(57)【要約】【課題】低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることとを両立することができるロボット及びモーターを提供する。【解決手段】ロボットは、第１部材と、第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、第１部材及び第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達するモーター４と、を有し、モーター４は、ボビン２６とボビン２６に巻かれた巻線４０とを有する固定子１４と、固定子１４に回転可能に装着された回転子１６と、を有し、モーター４は、電源電圧が４８〜６０Ｖの範囲内であり、巻線４０の線径が０．４５〜０．７５ｍｍの範囲内であり、巻線４０の巻回数が２９〜４４回の範囲内である。【選択図】図３
2018019471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達するモーターと、
を有し、
前記モーターは、
ボビンと前記ボビンに巻かれた巻線とを有する固定子と、
前記固定子に回転可能に装着された回転子と、
を有し、
前記モーターは、
電源電圧が４８〜６０Ｖの範囲内であり、
前記巻線の線径が０．４５〜０．７５ｍｍの範囲内であり、
前記巻線の巻回数が２９〜４４回の範囲内であることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記モーターの出力が５０〜６００Ｗの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記モーターの出力が５０〜３００Ｗの範囲内である場合、前記巻線の線径が０．４５〜０．５５ｍｍの範囲内、前記巻線の巻回数が２９〜４３回の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記モーターの出力が１００〜６００Ｗの範囲内である場合、前記巻線の線径が０．６５〜０．７５ｍｍの範囲内、前記巻線の巻回数が３４〜４４回の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項５】
前記第１部材の長さと前記第２部材の長さとの和が４００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記ロボットは、スカラロボットであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項７】
前記ロボットは、多軸ロボットであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
ボビンと前記ボビンに巻かれた巻線とを備える固定子と、前記固定子に回転可能に装着された回転子とを有するモーターであって、
前記モーターは、
電源電圧が４８〜６０Ｖの範囲内であり、
前記巻線の線径が０．４５〜０．７５ｍｍの範囲内であり、
前記巻線の巻回数が２９〜４４回の範囲内であることを特徴とするモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及びモーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットハンドが備える複数のハンド部のうちの一のハンド部が把持する一の第２のワークを接合対象となる第１のワークの接合箇所に接合した後、各ハンド部を一体的に回転させることにより、第１のワークから一のハンド部を離間させつつ、他のハンド部に把持した第２のワークを第１のワークの接合箇所に接近させて位置決めすることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このため、複数の第２のワークを続けて接合する作業を実施する場合に、第２のワークを把持するためのセット位置へハンド部を移動させる作業と、ハンド部をセット位置から第１のワークへ移動させる作業の実施回数を減らすことができ、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２５６３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１ではロボットの動力源になるモーターの電源電圧が高圧のため、駆動回路系の電気電子部品が高価になり、全体価格も高額になるおそれがあった。また、従来のモーターを、６０Ｖ以下の電源電圧で駆動した場合、回転数が１／５以下に低下し、ロボットでの目標サイクルタイムが実現できないという課題があった。