題は、ロータおよびステータを有するモータと、停止しているロータの回転を規制する回転規制機構とを備える回転アクチュエータにおいて、停止しているロータに回転方向の外力が作用しても、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能な回転アクチュエータを提供することにある。また、本発明の課題は、かかる回転アクチュエータを備えるロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の回転アクチュエータは、ロータおよびステータを有するモータと、停止しているロータの回転を規制する回転規制機構とを備え、回転規制機構は、ロータに固定される略円環状の回転側規制部材と、回転側規制部材と係合してロータの周方向における回転側規制部材の移動を規制する固定側規制部材と、固定側規制部材をロータの軸方向へ移動させる駆動機構とを備え、回転側規制部材には、ロータの径方向の内側または外側へ突出する複数の突起が周方向に一定の間隔で形成され、固定側規制部材には、周方向における突起の間に入り込んで周方向における回転側規制部材の移動を規制する規制部が形成され、駆動機構は、周方向における突起の間に規制部が配置される規制位置と、周方向における突起の間から規制部が外れる規制解除位置との間で固定側規制部材を移動させることを特徴とする。

本発明の回転アクチュエータでは、ロータに固定される略円環状の回転側規制部材に、ロータの径方向へ突出する複数の突起が周方向に一定の間隔で形成されている。また、本発明では、固定側規制部材に、周方向における突起の間に入り込んで周方向における回転側規制部材の移動を規制する規制部が形成されており、固定側規制部材は、周方向における突起の間に規制部が配置される規制位置に移動する。そのため、本発明では、固定側規制部材が規制位置にあるときに、停止しているロータに回転方向の外力が作用した場合、周方向における突起と規制部との隙間分はロータが回転することがあっても、この隙間以上にロータが回転するのを防止することが可能になる。したがって、本発明では、停止しているロータに回転方向の外力が作用しても、規制位置に配置される固定側規制部材と回転側規制部材とを用いて、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になる。

本発明において、駆動機構は、たとえば、固定側規制部材を軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、固定側規制部材を軸方向の他方側へ移動させるソレノイドとを備えている。

本発明において、回転アクチュエータは、モータおよび回転規制機構が収容されるケース体を備え、付勢部材は、規制位置に向かって固定側規制部材を付勢し、ソレノイドは、規制位置にある固定側規制部材を規制解除位置に向かって移動させ、ソレノイドのプランジャの一端部には、固定側規制部材が固定され、ケース体には、プランジャの他端部またはプランジャの他端部に固定されるピンが配置される貫通孔が形成され、プランジャの他端部またはピンの一部は、固定側規制部材が規制位置にあるときに、ケース体の外部へ突出し、ケース体の外部に突出しているプランジャの他端部またはピンの一部がケース体の内部に向かって押されると、規制位置にある固定側規制部材が規制解除位置へ移動することが好ましい。

このように構成すると、付勢部材が規制位置に向かって固定側規制部材を付勢しているため、回転アクチュエータの電源がオフになっていても、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になる。また、このように構成すると、プランジャの他端部またはピンの一部は、固定側規制部材が規制位置にあるときに、ケース体の外部へ突出しており、ケース体の外部に突出しているプランジャの他端部またはピンの一部がケース体の内部に向かって押されると、規制位置にある固定側規制部材が規制解除位置へ移動するため、回転アクチュエータの電源がオフになっていても、規制位置にある固定側規制部材を手動等で規制解除位置へ移動させることが可能になる。したがって、回転アクチュエータの電源がオフになっていても、ロータを回転させることが可能になる。

本発明において、軸方向から見たときの規制部の外形は、円形状となっており、軸方向から見たときの規制部の直径は、周方向における突起間の距離の略半分となっていることが好ましい。このように構成すると、ロータの径方向で規制部を小型化しつつ、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になる。したがって、ロータの径方向で回転アクチュエータを小型化しつつ、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になる。

本発明において、突起は、径方向の外側へ突出していることが好ましい。このように構成すると、比較的広いスペースを確保しやすい回転側規制部材の外周側に固定側規制部材および駆動機構を配置することが可能になるため、固定側規制部材および駆動機構を配置しやすくなる。

本発明の回転アクチュエータは、回転アクチュエータによって構成される関節部を備えるロボットに用いることができる。このロボットでは、停止しているロータに回転方向の外力が作用しても、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になる。したがって、停止しているロータに回転方向の外力が作用しても、停止しているロボットの姿勢のずれを抑制することが可能になる。

