(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筐体内に配された電動機と、
前記第１の筐体の内側面と、前記電動機の筐体である第２の筐体の外側面とに接して、たわみ又は曲がった状態で配され、少なくとも一部が弾性である複数の放熱支持部と、
複数の前記放熱支持部の間の空隙に充填された充填剤と、を備えることを特徴とする駆動ユニット。
【請求項２】
前記充填剤は、樹脂材料であることを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
前記放熱支持部は、前記電動機の回転軸方向から見て、前記第１の筐体の内側面と前記第２の筐体の外側面との間がくの字、波形、または蜂の巣状の形状の屈曲部分を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
前記電動機は、前記電動機の回転軸方向から見ると４辺を有する形状であり、
前記放熱支持部が前記第２の筐体の外側面と接する部分は、前記電動機の回転軸方向から見た４辺の中央部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動ユニット。
【請求項５】
前記電動機の静止時又は前記電動機の回転時に、前記第２の筐体への前記放熱支持部の弾性力による力の和が打ち消しあうことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
【請求項６】
前記放熱支持部の材料は、金属又は樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
【請求項７】
前記放熱支持部は、たわみ又は曲がる部分を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
【請求項８】
前記放熱支持部は、弾性である第１の放熱支持部と、剛体である第２の放熱支持部とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
【請求項９】
前記第１の筐体内に流体を介した冷却機構を有し、
前記放熱支持部は、前記流体の流路に沿った形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
【請求項１０】
前記電動機及び前記放熱支持部を含む固定部と、前記電動機によって駆動される可動部とを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動ユニットと、
前記電動機を制御する制御部と、を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を備える駆動ユニットおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機により駆動する駆動ユニットを動かし続けると、電動機への負荷が蓄積して電動機の温度が上昇する。このような駆動ユニットを備える装置として、産業用ロボットを例示することができる。電動機は、高温になると故障し、又は保護機能により停止してしまう。そのため、このようなロボットでは電動機の放熱を要する。【０００３】
従来の構成では、電動機の回転軸の端に配されたブラケットに筐体への固定部が設けられ、電動機で発生した熱は固定部から筐体に放熱される。しかしながら、電動機の駆動時間を延ばすためには、電動機の放熱をより効率的に行うことを要する。そこで、電動機のブラケットのみならず、電動機筐体の側面に接して設けられた放熱シートを介してロボット筐体から放熱することが考えられる。【０００４】
特許文献１には、モータからモータハウジングまで熱を伝達する熱伝導経路を形成する熱伝導体をモータハウジングの内部空間に備える冷却構造体が開示されている。特許文献１の熱伝導体は、モータの発熱面に接触する第１の接触面と、モータハウジングの内表面に接触する第２の接触面とを有する。特許文献１では、それら接触面の少なくとも一方を、対向する発熱面又は内表面に沿ってスライドさせて熱伝導体の位置を調整して固定することによって、熱伝導経路が形成される。また、特許文献２には、電動機筐体とロボット筐体に相当する部分との間に空隙を設け、この空隙を金属ペーストで埋めて放熱する技術が開示されている。また、特許文献３には、弾性の熱伝導体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０４６３９８号公報
【特許文献２】特開２０１５−０８５４４７号公報
【特許文献３】特開２０１６−００５３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１の技術では、熱伝導体をスライドしてねじで固定する。そのため、組立に手間がかかるのみならず、放熱性の向上のために熱伝導体を複数個所に設けるとロボットが大型化してしまう、という問題があった。【０００７】
