CN114513087A - 齿轮马达 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于很好地抑制轴的振摆回转。齿轮马达(1)具备：马达(20)，具有与马达转子(22)一体旋转的转子轴(21)；减速机(30)，具有传递有转子轴(21)的旋转的偏心体轴(31)；及旋转检测器(51)，配置在比马达转子(22)更靠减速机相反侧并且检测转子轴(21)的旋转。而且，齿轮马达(1)具备支承转子轴(21)或偏心体轴(31)的第1轴承(36)及第2轴承(48)。第1轴承(36)是交叉滚子轴承，且其设置在比第2轴承(48)更靠减速机侧。

Description

齿轮马达

本申请主张基于2020年11月16日申请的日本专利申请第2020-189935号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考而援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种齿轮马达。

背景技术

以往，已知有一种连结减速机与马达而构成的齿轮马达。

例如，在专利文献1中记载的齿轮马达中，减速机与马达沿轴向连结在一起，在马达的减速机相反侧配置有检测旋转的编码器。

专利文献1：日本特开2007-298101号公报

然而，在上述以往的齿轮马达中，轴有时会因与减速机连结在一起的被驱动部件的偏心荷载而振摆回转。该减速机侧的轴的振摆回转经由马达后在减速机相反侧的编码器位置处变得更大，有可能会导致编码器的旋转检测精度下降。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于很好地抑制轴的振摆回转。

本发明提供一种齿轮马达，其具备：马达，具有与马达转子一体旋转的转子轴；减速机，具有传递有所述转子轴的旋转的输入轴；及旋转检测器，配置在比所述马达转子更靠减速机相反侧并且检测所述转子轴的旋转，其中，

所述齿轮马达具备支承所述转子轴或所述输入轴的第1轴承及第2轴承，

所述第1轴承是交叉滚子轴承，且其构成为设置在比所述第2轴承更靠减速机侧。

根据本发明，能够很好地抑制轴的振摆回转。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的齿轮马达的剖视图。

图中：1-齿轮马达，20-马达，21-转子轴，22-马达转子，24-马达外壳，30-减速机，31-偏心体轴(输入轴)，33-输出轴，34-壳体，36-第1轴承，37-主轴承，40-制动器，47-框架，48-第2轴承，50-旋转检测部，51-旋转检测器，52-编码器基板，Ax-中心轴，E-被驱动部件。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。

[齿轮马达的整体结构]

图1是表示本实施方式所涉及的齿轮马达1的剖视图。

本实施方式所涉及的齿轮马达1是输出旋转动力的装置，其用途并不受特别限定，但是，例如能够用作与人协作进行作业的协作机械人的关节齿轮马达。

具体而言，如图1所示，齿轮马达1具备马达20、减速机30、制动器40、旋转检测部50及电路部60。这些减速机30、马达20、制动器40、旋转检测部50及电路部60沿着齿轮马达1的中心轴Ax依次排列。

另外，在以下说明中，将沿着中心轴Ax的方向称为“轴向”，将与中心轴Ax垂直的方向称为“径向”，将以中心轴Ax为中心的旋转方向称为“周向”。并且，将轴向上的与被驱动部件E连结的一侧(图中的左侧)称为“负载侧”，将与负载侧相反的一侧(图中的右侧)称为“负载相反侧”。但是，根据马达20与减速机30的位置关系，有时将负载侧称为“马达相反侧”或“减速机侧”，将负载相反侧称为“马达侧”或“减速机相反侧”。

[马达的结构]

马达20具备以中心轴Ax为中心进行旋转的转子轴21、马达转子22、马达定子23及马达外壳24。

在本实施方式中，转子轴21从减速机30贯穿到制动器40。如后所述，转子轴21被设置在减速机30上的第1轴承36和设置在制动器40上的第2轴承48支承为旋转自如。

马达转子22外嵌于转子轴21上，并与转子轴21一体地旋转。马达转子22具有转子磁轭22a和转子磁铁22b。转子磁轭22a由非磁性体制成，且其嵌合固定在转子轴21的外周面上。转子磁铁22b例如是钕磁铁等永久磁铁，将与规定的极数相对应的多个磁铁粘贴在转子磁轭22a的外周面上而成。

