JP2022079015A - Gear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ギヤモータに関する。 The present invention relates to a gear motor.
従来、減速機とモータとを連結して構成されるギヤモータが知られている。
例えば特許文献1に記載のギヤモータでは、減速機とモータとが軸方向に連結され、モータの反減速機側には回転を検出するエンコーダが配置されている。
Conventionally, a gear motor configured by connecting a speed reducer and a motor is known.
For example, in the gear motor described in Patent Document 1, the speed reducer and the motor are connected in the axial direction, and an encoder for detecting rotation is arranged on the anti-reducer side of the motor.
しかしながら、上記従来のギヤモータでは、減速機に連結される被駆動部材による偏心荷重によって軸が振れ回る場合がある。この減速機側での軸の振れ回りは、モータを介して減速機と反対側のエンコーダ位置においてより大きくなり、エンコーダの回転検出精度を低下させるおそれがある。 However, in the above-mentioned conventional gear motor, the shaft may swing around due to the eccentric load due to the driven member connected to the speed reducer. The swing of the shaft on the speed reducer side becomes larger at the encoder position on the side opposite to the speed reducer via the motor, which may reduce the rotation detection accuracy of the encoder.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、軸の振れ回りを好適に抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suitably suppress the runout of the shaft.
本発明は、モータロータと一体回転するロータ軸を有するモータと、前記ロータ軸の回転が伝達される入力軸を有する減速機と、前記モータロータよりも反減速機側に配置されて前記ロータ軸の回転を検出する回転検出器と、を備えるギヤモータであって、
前記ロータ軸又は前記入力軸を支持する第1軸受及び第2軸受を備え、
前記第1軸受は、クロスローラ軸受であり、前記第2軸受よりも減速機側に設けられるように構成した。
In the present invention, a motor having a rotor shaft that rotates integrally with a motor rotor, a speed reducer having an input shaft to which the rotation of the rotor shaft is transmitted, and a speed reducer arranged on the anti-reducer side of the motor rotor to rotate the rotor shaft. A gear motor equipped with a rotation detector to detect
A first bearing and a second bearing that support the rotor shaft or the input shaft are provided.
The first bearing is a cross roller bearing, and is configured to be provided on the speed reducer side of the second bearing.
本発明によれば、軸の振れ回りを好適に抑制することができる。 According to the present invention, the runout of the shaft can be suitably suppressed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[ギヤモータの全体構成]
図1は、本実施形態に係るギヤモータ1を示す断面図である。
本実施形態に係るギヤモータ1は、回転動力を出力する装置であり、用途は特に限定されないが、例えば人と協働して作業を行う協働ロボットの関節ギヤモータとして使用することができる。
具体的には、図1に示すように、ギヤモータ1は、モータ20、減速機30、ブレーキ40、回転検出部50、回路部60を備える。これら減速機30、モータ20、ブレーキ40、回転検出部50及び回路部60は、ギヤモータ1の中心軸Axに沿ってこの順に配列されている。
なお、以下の説明では、中心軸Axに沿った方向を「軸方向」、中心軸Axに垂直な方向を「径方向」、中心軸Axを中心とする回転方向を「周方向」という。また、軸方向のうち、被駆動部材Eと連結される側(図中の左側)を「負荷側」といい、負荷側とは反対側(図中の右側)を「反負荷側」という。ただし、モータ20と減速機30の位置関係から、負荷側を「反モータ側」又は「減速機側」と、反負荷側を「モータ側」又は「反減速機側」という場合がある。
[Overall configuration of gear motor]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gear motor 1 according to the present embodiment.
The gear motor 1 according to the present embodiment is a device that outputs rotational power, and its use is not particularly limited, but it can be used, for example, as a joint gear motor of a collaborative robot that works in collaboration with a human.
