駆動装置及びロボット装置
【課題】回転情報の制御の精度低下を抑制できる駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置は、中空部、及び中空部から外周面へ通じる貫通孔を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材と動力伝達部を介して連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材と第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備える。
【解決手段】駆動装置は、中空部、及び中空部から外周面へ通じる貫通孔を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材と動力伝達部を介して連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材と第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業ロボット等の駆動部分には、ギヤ付きモータ等の駆動装置が用いられることがある。ギヤ付きモータは、例えば、中空のモータ軸を有するモータと、モータ軸に連結された減速機と、モータ軸の中空部に挿入されて減速機の出力側に連結された出力軸とを備える（例えば、特許文献１参照）。減速機は、例えば、１つ以上のギヤを含んで構成される。
【０００３】
ギヤ付きモータには、モータの回転軸と減速機の出力軸の少なくとも一方の軸に、回転数等の回転情報を検出するエンコーダが設けられることがある。エンコーダは、例えば、回転数を検出する対象の軸に設けられたスケールの変位を光学的に検出する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７０２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ギヤ付きモータは、減速機のギヤにグリス等の潤滑剤や防錆剤等の液体が用いられることがあり、この液体がモータの回転軸と減速機の出力軸とを介してエンコーダまで流れる可能性がある。エンコーダは、例えばスケールが上記の液体で覆われると、検出精度が低下する可能性がある。結果として、このギヤ付きモータが搭載された機械の動作の精度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑み成されたものであって、回転情報の制御の精度低下を抑制できる駆動装置及びロボット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、中空部、及び中空部から外周面へ通じる貫通孔を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材と動力伝達部を介して連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材と第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備える駆動装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、中空部を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して第１軸部材と連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材の他端側に配置された第１のスケールと第２軸部材に配置された第２のスケールとを有し、第１軸部材と第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、第１軸部材の他端側から一端側に向けて第１軸部材の中空部にガスを流すガス供給部と、を備える駆動装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様に従えば、中空部を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して第１軸部材と連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材の他端側に配置された第１のスケールと第２軸部材に配置された第２のスケールとを有し、第１軸部材と第２軸部材との少なくとも一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、第１軸部材が回転している状態において第１軸部材の中空部に流入する流体を中空部の外部へ排出する第１の排出部、及び第１軸部材が回転していない状態において第１軸部材の中空部に流入する流体を中空部の外部へ排出する第２の排出部を選択的に制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。
【００１０】
本発明の第４の態様に従えば、軸部材と、軸部材を駆動する第１ないし第３の態様の駆動装置と、を備えるロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転情報の制御の精度低下を抑制できる駆動装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の駆動装置を示す図である。
【図２】第１実施形態の駆動装置の第１スケール及び第２スケールを示す図である。
【図３】第１実施形態の駆動装置の検出部を示す図である。
【図４】第１実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。
【図５】第１実施形態の駆動装置の第１軸部材及び第２軸部材を示す図である。
【図６】第２実施形態の駆動装置を示す図である。
【図７】第２実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。
【図８】第３実施形態のロボット装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の駆動装置の概略構成を示す図である。図１に示す駆動装置１Ａは、モータ（駆動部）２と、モータ２を保持するケーシング（駆動部本体）３と、モータ２によって回転するモータ軸（第１軸部材）４と、出力軸（第２軸部材）５と、モータ軸４の回転を出力軸５へ伝える減速機（動力伝達部）６と、モータ軸４と出力軸５の少なくとも一方の回転に関する情報を検出する検出部７と、駆動装置１Ａの各部を制御する制御部８とを備える。
【００１４】
駆動装置１Ａは、モータ２で発生するトルクによってモータ軸４を回転させ、モータ軸４の回転を減速機６により減速させた回転速度で、出力軸５を回転させることができる。モータ軸４及び出力軸５は、それぞれ、回転軸１０まわりに回転可能に設けられている。本実施形態の検出部７は、モータ軸４の回転に関する情報を検出する第１エンコーダ１１と、出力軸５の回転に関する情報を検出する第２エンコーダ１２とを有する。制御部８は、検出部７の検出結果に基づいてモータ２を制御してモータ軸４の回転情報（例えば、回転速度等）を制御し、結果として出力軸５の回転情報（例えば回転速度等）を制御することができる。なお、制御部８は、駆動装置１Ａの外部の装置、例えば駆動装置１Ａが実装されたロボット装置を制御する制御装置であってもよい。
【００１５】
以下、各図に示すＸＹＺ直交座標系を参照しつつ、各部材の位置関係について説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸はモータ軸４及び出力軸５の回転軸１０に平行であり、Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれＺ軸に直交し、かつ互いに直交する。
【００１６】
本実施形態のモータ２は、モータ軸４の外周面１５に取り付けられた磁石１６と、磁石１６を囲むように回転軸１０の周囲に配置されたコイル１７とを有する。モータ２は、モータ２の外部からコイル１７へ供給される電力により発生する磁界から磁石１６が受ける力によって、磁石１６とモータ軸４とを一体として回転させることができる。
【００１７】
本実施形態の磁石１６は、その一部が直接的に又は他の部材を介して間接的にモータ軸４の外周面１５と当接しており、他の一部がモータ軸４の外周面１５との間に空隙１８を形成するようにモータ軸４の外周面１５から離れている。
【００１８】
なお、モータ軸４は、モータ２の一部であってもよく、この場合に駆動部は、磁石１６及びコイル１７を含んで構成される。モータ２は、モータ軸４を回転させる動力を発生するものであれば、その構成を適宜変更することができる。例えば、磁石１６は、永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。モータ２は、磁石１６が電磁石であって、コイル１７に代えて永久磁石が設けられている構成でもよい。
【００１９】
