CN108698234B - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

驱动装置存在有维修时难于将插通在中空部的输出轴的前端部组装到装置主体的课题。驱动装置(100)具备：形成有沿轴方向贯穿的中空部(22)的输入轴(2)；使输入轴(2)旋转的马达(1)；从输入轴(2)输入有马达(1)的动力的减速机(3)；插通在输入轴(2)的中空部(22)，并通过从减速机(3)输出的动力而围绕旋转轴(L)旋转的输出轴(5)；与输出轴(5)的前端部(51)连接的耦合部(45)。设置有支撑输出轴(5)的第一轴承(4)，在输入轴(2)和输出轴(5)之间的中空部(22)内设置有支撑输出轴(5)的第二轴承(8)。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种例如适宜地使用在工业机器人等的驱动装置。

背景技术

从以往开始，为了使工业机器人驱动，而使用驱动装置。例如在专利文献1之中有关于具备下述内容的驱动装置的提案：通过马达的动力而旋转的输入轴；从输入轴输入有马达的动力的减速机；以及通过从减速机输出的动力而旋转的输出轴。

在驱动装置的输入轴形成有沿轴方向贯穿的中空部，在中空部插通有输出轴。在马达的一侧设置有减速机，在马达的另一侧设置有检测输入轴和输出轴的旋转信息的检测部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实用新型登记第2522495号公报

发明概述

发明所要解决的课题

在将这种驱动装置进行维修时，将输入轴和输出轴一体地从减速机等装置主体上卸下，重新将其组装的情况较多。但是，此情况时，由于输出轴在马达的另一侧被悬臂支持的结构较多，所以，将插通在中空部的输出轴的前端部组装到装置主体并不容易。

解决课题的手段

根据本发明的第一种方式，提供一种驱动装置，其特征在于，具备：输入轴，该输入轴形成有沿轴方向贯穿的中空部；马达，该马达使所述输入轴围绕沿所述轴方向的旋转轴而旋转；减速机，该减速机在所述马达的一侧，从所述输入轴输入有所述马达的动力；输出轴，该输出轴插通在所述输入轴的所述中空部，并通过从所述减速机输出的动力而围绕所述旋转轴旋转；耦合部，该耦合部在所述马达的一侧，以将从所述减速机输出的动力向所述输出轴传递的方式而与所述输出轴的前端部连接；以及检测部，该检测部在所述马达的另一侧，检测所述输入轴的旋转信息和所述输出轴的旋转信息，在所述马达的另一侧设置有支撑所述输出轴的第一轴承，在所述马达的一侧，在所述输入轴和所述输出轴之间的所述中空部内设置有支撑所述输出轴的第二轴承。

根据本发明的第二种方式，提供一种驱动装置，其特征在于，具备：输入轴，该输入轴具有中空部；马达，该马达使所述输入轴旋转；输出轴，该输出轴插通在所述输入轴的所述中空部，并围绕所述马达的旋转轴旋转；传递部，该传递部使所述输入轴的旋转向所述输出轴传递；以及检测部，该检测部检测所述输入轴的旋转信息和所述输出轴的旋转信息，所述输出轴在作为其一侧的所述传递部侧，具有从所述中空部突出的突出部，在所述输出轴设置有第一支持部件和第二支持部件，该第一支持部件在所述检测部侧支撑所述输出轴，该第二支持部件在所述传递部侧设置在所述突出部或其附近并支撑所述输出轴。

根据本发明的第三种方式，提供一种驱动装置，其特征在于，具备：输入轴，该输入轴形成有中空部；马达，该马达使所述输入轴旋转；减速机，该减速机在所述输入轴的一侧，从所述输入轴传递有所述马达的动力；输出轴，该输出轴插通在所述输入轴的所述中空部，并通过从所述减速机输出的动力而旋转；第一轴承，该第一轴承设置在所述输入轴的另一侧，并支持所述输出轴；以及第二轴承，该第二轴承在所述输入轴的一侧设置在所述中空部内，并支持所述输出轴。

