JP6444946B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

従来、連続動作能力を向上するために、冷却ファンを駆動部のモータに装着して、気流によってモータを冷却する構造を備えたロボットが知られている（例えば、特許文献１から特許文献３参照。）。

特許第５８１７７８７号公報 特開平１０−３３７６８５号公報 特開平８−１６８９９０号公報

しかしながら、特許文献１から特許文献３のロボットはいずれも、モータを発熱源として捉え、モータの表面に冷却ファンによる空気を流通させることにより、モータの冷却を図るものであるが、駆動部における発熱源はモータのみに限られるものではなく、モータのみを冷却しても駆動部全体を効果的に冷却することはできないという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、駆動部全体を効果的に冷却して連続動作能力を向上することができるロボットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ベースに対して可動部材を駆動する駆動機構と、該駆動機構を冷却する冷却ファンとを備え、前記駆動機構が、モータと、前記ベースと前記可動部材との間に配置され、前記モータの回転を減速して、前記ベースに対して前記可動部材を移動させる減速機とを備え、前記モータと前記減速機とが、前記ベースに固定された固定プレートを挟んで両側に配置され、前記冷却ファンが、前記モータを挟んで前記固定プレートとは反対側に配置されて、前記モータの表面に沿って流通する気流を発生させ、前記ベースに固定された基台に、前記固定プレートによって一端が閉塞された収容空間が設けられ、前記減速機が前記収容空間内に配置され、前記減速機の外面と前記収容空間の内面との間に前記減速機の表面を露出させる空間が形成され、前記固定プレートに、該固定プレートの厚さ方向に貫通して前記空間に接続し、前記冷却ファンによる気流を通過させる通気口が設けられているロボットを提供する。

本態様によれば、駆動機構のモータを駆動すると、モータの回転が減速機によって減速されることによりモータのトルクが増幅されて可動部材に伝達され、ベースに対して可動部材が移動させられる。冷却ファンの作動により発生した気流はモータの表面に沿って流通することによりモータを冷却するとともに、固定プレートに設けられた通気口を通過して減速機の外側に形成された空間内を流通させられる。該空間には減速機の表面が露出しているので、気流によって減速機も冷却される。これにより、駆動によって発熱するモータおよび減速機を効果的に冷却して連続動作能力を向上することができる。

上記態様においては、前記通気口が、前記モータの周囲に周方向に間隔をあけて複数設けられていてもよい。
このようにすることで、冷却ファンによって発生した気流がモータの表面に沿って流通してモータを冷却した後、複数の通気口に分岐して減速機の外側の空間内を流通させられる。これにより、周方向に間隔をあけた複数の領域に沿って流通する気流によって、減速機を全体的に満遍なく冷却することができる。

また、上記態様においては、前記通気口を挟んで前記モータとは反対側に配置され、前記モータの表面に沿って流通してきた気流を堰き止めて前記通気口に導く気流ガイド部を備えていてもよい。
このようにすることで、冷却ファンによって発生し、モータの表面に沿って流通してきた気流が気流ガイド部によって堰き止められて通気口に導かれるので、気流を無駄なく利用してモータおよび減速機を含む駆動機構を効率よく冷却することができる。

また、上記態様においては、前記気流ガイド部が、前記モータの周囲に全周にわたって設けられていてもよい。
このようにすることで、冷却ファンによって発生し、モータの表面に沿って流通してきた気流が、気流ガイド部によって全周にわたって堰き止められるので、周方向のいずれかの箇所から気流が逃げるのを防止して、気流を無駄なく利用し、モータおよび減速機を含む駆動機構を効率よく冷却することができる。

また、上記態様においては、前記気流ガイド部が、前記固定プレートと一体に構成されていてもよい。
このようにすることで、部品点数を削減し、コストを低減することができる。

本発明によれば、駆動部全体を効果的に冷却して連続動作能力を向上することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットを示す部分的な斜視図である。 図１のロボットを示す部分的な縦断面図である。 図１のロボットの変形例を示す部分的な斜視図である。 図３のロボットの部分的な縦断面図である。 従来のロボットを説明する部分的な縦断面図である。 図５のロボットの部分的な縦断面図である。

