JP2022103575A - モータ付き減速機、減速装置、ロボット、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】、モータ付き減速機または減速装置において、ケーシングの強度を向上させることができる構造を提供する。【解決手段】モータ付き減速機１は、モータ１０、減速機２０、ケーシング３０、および出力部材を備える。モータは、減速機の軸方向一方側に位置する。ケーシングは、外側円筒部３１、内側円筒部３２、および接続部３３を有する。外側円筒部は、モータおよび減速機の径方向外側において軸方向に延びる円筒状の部分である。内側円筒部は、モータおよび減速機の径方向内側において軸方向に延びる円筒状の部分である。接続部は、モータの軸方向一方側において、外側円筒部と内側円筒部とを繋ぐ部分である。内側円筒部の軸方向他方側の端部は、出力部材の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出する【選択図】図１

Description

本発明は、モータ付き減速機、減速装置、ロボット、および移動体に関する。

従来、モータの回転運動を減速して出力するモータ付き減速機が知られている。モータ付き減速機は、搬送台車等の移動体や、産業用ロボット、アシストスーツなどに搭載される。従来のモータ付き減速機については、例えば、特開２０１７－２２７３１５号公報および特開２０１９－２１０９４３号公報に記載されている。
特開２０１７－２２７３１５号公報 特開２０１９－２１０９４３号公報

モータ付き減速機は、モータおよび減速機を内部に収容するケーシングを有する。しかしながら、従来のケーシングは、モータおよび減速機の径方向外側のみを覆っていた。このような構造では、ケーシングの強度を確保することが困難である。

特に、近年では、ロボットの関節または移動体のホイール内に、モータ付き減速機をコンパクトに収納することが求められている。しかしながら、従来のモータ付き減速機は、上述の通り、ケーシングの強度が十分ではなかった。このため、ロボットまたは移動体のフレームに、補強部材を介してケーシングを固定していた。ただし、補強部材を用いると、ロボットの関節または移動体のホイール内に、モータ付き減速機をコンパクトに収納することが困難となる。

なお、モータを備えていない減速装置においても、従来、ケーシングは減速機の径方向外側のみを覆っていた、このため、モータ付き減速機と同様に、ケーシングの強度の問題があった。

本発明の目的は、モータ付き減速機または減速装置において、ケーシングの強度を向上させることができる構造を提供することである。

本願の第１発明は、モータ付き減速機であって、中心軸を中心とする第１回転数の回転運動を出力するモータと、前記モータから出力される回転運動を、前記第１回転数よりも低い第２回転数の回転運動に変換する減速機と、前記モータおよび前記減速機を収容するケーシングと、を備え、前記モータは、前記減速機の軸方向一方側に位置し、前記減速機は、前記第２回転数で回転する出力部材を有し、前記ケーシングは、前記モータおよび前記減速機の径方向外側において軸方向に延びる円筒状の外側円筒部と、前記モータおよび前記減速機の径方向内側において軸方向に延びる円筒状の内側円筒部と、前記モータの軸方向一方側において、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを繋ぐ接続部と、を有し、前記内側円筒部の軸方向他方側の端部は、前記出力部材の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出する。

本願の第２発明は、減速装置であって、中心軸を中心とする第１回転数の回転運動を、前記第１回転数よりも低い第２回転数の回転運動に変換する減速機と、前記減速機を収容するケーシングと、を備え、前記減速機は、前記第２回転数で回転する出力部材を有し、前記ケーシングは、前記減速機の径方向外側において軸方向に延びる円筒状の外側円筒部と、前記減速機の径方向内側において軸方向に延びる円筒状の内側円筒部と、前記減速機の軸方向一方側において、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを繋ぐ接続部と、を有し、前記内側円筒部の軸方向他方側の端部は、前記出力部材の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出する。

本願の第１発明および第２発明によれば、ケーシングが、外側円筒部だけではなく、接続部および内側円筒部を有する。これにより、ケーシングの強度を向上させることができる。

図１は、モータ付き減速機の概略構成を示した図である。 図２は、モータ付き減速機の縦断面図である。 図３は、減速機の図２におけるＡ－Ａ線断面図である。 図４は、ケーシングを軸方向一方側から視た平面図である。 図５は、モータ付き減速機の製造方法の一例を示した図である。 図６は、モータ付き減速機を移動体に適用した例を示す縦断面図である。 図７は、モータ付き減速機を移動体に適用した例を示す縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。

＜１．モータ付き減速機の概略構成＞
図１は、モータ付き減速機１の概略構成を示した図である。このモータ付き減速機１は、モータ１０の回転運動を、減速機２０により減速させて出力する装置である。図１に示すように、モータ付き減速機１は、軸方向の寸法よりも径方向の寸法が大きい扁平状である。モータ付き減速機１は、モータ１０と、減速機２０と、出力部材８０と、ケーシング３０とを備える。

モータ１０および減速機２０は、いずれも、中心軸９を中心とする略円環状である。モータ１０は、減速機２０の軸方向一方側に位置する。モータ１０は、中心軸９を中心とする第１回転数の回転運動を出力する。減速機２０は、モータ１０から出力される回転運動を、第１回転数よりも低い第２回転数に変換する。出力部材８０は、減速後の第２回転数で回転する。なお、出力部材８０は、減速機２０の一部であってもよい。

モータ１０および減速機２０は、ケーシング３０に収容される。図１に示すように、ケーシング３０は、外側円筒部３１、内側円筒部３２、および接続部３３を有する。外側円筒部３１は、モータ１０および減速機２０の径方向外側において、軸方向に延びる円筒状の部分である。内側円筒部３２は、モータ１０および減速機２０の径方向内側において、軸方向に延びる円筒状の部分である。接続部３３は、モータ１０の軸方向一方側において、外側円筒部３１と内側円筒部３２とを径方向に繋ぐ。

