JP2007288870A

JP2007288870A - 中空アクチュエータ

Info

Publication number: JP2007288870A
Application number: JP2006111105A
Authority: JP
Inventors: Kenji Funakoshi; 健二船越
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】回転軸と中空径間にカバーを備えることで熱絶縁した中空モータを提供するものである。
【解決手段】中空モータ１７と、前記中空モータ１７の出力軸側に同軸状態で隣接配置されている中空型調和減速機１３と、前記中空モータ１７のもう一端に配置されているエンコーダ１８とからなる中空アクチュエータにおいて、前記中空モータ１７の回転軸７と中空径６間に熱伝導率の低いカバー１を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機例えば回転機の回転軸中心に中空径を備えた中空アクチュエータに関する。

従来の中空アクチュエータには調和減速機が取り付けられた構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。従来の中空アクチュエータについて図２を用いて説明する。２１は中空アクチュエータであり、中空モータ２２と、これに対して、負荷側の出力軸２３の側に同軸状に隣接配置した調和減速機２４から構成されている。中空モータ２２に対して、調和減速機２４とは反対側の位置に、調和減速機２４の減速出力要素の回転位置を検出するための回転位置検出部２５が配置されている。
上記の中空アクチュエータ２１の中空モータ２２において、そのロータ２２１は、中空モータ２２の中空内周面を形成している中空回転軸２２２に結合されている。この中空回転軸２２２は軸受を介して回転自在に中空アクチュエータ２１のハウジング２１１に支持されている。この中空回転軸２２２の負荷出力軸側の端部２２２ａは、調和減速機２４の回転入力要素である波動発生器２４１に結合されている。この波動発生器２４１の外周には、これを囲む状態に調和減速機２４の回転出力要素であるカップ形の弾性外歯歯車２４２が配置されており、さらに、この弾性外歯歯車２４２の外周にはこれを囲む状態に調和減速機２４の剛性内歯歯車２４３が配置されている。この剛性内歯歯車２４３はハウジング２１１の側に固定支持されている。
実用新案登録第２５２５０４３号公報（第２頁、図１）

ところが従来の中空モータには、以下の課題が生じていた。
（１）モータの駆動により電磁部、中空型調和減速機（以下減速機）から発生する熱が、回転軸,固定部を介して回転軸中心の中空径内部に集中しやすく、保護カバー内径に通すことが想定される配線ケーブルの使用環境を厳しくし、配線ケーブルの選定範囲が限定され、保護カバー内径の有効活用の阻害要因となる。さらには、モータ駆動中は配線ケーブルに継続的に熱が印加されるため、配線ケーブルの信頼性が低下する等の問題が生じていた。
（２）減速機は、中空モータの減速機取付け部における回転軸の全周振れ精度、固定部との直角度や同軸度等の幾何公差精度の影響を受け、減速機のトルクリプル悪化,寿命の低下,異常騒音または振動の発生等の現象を引き起こすため、これらの現象を防止するために１台毎に中空アクチュエータの減速機取付け部の幾何公差精度を管理する必要があり、組立作業性が低下する等の問題が生じていた。
また、モータの駆動により、減速機より回転軸を反負荷側に押す方向に発生するスラスト力および振動や芯ズレによる応力等が中空モータに印加されるため、トルクむらが生じる等の問題が生じていた。
また、減速機の使用において減速機内部に潤滑用のグリスを封止する必要があるため、中空モータの出力軸と減速機の波動発生器間にシリコン等のシーリング剤を塗布しているが、塗布量管理による幾何公差精度の確保が難しい問題が生じていた。
（３）回転軸の回転位置を検出する検出器に磁気式のエンコーダを用いる場合、出力軸の制動もしくは保持を目的とした電磁ブレーキ（以下ブレーキ）等が検出器と近接すると、ブレーキより発生する漏れ磁束が検出器に悪影響を与え回転位置の検出精度が低下する問題が生じていた。また、モータより発生した熱が伝導し、界磁永久磁石の減磁等の現象が生じ、検出精度が低下する問題が生じていた。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、回転軸と中空径間にカバーを備えることで熱絶縁した中空モータを提供するものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、中空モータと、前記中空モータの出力軸側に同軸状態で隣接配置されている減速機と、前記中空モータのもう一端に配置されているエンコーダとからなる中空アクチュエータにおいて、前記中空モータの回転軸と中空径間に熱伝導率の低いカバーを備えたものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記カバーが、熱絶縁性樹脂材料により作製されたものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記カバーが、前記中空モータの軸方向に分割され、それぞれの両端がツバを形成し、回転軸負荷側および反負荷側に固定要素で回転軸に固定されるものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記カバーに形成した前記ツバは、前記回転軸と前記中空調和減速機の波動発生器間に、固定要素にて共締め固定されるものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記カバーに形成した前記ツバは、前記回転軸と前記エンコーダ間に、固定要素にて共締め固定されるものである。

