駆動装置及びロボット装置
【課題】回転数制御の精度の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。
【解決手段】中空部が形成された第１軸部材と、第１軸部材の前記中空部に挿入される第２軸部材と、第１軸部材を回転軸まわりに回転させる駆動部と、中空部に対して回転軸の一端側に配置され、第１軸部材及び第２軸部材に連結された動力伝達部と、中空部に対して回転軸の他端側に配置され、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軸部材又は第２軸部材の少なくとも一部に配置され、第１軸部材又は第２軸部材が回転される回転状態によって少なくとも中空部を流れる流体を他端側から一端側に向けて排出する排出部とを備える。
【解決手段】中空部が形成された第１軸部材と、第１軸部材の前記中空部に挿入される第２軸部材と、第１軸部材を回転軸まわりに回転させる駆動部と、中空部に対して回転軸の一端側に配置され、第１軸部材及び第２軸部材に連結された動力伝達部と、中空部に対して回転軸の他端側に配置され、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軸部材又は第２軸部材の少なくとも一部に配置され、第１軸部材又は第２軸部材が回転される回転状態によって少なくとも中空部を流れる流体を他端側から一端側に向けて排出する排出部とを備える。
【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、回転数など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低減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、中空部が形成された第１軸部材と、前記第１軸部材の前記中空部に挿入される第２軸部材と、前記第１軸部材を回転軸まわりに回転させる駆動部と、前記中空部に対して前記回転軸の一端側に配置され、前記第１軸部材及び前記第２軸部材に連結された動力伝達部と、前記中空部に対して前記回転軸の他端側に配置され、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軸部材又は前記第２軸部材の少なくとも一部に配置され、前記第１軸部材又は前記第２軸部材が回転される回転状態によって少なくとも前記中空部を流れる流体を前記他端側から前記一端側に向けて排出する排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、軸部材と、前記軸部材を駆動する上記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】
【０００９】
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】
【００１０】
【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の機能構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の駆動装置の要部を拡大して示す図である。
【図５】本実施形態における排出部がモータ軸４側に設けられた構成を示す図である。
【図６】本実施形態における排出部が出力軸及びモータ軸に設けられた構成を示す図である。
【図７】第２実施形態の駆動装置を示す図である。
【図８】本実施形態における駆動装置の要部の構成を示す下面図である。
【図９】第３実施形態のロボット装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の駆動装置及びロボット装置に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
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１は、モータ（駆動部）２と、モータ２を保持するケーシング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回転情報（例、回転位置や回転速度等）を検出する検出部７と、駆動装置１の各部を制御する制御部８とを備える。
【００１３】
駆動装置１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の回転に関する回転情報を検出する第１エンコーダ１１と、出力軸５の回転に関する回転情報を検出する第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の回転情報を制御し、結果として出力軸５の回転情報を制御することができる。なお、制御部８は、駆動装置１の外部の装置、例えば駆動装置１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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と同軸で挿通されている。出力軸５の＋Ｚ側の端部は、第２軸受２５を介してモータ軸４に回転自在に支持される。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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エンコーダ１１は検出部本体２４に取り付けられている。
【００２３】
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エンコーダ１２は検出部本体２４に取り付けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図２に示す第１スケール２３は、第１のＩＮＣパターン（インクリメンタルパターン）３１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第１のＡＢＳパターン（アブソリュートパターン）３２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。
