CN106575902B - 旋转致动器 - Google Patents

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Abstract

旋转致动器(1)构成为：外转子型马达(2)同轴地安装于波动齿轮装置(3)的装置中空部(4)内。装置中空部(4)的一端被固定于波动齿轮装置(3)的输出轴(6)的端盖(12)封闭。在装置中空部(4)内，在马达(2)与端盖(12)之间配置有检测部(15)。通过检测部(15)来检测安装于端盖(12)的内侧端面(12a)的旋转检测板(15a)的旋转位置，从而检测到输出轴(4)的旋转位置。本发明能够实现小型且紧凑的旋转致动器。

Description

旋转致动器
技术领域
本发明涉及外转子型马达安装于中空型波动齿轮装置的中空部的构成的旋转致动器。
背景技术
众所周知，通过波动齿轮装置将来自马达的输入旋转进行减速并输出的旋转致动器。如专利文献1中所记载：该构成的旋转致动器在轴线方向上排列有波动齿轮装置、马达及编码器(制动机构)，因此，其轴线方向的尺寸增大。
专利文献2中记载一种：在波动齿轮装置的中空部内安装有马达的旋转致动器。该旋转致动器中，外转子型马达的转子由波动齿轮装置的波动发生器的刚性插塞和贴附于该刚性插塞的内周面的转子磁体构成。由此，得到：轴线方向的尺寸较小的扁平的旋转致动器。
专利文献
专利文献1：日本特许第5197174号公报
专利文献2：日本特许第5327312号公报
发明内容
本发明的课题是实现：在波动齿轮装置的中空部内安装有外转子型马达的旋转致动器的进一步小型化。
为了解决上述的课题，本发明的旋转致动器的特征在于，包括：
外转子型马达；
波动齿轮装置，该波动齿轮装置将由所述马达输入的输入旋转进行减速输出；
装置中空部，该装置中空部供所述波动齿轮装置的波动发生器及输出轴沿着所述波动齿轮装置的波动发生器及输出轴的中心轴线的方向贯穿并延伸；
端盖，该端盖以一体旋转的方式固定于所述输出轴，并对所述装置中空部的在所述输出轴的端面呈开口的输出侧开口进行封闭；以及
检测部，该检测部检测所述输出轴的旋转，
所述马达包括安装于所述装置中空部中的供所述波动发生器贯穿并延伸的波动发生器侧中空部的定子及转子，
所述检测部配置在所述装置中空部内的所述端盖与所述马达之间。
本发明的旋转致动器中，装置中空部的一开口端被安装于输出轴的端盖封闭。通过端盖来防止水分、灰尘等异物从外部侵入装置内。另外，在装置中空部内，端盖与马达之间的空间成为检测部(传感器基板等)的设置位置。当然，还能够成为马达电路板(马达接线板等)的设置位置。
由于在装置中空部安装有马达及检测部，所以能够实现扁平的旋转致动器。
此处，优选为，端盖具备用于通过检测部检测输出轴的旋转位置的旋转检测板。
用于防止水分、灰尘等异物侵入的端盖安装于输出轴，与输出轴一体旋转。预先在端盖上安装旋转式编码器的狭缝圆盘等旋转检测板、或者预先在端盖上一体形成旋转检测板，由此，没有必要另行确保旋转检测板的设置空间。因此，能够实现检测器的小型化，特别是减小轴线方向的尺寸。
优选为，在定子具有定子铁芯，该定子铁芯具备沿着中心轴线的方向贯穿并延伸的马达中空部，马达中空部的一端从装置中空部中的在波动发生器的端面呈开口的输出反侧开口端露出到外部的情况下，检测部的配线穿过所述马达中空部而被引出到外部。
