特開 2024-97484 モーターユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097484

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】モーターユニット

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/00 20060101AFI20240711BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20240711BHJP

   F16H 1/32 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

B25J17/00 E

H02K7/116

F16H1/32 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000967

(22)【出願日】2023-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】本沢 岳人

【テーマコード（参考）】

3C707

3J027

5H607

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707AS06

3C707AS14

3C707BS15

3C707CT05

3C707CV07

3C707CW03

3C707CW07

3C707CX01

3C707CX03

3C707CY01

3C707CY35

3C707HS27

3C707HT17

3C707HT26

3C707KV01

3C707KX10

3C707MT03

3J027FA17

3J027FA25

3J027FB32

3J027GB03

3J027GC07

3J027GC22

3J027GD04

3J027GD08

3J027GD12

3J027GE11

3J027GE27

5H607AA12

5H607BB01

5H607CC03

5H607EE31

(57)【要約】

【課題】汎用性に優れ、組立が容易なモーターユニットを提供すること。
【解決手段】回転軸と前記回転軸を収納するケースを有するモーターと、剛性歯車と、剛体歯車の内側に配置され、可撓性を有する可撓性歯車と、可撓性歯車の内側に配置され、回転軸に固定される波動発生器と、を有する減速機と、回転軸を挿通する挿通孔を有し、モーターと減速機とを固定するアダプターと、を備え、ケースは、アダプターが取り付けられるフランジ部と、フランジ部の外径より小さく、可撓性歯車の内径よりも大きい第１の外径を有する第１段差部と、第１の外径より小さい第２の外径を有する第２段差部と、を有しアダプターは、挿通孔が第１段差部または第２段差部と嵌合していることを特徴とするモーターユニット。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と前記回転軸を収納するケースを有するモーターと、
剛性歯車と、前記剛体歯車の内側に配置され、可撓性を有する可撓性歯車と、前記可撓性歯車の内側に配置され、前記回転軸に固定される波動発生器と、を有する減速機と、
前記回転軸を挿通する挿通孔を有し、前記モーターと前記減速機とを固定するアダプターと、を備え、
前記ケースは、前記アダプターが取り付けられるフランジ部と、
前記フランジ部の外径より小さく、前記可撓性歯車の内径よりも大きい第１の外径を有する第１段差部と、
前記第１の外径より小さい第２の外径を有する第２段差部と、を有し、
前記アダプターは、前記挿通孔が前記第１段差部または前記第２段差部と嵌合していることを特徴とするモーターユニット。

【請求項2】

前記第１段差部は、外周に沿って形成され、第１シール部材が設置される第１凹部を有し、
前記第２段差部は、外周に沿って形成され、第２シール部材が設置される第２凹部を有する請求項１に記載のモーターユニット。

【請求項3】

前記回転軸の一端部は、ケースの外部に突出しており、
前記フランジ部、前記第１段差部および前記第２段差部は、前記回転軸の一端部の突出方向に沿ってこの順に配置されている請求項１または２に記載のモーターユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モーターユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載されているロボットは、複数のアームと、隣接するアーム同士を回転可能に接続する関節部とを備えるロボットアームを有し、このロボットアームを所望の姿勢となるように駆動してワークに対し作業を行う。このロボットアームの各関節部には、アームを回転駆動するための駆動部として、モーターユニットが設置されている。モーターユニットは、モーターと、モーターの回転速度を減速する減速機と、モーターおよび減速機を固定する固定フレームと、を有する。

【0003】

また、各関節部において、減速比に応じて異なる大きさの減速機を用いることがある。この場合、減速機の大きさに応じて、それに対応する大きさの固定フレームを用意し、モーターと、減速機と、固定フレームとを組み立てる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０１８／０５５７５２

【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に記載されているモーターユニットでは、モーターは、大きさの異なる減速機、大きさの異なる固定フレームに対応していない。このため、１つのモーターに大きさの異なる減速機、大きさの異なる固定フレームを取り付けるのは困難であった。

【0006】

本発明のモーターユニットは、回転軸と前記回転軸を収納するケースを有するモーターと、
剛性歯車と、前記剛体歯車の内側に配置され、可撓性を有する可撓性歯車と、前記可撓性歯車の内側に配置され、前記回転軸に固定される波動発生器と、を有する減速機と、
前記回転軸を挿通する挿通孔を有し、前記モーターと前記減速機とを固定するアダプターと、を備え、
前記ケースは、前記アダプターが取り付けられるフランジ部と、
前記フランジ部の外径より小さく、前記可撓性歯車の内径よりも大きい第１の外径を有する第１段差部と、
前記第１の外径より小さい第２の外径を有する第２段差部と、を有し
前記アダプターは、前記挿通孔が前記第１段差部または前記第２段差部と嵌合していることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係るモーターユニットを有するロボットおよび該ロボットを備えるロボットシステムの概略構成図である。