以上のように、本発明では、ロータおよびステータを有するモータと、停止しているロータの回転を規制する回転規制機構とを備える回転アクチュエータにおいて、停止しているロータに回転方向の外力が作用しても、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になる。また、本発明のロボットでは、停止しているロータに回転方向の外力が作用しても、停止しているロータの停止位置からのずれを抑制することが可能になり、その結果、停止しているロボットの姿勢のずれを抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの正面図である。 （Ａ）は、図１に示す産業用ロボットの斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す産業用ロボットが動作している状態を示す斜視図である。 図１に示す関節部の縦断面図である。 図３のＧ部の構成を説明するための拡大図であり、（Ａ）は固定側規制部材が規制解除位置にある状態を示す図、（Ｂ）は固定側規制部材が規制位置にある状態を示す図である。 図３に示す回転側規制部材および固定側規制部材の平面図である。 （Ａ）は、図３に示す固定側規制部材が規制位置にあるときのピンの状態を説明するための拡大図であり、（Ｂ）は、図３に示す固定側規制部材が規制解除位置にあるときのピンの状態を説明するための拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の正面図である。図２（Ａ）は、図１に示す産業用ロボット１の斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す産業用ロボット１が動作している状態を示す斜視図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、所定の製品の組立や製造等に用いられる多関節ロボットであり、組立ラインや製造ラインに設置されて使用される。ロボット１は、複数の関節部２と複数のアーム３とを備えている。本形態では、ロボット１は、６個の関節部２と、２本のアーム３とを備えている。以下では、６個の関節部２のそれぞれを区別して表す場合には、６個の関節部２のそれぞれを「第１関節部２Ａ」、「第２関節部２Ｂ」、「第３関節部２Ｃ」、「第４関節部２Ｄ」、「第５関節部２Ｅ」および「第６関節部２Ｆ」とする。また、以下では、２本のアーム３のそれぞれを区別して表す場合には、２本のアーム３のそれぞれを「第１アーム３Ａ」および「第２アーム３Ｂ」とする。

また、ロボット１は、第１関節部２Ａに相対回動可能に連結される支持部材４を備えている。支持部材４は、フランジ部４ａを有する鍔付きの円筒状に形成されており、支持部材４の内周側には、支持部材４の軸方向に貫通する貫通孔（図示省略）が形成されている。フランジ部４ａは、円環状に形成されており、ロボット１の底面部分を構成している。アーム３は、細長い円筒状に形成されている。

ロボット１では、第１関節部２Ａと第２関節部２Ｂとが相対回動可能に連結され、第２関節部２Ｂと第１アーム３Ａの基端とが固定されている。また、第１アーム３Ａの先端と第３関節部２Ｃとが固定され、第３関節部２Ｃと第４関節部２Ｄとが相対回動可能に連結され、第４関節部２Ｄと第２アーム３Ｂの基端とが相対回動可能に連結され、第２アーム３Ｂの先端と第５関節部２Ｅとが固定され、第５関節部２Ｅと第６関節部２Ｆとが相対回動可能に連結されている。また、第６関節部２Ｆには、ハンドや工具等が相対回動可能に取付可能となっている。

以下、関節部２の具体的な構成を説明する。なお、図１に示すように、本形態では、第１関節部２Ａと第２関節部２Ｂと第３関節部２Ｃとが同じ大きさで形成され、第４関節部２Ｄと第５関節部２Ｅと第６関節部２Ｆとが同じ大きさで形成されている。また、第１関節部２Ａ、第２関節部２Ｂおよび第３関節部２Ｃの大きさは、第４関節部２Ｄ、第５関節部２Ｅおよび第６関節部２Ｆの大きさよりも大きくなっている。ただし、第１関節部２Ａ、第２関節部２Ｂおよび第３関節部２Ｃと、第４関節部２Ｄ、第５関節部２Ｅおよび第６関節部２Ｆとは、大きさが相違する点を除けば同様に構成されている。

（関節部の構成）
図３は、図１に示す関節部２の縦断面図である。図４は、図３のＧ部の構成を説明するための拡大図であり、（Ａ）は固定側規制部材４６が規制解除位置にある状態を示す図、（Ｂ）は固定側規制部材４６が規制位置にある状態を示す図である。図５は、図３に示す回転側規制部材４５および固定側規制部材４６の平面図である。図６（Ａ）は、図３に示す固定側規制部材４６が規制位置にあるときのピン５３の状態を説明するための拡大図であり、図６（Ｂ）は、図３に示す固定側規制部材４６が規制解除位置にあるときのピン５３の状態を説明するための拡大図である。以下では、説明の便宜上、図３のＺ１方向側を「上」側とし、その反対側であるＺ２方向側を「下」側とする。

関節部２は、モータ７と、モータ７に連結される減速機８と、モータ７の回転位置を検出するための位置検出機構９と、モータ７および位置検出機構９が電気的に接続される回路基板１０と、モータ７と減速機８と位置検出機構９と回路基板１０とが収容されるケース体１１とを備えており、関節部２自体が回転アクチュエータとなっている。すなわち、関節部２は、回転アクチュエータによって構成されている。

モータ７は、径方向の中心に貫通孔が形成された中空モータであり、中空状の回転軸１３を備えている。また、モータ７は、ロータ１４とステータ１５とを備えている。減速機８は、径方向の中心に貫通孔が形成された中空減速機である。モータ７と減速機８とは上下方向で重なるように配置されている。具体的には、モータ７が上側に配置され、減速機８が下側に配置されている。また、モータ７と減速機８とは同軸上に配置されている。

本形態の減速機８は、中空波動歯車装置であり、剛性内歯歯車１６と可撓性外歯歯車１７と波動発生部１８とクロスローラベアリング１９とを備えている。波動発生部１８は、回転軸１３に連結される中空状の入力軸２０と、入力軸２０の外周側に取り付けられるウエーブベアリング２１とを備えている。本形態では、剛性内歯歯車１６が減速機８の出力軸となっている。また、関節部２は、停止しているロータ１４の回転を規制する回転規制機構２５と、回転軸１３および入力軸２０の内周側に挿通される筒状の管状部材２６と、剛性内歯歯車１６に固定される出力側部材２７とを備えている。

