JP2006144971A - 中空アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】波動歯車減速機の側から中空モータの後側のロータリエンコーダにグリースが漏れ出ることを防止可能な中空アクチュエータを提案すること。
【解決手段】中空アクチュエータ１は、中空モータ２の後側にロータリエンコーダ４が配置され、その前側に波動歯車減速機３が配置されている。波動歯車減速機３の波動発生器３３に前端が連結されている中空モータ２の中空モータ軸２１の内側を回転自在の状態で中空軸１０が貫通して延びている。中空軸外周面には一定間隔でゴムリング１５が取り付けられ、中空モータ軸２１と中空軸１０の間の円環状の隙間１６がゴムリング１５によって形成されたラビリンスシールと同様に機能するグリースバリアにより封鎖されている。波動歯車減速機３の側からグリースが隙間に進入してもグリースバリアによってせき止められるので、ロータリエンコーダ４の側にグリースが漏れ出てその構成部品が汚染されるという弊害は発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空モータの先端側（出力側）に波動歯車減速機が連結され、後端側にロータリエンコーダが取り付けられ、中空モータの中心を貫通している中空モータ軸の内側を回転可能な状態で中空軸が貫通して延びている構成の中空アクチュエータに関するものである。さらに詳しくは、この構造の中空アクチュエータにおいて、波動歯車減速機の側からロータリエンコーダの側にグリースが漏れ出ることを防止するための改良に関するものである。

中空アクチュエータとしては、中空モータと中空型の波動歯車減速機が同軸状態に連結され、中空モータの中空出力軸の内側を回転可能な状態で中空軸が貫通して延びている構造のものが知られている。例えば、下記の特許文献１にはこの構造の中空アクチュエータが開示されている。

この構造の中空アクチュエータにおいては、波動歯車減速機の回転入力要素である波動発生器の中心孔に中空軸の先端部が同軸状態に連結固定され、当該中空軸の後端が中空モータ軸を貫通してその後端から突出している。したがって、中空軸の中空部を利用して配線、配管を施すことができ、また、中空軸を介して中空アクチュエータの後端側から減速回転出力を取り出すことができるなどの利点がある。
特開２００２−２４３０００号公報

ここで、波動歯車減速機内部においては各摺動部分に潤滑用のグリースが供給されている。また、波動歯車減速機の側において、モータ中空軸の先端開口部から中空軸の先端部が突出して波動発生器に連結固定されている。したがって、これらモータ中空軸と中空軸の隙間が波動歯車減速機側に開口しているので、ここからグリースが隙間に入り込み、当該隙間を通ってモータ後端側に漏れ出る可能性がある。モータ後端側には、モータ回転状態を検出するためのロータリエンコーダが配置されており、漏れ出たグリースがロータリエンコーダ内に侵入するおそれがある。

本発明の課題は、波動歯車減速機の側から漏れ出たグリースによってロータリエンコーダが汚染されるなどの弊害を防止可能な機構を備えた中空アクチュエータを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の中空アクチュエータは：中心を貫通して延びる中空モータ軸を備えた中空モータと；前記中空モータ軸の先端部に回転入力要素が同軸状態で連結されている波動歯車減速機と；前記中空モータ軸の中空部を回転可能な状態で同軸状態に貫通し、先端部が前記波動歯車減速機の減速回転出力要素に連結されている中空軸と；前記中空モータ軸の後端部分の外周面に取り付けられているロータリエンコーダと；前記中空モータ軸および前記中空出力軸の間の円環状の隙間通って前記ロータリエンコーダの側に向かうグリースをせき止めるためのグリースバリアとを有していることを特徴としている。

前記グリースバリアとしては、前記中空軸の外周面に焼き付けられ、前記モータ中空軸の内周面に軽接触しているゴムリングを用いることができる。

特に、前記グリースバリアとしては、前記中空軸の外周面において、当該中心軸の中心軸線の方向に所定の間隔で配置した複数本の前記ゴムリングを備えていることが望ましい。このようにすると、モータ中空軸と中空軸の間にラビリンスシール状のグリースバリアを形成することができ、グリースを確実にせき止めることができる。

また、前記グリースバリアは、前記中空モータ軸の先端側の内周面部分と、これに対峙している前記中空軸の外周面部分との間に配置することが望ましい。

本発明の中空アクチュエータでは、モータ中空軸と、この内部を回転可能な状態で貫通して延びている中空軸の隙間にグリースバリアを形成してある。よって、波動歯車減速機内のグリースが、これらの隙間を通ってモータ後側のロータリエンコーダ内に漏れ出ることを確実に防止できる。

