JPH06278078A

JPH06278078A - ダイレクトドライブ形手首機構

Info

Publication number: JPH06278078A
Application number: JP7253693A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Takahashi; 真義高橋
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ガタを防止して精度（位置精度）を高くし、
また内部に配線、配管等を施すことができ、さらに防爆
を確実に行うことができるダイレクトドライブ形手首機
構を提供することを目的としている。【構成】各関節41，47，53をそれぞれに設けられた中
空のＤＤモータ38，44，50によって直接的に駆動するこ
とによって、ガタが殆どなく位置精度に優れるととも
に、また中空のＤＤモータを直列的に設けることによっ
て、内部に配線、配管等を容易に行うことができる。ま
た、各関節41，47，53に、これら関節に設けられたＤＤ
モータ38，44，50のコイル部空間38g，44g，50gどうし
を直列に結ぶ流体の通路60a〜60dを形成することによっ
て、内圧防爆用エア通路が１本道となるので、防爆を確
実に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの手首
機構に係り、特に、内圧防爆構造のロボットに用いて好
適な手首機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットの手首機構としては、従
来例えば、本出願人が先に出願したもの（特願平３ー２
５２５７１号）や、特公昭６０ー３１６３７号公報に記
載されたものがある。前者の手首機構は、図５および図
６に示すように、アーム１の後部に３基のダイレクトド
ライブモータ（以下、ＤＤモータと略称する。）２，
３，４を配し、トルクチューブと歯車を伝達系として、
３つの軸５，６，７を駆動するようにしている。

【０００３】第１ＤＤモータ２のアウターロータ２ａに
は、第１トルクチューブ８が固定されており、第１ＤＤ
モータ２の回転は、第１トルクチューブ８、かさ歯車１
１ａ，１１ｂを介して第１ケース部材１２に伝達され、
当該第１ケース部材１２を第１軸５回りに旋回させるよ
うになっている。

【０００４】また、前記第１ＤＤモータ２のアウターロ
ータ２ａには、スペーサ１３を介して第２ＤＤモータ３
のステータ３ｂが取り付けられ、さらに、アウターロー
タ３ａには、第２トルクチューブ９が前記第１トルクチ
ューブ８の内側において固定されている。そして、第２
ＤＤモータ２の回転は、第２トルクチューブ９、かさ歯
車１１ｃ，１１ｄ、平歯車１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、お
よびかさ歯車１５ａ，１５ｂを介して第２ケース部材１
６に伝達され、当該第２ケース部材１６を第２軸６回り
に旋回させるようになっている。

【０００５】また、前記第２ＤＤモータ３のアウターロ
ータ３ａには、スペーサ１７を介して第３ＤＤモータ４
のステータ４ｂが取り付けられ、さらにアウターロータ
４ａには、第３トルクチューブ１０が前記第２トルクチ
ューブ９の内側において固定されている。そして、前記
第３ＤＤモータ４の回転は、第３トルクチューブ１０、
かさ歯車１８ａ，１８ｂ、平歯車１９ａ，１９ｂ，１９
ｃおよびかさ歯車２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂを介
して軸部材２２に伝達され、軸部材２２を第３軸７回り
に回転させるようになっている。

【０００６】一方、後者（特公昭６０ー３１６３７）の
手首機構は、図７に示すように、２個の油圧揺動モータ
２５，２６を、その回転軸２５ａ，２６ａが９０度の食
い違い角をなすように配置し、油圧揺動モータ２５，２
６のシリンダ２５ｂ，２６ｂ内に、前記中空の回転軸２
５ａ，２６ａ内を通して油を供給し、この油圧によって
ベーン２５ｃ，２６ｃを介して回転軸２５ａ，２６ａを
回転させる構成となっており、また、２個の油圧揺動モ
ータ２５，２６は、独立に制御する必要があるため、そ
れぞれのシリンダ２５ｂ，２６ｂは隔壁２７によって仕
切られるとともに、回転軸２５ａ，２５ｂの中空部どう
しの連絡は断たれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特願平
３ー２５２５７１号に記載の手首機構においては、次の
ような課題がある。ＤＤモータ２，３，４の駆動を伝達するのに多数の歯
車を使っているのでトルクの干渉があり、ダイレクトテ
ィーチングしずらく、しかも歯車間に不可避的にガタが
生じるので、精度に問題がある。