本発明の一実施形態に係るロボット１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１は、図１に示されるように、モータ２によって駆動される１以上の関節３を有している。図１は、ロボット１の関節３の内、１つの重力軸のみを例示している。

この関節３は、ベース４と、該ベース４に対して揺動可能に設けられた可動部材５と、ベース４に対して可動部材５を揺動させる駆動機構６と、該駆動機構６を冷却する冷却ファン７と、気流ガイド部８とを備えている。
ベース４は、図１および図２に示されるように、基台９と該基台９に固定された平板状の固定プレート１０とを備えている。固定プレート１０は基台９とは別部材によって構成され、ボルト等によって基台９に固定されるものの他、切削等によって、基台９の一部に一体的に設けられることにより基台９に固定された形態のものであってもよい。

基台９には、後述する略円柱状の形態を有する減速機１１を収容可能な横断面円形の収容空間（空間）Ｓが設けられ、固定プレート１０は、該収容空間Ｓの軸方向の一端を閉塞する位置に固定されている。
また、固定プレート１０の中央には後述するモータ２のシャフト１２を厚さ方向に貫通させる中央貫通孔１３が設けられている。

駆動機構６は、モータ２と、該モータ２の回転を減速して可動部材５に伝達する減速機１１とを備えている。モータ２は、図示しないボルトによって固定プレート１０の一側面に固定するためのフランジ部１４を備えている。これにより、モータ２は、シャフト１２を中央貫通孔１３に貫通させて、フランジ部１４を固定プレート１０の一側面に密着させた状態で固定されるようになっている。

減速機１１は、上述した収容空間Ｓよりも小さい外径寸法を有する円柱状の形態を有し、軸Ｏ方向の一端に、該減速機１１自体を固定プレート１０にボルト等によって固定するための固定部１５を備え、軸Ｏ方向の他端に、可動部材５に固定するための出力軸部１６とを備えている。固定部１５には、その中央に、軸Ｏ方向に沿ってモータ２のシャフト１２を挿入させる挿入孔（図示略）が設けられている。

すなわち、減速機１１は、固定プレート１０によって一端が閉塞された収容空間Ｓ内に収容されて固定部１５を固定プレート１０に固定することにより、減速機１１の外周面と収容空間Ｓの内周面との間に、略円筒状の空間を形成するようになっている。
モータ２のシャフト１２には、減速機１１の挿入孔内に配置された図示しない入力軸歯車に噛み合う図示しない歯車が固定されている。

減速機１１を固定部１５によって固定プレート１０に固定した状態で、固定プレート１０を挟んで減速機１１とは反対側からモータ２のシャフト１２を中央貫通孔１３を経由して挿入孔に挿入し、シャフト１２に固定された歯車を減速機１１の挿入孔内の入力軸歯車に噛み合わせて、フランジ部１４によりモータ２を固定プレート１０に固定することにより駆動機構６が組み立てられるようになっている。

本実施形態においては、固定プレート１０に、モータ２を取り囲むように、周方向に間隔をあけて複数の通気口１７が設けられている。各通気口１７は、固定プレート１０を厚さ方向に貫通するとともに、収容空間Ｓ内において減速機１１の周囲に形成されている略円筒状の空間に接続している。

冷却ファン７は、モータ２のヘッド部に固定され、ヘッド部側からフランジ部１４側に向かって、発生させた気流Ａをモータ２の表面に沿って流通させるようになっている。
気流ガイド部８は、帯板状のプレート部材を円弧状に湾曲させて、通気口１７よりも径方向外側においてモータ２を略全周にわたって取り囲むように２個一対配置され、ネジ等によって固定プレート１０に固定されている。

これにより、モータ２の表面に沿って流通してきた気流Ａが、固定プレート１０に突き当たって径方向外方に広がるように流通する途中で気流ガイド部８によって堰き止められて、固定プレート１０の通気口１７を通過するように導かれるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るロボット１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１によれば、モータ２を作動させることにより、シャフト１２を回転させると、シャフト１２の回転が減速機１１によって減速されて可動部材５に伝達され、可動部材５がベース４に対してモータ２のシャフト１２より低い回転数で回転移動させられる。減速機１１による減速によってトルクが増幅されるので、可動部材５の先端に取り付けた負荷を移動させ仕事をすることができる。

