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    公开号:WO1987005554A1
    申请号:PCT/JP1987/000163
    申请日:1987-03-16
    公开日:1987-09-24
    发明作者:Nobutoshi Torii；Ryo Nihei
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B25J9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 ダイ レク ト ドライ ブモータへの光学式ェ ンコ一ダ組込 方法及びダイ レク ト ドラ イ ブモータ駆動ロボッ ト
    [0002] 〔技術分野〕
    [0003] 本発明は、 断面 U形状の環状ステータ内にロータが嵌入さ れたダイ レク ト ドライ ブモータの貫通軸孔を備えた型式のも のに広 く 適用されるモータへの光学式エ ンコ ーダの組込方法, 及び光学式エ ンコーダを有利に組込んだダイ レク ト ドライ ブ モータで駆動する産業用ロボッ トに関する ものである。
    [0004] 〔背景の技術〕
    [0005] ダイ レク ト ドラ イ ブモータの光学式エ ンコ ーダ検出システ ムに於いては、 第 1 図に示す如く 、 モータ Mの出力部からェ ンコ ーダ入力部に歯車機構、 ベル ト機構等の伝達躯動機構 G を介して検出していた。
    [0006] 即ち、 第 2 A図の如く 、 ダイ レク ト ドライ ブモータ Mの尾区 動軸 3 1 から従動軸 3 2を介して従動体 Rに動力を伝達する 伝達躯動機構 3 0 で光学式エ ンコ ーダ Eの躯動輪 3 3 を回転 させるか、 第 2 B図の如く 、 ダイ レク ト ドライ ブモータ Mの 駆動轴 3 1 から伝達駆動機構 3 0 を介して光学式ヱ ンコ ーダ の駆動輪 3 3 を回転していた。
    [0007] また、 ダイ レク ト ドライ ブモータにレゾルバ検出方式を組 込んだものもあった。 ダイ レク ト ドライ ブモータは一般に減速せずに トルクが取 出せる関係上、 検出器精度が直接出力端精度となるので、 そ の検出精度は十分高いシステムを採用しなければならない。 この点からレゾルバ検出システムよ り光学式エ ンコーダ検出 システムの方が高い精度と安定性を有していることにより、 光学式ェンコ ーダ検出システムの合理的な開発が待たれてい た。
    [0008] しかし前述の如き従来のダィ レク ト ドライ ブモータに対す る光学式エ ンコーダ検出システムでは、 モータ出力部とヱ ン コーダ入力部間に伝達駆動機構が介在しているため、 バ ッ ク ラ ッシュ、 すべり等の不安定要素にさらされ、 単体での検出 精度の高い光学式エ ンコーダを採用しても、 システムとして の検出精度が不安定であつた。
    [0009] また、 ロボッ トをダイ レク ト ドライ ブモータで躯動するこ とは周知であり、 ダイ レク ト ドライ ブモータには有効軸孔を 設けて該铀孔にケーブル等を揷通する閬係上、 ダイ レク ト ド ラ イ ブモータのエ ンコーダ検出システムでは例えば第 1図の 如く、 モータ Mの軸芯 X— Xとは別の位置 Y— Y線上にギ ヤ 一機構 G等の伝達駆動機構を介してェンコーダ Eを設置して いた。
    [0010] しかし前述の如き従来の光学式エンコーダのロボッ トへの 設置方式にあってはモータ出力部とェ ンコ一ダ入力部間に伝 達駆動機構が介在しているため、 バックラ ッ シュ、 すべり等 の不安定要素が介入し、 単体での検出精度の高い光学式ェン コーダを採用してもシステムとしての検出精度が不安定であ り、 結局ロボッ トの制御を精密且つ安定して実施出来なかつ た。 また、 光学式エ ンコ ーダ自体をべつに設置するために口 ボッ ト全体の外径寸法の增大を招いていた。 〔発明の開示〕
