駆動源ユニット、及びロボット
【課題】ブレーキとモーターとを配置するために必要な体積を抑制して、モーター及びブレーキを収容するために必要なアームの大きさが増大することを抑制することができる駆動源ユニット、及びロボットを提供する。
【解決手段】中心軸まわりに回動する出力軸を備える駆動源と、出力軸に係合しており、出力軸と略一体に、中心軸まわりに回動する出力部材と、出力軸の軸方向において駆動源と並べて配設されており、出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、出力部材と制動手段とは、出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されている。
【解決手段】中心軸まわりに回動する出力軸を備える駆動源と、出力軸に係合しており、出力軸と略一体に、中心軸まわりに回動する出力部材と、出力軸の軸方向において駆動源と並べて配設されており、出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、出力部材と制動手段とは、出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源と制動装置とを備える駆動源ユニット、及び駆動源ユニットを備えるロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アームの先端に、作業内容に対応した溶接ガン、塗装ガンなどのエンドエフェクタを取り付けられ、当該作業を実施する産業用ロボットが知られている。そのような産業用ロボットは、アームを駆動すると共に、任意の位置で停止させて停止位置に維持することが必要である。そのようなロボットを駆動するために、駆動用の駆動源と停止用の制動装置とを組み合わせた駆動源ユニットが用いられている。
【０００３】
特許文献１には、アーム構造体を構成するケーシング内に、アームを駆動するためのモータを配設して、アーム構造体のケーシングの軽量化及び小型化を行う、産業用ロボットのアーム構造体が開示されている。しかし、内蔵するモーターのサイズによって、ケーシングの小型化は制限をうけるため、モーターのサイズを小さくすることが求められる。
特許文献２には、被駆動体を駆動するモータと、モータと別体に形成され、ブレーキ軸を介してモータの回転を規制するブレーキと、モータの出力軸とブレーキ軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達部と、を備える多関節ロボット及びロボットシステムが開示されている。特許文献２によれば、モータの出力軸とは別にブレーキ軸を設けることで、ブレーキを含めたモータの出力軸方向の長さを短くすることができる。これにより、当該モータを内蔵するアームを小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３６４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−９４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されたような多関節ロボットでは、モータの出力軸に略直角な方向においては、ブレーキ軸とモータとを並列させることに起因して、ブレーキとモータとを配置するために必要な幅が増大するという課題があった。このため、特許文献２に開示された発明を適用しても、ロボットなどを、必ずしも小型化できないという課題があった。アームにおけるモータの配設位置によっては、モータ及びブレーキを収容するために必要なアームの大きさが増大する可能性があるという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる駆動源ユニットは、中心軸まわりに回動する出力軸を備える駆動源と、前記出力軸に係合しており、前記出力軸と略一体に、前記中心軸まわりに回動する出力部材と、前記出力軸の軸方向において前記駆動源と並べて配設されており、前記出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、前記出力部材と前記制動手段とは、前記出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例にかかる駆動源ユニットによれば、制動手段は出力軸の軸方向において駆動源と並べて配設されている。これにより、出力軸の軸方向に直交する方向において、制動手段が駆動源と並べて配設されている構成にくらべて、出力軸の軸方向に直交する方向において駆動源ユニットが大きくなることを抑制することができる。
出力部材と制動手段とは、出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されている。これにより、出力部材と制動手段とが出力軸の軸方向に並べられた構成にくらべて、出力部材と制動手段とを合わせた出力軸の軸方向における大きさを小さくすることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる駆動源ユニットは、前記制動手段が、略円板形状を有し、前記出力軸に対して、前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止され、前記出力軸の軸方向における相対移動が許容されて、前記出力軸に係止された制動板と、前記制動板の第一面に前記出力軸の軸方向において対向する固定枠面を備え、前記駆動源に対して位置が固定された固定枠と、前記制動板の前記第一面の反対側の第二面に、前記出力軸の軸方向において対向する可動板面を備え、前記可動板面が前記第二面に対して離接する方向に移動可能な可動板と、前記可動板を、前記可動板面が前記第二面に近接する方向に付勢する付勢手段と、前記可動板を、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記第二面から離間させる方向に移動させることが可能な可動板移動手段と、を備えることが好ましい。
【００１０】
この駆動源ユニットによれば、可動板は制動板の第二面に対して離接方向に移動可能であって、付勢手段によって第二面に近接する方向に付勢される。制動板は出力軸の軸方向における相対移動が許容されており、第一面が固定枠の固定枠面と対向している。この構成により、付勢手段によって付勢された可動板が制動板の第二面に当接し、当接した可動板によって押された制動板の第一面が、対向する固定枠面に当接する。固定枠は駆動源に対して位置が固定されており、制動板は出力軸に対して出力軸の回動方向における相対移動が略禁止されている。これにより、付勢手段の付勢力によって押し当てられた制動板の第一面と固定枠の固定枠面との摩擦力によって、付勢駆動源に対する出力軸の軸まわりの回動を制動することができる。
可動板移動手段によって、付勢手段の付勢力に抗して可動板を第二面から離間させる方向に移動させることで、制動板の第一面と固定枠の固定枠面とが当接した状態を解除することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる駆動源ユニットは、前記出力部材は、前記出力軸に対する前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止されて前記出力軸に係合している軸接続部と、前記軸接続部と一体に形成されており、前記駆動源の出力を伝達する出力伝達部と、を備え、前記出力伝達部の少なくとも一部分が、前記出力軸の軸方向において、前記制動手段の少なくとも一部分と同じ位置に配設されており、前記軸接続部が、前記制動板であることが好ましい。
【００１２】
この駆動源ユニットによれば、軸接続部と制動板とが共通の部材である。軸接続部と制動板とをそれぞれ個別に設ける構成にくらべて、出力部材と制動手段とを合わせた大きさを、小さくすることができる。
【００１３】
［適用例４］本適用例にかかるロボットは、上記適用例のいずれかに記載の駆動源ユニットと、前記駆動源ユニットによって駆動される被駆動体と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本適用例にかかるロボットによれば、出力部材と制動手段とを合わせた大きさを小さくすることができる駆動源ユニットを備えることで、駆動源ユニットが占める体積を小さくすることができる。駆動源ユニットが占める体積を小さくすることで、ロボットを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】モーターユニットの構成を示す説明図。
【図２】（ａ）は、制動をしている（ブレーキを掛けている）状態のブレーキを示す模式断面図。（ｂ）は、制動をしていない（ブレーキを掛けていない）状態のブレーキを示す模式断面図。
【図３】ロボットシステムの全体構成を示す説明図。
【図４】アーム部分におけるモーターユニットの配置例を示す説明図。
【図５】モーターユニットの構成を示す説明図。
【図６】モーターユニットの構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、駆動源ユニット、及びロボットについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、多関節ロボットのアームを駆動するために用いられるモーターユニットを例にして説明する。なお、以下の説明において参照する図面では、図示の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００１７】
＜モーターユニット＞
最初に、モーターユニット１について、図１を参照して説明する。図１は、モーターユニットの構成を示す説明図である。モーターユニット１が、駆動源ユニットに相当する。
図１に示すように、モーターユニット１は、モーター１１と、エンコーダー１５と、ブレーキ２１と、プーリー３１と、モータープレート３とを備えている。モーター１１とブレーキ２１とがモータープレート３に固定されており、モーターユニット１は、モータープレート３をロボット５１（図３参照）に固定することによって、ロボット５１に取り付けられている。
【００１８】
モーター１１は、略円柱形状の外形を有し、出力軸１２を備えている。出力軸１２は、モーター１１の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート３には、軸孔３ａが形成されている。出力軸１２が軸孔３ａを貫通する状態で、モーター１１の端面がモータープレート３に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター１１がモータープレート３に固定されている。モーター１１のモータープレート３に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー１５が固定されている。
【００１９】
モータープレート３におけるモーター１１が固定されている反対面には、ブレーキ２１が配設されている。ブレーキ２１は、ブレーキ２１を構成する部材が、モータープレート３、又は軸孔３ａを貫通して突出した出力軸１２に固定されることによって、モータープレート３に固定されている。ブレーキ２１の構成の詳細は、後述する。
【００２０】
プーリー３１は、プーリーハブ３３と、プーリー体３４と、を備えている。プーリーハブ３３は、外径が異なる２枚の円板が中心軸を合わせて一体にされ、中心位置に取付孔が形成された形状を有している。プーリーハブ３３は、取付孔が出力軸１２に勘合して、図示省略した固定部材によって、出力軸１２に固定されている。プーリー体３４は、プーリーディスク３４ａと、プーリー輪３４ｂとを有している。プーリーディスク３４ａは、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。プーリー輪３４ｂは、円筒形状を有している。プーリー輪３４ｂの円筒形状の一端がプーリーディスク３４ａに外嵌して、プーリーディスク３４ａとプーリー輪３４ｂとが一体にされて、プーリー体３４が形成されている。一体にされたプーリーディスク３４ａとプーリー輪３４ｂとで略円柱形状の空間を形成している。プーリーディスク３４ａの勘合孔がプーリーハブ３３に外嵌した状態で、図示省略した固定部材によって、プーリー体３４がプーリーハブ３３に固定されて、プーリー３１が形成されている。
