JP2013172522A - 波動減速機付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】、モータのロータ回転出力をモータ軸方向に折り返す機構を不要とした波動変速機付きモータを提供する。
【解決手段】フレクススプライン１９に当接してフレクススプライン１９を楕円形状に撓めるウエイブジェネレータ１７の当接部１７ａを、モータ１４のロータ１６の外周面から外方に突出するとともに前記ロータの外周部の対向する位置に装着した。この構成によれば、モータ１４のロータ１６自体が、波動減速機１５のウエイブジェネレータ１７として作動できるため、モータの１４のロータ回転出力をモータ軸方向に折り返す機構を不要にできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、楕円状に弾性変形可能なフレクススプラインに形成された歯部をサーキュラスプラインに形成されて歯数の多い歯部にウエイブジェネレータにて噛合させて楕円と真円の差動を利用した変速機なる波動減速機付きモータに関する。

モータの回転を波動減速機にて減速を行う波動減速機付きモータの構成としては、モータと波動減速機とをモータ軸方向に配置して、その両者をモータの軸方向外方にて連結することが考えられる。しかしながら、その様な構成では、波動減速機付きモータとして、モータの軸方向に大型化せざるを得ない。

そのため、波動減速機付きモータにおいて、モータの軸方向の小型化を図るために、従来は、モータの外周部に波動減速機を配して、モータと波動減速機とを連結した構成としている。

例えば特許文献１が開示する技術では、モータの外周部に配した波動減速機とモータとを連結するために、有底カップ形状の部材が用いられている。

特開２０１０−４５８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、その有底カップ形状の部材は、その一端なる底部側即ちモータの軸方向前方側にてモータシャフトに固定されている。一方、有低カップカップ形状の他端なる開口部側即ちモータの軸方向後方側には、波動減速機のフレクススプラインと当接してフレクススプラインを楕円状に撓めるウエイブジェネレータの当接部として作用する断面略楕円形状部分が形成されている。

この様な従来の構造では、モータのロータの回転は、モータシャフトへと一旦モータの軸方向に取り出された後、有底カップ形状の部材にて、再度モータ軸方向の逆方向に折り返えされて、波動減速機のウエイブジェネレータの当接部へ伝達される構造である。

従って、モータの外周部に配された波動減速機へモータの回転を伝達するためには、モータのロータの回転出力をモータ軸方向に折り返す機構が必要となって、モータの軸方向の軸方向および径方向に大型化するとともに複雑な形状の部品または部品点数が多くなる課題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、モータの外周部に配された波動減速機へモータの回転を伝達するのに、モータのロータ回転出力をモータ軸方向に折り返す機構を不要とした波動変速機付きモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る波動変速機付きモータは、前記ケーシングの内側に位置したモータと、
前記ケーシングの内側で前記ロータの外周側に位置した波動減速機とを備えた波動変速機付きモータであって、
前記モータは、前記ケーシングに対して回動自在なロータと、前記ロータの軸方向で前記ケーシングに固定されたステータとを有し、
前記波動減速機は、前記ケーシングに設けられたサーキュラスプラインと、前記ケーシングの内側に回動自在に支持されるとともに前記サーキュラスプラインに噛み合う楕円状に弾性変形可能なフレクススプラインと、前記フレクススプラインの内側に回動自在に支持されるとともに前記フレクススプラインと当接する当接部にて前記フレクススプラインを楕円状に撓めて前記フレクススプラインを前記サーキュラスプラインに噛み合わせるウエイブジェネレータと、前記フレクススプラインに連結された出力部材とを有し、
前記当接部は、前記ロータの外周面から外方に突出するとともに前記ロータの外周部の対向する位置に装着されたことを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項２に係る波動変速機付きモータは、請求項１において、前記当接部は、ローラと、前記ロータの軸方向と平行に配されて前記ローラを回転自在に支持するピンとを備えたことを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項３に係る波動変速機付きモータは、請求項１又は２において、前記ロータには、複数のコイルが配置され、前記当接部は、それぞれ、相隣り合うコイル間に位置することを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項４に係る波動変速機付きモータは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記ステータは、前記ケーシングの軸方向に界磁磁界を発生させるマグネットを備えたことを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項５に係る波動変速機付きモータは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記ケーシングに取り付けられたシャフトに、前記ロータ及び前記出力部材が回動自在に支持されたことを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項６に係る波動変速機付きモータは、請求項１〜５の何れかにおいて、前記フレクススプラインは前記サーキュラスプラインと噛み合うとともに歯数がサーキュラスプラインの歯数よりも少ない歯数なる歯部を備え、前記フレクススプラインの前記歯部に噛み合う前記出力部材の歯部の歯数を前記フレクススプラインの前記歯部の前記歯数と同一として、前記当接部にて、前記フレクススプラインの前記歯部を前記出力部材の歯部に噛み合い可能であることを要旨とする。

