CN109510392A - 致动器 - Google Patents

Abstract

提供致动器，其具有：旋转电力机械，其具有能够绕以在一个方向上延伸的中心轴线为中心的周向旋转的第一旋转轴；以及变速器，其具有能够绕周向旋转的第二旋转轴并且该变速器在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间变速地传递旋转，所述旋转电力机械具有：转子，其与所述第一旋转轴连接；定子，其配置于所述第一旋转轴的外侧；以及壳体，其收纳所述转子和所述定子，所述变速器具有：内齿轮；外齿轮，其与所述内齿轮啮合；以及外壳，其收纳所述内齿轮和所述外齿轮，所述致动器还具有板，该板沿着所述壳体和所述外壳的外表面在所述中心轴线所延伸的轴向上延伸，连结所述壳体和所述外壳。

Description

致动器

技术领域

本发明涉及致动器。

背景技术

在日本公开公报第2009-257409号公报中公开了具有外壳、刚性齿轮、柔性齿轮、波发生器、马达、交叉滚子轴承作为主要的构成部件的谐波减速器。另外，例如公开了：构成机器人的旋转基座的外壳呈圆筒形状，在该外壳的周向的多个部位形成有多个螺纹孔部，在安装于马达的马达基座的多个部位形成有多个用于供螺钉贯穿插入的螺钉贯穿插入孔部。在日本公开公报第2009-257409号公报所公开的谐波减速器中，由马达、波发生器、马达基座构成的波发生器单元和外壳在多个部位被螺钉紧固。

例如，在机器人臂的关节那样的旋转机构中，要求在部件间不会产生由旋转引起的干涉。在日本公开公报第2009-257409号公报所公开的谐波减速器中，需要在以旋转轴线为中心的周向的多个部位设置用于设置螺纹孔部或螺钉贯穿插入孔部的凸缘部。因此，当在旋转机构中使用日本公开公报第2009-257409号公报所公开的谐波减速器的情况下，需要在与谐波减速器相对地旋转的部件上设置用于避免与凸缘部的接触的较大的空间。

发明内容

本发明的一个方式的致动器具有：旋转电力机械，其具有能够绕以在一个方向上延伸的中心轴线为中心的周向旋转的第一旋转轴；以及变速器，其具有能够绕周向旋转的第二旋转轴并且该变速器在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间变速地传递旋转，所述旋转电力机械具有：转子，其与所述第一旋转轴连接；定子，其配置于所述第一旋转轴的外侧；以及壳体，其收纳所述转子和所述定子，所述变速器具有：内齿轮；外齿轮，其与所述内齿轮啮合；以及外壳，其收纳所述内齿轮和所述外齿轮，所述致动器还具有板，该板沿着所述壳体和所述外壳的外表面在所述中心轴线所延伸的轴向上延伸，连结所述壳体和所述外壳。

根据本发明，能够缩小用于供致动器进行动作的空间，从而能够使装置小型化。

参照附图并通过以下对优选实施方式的详细的说明，本发明的上述以及其他的要素、特征、步骤、特点和优点将会变得更加清楚。

附图说明

图1是示出实施方式的致动器的外观结构的立体图。

图2是实施方式的致动器的侧视剖视图。

图3是示出凸轮的外形的一例的立体图。

图4是示出外齿轮的外形的一例的立体图。

图5是示出内齿轮的外形的一例的立体图。

图6是实施方式的致动器的主视图。

图7是实施方式的致动器的仰视图。

图8是示出实施方式的板的结构的立体图。

图9是实施方式的外壳的仰视图。

图10是将实施方式的致动器的一部分以剖面示出的后视图。

图11是示出实施方式的致动器的变形例的仰视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的详细情况进行说明。

【1.致动器的整体结构】

图1是示出本实施方式的致动器的外观结构的立体图，图2是本实施方式的致动器的侧视剖视图。如图1和图2所示，致动器100具有马达(旋转电机机械)200和减速器(变速器)300。另外，旋转电机机械不限于马达，也可以是发电机，也可以是既作为马达也作为发电机而发挥功能的电动发电机。另外，变速器不限于减速器，也可以是增速器。