【０００８】トルクチューブ８，９，１０と多数の歯
車を伝達系としているために、手首機構に塗装用のガン
を取り付ける場合、ガンへの塗料配管を外に配置せざる
を得ない。

【０００９】手首機構に塗装用のガンを取り付ける場
合、手首機構内への噴霧塗料の侵入による爆発を防止す
るために、手首機構内を内圧防爆構造にする必要があ
る。この場合、アームの解放部をシールで覆い内部にエ
アを流し、そのエアを手首機構内に設けられたＤＤモー
タ２，３，４が取り入れトルクチューブ８，９，１０を
通し内部で１つに集め外部に放出するようにしている
が、内部の掃気状態を判断するのはこの集合後のエアの
圧力であるため、各ＤＤモータ２，３，４にエアの取り
入れが均等に行われていない場合があり、掃気が完全に
出来ているという保証がない。

【００１０】一方、前記特公昭６０ー３１６３７号公報
に記載の手首機構においては、手首機構内が隔壁２７に
よって仕切られているとともに、２個の油圧揺動モータ
２５，２６の回転軸２５ａ，２５ｂの中空部どうしの連
絡が断たれているため、駆動用チューブやケーブル等の
収納ができず、また、手首機構に塗装用のガンを取り付
ける場合も、ガンへの塗料配管を外に配置せざるを得な
い。

【００１１】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ダイレクトティーチングを容易行えるとともに精度
（位置精度）が高く、しかも内部に配線、配管等を施す
ことができ、また防爆を確実に行うことができるダイレ
クトドライブ形手首機構を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、トルクチューブと歯車を使わず直接アク
チュエータを配する機構を考え、直列に中空モータを設
けるようにした。また、エアが均等に取り入れられる様
それぞれの間に直列に流体の通路を設けるようにしたも
のであり、請求項１に記載の手首機構は、アームの先端
に直列に取付けられ、複数の自由度を持った手首機構の
各関節に、外側リングと内側リングとを備え、かつ、い
ずれか一方のリングが回転するロータとされ、他方のリ
ングが前記ロータを回転自在に支持するステータとされ
た中空のダイレクトドライブモータを直接設け、さらに
前記各関節に、これら関節に設けられたダイレクトドラ
イブモータのリング間であるコイル部空間どうしを直列
に結ぶ流体の通路を設けたことを特徴としている。

【００１３】また、請求項２に記載の手首機構は、請求
項１のダイレクトドライブ形手首機構において、３つの
関節を有してなり、アームの先端部に設けられた第１関
節に、前記アームの軸回りに回転する第１ダイレクトド
ライブモータを設け、この第１ダイレクトドライブモー
タに第２関節を設け、この第２関節に、前記第１ダイレ
クトドライブモータの回転軸と直交する軸回りに回転す
る第２ダイレクトドライブモータを設け、この第２ダイ
レクトドライブモータに第３関節を設け、この第３関節
に、前記第２ダイレクトドライブモータの回転軸と直交
する軸回りに回転する第３ダイレクトドライブモータを
設けたことを特徴としている。

【００１４】さらに請求項３に記載の手首機構は、請求
項１または２のダイレクトドライブ形手首機構におい
て、各関節に設けられたダイレクトドライブモータを、
全て内側リングが回転する構成とし、かつアーム側から
手首先端へ向かって順番に外側リングが小径としたこと
を特徴としている。

【００１５】

【作用】請求項１の手首機構にあっては、各関節をそれ
ぞれに設けられた中空のダイレクトドライブモータによ
って直接的に駆動する、すなわち、従来のような歯車、
トルクチューブ等が用いることなく駆動することによっ
て、ガタが殆どなく位置精度に優れるとともに、摩擦抵
抗が少なく、ダイレクトティーチングを容易に行うこと
ができ、さらにはトルク干渉・軸干渉がなく、操作性に
優れており、また中空のＤＤモータを直列的に設けるこ
とによって、内部に配線、配管等を容易に行うことがで
きる。

【００１６】また、各関節に、これら関節に設けられた
ダイレクトドライブモータのコイル部空間どうしを直列
に結ぶ流体の通路が形成することによって、内圧防爆用
エア通路が１本道となるので、防爆を確実に行うことが
できるともに、エア溜まりがなく、掃気（エアによる気
体の置換）を確実に行うことができる。