本実施形態のモータ軸４は、中空の略円筒形状である。モータ軸４は、中空部１９と、モータ軸４の外周面１５及び内周面２０を結ぶ貫通孔２１とを有する。モータ軸４は、第１軸受２２を介してケーシング３に回転自在に支持されている。本実施形態において、モータ軸４は、磁石１６よりも回転軸１０の一端側（−Ｚ側）の部分（ここでは端部）にて減速機６と接続されている。
【００２０】
本実施形態において、モータ軸４の貫通孔２１は、減速機６と第１エンコーダ１１の第１スケール２３との間に配置されている。本実施形態のモータ軸４は、複数の貫通孔２１を有する。複数の貫通孔２１は、回転軸１０の軸方向と周方向の各方向に並んでいる。
【００２１】
本実施形態の貫通孔２１は、モータ軸４の内周面２０から外周面１５に向って、外周面１５の法線方向に対してモータ軸４の他端側（＋Ｚ側）へ近づくように傾斜して延びている。すなわち、貫通孔２１は、モータ軸４の外周面１５側の開口の位置が内周面２０側の開口の位置に対して＋Ｚ側（モータ軸４の検出部７側）にずれている。本実施形態において、複数の貫通孔２１のうちの少なくとも１つは、外周面１５側の開口が外周面１５と磁石１６との間の空隙１８へ通じるように、配置されている。
【００２２】
なお、貫通孔２１の数と形状と寸法と配置とのうちの少なくとも一つは、適宜、変更可能である。例えば、貫通孔の数は、１つでもよい。貫通孔２１の少なくとも１つは、モータ軸４の外周面１５の法線方向に延びる形状でもよいし、モータ軸４の内周面２０から外周面１５に向って、外周面１５の法線方向に対してモータ軸４の一端側（−Ｚ側）へ近づくように傾斜して延びる形状でもよい。また、貫通孔２１の形状は、モータ軸４の径方向で内径が均一なストレート状でもよいし、モータ軸４の内周面２０から外周面１５に向って内径が縮小又は拡大するテーパ状でもよい。
【００２３】
また、貫通孔２１の少なくとも１つの寸法は、他の貫通孔２１と同じでも異なっていてもよい。複数の貫通孔２１のうち２つ以上の貫通孔２１は、モータ４の回転軸（例えば、回転軸１０）の軸方向に並んで配列されていてもよいし、モータ４の回転軸の周方向に並んで配列されていてもよく、モータ４の回転軸のまわりに螺旋状に並んで配列されていてもよい。
【００２４】
本実施形態の出力軸５は、略円柱形状であり、モータ軸４の中空部１９にモータ軸４と同軸状態で挿通されている。出力軸５は、モータ軸４に対して偏心していてもよい。出力軸５は、回転軸の軸方向の他端側（＋Ｚ側）にモータ軸４よりも突出している。出力軸５の＋Ｚ側の端部は、ケーシング３と連結された検出部本体２４に、第２軸受２５を介して回転自在に支持されている。出力軸５は、減速機６を介してモータ軸４と連結されている。
【００２５】
減速機６は、回転軸１０の一端側（−Ｚ側）にてケーシング３に保持されている。減速機６は、例えば波動歯車減速機等であり、１つ又は２つ以上のギヤやギヤを支持する軸受等を含んで構成される。本実施形態の減速機６は、モータ軸４の回転を１つ以上のギヤを介して出力軸５へ伝えることによって、出力軸５をモータ軸４とは異なる回転速度で回転させることができる。
【００２６】
なお、動力伝達部は、モータ軸４の回転を出力軸５へ伝えるものであれば、その構成を適宜変更することができる。例えば、動力伝達部は、出力軸５をモータ軸４と同じ回転速度で回転させてもよいし、出力軸５をモータ軸４よりも速い回転速度で回転させてもよい。すなわち、動力伝達部の変速比は、１未満でもよいし、１以上でもよい。また、動力伝達部の変速比は、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。
【００２７】
検出部７の第１エンコーダ１１は、第１スケール２３と、第１スケール２３へ光を照射する第１照明部２６と、第１スケール２３を介した光を受光する第１受光部２７とを有する。第１スケール２３は、モータ軸４のうち磁石１６よりも回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）の部分（ここでは端部）に、回転軸１０と直交して取り付けられている。第１照明部２６及び第１受光部２７は、検出部本体２４に取り付けられている。
【００２８】
検出部７の第２エンコーダ１２は、第２スケール２８と、第２スケール２８へ光を照射する第２照明部２９と、第２スケール２８を介した光を受光する第２受光部３０とを有する。第２スケール２８は、出力軸５のうち磁石１６よりも回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）の部分（ここでは端部）に、回転軸１０と直交して取り付けられている。第２照明部２９及び第２受光部３０は、検出部本体２４に取り付けられている。
【００２９】
第１照明部２６及び第２照明部２９は、それぞれ、例えばＬＥＤ等の発光素子を含んで構成される。第１照明部２６は、第１スケール２３と対向して配置されている。第２照明部２９は、第２スケール２８と対向して配置されている。第１受光部２７及び第２受光部３０は、それぞれ、例えばフォトダイオード等の光電変換素子を含んで構成される。第１受光部２７は、第１照明部２６から射出されて第１スケール２３で反射した光が入射する位置に、配置されている。第２受光部３０は、第２照明部２９から射出されて第２スケール２８で反射した光が入射する位置に、配置されている。
【００３０】
図２は、第１実施形態の駆動装置の第１スケール及び第２スケールを示す平面図である。図３は、第１実施形態の駆動装置の検出部の機能構成を示すブロック図である。
【００３１】
図２に示す第１スケール２３は、インクリメンタルパターン（以下、第１のＩＮＣパターン３１という）と、回転軸１０からの放射方向（径方向）で第１のＩＮＣパターン３１よりも内側に配置されたアブソリュートパターン（以下、第１のＡＢＳパターン３２という）とを有する。第１受光部２７は、第１のＩＮＣパターン３１で反射した光と、第１のＡＢＳパターン３２で反射した光をそれぞれ検出することができる。
【００３２】
第２スケール２８は、インクリメンタルパターン（以下、第２のＩＮＣパターン３３という）と、回転軸１０からの放射方向で第２のＩＮＣパターン３３よりも内側に配置されたアブソリュートパターン（以下、第２のＡＢＳパターン３４という）とを有する。第２受光部３０は、第２のＩＮＣパターン３３で反射した光と、第２のＡＢＳパターン３４で反射した光をそれぞれ検出することができる。
【００３３】
本実施形態において、検出部７の第１エンコーダ１２は、第２エンコーダ１１と同様の構成である。ここでは、第１エンコーダ１１の構成について代表的に説明する。第１スケール２３の第１のＡＢＳパターン３２は、回転方向の絶対位置情報を表すものであり、例えば所定数のＭ系列符合で構成される。第１のＩＮＣパターン３１は、回転方向の相対位置情報を表すものであり、例えばパルスのパターンで構成される。第１のＩＮＣパターン３１は、例えば、上記絶対位置情報の内挿用に用いられたり、回転方向の算出に用いられたりする。
【００３４】
第１のＡＢＳパターン３２と第１のＩＮＣパターン３１は、それぞれ、符合が１（Ｈ）となる光の反射部と、符合が０（Ｌ）となる光の吸収部とを有する。光の反射部は、例えば、金、アルミニウム、クロム、銅等の反射率が高い部材で形成される。光の吸収部は、例えば、黒色塗料が塗布された層、黒色アルマイト層、めっき層（例えば、ニッケルめっき層）、酸化クロム層等の光を吸収する層で形成される。
【００３５】
図３に示す第１エンコーダ１１は、第１受光部２７を制御するとともに第１受光部２７からの信号を処理する第１信号処理部３５を有する。本実施形態の第１信号処理部３５は、増幅部や二値化部、フィルタ部、Ａ／Ｄ変換部、演算処理部等を含む。第１信号処理部３５は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置（演算回路）により構成される。第１信号処理部３５は、各種処理を実行させるプログラムが実装されたコンピュータシステムにより構成されていてもよい。
【００３６】
第１信号処理部３５は、第１受光部２７を制御して、第１受光部２７に所定のタイミングで入射した光の光量等に基づく情報（例えば、検出信号）を第１受光部２７から受信することができる。第１信号処理部３５は、第１のＡＢＳパターン３２で反射した光に関する第１受光部２７の検出結果と、第１のＡＢＳパターン３２の符合とを照合することによって、第１のＡＢＳパターン３２の回転位置、すなわちモータ軸４の回転位置を検出することができる。
【００３７】
また、第１信号処理部３５は、第１のＩＮＣパターン３１で反射した光に関して所定の時間間隔で検出した第１受光部２７の検出結果を比較することによって、所定の時間間隔における第１のＩＮＣパターン３１の回転位置の変化量、すなわちモータ軸４の回転方向を加味した回転速度を検出することができる。
【００３８】
第１信号処理部３５は、モータ軸の回転に関する情報、例えばモータ軸４の回転位置を示す情報と回転速度を示す情報の少なくとも一方を第１上位システム３６へ送信する。本実施形態において、第１上位システム３６は、制御部８の一部である。制御部８は、第１上位システム３６が第１信号処理部３５から受信した情報に基づいてモータ２を制御し、結果としてモータ軸４の回転情報（例えば、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００３９】