【００２７】
第２スケール２８は、第２のＩＮＣパターン（インクリメンタルパターン）３３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第２のＡＢＳパターン（アブソリュートパターン）３４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。
【００２８】
本実施形態において、検出部７の第２エンコーダ１２は、第１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。また、例えば、第１のＩＮＣパターン３１は、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る。
【００２９】
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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
第１信号処理部３５は、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の情報を第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。
【００３２】
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。
【００３３】
第１信号処理部３５は、モータ軸の回転に関する回転情報、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から受信した回転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、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００３４】
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から受信した回転情報に基づいてモータ２を制御し、結果として出力軸５の回転情報（例、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００３５】
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１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。
【００３６】
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流体（例、液体や気体）とともに使用されている。この流体は、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。この流体が第１スケール２３又は第２スケール２８を濡らすと、検出部７の検出精度が低下する可能性がある。また、この流体が検出部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。
【００３７】
これに対し、本実施形態に係る駆動装置１は、モータ軸４及び出力軸５が回転する回転状態において上記中空部１９を流れる流体を他端側から一端側に向けて排出する排出部（排出手段）を有している。
【００３８】
図４は第１実施形態の駆動装置１の要部を拡大して示す図である。図４に示すように本実施形態に係る排出部４２は、出力軸５の外面に設けられた溝５ａを有している。この溝５ａはモータ軸４の内面（中空部１９）に対して僅かな隙間を生じさせるようになっている。本実施形態に係る溝５ａは、例えば螺旋状からなるものである。このような螺旋状の溝５ａは駆動装置１の駆動に伴ってモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転すると溝５ａ内の流体に対して減速機６側に排出する排出力を付与するようになっている。例えば、螺旋状の溝５ａは出力軸５の軸方向に直線的に形成される溝に比べて経路を長く取ることができるので、流体が検出部７側に流れる込むリスクを低減することができる。
【００３９】
上記溝５ａの形状は上述の螺旋状に限られず、モータ軸４及び出力軸５の回転に伴って流体を減速機６側に排出する排出力を付与するものであれば種々の形状を適用可能である。また、上記溝５ａは出力軸５の外面に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的に複数形成されていても構わない。複数の溝５ａを出力軸５の外面に沿って設ける場合、各溝５ａを同一の形状としても構わないし、異なる形状としても構わない。
【００４０】
また、排出部４２は出力軸５の外面に直接溝を加工することで形成したものでもよいし、溝５ａが形成された別部材を出力軸５の外面に嵌合又は貼着等によって取り付けた構成であっても構わない。
【００４１】
また、排出部４２は、出力軸５における少なくとも中空部１９に挿入される部分に設けられていれば良く、出力軸５の全体に設けられていても構わない。また、出力軸５の外面の一部のみに排出部４２を設ける場合、排出部４２は出力軸５における一端側（−Ｚ側）に設けるのが望ましく、これによれば流体の減速機６側から検出部７側への流れ込みを確実に防止することが可能となる。
【００４２】
本実施形態の駆動装置１は、モータ２が回転することでモータ軸４の回転が減速機６を介して出力軸５へと伝達され、モータ軸４及び出力軸５が所定方向に回転した状態となる。
このとき、減速機６から中空部１９に流れ出した流体は出力軸５の外面に設けられた排出部４２の溝５ａに入り込むが、溝５ａに入り込んだ流体は出力軸５がモータ軸４に対して相対的に回転することで図４に示したように減速機６側（−Ｚ方向）へと向かう排出力を付与することができる。従って、駆動装置１は、駆動時に溝５ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）できる。