モータ７は、上述のように、ロータ１４とステータ１５とを備えている。ロータ１４は、回転軸１３と、回転軸１３に固定される駆動用磁石２９とを備えている。回転軸１３は、上下方向に細長い略円筒状に形成されており、回転軸１３の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。すなわち、上下方向は、回転軸１３の軸方向であるとともにロータ１４の軸方向である。駆動用磁石２９は、円筒状に形成されている。駆動用磁石２９の長さ（上下方向の長さ）は、回転軸１３よりも短くなっており、駆動用磁石２９は、回転軸１３の下端側部分の外周面に固定されている。

ステータ１５は、全体として略円筒状に形成されており、駆動用磁石２９の外周面を覆うように、駆動用磁石２９の外周側に配置されている。回転軸１３の上端側部分は、ステータ１５の上端面よりも上側に突出している。このステータ１５は、駆動用コイルと、インシュレータを介して駆動用コイルが巻回される複数の突極を有するステータコアとを備えている。ステータコアの突極は、内周側に向かって突出するように形成されており、突極の先端面は、駆動用磁石２９の外周面に対向している。モータ７は、ケース体１１に固定されている。具体的には、ステータ１５の外周面がケース体１１に固定されている。

減速機８は、上述のように、剛性内歯歯車１６と可撓性外歯歯車１７と波動発生部１８とクロスローラベアリング１９とを備えている。剛性内歯歯車１６は、扁平な略円筒状に形成されており、剛性内歯歯車１６の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。すなわち、上下方向は、減速機８の出力軸である剛性内歯歯車１６の軸方向となっている。剛性内歯歯車１６は、クロスローラベアリング１９の内輪１９ａに固定されている。クロスローラベアリング１９の外輪１９ｂは、ケース体１１の下端側部分に固定されており、剛性内歯歯車１６は、クロスローラベアリング１９を介してケース体１１の下端側部分に回転可能に保持されている。

可撓性外歯歯車１７は、上端にフランジ部１７ａを有する鍔付きの略筒状に形成されている。フランジ部１７ａは、略円環状に形成されており、フランジ部１７ａの外周側部分は、ケース体１１に固定されている。すなわち、減速機８は、ケース体１１に固定されている。剛性内歯歯車１６は、減速機８の下端側部分を構成している。フランジ部１７ａは、減速機８の上端側部分を構成している。剛性内歯歯車１６の内周面には、内歯が形成されている。可撓性外歯歯車１７の下端側の外周面には、剛性内歯歯車１６の内歯と噛み合う外歯が形成されている。

波動発生部１８は、上述のように、入力軸２０とウエーブベアリング２１とを備えている。入力軸２０は、全体として上下方向に細長い筒状に形成されており、入力軸２０の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。入力軸２０の、下端側部分以外の部分は、細長い略円筒状に形成されている。入力軸２０の下端側部分は、入力軸２０の軸方向から見たときの内周面の形状が円形状となり、入力軸２０の軸方向から見たときの外周面の形状が楕円形状となる楕円部２０ａとなっている。

入力軸２０の上端側部分は、回転軸１３の下端側部分の内周側に挿入されて固定されている。具体的には、入力軸２０の上端側部分は、回転軸１３の、駆動用磁石２９が固定された部分の内周側に挿入されて固定されている。回転軸１３と入力軸２０とは同軸上に配置されている。また、入力軸２０の上端側部分は、接着によって回転軸１３に固定されている。

上下方向における入力軸２０の中心部分は、ベアリング３０に回転可能に支持されている。ベアリング３０は、ボールベアリングである。このベアリング３０は、軸受保持部材３１に取り付けられ、軸受保持部材３１は、ケース体１１に固定されている。すなわち、入力軸２０は、軸受保持部材３１を介してケース体１１に取り付けられるベアリング３０に回転可能に支持されている。軸受保持部材３１は、円環状かつ平板状に形成されており、可撓性外歯歯車１７のフランジ部１７ａと上下方向で重なるようにケース体１１に固定されている。

ウエーブベアリング２１は、可撓性の内輪および外輪を備えたボールベアリングである。このウエーブベアリング２１は、楕円部２０ａの外周面に沿って配置されており、楕円状に撓んでいる。可撓性外歯歯車１７の、外歯が形成される下端側部分は、ウエーブベアリング２１を囲むようにウエーブベアリング２１の外周側に配置されており、この部分は、楕円状に撓んでいる。可撓性外歯歯車１７の外歯は、楕円状に撓む可撓性外歯歯車１７の下端側部分の長軸方向の２か所で、剛性内歯歯車１６の内歯と噛み合っている。

出力側部材２７は、フランジ部２７ａと筒部２７ｂとを有する鍔付きの略円筒状に形成されている。この出力側部材２７は、出力側部材２７の軸方向と上下方向とが一致するように配置されており、出力側部材２７の内周側には、上下方向に貫通する貫通孔２７ｃが形成されている。フランジ部２７ａは、平板状かつ円環状に形成されており、筒部２７ｂの下端に繋がっている。フランジ部２７ａは、フランジ部２７ａの上面が剛性内歯歯車１６の下面に接触するように剛性内歯歯車１６に固定されている。また、フランジ部２７ａは、ケース体１１の下端よりも下側に配置されており、ケース体１１の外側に配置されている。