【００１７】請求項２のダイレクトドライブ形手首機構
にあっては、３つの関節によって３つの自由度を持って
いるので、最小構成部品によってあらゆる方向への手首
機構の駆動が可能となる。

【００１８】請求項３のダイレクトドライブ形手首機構
にあっては、各関節に設けられたダイレクトドライブモ
ータを、全て内側リングが回転する構成とし、かつアー
ム側から手首先端へ向かって順番に外側リングを小径と
することによって、モータの負荷を小さくすることがで
き、しかも手首先端のダイレクトドライブモータが小さ
いので、狭い所にでも侵入できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は本発明のダイレクトドライブ形
手首機構（以下、手首機構と略称する）の一実施例を示
すものである。図１は本発明に係る手首機構を適用する
塗装ロボットの全体図である。基台３０は床面に固定さ
れ、その上部には旋回ベース３１が矢印Ａ方向に回転自
在に支持されている。旋回ベース３１には第１アーム３
２の一端が矢印Ｂ方向に旋回自在に支持され、第１アー
ム３２の他端には第２アーム３３が矢印Ｃ方向に旋回自
在に支持されている。また、第２アーム３３と旋回ベー
ス３１の間はリンク部材３４で連結されている。

【００２０】前記第２アーム３３は、前記第１アームに
連結されたアーム基部３５と、このアーム基部３５に軸
線を同一にして延設されたアーム胴部３３ａとを主体と
して構成されており、このアーム胴部３３ａの先端部に
本発明に係る手首機構３６が取り付けられている。

【００２１】この手首機構３６は３自由度を持ってお
り、次のように構成されている。すなわち、図１および
図２に示すように、前記第２アーム３３の先端には、四
角形でかつ中空の板状をなすフランジ３７が取り付けら
れており、このフランジ３７には、第１ＤＤモータ３８
がその軸線を第２アームの軸線と一致させて取り付けら
れている。この第１ＤＤモータ３８は、円筒状のステー
タ３８ａの内側に、円筒状のインナーロータ３８ｂを同
軸にかつ軸回りに回転自在に配設した構成となってお
り、ステータ３８ａの左端面が前記フランジ３７に固定
されている。インナーロータ３８ｂとステータ３８ａと
の間には、その両端側に一対のオイルシール３８ｃ，３
８ｃと、これらオイルシール３８ｃ，３８ｃ間にベアリ
ング３８ｄが設けられ、これらオイルシール３８ｃ，３
８ｃおよびベアリング３８ｄによって、ステータ３８ａ
に対してインナーロータ３８ｂが回転自在に支持されて
いる。

【００２２】また、前記第１ＤＤモータ３８には、ステ
ータ３８ａとインナーロータ３８ｂとの互いに対向する
周面に、磁気回路３８ｅ，３８ｅと、インナーロータ３
８ｂの回転量を検出するレゾルバ３８ｆ，３８ｆとが設
けられている。前記インナーロータ３８ｂに設けられた
磁気回路３８ｅ、レゾルバ３８ｆには、それぞれケーブ
ル４０ａ，４０ｂが接続されている。これらケーブル４
０ａ，４０ｂはそれぞれインナーロータ３８ｂを径方向
に貫通しパッキン４１，４１でシールされたうえで、イ
ンナーロータ３８ｂの内部空間に通され、フランジ３７
の内部空間を通って前記第２アーム３３の内部空間に配
線されている。そして、上記フランジ３７に取り付けら
れた第１ＤＤモータ３８によって、Ｄ軸回りの自由度を
持つ第１関節４１が構成されており、第１ＤＤモータ３
８を起動させることによって、インナーロータ３８ｂが
軸回りに回転するとともに、その回転量が検出されるよ
うになっている。