    [0011] 本願の光学式エ ンコ ーダ組込方法に閔する発明は、 モータ に光学式ェ ン コ ーダを直接組込むこ とにより従来の光学式ェ ンコーダ検出システムの欠陥、 及びモータ組込みレゾルバ検 出体を組込んだものの欠陥を解決し、 更にモータの貫通軸孔 を利用して、 軸孔の有効スペー ス、 即ちケーブル群揷通に十 分なスペー ス、 を阻害しない形状で、 且つモータの寸法に合 致した剛性材料から成る伝達部材を、 モ ータ上面のロ ータ頭 部からモータ裏面に延出して、 モータ . 面で貫通孔を有する 光学式エ ンコ ーダを固定する こ とによ り 、 各種寸法のダイ レ ク ト ドライ ブモ ータに対応する種類の伝達部材を適宜に採用 して、 規格化した寸法の少数 （ 1 種又は 2種） の光学式ェ ン コ ーダで各種のダイ レク ト ドライ ブモータへの組込みを可能 とする ものである。 そして、 有効なスペースを有する貫通孔 を備えたエ ンコ ーダの採用によって、 ケーブル群の軸孔挿通 をも阻害しないよ う に して、 ダイ レク ト ドライ ブモータに於 ける従来の各検出手段の欠陥を除去し、 更に格別の利点を付 加する ものである。
    [0012] また、 本願のダイ レク ト ドライ ブモータ躯動ロボッ トに閲 する発明は、 光学式エ ンコ ーダに有効スペースの貫通孔を形 成すると共に、 該エ ンコ ーダをダイ レク ト ドライ ブモータ軸 芯上でモータと一体回転するようにモータに固定して、 ェン コーダの貫通孔とモータ貫通鼬孔とを連通させ、 ケーブル群 を各孔内に連通して口ボッ トの驱動を達成するものであり、 第 4図に示す如く 、 スチ，タ 1、 ロータ 2及び貫通軸孔 H I を有するモータ Mに、 貫通孔 H 2を備えた光学式エ ンコーダ Eを、 貫通軸孔 H 1 と貫通孔 H 2 とが連通状態に連結し、 ケ 一ブル群 2 0をこれら孔 H I , H 2に連通挿入して旋] II筒
    [0013] A 第 i アーム B、 第 2アーム Cを備えた口ボ ッ トを構成す る。
    [0014] そしてモータ軸芯上でエ ンコーダ Eがモータ Mと一体回転 することにより、 モータとエ ンコーダ間のノ ッ ク ラ ッ シュや すべりが無く 、 モータ回転を直接安定的に検出出来る。
    [0015] 又ェ ンコ一ダの有効スぺ一スの貫通孔がモ一タ貫通孔と連 通しているためケーブルやパイブの铀芯部揷通が可能である ,
    [0016] 〔図面の簡単な説明〕
    [0017] 第 1図ば、 従来の産業用ロボッ 卜の概略説明図。
    [0018] 第 2 A ， 第 2 B図は、 それぞれ従来のダイ レク ト ドライ ブ モータと光学式エンコーダとの連結図。
    [0019] 第 3図は、 本発明の 1実施例のェンコーダ組込み状態を示 す断面図。
    [0020] 第 4図は、 本発明のロボッ トの概略図。
    [0021] 〔発明を実施するための最良の形態〕
    [0022] 本願のダイ レク ト ドライ ブモータへの光学式エ ンコーダ組 込方法の発明は、 第 3 図に示す如く 、 断面 U形状の環状ステ ータ 1 間にエ ンコ ーダ Eの貫通孔 H 2 より大径の外径 D 1 を 有するロータ 2を嵌入し、 ベア リ ング 8 で回転可能に取付け た大型のダイ レク ト ドライ ブモータを用いた。
    [0023] 光学式ェ ンコ ーダ Eとしては、 有効スペースの貫通孔 H— 2 を有し且つ機械的、 電気的ィ ンタ ーフヱ ースの統一された規 格品と して、 現実の最小型のダイ レク ト ドライ ブモータの寸 法に合った物を用意した。 次に頭部に外向きのフ ラ ンジ 3 ' を有し下部に内向き フ ラ ンジ 3〃 を有し、 且つ円筒形状で劂 性材から成る各種サイ ズの伝達部材 3 の中から、 貫通铀孔
    [0024] H 1 のスペースを成可く 狭めない径寸法を有し、 内径 D 2 の ロ ータ 2頭部内端とエ ンコ ーダとを連^するのに合致した外 向きフ ラ ンジ 3 ' と内向きフ ラ ン ジ 3 ' ' とを備えた伝達部材 3 を選び出し、 伝達部材の頭部フラ ンジ外端部をネジ 1 2 に より ロータ 2頂部内端部に固定し、 伝達部材の下部内向フ ラ ンジ 3〃 をエ ンコ ーダの回転部を構成する連結部材 4 にネジ 1 3 で固定した。