【図2】図１に示すモーターユニットの斜視図である。

【図3】図２中Ａ－Ａ線断面図である。

【図4】図２中Ｂ－Ｂ線断面図である。

【図5】図３中Ｃ－Ｃ線断面図である。

【図6】図１に示すモーターユニットにおいて、減速機およびアダプターをモーターに取り付ける前の部分断面図である。

【図7】図１に示すモーターユニットにおいて、各部を組み立てている状態を示す図である。

【図8】図１に示すモーターユニットにおいて、各部を組み立てている状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明のモーターユニットを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、単に「減速機１６」と言うときは、「減速機１６Ａ」および「減速機１６Ｂ」を含む減速機の総称を言う。また、単に「アダプター１５」と言うときは、「アダプター１５Ａ」および「アダプター１５Ｂ」を含むアダプターの総称を言う。

【0009】

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るモーターユニットを有するロボットおよび該ロボットを備えるロボットシステムの概略構成図である。図２は、図１に示すモーターユニットの斜視図である。図３は、図２中Ａ－Ａ線断面図である。図４は、図２中Ｂ－Ｂ線断面図である。図５は、図３中Ｃ－Ｃ線断面図である。図６は、図１に示すモーターユニットにおいて、減速機およびアダプターをモーターに取り付ける前の部分断面図である。図７は、図１に示すモーターユニットにおいて、各部を組み立てている状態を示す図である。図８は、図１に示すモーターユニットにおいて、各部を組み立てている状態を示す図である。

【0010】

なお、図１、図３、図４、図６～図８中の上下方向は、鉛直方向と一致しており、図１、図３、図４、図６～図８中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。ロボットアーム７２、第１アーム７３および第２アーム７４については、図１中の右側を「基端部」、左側を「先端部」と言う。

【0011】

また、本明細書において、「鉛直」とは、鉛直と一致している場合のみならず、鉛直に対して若干、例えば±１０°以内傾斜している場合も含む意味である。また、本明細書において、「平行」とは、２つの対象が平行と一致している場合のみならず、平行から若干、例えば±１０°以内傾斜している場合も含む意味である。

【0012】

図１に示すロボットシステム１は、本発明のモーターユニットの一例であるモーターユニット４およびモーターユニット６を備えるロボット７と、ロボット７の各部の駆動を制御するロボット制御装置９と、を有している。モーターユニット４およびモーターユニット６の各々が本発明のモーターユニットである。

【0013】

本実施形態におけるロボット７は、スカラロボットであり、例えば、電子部品等のワークの保持、搬送、組立および検査等の各作業で用いられる。ただし、ロボット７の用途は、特に限定されない。また、ロボット７は、スカラロボット以外、例えば、６軸多関節ロボット、双腕ロボット等であってもよい。

【0014】

図１に示すように、ロボット７は、基台７１と、基台７１に対し回転可能に接続されているロボットアーム７２と、を有している。また、ロボットアーム７２は、基端部が基台７１に接続され、基台７１に対して鉛直方向に沿う第１回転軸Ｊ１まわりに回転する第１アーム７３と、基端部が第１アーム７３の先端部に接続され、第１アーム７３に対して鉛直方向に沿う第２回転軸Ｊ２まわりに回転する第２アーム７４と、を有している。

【0015】

第２アーム７４の先端部には作業ヘッド７５が設けられている。作業ヘッド７５は、第２アーム７４の先端部に同軸的に配置されているスプラインナット７５１およびボールネジナット７５２と、スプラインナット７５１およびボールネジナット７５２に挿通されているスプラインシャフト７５３と、を有している。スプラインシャフト７５３は、第２アーム７４に対して、その中心軸であり鉛直方向に沿う第３回転軸Ｊ３まわりに回転可能であり、かつ第３回転軸Ｊ３に沿う方向に昇降可能である。

【0016】

スプラインシャフト７５３の下端部には、エンドエフェクター７６が装着されている。エンドエフェクター７６は、スプラインシャフト７５３に対し着脱自在であり、目的の作業に適したものが適宜選択される。

【0017】

ロボット７は、基台７１と第１アーム７３とを回転可能に接続する第１関節部４Ｋを有し、この第１関節部４Ｋには、基台７１に対して第１アーム７３を第１回転軸Ｊ１まわりに回転させるモーターユニット４が設置されている。

【0018】

また、ロボット７は、第１アーム７３と第２アーム７４とを回転可能に接続する第２関節部６Ｋを有し、この第２関節部６Ｋには、第１アーム７３に対して第２アーム７４を第２回転軸Ｊ２まわりに回転させるモーターユニット６が設置されている。