また、上記の特許文献２の技術では、金属ペーストを用いているため、充填後に金属ペーストの固化工程を要する。固化工程には熱処理を例示することができる。【０００８】
また、上記の特許文献３の技術では、放熱時の伝熱ルートが過度に長く、また、弾性の熱伝導体が弾性力の和が打ち消しあうように設置されておらず、ねじを用いて位置を保持することを要する。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化を抑制しつつ、電動機の放熱をより効率的に行うことが可能な組立性のよいロボットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の筐体内に配された電動機と、前記第１の筐体の内側面と、前記電動機の筐体である第２の筐体の外側面とに接して、たわみ又は曲がった状態で配され、少なくとも一部が弾性の放熱支持部と、を備える。前記第１の筐体の内側面及び前記第２の筐体の外側面には前記放熱支持部の弾性力による力が加えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大型化を抑制しつつ、電動機の放熱をより効率的に行うことが可能な組立性のよいロボットを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る駆動ユニットを備えるロボットの外観構成を示す概略斜視図
【図２】図１のＩＩにおけるロボット筐体固定部及びロボット筐体可動部を含む平面によって切断した断面を示す断面斜視図
【図３】図１のＩＩにおけるロボット筐体固定部及びロボット筐体可動部を含む平面によって切断した断面を示す断面平面図
【図４】図３の矢印ＩＶの方向から見た斜視図
【図５】図３の矢印ＩＶの方向から見た底面図
【図６】実施の形態１に係るロボットの電動機周辺の解析モデル
【図７】実施の形態２のロボット筐体の底面図
【図８】実施の形態３の第１例のロボット筐体の底面図
【図９】実施の形態３の第２例のロボット筐体の底面図
【図１０】実施の形態４の第１例のロボット筐体の底面図
【図１１】実施の形態４の第２例のロボット筐体の底面図
【図１２】実施の形態４の第３例のロボット筐体の底面図
【図１３】実施の形態５のロボット筐体の底面図
【図１４】実施の形態６のロボット筐体の断面斜視図
【図１５】実施の形態１における制御部のハードウェア構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットおよびロボットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る駆動ユニットを備えるロボットの外観構成を示す概略斜視図である。図１に示すロボット筐体１は、第１の筐体であるロボット筐体固定部１ａ及びロボット筐体可動部１ｂを備える。ロボット筐体固定部１ａの下側は固定すべき位置に固定される。ロボット筐体固定部１ａの内部には、後述するように、電動機１０を含む駆動装置３０が設けられる。ロボット筐体可動部１ｂは、ロボット筐体固定部１ａの上側に配され、後述の駆動装置３０によって回転駆動される。また、ロボット筐体１の内部には、後述するように、電動機１０の放熱を可能とする放熱構造が設けられる。
【００１５】
図２は、図１のＩＩにおけるロボット筐体固定部１ａ及びロボット筐体可動部１ｂを含む平面によって切断した断面を示す断面斜視図であり、図３は、図１のＩＩにおけるロボット筐体固定部１ａ及びロボット筐体可動部１ｂを含む平面によって切断した断面を示す断面平面図である。
【００１６】
図１から３に示すように、ロボット筐体固定部１ａ及びロボット筐体可動部１ｂは、中空構造の円柱形状である。ロボット筐体固定部１ａを中空構造の円柱形状とすると、この中空構造部分に駆動装置３０を配することが可能である。ロボット筐体可動部１ｂを中空構造の円柱形状とすると、ロボット筐体可動部１ｂの先端部に電動ハンド等のアタッチメントを取り付け、ロボット筐体可動部１ｂの内部に配線を引き回すことが可能である。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボット筐体固定部１ａは、内部に駆動装置３０を配することが可能な形状であれば中空構造に限定されるものではなく、また、ロボット筐体固定部１ａは、内部に駆動装置３０を配することが可能であれば、円柱形状に限定されるものではなく、ロボット筐体可動部１ｂも、ロボット筐体固定部１ａと同様に、中空構造及び円柱形状に限定されるものではない。
【００１７】
図２に示す駆動装置３０は、減速機３及び電動機１０を備える。図２に示す電動機１０は、回転子１１と、コア１２と、第２の筐体である電動機筐体１３と、ブラケット１４ａ，１４ｂと、ベアリング１５ａ，１５ｂと、エンコーダ１６とを備え、ロボット筐体固定部１ａに固定されている。
【００１８】