附图简要说明

图1是表示第一实施方式所涉及的驱动装置整体结构的示意剖面图。

图2是沿图1中A-A线的剖面图。

图3是图1所示B部附近的放大剖面图。

图4是说明图1所示驱动装置的维修作业状态的图。

图5是说明从图4所示状态组装驱动装置作业的主要部分放大图。

图6A是说明图5所示组装作业的示意图。

图6B是用于说明作为图6A所示驱动装置比较例子的示意图。

图7是表示第二实施方式所涉及的驱动装置整体结构的示意剖面图。

图8是图7所示C部附近的放大剖面图。

图9是说明图7所示驱动装置的维修作业状态的主要部分放大图。

图10是表示第三实施方式所涉及的驱动装置整体结构的示意剖面图。

图11是图10所示D部附近的放大图。

发明的具体实施方式

以下，参照图1至图11来说明几个用于实施本发明的方式。另外，本发明的范围并不局限于以下的实施方式，在本发明的技术思想范围之内可以进行任意变化。

[第一实施方式]

1.驱动装置100的结构

图1是表示第一实施方式所涉及的驱动装置100整体结构的示意剖面图。图2是沿图1中A-A线的剖面图，图3是图1所示B部附近的放大剖面图。

如图1所示，本实施方式所涉及的驱动装置100，例如使用在机器人等之中，是将来自马达1的动力从输入轴2输入到例如包含减速机3等的传递部3A，并通过传递部3A使输出轴5旋转驱动的装置。驱动装置100至少具备马达1、输入轴2、传递部3A以及输出轴5，作为更优选的方式，更进一步具备检测部6。

马达1为同步电动机的伺服马达，其至少具备：设置有永磁体的转子11；设置有绕组的定子12；以及收容它们的外壳13。本实施方式作为马达1使用了电动机，也可以使用以空气为动力的气动马达、或者以液压为动力的液压马达等。

在马达1的转子11连接有第一轴24。在位于马达1的一侧的第一轴24的前端部，通过附件26一体地安装有第二轴25。在本实施方式之中，通过第一轴24和第二轴25，来构成向传递部3A的减速机3输入马达1的动力的输入轴2。

输入轴2大致为圆筒形状，通过马达1的旋转驱动而围绕旋转轴L旋转。在输入轴2形成有沿轴方向(轴线方向)贯穿的中空部22，在中空部22插通有输出轴5。另外，轴方向是输入轴2旋转时成为旋转运动中心线的方向，是与旋转轴L一致的轴线的方向。插通有输出轴5的输入轴2，以贯穿马达1两侧的方式而设置。

在马达1的一侧、也就是输入轴2的一侧，设置有使输入轴2的旋转向输出轴5传递的传递部3A。马达1的一侧也可以换句话说是马达1的传递部3A侧。传递部3A也可以含有减速机3。减速机3从输入轴2输入有马达1的动力。在本实施方式之中，减速机3采用行星齿轮机构，除此之外也可以采用例如谐波齿轮机构或齿轮减速机。

如图2所示，本实施方式所涉及的行星齿轮机构由围绕旋转轴L旋转的太阳轮31、与太阳轮31啮合旋转的三个行星轮32、以及与三个行星轮32啮合旋转的内齿轮33构成。太阳轮31形成在输入轴2(具体来说第二轴25)，内齿轮33形成在减速机3的齿圈34。三个行星轮32以每个行星轮32能够旋转的方式而与行星架36相连接。

通过这样的构成，从输入轴2传递来的马达1的动力传递到减速机3，通过该传递来的动力，形成有内齿轮33的齿圈34围绕旋转轴L旋转。在减速机3内部填充有润滑脂G，输入轴2通过其前端部27插入到减速机3内部而与减速机3连接。在该连接时，输入轴2被减速机3的行星轮32支持。在本实施方式之中，太阳轮31虽然形成在输入轴2，但是，太阳轮31和输入轴2也可以通过不同部件构成而将它们连接起来。

构成减速机3一部分的行星架36和齿圈34能够选择性地固定。在不将行星架36和齿圈34固定的情况时，能够使行星轮32和内齿轮33互相独立，而围绕太阳轮31公转。另一方面，在将行星架36和齿圈34固定的情况时，能够使行星轮32和内齿轮33围绕太阳轮31一体地公转。由此，能够将减速机3的减速比进行变化。