Specifically, as shown in FIG. 1, the gear motor 1 includes a
In the following description, the direction along the central axis Ax is referred to as "axial direction", the direction perpendicular to the central axis Ax is referred to as "diametrical direction", and the rotation direction centered on the central axis Ax is referred to as "circumferential direction". Further, in the axial direction, the side connected to the driven member E (left side in the figure) is referred to as "load side", and the side opposite to the load side (right side in the figure) is referred to as "non-load side". However, depending on the positional relationship between the
[モータの構成]
モータ20は、中心軸Ax回りに回転するロータ軸21と、モータロータ22と、モータステータ23と、モータケーシング24とを備える。
ロータ軸21は、本実施形態では、減速機30からブレーキ40まで貫通している。ロータ軸21は、後述するように、減速機30に設けられた第1軸受36と、ブレーキ40に設けられた第2軸受48とにより、回転自在に支持されている。
[Motor configuration]
The
In this embodiment, the
モータロータ22は、ロータ軸21に外嵌され、ロータ軸21と一体的に回転する。モータロータ22は、ロータヨーク22aと、ロータ磁石22bと有する。ロータヨーク22aは、非磁性体から構成され、ロータ軸21の外周面に嵌合固定される。ロータ磁石22bは、例えばネオジム磁石などの永久磁石であり、所定の極数に対応する複数のものが、ロータヨーク22aの外周面に貼り付けられる。
The
モータステータ23は、積層鋼板からなるステータコア23aにコイル23bが巻回されて構成される。モータステータ23は、モータロータ22の外周側に同心状に配置される。
モータケーシング24は、モータロータ22及びモータステータ23の外周側を覆う。モータステータ23のステータコア23aが内嵌された状態でモータステータ23を保持している。
また、モータケーシング24は、特に限定はされないが、専ら軽量化や冷却性向上の目的で、アルミニウムから構成される。
The
The
Further, the
なお、モータ20の種類は特に限定されず、例えば永久磁石型でなく誘導モータであってもよい。
ただし、モータ20の定格回転数は、1000rpm以下が好ましく、より好ましくは500rpm以下である。
The type of the
However, the rated rotation speed of the
[減速機の構成]
減速機30は、本実施形態では偏心揺動型減速機であり、モータ20の負荷側に配置されている。具体的に、減速機30は、偏心体軸31、外歯歯車32A、32B、出力軸33、ハウジング(ケーシング)34を備える。減速機30の減速比は、特に限定されないが、低減速比が望ましく、例えば50以下、好ましくは30以下とされる。
[Reducer configuration]
The
偏心体軸31は、ホロー構造(中空構造)を有する減速機30の入力軸である。偏心体軸31は、本実施形態では、モータ20のロータ軸21と単一の素材で一体的に構成されている。ただし、偏心体軸31とロータ軸21とは別体であってもよく、この場合には例えばスプラインやキー構造などで連結されて回転が伝達される構成であればよい。
偏心体軸31には、複数(2個)の偏心体311a、311bが設けられている。
The
A plurality (two) of
外歯歯車32A、32Bは、中心からオフセットされた位置に周方向に離間して設けられた複数の内ピン孔と、偏心体軸31を挿通される中央の貫通孔とを有する。
外歯歯車32A、32Bは、偏心体311a、311bとの間にそれぞれ配置された偏心体軸受35a、35bにより、偏心体311a、311bに対して回転自在に支持されており、偏心体311a、311bの回転により揺動する。
The
The
出力軸33は、偏心体軸31の外周側であって外歯歯車32A、32Bの負荷側に配置され、被駆動部材Eに固定される。出力軸33は、反負荷側へピン状に膨出するように形成された複数の内ピン33aを有する。内ピン33aは、外歯歯車32A、32Bの内ピン孔に挿通される。内ピン33aの反負荷側には、ハウジング34に固定されたプレート331が配置されている。
出力軸33は、偏心体軸31と出力軸33との間に配置された第1軸受36により、偏心体軸31を回転自在に支持している。第1軸受36は、クロスローラ軸受である。
また、出力軸33は、鉄鋼素材等の金属素材から構成される。
The
The
Further, the
ハウジング34は、外歯歯車32A、32B及び出力軸33の外周側に配置される。ハウジング34は、モータ20のモータケーシング24と固定されている。
ハウジング34の内周部には、内歯歯車34gが設けられている。内歯歯車34gは、内歯となる複数の外ピンを有し、外歯歯車32A、32Bと内接噛合する。
ハウジング34は、出力軸33との間に配置された主軸受37により、出力軸33を回転自在に支持している。主軸受37はクロスローラ軸受であり、本実施形態では、内輪が出力軸33の外周部に、外輪がハウジング34の内周部にそれぞれ設けられている。主軸受37は、径方向から見て、第1軸受36と重なる位置に配置される。具体的には、主軸受37の転動体が、径方向から見て、第1軸受36の転動体と重なる位置に配置される。
また、ハウジング34は、出力軸33と同様に、鉄鋼素材等の金属素材から構成される。ただし、ハウジング34及び出力軸33は、第1軸受36の外周側を支持する部材として、第2軸受48の外周側を支持する後述のブレーキ40のフレーム47よりもヤング率が高いものであればよい。
The
An
The
Further, the
[ブレーキの構成]
ブレーキ40は、ロータ軸21(偏心体軸31)の回転を制動するものであり、モータ20の反負荷側に配置される。
