JP2002243000A - 波動歯車減速機を備えたアクチュエータ - Google Patents
波動歯車減速機を備えたアクチュエータInfo
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Abstract
を備えたアクチュエータを提案すること。 【解決手段】 中空型アクチュエータ1は、ハウジング
2の内部に仕切板56を挟みモータ4および波動歯車減
速機3が軸線1aの方向の隣接配置され、これらの中心
を貫通して回転軸41が延びている。回転軸41はモー
タ軸部分51と、先端側軸延長部分52と後端側軸延長
部分53を備え、先端側軸延長部分52の外周には波動
歯車減速機3の波動発生器14のカム板31が一体形成
されている。回転軸41は、後端側において第1のベア
リング54により支持され、先端側において第2のベア
リング55によって波動歯車減速機3の可撓性外歯歯車
12のボス23によって支持されている。モータ4と波
動歯車減速機3の間を連結するカップリング機構が不要
となり、回転軸41を支持するためのベアリングの個数
も低減できるので、アクチュエータ軸長を短くできる。
Description
備えたアクチュエータに関し、特に、その軸長を短くす
るのに適した構造のアクチュエータに関するものであ
る。
え、モータ出力回転を所定の減速比で減速して、負荷側
の部材を直線移動あるいは回転させるように構成されて
おり、モータ出力回転を減速機に伝達するために、モー
タ出力軸がカップリング機構を介して、減速機入力軸に
連結されるのが一般的である。
減速比を得ることの可能な波動歯車減速機が知られてい
る。波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、環状の
可撓性外歯歯車と、波動発生器の三部品から構成され、
波動発生器が入力要素とされる。従って、波動歯車減速
機を備えたアクチュエータでは、モータの出力軸がカッ
プリング機構を介して波動発生器に連結される。
速機を備えたアクチュエータにおいても、モータ、カッ
プリング機構、および波動歯車減速機がアクチュエータ
の軸線方向に配列された構成となり、その軸長が長くな
る傾向がある。
車減速機を備えたアクチュエータにおける軸長を短くす
るのに適した構成を提案することにある。
めに、本発明の波動歯車減速機を備えたアクチュエータ
は、ハウジングと、このハウジング内において当該ハウ
ジングの中心軸線の方向に隣接配置されたモータおよび
波動歯車減速機を有している。
と、半径方向に弾性変位可能な環状の可撓性外歯歯車
と、この可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて前記剛性内
歯歯車に対して部分的にかみ合わせると共に当該かみ合
わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えて
いる。
変位可能な円筒状の胴部と、この胴部の一端から半径方
向の内側あるいは外側に延びている円環状ダイヤフラム
と、このダイヤフラムの内周縁あるいは外周縁に連続形
成されているボスとを備えた構成とされている。
このカム板の外周面に嵌めた半径方向に弾性変位可能な
内外輪を具備したベアリングとを備えており、カム板が
モータによって回転駆動されるようになっている。
取り付けられたモータ軸部分と、このモータ軸部分の一
端から前記波動歯車減速機の側に延びている延長軸部分
とを備え、この延長軸部分の外周面に波動発生器のカム
板が一体形成されており、このカム板が一体形成されて
いる部分を挟み、前記回転軸の前記モータ軸部分は第1
のベアリングを介して前記ハウジングの側に回転自在に
支持され、前記回転軸の前記波動歯車減速機の側は第2
のベアリングを介して前記可撓性外歯歯車の前記ボスの
側に回転自在に支持されていることを特徴としている。
と、波動歯車減速機のカム板とを単一部品である回転軸
から形成し、この回転軸を第1および第2のベアリング
で支持している。第1のベアリングは、外輪が固定で内
輪が回転という一般的な支持形態であるが、第2のベア
リングは、外輪がアクチュエータの回転出力要素である
可撓性外歯歯車のボスに取り付けられ、内輪が回転軸の