また、第２エンコーダ１２は、第１信号処理部３５と同様の第２信号処理部３７を有し、出力軸５の回転に関する情報を第２上位システム３８へ送信することができる。本実施形態において、第２上位システム３８は制御部８の一部であり、制御部８は、第２上位システム３８が第２信号処理部３７から受信した情報に基づいてモータ２を制御し、結果としてモータ軸４の回転情報（例えば、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００４０】
なお、制御部８は、出力軸５の回転速度とモータ軸４の回転速度とのうちのの一方の回転速度、及び減速機６の変速比（減速比）を用いて、出力軸５の回転速度とモータ軸４の回転速度の他方の回転速度の推定値を算出することもできる。制御部８は、回転速度の推定値と計測値とを比較すること等で、第１エンコーダ１１の検出結果と第２エンコーダ１２の検出結果の整合性を調べること等もできる。このように、出力軸５の回転速度とモータ軸４の回転速度とのうちの一方の回転速度を用いて他方の回転速度を求めることもできるので、第１エンコーダ１１又は第２エンコーダ１２は、設けられていなくてもよい。また、駆動装置１Ａは、第１信号処理部３５が制御部８の一部であって、第１エンコーダ１１が第１信号処理部３５を含んでいなくてもよい。
【００４１】
ところで、減速機６は、ギヤあるいは軸受を潤滑するグリス等の潤滑剤や防錆剤等の液体とともに使用されることがある。この液体は、モータ軸４の中空部１９を伝って、減速機６から検出部７へ向って流れる可能性がある。この液体が第１スケール２３又は第２スケール２８を覆うと、検出部７の検出精度が低下する可能性がある。また、この液体が検出部７のスケール以外の構成要素に付着した場合にも検出部７の検出精度が低下する可能性がある。
【００４２】
また、図１に示すように、本実施形態の駆動装置１Ａは、中空部１９へ流入した流体Ｌ（例えば、液体と気体の少なくとも一方を含む物体）を中空部１９の外部へ排出可能な第１の排出部４０及び第２の排出部４１を備えており、流体Ｌが検出部７へ付着することによる検出精度の低下を抑制することができる。なお、本実施形態においては、一例として、流体Ｌは液体であるとして説明する。
【００４３】
本実施形態において、第１の排出部４０は、モータ軸４を含んで構成されている。第１の排出部４０においてモータ２が回転すると、中空部１９の内部の液体Ｌの少なくとも一部は、モータ２の回転により遠心力を受けて、貫通孔２１を通って中空部１９の外部へ排出される。貫通孔２１は、中空部１９から貫通孔２１への液体Ｌの流路が鋭角に折れ曲がらないように傾斜しているので、中空部１９から貫通孔２１へ液体Ｌが流れやすくなるように形成されている。また、本実施形態において、第１の排出部４０は、中空部１９の内部の液体Ｌの少なくとも一部をモータ軸４等の軸方向とは異なる方向に貫通孔２１を介して中空部１９の外部へ排出することができる。
【００４４】
本実施形態において、貫通孔２１を通った液体Ｌは、磁石１６とモータ軸４の外周面１５との間の空隙１８に収容される。本実施形態において、空隙１８には、液体Ｌを保持する液体保持体４２が配置されている。液体保持体４２は、液体Ｌを吸着可能な部材で構成される。液体保持体４２に保持された液体Ｌは、空隙１８から漏れ出すことが抑制される。
【００４５】
なお、空隙１８の内側に容器が配置されており、この容器は、貫通孔２１を通った液体Ｌを収容してもよい。すなわち、貫通孔２１を通った液体Ｌの少なくとも一部は、空隙１８の周囲の壁面により構成される収容室（収容部）に収容されてもよいし、空隙１８に配置された液体保持体４２（収容部）に収容されてもよく、空隙１８に配置された容器（収容部）に収容されてもよい。
【００４６】
本実施形態において、空隙１８は、磁石１６とモータ軸４の外周面１５との間に設けられた封止部材４３により封止されている。封止部材４３は、例えば非磁性体の金具等で構成される。空隙１８の内部へ流入した液体Ｌは、空隙１８の外側に漏れ出すことが封止部材４３によって抑制される。
【００４７】
本実施形態の中空部１９の内部の液体Ｌの少なくとも一部は、モータ軸４が回転していない状態であっても貫通孔２１を通って中空部１９の外部へ排出される。換言すると、駆動装置１Ａは、モータ軸４が中空部１９から外周面１５へ通じる貫通孔２１を有しているので、減速機６からの液体Ｌが検出部７へ到達することを抑制可能である。また、駆動装置１Ａは、モータ軸４が回転している状態では液体Ｌが遠心力を受けて中空部１９の外部へ排出されやすくなるので、減速機６からの液体Ｌが検出部７へ到達することを格段に抑制可能である。
【００４８】
図４は、第１実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。図５は、第１実施形態の駆動装置の第１軸部材及び第２軸部材を示す図である。
【００４９】
図１、図４及び図５に示すように、本実施形態において、第２の排出部４１は、ガス供給部４４を含んで構成されている。ガス供給部４４は、モータ軸４の中空部１９に接続された流路４５へガスＧを供給することができる。流路４５は、菅部材４６の内部に形成されている。菅部材４６は、モータ軸４の外側から出力軸５まで延びる延在部４７と、延在部４７から屈曲してモータ軸４と出力軸５との間に挿入された屈曲部４８とを含む。屈曲部４８は、出力軸５と交差する部分で出力軸５を通す孔部４９を有する。
【００５０】
ガス供給部４４から流路４５へ供給されたガスＧは、流路４５を介して中空部１９へ流入し、中空部１９を回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）から一端側（−Ｚ側）へ向って流れる。これにより、中空部１９内の液体Ｌは、回転軸１０の一端側（−Ｚ側）から他端側（＋Ｚ側）へ向って流れることが抑制される。本実施形態の駆動装置１Ａは、オイルシール等で液体Ｌの流れを抑制する構成と比較して、オイルシールの摩擦による抵抗（動力ロス）の発生や粉塵等の発生を抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態の菅部材４６は、モータ軸４と接触しないように配置されている。モータ軸４の内周面２０と菅部材４６の外周面との間隔は、菅部材４６の内周面と出力軸５の外周面との間隔よりも小さく設定されている。これにより、中空部１９の内部のガスＧは、モータ軸４の内周面２０と菅部材４６の外周面との間から漏れることが抑制される。
【００５２】
本実施形態において、中空部１９を−Ｚ側へ流れるガスＧは、貫通孔２１へ向う場合には鋭角に折れ曲がって流れることになるので、貫通孔２１を通って中空部１９の外部へ漏れることが抑制される。
【００５３】
本実施形態において、中空部１９のうち減速機６よりも他端側（−Ｚ側）の部分に、フィルタ５０が配置されている。フィルタ５０は、ガスＧによって中空部１９から減速機６側へ押し返された液体Ｌの少なくとも一部を吸収することができる。
【００５４】
本実施形態の制御部８は、停止しているモータ２を回転させること及び回転しているモータ２を停止させることができる。すなわち、制御部８は、モータ２を制御することによって発生する遠心力を制御できるので、第１の排出部４０を制御することができる。また、本実施形態の制御部８は、ガス供給部４４を制御することによって、中空部１９の内部の液体Ｌを第２の排出部４１により排出させることができる。例えば、本実施形態の制御部８は、モータ軸４が回転していない状態でガス供給部４４にガスＧを流路４５へ供給させることができる。このように、本実施形態における制御部８は、例えばモータ２の回転状態に応じて、第１の排出部４０と第２の排出部４１とを選択的に制御することができる。
【００５５】
なお、制御部８は、モータ軸４が回転している状態で第２の排出部４１を制御して液体Ｌを排出させてもよい。また、制御部８は、負荷に動力を供給する動作とは別に、モータを回転させて第１の排出部４０により液体Ｌを排出させてもよい。また、モータ軸４に貫通孔２１が設けられている場合に、駆動装置１Ａは、第２の排出部４１を備えていなくてもよい。また、第２の排出部４１が設けられている場合に、モータ軸４に貫通孔２１が設けられていなくてもよい。
【００５６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略することがある。
【００５７】
図６は、第２実施形態の駆動装置を示す図である。図７は、第２実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。本実施形態の駆動装置１Ｂは、出力軸６０及びガス供給部４４を備える。
【００５８】
図６及び図７に示すように、本実施形態の出力軸６０は、内部に形成された流路６１を有する。流路６１の流入口は、接続部材６５を介してガス供給部４４に接続されている。本実施形態の接続部材６５は、出力軸６０とほぼ平行に延びる管状であり、その一端部が出力軸６０の流路６１へ挿入されている。