この場合において、仕事に伴う損失によってモータ２および減速機１１が発熱するが、本実施形態においては、冷却ファン７によって発生した気流Ａがモータ２の表面を流動してモータ２を冷却した後に、固定プレート１０の通気口１７を通過して減速機１１の外周の略円筒状の空間に流入し、該空間内を流通させられる。空間には減速機１１の外周面が露出しているので、気流Ａは減速機１１も冷却することになる。

これに対して、従来のロボット３０では、図５および図６に示されるように、冷却ファン３１による気流Ａはモータ３２の表面を流通させられるのみで、減速機３３の外周面が露出する空間には流通させられないので、冷却ファン３１による駆動機構３４の冷却はモータ３２に限定されており、減速機３３の冷却は行われない。

すなわち、本実施形態に係るロボット１によれば、モータ２のみならず減速機１１をも冷却ファン７の気流Ａによって冷却するので、駆動機構６全体の温度上昇を抑え、駆動機構６の耐久寿命を向上することができるとともに、ロボット１の連続動作能力を向上することができるという利点がある。

特に、固定プレート１０に設けた通気口１７をモータ２の周囲を取り囲むように周方向に間隔をあけて複数設けているので、冷却ファン７により発生した気流Ａを複数の通気口１７に分岐して、減速機１１の外周面の周方向に間隔をあけた領域に沿って流動させることができる。これにより、減速機１１を偏りなく、全体的に効率よく冷却することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、冷却ファン７により発生した気流Ａを堰き止める気流ガイド部８を設けたので、気流Ａを逃がすことなく通気口１７内に導いて、効率よく減速機１１を冷却することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、気流ガイド部８を帯板状の部材によって固定プレート１０とは別部材として形成し、ボルトによって固定プレート１０に固定することとしたが、これに代えて、図３および図４に示されるように、固定プレート１０のモータ２側の表面に周壁のように隆起する部分によって固定プレート１０と一体的に構成してもよい。このようにすることで、部品点数を削減し、コスト低減を図ることができる。また、この場合に、周壁のように形成することに代えて、段部によって構成してもよい。

また、通気口１７の数および間隔は任意でよい。通気口１７は等間隔に設けても不等間隔に設けてもよい。また、通気口１７の形状は円形でも長円形でも多角形状でもよい。

１ ロボット
２ モータ
４ ベース
５ 可動部材
６ 駆動機構
７ 冷却ファン
８ 気流ガイド部
１０ 固定プレート
１１ 減速機
１７ 通気口
Ａ 気流
Ｓ 空間（収容空間）

Claims (5)

1. ベースに対して可動部材を駆動する駆動機構と、該駆動機構を冷却する冷却ファンとを備え、
   前記駆動機構が、モータと、前記ベースと前記可動部材との間に配置され、前記モータの回転を減速して、前記ベースに対して前記可動部材を移動させる減速機とを備え、
   前記モータと前記減速機とが、前記ベースに固定された固定プレートを挟んで両側に配置され、
   前記冷却ファンが、前記モータを挟んで前記固定プレートとは反対側に配置されて、前記モータの表面に沿って流通する気流を発生させ、
   前記ベースに固定された基台に、前記固定プレートによって一端が閉塞された収容空間が設けられ、前記減速機が前記収容空間内に配置され、前記減速機の外面と前記収容空間の内面との間に前記減速機の表面を露出させる空間が形成され、
   前記固定プレートに、該固定プレートの厚さ方向に貫通して前記空間に接続し、前記冷却ファンによる気流を通過させる通気口が設けられているロボット。
2. 前記通気口が、前記モータの周囲に周方向に間隔をあけて複数設けられている請求項１に記載のロボット。
3. 前記通気口を挟んで前記モータとは反対側に配置され、前記モータの表面に沿って流通してきた気流を堰き止めて前記通気口に導く気流ガイド部を備える請求項１または請求項２に記載のロボット。
4. 前記気流ガイド部が、前記モータの周囲に全周にわたって設けられている請求項３に記載のロボット。
5. 前記気流ガイド部が、前記固定プレートと一体に構成されている請求項３または請求項４に記載のロボット。
   

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