    [0025] またロータ内径が前例のものより小さな寸法のモータを口 ボッ 卜 に適用する場合、 伝達部材 3 として外向きフ ラ ンジ 3 の寸法の小さな、 但し円筒部 3 の内径は貫通蚰孔 H 1 の有効 スペースを保持する物を用いて、 ロータ 2 の頭部内緣とェ ン コ ーダ Eの連結部材 4 とを連結した。
    [0026] なお伝達部材 3 は、 ロ ータ 2 とエ ン コ ーダ Eとを一体的に連 結し、 且つ貫通蚰孔 H 1 内へのケーブル群の挿入を阻害しな い物であれば良く 、 例えばレバーでも良い。
    [0027] BAD Oi¾G なお伝達部材 3 として、 円筒部はヱンコーダ規格に合致さ せた内径 d とし、 外向きフ ラ ンジ 3 ' の寸法のみ異なる種々 のタイプを作成するのが製造コ ス ト上有利である。
    [0028] 上述の方法によれば ； 剛体から成る材料製の伝達部材 3で ロータ 2 とエ ンコーダ Eとを桔合するため、 エンコーダはモ ータと一体構成物として回転し、 バック ラ ッ シュやすべり等 の不安定要素が何ら介入することなく、 光学式ヱンコーダの 精度がそのまま発揮出来、 全く好ましい検出システムとなる < また、 エンコ ーダ Eをロータ頂面 （出力端面） の反対側の 下面に取付けるので、 伝達部材のみ適切な物を選択すること によ り 、 エ ンコーダは規格品を用いて各種モータに適用出来. 従ってエンコ ーダはモータ寸法固有の' を用意する必要がな い。
    [0029] また、 エンコーダをモータ下面に内蔵するため、 モータ上 面の1!動部がコ ンパク 卜になる。 锆局組立てに関しては、 各 種寸法の伝達部材を用意しておき、 ェンコ ーダは少数又は 1 種の規格物を用意しておく だけで、 各種寸法のェンコ ーダ組 込みモータを必要に応じて何時でも組込てられる。
    [0030] 精巧且つ高価な光学式ヱンコ ーダを規格品として量産し、 構造簡単且つ製作容易な伝達部材のみを多品種生産して用意 しておく ので、 各種寸法のモータへのヱンコ ーダ組付けが合 理的に達成出来、 コ ス ト面で大幅に有利である。
    [0031] なお同一寸法の 1種の光学式エ ンコーダのみを用意すれば、 製造コ ス ト面でより合理化できる。
    [0032] 本願のダイ レク ト ドライ ブモータ躯動ロボッ トの発明ば、 第 3図に示す如く 、 断面 U形の環状ステータ 1 とステータ 1 内 に嶔入されたロータ 2 とから成るダイ レク ト ドラ イ ブモータ
    [0033] Mのロータ 2 上面内端に、 ネジ 1 2 により伝達部材 3 上端の フ ラ ンジ 3 ' 端を取付けた。 伝達部材 3 は剛性材料から成り - っモータ铀孔 H 1 の有効スペース確保に障害とならないよ う に、 孔 H i の周面に嵌まる円筒形状とし、 伝達部材 3 下端 には光学式エ ンコ ーダ E の回転内筒を、 内筒貫通孔 H 2 と铀 孔 H I との鲑芯が一致するように ネ ジ 1 3 で固定した 光学 式ェ ンコ ーダ E の環状回転体 （ス リ ッ ト扳） 5 は内筒に取付 け、 固定部の投受光部 6 は支持部材 7 に固定し、 支持部材 7 ：ょステータ 1 下篛に ジ 1 7 で固定した。
    [0034] 次に光学式ェ ンコ 一ダ組込みダィ レ ' ト ドライ ブモータ M を、 第 4図に示す如 く コボッ トのベー -'、に内蔵し、 旋回筒
    [0035] A、 第 1 アーム B、 第 2 アーム C、 手 ^取付部 Dを有する慣 用の口ボッ トにおける制御用各種ケーブル 2 0 を、 モータ貫 通铀孔 H 1 及びェ ンコ ーダ貫通孔 H 2 揷通した。