上記課題を解決するため、請求項７に係る波動変速機付きモータは、請求項１〜６の何れかにおいて、前記フレクススプラインは、合成樹脂製としたことを要旨とする。

請求項１に係る波動変速機付きモータの発明によれば、波動減速機のフレクススプラインと当接してフレクススプラインを楕円状に撓めるウエイブジェネレータの当接部が、モータのロータの外周部に装着されているため、モータのロータ回転出力をモータの外周部に折り返す機構を不要にできるとともにモータの軸方向の軸方向および径方向に小型化できる。

請求項２に係る波動変速機付きモータの発明によれば、ウエイブジェネレータの当接部を対向したローラ及びピンにて構成できるため、構造の簡素化並びに耐久性の向上を図れる。

請求項３に係る波動変速機付きモータの発明によれば、ウエイブジェネレータの当接部の配置の省スペース化を図れる。

請求項４に係る波動変速機付きモータの発明によれば、軸方向に界磁磁界が発生しているため、モータの軸方向へのフラット化を図れる。

請求項５に係る波動変速機付きモータの発明によれば、モータのロータを回転可能に支持するシャフトと波動減速機の出力部材を回転可能に支持するシャフトとを同一の部材で構成でき、部品点数を少なくできる。

請求項６に係る波動変速機付きモータの発明によれば、フレクススプラインの歯部の歯数は、サーキュラスプラインとの噛み合い及び出力部材との噛み合いとも同一の歯数であるため、フレクススプラインはリング状とでき、構造の簡素化を図れる。

請求項７に係る波動変速機付きモータの発明によれば、金属製のフレクススプラインと比べて、軽量化、製作コストの低減が可能となる。

本発明の実施の形態に係る波動減速機付きモータの構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る波動減速機付きモータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る波動減速機付きモータの構造特にロータのコイルを示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る波動減速機付きモータのロータをバックヨークを取り外して図２上方から見た図である。

本発明に係る実施形態を、図面を参照して以下に説明する。
図１は、波動減速機付きモータ１０の軸方向断面を示し、波動減速機付きモータ１０は、ハウジング１１とカバー１２にて構成されたケーシング１３の内部空間にモータ１４と、モータ１４の外周側にモータ１４の回転を減速する波動減速機１５が配置される。

モータ１４は、図１〜図４に示す如く、回転するロータ１６を備える。 波動減速機１５は、図１,図２及び図４に示す如く入力側となるウエイブジェネレータ１７を有する。波動減速機１５は、更にハウジング１１に取り付けられたサーキュラスプライン１８と、ケーシング１３の内側に回動自在に支持されるとともにサーキュラスプライン１８と噛み合うフレクススプライン１９を有する。ウエイブジェネレータ１７は、フレクススプライン１９の内側に回動自在に支持されるとともにフレクススプライン１９と当接する当接部１７ａを有する。この当接部１７ａがフレクススプライン１９に当接することにより、フレクススプライン１９は、サーキュラスプライン１８との噛み合い位置を順次移動する様に楕円形状に撓められる。

モータ１４のステータであり、ハウジング１１の軸方向に界磁磁界を発生する複数例えば４個のマグネット２１が、ロータ１６の軸方向の位置でハウジング１１に取り付けられている。環状の磁気通路ヨーク２０がハウジング１１に固定され、その磁気通路ヨーク２０上には周方向に等間隔離してマグネット２１が固定され、相隣り合うマグネット２１は磁気通路ヨーク２０を介して連結された構成である。ハウジング１１の中心部には、シャフト２２が固定され、シャフト２２は、摺動軸受２３を介してモータ１４のロータ１６を回転可能に支持する。

