JPH0192086A - Joint section for robot - Google Patents
Joint section for robotInfo
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- JPH0192086A JPH0192086A JP24948387A JP24948387A JPH0192086A JP H0192086 A JPH0192086 A JP H0192086A JP 24948387 A JP24948387 A JP 24948387A JP 24948387 A JP24948387 A JP 24948387A JP H0192086 A JPH0192086 A JP H0192086A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ロボットの関節部に関する。[Detailed description of the invention] Technical field of invention The present invention relates to joints of robots.
従来技術
例えば特開昭60−146687号の発明は、ロボット
の関節部に直接駆動型式のモータを組み込み、関節部の
中心軸をモータの軸で兼用することを示している。この
ような直接駆動型式のモータによると、運動速度の高速
化、位置決めの高精度化のほか、モータ部分の軽量化な
どの目的が達成できる。しかし、一方でそのモータの使
用中に一2発熱が避けられず、発熱による不具合例えば
エンコーダなどの回転部分の発熱による熱膨張の悪影響
、さらにその内部の電気回路の熱的悪影響が避けられな
い。Prior Art For example, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-146687 discloses that a direct drive type motor is built into the joints of a robot, and the central axis of the joints is also used as the shaft of the motor. Such a direct drive type motor can achieve the objectives of increasing the movement speed, increasing the precision of positioning, and reducing the weight of the motor part. However, on the other hand, it is unavoidable that the motor generates heat during use, and problems caused by the heat, such as the adverse effects of thermal expansion due to the heat generated by rotating parts such as the encoder, as well as the adverse effects of heat on the internal electrical circuits, are unavoidable.
したがって、この種のロボットの関節部分に、充分な放
熱対策が必要となる。Therefore, sufficient heat dissipation measures are required for the joints of this type of robot.
発明の目的
ここに、本発明の目的は、上記の利点すなわち運動の高
速化、位置決めの高精度化やモータ部分の軽量化などの
特長を満足させつつ、関節部分の放熱効果を高めること
である。OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to improve the heat dissipation effect of the joint parts while satisfying the above-mentioned advantages, such as high speed movement, high precision positioning, and light weight of the motor part. .
発明の解決手段
そこで、本発明は、ロボットの関節部分の一部でモータ
の要素を兼用し、関節部に直接駆動型式のモータを組み
込むとともに、その関節部のモータケース側の外部で放
熱用のフィンを形成している。また、本発明は、関節部
内部の放熱対策として、アームの内部に冷却ファンを設
け、送風による放熱効果の対策を講じている。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has a part of the joint part of the robot that also serves as a motor element, a direct drive type motor is built into the joint part, and a heat dissipation motor is installed outside the joint part on the motor case side. forming fins. Further, in the present invention, a cooling fan is provided inside the arm as a measure for heat dissipation inside the joint part, and a measure is taken for the heat dissipation effect by blowing air.
発明の構成
図は一例として水平多関節型のロボット1を示しており
、本発明の関節部は、第1アーム2と第2アーム3の回
転連結部分に組み込まれている。The configuration diagram of the invention shows, as an example, a horizontal multi-joint type robot 1, and the joint portion of the invention is incorporated in the rotational connection portion of the first arm 2 and the second arm 3.
上記第1アーム2は、第1図に示すように、中空体によ
って構成されており、その基端部分で、直接駆動用のモ
ータ4のモータ軸5に取り付けられている。なお、この
モータ4は、基台6の内部に納められており、モータ軸
5は、基台6側の軸受け7によって支持されている。As shown in FIG. 1, the first arm 2 is formed of a hollow body, and its base end portion is attached to a motor shaft 5 of a direct drive motor 4. The motor 4 is housed inside a base 6, and the motor shaft 5 is supported by a bearing 7 on the base 6 side.
第1アーム2の先端部分は、筒状体によって、直接駆動
用のモータ8のケーシング9を兼用しており、外側部分
で冷却用のフィン10を複数形成するとともに、内部の
中心位置で中心軸11を上下の軸受け12によって回転
自在に支持している。The tip of the first arm 2 is a cylindrical body that also serves as the casing 9 of the direct drive motor 8, and has a plurality of cooling fins 10 formed on the outside, and a central axis at the center of the inside. 11 is rotatably supported by upper and lower bearings 12.