【００２３】前記第１ＤＤモータ３８のインナーロータ
３８ｂには、ステータ３８ａとほぼ同径の中空円板状の
フランジ４２が取り付けられている。このフランジ４２
にはケーシング４３が取り付けられている。このケーシ
ング４３は筒状のものであり、一方の開口端面がフラン
ジ４２に固定され、他方の開口は前記Ｄ軸と直交する方
向に向けられている。ケーシング４３の他方の開口側に
は第２ＤＤモータ４４がその回転軸Ｅを前記Ｄ軸に直交
させて取り付けられている。この第２ＤＤモータ４４
は、前記第１ＤＤモータ３８と同様に、ステータ４４ａ
とこのステータ４４ａの内側に回転自在に設けられたイ
ンナーロータ４４ｂとを備え、ステータ４４ａがケーシ
ング４３の開口部に固定されている。また、ステータ４
４ａは前記第１ＤＤモータ３８のステータ３８ａより小
径とされている。なお、ステータ４４ａとインナーロー
タ４４ｂとの対向する周面には、第１ＤＤモータ３８と
同様に、オイルシール４４ｃ，４４ｃ、ベアリング４４
ｄ、磁気回路４４ｅ，４４ｅおよびレゾルバ４４ｆ，４
４ｆがそれぞれ設けられている。

【００２４】前記インナーロータ４４ｂ側の磁気回路４
４ｅ、レゾルバ４４ｆには、それぞれケーブル４５ａ，
４５ｂが接続されている。これらケーブル４５ａ，４５
ｂはそれぞれインナーロータ４４ｂを径方向に貫通しパ
ッキン４６，４６でシールされたうえで、インナーロー
タ４４ｂの内部空間に通され、ケーシング４３の内部空
間、フランジ４２の内部空間、第１ＤＤモータ３８の内
部空間、フランジ３７の内部空間を通って前記第２アー
ム３３の内部空間に配線されている。そして、上記フラ
ンジ４２とこのフランジ４２に取り付けられたケーシン
グ４３とこのケーシング４３に取り付けられた第２ＤＤ
モータ４４とによって、Ｅ軸回りの自由度を持つ第２関
節４７が構成されており、第２ＤＤモータ４４を起動さ
せることによって、インナーロータ４４ｂが軸回りに回
転するとともに、その回転量が検出されるようになって
いる。

【００２５】前記第２ＤＤモータ４４のインナーロータ
４４ｂには、ステータ４４ａとほぼ同径の中空円板状の
フランジ４８が取り付けられており、このフランジ４８
にはケーシング４９が取り付けられている。このケーシ
ング４９は筒状のものであり、一方の開口端面がフラン
ジ４８に固定され、他方の開口は前記Ｅ軸と直交する方
向に向けられている。ケーシング４９の他方の開口側に
は第３ＤＤモータ５０がその回転軸Ｆを前記回転軸Ｅに
直交させて取り付けられている。この第３ＤＤモータ５
０は、前記第１および第２ＤＤモータ３８，４４と同様
に、ステータ５０ａとインナーロータ５０ｂとを備え、
ステータ５０ａがケーシング４９の開口部に固定されて
いる。また、第３ＤＤモータ５０は、そのステータ５０
ａが前記第２ＤＤモータ４４のステータ４４ａより小径
とされ、さらに第１および第２ＤＤモータ３８，４４と
同様に、オイルシール５０ｃ，５０ｃ、ベアリング５０
ｄ、磁気回路５０ｅ，５０ｅおよびレゾルバ５０ｆ，５
０ｆがそれぞれ備えられている。

【００２６】前記インナーロータ５０ｂ側の磁気回路５
０ｅ、レゾルバ５０ｆには、それぞれケーブル５１ａ，
５１ｂが接続されている。これらケーブル５１ａ，５１
ｂはそれぞれインナーロータ５０ｂを径方向に貫通しパ
ッキン５２，５２でシールされたうえで、インナーロー
タ５０ｂの内部空間に通され、ケーシング４９の内部空
間、フランジ４８の内部空間、第２ＤＤモータ４４の内
部空間、ケーシング４３の内部空間、フランジ４２の内
部空間、第１ＤＤモータ３８の内部空間、フランジ３７
の内部空間を通って前記第２アーム３３の内部空間に配
線されている。そして、上記フランジ４８とこのフラン
ジ４８に取り付けられたケーシング４９とこのケーシン
グ４９に取り付けられた第３ＤＤモータ５０とによっ
て、Ｆ軸回りの自由度を持つ第３関節５３が構成されて
おり、第３ＤＤモータ５０を起動させることによって、
インナーロータ５０ｂが軸回りに回転するとともに、そ
の回転量が検出されるようになっている。