【００５９】
流路６１の流出口６２は、モータ軸４の内周面２０と出力軸６０の外周面６３との間に配置されている。流出口６２は、出力軸５の径方向に延びる孔部６４における出力軸６０の外周面６３側の開口である。孔部６４は、出力軸６０の内周面から外周面６３に向うにつれて、出力軸６０の一端側（−Ｚ側）へ近づくように傾斜している。
【００６０】
本実施形態において、モータ軸４と出力軸６０との間隔は、流出口６２に対して減速機６とは反対側で減速機６と同じ側よりも小さくなっている。本実施形態において、出力軸６０の外周面６３は、流出口６２に対して減速機６とは反対側の部分の少なくとも一部でモータ軸４の内周面２０に向って突出している。これにより、中空部１９の内部のガスＧは、モータ軸４の内周面２０と出力軸６０の外周面６３との間から＋Ｚ側へ漏れることが抑制される。
【００６１】
ガス供給部４４から流路６１へ供給されたガスＧは、流路６１を介してモータ軸４の中空部１９へ流入し、中空部１９を回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）から一端側（−Ｚ側）へ向って流れる。これにより、中空部１９内の液体Ｌは、回転軸１０の一端側（−Ｚ側）から他端側（＋Ｚ側）へ向って流れることが抑制される。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態のロボット装置の概略構成（指部分の先端）を示す図である。図８に示すロボット装置１００は、末節部１０１と、中節部１０２と、末節部１０１と中節部１０２とを接続する関節部１０３とを備える。ロボット装置１００は、中節部１０２で発生した動力で末節部１０１を動かすことによって、各種処理を実行することができる。なお、上記実施形態で説明した駆動装置は、ロボット装置１００のアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
【００６３】
中節部１０２は、上記の実施形態で説明した駆動装置１０４（例えば、駆動装置１Ａ）と、駆動装置１０４を収容する筐体１０５と、駆動装置１０４の出力軸と接続された回転軸部材１０６と、回転軸部材１０６に固定された第１歯車１０７とを有する。回転軸部材１０６は、駆動装置１０４の出力軸の一部でもよい。第１歯車１０７は、例えばベベルギヤである。関節部１０３は、筐体１０５に基端が固定されて筐体１０５から突出する支持部１０８と、支持部１０８に固定されて支持された軸部１０９と、軸部１０９に回転可能に取り付けられた第２歯車１１０を有する。軸部１０９は、末節部１０１の一部である接続部１１１を貫通しており、末節部１０１を軸部１０９のまわりで回転可能なように、末節部１０１を支持している。第２歯車１１０は、末節部１０１の接続部１１１に固定されている。第２歯車１１０は、例えばベベルギヤであり、第１歯車１０７と噛み合わされている。
【００６４】
本実施形態のロボット装置１００は、駆動装置１０４の駆動によって回転軸部材１０６が回転し、回転軸部材１０６と一体的に第１歯車１０７が回転する。第１歯車１０７が回転すると、第１歯車１０７の回転が第２歯車１１０に伝達され、第２歯車１１０が回転する。第２歯車１１０が回転すると、接続部１１１が回転することによって、末節部１０１が軸部１０９を中心に回転する。本実施形態のロボット装置１００は、駆動装置１０４の回転数制御の低下が抑制されているので、末節部１０１の動作を高精度に制御することができる。
【００６５】
本発明の適用範囲は、上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記の実施形態で説明した要件の１以上を用いない場合もある。
【符号の説明】
【００６６】
１Ａ・・・駆動装置、１Ｂ・・・駆動装置、２・・・モータ（駆動部）、４・・・モータ軸（第１軸部材）、５・・・出力軸（第２軸部材）、６・・・減速機（動力伝達部）、７・・・検出部、８・・・制御部、Ｇ・・・ガス、Ｌ・・・液体（流体）、１５・・・外周面、１６・・・磁石、１８・・・空隙、１９・・・中空部、２１・・・貫通孔、２３・・・第１スケール、２８・・・第２スケール、４０・・・第１の排出部、４１・・・第２の排出部、４４・・・ガス供給部、４５・・・流路、６０・・・出力軸（第２軸部材）、６１・・・流路、６２・・・流出口（開口）、１００・・・ロボット装置、１０４・・・駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業ロボット等の駆動部分には、ギヤ付きモータ等の駆動装置が用いられることがある。ギヤ付きモータは、例えば、中空のモータ軸を有するモータと、モータ軸に連結された減速機と、モータ軸の中空部に挿入されて減速機の出力側に連結された出力軸とを備える（例えば、特許文献１参照）。減速機は、例えば、１つ以上のギヤを含んで構成される。
【０００３】
ギヤ付きモータには、モータの回転軸と減速機の出力軸の少なくとも一方の軸に、回転数等の回転情報を検出するエンコーダが設けられることがある。エンコーダは、例えば、回転数を検出する対象の軸に設けられたスケールの変位を光学的に検出する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７０２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ギヤ付きモータは、減速機のギヤにグリス等の潤滑剤や防錆剤等の液体が用いられることがあり、この液体がモータの回転軸と減速機の出力軸とを介してエンコーダまで流れる可能性がある。エンコーダは、例えばスケールが上記の液体で覆われると、検出精度が低下する可能性がある。結果として、このギヤ付きモータが搭載された機械の動作の精度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑み成されたものであって、回転情報の制御の精度低下を抑制できる駆動装置及びロボット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、中空部、及び中空部から外周面へ通じる貫通孔を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材と動力伝達部を介して連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材と第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備える駆動装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、中空部を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して第１軸部材と連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材の他端側に配置された第１のスケールと第２軸部材に配置された第２のスケールとを有し、第１軸部材と第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、第１軸部材の他端側から一端側に向けて第１軸部材の中空部にガスを流すガス供給部と、を備える駆動装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様に従えば、中空部を有する第１軸部材と、中空部に挿入され、第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して第１軸部材と連結された第２軸部材と、第１軸部材を回転させる駆動部と、第１軸部材の他端側に配置された第１のスケールと第２軸部材に配置された第２のスケールとを有し、第１軸部材と第２軸部材との少なくとも一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、第１軸部材が回転している状態において第１軸部材の中空部に流入する流体を中空部の外部へ排出する第１の排出部、及び第１軸部材が回転していない状態において第１軸部材の中空部に流入する流体を中空部の外部へ排出する第２の排出部を選択的に制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。
【００１０】
本発明の第４の態様に従えば、軸部材と、軸部材を駆動する第１ないし第３の態様の駆動装置と、を備えるロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転情報の制御の精度低下を抑制できる駆動装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の駆動装置を示す図である。
【図２】第１実施形態の駆動装置の第１スケール及び第２スケールを示す図である。
【図３】第１実施形態の駆動装置の検出部を示す図である。
【図４】第１実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。
