JP4401229B2 - 波動歯車減速機を備えたアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、モータおよび波動歯車減速機を備えたアクチュエータに関し、モータの出力軸の回転数などを検出するためのエンコーダを備えたアクチュエータに関するものである。

波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置した可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて剛性内歯歯車に噛み合わせ、これら両歯車の噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器とを備えている。この波動歯車減速機を備えたアクチュエータでは、モータの出力軸が波動発生器に同軸状態に連結され、剛性内歯歯車あるいは可撓性外歯歯車から、両歯車の歯数差に応じて大幅に減速された回転を出力できる。

この構成のアクチュエータでは、例えば下記の特許文献に開示されているように、モータ出力軸に光学式エンコーダを取り付け、この出力に基づきモータの駆動制御を行っている。光学式エンコーダは、モータ出力軸の後端側の部分、すなわち、波動歯車減速機が連結されている側とは反対側のモータ端部に同軸状態に取り付けられている。
特開２００２−２４３０００号公報

このように、従来における波動歯車減速機を備えたアクチュエータでは、波動歯車減速機、モータおよび光学式エンコーダがこの順序で同軸状態に配列された構成とされている。アクチュエータの軸線方向に沿って各部分が同軸状態で配列されているので、アクチュエータの全長が長くなり、設置場所を確保できない場合もある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、全長を短くすることのできる波動歯車減速機を備えた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、本発明のアクチュエータは、
モータ（２）と、
このモータ（２）の前面に同軸状態で連結固定されている波動歯車減速機（３）と、
前記モータ（２）の出力軸（４）の回転情報を得るための磁気式エンコーダ（５）とを有し、
前記モータ（２）は、円筒状のモータケース（２１）と、その前端に取り付けた取付フランジ（２２）とを備え、当該取付フランジ（２２）の中心からは前方に前記出力軸（４）が同軸状態で突出しており、
前記波動歯車減速機（３）は、円筒状の減速機ケース（３１）と、この減速機ケース（３１）の内側に、クロスローラベアリング（３２）を介して回転自在の状態で同軸状態に支持されている円環状の剛性内歯歯車（３３）と、この剛性内歯歯車（３３）の内側に同軸状態で配置されている可撓性外歯歯車（３４）と、この可撓性外歯歯車（３４）の内側に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器（３５）とを備え、
前記可撓性外歯歯車（３４）は、円筒状胴部（３４ａ）と、この円筒状胴部（３４ａ）の後端から半径方向の外側に広がっている円環状のダイヤフラム（３４ｂ）と、このダイヤフラム（３４ｂ）の外周縁に連続している円環状のボス（３４ｃ）と、前記円筒状胴部（３４ａ）における前端側の開口端外周面部分に形成された外歯（３４ｄ）とを備えており、
前記ボス（３４ｃ）は前後から減速機ケース（３１）および取付フランジ（２２）によって挟まれ、この状態で、これらに締結固定されており、
前記出力軸（４）は、前記可撓性外歯歯車（３４）の円筒状胴部（３４ａ）の後端側から同軸状態で挿入され、当該円筒状胴部（３４ａ）の前端側に嵌め込まれている波動発生器（３５）に連結固定されており、
前記取付フランジ（２２）と前記波動発生器（３５）の間において前記円筒状胴部（３４ａ）の内側に位置している前記出力軸（４）の軸部分（４ａ）に、前記磁気式エンコーダ（５）が取り付けられていることを特徴としている。

本発明の波動歯車減速機を備えたアクチュエータにおいては、エンコーダが波動歯車減速機の可撓性外歯歯車における筒状胴部の内側に同軸状態で配置されているモータの出力軸部分に取り付けられている。筒状胴部の内側の空間をエンコーダの配置空間として利用することにより、エンコーダの軸長分だけアクチュエータの全長を短くできる。また、筒状胴部の内側は一般に油潤滑状態にあり、光学式エンコーダを取り付けると、発光素子、受光素子などが潤滑油により汚れて適切な出力が得られなくなるなどの問題が発生しやすい。しかしながら、本発明では、油などの汚れに強い磁気式エンコーダを組みつけてあるので、そのような問題も回避できる。

以下に、図面を参照して、本発明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。図１は、本例のアクチュエータを一部断面で示す概略構成図である。アクチュエータ１は、モータ２と、このモータの前面に同軸状態で連結固定されている波動歯車減速機（ＨＤ）３と、モータ２の出力軸４の回転情報を得るための磁気式エンコーダ５とを有している。

モータ２は円筒状のモータケース２１と、その前端に取り付けた取付フランジ２２とを備え、取付フランジ２２の中心からは前方に出力軸４が同軸状態で突出している。波動歯車減速機３は、円筒状の減速機ケース３１と、この減速機ケース３１の内側に、クロスローラベアリング３２を介して、回転自在の状態で同軸状態に支持されている円環状の剛性内歯歯車３３と、この剛性内歯歯車３３の内側に同軸状態で配置されている可撓性外歯歯車３４と、この可撓性外歯歯車３４の内側にはめ込まれている楕円形輪郭の波動発生器３５とを備えている。