在将来自检测部的配线引出到半径方向的外侧而沿着旋转致动器的外周侧的部分引出的情况下，配线有可能与旋转致动器的外周面等发生干涉。通过将马达中空部用作配线空间，能够避免像这样的弊端。
另外，在这种情况下，优选为，马达中空部在配线被引出的状态下与该配线一同被密封部件密封。
接下来，优选为，在波动发生器包括：由磁性体构成的筒状的刚性插塞、以及嵌入于形成在刚性插塞的非圆形外周面的波动发生器轴承的情况下，马达的转子包括刚性插塞以及固定于该刚性插塞的内周面的转子磁体。另外，优选为，刚性插塞夹着波动发生器轴承，在中心轴线的方向的两侧的部位，从外周侧由第一轴承及第二轴承支撑所述刚性插塞。
波动发生器的刚性插塞兼用于马达的转子磁轭，因此，能够抑制旋转致动器的径向的尺寸增加。另外，刚性插塞被第一、第二轴承以两端支撑状态支撑，因此，能够提高转子的支撑刚性。
在这种情况下，优选为，相对于波动发生器轴承而言，在中心轴线的方向上的第一轴承侧配置有输出轴，在第二轴承侧配置有能够对转子赋予制动力的制动机构。
旋转致动器中，波动发生器轴承、柔性外齿齿轮以及刚性内齿齿轮沿着半径方向重叠配置的部分的外径尺寸较大。在相对于该部分而于轴线方向上所邻接的旋转致动器的外周侧的部分会形成死角区(dead space)。通过利用该部分来配置制动机构，则无需增大轴线方向及半径方向的尺寸，就能够在旋转致动器上组装制动机构。
接下来，可以使用定子来对装置中空部的与输出侧开口相反侧的输出反侧开口进行封闭。在这种情况下，只要采用例如如下的构成即可。即，定子的定子铁芯包括铁芯圆筒部及铁芯端板部，铁芯圆筒部同轴地配置于装置中空部内，铁芯圆筒部的一端部从装置中空部的在波动发生器的端面呈开口的输出反侧开口突出出来，铁芯端板部从铁芯圆筒部的端部向半径方向的外侧扩展，来对输出反侧开口进行封闭。
此处，优选为，作为波动齿轮装置，使用被称之为扁平型波动齿轮装置或被称之为礼帽型的波动齿轮装置，以便确保内径较大的装置中空部。
作为波动齿轮装置，可以使用扁平型波动齿轮装置。在这种情况下，优选采用以下的构成。首先，波动齿轮装置包括：在中心轴线的方向上并排且同轴地配置的第一刚性内齿齿轮及第二刚性内齿齿轮、以第一、第二刚性内齿齿轮能够自由相对旋转的状态来支撑第一、第二刚性内齿齿轮的主轴承、以及配置于第一、第二刚性内齿齿轮的内侧的圆筒状的柔性外齿齿轮。波动发生器包括：由磁性材料构成的刚性插塞、以及安装在形成在该刚性插塞的非圆形轮廓的外周面部分与柔性外齿齿轮之间的波动发生器轴承。
另外，在第一刚性内齿齿轮上的与第二刚性内齿齿轮相反侧的部位一体地形成有或者固定有输出轴。在第二刚性内齿齿轮上的与第一刚性内齿齿轮相反侧的部位一体地形成有或者固定有筒状壳体。通过夹着波动发生器轴承且安装于位于中心轴线方向的一侧位置的输出轴的内周面的第一轴承及安装于位于中心轴线的方向的另一侧位置的筒状壳体的内周面的第二轴承，以刚性插塞能够自由旋转的状态来支撑刚性插塞。
此外，波动发生器侧中空部供刚性插塞沿着中心轴线的方向贯穿并延伸，马达的定子包括同轴地配置于波动发生器侧中空部内的定子铁芯以及配置于定子铁芯的外周面的定子线圈。马达的转子包括刚性插塞以及固定于刚性插塞的内周面的转子磁体。定子铁芯包括铁芯圆筒部及铁芯端板部，铁芯圆筒部同轴地配置于装置中空部内，铁芯圆筒部的一端部从装置中空部的在波动发生器的端面呈开口的输出反侧开口突出出来，铁芯端板部从铁芯圆筒部的端部向半径方向的外侧扩展，对输出反侧开口进行封闭，铁芯端板部的外周端部固定于圆筒壳体。