ブレーキ40は、ロータ軸21に相対回転が規制されるように固定されたハブ部材41と、ハブ部材41にスプライン嵌合されたディスク状のロータ42と、ロータ42に向かって変位可能なアーマチュア43と、アーマチュア43を駆動する電磁コイル44と、アーマチュア43を元の位置に戻すバネ材45と、アーマチュア43の反対側でロータ42に対向するプレート46と、電磁コイル44及びプレート46等を保持するフレーム47とを備える。プレート46及びアーマチュア43と対向するロータ42の両面には、それぞれライニング(摩耗材)が固着されている。
[Brake configuration]
The
The
フレーム47は、モータ20のモータケーシング24と固定されている。本実施形態では、減速機30のハウジング34とモータ20のモータケーシング24とフレーム47とが、固定ねじ71により共締めされている。
フレーム47は、ロータ軸21との間に配置された第2軸受48により、ロータ軸21を回転自在に支持している。第2軸受48は、モータロータ22と回転検出器51の間に設けられ、より詳しくは、ブレーキ40のハブ部材41と回転検出器51との間に設けられている。第2軸受48は、本実施形態では玉軸受である。ただし、第2軸受48の軸受種別は特に限定されず、例えばクロスローラ軸受等のコロ軸受であってもよい。また、第2軸受48は、後述する回転検出部50の回転部51aの近くに配置されるのが、回転検出部50の検出精度を向上させる点でより好ましい。
また、フレーム47は、特に限定はされないが、専ら軽量化の目的で、アルミニウム又は樹脂から構成される。
The
The
Further, the
ブレーキ40においては、電磁コイル44の作用あるいはバネ材45の作用により、アーマチュア43とプレート46との間にライニングを介してロータ42を挟み込むことで、ロータ軸21(偏心体軸31)に制動力が加えられる。また、バネ材45の作用あるいは電磁コイル44の作用により、アーマチュア43とプレート46とがロータ42を挟み込む力が解除されることで、ロータ軸21(偏心体軸31)への制動力が解除される。
In the
[回転検出部及び回路部の構成]
回転検出部50は、ブレーキ40の反負荷側に配置される。回転検出部50は、ロータ軸21(偏心体軸31)の回転を検出する回転検出器51と、その検出回路が実装されたエンコーダ基板52とを備える。
回転検出器51は、ロータ軸21と一体的に回転する回転部51aと、回転部51aの反負荷側に対向配置されて回転部51aの回転量を検出するセンサ51bとを有する。回転検出器51は、例えば回転部の回転の変位をデジタル信号として出するロータリーエンコーダであるが、アナログ信号として出力するレゾルバであってもよいし、それ以外の回転検出器であってもよい。ロータリーエンコーダは、光学式の検出部を有する構成であってもよいし、磁気的な検出部を有する構成であってもよい。
エンコーダ基板52は、センサ51bを搭載しており、ロータ軸21(偏心体軸31)の回転を検出して回路部60に出力する。
[Structure of rotation detection unit and circuit unit]
The
The
The
回路部60は、回転検出部50の反負荷側に配置される。回路部60には、モータ20の駆動回路が搭載されたモータドライバ基板等が配置されている。
なお、回路部60は、回転検出部50を含んで構成されてもよい。
The
The
[ギヤモータの動作]
本実施形態のギヤモータ1では、回路部60によりモータ20が駆動されてロータ軸21が回転すると、その回転出力がロータ軸21と一体的な減速機30の偏心体軸31に入力される。
[Operation of gear motor]
In the gear motor 1 of the present embodiment, when the
減速機30では、偏心体軸31の回転に伴って、偏心体311a、311bが外歯歯車32A、32Bの内側で回転し、これにより外歯歯車32A、32Bが互いに異なる位相で揺動する。外歯歯車32A、32Bは、揺動により中心軸Axから最も離れた外歯が内歯歯車34gと噛合し、この噛合位置は揺動に伴って周方向に変化する。具体的には、偏心体軸31が一回転するごとに、内歯歯車34gと外歯歯車32A、32Bとの噛合位置が周方向に一周する。外歯歯車32A、32Bと内歯歯車34gとには歯数差があり、内歯歯車34gとの噛合位置が一周するごとに外歯歯車32A、32Bは上記の歯数差分だけ自転する。この自転が、内ピン33aを介して出力軸33に伝達される。これにより、偏心体軸31の回転運動が減速され、出力軸33に連結された被駆動部材Eから取り出される。
この回転運動の伝達中、ロータ軸21(偏心体軸31)の回転は、回転検出器51により検出される。
In the
During the transmission of this rotational movement, the rotation of the rotor shaft 21 (eccentric body shaft 31) is detected by the
モータ20の駆動が停止し、ブレーキ40が作動すると、アーマチュア43が駆動され、プレート46とアーマチュア43との間にロータ42が挟み込まれ、ロータ軸21(偏心体軸31)に制動力が働く。モータ20が駆動されるときには、アーマチュア43がロータ42から離間され、制動力が解除される。
When the drive of the
ここで、ロータ軸21(偏心体軸31)を支持する第1軸受36及び第2軸受48のうち、第2軸受48よりも負荷側(減速機側)に設けられた第1軸受36は、クロスローラ軸受となっている。
そのため、回転運動の伝達中には、出力軸33に連結された被駆動部材Eに起因する偏心荷重がロータ軸21(偏心体軸31)の負荷側端に作用するものの、複雑な方向の荷重を高い剛性で支持可能なクロスローラ軸受の第1軸受36により、負荷側でのロータ軸21(偏心体軸31)の振れ回りを好適に抑えることができる。ひいては、第1軸受36よりも反負荷側に位置する第2軸受48でのロータ軸21(偏心体軸31)の振れ回りも好適に抑え、回転検出器51の検出精度を担保できる。
Here, among the
Therefore, during the transmission of the rotational motion, the eccentric load caused by the driven member E connected to the
なお、本実施形態では、第1軸受36がモータロータ22よりも負荷側に設けられ、第2軸受48がモータロータ22よりも反負荷側に設けられている。しかし、第1軸受36と第2軸受48は、クロスローラ軸受の第1軸受36が第2軸受48よりも負荷側(減速機側)に設けられていればよい。