【００２１】
プーリー３１は、略円柱形状の空間の開口をモータープレート３に向けた状態で、出力軸１２に固定されている。プーリー３１の略円柱形状の空間には、ブレーキ２１が配設されている。
モーター１１が、駆動源に相当する。プーリー３１が、出力部材に相当する。ブレーキ２１が、制動手段に相当する。
【００２２】
＜ブレーキ＞
次に、モーターユニット１を構成するブレーキ２１について、図２を参照して説明する。図２は、ブレーキの構成を示す模式断面図である。図２（ａ）は、制動をしている（ブレーキを掛けている）状態のブレーキを示す模式断面図であり、図２（ｂ）は、制動をしていない（ブレーキを掛けていない）状態のブレーキを示す模式断面図である。
【００２３】
図２に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキ板２２と、可動板２６と、固定枠２７と、電磁石２８と、ブレーキばね２９と、を備えている。
固定枠２７は、円筒の一端が円板で塞がれて、一方が開口した円柱形状の円柱空間２７ｂが形成された形状を有している。固定枠２７における円板部分の、円柱空間２７ｂに臨む面を、固定面２７ａと表記する。円板の中央には穴が形成されており、固定枠２７は、当該穴を出力軸１２が貫通し、円筒空間の開口がモータープレート３で塞がれる状態で、モータープレート３に固定されている。固定枠２７がモータープレート３に固定された状態で、固定面２７ａの面方向は、出力軸１２の軸方向に略直交する方向である。
固定面２７ａが、固定枠面に相当する。
【００２４】
ブレーキ板２２は、ブレーキハブ２３と摩擦板２４とを有している。ブレーキハブ２３は、外径が異なる２枚の円板が中心軸を合わせて一体にされ、中心位置に係合孔が形成された形状を有している。摩擦板２４は、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。摩擦板２４は、勘合孔がブレーキハブ２３の外径に外嵌して、ブレーキハブ２３と一体にされている。
ブレーキハブ２３は、係合孔を出力軸１２が貫通して、出力軸１２に係止されている。係合孔と出力軸１２とには、図示省略したキー溝が形成されている。両方のキー溝に係合したキーによって、ブレーキハブ２３は、出力軸１２に対して、出力軸１２の軸方向に摺動可能であり、出力軸１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸１２に係止されている。ブレーキハブ２３に固定されている摩擦板２４は、板面の面方向が出力軸１２の軸方向に略直交する方向である。ブレーキ板２２は、モータープレート３に固定された固定枠２７の円柱空間２７ｂに位置しており、摩擦板２４の一面は、固定枠２７の固定面２７ａに対向している。
ブレーキ板２２又は摩擦板２４が、制動板に相当する。固定面２７ａに対向している摩擦板２４の一面が、第一面に相当する。
【００２５】
電磁石２８は、円筒形状を有している。電磁石２８は、円柱空間２７ｂに位置しており、中央の穴を出力軸１２が貫通しており、円筒形状の一端がモータープレート３に当接して、モータープレート３に固定されている。電磁石２８におけるモータープレート３に当接した反対側の端が、電磁石２８の吸着面である。電磁石２８が、可動板移動手段に相当する。
【００２６】
可動板２６は、中央に穴が形成された円板形状を有している。可動板２６は、電磁石２８と摩擦板２４の間に位置しており、円板の両面が、それぞれ電磁石２８の吸着面又は摩擦板２４に対向している。円柱空間２７ｂの側壁の近くには、複数の案内軸２５が固定枠２７における円板部分の周辺近くから電磁石２８の枠体に差し渡されている。可動板２６は、周辺近くに形成された孔が、それぞれ案内軸２５に係合して、出力軸１２の軸方向に摺動自在に、支持されている。摩擦板２４において可動板２６に対向する面が、第二面に相当する。
可動板２６は、磁性材料で構成されており、電磁石２８によって吸着可能である。磁性材料は、例えば、鉄や、鉄系の合金や、磁性を有するステンレス鋼などである。
【００２７】
ブレーキばね２９は、複数のブレーキばね２９が、電磁石２８の吸着面の周囲に配設されている。ブレーキばね２９は、一端が電磁石２８の吸着面の周囲の枠体に形成された凹部に勘合して固定されている。ブレーキばね２９のもう一端は、可動板２６に当接しており、可動板２６を、摩擦板２４の方に付勢している。ブレーキばね２９が、付勢手段に相当する。
【００２８】
図２（ａ）は、ブレーキ２１が制動を実施している（ブレーキを掛けている）状態を示している。図２（ａ）に示すように、ブレーキばね２９が、可動板２６を摩擦板２４の方に付勢している。可動板２６、及び摩擦板２４を有するブレーキ板２２は、出力軸１２の軸方向に摺動可能である。可動板２６が摩擦板２４の方に付勢されることにより、可動板２６が移動して摩擦板２４に当接し、摩擦板２４（ブレーキ板２２）が、固定枠２７における円板部分の方に付勢され、移動する。移動したブレーキ板２２の摩擦板２４が、固定枠２７における円板部分の固定面２７ａに当接して、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられる。
固定枠２７とモーター１１との相対位置は、モータープレート３を介して固定されている。摩擦板２４が固定されているブレーキハブ２３は、出力軸１２に対して、出力軸１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸１２に係止されている。摩擦板２４が、固定枠２７の固定面２７ａに、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられることで、出力軸１２の回動が制動される。
【００２９】
図２（ｂ）は、ブレーキ２１が制動を実施していない（ブレーキを掛けていない）状態を示している。図２（ｂ）に示すように、電磁石２８が、ブレーキばね２９の付勢力に抗して、可動板２６を吸着している。摩擦板２４が固定面２７ａに、ブレーキばね２９の付勢力によって押し付けられる状態が解除されているため、出力軸１２の回動が制動される状態が解除されている。
【００３０】
＜ロボット＞
次に、ロボットシステム５０を構成するロボット５１の構成について、図３、及び図４を参照して説明する。図３は、ロボットシステムの全体構成を示す説明図である。図４は、アーム部分におけるモーターユニットの配置例を示す説明図である。
【００３１】
図３に示すように、ロボットシステム５０は、ロボット５１と制御装置５２とを備えている。制御装置５２は、予め入力されたプログラムに従ってロボット５１を制御して、プログラムで規定された所定の作業を実施させる。
【００３２】
ロボット５１は、いわゆる垂直多関節ロボットである。ロボット５１は、基台５３と、回動基部５４と、第一アーム５５と、アーム揺動基部５６と、第二アーム５７と、先端揺動基部５８と、先端アーム５９と、を備えている。
【００３３】
ロボット５１は、基台５３に他の部材が組み上げられて構成されている。基台５３を床などに固定することで、ロボット５１が当該床などの上に設置される。
回動基部５４は、基台５３に、設置面に略垂直な基部回動軸５４ａを中心に回動自在に、支持されている。
第一アーム５５は、一方の端が、回動基部５４に支持されている。第一アーム５５は、回動基部５４に、軸方向が基部回動軸５４ａの軸方向と略直角な第一揺動軸５５ａを中心に、揺動可能に支持されている。
【００３４】
第一アーム５５における第一揺動軸５５ａを中心に揺動させられる先端側には、アーム揺動基部５６が支持されている。アーム揺動基部５６は、第一アーム５５に、第一揺動軸５５ａと略平行な第二揺動軸５６ａを中心に回動可能に支持されている。アーム揺動基部５６には、第二アーム５７の一端が支持されている。アーム揺動基部５６が第二揺動軸５６ａを中心に回動することで、第二アーム５７が第二揺動軸５６ａを中心に揺動する。
第二アーム５７は、アーム揺動基部５６に、軸方向が第二揺動軸５６ａの軸方向と略直角な第二回動軸５７ａを中心に、回動可能に支持されている。第二アーム５７の延在方向は、略第二回動軸５７ａの軸方向である。
【００３５】
第二アーム５７における第二揺動軸５６ａを中心に揺動させられる先端側には、先端揺動基部５８が支持されている。先端揺動基部５８は、第二アーム５７に、軸方向が第二回動軸５７ａの軸方向と略直角な先端揺動軸５８ａを中心に、回動可能に支持されている。先端揺動基部５８には、先端アーム５９の一端が支持されている。先端揺動基部５８が先端揺動軸５８ａを中心に回動することで、先端アーム５９が先端揺動軸５８ａを中心に揺動する。
先端アーム５９は、先端揺動基部５８に、軸方向が先端揺動軸５８ａの軸方向と略直角な先端回動軸５９ａを中心に回動可能に支持されている。先端アーム５９の延在方向は、略先端回動軸５９ａの軸方向である。
先端アーム５９の先端には、図示省略した取付機構が配設されており、当該取付機構を介して、エンドエフェクタが、ロボット５１に取り付けられる。
【００３６】
基台５３には、基部回動軸５４ａを中心に回動基部５４を回動させるためのモーターユニット（図示省略）が配設されている。
第一アーム５５には、第一揺動軸５５ａを中心に第一アーム５５を揺動させるためのモーターユニット（図示省略）と、第二揺動軸５６ａを中心にアーム揺動基部５６を回動させて、第二揺動軸５６ａを中心に第二アーム５７を揺動させるためのモーターユニット（図示省略）と、第二回動軸５７ａを中心に第二アーム５７を回動させるためのモーターユニット（図示省略）と、が配設されている。
それぞれのモーターユニットは、モーターユニット１と、基本的に同様の構成を有している。
回動基部５４と、第一アーム５５と、アーム揺動基部５６と、第二アーム５７とが、被駆動体に相当する。
【００３７】
図４に示すように、第二アーム５７を構成するアーム枠５７１には、モーターユニット６０と、モーターユニット７０と、が配設されている。モーターユニット６０は、先端揺動軸５８ａを中心に先端揺動基部５８を回動させて、先端揺動軸５８ａを中心に先端アーム５９を揺動させるための揺動ユニット６０Ａを構成する。モーターユニット７０は、先端回動軸５９ａを中心に先端アーム５９を回動させるための回動ユニット７０Ａを構成する。モーターユニット６０及びモーターユニット７０は、モーターユニット１と、基本的に同様の構成を有している。
【００３８】
揺動ユニット６０Ａは、モーターユニット６０と、揺動体プーリー６２と、揺動ベルト６５、と揺動基部軸６４と、を備えている。モーターユニット６０は、揺動モーター６１と、揺動プーリー６３と、図示省略したブレーキ２１と、を備えている。
モーターユニット６０は、モーターユニット６０が備える出力軸１２の軸方向が先端揺動軸５８ａの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠５７１に固定されている。揺動体プーリー６２は、揺動基部軸６４を介して、先端揺動基部５８に、先端揺動軸５８ａを中心に回動する位置に固定されている。揺動体プーリー６２とモーターユニット６０の揺動プーリー６３とは、先端揺動軸５８ａの軸方向において、略同一の位置に位置している。揺動体プーリー６２と揺動プーリー６３とには、揺動ベルト６５が掛け渡されている。
【００３９】
