JP6817841B2 - 電動機付き減速機 - Google Patents

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Description

本発明は、電動機付き減速機に関する。
従来、電動機と減速機とを備え、電動機から得られる動力を減速させて出力する電動機付き減速機が知られている。図６は、従来の電動機付き減速機１Ｘの構造を、概念的に示した図である。図６の電動機付き減速機１Ｘは、電動機１０Ｘと、減速機構７０Ｘと、減速後の回転数で回転する出力部４０Ｘと、を有する。電動機付き減速機１Ｘは、例えば、作業ロボットにおけるアームの関節部分に組み込まれる。そのため、電動機付き減速機１Ｘにおける、出力部に加わる外力を検出できる機構が求められる。
電動機付き減速機の出力部に加わる外力を検出するために、例えば、電動機付き減速機にセンサを搭載することが、考えられる。センサを用いて電動機付き減速機にかかる負荷を検出する機構については、例えば、特開２００８−０６８７２５号公報に記載されている。
特開２００８−０６８７２５号公報
特開２００８−０６８７２５号公報には、電動モータによって減速機を介して回転する車輪のハブを支持する軸受の歪みを検出することにより、車輪と路面との接地点にかかる力を測定するセンサユニットの構造が示されている。しかしながら、当該センサユニットは、軸受の周方向の一部における歪みを検出する構造であるため、中心軸まわりのトルクを検出することが困難である。
本発明の目的は、電動機付き減速機において、出力部に加わる中心軸まわりのトルクを含む負荷を検出できる構造を提供することである。
本願の例示的な第１発明は、第１中心軸の周りに軸方向に延びる中空の中空シャフトと、前記中空シャフトに直接または間接的に固定され、前記中空シャフトよりも径方向外側において軸方向に延びる筒状のケーシングと、前記中空シャフトの周りに広がり、前記ケーシングに対して相対的に静止する固定部と、前記中空シャフトの径方向外側において、前記第１中心軸と平行な第２中心軸に対して回転運動を発生させる電動機と、前記電動機から得られる回転運動を減速させながら伝達する減速機構と、前記固定部に第１軸受を介して回転可能に接続され、前記減速機構による減速後の回転数で第１中心軸に対して回転する出力部と、前記中空シャフトの周りに環状に広がり、前記ケーシングおよび前記固定部に接続されるトルクセンサと、を有し、前記トルクセンサは、環状の外輪および環状の内輪を有する弾性変形可能な起歪体と、複数の歪センサと、を有し、前記外輪は、前記トルクセンサの径方向外側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか一方に接続され、前記内輪は、前記トルクセンサの径方向内側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか他方に接続され、前記複数の歪センサはそれぞれ、少なくとも一部が前記外輪と前記内輪との径方向の間に位置する、電動機付き減速機である。
本願の例示的な第１発明によれば、軸方向に延びる中空シャフトの周りに環状に広がるトルクセンサを有し、当該トルクセンサの外輪および内輪を、出力部に軸受を介して接続される固定部とケーシングとにそれぞれ接続することで、出力部に加わる中心軸まわりのトルクを含む負荷を検出することができる。
図１は、第１実施形態に係る電動機付き減速機の縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係る電動機付き減速機の横断面図である。 図３は、第１実施形態に係る電動機付き減速機の横断面図である。 図４は、第１実施形態に係る電動機付き減速機の部分縦断面図である。 図５は、第１実施形態に係るトルクセンサの平面図である。 図６は、従来の電動機付き減速機の概念図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、中空シャフトの中心軸（第１中心軸）と平行な方向を「軸方向」、中心軸（第１中心軸）に直交する方向を「径方向」、中心軸（第１中心軸）を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。また、以下では、説明の便宜上、図１中の電動機が配置される右側を「入力側」、図１中の出力部が配置される左側を「出力側」、とそれぞれ称する。ただし、この定義により、本発明に係る電動機付き減速機の使用時の向きを限定する意図はない。
