WO2018159032A1 - アクチュエータ - Google Patents

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WO2018159032A1
WO2018159032A1 PCT/JP2017/042300 JP2017042300W WO2018159032A1 WO 2018159032 A1 WO2018159032 A1 WO 2018159032A1 JP 2017042300 W JP2017042300 W JP 2017042300W WO 2018159032 A1 WO2018159032 A1 WO 2018159032A1
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actuator according
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清和 宮澤
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ソニー株式会社
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
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    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings

Definitions

  • This disclosure relates to an actuator.
  • actuators are used in various devices.
  • a robot arm in which a force control type actuator is provided at a joint and a plurality of arms are connected via the joint.
  • force control is control for directly receiving a target value of force to be applied to the work target and driving the actuator based on the target value.
  • force control by accurately detecting and feeding back the output torque, it is possible to realize a flexible and safe operation excellent in human interaction.
  • Patent Document 1 discloses a motor with a wave reducer in which a motor is disposed inside a flexspline included in the wave reducer.
  • the present disclosure proposes a new and improved actuator that can realize a high output even if it is small.
  • an actuator includes a motor having a cylindrical rotor, and a speed reducer that includes an input shaft that is coaxial with a rotation shaft of the motor and is included in the rotor. .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an actuator 2-1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. It is a disassembled perspective view of the actuator 2-1. It is the schematic which expanded and showed the components by the side of the input of the actuator 2-1. It is the schematic which expanded and showed the components of the output side of the actuator 2-1. It is an enlarged view of the area
  • FIG. 4B is a diagram schematically showing a cross section taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • 5 is an explanatory diagram showing an example of a mechanism for adjusting the distance between the input encoder board and the input encoder disk 44.
  • FIG. It is sectional drawing of actuator 2-2 which concerns on 2nd Embodiment of this indication. It is a disassembled perspective view of the actuator 2-2.
  • a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration may be distinguished by adding different alphabets after the same reference numeral.
  • a plurality of components having substantially the same functional configuration are distinguished as necessary, such as a motor magnet 242a and a motor magnet 242b.
  • a motor magnet 242a and a motor magnet 242b are distinguished as necessary.
  • only the same reference numerals are given.
  • the motor magnet 242a and the motor magnet 242b they are simply referred to as a motor magnet 242.
  • an actuator in which a motor, a wave gear reducer, and an encoder are integrated has been proposed.
  • a motor, a wave gear reducer, and an encoder are separately selected, and a bracket part is interposed between these element parts, or a fastening part is custom-made to each element part. These are combined to form an actuator. For this reason, since it becomes a structure (series structure) long in the rotating shaft direction of a motor, it was difficult to miniaturize an actuator.
  • the actuator includes a motor 20 having a cylindrical rotor 24, and a wave gear reducer 10 that includes a web generator 104 that is coaxial with the motor shaft 26 and is included in the rotor 24. Thereby, even if the actuator is small, high output can be realized.
  • the actuator may be a force control type actuator.
  • the actuator 2-1 according to the first embodiment of the present disclosure and the actuator 2-2 according to the second embodiment may be collectively referred to as an actuator 2.
  • FIG. 1 is a view showing a cross section of the actuator 2-1. More specifically, FIG. 1 is a diagram showing a cross section of the actuator 2-1 when it is cut along a plane that passes through a central axis X of a motor shaft 26 to be described later and is orthogonal to the axial direction of the motor shaft 26. It is.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the actuator 2-1.
  • FIG. 3A is an enlarged schematic view showing components on the input side of the actuator 2-1.
  • FIG. 3B is an enlarged schematic view showing components on the output side of the actuator 2-1.
  • the motor shaft 26 is an example of a rotating shaft of a motor in the present disclosure.
  • the input side of the actuator 2-1 is the opposite side (for example, the right side in FIG. 1) to the side where the wave gear reducer 10 is located with respect to the motor 20.
  • the output side of the actuator 2-1 is the side where the wave gear reducer 10 is located with respect to the motor 20 (for example, the left side in FIG. 1).
  • the central axis X may be the same as the central axis of the actuator 2-1.
  • the actuator 2-1 includes a housing 90, a wave gear reducer 10, a motor 20, a brake 30, an input encoder 40, an output encoder 50, a torque sensor 60, an input side cover 70, In addition, an output side cover 72 is provided.
  • the input side cover 70, the input encoder 40, the brake 30, the motor 20, the wave gear reducer 10, the output encoder 50, the torque sensor 60, and the output side cover 72 are arranged in this order. Elements are arranged in the housing 90.
  • the motor 20 includes a cylindrical rotor 24, and the wave gear reducer 10 includes a web generator 104 that is coaxial with the motor shaft 26 and is included in the rotor 24.
  • the motor 20 and the wave gear reducer 10 have a nested structure. According to such a configuration, the wave gear reducer 10 and the motor 20 are efficiently arranged in the axial direction of the motor shaft 26, so that the actuator 2-1 can be downsized.
  • a motor 20 having a larger size can be arranged with respect to the volume of the actuator 2-1 or the rotation radius of the motor 20 becomes larger than that of a known technique. Therefore, high output is possible even if the actuator 2-1 is small.
  • the motor 20 can be rotated by being energized to generate rotational torque.
  • the wave gear reducer 10 can reduce the rotational torque output from the motor 20 and output it to the torque sensor 60.
  • the torque sensor 60 can measure the rotational torque transmitted from the wave gear reducer 10.
  • an external component not shown
  • the torque sensor 60 can output the rotational torque to the external component.
  • the housing 90 supports, for example, the wave gear reducer 10 disposed in the housing 90 and the stator 22 of the motor 20. Further, the housing 90 may be cylindrical. However, it is not limited to this example, and the shape of the housing 90 may be a prism (such as a quadrangular prism).
  • Wave gear reducer 10 ⁇ The wave gear reducer 10 is an example of a reducer in the present disclosure.
  • the wave gear reducer 10 may be cylindrical.
  • the web generator 104 and the output shaft 12 included in the wave gear reducer 10 can be coaxial with the motor shaft 26, respectively.
  • the web generator 104 is an example of an input shaft in the present disclosure.
  • the output shaft 12 is an example of an output shaft in the present disclosure.
  • the output shaft 12 can be configured by combining a flexspline 102 and a bracket 120 described later.
  • a part of the flexspline 102 and the bracket 120 are firmly fastened by a spring pin or the like.
  • the present invention is not limited to this example, and the output shaft 12 may be only the flex spline 102 or only the bracket 120.
  • the wave gear reducer 10 is configured by combining a circular spline 100, a flex spline 102, and a web generator 104. Specifically, the circular spline 100, the flex spline 102, and the web generator 104 are arranged in this order from the outside to the inside of the wave gear reducer 10.
  • the circular spline 100 includes a cylindrical first outer peripheral surface 1000 enclosed in the rotor 24 and a cylindrical second outer peripheral surface 1002 having a diameter larger than that of the first outer peripheral surface 1000. And have.
  • the second outer peripheral surface 1002 is fixed (supported) to the inner wall of the housing 90.
  • the circular spline 100 further includes at least one other outer peripheral surface 1004 adjacent to the first outer peripheral surface 1000 and the second outer peripheral surface 1002.
  • teeth are engraved on the inner periphery of the circular spline 100.
  • the pitch of the inner peripheral teeth is the same as the pitch of teeth (hereinafter referred to as outer peripheral teeth) carved on the outer periphery of the flexspline 102.
  • the number of teeth of the inner peripheral teeth is larger by a predetermined number (for example, two) than the number of outer peripheral teeth of the flexspline 102.
  • the inner peripheral teeth and the outer peripheral teeth of the flex spline 102 are arranged so as to mesh with each other.
  • the cross roller bearing 14 is fixed to the inner peripheral surface 1006 facing the second outer peripheral surface 1002.
  • the cross roller bearing 14 rotatably supports the output shaft 12.
  • the cross roller bearing 14 is an example of a first bearing in the present disclosure.
  • the inner peripheral surface 1006 can be fixed to the outer ring 140 of the cross roller bearing 14. More specifically, the outer ring 140 is preloaded by the inner peripheral surface 1006 and the outer lock ring 180. The inner ring 142 of the cross roller bearing 14 is preloaded by the bracket 120 and the inner lock ring 182.
  • a ball bearing may be used instead of the cross roller bearing 14.
  • the flex spline 102 is a cup-shaped metal elastic body.
  • the flexspline 102 is fixed to the web generator 104.
  • the bearing 16 can be fixed inside the flexspline 102 (for example, inside the root).
  • the bearing 16 supports the motor shaft 26 rotatably.
  • the bearing 16 is an example of a second bearing in the present disclosure.
  • the flex spline 102 can be fixed to the torque sensor 60 with a screw (for example, a bolt).
  • the web generator 104 is configured by combining an elliptical portion 106 and a bearing 108.
  • the web generator 104 is fitted in the flex spline 102.
  • the elliptical part 106 has an elliptical shape.
  • the elliptical portion 106 can be fixed to the motor shaft 26. According to this configuration, when the rotor 24 of the motor 20 rotates, the web generator 104 rotates in synchronization with the rotor 24.
  • the flexspline 102 is bent in an elliptical shape (elastically deformed) in accordance with the rotation of the web generator 104, and the inner peripheral teeth of the circular spline 100 and the outer peripheral teeth of the flexspline 102 are the major axis of the ellipse. Rotates while meshing at two locations in the direction. As a result, the flex spline 102 is decelerated and rotated with respect to the web generator 104, and the output shaft 12 rotates at the decelerated speed. Further, torque according to the rotation of the output shaft 12 is transmitted to the torque sensor 60 via the output shaft 12.
  • the motor 20 is driven by energization to generate rotational torque.
  • the motor 20 can be a brushless motor.
  • the motor 20 includes a stator 22, a rotor 24, and a motor shaft 26.