【００４３】
なお、上記説明では、排出部４２を出力軸５の外面のみに設けた構成を例に説明したが、モータ軸４の一部或いは出力軸５及びモータ軸４の双方に排出部４２を設ける構成であっても構わない。図５、６は排出部４２の変形例に係る構成を示す図であり、図５は排出部４２がモータ軸４側に設けられた構成を示す図であり、図６は排出部４２が出力軸５及びモータ軸４の双方に設けられた構成を示す図である。
【００４４】
本変形例に係る排出部４２は、図５に示すようにモータ軸４の内面（中空部１９をなす面）に設けられた溝４ａを有している。溝４ａは出力軸５の外面に対して僅かな隙間を生じさせるようになっている。溝４ａは、例えば螺旋状からなるものである。このような螺旋状の溝４ａは、駆動装置１の駆動に伴ってモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転すると、溝４ａ内の流体に対して減速機６側に排出させる排出力を付与できるようになっている。
【００４５】
上記溝４ａの形状は上述の螺旋状に限られず、モータ軸４及び出力軸５の回転に伴って流体を他端側から一端側に向かって排出するものであれば種々の形状を適用可能である。また、上記溝４ａはモータ軸４の内面に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的に複数形成されていても構わない。複数の溝４ａをモータ軸４の内面に沿って設ける場合、各溝４ａを同一の形状としても構わないし、異なる形状としても構わない。
【００４６】
この構成においても、駆動装置１の駆動に際し、減速機６から中空部１９に流れ出した流体はモータ軸４の内面に設けられた溝４ａへと入り込むが、溝４ａに入り込んだ流体にはモータ軸４が出力軸５に対して相対的に回転することで減速機６側へと向かう排出力が付与される。従って、駆動装置１は、駆動時に溝４ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）することができる。
【００４７】
また、別の変形例に係る排出部４２は、図６に示すようにモータ軸４の内面に設けられた溝４ａ及び出力軸５の外面に設けられた溝５ａを有している。溝４ａが形成されたモータ軸４の内面及び溝５ａが形成された出力軸５の外面の間には僅かな隙間が生じている。
【００４８】
溝４ａ，５ａは、駆動装置１の駆動に伴ってモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転すると、溝４ａ，５ａ内の流体に対して減速機６側に排出させる排出力を付与できるようになっている。
【００４９】
この構成においても、駆動装置１の駆動に際し、減速機６から中空部１９に流れ出した流体は溝４ａ，５ａへと入り込むが、溝４ａ、５ａに入り込んだ流体にはモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転することで減速機６側へと向かう排出力が付与される。従って、駆動装置１は、駆動時に溝４ａ、５ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）することができる。
【００５０】
（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。
【００５１】
図７は第２実施形態の駆動装置の概略構成を示す図である。図８は駆動装置の要部の構成を示す平面図である。図７に示す駆動装置１は、モータ２と、ケーシング３と、モータ軸４と、出力軸５と、減速機６と、検出部７と、制御部８とを備える。
【００５２】
本実施形態に係る出力軸５は、図７に示すようにモータ軸４のトルクが伝達される軸本体（軸部材）５０と、該軸本体５０の外面を覆った状態に設けられる円筒部材５１と、回転規制部５２と、を含んで構成される。回転規制部５２は、円筒部材５１における所定方向への回転動作を許容するとともに所定方向と反対の回転動作を規制するためのものであり、例えばラチェット機構により構成されるものである。ここで、所定方向とは、駆動装置１の駆動時に減速機６の回転動作により出力軸５が回転する方向を意味する。
【００５３】
回転規制部５２は、図８に示すように円筒部材５１の一端側（減速機６側）に設けられた係止部５２ａと、該係止部５２ａに形成された凹凸部５２ｂに係合する係合部５２ｃと、を含む。係合部５２ｃは円筒部材５１が一方向に移動する場合は凹凸部５２ｂを乗り越えるものの、円筒部材５１が他方向に回転した場合は凹凸部５２ｂを乗り越えず円筒部材５１の動きを係止するようになっている。回転規制部５２は、出力軸５の軸本体５０が所定方向に回転する際、軸本体５０とともに円筒部材５１を所定方向に回転させるようになっている。一方、回転規制部５２は、出力軸５の軸本体５０が所定方向と反対に回転する際、円筒部材５１が軸本体５０と回転するのを規制するようになっている。
【００５４】
本実施形態においては、円筒部材５１の外周面に排出部６０が設けられており、排出部６０は円筒部材５１の外面に設けられた溝５１ａを有している。この溝５１ａはモータ軸４の内面に対して僅かな隙間を生じさせるようになっている。本実施形態に係る溝５１ａは、第１実施形態に係る溝４ａと同様に例えば螺旋状からなるものである。
【００５５】
このような構成に基づき、駆動装置１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を所定方向に回転させるようになっており、このとき円筒部材５１が出力軸５とともに所定方向に回転するようになっている。
【００５６】
溝５１ａが設けられた円筒部材５１は、駆動装置１の駆動に伴って出力軸５が所定方向に回転すると軸本体５０とともに回転し、円筒部材５１及びモータ軸４が相対的に回転した状態となる。これにより溝５１ａ内の流体には減速機６側へと向かう排出力が付与されるようになっている。