【2.马达的结构】

参照图2对马达200的结构进行说明。马达200对第一旋转轴110进行旋转驱动。马达200具有固定于第一旋转轴110的转子210和包围转子210的圆环状的定子220。在该例子中，转子210是励磁，定子220是电枢。另外，也可以是，转子210是电枢，定子220是励磁。在以下的说明中，将第一旋转轴110的中心轴线111的轴向也称为“X方向”，将以中心轴线111为中心的周向也称为“θ方向”，将以中心轴线111为中心的径向也称为“r方向”。

转子210具有圆筒状的轭211、固定于轭211的外周面的永磁铁212。在轭211中收纳有第一旋转轴110的X方向的一部分，轭211固定于第一旋转轴110。在轭211的外周设置有永磁铁212。永磁铁212是被磁化成S极和N极在θ方向上交替排列并且其间隔为等间隔的环形磁铁。永磁铁212的一个磁极定位在r方向外侧的面、即与定子220对置的面。

定子220具有铁芯221和多个线圈222。铁芯221是软磁性体，具有多个齿224。多个齿224在θ方向上等间隔地排列。各齿224朝向中心轴线111在r方向上延伸。线圈222的数量与齿224的数量相同。

线圈222的数量、即槽数与永磁铁212的数量、即极数不同。例如，在三相马达的情况下，槽数为3的倍数。另外，极数为偶数。

马达200还具有壳体230和罩240。壳体230具有筒部231和板状的盖部232。筒部231在内部具有圆柱状的空间，筒部231的一端、在图2的例子中是X方向的端部被盖部232封闭。该壳体230收纳转子210和定子220。

壳体230的筒部231的内径为与铁芯221的外形大致相同的大小，例如通过粘接剂将铁芯221固定在筒部231的内周面。由此，在壳体230的内周面固定有定子220。盖部232在r方向中心部具有圆形的孔233。孔233的直径比第一旋转轴110大，第一旋转轴110贯通了孔233。在孔233的周围安装有圆环状的轴承234，轴承234将第一旋转轴110支承为能够旋转。

壳体230的外形在沿X方向观察时是组合了半圆和矩形的形状。即，壳体230在沿X方向观察时具有半圆的半圆部235和矩形的凸缘部236。半圆部235的半圆的外形为与内周面同心的圆。即，半圆部235的外形是以第一旋转轴110的中心轴线为中心的半圆的圆弧面。另一方面，凸缘部236具有两个在r方向上延伸的直角的角部237，在各个角部237上通过螺栓与减速器300连结。

罩240是直径比壳体230的圆形的开口稍大的圆板。罩240固定于壳体230的开口，并封闭开口。在罩240的r方向中心部设置有圆形的孔241，在该孔241中安装有圆环状的轴承242。轴承242将第一旋转轴110支承为能够旋转。

在上述那样的结构的马达200中，当对作为电枢的定子220的各线圈222施加电流时，因电磁感应作用使第一旋转轴110向θ方向旋转。

【3.减速器的结构】

参照图2，对减速器300的结构进行说明。减速器300是从第一旋转轴110向在X方向上延伸的第二旋转轴120变速地传递旋转的波动齿轮装置。减速器300具有外壳301、内齿轮302、外齿轮303以及波动发生器310。

第一旋转轴110从罩240沿X方向延伸，在第一旋转轴110的一端连接有波动发生器310。波动发生器310具有凸轮304和挠性轴承305。

在第一旋转轴110的一端部固定有凸轮304。图3是示出凸轮304的外形的立体图。凸轮304具有在X方向上并列的小径部341和大径部342。小径部341和大径部342的外形是以第一轴110的中心轴线111为中心的圆形，大径部342的外径比小径部341的外径大。大径部342配置在比小径部341靠近马达200的位置。在大径部342的外周部设置有椭圆状的缺口部343，在该缺口部343安装有挠性轴承305(参照图2)。

在凸轮304的r方向中央设置有连接孔344。在连接孔344中收纳有第一旋转轴110的一端部，第一旋转轴110的一端部固定于连接孔344(参照图2)。由此，凸轮304与第一旋转轴110一体地向θ方向旋转。

图4是示出外齿轮303的外形的立体图。外齿轮303是X方向的一端闭合而另一端开口的杯状的外齿轮。即，外齿轮303具有圆筒部331和圆板状的盖部332，盖部332封闭圆筒部331的一端。圆筒部331是碳钢等金属的薄的圆筒，具有挠性。圆筒部331在另一端、即靠近马达200的端部的外周具有外齿部333。