【0019】

また、ロボット７は、スプラインナット７５１を回転させてスプラインシャフト７５３を第３回転軸Ｊ３まわりに回転させる第１駆動機構７９１と、ボールネジナット７５２を回転させてスプラインシャフト７５３を第３回転軸Ｊ３に沿った方向に昇降させる第２駆動機構７９２とを有する。第２駆動機構７９２は、第１駆動機構７９１の下部に設置されている。

【0020】

モーターユニット６は、モーターユニット４よりも先端部側に位置し、スプラインナット７５１、ボールネジナット７５２、スプラインシャフト７５３、第１駆動機構７９１および第２駆動機構７９２は、モーターユニット６よりも先端部側に位置している。

【0021】

次に、モーターユニット４およびモーターユニット６について説明するが、これらは設置向き、減速機１６およびアダプター１５の大きさが異なること以外はほぼ同じ構成であるため、モーターユニット４について代表的に説明する。

【0022】

図１～図４に示すように、モーターユニット４は、モーター１４と、アダプター１５と、減速機１６とを備え、第１アーム７３に対しモーター１４が図１中最も下側に位置するような姿勢で第１アーム７３に対し設定されている。一方、モーターユニット６は、第２アーム７４に対し、モーターユニット４と上下方向が逆の姿勢、すなわちモーター１４が図１中最も上側に位置するような姿勢で第２アーム７４に対し設定されている。モーターユニット４において、モーター１４および減速機１６は、アダプター１５を介して固定されている。

【0023】

モーター１４は、基台７１に対して第１アーム７３を回転させる駆動力を発生する。モーター１４としては、特に限定されないが、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターが好ましい。

【0024】

モーター１４は、ステーター２と、ステーター２の内側で回転するローター３と、ステーター２およびローター３を収納するケース５と、ベアリング１８および１９と、回転検出器２２とを備える。ステーター２は、ケース５の内周に沿って配置され、例えば三相巻線のような巻線を有している。ステーター２は、巻線への通電、例えば三相交流の通電により磁界を発生させる。ステーター２が備える各巻線への通電パターン、通電タイミング、通電量等は、ロボット制御装置９により制御される。

【0025】

ローター３は、回転軸１７と、回転軸１７の外周面に所定の配置で固定された永久磁石８とを有する。ローター３は、ステーター２の巻線への通電により生じた磁界と永久磁石８の磁力とにより、回転軸１７と共に第１回転軸Ｊ１上の軸線ａまわりに所定方向に回転する。

【0026】

ケース５は、下部の第１ケース２０と、上部の第２ケース２１とを有し、これらが接合されたものである。これにより、モーター１４の組み立てに際し、ケース５内へのステーター２およびローター３の収納が容易に可能となる。ただし、この構成に限定されず、第１ケース２０と第２ケース２１とは、一体的に形成されたものであってもよい。

【0027】

ベアリング１８およびベアリング１９は、それぞれ、内輪と外輪とを有する転がり軸受である。回転軸１７の上端部および下端部は、それぞれ、ベアリング１８の内輪およびベアリング１９の内輪に締まり嵌め等の方法で固定されている。ベアリング１８の外輪は、第２ケース２１上部の内周部に嵌合され固定されている。ベアリング１９の外輪は、第１ケース２０の内周部に嵌合され固定されている。これにより、回転軸１７は、ベアリング１８およびベアリング１９を介して、ケース５に支持され、ケース５に対し、第１回転軸Ｊ１上の軸線ａまわりに回転する。

【0028】

回転検出器２２は、回転軸１７と共に回転する回転子２２１を有し、回転子２２１の回転速度を光学的、電気的または磁気的に検出するロータリーエンコーダーで構成されている。この回転検出器２２により、回転軸１７の回転状態、特に回転方向および回転速度を検出することができる。

【0029】

回転軸１７は、その下端部すなわちベアリング１９側の端部ｂが、回転検出器２２の回転子２２１に連結され、回転軸１７の回転に伴って回転子２２１が回転する。回転検出器２２で得られた検出値、すなわち回転軸１７の回転方向および回転速度に関する情報は、ロボット制御装置９へ送信され、信号処理がなされ、ロボットアーム７２の駆動の制御に用いられる。

【0030】

回転軸１７は、その上端部すなわちベアリング１８側の端部ｃが、ケース５外に露出し、上方へ向かって突出している。回転軸１７は、端部ｃで減速機１６の波動発生器２５と連結し、モーター１４の駆動力、すなわちローター３の回転力を減速機１６に伝達する。この端部ｃがモーター１４の出力軸である。端部ｂの径および端部ｃの径は、ぞれぞれ、回転軸１７の永久磁石８を固定した部分の径に比べ、小さい。

【0031】

減速機１６は、通称、波動歯車減速機と呼ばれる波動歯車機構による減速機であり、回転軸１７より入力された駆動力の回転速度を減速して出力する。出力側では、減速比に比例したトルクを得ることができる。