  • a motor magnetic circuit can be configured by a combination of the stator 22 and the rotor 24. For example, when a three-phase alternating current is supplied to the stator 22, a rotating magnetic field is generated between the stator 22 and a plurality of motor magnets 242 (included in the rotor 24), thereby generating a rotational torque.
  • stator 22 As shown in FIG. 1, the stator 22 is fixed to the inner wall of the housing 90. As shown in FIGS. 1 and 2, the stator 22 has a stack core 220 and a motor coil 222. For example, the outer peripheral surface of the stack core 220 is fixed to the inner wall of the housing 90. The motor coil 222 is fixed to the inner peripheral surface of the stack core 220.
  • the rotor 24 has a cylindrical shape and is disposed so as to include the first outer peripheral surface 1000 of the circular spline 100.
  • the rotor 24 includes a motor yoke 240 and a plurality of motor magnets 242.
  • the motor yoke 240 is provided with a support portion 2420 that includes a surface orthogonal to the extending direction of the rotor 24 and supports the motor shaft 26.
  • the support portion 2420 is fixed to the web generator 104.
  • the motor magnet 242 can be a permanent magnet. Further, as shown in FIGS. 2 and 3A, the plurality of motor magnets 242 are installed on the outer peripheral surface of the motor yoke 240 at equal intervals, for example.
  • the number of poles of the plurality of motor magnets 242 is, for example, 8 or more. A larger number of poles is preferable because the cogging torque is reduced.
  • the motor magnet 242 having a larger size can be arranged in the casing 90 (compared to a known technique) without changing the structure of the wave gear reducer 10.
  • various motor outputs can be realized.
  • the own weight usually differs depending on the joint, so that the necessary holding torque may be different. Therefore, by appropriately changing the motor magnetic circuit unit (for example, the size of the motor magnet 242) for each joint, an appropriate output can be realized for each joint.
  • the motor shaft 26 is a rotating shaft of the motor 20.
  • the motor shaft 26 can be rotatably supported around the central axis X by the bearing 16 and a bearing 38 described later.
  • the bearing 16 can be installed inside the base of the flex spline 102.
  • the bearing 38 can be installed at substantially the center of the main body 32 of the brake 30. That is, the distance between the two bearings (bearing 16 and bearing 38) that support the motor shaft 26 is large. Thereby, for example, vibration of the motor shaft 26 when the motor 20 is driven can be suppressed.
  • the actuator 2-1 can be further downsized.
  • the motor shaft 26 can be hollow. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a hollow tube 80 described later can be disposed inside the motor shaft 26.
  • the brake 30 is a mechanism for stopping the rotation of the rotor 24.
  • the brake 30 may be a non-excitation brake.
  • the brake 30 is disposed on the opposite side of the wave gear reducer 10 with respect to the motor 20. That is, the brake 30 is disposed at a position before being decelerated by the wave gear reducer 10. According to such a configuration, the brake torque necessary for stopping the rotation of the rotor 24 can be reduced by the reduction ratio of the wave gear reducer 10. Therefore, since the mechanism of the brake 30 can be reduced in size, the actuator 2-1 can be further reduced in size. For the same reason, the dead zone (backlash) of the brake 30 can also be reduced by the reduction ratio of the wave gear reducer 10.
  • the brake 30 includes a main body portion 32, a rotating portion 34, a mover 36, and an elastic member (not shown).
  • the rotating part 34 can be located farther than the main body part 32 with reference to the position of the motor 20.
  • the rotating unit 34 may be fixed to the web generator 104 and coaxial with the motor shaft 26.
  • the rotating unit 34 is fixed to one end of the web generator 104. Thereby, the rotating unit 34 rotates in synchronization with the rotor 24.
  • an input encoder disk 44 can be fixed to the rotating unit 34. According to such a configuration, when the coaxiality of the rotor 24, the rotating shaft of the wave gear reducer 10, and the brake 30 is set with high accuracy, the accuracy of measurement by the input encoder 40 can be increased and smooth. Torque transmission can be realized.
  • the mover 36 is disposed in a space between the main body portion 32 and the rotating portion 34.
  • the mover 36 can be an armature.
  • the elastic member can be fixed to the main body 32 and the mover 36.
  • the elastic member is configured to apply an elastic force toward the rotating portion 34 to the mover 36.
  • the mover 36 is pressed against the rotating portion 34 by the elastic member.
  • a brake torque (friction torque) is generated by the friction between the contact surface of the rotating part 34 and the contact surface of the movable element 36, and the rotation of the rotating part 34 is stopped by the brake torque.
  • the rotation of the rotor 24 for example, connected to the rotating unit 34 via the web generator 104) is stopped.
  • the elastic member is, for example, a compression coil spring.
  • an electromagnet 320 is fixed to the main body portion 32.
  • the electromagnet 320 draws the mover 36 toward the main body 32 according to the energization state. For example, while the electromagnet 320 is energized (during energization), the electromagnet 320 draws the mover 36 toward the main body 32. As a result, the brake torque is released, and the rotating unit 34 can rotate. As a result, the rotor 24 can also rotate.
  • the electromagnet 320 While the electromagnet 320 is not energized (when not energized), the electromagnet 320 does not pull the mover 36 toward the main body 32.
  • a bearing 38 can be fixed substantially at the center of the main body 32.
  • the bearing 38 supports the motor shaft 26 rotatably.
  • the bearing 38 is an example of a third bearing in the present disclosure.
  • the main body 32 can support the wave gear reducer 10 by being pressed against the side surface of the wave gear reducer 10.
  • casing 90 and the main-body part 32 can be fixed by an inlay structure, for example. Thereby, the coaxiality of the rotor 24, the rotating shaft of the wave gear reducer 10, and the brake 30 can be easily increased.
  • the input encoder 40 is an example of a first encoder in the present disclosure.
  • the input encoder 40 is disposed on the input side of the actuator 2-1 and measures the rotation angle of the rotor 24.
  • the input encoder 40 is an absolute encoder and measures an absolute rotation angle of the rotor 24.
  • a host (not shown) that controls the actuator 2-1 can change the output of the motor 20 in real time based on the measurement result of the rotation angle of the rotor 24 by the input encoder 40.
  • the input encoder 40 includes an input encoder board 42 and a disk-shaped input encoder disk 44.
  • FIG. 4A is an enlarged view of the region 4 shown in FIG.
  • FIG. 4B is a diagram schematically showing a cross section taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • the magnetic field measuring element 420 is installed on the input encoder board 42.
  • the magnetic field measuring element 420 is configured by combining a permanent magnet 4200 and a Hall IC (Integrated Circuit) 4202.
  • an input encoder holder 424 can be fixed to the input encoder board 42.
  • the input encoder holder 424 and the input encoder bracket 422 fixed to the main body 32 of the brake 30 can be fixed, for example, with an inlay structure.
  • the input encoder bracket 422 can be fixed to the main body 32 with, for example, a jig so as to be coaxial with the main body 32.
  • the input encoder disk 44 can be a magnetic disk.
  • the input encoder disk 44 is a magnetic body provided with a plurality of slits having a predetermined pattern.
  • the input encoder disk 44 can be fixed to the rotating portion 34 of the brake 30.
  • the input encoder disk 44 (provided with a slit) against the biased magnetic field generated by the permanent magnet 4200 by rotating the input encoder disk 44 according to the rotation of the rotating unit 34.
  • Crossing, the magnetic flux density measured by the magnetic field measuring element 420 (more specifically, the Hall IC 4202) can change.
  • the magnetic field measuring element 420 measures the absolute rotation angle of the rotor 24 by measuring a change in magnetic flux density.
  • the input encoder holder 424 and the input encoder bracket 422 can be configured to be fixed with screws 430 in the axial direction of the motor shaft 26 at, for example, four points on the outer periphery. That is, the distance between the input encoder holder 424 and the input encoder bracket 422 can be adjusted with respect to the axial direction of the motor shaft 26. Further, as described above, the input encoder holder 424 and the input encoder bracket 422 can be fixed in an inlay structure. According to the above configuration, the user can easily and strictly adjust the distance between the input encoder board 42 and the input encoder disk 44 using, for example, a general tool even after the actuator 2-1 is assembled. it can.
  • the output encoder 50 is an example of a second encoder in the present disclosure.
  • the output encoder 50 is disposed on the output side of the actuator 2-1 and measures the rotation angle of the output shaft 12.
  • the output encoder 50 is disposed between the torque sensor 60 and the housing 90.
  • the output encoder 50 is an absolute encoder and measures an absolute rotation angle of the output shaft 12.
  • the output encoder 50 includes an output encoder board 52 and a disk-shaped output encoder disk 54.
  • a magnetic field measuring element 520 can be installed on the output encoder board 52.
  • the magnetic field measuring element 520 is configured, for example, by combining a permanent magnet 5200 and a Hall IC (Integrated Circuit) 5202. Further, the magnetic field measuring element 520 may be the same element as the magnetic field measuring element 420.
  • an output board holder 626 can be fixed to the output encoder board 52.
  • the output board holder 626 and a torque sensor strain body 62 described later can be fixed, for example, with an inlay structure.
  • the output encoder disk 54 can be a magnetic disk.
  • the output encoder disk 54 is a magnetic body provided with a plurality of slits having a predetermined pattern.
  • the output encoder disk 54 may be the same disk as the input encoder disk 44.
  • the output encoder disk 54 can be fixed to a housing 90 (for example, a groove provided in the housing 90).
  • the torque sensor strain body 62 rotates according to the rotation of the output shaft 12 of the wave gear reducer 10
  • the output encoder board 52 rotates according to the rotation of the torque sensor strain body 62.
  • the output encoder disk 54 (provided with slits) to cross the biased magnetic field generated by the permanent magnet 5200 (included in the magnetic field measuring element 520), and thus the magnetic field measuring element 520 (more specifically, The magnetic flux density measured by the Hall IC 5202) can change.