【図５】第１実施形態の駆動装置の第１軸部材及び第２軸部材を示す図である。
【図６】第２実施形態の駆動装置を示す図である。
【図７】第２実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。
【図８】第３実施形態のロボット装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の駆動装置の概略構成を示す図である。図１に示す駆動装置１Ａは、モータ（駆動部）２と、モータ２を保持するケーシング（駆動部本体）３と、モータ２によって回転するモータ軸（第１軸部材）４と、出力軸（第２軸部材）５と、モータ軸４の回転を出力軸５へ伝える減速機（動力伝達部）６と、モータ軸４と出力軸５の少なくとも一方の回転に関する情報を検出する検出部７と、駆動装置１Ａの各部を制御する制御部８とを備える。
【００１４】
駆動装置１Ａは、モータ２で発生するトルクによってモータ軸４を回転させ、モータ軸４の回転を減速機６により減速させた回転速度で、出力軸５を回転させることができる。モータ軸４及び出力軸５は、それぞれ、回転軸１０まわりに回転可能に設けられている。本実施形態の検出部７は、モータ軸４の回転に関する情報を検出する第１エンコーダ１１と、出力軸５の回転に関する情報を検出する第２エンコーダ１２とを有する。制御部８は、検出部７の検出結果に基づいてモータ２を制御してモータ軸４の回転情報（例えば、回転速度等）を制御し、結果として出力軸５の回転情報（例えば回転速度等）を制御することができる。なお、制御部８は、駆動装置１Ａの外部の装置、例えば駆動装置１Ａが実装されたロボット装置を制御する制御装置であってもよい。
【００１５】
以下、各図に示すＸＹＺ直交座標系を参照しつつ、各部材の位置関係について説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸はモータ軸４及び出力軸５の回転軸１０に平行であり、Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれＺ軸に直交し、かつ互いに直交する。
【００１６】
本実施形態のモータ２は、モータ軸４の外周面１５に取り付けられた磁石１６と、磁石１６を囲むように回転軸１０の周囲に配置されたコイル１７とを有する。モータ２は、モータ２の外部からコイル１７へ供給される電力により発生する磁界から磁石１６が受ける力によって、磁石１６とモータ軸４とを一体として回転させることができる。
【００１７】
本実施形態の磁石１６は、その一部が直接的に又は他の部材を介して間接的にモータ軸４の外周面１５と当接しており、他の一部がモータ軸４の外周面１５との間に空隙１８を形成するようにモータ軸４の外周面１５から離れている。
【００１８】
なお、モータ軸４は、モータ２の一部であってもよく、この場合に駆動部は、磁石１６及びコイル１７を含んで構成される。モータ２は、モータ軸４を回転させる動力を発生するものであれば、その構成を適宜変更することができる。例えば、磁石１６は、永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。モータ２は、磁石１６が電磁石であって、コイル１７に代えて永久磁石が設けられている構成でもよい。
【００１９】
本実施形態のモータ軸４は、中空の略円筒形状である。モータ軸４は、中空部１９と、モータ軸４の外周面１５及び内周面２０を結ぶ貫通孔２１とを有する。モータ軸４は、第１軸受２２を介してケーシング３に回転自在に支持されている。本実施形態において、モータ軸４は、磁石１６よりも回転軸１０の一端側（−Ｚ側）の部分（ここでは端部）にて減速機６と接続されている。
【００２０】
本実施形態において、モータ軸４の貫通孔２１は、減速機６と第１エンコーダ１１の第１スケール２３との間に配置されている。本実施形態のモータ軸４は、複数の貫通孔２１を有する。複数の貫通孔２１は、回転軸１０の軸方向と周方向の各方向に並んでいる。
【００２１】
本実施形態の貫通孔２１は、モータ軸４の内周面２０から外周面１５に向って、外周面１５の法線方向に対してモータ軸４の他端側（＋Ｚ側）へ近づくように傾斜して延びている。すなわち、貫通孔２１は、モータ軸４の外周面１５側の開口の位置が内周面２０側の開口の位置に対して＋Ｚ側（モータ軸４の検出部７側）にずれている。本実施形態において、複数の貫通孔２１のうちの少なくとも１つは、外周面１５側の開口が外周面１５と磁石１６との間の空隙１８へ通じるように、配置されている。
【００２２】
なお、貫通孔２１の数と形状と寸法と配置とのうちの少なくとも一つは、適宜、変更可能である。例えば、貫通孔の数は、１つでもよい。貫通孔２１の少なくとも１つは、モータ軸４の外周面１５の法線方向に延びる形状でもよいし、モータ軸４の内周面２０から外周面１５に向って、外周面１５の法線方向に対してモータ軸４の一端側（−Ｚ側）へ近づくように傾斜して延びる形状でもよい。また、貫通孔２１の形状は、モータ軸４の径方向で内径が均一なストレート状でもよいし、モータ軸４の内周面２０から外周面１５に向って内径が縮小又は拡大するテーパ状でもよい。
【００２３】
また、貫通孔２１の少なくとも１つの寸法は、他の貫通孔２１と同じでも異なっていてもよい。複数の貫通孔２１のうち２つ以上の貫通孔２１は、モータ４の回転軸（例えば、回転軸１０）の軸方向に並んで配列されていてもよいし、モータ４の回転軸の周方向に並んで配列されていてもよく、モータ４の回転軸のまわりに螺旋状に並んで配列されていてもよい。
【００２４】
本実施形態の出力軸５は、略円柱形状であり、モータ軸４の中空部１９にモータ軸４と同軸状態で挿通されている。出力軸５は、モータ軸４に対して偏心していてもよい。出力軸５は、回転軸の軸方向の他端側（＋Ｚ側）にモータ軸４よりも突出している。出力軸５の＋Ｚ側の端部は、ケーシング３と連結された検出部本体２４に、第２軸受２５を介して回転自在に支持されている。出力軸５は、減速機６を介してモータ軸４と連結されている。
【００２５】
減速機６は、回転軸１０の一端側（−Ｚ側）にてケーシング３に保持されている。減速機６は、例えば波動歯車減速機等であり、１つ又は２つ以上のギヤやギヤを支持する軸受等を含んで構成される。本実施形態の減速機６は、モータ軸４の回転を１つ以上のギヤを介して出力軸５へ伝えることによって、出力軸５をモータ軸４とは異なる回転速度で回転させることができる。
【００２６】
なお、動力伝達部は、モータ軸４の回転を出力軸５へ伝えるものであれば、その構成を適宜変更することができる。例えば、動力伝達部は、出力軸５をモータ軸４と同じ回転速度で回転させてもよいし、出力軸５をモータ軸４よりも速い回転速度で回転させてもよい。すなわち、動力伝達部の変速比は、１未満でもよいし、１以上でもよい。また、動力伝達部の変速比は、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。
【００２７】
検出部７の第１エンコーダ１１は、第１スケール２３と、第１スケール２３へ光を照射する第１照明部２６と、第１スケール２３を介した光を受光する第１受光部２７とを有する。第１スケール２３は、モータ軸４のうち磁石１６よりも回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）の部分（ここでは端部）に、回転軸１０と直交して取り付けられている。第１照明部２６及び第１受光部２７は、検出部本体２４に取り付けられている。
【００２８】
検出部７の第２エンコーダ１２は、第２スケール２８と、第２スケール２８へ光を照射する第２照明部２９と、第２スケール２８を介した光を受光する第２受光部３０とを有する。第２スケール２８は、出力軸５のうち磁石１６よりも回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）の部分（ここでは端部）に、回転軸１０と直交して取り付けられている。第２照明部２９及び第２受光部３０は、検出部本体２４に取り付けられている。
【００２９】
第１照明部２６及び第２照明部２９は、それぞれ、例えばＬＥＤ等の発光素子を含んで構成される。第１照明部２６は、第１スケール２３と対向して配置されている。第２照明部２９は、第２スケール２８と対向して配置されている。第１受光部２７及び第２受光部３０は、それぞれ、例えばフォトダイオード等の光電変換素子を含んで構成される。第１受光部２７は、第１照明部２６から射出されて第１スケール２３で反射した光が入射する位置に、配置されている。第２受光部３０は、第２照明部２９から射出されて第２スケール２８で反射した光が入射する位置に、配置されている。
【００３０】
図２は、第１実施形態の駆動装置の第１スケール及び第２スケールを示す平面図である。図３は、第１実施形態の駆動装置の検出部の機能構成を示すブロック図である。
【００３１】
図２に示す第１スケール２３は、インクリメンタルパターン（以下、第１のＩＮＣパターン３１という）と、回転軸１０からの放射方向（径方向）で第１のＩＮＣパターン３１よりも内側に配置されたアブソリュートパターン（以下、第１のＡＢＳパターン３２という）とを有する。第１受光部２７は、第１のＩＮＣパターン３１で反射した光と、第１のＡＢＳパターン３２で反射した光をそれぞれ検出することができる。