なお、この中心軸11は、中空となっていて、配線や配
管などの通過を許すようになっている。そして、この中
心軸11は、ケーシング9の内部で、ローターとして環
状の磁石13を備えており、その外周部分をステータ1
4と対向させている。すなわち、ステータ14は、界磁
巻線14aとともに、ケーシング9の内部で、磁石13
に対し所定の環状ギャップを形成しながら、それを取り
囲んだ状態で固定されている。Note that this central shaft 11 is hollow to allow wiring, piping, etc. to pass therethrough. This central shaft 11 is provided with an annular magnet 13 as a rotor inside the casing 9, and its outer peripheral portion is connected to a stator 1.
It is facing 4. That is, the stator 14 is connected to the magnet 13 inside the casing 9 together with the field winding 14a.
It is fixed in a state surrounding it while forming a predetermined annular gap.
そして、この中心軸11の上端部分は、第1アーム2の
先端部上面に固定されたエンコーダ15に連結されてお
り、また、その下端部分は、第2アーム3の上面側で、
その重心位置に連結されている。このようにして、支持
側の第1アーム2は、従動側の第2アーム3を中心軸1
1によって回転自在に支持している。なお、第1アーム
2は、その内部でケーシング9に向けて冷却ファン16
を配置しており、これをモータユニット17で駆動する
ことによって、ケーシング9の内側面の冷却に備えてい
る。The upper end of this central shaft 11 is connected to an encoder 15 fixed to the upper surface of the tip of the first arm 2, and the lower end thereof is connected to the upper surface of the second arm 3.
It is connected to its center of gravity. In this way, the first arm 2 on the supporting side moves the second arm 3 on the driven side to the central axis 1.
1, it is rotatably supported. Note that the first arm 2 has a cooling fan 16 directed toward the casing 9 inside.
is arranged, and is provided for cooling the inner surface of the casing 9 by driving it with the motor unit 17.
さらに、前記第2アーム3は、第2図および第3図に示
すように、先端部分で垂直方向の上下動輪18を備えて
おり、これの上下運動、および回転運動のために、後端
部分で2つのモータ19.20を内蔵している。Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3, the second arm 3 is provided with a vertically moving vertically moving wheel 18 at its distal end. It has two built-in motors 19.20.
すなわち、一方のモータ19は、水平な状態で第2アー
ム3の内部に取り付けられており、そのモータ軸21の
回転は、2つのギヤ22および伝達軸24を介しエンド
レス状のタイミングベルト27の一方のタイミングブー
1J25に伝達される。That is, one motor 19 is installed inside the second arm 3 in a horizontal state, and the rotation of the motor shaft 21 is transmitted to one side of the endless timing belt 27 via two gears 22 and a transmission shaft 24. The signal is transmitted to the timing boolean 1J25.
なお、モータ軸2!は、電磁ブレーキ23にも連結され
ている。タイミングプーリ25.26は、第2アーム3
の先端部分で、垂直方向のサポート28および水平方向
のプーリ軸29.30によって回転可能な状態で支持さ
れている。そして、タイミングベルト27は、これらに
巻き掛けられており、その一部で軸受はハウジング31
に連結されている。この軸受はハウジング31は、サポ
ート28の側面に対し上下方向に滑り移動可能な状態で
取り付けられており、内部の軸受け32により上下動輪
18の上端部1分を回転自在に支持している。この上下
動輪18は、スプライン33の部分でスプライン筒34
に対し軸線方向に移動可能な状態ではまり合っている。In addition, motor shaft 2! is also connected to an electromagnetic brake 23. The timing pulleys 25 and 26 are connected to the second arm 3.
is rotatably supported at its distal end by a vertical support 28 and a horizontal pulley shaft 29,30. The timing belt 27 is wound around these parts, and a part of the timing belt 27 is attached to the housing 31.
is connected to. In this bearing, a housing 31 is attached to the side surface of the support 28 so as to be slidable in the vertical direction, and an internal bearing 32 rotatably supports the upper end portion of the vertical driving wheel 18. This vertical drive wheel 18 has a spline tube 34 at the spline 33 portion.