回転子１１は、コイルが巻かれたコア１２の電磁力変化により回転する。コア１２は、中空構造の円柱形状であり、その外周は電動機筐体１３の内側に固定される。電動機筐体１３の一端は、ベアリング１５ａを押さえるブラケット１４ａによってロボット筐体固定部１ａに固定される。電動機筐体１３の他端は、ベアリング１５ｂを押さえるブラケット１４ｂによって固定される。ここで、固定にはねじを用いればよい。ベアリング１５ａ，１５ｂは、回転子１１を回転可能に支持しており、回転子１１は、コア１２に対して回転可能に固定される。回転子１１の一端は、電動機１０の制御に用いられるエンコーダ１６の内部に接続される。
【００１９】
エンコーダ１６と電動機１０は、制御部に接続されている。制御部は、ロボットの基部または外部に設置される。実施の形態１における制御部のハードウェア構成図である。制御部２１は、図１５に示すように、プロセッサ２２およびメモリ２３を備える。プロセッサ２２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）であり、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）とも呼ばれる。メモリ２３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）などである。プロセッサ２２は、エンコーダ１６から受信した情報を用いて、電動機１０の回転角度を算出する。また、プロセッサ２２は、メモリ２３に記憶されるコンピュータプログラムを読み出して、読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、電動機１０の回転角度に基づいた駆動指令を電動機１０に送信する。なお、エンコーダ１６は、電動機１０の回転角度を検出するセンサであれば代替可能である。
【００２０】
回転子１１の他端は、減速機３に接続される。ブラケット１４ａは、ロボット筐体固定部１ａに固定される。ブラケット１４ｂには、エンコーダ１６の外装が固定される。また、減速機３は、ロボット筐体可動部１ｂに接続され、電動機１０の回転を減速してロボット筐体可動部１ｂを回転させる。なお、ブラケット１４ａ及びベアリング１５ａは、ロボット筐体可動部１ｂ側、すなわち図２，３における上側に配され、ブラケット１４ｂ及びベアリング１５ｂは、ロボット筐体可動部１ｂの逆側、すなわち図２，３における下側に配される。
【００２１】
また、図２，３に示すように、樹脂又は金属によって形成される放熱支持部２＿１，２＿２は、ロボット筐体固定部１ａの内側面と電動機筐体１３の外側面との間に、これらに接して配されている。なお、ロボット筐体固定部１ａの内側面と電動機筐体１３の外側面との間に設けられたすべての放熱支持部２＿１，２＿２をまとめて放熱支持部２とも称する場合がある。
【００２２】
図４は、図３の矢印ＩＶの方向から見た斜視図であり、図５は、図３の矢印ＩＶの方向から見た底面図である。図４に示す放熱支持部２＿１，２＿２は、電動機筐体１３を側面で支持している。放熱支持部２＿１，２＿２は、ロボット筐体固定部１ａと同じ材料によって構成された、くの字状構造を有する弾性体である。図４，５に示すように、放熱支持部２＿１，２＿２は、ロボット筐体固定部１ａの底面から見て、電動機筐体１３を挟んで互いに対向した位置に設けられている。また、放熱支持部２＿１，２＿２は、電動機筐体１３に接しているが、電動機筐体１３に固定されてはいない。
【００２３】
なお、放熱支持部２＿１，２＿２と電動機筐体１３との接触面には、グリスが塗布されてもよい。この接触面にグリスが塗布されると、熱伝導率が向上し、電動機１０からの放熱を効率的に行うことができる。グリスに代えて接触面にシートを接着したり、放熱塗料を塗装したりして、熱伝導率の向上を図ってもよい。放熱塗料の例としては、「熱放射（熱輻射）」を利用するオキツモ株式会社の「クールテック」（登録商標）、液状または粉体の放熱塗料であるペルノックス株式会社の「ぺルクール」（登録商標）があり、これら放熱塗料を組合せてもよい。また、本実施の形態１では、放熱支持部２＿１，２＿２と電動機筐体１３とは接触しているが、わずかに隙間を空け、その隙間にグリスまたは硬化樹脂を充填してもよい。この場合、電動機筐体１３が外力によってたわんだとき、放熱支持部２の弾性によって電動機１０に力を加えることになるので、電動機筐体１３の複数の外側面から効率的な放熱が可能となる。また、電動機１０と電動機筐体１３との間に差し込むだけで放熱支持部２＿１，２＿２が弾性によって固定されるので、組立性の向上が図られる。
【００２４】