ロータ１６は、図３及び図４に示す如くコイル磁界を発生させるために積層コア２４と積層コア２４に装着されたコイルボビン２５に巻かれたコイル２６との組み合わせを複数例えば図４の例では６組を周方向に等間隔離して備える構成であり、コイル磁界がロータ１６の軸方向に作用する様に取り付けられている。ロータ１６の端面の内マグネット２１と対向しない端面側には、積層板にて形成されたバックヨーク２７が固定され、相隣り合う積層コア２４間をつなぐ磁気回路を形成している。

コイル２６と電気的に接続された整流子２８がロータ１６に取り付けられ、整流子２８は、ブラシ２９にて軸方向から給電される。スプリング３０はブラシ２９を整流子２８に向けて押圧する。

ロータ１６の外周には、ウエイブジェネレータ１７の当接部１７ａに相当する２個のローラ３１が１８０度対向する位置に装着され、そのローラ３１の周面の一部は、ロータ１６の外周から径方向に突出するように装着されている。ロータ１６に係止されてロータ軸方向に延在したピン３２にてローラ３１が回転自在に支持された構成である。

波動減速機１５のフレクススプライン１９は、楕円状に弾性変形可能な可撓性を有するもので、金属製の他例えばナイロン系等の合成樹脂製とすることも可能であり、外周部に外歯歯車１９ａが形成されたリング状の形状を有する。一方、フレクススプライン１９の内周面１９ｂは、ローラ３１が当接する構成であり、ロータ１６の回転に伴うローラ３１の作用にて、フレクススプライン１９は楕円形状に撓められる。

波動減速機１５のサーキュラスプライン１８は、ハウジング１１の内周面に形成された内歯歯車１８ａにて構成される。その内歯歯車１８ａは、フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａと噛み合い可能である。フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａの歯数はサーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａの歯数よりも２歯少ない構成である。その一例としては、フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａの歯数が１５２、サーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａの歯数が１５４である。

フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａは、その軸方向の一方側でサーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａと噛み合うとともに、軸方向他方側で出力部材として機能する出力ギヤ３３の内歯歯車３３ａと噛み合う構成である。出力ギヤ３３は摺動軸受３４を介して回転可能にシャフト２２に支持される構成である。出力ギヤ３３及びロータ１６の軸方向変位はカバー１２にて規制される。出力ギヤ３３の内歯歯車３３ａの歯数は、フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａの歯数と同じに形成してある。

モータ１４の作動にて、シャフト２２を支点にロータ１６が回転する。そのロータ１６の回転にてローラ３１もシャフト２２の回りに回転することとなり、ロータ１６自体が波動減速機１５のウエイブジェネレータ１７としての機能も備える。このローラ３１の作動は波動減速機１５のウエイブジェネレータ１７の当接部１７ａとして機能し、当接部１７ａがフレクススプライン１９の内周面１９ｂと当接してフレクススプライン１９を楕円形状に撓ませる。フレクススプライン１９は、２個のローラ３１を結ぶ延長線なる長軸の部分で、外歯歯車１９ａとサーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａとが噛み合い、短軸の部分では、外歯歯車１９ａとサーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａとは完全に離れた状態となる。

従って、ロータ１６の外周に装着されてウエイブジェネレータ１７の当接する当接部１７ａとして作動するローラ３１にて、フレクススプライン１９は楕円形状に撓み、サーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａと噛み合う位置が、ロータ１６の回転にて順番に移動する。

フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａの歯数がサーキュラスプライン１８の内歯歯車１８ａの歯数よりも２歯少ない構成であるため、ロータ１６が時計方向に１８０°まで回転すると、フレクススプライン１９は歯数１枚だけ反時計方向に移動する。ロータ１６が一回転すると、フレクススプライン１９は歯数２枚だけ反時計方向に移動する。このフレクススプライン１９の回転を出力として取り出すことにより、減速を得ることができる。