【００５７】
上記溝５１ａの形状は上述の螺旋状に限られず、モータ軸４及び出力軸５の回転に伴って流体を減速機６側に排出する排出力を付与するものであれば種々の形状を適用可能である。また、上記溝５１ａは円筒部材５１の外周面に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的に複数形成されていても構わない。複数の溝５１ａを円筒部材５１の外周面に沿って設ける場合、各溝５１ａを同一の形状としても構わないし、異なる形状としても構わない。
【００５８】
また、排出部６０は円筒部材５１の外周面に直接溝を加工することで形成したものでもよいし、溝５１ａが形成された別部材を円筒部材５１の外周面に嵌合又は貼着等することで取り付けた構成であっても構わない。
【００５９】
また、排出部６０は、円筒部材５１における少なくとも中空部１９に挿入される部分に設けられていれば良く、円筒部材５１の全体に設けられていても構わない。また、円筒部材５１の一部のみに排出部６０を設ける場合、排出部６０は円筒部材５１における一端側（−Ｚ側）に設けるのが望ましく、これによれば流体の減速機６側から検出部７側への流れ込みを確実に防止することが可能となる。また、図５（ｂ）に示した変形例のように、排出部６０としてモータ軸４の内面に設けられた溝４ａを含んだ構成を採用しても構わない。
【００６０】
本実施形態の駆動装置１は、モータ２が回転することでモータ軸４の回転が減速機６を介して出力軸５へと伝達され、モータ軸４及び出力軸５が所定方向に回転した状態となる。このとき、円筒部材５１が出力軸５と一体的に所定方向に回転する。
【００６１】
よって、減速機６から中空部１９に流れ出した流体は円筒部材５１の外周面に設けられた排出部６０の溝５１ａに入り込むが、溝５１ａに入り込んだ流体は円筒部材５１がモータ軸４に対して相対的に回転することで減速機６側へと向かう排出力を付与することができる。従って、駆動装置１は、駆動時に溝５１ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）できる。
【００６２】
また、本実施形態に係る駆動装置１は、例えば軸本体５０が所定方向と反対側に回転する場合、円筒部材５１は回転規制部５２によって軸本体５０とともに回転することが規制される。このように円筒部材５１が回転しないため、円筒部材５１の外周面に設けられた排出部６０が流体の排出方向と逆方向に回転することが防止される。よって、排出部６０所定方向と反対に回転することで溝５１ａ内の流体が検出部７側に流れ込むのを防止できる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態のロボット装置の概略構成を示す図である。図９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。
【００６４】
中節部１０２は、上記の実施形態で説明した駆動装置１０４（例、駆動装置１）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。
【００６５】
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。
【００６６】
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】
【００６７】
１・・・駆動装置、２・・・モータ（駆動部）、４・・・モータ軸（第１軸部材）、４ａ…溝、５・・・出力軸（第２軸部材）、５ａ…溝、６・・・減速機（動力伝達部）、７・・・検出部、１９・・中空部、４２、６０…排出部、５０…軸本体（軸部材）、５１…円筒部材、５２…回転規制部、１００・・・ロボット装置
【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、回転数など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低減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、中空部が形成された第１軸部材と、前記第１軸部材の前記中空部に挿入される第２軸部材と、前記第１軸部材を回転軸まわりに回転させる駆動部と、前記中空部に対して前記回転軸の一端側に配置され、前記第１軸部材及び前記第２軸部材に連結された動力伝達部と、前記中空部に対して前記回転軸の他端側に配置され、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軸部材又は前記第２軸部材の少なくとも一部に配置され、前記第１軸部材又は前記第２軸部材が回転される回転状態によって少なくとも前記中空部を流れる流体を前記他端側から前記一端側に向けて排出する排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、軸部材と、前記軸部材を駆動する上記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】
【０００９】
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】
【００１０】
【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の機能構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の駆動装置の要部を拡大して示す図である。
【図５】本実施形態における排出部がモータ軸４側に設けられた構成を示す図である。
【図６】本実施形態における排出部が出力軸及びモータ軸に設けられた構成を示す図である。
【図７】第２実施形態の駆動装置を示す図である。
【図８】本実施形態における駆動装置の要部の構成を示す下面図である。