上述した構成とすると、電動機１０からの効率的な放熱が可能となる。例えば、電動機１０に負荷をかけて回転子１１が回転と逆回転とを繰り返すと、コア１２に巻かれたコイルが発熱する。図２，３に示すように、回転子１１にはロボット筐体可動部１ｂが接続されているため電動機１０には負荷がかかる。ロボット筐体可動部１ｂの慣性が大きいほど電動機１０への負荷は増大し、コイルからの発熱量も増大する。従って、ロボット筐体可動部１ｂに電動ハンド等の更なる部品が接続されてロボット筐体可動部１ｂの慣性が大きくなると電動機１０への負荷は増大し、コイルからの発熱量は更に増大する。このように、電動機１０への負荷が増大すると、電動機１０は、高温により故障し、又は電動機１０の保護機能により動作を停止してしまう。なお、電動機１０への負荷が増大しなくても、電動機１０の連続運転を継続した場合にも同様に、高温により故障し、又は電動機１０の保護機能により動作を停止してしまう。そのため、電動機１０の故障及び停止を防止するために、例えばジェル状シート等の熱伝導率の高い熱伝導体を電動機１０と電動機筐体１３との間に配し、効率的な放熱を可能とすることが考えられる。このようにして、電動機筐体１３の外側面から放熱して電動機１０の高温化を抑制することが一般的である。
【００２５】
ところで、電動機１０からの伝熱は、主な発熱源であるコア１２に巻かれたコイルからコア１２へ、コア１２から電動機筐体１３へ、電動機筐体１３からブラケット１４ａへ、ブラケット１４ａからロボット筐体固定部１ａへとなされ、ロボット筐体固定部１ａが外気へと放熱することが一般的である。本実施の形態では、コア１２に巻かれたコイルからコア１２へ、コア１２から電動機筐体１３へ、電動機筐体１３から放熱支持部２＿１，２＿２へ、放熱支持部２＿１，２＿２からロボット筐体固定部１ａへ伝熱され、ロボット筐体固定部１ａが放熱する。この伝熱ルートの違いは、コア１２からロボット筐体１に伝熱する際に、ブラケット１４ａを介するか、又は放熱支持部２＿１，２＿２を介するかの違いである。ここで、熱の発生源から放熱箇所までの距離が短く、伝熱ルートの断面積が大きい方が、伝熱効率が高いため、ブラケット１４ａを介するよりも放熱支持部２＿１，２＿２を介する方が、伝熱効率が高い。
【００２６】
このように放熱支持部２＿１，２＿２を構成すると、電動機筐体１３の複数の外側面から効率的な放熱が可能であり、且つ組立性が高い。
【００２７】
また、本実施の形態では、放熱支持部２＿１，２＿２の材料は、ロボット筐体固定部１ａと同一材料である。
【００２８】
電動機筐体１３をロボット筐体固定部１ａに組み込む際には、ロボット筐体固定部１ａの底面方向から電動機１０を挿入し、放熱支持部２＿１，２＿２をたわませつつ電動機１０のブラケット１４ａをロボット筐体固定部１ａとの固定部まで押し込む。そのため、放熱支持部２＿１，２＿２の底面側は面取りされていることが好ましい。
【００２９】
また、放熱支持部２＿１，２＿２のたわみにより、放熱支持部２＿１，２＿２と電動機筐体１３の外側面とが密着する。そのため、両者が単に接触するよりも伝熱効率を高くすることができる。
【００３０】
なお、電動機筐体１３は、産業用ロボットで一般的に用いられるアルミニウムによって成形されていればよい。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機筐体１３はアルミニウム以外の金属によって成形されていてもよいし、熱伝導率の高い樹脂によって成形されていてもよいし、又はエンジニアリングプラスチックによって成形されていてもよい。
【００３１】
なお、ロボット筐体固定部１ａと放熱支持部２＿１，２＿２とを一体成形の部品とする場合には、放熱支持部２＿１，２＿２の形状が複雑であるため、ロボット筐体固定部１ａと放熱支持部２＿１，２＿２とを積層造形法によって成形することが好ましい。積層造形法による成形は、３Ｄプリンタを用いて実現することが可能である。また、放熱支持部２＿１，２＿２をロボット筐体固定部１ａとは別体で製作し、放熱支持部２とロボット筐体固定部１ａとを溶接や接着により接合することも可能である。なお、図５に示すように底面から見ると、たわむ性質を持たせるために放熱支持部２には空間が設けられている。この空間の全てまたは一部に樹脂などの材料を充填してもよい。その場合、放熱支持部２の放熱性能の向上とロボット筐体固定部１ａの剛性の向上が期待できる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、ロボット筐体固定部１ａと放熱支持部２＿１，２＿２とを同一材料により成形するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ロボット筐体固定部１ａと放熱支持部２＿１，２＿２とを異種材料によって成形し、異なる部品としてもよい。
【００３３】
また、１つの面からのみ放熱させると、コア１２において熱の偏りが生じ、回転精度の低下を招くおそれがある。本実施の形態によれば、電動機筐体１３の対向した２つの面から放熱するため、このような熱の偏りを抑制することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部は３つ以上配されていてもよい。電動機筐体１３とロボット筐体固定部１ａとの間に配される放熱支持部２＿１，２＿２は、電動機１０の周方向で偏らず、電動機筐体１３をバランスよく囲う位置に配置されることが好ましい。
【００３４】
更には、電動機筐体１３の外側面とロボット筐体固定部１ａの内側面との間に放熱支持部２＿１，２＿２が介在することにより、電動機１０の機械的強度も向上する。  