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．電動機付き減速機の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動機付き減速機１の縦断面図である。この電動機付き減速機１には、平歯車機構２と波動歯車機構３とから構成される減速機構７が用いられている。平歯車機構２は、第１歯車２１と、当該第１歯車２１の外歯よりも歯数の多い第２歯車２２の外歯とを、互いに噛み合わせて連動回転させる機構である。波動歯車機構３は、剛性の内歯歯車３４に弾性の可撓外歯歯車３３を部分的に噛み合わせるとともに、弾性的な可撓性を利用することにより、その噛み合わせ位置を両歯車の歯数差によって周方向に移動させる機構である。詳細については後述する。
この電動機付き減速機１は、電動機１０における回転軸１１の第１回転数の回転運動を、平歯車機構２により第１回転数よりも低い第２回転数の回転運動に変換して、さらに波動歯車機構３により第２回転数よりも低い第３回転数の回転運動に変換して、出力部４０を回転させる機構である。電動機付き減速機１は、例えば、作業ロボットにおけるアームの関節部分に組み込まれて、アームの屈伸運動を実現させるために用いられる。ただし、本発明の電動機付き減速機は、アシストスーツ、ターンテーブル、工作機械の割出盤、車椅子、無人搬送車などの他の機器に組み込まれて、各種の回転運動を実現させるものであってもよい。
図１に示すように、本実施形態の電動機付き減速機１は、電動機１０、中空シャフト４、ケーシング５、固定部６、減速機構７、出力部４０、および後述するトルクセンサ８を有する。
電動機１０は、駆動電流に応じて回転運動を発生させる駆動源である。電動機１０は、後述する中空シャフト４の径方向外側に配置される。また、電動機１０は、ステータを有する静止部と、マグネットを有する回転部とを有する。静止部は、後述するケーシング５に、直接的にまたは間接的に固定され、相対的に静止している。また、回転部は、静止部に対して、第１中心軸９と平行な第２中心軸９１を中心として回転可能に支持されている。
静止部に含まれるコイルに駆動電流を供給すると、コイルの磁芯である複数のティースに磁束が生じる。そして、ティースと、回転部に含まれるマグネットとの間の磁束の作用により、静止部と回転部との間に周方向のトルクが発生し、静止部に対して回転部が第２中心軸９１を中心として回転する。これにより、中空シャフト４の径方向外側において、第２中心軸９１に対する回転運動を発生させることができる。また、電動機１０の回転部の一部であり、第２中心軸９１に沿って延びる回転軸１１が、第２中心軸９１を中心として第１回転数で回転する。なお、電動機１０を中空シャフト４の径方向外側に配置することで、電動機付き減速機１における第１中心軸９の周囲に中空構造を容易に設けることができる。これにより、電動機付き減速機１を構成する各部から引き出される配線を、中空構造の内部に纏めて設けることができる。
中空シャフト４は、電動機付き減速機１における入力側から出力側に延びる第１中心軸９の周りに軸方向に延びる中空（円筒状）の部材である。中空シャフト４および後述するケーシング５は、電動機付き減速機１が配置される筐体に対して、相対的に静止している。
ケーシング５は、中空シャフト４よりも径方向外側において軸方向に延びる筒状の部材である。本実施形態のケーシング５は、中空シャフト４にねじ止めによって直接的に固定される。ただし、ケーシング５は、別の部材を介して中空シャフト４に間接的に固定されてもよい。ケーシング５には、さらに電動機１０の静止部が固定される。