附图说明
图1是表示应用了本发明的旋转致动器的输出侧的端面的端面图及侧视图。
图2是表示以图1的II－II线切断而得到的部分的概略横向截面图。
图3是表示图1、图2的旋转致动器的变形例的概略横向截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对应用了本发明的旋转致动器的实施方式进行说明。
(整体构成)
参照图1及图2进行说明，本实施方式所涉及的旋转致动器1包括外转子型中空马达2和将由该中空马达2输入的输入旋转进行减速输出的波动齿轮装置3。
在波动齿轮装置3中形成有沿着中心轴线1a的方向供波动齿轮装置3的中心部分贯穿并延伸的装置中空部4。装置中空部4由供波动齿轮装置3的输入元件亦即波动发生器5贯穿并延伸的波动发生器侧中空部4a、和供波动齿轮装置3的输出部件亦即输出轴6贯穿并延伸的输出轴侧中空部4b构成，与波动发生器侧中空部4a相比，输出轴侧中空部4b为大径的中空部。此外，以下的说明中，在沿着中心轴线1a的方向，将输出轴6侧称为输出侧，将与输出轴6相反侧称为输出反侧。
中空马达2包括：安装在装置中空部4中的波动发生器侧中空部4a内的定子7及转子8。定子7包括：同轴地配置于波动发生器侧中空部4a内的圆筒状的中空的定子铁芯9、和安装于定子铁芯9的外周面的定子线圈10。转子8由波动发生器5(准确地为后述的波动发生器5的刚性插塞25)、和固定于该波动发生器5的内周面(波动发生器侧中空部4a的内周面)的转子磁体11构成。转子磁体11以一定的间隙从外周侧与定子线圈10对置。
装置中空部4的形成在输出轴6上的输出轴侧中空部4b一侧的开口亦即输出侧开口端通过以相对于输出轴6一体旋转的方式固定的圆盘状的端盖12而被封闭。定子铁芯9包括：同轴地配置于波动发生器侧中空部4a内的铁芯圆筒部9d和铁芯端板部9a。铁芯圆筒部9d的一端部从波动发生器侧中空部4a一侧的开口亦即输出反侧开口突出出来。铁芯端板部9a是：从该端部向半径方向的外方折曲成直角而延伸的圆形轮廓的板部。装置中空部4的输出反侧开口通过铁芯端板部9a而被封闭。
(检测部)
装置中空部4内，在端盖12与中空马达2之间，沿着中心轴线1a的方向形成有规定宽度的扁平的圆形截面的间隙。在该间隙，且在中空马达2侧，马达电路板14配置成与中心轴线1a正交的状态，并被固定于定子铁芯9的圆环状端面9b。在马达电路板14的端盖12一侧搭载有检测部15，该检测部15包括：检测转子8(输入轴)的旋转的输入轴传感器部、以及检测输出轴6的旋转的输出轴传感器部。
本例中，在从沿着中心轴线1a的方向而与检测部15中的未图示的输出轴传感器部相对置的端盖12的内侧端面12a，安装有通过输出轴传感器部而检测旋转位置的旋转检测板15a。例如，光学式的旋转式编码器的情况下，旋转检测板15a是在圆周方向上以一定的间隔形成有反射区的圆盘，输出轴传感器部是反射型光电传感器。还可以配置磁性传感器机构。
此处，定子铁芯9的中空部16(马达中空部)的中心轴线1a的方向的一端被马达电路板14封闭，另一端为开口端16a。自马达电路板14及检测部15延伸的多根配线17穿过该中空部16，并从开口端16a引出到外部。另外，该中空部16通过在配线17被引出的状态下被填充的密封部件18而被密封。
(波动齿轮装置)