减速机3的齿圈34，通过板状的第一动力传递部件35、筒状的第二动力传递部件41、以及第三动力传递部件42而与耦合部45的一侧相连接。由此，能够将减速机3的齿圈34的旋转向输出轴5传递。另外，例如第一动力传递部件35、第二动力传递部件41、以及第三动力传递部件42之中任何一个也可以构成机器人主体(未图示)的一部分，或者它们之中的任何一个也可以与机器人主体连接。其结果，通过齿圈34的旋转，能够使机器人动作。

在由第二动力传递部件41和第三动力传递部件42形成的内部空间，形成有收容耦合部45的接头收容室46。设置于接头收容室46内部的耦合部45将第三动力传递部件42和输出轴5连接。通过这样的构成，耦合部45将从减速机3输出的动力向输出轴5传递。通过从减速机3输出的动力，能够使输出轴5围绕旋转轴L旋转。另外，由于输出轴5的前端部51与耦合部45相连接，能够调整输出轴5相对于旋转轴L的偏心。另外，传递部3A，作为其的一个例子虽然包含减速机3、第一动力传递部件35、第二动力传递部件41、第三动力传递部件42、以及耦合部45，但优选传递部3A至少包含减速机3和耦合部45，若能够将输入轴2的旋转向输出轴5传递，传递部3A的构成不需要特别限定。

输出轴5是长尺状的圆柱形状的部件，相对于输入轴2以非接触的状态插通在输入轴2的中空部22，通过从减速机3输出的动力而旋转。输出轴5的长度比输入轴2的长度要长，输出轴5的端部从输入轴2的端部突出。输出轴5的两端部也可以从输入轴2的两端部突出。输出轴5在马达1的一侧突出的情况时，如图3所示，在输出轴5的一侧形成有从输入轴2的中空部22突出的第一突出部53，在第一突出部53的前端部51连接有耦合部45。另外，如图3所示，第一突出部53也可以更进一步地从减速机3突出。在作为马达1的另一侧的输出轴5的另一侧，形成有从输入轴2的中空部22向检测部6侧突出的第二突出部54，输出轴5在该部分被轴承等的第一支持部件(第一轴承)4支撑。换句话说，在本实施方式之中，第一支持部件(第一轴承)4设置在输入轴2的另一侧，并支持输出轴5。

进一步优选在马达1的另一侧、也就是输入轴2的另一侧，设置有检测输入轴和输出轴的旋转信息(与旋转相关的信息)的检测部6。马达1的另一侧也可以换句话说是马达1的检测部侧。检测部6具有第一检测器61和第二检测器65。第一检测器61检测与输入轴2的旋转相关的信息(例如旋转方向、角度位置、转数等)。第一检测器61具备：转毂62、分度盘63、传感器(旋转检测部)64。转毂62固定在输入轴2的端部，圆板状的分度盘63固定在转毂62。由此，输入轴2、转毂62以及分度盘63能够一体地旋转。

旋转检测部64固定在与分度盘63相对的位置。旋转检测部64例如是光检测部或磁气检测部。例如，旋转检测部64是光检测部的情况时，将检测光照射到分度盘63的表面，将形成在其表面的指标图案所反射的检测光通过例如光电二极管等受光元件来接收。旋转检测部64能够检测与输入轴2旋转相关的信息。

第二检测器65检测与输出轴5的旋转相关的信息(例如旋转方向、角度位置、转数等)。第二检测器65具备：转毂66、分度盘67、传感器(旋转检测部)68。第二检测器65，以与第一检测器61相同的原理，能够检测与输出轴5旋转相关的信息。另外，第一检测器61检测与输入轴2的旋转相关信息的原理和第二检测器65检测与输出轴5的旋转相关信息的原理也可以不同。

更进一步，在本实施方式之中，如图3所示，在马达1的一侧，在输入轴2和输出轴5之间的中空部22内，设置有支撑输出轴5的轴承等的第二支持部件(第二轴承)8。第二轴承8设置在相比减速机3靠近马达1的一侧。换句话说，在本实施方式之中，第二支持部件(第二轴承)8设置在输入轴2的一侧，并支持输出轴5。第二轴承8虽然设置在中空部22内的前端部51的附近，但也可以设置在第一突出部53。