【0032】

図３～図５に示すように、減速機１６は、内歯歯車としての剛性歯車２３と、剛性歯車２３の内側に設けられ、可撓性を有する外歯歯車としての可撓性歯車２４と、可撓性歯車２４の内側に設けられた波動発生器２５と、を備える。

【0033】

剛性歯車２３は、軸線ａの径方向に実質的に撓まない剛体で構成された歯車であって、内歯２９を備えるリング状の内歯歯車である。本実施形態では、剛性歯車２３は、平歯車である。すなわち、内歯２９は、軸線ａに対して平行な歯スジを備える。なお、内歯２９の歯スジは、軸線ａに対して傾斜していてもよい。すなわち、剛性歯車２３は、ハスバ歯車またはヤマバ歯車であってもよい。剛性歯車２３は、下端部がアダプター１５の凹部１５１に挿入され、固定される。

【0034】

可撓性歯車２４は、筒状部３１を有し、該筒状部３１は、剛性歯車２３の内側に挿通されている。可撓性歯車２４は、その筒状部３１が軸線ａの径方向に撓み変形可能な可撓性を有しており、剛性歯車２３の内歯２９に噛み合う外歯３０を備える外歯歯車である。また、可撓性歯車２４の外歯３０の歯数は、剛性歯車２３の内歯２９の歯数よりも少ない。

【0035】

可撓性歯車２４は、筒状部３１に加え、筒状部３１の上端から軸線ａの径方向外側に伸びる鍔部３２を備え、全体形状がいわゆるシルクハット型の形状をなしている。外歯３０は、筒状部３１の上端部において、軸線ａの径方向外側に形成されている。

【0036】

本実施形態では、可撓性歯車２４は、シルクハット型の形状であるが、これに限定されず、例えば筒状部３１の上端がカップの底のような形状に閉じられた、いわゆるカップ型の形状でもよい。

【0037】

波動発生器２５は、波動発生部３３と、固定部３５と、を備える。
波動発生部３３は、本体部３８と、本体部３８の外周に装着されているベアリング３９と、を備える。

【0038】

図５に示すように、本体部３８は、軸線ａの軸方向から見たときに、外周が楕円形または長円形をなしている。

【0039】

ベアリング３９は、可撓性を有する内輪４０および外輪４１と、これらの間に配置されている複数のボール４２と、を備える転がり軸受である。内輪４０は、本体部３８の外周に嵌め込まれ、本体部３８の外周面に沿って楕円形または長円形に弾性変形する。この内輪４０の弾性変形に伴って、外輪４１も楕円形または長円形に弾性変形する。また、内輪４０の外周面および外輪４１の内周面は、それぞれ、複数のボール４２を周方向に沿って案内させつつ転動させる軌道面となっている。また、複数のボール４２は、互いの周方向での間隔を一定に保つように図示しない保持器により保持されている。

【0040】

図３および図４に示すように、固定部３５は、例えば、ネジまたはボルトで構成され、波動発生部３３の本体部３８と、回転軸１７の端部ｃとを、軸線ａの径方向から固定している。

【0041】

図３および図５に示すように、波動発生器２５は、可撓性歯車２４の内側に挿通され、軸線ａまわりに回転可能である。そして、波動発生部３３は、可撓性歯車２４の筒状部３１の内周面に接し、筒状部３１を、長軸Ｌａおよび短軸Ｌｂとする楕円形または長円形に撓めて外歯３０を剛性歯車２３の内歯２９に部分的に噛み合わせる。ここで、可撓性歯車２４および剛性歯車２３は、軸線ａまわりに回転可能に互いに内外で噛み合う。

【0042】

減速機１６の各部、特に可撓性歯車２４と剛性歯車２３との間の空間には、潤滑油等の潤滑剤Ｇが充填されており、円滑で安定した回転力の伝達に寄与している。

【0043】

このような減速機１６において、波動発生器２５に、前述したモーター１４からの駆動力が入力されると、剛性歯車２３および可撓性歯車２４は、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、内歯２９と外歯３０との歯数差に起因して軸線ａまわりに相対的に回転する。これにより、駆動源であるモーター１４の回転軸１７から波動発生器２５に入力された駆動力の回転が減速され、可撓性歯車２４から出力される。そして、出力側では、減速比に比例したトルクを得ることができる。すなわち、波動発生器２５を入力側、可撓性歯車２４を出力側とする減速機１６を実現することができる。また、可撓性歯車２４は、ネジまたはボルト等の固定部材３００の螺合により、鍔部３２が第１アーム７３に固定されている。これにより、基台７１に対し第１アーム７３を回転させることができる。