本例的波动齿轮装置3是扁平型波动齿轮装置，其包括：沿着中心轴线1a的方向并排且同轴地配置的第一刚性内齿齿轮21以及第二刚性内齿齿轮22。这些第一、第二刚性内齿齿轮21、22通过主轴承亦即交叉滚子轴承23以能够自由相对旋转的状态而被支撑。交叉滚子轴承23的外圈23a固定于第二刚性内齿齿轮22，其内圈23b一体地形成于第一刚性内齿齿轮21的外周部分。在这些第一、第二刚性内齿齿轮21、22的内侧配置有圆筒状的柔性外齿齿轮24。在柔性外齿齿轮24的内侧配置有波动发生器5。
波动发生器5包括：由磁性体构成的圆筒状的刚性插塞25、和安装在形成在该刚性插塞25的外周面上的非圆形轮廓的外周面部分25a与柔性外齿齿轮24之间的波动发生器轴承26。波动发生器轴承26虽然是球轴承，但是，还可以使用滚柱轴承来减少半径方向的尺寸。在刚性插塞25的内周面固定有转子磁体11，通过刚性插塞25和转子磁体11来构成转子8。因此，通过马达2，能够直接旋转驱动波动齿轮装置3的波动发生器5。
作为转子8发挥作用的刚性插塞25在中心轴线1a的方向且在波动发生器轴承26的两侧的部位而被第一轴承27a及第二轴承27b支撑。以下，对这些第一、第二轴承27a、27b的安装部分的结构进行说明。
本例中，在第一刚性内齿齿轮21的输出侧(与第二刚性内齿齿轮22相反侧)的部位，一体地形成有圆筒状的输出轴6。还可以以另一个零部件的形式来制造输出轴6，并同轴地紧固于第一刚性内齿齿轮21。另外，在第二刚性内齿齿轮22上的与第一刚性内齿齿轮21相反侧的部位，一体地形成有圆筒壳体28(筒状壳体)。还可以以另一个零部件的形式制造圆筒壳体28，并同轴地紧固于第二刚性内齿齿轮22。在该圆筒壳体28，同轴地紧固有马达2的定子铁芯9。即，在圆筒壳体28的圆环状端面，同轴地紧固有定子铁芯9的铁芯端板部9a的圆环状的外周侧端部9c。
第一轴承27a被安装在输出轴6的内周面与同轴固定于刚性插塞25的输出侧的轴端部的圆筒体29的外周面之间。即，在刚性插塞25的椭圆状的外周面部分25a的旁边，形成有圆形的外周面部分25b，在此，同轴地固定有圆筒体29。借助该圆筒体29，通过第一轴承27a来支撑刚性插塞25的一个轴端部。
第二刚性内齿齿轮22一侧的圆筒壳体28的内周面与刚性插塞25的椭圆状的外周面部分25a的旁边的圆形的外周面部分25c对置。在这些部件之间安装有第二轴承27b。即，刚性插塞25的输出反侧的轴端部被第二轴承27b支撑。
由此，作为马达2的转子8发挥作用的刚性插塞25是轴线方向上较长的圆筒，其两侧的轴端部被第一、第二轴承27a、27b支撑。因此，能够提高刚性插塞25的支撑刚性。
此处，本例中，在第一轴承27a的输出侧配置有第一油封31，防止润滑剂从波动齿轮装置3的一侧混入到中空马达2的内部。第一油封31安装在圆筒体29的外周面与输出轴6的内周面之间。另外，在第二轴承27b的输出反侧也同样地配置有第二油封32。第二油封32安装在刚性插塞25的轴端部的外周面部分与一体地形成于第二刚性内齿齿轮22的圆筒壳体28的内周面之间。
如图2中虚线所示，还可以在旋转致动器1上组装制动机构40。旋转致动器1中，在配置有波动发生器轴承26的部分的外周侧配置有波动齿轮装置3的柔性外齿齿轮24以及第一、第二刚性内齿齿轮21、22，因此，外径尺寸较大。相对于该部分而言，在输出反侧的外周侧的部分会形成死角区(dead space)。通过利用该部分，来配置制动机构40，则无需增大中心轴线1a的方向及半径方向的尺寸，就能够在旋转致动器1上组装制动机构40。