請求項１および２の発明によれば、モータの駆動により発生する熱に対し、保護カバーへの熱絶効果が得られ、保護カバー内径における配線ケーブルの使用環境の改善がなされるため、配線ケーブルの選定範囲が広がり、保護カバー内径の有効活用がなされる。
また、請求項３から５の発明によれば、回転軸と波動発生器間に挿入したカバーのツバの弾性により、減速機取付け部における回転軸の全周振れ精度、固定部との直角度,同軸度等の幾何公差精度等の中空モータが減速機に与える影響および、回転軸を反負荷側に押す方向に発生するスラスト力および振動，芯ズレによる応力等の減速機が中空モータに与える影響が相互間において発生しない。
また、回転軸と波動発生器間のツバの弾性変形により、グリス封入部の封止構造が確保出来るため、シリコン等によるシーリング剤の塗布が不要となり信頼性が向上する。
また、回転軸と検出器用界磁永久磁石間の熱絶およびブレーキからの漏れ磁束に対する磁気シールド効果が得られると共に、中空モータおよび減速機の駆動により検出器用界磁永久磁石に印加される振動，応力等が緩和されるため、精度良く回転位置を検出できる。

以下、本発明の実施例を図に基づき説明する。

図１において、電磁鋼板を積層して構成した積層コア内側にコイルを配した上で、成形樹脂にてモールド成型された電磁部４に、界磁永久磁石５を外側に配し、中心に中空径６を有した回転軸７を、電磁部４に備えた固定部１６の両側もしくは片側に配置した軸受８を介して、電磁部４内径に支持し、回転軸７に備えたハブを介した回転ディスクをバネ圧により固定することで回転軸７の固定を行う両面形電磁ブレーキ９および、回転軸７の反負荷側端に備えた検出器用界磁永久磁石１０により回転角および速度を検出する磁気式検出器１１により構成された中空モータ１７と、中空モータ１７出力軸端に取付けられた減速機１３により構成されている。
また、カバー１は中空径６内で分割可能な形状とした上で、回転軸７中心に設けた中空径６への取付けのため、カバー１端部に設けたツバ３を、回転軸７と波動発生器１４間および、回転軸７と検出器用界磁永久磁石１０間に挿入し、波動発生器１４と検出器用界磁永久磁石１０を回転軸７に固定するためのネジにて共締めされ、回転軸７中心に設けられた中空径６に固定される。カバー１は熱絶縁性材料、例えばフッ素樹脂を用い、それぞれの端部に設けられた段差２により勘合していることとした。
また、回転軸７中心に備えられた中空径は、装置例えば組立,搬送型多軸ロボットに取付けられた場合、配線ケーブルを通すことが想定されるため、固定部１６より中空径６内に配線の保護を目的とした保護カバー１５を配すこととし、回転軸７の回転による配線ケーブルの損傷を防ぐ構造としている。
本発明では、カバー１にフッ素樹脂製の樹脂材料を用いて説明したが、熱伝導率が低い材料であれば良い。また、カバー１は波動発生器１４と検出器用界磁永久磁石１０を回転軸７に固定するためのネジにて共締めされて固定されているが、たとえば、回転軸７に貼り付けられる構造でも良く、中空径６と回転軸７の間に配置されていれば良い。さらに、カバー１は、分割構造で説明したが、分割することなく一体構造のものでも良いことはいうまでもない。

本発明の実施例の中空アクチュエータを示す側断面図従来の中空アクチュエータを示す側断面図

符号の説明

１カバー
２段差
３ツバ
４電磁部
５界磁永久磁石
６中空径
７回転軸
８軸受
９電磁ブレーキ
１０検出器用界磁永久磁石
１１磁気式検出器
１２グリス封入部
１３調和減速機
１４波動発生器
１５保護カバー
１６固定部
１７中空モータ
１８回転位置検出部
２１中空アクチュエータ
２２中空モータ
２３負荷側出力軸
２４調和減速機
２４１波動発生器（回転入力要素）
２４２弾性外歯歯車（減速回転出力要素）
２４３剛性内歯歯車
２５回転位置検出部
２５１エンコーダ
２７中空回転軸

Claims

中空モータと、前記中空モータの出力軸側に同軸状態で隣接配置されている中空型調和減速機と、前記中空モータのもう一端に配置されているエンコーダとからなる中空アクチュエータにおいて、
前記中空モータの回転軸と中空径間に熱伝導率の低いカバーを備えたことを特徴とする中空アクチュエータ。
前記カバーは、熱絶縁性樹脂材料により作製されたことを特徴とする請求項１記載の中空アクチュエータ。
前記カバーは、前記中空モータの軸方向に分割され、それぞれの両端がツバを形成し、回転軸負荷側および反負荷側に固定要素で回転軸に固定されることを特徴とする請求項１記載の中空アクチュエータ。
前記カバーに形成した前記ツバは、前記回転軸と前記中空調和減速機の波動発生器間に、固定要素にて共締め固定されることを特徴とした請求項３記載の中空アクチュエータ。
前記カバーに形成した前記ツバは、前記回転軸と前記エンコーダ間に、固定要素にて共締め固定されることを特徴とした請求項３記載の中空アクチュエータ。