筒部２７ｂの上端側には、筒部２７ｂの下端側部分よりも外径の小さい小径部２７ｄが形成されており、筒部２７ｂの上端側部分の外周側には、上下方向に直交する円環状の段差面２７ｅが形成されている。小径部２７ｄは、管状部材２６の下端側部分の内周側に挿入されており、管状部材２６の下端面は、段差面２７ｅに対向している。また、貫通孔２７ｃは、管状部材２６の内周側に通じている。筒部２７ｂの上端側部分は、入力軸２０の下端側部分の内周側に配置されている。筒部２７ｂの外周面と入力軸２０の下端側部分の内周面との間には、ベアリング３４が配置されている。ベアリング３４は、ボールベアリングである。

管状部材２６は、上下方向に細長い円筒状に形成されており、管状部材２６の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。上述のように、管状部材２６は、回転軸１３および入力軸２０の内周側に挿通されている。管状部材２６の上端面は、回転軸１３の上端面よりも上側に配置され、管状部材２６の下端面は、入力軸２０の下端面よりも上側に配置されている。また、上述のように、管状部材２６の下端側部分の内周側に出力側部材２７の小径部２７ｄが挿入されるとともに管状部材２６の下端面が段差面２７ｅに対向しており、管状部材２６の下端側は、出力側部材２７に保持されている。

管状部材２６の上端側は、保持部材３２に保持されている。保持部材３２は、支柱３３に固定され、支柱３３は、ケース体１１に固定されている。すなわち、保持部材３２は、支柱３３を介してケース体１１に固定されている。保持部材３２は、管状部材２６の上端側を保持する円筒状の保持部３２ａを備えている。保持部３２ａは、保持部３２ａの軸方向と上下方向とが一致するように配置されており、保持部３２ａの内周側には、上下方向に貫通する貫通孔３２ｂが形成されている。

保持部３２ａの下端側には、保持部３２ａの上端側よりも内径の大きい大径部３２ｃが形成されており、保持部３２ａの下端側部分の内周側には、上下方向に直交する円環状の段差面３２ｄが形成されている。管状部材２６の上端側は、大径部３２ｃの内周側に挿入されており、管状部材２６の上端面は、段差面３２ｄに対向している。また、貫通孔３２ｂは、管状部材２６の内周側に通じている。

位置検出機構９は、ステータ１５の上側に配置されている。この位置検出機構９は、回転軸１３の上端側に固定されるスリット板３６と、センサ３７とを備えている。センサ３７は、互いに対向するように配置される発光素子と受光素子とを備える透過型の光学式センサである。センサ３７は、支持部材３８に固定されている。支持部材３８は、ケース体１１に固定されている。すなわち、センサ３７は、支持部材３８を介してケース体１１に固定されている。スリット板３６は、薄い平板状に形成されるとともに円環状に形成されている。スリット板３６には、スリット板３６の周方向に一定の間隔で複数のスリット孔が形成されている。スリット板３６は、スリット板３６の周方向の一部分がセンサ３７の発光素子と受光素子との間に配置されるように回転軸１３に固定されている。

ケース体１１は、上下の両端が開口するケース本体４１と、ケース本体４１の上端側の開口を塞ぐカバー４２とから構成されている。ケース本体４１の下端側の開口は、減速機８によって塞がれている。ケース本体４１の側面には、上下方向に直交する方向で開口する開口部４１ａが形成されている。すなわち、ケース体１１には、上下方向に直交する方向で開口する開口部４１ａが形成されている。開口部４１ａは、ケース本体４１の側面部分を貫通するように形成されている。

カバー４２の上面部分には、回転規制機構２５を構成する後述のピン５３が配置される貫通孔４２ａが形成されている。すなわち、ケース体１１には、貫通孔４２ａが形成されている。貫通孔４２ａは、上下方向でカバー４２の上面部分を貫通するように形成されており、貫通孔４２ａを介してケース体１１の内部と外部とが通じている。また、貫通孔４２ａは、丸孔状に形成されている。

回転規制機構２５は、停止しているロータ１４をその停止位置で保持するために設けられており、ケース体１１に収容されている。この回転規制機構２５は、ロータ１４に固定される平板状かつ略円環状の回転側規制部材４５と、回転側規制部材４５と係合してロータ１４の周方向における回転側規制部材４５の移動を規制する固定側規制部材４６と、固定側規制部材４６を上下方向へ移動させる駆動機構４７と、固定側規制部材４６を上下方向へ案内するリニアブッシュ４８とを備えている。駆動機構４７は、固定側規制部材４６を上側へ付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ４９と、固定側規制部材４６を下側へ移動させるソレノイド５０とを備えている。

ソレノイド５０は、ソレノイド５０が通電状態となったときにソレノイド５０のプランジャ５０ａが下側へ突出するようにケース体１１に固定されている。プランジャ５０ａの上端部は、ソレノイド５０の本体部５０ｂよりも上側に突出している。本体部５０ｂから上側へ突出しているプランジャ５０ａの上端部には、ピン５３が固定されている。ピン５３は、円柱状の軸部５３ａと、軸部５３ａの一端から径方向の外側へ広がる円環状のフランジ部５３ｂとを備える鍔付きの円柱状に形成されている。