【００３５】
ここで、電動機１０の機械的強度の向上がどの程度か示すために構造解析を実施した。図６は、電動機周辺を模した解析モデルである。ロボット筐体固定部１ａは、外径１００［ｍｍ］，内径９２［ｍｍ］，長さ１２０［ｍｍ］の円筒形状で、材料はアルミとする。電動機１０は、断面５０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］，長さ１２０［ｍｍ］の直方体形状で、材料は鉄とする。放熱支持部２は、ロボット筐体１の内部で電動機１０以外の領域を埋めている。放熱支持部２の材料はアルミである。鉄のヤング率は２００［ＧＰａ］、アルミのヤング率は７１［ＧＰａ］とした。
【００３６】
構造解析の境界条件について述べる。固定面４は、剛体面で空間上に固定されている。ロボット筐体固定部１ａと固定面４とが接する面において、ロボット筐体固定部１ａが固定面４に固着しているものとした。一方、電動機１０と放熱支持部２も固定面４に接触しているが固定はされていない。
【００３７】
ロボット筐体固定部１ａと放熱支持部２との接触面、および放熱支持部２と電動機１０との接触面はそれぞれ固着とした。また、図６の矢印の位置と方向に負荷を掛けた。解析点は矢印の先端が指す点とし、下方向への変形量を得た。
【００３８】
構造解析の結果について述べる。まず、電動機１０と放熱支持部２がなく、ロボット筐体固定部１ａのみを解析対象とした場合、負荷を４００［Ｎ］とすると解析点の変形量は７．１［μｍ］であった。ここで、判りやすくするために、変形量７．１［μｍ］を１．００として条件が変わったときと比較する。
【００３９】
次に、同じ大きさの負荷である４００［Ｎ］を解析点に掛け、電動機１０と放熱支持部２がある場合の解析を実施した。放熱支持部２がアルミであった場合、変形量の比は０．１５であった。つまり、図６に示す解析モデルを１つの梁とみなすと、ロボット筐体固定部１ａのみの場合よりも、ロボット筐体固定部１ａの内部で放熱支持部２が電動機１０とロボット筐体固定部１ａに接しているほうが曲げ方向の変形量は小さくなる。
【００４０】
ここで、実施の形態１では、放熱支持部２は図６に示す解析モデルとは異なり、ロボット筐体固定部１ａの内部はアルミで埋められていない。そこで、放熱支持部２のヤング率を下げることでこれを模擬する。放熱支持部２のヤング率がアルミの１／１０の場合の変形量は０．４０、放熱支持部２のヤング率がアルミの１／１００の場合の変形量は０．８０となった。つまり、放熱支持部２の剛性が小さくなると、曲げ方向の変形量は大きくなる。しかし、放熱支持部２がアルミよりも弱い剛性であったとしても、強度を支持する効果をある程度持つと言える。このとき、電動機１０の変形量も解析点の変形量とほぼ同じとなる。したがって、放熱支持部２を設けることで電動機１０の変形量が小さくなる。すなわち、放熱支持部２を設けることで電動機１０の機械強度が向上する。
【００４１】
また、放熱支持部２＿１，２＿２は、放熱支持部２＿１，２＿２の一部と他の部分とによって形成された空間である空隙を有する形状であるため、ロボット筐体１の質量増加を抑えることが可能である。
【００４２】
また、ロボットの動作時にロボット筐体固定部１ａにかかる負荷の一部は、放熱支持部２＿１，２＿２を介して電動機１０にもかかる。電動機１０は、鉄で構成されるコイルを内蔵しているため、電動機１０が負荷の一部を負担することで、ロボット筐体固定部１ａへの負荷の集中を抑えることができる。ただし、電動機１０が負担する負荷が大きくなると、電動機１０に歪みが生じ、正常な回転が困難になるおそれがある。従って、電動機１０が組み込まれた状態における放熱支持部２＿１，２＿２の形状は、電動機筐体１３への最大負荷と放熱性能とのバランスを考慮して設計することを要する。ここで、電動機１０への負荷を抑えるためには、電動機筐体１３への放熱支持部２＿１，２＿２の弾性力の和が打ち消しあい、ブラケット１４ａの固定部によって、電動機１０が決められた位置から動かないように設計されているとよい。すなわち、放熱支持部２＿１，２＿２の弾性力によって電動機筐体１３に加えられた力の合力が０となるように設計されているとよい。特に、ロボット筐体１の静止時、又は電動機１０の回転時に、ロボット筐体１が頻繁にとる姿勢において、電動機筐体１３への放熱支持部２＿１，２＿２の弾性力の和が打ち消しあう設計とすることが好ましい。しかしながら、ロボットが動作すると電動機筐体１３への力のかかり方が変化することにより、電動機筐体１３への放熱支持部２＿１，２＿２の弾性力の和に偏りが生じるため、電動機１０の負荷の許容範囲を考慮すべきである。
【００４３】
従来技術である特許文献１では、電動機筐体の側面から熱を逃がすために、放熱部がスライドすることで電動機筐体の側面に接する。しかしながら、スライドした放熱構造部をねじ等の固定具により固定することを要し、また、複数個所に同様の構造を設けると、構造が複雑化して装置自体が大型化してしまう。