延長軸部分に取り付けられているので、内外輪が双方共
に差動的に回転した支持状態になる。
タによれば、モータ、カップリング機構、および減速機
構を軸線方向に配列接続した従来のアクチュエータに比
べて、その軸長を短くできるので、薄型のアクチュエー
タを実現できる。
記ハウジング内において前記モータの設置スペースおよ
び前記波動歯車減速機の設置スペースを仕切る仕切板を
有している。この場合には、この仕切板に形成した中心
開口部の内周面によって、第1のベアリングを介して前
記回転軸を回転自在に支持すればよい。
成された単一部材を用いれば、双方を組み付けるための
ねじが不要となり、締結工程が不要となるので組み立て
工数を削減できる。また、これらの部分の所要スペース
を少なくできるので、モータ紙線部分のスペースを確保
できる。
撓性外歯歯車として、前記胴部の一端から半径方向の内
側に向けて前記環状ダイヤフラムが延び、当該ダイヤフ
ラムの内周縁に前記ボスが連続しているカップ形状のも
のを備えている。この場合には、前記ボスに取り付けた
輪状ベアリング受けによって前記第2のベアリングを支
持すればよい。
軸にエンコーダが取付けられ、エンコーダ出力に基づ
き、モータが駆動制御される。この場合、前記回転軸
に、そのモータ軸部分の他端側から延びる第2の延長軸
部分を形成し、ここに、エンコーダを取付ければよい。
ためには、前記回転軸を中空軸とし、前記可撓性外歯歯
車の前記ボスに、当該中空軸と同軸状態の貫通孔を形成
すればよい。
を適用した波動歯車減速機を備えたアクチュエータの一
例を説明する。
断面図である。この図を参照して説明すると、本例のア
クチュエータ1は、円筒状のハウジング2と、このハウ
ジング2内において当該ハウジングの中心軸線1aの方
向にそって、その出力側から波動歯車減速機3と、モー
タ4と、エンコーダ5がこの順序に配列された構成とな
っている。
動歯車減速機3は、環状の剛性内歯歯車11と、半径方
向に弾性変位可能なカップ形状の可撓性外歯歯車12
と、この可撓性外歯歯車12を半径方向に撓めて剛性内
歯歯車11の内歯13に対して部分的にかみ合わせると
共に当該かみ合わせ位置を円周方向に移動させる波動発
生器14とを備えている。
位可能な円筒状の胴部21と、この胴部21の一端から
半径方向の内側に延びている円環状ダイヤフラム22
と、このダイヤフラム22の内周縁に連続形成されてい
る円環状のボス23と、胴部21の他端の外周面部分に
形成された外歯24とを備えている。
このカム板31の外周面に嵌めた半径方向に弾性変位可
能な内外輪を具備したベアリング32とを備えている。
カム板31は楕円形の輪郭形状をしており、ベアリング
32を介して、可撓性外歯歯車12の胴部21における
外歯24が形成されている部分の内側に嵌め込まれてい
る。よって、可撓性外歯歯車12の外歯24が形成され
ている部分は楕円形に撓められて、楕円形の長軸方向の
両端に位置している外歯部分が剛性内歯歯車11の内歯
部分に噛み合う。
れる減速機入力要素となっており、カム板が高速回転す
ると、可撓性外歯歯車12と剛性内歯歯車11の噛み合
い位置が円周方向に移動する。外歯24の歯数は内歯1
3の歯数に対して2n(n:正の整数)枚だけ少なくな
るように設定されている。一般的には2枚少ない歯数に
設定されている。従って、この歯数差に応じて可撓性外
歯歯車12と剛性内歯歯車11の間に相対回転が発生す
る。
面に形成された円環状フランジ2aに固着されている。
これに対して、可撓性外歯歯車12は、そのボス23が
クロスローラベアリング15を介してハウジング2によ
って回転自在に支持されている。クロスローラベアリン
グの代わりにボールベアリングを用いることもできる。
よって、可撓性外歯歯車12を介して減速回転が出力さ
れる。すなわち、この可撓性外歯歯車12のボス23が
固着されている内輪16には、負荷側部材(図示せず)
を取り付けるための取付け孔16aが形成されており、
この内輪16を介して減速回転が出力される。
であるので、これ以上の説明は省略する。また、図から
分かるように、本例のクロスローラベアリング15の内
輪16および外輪17は、ハウジング2の先端側開口
(出力側開口)を封鎖している封鎖部材としても機能し
ている。
周面に取り付けたロータ42と、このロータ42を一定