马达定子23通过将线圈23b卷绕在由层叠钢板制成的定子铁心23a上而构成。马达定子23以同心状配置在马达转子22的外周侧。

马达外壳24覆盖马达转子22及马达定子23的外周侧。马达外壳24以内嵌有马达定子23的定子铁心23a的状态保持马达定子23。

并且，马达外壳24并不受特别限定，在此，专门出于轻型化或提高冷却性的目的而由铝制成。

另外，马达20的种类并不受特别限定，例如也可以不是永久磁铁型而是感应马达。

但是，马达20的额定转速优选为1000rpm以下，更优选为500rpm以下。

[减速机的结构]

在本实施方式中，减速机30是偏心摆动型减速机，其配置在马达20的负载侧。具体而言，减速机30具备偏心体轴31、外齿轮32A、32B、输出轴33及壳体(外壳)34。减速机30的减速比并不受特别限定，但优选为低减速比，例如50以下，优选为30以下。

偏心体轴31是具有空心结构(中空结构)的减速机30的输入轴。在本实施方式中，偏心体轴31与马达20的转子轴21由单一材料形成为一体。但是，偏心体轴31与转子轴21也可以分体构成，此时，只要是通过例如花键或键结构等而连结在一起从而能够传递旋转的结构即可。

在偏心体轴31上设置有多个(两个)偏心体311a、311b。

外齿轮32A、32B具有在从中心偏离的位置上沿周向分开设置的多个内销孔及供偏心体轴31插穿的中央的贯穿孔。

外齿轮32A、32B被分别配置在其与偏心体311a、311b之间的偏心体轴承35a、35b支承为相对于偏心体311a、311b旋转自如，且通过偏心体311a、311b的旋转而进行摆动。

输出轴33配置在偏心体轴31的外周侧且外齿轮32A、32B的负载侧，并且固定在被驱动部件E上。输出轴33具有朝向负载相反侧以销状凸出的的多个内销33a。内销33a插穿于外齿轮32A、32B的内销孔。在内销33a的负载相反侧配置有固定在壳体34上的板331。

输出轴33通过配置在偏心体轴31与输出轴33之间的第1轴承36将偏心体轴31支承为旋转自如。第1轴承36是交叉滚子轴承。

并且，输出轴33由钢铁材料等金属材料制成。

壳体34配置在外齿轮32A、32B及输出轴33的外周侧。壳体34与马达20的马达外壳24固定在一起。

在壳体34的内周部设置有内齿轮34g。内齿轮34g具有成为内齿的多个外销，其与外齿轮32A、32B内啮合。

壳体34通过配置在其与输出轴33之间的主轴承37将输出轴33支承为旋转自如。主轴承37是交叉滚子轴承，在本实施方式中，主轴承37的内圈设置在输出轴33的外周部，外圈设置在壳体34的内周部。从径向观察时，主轴承37配置在与第1轴承36重叠的位置上。具体而言，从径向观察时，主轴承37的滚动体配置在与第1轴承36的滚动体重叠的位置上。

并且，与输出轴33同样地，壳体34也由钢铁材料等金属材料制成。但是，壳体34及输出轴33作为支承第1轴承36的外周侧的部件只要其杨氏模量比支承第2轴承48的外周侧的后述的制动器40的框架47的杨氏模量高即可。

[制动器的结构]

制动器40用于对转子轴21(偏心体轴31)的旋转进行制动，且其配置在马达20的负载相反侧。

制动器40具备：以与转子轴21之间的相对旋转受到限制的方式固定在转子轴21上的轮毂部件41、花键嵌合在轮毂部件41上的盘状的转子42、能够朝向转子42位移的衔铁(Armature)43、驱动衔铁43的电磁线圈44、使衔铁43返回到原始位置的弹簧材料45、在转子42的与衔铁43相反的一侧与转子42对置的板46及保持电磁线圈44及板46等的框架47。在与板46及衔铁43对置的转子42的两面上分别固定有衬片(磨损材料)。

框架47与马达20的马达外壳24固定在一体。在本实施方式中，减速机30的壳体34、马达20的马达外壳24及框架47通过固定螺钉71紧固在一起。

框架47通过配置在其与转子轴21之间的第2轴承48将转子轴21支承为旋转自如。第2轴承48设置在马达转子22与旋转检测器51之间，更详细而言，第2轴承48设置在制动器40的轮毂部件41与旋转检测器51之间。第2轴承48在本实施方式中是球轴承。但是，第2轴承48的轴承种类并不受特别限定，例如也可以是交叉滚子轴承等滚子轴承。并且，从提高旋转检测部50的检测精度的观点出发，优选将第2轴承48配置在后述的旋转检测部50的旋转部51a附近。