【００４４】
また、従来技術である特許文献２においては、電動機筐体とロボット筐体に相当する部分との間に空隙を設け、この空隙を金属ペーストで埋めることで効率のよい放熱が可能である。しかしながら、金属ペーストを充填後に固める構成では、固化工程を要する。固化工程には熱処理を例示することができる。
【００４５】
また、従来技術である特許文献３においては、本実施の形態にて説明した構成と同様に電動機から放熱するために、弾性の熱伝導体が用いられている。しかしながら、本実施の形態にて説明したように、電動機筐体１３から距離の近いロボット筐体１へ放熱するものではない。特許文献３に開示する構成では、伝熱ルートが過度に長く、また、弾性力の和が打ち消しあうように弾性体が設置されておらず、ねじを用いて位置を保持している。
【００４６】
本実施の形態によれば、大型化を抑制しつつ、電動機の放熱をより効率的に行うことが可能な組立性のよいロボットを得ることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態において、電動機１０はエンコーダ１６を要するサーボモータを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機１０は、サーボモータ以外のモータであってもよい。このようなサーボモータ以外のモータとして、ステッピングモータを例示することができる。
【００４８】
また、本実施の形態において、電動機１０はブラケット１４ａ，１４ｂにより固定されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動機１０は周方向で固定されてもよい。この場合には、ロボット筐体と放熱支持部とを一体成形することが困難であるため、ロボット筐体と放熱支持部とを別に成形した後に組み合わせればよい。
【００４９】
また、本実施の形態において、ロボット筐体の長手方向と電動機の長手方向とは一致しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図３において、電動機１０の向きを水平とし、ベルトを介して減速機３を回転させ、電動機筐体１３の２つの側面が放熱支持部２＿１，２＿２に接する構成であってもよい。
【００５０】
本実施の形態にて説明した構成によれば、電動機筐体１３の外側面及びロボット筐体１の内側面を弾性力で押す放熱支持部２＿１，２＿２が設けられることで、電動機筐体の側面からの放熱によって、より長時間の連続運転が可能なロボットを得ることができる。また、本実施の形態にて説明した構成によれば、従来の放熱構造を有するロボットよりも組立性がよく、且つ軽量とすることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、駆動ユニットを備える装置として単腕型のロボットを例示したが、その他の装置であっても同様の構成を取り入れることが可能である。例えば、駆動ユニットを用いた装置の例として、水平面を駆動するＸＹテーブル、工作機械、建設機械等が例示される。建設機械には、クレーンが例示される。
【００５２】
水平面であるテーブルを駆動するために電動機１０をテーブルの下部か上部に置いたＸＹテーブルの場合、テーブルと電動機１０との距離が近くなりやすいため、電動機１０の熱が放熱されずにテーブルに伝わると、テーブルが熱変形するおそれがある。このような場合であっても、電動機１０で発生した熱を放熱支持部２およびロボット筐体固定部１ａを介して放熱することで、上述したテーブルの変形を抑制することができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態１では、放熱支持部が電動機筐体の２箇所の側面に接する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施の形態では、電動機の角が放熱支持部に弾性力を加える構成について説明する。
【００５４】
図７は、本実施の形態のロボット筐体１Ａの底面図である。図７に示す放熱支持部２Ａ＿１，２Ａ＿２は、電動機１０の角において電動機１０を支持している。図７に示す構成では、図５に示す構成と放熱支持部が同数であり、電動機と放熱支持部との接触総面積にも大差がない。ここで、電動機１０における最大の発熱箇所は、コアと電動機筐体との最近接部分であり、回転軸方向から見たときの４つの辺の中央部である。図７に示す構成によれば、電動機１０における最大の発熱箇所の全てに放熱支持部２Ａが接触可能であるため、最大の発熱箇所から均等に放熱することが可能であり、放熱支持部の設置数を増加させることなく、放熱効率を高くすることができる。
【００５５】