固定部６は、中空シャフト４の周りに広がる部材である。固定部６は、ケーシング５よりも出力側に位置する。固定部６は、後述するトルクセンサ８を介してケーシング５に固定される。また、固定部６は、第１軸受３５を介して後述する出力部４０と回転可能に接続される。
減速機構７は、電動機１０から得られる回転運動を減速させながら出力部４０へ伝達する機構である。減速機構７は、平歯車機構２と波動歯車機構３とを有する。
図２は、図１のＡ−Ａ位置から見た電動機付き減速機１の横断面図である。図２では、平歯車機構２に含まれる各歯車２１，２２の外歯の図示が省略されている。図１および図２に示すように、平歯車機構２は、第１歯車２１と第２歯車２２とを有する。第１歯車２１は、電動機１０の回転軸１１の外周面に固定される平歯車である。第１歯車２１は、回転軸１１とともに第２中心軸９１を中心として第１回転数で回転する。第２歯車２２は、中空シャフト４の径方向外側に環状に広がる平歯車である。第２歯車２２は、第１歯車２１と互いに噛み合い、第１中心軸９を中心として回転する。ただし、第２歯車２２に設けられた外歯の数は、第１歯車２１に設けられた外歯の数よりも多い。このため、第１歯車２１が第２中心軸９１を中心として第１回転数で回転するのに応じて、第２歯車２２が、後述する筒状部３１とともに、中空シャフト４の周りに、第１回転数よりも低い減速後の第２回転数で、第１中心軸９を中心として回転する。
なお、第１歯車２１と第２歯車２２との接触箇所において、グリース等の潤滑オイル（図示省略）が保持される。これにより、第１歯車２１と第２歯車２２とが噛み合うことによる摩擦および摩耗が抑制される。
図３は、図１のＢ−Ｂ位置から見た電動機付き減速機１の横断面図である。図４は、第１実施形態に係る電動機付き減速機１の部分縦断面図である。図１、図３、および図４に示すように、電動機付き減速機１の波動歯車機構３は、可撓歯車を利用した歯車機構である。波動歯車機構３は、筒状部３１、非真円カム３２、可撓外歯歯車３３、および第２軸受３６を有する。また、本実施形態では、波動歯車機構３は、内歯歯車３４をさらに有する。
筒状部３１は、中空シャフト４の周りに軸方向に延びる筒状の部材である。また、筒状部３１の内周面は、第３軸受３７を介して中空シャフト４に回転可能に支持されている。さらに、筒状部３１は、第２歯車２２と軸方向に隣接し、ねじ止めにより固定され、第２歯車２２とともに、第１中心軸９を中心として第２回転数で回転する。
非真円カム３２は、筒状部３１の外周面に設けられた非真円の環状の部位である。本実施形態では、非真円カム３２は筒状部３１と一体になっている。図３に示すように、非真円カム３２は、軸方向に見て楕円形で、第１中心軸９からの距離が一定でない外周面を有する。非真円カム３２は、筒状部３１とともに第１中心軸９を中心として第２回転数で回転する。
可撓外歯歯車３３は、可撓筒部３３１とフランジ部３３２とを有する。可撓筒部３３１は、後述する内歯歯車３４の径方向内側に配置される筒状の部位である。後述のとおり、可撓筒部３３１は、非真円カム３２の回転に応じて変形する。可撓筒部３３１の外周面には、複数の外歯３３３が一定のピッチで設けられる。フランジ部３３２は、可撓筒部３３１の軸方向の端部から径方向外側に延びる。フランジ部３３２は、出力部４０に、例えば、ねじ止めによって固定される。このように、可撓外歯歯車３３は所謂オープン型の構造を有しており、電動機付き減速機１において中空構造が容易に形成される。
第２軸受３６は、非真円カム３２と可撓外歯歯車３３との径方向の間に介在する可撓性の軸受である。第２軸受３６は、第２内輪３６１と、第２外輪３６２と、第２内輪３６１と第２外輪３６２との間に介在する複数の球体３６３と、を有する。第２内輪３６１と非真円カム３２の楕円状の外周面とは、互いに固定される。また、第２外輪３６２と、可撓外歯歯車３３の内周面とは、互いに固定される。なお、第２内輪３６１と非真円カム３２とは、単一の部材で構成されていてもよい。また、第２外輪３６２と可撓外歯歯車３３とは、単一の部材で構成されていてもよい。
内歯歯車３４は、少なくとも一部が可撓外歯歯車３３の径方向外側に位置する円環状の部材である。内歯歯車３４は、固定部６にねじ止めによって固定される。なお、内歯歯車３４は、固定部６と別に設けられるのではなく、固定部６の内周面に形成されてもよい。内歯歯車３４の内周面には、複数の内歯３４１が、周方向に一定のピッチで設けられる。