以上のように、従来のモーターでは、駆動回路系の電気電子部品の低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることを両立させることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の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］本適用例に係るロボットは、第１部材と、前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達するモーターと、を有し、前記モーターは、ボビンと前記ボビンに巻かれた巻線とを有する固定子と、前記固定子に回転可能に装着された回転子と、を有し、前記モーターは、電源電圧が４８〜６０Ｖの範囲内であり、前記巻線の線径が０．４５〜０．７５ｍｍの範囲内であり、前記巻線の巻回数が２９〜４４回の範囲内であることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、モーターの電源電圧を４８〜６０Ｖの範囲内とすることで、モーターの駆動回路系の電気電子部品を汎用品とすることができる。また、巻線の線径及び巻回数を制御することで、モーターの回転数及びトルクを制御することができる。これにより、モーターの低コスト化、及びモーターの高性能化を図ることができる。その結果、ロボットは、モーターにおいて、低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。
【０００９】
サイクルタイムの測定の際のテスト用動作は、ロボットの部材の先端部（アーム連結体の先端部）に２ｋｇの錘を保持した状態で、各アームの最大速度、最大加速度、及び最大減速度で、アーム連結体の先端部を往復移動させることである。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記モーターの出力が５０〜６００Ｗの範囲内であることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、このようなモーターを用いて、ロボットに好適な寸法及び十分な出力を得ることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記モーターの出力が５０〜３００Ｗの範囲内である場合、前記巻線の線径が０．４５〜０．５５ｍｍの範囲内、前記巻線の巻回数が２９〜４３回の範囲内であることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、巻線の巻回数を調整することにより、モーターの出力を調整することができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記モーターの出力が１００〜６００Ｗの範囲内である場合、前記巻線の線径が０．６５〜０．７５ｍｍの範囲内、前記巻線の巻回数が３４〜４４回の範囲内であることが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、巻線の線径を調整することにより、モーターの出力を調整することができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第１部材の長さと前記第２部材の長さとの和は、４００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、第１部材の長さと第２部材の長さとの和を長く確保できる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記ロボットは、スカラロボットであることが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることとを両立することができるスカラロボットを提供することができる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記ロボットは、多軸ロボットであることが好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることとを両立することができる多軸ロボットを提供することができる。
【００２２】