減速機ケース３１はクロスローラベアリング３２の外輪を兼用しており、当該減速機ケース３１の内周面に、軌道面３２ａが形成されている。また、剛性内歯歯車３３は、クロスローラベアリング３２の内輪を兼用しており、この剛性内歯歯車３３の外周面に、軌道面３２ｂが形成されている。また、クロスローラベアリング３２のローラ３２ｃを挿入するための挿入穴が栓３２ｄによって封鎖されており、当該栓３２ｄがボルト３２ｅによって剛性内歯歯車３３に締結固定されている。

可撓性外歯歯車３４は、円筒状胴部３４ａと、この円筒状胴部３４ａにおける後端側の端から半径方向の外側に広がっている円環状のダイヤフラム３４ｂと、このダイヤフラム３４ｂの外周縁に連続している円環状のボス３４ｃと、円筒状胴部３４ａの前端側の開口端の外周面部分に形成された外歯３４ｄとを備えている。ボス３４ｃは、前後から減速機ケース３１および取付フランジ２２によって挟まれ、この状態で不図示の締結ボルトによって締結固定されている。

ここで、モータの出力軸４は、可撓性外歯歯車３４の円筒状胴部３４ａの後端側から同軸状態に挿入され、円筒状胴部３４ａの前端側に嵌め込まれている波動発生器３５に連結固定されている。円筒状胴部３４ａの内側に位置している出力軸４の軸部分４ａに、磁気式エンコーダ５が取り付けられている。

本例のアクチュエータ１においては、波動歯車減速機３の可撓性外歯歯車３４における円筒状胴部３４ａ内部のデッドスペースが磁気式エンコーダ５の設置スペースとして利用されている。したがって、磁気式エンコーダ５をモータ２の後端部に同軸状態に取り付けた場合のように、当該磁気式エンコーダ５の軸長だけアクチュエータ１の全長が長くなってしまうことがない。よって、波動歯車減速機３を備えた全長の短いアクチュエータ１を実現できる。

また、波動歯車減速機３の内部は潤滑油によって潤滑されており、円筒状胴部３４ａの内部に配置されている磁気式エンコーダ５も潤滑油に晒される。しかしながら、磁気式エンコーダ５は、一般的に用いられている光学式エンコーダに比べて油などの汚れに対して強いので、油汚れに起因して出力が低下するなどの弊害も発生しない。

本発明を適用したアクチュエータの概略構成図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ モータ
３ 波動歯車減速機
４ モータ出力軸
４ａ 磁気式エンコーダが取り付けられている軸部分
５ 磁気式エンコーダ
３１ 減速機ケース
３２ クロスローラベアリング
３３ 剛性内歯歯車
３４ 可撓性外歯歯車
３４ａ 円筒状胴部

Claims (1)

1. モータ（２）と、
   このモータ（２）の前面に同軸状態で連結固定されている波動歯車減速機（３）と、
   前記モータ（２）の出力軸（４）の回転情報を得るための磁気式エンコーダ（５）とを有し、
   前記モータ（２）は、円筒状のモータケース（２１）と、その前端に取り付けた取付フランジ（２２）とを備え、当該取付フランジ（２２）の中心からは前方に前記出力軸（４）が同軸状態で突出しており、
   前記波動歯車減速機（３）は、円筒状の減速機ケース（３１）と、この減速機ケース（３１）の内側に、クロスローラベアリング（３２）を介して回転自在の状態で同軸状態に支持されている円環状の剛性内歯歯車（３３）と、この剛性内歯歯車（３３）の内側に同軸状態で配置されている可撓性外歯歯車（３４）と、この可撓性外歯歯車（３４）の内側に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器（３５）とを備え、
   前記可撓性外歯歯車（３４）は、円筒状胴部（３４ａ）と、この円筒状胴部（３４ａ）の後端から半径方向の外側に広がっている円環状のダイヤフラム（３４ｂ）と、このダイヤフラム（３４ｂ）の外周縁に連続している円環状のボス（３４ｃ）と、前記円筒状胴部（３４ａ）における前端側の開口端外周面部分に形成された外歯（３４ｄ）とを備えており、
   前記ボス（３４ｃ）は前後から減速機ケース（３１）および取付フランジ（２２）によって挟まれ、この状態で、これらに締結固定されており、
   前記出力軸（４）は、前記可撓性外歯歯車（３４）の円筒状胴部（３４ａ）の後端側から同軸状態で挿入され、当該円筒状胴部（３４ａ）の前端側に嵌め込まれている波動発生器（３５）に連結固定されており、
   前記取付フランジ（２２）と前記波動発生器（３５）の間において前記円筒状胴部（３４ａ）の内側に位置している前記出力軸（４）の軸部分（４ａ）に、前記磁気式エンコーダ（５）が取り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（１）。

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