  • the magnetic field measuring element 520 measures the absolute rotation angle of the output shaft 12 by measuring a change in magnetic flux density.
  • the output board holder 626 and the torque sensor strain body 62 can be configured to be fixed with screws 630 in the axial direction of the motor shaft 26, for example, at four points on the outer periphery. That is, the distance between the output substrate holder 626 and the torque sensor strain body 62 can be adjusted with respect to the axial direction of the motor shaft 26. Further, as described above, the output board holder 626 and the torque sensor strain body 62 can be fixed with an inlay structure. According to the above configuration, even after assembling the entire actuator 2-1 (similar to the input encoder 42), the user can easily increase the distance between the output encoder board 52 and the output encoder disk 54 using, for example, a general tool. And it can be adjusted strictly. As a result, the output encoder 50 can measure the absolute rotation angle of the output shaft 12 with high accuracy.
  • the input encoder 40 and the output encoder 50 are magnetic encoders.
  • the present invention is not limited to such an example.
  • the input encoder 40 and / or the output encoder 50 may be an optical encoder.
  • Torque sensor 60 The torque sensor 60 is fixed to the output shaft 12 (of the wave gear reducer 10) and measures torque according to the rotation of the output shaft 12.
  • the torque sensor 60 includes a torque sensor strain body 62 and a torque sensor substrate 64.
  • the torque sensor strain generating body 62 includes the first rotating body 620, the second rotating body 624, the first rotating body 620, and the second rotation that are fixed to the output shaft 12.
  • a plurality of strain generating portions 622 fixed to the body 624.
  • each of the plurality of strain generating units 622 can transmit the rotational torque to the second rotator 624 while generating distortion, for example.
  • the torque sensor substrate 64 is an example of a measurement unit in the present disclosure.
  • the torque sensor substrate 64 measures the rotational torque according to the detection result of the distortion generated in each of the plurality of strain generating portions 622.
  • a strain gauge (not shown) is installed in each of the plurality of strain generating portions 622. In this case, the strain gauges installed in the individual strain generating portions 622 detect strain generated in the strain generating portions 622. Then, the torque sensor substrate 64 measures the input rotational torque in accordance with the detection result of the strain generated in each strain generating portion 622.
  • the torque sensor substrate 64 can accurately measure the torque corresponding to the external force in accordance with the detection result of the distortion generated in the strain generating section 622.
  • the measurement result by the torque sensor 60 can be transmitted to the host via a cable (for example, the coaxial cable 82) connected to the torque sensor 60 and disposed in the hollow tube 80.
  • the host can appropriately adjust (feed back) the value of the three-phase alternating current supplied to the stator 22 according to the received measurement result.
  • the actuator 2-1 can output a target torque even when it receives an external force.
  • the torque sensor 60 may be, for example, a magnetostrictive type, a capacitance type, a semiconductor strain gauge type, or a general-purpose strain gauge type.
  • the hollow tube 80 is disposed inside the motor shaft 26. Further, the hollow tube 80 can be supported by the input side cover 70 and the output side cover 72. For example, bearings installed on the input side cover 70 and the output side cover 72 may support the hollow tube 80. Alternatively, the input side cover 70 and the output side cover 72 may be made of a resin material having a low sliding resistance, such as polyacetal (POM) resin, and the hollow tube 80 may be made of metal. In this case, since the friction generated when the input side cover 70 and the output side cover 72 support the hollow tube 80 becomes very small, an effect equivalent to that of the bearing can be realized. Further, the actuator 2-1 can be further downsized in the axial direction of the motor shaft 26.
  • POM polyacetal
  • a coaxial cable 82 can be arranged inside the hollow tube 80.
  • the coaxial cable 82 is, for example, a cable connecting the input encoder 40 and the output encoder 50, each of the input encoder 40, the output encoder 50, and the torque sensor 60 and an external device (host, power supply, etc.). It may include cables to connect.
  • at least one power supply line for supplying electric power to the input encoder 40, the output encoder 50, and the torque sensor 60 is disposed inside the hollow tube 80.
  • at least one signal line for transmitting signals between each of the input encoder 40, the output encoder 50, and the torque sensor 60 and an external device (such as a host) is disposed inside the hollow tube 80.
  • the inside of the motor shaft 26 has the smallest turning radius (among the actuators 2-1), and there are no other parts inside the motor shaft 26. Therefore, as described above, by arranging the hollow tube 80 inside the motor shaft 26, the wiring is simplified, and multiple rotations of the motor 20 can be realized. For example, the clearance in the motor shaft 26 can be kept constant. Further, since the motor shaft 26 and the cable do not come into contact with each other, useless friction torque is not generated inside the actuator 2-1. Further, for example, it is possible to connect each of the input encoder 40, the output encoder 50, and the torque sensor 60 to the host with a single cable.
  • the actuator 2-1 according to the first embodiment has the motor 20 having the cylindrical rotor 24, the web generator 104 coaxial with the motor shaft 26, and is included in the rotor 24.
  • the wave gear reducer 10 is provided. For this reason, high output can be realized even if the actuator 2-1 is small.
  • a motor 20 having a larger size for example, a motor magnet 242
  • a motor 20 having a larger size for example, a motor magnet 242
  • the volume of the actuator 2-1 compared to a known technique, or to increase the rotation radius of the motor 20. growing. Accordingly, since the generated magnetic flux density is increased, high output is possible even if the actuator 2-1 is small.
  • the actuator 2-1 includes a non-excitation brake 30. For this reason, the output of the actuator 2-1 can be safely stopped in an emergency (for example, when the power is stopped).
  • the input encoder 40 or the output encoder 50 may be arranged at positions before and after the wave gear reducer 10 is decelerated, and the input encoder 40 and the output encoder 50 may be absolute encoders. For this reason, the relationship between the absolute angle on the input side of the actuator 2-1 and the absolute angle on the output side of the actuator 2-1 can always be measured.
  • the absolute angle on the input side of the actuator 2-1 and the absolute side on the output side of the actuator 2-1 when the power is turned on can be immediately grasped. Accordingly, the origin return operation when the power is turned on becomes unnecessary.
  • a torque sensor 60 can be fixed to the output shaft 12 of the wave gear reducer 10. For this reason, the output torque can be measured in real time. For example, when the actuator 2-1 is mounted on the joint portion of the robot arm, a torque command can be given while sensing the torque throughout the body of the robot arm. For this reason, safe arm work can be realized even in the same environment as humans or in a complex work environment.
  • individual component parts for example, the wave gear reducer 10, the brake 30, the input encoder 40, the output encoder 50, and the torque sensor 60 are arranged along the axial direction of the motor shaft 26. Etc.
  • the cross-sectional shape of the actuator 2-1 becomes a shape close to a square. Therefore, when the actuator 2-1 is mounted on various robot systems, the arrangement restriction of the actuator 2-1 is relaxed, so that the actuator 2-1 can be installed at various places in the robot system. For example, when the actuator 2-1 is mounted on the joint portion of the robot arm, useless protrusion does not occur as compared with a known technique. Therefore, a more compact and lighter robot arm can be realized.
  • the actuator 2-1 is configured by assembling all other parts for one part. For this reason, the variation in coaxiality can be reduced. Therefore, ideal gear meshing can be realized and smooth torque transmission can be realized. For example, an actuator with less torque ripple can be realized.
  • the components interposed between the component components are shared. Or can be reduced.
  • the actuator 2-1 can be configured with fewer parts as compared with the known technique. Therefore, it is possible to realize an actuator that is smaller in manufacturing cost and lighter. Furthermore, there are advantages such as noise reduction when the motor 20 is driven, magnetic influence (leakage magnetic flux, etc.) to the outside is small, and environmental garbage is difficult to enter the brake pads.
  • FIG. 6 is a view showing a cross section of the actuator 2-2. More specifically, FIG. 6 is a view showing a cross section of the actuator 2-2 when cut along a plane that passes through the central axis X of the motor shaft 26 and is orthogonal to the axial direction of the motor shaft 26. .
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the configuration of the actuator 2-2.
  • description is abbreviate
  • Wave Gear Reducer 10> As shown in FIGS. 6 and 7, in the actuator 2-2 according to the second embodiment, a larger wave gear reducer 10 is arranged as compared with the actuator 2-1 according to the first embodiment. . Thereby, higher output is possible.
  • a part of the main body 32 of the brake 30 according to the second embodiment is included in the rotor 24.
  • the wave gear reducer 10 is included in the rotor 24 on the first side of the rotor 24 with the support portion 2420 as a boundary.
  • a part of the main body 32 is included in the rotor 24 on the second side opposite to the first side with the support 2424 as a boundary.
  • the brake 30 and the wave gear reducer 10 have a nested structure.
  • the actuator 2-2 can be further reduced in size (thinner) in the axial direction of the motor shaft 26.
  • the speed reducer has a cylindrical shape, The actuator according to (1), wherein the speed reducer further includes an output shaft that is coaxial with a rotation shaft of the motor.
  • the motor further includes a stator, The actuator is The actuator according to (2), further including a housing that supports the speed reducer and the stator.
  • the speed reducer is A cylindrical first outer peripheral surface enclosed in the rotor; A cylindrical second outer peripheral surface having a diameter larger than that of the first outer peripheral surface, The actuator according to (3), wherein the second outer peripheral surface is supported by the housing.
  • the actuator is The actuator according to (4), further including a first bearing that is supported by an inner peripheral surface facing the second outer peripheral surface and that rotatably supports the output shaft.
  • the wave gear reducer is A web generator as the input shaft;
  • the actuator is The actuator according to (7), further including a second bearing that is supported inside the flexspline and rotatably supports a rotation shaft of the motor.
  • the actuator is A brake disposed on the opposite side of the speed reducer with respect to the motor;
  • the brake is A fixed main body,
  • the actuator is The actuator according to (9), further including a third bearing supported by the main body and rotatably supporting a rotation shaft of the motor.