【図９】第３実施形態のロボット装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の駆動装置及びロボット装置に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
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１は、モータ（駆動部）２と、モータ２を保持するケーシング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回転情報（例、回転位置や回転速度等）を検出する検出部７と、駆動装置１の各部を制御する制御部８とを備える。
【００１３】
駆動装置１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の回転に関する回転情報を検出する第１エンコーダ１１と、出力軸５の回転に関する回転情報を検出する第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の回転情報を制御し、結果として出力軸５の回転情報を制御することができる。なお、制御部８は、駆動装置１の外部の装置、例えば駆動装置１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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と同軸で挿通されている。出力軸５の＋Ｚ側の端部は、第２軸受２５を介してモータ軸４に回転自在に支持される。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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エンコーダ１１は検出部本体２４に取り付けられている。
【００２３】
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エンコーダ１２は検出部本体２４に取り付けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図２に示す第１スケール２３は、第１のＩＮＣパターン（インクリメンタルパターン）３１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第１のＡＢＳパターン（アブソリュートパターン）３２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。
【００２７】
第２スケール２８は、第２のＩＮＣパターン（インクリメンタルパターン）３３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第２のＡＢＳパターン（アブソリュートパターン）３４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。
【００２８】
本実施形態において、検出部７の第２エンコーダ１２は、第１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。また、例えば、第１のＩＮＣパターン３１は、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る。
【００２９】
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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
第１信号処理部３５は、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の情報を第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。
【００３２】
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。
【００３３】
第１信号処理部３５は、モータ軸の回転に関する回転情報、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から受信した回転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、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００３４】
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から受信した回転情報に基づいてモータ２を制御し、結果として出力軸５の回転情報（例、回転位置、回転数、回転速度等）を制御することができる。
【００３５】
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１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。
【００３６】
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流体（例、液体や気体）とともに使用されている。この流体は、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。この流体が第１スケール２３又は第２スケール２８を濡らすと、検出部７の検出精度が低下する可能性がある。また、この流体が検出部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。
【００３７】
これに対し、本実施形態に係る駆動装置１は、モータ軸４及び出力軸５が回転する回転状態において上記中空部１９を流れる流体を他端側から一端側に向けて排出する排出部（排出手段）を有している。
【００３８】