のギャップで取り囲んでいるステータ43とを備えてお
り、ステータ43がハウジング2の内周面に固着されて
いる。
けられているモータ軸部分51と、このモータ軸部分5
1の一端から波動歯車減速機3の側に延びている先端側
軸延長部分52と、モータ軸部分51の他端から反対方
向に延びている後端側軸延長部分53とを備えている。
生器14のカム板31が一体形成されている。換言する
と、モータ回転軸とカム板が単一部材から形成されてい
る。また、カム板31が一体形成されている部分を挟
み、回転軸41のモータ軸部分51は第1のベアリング
(モータ軸支持ベアリング)54を介してハウジング2
の側に回転自在に支持され、回転軸41の波動歯車減速
機3の側は第2のベアリング(波動発生器支持ベアリン
グ)55を介して可撓性外歯歯車12のボス23の側に
回転自在に支持されている。
4の設置スペースおよび波動歯車減速機3の設置スペー
スを仕切る円環状の仕切板56が配置されている。この
仕切板56の外周側部分が、ハウジング2の取付け用フ
ランジ2aの円環状側面に固着されている。仕切板56
の中心開口部の内周面に、第1のベアリング54が取付
けられている。これに隣接してシール57が配置され、
波動歯車減速機側とモータ側とを仕切っている。
その内輪が回転軸41の先端側軸延長部分52の先端外
周面に嵌め込まれ、その外輪が円環状ベアリング受け5
8の内周面に嵌め込まれている。ベアリング受け58
は、可撓性外歯歯車12のボス23に嵌め込み固定され
ている。
延長部分53に取り付けたスリット付き円盤61と、こ
の円盤61のスリット形成位置を挟み発光素子と受光素
子を対向配置した構成のフォトセンサ62とを備えてお
り、モータ4との間は仕切板63によって仕切られてい
る。また、ハウジング2の後端側開口に被せたカップ状
の蓋64によって保護されている。蓋64には、給電用
配線およびエンコード出力を外部に取出すための配線用
コネクタ65が取付けられ、ここから引き出し線66が
外部に引き出されている。
67を介して回転軸41の中空部内に回転自在の状態で
挿入されている中空出力軸70の端面が露出している。
中空出力軸70の他端は可撓性外歯歯車12のボス23
に連結固定されている。
タ1においては、モータ回転軸と波動歯車減速機の波動
発生器とが一体化されている。すなわち、回転軸41の
先端側軸延長部分52の外周面に波動発生器14のカム
板31が一体形成されている。また、回転軸41は、第
1および第2のベアリング54、55によって回転自在
の状態で支持されている。
使用形態、すなわち、外輪固定で内輪回転の支持状態で
使用される。しかるに、第2のベアリング55において
は、その内輪が高速回転するモータの回転軸41に連結
され、その外輪が減速回転する可撓性外歯歯車12のボ
ス23の側に連結されている。このため、これら内外輪
は差動状態で双方ともに回転することになる。
転軸41を一対のベアリング54、55によって上記の
ように支持することにより、カップリング機構を不要と
している。また、カップリング機構を備えている場合に
比べて、回転部材を支持しているベアリングの個数も減
らすことができる。さらに、本例では、回転軸41の後
端部分に、ロータおよびエンコーダをコンパクトに実装
できる。よって、軸長の短いアクチュエータを実現でき
る。
が、中実の回転軸を用いることもできることは勿論であ
る。
係るアクチュエータ1Aの断面構成を示してある。基本
的な構成は同一であるので、対応する部分には同一の番
号を付し、異なる部分についてのみ以下に説明する。本
例のアクチュエータ1Aでは、上記の例における仕切板
56を別途用いる代わりに、剛性内歯歯車とベアリング
ハウジングが一体化された単一部材が取付けられてい
る。すなわち、波動歯車装置3の剛性内歯歯車部11A
の円環状端面からは中心側に向けて円環状のベアリング
ハウジング部56Aが延びており、このベアリングハウ
ジング部56Aの内周面56Bによって、ボールベアリ
ング54の外輪とシール57が支持されている。
リングハウジング部56Aが一体化された単一部材10
0を用いることにより、二つの部材を締結固定するため
のねじが不要となり、また、その締結工程が不要となる