【００２７】前記第３ＤＤモータ５０のインナーロータ
５０ｂには、ステータ５０ａとほぼ同径の円板状のフラ
ンジ５４が取り付けられている。このフランジ５４には
その右端面中央部に円筒状の凸部５４ａが形成されてお
り、この凸部５４ａには断面略コ字状をなす連結部材５
５の一端部がキー５５ａを介して取り付けられている。
この連結部材５５の他端部には塗装ガン５６が取り付け
られており、この塗装ガン５６は、前記第３ＤＤモータ
５０を起動させることによって、フランジ５４、連結部
材５５を介してＦ軸回りに回転せしめられるようになっ
ている。

【００２８】この塗装ガン５６には該塗装ガン５６に塗
料を供給するための塗料チューブ５７が接続されてい
る。この塗料チューブ５７は、前記フランジ５４を軸方
向に貫通しパッキン５８でシールされたうえで、第３Ｄ
Ｄモータ５０の内部空間に通され、ケーシング４９の内
部空間、フランジ４８の内部空間、第２ＤＤモータ４４
の内部空間、ケーシング４３の内部空間、フランジ４２
の内部空間、第１ＤＤモータ３８の内部空間、フランジ
３７の内部空間を通って前記第２アーム３３の内部空間
に配管されている。

【００２９】前記第３ＤＤモータ５０のインナーロータ
５０ｂには、第３ＤＤモータ５０の内部空間とコイル部
空間５０ｇとを連通する流体通路６０ａが形成されてい
る。また、ステータ５０ａ、ケーシング４９、フランジ
４８および第２ＤＤモータ４４のインナーロータ４４ｂ
には、第３ＤＤモータ５０のコイル部空間５０ｇと第２
ＤＤモータ４４のコイル部空間４４ｇを連通する流体通
路６０ｂが形成されている。さらに、ステータ４４ａ、
ケーシング４３、フランジ４２および第１ＤＤモータ３
８のインナーロータ３８ｂには、第２ＤＤモータ４４の
コイル部空間４４ｇと第１ＤＤモータ３８のコイル部空
間３８ｇとを連通する流体通路６０ｃが形成されてい
る。また、ステータ３８ａ、フランジ３７および第２ア
ーム３３には、第１ＤＤモータ３８のコイル部空間３８
ｇと外部空間とを連通する流体通路６０ｄが形成されて
いる。

【００３０】そして、内圧防爆用の供給エアは、第２ア
ーム３３の内部空間から手首先端まで送られるが、手首
先端は前記パッキン５８で密閉されているので、手首先
端に達した供給エアは、前記流体通路６０ａから第３Ｄ
Ｄモータ５０のコイル部空間５０ｇに流入し、流体通路
６０ｂから流出する。コイル部空間５０ｇから流出した
エアは流体通路６０ｂを通って第２ＤＤモータ４４のコ
イル部空間４４ｇに流入し、流体通路６０ｃから流出す
る。さらに、コイル部空間４４ｇから流出したエアは流
体通路６０ｃを通って第１ＤＤモータ３８のコイル部空
間３８ｇに流入し、流体通路６０ｄから流出する。コイ
ル部空間３８ｇから流出したエアは流体通路６０ｄを通
って、別に設けた圧力スイッチ（図示略）で圧力をチェ
ックされた後、外部に放出される。

【００３１】上記のように構成された手首機構３６にお
いては、３つの関節４１，４７，５３が３つのＤＤモー
タ３８，４４，５０によって直接的に駆動され、従来の
ような歯車を全く必要としないで、ガタが殆どなく位置
精度に優れている。また歯車が全くないので摩擦抵抗が
少なく、よってダイレクトティーチングを容易に行うこ
とができる。さらに、従来のようなトルクチューブと歯
車が全くないので、トルク干渉・軸干渉がなく、操作性
に優れており、しかも構造が単純となるので部品点数を
大きく軽減することができる。加えて、中空のＤＤモー
タ３８，４４，５０を直列的に設け、しかもこれらＤＤ
モータの間に介在するケーシング、フランジ等も中空と
したので、内部に配線、配管等を容易に行うことができ
る。

【００３２】また、ＤＤモータ３８，４４，５０のそれ
ぞれのコイル部空間３８ｇ，４４ｇ，５０ｇが、流体通
路６０ａ〜６０ｄによって直列的に連通されている、す
なわち内圧防爆用エア通路が１本道なので、防爆を確実
に行うことができるとともに、エア溜まりがなく、掃気
（エアによる気体の置換）を確実に行うことができる。
さらに、ＤＤモータ３８，４４，５０のそれぞれの外側
リングであるステータ３８ａ，４４ａ，５０ａがアーム
側から手首先端へ向けて順番に小径とされている、すな
わちＤＤモータ３８，４４，５０を順番に小さくなるよ
うに直列的に繋いでいるので、モータの負荷を小さくす
ることができるとともに、手首先端のＤＤモータ５０が
小さいので、狭い所にでも侵入できるという利点もあ
る。