【００３２】
第２スケール２８は、インクリメンタルパターン（以下、第２のＩＮＣパターン３３という）と、回転軸１０からの放射方向で第２のＩＮＣパターン３３よりも内側に配置されたアブソリュートパターン（以下、第２のＡＢＳパターン３４という）とを有する。第２受光部３０は、第２のＩＮＣパターン３３で反射した光と、第２のＡＢＳパターン３４で反射した光をそれぞれ検出することができる。
【００３３】
本実施形態において、検出部７の第１エンコーダ１２は、第２エンコーダ１１と同様の構成である。ここでは、第１エンコーダ１１の構成について代表的に説明する。第１スケール２３の第１のＡＢＳパターン３２は、回転方向の絶対位置情報を表すものであり、例えば所定数のＭ系列符合で構成される。第１のＩＮＣパターン３１は、回転方向の相対位置情報を表すものであり、例えばパルスのパターンで構成される。第１のＩＮＣパターン３１は、例えば、上記絶対位置情報の内挿用に用いられたり、回転方向の算出に用いられたりする。
【００３４】
第１のＡＢＳパターン３２と第１のＩＮＣパターン３１は、それぞれ、符合が１（Ｈ）となる光の反射部と、符合が０（Ｌ）となる光の吸収部とを有する。光の反射部は、例えば、金、アルミニウム、クロム、銅等の反射率が高い部材で形成される。光の吸収部は、例えば、黒色塗料が塗布された層、黒色アルマイト層、めっき層（例えば、ニッケルめっき層）、酸化クロム層等の光を吸収する層で形成される。
【００３５】
図３に示す第１エンコーダ１１は、第１受光部２７を制御するとともに第１受光部２７からの信号を処理する第１信号処理部３５を有する。本実施形態の第１信号処理部３５は、増幅部や二値化部、フィルタ部、Ａ／Ｄ変換部、演算処理部等を含む。第１信号処理部３５は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置（演算回路）により構成される。第１信号処理部３５は、各種処理を実行させるプログラムが実装されたコンピュータシステムにより構成されていてもよい。
【００３６】
第１信号処理部３５は、第１受光部２７を制御して、第１受光部２７に所定のタイミングで入射した光の光量等に基づく情報（例えば、検出信号）を第１受光部２７から受信することができる。第１信号処理部３５は、第１のＡＢＳパターン３２で反射した光に関する第１受光部２７の検出結果と、第１のＡＢＳパターン３２の符合とを照合することによって、第１のＡＢＳパターン３２の回転位置、すなわちモータ軸４の回転位置を検出することができる。
【００３７】
また、第１信号処理部３５は、第１のＩＮＣパターン３１で反射した光に関して所定の時間間隔で検出した第１受光部２７の検出結果を比較することによって、所定の時間間隔における第１のＩＮＣパターン３１の回転位置の変化量、すなわちモータ軸４の回転方向を加味した回転速度を検出することができる。
【００３８】
第１信号処理部３５は、モータ軸の回転に関する情報、例えばモータ軸４の回転位置を示す情報と回転速度を示す情報の少なくとも一方を第１上位システム３６へ送信する。本実施形態において、第１上位システム３６は、制御部８の一部である。制御部８は、第１上位システム３６が第１信号処理部３５から受信した情報に基づいてモータ２を制御し、結果としてモータ軸４の回転情報（例えば、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００３９】
また、第２エンコーダ１２は、第１信号処理部３５と同様の第２信号処理部３７を有し、出力軸５の回転に関する情報を第２上位システム３８へ送信することができる。本実施形態において、第２上位システム３８は制御部８の一部であり、制御部８は、第２上位システム３８が第２信号処理部３７から受信した情報に基づいてモータ２を制御し、結果としてモータ軸４の回転情報（例えば、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００４０】
なお、制御部８は、出力軸５の回転速度とモータ軸４の回転速度とのうちのの一方の回転速度、及び減速機６の変速比（減速比）を用いて、出力軸５の回転速度とモータ軸４の回転速度の他方の回転速度の推定値を算出することもできる。制御部８は、回転速度の推定値と計測値とを比較すること等で、第１エンコーダ１１の検出結果と第２エンコーダ１２の検出結果の整合性を調べること等もできる。このように、出力軸５の回転速度とモータ軸４の回転速度とのうちの一方の回転速度を用いて他方の回転速度を求めることもできるので、第１エンコーダ１１又は第２エンコーダ１２は、設けられていなくてもよい。また、駆動装置１Ａは、第１信号処理部３５が制御部８の一部であって、第１エンコーダ１１が第１信号処理部３５を含んでいなくてもよい。
【００４１】
ところで、減速機６は、ギヤあるいは軸受を潤滑するグリス等の潤滑剤や防錆剤等の液体とともに使用されることがある。この液体は、モータ軸４の中空部１９を伝って、減速機６から検出部７へ向って流れる可能性がある。この液体が第１スケール２３又は第２スケール２８を覆うと、検出部７の検出精度が低下する可能性がある。また、この液体が検出部７のスケール以外の構成要素に付着した場合にも検出部７の検出精度が低下する可能性がある。
【００４２】
また、図１に示すように、本実施形態の駆動装置１Ａは、中空部１９へ流入した流体Ｌ（例えば、液体と気体の少なくとも一方を含む物体）を中空部１９の外部へ排出可能な第１の排出部４０及び第２の排出部４１を備えており、流体Ｌが検出部７へ付着することによる検出精度の低下を抑制することができる。なお、本実施形態においては、一例として、流体Ｌは液体であるとして説明する。
【００４３】
本実施形態において、第１の排出部４０は、モータ軸４を含んで構成されている。第１の排出部４０においてモータ２が回転すると、中空部１９の内部の液体Ｌの少なくとも一部は、モータ２の回転により遠心力を受けて、貫通孔２１を通って中空部１９の外部へ排出される。貫通孔２１は、中空部１９から貫通孔２１への液体Ｌの流路が鋭角に折れ曲がらないように傾斜しているので、中空部１９から貫通孔２１へ液体Ｌが流れやすくなるように形成されている。また、本実施形態において、第１の排出部４０は、中空部１９の内部の液体Ｌの少なくとも一部をモータ軸４等の軸方向とは異なる方向に貫通孔２１を介して中空部１９の外部へ排出することができる。
【００４４】
本実施形態において、貫通孔２１を通った液体Ｌは、磁石１６とモータ軸４の外周面１５との間の空隙１８に収容される。本実施形態において、空隙１８には、液体Ｌを保持する液体保持体４２が配置されている。液体保持体４２は、液体Ｌを吸着可能な部材で構成される。液体保持体４２に保持された液体Ｌは、空隙１８から漏れ出すことが抑制される。
【００４５】
なお、空隙１８の内側に容器が配置されており、この容器は、貫通孔２１を通った液体Ｌを収容してもよい。すなわち、貫通孔２１を通った液体Ｌの少なくとも一部は、空隙１８の周囲の壁面により構成される収容室（収容部）に収容されてもよいし、空隙１８に配置された液体保持体４２（収容部）に収容されてもよく、空隙１８に配置された容器（収容部）に収容されてもよい。
【００４６】
本実施形態において、空隙１８は、磁石１６とモータ軸４の外周面１５との間に設けられた封止部材４３により封止されている。封止部材４３は、例えば非磁性体の金具等で構成される。空隙１８の内部へ流入した液体Ｌは、空隙１８の外側に漏れ出すことが封止部材４３によって抑制される。
【００４７】
本実施形態の中空部１９の内部の液体Ｌの少なくとも一部は、モータ軸４が回転していない状態であっても貫通孔２１を通って中空部１９の外部へ排出される。換言すると、駆動装置１Ａは、モータ軸４が中空部１９から外周面１５へ通じる貫通孔２１を有しているので、減速機６からの液体Ｌが検出部７へ到達することを抑制可能である。また、駆動装置１Ａは、モータ軸４が回転している状態では液体Ｌが遠心力を受けて中空部１９の外部へ排出されやすくなるので、減速機６からの液体Ｌが検出部７へ到達することを格段に抑制可能である。
【００４８】
図４は、第１実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。図５は、第１実施形態の駆動装置の第１軸部材及び第２軸部材を示す図である。
【００４９】
図１、図４及び図５に示すように、本実施形態において、第２の排出部４１は、ガス供給部４４を含んで構成されている。ガス供給部４４は、モータ軸４の中空部１９に接続された流路４５へガスＧを供給することができる。流路４５は、菅部材４６の内部に形成されている。菅部材４６は、モータ軸４の外側から出力軸５まで延びる延在部４７と、延在部４７から屈曲してモータ軸４と出力軸５との間に挿入された屈曲部４８とを含む。屈曲部４８は、出力軸５と交差する部分で出力軸５を通す孔部４９を有する。
【００５０】