揺動モーター６１が稼動すると、揺動プーリー６３が回動させられる。揺動プーリー６３の回動が揺動ベルト６５を介して揺動体プーリー６２に伝えられ、揺動プーリー６３の回動に同期して揺動体プーリー６２が回動させられる。揺動体プーリー６２が回動させられることで、揺動体プーリー６２が固定された先端揺動基部５８が、先端揺動軸５８ａを中心に回動する。先端揺動基部５８に支持されている先端アーム５９が、先端揺動軸５８ａを中心に揺動させられる。
【００４０】
回動ユニット７０Ａは、モーターユニット７０と、回動体プーリー７２と、回動ベルト７５と、回動伝達軸７４と、回動伝達歯車７６ａと、回動伝達歯車７６ｂと、先端アーム軸７９と、を備えている。モーターユニット７０は、回動モーター７１と、回動プーリー７３と、を備えている。
モーターユニット７０は、モーターユニット７０が備える出力軸１２の軸方向が先端揺動軸５８ａの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠５７１に固定されている。モーターユニット７０は、モーターユニット６０と並べて配設されている。モーターユニット７０とモーターユニット６０とは、モーターユニット７０における回動プーリー７３と、モーターユニット６０の揺動プーリー６３とが、先端揺動軸５８ａの軸方向において、反対側に位置する方向で配設されている。
【００４１】
回動伝達軸７４は、先端揺動基部５８において、揺動体プーリー６２が固定された側と先端揺動軸５８ａの軸方向における反対側に配設されている。回動伝達軸７４は、先端揺動基部５８の内部からアーム枠５７１の先端にかけて、延在している。回動伝達軸７４は回動中心が先端揺動軸５８ａと略一致しており、アーム枠５７１に対して先端揺動基部５８を支持する軸とは独立して、回動可能に支持されている。
回動体プーリー７２は、回動伝達軸７４のアーム枠５７１側の先端に、先端揺動軸５８ａを中心に回動する位置に固定されている。回動体プーリー７２とモーターユニット７０の回動プーリー７３とは、先端揺動軸５８ａの軸方向において、略同一の位置に位置している。回動体プーリー７２と回動プーリー７３とには、回動ベルト７５が掛け渡されている。
回動伝達歯車７６ａは、回動伝達軸７４における先端揺動基部５８の内部側の先端に、固定されている。回動伝達歯車７６ｂは、先端アーム軸７９の先端に固定されており、回動伝達歯車７６ａと噛合っている。先端アーム軸７９は、回動伝達歯車７６ｂが固定された反対側の一端が先端アーム５９に固定されており、回動中心が先端回動軸５９ａと略一致している。回動伝達歯車７６ａ及び回動伝達歯車７６ｂは、笠歯車であり、先端アーム軸７９の軸と回動伝達軸７４の軸とは、略直交している。
【００４２】
回動モーター７１が稼動すると、回動プーリー７３が回動させられる。回動プーリー７３の回動が回動ベルト７５を介して回動体プーリー７２に伝えられ、回動プーリー７３の回動に同期して回動体プーリー７２が回動させられる。回動体プーリー７２が回動させられることで、回動体プーリー７２が固定された回動伝達軸７４が、先端揺動軸５８ａを中心に回動する。回動伝達軸７４が回動することで、回動伝達歯車７６ａ及び回動伝達歯車７６ｂを介して、先端アーム軸７９が回動し、先端アーム軸７９が固定されている先端アーム５９が、先端回動軸５９ａを中心に回動させられる。
先端揺動基部５８と、先端アーム５９とが、被駆動体に相当する。
【００４３】
回動基部５４を回動させるためのモーターユニットを備える回動ユニット、及び第二アーム５７を回動させるためのモーターユニットを備える回動ユニットは、回動ユニット７０Ａと同様の構成を備えている。第一アーム５５を揺動させるためのモーターユニットを備える揺動ユニット、及びアーム揺動基部５６を回動させて第二アーム５７を揺動させるためのモーターユニットを備える揺動ユニットは、揺動ユニット６０Ａと同様の構成を備えている。
【００４４】
＜他のモーターユニット例の１＞
次に、上述したモーターユニット１とは異なるモーターユニット１０１の構成例について、図５を参照して説明する。図５は、モーターユニットの構成を示す説明図である。
図５に示すように、モーターユニット１０１は、モーター１１１と、エンコーダー１５と、ブレーキ１２１と、プーリー１０２と、モータープレート１０８とを備えている。モーター１１１とブレーキ１２１とがモータープレート１０８に固定されており、モーターユニット１０１は、モータープレート１０８をロボット５１などに固定することによって、ロボット５１などに取り付けられる。モーターユニット１０１が、駆動源ユニットに相当する。
【００４５】
モーター１１１は、モーター１１と同様の構成を有し、出力軸１１２を備えている。出力軸１１２は、モーター１１１の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート１０８には、軸孔１０８ａが形成されている。出力軸１１２が軸孔１０８ａを貫通する状態で、モーター１１１の端面がモータープレート１０８に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター１１１がモータープレート１０８に固定されている。モーター１１１のモータープレート１０８に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー１５が固定されている。
【００４６】
モータープレート１０８におけるモーター１１１が固定されている反対面には、ブレーキ１２１と、プーリー１０２と、ブレーキプレート１０９と、が配設されている。
ブレーキプレート１０９は、取付部９９ａと、側壁部９９ｂと、プレート部９９ｃとを有している。ブレーキプレート１０９は、取付部９９ａがモータープレート１０８に当接して、モータープレート１０８に固定されている。側壁部９９ｂは、取付部９９ａから略垂直に立ち上がっている。プレート部９９ｃは、側壁部９９ｂから、モータープレート１０８と略平行に張り出している。プレート部９９ｃと、側壁部９９ｂと、モータープレート１０８とで囲まれた空間が形成されており、当該空間に、ブレーキ１２１及びプーリー１０２が配設されている。当該空間を構成する側壁部９９ｂには、出力ベルト１０５を配設するための開口が形成されている。
【００４７】
ブレーキ１２１は、ブレーキ２１と同様の構成を有している。ブレーキ１２１は、モータープレート３に配設されたブレーキ２１と同様に、ブレーキプレート１０９のプレート部９９ｃにおけるモータープレート１０８に臨む面に配設されている。
【００４８】
プーリー１０２は、ブレーキ１２１とモータープレート１０８との間で、出力軸１１２に固定されている。プーリー１０２は、プーリーハブ１０３と、プーリー体１０４と、を備えている。プーリーハブ１０３は、プーリーハブ３３と同様の構成を有している。プーリーハブ１０３は、モータープレート１０８の直近で、出力軸１１２に固定されている。プーリー体１０４は、プーリー体３４のプーリーディスク３４ａ及びプーリー輪３４ｂと同様の、プーリーディスク１０４ａ及びプーリー輪１０４ｂを有している。プーリー１０２は、プーリーディスク１０４ａ及びプーリー輪１０４ｂによって形成された略円柱形状の空間の開口を、プレート部９９ｃに向けた状態で、出力軸１１２に固定されている。プーリー１０２の略円柱形状の空間には、ブレーキ１２１が位置している。
モーター１１１が、駆動源に相当する。プーリー１０２が、出力部材に相当する。ブレーキ１２１が、制動手段に相当する。
【００４９】
＜他のモーターユニット例の２＞
次に、上述したモーターユニット１及びモーターユニット１０１とは異なるモーターユニット２０１の構成例について、図６を参照して説明する。図６は、モーターユニットの構成を示す説明図である。
図６に示すように、モーターユニット２０１は、モーター２１１と、ブレーキ２２１と、プーリー２０２と、モータープレート２０８とを備えている。モーター２１１とブレーキ２２１とがモータープレート２０８に固定されており、モーターユニット２０１は、モータープレート２０８をロボット５１などに固定することによって、ロボット５１などに取り付けられる。モーターユニット２０１が、駆動源ユニットに相当する。
【００５０】
モーター２１１は、モーター１１やモーター１１１と同様の構成を有し、出力軸２１２を備えている。出力軸２１２は、モーター２１１の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート２０８には、軸孔２０８ａが形成されている。出力軸２１２が軸孔２０８ａを貫通する状態で、モーター２１１の端面がモータープレート２０８に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター２１１がモータープレート２０８に固定されている。モーター２１１のモータープレート２０８に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー１５（図示省略）が固定されている。
【００５１】
モータープレート２０８におけるモーター２１１が固定されている反対面には、ブレーキ２２１が配設されている。
ブレーキ２２１は、プーリー２０２と、可動板２６と、ブレーキ枠２２７と、電磁石２８と、ブレーキばね２９と、を備えている。可動板２６と、電磁石２８と、ブレーキばね２９とは、モーターユニット１のブレーキ２１が備える可動板２６と電磁石２８とブレーキばね２９と、同様である。
【００５２】
ブレーキ枠２２７は、取付部２２７ａと、側壁部２２７ｂと、プレート部２２７ｃとを有している。
ブレーキ枠２２７は、取付部２２７ａがモータープレート２０８に当接して、モータープレート２０８に固定されている。側壁部２２７ｂは、取付部２２７ａから略垂直に立ち上がっている。プレート部２２７ｃは、側壁部２２７ｂから、モータープレート２０８と略平行に張り出している。プレート部２２７ｃと、側壁部２２７ｂと、モータープレート２０８とで囲まれた空間が形成されており、当該空間に、プーリー２０２などのブレーキ２２１を構成する構成要素が配設されている。当該空間を形成する側壁部２２７ｂには、出力ベルト１０５を配設するための開口が形成されている。プレート部２２７ｃには、出力軸２１２に勘合したプーリーハブ２０３が当たらないようにするための逃がし穴が形成されている。
プレート部２２７ｃにおけるモータープレート２０８に臨む側の面を、固定面２２７ｄと表記する。ブレーキ枠２２７がモータープレート２０８に固定された状態で、固定面２２７ｄの面方向は、出力軸２１２の軸方向に略直交する方向である。プレート部２２７ｃが、固定枠に相当する。固定面２２７ｄが、固定枠面に相当する。
【００５３】
プーリー２０２は、プーリーハブ２０３と、プーリー体２０４と、を備えている。プーリーハブ２０３はブレーキハブ２３と同様の構成であり、取付孔が出力軸２１２に係合している。
プーリー体２０４は、プーリーディスク２０６と、プーリー輪２０５とを有している。プーリーディスク２０６は、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。プーリー輪２０５は、円筒形状を有している。プーリー輪２０５の円筒形状の一端がプーリーディスク２０６に外嵌して、プーリーディスク２０６とプーリー輪２０５とが一体にされて、プーリー体２０４が形成されている。一体にされたプーリーディスク２０６とプーリー輪２０５とで略円柱形状の空間を形成している。プーリーディスク２０６の勘合孔がプーリーハブ２０３に外嵌した状態で、図示省略した固定部材によって、プーリー体２０４が、プーリーハブ２０３に固定されて、プーリー２０２が形成されている。
【００５４】
プーリーハブ２０３は、係合孔を出力軸２１２が貫通して、出力軸２１２に係止されている。プーリーハブ２０３の係合孔と出力軸２１２とには、図示省略したキー溝が形成されている。両方のキー溝に係合したキーによって、プーリーハブ２０３は、出力軸２１２に対して、出力軸２１２の軸方向に摺動可能であり、出力軸２１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸２１２に係止されている。プーリーハブ２０３に固定されているプーリー体２０４のプーリーディスク２０６は、板面の面方向が出力軸２１２の軸方向に略直交する方向である。