【0044】

アダプター１５は、モーター１４と減速機１６とを固定するための部材である。モーター１４と減速機１６とがアダプター１５を介して固定されている状態で、アダプター１５は、基台７１に固定される。アダプター１５は、図３および図４中上下方向を厚さ方向とする板状の部材で構成され、上面１５０Ｕ側に減速機１６が固定され、下面１５０Ｄ側にモーター１４が固定される。

【0045】

図３および図４に示すように、アダプター１５は、挿通孔１５０と、凹部１５１と、固定孔１５２と、固定孔１５３と、固定孔１５４と、突出部１５５と、を有する。挿通孔１５０、固定孔１５２および固定孔１５３は、アダプター１５の厚さ方向に貫通する貫通孔で構成されている。固定孔１５４は、下方に開放する有底の凹部で構成される。

【0046】

アダプター１５は、中心部に挿通孔１５０を有するため、その全体形状は、軸線ａ方向から見て円環状をなしている。

【0047】

挿通孔１５０は、軸ａ方向から見て円形であり、回転軸１７の端部ｃを挿通している。図６に示すように、挿通孔１５０の内径ｄ_１５０Aは、図示の構成では、後述する第１段差部５１の外径Ｄ_５１と略同じである。これにより、挿通孔１５０は、第１段差部５１と嵌合する。

【0048】

凹部１５１は、上面１５０Ｕのうち、内周側、すなわち挿通孔１５０の周囲に形成されている。凹部１５１には、減速機１６の剛性歯車２３の下端部が嵌合している。また、下面１５０Ｄのうち、挿通孔１５０の周囲には、下側に向かって突出する突出部１５５が形成されている。凹部１５１および突出部１５５は、それぞれ、軸ａ方向から見て円環状をなしている。

【0049】

図３に示すように、固定孔１５２は、凹部１５１および突出部１５５に対応する位置に、周方向に沿って複数形成されている。固定孔１５２には、下面１５０Ｄ側からネジまたはボルト等の固定部材３０１が挿入される。挿入されたボルトの先端は、剛性歯車２３に螺合により固定される。これにより、アダプター１５を減速機１６に固定することができる。

【0050】

固定孔１５２の形成個数は、本実施形態では、４つである。ただし、本発明ではこれに限定されず、固定孔１５２の形成個数は、１～３つ、または、５つ以上であってもよい。

【0051】

固定孔１５３は、アダプター１５の外縁部付近に、周方向に沿って複数形成されている。基台７１には、その上面に開放する固定孔７１１が形成されており、アダプター１５は、軸ａ方向から見て固定孔１５３を固定孔７１１と一致させた位置で基台７１に対し固定される。すなわち、軸ａ方向から見て一致した位置にある固定孔１５３および固定孔７１１に対し、上面１５０Ｕ側から図示しないボルトを一括して挿入する。挿入されたボルトの下端部は、基台７１の固定孔７１１に螺合され、固定される。これにより、アダプター１５を基台７１に固定することができる。

【0052】

固定孔１５３の形成個数は、本実施形態では、４つである。ただし、本発明ではこれに限定されず、固定孔１５３の形成個数は、１～３つ、または、５つ以上であってもよい。

【0053】

図４に示すように、固定孔１５４は、アダプター１５の下面１５０Ｄに開放する有底の凹部で構成される。固定孔１５４は、突出部１５５に、周方向に沿って複数形成されている。固定孔１５４には、下面１５０Ｄ側に向かってモーター１４のフランジ部５０を介してネジまたはボルト等の固定部材３０２が挿入され、螺合される。これにより、モーター１４とアダプター１５とを固定することができ、モーター１４は、アダプター１５を介して基台７１に固定される。

【0054】

固定孔１５４の形成個数は、本実施形態では、４つである。ただし、本発明ではこれに限定されず、固定孔１５４の形成個数は、１～３つ、または、５つ以上であってもよい。

【0055】

図３、図４および図６に示すように、モーター１４のケース５は、フランジ部５０と、第１段差部５１と、第２段差部５２とを有する。これらは軸線ａを中心として同心的に形成されており、フランジ部５０、第１段差部５１および第２段差部５２の順に、回転軸１７の端部ｂ側から端部ｃ側に向かって、すなわち端部ｃの突出方向に沿って並んでいる。そして、フランジ部５０、第１段差部５１および第２段差部５２は、この順にそれらの外径が段階的に小さくなっている。