図４は第１実施形態の駆動装置１の要部を拡大して示す図である。図４に示すように本実施形態に係る排出部４２は、出力軸５の外面に設けられた溝５ａを有している。この溝５ａはモータ軸４の内面（中空部１９）に対して僅かな隙間を生じさせるようになっている。本実施形態に係る溝５ａは、例えば螺旋状からなるものである。このような螺旋状の溝５ａは駆動装置１の駆動に伴ってモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転すると溝５ａ内の流体に対して減速機６側に排出する排出力を付与するようになっている。例えば、螺旋状の溝５ａは出力軸５の軸方向に直線的に形成される溝に比べて経路を長く取ることができるので、流体が検出部７側に流れる込むリスクを低減することができる。
【００３９】
上記溝５ａの形状は上述の螺旋状に限られず、モータ軸４及び出力軸５の回転に伴って流体を減速機６側に排出する排出力を付与するものであれば種々の形状を適用可能である。また、上記溝５ａは出力軸５の外面に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的に複数形成されていても構わない。複数の溝５ａを出力軸５の外面に沿って設ける場合、各溝５ａを同一の形状としても構わないし、異なる形状としても構わない。
【００４０】
また、排出部４２は出力軸５の外面に直接溝を加工することで形成したものでもよいし、溝５ａが形成された別部材を出力軸５の外面に嵌合又は貼着等によって取り付けた構成であっても構わない。
【００４１】
また、排出部４２は、出力軸５における少なくとも中空部１９に挿入される部分に設けられていれば良く、出力軸５の全体に設けられていても構わない。また、出力軸５の外面の一部のみに排出部４２を設ける場合、排出部４２は出力軸５における一端側（−Ｚ側）に設けるのが望ましく、これによれば流体の減速機６側から検出部７側への流れ込みを確実に防止することが可能となる。
【００４２】
本実施形態の駆動装置１は、モータ２が回転することでモータ軸４の回転が減速機６を介して出力軸５へと伝達され、モータ軸４及び出力軸５が所定方向に回転した状態となる。
このとき、減速機６から中空部１９に流れ出した流体は出力軸５の外面に設けられた排出部４２の溝５ａに入り込むが、溝５ａに入り込んだ流体は出力軸５がモータ軸４に対して相対的に回転することで図４に示したように減速機６側（−Ｚ方向）へと向かう排出力を付与することができる。従って、駆動装置１は、駆動時に溝５ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）できる。
【００４３】
なお、上記説明では、排出部４２を出力軸５の外面のみに設けた構成を例に説明したが、モータ軸４の一部或いは出力軸５及びモータ軸４の双方に排出部４２を設ける構成であっても構わない。図５、６は排出部４２の変形例に係る構成を示す図であり、図５は排出部４２がモータ軸４側に設けられた構成を示す図であり、図６は排出部４２が出力軸５及びモータ軸４の双方に設けられた構成を示す図である。
【００４４】
本変形例に係る排出部４２は、図５に示すようにモータ軸４の内面（中空部１９をなす面）に設けられた溝４ａを有している。溝４ａは出力軸５の外面に対して僅かな隙間を生じさせるようになっている。溝４ａは、例えば螺旋状からなるものである。このような螺旋状の溝４ａは、駆動装置１の駆動に伴ってモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転すると、溝４ａ内の流体に対して減速機６側に排出させる排出力を付与できるようになっている。
【００４５】
上記溝４ａの形状は上述の螺旋状に限られず、モータ軸４及び出力軸５の回転に伴って流体を他端側から一端側に向かって排出するものであれば種々の形状を適用可能である。また、上記溝４ａはモータ軸４の内面に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的に複数形成されていても構わない。複数の溝４ａをモータ軸４の内面に沿って設ける場合、各溝４ａを同一の形状としても構わないし、異なる形状としても構わない。
【００４６】
この構成においても、駆動装置１の駆動に際し、減速機６から中空部１９に流れ出した流体はモータ軸４の内面に設けられた溝４ａへと入り込むが、溝４ａに入り込んだ流体にはモータ軸４が出力軸５に対して相対的に回転することで減速機６側へと向かう排出力が付与される。従って、駆動装置１は、駆動時に溝４ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）することができる。
【００４７】
また、別の変形例に係る排出部４２は、図６に示すようにモータ軸４の内面に設けられた溝４ａ及び出力軸５の外面に設けられた溝５ａを有している。溝４ａが形成されたモータ軸４の内面及び溝５ａが形成された出力軸５の外面の間には僅かな隙間が生じている。
【００４８】
溝４ａ，５ａは、駆動装置１の駆動に伴ってモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転すると、溝４ａ，５ａ内の流体に対して減速機６側に排出させる排出力を付与できるようになっている。
【００４９】
この構成においても、駆動装置１の駆動に際し、減速機６から中空部１９に流れ出した流体は溝４ａ，５ａへと入り込むが、溝４ａ、５ａに入り込んだ流体にはモータ軸４及び出力軸５が相対的に回転することで減速機６側へと向かう排出力が付与される。従って、駆動装置１は、駆動時に溝４ａ、５ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）することができる。
【００５０】
（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。
【００５１】
図７は第２実施形態の駆動装置の概略構成を示す図である。図８は駆動装置の要部の構成を示す平面図である。図７に示す駆動装置１は、モータ２と、ケーシング３と、モータ軸４と、出力軸５と、減速機６と、検出部７と、制御部８とを備える。
【００５２】