ガス供給部４４から流路４５へ供給されたガスＧは、流路４５を介して中空部１９へ流入し、中空部１９を回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）から一端側（−Ｚ側）へ向って流れる。これにより、中空部１９内の液体Ｌは、回転軸１０の一端側（−Ｚ側）から他端側（＋Ｚ側）へ向って流れることが抑制される。本実施形態の駆動装置１Ａは、オイルシール等で液体Ｌの流れを抑制する構成と比較して、オイルシールの摩擦による抵抗（動力ロス）の発生や粉塵等の発生を抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態の菅部材４６は、モータ軸４と接触しないように配置されている。モータ軸４の内周面２０と菅部材４６の外周面との間隔は、菅部材４６の内周面と出力軸５の外周面との間隔よりも小さく設定されている。これにより、中空部１９の内部のガスＧは、モータ軸４の内周面２０と菅部材４６の外周面との間から漏れることが抑制される。
【００５２】
本実施形態において、中空部１９を−Ｚ側へ流れるガスＧは、貫通孔２１へ向う場合には鋭角に折れ曲がって流れることになるので、貫通孔２１を通って中空部１９の外部へ漏れることが抑制される。
【００５３】
本実施形態において、中空部１９のうち減速機６よりも他端側（−Ｚ側）の部分に、フィルタ５０が配置されている。フィルタ５０は、ガスＧによって中空部１９から減速機６側へ押し返された液体Ｌの少なくとも一部を吸収することができる。
【００５４】
本実施形態の制御部８は、停止しているモータ２を回転させること及び回転しているモータ２を停止させることができる。すなわち、制御部８は、モータ２を制御することによって発生する遠心力を制御できるので、第１の排出部４０を制御することができる。また、本実施形態の制御部８は、ガス供給部４４を制御することによって、中空部１９の内部の液体Ｌを第２の排出部４１により排出させることができる。例えば、本実施形態の制御部８は、モータ軸４が回転していない状態でガス供給部４４にガスＧを流路４５へ供給させることができる。このように、本実施形態における制御部８は、例えばモータ２の回転状態に応じて、第１の排出部４０と第２の排出部４１とを選択的に制御することができる。
【００５５】
なお、制御部８は、モータ軸４が回転している状態で第２の排出部４１を制御して液体Ｌを排出させてもよい。また、制御部８は、負荷に動力を供給する動作とは別に、モータを回転させて第１の排出部４０により液体Ｌを排出させてもよい。また、モータ軸４に貫通孔２１が設けられている場合に、駆動装置１Ａは、第２の排出部４１を備えていなくてもよい。また、第２の排出部４１が設けられている場合に、モータ軸４に貫通孔２１が設けられていなくてもよい。
【００５６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略することがある。
【００５７】
図６は、第２実施形態の駆動装置を示す図である。図７は、第２実施形態の駆動装置の一部を拡大して示す図である。本実施形態の駆動装置１Ｂは、出力軸６０及びガス供給部４４を備える。
【００５８】
図６及び図７に示すように、本実施形態の出力軸６０は、内部に形成された流路６１を有する。流路６１の流入口は、接続部材６５を介してガス供給部４４に接続されている。本実施形態の接続部材６５は、出力軸６０とほぼ平行に延びる管状であり、その一端部が出力軸６０の流路６１へ挿入されている。
【００５９】
流路６１の流出口６２は、モータ軸４の内周面２０と出力軸６０の外周面６３との間に配置されている。流出口６２は、出力軸５の径方向に延びる孔部６４における出力軸６０の外周面６３側の開口である。孔部６４は、出力軸６０の内周面から外周面６３に向うにつれて、出力軸６０の一端側（−Ｚ側）へ近づくように傾斜している。
【００６０】
本実施形態において、モータ軸４と出力軸６０との間隔は、流出口６２に対して減速機６とは反対側で減速機６と同じ側よりも小さくなっている。本実施形態において、出力軸６０の外周面６３は、流出口６２に対して減速機６とは反対側の部分の少なくとも一部でモータ軸４の内周面２０に向って突出している。これにより、中空部１９の内部のガスＧは、モータ軸４の内周面２０と出力軸６０の外周面６３との間から＋Ｚ側へ漏れることが抑制される。
【００６１】
ガス供給部４４から流路６１へ供給されたガスＧは、流路６１を介してモータ軸４の中空部１９へ流入し、中空部１９を回転軸１０の他端側（＋Ｚ側）から一端側（−Ｚ側）へ向って流れる。これにより、中空部１９内の液体Ｌは、回転軸１０の一端側（−Ｚ側）から他端側（＋Ｚ側）へ向って流れることが抑制される。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態のロボット装置の概略構成（指部分の先端）を示す図である。図８に示すロボット装置１００は、末節部１０１と、中節部１０２と、末節部１０１と中節部１０２とを接続する関節部１０３とを備える。ロボット装置１００は、中節部１０２で発生した動力で末節部１０１を動かすことによって、各種処理を実行することができる。なお、上記実施形態で説明した駆動装置は、ロボット装置１００のアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
【００６３】
中節部１０２は、上記の実施形態で説明した駆動装置１０４（例えば、駆動装置１Ａ）と、駆動装置１０４を収容する筐体１０５と、駆動装置１０４の出力軸と接続された回転軸部材１０６と、回転軸部材１０６に固定された第１歯車１０７とを有する。回転軸部材１０６は、駆動装置１０４の出力軸の一部でもよい。第１歯車１０７は、例えばベベルギヤである。関節部１０３は、筐体１０５に基端が固定されて筐体１０５から突出する支持部１０８と、支持部１０８に固定されて支持された軸部１０９と、軸部１０９に回転可能に取り付けられた第２歯車１１０を有する。軸部１０９は、末節部１０１の一部である接続部１１１を貫通しており、末節部１０１を軸部１０９のまわりで回転可能なように、末節部１０１を支持している。第２歯車１１０は、末節部１０１の接続部１１１に固定されている。第２歯車１１０は、例えばベベルギヤであり、第１歯車１０７と噛み合わされている。
【００６４】
本実施形態のロボット装置１００は、駆動装置１０４の駆動によって回転軸部材１０６が回転し、回転軸部材１０６と一体的に第１歯車１０７が回転する。第１歯車１０７が回転すると、第１歯車１０７の回転が第２歯車１１０に伝達され、第２歯車１１０が回転する。第２歯車１１０が回転すると、接続部１１１が回転することによって、末節部１０１が軸部１０９を中心に回転する。本実施形態のロボット装置１００は、駆動装置１０４の回転数制御の低下が抑制されているので、末節部１０１の動作を高精度に制御することができる。
【００６５】
本発明の適用範囲は、上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上記の実施形態で説明した要件の１以上を用いない場合もある。
【符号の説明】
【００６６】
１Ａ・・・駆動装置、１Ｂ・・・駆動装置、２・・・モータ（駆動部）、４・・・モータ軸（第１軸部材）、５・・・出力軸（第２軸部材）、６・・・減速機（動力伝達部）、７・・・検出部、８・・・制御部、Ｇ・・・ガス、Ｌ・・・液体（流体）、１５・・・外周面、１６・・・磁石、１８・・・空隙、１９・・・中空部、２１・・・貫通孔、２３・・・第１スケール、２８・・・第２スケール、４０・・・第１の排出部、４１・・・第２の排出部、４４・・・ガス供給部、４５・・・流路、６０・・・出力軸（第２軸部材）、６１・・・流路、６２・・・流出口（開口）、１００・・・ロボット装置、１０４・・・駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部、及び前記中空部から外周面へ通じる貫通孔を有する第１軸部材と、
前記中空部に挿入され、前記第１軸部材と動力伝達部を介して連結された第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転させる駆動部と、
前記第１軸部材と前記第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、前記一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備える駆動装置。
【請求項２】
前記第１軸部材が回転している状態において前記貫通孔を通り前記第１軸部材の外部へ排出される流体を収容する収容部を備える、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第１軸部材の外周面に取り付けられた磁石を含み、
前記磁石は、前記外周面における前記貫通孔の開口との間に前記収容部が配置される空隙を有する、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第１軸部材の中空部にガスを流すガス供給部を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第１軸部材が回転していない状態において前記ガス供給部から前記第１軸部材の中空部に前記ガスを供給させる制御部を備える、請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