They are fitted together so that they can move in the axial direction.
なお、このスプライン筒34は、軸受け35によって第
2アーム3の先端部分に対し回転自在に支持されており
、外周部分でタイミングプーリ37と一体となっている
。The spline cylinder 34 is rotatably supported by a bearing 35 at the tip of the second arm 3, and is integrated with the timing pulley 37 at its outer circumference.
他方のモータ20は、第2アーム3の内部で下向きに取
り付けられており、そのモータ軸39の回転は、タイミ
ングプーリ40.41これらに巻き掛けられたタイミン
グベルト42により、ハーモニ7クドライブ(登録商標
)式の減速機43の入力軸44に伝達され、所定の減速
比で減速された後、出力軸45のタイミングブー173
8.および前記タイミングベルト36によって、スプラ
イン筒34を介し最終的に上下動輪18に伝達される。The other motor 20 is mounted facing downward inside the second arm 3, and the rotation of its motor shaft 39 is controlled by a timing belt 42 wrapped around timing pulleys 40 and 41, using a harmonic drive (registered trademark). After being transmitted to the input shaft 44 of the type reducer 43 and decelerated at a predetermined reduction ratio, the timing boot 173 of the output shaft 45 is transmitted.
8. The timing belt 36 finally transmits the signal to the vertical drive wheels 18 via the spline cylinder 34.
なお、図から明らかなように、第2アーム3は、その内
部でモータ19.20や減速機43、その他伝達軸24
などを収納し、かつ支持するために適切な形状として構
成されている。As is clear from the figure, the second arm 3 is internally connected to the motor 19, 20, reducer 43, and other transmission shafts 24.
It is constructed in an appropriate shape to accommodate and support such items.
なお、この第2アーム3の重心は、モータ19.20の
うち、例えばモータ20の取り付は位置を変更すること
によって、調整できる。したがって、上下動輪18の先
端部分に、異なる重量のチャック−やそのチャックによ
って保持されたワークが第2アーム3の重心位置を大き
く変えるような状態になると、中心軸11が第2アーム
3の重心から外れるため、モータ20の取り付は位置は
、そのアンバランス状態を考慮して、取り付は位置を変
更することによってバランス状態に改善される。Note that the center of gravity of the second arm 3 can be adjusted by changing the mounting position of, for example, the motor 20 among the motors 19 and 20. Therefore, if a chuck with a different weight or a workpiece held by the chuck is placed at the tip of the vertical drive wheel 18 and the center of gravity of the second arm 3 changes greatly, the central axis 11 becomes the center of gravity of the second arm 3. Considering the unbalanced state of the mounting position of the motor 20, the mounting position can be improved to a balanced state by changing the position of the motor 20.
発明の作用
水平多関節型のロボットlは、水平面上で、第1アーム
2を旋回、させ、またこの第1アーム・2に対し第2ア
ーム3を旋回させることによって必要な運動を行う。す
なわち、モータ4が回転すると、第1アーム2は、その
モータ軸5の回転量に比例してモータ軸5を中心として
必要な角度だけ旋回する。また同様に、モータ8が回転
すれば、第2アーム3がそれに直接駆動されて第1アー
ム2に対し交角を変えることによって、先端の上下動軸
18を所定の位置に移動させる。このとき、モータ4.
8の回転は、直接第1アーム2または第2アーム3に伝
達されるため、その回転量は、中間に伝達手段を介在さ
せて回転力を伝達する形式のものに比較して、高い位置
決め精度の下に伝達される。Operation of the Invention The horizontal articulated robot 1 performs necessary movements by rotating the first arm 2 and rotating the second arm 3 relative to the first arm 2 on a horizontal plane. That is, when the motor 4 rotates, the first arm 2 rotates by a necessary angle about the motor shaft 5 in proportion to the amount of rotation of the motor shaft 5. Similarly, when the motor 8 rotates, the second arm 3 is directly driven by it and changes the angle of intersection with the first arm 2, thereby moving the vertical shaft 18 at the tip to a predetermined position. At this time, motor 4.