在输入轴2的前端部27形成有收容凹部27a，收容凹部27a收容有第二轴承8。第二轴承8的内圈81设置在输出轴5外周面52的周围。另一方面，第二轴承8的外圈82设置在输入轴2的收容凹部27a内周面27c的周围。由此，输出轴5通过第二轴承8旋转自如地支持(支撑)在输入轴2。另外，如后面所述，在本实施方式之中，输出轴5以与输入轴2一体连接的状态而相对于耦合部45能够装卸。

更进一步，在内圈81和外周面52之间、以及外圈82和内周面27c之间的任何一方设置紧固余量，而在其的另一方，它们能够在轴方向上相对地移动。由此，第二轴承8固定在输入轴2或输出轴5的任一方，即使输出轴5因热膨胀而在轴方向上伸长，也不会将其拘束，能够吸收其的伸长余量。

2.驱动装置100的动作

以下，对本实施方式的驱动装置100的动作进行说明。

首先，若使马达1驱动，则输入轴2围绕旋转轴L旋转。通过输入轴2的旋转，马达1的动力从输入轴2输入到减速机3。通过输入到减速机3的动力，减速机3的齿圈34以与减速比相应的转数而旋转。基于齿圈34的旋转，通过第一动力传递部件35、第二动力传递部件41、第三动力传递部件42和耦合部45而连接的输出轴5，以与齿圈34相同的转数而旋转。

在第一检测器61中，通过输入轴2的旋转，转毂62和分度盘63旋转，输入轴2的旋转信息被旋转检测部64检测。另一方面，在第二检测器65中，通过输出轴5的旋转，转毂66和分度盘67旋转，输出轴5的旋转信息被旋转检测部68检测。

在这里，在马达1的一侧和另一侧，输出轴5在其两侧被第一轴承4和第二轴承8支撑，所以，输出轴5在其两侧被旋转自如地支持。由此，在驱动装置动作时，能够抑制输出轴5的摆振旋转，能够提高检测部6检测输出轴5的旋转信息的精度。

3.驱动装置100的维修作业

以下，对本实施方式的驱动装置100的维修作业进行说明。

图4是说明图1所示驱动装置100的维修作业状态的图，图5是说明从图4所示状态组装驱动装置100作业的主要部分放大图。图6A是说明图5所示组装作业的示意图，图6B是用于说明作为其比较例子的示意图。

例如，在维修作业时的检测部6的零件更换等之时，如图4所示，将减速机3等的传递部3A的零件留在机器人主体侧，将马达1、输入轴2、输出轴5和检测部6作为一个单元而一体地拔出来。输出轴5和输入轴2以一体连接的状态相对于耦合部45而被卸下来。

零件更换之后，在将拔出来的单元重新恢复到原来的状态时，将输入轴2重新与减速机3连接，将输出轴5的突出部53的前端部51插入耦合部45的连接孔45a(参照图5)，该输出轴5是与输入轴2一体连接并插通在中空部22状态的。

在这里，如图6B所示，在作为比较例之中，插通在中空部22的输出轴5，在只被检测部6侧的第一轴承4悬臂支持状态的方式支撑的情况时，其前端部51的位置不稳定。更进一步，输出轴5因为比输入轴2细且为长尺状，基于其自身重量而容易挠曲。

以该点为前提，在驱动装置动作时为了在两侧支撑输出轴5，例如在将轴承9固定在第二动力传递部件41等的装置主体侧的情况时，将输出轴5的前端部51引导至轴承9，并相对于耦合部45进行输出轴5的调芯，且将输出轴5组装到装置主体是不容易的。

但是，在本实施方式之中，如图6A所示，输出轴5在其两侧被第一轴承4和第二轴承8旋转自如地支持。由此，能够使输出轴5的第一突出部53的前端部51的位置稳定，能够将该前端部51简单地引导至耦合部45的连接孔45a。其结果，能够提高输出轴5组装到装置主体的组装性能。