【００５５】
プーリー２０２は、略円柱形状の空間の開口をモータープレート２０８に向けた状態で、出力軸２１２に支持されている。プーリー２０２のプーリーディスク２０６は、プレート部２２７ｃの直近に位置しており、固定面２２７ｄに対向している。プーリー２０２の略円柱形状の空間には、可動板２６と、電磁石２８と、ブレーキばね２９と、が配設されている。
プーリーハブ２０３とプーリーディスク２０６、又はプーリーディスク２０６が、軸接続部及び制動板に相当する。固定面２２７ｄに対向しているプーリーディスク２０６の一面が、第一面に相当する。プーリー輪２０５が、出力伝達部に相当する。
【００５６】
可動板２６、電磁石２８、及びブレーキばね２９は、モーターユニット１のブレーキ２１が備える可動板２６、電磁石２８、又はブレーキばね２９と、同様の構成であり、モーターユニット１における配設位置と略同様に配設されている。
複数の案内軸２２５が電磁石２８の枠体に立設されている。可動板２６は、周辺近くに形成された孔が、それぞれ案内軸２２５に係合して、出力軸２１２の軸方向に摺動自在に、支持されている。
【００５７】
図６は、ブレーキ２２１が制動を実施している（ブレーキを掛けている）状態を示している。図６ように、ブレーキばね２９が、可動板２６をプーリーディスク２０６の方に付勢している。可動板２６、及びプーリーディスク２０６を有するプーリー２０２は、出力軸２１２の軸方向に摺動可能である。可動板２６がプーリーディスク２０６の方に付勢されることにより、可動板２６が移動してプーリーディスク２０６に当接し、プーリーディスク２０６（プーリー２０２）が、ブレーキ枠２２７におけるプレート部２２７ｃの方に付勢され、移動する。移動したプーリー２０２のプーリーディスク２０６の部分が、ブレーキ枠２２７におけるプレート部２２７ｃの固定面２２７ｄに当接して、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられる。
【００５８】
ブレーキ枠２２７とモーター２１１との相対位置は、モータープレート２０８を介して固定されている。プーリーディスク２０６が固定されているプーリーハブ２０３は、出力軸２１２に対して、出力軸２１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸２１２に係止されている。プーリーディスク２０６が、ブレーキ枠２２７の固定面２２７ｄに、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられることで、出力軸２１２の回動が制動される。
モーター２１１が、駆動源に相当する。プーリー２０２が、出力部材に相当する。ブレーキ２２１が、制動手段に相当する。
【００５９】
以下、実施形態による効果を記載する。本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）モーターユニット１では、ブレーキ２１が、プーリー３１の略円柱形状の空間に配設されている。モーターユニット１０１では、プーリー１０２の略円柱形状の空間に、ブレーキ１２１が配設されている。したがって、ブレーキ２１とプーリー３１とが、又はブレーキ１２１とプーリー１０２とが、出力軸１２、又は出力軸１１２の軸方向において一部が同じ位置に位置している。これにより、ブレーキとプーリーとが出力軸の軸方向において並べられている構成にくらべて、モーターユニット１、及びモーターユニット１０１を、出力軸１２、又は出力軸１１２の軸方向において、短くすることができる。
【００６０】
（２）モーターユニット２０１のプーリー２０２は、プーリーハブ２０３と、プーリー体２０４と、を備えている。プーリーハブ２０３はブレーキハブ２３と同様の構成であり、出力軸２１２に対して、出力軸２１２の軸方向に摺動可能であり、出力軸２１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸２１２に係止されている。プーリー体２０４は、プーリーディスク２０６と、プーリー輪２０５とを有しており、プーリーディスク２０６は、ブレーキ２１におけるブレーキ板２２の摩擦板２４と同様の位置に配設されている。この構成により、プーリー２０２は、ブレーキ２１におけるブレーキ板２２及びプーリー３１の機能を有している。ブレーキ板２２とプーリー３１とをそれぞれ備えるモーターユニット１にくらべて、モーターユニット２０１を、出力軸２１２の軸方向において、短くすることができる。
【００６１】
（３）ロボット５１は、軸方向の長さを短くできるモーターユニット１を備えている。これにより、モーターユニット１を内蔵する第二アーム５７などが大きくなることを抑制することができる。モーターの出力軸とは別にブレーキ軸を備える構成のモーターユニットを使用する場合にくらべて、モーターユニットを配置するために必要な体積を小さくすることができる。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限らない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。
【００６３】
（変形例１）前記実施形態においては、ブレーキ２１などは、いわゆる電磁ブレーキであったが、制動手段が電磁ブレーキであることは必須ではない。また、摩擦力を利用する摩擦ブレーキであることも必須ではない。例えば、回動側と固定側との間に介在させた磁性粉体を磁化させて鎖状につながらせることによって、回動側と固定側とを連結させる制動装置であってもよい。例えば、回動側と固定側とに設けた歯車などの係止部材を互いに係合させることによって、回動側と固定側とを連結させる制動装置であってもよい。
【００６４】
（変形例２）前記実施形態においては、モーターユニット１などは、モーター１１と、エンコーダー１５とを備えていたが、駆動源がエンコーダーを備えることは必須ではない。ロボットのアームなどにエンコーダーを配設し、アームなどの回動角度を検出して、アームなどの回動角度に基づいて制御を実施してもよい。また、ステッピングモーターなどのように、回動角度を精密に規定できる駆動源を用いる構成であってもよい。
【００６５】
（変形例３）前記実施形態においては、出力軸１２などは、モーター１１のローターの回動が直接伝えられる構成であったが、出力軸は駆動源に直結する出力軸に限らない。出力軸は、減速機などを介してローターなどに接続されたものであってもよい。この場合、減速機などを含むモーターが、駆動源に相当する。
【００６６】
（変形例４）前記実施形態においては、揺動ベルト６５や回動ベルト７５はいわゆる平ベルトとであったが、出力部材からの力を伝える手段は平ベルトに限らない。力を伝える手段は、歯付きベルトやＶベルトのようなベルトであってもよいし、歯車機構などであってもよい。
【００６７】
（変形例５）前記実施形態においては、ブレーキ２１などは、ブレーキばね２９が当接して付勢する可動板２６を備えていた。可動板２６を備えることで、ブレーキばね２９に加わる、出力軸１２などの軸まわり方向の力を小さくすることができる。しかし、制動手段が可動板２６のような部材を備えることは必須ではない。付勢手段が可動板を介することなく制動板を付勢する構成であってもよい。この場合、付勢手段と制動板との接触面の摩擦係数を小さくすることで、付勢手段に加わる、出力軸の軸まわり方向の力を小さくすることができる。または、出力軸の軸まわり方向の移動を規制された部材を介して、付勢手段を制動板に当接させることで、付勢手段に加わる、出力軸の軸まわり方向の力を小さくすることができる。
【００６８】
（変形例６）前記実施形態においては、ロボット５１はいわゆる垂直多関節ロボットであった。しかし、実施形態において説明したようなモーターユニット１などの駆動源ユニットを用いて、駆動源ユニットが占める体積を小さくすることで、小型化することができるロボットは、垂直多関節ロボットに限らない。ロボットは、水平多関節ロボットや、直交ロボットなど、他の形状のロボットであってもよい。
【００６９】
（変形例７）前記実施形態においては、モーターユニット１などの駆動源ユニットを用いる対象の装置として、ロボット５１を例に説明したが、モーターユニット１などのような駆動源ユニットを用いる対象の装置は、ロボットに限らない。駆動源ユニットによって駆動される被駆動体を備え、当該被駆動体の動作を制動する必要があるような装置は、上記実施形態において説明したモーターユニット１などのような駆動源ユニットを用いることで、駆動源ユニットが占める体積を小さくして、装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…モーターユニット、１１…モーター、１２…出力軸、２１…ブレーキ、２２…ブレーキ板、２３…ブレーキハブ、２４…摩擦板、２６…可動板、２７…固定枠、２７ａ…固定面、２８…電磁石、３１…プーリー、５１…ロボット、５３…基台、５４…回動基部、５４ａ…基部回動軸、５５…第一アーム、５５ａ…第一揺動軸、５６…アーム揺動基部、５６ａ…第二揺動軸、５７…第二アーム、５７ａ…第二回動軸、５８…先端揺動基部、５８ａ…先端揺動軸、５９…先端アーム、５９ａ…先端回動軸、６０…モーターユニット、６１…揺動モーター、６３…揺動プーリー、７０…モーターユニット、７１…回動モーター、７３…回動プーリー、９９ａ…取付部、９９ｂ…側壁部、９９ｃ…プレート部、１０１…モーターユニット、１０２…プーリー、１１１…モーター、１１２…出力軸、１２１…ブレーキ、２０１…モーターユニット、２０２…プーリー、２０３…プーリーハブ、２０４…プーリー体、２０５…プーリー輪、２０６…プーリーディスク、２１１…モーター、２１２…出力軸、２２１…ブレーキ、２２７…ブレーキ枠、２２７ｄ…固定面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源と制動装置とを備える駆動源ユニット、及び駆動源ユニットを備えるロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アームの先端に、作業内容に対応した溶接ガン、塗装ガンなどのエンドエフェクタを取り付けられ、当該作業を実施する産業用ロボットが知られている。そのような産業用ロボットは、アームを駆動すると共に、任意の位置で停止させて停止位置に維持することが必要である。そのようなロボットを駆動するために、駆動用の駆動源と停止用の制動装置とを組み合わせた駆動源ユニットが用いられている。
【０００３】
特許文献１には、アーム構造体を構成するケーシング内に、アームを駆動するためのモータを配設して、アーム構造体のケーシングの軽量化及び小型化を行う、産業用ロボットのアーム構造体が開示されている。しかし、内蔵するモーターのサイズによって、ケーシングの小型化は制限をうけるため、モーターのサイズを小さくすることが求められる。