【0056】

フランジ部５０は、ケース５にアダプター１５を取り付ける部分である。フランジ部５０は、ケース５の各部のうち、最も外径が大きくなっている部分である。

【0057】

フランジ部５０は、ケース５の外周に沿って外方へ突出する鍔状をなし、上面５０Ｕを有する。フランジ部５０は、厚さ方向、すなわち図４中上下方向に貫通する複数の固定孔５０１を有している。図４に示すように、固定孔５０１は、軸ａ方向から見てアダプター１５の固定孔１５４と一致し、両固定孔５０１、１５４同士は連通している。軸ａ方向から見て一致した位置にある固定孔５０１および固定孔１５４に対し、固定部材３０２を下方より一括して挿入する。挿入された固定部材３０２の上端部は、固定孔１５４に螺合され、固定される。これにより、アダプター１５の下面１５０Ｄがフランジ部５０の上面５０Ｕに圧着され、アダプター１５がモーター１４に取り付けられる。

【0058】

図６に示すように、第１段差部５１は、第１の外径Ｄ_５１を有する。第１の外径Ｄ_５１は、フランジ部５０の外径Ｄ_５０より小さく、可撓性歯車２４の内径ｄ_２４よりも大きい。第１段差部５１は、フランジ部５０の上部に設けられており、外周面５１Ｒと上面５１Ｕとを有する。外周面５１Ｒは、ケース５の周方向に沿った面である。上面５１Ｕは、外周面５１Ｒと直交し、軸線ａと平行な任意の軸を法線とする面である。

【0059】

第２段差部５２は、ケース５の上端部、すなわち端部ｃ側の端部でかつ第１段差部５１より内側に設けられた、上方に向かって円環状に突出した部分である。第２段差部５２は、外周面５２Ｒを有する。外周面５２Ｒは、ケース５の周方向に沿った面である。第２段差部５２は、第１の外径Ｄ_５１より小さい第２の外径Ｄ_５２を有する。

【0060】

ここで、モーターユニットでは、同じモーター１４に対し、減速比に応じて大きさの異なる減速機１６が取り付けられる。例えば、第１アーム７３を回転駆動するモーターユニット４では、ロボットアーム７２全体を回転駆動するため、比較的大きいトルクを出力する必要があり、減速比の大きい減速機１６が設置される。一方、例えば、第２アーム７４を回転駆動するモーターユニット６では、モーターユニット４に比べ比較的小さいトルクを出力すればよいので、減速比の小さい減速機１６が設置される。

【0061】

以下の説明では、モーターユニット４の減速機１６を「減速機１６Ａ」とも言い、モーターユニット６の減速機１６を「減速機１６Ｂ」とも言う。減速機１６Ａと減速機１６Ｂとは、動作原理は同じであるが、剛性歯車２３の内径および外径と、可撓性歯車２４の内径および外径と、波動発生器２５の外径とが、それぞれ異なっている。すなわち、減速機１６Ａの剛性歯車２３の内径および外径は、減速機１６Ｂの剛性歯車２３の内径および外径よりも大きい。また、減速機１６Ａの可撓性歯車２４の内径および外径は、減速機１６Ｂの可撓性歯車２４の内径および外径よりも大きい。また、減速機１６Ａの波動発生器２５の外径は、減速機１６Ｂの波動発生器２５の外径よりも大きい。

【0062】

また、モーターユニット４およびモーターユニット６では、減速機１６Ａまたは減速機１６Ｂに応じて、形状、大きさの異なるアダプター１５が設置される。

【0063】

以下の説明では、モーターユニット４のアダプター１５を「アダプター１５Ａ」とも言い、モーターユニット６のアダプター１５を「アダプター１５Ｂ」とも言う。アダプター１５Ａとアダプター１５Ｂとは、挿通孔１５０の内径ｄ_１５０が異なっている。アダプター１５Ａの、挿通孔１５０の内径（最小内径ｄ_１５０Ａ）は、アダプター１５Ｂの、挿通孔１５０の内径（最小内径ｄ_１５０Ｂ）よりも大きい。

【0064】

アダプター１５Ａは、図２～図４に示すアダプター１５である。アダプター１５Ｂの挿通孔１５０は、ケース５への装着時に第１段差部５１を避ける逃げ部１５６を有する。逃げ部１５６は、下面１５０Ｄ側に位置し、挿通孔１５０の上部に対し拡径した部分である。逃げ部１５６の内径は、第１段差部５１の外径Ｄ_５１よりも大きい。

【0065】

図６および図７に示すように、モーターユニット４では、アダプター１５Ａの挿通孔１５０は、第１段差部５１の外周面５１Ｒに嵌合する。このとき、アダプター１５Ａの下面１５０Ｄは、フランジ部５０の上面５０Ｕに当接する。

【0066】

図６および図８に示すように、モーターユニット６では、アダプター１５Ｂの挿通孔１５０は、第２段差部５２の外周面５２Ｒに嵌合する。このとき、アダプター１５Ｂの下面１５０Ｄは、第１段差部５１の上面５１Ｕおよびフランジ部５０の上面５０Ｕに当接する。また、第１段差部５１は、逃げ部１５６内に挿入される。