特别是，在本实施方式之中，由于第二轴承8设置在输入轴2前端部27的附近，所以，在输出轴5的前端部51侧，能够通过第二轴承8旋转自如地支持输出轴5。由此，能够减少由于输出轴5自身重量而产生的挠曲，能够容易地进行输出轴5和耦合部45的连接孔45a的调芯。

[第二实施方式]

图7是表示第二实施方式所涉及的驱动装置100整体结构的示意剖面图。图8是图7所示C部附近的放大剖面图，图9是说明图7所示驱动装置的维修作业状态的主要部分放大图。

第二实施方式的驱动装置100与第一实施方式的不同点在于：在输入轴2的前端部27更进一步设有油密封件(密封部件)7。所以，在本实施方式之中，对与第一实施方式相同或同等的要素付与相同的符号，并省略或简化其说明。

如图7所示，在第二实施方式所涉及的驱动装置100之中，油密封件7与输入轴2的前端部27的第二轴承8相邻安装。具体来说，如图8所示，在输入轴2和输出轴5之间的中空部22内，油密封件7设置在相比第二轴承8靠近输入轴2的前端27b侧。

油密封件7以抑制润滑脂G等异物侵入(移动)到中空部22内的方向而安装。油密封件7的环状的唇部71，在将中空部22和其外部隔开位置与输出轴5的外周面52密切接触。

通过设置油密封件7，在驱动装置100驱动时，能够抑制润滑脂G侵入到输入轴2的中空部22。特别是，由于油密封件7与第二轴承8相邻安装，所以油密封件7不会过大的变形。由此，能够确保油密封件7带来的密封性。

更进一步，在驱动装置100的维修作业时，如上所述，将输出轴5插通在中空部22状态的输入轴2从减速机3卸下，并将其重新安装在减速机3。

在这里，从图8所示状态，有更进一步地将输入轴2和输出轴5一体地拔出来，更换劣化、磨耗的油密封件7的情况。此时，如从图9也能清楚明了的那样，不需要卸下第二轴承8，就能够从输入轴2的前端27b侧只更换油密封件7。

由此，通过卸下第二轴承8并重新将其安装，第二轴承8相对于输入轴2和输出轴5的组装精度(公差)没有发生变化。其结果，输出轴5和耦合部45的位置关系被维持，所以能够将从耦合部45拔出来的输出轴5简单地重新与耦合部45连接。

更进一步，在将输入轴2重新安装到减速机3时，由于中空部22一直设置有油密封件7，所以能够抑制因润滑脂G侵入到中空部22而引起的输入轴2和输出轴5旋转精度的降低。

[第三实施方式]

图10是表示第三实施方式所涉及的驱动装置100整体结构的示意剖面图，图11是图10所示D部附近的放大图。

第三实施方式的驱动装置100与第二实施方式的不同点在于：油密封件7和第二轴承8的设置位置。所以，在本实施方式之中，对与第二实施方式相同或同等的要素付与相同的符号，并省略或简化其说明。

如图10和图11所示，在第三实施方式所涉及的驱动装置100之中，在马达1的一侧(也就是相比马达1靠近减速机3侧)，在输入轴2的第一轴24的前端部27，油密封件7和第二轴承8相邻设置。第二轴承8相比油密封件7设置在靠近第一轴24的前端27b侧。由此，第二轴承8设置在相比输出轴5的中央稍靠近减速机3侧。

即使在该情况时，由于输出轴5被第一轴承4和第二轴承8在相离开的两个位置上支撑，所以能够抑制输出轴5的摆振旋转，在维修作业时能够将输出轴5的前端部51引导至耦合部45。

以上对本发明的实施方式进行了详细说明，但是，本发明具体的构成并不局限于上述实施方式，即使有不脱离本发明宗旨范围内的设计变化，它们也包含在本发明之内。

在第二和第三实施方式之中，对在输入轴和输出轴之间的中空部内设置油密封件，有效地限制作为异物的润滑脂侵入到中空部内进行了说明。但是，若能够限制润滑脂的侵入，也可以使用机械式密封、迷宫式密封等来代替油密封件。更进一步，在异物不是润滑脂而是水、污物等其他物质的情况时，为了抑制它们的侵入，也可以使用衬垫等来代替油密封件。