第二旋转轴120从盖部332的X方向的两面中的与设置有圆筒部331的面相反的一侧的面的r方向中心沿X方向延伸。外齿轮303与第一旋转轴110配置在同轴上，第二旋转轴120与第一旋转轴110并列在同轴上(参照图2)。第二旋转轴120固定于圆筒部331，与圆筒部331一体地向θ方向旋转。

参照图2。凸轮304收纳在外齿轮303的圆筒部331。挠性轴承305配置在外齿轮303的圆筒部331的内周面与凸轮304的缺口部343(外周面)之间。由此，外齿轮303和凸轮304能够向θ方向相对地旋转。挠性轴承305具有：外圈部件351和内圈部件352，它们具有挠性；以及多个球353，它们收纳在该外圈部件351和内圈部件352之间，该挠性轴承305能够在r方向上变形。

凸轮304是碳钢等金属制的块，具有高的刚性。因此，安装在凸轮304上的挠性轴承305以适于凸轮304的缺口部343的外形的方式变形为椭圆形。另外，由于外齿轮303的内周面与挠性轴承305接触，因此外齿轮303的圆筒部331以适于挠性轴承305的外形的方式变形成椭圆形。

外壳301与马达200的壳体230相同地在沿X方向观察时具有组合了半圆和矩形的形状(参照图1)。即，外壳301在沿X方向观察时具有半圆的半圆部311和矩形的凸缘部312。半圆部311的直径与壳体230的半圆部235的直径相同，凸缘部312具有两个在r方向上延伸的直角的角部313。外壳301的凸缘部312的形状和壳体230的凸缘部236的形状彼此适合，凸缘部312和凸缘部236通过螺栓而彼此固定。

另外，如图2所示，外壳301在内部具有圆形剖面的空间，在该空间内收纳内齿轮302。图5是示出内齿轮302的外形的一例的立体图。内齿轮302的形状为圆环状，被压入于外壳301的内部空间，外壳301和内齿轮302彼此固定。在内齿轮302的内周设置有内齿部321。

参照图2。在内齿轮302的内侧配置有外齿轮303。外齿轮303像上述那样在沿X方向观察时变形成椭圆形。因此，外齿轮303的外齿部333中的长轴部分的齿与内齿轮302的内齿部321啮合，外齿部333中的短轴部分的齿与内齿部321分离。

内齿轮302的内齿部321的齿数与外齿轮303的外齿部333的齿数不同。例如，在将n设为正的整数时，内齿部321的齿数比外齿部333的齿数多2n。当第一旋转轴110旋转时，凸轮304与第一旋转轴110一体地旋转。随着凸轮304的旋转，外齿轮303弹性变形，椭圆形的长轴旋转。由此，外齿部333与内齿部321的啮合位置在θ方向上移动。即，波动发生器310以使内齿轮302与外齿轮303的啮合位置在θ方向上变化的方式根据第一旋转轴110的旋转使外齿轮303变形。当第一旋转轴110旋转1圈时，根据内齿部321与外齿部333的齿数的差使外齿轮303向θ方向旋转。由此，第一旋转轴110的旋转被变速并被传递到第二旋转轴120。

在外壳301上安装有轴承306，轴承306将第二旋转轴120支承为能够绕中心轴线111旋转。另外，在第二旋转轴120上，以与轴承306在X方向上并列的方式安装有垫圈307和圆板状的板部件308。

【4.外壳与壳体的连结构造】

图6是本实施方式的致动器100的主视图，图7是该致动器100的仰视图。马达200的壳体230和减速器300的外壳301通过板400而连结。

图8是示出板400的结构的立体图。板400具有板主体部401和板凸缘部402。板主体部401是在X方向上延伸的板状部分。该板主体部401在X方向的一端具有宽度较宽的扩张部403，在X方向的另一端与板凸缘部402连接。在扩张部403上设置有两个安装孔404。

板凸缘部402从板主体部401的X方向的另一端沿板主体部401的厚度方向、即r方向延伸。该板凸缘部402是与板主体部401相同宽度以及相同厚度的板状部分，其长度比板主体部401的长度短。另外，在板凸缘部402的前端设置有缺口部405。