【００３３】図３は本発明の手首機構の第２実施例を示
すものであり、この図において上記図３に示す手首機構
と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略す
る。図３に示す手首機構６１が図２に示す手首機構３６
と異なる点は、第２アーム３３側の第１ＤＤモータの構
成である。すなわち、この第１ＤＤモータ６２は、外側
のリングをアウタロータ６２ａ、内側のリングをステー
タ６２ｂとしたものであり、このステータ６２ｂに第２
アーム３３がフランジ３７を介して取り付けられてい
る。なお、図中符号６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ，
６２ｇはそれぞれ、オイルシール、ベアリング、磁気回
路、レゾルバ、コイル部空間を示す。上記構成の手首機
構６１では、上記第１実施例の手首機構３６と同様の効
果が得られる他、第１ＤＤモータ６２の内側のステータ
６２ｂに第２アーム３３を取り付けるようにしたので、
第２アーム３３の外径を小さくできるという利点があ
る。

【００３４】図４は本発明の手首機構の第３実施例を示
すものであり、この図において上記図３に示す手首機構
と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略す
る。図４に示す手首機構６３が図３に示す手首機構６１
と異なる点は、手首機構先端の第３ＤＤモータ６４の構
成である。すなわち、この第３ＤＤモータ６４は、外側
のリングをアウタロータ６４ａ、内側のリングをステー
タ６４ｂとしたものであり、このステータ６２ｂを前記
ケーシング４９に取り付けた構成となっている。そし
て、この手首機構６３では、第１、第２、第３ＤＤモー
タ６２，４４，６４がアーム側から手首機構先端にかけ
て、順番に、アウターロータ型、インナーロータ型、ア
ウターロータ型のモータとされている。

【００３５】また、第３ＤＤモータ６４のコイル部空間
６４ｇと前記第２ＤＤモータ４４のコイル部空間４４ｇ
を連通する流体通路６０ｂは、内側のステータ６４ｂ、
ケーシング４９、フランジ４８および第２ＤＤモータ４
４のインナーロータ４４ｂに形成されている。さらに、
コイル部空間６４ｇと第３ＤＤモータ６４の内部空間と
は、ステータ６４ｂの端面とフランジ５４との間の隙間
６０ｅによって連通され、この隙間から内圧防爆用のエ
アをベアリング６４ｄを通してコイル部空間６４ｇに取
り入れ、前記流体通路６０ｂから流出するようになって
いる。なお、図中符号６４ｃ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇ
はそれぞれ、オイルシール、磁気回路、レゾルバ、コイ
ル部空間を示す。

【００３６】上記構成の手首機構６３では、上記第２実
施例の手首機構６１の効果に加えて次の効果が得られ
る。第１、第２、第３ＤＤモータ６２，４４，６４がア
ーム側から手首機構先端にかけて、順番に、アウターロ
ータ型、インナーロータ型、アウターロータ型のモータ
となっているので、ＤＤモータとしての内径が同一であ
り、よって内径を気にせずに配管、配線等を行うことが
できる。また、ＤＤモータとしての内径が同一であるの
で、ＤＤモータを構成する内外のリング（ロータとステ
ータ）等において、同一形状の部品が多くなり、ＤＤモ
ータの製造コストを低減することができる。さらに、手
首先端の第３ＤＤモータ６４がアウターロータ型である
ので、内側のステータ６４ｂに流体通路を形成しなくて
も、ステータ６４ｂの端面とフランジ５４との隙間６４
ｅから防爆用のエアをコイル部空間６４ｇに取り込むこ
とができ、また第３ＤＤモータ６４の先頭部にシールを
設ける必要もない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
のダイレクトドライブ形手首機構によれば、各関節がそ
れぞれに設けられた中空のダイレクトドライブモータに
よって直接的に駆動されるので、次のような効果を奏す
る。従来のような歯車を全く必要としないで、ガタが殆ど
なく位置精度に優れている。歯車が全くないので摩擦抵抗が少なく、よってダイレ
クトティーチングを容易に行うことができる。従来のようなトルクチューブと歯車が全くないので、
トルク干渉・軸干渉がなく、操作性に優れており、しか
も構造が単純となるので部品点数を大きく軽減すること
ができる。中空のＤＤモータを直列的に設けたので、内部に配
線、配管等を容易に行うことができる。