出力部４０は、中空シャフト４の径方向外側における、ケーシング５の出力側に配置される円環状の部材である。出力部４０は、可撓外歯歯車３３のフランジ部３３２と、ねじ止めによって固定される。また、出力部４０と固定部６との間には、第１軸受３５が介在する。これにより、出力部４０は、第１軸受３５を介して、固定部６に回転可能に接続される。
なお、本実施形態では、第１軸受３５に、クロスローラベアリングが用いられる。第１軸受３５は、出力部４０の内周面と固定部６の外周面との間に、複数の円筒ころ（図示省略）を有する。複数の円筒ころは、出力部４０の内周面に設けられた環状のＶ溝（図示省略）と、固定部６の外周面に設けられた環状のＶ溝（図示省略）との間に、向きを交互に変えながら配置される。これにより、固定部６に対する出力部４０の回転を許容しながら、高剛性に接続される。
このようなクロスローラベアリングは、ボールベアリングのように一対で用いずとも、軸方向および径方向に、必要な剛性を得ることができる。すなわち、クロスローラベアリングを用いることで、固定部６と出力部４０との間に介在するベアリングの数を減らすことができる。これにより、第１軸受３５の重量を低減できるとともに、第１軸受３５の軸方向の寸法を抑えることができる。
なお、本実施形態では、出力部４０の内周面を含む一部分が、第１軸受３５の外輪として機能する。ただし、第１軸受３５は、出力部４０とは別に外輪を有していてもよい。また、本実施形態では、固定部６の外周面を含む一部分が、第１軸受３５の内輪として機能する。ただし、第１軸受３５は、固定部６とは別に内輪を有していてもよい。
筒状部３１とともに非真円カム３２が第２回転数で回転すると、非真円カム３２の回転に応じて、可撓外歯歯車３３の可撓筒部３３１の形状が変化する。すなわち、軸方向に見たときに、可撓筒部３３１は、第２軸受３６を介して、非真円カム３２の外周面の形状に沿った楕円形状となる。その楕円の長軸は、非真円カム３２の回転に追従して周方向に移動する。可撓外歯歯車３３は、外周面に設けられた複数の外歯３３３のうち、長軸の両端に位置する外歯３３３のみが、内歯歯車３４の内歯３４１と噛み合う。
このように、可撓外歯歯車３３の複数の外歯３３３は、内歯歯車３４の複数の内歯３４１と、周方向の一部分のみにおいて噛み合う。そして、その噛み合う位置が、非真円カム３２の回転に応じて周方向に移動する。ただし、可撓外歯歯車３３に設けられた外歯３３３の数と、内歯歯車３４に設けられた内歯３４１の数とは、互いに異なる。このため、非真円カム３２の１回転ごとに、可撓外歯歯車３３の同じ位置の外歯３３３に噛み合う内歯歯車３４の内歯３４１の位置がずれる。これにより、可撓外歯歯車３３が、第１中心軸９を中心として、ゆっくりと回転する。つまり、可撓外歯歯車３３は、内歯歯車３４と、互いに噛み合うとともに、歯数の違いによって相対回転する。このときの可撓外歯歯車３３の回転数は、非真円カム３２の回転数よりも小さい、第３回転数となる。出力部４０は、可撓外歯歯車３３とともに、第３回転数で、第１中心軸９に対して回転する。このように、電動機１０による第２中心軸９１を中心とした第１回転数の回転を、平歯車機構２および波動歯車機構３を用いて減速し、減速後の第３回転数で、出力部４０を、第１中心軸９を中心として回転させることができる。
＜１−２．トルクセンサの構成＞
続いて、トルクセンサ８の構成について説明する。図５は、軸方向に見たトルクセンサの平面図である。以下では、図５とともに、図１〜図４も適宜に参照する。
トルクセンサ８は、中空シャフト４の周りに環状に広がる。また、トルクセンサ８は、入力側において、ケーシング５にねじ止めによって接続され、出力側において、固定部６にねじ止めによって接続される。図４および図５に示すように、トルクセンサ８は、起歪体８０、センサ支持部８４、および複数の歪センサ８５を有する。