［適用例８］本適用例に係るモーターは、ボビンと前記ボビンに巻かれた巻線とを備える固定子と、前記固定子に回転可能に装着された回転子とを有するモーターであって、前記モーターは、電源電圧が４８〜６０Ｖの範囲内であり、前記巻線の線径が０．４５〜０．７５ｍｍの範囲内であり、前記巻線の巻回数が２９〜４４回の範囲内であることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、モーターの電源電圧を４８〜６０Ｖの範囲内とすることで、モーターの駆動回路系の電気電子部品を汎用品とすることができる。また、巻線の線径及び巻回数を制御することで、モーターの回転数及びトルクを制御することができる。これにより、モーターの低コスト化、及びモーターの高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るロボットの構成の一例を示す図。
【図２】モーターユニットの一例を示す斜視図。
【図３】第１実施形態に係るモーターを示す断面図。
【図４】ボビンの構造を示す図。
【図５】モーターの出力が２００Ｗ仕様のときのモーター及びロボットの動作のＴＮ特性を示す図。
【図６】モーターの出力が１００Ｗ仕様のときのモーター及びロボットの動作のＴＮ特性を示す図。
【図７】第２実施形態に係るロボットの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００２６】
（第１実施形態）
（ロボットの構成）
まず、ロボット１の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係るロボット１の構成の一例を示す図である。
本実施形態に係るロボット１は、床面や壁面等の設置面に設置される支持台Ｂと、支持台Ｂにより第１軸ＡＸ１周りに回動可能に支持された第１部材としての第１アームＡ１と、第１アームＡ１により第２軸ＡＸ２周りに回動可能に支持された第２部材としての第２アームＡ２と、第２アームＡ２により第３軸ＡＸ３周りに回動可能かつ第３軸ＡＸ３の軸方向に並進可能に支持されたシャフトＳとを備えるスカラロボットである。これによれば、低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることとを両立することができるスカラロボットを提供することができる。
【００２７】
なお、ロボット１は、スカラロボットに代えて、垂直多関節ロボットや直角座標ロボット等の他のロボットであってもよい。なお、垂直多関節ロボットは、１つの腕を備える単腕ロボットであってもよく、２つの腕を備える双腕ロボット（２つの腕を備える複腕ロボット）であってもよく、３以上の腕を備える複腕ロボットであってもよい。また、直角座標ロボットは、例えば、ガントリロボットである。
【００２８】
シャフトＳは、円柱形状の軸体である。シャフトＳの周表面には、図示しないボールねじ溝とスプライン溝とがそれぞれ形成されている。シャフトＳは、この一例において、第２アームＡ２の端部のうちの第１アームＡ１と反対側の端部を、支持台Ｂが設置された設置面に対して垂直な方向である第１方向に貫通し、設けられる。また、シャフトＳの端部のうちの当該設置面側の端部は、エンドエフェクターを取付け可能である。エンドエフェクターは、物体を把持可能なエンドエフェクターであってもよく、空気や磁気等によって物体を吸着可能なエンドエフェクターであってもよく、他のエンドエフェクターであってもよい。
【００２９】
第１アームＡ１は、この一例において、第１軸ＡＸ１周りに回動するので、第２方向に移動する。第２方向は、前述の第１方向に直交する方向である。第２方向は、例えば、ワールド座標系やロボット座標系ＲＣにおけるＸＹ平面に沿った方向である。第１アームＡ１は、支持台Ｂが備えるモーターユニット２１によって第１軸ＡＸ１周りに回動させられる。モーターユニット２１が備える後述するモーター４の出力は１００〜６００Ｗの範囲内であることが好ましい。２００Ｗであることがより好ましい。ここでモーター４の出力は、例えば放熱条件などにより変化する。
【００３０】
第２アームＡ２は、この一例において、第２軸ＡＸ２周りに回動するので、第２方向に移動する。第２アームＡ２は、第２アームＡ２が備えるモーターユニット２２によって第２軸ＡＸ２周りに回動させられる。また、第２アームＡ２は、図示しないモーターユニット２３及び図示しないモーターユニット２４を備え、シャフトＳを支持する。モーターユニット２３は、シャフトＳのボールねじ溝の外周部に設けられたボールねじナットをタイミングベルト等で回動させることにより、シャフトＳを第１方向に移動（昇降）させる。モーターユニット２４は、シャフトＳのスプライン溝の外周部に設けられたボールスプラインナットをタイミングベルト等で回動させることにより、第３軸ＡＸ３周りにシャフトＳを回動させる。モーターユニット２２〜２４が備えるモーター４の出力は５０〜３００Ｗの範囲内であることが好ましく、１００Ｗであることがより好ましい。ここで、モーター４の出力は、例えば放熱条件などにより変化する。モーター４は、第１アームＡ１及び第２アームＡ２の一方から他方へ駆動力を伝達する。