【0067】

このように、モーター１４のケース５は、第１段差部５１および第２段差部５２を有することにより、異なる内径の挿通孔１５０を有するアダプター１５Ａおよびアダプター１５Ｂのいずれにも対応することができる。すなわち、ケース５は、互いに異なるアダプター１５Ａおよびアダプター１５Ｂの一方と選択的に嵌合することができる。よって、モーター１４は、汎用性に優れる。

【0068】

また、図６に示すように、第１段差部５１は、リング状の第１シール部材５１０が設置される第１凹部５１１を有する。第１凹部５１１は、外周面５１Ｒに開放し、第１段差部５１の外周に沿って形成された溝である。第１凹部５１１内に第１シール部材５１０を設置することにより、減速機１６側から挿通孔１５０内に移行して来た潤滑剤Ｇが、第１段差部５１の外周面５１Ｒとアダプター１５Ａの挿通孔１５０の内周面１５０Ｑとの間から外部に漏れ出すのを防止または抑制することができる。

【0069】

また、第２段差部５２は、リング状の第２シール部材５２０が設置される第２凹部５２１を有する。第２凹部５２１は、外周面５２Ｒに開放し、第２段差部５２の外周に沿って形成された溝である。第２凹部５２１内に第２シール部材５２０を設置することにより、減速機１６側から挿通孔１５０内に移行して来た潤滑剤Ｇが、第２段差部５２の外周面５２Ｒとアダプター１５Ｂの挿通孔１５０の内周面１５０Ｑとの間から外部に漏れ出すのを防止または抑制することができる。

【0070】

第１シール部材５１０および第２シール部材５２０としては、例えば、各種ゴム材料、各種熱可塑性エラストマー等の弾性材料で構成されたものを使用することができる。

【0071】

図６に示すように、モーターユニット４における可撓性歯車２４の内径ｄ_２４をｄ_２４Ａとし、モーターユニット６における可撓性歯車２４の内径ｄ_２４をｄ_２４Ｂとすると、ｄ_２４Ａ＞ｄ_２４Ｂであるが、本実施形態では、ｄ_２４Ａ＜Ｄ_５１を満足し、かつｄ_２４Ｂ＜Ｄ_５２を満足する。これにより、モーターユニット４およびモーターユニット６の組み立てを容易に行うことができる。以下このことについて説明する。

【0072】

図７に示すように、モーターユニット４を組み立てる際、まず、回転軸１７の端部ｃに波動発生器２５を固定する。次いで、モーター１４のフランジ部５０および第１段差部５１にアダプター１５Ａを固定する。波動発生器２５の外径は、可撓性歯車２４の内径ｄ_２４（ｄ_２４Ａ）と略同じであり、かつ、第１段差部５１の外径Ｄ_５１は、アダプター１５Ａの挿通孔１５０の最小内径ｄ_１５０Ａと略同じである。このため、ｄ_２４Ａ＜Ｄ_５１を満足することにより、端部ｃに装着された波動発生器２５が挿通孔１５０を挿通するようにして上方からアダプター１５Ａをフランジ部５０および第１段差部５１に装着し固定することができる。次いで、剛性歯車２３の内側に可撓性歯車２４が挿入されている組立体を端部ｃに装着された波動発生器２５に取り付けて固定する。

【0073】

このように、ｄ_２４Ａ＜Ｄ_５１を満足することにより、回転軸１７の端部ｃに波動発生器２５を取り付け、その後でアダプター１５Ａをモーター１４に順次取り付けることができる。よって、１つ１つの取り付けを簡単かつ正確に行うことができる。

【0074】

一方、図８に示すように、モーターユニット６を組み立てる際、まず、回転軸１７の端部ｃに波動発生器２５を固定する。次いで、モーター１４のフランジ部５０および第２段差部５２にアダプター１５Ｂを固定する。波動発生器２５の外径は、可撓性歯車２４の内径ｄ_２４（ｄ_２４Ｂ）と略同じであり、かつ、第２段差部５２の外径Ｄ_５２は、アダプター１５Ｂの挿通孔１５０の最小内径ｄ_１５０Ｂと略同じである。このため、ｄ_２４Ｂ＜Ｄ_５２を満足することにより、端部ｃに装着された波動発生器２５が挿通孔１５０を挿通するようにして上方からアダプター１５Ｂをフランジ部５０および第２段差部５２に装着し固定することができる。次いで、剛性歯車２３の内側に可撓性歯車２４が挿入されている組立体を端部ｃに装着された波動発生器２５に取り付けて固定する。

【0075】

このように、ｄ_２４Ｂ＜Ｄ_５２を満足することにより、回転軸１７の端部ｃに波動発生器２５を取り付け、その後でアダプター１５Ｂをモーター１４に順次取り付けることができる。よって、１つ１つの取り付けを簡単かつ正確に行うことができる。