ので、組み立て工数を削減できる。また、剛性内歯歯車
とベアリングハウジング部の設置スペースが少なくて済
むので、モータ巻線部分のスペースを確保できるという
利点が得られる。
減速機を備えたアクチュエータにおいては、モータの回
転軸と波動歯車減速機の波動発生器を一体化すると共
に、当該回転軸の一端側をハウジングの側にベアリング
を介して回転自在に支持し、回転軸の他方の側を波動歯
車減速機の可撓性外歯歯車のボスの側にベアリングを介
して回転自在に支持するようにしている。
と波動歯車減速機の間のカップリング機構が不要とな
り、また、回転軸を支持するためのベアリングの個数も
少なくて済むので、アクチュエータの軸長を短くでき
る。
型アクチュエータの一例を示す概略縦断面図である。
面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 ハウジングと、このハウジング内におい
て当該ハウジングの中心軸線の方向に隣接配置されたモ
ータおよび波動歯車減速機を有し、 この波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、半径方
向に弾性変位可能な環状の可撓性外歯歯車と、この可撓
性外歯歯車を半径方向に撓めて前記剛性内歯歯車に対し
て部分的にかみ合わせると共に当該かみ合わせ位置を円
周方向に移動させる波動発生器とを備え、 前記可撓性外歯歯車は、半径方向に弾性変位可能な円筒
状の胴部と、この胴部の一端から半径方向の内側あるい
は外側に延びている円環状ダイヤフラムと、このダイヤ
フラムの内周縁あるいは外周縁に連続形成されているボ
スとを備えており、 前記波動発生器は、剛性のカム板と、このカム板の外周
面に嵌めた半径方向に弾性変位可能な内外輪を具備した
ベアリングとを備え、前記カム板が前記モータによって
回転駆動されるようになっており、 前記モータの回転軸は、ロータが取り付けられたモータ
軸部分と、このモータ軸部分の一端から前記波動歯車減
速機の側に延びている延長軸部分とを備え、この延長軸
部分の外周面には前記波動発生器のカム板が一体形成さ
れており、 このカム板が一体形成されている部分を挟み、前記回転
軸の前記モータ軸部分は第1のベアリングを介して前記
ハウジングの側に回転自在に支持され、前記回転軸の前
記波動歯車減速機の側は第2のベアリングを介して前記
可撓性外歯歯車の前記ボスによって回転自在に支持され
ていることを特徴とする波動歯車減速機を備えたアクチ
ュエータ。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記ハウジング内において前記モータの設置スペースお
よび前記波動歯車減速機の設置スペースを仕切る仕切板
を有しており、 この仕切板は中心開口部を備え、この中心開口部の内周
面は、第1のベアリングを介して前記回転軸を回転自在
に支持していることを特徴とする波動歯車減速機を備え
たアクチュエータ。 - 【請求項3】 請求項2において、 前記剛性内歯歯車と前記仕切板が一体形成された単一部
品を備えていることを特徴とする波動歯車減速機を備え
たアクチュエータ。 - 【請求項4】 請求項1、2または3において、 前記可撓性外歯歯車は、前記胴部の一端から半径方向の
内側に向けて前記環状ダイヤフラムが延び、当該ダイヤ
フラムの内周縁に前記ボスが連続しているカップ形状の
ものであり、 前記ボスに取り付けた輪状ベアリング受けによって前記
第2のベアリングが支持されていることを特徴とする波
動歯車減速機を備えたアクチュエータ。 - 【請求項5】 請求項1、2、3または4において、 前記回転軸は、そのモータ軸部分の他端側から延びてい
る第2の延長軸部分を備えており、 この第2の延長軸部分にエンコーダが取付けられている
ことを特徴とする波動歯車減速機を備えたアクチュエー
タ。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のうちのいずれかの項
において、 前記回転軸は中空軸であり、前記可撓性外歯歯車の前記
ボスは当該中空軸と同軸状態の貫通孔を備えていること
を特徴とする波動歯車減速機を備えたアクチュエータ。
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