ピン５３は、ピン５３の軸方向と上下方向とが一致するように、かつ、フランジ部５３ｂが下側に配置されるようにプランジャ５０ａに固定されている。また、ピン５３は、プランジャ５０ａと同軸上に配置されている。軸部５３ａは、貫通孔４２ａの中に配置されている。軸部５３ａの外径は、貫通孔４２ａの内径よりもわずかに小さくなっている。なお、フランジ部５３ｂの下面には、プランジャ５０ａの上端部が挿入されて固定される凹部が形成されている。

回転側規制部材４５は、回転側規制部材４５の厚さ方向と上下方向とが一致するように回転軸１３の上端面に固定されており、位置検出機構９よりも上側に配置されている。図５に示すように、回転側規制部材４５には、ロータ１４の径方向の外側へ突出する複数の突起４５ａがロータ１４の周方向において一定の間隔で形成されている。本形態では、１２個の突起４５ａが、回転側規制部材４５の中心に対して３０°ピッチで形成されている。また、突起４５ａは、上下方向から見たときの形状が略等脚台形状となるように形成されている。なお、回転側規制部材４５に形成される突起４５ａの数は、１１個以下であっても良いし、１３個以上であっても良い。

固定側規制部材４６は、上端にフランジ部４６ａを有する鍔付きの円柱状に形成されており、固定側規制部材４６の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。フランジ部４６ａは、円環状に形成されており、上下方向から見たときのフランジ部４６ａの外形は、円形状となっている。固定側規制部材４６は、固定側規制部材４６の上側に配置されるプランジャ５０ａに固定されている。具体的には、固定側規制部材４６は、プランジャ５０ａの下端部に固定されている。固定側規制部材４６の下端面には、図４に示すように、上側に向かって窪む凹部４６ｂが形成されており、凹部４６ｂの中には、圧縮コイルバネ４９の上端側部分が配置されている。

固定側規制部材４６は、上下方向から見たときに、回転側規制部材４５の外周側に配置されている。具体的には、上下方向から見たときに、図５に示すように、回転側規制部材４５の複数の突起４５ａの先端面を結ぶ仮想円ＶＣよりもフランジ部４６ａの一部がロータ１４の径方向の内側に配置されるように、固定側規制部材４６が配置されている。上下方向から見たときのフランジ部４６ａの直径Ｄ１（図５参照）は、ロータ１４の周方向における突起４５ａ間の距離Ｌ（図５参照）の略半分になっている。

リニアブッシュ４８は、上端にフランジ部４８ａを有する鍔付きの円筒状に形成されており、リニアブッシュ４８の軸方向と上下方向とが一致するように配置されている。リニアブッシュ４８の、フランジ部４８ａよりも下側の部分は、支持部材３８の上面に形成される凹部３８ａ（図４参照）の中に配置されている。凹部３８ａの底面には、圧縮コイルバネ４９の下端側部分が配置される窪み３８ｂが下側に向かって窪むように形成されている。リニアブッシュ４８の内周側には、固定側規制部材４６の、フランジ部４６ａよりも下側の部分が配置されている。

本形態では、ソレノイド５０は、モータ７の停止時に非通電状態となっており、モータ７の駆動時に通電状態となる。ソレノイド５０が通電状態でないときには、図４（Ｂ）に示すように、圧縮コイルバネ４９の付勢力によって、ロータ１４の周方向における回転側規制部材４５の突起４５ａの間に固定側規制部材４６のフランジ部４６ａが配置されるように固定側規制部材４６が上昇している。そのため、回転側規制部材４５の突起４５ａとフランジ部４６ａとによって、停止しているロータ１４の回転が規制される。一方、ソレノイド５０が通電状態となると、図４（Ａ）に示すように、プランジャ５０ａが下側へ突出して、ロータ１４の周方向における回転側規制部材４５の突起４５ａの間からフランジ部４６ａが外れるまで、固定側規制部材４６が下降する。そのため、ロータ１４が回転可能となる。

このように、駆動機構４７は、ロータ１４の周方向における突起４５ａの間にフランジ部４６ａが配置される規制位置（図４（Ｂ）に示す位置）と、ロータ１４の周方向における突起４５ａの間からフランジ部４６ａが外れる規制解除位置（図４（Ａ）に示す位置）との間で固定側規制部材４６を移動させる。また、圧縮コイルバネ４９は、規制位置に向かって固定側規制部材４６を付勢し、ソレノイド５０は、規制位置にある固定側規制部材４６を規制解除位置に向かって移動させる。

固定側規制部材４６が規制位置にあるときには、図６（Ａ）に示すように、ピン５３の上端側の一部は、ケース体１１の外部に突出している。また、ケース体１１の外部に突出しているピン５３の上端側の一部がケース体１１の内部に向かって押されると（すなわち、下側に向かって押されると）、図６（Ｂ）に示すように、規制位置にある固定側規制部材４６は、規制解除位置へ移動する。