【0076】

なお、本発明では、モーターユニット４、６におけるケース５の各部の寸法、アダプター１５Ａ、１５Ｂの各部の寸法、減速機１６Ａ、１６Ｂの各部の寸法等の大小関係については、上述したものに限定されない。

【0077】

以上説明したように、モーターユニット４は、回転軸１７と回転軸１７を収納するケース５を有するモーター１４と、剛性歯車２３と、剛性歯車２３の内側に内側に配置され、可撓性を有する可撓性歯車２４と、可撓性歯車２４の内側に配置され、回転軸１７に固定される波動発生器２５と、を有する減速機１６と、回転軸１７を挿通する挿通孔１５０を有し、モーター１４と減速機１６とを固定するアダプター１５と、を備える。また、ケース５は、アダプター１５（アダプター１５Ａまたはアダプター１５Ｂ）が取り付けられるフランジ部５０と、フランジ部５０の外径Ｄ_５０より小さく、可撓性歯車２４の内径ｄ_２４（ｄ_２４Ａおよびｄ_２４Ｂ）よりも大きい第１の外径Ｄ_５１を有する第１段差部５１と、第１の外径Ｄ_５１より小さい第２の外径Ｄ_５２を有する第２段差部５２と、を有し、アダプター１５は、挿通孔１５０が第１段差部５１または第２段差部５２と嵌合している。これにより、寸法等が異なる減速機やアダプターに対応可能な、汎用性に優れたモーターユニット４を得ることができる。また、組立が容易なモーターユニット４を得ることができる。

【0078】

また、前述したように、第１段差部５１は、外周に沿って形成され、第１シール部材５１０が設置される第１凹部５１１を有し、第２段差部５２は、外周に沿って形成され、第２シール部材５２０が設置される第２凹部５２１を有する。これにより、モーターユニット４およびモーターユニット６のいずれにおいても、減速機１６に用いられる潤滑剤Ｇが外部に漏れ出すのを防止または抑制することができる。

【0079】

また、回転軸１７の一端部である端部ｃは、ケース５の外部に突出しており、フランジ部５０、第１段差部５１および第２段差部５２は、回転軸１７の端部ｃの突出方向に沿ってこの順に配置されている。これにより、アダプター１５Ａおよびアダプター１５Ｂのいずれにおいても、モーター１４に対し回転軸１７の一端部側から装着することができ、その装着作業も容易である。

【0080】

以上、本発明のモーターユニ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、モーターユニットにおける各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、モーターユニットには、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１…ロボットシステム、２…ステーター、３…ローター、４…モーターユニット、４Ｋ…第１関節部、５…ケース、６…モーターユニット、６Ｋ…第２関節部、７…ロボット、８…永久磁石、９…ロボット制御装置、１４…モーター、１５…アダプター、１５Ａ…アダプター、１５Ｂ…アダプター、１６…減速機、１６Ａ…減速機、１６Ｂ…減速機、１７…回転軸、１８…ベアリング、１９…ベアリング、２０…第１ケース、２１…第２ケース、２２…回転検出器、２３…剛性歯車、２４…可撓性歯車、２５…波動発生器、２９…内歯、３０…外歯、３１…筒状部、３２…鍔部、３３…波動発生部、３５…固定部、３８…本体部、３９…ベアリング、４０…内輪、４１…外輪、４２…ボール、５０…フランジ部、５０Ｕ…上面、５１…第１段差部、５１Ｒ…外周面、５１Ｕ…上面、５２…第２段差部、５２Ｒ…外周面、７１…基台、７２…ロボットアーム、７３…第１アーム、７４…第２アーム、７５…作業ヘッド、７６…エンドエフェクター、１５０…挿通孔、１５０Ｕ…上面、１５０Ｄ…下面、１５０Ｑ…内周面、１５１…凹部、１５２…固定孔、１５３…固定孔、１５４…固定孔、１５５…突出部、１５６…逃げ部、２２１…回転子、３００…固定部材、３０１…固定部材、３０２…固定部材、５０１…固定孔、５１０…第１シール部材、５１１…第１凹部、５２０…第２シール部材、５２１…第２凹部、７１１…固定孔、７５１…スプラインナット、７５２…ボールネジナット、７５３…スプラインシャフト、７９１…第１駆動機構、７９２…第２駆動機構、Ｄ_５０…外径、Ｄ_５１…外径、Ｄ_５２…外径、Ｇ…潤滑剤、Ｊ１…第１回転軸、Ｊ２…第２回転軸、Ｊ３…第３回転軸、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、ａ…軸線、ｂ…端部、ｃ…端部、ｄ_１５０…内径、ｄ_１５０Ａ…最小内径、ｄ_１５０Ｂ…最小内径、ｄ_２４…内径、ｄ_２４Ａ…内径、ｄ_２４Ｂ…内径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】