    [0036] 得られたロボッ ト は、 光学式エ ンコ ーダ Eがモータ内部に —体的に組込まれているため、 モータ回転を高い锖度で安定 的に直接検出した。
    [0037] エ ンコ ーダが貫通孔を備えているため、 モータ軸孔とェ ン コ ーダ铀孔とに連通してケーブル、 ドライ ブシ ャ フ ト等の部 材が通せた。
    [0038] 上述のロボッ 卜に於ては ； 高い検出精度を有する光学式ェ ンコ ーダをモータに一体的に組込んだため、 伝達系のロス
    [0039] (バ ッ ク ラ ッ シ ュ、 すべり等) の全く ない安定した回転検出
    [0040] BAD ORIGINAL 精度が得られる。
    [0041] ェンコ一ダが中心に有効な貫通孔を有するため、 貫通轴孔 を有するモータに組込んで、 モータ内部にケーブル、 ノ、'ィ プ 等を通過出来る。
    [0042] 光学式エ ンコ ーダである にかかわらず、 モータ内部にモ ー ク とー体的に組込むこ とが出来て、 口ボ ン ト全体をコ ンパク 卜 に出来る。
    [0043] ：産業上の利用可能性〕
    [0044] 本願のダィ レク ト ドラ イ ブモータへの光学式ェ ンコ一ダ 込方法に閔する発明 、 産業用ロボッ トをはじめ、 貫通蝕孔 を婧えたダィ レク ト ドラ ィ ブモータに .： く 適用出来る もので あり 、 該方法 ¾明の実施された産業用 ： ボ ッ 卜 、 高い ^出 精度が要求される作業分野に広 く利用出来、 コボ ン 卜制御用 ケ―ブル類を内蔵するのが好都合な各 ¾作業分野に広 く 適用 可能である。
    [0045] BAD ORfGINAh
    权利要求:
    Claims ί# 求 の 範 囲
    1. 断面 U形状のステ —タ （ 1 ) 内にロータ （ 2 ) を嵌入 し、 貫通铀孔 （ H I ) を備えた各種寸法のダィ レク ト ド ラ イ ブモ — タ （ ί〉 を用意し、 铀孔 Oi l ) の有効スペー スを阻 害しない形状を有し、 且つ ^体から成る伝達部材 （ 3 ) を各 種モータの寸法に応じて各種用意し、 所定のダイ レク ト ドラ イ ブモータ （ VO に対して、 該モ ー クの寸法に合致した伝達
    材を選定し、 次いで該伝達部材 （ 3 ) を壁面に ¾つて铀孔
    ( H I ) に貫通し、 該 ί云達部 t才 ( 3 ) の一端をロータ （ 2 ) に固定する と共に他端を貫通孔 （ H 2 ) を備えた光学式ェ ン コ ーダ （ E ) に固定する こ とを特 ftと ：—るダイ レク ト ド ラ イ ブモ —タへの光学式ェ ン 'コ —ダ組込方 ^。
    2. 機械的、 電気的イ ンタ ー フ ー スの統一された同一寸
    ;£の光学式ェ ンコ ーダを用いる請求の範囲第 1 項に記載の組 込方法。
    3. 伝達部材 （ 3 ) の上面の π—タ取付用水平フ ラ ンジ部
    ( 3 ' ) の長短でモーク寸法に合致させる請求の範囲第 1項 に記載の組込方法。
    4. ダイ レク ト ド ラ イ ブモータ （ M ) の貫通軸孔 （ H 1 ) にエ ンコ ーダ貫通孔 （ H 2 ) が連通し、 モータ （ M ) 軸芯上 で一体回転するよう に、 光学式エ ンコ ーダ （ E ) をモータ
    ( M) に組込み、 ケーブル、 パイ プ等の部材（20)をモータの 貫通蝕孔（H 1 ) 及びェ ンコ ーダ貫通孔（H 2 ) に連通挿入し たこ とを特徴とするダィ レク ト ドライ ブモータ導区動口ボッ ト
    BAD ORK3IMAし
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-09-24| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1987-09-24| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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