ロータ１６の外周に装着されてウエイブジェネレータ１７の当接する当接部１７ａとして作動するローラ３１にて、フレクススプライン１９の外歯歯車１９ａは出力ギヤ３３の内歯歯車３３ａとも噛み合い、その噛み合う外歯歯車１９ａと内歯歯車３３ａの歯数を同じであることから、フレクススプライン１９と出力ギヤ３２間には減速を発生することがない。モータ１４のロータ１６の回転は、波動減速機１５のフレクススプライン１９にての減速回転が出力ギヤ３３を介して出力される。

従って、モータ１４のロータ１６の回転をロータ１６の外周側に位置した波動減速機１５ヘと伝達するに際して、ロータ１６の外周に装着したローラ３１が、波動減速機のフレクススプラインと当接してフレクススプラインを楕円状に撓めるウエイブジェネレータの当接部として作動する構成であるため、モータ１４のロータ１６の回転は、モータ軸方向に折り返す機構を要することなく、ロータ１６の外周側に位置した波動減速機１５に伝達できる。

なお、モータ１４として、ロータ１６側にコイル２６、固定子側なるハウジング１１にマグネット２１を設けた例を示したが、これに代えて、モータ１４は、ロータ１６側にマグネット２１、固定子側なるハウジング１１にコイル２６を設けて構成することも可能である。また、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることが可能であることは、明らかである。

１０・・・波動減速機付きモータ、１３・・・ケーシング、１４・・・モータ、１５・・・波動減速機、１６・・・ロータ、１７・・・ウエイブジェネレータ, １７ａ・・・ウエイブジェネレータの当接部、１８・・・サーキュラスプライン、１８ａ・・・内歯歯車、１９・・・フレクススプライン、２０・・・ヨーク、２１・・・マグネット（ステータ）、２２・・・シャフト、２６・・・コイル、３１・・・ローラ、３２・・・ピン、３３・・・出力部材（出力ギヤ）。

Claims (7)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングの内側に位置したモータと、
   前記ケーシングの内側で前記ロータの外周側に位置した波動減速機とを備えた波動変速機付きモータであって、
   前記モータは、前記ケーシングに対して回動自在なロータと、前記ロータの軸方向で前記ケーシングに固定されたステータとを有し、
   前記波動減速機は、前記ケーシングに設けられたサーキュラスプラインと、前記ケーシングの内側に回動自在に支持されるとともに前記サーキュラスプラインに噛み合う楕円状に弾性変形可能なフレクススプラインと、前記フレクススプラインの内側に回動自在に支持されるとともに前記フレクススプラインと当接する当接部にて前記フレクススプラインを楕円状に撓めて前記フレクススプラインを前記サーキュラスプラインに噛み合わせるウエイブジェネレータと、前記フレクススプラインに連結された出力部材とを有し、
   前記当接部は、前記ロータの外周面から外方に突出するとともに前記ロータの外周部の対向する位置に装着された波動変速機付きモータ。
2. 請求項１において、前記当接部は、ローラと、前記ロータの軸方向と平行に配されて前記ローラを回転自在に支持するピンとを備えた波動変速機付きモータ。
3. 請求項１または２において、前記ロータには、複数のコイルが配置され、前記当接部は、それぞれ、相隣り合うコイル間に位置する波動変速機付きモータ。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記ステータは、前記ケーシングの軸方向に界磁磁界を発生させるマグネットを備えた波動変速機付きモータ。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記ケーシングに取り付けられたシャフトに、前記ロータ及び前記出力部材が回動自在に支持された波動変速機付きモータ。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記フレクススプラインは前記サーキュラスプラインと噛み合うとともに歯数がサーキュラスプラインの歯数よりも少ない歯数なる歯部を備え、前記フレクススプラインの前記歯部に噛み合う前記出力部材の歯部の歯数を前記フレクススプラインの前記歯部の前記歯数と同一として、前記当接部にて、前記フレクススプラインの前記歯部を前記出力部材の歯部に噛み合い可能である波動変速機付きモータ。
7. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記フレクススプラインは、合成樹脂製とした波動変速機付きモータ。

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