特許文献２には、被駆動体を駆動するモータと、モータと別体に形成され、ブレーキ軸を介してモータの回転を規制するブレーキと、モータの出力軸とブレーキ軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達部と、を備える多関節ロボット及びロボットシステムが開示されている。特許文献２によれば、モータの出力軸とは別にブレーキ軸を設けることで、ブレーキを含めたモータの出力軸方向の長さを短くすることができる。これにより、当該モータを内蔵するアームを小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３６４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−９４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されたような多関節ロボットでは、モータの出力軸に略直角な方向においては、ブレーキ軸とモータとを並列させることに起因して、ブレーキとモータとを配置するために必要な幅が増大するという課題があった。このため、特許文献２に開示された発明を適用しても、ロボットなどを、必ずしも小型化できないという課題があった。アームにおけるモータの配設位置によっては、モータ及びブレーキを収容するために必要なアームの大きさが増大する可能性があるという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる駆動源ユニットは、中心軸まわりに回動する出力軸を備える駆動源と、前記出力軸に係合しており、前記出力軸と略一体に、前記中心軸まわりに回動する出力部材と、前記出力軸の軸方向において前記駆動源と並べて配設されており、前記出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、前記出力部材と前記制動手段とは、前記出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例にかかる駆動源ユニットによれば、制動手段は出力軸の軸方向において駆動源と並べて配設されている。これにより、出力軸の軸方向に直交する方向において、制動手段が駆動源と並べて配設されている構成にくらべて、出力軸の軸方向に直交する方向において駆動源ユニットが大きくなることを抑制することができる。
出力部材と制動手段とは、出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されている。これにより、出力部材と制動手段とが出力軸の軸方向に並べられた構成にくらべて、出力部材と制動手段とを合わせた出力軸の軸方向における大きさを小さくすることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる駆動源ユニットは、前記制動手段が、略円板形状を有し、前記出力軸に対して、前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止され、前記出力軸の軸方向における相対移動が許容されて、前記出力軸に係止された制動板と、前記制動板の第一面に前記出力軸の軸方向において対向する固定枠面を備え、前記駆動源に対して位置が固定された固定枠と、前記制動板の前記第一面の反対側の第二面に、前記出力軸の軸方向において対向する可動板面を備え、前記可動板面が前記第二面に対して離接する方向に移動可能な可動板と、前記可動板を、前記可動板面が前記第二面に近接する方向に付勢する付勢手段と、前記可動板を、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記第二面から離間させる方向に移動させることが可能な可動板移動手段と、を備えることが好ましい。
【００１０】
この駆動源ユニットによれば、可動板は制動板の第二面に対して離接方向に移動可能であって、付勢手段によって第二面に近接する方向に付勢される。制動板は出力軸の軸方向における相対移動が許容されており、第一面が固定枠の固定枠面と対向している。この構成により、付勢手段によって付勢された可動板が制動板の第二面に当接し、当接した可動板によって押された制動板の第一面が、対向する固定枠面に当接する。固定枠は駆動源に対して位置が固定されており、制動板は出力軸に対して出力軸の回動方向における相対移動が略禁止されている。これにより、付勢手段の付勢力によって押し当てられた制動板の第一面と固定枠の固定枠面との摩擦力によって、付勢駆動源に対する出力軸の軸まわりの回動を制動することができる。
可動板移動手段によって、付勢手段の付勢力に抗して可動板を第二面から離間させる方向に移動させることで、制動板の第一面と固定枠の固定枠面とが当接した状態を解除することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる駆動源ユニットは、前記出力部材は、前記出力軸に対する前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止されて前記出力軸に係合している軸接続部と、前記軸接続部と一体に形成されており、前記駆動源の出力を伝達する出力伝達部と、を備え、前記出力伝達部の少なくとも一部分が、前記出力軸の軸方向において、前記制動手段の少なくとも一部分と同じ位置に配設されており、前記軸接続部が、前記制動板であることが好ましい。
【００１２】
この駆動源ユニットによれば、軸接続部と制動板とが共通の部材である。軸接続部と制動板とをそれぞれ個別に設ける構成にくらべて、出力部材と制動手段とを合わせた大きさを、小さくすることができる。
【００１３】
［適用例４］本適用例にかかるロボットは、上記適用例のいずれかに記載の駆動源ユニットと、前記駆動源ユニットによって駆動される被駆動体と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本適用例にかかるロボットによれば、出力部材と制動手段とを合わせた大きさを小さくすることができる駆動源ユニットを備えることで、駆動源ユニットが占める体積を小さくすることができる。駆動源ユニットが占める体積を小さくすることで、ロボットを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】モーターユニットの構成を示す説明図。
【図２】（ａ）は、制動をしている（ブレーキを掛けている）状態のブレーキを示す模式断面図。（ｂ）は、制動をしていない（ブレーキを掛けていない）状態のブレーキを示す模式断面図。
【図３】ロボットシステムの全体構成を示す説明図。
【図４】アーム部分におけるモーターユニットの配置例を示す説明図。
【図５】モーターユニットの構成を示す説明図。
【図６】モーターユニットの構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、駆動源ユニット、及びロボットについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、多関節ロボットのアームを駆動するために用いられるモーターユニットを例にして説明する。なお、以下の説明において参照する図面では、図示の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００１７】
＜モーターユニット＞
最初に、モーターユニット１について、図１を参照して説明する。図１は、モーターユニットの構成を示す説明図である。モーターユニット１が、駆動源ユニットに相当する。
図１に示すように、モーターユニット１は、モーター１１と、エンコーダー１５と、ブレーキ２１と、プーリー３１と、モータープレート３とを備えている。モーター１１とブレーキ２１とがモータープレート３に固定されており、モーターユニット１は、モータープレート３をロボット５１（図３参照）に固定することによって、ロボット５１に取り付けられている。
【００１８】
モーター１１は、略円柱形状の外形を有し、出力軸１２を備えている。出力軸１２は、モーター１１の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート３には、軸孔３ａが形成されている。出力軸１２が軸孔３ａを貫通する状態で、モーター１１の端面がモータープレート３に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター１１がモータープレート３に固定されている。モーター１１のモータープレート３に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー１５が固定されている。
【００１９】
モータープレート３におけるモーター１１が固定されている反対面には、ブレーキ２１が配設されている。ブレーキ２１は、ブレーキ２１を構成する部材が、モータープレート３、又は軸孔３ａを貫通して突出した出力軸１２に固定されることによって、モータープレート３に固定されている。ブレーキ２１の構成の詳細は、後述する。
【００２０】
プーリー３１は、プーリーハブ３３と、プーリー体３４と、を備えている。プーリーハブ３３は、外径が異なる２枚の円板が中心軸を合わせて一体にされ、中心位置に取付孔が形成された形状を有している。プーリーハブ３３は、取付孔が出力軸１２に勘合して、図示省略した固定部材によって、出力軸１２に固定されている。プーリー体３４は、プーリーディスク３４ａと、プーリー輪３４ｂとを有している。プーリーディスク３４ａは、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。プーリー輪３４ｂは、円筒形状を有している。プーリー輪３４ｂの円筒形状の一端がプーリーディスク３４ａに外嵌して、プーリーディスク３４ａとプーリー輪３４ｂとが一体にされて、プーリー体３４が形成されている。一体にされたプーリーディスク３４ａとプーリー輪３４ｂとで略円柱形状の空間を形成している。プーリーディスク３４ａの勘合孔がプーリーハブ３３に外嵌した状態で、図示省略した固定部材によって、プーリー体３４がプーリーハブ３３に固定されて、プーリー３１が形成されている。
【００２１】
プーリー３１は、略円柱形状の空間の開口をモータープレート３に向けた状態で、出力軸１２に固定されている。プーリー３１の略円柱形状の空間には、ブレーキ２１が配設されている。
モーター１１が、駆動源に相当する。プーリー３１が、出力部材に相当する。ブレーキ２１が、制動手段に相当する。
【００２２】
＜ブレーキ＞
次に、モーターユニット１を構成するブレーキ２１について、図２を参照して説明する。図２は、ブレーキの構成を示す模式断面図である。図２（ａ）は、制動をしている（ブレーキを掛けている）状態のブレーキを示す模式断面図であり、図２（ｂ）は、制動をしていない（ブレーキを掛けていない）状態のブレーキを示す模式断面図である。
【００２３】
図２に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキ板２２と、可動板２６と、固定枠２７と、電磁石２８と、ブレーキばね２９と、を備えている。
固定枠２７は、円筒の一端が円板で塞がれて、一方が開口した円柱形状の円柱空間２７ｂが形成された形状を有している。固定枠２７における円板部分の、円柱空間２７ｂに臨む面を、固定面２７ａと表記する。円板の中央には穴が形成されており、固定枠２７は、当該穴を出力軸１２が貫通し、円筒空間の開口がモータープレート３で塞がれる状態で、モータープレート３に固定されている。固定枠２７がモータープレート３に固定された状態で、固定面２７ａの面方向は、出力軸１２の軸方向に略直交する方向である。
固定面２７ａが、固定枠面に相当する。
【００２４】
ブレーキ板２２は、ブレーキハブ２３と摩擦板２４とを有している。ブレーキハブ２３は、外径が異なる２枚の円板が中心軸を合わせて一体にされ、中心位置に係合孔が形成された形状を有している。摩擦板２４は、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。摩擦板２４は、勘合孔がブレーキハブ２３の外径に外嵌して、ブレーキハブ２３と一体にされている。
ブレーキハブ２３は、係合孔を出力軸１２が貫通して、出力軸１２に係止されている。係合孔と出力軸１２とには、図示省略したキー溝が形成されている。両方のキー溝に係合したキーによって、ブレーキハブ２３は、出力軸１２に対して、出力軸１２の軸方向に摺動可能であり、出力軸１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸１２に係止されている。ブレーキハブ２３に固定されている摩擦板２４は、板面の面方向が出力軸１２の軸方向に略直交する方向である。ブレーキ板２２は、モータープレート３に固定された固定枠２７の円柱空間２７ｂに位置しており、摩擦板２４の一面は、固定枠２７の固定面２７ａに対向している。