符号说明

1：马达；2：输入轴；3A：传递部；3：减速机；4：第一轴承；5：输出轴；6：检测部；7：油密封件(密封部件)；8：第二轴承；22：中空部；45：耦合部；G：润滑脂；L：旋转轴。

Claims (10)

1.一种驱动装置，其特征在于，具备：

输入轴，该输入轴形成有沿轴方向贯穿的中空部；

马达，该马达使所述输入轴围绕沿所述轴方向的旋转轴而旋转；

减速机，该减速机在所述马达的一侧，从所述输入轴输入有所述马达的动力；

输出轴，该输出轴插通在所述输入轴的所述中空部，并通过从所述减速机输出的动力而围绕所述旋转轴旋转；

耦合部，该耦合部在所述马达的一侧，以将从所述减速机输出的动力向所述输出轴传递的方式而与所述输出轴的前端部连接；以及

检测部，该检测部在所述马达的另一侧，检测所述输入轴的旋转信息和所述输出轴的旋转信息，

在所述马达的另一侧设置有支撑所述输出轴的第一轴承，

在所述马达的一侧，在所述输入轴和所述输出轴之间的所述中空部内设置有支撑所述输出轴的第二轴承，

其中，所述输出轴通过所述第二轴承旋转自如地支撑在所述输入轴，所述输出轴以与所述输入轴一体连接的状态而相对于所述耦合部能够装卸。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

所述第二轴承设置在所述输入轴的前端部或其附近。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，

在所述输入轴和所述输出轴之间的所述中空部内，在相比所述第二轴承靠近所述输入轴的前端侧设置有密封部件，该密封部件抑制异物侵入到所述中空部内。

4.一种驱动装置，其特征在于，具备：

输入轴，该输入轴具有中空部；

马达，该马达使所述输入轴旋转；

输出轴，该输出轴插通在所述输入轴的所述中空部，并围绕所述马达的旋转轴旋转；

传递部，该传递部使所述输入轴的旋转向所述输出轴传递；以及

检测部，该检测部检测所述输入轴的旋转信息和所述输出轴的旋转信息，

所述输出轴在作为其一侧的所述传递部侧，具有从所述中空部突出的突出部，在所述突出部的前端部连接有耦合部，

在所述输出轴设置有第一支持部件和第二支持部件，该第一支持部件在所述检测部侧支撑所述输出轴，该第二支持部件在所述传递部侧设置在所述突出部或其附近并支撑所述输出轴，

所述第二支持部件设置在所述输出轴和所述输入轴之间的所述中空部内，

其中，所述输出轴被所述第二支持部件旋转自如地支持在所述输入轴，所述输出轴以与所述输入轴一体连接的状态而相对于所述耦合部能够装卸。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，

所述传递部包含：

减速机，该减速机在所述马达的一侧，从所述输入轴输入有所述马达的动力；以及

所述耦合部，该耦合部在所述马达的一侧，以将从所述减速机输出的动力向所述输出轴传递的方式而与所述输出轴的前端部连接。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，

所述第二支持部件设置在所述耦合部的附近。

7.一种驱动装置，其特征在于，具备：

输入轴，该输入轴形成有中空部；

马达，该马达使所述输入轴旋转；

减速机，该减速机在所述输入轴的一侧，从所述输入轴传递有所述马达的动力；

输出轴，该输出轴插通在所述输入轴的所述中空部，并通过从所述减速机输出的动力而旋转；

第一轴承，该第一轴承设置在所述输入轴的另一侧，并支持所述输出轴；

第二轴承，该第二轴承在所述输入轴的一侧设置在所述中空部内，并支持所述输出轴；以及

耦合部，该耦合部与所述输出轴的前端部连接，

所述输出轴以与所述输入轴一体连接的状态而相对于所述耦合部能够装卸。

8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，具备：

检测部，该检测部设置在所述输入轴的另一侧，并检测所述输入轴的旋转信息和所述输出轴的旋转信息。

9.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，

所述输出轴在所述减速机侧具备突出部，该突出部从所述减速机和所述中空部突出。

10.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，

所述输出轴在所述减速机侧具备突出部，该突出部从所述减速机和所述中空部突出。

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