例えば、第1軸受36が減速機30の減速機構(本実施形態においては、外歯歯車32および内歯歯車34の噛合い部)よりもさらに負荷側(反モータ側)に設けられていてもよい。
また、第2軸受48が、モータロータ22よりも負荷側であって減速機30の減速機構(本実施形態においては、外歯歯車32および内歯歯車34の噛合い部)よりも反負荷側に設けられていてもよい。この場合、第2軸受48は、ハウジング34の反負荷側に取り付けられて内ピン33aの反負荷側を保持するキャリア部材を設けてそれに支持させてもよいし、ハウジング34の反負荷側の部分を内周側に狭窄した円板部としてその内周部に支持させてもよい。
In this embodiment, the
For example, even if the
Further, the
[本実施形態の技術的効果]
以上のように、本実施形態のギヤモータ1によれば、モータ20と、減速機30と、モータロータ22よりも反負荷側(反減速機側)に配置された回転検出器51とを備え、ロータ軸21(偏心体軸31)を支持する第1軸受36及び第2軸受48のうち、第2軸受48よりも負荷側(減速機側)に設けられた第1軸受36がクロスローラ軸受となっている。
これにより、減速機30に連結された被駆動部材Eに起因する偏心荷重を、高剛性のクロスローラ軸受により好適に抑えることができる。したがって、ロータ軸21(偏心体軸31)の振れ回りを好適に抑制することができる。さらに、ロータ軸21が第2軸受48により支持される、より具体的には、モータロータ22よりも反減速機側の回転検出器51の近傍が支持されるため、回転検出器51の検出精度も高く維持できる。
[Technical effect of this embodiment]
As described above, according to the gear motor 1 of the present embodiment, the
As a result, the eccentric load caused by the driven member E connected to the
また、本実施形態のギヤモータ1によれば、減速機30が軸をオフセットして受ける偏心揺動型減速機であるため、他の形式の減速機に比べて比較的にロータ軸21(偏心体軸31)が振れ回りやすいところ、この振れ回りをクロスローラ軸受の第1軸受36により好適に抑制することができる。
さらに、偏心揺動型減速機の適用により、低減速比にも好適に対応できる。低減速比の減速機30を適用することにより、負荷側からの衝撃に対する感度(バックドライバビリティ)を向上させることができる。
Further, according to the gear motor 1 of the present embodiment, since the
Further, by applying the eccentric swing type speed reducer, it is possible to suitably cope with the reduced speed ratio. By applying the
また、本実施形態のギヤモータ1によれば、モータ20の定格回転数が1000rpm以下と比較的に低速であるので、第1軸受36として、転動体が線接触するクロスローラ軸受を好適に適用できる。つまり、クロスローラ軸受は、高速回転軸の支持に使用すると発熱が問題となるため、従来ロータ軸の支持には適さないと考えられていた。本実施形態においては、低減速比の偏心揺動型減速機と低速モータを採用することで、クロスロータ軸受の発熱を抑制し、ロータ軸21の支持に使用可能とした。
Further, according to the gear motor 1 of the present embodiment, since the rated rotation speed of the
また、本実施形態のギヤモータ1によれば、第1軸受36の外周側を支持する部材(出力軸33、ハウジング34)は、第2軸受48の外周側を支持するブレーキ40のフレーム47よりもヤング率が高い。
これにより、第2軸受48よりも負荷の大きい第1軸受36を高い剛性で支持することができ、ひいては、ロータ軸21(偏心体軸31)の振れ回りをより好適に抑制できる。
Further, according to the gear motor 1 of the present embodiment, the member (
As a result, the
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、減速機として偏心揺動型減速機を例に挙げて説明したが、本発明に係る減速機は、偏心揺動型減速機に限定されず、撓み噛合い式減速装置や単純遊星減速装置など各種減速機構に適用可能である。また、偏心揺動型減速機であっても、内歯歯車の中心からオフセットした位置に複数の偏心体軸が配置されるタイプにも適用可能である。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
[others]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the eccentric swing type speed reducer has been described as an example of the speed reducer, but the speed reducer according to the present invention is not limited to the eccentric swing type speed reducer, and is a flexible meshing type speed reducer. It can be applied to various speed reduction mechanisms such as simple planetary speed reducers. Further, even if it is an eccentric swing type speed reducer, it can be applied to a type in which a plurality of eccentric body shafts are arranged at positions offset from the center of the internal gear.