ブレーキ板２２又は摩擦板２４が、制動板に相当する。固定面２７ａに対向している摩擦板２４の一面が、第一面に相当する。
【００２５】
電磁石２８は、円筒形状を有している。電磁石２８は、円柱空間２７ｂに位置しており、中央の穴を出力軸１２が貫通しており、円筒形状の一端がモータープレート３に当接して、モータープレート３に固定されている。電磁石２８におけるモータープレート３に当接した反対側の端が、電磁石２８の吸着面である。電磁石２８が、可動板移動手段に相当する。
【００２６】
可動板２６は、中央に穴が形成された円板形状を有している。可動板２６は、電磁石２８と摩擦板２４の間に位置しており、円板の両面が、それぞれ電磁石２８の吸着面又は摩擦板２４に対向している。円柱空間２７ｂの側壁の近くには、複数の案内軸２５が固定枠２７における円板部分の周辺近くから電磁石２８の枠体に差し渡されている。可動板２６は、周辺近くに形成された孔が、それぞれ案内軸２５に係合して、出力軸１２の軸方向に摺動自在に、支持されている。摩擦板２４において可動板２６に対向する面が、第二面に相当する。
可動板２６は、磁性材料で構成されており、電磁石２８によって吸着可能である。磁性材料は、例えば、鉄や、鉄系の合金や、磁性を有するステンレス鋼などである。
【００２７】
ブレーキばね２９は、複数のブレーキばね２９が、電磁石２８の吸着面の周囲に配設されている。ブレーキばね２９は、一端が電磁石２８の吸着面の周囲の枠体に形成された凹部に勘合して固定されている。ブレーキばね２９のもう一端は、可動板２６に当接しており、可動板２６を、摩擦板２４の方に付勢している。ブレーキばね２９が、付勢手段に相当する。
【００２８】
図２（ａ）は、ブレーキ２１が制動を実施している（ブレーキを掛けている）状態を示している。図２（ａ）に示すように、ブレーキばね２９が、可動板２６を摩擦板２４の方に付勢している。可動板２６、及び摩擦板２４を有するブレーキ板２２は、出力軸１２の軸方向に摺動可能である。可動板２６が摩擦板２４の方に付勢されることにより、可動板２６が移動して摩擦板２４に当接し、摩擦板２４（ブレーキ板２２）が、固定枠２７における円板部分の方に付勢され、移動する。移動したブレーキ板２２の摩擦板２４が、固定枠２７における円板部分の固定面２７ａに当接して、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられる。
固定枠２７とモーター１１との相対位置は、モータープレート３を介して固定されている。摩擦板２４が固定されているブレーキハブ２３は、出力軸１２に対して、出力軸１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸１２に係止されている。摩擦板２４が、固定枠２７の固定面２７ａに、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられることで、出力軸１２の回動が制動される。
【００２９】
図２（ｂ）は、ブレーキ２１が制動を実施していない（ブレーキを掛けていない）状態を示している。図２（ｂ）に示すように、電磁石２８が、ブレーキばね２９の付勢力に抗して、可動板２６を吸着している。摩擦板２４が固定面２７ａに、ブレーキばね２９の付勢力によって押し付けられる状態が解除されているため、出力軸１２の回動が制動される状態が解除されている。
【００３０】
＜ロボット＞
次に、ロボットシステム５０を構成するロボット５１の構成について、図３、及び図４を参照して説明する。図３は、ロボットシステムの全体構成を示す説明図である。図４は、アーム部分におけるモーターユニットの配置例を示す説明図である。
【００３１】
図３に示すように、ロボットシステム５０は、ロボット５１と制御装置５２とを備えている。制御装置５２は、予め入力されたプログラムに従ってロボット５１を制御して、プログラムで規定された所定の作業を実施させる。
【００３２】
ロボット５１は、いわゆる垂直多関節ロボットである。ロボット５１は、基台５３と、回動基部５４と、第一アーム５５と、アーム揺動基部５６と、第二アーム５７と、先端揺動基部５８と、先端アーム５９と、を備えている。
【００３３】
ロボット５１は、基台５３に他の部材が組み上げられて構成されている。基台５３を床などに固定することで、ロボット５１が当該床などの上に設置される。
回動基部５４は、基台５３に、設置面に略垂直な基部回動軸５４ａを中心に回動自在に、支持されている。
第一アーム５５は、一方の端が、回動基部５４に支持されている。第一アーム５５は、回動基部５４に、軸方向が基部回動軸５４ａの軸方向と略直角な第一揺動軸５５ａを中心に、揺動可能に支持されている。
【００３４】
第一アーム５５における第一揺動軸５５ａを中心に揺動させられる先端側には、アーム揺動基部５６が支持されている。アーム揺動基部５６は、第一アーム５５に、第一揺動軸５５ａと略平行な第二揺動軸５６ａを中心に回動可能に支持されている。アーム揺動基部５６には、第二アーム５７の一端が支持されている。アーム揺動基部５６が第二揺動軸５６ａを中心に回動することで、第二アーム５７が第二揺動軸５６ａを中心に揺動する。
第二アーム５７は、アーム揺動基部５６に、軸方向が第二揺動軸５６ａの軸方向と略直角な第二回動軸５７ａを中心に、回動可能に支持されている。第二アーム５７の延在方向は、略第二回動軸５７ａの軸方向である。
【００３５】
第二アーム５７における第二揺動軸５６ａを中心に揺動させられる先端側には、先端揺動基部５８が支持されている。先端揺動基部５８は、第二アーム５７に、軸方向が第二回動軸５７ａの軸方向と略直角な先端揺動軸５８ａを中心に、回動可能に支持されている。先端揺動基部５８には、先端アーム５９の一端が支持されている。先端揺動基部５８が先端揺動軸５８ａを中心に回動することで、先端アーム５９が先端揺動軸５８ａを中心に揺動する。
先端アーム５９は、先端揺動基部５８に、軸方向が先端揺動軸５８ａの軸方向と略直角な先端回動軸５９ａを中心に回動可能に支持されている。先端アーム５９の延在方向は、略先端回動軸５９ａの軸方向である。
先端アーム５９の先端には、図示省略した取付機構が配設されており、当該取付機構を介して、エンドエフェクタが、ロボット５１に取り付けられる。
【００３６】
基台５３には、基部回動軸５４ａを中心に回動基部５４を回動させるためのモーターユニット（図示省略）が配設されている。
第一アーム５５には、第一揺動軸５５ａを中心に第一アーム５５を揺動させるためのモーターユニット（図示省略）と、第二揺動軸５６ａを中心にアーム揺動基部５６を回動させて、第二揺動軸５６ａを中心に第二アーム５７を揺動させるためのモーターユニット（図示省略）と、第二回動軸５７ａを中心に第二アーム５７を回動させるためのモーターユニット（図示省略）と、が配設されている。
それぞれのモーターユニットは、モーターユニット１と、基本的に同様の構成を有している。
回動基部５４と、第一アーム５５と、アーム揺動基部５６と、第二アーム５７とが、被駆動体に相当する。
【００３７】
図４に示すように、第二アーム５７を構成するアーム枠５７１には、モーターユニット６０と、モーターユニット７０と、が配設されている。モーターユニット６０は、先端揺動軸５８ａを中心に先端揺動基部５８を回動させて、先端揺動軸５８ａを中心に先端アーム５９を揺動させるための揺動ユニット６０Ａを構成する。モーターユニット７０は、先端回動軸５９ａを中心に先端アーム５９を回動させるための回動ユニット７０Ａを構成する。モーターユニット６０及びモーターユニット７０は、モーターユニット１と、基本的に同様の構成を有している。
【００３８】
揺動ユニット６０Ａは、モーターユニット６０と、揺動体プーリー６２と、揺動ベルト６５、と揺動基部軸６４と、を備えている。モーターユニット６０は、揺動モーター６１と、揺動プーリー６３と、図示省略したブレーキ２１と、を備えている。
モーターユニット６０は、モーターユニット６０が備える出力軸１２の軸方向が先端揺動軸５８ａの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠５７１に固定されている。揺動体プーリー６２は、揺動基部軸６４を介して、先端揺動基部５８に、先端揺動軸５８ａを中心に回動する位置に固定されている。揺動体プーリー６２とモーターユニット６０の揺動プーリー６３とは、先端揺動軸５８ａの軸方向において、略同一の位置に位置している。揺動体プーリー６２と揺動プーリー６３とには、揺動ベルト６５が掛け渡されている。
【００３９】
揺動モーター６１が稼動すると、揺動プーリー６３が回動させられる。揺動プーリー６３の回動が揺動ベルト６５を介して揺動体プーリー６２に伝えられ、揺動プーリー６３の回動に同期して揺動体プーリー６２が回動させられる。揺動体プーリー６２が回動させられることで、揺動体プーリー６２が固定された先端揺動基部５８が、先端揺動軸５８ａを中心に回動する。先端揺動基部５８に支持されている先端アーム５９が、先端揺動軸５８ａを中心に揺動させられる。
【００４０】
回動ユニット７０Ａは、モーターユニット７０と、回動体プーリー７２と、回動ベルト７５と、回動伝達軸７４と、回動伝達歯車７６ａと、回動伝達歯車７６ｂと、先端アーム軸７９と、を備えている。モーターユニット７０は、回動モーター７１と、回動プーリー７３と、を備えている。
モーターユニット７０は、モーターユニット７０が備える出力軸１２の軸方向が先端揺動軸５８ａの軸方向と略平行になる方向で、アーム枠５７１に固定されている。モーターユニット７０は、モーターユニット６０と並べて配設されている。モーターユニット７０とモーターユニット６０とは、モーターユニット７０における回動プーリー７３と、モーターユニット６０の揺動プーリー６３とが、先端揺動軸５８ａの軸方向において、反対側に位置する方向で配設されている。
【００４１】
回動伝達軸７４は、先端揺動基部５８において、揺動体プーリー６２が固定された側と先端揺動軸５８ａの軸方向における反対側に配設されている。回動伝達軸７４は、先端揺動基部５８の内部からアーム枠５７１の先端にかけて、延在している。回動伝達軸７４は回動中心が先端揺動軸５８ａと略一致しており、アーム枠５７１に対して先端揺動基部５８を支持する軸とは独立して、回動可能に支持されている。
回動体プーリー７２は、回動伝達軸７４のアーム枠５７１側の先端に、先端揺動軸５８ａを中心に回動する位置に固定されている。回動体プーリー７２とモーターユニット７０の回動プーリー７３とは、先端揺動軸５８ａの軸方向において、略同一の位置に位置している。回動体プーリー７２と回動プーリー７３とには、回動ベルト７５が掛け渡されている。
回動伝達歯車７６ａは、回動伝達軸７４における先端揺動基部５８の内部側の先端に、固定されている。回動伝達歯車７６ｂは、先端アーム軸７９の先端に固定されており、回動伝達歯車７６ａと噛合っている。先端アーム軸７９は、回動伝達歯車７６ｂが固定された反対側の一端が先端アーム５９に固定されており、回動中心が先端回動軸５９ａと略一致している。回動伝達歯車７６ａ及び回動伝達歯車７６ｂは、笠歯車であり、先端アーム軸７９の軸と回動伝達軸７４の軸とは、略直交している。
【００４２】
回動モーター７１が稼動すると、回動プーリー７３が回動させられる。回動プーリー７３の回動が回動ベルト７５を介して回動体プーリー７２に伝えられ、回動プーリー７３の回動に同期して回動体プーリー７２が回動させられる。回動体プーリー７２が回動させられることで、回動体プーリー７２が固定された回動伝達軸７４が、先端揺動軸５８ａを中心に回動する。回動伝達軸７４が回動することで、回動伝達歯車７６ａ及び回動伝達歯車７６ｂを介して、先端アーム軸７９が回動し、先端アーム軸７９が固定されている先端アーム５９が、先端回動軸５９ａを中心に回動させられる。