该构成的旋转致动器1中，通过波动齿轮装置3，将马达2的旋转减速，借助第一刚性内齿齿轮21及输出轴6，取出减速旋转。输出轴6的旋转通过检测部15进行检测。即，检测部15对安装于与输出轴6一体旋转的端盖12的旋转检测板15a的旋转位置进行检测。
(旋转致动器的变形例)
图3是表示上述的旋转致动器1的变形例的概略横向截面图。本例的旋转致动器1A的基本构成与旋转致动器1相同，因此，对所对应的部位赋予相同的符号，并省略它们的说明。
旋转致动器1A中，不同点是省略了第一、第二油封31、32。旋转致动器1A的输出侧的端部通过端盖12被封闭，输出反侧的端部通过定子铁芯9的铁芯端板部9a被封闭。因此，即使省略第一、第二油封31、32，润滑剂也不会漏出到外部。另外，通过省略第一、第二油封31、32，作用于转子8的摩擦降低，有益于降低空载转矩，还有利于旋转致动器1A的扁平化。
此处，即使润滑剂侵入中空马达2的一侧，对于马达功能而言也没有问题。本例中，作为配置于输出侧的检测部15，使用了即使润滑剂侵入也不会对传感功能造成影响的检测部。因此，即使润滑剂侵入检测部15，也没有问题。
(其它实施方式)
上述的旋转致动器1、1A使用了扁平型波动齿轮装置3。还可以使用礼帽型波动齿轮装置，来代替扁平型波动齿轮装置3。
在这种情况下，上述的旋转致动器1、1A中，配置呈礼帽形状的柔性外齿齿轮，来代替圆筒状的柔性外齿齿轮及第二刚性内齿齿轮。并且，只要将柔性外齿齿轮的圆环状的凸部夹在主轴承的外圈23a与圆筒壳体28之间并将这些三部件紧固即可。
根据柔性外齿齿轮与刚性内齿齿轮之间的齿数差，将马达2的旋转减速，借助刚性内齿齿轮21及输出轴6，取出减速旋转。

Claims (12)

1.一种旋转致动器，其特征在于，
包括：
外转子型马达；
波动齿轮装置，该波动齿轮装置将由所述马达输入的输入旋转进行减速输出；
装置中空部，该装置中空部供所述波动齿轮装置的波动发生器及输出轴沿着所述波动齿轮装置的波动发生器及输出轴的中心轴线的方向贯穿并延伸；
端盖，该端盖以一体旋转的方式固定于所述输出轴，并对所述装置中空部中的在所述输出轴的端面呈开口的输出侧开口进行封闭；以及
检测部，该检测部检测所述输出轴的旋转，
所述马达包括安装于所述装置中空部中的供所述波动发生器贯穿并延伸的波动发生器侧中空部的定子及转子，
所述检测部配置在所述装置中空部内的所述端盖与所述马达之间。
2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，
所述端盖具备通过所述检测部来检测旋转位置的旋转检测板。
3.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，
所述定子具有定子铁芯，该定子铁芯具备沿着所述中心轴线的方向贯穿并延伸的马达中空部，
所述马达中空部的一端从所述装置中空部中的在所述波动发生器的端面呈开口的输出反侧开口端露出到外部，
所述检测部的配线穿过所述马达中空部而被引出到外部。
4.根据权利要求3所述的旋转致动器，其特征在于，
所述马达中空部与所述配线一同被密封部件密封。
5.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，
所述波动发生器包括：由磁性体构成的筒状的刚性插塞、以及嵌入于形成在所述刚性插塞的非圆形外周面的波动发生器轴承，