  • the brake is A mover positioned between the main body and the rotating unit; An elastic member configured to apply an elastic force toward the rotating portion to the mover, and fixed to the main body;
  • the actuator according to any one of (9) to (11), wherein a part of the main body is included in the rotor.
  • the rotor is Including a surface orthogonal to the extending direction of the rotor, and a support portion for supporting the rotating shaft of the motor;
  • the reduction gear is included in the rotor on the first side of the rotor with the support portion as a boundary,
  • the actuator according to (12), wherein a part of the main body is included in the rotor on a second side opposite to the first side with the support portion as a boundary.
  • the actuator is The actuator according to any one of (2) to (13), further including a torque sensor that is fixed to the output shaft and that measures a torque according to rotation of the output shaft.
  • the torque sensor A first rotating body fixed to the output shaft; A second rotating body; A strain generating section that is fixed to the first rotating body and the second rotating body, and that transmits rotational torque while generating distortion between the first rotating body and the second rotating body; , The actuator according to (14), further including a measurement unit that measures a rotational torque according to the strain of the strain generating unit.
  • the rotating shaft of the motor is hollow, The actuator according to (14) or (15), wherein a cable for connecting the torque sensor and an external device is disposed inside the rotation shaft of the motor.
  • the actuator is A first encoder for measuring a rotation angle of the rotor; The actuator according to any one of (9) to (13), further including a second encoder that measures a rotation angle of the output shaft.
  • the actuator is A torque sensor that is fixed to the output shaft and that measures torque according to the rotation of the output shaft;
  • the first encoder is disposed on the side where the brake is located with respect to the motor,
  • the rotating shaft of the motor is hollow,

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Abstract

【課題】小型であっても高出力を実現可能な、アクチュエータを提案する。 【解決手段】円筒形状のロータを有するモータと、前記モータの回転軸と同軸である入力軸を有し、かつ、前記ロータに内包される減速機と、を備える、アクチュエータ。前記減速機は、円筒形状であり、前記減速機は、前記モータの回転軸と同軸である出力軸をさらに有し、前記モータは、ステータをさらに有し、前記アクチュエータは、前記減速機および前記ステータを支持する筐体をさらに備える。

Description

アクチュエータ
　本開示は、アクチュエータに関する。
　従来、様々な装置においてアクチュエータが用いられている。例えば、関節部に力制御型のアクチュエータを備え、当該関節部を介して複数のアームが接続されたロボットアームが知られている。ここで、力制御は、作業対象に対して加えるべき力の目標値を直接的に受け、その目標値に基づいてアクチュエータを駆動させる制御である。力制御において、出力トルクを正確に検出しフィードバックすることにより、人とのインタラクションに優れた柔軟で安全な動作の実現が可能になる。
　例えば、下記特許文献１には、波動減速機に含まれるフレクスプラインの内側にモータが配置された波動減速機付きモータが開示されている。
特開２０１０－４５８２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、フレクスプラインの内側にモータが配置されるので、フレクスプラインのサイズよりも小さいモータだけしか利用することができない。このため、特許文献１に記載の技術では、高出力化が困難である。
　そこで、本開示では、小型であっても高出力を実現可能な、新規かつ改良されたアクチュエータを提案する。
　本開示によれば、円筒形状のロータを有するモータと、前記モータの回転軸と同軸である入力軸を有し、かつ、前記ロータに内包される減速機と、を備える、アクチュエータが提供される。
　以上説明したように本開示によれば、アクチュエータが小型であっても高出力を実現することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の第１の実施形態に係るアクチュエータ２‐１の断面図である。 アクチュエータ２‐１の分解斜視図である。 アクチュエータ２‐１の入力側の部品を拡大して示した概略図である。 アクチュエータ２‐１の出力側の部品を拡大して示した概略図である。 図１に示した領域４の拡大図である。 図４Ａに示したＡ－Ａ線による断面を概略的に示した図である。 入力エンコーダ基板４２と入力エンコーダディスク４４との距離の調整機構の一例を示した説明図である。 本開示の第２の実施形態に係るアクチュエータ２‐２の断面図である。 アクチュエータ２‐２の分解斜視図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、必要に応じてモータマグネット２４２ａおよびモータマグネット２４２ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、モータマグネット２４２ａおよびモータマグネット２４２ｂを特に区別する必要が無い場合には、単にモータマグネット２４２と称する。
　また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
　１．背景
　２．第１の実施形態
　３．第２の実施形態
　４．むすび
＜＜１．背景＞＞
　本開示は、一例として「２．第１の実施形態」および「３．第２の実施形態」において説明するように、多様な形態で実施され得る。まず、本開示の特徴を明確に示すために、本開示の各実施形態に係るアクチュエータを創作するに至った背景について説明する。
　従来、例えば、モータ、波動歯車減速機、および、エンコーダを一体化したアクチュエータが提案されている。しかしながら、公知の技術では、モータ、波動歯車減速機、および、エンコーダが別々に選定され、そして、これらの各要素部品の間にブラケット部品が介在される、または、各要素部品に締結部をカスタムして組み合わされることによりアクチュエータが構成される。このため、モータの回転軸方向に長い構成（直列構成）となるので、アクチュエータを小型化し難かった。
　なお、アクチュエータの小型化を図るために、波動歯車減速機に含まれるフレクスプラインの内側にモータを配置する技術も提案されている。しかしながら、この技術では、フレクスプラインのサイズよりも小さいモータだけしか利用することができないので、高出力化が困難である。
　そこで、上記事情を一着眼点にして、本開示の各実施形態に係るアクチュエータを創作するに至った。当該アクチュエータは、円筒形状のロータ２４を有するモータ２０と、モータシャフト２６と同軸であるウェブジェネレータ１０４を有し、かつ、ロータ２４に内包される波動歯車減速機１０と、を備える。これにより、当該アクチュエータが小型であっても高出力を実現可能である。なお、当該アクチュエータは、力制御型アクチュエータであり得る。
　以下、このような本開示の各実施形態について順次詳細に説明する。なお、以下では、本開示の第１の実施形態に係るアクチュエータ２‐１、および、第２の実施形態に係るアクチュエータ２‐２を総称して、アクチュエータ２と称する場合がある。
＜＜２．第１の実施形態＞＞
　＜２－１．構成＞
　まず、第１の実施形態に係るアクチュエータ２‐１の構成について、図１～図３Ｂを参照して説明する。図１は、アクチュエータ２‐１の断面を示した図である。より具体的には、図１は、後述するモータシャフト２６の中心軸Ｘを通り、かつ、モータシャフト２６の軸方向に直交する面で切断された際のアクチュエータ２‐１の断面を示した図である。また、図２は、アクチュエータ２‐１の構成を示す分解斜視図である。また、図３Ａは、アクチュエータ２‐１の入力側の部品を拡大して示した概略図である。また、図３Ｂは、アクチュエータ２‐１の出力側の部品を拡大して示した概略図である。