参照图6和图7。板主体部401通过两个螺钉406而与外壳301在r方向上连结。螺钉406分别贯通安装孔404而与设置于外壳301的未图示的螺纹孔螺纹结合。由此，不需要使板主体部401从外壳301向X方向突出，而能够防止与第二旋转轴120连接的对象物与板400的干涉。

另外，板凸缘部402通过螺钉407与壳体230的X方向的一端面232a在X方向上连结。端面232a是远离减速器300的一侧的端面、即盖部232的端面。由此，能够使壳体230与外壳301的连结牢固。

图9是实施方式的外壳301的仰视图，图10是将实施方式的致动器100的一部分以剖面示出的后视图。如图7～图9所示，壳体230的第一凸缘部236和外壳301的第二凸缘部312通过两个螺栓(螺钉)408而在X方向上连结。在第一凸缘部236的两个角部237上分别设置有第一孔237a。另外，在第二凸缘部312的两个角部313上分别设置有第二孔313a。第一孔237a是具有比螺栓408的轴部的直径大且比螺栓408的头部的直径小的直径的圆柱状的孔，在X方向上延伸。第二孔313a是能够与螺栓408的外螺纹结合的内螺纹，在X方向上延伸。

另外，在壳体230的端面232a上设置有具有比螺栓408的头部的直径大的直径的锪孔237b。第一孔237a从锪孔237b在同轴上延伸。在锪孔237b中收纳有螺栓408的头部。

第一孔237a在壳体230的X方向全长范围内设置。即，第一孔237a贯通壳体230。第二孔313a的X方向长度比外壳301的X方向长度短。即，第二孔313a在从外壳301的X方向的一端面、即与壳体230的对置面至外壳301的X方向中途部分的范围内延伸。

螺栓408的轴部的X方向长度比第一孔237a的X方向长度长。因此，螺栓408沿X方向贯通第一孔237a。另外，螺栓408的轴部的X方向长度比第一孔237a与第二孔313a的X方向长度之和短。因此，螺栓408在到第二孔313a的中途为止的范围内与第二孔313a螺纹结合。

如上所述，壳体230和外壳301通过板400和两个螺栓408而连结。由此，能够牢固地连结壳体230和外壳301。

如图7所示，基于螺栓408的紧固位置是在θ方向上彼此分离的两个位置。即，两个第一孔237a设置于在θ方向上彼此分离的两个位置，另外，两个第二孔313a也设置于在θ方向上彼此分离的两个位置。

这里，设想在沿X方向观察时与中心轴线111垂直的直线112。在壳体230中，在被直线112二分的区域的一方设置有第一凸缘部236，在所述二分的区域的另一方设置有第一半圆部235。在外壳301中，也在被直线112二分的区域的一方设置有第二凸缘部312，在所述二分的区域的另一方设置有第二半圆部311。即，两个第一孔237a设置在被直线112二分的区域的一方。同样地，两个第二孔313a设置在被直线112二分的区域的一方。这样，通过在二分的区域的一方设置两对第一孔237a和第二孔313a，不需要在另一方的区域设置凸缘部，而能够缩小壳体230和外壳301的另一方的区域中的部分。

另外，如图7所示，一个板400安装在第一半圆部235和第二半圆部311中的第一凸缘部236和第二凸缘部312的相反部分。即，该板400设置在被直线112二分的区域的另一方。这样，在二分的区域中的与设置有基于螺栓408的紧固位置的区域不同的区域中，通过板400来连结壳体230和外壳301，从而能够在θ方向上均匀地设置紧固位置，从而能够牢固地连结壳体230和外壳301。

另外，一个板400设置在与两个第一孔237a分别在θ方向上等距离的位置。同样地，该一个板400也与两个第二孔313a分别在θ方向上相距等距离。由此，在与基于螺栓408的两个连结位置等距离的θ方向的位置，能够通过一个板400来连结壳体230和外壳301，从而能够有效地防止壳体230与外壳301的偏移。

【5.变形例】

以下，对本实施方式的减速器的变形例进行说明。

图11是示出实施方式的致动器的变形例的仰视图。在本发明中，设置有两个连结壳体230和外壳301的板400。两个板400在第一半圆部235和第二半圆部311中在θ方向上并列配置。因此，能够进一步牢固且紧凑地连结壳体230和外壳301。