起歪体８０は、環状の外輪８１、環状の内輪８２、および複数のリブ８３を有する弾性変形可能な部材である。外輪８１は、トルクセンサ８の径方向外側の端部に位置し、ケーシング５に接続される。また、内輪８２は、トルクセンサ８の径方向内側の端部に位置し、固定部６に接続される。複数のリブ８３は、互いに周方向に間隔を空けて配置される。複数のリブ８３は、それぞれ外輪８１と内輪８２とを繋ぐ。なお、外輪８１は固定部６に接続され、内輪８２はケーシング５に接続されてもよい。つまり、外輪８１は、ケーシング５および固定部６のいずれか一方に接続され、内輪８２は、ケーシング５および固定部６のいずれか他方に接続されるものであればよい。
センサ支持部８４は、複数のリブ８３と軸方向に近接しつつ、中空シャフト４の周りに円環状または円弧状に広がる部材である。また、センサ支持部８４は、外輪８１における第１位置８４１と、第１位置８４１と周方向に位置が異なる第２位置８４２と、において、それぞれ外輪８１に接続される。また、センサ支持部８４は、内輪８２における、第１位置８４１の径方向内側に位置する第３位置８４３と、第２位置８４２の径方向内側に位置する第４位置８４４と、において、それぞれ内輪８２に接続される。これにより、センサ支持部８４は、外輪８１と内輪８２とを繋ぐ。なお、センサ支持部８４と各リブ８３は、周方向の位置が互いに異なってもよく、周方向の位置が互いに重なってもよい。なお、センサ支持部８４の表面８４０は、第１中心軸９に直交する平面である。上述のとおり、センサ支持部８４を設けることにより、起歪体８０に後述の歪センサ８５を容易に装着することができる。
電動機付き減速機１において、例えば、出力部４０に第１中心軸９まわりのトルクを含む外力が加わる場合、当該外力は、第１軸受３５および固定部６を介して、トルクセンサ８に伝達される。具体的には、当該外力が、起歪体８０の内輪８２に伝達される。これにより、トルクセンサ８の起歪体８０、センサ支持部８４、および後述する歪センサ８５が変位する。
なお、トルクセンサ８のうち、少なくともセンサ支持部８４はステンレス製である。これにより、上述の外力によるセンサ支持部８４の変位量をより大きくすることができる。さらに、トルクセンサ８のうち、センサ支持部８４をステンレス製とし、外輪８１、内輪８２、および複数のリブ８３を有する起歪体８０をステンレスよりも剛性の高い金属製とすることで、センサ支持部８４に変位を集中させることができる。これにより、センサ支持部８４における、特に外輪８１と内輪８２との径方向の間の変位量をさらに大きくすることができる。また、トルクセンサ８の全体の剛性が維持されるため、電動機付き減速機１の回転への影響が抑制される。
複数の歪センサ８５は、それぞれセンサ支持部８４の表面８４０に接着により固定される。また、複数の歪センサ８５は、それぞれ少なくとも一部が外輪８１と内輪８２との径方向の間に位置する。これにより、出力部４０に加わる外力を、センサ支持部８４の変位により生じる各歪センサ８５の出力の変化から検出することができる。
なお、トルクセンサ８には、さらに基板（図示省略）が搭載される。基板は、複数の歪センサ８５とそれぞれ電気的に接続される。また、基板と接続された配線（図示省略）が、トルクセンサ８の外側に引き出される。これにより、各歪センサ８５からの出力信号を、外部の検出装置（図示省略）に伝達することができる。
なお、本実施形態では、２つの歪センサ８５が固定されている。図５に示すとおり、２つの歪センサ８５は、それぞれ第１位置８４１と第３位置８４３との径方向の間、および第２位置８４２と第４位置８４４との径方向の間に位置する。すなわち、２つの歪センサ８５は、センサ支持部８４の周方向において互いに第１中心軸９を介して対向する。これにより、２つの歪センサ８５の出力の変化を比較し、さらに分析することで、出力部４０に加わる外力を、第１中心軸９方向の力と、第１中心軸９を中心としたトルクとに区別して、検出することができる。
なお、センサ支持部８４に固定される歪センサ８５の数は、３つ以上であってもよい。３つ以上の場合、例えば、複数の歪センサ８５のうち少なくとも２つが互いに第１中心軸９を介して対向するように配置してもよい。また、３つ以上の歪センサ８５を、互いに周方向に等間隔に配置してもよい。より多くの歪センサ８５を用いることで、出力部４０に加わる外力を、軸方向の力と、径方向の力と、第１中心軸９を中心としたトルクとに細かく区別して、検出することができる。