また、Ｏリングを用いてグリースバリアを形成するためには、それを装着するための溝を中空軸外周面に形成する必要があるが、中空軸が薄肉の場合にはＯリング装着溝を形成できない。しかるに、本発明では、ゴムリングを中空軸外周面に焼き付ける構成を採用しているので、薄肉の中空軸の場合であっても確実にグリースをせき止めることのできるグリースバリアを形成できる。

さらに、複数本のゴムリングを所定の間隔で中空軸外周面に焼き付けた場合には、ラビリンスシールと同様なシール効果を期待できるので、グリースの漏洩を確実に防止できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した中空アクチュエータの実施の形態を説明する。

図１は本発明による中空アクチュエータを示す縦断面図である。中空アクチュエータ１は、中空モータ２と、この中空モータ２の先端側に同軸状態で連結されている中空型の波動歯車減速機３と、中空モータ２の後端側に同軸状態で連結されているロータリエンコーダ４とを有しおり、その中心を貫通して中空部５が延びている。

中空モータ２は、円筒状の中空モータ軸２１と、この外周面に固定したロータアセンブリ２２と、このロータアセンブリ２２を一定のギャップを介して同心状態に取り囲んでいるステータアセンブリ２３とを備えている。ステータアセンブリ２３は、全体として円筒状をしているハウジング６の内周面部分に固定されている。

中空モータ２の後端側に配置されているロータリエンコーダ４は、ハウジング６の後端開口を封鎖しているキャップ７によって覆われている。ロータリエンコーダ４は、中空モータ軸２１の後端部２１ａの外周部分に固定した回転スリット板４１と、ハウジング６の後端面に固定されている固定スリット板４２と、これらを挟み対向配置された発光素子および受光素子を備えた検出部４３とを備えている。

一方、中空モータ２の先端側に位置している波動歯車減速機３は、ハウジング６の内周面部分に固定された円環状の剛性内歯歯車３１と、この内側に外歯形成部分が位置しているカップ状の可撓性外歯歯車３２と、外歯形成部分の内側位置において、中空モータ軸２１の外周面部分に一体形成された楕円形輪郭の波動発生器３３とを備えている。本例では波動発生器３３が波動歯車減速機３の回転入力要素とされ、可撓性外歯歯車３２が回転出力要素とされている。

カップ状の可撓性外歯歯車３２は、円筒状胴部３４と、この円筒状胴部３４の一端に連続している円環状のダイヤフラム３５と、ダイヤフラム３５の内周縁に連続している円筒状のボス３６とを備えている。円筒状のボス３６は、円盤状の回転出力部材８の中心貫通孔８１に、後側から同軸状態に嵌め込み固定されている。この回転出力部材８は、ハウジング６の先端側の大径内周面部分６１によって回転自在の状態で支持されている。本例では、大径内周面部分６１に嵌めた外輪９１と、回転出力部材８の外周面部分に形成した内輪側のＶ形軌道溝９２と、これらの間に転動自在の状態で挿入されているコロ９３とを備えたクロスローラベアリング９を介して、回転出力部材８が回転自在の状態でハウジング６の側に支持されている。

可撓性外歯歯車３２のボス３６における中心貫通孔３６ａには、その後端側から中空軸１０の先端部１０ａが同軸状態に嵌め込み固定されている。中空軸１０は中空モータ軸２１の中空部を回転自在の状態で後側に延びている。そして、当該中空軸１０の後端部１０ｂは、中空モータ軸２１の後端開口部２１ｃから後方に突出して、キャップ７の中心貫通孔内まで延び、その後端面がキャップ後端面に一致している。また、中空軸１０の後端部１０ｂとキャップ中心貫通孔の間には、オイルシール１１が装着されている。

ここで、中空モータ軸２１は、その先端部分２１ｂが後側からカップ状の可撓性外歯歯車３２の円筒状胴部３５内に突入しており、当該円筒状胴部３５の内側において、軸受１２を介して、可撓性外歯歯車のボス３６の後端側部分に固定したカップ状の軸受支持部材１３によって回転自在の状態で支持されている。また、中空モータ軸２１は、その軸線方向の中ほどの位置において、主軸受１４を介して、ハウジング６に固定した剛性内歯歯車３１の後端部分に一体形成された軸受支持部分３１ａによって回転自在の状態で支持されている。