【００３８】また、各関節には、これら関節に設けられ
たダイレクトドライブモータのコイル部空間どうしを直
列に結ぶ流体の通路が形成されているので、次のような
効果を奏する。直列に結ばれた流体の通路によって、内圧防爆用エア
通路が１本道となるので、防爆を確実に行うことができ
る。内圧防爆用エア通路の１本道となるので、エア溜まり
がなく、掃気（エアによる気体の置換）を確実に行うこ
とができる。

【００３９】請求項２のダイレクトドライブ形手首機構
によれば、当該手首機構が３つの関節を有している、す
なわち３つの自由度を持っているので、最小構成部品に
よってあらゆる方向への手首機構の駆動が可能となる。

【００４０】請求項３のダイレクトドライブ形手首機構
によれば、各関節に設けられたダイレクトドライブモー
タが、全て内側リングが回転する構成とされ、かつアー
ム側から手首先端へ向かって順番に外側リングが小径と
されているので、モータの負荷を小さくすることができ
るとともに、手首先端のダイレクトドライブモータが小
さいので、狭い所にでも侵入できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手首機構を備えた塗装ロボットを示す
斜視図である。

【図２】本発明の手首機構の第１実施例を示す側断面図
である。

【図３】本発明の手首機構の第２実施例を示す側断面図
である。

【図４】本発明の手首機構の第３実施例を示す側断面図
である。

【図５】従来の手首機構の一例を示す側断面図である。

【図６】図５におけるＸーＸ線視断面図である。

【図７】従来の手首機構の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

３３第２アーム（アーム）３６，６１，６３手首機構３８，６２第１ダイレクトドライブモータ３８ａステータ（外側リング）３８ｂインナーロータ（内側リング）６２ａアウターロータ（外側リング）６２ｂステータ（内側リング）３８ｇ，６２ｇコイル部空間４１第１関節４４第２ダイレクトドライブモータ４４ａステータ（外側リング）４４ｂインナーロータ（内側リング）４４ｇコイル部空間４７第２関節５０，６４第３ダイレクトドライブモータ５０ａステータ（外側リング）５０ｂインナーロータ（内側リング）６４ａアウターロータ（外側リング）６４ｂステータ（内側リング）５０ｇ，６４ｇコイル部空間５３第３関節６０ａ〜６０ｄ流体通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アームの先端に直列に取付けられ、複数
の自由度を持った手首機構において、前記手首機構の各関節には、外側リングと内側リングと
を備え、かつ、いずれか一方のリングが回転するロータ
とされ、他方のリングが前記ロータを回転自在に支持す
るステータとされた中空のダイレクトドライブモータが
それぞれ設けられ、さらに前記各関節には、これら関節に設けられたダイレ
クトドライブモータのリング間であるコイル部空間どう
しを直列に結ぶ流体の通路が設けられていることを特徴
とするダイレクトドライブ形手首機構。
【請求項２】請求項１のダイレクトドライブ形手首機
構において、３つの関節を有してなり、アームの先端部
に設けられた第１関節には、前記アームの軸回りに回転
する第１ダイレクトドライブモータが設けられ、この第
１ダイレクトドライブモータには第２関節が設けられ、
この第２関節には、前記第１ダイレクトドライブモータ
の回転軸と直交する軸回りに回転する第２ダイレクトド
ライブモータが設けられ、この第２ダイレクトドライブ
モータには第３関節が設けられ、この第３関節には、前
記第２ダイレクトドライブモータの回転軸と直交する軸
回りに回転する第３ダイレクトドライブモータが設けら
れていることを特徴とするダイレクトドライブ形手首機
構。
【請求項３】請求項１または２のダイレクトドライブ
形手首機構において、各関節に設けられたダイレクトド
ライブモータは、全て内側リングが回転する構成とさ
れ、かつアーム側から手首先端へ向かって順番に外側リ
ングが小径とされていることを特徴とするダイレクトド
ライブ形手首機構。