Since the rotation of 8 is directly transmitted to the first arm 2 or the second arm 3, the amount of rotation is higher in positioning accuracy than in a system in which rotational force is transmitted through a transmission means in between. will be transmitted below.
一方、この間に、上下運動用のモータ19が回転すれば
、その回転は、モータ軸21、ギヤ22、伝達軸24を
介し、タイミングベルト27に伝達されるため、上下動
輪18は、モータエ9の回転量に比例して上下方向に移
動する。また、回転運動用のモータ20が回転すると、
その回転は、タイミングベルト42−を介し減速機43
で減速され、さらにタイミングベルト36を介しスプラ
イン筒34に伝達されるため、上下動輪18は、そのモ
ータ20の回転量に比例して回転することになる。On the other hand, if the motor 19 for vertical movement rotates during this period, the rotation is transmitted to the timing belt 27 via the motor shaft 21, gear 22, and transmission shaft 24, so that the vertical driving wheel 18 Moves up and down in proportion to the amount of rotation. Moreover, when the motor 20 for rotational movement rotates,
The rotation is caused by a reduction gear 43 through a timing belt 42-.
Since the speed is further transmitted to the spline cylinder 34 via the timing belt 36, the vertical driving wheels 18 rotate in proportion to the amount of rotation of the motor 20.
上下動軸、18の上下運動に際し、モータ19の起動時
あるいは停止時、さらに加減速時に、その加速度が急変
したとしても、そのモータ19の反動トルクがこれと直
交する方向の関節部すなわち中心軸11やモータ軸5に
伝達されないため、旋回方向の位置決め精度は、上下運
動の影響を受けず、高精度に維持できる。なお、モータ
19が停止すると、これに変わって電磁ブレーキ23が
制動力を作用させ、回転伝達系を固定するために、上下
動輪18は、上下方向に移動した後、停止し、その位置
で重力の作用などによっても、移動せず、所定の高さを
維持し続ける。When the vertical movement axis 18 moves up and down, even if the acceleration suddenly changes when the motor 19 is started or stopped, or when it accelerates or decelerates, the reaction torque of the motor 19 is at the joint in the direction perpendicular to this, that is, the central axis. 11 and the motor shaft 5, positioning accuracy in the turning direction is not affected by vertical movement and can be maintained at high accuracy. Note that when the motor 19 stops, the electromagnetic brake 23 applies a braking force instead, and in order to fix the rotation transmission system, the vertical driving wheels 18 move in the vertical direction and then stop, and at that position, gravity is applied. It does not move and continues to maintain a predetermined height even under the influence of
このような運動中に、モータ8の部分、すなわちステー
タ14の界磁巻線14aに発熱が生じたとしても、その
熱がケーシング9の外側のフィン10や冷却用のモータ
ユニット17およびその冷却ファン16による気流の影
響を受けて、能率よく冷却される。このため、その関節
部分は、異常な発熱状態とならず、中心軸11の内部の
電線やエンコーダ15の回転部分あるいはその内部の電
子回路などに悪影響を及ぼさない。Even if heat is generated in the motor 8, that is, in the field winding 14a of the stator 14 during such movement, the heat is transferred to the outer fins 10 of the casing 9, the cooling motor unit 17, and its cooling fan. Under the influence of the airflow caused by 16, efficient cooling is achieved. Therefore, the joint portion does not generate abnormal heat, and does not adversely affect the electric wire inside the central shaft 11, the rotating portion of the encoder 15, or the electronic circuit therein.
発明の他の実施例
上記実施例は、本発明の関節部の構造を支持側の第1ア
ーム2と従動側の第2アーム3の間に組み込んでいるが
、この関節部の構造は、基台6を支持側として、従動側
の第1アーム2の部分に組み込むこともできる。Other Embodiments of the Invention In the above embodiment, the joint structure of the present invention is incorporated between the first arm 2 on the support side and the second arm 3 on the driven side. It is also possible to incorporate the stand 6 into the part of the first arm 2 on the driven side as a supporting side.