次に、図２には中空モータ軸２１内を貫通して延びている中空軸１０を取り出して示してある。この図に示すように、中空軸１０は、中空モータ軸２１の両端から突出している先端部分１０ａおよび後端部分１０ｂがわずかに大径となっている。また、中空モータ軸２１に挿入されている先端部分１０ａに隣接する外周面部分１０ｃには、一定の間隔で、３本のゴムリング１５が焼き付けられている。４本以上のゴムリングを配置することもでき、また、場合によっては、２本あるいは１本のゴムリングのみを配置することも可能である。ゴムリング１５は矩形断面をしており、その外周面が僅かな押圧力で中空モータ軸内周面に当るように（軽接触するように）、外径寸法が設定されている。

中空軸１０が中空モータ軸２１に挿入された状態においては、ゴムリング１５によって、これらの間に形成されている円環状の隙間１６が封鎖される。また、一定間隔で３本のゴムリング１５を配置してあるので、ラビリンスシールと同様なシール機構が形成される。

この構成の本例の中空アクチュエータ１においては、中空モータ２を駆動して中空モータ軸２１が回転すると、そこに連結されている波動発生器３３が一体回転する。波動発生器３３の回転により、歯数の異なる剛性内歯歯車３１と可撓性外歯歯車３２の間に相対回転が発生する。剛性内歯歯車３１が固定されているので、可撓性外歯歯車３２が回転し、この回転を回転出力部材８から取り出して不図示の負荷側に伝達することができる。

ここで、中空モータ軸２１と中空軸１０の間に形成されている円環状の隙間１６は、その先端側においては波動歯車減速機内に開口し、その後端側においてはロータリエンコーダ側に開口している。したがって、波動歯車減速機３に供給されている潤滑用のグリースが当該隙間１６を通ってロータリエンコーダ４の側に侵入するおそれがある。しかしながら、本例では、３本のゴムリング１５を配置して当該隙間１６にラビリンスシールと同様に機能するグリースバリアを形成してある。よって、波動歯車減速機３から隙間に進入したグリースは、ゴムリング１５によってその流れがせき止められて、ロータリエンコーダ４の側に漏れ出ることがないので、グリースによりロータリエンコーダ４の各部４１〜４３が汚染して、検出不良などが発生することを防止できる。

なお、中空軸１０の外周面に配置したゴムリング１５が中空モータ軸２１の内周面を摺動するので、当該ゴムリング１５の接触抵抗による無負荷ランニングトルクが増加することが予想される。無負荷ランニングトルクの増加が無視し得ない場合には、ゴムリング１５として低摩擦のゴム材質のものを選定する方法、ゴムリング表面にフッソ樹脂コーティングなどを形成して表面を低摩擦化する方法などを採用して、トルク増加を抑制すればよい。

本発明を適用した中空アクチュエータの縦断面図である。 図１の中空アクチュエータの中空軸を取り出して示す縦断面図である。

符号の説明

１ 中空アクチュエータ
２ 中空モータ
３ 波動歯車減速機
４ ロータリエンコーダ
５ 中空部
６ ハウジング
７ キャップ
８ 回転出力部材
９ クロスローラベアリング
１０ 中空軸
１５ ゴムリング
１６ 円環状の隙間
２１ 中空モータ軸

Claims (4)

1. 中心を貫通して延びる中空モータ軸を備えた中空モータと、
   前記中空モータ軸の先端部に回転入力要素が同軸状態で連結されている波動歯車減速機と、
   前記中空モータ軸の中空部を回転可能な状態で同軸状態に貫通し、先端部が前記波動歯車減速機の減速回転出力要素に連結されている中空軸と、
   前記中空モータ軸の後端部分に取り付けられているロータリエンコーダと、
   前記中空モータ軸および前記中空出力軸の間の円環状の隙間を通って前記ロータリエンコーダの側に向かうグリースをせき止めるためのグリースバリアとを有していることを特徴とする中空軸アクチュエータ。
2. 請求項１において、
   前記グリースバリアは、前記中空軸の外周面に焼き付けられ、前記モータ中空軸の内周面に軽接触しているゴムリングであることを特徴とする中空アクチュエータ。
3. 請求項２において、
   前記グリースバリアは、前記中空軸の外周面において、当該中空軸の中心軸線の方向に所定の間隔で配置した複数本の前記ゴムリングを備えていることを特徴とする中空アクチュエータ。
4. 請求項１、２または３において、
   前記グリースバリアは、前記中空モータ軸の先端側の内周面部分と、これに対峙している前記中空軸の外周面部分との間に配置されていることを特徴とする中空アクチュエータ。

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