并且，框架47并不受特别限定，在此，专门出于轻型化的目的而由铝或树脂制成。

在制动器40中，通过电磁线圈44的作用或弹簧材料45的作用，衔铁43与板46经由衬片夹住转子42，从而对转子轴21(偏心体轴31)施加制动力。并且，通过弹簧材料45的作用或电磁线圈44的作用，解除衔铁43与板46夹住转子42的力量，从而解除对转子轴21(偏心体轴31)的制动力。

[旋转检测部及电路部的结构]

旋转检测部50配置在制动器40的负载相反侧。旋转检测部50具备检测转子轴21(偏心体轴31)的旋转的旋转检测器51及安装有旋转检测部50的检测电路的编码器基板52。

旋转检测器51具有与转子轴21一体地旋转的旋转部51a及与旋转部51a的负载相反侧对置配置并且检测旋转部51a的旋转量的传感器51b。旋转检测器51例如为将旋转部的旋转的位移作为数字信号输出的回转式编码器，但也可以使用输出模拟信号的旋转变压器，也可以使用除此以外的旋转检测器。回转式编码器可以是具有光学式检测部的结构，也可以是具有磁性检测部的结构。

编码器基板52上搭载有传感器51b，其检测转子轴21(偏心体轴31)的旋转并向电路部60输出。

电路部60配置在旋转检测部50的负载相反侧。在电路部60配置有搭载了马达20的驱动电路的马达驱动基板等。

另外，电路部60也可以构成为包括旋转检测部50。

[齿轮马达的动作]

在本实施方式的齿轮马达1中，若电路部60驱动马达20而使转子轴21旋转，则其旋转输出输入到与转子轴21一体化的减速机30的偏心体轴31。

在减速机30中，随着偏心体轴31的旋转，偏心体311a、311b在外齿轮32A、32B的内侧旋转，由此，外齿轮32A、32B以互不相同的相位进行摆动。通过外齿轮32A、32B的摆动，其离中心轴Ax最远的外齿与内齿轮34g啮合，并且该啮合位置随着摆动而在周向上发生变化。具体而言，偏心体轴31每旋转一圈，内齿轮34g与外齿轮32A、32B的啮合位置沿周向旋转一周。外齿轮32A、32B与内齿轮34g存在齿数差，外齿轮32A、32B与内齿轮34g的啮合位置每旋转一周，外齿轮32A、32B自转相当于上述齿数差的量。该自转经由内销33a传递到输出轴33。由此，偏心体轴31的旋转运动被减速，并且从与输出轴33连结在一起的被驱动部件E输出。

该旋转运动的传递中，旋转检测器51检测转子轴21(偏心体轴31)的旋转。

若马达20停止驱动且制动器40进行工作，则衔铁43被驱动，转子42夹在板46与衔铁43之间，制动力作用在转子轴21(偏心体轴31)上。若马达20被驱动，则衔铁43与转子42分开，制动力被解除。

在此，支承转子轴21(偏心体轴31)的第1轴承36及第2轴承48中的设置在比第2轴承48更靠负载侧(减速机侧)的第1轴承36为交叉滚子轴承。

因此，在旋转运动的传递中，由与输出轴33连结在一起的被驱动部件E引起的偏心荷载会作用于转子轴21(偏心体轴31)的负载侧端，但通过使用能够以高刚性支承复杂的方向上的荷载的交叉滚子轴承作为第1轴承36，能够很好地抑制负载侧的转子轴21(偏心体轴31)的振摆回转。进而，还能够很好地抑制位于比第1轴承36更靠负载相反侧的第2轴承48处的转子轴21(偏心体轴31)的振摆回转，从而能够确保旋转检测器51的检测精度。

另外，在本实施方式中，第1轴承36设置在比马达转子22更靠负载侧，第2轴承48设置在比马达转子22更靠负载相反侧。然而，只要第1轴承36和第2轴承48中的交叉滚子轴承的第1轴承36设置在比第2轴承48更靠负载侧(减速机侧)即可。

例如，第1轴承36也可以设置在比减速机30的减速机构(在本实施方式中为外齿轮32A、32B与内齿轮34g的啮合部)更靠负载侧(马达相反侧)。

并且，第2轴承48也可以设置在比马达转子22更靠负载侧且比减速机30的减速机构(在本实施方式中为外齿轮32A、32B与内齿轮34g的啮合部)更靠负载相反侧。此时，可以设置安装在壳体34的负载相反侧并且保持内销33a的负载相反侧的轮架部件并用其支承第2轴承48，也可以将壳体34的负载相反侧的部分设为朝向内周侧变狭窄的圆板部并用其内周部支承第2轴承48。