先端揺動基部５８と、先端アーム５９とが、被駆動体に相当する。
【００４３】
回動基部５４を回動させるためのモーターユニットを備える回動ユニット、及び第二アーム５７を回動させるためのモーターユニットを備える回動ユニットは、回動ユニット７０Ａと同様の構成を備えている。第一アーム５５を揺動させるためのモーターユニットを備える揺動ユニット、及びアーム揺動基部５６を回動させて第二アーム５７を揺動させるためのモーターユニットを備える揺動ユニットは、揺動ユニット６０Ａと同様の構成を備えている。
【００４４】
＜他のモーターユニット例の１＞
次に、上述したモーターユニット１とは異なるモーターユニット１０１の構成例について、図５を参照して説明する。図５は、モーターユニットの構成を示す説明図である。
図５に示すように、モーターユニット１０１は、モーター１１１と、エンコーダー１５と、ブレーキ１２１と、プーリー１０２と、モータープレート１０８とを備えている。モーター１１１とブレーキ１２１とがモータープレート１０８に固定されており、モーターユニット１０１は、モータープレート１０８をロボット５１などに固定することによって、ロボット５１などに取り付けられる。モーターユニット１０１が、駆動源ユニットに相当する。
【００４５】
モーター１１１は、モーター１１と同様の構成を有し、出力軸１１２を備えている。出力軸１１２は、モーター１１１の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート１０８には、軸孔１０８ａが形成されている。出力軸１１２が軸孔１０８ａを貫通する状態で、モーター１１１の端面がモータープレート１０８に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター１１１がモータープレート１０８に固定されている。モーター１１１のモータープレート１０８に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー１５が固定されている。
【００４６】
モータープレート１０８におけるモーター１１１が固定されている反対面には、ブレーキ１２１と、プーリー１０２と、ブレーキプレート１０９と、が配設されている。
ブレーキプレート１０９は、取付部９９ａと、側壁部９９ｂと、プレート部９９ｃとを有している。ブレーキプレート１０９は、取付部９９ａがモータープレート１０８に当接して、モータープレート１０８に固定されている。側壁部９９ｂは、取付部９９ａから略垂直に立ち上がっている。プレート部９９ｃは、側壁部９９ｂから、モータープレート１０８と略平行に張り出している。プレート部９９ｃと、側壁部９９ｂと、モータープレート１０８とで囲まれた空間が形成されており、当該空間に、ブレーキ１２１及びプーリー１０２が配設されている。当該空間を構成する側壁部９９ｂには、出力ベルト１０５を配設するための開口が形成されている。
【００４７】
ブレーキ１２１は、ブレーキ２１と同様の構成を有している。ブレーキ１２１は、モータープレート３に配設されたブレーキ２１と同様に、ブレーキプレート１０９のプレート部９９ｃにおけるモータープレート１０８に臨む面に配設されている。
【００４８】
プーリー１０２は、ブレーキ１２１とモータープレート１０８との間で、出力軸１１２に固定されている。プーリー１０２は、プーリーハブ１０３と、プーリー体１０４と、を備えている。プーリーハブ１０３は、プーリーハブ３３と同様の構成を有している。プーリーハブ１０３は、モータープレート１０８の直近で、出力軸１１２に固定されている。プーリー体１０４は、プーリー体３４のプーリーディスク３４ａ及びプーリー輪３４ｂと同様の、プーリーディスク１０４ａ及びプーリー輪１０４ｂを有している。プーリー１０２は、プーリーディスク１０４ａ及びプーリー輪１０４ｂによって形成された略円柱形状の空間の開口を、プレート部９９ｃに向けた状態で、出力軸１１２に固定されている。プーリー１０２の略円柱形状の空間には、ブレーキ１２１が位置している。
モーター１１１が、駆動源に相当する。プーリー１０２が、出力部材に相当する。ブレーキ１２１が、制動手段に相当する。
【００４９】
＜他のモーターユニット例の２＞
次に、上述したモーターユニット１及びモーターユニット１０１とは異なるモーターユニット２０１の構成例について、図６を参照して説明する。図６は、モーターユニットの構成を示す説明図である。
図６に示すように、モーターユニット２０１は、モーター２１１と、ブレーキ２２１と、プーリー２０２と、モータープレート２０８とを備えている。モーター２１１とブレーキ２２１とがモータープレート２０８に固定されており、モーターユニット２０１は、モータープレート２０８をロボット５１などに固定することによって、ロボット５１などに取り付けられる。モーターユニット２０１が、駆動源ユニットに相当する。
【００５０】
モーター２１１は、モーター１１やモーター１１１と同様の構成を有し、出力軸２１２を備えている。出力軸２１２は、モーター２１１の略円柱形状の一端から突出している。モータープレート２０８には、軸孔２０８ａが形成されている。出力軸２１２が軸孔２０８ａを貫通する状態で、モーター２１１の端面がモータープレート２０８に当接しており、図示省略した固定部材によって、モーター２１１がモータープレート２０８に固定されている。モーター２１１のモータープレート２０８に固定されている端面の反対側の端面には、エンコーダー１５（図示省略）が固定されている。
【００５１】
モータープレート２０８におけるモーター２１１が固定されている反対面には、ブレーキ２２１が配設されている。
ブレーキ２２１は、プーリー２０２と、可動板２６と、ブレーキ枠２２７と、電磁石２８と、ブレーキばね２９と、を備えている。可動板２６と、電磁石２８と、ブレーキばね２９とは、モーターユニット１のブレーキ２１が備える可動板２６と電磁石２８とブレーキばね２９と、同様である。
【００５２】
ブレーキ枠２２７は、取付部２２７ａと、側壁部２２７ｂと、プレート部２２７ｃとを有している。
ブレーキ枠２２７は、取付部２２７ａがモータープレート２０８に当接して、モータープレート２０８に固定されている。側壁部２２７ｂは、取付部２２７ａから略垂直に立ち上がっている。プレート部２２７ｃは、側壁部２２７ｂから、モータープレート２０８と略平行に張り出している。プレート部２２７ｃと、側壁部２２７ｂと、モータープレート２０８とで囲まれた空間が形成されており、当該空間に、プーリー２０２などのブレーキ２２１を構成する構成要素が配設されている。当該空間を形成する側壁部２２７ｂには、出力ベルト１０５を配設するための開口が形成されている。プレート部２２７ｃには、出力軸２１２に勘合したプーリーハブ２０３が当たらないようにするための逃がし穴が形成されている。
プレート部２２７ｃにおけるモータープレート２０８に臨む側の面を、固定面２２７ｄと表記する。ブレーキ枠２２７がモータープレート２０８に固定された状態で、固定面２２７ｄの面方向は、出力軸２１２の軸方向に略直交する方向である。プレート部２２７ｃが、固定枠に相当する。固定面２２７ｄが、固定枠面に相当する。
【００５３】
プーリー２０２は、プーリーハブ２０３と、プーリー体２０４と、を備えている。プーリーハブ２０３はブレーキハブ２３と同様の構成であり、取付孔が出力軸２１２に係合している。
プーリー体２０４は、プーリーディスク２０６と、プーリー輪２０５とを有している。プーリーディスク２０６は、中央に勘合孔が形成された円板形状を有している。プーリー輪２０５は、円筒形状を有している。プーリー輪２０５の円筒形状の一端がプーリーディスク２０６に外嵌して、プーリーディスク２０６とプーリー輪２０５とが一体にされて、プーリー体２０４が形成されている。一体にされたプーリーディスク２０６とプーリー輪２０５とで略円柱形状の空間を形成している。プーリーディスク２０６の勘合孔がプーリーハブ２０３に外嵌した状態で、図示省略した固定部材によって、プーリー体２０４が、プーリーハブ２０３に固定されて、プーリー２０２が形成されている。
【００５４】
プーリーハブ２０３は、係合孔を出力軸２１２が貫通して、出力軸２１２に係止されている。プーリーハブ２０３の係合孔と出力軸２１２とには、図示省略したキー溝が形成されている。両方のキー溝に係合したキーによって、プーリーハブ２０３は、出力軸２１２に対して、出力軸２１２の軸方向に摺動可能であり、出力軸２１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸２１２に係止されている。プーリーハブ２０３に固定されているプーリー体２０４のプーリーディスク２０６は、板面の面方向が出力軸２１２の軸方向に略直交する方向である。
【００５５】
プーリー２０２は、略円柱形状の空間の開口をモータープレート２０８に向けた状態で、出力軸２１２に支持されている。プーリー２０２のプーリーディスク２０６は、プレート部２２７ｃの直近に位置しており、固定面２２７ｄに対向している。プーリー２０２の略円柱形状の空間には、可動板２６と、電磁石２８と、ブレーキばね２９と、が配設されている。
プーリーハブ２０３とプーリーディスク２０６、又はプーリーディスク２０６が、軸接続部及び制動板に相当する。固定面２２７ｄに対向しているプーリーディスク２０６の一面が、第一面に相当する。プーリー輪２０５が、出力伝達部に相当する。
【００５６】
可動板２６、電磁石２８、及びブレーキばね２９は、モーターユニット１のブレーキ２１が備える可動板２６、電磁石２８、又はブレーキばね２９と、同様の構成であり、モーターユニット１における配設位置と略同様に配設されている。
複数の案内軸２２５が電磁石２８の枠体に立設されている。可動板２６は、周辺近くに形成された孔が、それぞれ案内軸２２５に係合して、出力軸２１２の軸方向に摺動自在に、支持されている。
【００５７】
図６は、ブレーキ２２１が制動を実施している（ブレーキを掛けている）状態を示している。図６ように、ブレーキばね２９が、可動板２６をプーリーディスク２０６の方に付勢している。可動板２６、及びプーリーディスク２０６を有するプーリー２０２は、出力軸２１２の軸方向に摺動可能である。可動板２６がプーリーディスク２０６の方に付勢されることにより、可動板２６が移動してプーリーディスク２０６に当接し、プーリーディスク２０６（プーリー２０２）が、ブレーキ枠２２７におけるプレート部２２７ｃの方に付勢され、移動する。移動したプーリー２０２のプーリーディスク２０６の部分が、ブレーキ枠２２７におけるプレート部２２７ｃの固定面２２７ｄに当接して、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられる。
【００５８】
ブレーキ枠２２７とモーター２１１との相対位置は、モータープレート２０８を介して固定されている。プーリーディスク２０６が固定されているプーリーハブ２０３は、出力軸２１２に対して、出力軸２１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸２１２に係止されている。プーリーディスク２０６が、ブレーキ枠２２７の固定面２２７ｄに、ブレーキばね２９の付勢力に応じた力で押し付けられることで、出力軸２１２の回動が制動される。
モーター２１１が、駆動源に相当する。プーリー２０２が、出力部材に相当する。ブレーキ２２１が、制動手段に相当する。
【００５９】