本形態のフランジ部４６ａは、ロータ１４の周方向における突起４５ａの間に入り込んでロータ１４の周方向における回転側規制部材４５の移動を規制する規制部となっている。なお、固定側規制部材４６が規制解除位置にあるときには、回転側規制部材４５の外周側に配置されるプランジャ５０ａは、突起４５ａに接触しない位置に配置されている。

回路基板１０は、ガラスエポキシ基板等のリジッド基板であり、平板状に形成されている。この回路基板１０は、回路基板１０の厚さ方向と上下方向とが一致するようにケース体１１に固定されている。また、回路基板１０は、ケース体１１の上端側に固定されており、回転側規制部材４５よりも上側に配置されている。管状部材２６の上端は、回路基板１０の上面よりも上側に配置されている。

回路基板１０には、モータ７を駆動するためのモータ駆動回路や、回路基板１０に入力される信号を回路基板１０の外部へ出力するための信号伝達回路が実装されている。また、回路基板１０には、少なくとも２個のコネクタが実装されている。２個のコネクタのうちの一方のコネクタに接続される配線は、管状部材２６の内周側を通過するように引き回された後、出力側部材２７の貫通孔２７ｃから引き出され、他方のコネクタに接続される配線は、ケース体１１の開口部４１ａから引き出されている。

（関節部、アームの連結構造）
上述のように、支持部材４と第１関節部２Ａとが相対回動可能に連結され、第１関節部２Ａと第２関節部２Ｂとが相対回動可能に連結され、第２関節部２Ｂと第１アーム３Ａの基端とが固定され、第１アーム３Ａの先端と第３関節部２Ｃとが固定され、第３関節部２Ｃと第４関節部２Ｄとが相対回動可能に連結され、第４関節部２Ｄと第２アーム３Ｂの基端とが相対回動可能に連結され、第２アーム３Ｂの先端と第５関節部２Ｅとが固定され、第５関節部２Ｅと第６関節部２Ｆとが相対回動可能に連結されている。具体的には、たとえば、図２（Ｂ）に示す動作をロボット１が行うことが可能となるように、以下のように、各関節部２およびアーム３が連結されている。

なお、以下の説明では、第１関節部２Ａの剛性内歯歯車１６の軸方向を「第１関節部２Ａの軸方向」とし、第２関節部２Ｂの剛性内歯歯車１６の軸方向を「第２関節部２Ｂの軸方向」とし、第３関節部２Ｃの剛性内歯歯車１６の軸方向を「第３関節部２Ｃの軸方向」とし、第４関節部２Ｄの剛性内歯歯車１６の軸方向を「第４関節部２Ｄの軸方向」とし、第５関節部２Ｅの剛性内歯歯車１６の軸方向を「第５関節部２Ｅの軸方向」とし、第６関節部２Ｆの剛性内歯歯車１６の軸方向を「第６関節部２Ｆの軸方向」とする。

まず、支持部材４と第１関節部２Ａとは、第１関節部２Ａのフランジ部２７ａに、支持部材４の、フランジ部４ａが形成されていない側の端面が固定されることで連結されている。すなわち、第１関節部２Ａの軸方向と支持部材４の軸方向とが一致するように支持部材４と第１関節部２Ａとが連結されている。第１関節部２Ａと第２関節部２Ｂとは、第１関節部２Ａの軸方向と第２関節部２Ｂの軸方向とが直交するように連結されている。また、第２関節部２Ｂのフランジ部２７ａに、第１関節部２Ａのケース本体４１の、開口部４１ａが形成された側面が固定されている。

第２関節部２Ｂと第１アーム３Ａとは、第２関節部２Ｂの軸方向と第１アーム３Ａの長手方向（軸方向）とが直交するように連結されている。また、第２関節部２Ｂのケース本体４１の、開口部４１ａが形成された側面に第１アーム３Ａの基端が固定されている。第１アーム３Ａと第３関節部２Ｃとは、第１アーム３Ａの長手方向と第３関節部２Ｃの軸方向とが直交するように連結されている。また、第３関節部２Ｃのケース本体４１の、開口部４１ａが形成された側面に第１アーム３Ａの先端が固定されている。

第３関節部２Ｃと第４関節部２Ｄとは、第３関節部２Ｃの軸方向と第４関節部２Ｄの軸方向とが直交するように連結されている。また、第３関節部２Ｃのフランジ部２７ａに、第４関節部２Ｄのケース本体４１の、開口部４１ａが形成された側面が固定されている。より具体的には、第４関節部２Ｄのケース本体４１の開口部４１ａが形成された側面に固定される連結部材６３を介して、第３関節部２Ｃのフランジ部２７ａに、第４関節部２Ｄのケース本体４１の開口部４１ａが形成された側面が固定されている。連結部材６３は、第３関節部２Ｃのフランジ部２７ａに固定されるフランジ部６３ａを備える鍔付きの円筒状に形成されている。

第４関節部２Ｄと第２アーム３Ｂとは、第４関節部２Ｄの軸方向と第２アーム３Ｂの長手方向とが一致するように連結されている。また、第４関節部２Ｄのフランジ部２７ａに第２アーム３Ｂの基端が固定されている。なお、第２アーム３Ｂの基端には、第４関節部２Ｄのフランジ部２７ａに第２アーム３Ｂの基端を固定するためのフランジ部３ａが形成されており、第４関節部２Ｄのフランジ部２７ａとフランジ部３ａとが互いに固定されている。