本実施の形態によっても、放熱支持部２Ａ＿１，２Ａ＿２は、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ａの内側面を弾性力で押す構成であり、電動機の組立時には放熱支持部をたわませて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱も可能である。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、放熱支持部が電動機筐体の外側面の２か所に接する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部が電動機筐体の外側面の３か所以上に接していてもよい。本実施の形態では、放熱支持部が電動機筐体の側面の４か所に接する構成について説明する。
【００５７】
図８は、本実施の形態の第１例のロボット筐体１Ｂの底面図である。図８では、図５の放熱支持部２＿１，２＿２と同様の形状の放熱支持部２Ｂ＿１，２Ｂ＿２，２Ｂ＿３，２Ｂ＿４が電動機１０の４面に接して配されている。図８に示す構成では、図５に示す構成に対して放熱支持部が追加されており、電動機１０と放熱支持部２Ｂ＿１，２Ｂ＿２，２Ｂ＿３，２Ｂ＿４との接触総面積が広く、電動機１０の筐体の側面全体から均等に放熱することができる。なお、図８に示す構成における放熱支持部２Ｂ＿１，２Ｂ＿２，２Ｂ＿３，２Ｂ＿４の放熱量は、図５，６に示すいずれの構成と比較しても大きい。
【００５８】
また、本発明において電動機１０の筐体の形状は図８において示したように底面が矩形状でなくてもよく、電動機１０の筐体の形状が円柱状であってもよい。図９は、本実施の形態の第２例のロボット筐体１Ｃの底面図である。図９では、電動機１０の底面は円形であり、放熱支持部２Ｃ＿１，２Ｃ＿２，２Ｃ＿３が３方向に等間隔に配されている。図９に示す構成によれば、電動機１０の筐体が円柱形状であっても本発明を適用することが可能である。
【００５９】
本実施の形態によっても、放熱支持部２Ｂ＿１，２Ｂ＿２，２Ｂ＿３，２Ｂ＿４は、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ｂの内側面を弾性力で押す構成であり、放熱支持部２Ｃ＿１，２Ｃ＿２，２Ｃ＿３は、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ｃの内側面を弾性力で押す構成であり、電動機の組立時には放熱支持部をたわませて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱も可能である。
【００６０】
実施の形態４．
実施の形態１から３では、放熱支持部が「くの字状」である構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部は、電動機筐体の側面に対して弾性を有し、電動機筐体の外側面及びロボット筐体の内側面を弾性力で押す構成であればよい。なお、放熱支持部が弾性を有するためには、放熱支持部の一部がたわみ又は曲がることを要する。
【００６１】
図１０は、本実施の形態の第１例のロボット筐体１Ｄの底面図である。図１０に示す放熱支持部２Ｄ＿１，２Ｄ＿２，２Ｄ＿３，２Ｄ＿４は、図５に示す放熱支持部のような「くの字状」ではないが、電動機１０の筐体の外側面とロボット筐体固定部１ａの内側面との間が波形の形状であり、この波形の形状によって、放熱支持部２Ｄ＿１，２Ｄ＿２，２Ｄ＿３，２Ｄ＿４は、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ｄの内側面を弾性力で押す構成である。図１０に示す構成では、放熱支持部２Ｄ＿１，２Ｄ＿２，２Ｄ＿３，２Ｄ＿４が波形の形状であるため、図５および図７から図９に示すような放熱支持部が「くの字状」である構成と比較すると局所的な応力集中が生じず、放熱支持部２Ｄ＿１，２Ｄ＿２，２Ｄ＿３，２Ｄ＿４の機械的強度を高くすることができる。
【００６２】
図１１は、本実施の形態の第２例のロボット筐体１Ｅの底面図である。図１１に示す放熱支持部２Ｅ＿１，２Ｅ＿２の形状は、「くの字状」でなく、波形の形状でもなく、バー状であるが、ロボット筐体固定部１ａと、放熱支持部２Ｅ＿１，２Ｅ＿２との間に鋭角部が形成されており、この鋭角部が曲がることにより、放熱支持部２Ｅ＿１，２Ｅ＿２は、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ｅの内側面を弾性力で押す構成であり、弾性を有する。図１１に示す構成では、図５に示す構成よりも放熱経路を短くすることができ、放熱効率を高くすることができる。
【００６３】
図１２は、本実施の形態の第３例のロボット筐体１Ｆの底面図である。図１２には、蜂の巣状、すなわち多孔形状の放熱支持部２Ｆが示されている。図１２に示す放熱支持部２Ｆも、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ｆの内側面を弾性力で押す構成であり、本発明を実現することができる。図１２に示す構成では、図５に示す構成よりも放熱経路を短くすることができるのみならず、放熱支持部の機械的強度も高くすることができる。
【００６４】