如图11所示，两个板400设置在被直线112二分的区域中的与设置有基于螺栓408的紧固位置的区域不同的区域。另外，两个板400在沿X方向观察时分别设置在相对于与直线112垂直的直线113线对称的位置。另外，基于两个螺栓40的紧固位置也分别设置在相对于直线113线对称的位置。即，壳体230与外壳301的连结位置相对于直线113线对称。通过这样设置连结位置，能够在被直线113分割的两个区域中分别以相同的条件连结壳体230和外壳301，从而平衡良好地连结壳体230和外壳301。

【5-1.其他变形例】

另外，板400的数量不限于1个或2个。也可以在第一半圆部235和第二半圆部311中在θ方向上并列设置3个以上的板400。

另外，上述实施方式的致动器100采用如下结构：在壳体230上具有第一孔237a，在外壳301上具有作为螺纹孔的第二孔313a，螺栓408的轴部与第一孔237a相通并与第二孔313a螺纹结合，但不限于该结构。致动器也可以采用如下结构：通过螺栓和螺母来连结壳体230的第一凸缘部236和外壳301的第二凸缘部312。具体而言，也可以是，第一孔237a和第二孔313a这两者是具有比螺栓408的轴部直径大的直径的圆柱状的孔，螺栓的轴部贯通第一孔237a和第二孔313a，螺母被紧固于该轴部。

另外，在上述实施方式中，对在作为旋转电力机械的一例的马达200上连接有第一旋转轴110的结构的致动器100进行了说明。但是，致动器不限于该结构。也可以在第一旋转轴110上连接有作为旋转电力机械的另一例的发电机。另外，也可以在马达、发电机、或者电动发电机那样的旋转电力机械上连接有第二旋转轴120。

另外，减速器300只要是在第一旋转轴110与第二旋转轴之间变速地传递旋转的变速器即可，不限于波动齿轮装置。减速器300也可以是行星齿轮变速器。

【6.补充说明】

另外，本次公开的实施方式在所有方面应该被认为是例示的而并不是限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，意味着包含有与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

Claims (8)

1.一种致动器，其具有：

旋转电力机械，其具有能够绕以在一个方向上延伸的中心轴线为中心的周向旋转的第一旋转轴；以及

变速器，其具有能够绕周向旋转的第二旋转轴并且该变速器在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间变速地传递旋转，

所述旋转电力机械具有：

转子，其与所述第一旋转轴连接；

定子，其配置于所述第一旋转轴的外侧；以及

壳体，其收纳所述转子和所述定子，

所述变速器具有：

内齿轮；

外齿轮，其与所述内齿轮啮合；以及

外壳，其收纳所述内齿轮和所述外齿轮，

该致动器的特征在于，

所述致动器还具有板，该板沿着所述壳体和所述外壳的外表面在所述中心轴线所延伸的轴向上延伸，连结所述壳体和所述外壳。

2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，

所述壳体具有沿以所述中心轴线为中心的径向突出的第一凸缘部，

所述外壳具有第二凸缘部，该第二凸缘部沿径向突出并且与所述第一凸缘部在轴向上对置，

所述第一凸缘部和所述第二凸缘部通过在轴向上延伸的螺钉而连结。

3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，

所述第一凸缘部具有在周向上彼此分离配置的在轴向上延伸的两个第一孔，

所述第一孔在沿轴向观察时设置在被与所述中心轴线垂直的直线二分的区域的一方，

所述第二凸缘部在沿轴向观察时具有分别与所述第一孔设置在同轴上的在轴向上延伸的两个第二孔，

所述螺钉插入于所述第一孔和所述第二孔中。

4.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，

一个所述板设置在与两个所述第一孔分别在周向上等距离的位置。

5.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，

多个所述板在周向上并列设置。

6.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，

所述板具有：

板主体部，其在轴向上延伸；以及

板凸缘部，其从所述板主体部的轴向的一端沿以所述中心轴线为中心的径向延伸，

所述板主体部与所述外壳在径向上连结，

所述板凸缘部与所述壳体的轴向的一端面在轴向上连结。

7.根据权利要求6所述的致动器，其特征在于，

所述板凸缘部与所述壳体的所述一端面通过螺钉而连结。

8.根据权利要求6所述的致动器，其特征在于，

所述板主体部与所述外壳的外表面通过多个螺钉而连结。