所述马达的所述转子包括：所述刚性插塞、以及固定于该刚性插塞的内周面的转子磁体，
所述刚性插塞夹着所述波动发生器轴承，在所述中心轴线的方向的两侧的部位，从外周侧由第一轴承及第二轴承来支撑所述刚性插塞。
6.根据权利要求5所述的旋转致动器，其特征在于，
相对于所述波动发生器轴承而言，在所述中心轴线的方向上的所述第一轴承一侧配置有所述输出轴，在所述第二轴承一侧配置有能够对所述转子赋予制动力的制动机构。
7.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，
所述定子包括定子铁芯以及定子线圈，
所述定子铁芯包括铁芯圆筒部以及铁芯端板部，
所述铁芯圆筒部同轴地配置于所述装置中空部内，所述铁芯圆筒部的一端部从所述装置中空部中的在所述波动发生器的端面呈开口的输出反侧开口突出出来，
所述铁芯端板部从所述铁芯圆筒部的所述端部向半径方向的外方侧扩展，对所述输出反侧开口进行封闭。
8.根据权利要求1所述的旋转致动器，其特征在于，
所述波动齿轮装置包括：在所述中心轴线的方向上并排且同轴地配置的第一刚性内齿齿轮及第二刚性内齿齿轮、以所述第一、第二刚性内齿齿轮能够自由相对旋转的状态支撑所述第一、第二刚性内齿齿轮的主轴承、以及配置于所述第一、第二刚性内齿齿轮的内侧的圆筒状的柔性外齿齿轮，
所述波动发生器包括：由磁性材料构成的刚性插塞、以及安装在形成在该刚性插塞的非圆形轮廓的外周面部分与所述柔性外齿齿轮之间的波动发生器轴承，
在所述第一刚性内齿齿轮的与所述第二刚性内齿齿轮相反一侧的部位，紧固有所述输出轴，或者一体地形成有所述输出轴，
在所述第二刚性内齿齿轮的与所述第一刚性内齿齿轮相反一侧的部位，紧固有筒状壳体，或者一体地形成有筒状壳体，
通过夹着所述波动发生器轴承且安装于位于所述中心轴线的方向上一侧的所述输出轴的内周面的第一轴承及安装于位于所述中心轴线的方向上另一侧的所述筒状壳体的内周面的第二轴承，以所述刚性插塞能够自由旋转的状态来支撑所述刚性插塞，
所述波动发生器侧中空部供所述刚性插塞沿着所述中心轴线的方向贯穿并延伸，
所述马达的定子包括：同轴地配置于所述波动发生器侧中空部内的定子铁芯以及配置于所述定子铁芯的外周面的定子线圈，
所述马达的转子包括：所述刚性插塞以及固定于所述刚性插塞的内周面的转子磁体，
所述定子铁芯包括铁芯圆筒部及铁芯端板部，
所述铁芯圆筒部同轴地配置于所述装置中空部内，所述铁芯圆筒部的一端部从所述装置中空部的在所述波动发生器的端面呈开口的输出反侧开口突出出来，
所述铁芯端板部从所述铁芯圆筒部的所述端部向半径方向的外侧扩展，对所述输出反侧开口进行封闭，
所述铁芯端板部的外周端部固定于所述筒状壳体。
9.根据权利要求8所述的旋转致动器，其特征在于，
所述端盖具备通过所述检测部检测旋转位置的旋转检测板。
10.根据权利要求8所述的旋转致动器，其特征在于，
所述检测部的配线穿过所述定子铁芯的所述铁芯圆筒部内而被引出到外部。
11.根据权利要求10所述的旋转致动器，其特征在于，
所述铁芯圆筒部的内部与所述配线一同被密封部件密封。
12.根据权利要求8所述的旋转致动器，其特征在于，
在所述定子铁芯的所述铁芯端板部与所述第二刚性内齿齿轮之间配置有能够对所述转子赋予制动力的制动机构。
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