【００３１】
第１アームＡ１の長さと第２アームＡ２の長さとの和は、４００ｍｍ以下であることが好ましい。これによれば、第１アームＡ１の長さと第２アームＡ２の長さとの和を長く確保できる。例えば、第１アームＡ１の長さが２２５ｍｍ、第２アームＡ２の長さが１７５ｍｍで、第１アームＡ１の長さと第２アームＡ２の長さとの和は軸中心間距離で４００ｍｍである。
【００３２】
以下では、一例として、モーターユニット２１〜２４のそれぞれが、すべて同じ構成を備えている場合について説明する。なお、モーターユニット２１〜２４のうちの一部又は全部は、互いに異なる構成を備えるモーターユニットであってもよい。以下では、モーターユニット２１〜２４のそれぞれを区別する必要がない限り、これらをまとめてモーターユニット２と称して説明する。
【００３３】
（モーターユニットの構成）
図２は、モーターユニット２の一例を示す斜視図である。以下、図２を参照し、モーターユニット２の構成について説明する。
モーターユニット２は、図２に示すように、モーター４と、アンプ部３とを備える。
【００３４】
アンプ部３は、モーター４を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路と、通信回路とを備える。ここで、モーターユニット２の概要について説明する。モーターユニット２は、モーター４と、モーター４を駆動する駆動回路を備えるアンプ部３とを備える。アンプ部３は、アンプカバー３２を備える。アンプカバー３２に、モーター４に電力を供給する電力線が結束されている。これにより、モーターユニット２は、電力線が他の物体と干渉してしまうことを抑制することができる。以下では、このようなモーターユニット２について詳しく説明する。また、以下では、一例として、モーター４が図１において図示しないエンコーダーＥＮＣと一体型のモーターである場合について説明する。なお、モーター４は、エンコーダーＥＮＣと別体のモーターであってもよい。
【００３５】
以下では、説明の便宜上、モーター４の回動軸Ｓ１に沿った方向のうちモータートップケースＭＴＣと反対側からモータートップケースＭＴＣに向かう方向を上方向と称し、モータートップケースＭＴＣから当該反対側に向かう方向を下方向と称して説明する。モータートップケースＭＴＣは、モーター４が備える端部のうちのモーター４の回動軸Ｓ１が突出している側と反対側の端部に設けられた部材である。ここで、前述のエンコーダーＥＮＣは、モータートップケースＭＴＣの端部のうちモーター４の回動軸Ｓ１が突出している側と反対側の端部に設けられている。また、以下では、モーター４の側面（上下方向と平行な面）のうちアンプ部３が取り付けられた側面を前面と称し、前面と対向する側面を後面と称し、前面に向かってモーター４を見た場合に右側に位置する側面を右面と称し、右面に対向する側面を左面と称して説明する。
【００３６】
モーターユニット２では、モーター４の前面にアンプ部３が取り付けられている。以下では、一例として、モーター４が三相直流モーターである場合について説明する。なお、モーター４は、これに代えて、他のモーターであってもよい。アンプ部３は、モーター４が備える基板を介して供給される電力を増幅し、当該基板を介して供給される制御信号に応じてモーター４を動作させる。具体的には、アンプ部３は、モーター４を動作させる際、当該制御信号に応じたタイミングにおいて、モーター４が備える三相それぞれの電磁石に電力を供給する。以下では、説明の便宜上、当該三相のそれぞれをＵ相、Ｖ相、Ｗ相と称して説明する。
【００３７】
アンプ部３は、電力線Ｃ２によってモーター４のＵ相の電磁石に電力を供給する。すなわち、電力線Ｃ２は、アンプ部３とモーター４のＵ相の電磁石とを繋ぐ電力線である。また、アンプ部３は、電力線Ｃ３によってモーター４のＶ相の電磁石に電力を供給する。すなわち、電力線Ｃ３は、アンプ部３とモーター４のＶ相の電磁石とを繋ぐ電力線である。また、アンプ部３は、電力線Ｃ４によってモーター４のＷ相の電磁石に電力を供給する。すなわち、電力線Ｃ４は、アンプ部３とモーター４のＷ相の電磁石とを繋ぐ電力線である。
【００３８】
また、アンプ部３は、配管Ｃ１の中を通る電力線によってモーター４が備える基板から電力が供給される。当該基板は、図示しない電源から電力が供給され、供給された電力を当該電力線によってアンプ部３に供給する。また、アンプ部３は、配管Ｃ１の中を通る通信線によってモーター４が備える基板から制御信号が供給される。当該基板は、図示しないロボット制御装置から制御信号が供給され、供給された制御信号を当該通信線によってアンプ部３に供給する。当該ロボット制御装置は、ロボット１を制御する装置である。