　ここで、モータシャフト２６は、本開示におけるモータの回転軸の一例である。また、アクチュエータ２‐１の入力側とは、モータ２０に対して波動歯車減速機１０が位置する側の反対側（例えば図１における右側）である。また、アクチュエータ２‐１の出力側とは、モータ２０に対して波動歯車減速機１０が位置する側（例えば図１における左側）である。なお、中心軸Ｘは、アクチュエータ２‐１の中心軸と同一であってもよい。
　図１および図２に示したように、アクチュエータ２‐１は、筐体９０、波動歯車減速機１０、モータ２０、ブレーキ３０、入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、トルクセンサ６０、入力側カバー７０、および、出力側カバー７２を有する。例えば、モータシャフト２６の軸方向に関して、入力側カバー７０、入力エンコーダ４０、ブレーキ３０、モータ２０、波動歯車減速機１０、出力エンコーダ５０、トルクセンサ６０、出力側カバー７２の順に、これらの各構成要素が筐体９０内に配置される。
　詳細については後述するが、モータ２０は、円筒形状のロータ２４を有し、かつ、波動歯車減速機１０は、モータシャフト２６と同軸であるウェブジェネレータ１０４を有し、かつ、ロータ２４に内包される。換言すれば、モータ２０と波動歯車減速機１０とは入れ子構造になっている。かかる構成によれば、モータシャフト２６の軸方向に関して波動歯車減速機１０とモータ２０とが効率的に配置されるので、アクチュエータ２‐１の小型化を実現することができる。また、例えば公知の技術と比較して、アクチュエータ２‐１の体積に対して、より大きいサイズのモータ２０を配置することが可能であったり、モータ２０の回転半径がより大きくなる。従って、アクチュエータ２‐１が小型であっても、高出力が可能である。
　また、かかるアクチュエータ２‐１において、モータ２０は、通電されることにより回転して回転トルクを生成し得る。また、波動歯車減速機１０は、モータ２０から出力される回転トルクを減速してトルクセンサ６０へ出力し得る。また、トルクセンサ６０は、波動歯車減速機１０から伝達される回転トルクを計測し得る。また、トルクセンサ６０に外部の部品（図示省略）が結合される場合、トルクセンサ６０は、当該回転トルクを当該外部の部品へ出力し得る。以下では、アクチュエータ２‐１の構成についてさらに詳細に説明を行う。
　｛２－１－１．筐体９０｝
　筐体９０は、筐体９０内に配置された例えば波動歯車減速機１０、および、モータ２０のステータ２２などを支持する。また、筐体９０は、円筒形であり得る。但し、かかる例に限定されず、筐体９０の形状は、角柱（四角柱など）であってもよい。
　｛２－１－２．波動歯車減速機１０｝
　波動歯車減速機１０は、本開示における減速機の一例である。波動歯車減速機１０は、円筒形状であり得る。また、波動歯車減速機１０に含まれるウェブジェネレータ１０４および出力軸１２はそれぞれ、モータシャフト２６と同軸であり得る。なお、ウェブジェネレータ１０４は、本開示における入力軸の一例である。また、出力軸１２は、本開示における出力軸の一例である。
　ここで、出力軸１２は、後述するフレクスプライン１０２とブラケット１２０とが組み合わされて構成され得る。例えば、図１に示したように、ブラケット１２０に設けられた開口部１２２において、フレクスプライン１０２の一部とブラケット１２０とがスプリングピンなどによって固く締結される。但し、かかる例に限定されず、出力軸１２は、フレクスプライン１０２だけであってもよいし、または、ブラケット１２０だけであってもよい。
　また、図１および図２に示したように、波動歯車減速機１０は、サーキュラスプライン１００、フレクスプライン１０２、および、ウェブジェネレータ１０４が組み合わされて構成される。具体的には、サーキュラスプライン１００、フレクスプライン１０２、ウェブジェネレータ１０４の順に、波動歯車減速機１０の外側から内側へ配置されている。
　（２－１－２－１．サーキュラスプライン１００）
　図１に示したように、サーキュラスプライン１００は、ロータ２４に内包される円筒形状の第１の外周面１０００と、第１の外周面１０００よりも径が大きい円筒形状の第２の外周面１００２とを有する。第２の外周面１００２は、筐体９０の内壁に固定される（支持される）。また、サーキュラスプライン１００は、第１の外周面１０００と第２の外周面１００２とに隣接する少なくとも一つの他の外周面１００４をさらに含む。
　また、サーキュラスプライン１００の内周には歯（以下、内周歯と称する）が刻まれている。当該内周歯のピッチは、フレクスプライン１０２の外周に刻まれている歯（以下、外周歯と称する）のピッチと同じである。また、当該内周歯の歯数は、フレクスプライン１０２の外周歯の歯数よりも所定の数（例えば２枚）だけ多い。また、当該内周歯とフレクスプライン１０２の外周歯とは噛合うように配置されている。
　また、図１に示したように、第２の外周面１００２と向かい合う内周面１００６には、クロスローラベアリング１４が固定されている。クロスローラベアリング１４は、出力軸１２を回転可能に支持する。なお、クロスローラベアリング１４は、本開示における第１の軸受の一例である。
　例えば、内周面１００６は、クロスローラベアリング１４の外輪１４０と固定され得る。より具体的には、外輪１４０は、内周面１００６と外側ロックリング１８０とによって予圧されている。また、クロスローラベアリング１４の内輪１４２は、ブラケット１２０と内側ロックリング１８２とによって予圧されている。このようにクロスローラベアリング１４が用いられることにより、モータシャフト２６以外のモーメント荷重も受けることができるので、滑らかなトルク伝達を実現することができる。なお、クロスローラベアリング１４の代わりに、玉軸受が用いられてもよい。
　（２－１－２－２．フレクスプライン１０２）
　フレクスプライン１０２は、カップ状の金属弾性体である。また、フレクスプライン１０２は、ウェブジェネレータ１０４と固定されている。
　また、図１に示したように、フレクスプライン１０２の内部（例えば根元内側）には、軸受１６が固定され得る。軸受１６は、モータシャフト２６を回転可能に支持する。ここで、軸受１６は、本開示における第２の軸受の一例である。
　また、図１および図３Ｂに示したように、フレクスプライン１０２は、ねじ（例えばボルトなど）によりトルクセンサ６０に固定され得る。
　（２－１－２－３．ウェブジェネレータ１０４）
　図１および図２に示したように、ウェブジェネレータ１０４は、楕円部１０６および軸受１０８が組み合わされて構成される。ウェブジェネレータ１０４は、フレクスプライン１０２に嵌入されている。また、楕円部１０６は、楕円形状を有している。また、楕円部１０６は、モータシャフト２６に固定され得る。かかる構成によれば、モータ２０のロータ２４が回転すると、ウェブジェネレータ１０４がロータ２４と同期して回転する。そして、フレクスプライン１０２は、ウェブジェネレータ１０４の回転に応じて楕円状に撓められながら（弾性変形しながら）、サーキュラスプライン１００の内周歯とフレクスプライン１０２の外周歯とが当該楕円の長軸方向の２箇所で噛合った状態で回転する。これにより、ウェブジェネレータ１０４に対してフレクスプライン１０２が減速されて回転し、そして、当該減速された速度で出力軸１２が回転する。さらに、出力軸１２の回転に応じたトルクが出力軸１２を介してトルクセンサ６０へ伝達される。
　｛２－１－３．モータ２０｝
　モータ２０は、通電により駆動され、回転トルクを生成する。モータ２０は、ブラシレスモータであり得る。また、図１および図２に示したように、モータ２０は、ステータ２２、ロータ２４、および、モータシャフト２６を有する。ステータ２２とロータ２４との組み合わせでモータ磁気回路が構成され得る。例えば、三相交流電流がステータ２２に供給されると、ステータ２２と、（ロータ２４に含まれる）複数のモータマグネット２４２との間で回転磁界が発生することにより、回転トルクが発生する。
　（２－１－３－１．ステータ２２）
　図１に示したように、ステータ２２は、筐体９０の内壁に固定される。また、図１および図２に示したように、ステータ２２は、スタックコア２２０およびモータコイル２２２を有する。例えば、スタックコア２２０の外周面は、筐体９０の内壁に固定される。また、モータコイル２２２は、スタックコア２２０の内周面に固定される。
　（２－１－３－２．ロータ２４）
　ロータ２４は、円筒形状であり、かつ、サーキュラスプライン１００の第１の外周面１０００を内包するように配置される。また、ロータ２４は、モータヨーク２４０、および、複数のモータマグネット２４２を有する。
　例えば、図１および図３Ａに示したように、モータヨーク２４０には、ロータ２４の延在方向に直交する面を含み、かつ、モータシャフト２６を支持する支持部２４２０が設置されている。例えば、支持部２４２０は、ウェブジェネレータ１０４に固定される。
　また、モータマグネット２４２は永久磁石であり得る。また、図２および図３Ａに示したように、複数のモータマグネット２４２は、モータヨーク２４０の外周面上に例えば等間隔で設置される。ここで、複数のモータマグネット２４２の極数は例えば８以上である。なお、極数が大きいほどコギングトルクが小さくなり、好ましい。
　上記の構成によれば、波動歯車減速機１０の構造を変えることなく、（公知の技術と比較して）サイズのより大きいモータマグネット２４２を筐体９０内に配置することができる。また、アクチュエータ２‐１の適用場面ごとに異なるサイズのモータマグネット２４２を採用することも可能であるので、多様なモータ出力を実現することができる。例えば、シリアル型のロボットアームでは、通常、関節によって自重が異なるので、必要な保持トルクも異なり得る。そこで、関節ごとにモータ磁気回路部（例えばモータマグネット２４２のサイズなど）を適宜変更することにより、関節ごとに適切な出力を実現することができる。
　（２－１－３－３．モータシャフト２６）
　モータシャフト２６は、モータ２０の回転軸である。図１に示したように、モータシャフト２６は、軸受１６、および、後述する軸受３８によって、中心軸Ｘ回りに回転可能に支持され得る。ここで、前述したように、軸受１６は、フレクスプライン１０２の根元内側に設置され得る。また、図１に示したように、軸受３８は、ブレーキ３０の本体部３２の略中心に設置され得る。つまり、モータシャフト２６を支持する２個のベアリング（軸受１６および軸受３８）の間の距離が大きい。これにより、例えばモータ２０の駆動時におけるモータシャフト２６の振れを抑制することができる。また、軸受１６および軸受３８はそれぞれ空き空間内に設置されるので、アクチュエータ２‐１のさらなる小型化が可能となる。
　また、モータシャフト２６は、中空であり得る。また、図１および図２に示したように、モータシャフト２６の内部には、後述する中空管８０が配置され得る。
　｛２－１－４．ブレーキ３０｝