中空部を有する第１軸部材と、
前記中空部に挿入され、前記第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して前記第１軸部材と連結された第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転させる駆動部と、
前記第１軸部材と前記第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、前記一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、
前記第１軸部材の前記他端側から前記一端側に向けて前記第１軸部材の中空部にガスを流すガス供給部と、を備える駆動装置。
【請求項７】
前記ガス供給部は、前記第１軸部材と前記第２軸部材との間に配置される開口を有する流路を介して前記ガスを供給し、
前記流路は、前記第１軸部材の外側から前記第２軸部材まで延びる延在部と、前記延在部から屈曲して前記第１軸部材と前記第２軸部材との間に挿入されて前記第２軸部材と交差する部分で前記第２軸部材を通す孔部を有する屈曲部とを含む、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記ガス供給部は、前記第２軸部材の内部に設けられて前記第１軸部材と前記第２軸部材との間に配置される開口を有する流路を介して前記ガスを供給する、請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記第１軸部材は、前記中空部から外周面へ通じる貫通孔を有し、
前記流路の開口は、前記貫通孔よりも前記他端側に配置されている、請求項７又は８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記貫通孔の少なくとも一部は、前記第１軸部材の外周面の法線方向に対して前記第１軸部材の一端側へ近づくように傾斜している、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記検出部は、前記スケールを介した光を受光する受光部を有する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
中空部を有する第１軸部材と、
前記中空部に挿入され、前記第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して前記第１軸部材と連結された第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転させる駆動部と、
前記第１軸部材の他端側に配置された第１のスケールと前記第２軸部材に配置された第２のスケールとを有し、前記第１軸部材と前記第２軸部材との少なくとも一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、
前記第１軸部材が回転している状態において前記第１軸部材の中空部に流入する流体を前記中空部の外部へ排出する第１の排出部、及び前記第１軸部材が回転していない状態において前記第１軸部材の中空部に流入する流体を前記中空部の外部へ排出する第２の排出部を選択的に制御する制御部と、を備える駆動装置。
【請求項１３】
軸部材と、
前記軸部材を駆動する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の駆動装置と、を備えるロボット装置。
【請求項１】
中空部、及び前記中空部から外周面へ通じる貫通孔を有する第１軸部材と、
前記中空部に挿入され、前記第１軸部材と動力伝達部を介して連結された第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転させる駆動部と、
前記第１軸部材と前記第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、前記一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、を備える駆動装置。
【請求項２】
前記第１軸部材が回転している状態において前記貫通孔を通り前記第１軸部材の外部へ排出される流体を収容する収容部を備える、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第１軸部材の外周面に取り付けられた磁石を含み、
前記磁石は、前記外周面における前記貫通孔の開口との間に前記収容部が配置される空隙を有する、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第１軸部材の中空部にガスを流すガス供給部を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第１軸部材が回転していない状態において前記ガス供給部から前記第１軸部材の中空部に前記ガスを供給させる制御部を備える、請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
中空部を有する第１軸部材と、
前記中空部に挿入され、前記第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して前記第１軸部材と連結された第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転させる駆動部と、
前記第１軸部材と前記第２軸部材とのうちの一方の軸部材に設けられたスケールを有し、前記一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、
前記第１軸部材の前記他端側から前記一端側に向けて前記第１軸部材の中空部にガスを流すガス供給部と、を備える駆動装置。
【請求項７】
前記ガス供給部は、前記第１軸部材と前記第２軸部材との間に配置される開口を有する流路を介して前記ガスを供給し、
前記流路は、前記第１軸部材の外側から前記第２軸部材まで延びる延在部と、前記延在部から屈曲して前記第１軸部材と前記第２軸部材との間に挿入されて前記第２軸部材と交差する部分で前記第２軸部材を通す孔部を有する屈曲部とを含む、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記ガス供給部は、前記第２軸部材の内部に設けられて前記第１軸部材と前記第２軸部材との間に配置される開口を有する流路を介して前記ガスを供給する、請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記第１軸部材は、前記中空部から外周面へ通じる貫通孔を有し、
前記流路の開口は、前記貫通孔よりも前記他端側に配置されている、請求項７又は８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記貫通孔の少なくとも一部は、前記第１軸部材の外周面の法線方向に対して前記第１軸部材の一端側へ近づくように傾斜している、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記検出部は、前記スケールを介した光を受光する受光部を有する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
中空部を有する第１軸部材と、
前記中空部に挿入され、前記第１軸部材の一端側に配置された動力伝達部を介して前記第１軸部材と連結された第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転させる駆動部と、
前記第１軸部材の他端側に配置された第１のスケールと前記第２軸部材に配置された第２のスケールとを有し、前記第１軸部材と前記第２軸部材との少なくとも一方の軸部材の回転に関する情報を検出する検出部と、
前記第１軸部材が回転している状態において前記第１軸部材の中空部に流入する流体を前記中空部の外部へ排出する第１の排出部、及び前記第１軸部材が回転していない状態において前記第１軸部材の中空部に流入する流体を前記中空部の外部へ排出する第２の排出部を選択的に制御する制御部と、を備える駆動装置。
【請求項１３】
軸部材と、
前記軸部材を駆動する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の駆動装置と、を備えるロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３１６０４（Ｐ２０１２−２３１６０４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８４０７（Ｐ２０１１−９８４０７）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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