【００３９】
アンプ部３は、収納部３０内にアンプ基板３３が収納された構造を備えている。アンプ基板３３は、前述の駆動回路と、制御回路と、通信回路とを備える基板である。収納部３０は、この一例において、収納部３０の後側の隔壁部と収納部３０の左側の隔壁部と収納部３０の右側の隔壁部とを構成する放熱部材３１と、放熱部材３１に固定されたアンプカバー３２とによって構成され、上側の隔壁部と下側の隔壁部とを備えない。収納部３０の後側の隔壁部には、収納部３０にアンプ基板３３が配置（固定）される。収納部３０が上側の隔壁部と下側の隔壁部とを備えないため、収納部３０は、収納部３０を通る空気によってアンプ部３の熱（すなわち、アンプ基板３３の熱）を放熱することができる。
【００４０】
放熱部材３１は、モーター４の前面にボルトＢＴによって取付け可能な取付部を備える。これにより、モーターユニット２は、モーター４とアンプ部３とを一体化することができる。当該取付部には、ボルトＢＴを貫通させる貫通孔が形成されている。図２に示した例では、放熱部材３１は、当該取付部と４本のボルトとによってモーター４の前面に取り付けられている。なお、放熱部材３１は、ボルトＢＴによってモーター４の前面に取り付けられる構成に代えて、ボルトＢＴ以外の他の取付治具や取付機構等によってモーター４の前面に取り付けられる構成であってもよい。また、放熱部材３１は、モーター４の前面に代えて、モーター４の他の側面に取り付けられる構成であってもよい。
【００４１】
アンプカバー３２は、収納部３０の前面を覆うカバーである。アンプカバー３２には、前述の電力線Ｃ２と、電力線Ｃ３と、電力線Ｃ４とが結束されている。これにより、モーターユニット２は、電力線Ｃ２、電力線Ｃ３、電力線Ｃ４のそれぞれが他の物体と干渉してしまうことを抑制することができる。また、モーターユニット２は、電力線Ｃ２、電力線Ｃ３、電力線Ｃ４のそれぞれが最大曲げ半径を超えて曲がってしまうことを抑制することができるとともに、ユーザーにモーターユニット２の組立てを容易に行わせることができる。
【００４２】
具体的には、アンプカバー３２の前面、すなわちアンプカバー３２の外側には、第１結束部ＢＢ１と、第２結束部ＢＢ２とが取り付けられている。
【００４３】
第１結束部ＢＢ１は、アンプ基板３３からモーター４に接続された電力線Ｃ２、電力線Ｃ３、電力線Ｃ４のそれぞれを、電力線Ｃ２、電力線Ｃ３、電力線Ｃ４のそれぞれがモーター４に接続された接続位置に第２結束部ＢＢ２よりも相対的に近い位置において結束する部材であり、例えば、結束クリップである。この一例において、第１結束部ＢＢ１は、アンプカバー３２にネジで取り付けられている。
【００４４】
第２結束部ＢＢ２は、アンプ基板３３からモーター４に接続された電力線Ｃ２、電力線Ｃ３、電力線Ｃ４のそれぞれを、電力線Ｃ２、電力線Ｃ３、電力線Ｃ４のそれぞれがアンプ基板３３に接続された接続位置に第１結束部ＢＢ１よりも相対的に近い位置において結束する部材であり、例えば、結束クリップである。この一例において、第２結束部ＢＢ２は、アンプカバー３２にネジで取り付けられている。
【００４５】
（モーター）
図３は、本実施形態に係るモーター４を示す断面図である。図４は、ボビン２６の構造を示す図である。
本実施形態に係るモーター４は、図３に示すように、ハウジング１０と、回動軸Ｓ１と、固定子としてのステーター１４と、回転子としてのローター１６と、を備えている。なお、モーター４としては、特に限定されず、例えば、サーボモーター、ステッピングモーター等が挙げられる。
【００４６】
ハウジング１０の上壁及び底壁には軸受１８，２０が設けられている。そして、この軸受１８，２０には回動軸Ｓ１が回動可能に軸支されている。又はハウジング１０内において、回動軸Ｓ１にはローター１６が固定されている。ローター１６は、円柱状をなし、鉄等の軟磁性材料で構成されたコア１９と、コア１９の外周に設けられた永久磁石２５と、により構成されている。また、ローター１６の周囲にはステーター１４が配置されている。ハウジング１０の材料は、例えば導電性の金属である。永久磁石２５は、円環柱状をなしている。また、永久磁石２５は、その周方向に複数の磁極が形成された多極構造を備えている。
【００４７】
本実施形態に係るステーター１４は、図４に示すように、ボビン２６に巻線４０を巻いたコイル４２と、巻線４０を絡めるピン３４と、コイル４２を電気接続するコイル接続基板（図示略）と、を備える。本実施形態に係る巻線４０の一部は、コイル接続基板とボビン２６の端面５４との間に配置されている。