　ブレーキ３０は、ロータ２４の回転を停止させるための機構である。ブレーキ３０は、無励磁型のブレーキであり得る。また、ブレーキ３０は、モータ２０に対して波動歯車減速機１０の反対側に配置される。つまり、ブレーキ３０は、波動歯車減速機１０による減速前の位置に配置される。かかる構成によれば、ロータ２４の回転を停止させるために必要なブレーキトルクを、波動歯車減速機１０の減速比分だけ小さくすることができる。従って、ブレーキ３０の機構を小型化することができるので、アクチュエータ２‐１のさらなる小型化が可能になる。また、同様の理由により、ブレーキ３０の不感帯（バックラッシュ）も、波動歯車減速機１０の減速比分だけ小さくすることができる。
　以下、ブレーキ３０の構成について詳細に説明する。ブレーキ３０は、本体部３２、回転部３４、可動子３６、および、弾性部材（図示省略）を有する。
　（２－１－４－１．回転部３４）
　回転部３４は、モータ２０の位置を基準として本体部３２よりも遠くに位置し得る。また、回転部３４は、ウェブジェネレータ１０４に固定され、かつ、モータシャフト２６と同軸であり得る。例えば、回転部３４は、ウェブジェネレータ１０４の一端部に固定される。これにより、回転部３４は、ロータ２４と同期して回転する。
　また、後述するように、回転部３４には、入力エンコーダディスク４４が固定され得る。かかる構成によれば、ロータ２４、波動歯車減速機１０の回転軸、および、ブレーキ３０の同軸度が高精度に設定されると、入力エンコーダ４０による計測の精度を高めることができ、かつ、滑らかなトルク伝達を実現することができる。
　（２－１－４－２．可動子３６）
　可動子３６は、本体部３２と回転部３４との間の空間内に配置される。可動子３６は、アーマチュアであり得る。
　（２－１－４－３．弾性部材）
　弾性部材は、本体部３２および可動子３６に固定され得る。弾性部材は、可動子３６に対して回転部３４に向かう弾性力を付与するように構成されている。例えば、後述する電磁石３２０の非通電時には、可動子３６は弾性部材によって回転部３４に押し付けられる。これにより、回転部３４の接触面と可動子３６の接触面との摩擦によってブレーキトルク（摩擦トルク）が生じ、そして、当該ブレーキトルクにより回転部３４の回転が停止される。その結果、（例えばウェブジェネレータ１０４を介して回転部３４に連結されている）ロータ２４の回転が停止される。
　なお、弾性部材は、例えば圧縮コイルばねである。
　（２－１－４－４．本体部３２）
　図２に示したように、本体部３２には、電磁石３２０が固定されている。電磁石３２０は、通電状況に応じて可動子３６を本体部３２に引き寄せる。例えば、電磁石３２０が通電されている間（通電時）は、電磁石３２０は、可動子３６を本体部３２に引き寄せる。これにより、ブレーキトルクが解放され、そして、回転部３４が回転可能になる。その結果、ロータ２４も回転可能になる。
　また、電磁石３２０が通電されていない間（非通電時）は、電磁石３２０は、可動子３６を本体部３２に引き寄せない。
　また、図１に示したように、本体部３２の略中心には、軸受３８が固定され得る。軸受３８は、モータシャフト２６を回転可能に支持する。ここで、軸受３８は、本開示における第３の軸受の一例である。
　また、本体部３２は、波動歯車減速機１０の側面に対して押し付けて配置されることにより、波動歯車減速機１０を支持し得る。また、図１に示したように、筐体９０と本体部３２とは例えばインロー構造で固定され得る。これにより、ロータ２４、波動歯車減速機１０の回転軸、および、ブレーキ３０の同軸度を容易に高めることができる。
　｛２－１－５．入力エンコーダ４０｝
　入力エンコーダ４０は、本開示における第１のエンコーダの一例である。入力エンコーダ４０は、アクチュエータ２‐１の入力側に配置され、かつ、ロータ２４の回転角度を計測する。例えば、入力エンコーダ４０は、アブソリュートエンコーダであり、かつ、ロータ２４の絶対的な回転角度を計測する。これにより、例えば、アクチュエータ２‐１をコントロールするホスト（図示省略）は、入力エンコーダ４０によるロータ２４の回転角度の計測結果に基づいて、モータ２０の出力をリアルタイムに変更することが可能になる。
　また、図２に示したように、入力エンコーダ４０は、入力エンコーダ基板４２と、円盤状の入力エンコーダディスク４４とから構成される。
　以下、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、入力エンコーダ４０の構成についてさらに詳細に説明する。図４Ａは、図１に示した領域４の拡大図である。また、図４Ｂは、図４Ａに示したＡ－Ａ線による断面を概略的に示した図である。
　（２－１－５－１．入力エンコーダ基板４２）
　図４Ａに示したように、入力エンコーダ基板４２には、磁場計測素子４２０が設置される。磁場計測素子４２０は、例えば、図４Ｂに示したように、永久磁石４２００とホールＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）４２０２とが結合されて構成される。
　なお、例えば図２に示したように、入力エンコーダ基板４２には、入力エンコーダホルダ４２４が固定され得る。そして、入力エンコーダホルダ４２４と、ブレーキ３０の本体部３２に固定された入力エンコーダブラケット４２２とは、例えばインロー構造で固定され得る。なお、入力エンコーダブラケット４２２は、本体部３２と同軸になるように本体部３２に対して例えば治具などで固定され得る。
　（２－１－５－２．入力エンコーダディスク４４）
　入力エンコーダディスク４４は、磁気ディスクであり得る。例えば、入力エンコーダディスク４４は、所定のパターンの複数のスリットが設けられた磁性体である。また、図３Ａに示したように、入力エンコーダディスク４４は、ブレーキ３０の回転部３４に固定され得る。かかる構成によれば、回転部３４の回転に応じて入力エンコーダディスク４４が回転することにより、永久磁石４２００によって生じる、バイアスされた磁界に対して、（スリットが設けられた）入力エンコーダディスク４４が横切るので、磁場計測素子４２０（より詳細にはホールＩＣ４２０２）により計測される磁束密度が変化し得る。この場合、磁場計測素子４２０は、磁束密度の変化を計測することにより、ロータ２４の絶対的な回転角度を計測する。
　なお、磁場計測素子４２０が回転角度を高精度で計測するためには、入力エンコーダディスク４４と磁場計測素子４２０との距離が厳密に調整される必要がある。そこで、図５に示したように、入力エンコーダホルダ４２４と入力エンコーダブラケット４２２とは、例えば外周の４点において、モータシャフト２６の軸方向に関してねじ４３０で固定可能に構成され得る。つまり、モータシャフト２６の軸方向に関して、入力エンコーダホルダ４２４と入力エンコーダブラケット４２２との距離が調整可能に構成され得る。また、前述したように、入力エンコーダホルダ４２４と、入力エンコーダブラケット４２２とは、インロー構造で固定され得る。上記の構成によれば、アクチュエータ２‐１全体を組み立てた後でもユーザは例えば一般工具を用いて、入力エンコーダ基板４２と入力エンコーダディスク４４との距離を容易に、かつ、厳密に調整することができる。
　｛２－１－６．出力エンコーダ５０｝
　出力エンコーダ５０は、本開示における第２のエンコーダの一例である。出力エンコーダ５０は、アクチュエータ２‐１の出力側に配置され、かつ、出力軸１２の回転角度を計測する。例えば、出力エンコーダ５０は、トルクセンサ６０と筐体９０との間に配置される。また、出力エンコーダ５０は、アブソリュートエンコーダであり、かつ、出力軸１２の絶対的な回転角度を計測する。また、図２に示したように、出力エンコーダ５０は、出力エンコーダ基板５２と、円盤状の出力エンコーダディスク５４とから構成される。
　（２－１－６－１．出力エンコーダ基板５２）
　出力エンコーダ基板５２には、磁場計測素子５２０が設置され得る。磁場計測素子５２０は、例えば、永久磁石５２００とホールＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）５２０２とが結合されて構成される。また、磁場計測素子５２０は、磁場計測素子４２０と同一の素子であってもよい。
　なお、例えば図３Ｂに示したように、出力エンコーダ基板５２には、出力基板ホルダ６２６が固定され得る。そして、出力基板ホルダ６２６と、後述するトルクセンサ起歪体６２とは、例えばインロー構造で固定され得る。
　（２－１－６－２．出力エンコーダディスク５４）
　出力エンコーダディスク５４は、磁気ディスクであり得る。例えば、出力エンコーダディスク５４は、所定のパターンの複数のスリットが設けられた磁性体である。なお、出力エンコーダディスク５４は、入力エンコーダディスク４４と同一のディスクであってもよい。
　また、図１に示したように、出力エンコーダディスク５４は、筐体９０（例えば筐体９０に設けられた溝など）に固定され得る。かかる構成によれば、波動歯車減速機１０の出力軸１２の回転に応じてトルクセンサ起歪体６２が回転し、そして、トルクセンサ起歪体６２の回転に応じて出力エンコーダ基板５２が回転することにより、（磁場計測素子５２０に含まれる）永久磁石５２００によって生じる、バイアスされた磁界に対して、（スリットが設けられた）出力エンコーダディスク５４が横切るので、磁場計測素子５２０（より詳細にはホールＩＣ５２０２）により計測される磁束密度が変化し得る。この場合、磁場計測素子５２０は、磁束密度の変化を計測することにより、出力軸１２の絶対的な回転角度を計測する。
　なお、図５に示したように、出力基板ホルダ６２６とトルクセンサ起歪体６２とは、例えば外周の４点において、モータシャフト２６の軸方向に関してねじ６３０で固定可能に構成され得る。つまり、モータシャフト２６の軸方向に関して、出力基板ホルダ６２６とトルクセンサ起歪体６２との距離が調整可能に構成され得る。また、前述したように、出力基板ホルダ６２６とトルクセンサ起歪体６２とは、インロー構造で固定され得る。上記の構成によれば、（入力エンコーダ４２と同様に）アクチュエータ２‐１全体を組み立てた後でもユーザは例えば一般工具を用いて、出力エンコーダ基板５２と出力エンコーダディスク５４との距離を容易に、かつ、厳密に調整することができる。その結果、出力エンコーダ５０は、出力軸１２の絶対的な回転角度を高精度で計測することができる。
　（２－１－６－３．変形例）
　なお、上記の説明では、入力エンコーダ４０および出力エンコーダ５０が磁気式のエンコーダである例について説明したが、かかる例に限定されない。例えば、入力エンコーダ４０および／または出力エンコーダ５０は、光学式のエンコーダであってもよい。
　｛２－１－７．トルクセンサ６０｝
　トルクセンサ６０は、（波動歯車減速機１０の）出力軸１２に固定され、かつ、出力軸１２の回転に応じたトルクを計測する。また、トルクセンサ６０は、トルクセンサ起歪体６２、および、トルクセンサ基板６４を有する。
　（２－１－７－１．トルクセンサ起歪体６２）