以下、実施形態による効果を記載する。本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）モーターユニット１では、ブレーキ２１が、プーリー３１の略円柱形状の空間に配設されている。モーターユニット１０１では、プーリー１０２の略円柱形状の空間に、ブレーキ１２１が配設されている。したがって、ブレーキ２１とプーリー３１とが、又はブレーキ１２１とプーリー１０２とが、出力軸１２、又は出力軸１１２の軸方向において一部が同じ位置に位置している。これにより、ブレーキとプーリーとが出力軸の軸方向において並べられている構成にくらべて、モーターユニット１、及びモーターユニット１０１を、出力軸１２、又は出力軸１１２の軸方向において、短くすることができる。
【００６０】
（２）モーターユニット２０１のプーリー２０２は、プーリーハブ２０３と、プーリー体２０４と、を備えている。プーリーハブ２０３はブレーキハブ２３と同様の構成であり、出力軸２１２に対して、出力軸２１２の軸方向に摺動可能であり、出力軸２１２の周方向への回動を略禁止されて、出力軸２１２に係止されている。プーリー体２０４は、プーリーディスク２０６と、プーリー輪２０５とを有しており、プーリーディスク２０６は、ブレーキ２１におけるブレーキ板２２の摩擦板２４と同様の位置に配設されている。この構成により、プーリー２０２は、ブレーキ２１におけるブレーキ板２２及びプーリー３１の機能を有している。ブレーキ板２２とプーリー３１とをそれぞれ備えるモーターユニット１にくらべて、モーターユニット２０１を、出力軸２１２の軸方向において、短くすることができる。
【００６１】
（３）ロボット５１は、軸方向の長さを短くできるモーターユニット１を備えている。これにより、モーターユニット１を内蔵する第二アーム５７などが大きくなることを抑制することができる。モーターの出力軸とは別にブレーキ軸を備える構成のモーターユニットを使用する場合にくらべて、モーターユニットを配置するために必要な体積を小さくすることができる。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限らない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。
【００６３】
（変形例１）前記実施形態においては、ブレーキ２１などは、いわゆる電磁ブレーキであったが、制動手段が電磁ブレーキであることは必須ではない。また、摩擦力を利用する摩擦ブレーキであることも必須ではない。例えば、回動側と固定側との間に介在させた磁性粉体を磁化させて鎖状につながらせることによって、回動側と固定側とを連結させる制動装置であってもよい。例えば、回動側と固定側とに設けた歯車などの係止部材を互いに係合させることによって、回動側と固定側とを連結させる制動装置であってもよい。
【００６４】
（変形例２）前記実施形態においては、モーターユニット１などは、モーター１１と、エンコーダー１５とを備えていたが、駆動源がエンコーダーを備えることは必須ではない。ロボットのアームなどにエンコーダーを配設し、アームなどの回動角度を検出して、アームなどの回動角度に基づいて制御を実施してもよい。また、ステッピングモーターなどのように、回動角度を精密に規定できる駆動源を用いる構成であってもよい。
【００６５】
（変形例３）前記実施形態においては、出力軸１２などは、モーター１１のローターの回動が直接伝えられる構成であったが、出力軸は駆動源に直結する出力軸に限らない。出力軸は、減速機などを介してローターなどに接続されたものであってもよい。この場合、減速機などを含むモーターが、駆動源に相当する。
【００６６】
（変形例４）前記実施形態においては、揺動ベルト６５や回動ベルト７５はいわゆる平ベルトとであったが、出力部材からの力を伝える手段は平ベルトに限らない。力を伝える手段は、歯付きベルトやＶベルトのようなベルトであってもよいし、歯車機構などであってもよい。
【００６７】
（変形例５）前記実施形態においては、ブレーキ２１などは、ブレーキばね２９が当接して付勢する可動板２６を備えていた。可動板２６を備えることで、ブレーキばね２９に加わる、出力軸１２などの軸まわり方向の力を小さくすることができる。しかし、制動手段が可動板２６のような部材を備えることは必須ではない。付勢手段が可動板を介することなく制動板を付勢する構成であってもよい。この場合、付勢手段と制動板との接触面の摩擦係数を小さくすることで、付勢手段に加わる、出力軸の軸まわり方向の力を小さくすることができる。または、出力軸の軸まわり方向の移動を規制された部材を介して、付勢手段を制動板に当接させることで、付勢手段に加わる、出力軸の軸まわり方向の力を小さくすることができる。
【００６８】
（変形例６）前記実施形態においては、ロボット５１はいわゆる垂直多関節ロボットであった。しかし、実施形態において説明したようなモーターユニット１などの駆動源ユニットを用いて、駆動源ユニットが占める体積を小さくすることで、小型化することができるロボットは、垂直多関節ロボットに限らない。ロボットは、水平多関節ロボットや、直交ロボットなど、他の形状のロボットであってもよい。
【００６９】
（変形例７）前記実施形態においては、モーターユニット１などの駆動源ユニットを用いる対象の装置として、ロボット５１を例に説明したが、モーターユニット１などのような駆動源ユニットを用いる対象の装置は、ロボットに限らない。駆動源ユニットによって駆動される被駆動体を備え、当該被駆動体の動作を制動する必要があるような装置は、上記実施形態において説明したモーターユニット１などのような駆動源ユニットを用いることで、駆動源ユニットが占める体積を小さくして、装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…モーターユニット、１１…モーター、１２…出力軸、２１…ブレーキ、２２…ブレーキ板、２３…ブレーキハブ、２４…摩擦板、２６…可動板、２７…固定枠、２７ａ…固定面、２８…電磁石、３１…プーリー、５１…ロボット、５３…基台、５４…回動基部、５４ａ…基部回動軸、５５…第一アーム、５５ａ…第一揺動軸、５６…アーム揺動基部、５６ａ…第二揺動軸、５７…第二アーム、５７ａ…第二回動軸、５８…先端揺動基部、５８ａ…先端揺動軸、５９…先端アーム、５９ａ…先端回動軸、６０…モーターユニット、６１…揺動モーター、６３…揺動プーリー、７０…モーターユニット、７１…回動モーター、７３…回動プーリー、９９ａ…取付部、９９ｂ…側壁部、９９ｃ…プレート部、１０１…モーターユニット、１０２…プーリー、１１１…モーター、１１２…出力軸、１２１…ブレーキ、２０１…モーターユニット、２０２…プーリー、２０３…プーリーハブ、２０４…プーリー体、２０５…プーリー輪、２０６…プーリーディスク、２１１…モーター、２１２…出力軸、２２１…ブレーキ、２２７…ブレーキ枠、２２７ｄ…固定面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸まわりに回動する出力軸を備える駆動源と、
前記出力軸に係合しており、前記出力軸と略一体に、前記中心軸まわりに回動する出力部材と、
前記出力軸の軸方向において前記駆動源と並べて配設されており、前記出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、
前記出力部材と前記制動手段とは、前記出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されていることを特徴とする駆動源ユニット。
【請求項２】
前記制動手段は、
略円板形状を有し、前記出力軸に対して、前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止され、前記出力軸の軸方向における相対移動が許容されて、前記出力軸に係止された制動板と、
前記制動板の第一面に前記出力軸の軸方向において対向する固定枠面を備え、前記駆動源に対して位置が固定された固定枠と、
前記制動板の前記第一面の反対側の第二面に、前記出力軸の軸方向において対向する可動板面を備え、前記可動板面が前記第二面に対して離接する方向に移動可能な可動板と、
前記可動板を、前記可動板面が前記第二面に近接する方向に付勢する付勢手段と、
前記可動板を、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記第二面から離間させる方向に移動させることが可能な可動板移動手段と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動源ユニット。
【請求項３】
前記出力部材は、前記出力軸に対する前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止されて前記出力軸に係合している軸接続部と、
前記軸接続部と一体に形成されており、前記駆動源の出力を伝達する出力伝達部と、を備え、
前記出力伝達部の少なくとも一部分が、前記出力軸の軸方向において、前記制動手段の少なくとも一部分と同じ位置に配設されており、
前記軸接続部が、前記制動板であることを特徴とする、請求項２に記載の駆動源ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動源ユニットと、
前記駆動源ユニットによって駆動される被駆動体と、を備えることを特徴とするロボット。
【請求項１】
中心軸まわりに回動する出力軸を備える駆動源と、
前記出力軸に係合しており、前記出力軸と略一体に、前記中心軸まわりに回動する出力部材と、
前記出力軸の軸方向において前記駆動源と並べて配設されており、前記出力軸の回動を制動することが可能な制動手段と、を備え、
前記出力部材と前記制動手段とは、前記出力軸の軸方向において、少なくとも一部分が、同じ位置に配設されていることを特徴とする駆動源ユニット。
【請求項２】
前記制動手段は、
略円板形状を有し、前記出力軸に対して、前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止され、前記出力軸の軸方向における相対移動が許容されて、前記出力軸に係止された制動板と、
前記制動板の第一面に前記出力軸の軸方向において対向する固定枠面を備え、前記駆動源に対して位置が固定された固定枠と、
前記制動板の前記第一面の反対側の第二面に、前記出力軸の軸方向において対向する可動板面を備え、前記可動板面が前記第二面に対して離接する方向に移動可能な可動板と、
前記可動板を、前記可動板面が前記第二面に近接する方向に付勢する付勢手段と、
前記可動板を、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記第二面から離間させる方向に移動させることが可能な可動板移動手段と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動源ユニット。
【請求項３】
前記出力部材は、前記出力軸に対する前記出力軸の回動方向における相対移動が略禁止されて前記出力軸に係合している軸接続部と、
前記軸接続部と一体に形成されており、前記駆動源の出力を伝達する出力伝達部と、を備え、
前記出力伝達部の少なくとも一部分が、前記出力軸の軸方向において、前記制動手段の少なくとも一部分と同じ位置に配設されており、
前記軸接続部が、前記制動板であることを特徴とする、請求項２に記載の駆動源ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動源ユニットと、
前記駆動源ユニットによって駆動される被駆動体と、を備えることを特徴とするロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４８８３（Ｐ２０１２−２４８８３Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６５５９６（Ｐ２０１０−１６５５９６）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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