【００４８】
ボビン２６は、ティース（図示省略）の外周面を覆う筒状の芯部（巻線部）３６と、芯部３６の両端に径方向に広がる第１及び第２鍔部３７，３８と、を備える。ボビン２６は、ティースの外側に設けられ、周囲に巻線４０が巻かれる筒状の芯部３６と、芯部３６から径方向内側に延びる第１鍔部３７と、芯部３６から径方向外側に延びる第２鍔部３８とを備える。第２鍔部３８にはピン３４が固定されている。ボビン２６の第２鍔部３８は、芯部３６に連続して設けられている。
【００４９】
モーター４の巻線４０の線径は０．４５〜０．７５ｍｍの範囲内である。モーター４の巻線４０の巻回数は２９〜４４回の範囲内である。
【００５０】
モーター４の電源電圧は４８〜６０Ｖの範囲内である。モーター４の出力は５０〜６００Ｗの範囲内である。これによれば、このようなモーター４を用いて、ロボット１に好適な寸法及び十分な出力を得ることができる。
【００５１】
（実施例）
本実施例は、モーター４の電源電圧が６０Ｖ以下である４８Ｖ、５２Ｖ、及び６０Ｖのモーター４をロボット１に組んだ場合を例にする。
【００５２】
図５は、モーター４の出力が２００Ｗ仕様のときのモーター４及びロボット１の動作のＴＮ特性を示す図である。
本実施例では、モーター４の出力が２００Ｗ仕様の場合、巻線４０の線径は０．６５〜０．７５ｍｍの範囲内である。巻線４０の巻回数は３４〜４４回の範囲内である。これによれば、巻線４０の線径を調整することにより、モーター４の出力を調整することができる。例えば、出力が２００Ｗで電源電圧が６０Ｖ以下のとき、巻線４０の線径が０．７０ｍｍ、巻線４０の巻回数が３９回である。
【００５３】
図５に示す折れ線６０はモーター４を６０Ｖの電源電圧で駆動させたときのモーター４のＴＮ特性である。折れ線６２はモーター４を５２Ｖの電源電圧で駆動させたときのモーター４のＴＮ特性である。折れ線６４はモーター４を４８Ｖの電源電圧で駆動させたときのモーター４のＴＮ特性である。
【００５４】
曲線６６は、モーター４を備えたロボット１を標準動作させたときのモーター４のＴＮ特性であり、標準動作サイクルタイムは０．５４ｓである。曲線６８は、モーター４を備えたロボット１をＰ＆Ｐ動作（長ピッチ）させたときのモーター４のＴＮ特性であり、サイクルタイムは１．５６ｓである。なお、曲線７０は、従来のモーターを備えたロボットを標準動作させたときのモーターのＴＮ特性であり、サイクルタイムは０．６４ｓである。
【００５５】
本実施例のモーター４は、４８Ｖ、５２Ｖ、６０Ｖの電源電圧で駆動させると、いずれの場合でも標準動作サイクルタイムの０．５４ｓを実現するＴＮ特性が得られる。また、モーター４は、４８Ｖ、５２Ｖ、６０Ｖの電源電圧で駆動させると、いずれの場合でもＰ＆Ｐ動作（長ピッチ）サイクルタイムの１．５６ｓを実現するＴＮ特性が得られる。
【００５６】
図６は、モーター４の出力が１００Ｗ仕様のときのモーター４及びロボット１の動作のＴＮ特性を示す図である。
本実施例では、モーター４の出力が１００Ｗ仕様の場合、巻線４０の線径は０．４５〜０．５５ｍｍの範囲内である。巻線４０の巻回数は２９〜４３回の範囲内である。これによれば、巻線４０の巻回数を調整することにより、モーター４の出力を調整することができる。例えば、出力１００Ｗで電源電圧６０Ｖ以下のとき、巻線４０の線径が０．５０ｍｍ、巻線４０の巻回数が３６回である。
【００５７】
図６に示す折れ線８０はモーター４を６０Ｖの電源電圧で駆動させたときのモーター４のＴＮ特性である。折れ線８２はモーター４を５２Ｖの電源電圧で駆動させたときのモーター４のＴＮ特性である。折れ線８４はモーター４を４８Ｖの電源電圧で駆動させたときのモーター４のＴＮ特性である。
【００５８】
曲線８６は、モーター４を備えたロボット１を標準動作させたときのモーター４のＴＮ特性であり、標準動作サイクルタイムは０．５４ｓである。なお、曲線８８は、従来のモーターを備えたロボットを標準動作させたときのモーターのＴＮ特性であり、サイクルタイムは０．６４ｓである。
【００５９】
本実施例のモーター４は、４８Ｖ、５２Ｖ、６０Ｖの電源電圧で駆動させると、いずれの場合でも標準動作サイクルタイムの０．５４ｓを実現するＴＮ特性が得られる。
【００６０】
本実施例のモーター４を搭載したロボット１の特徴は、アーム長が４００ｍｍ、可搬質量が１ｋｇ、電源電圧が４８〜６０Ｖの範囲内、標準動作サイクルタイムが０．５４ｓである。これにより、モーター４の駆動回路系の電気電子部品のコストを大幅に下げることができる。
【００６１】
なお、各動作時、第１軸ＡＸ１〜第３軸ＡＸ３が全て動くが、動作時間を支配するのは、第１軸ＡＸ１と第２軸ＡＸ２とである。