　図２に示したように、トルクセンサ起歪体６２は、出力軸１２に固定される第１の回転体６２０と、第２の回転体６２４と、第１の回転体６２０および第２の回転体６２４に固定されている複数の起歪部６２２とを有する。第１の回転体６２０に回転トルクが入力された場合には、複数の起歪部６２２の各々は、例えば歪みを生じながら、当該回転トルクを第２の回転体６２４へ伝達し得る。
　（２－１－７－２．トルクセンサ基板６４）
　トルクセンサ基板６４は、本開示における計測部の一例である。トルクセンサ基板６４は、複数の起歪部６２２の各々に生じた歪みの検出結果に応じて回転トルクを計測する。例えば、複数の起歪部６２２の各々には歪みゲージ（図示省略）が設置される。この場合、個々の起歪部６２２に設置された歪みゲージは、当該起歪部６２２に生じた歪みを検出する。そして、トルクセンサ基板６４は、個々の起歪部６２２に生じた歪みの検出結果に応じて、入力された回転トルクを計測する。
　なお、トルクセンサ６０が外力を受けた場合に関しても、当該外力は起歪部６２２を介してアクチュエータ２‐１の内部（波動歯車減速機１０など）へ伝達される。従って、トルクセンサ基板６４は、起歪部６２２に生じた歪みの検出結果に応じて、当該外力に対応するトルクを正確に計測することができる。また、トルクセンサ６０に接続され、かつ、中空管８０内に配置されたケーブル（例えば同軸ケーブル８２）を介して、トルクセンサ６０による計測結果はホストへ送信され得る。この場合、当該ホストは、受信した計測結果に応じて、ステータ２２に供給する三相交流電流の値を適切に調整すること（フィードバックすること）ができる。これにより、アクチュエータ２‐１は、外力を受けた場合であっても、目標のトルクを出力することができる。
　なお、トルクセンサ６０は、例えば、磁歪式、静電容量方式、半導体歪みゲージ方式、または、汎用歪みゲージ方式などであってもよい。
　｛２－１－８．中空管８０｝
　中空管８０は、モータシャフト２６の内部に配置されている。また、中空管８０は、入力側カバー７０および出力側カバー７２によって支持され得る。例えば、入力側カバー７０および出力側カバー７２にそれぞれ設置される軸受が中空管８０を支持してもよい。または、入力側カバー７０および出力側カバー７２は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂などの摺動抵抗の小さい樹脂材料によってそれぞれ構成され、かつ、中空管８０は、金属製であってもよい。この場合、入力側カバー７０および出力側カバー７２が中空管８０を支持する際に生じる摩擦が非常に小さくなるので、軸受と同等の効果を実現することができる。また、モータシャフト２６の軸方向に関してアクチュエータ２‐１のさらなる小型化が可能になる。
　また、中空管８０の内部には、同軸ケーブル８２が配置され得る。ここで、同軸ケーブル８２は、例えば、入力エンコーダ４０および出力エンコーダ５０を接続するケーブルや、入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、および、トルクセンサ６０の各々と外部の装置（ホストや電源など）とを接続するケーブルなどを含み得る。一例として、入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、および、トルクセンサ６０に対して電力を供給するための少なくとも一つの電源線が中空管８０の内部に配置される。また、入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、および、トルクセンサ６０の各々と外部の装置（ホストなど）との間で信号を伝送するための少なくとも一つの信号線が中空管８０の内部に配置される。
　なお、モータシャフト２６の内部は、回転半径が（アクチュエータ２‐１の中で）最も小さく、かつ、モータシャフト２６の内部には他の部品が存在しない。そこで、前述したように、モータシャフト２６の内部に中空管８０が配置されることにより、配線が単純となり、かつ、モータ２０の多回転を実現することができる。例えば、モータシャフト２６内のクリアランスを一定に保つことができる。また、モータシャフト２６とケーブルとが接触することがないので、アクチュエータ２‐１の内部に無駄な摩擦トルクが発生しない。また、例えば入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、および、トルクセンサ６０の各々とホストとを一つのケーブルで接続することが可能となる。
　＜２－２．効果＞
　｛２－２－１．効果１｝
　以上説明したように、第１の実施形態に係るアクチュエータ２‐１は、円筒形状のロータ２４を有するモータ２０と、モータシャフト２６と同軸であるウェブジェネレータ１０４を有し、かつ、ロータ２４に内包される波動歯車減速機１０と、を備える。このため、アクチュエータ２‐１が小型であっても高出力を実現可能である。
　例えば、公知の技術と比較して、アクチュエータ２‐１の体積に対して、より大きいサイズのモータ２０（例えばモータマグネット２４２など）を配置することが可能であったり、モータ２０の回転半径がより大きくなる。従って、発生する磁束密度が大きくなるので、アクチュエータ２‐１が小型であっても高出力が可能となる。
　｛２－２－２．効果２｝
　また、アクチュエータ２‐１は、無励磁型のブレーキ３０を備える。このため、緊急時（例えば電源停止時など）にはアクチュエータ２‐１の出力を安全に停止することができる。
　｛２－２－３．効果３｝
　また、波動歯車減速機１０の減速前後の位置に入力エンコーダ４０または出力エンコーダ５０がそれぞれ配置され、かつ、入力エンコーダ４０および出力エンコーダ５０は、アブソリュートエンコーダであり得る。このため、アクチュエータ２‐１の入力側の絶対角度と、アクチュエータ２‐１の出力側の絶対角度との関係を常に計測することができる。
　例えば、電源停止時などにアクチュエータ２‐１の出力側が外力などの影響により動いてしまったとしても、電源投入時においてアクチュエータ２‐１の入力側の絶対角度とアクチュエータ２‐１の出力側の絶対角度との関係を即時に把握することができる。従って、電源投入時の原点復帰動作が不要になる。
　｛２－２－４．効果４｝
　また、波動歯車減速機１０の出力軸１２には、トルクセンサ６０が固定され得る。このため、出力されるトルクをリアルタイムに計測することができる。例えば、ロボットアームの関節部にアクチュエータ２‐１が搭載される場合では、当該ロボットアームの全身随所においてトルクをセンシングしながらトルク指令を与えることが可能となる。このため、人間と同じ環境や複雑な作業環境下であっても、安全なアーム作業を実現することができる。
　｛２－２－５．効果５｝
　また、第１の実施形態によれば、モータシャフト２６の軸方向に沿って、個々の要素部品（例えば、波動歯車減速機１０、ブレーキ３０、入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、および、トルクセンサ６０など）がコンパクトに配置され得る。このため、例えば図１に示したように、アクチュエータ２‐１の断面の形状が正方形に近い形状になる。従って、様々なロボットシステムにアクチュエータ２‐１が搭載される際にアクチュエータ２‐１の配置制約が緩和されるので、ロボットシステム内の様々な場所にアクチュエータ２‐１を設置することができる。例えば、ロボットアームの関節部にアクチュエータ２‐１が搭載される場合には、公知の技術と比較して、無駄な出っ張りが生じない。従って、よりコンパクトで、かつ、より軽量なロボットアームを実現することができる。
　｛２－２－６．効果６｝
　また、第１の実施形態によれば、モータ２０と波動歯車減速機１０との間、波動歯車減速機１０とブレーキ３０との間、および、ブレーキ３０と入力エンコーダ４０との間にそれぞれ無駄な部品が配置されない。例えば、一つの部品に対して他の全ての部品を組み上げることによりアクチュエータ２‐１が構成される。このため、同軸度のばらつきを低減させることができる。従って、理想的な歯車の噛合いを実現することができ、かつ、滑らかなトルク伝達を実現することができる。例えば、トルクリップルの少ないアクチュエータを実現することができる。
　｛２－２－７．効果７｝
　また、第１の実施形態によれば、各要素部品（波動歯車減速機１０、モータ２０、ブレーキ３０、入力エンコーダ４０、出力エンコーダ５０、および、トルクセンサ６０など）間に介在する部品を共通化したり、削減することができる。このため、公知の技術と比較して、より少ない部品でアクチュエータ２‐１を構成することができる。従って、製造コストがより小さく、かつ、より軽量なアクチュエータを実現することができる。さらに、モータ２０の駆動時などの騒音が低減されたり、外部への磁気影響（漏れ磁束など）が小さかったり、ブレーキパッドへ環境ゴミが入りにくいなどの利点もある。
　｛２－２－８．効果８｝
　また、各要素部品は全てアクチュエータ２‐１に内蔵され得る。つまり、各要素部品がユニット化されているので、様々なロボットシステムに搭載しやすい。
＜＜３．第２の実施形態＞＞
　以上、第１の実施形態について説明した。次に、第２の実施形態に係るアクチュエータ２‐２の構成について説明する。図６は、アクチュエータ２‐２の断面を示した図である。より具体的には、図６は、モータシャフト２６の中心軸Ｘを通り、かつ、モータシャフト２６の軸方向に直交する面で切断された際のアクチュエータ２‐２の断面を示した図である。また、図７は、アクチュエータ２‐２の構成を示す分解斜視図である。なお、以下では、第１の実施形態と同一の内容については説明を省略し、第１の実施形態と異なる内容についてのみ説明を行う。
　＜３－１．波動歯車減速機１０＞
　図６および図７に示したように、第２の実施形態に係るアクチュエータ２‐２では、第１の実施形態に係るアクチュエータ２‐１と比べてより大型の波動歯車減速機１０が配置される。これにより、さらに高出力が可能となる。
　＜３－２．ブレーキ３０＞
　また、図６に示したように、第２の実施形態に係るブレーキ３０の本体部３２のうちの一部は、ロータ２４に内包される。例えば、図６に示したように、支持部２４２０を境界として、ロータ２４の第１の側において波動歯車減速機１０がロータ２４に内包される。また、支持部２４２０を境界として、第１の側とは反対の第２の側において、本体部３２のうちの一部がロータ２４に内包される。換言すれば、ブレーキ３０と波動歯車減速機１０とは入れ子構造になっている。
　かかる構成によれば、モータシャフト２６の軸方向に関して、アクチュエータ２‐２のさらなる小型（薄型）化が可能となる。
＜＜４．むすび＞＞
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　円筒形状のロータを有するモータと、
　前記モータの回転軸と同軸である入力軸を有し、かつ、前記ロータに内包される減速機と、
を備える、アクチュエータ。
（２）
　前記減速機は、円筒形状であり、