[本实施方式的技术效果]

如上所述，根据本实施方式的齿轮马达1，具备马达20、减速机30及配置在比马达转子22更靠负载相反侧(减速机相反侧)的旋转检测器51，支承转子轴21(偏心体轴31)的第1轴承36及第2轴承48中的设置在比第2轴承48更靠负载侧(减速机侧)的第1轴承36为交叉滚子轴承。

由此，能够通过高刚性的交叉滚子轴承很好地抑制由与减速机30连结在一起的被驱动部件E引起的偏心荷载。因此，能够很好地抑制转子轴21(偏心体轴31)的振摆回转。而且，由于转子轴21被第2轴承48支承，更具体而言，转子轴21的比马达转子22更靠减速机相反侧的旋转检测器51的附近被支承，因此还能够将旋转检测器51的检测精度维持在较高。

并且，根据本实施方式的齿轮马达1，减速机30是将轴偏置而承受的偏心摆动型减速机，因此与其他形式的减速机相比，转子轴21(偏心体轴31)比较容易产生振摆回转，但是通过交叉滚子轴承的第1轴承36能够很好地抑制该振摆回转。

而且，通过适用偏心摆动型减速机，还能够很好地应对低减速比。通过适用低减速比的减速机30，能够提高针对来自负载侧的冲击的灵敏度(背向驱动性(backdrivability))。

并且，根据本实施方式的齿轮马达1，由于马达20的额定转速较低为1000rpm以下，因此，作为第1轴承36，可以很好地适用滚动体线接触的交叉滚子轴承。即，若将交叉滚子轴承用于高速旋转轴的支承上则会出现发热的问题，因此通常认为交叉滚子轴承不宜用于以往的转子轴的支承。在本实施方式中，通过采用低减速比的偏心摆动型减速机和低速马达，能够抑制交叉滚子轴承的发热，从而能够用于转子轴21的支承上。

并且，根据本实施方式的齿轮马达1，支承第1轴承36的外周侧的部件(输出轴33、壳体34)的杨氏模量比支承第2轴承48的外周侧的制动器40的框架47的杨氏模量高。

由此，能够以高刚性支承负载比第2轴承48大的第1轴承36，进而，能够更好地抑制转子轴21(偏心体轴31)的振摆回转。

[其他]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不只限于上述实施方式。

例如，在上述实施方式中，举例说明了作为减速机采用偏心摆动型减速机的情况，但是本发明所涉及的减速机并不只限定于偏心摆动型减速机，也可以适用于挠曲啮合式减速装置或简单行星减速装置等各种减速机构。并且，也可以适用于在从内齿轮的中心偏离的位置上配置有多个偏心体轴的类型偏心摆动型减速机。

此外，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够适当变更上述实施方式中示出的细节。

Claims (10)

1.一种齿轮马达，其具备：马达，具有与马达转子一体旋转的转子轴；减速机，具有传递有所述转子轴的旋转的输入轴；及旋转检测器，配置在比所述马达转子更靠减速机相反侧并且检测所述转子轴的旋转，所述齿轮马达的特征在于，

具备支承所述转子轴或所述输入轴的第1轴承及第2轴承，

所述第1轴承是交叉滚子轴承，且其设置在比所述第2轴承更靠减速机侧。

2.根据权利要求1所述的齿轮马达，其特征在于，

所述第1轴承设置在比所述马达转子更靠减速机侧，

所述第2轴承设置在比所述马达转子更靠减速机相反侧。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮马达，其特征在于，

所述第1轴承设置在比所述减速机的减速机构更靠马达相反侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮马达，其特征在于，

所述第2轴承设置在所述马达转子与所述旋转检测器之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的齿轮马达，其特征在于，

所述第2轴承是球轴承。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的齿轮马达，其特征在于，

所述减速机是偏心摆动型减速机。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的齿轮马达，其特征在于，

所述转子轴与所述输入轴由单一的材料形成为一体。

8.根据权利要求4所述的齿轮马达，其特征在于，

具备对所述转子轴的旋转进行制动的制动器，

所述制动器设置在所述马达转子与所述旋转检测器之间，

所述第2轴承设置在所述制动器与所述旋转检测器之间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的齿轮马达，其特征在于，

所述马达的额定转速为1000rpm以下。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的齿轮马达，其特征在于，

支承所述第1轴承的外周侧的部件的杨氏模量比支承所述第2轴承的外周侧的部件的杨氏模量高。

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