【００６２】
また、標準動作サイクルタイムの測定の際のテスト用動作は、ロボットの部材の先端部（アーム連結体の先端部）に２ｋｇの錘を保持した状態で、各アームの最大速度、最大加速度、及び最大減速度で、アーム連結体の先端部を往復移動させることである。
【００６３】
この往復移動における往路及び復路では、それぞれ、アーム連結体の先端部を鉛直方向上方へ２５ｍｍ移動させる上昇動作と、水平方向へ３００ｍｍ移動させる水平方向移動動作と、鉛直方向下方へ２５ｍｍ移動させる下降動作とを行い、かつ、上昇動作と水平方向移動動作の初期とを同時に行い、下降動作と水平方向移動動作の終期とを同時に行う。また、Ｐ＆Ｐ動作（長ピッチ）では、水平方向の移動距離が９００ｍｍになる。
【００６４】
本実施形態によれば、モーター４の電源電圧を４８〜６０Ｖの範囲内とすることで、モーター４の駆動回路系の電気電子部品を汎用品とすることができる。また、巻線４０の線径及び巻回数を制御することで、モーター４の回転数及びトルクを制御することができる。これにより、モーター４の低コスト化、及びモーター４の高性能化を図ることができる。その結果、ロボット１は、モーター４において、低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。
【００６５】
（第２実施形態）
図７は、本実施形態に係るロボットの概略構成を示す図である。以下、ロボットの構造を、図７を参照しながら説明する。
【００６６】
本実施形態のロボット１００は、多軸ロボットである点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
【００６７】
図７に示すように、本実施形態のロボット１００は、第１実施形態と同様、モーター４を備える。
【００６８】
本実施形態に係るロボット１００は、図７に示すように、６軸の垂直多関節ロボットであり、第１部材としての基台１１１と、基台１１１に接続されたロボットアーム１２０と、ロボットアーム１２０の先端部に設けられた力検出器１４０及びハンド１３０とを備えている。また、ロボット１００は、ロボットアーム１２０を駆動させる動力を発生させる複数の駆動源（モーター４及び歯車装置１０２を含む）を制御する制御装置１１０を備えている。
【００６９】
基台１１１はロボット１００を任意の設置箇所に取り付ける部分である。なお、基台１１１の設置箇所は、特に限定されず、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などが挙げられる。
【００７０】
ロボットアーム１２０は、第２部材としての第１アーム（アーム）１２１と、第２アーム（アーム）１２２と、第３アーム（アーム）１２３と、第４アーム（アーム）１２４と、第５アーム（アーム）１２５と、第６アーム（アーム）１２６とを備えている。これらアームは基端側から先端側に向かってこの順に連結されている。第１アーム１２１は基台１１１に接続されている。第１アーム１２１は、アームを含んで構成され、基台１１１に対して回動可能に設けられている。モーター４は基台１１１及び第１アーム１２１の一方から他方へ駆動力を伝達する。モーター４は基台１１１から第１アーム１２１へ駆動力を伝達している。モーター４は第１アーム１２１から基台１１１へ駆動力を伝達している。モーター４は第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させる。第６アーム１２６の先端には、例えば、各種部品等を把持するハンド１３０（エンドエフェクター）が着脱可能に取り付けられている。このハンド１３０は、２本の指１３１，１３２を備えており、指１３１，１３２で例えば各種部品等を把持することができる。
【００７１】
基台１１１には、第１アーム１２１を駆動するサーボモーター等のモーター４及び歯車装置１０２（減速機）を備える駆動源が設けられている。また、図示しないが、各アーム１２１〜１２６にも、それぞれ、モーター及び減速機を備える複数の駆動源が設けられている。そして、各駆動源は、制御装置１１０により制御される。
【００７２】
このようなロボット１００では、歯車装置１０２が、基台１１１及び第１アーム１２１の一方から他方へ駆動力を伝達する。より具体的には、歯車装置１０２が、第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させる駆動力を基台１１１側から第１アーム１２１側へ伝達する。ここで、歯車装置１０２が減速機として機能することにより、駆動力を減速して第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させることができる。なお、「回動」とはある中心点に対して一方向又はその反対方向を含めた双方向に動くこと、及びある中心点に対して回転することを含むものである。