なお、トルクセンサ８の起歪体８０における、第１歯車２１と軸方向に対向する面の少なくとも一部が、板状部材８６によって塞がれる。これにより、第１歯車２１と第２歯車２２との接触箇所において保持されるグリース等の潤滑オイル（図示省略）が、トルクセンサ８の内部に到達することを抑制できる。この結果、トルクセンサ８の空洞を介して潤滑オイルが電動機付き減速機１の外部へ漏れることを抑制できる。
なお、電動機付き減速機１は、さらに中空シャフト４の周囲に環状のオイルシール８７を有する。また、ケーシング５の少なくとも一部とトルクセンサ８の少なくとも一部とが、軸方向においてオイルシール８７を介して接合される。これにより、第１歯車２１と第２歯車２２との接触箇所において保持されるグリース等の潤滑オイル（図示省略）が、トルクセンサ８の内部に到達することを抑制できる。この結果、トルクセンサ８の空洞を介して潤滑オイルが電動機付き減速機１の外部へ漏れることを抑制できる。なお、オイルシール８７は、一部が板状部材８６から連続して配置されてもよく、板状部材８６と一体であってもよい。さらに、オイルシール８７は、ケーシング５と板状部材８６との両方に跨って配置されてもよい。
＜２．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。
第１実施形態の可撓外歯歯車３３は、非真円カム３２の回転に応じて変形する筒状の可撓筒部３３１、およびフランジ部３３２から形成される、所謂オープン型の構造を有する。しかし、可撓外歯歯車３３は、非真円カム３２の回転に応じて変形する可撓筒部３３１、および可撓筒部の端部から径方向内側に延びる円板部（図示省略）から形成される、所謂クローズ型の構造を有してもよい。さらに、可撓外歯歯車３３は、非真円カムの回転に応じて変形する可撓筒部３３１のみから形成されてもよい。
また、第１実施形態では、可撓外歯歯車３３は出力部４０に固定され、内歯歯車３４は固定部６に固定される。しかし、可撓外歯歯車３３は固定部６に固定され、内歯歯車３４は出力部４０に固定されてもよい。この場合、内歯歯車３４は、可撓外歯歯車３３と互いに噛み合うとともに、歯数の違いによって相対回転する。
第１実施形態のトルクセンサ８は、出力部４０に加わり、第１軸受３５および固定部６を介して、トルクセンサ８に伝達される外力を、複数の歪センサ８５を用いて検出する。しかし、複数の歪センサ８５を用いる代わりに、または複数の歪センサ８５を用いるのに加えて、例えば、静電容量型センサ等の他の構造を有するセンサを用いてもよい。
上記の電動機付き減速機を構成する各部材の材料には、例えば、高強度の金属が用いられる。しかし、各部材の材料は、使用時の負荷に耐え得るものであればよく、必ずしも金属には限定されない。
また、電動機付き減速機の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
本発明は、電動機付き減速機に利用できる。
１，１Ｘ 電動機付き減速機
２ 平歯車機構
３ 波動歯車機構
４ 中空シャフト
５ ケーシング
６ 固定部
７ 減速機構
８ トルクセンサ
９ 第１中心軸
１０，１０Ｘ 電動機
１１ 電動機の回転軸
２１ 第１歯車
２２ 第２歯車
３１ 筒状部
３２ 非真円カム
３３ 可撓外歯歯車
３４ 内歯歯車
３５ 第１軸受
３６ 第２軸受
３７ 第３軸受
４０，４０Ｘ 出力部
７０Ｘ 減速機構
８０ 起歪体
８１ 外輪
８２ 内輪
８３ リブ
８４ センサ支持部
８５ 歪センサ
８６ 板状部材
８７ オイルシール
９１ 第２中心軸
３３１ 可撓筒部
３３２ フランジ部
３３３ 外歯
３４１ 内歯
３６１ 第２内輪
３６２ 第２外輪
３６３ 球体
８４０ 表面
８４１ 第１位置
８４２ 第２位置
８４３ 第３位置
８４４ 第４位置

Claims (11)

  1. 第１中心軸の周りに軸方向に延びる中空の中空シャフトと、
    前記中空シャフトに直接または間接的に固定され、前記中空シャフトよりも径方向外側において軸方向に延びる筒状のケーシングと、