本実施形態に係る出力軸５は、図７に示すようにモータ軸４のトルクが伝達される軸本体（軸部材）５０と、該軸本体５０の外面を覆った状態に設けられる円筒部材５１と、回転規制部５２と、を含んで構成される。回転規制部５２は、円筒部材５１における所定方向への回転動作を許容するとともに所定方向と反対の回転動作を規制するためのものであり、例えばラチェット機構により構成されるものである。ここで、所定方向とは、駆動装置１の駆動時に減速機６の回転動作により出力軸５が回転する方向を意味する。
【００５３】
回転規制部５２は、図８に示すように円筒部材５１の一端側（減速機６側）に設けられた係止部５２ａと、該係止部５２ａに形成された凹凸部５２ｂに係合する係合部５２ｃと、を含む。係合部５２ｃは円筒部材５１が一方向に移動する場合は凹凸部５２ｂを乗り越えるものの、円筒部材５１が他方向に回転した場合は凹凸部５２ｂを乗り越えず円筒部材５１の動きを係止するようになっている。回転規制部５２は、出力軸５の軸本体５０が所定方向に回転する際、軸本体５０とともに円筒部材５１を所定方向に回転させるようになっている。一方、回転規制部５２は、出力軸５の軸本体５０が所定方向と反対に回転する際、円筒部材５１が軸本体５０と回転するのを規制するようになっている。
【００５４】
本実施形態においては、円筒部材５１の外周面に排出部６０が設けられており、排出部６０は円筒部材５１の外面に設けられた溝５１ａを有している。この溝５１ａはモータ軸４の内面に対して僅かな隙間を生じさせるようになっている。本実施形態に係る溝５１ａは、第１実施形態に係る溝４ａと同様に例えば螺旋状からなるものである。
【００５５】
このような構成に基づき、駆動装置１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を所定方向に回転させるようになっており、このとき円筒部材５１が出力軸５とともに所定方向に回転するようになっている。
【００５６】
溝５１ａが設けられた円筒部材５１は、駆動装置１の駆動に伴って出力軸５が所定方向に回転すると軸本体５０とともに回転し、円筒部材５１及びモータ軸４が相対的に回転した状態となる。これにより溝５１ａ内の流体には減速機６側へと向かう排出力が付与されるようになっている。
【００５７】
上記溝５１ａの形状は上述の螺旋状に限られず、モータ軸４及び出力軸５の回転に伴って流体を減速機６側に排出する排出力を付与するものであれば種々の形状を適用可能である。また、上記溝５１ａは円筒部材５１の外周面に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的に複数形成されていても構わない。複数の溝５１ａを円筒部材５１の外周面に沿って設ける場合、各溝５１ａを同一の形状としても構わないし、異なる形状としても構わない。
【００５８】
また、排出部６０は円筒部材５１の外周面に直接溝を加工することで形成したものでもよいし、溝５１ａが形成された別部材を円筒部材５１の外周面に嵌合又は貼着等することで取り付けた構成であっても構わない。
【００５９】
また、排出部６０は、円筒部材５１における少なくとも中空部１９に挿入される部分に設けられていれば良く、円筒部材５１の全体に設けられていても構わない。また、円筒部材５１の一部のみに排出部６０を設ける場合、排出部６０は円筒部材５１における一端側（−Ｚ側）に設けるのが望ましく、これによれば流体の減速機６側から検出部７側への流れ込みを確実に防止することが可能となる。また、図５（ｂ）に示した変形例のように、排出部６０としてモータ軸４の内面に設けられた溝４ａを含んだ構成を採用しても構わない。
【００６０】
本実施形態の駆動装置１は、モータ２が回転することでモータ軸４の回転が減速機６を介して出力軸５へと伝達され、モータ軸４及び出力軸５が所定方向に回転した状態となる。このとき、円筒部材５１が出力軸５と一体的に所定方向に回転する。
【００６１】
よって、減速機６から中空部１９に流れ出した流体は円筒部材５１の外周面に設けられた排出部６０の溝５１ａに入り込むが、溝５１ａに入り込んだ流体は円筒部材５１がモータ軸４に対して相対的に回転することで減速機６側へと向かう排出力を付与することができる。従って、駆動装置１は、駆動時に溝５１ａ内に入り込んだ流体が検出部７側へ流れ込むのを良好に防止（又は低減）できる。
【００６２】
また、本実施形態に係る駆動装置１は、例えば軸本体５０が所定方向と反対側に回転する場合、円筒部材５１は回転規制部５２によって軸本体５０とともに回転することが規制される。このように円筒部材５１が回転しないため、円筒部材５１の外周面に設けられた排出部６０が流体の排出方向と逆方向に回転することが防止される。よって、排出部６０所定方向と反対に回転することで溝５１ａ内の流体が検出部７側に流れ込むのを防止できる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態のロボット装置の概略構成を示す図である。図９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。
【００６４】
中節部１０２は、上記の実施形態で説明した駆動装置１０４（例、駆動装置１）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。
【００６５】
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。
【００６６】
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】
【００６７】
１・・・駆動装置、２・・・モータ（駆動部）、４・・・モータ軸（第１軸部材）、４ａ…溝、５・・・出力軸（第２軸部材）、５ａ…溝、６・・・減速機（動力伝達部）、７・・・検出部、１９・・中空部、４２、６０…排出部、５０…軸本体（軸部材）、５１…円筒部材、５２…回転規制部、１００・・・ロボット装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部が形成された第１軸部材と、