【００７３】
本実施形態では、基台１１１が「第１部材」であり、第１アーム１２１が、アームを含んで構成され、第１部材である基台１１１に対して回動可能に設けられた「第２部材」である。なお、「第２部材」は、第２〜第６アーム１２２〜１２６のうち第１アーム１２１側から順次任意の数選択したアームを含んでいてもよい。すなわち、第１アーム１２１及び第２〜第６アーム１２２〜１２６のうち第１アーム１２１側から順次任意の数選択したアームからなる構造体が「第２部材」であるとも言える。例えば、第１、第２アーム１２１，１２２からなる構造体が「第２部材」であるとも言えるし、ロボットアーム１２０全体が「第２部材」であるとも言える。また、「第２部材」がハンド１３０を含んでいてもよい。すなわち、ロボットアーム１２０及びハンド１３０からなる構造体が「第２部材」であるとも言える。
【００７４】
本実施形態によれば、低コスト化を図ることと、サイクルタイムの短縮化を図ることとを両立することができる多軸ロボットを提供することができる。
【００７５】
以上、本発明のロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を備える任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、ロボット（基台）が固定される平面（面）である第１面は、水平面と平行な平面（面）であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、水平面や鉛直面に対して傾斜した平面（面）でもよく、また、鉛直面と平行な平面（面）であってもよい。すなわち、回動軸（第１軸ＡＸ１）は、鉛直方向や水平方向に対して傾斜していてもよく、また、水平方向と平行であってもよい。
【００７７】
また、本発明のロボットは、水平多関節ロボットに限らず、垂直多関節ロボットやパラレルリンクロボット、双腕ロボットなどでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、６軸ロボットに限らず、７軸以上のロボットや５軸以下のロボットでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、アームを備えていれば、アーム型ロボット（ロボットアーム）に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚式歩行（走行）ロボット等であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１，１００…ロボット  ２，２１〜２４…モーターユニット  ３…アンプ部  ４…モーター  １０…ハウジング  １４…ステーター（固定子）  １６…ローター（回転子）  １８，２０…軸受  １９…コア  ２５…永久磁石  ２６…ボビン  ３０…収納部  ３１…放熱部材  ３２…アンプカバー  ３３…アンプ基板  ３４…ピン  ３６…芯部  ３７…第１鍔部  ３８…第２鍔部  ４０…巻線  ４２…コイル  ５４…端面  ６０，６２，６４…折れ線  ６６，６８，７０…曲線  ８０，８２，８４…折れ線  ８６，８８…曲線  １０２…歯車装置  １１０…制御装置  １１１…基台（第１部材）  １２０…ロボットアーム  １２１…第１アーム（第２部材）  １２２…第２アーム  １２３…第３アーム  １２４…第４アーム  １２５…第５アーム  １２６…第６アーム  １３０…ハンド  １３１，１３２…指  １４０…力検出器  Ａ１…第１アーム（第１部材）  Ａ２…第２アーム（第２部材）  ＡＸ１…第１軸  ＡＸ２…第２軸  ＡＸ３…第３軸  Ｂ…支持台  ＢＢ１…第１結束部  ＢＢ２…第２結束部  ＢＴ…ボルト  Ｃ１…配管  Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…電力線  ＥＮＣ…エンコーダー  ＭＴＣ…モータートップケース  Ｓ…シャフト  Ｓ１…回動軸。
【図１】
2018019471.tif 000003
【図２】
2018019471.tif 000004
【図３】
2018019471.tif 000005
【図４】
2018019471.tif 000006
【図５】
2018019471.tif 000007
【図６】
2018019471.tif 000008
【図７】
2018019471.tif 000009