第２アーム３Ｂと第５関節部２Ｅとは、第２アーム３Ｂの長手方向と第５関節部２Ｅの軸方向とが直交するように連結されている。また、第５関節部２Ｅのケース本体４１の、開口部４１ａが形成された側面に第２アーム３Ｂの先端が固定されている。第５関節部２Ｅと第６関節部２Ｆとは、第５関節部２Ｅの軸方向と第６関節部２Ｆの軸方向とが直交するように連結されている。また、第５関節部２Ｅのフランジ部２７ａに、第６関節部２Ｆのケース本体４１の、開口部４１ａが形成された側面が固定されている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ロータ１４に固定される回転側規制部材４５に、ロータ１４の径方向の外側へ突出する複数の突起４５ａが周方向に一定の間隔で形成され、固定側規制部材４６に、ロータ１４の周方向における突起４５ａの間に入り込んでロータ１４の周方向における回転側規制部材４５の移動を規制するフランジ部４６ａが形成されている。また、本形態では、モータ７の停止時（すなわち、ロータ１４の停止時）に、固定側規制部材４６は、ロータ１４の周方向における突起４５ａの間にフランジ部４６ａが配置される規制位置にある。

そのため、本形態では、停止しているロータ１４に回転方向の外力が作用した場合、ロータ１４の周方向における突起４５ａとフランジ部４６ａとの隙間分はロータ１４が回転することがあっても、この隙間以上にロータ１４が回転することはない。したがって、本形態では、停止しているロータ１４に回転方向の外力が作用しても、規制位置に配置される固定側規制部材４６と回転側規制部材４５とを用いて、停止しているロータ１４の停止位置からのずれを抑制することが可能になる。その結果、本形態では、停止しているロータ１４に回転方向の外力が作用しても、停止しているロボット１の姿勢のずれを抑制することが可能になる。

本形態では、上下方向から見たときのフランジ部４６ａの直径Ｄ１は、ロータ１４の周方向における突起４５ａ間の距離Ｌの略半分になっている。そのため、本形態では、ロータ１４の径方向においてフランジ部４６ａを小型化しつつ、停止しているロータ１４の停止位置からのずれを抑制することが可能になる。したがって、本形態では、ロータ１４の径方向で関節部２を小型化しつつ、停止しているロータ１４の停止位置からのずれを抑制することが可能になる。

本形態では、突起４５ａが、ロータ１４の径方向の外側へ突出するように形成されている。そのため、本形態では、比較的広いスペースを確保しやすい回転側規制部材４５の外周側に固定側規制部材４６および駆動機構４７を配置することが可能になる。したがって、本形態では、固定側規制部材４６および駆動機構４７を配置しやすくなる。

本形態では、圧縮コイルバネ４９は、規制位置に向かって固定側規制部材４６を付勢している。そのため、本形態では、ロボット１の電源がオフになっていても、停止しているロータ１４の停止位置からのずれを抑制することが可能になり、その結果、停止しているロボット１の姿勢のずれを抑制することが可能になる。

本形態では、固定側規制部材４６が規制位置にあるときに、ピン５３の上端側の一部は、ケース体１１の外部に突出しており、ケース体１１の外部に突出しているピン５３の上端側の一部がケース体１１の内部に向かって押されると、規制位置にある固定側規制部材４６は、規制解除位置へ移動する。そのため、本形態では、ロボット１の電源がオフになっていても、規制位置にある固定側規制部材４６を手動等で規制解除位置へ移動させることが可能になる。したがって、本形態では、ロボット１の電源がオフになっていても、ロータ１４を回転させて、ロボット１を動作させることが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、圧縮コイルバネ４９が固定側規制部材４６を上側へ付勢し、ソレノイド５０が固定側規制部材４６を下側へ移動させているが、圧縮コイルバネ４９が固定側規制部材４６を下側へ付勢し、ソレノイド５０が固定側規制部材４６を上側へ移動させても良い。また、上述した形態では、圧縮コイルバネ４９によって固定側規制部材４６が付勢されているが、引張りコイルバネ等の他のバネ部材によって固定側規制部材４６が付勢されても良い。

上述した形態では、突起４５ａは、ロータ１４の径方向の外側へ突出するように形成されているが、突起４５ａは、ロータ１４の径方向の内側へ突出するように形成されても良い。また、上述した形態では、上下方向から見たときのフランジ部４６ａの直径Ｄ１は、ロータ１４の周方向における突起４５ａ間の距離Ｌの略半分になっているが、直径Ｄ１は、距離Ｌの半分以下となっていても良い。また、直径Ｄ１は、距離Ｌ以下となっているのであれば、距離Ｌの半分以上となっていても良い。

上述した形態では、プランジャ５０ａの上端部にピン５３が固定されているが、プランジャ５０ａの上端部にピン５３が固定されていなくても良い。この場合には、ソレノイド５０の本体部５０ｂよりも上側に突出するプランジャ５０ａの上端部の長さが長くなっており、プランジャ５０ａの上端部は、貫通孔４２ａの中に配置されている。また、固定側規制部材４６が規制位置にあるときには、プランジャ５０ａの上端部は、ケース体１１の外部に突出しており、ケース体１１の外部に突出しているプランジャ５０ａの上端部がケース体１１の内部に向かって押されると、規制位置にある固定側規制部材４６が規制解除位置へ移動する。