また、上記実施例は、ロボット1を水平多関節型として
いるが、これらの関節部分の回転中心は、垂直方向以外
例えば水平方向であってももちろんよい。Further, in the above embodiment, the robot 1 is of a horizontal multi-joint type, but the rotation center of these joint parts may of course be in the horizontal direction, for example, other than the vertical direction.
さらに、上記実施例は、支持側の部分にモータ8を組み
込んでいるが、このモータ8の組み込み位置は、従動側
すなわち第2アーム3の内部としてもよい。Further, in the above embodiment, the motor 8 is incorporated in the supporting side portion, but the motor 8 may be incorporated in the driven side, that is, inside the second arm 3.
発明の効果
本発明は、関節部分の一方の部分にステータが一体的に
形成されており、他方の側の中心軸にローターとして環
状の磁石が固定されているため、ロボットの構成部分で
直接駆動用のモータの一部が兼用でき、したがって関節
部分の構造が簡略化できる。さらに、ステータ例の外周
部分にフィンが形成されており、これがモータの発熱を
能率よく外部に放熱するため、関節部分の熱的な蓄積が
なく、したがって、熱的な悪影響特に回転部分の熱膨脹
や、その近くの電子回路などの熱的悪影響が未然に防止
できる。Effects of the Invention In the present invention, a stator is integrally formed on one part of the joint part, and a ring-shaped magnet is fixed as a rotor to the central axis on the other side, so that it can be directly driven by the component parts of the robot. A part of the motor can be used for the same purpose, so the structure of the joint part can be simplified. Furthermore, fins are formed on the outer periphery of the stator, which efficiently dissipates the heat generated by the motor to the outside, so there is no thermal accumulation in the joints, and therefore there is no adverse thermal effect, especially thermal expansion of the rotating parts. , it is possible to prevent adverse thermal effects on nearby electronic circuits, etc.
第1図はロボットの第1アームおよび第2アームの部分
の垂直断面図、第2図は第2アームの部分の垂直断面図
、第3図は第2アームの部分の水平断面図である。
1・・水平多関節型のロボット、2・・第1アーム、3
・・第2アーム、4・・直接駆動用のモータ、5・・モ
ータ軸、6・・基台、8・・直接駆動用のモータ、9・
・ケーシング、lO・・フィン、11・・中心軸、13
・・磁石、14・・・ステータ、16・・冷却ファン、
17・・冷却用のモータユニット、18・・上下動軸、
19.20・・モータ。
特 許 出 願 人 株式会社三協精機製作所代
理 人 弁理士 中 川 國 男第7図
第2図
第3図FIG. 1 is a vertical sectional view of the first arm and second arm of the robot, FIG. 2 is a vertical sectional view of the second arm, and FIG. 3 is a horizontal sectional view of the second arm. 1. Horizontal articulated robot, 2. First arm, 3
...Second arm, 4.Direct drive motor, 5.Motor shaft, 6.Base, 8.Direct drive motor, 9.
・Casing, lO・・Fin, 11・・Center shaft, 13
...Magnet, 14...Stator, 16...Cooling fan,
17...Motor unit for cooling, 18...Vertical movement axis,
19.20...Motor. Patent applicant Sankyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.
Patent Attorney Kunio Nakagawa Figure 7 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
関節部において、一方側と一体の中心軸に固定した環状
の磁石と、他方側の内部に上記磁石を囲んで固定したス
テータと、他方側の外部に形成した冷却用のフィンとを
有するロボットの関節部。In a joint part of a robot that rotatably supports a driven side relative to a supporting side, a ring-shaped magnet is fixed to a central axis integral with one side, a stator is fixed inside the other side surrounding the magnet, and the other side is fixed to a central axis. A robot joint having cooling fins formed on the outside of the side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24948387A JPH0192086A (en) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | Joint section for robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24948387A JPH0192086A (en) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | Joint section for robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0192086A true JPH0192086A (en) | 1989-04-11 |
Family
ID=17193639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24948387A Pending JPH0192086A (en) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | Joint section for robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0192086A (en) |
Cited By (4)
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JP2010221310A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Seiko Epson Corp | Rotating arm with heat dissipation device and horizontal articulated robot |
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-
1987
- 1987-10-02 JP JP24948387A patent/JPH0192086A/en active Pending
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