本実施の形態によっても、電動機の組立時には放熱支持部をたわませ又は曲げて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱が可能である。
【００６５】
なお、実施の形態１から４では、電動機筐体の幅が変化しない構成について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、電動機筐体の外側面に放熱支持部の弾性力による力が加えられる形状であれば電動機筐体の幅は均一でなくてもよい。
【００６６】
実施の形態５．
実施の形態１から４においては、放熱支持部の全体が弾性を有する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱支持部の一部が弾性を有しない構成であってもよい。図１３は、本実施の形態のロボット筐体１Ｇの底面図である。放熱支持部２Ｇ＿１は実施の形態１と同様に弾性を有し、放熱支持部２Ｇ＿２は剛体である。なお、剛体には、金属体を例示することができる。図１３に示す構成では、電動機の位置を剛体である放熱支持部２Ｇ＿２によって位置決めした位置に固定することが可能であり、弾性を有する放熱支持部２Ｇ＿１により負荷をかけることが可能である。
【００６７】
本実施の形態によっても、電動機の組立時には放熱支持部をたわませて挿入すればよく、組立性がよい。また、本実施の形態によっても、複数個所からの放熱が可能である。
【００６８】
更には、剛体である放熱支持部２Ｇ＿２によって電動機１０の位置が決定され、電動機１０の筐体とロボット筐体固定部１ａとの間には弾性を有する放熱支持部２Ｇ＿１が配される。放熱支持部２Ｇ＿１は、電動機１０の筐体の外側面及びロボット筐体１Ｇの内側面を弾性力で押す構成である。
【００６９】
従って、本実施の形態によれば、実施の形態１のように電動機筐体を挟んで両側の放熱支持部のいずれにも弾性を有する構成よりも、電動機の位置を固定した状態で放熱支持部から電動機筐体に負荷をかけることができる。
【００７０】
なお、上述の実施の形態１から４及び本実施の形態において、様々な形態の放熱支持部について説明したが、これらの放熱支持部はすべて、電動機筐体の外側面及びロボット筐体の内側面を弾性力で押すものであり、本発明において、放熱支持部の形態は限定されるものではない。
【００７１】
実施の形態６．
本発明では、上述した実施の形態１から５の構成に流体を介した冷却機構を組み合わせてもよい。放熱支持部冷却機構を組み合わせると、電動機の冷却を更に効率的に行うことができる。
【００７２】
図１４は、本実施の形態のロボット筐体１＿２の断面斜視図である。図１４において、ロボット筐体固定部１ａ内部の構成は、実施の形態１と同様である。図１４においては、電動機１０の下部に、冷却ファン１７が設けられている。冷却ファン１７は、冷却ファン支持部１８を介して、ロボット筐体１に固定されている。また、ロボット筐体固定部１ａには、流体である空気を通すための冷却穴１９が設けられている。ロボット筐体固定部１ａの内部が、流体が通過する流路となる。
【００７３】
本実施の形態によれば、冷却ファン１７の回転によって運ばれた空気が、放熱支持部２＿１，２＿２の熱を奪うため、電動機１０の更なる効率的な冷却が可能となる。これにより、電動機１０の連続運転時間を更に長くすることができる。また、実施の形態１と同様に、放熱支持部２＿１，２＿２の断面形状を同一にすると、冷却ファン１７からの空気が放熱支持部２＿１，２＿２の表面に沿って流れ、より効率的な冷却が可能となる。放熱支持部２＿１，２＿２を流路に沿って延びる形状とすることで、冷却ファン１７からの空気が放熱支持部２＿１，２＿２の表面に沿って流れやすくなり、より効率的な冷却が可能となる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態１から５及び本実施の形態の構成を組み合わせてトルク制限機構を構成してもよい。
【００７５】
なお、本実施の形態は、実施の形態２から５と組み合わせてもよい。
【００７６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１＿２  ロボット筐体、１ａ  ロボット筐体固定部、１ｂ  ロボット筐体可動部、２＿１，２＿２，２Ａ＿１，２Ａ＿２，２Ｂ＿１，２Ｂ＿２，２Ｂ＿３，２Ｂ＿４，２Ｃ＿１，２Ｃ＿２，２Ｃ＿３，２Ｄ＿１，２Ｄ＿２，２Ｄ＿３，２Ｄ＿４，２Ｅ＿１，２Ｅ＿２，２Ｆ，２Ｇ＿１，２Ｇ＿２  放熱支持部、３  減速機、４  固定面、１０  電動機、１１  回転子、１２  コア、１３  電動機筐体、１４ａ，１４ｂ  ブラケット、１５ａ，１５ｂ  ベアリング、１６  エンコーダ、１７  冷却ファン、１８  冷却ファン支持部、１９  冷却穴、２１  制御部、２２  プロセッサ、２３  メモリ、３０  駆動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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