前記第１軸部材の前記中空部に挿入される第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転軸まわりに回転させる駆動部と、
前記中空部に対して前記回転軸の一端側に配置され、前記第１軸部材及び前記第２軸部材に連結された動力伝達部と、
前記中空部に対して前記回転軸の他端側に配置され、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軸部材又は前記第２軸部材の少なくとも一部に配置され、前記第１軸部材又は前記第２軸部材が回転される回転状態によって少なくとも前記中空部を流れる流体を前記他端側から前記一端側に向けて排出する排出部とを備える
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記排出部は、前記中空部を構成する前記第１軸部材の内面及び前記中空部に挿入される前記第２軸部材の外面の少なくとも一方に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記排出部は、前記第１軸部材と前記第２軸部材とのうち少なくとも一方を用いて、前記回転軸の軸方向に沿った所定の一方向に前記流体を排出する手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２軸部材は、前記第１軸部材のトルクが伝達される軸部材と、該軸部材の外面を覆った状態に設けられる円筒部材と、前記円筒部材における前記所定方向への回転動作を許容するとともに前記所定方向と反対の回転動作を規制する回転規制部と、を含み、
前記排出部が前記円筒部材の外周面に設けられている
ことを特徴とする請求項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】
前記排出部は、螺旋状の溝から構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記駆動部に対して前記第１軸部材の前記他端側の部分及び前記駆動部に対して前記第２軸部材の前記他端側の部分のうちの少なくとも一方に設けられた指標部と、前記指標部を介した光を受光する受光部と、を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
軸部材と、
前記軸部材を駆動する請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置とを備える
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項１】
中空部が形成された第１軸部材と、
前記第１軸部材の前記中空部に挿入される第２軸部材と、
前記第１軸部材を回転軸まわりに回転させる駆動部と、
前記中空部に対して前記回転軸の一端側に配置され、前記第１軸部材及び前記第２軸部材に連結された動力伝達部と、
前記中空部に対して前記回転軸の他端側に配置され、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軸部材又は前記第２軸部材の少なくとも一部に配置され、前記第１軸部材又は前記第２軸部材が回転される回転状態によって少なくとも前記中空部を流れる流体を前記他端側から前記一端側に向けて排出する排出部とを備える
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記排出部は、前記中空部を構成する前記第１軸部材の内面及び前記中空部に挿入される前記第２軸部材の外面の少なくとも一方に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記排出部は、前記第１軸部材と前記第２軸部材とのうち少なくとも一方を用いて、前記回転軸の軸方向に沿った所定の一方向に前記流体を排出する手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２軸部材は、前記第１軸部材のトルクが伝達される軸部材と、該軸部材の外面を覆った状態に設けられる円筒部材と、前記円筒部材における前記所定方向への回転動作を許容するとともに前記所定方向と反対の回転動作を規制する回転規制部と、を含み、
前記排出部が前記円筒部材の外周面に設けられている
ことを特徴とする請求項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】
前記排出部は、螺旋状の溝から構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記駆動部に対して前記第１軸部材の前記他端側の部分及び前記駆動部に対して前記第２軸部材の前記他端側の部分のうちの少なくとも一方に設けられた指標部と、前記指標部を介した光を受光する受光部と、を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
軸部材と、
前記軸部材を駆動する請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置とを備える
ことを特徴とするロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２５７４０２（Ｐ２０１２−２５７４０２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９２０７（Ｐ２０１１−１２９２０７）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【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１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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