    前記中空シャフトの周りに広がり、前記ケーシングに対して相対的に静止する固定部と、
    前記中空シャフトの径方向外側において、前記第１中心軸と平行な第２中心軸に対して回転運動を発生させる電動機と、
    前記電動機から得られる回転運動を減速させながら伝達する減速機構と、
    前記固定部に第１軸受を介して回転可能に接続され、前記減速機構による減速後の回転数で第１中心軸に対して回転する出力部と、
    前記中空シャフトの周りに環状に広がり、前記ケーシングおよび前記固定部に接続されるトルクセンサと、
    を有し、
    前記トルクセンサは、
    環状の外輪および環状の内輪を有する弾性変形可能な起歪体と、
    複数の歪センサと、
    を有し、
    前記外輪は、前記トルクセンサの径方向外側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか一方に接続され、
    前記内輪は、前記トルクセンサの径方向内側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか他方に接続され、
    前記複数の歪センサはそれぞれ、少なくとも一部が前記外輪と前記内輪との径方向の間に位置し、
    前記トルクセンサは、さらに
    前記外輪と前記内輪とを繋ぐセンサ支持部
    を有し、
    前記センサ支持部は、前記外輪における第１位置と前記第１位置と周方向に位置が異なる第２位置とにおいてそれぞれ前記外輪に接続され、さらに
    前記センサ支持部は、前記内輪における、前記第１位置の径方向内側に位置する第３位置、および前記第２位置の径方向内側に位置する第４位置において、それぞれ前記内輪に接続され、
    前記複数の歪センサはそれぞれ前記センサ支持部に固定される、電動機付き減速機。
  2. 第１中心軸の周りに軸方向に延びる中空の中空シャフトと、
    前記中空シャフトに直接または間接的に固定され、前記中空シャフトよりも径方向外側において軸方向に延びる筒状のケーシングと、
    前記中空シャフトの周りに広がり、前記ケーシングに対して相対的に静止する固定部と、
    前記中空シャフトの径方向外側において、前記第１中心軸と平行な第２中心軸に対して回転運動を発生させる電動機と、
    前記電動機から得られる回転運動を減速させながら伝達する減速機構と、
    前記固定部に第１軸受を介して回転可能に接続され、前記減速機構による減速後の回転数で第１中心軸に対して回転する出力部と、
    前記中空シャフトの周りに環状に広がり、前記ケーシングおよび前記固定部に接続されるトルクセンサと、
    を有し、
    前記トルクセンサは、
    環状の外輪および環状の内輪を有する弾性変形可能な起歪体と、
    複数の歪センサと、
    を有し、
    前記外輪は、前記トルクセンサの径方向外側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか一方に接続され、
    前記内輪は、前記トルクセンサの径方向内側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか他方に接続され、
    前記複数の歪センサはそれぞれ、少なくとも一部が前記外輪と前記内輪との径方向の間に位置し、
    前記ケーシングの少なくとも一部と前記トルクセンサの少なくとも一部とが軸方向において環状のオイルシールを介して接合される、電動機付き減速機。
  3. 第１中心軸の周りに軸方向に延びる中空の中空シャフトと、
    前記中空シャフトに直接または間接的に固定され、前記中空シャフトよりも径方向外側において軸方向に延びる筒状のケーシングと、
    前記中空シャフトの周りに広がり、前記ケーシングに対して相対的に静止する固定部と、
    前記中空シャフトの径方向外側において、前記第１中心軸と平行な第２中心軸に対して回転運動を発生させる電動機と、
    前記電動機から得られる回転運動を減速させながら伝達する減速機構と、