In addition, the details shown in the above-described embodiment can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
1 ギヤモータ
20 モータ
21 ロータ軸
22 モータロータ
24 モータケーシング
30 減速機
31 偏心体軸(入力軸)
33 出力軸
34 ハウジング
36 第1軸受
37 主軸受
40 ブレーキ
47 フレーム
48 第2軸受
50 回転検出部
51 回転検出器
52 エンコーダ基板
Ax 中心軸
E 被駆動部材
1
33
Claims (10)
前記ロータ軸又は前記入力軸を支持する第1軸受及び第2軸受を備え、
前記第1軸受は、クロスローラ軸受であり、前記第2軸受よりも減速機側に設けられる、
ギヤモータ。 A motor having a rotor shaft that rotates integrally with the motor rotor, a speed reducer having an input shaft to which the rotation of the rotor shaft is transmitted, and a rotation that is arranged on the anti-reducer side of the motor rotor and detects the rotation of the rotor shaft. A gear motor equipped with a detector,
A first bearing and a second bearing that support the rotor shaft or the input shaft are provided.
The first bearing is a cross roller bearing and is provided on the speed reducer side of the second bearing.
Gear motor.
前記第2軸受は、前記モータロータよりも反減速機側に設けられる、
請求項1に記載のギヤモータ。 The first bearing is provided on the speed reducer side with respect to the motor rotor.
The second bearing is provided on the anti-reducer side of the motor rotor.
The gear motor according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載のギヤモータ。 The first bearing is provided on the side opposite to the deceleration mechanism of the speed reducer.
The gear motor according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のギヤモータ。 The second bearing is provided between the motor rotor and the rotation detector.
The gear motor according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のギヤモータ。 The second bearing is a ball bearing.
The gear motor according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のギヤモータ。 The speed reducer is an eccentric swing type speed reducer.
The gear motor according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のギヤモータ。 The rotor shaft and the input shaft are integrally made of a single material.
The gear motor according to any one of claims 1 to 6.
前記ブレーキは、前記モータロータと前記回転検出器の間に設けられ、
前記第2軸受は、前記ブレーキと前記回転検出器の間に設けられる、
請求項4に記載のギヤモータ。 A brake for braking the rotation of the rotor shaft is provided.
The brake is provided between the motor rotor and the rotation detector.
The second bearing is provided between the brake and the rotation detector.
The gear motor according to claim 4.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のギヤモータ。 The motor has a rated rotation speed of 1000 rpm or less.
The gear motor according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のギヤモータ。 The member that supports the outer peripheral side of the first bearing has a higher Young's modulus than the member that supports the outer peripheral side of the second bearing.
The gear motor according to any one of claims 1 to 9.
Priority Applications (3)
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- 2021-11-11 DE DE102021129394.4A patent/DE102021129394A1/en active Pending
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