　前記減速機は、前記モータの回転軸と同軸である出力軸をさらに有する、前記（１）に記載のアクチュエータ。
（３）
　前記モータは、ステータをさらに有し、
　前記アクチュエータは、
　前記減速機および前記ステータを支持する筐体をさらに備える、前記（２）に記載のアクチュエータ。
（４）
　前記減速機は、
　前記ロータに内包される円筒形状の第１の外周面と、
　前記第１の外周面よりも径が大きい円筒形状の第２の外周面と、を有し、
　前記第２の外周面は、前記筐体に支持されている、前記（３）に記載のアクチュエータ。
（５）
　前記アクチュエータは、
　前記第２の外周面と向かい合う内周面で支持され、かつ、前記出力軸を回転可能に支持する第１の軸受をさらに備える、前記（４）に記載のアクチュエータ。
（６）
　前記減速機は、波動歯車減速機である、前記（４）または（５）に記載のアクチュエータ。
（７）
　前記波動歯車減速機は、
　前記入力軸であるウェブジェネレータと、
　前記出力軸の一部であるフレクスプラインと、を有する、前記（６）に記載のアクチュエータ。
（８）
　前記アクチュエータは、
　前記フレクスプラインの内部で支持され、かつ、前記モータの回転軸を回転可能に支持する第２の軸受をさらに備える、前記（７）に記載のアクチュエータ。
（９）
　前記アクチュエータは、
　前記モータに対して前記減速機の反対側に配置されたブレーキをさらに備え、
　前記ブレーキは、
　固定されている本体部と、
　前記モータの回転軸と同軸である回転部とを有する、前記（３）～（８）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１０）
　前記アクチュエータは、
　前記本体部に支持され、かつ、前記モータの回転軸を回転可能に支持する第３の軸受をさらに備える、前記（９）に記載のアクチュエータ。
（１１）
　前記ブレーキは、
　前記本体部と前記回転部との間に位置する可動子と、
　前記可動子に対して前記回転部に向かう弾性力を付与するように構成され、かつ、前記本体部に固定された弾性部材と、
　通電された場合に、前記可動子を前記本体部に引き寄せる電磁石と、をさらに有する、前記（９）または（１０）に記載のアクチュエータ。
（１２）
　前記本体部のうちの一部は前記ロータに内包される、前記（９）～（１１）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１３）
　前記ロータは、
　前記ロータの延在方向に直交する面を含み、かつ、前記モータの回転軸を支持する支持部を有し、
　前記支持部を境界として、前記ロータの第１の側において前記減速機は前記ロータに内包され、
　前記支持部を境界として、前記第１の側とは反対の第２の側において、前記本体部のうちの一部が前記ロータに内包される、前記（１２）に記載のアクチュエータ。
（１４）
　前記アクチュエータは、
　前記出力軸に固定され、かつ、前記出力軸の回転に応じたトルクを計測するトルクセンサをさらに備える、前記（２）～（１３）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１５）
　前記トルクセンサは、
　前記出力軸に固定される第１の回転体と、
　第２の回転体と、
　前記第１の回転体および前記第２の回転体に固定されており、かつ、前記第１の回転体および前記第２の回転体の間で歪みを生じながら回転トルクを伝達する起歪部と、
　前記起歪部の歪みに応じて回転トルクを計測する計測部と、を有する、前記（１４）に記載のアクチュエータ。
（１６）
　前記モータの回転軸は、中空であり、
　前記モータの回転軸の内部には、前記トルクセンサと外部の装置とを接続するためのケーブルが配置されている、前記（１４）または（１５）に記載のアクチュエータ。
（１７）
　前記アクチュエータは、
　前記ロータの回転角度を計測する第１のエンコーダと、
　前記出力軸の回転角度を計測する第２のエンコーダと、をさらに備える、前記（９）～（１３）のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
（１８）
　前記アクチュエータは、
　前記出力軸に固定され、かつ、前記出力軸の回転に応じたトルクを計測するトルクセンサをさらに備え、
　前記モータに対して前記ブレーキが位置する側に、前記第１のエンコーダは配置されており、
　前記トルクセンサと前記筐体との間に前記第２のエンコーダは配置されている、前記（１７）に記載のアクチュエータ。
（１９）
　前記モータの回転軸は、中空であり、
　前記モータの回転軸の内部には、前記第１のエンコーダと前記第２のエンコーダとを接続するケーブルが配置されている、前記（１７）または（１８）に記載のアクチュエータ。
２‐１、２‐２　アクチュエータ
１０　波動歯車減速機
１２　出力軸
１４　クロスローラベアリング
１６、３８、１０８　軸受
２０　モータ
２２　ステータ
２４　ロータ
２６　モータシャフト
３０　ブレーキ
３２　本体部
３４　回転部
３６　可動子
４０　入力エンコーダ
４２　入力エンコーダ基板
４４　入力エンコーダディスク
５０　出力エンコーダ
５２　出力エンコーダ基板
５４　出力エンコーダディスク
６０　トルクセンサ
６２　トルクセンサ起歪体
６４　トルクセンサ基板
７０　入力側カバー
７２　出力側カバー
８０　中空管
９０　筐体
１００　サーキュラスプライン
１０２　フレクスプライン
１０４　ウェブジェネレータ
１０６　楕円部
１２０　ブラケット
２２０　スタックコア
２２２　モータコイル
２４０　モータヨーク
２４２　モータマグネット
３２０　電磁石
４２０、５２０　磁場計測素子
４２２　入力エンコーダブラケット
４２４　入力エンコーダホルダ
４３０、６３０　ねじ
６２０　第１の回転体
６２２　起歪部
６２４　第２の回転体
６２６　出力基板ホルダ
１０００　第１の外周面
１００２　第２の外周面
１００６　内周面
２４２０　支持部

Claims (19)

  1. 　円筒形状のロータを有するモータと、
    　前記モータの回転軸と同軸である入力軸を有し、かつ、前記ロータに内包される減速機と、
    を備える、アクチュエータ。
  2. 　前記減速機は、円筒形状であり、
    　前記減速機は、前記モータの回転軸と同軸である出力軸をさらに有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　前記モータは、ステータをさらに有し、
    　前記アクチュエータは、
    　前記減速機および前記ステータを支持する筐体をさらに備える、請求項２に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記減速機は、
    　前記ロータに内包される円筒形状の第１の外周面と、
    　前記第１の外周面よりも径が大きい円筒形状の第２の外周面と、を有し、
    　前記第２の外周面は、前記筐体に支持されている、請求項３に記載のアクチュエータ。
  5. 　前記アクチュエータは、
    　前記第２の外周面と向かい合う内周面で支持され、かつ、前記出力軸を回転可能に支持する第１の軸受をさらに備える、請求項４に記載のアクチュエータ。
  6. 　前記減速機は、波動歯車減速機である、請求項４に記載のアクチュエータ。
  7. 　前記波動歯車減速機は、
    　前記入力軸であるウェブジェネレータと、
    　前記出力軸の一部であるフレクスプラインと、を有する、請求項６に記載のアクチュエータ。
  8. 　前記アクチュエータは、
    　前記フレクスプラインの内部で支持され、かつ、前記モータの回転軸を回転可能に支持する第２の軸受をさらに備える、請求項７に記載のアクチュエータ。
  9. 　前記アクチュエータは、
    　前記モータに対して前記減速機の反対側に配置されたブレーキをさらに備え、
    　前記ブレーキは、
    　固定されている本体部と、
    　前記モータの回転軸と同軸である回転部とを有する、請求項３に記載のアクチュエータ。
  10. 　前記アクチュエータは、
    　前記本体部に支持され、かつ、前記モータの回転軸を回転可能に支持する第３の軸受をさらに備える、請求項９に記載のアクチュエータ。
  11. 　前記ブレーキは、
    　前記本体部と前記回転部との間に位置する可動子と、
    　前記可動子に対して前記回転部に向かう弾性力を付与するように構成され、かつ、前記本体部に固定された弾性部材と、
    　通電された場合に、前記可動子を前記本体部に引き寄せる電磁石と、をさらに有する、請求項９に記載のアクチュエータ。
  12. 　前記本体部のうちの一部は前記ロータに内包される、請求項９に記載のアクチュエータ。
  13. 　前記ロータは、
    　前記ロータの延在方向に直交する面を含み、かつ、前記モータの回転軸を支持する支持部を有し、
    　前記支持部を境界として、前記ロータの第１の側において前記減速機は前記ロータに内包され、
    　前記支持部を境界として、前記第１の側とは反対の第２の側において、前記本体部のうちの一部が前記ロータに内包される、請求項１２に記載のアクチュエータ。
  14. 　前記アクチュエータは、
    　前記出力軸に固定され、かつ、前記出力軸の回転に応じたトルクを計測するトルクセンサをさらに備える、請求項２に記載のアクチュエータ。
  15. 　前記トルクセンサは、
    　前記出力軸に固定される第１の回転体と、
    　第２の回転体と、
    　前記第１の回転体および前記第２の回転体に固定されており、かつ、前記第１の回転体および前記第２の回転体の間で歪みを生じながら回転トルクを伝達する起歪部と、
    　前記起歪部の歪みに応じて回転トルクを計測する計測部と、を有する、請求項１４に記載のアクチュエータ。
  16. 　前記モータの回転軸は、中空であり、
    　前記モータの回転軸の内部には、前記トルクセンサと外部の装置とを接続するためのケーブルが配置されている、請求項１４に記載のアクチュエータ。
  17. 　前記アクチュエータは、
    　前記ロータの回転角度を計測する第１のエンコーダと、
    　前記出力軸の回転角度を計測する第２のエンコーダと、をさらに備える、請求項９に記載のアクチュエータ。
  18. 　前記アクチュエータは、
    　前記出力軸に固定され、かつ、前記出力軸の回転に応じたトルクを計測するトルクセンサをさらに備え、
    　前記モータに対して前記ブレーキが位置する側に、前記第１のエンコーダは配置されており、
    　前記トルクセンサと前記筐体との間に前記第２のエンコーダは配置されている、請求項１７に記載のアクチュエータ。
  19. 　前記モータの回転軸は、中空であり、
    　前記モータの回転軸の内部には、前記第１のエンコーダと前記第２のエンコーダとを接続するケーブルが配置されている、請求項１７に記載のアクチュエータ。
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