    前記固定部に第１軸受を介して回転可能に接続され、前記減速機構による減速後の回転数で第１中心軸に対して回転する出力部と、
    前記中空シャフトの周りに環状に広がり、前記ケーシングおよび前記固定部に接続されるトルクセンサと、
    を有し、
    前記トルクセンサは、
    環状の外輪および環状の内輪を有する弾性変形可能な起歪体と、
    複数の歪センサと、
    を有し、
    前記外輪は、前記トルクセンサの径方向外側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか一方に接続され、
    前記内輪は、前記トルクセンサの径方向内側の端部に位置し、前記ケーシングおよび前記固定部のいずれか他方に接続され、
    前記複数の歪センサはそれぞれ、少なくとも一部が前記外輪と前記内輪との径方向の間に位置し、
    前記減速機構は、
    前記電動機の回転軸に固定され、前記回転軸とともに前記第２中心軸を中心として回転する第１歯車と、
    前記第１歯車と互いに噛み合い、前記第１中心軸を中心として回転する第２歯車と、
    前記中空シャフトの周りに軸方向に延び、前記第２歯車が固定され、前記第１中心軸を中心として回転する筒状部と、
    前記第１中心軸からの距離が一定でない外周面をもち、前記筒状部とともに前記第１中心軸を中心として回転する非真円カムと、
    前記非真円カムの回転に応じて変形する可撓外歯歯車と、
    少なくとも一部が前記可撓外歯歯車の径方向外側に位置する内歯歯車と、
    を有し、
    前記可撓外歯歯車と前記内歯歯車とが、互いに噛み合うとともに、歯数の違いによって相対回転し、
    前記起歪体における前記第１歯車と軸方向に対向する面の少なくとも一部が、板状部材によって塞がれる、電動機付き減速機。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電動機付き減速機であって、
    前記複数の歪センサのうち少なくとも２つは、互いに前記第１中心軸を介して対向する、電動機付き減速機。
  5. 請求項１に記載の電動機付き減速機であって、
    前記トルクセンサのうち、少なくとも前記センサ支持部はステンレス製である、電動機付き減速機。
  6. 請求項１または請求項５に記載の電動機付き減速機であって、
    前記歪センサは前記センサ支持部に接着により固定される、電動機付き減速機。
  7. 請求項３に記載の電動機付き減速機であって、
    前記減速機構は、さらに、
    前記非真円カムと前記可撓外歯歯車との間に介在する可撓性の第２軸受
    を有し、
    前記第２軸受は、第２内輪、第２外輪、および前記第２内輪と前記第２外輪との間に介在する複数の球体を有し、
    前記第２内輪と前記非真円カムとが、互いに固定されるか、または単一の部材である電動機付き減速機。
  8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の電動機付き減速機であって、
    前記第１軸受は、クロスローラベアリングである、電動機付き減速機。
  9. 請求項３、請求項７、および請求項８のいずれか１項に記載の電動機付き減速機であって、
    前記可撓外歯歯車は、複数の外歯をもつ筒状の可撓筒部および前記可撓筒部の端部から径方向外側に延びるフランジ部を有する電動機付き減速機。
  10. 請求項３、請求項７、および請求項８のいずれか１項に記載の電動機付き減速機であって、
    前記可撓外歯歯車は、複数の外歯をもつ筒状の可撓筒部および前記可撓筒部の端部から径方向内側に延びる円板部からなる電動機付き減速機。
  11. 請求項３、請求項７、請求項８、請求項９、および請求項１０のいずれか１項に記載の電動機付き減速機であって、
    前記減速機構における、前記第１歯車と前記第２歯車との接触箇所において、潤滑オイルが保持される、電動機付き減速機。
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