なお、プランジャ５０ａの上端部にピン５３が固定されていない場合には、固定側規制部材４６が規制位置にあるときにプランジャ５０ａの上端部がケース体１１の内部に配置されていても良い。この場合には、カバー４２に貫通孔４２ａが形成されていなくても良い。

上述した形態では、剛性内歯歯車１６が減速機８の出力軸となっているが、可撓性外歯歯車１７が減速機８の出力軸となっていても良い。この場合には、剛性内歯歯車１６がケース体１１およびクロスローラベアリング１９の内輪１９ａに固定され、可撓性外歯歯車１７がクロスローラベアリング１９の外輪１９ｂおよび出力側部材２７のフランジ部２７ａに固定される。また、上述した形態では、減速機８は、中空波動歯車装置であるが、減速機８は、中空波動歯車装置以外の中空減速機であっても良い。また、減速機８は、中空減速機以外の減速機であっても良い。また、上述した形態では、モータ７は、中空モータであるが、モータ７は、中空モータ以外のモータであっても良い。また、上述した形態では、モータ７は、いわゆるインナーロータ型のモータであるが、モータ７は、アウターロータ型のモータであっても良い。

上述した形態では、ロボット１は、６個の関節部２を備えているが、ロボット１が備える関節部２の数は、５個以下であっても良いし、７個以上であっても良い。また、上述した形態では、ロボット１は、２本のアーム３を備えているが、ロボット１が備えるアーム３の数は、１本であっても良いし、３本以上であっても良い。また、上述した形態では、ロボット１の関節部２が、モータ７および減速機８等を有する回転アクチュエータによって構成されているが、回転アクチュエータは、ロボット１の関節部２以外に使用されても良い。たとえば、回転アクチュエータは、θステージ（回転ステージ）の駆動部等に使用されても良い。また、上述した形態では、ロボット１は、産業用ロボットであるが、ロボット１は、様々な用途に適用可能である。たとえば、ロボット１は、サービス用ロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
２ 関節部（回転アクチュエータ）
７ モータ
１１ ケース体
１４ ロータ
１５ ステータ
２５ 回転規制機構
４２ａ 貫通孔
４５ 回転側規制部材
４５ａ 突起
４６ 固定側規制部材
４６ａ フランジ部（規制部）
４７ 駆動機構
４９ 圧縮コイルバネ（付勢部材）
５０ ソレノイド
５０ａ プランジャ
５３ ピン
Ｄ１ フランジ部の直径（規制部の直径）
Ｌ 周方向における突起間の距離

Claims (6)

1. ロータおよびステータを有するモータと、停止している前記ロータの回転を規制する回転規制機構とを備え、
   前記回転規制機構は、前記ロータに固定される略円環状の回転側規制部材と、前記回転側規制部材と係合して前記ロータの周方向における前記回転側規制部材の移動を規制する固定側規制部材と、前記固定側規制部材を前記ロータの軸方向へ移動させる駆動機構とを備え、
   前記回転側規制部材には、前記ロータの径方向の内側または外側へ突出する複数の突起が前記周方向に一定の間隔で形成され、
   前記固定側規制部材には、前記周方向における前記突起の間に入り込んで前記周方向における前記回転側規制部材の移動を規制する規制部が形成され、
   前記駆動機構は、前記周方向における前記突起の間に前記規制部が配置される規制位置と、前記周方向における前記突起の間から前記規制部が外れる規制解除位置との間で前記固定側規制部材を移動させることを特徴とする回転アクチュエータ。
2. 前記駆動機構は、前記固定側規制部材を前記軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、前記固定側規制部材を前記軸方向の他方側へ移動させるソレノイドとを備えることを特徴とする請求項１記載の回転アクチュエータ。
3. 前記モータおよび前記回転規制機構が収容されるケース体を備え、
   前記付勢部材は、前記規制位置に向かって前記固定側規制部材を付勢し、
   前記ソレノイドは、前記規制位置にある前記固定側規制部材を前記規制解除位置に向かって移動させ、
   前記ソレノイドのプランジャの一端部には、前記固定側規制部材が固定され、
   前記ケース体には、前記プランジャの他端部または前記プランジャの他端部に固定されるピンが配置される貫通孔が形成され、
   前記プランジャの他端部または前記ピンの一部は、前記固定側規制部材が前記規制位置にあるときに、前記ケース体の外部へ突出し、
   前記ケース体の外部に突出している前記プランジャの他端部または前記ピンの一部が前記ケース体の内部に向かって押されると、前記規制位置にある前記固定側規制部材が前記規制解除位置へ移動することを特徴とする請求項２記載の回転アクチュエータ。
4. 前記軸方向から見たときの前記規制部の外形は、円形状となっており、
   前記軸方向から見たときの前記規制部の直径は、前記周方向における前記突起間の距離の略半分となっていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転アクチュエータ。
5. 前記突起は、前記径方向の外側へ突出していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転アクチュエータ。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の回転アクチュエータによって構成される関節部を備えることを特徴とするロボット。

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