このように、ケーシング３０は、モータ１０および減速機２０の径方向外側を覆う外側円筒部３１だけではなく、接続部３３および内側円筒部３２を有する。これにより、ケーシング３０の強度を向上させることができる。モータ付き減速機１の中央に位置する内側円筒部３２は、回転しない。このため、内側円筒部３２の内側の空間である中央貫通孔３４を、利用しやすい。例えば、中央貫通孔３４に、配線を通すことができる。また、内側円筒部３２の軸方向他方側の端部は、出力部材８０の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出する。これにより、中央貫通孔３４に通した配線が、出力部材８０に接触することを抑制できる。

モータ付き減速機１の製造時には、ケーシング３０の外側円筒部３１、内側円筒部３２、および接続部３３に囲まれた円環状の空間に、軸方向の他方側から部品を組み付けることができる。これにより、モータ付き減速機１を容易に製造できる。

＜２．モータ付き減速機の詳細な構成＞
続いて、モータ付き減速機１のより詳細な構成について、説明する。図２は、モータ付き減速機１の縦断面図である。上述の通り、モータ付き減速機１は、モータ１０、減速機２０、およびケーシング３０を備える。

本実施形態のモータ１０は、アキシャルギャップ型のブラシレスモータである。モータ１０は、軸方向の寸法よりも径方向の寸法が大きい扁平状である。アキシャルギャップ型のモータを使用すれば、同等の性能を有するラジアルギャップ型のモータを使用する場合と比べて、モータ１０の軸方向の寸法を抑えることができる。図２に示すように、モータ１０は、ステータ１１とロータ１２とを有する。

ステータ１１は、モータ１０の固定子である。ステータ１１の概形は、中心軸９を中心とする略円板状である。ステータ１１は、複数のコイルコア１１１を有する。複数のコイルコア１１１は、周方向に等間隔に配列されている。各コイルコア１１１の形状は、円板状である。コイルコア１１１は、例えば、積層鋼板により形成される。各コイルコア１１１の周囲には、図示を省略した導線が巻かれて、コイルを構成している。複数のコイルコア１１１は、中心軸９を中心とする円環状の板に固定されている。当該板の外周部は、ケーシング３０の外側円筒部３１に固定されている。

ロータ１２は、モータ１０の回転子である。ロータ１２は、後述する２つの第１軸受５１により、中心軸９を中心として回転可能に支持される。図２に示すロータ１２は、第１ロータヨーク４１と、第２ロータヨーク４２と、第１マグネット４３と、第２マグネット４４とを有する。第１ロータヨーク４１および第２ロータヨーク４２は、鉄などの磁性体により形成される。第１マグネット４３および第２マグネット４４は、永久磁石である。

第１ロータヨーク４１は、第１ヨークベース部４１１と、第１ヨークプレート部４１２とを有する。第１ヨークベース部４１１は、内側円筒部３２の周囲において、軸方向に延びる、円筒状の部分である。第１ヨークプレート部４１２は、第１ヨークベース部４１１から径方向外側へ広がる、円板状の部分である。第１ヨークプレート部４１２は、ステータ１１の軸方向一方側に位置する。第２ロータヨーク４２は、第２ヨークベース部４２１と、第２ヨークプレート部４２２とを有する。第２ヨークベース部４２１は、内側円筒部３２の周囲において、軸方向に延びる、円筒状の部分である。第２ヨークプレート部４２２は、第２ヨークベース部４２１から径方向外側へ広がる、円板状の部分である。第２ヨークプレート部４２２は、ステータ１１の軸方向他方側に位置する。第１ヨークベース部４１１と第２ヨークベース部４２１とは、ボルト４５により、互いに固定される。

第１マグネット４３は、第１ヨークプレート部４１２の軸方向他方側の面に固定されている。第２マグネット４４は、第２ヨークプレート部４２２の軸方向一方側の面に固定されている。第１マグネット４３および第２マグネット４４は、それぞれ、中心軸９を中心とする円環状である。第１マグネット４３の表面は、ステータ１１の軸方向一方側の面と、僅かな隙間を介して軸方向に対向する。第２マグネット４４の表面は、ステータ１１の軸方向他方側の面と、僅かな隙間を介して軸方向に対向する。第１マグネット４３および第２マグネット４４の表面には、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に着磁されている。

このように、本実施形態のモータ１０は、ステータ１１を挟んで配置される２つのマグネット４３，４４を有する。これにより、ステータの片側のみにマグネットが配置される場合と比べて、モータ１０から出力されるトルクを増大させることができる。

モータ１０の駆動時には、ステータ１１のコイルに駆動電流が供給される。これにより、複数のコイルコア１１１に回転磁界が生じる。そして、コイルコア１１１とマグネット４３，４４との間の磁束の作用により、ロータ１２が、中心軸９を中心として、第１回転数で回転する。

減速機２０は、モータ１０から出力される第１回転数の回転運動を、第１回転数よりも低い第２回転数に減速させる機構である。図３は、減速機２０の図２におけるＡ－Ａ線断面図である。図の煩雑化を避けるため、図３では、断面を示すハッチングが省略されている。本実施形態の減速機２０は、波動歯車減速機である。図２および図３に示すように、減速機２０は、非真円カム２１、可撓性外歯歯車２２、および内歯歯車２３を有する。

非真円カム２１は、中心軸９を中心とする環状の部品である。非真円カム２１は、内側円筒部３２の径方向外側、かつ、第２ヨークベース部４２１の軸方向他方側に位置する。非真円カム２１は、第１軸受５１により、中心軸９を中心として回転可能に支持される。非真円カム２１は、第２ヨークベース部４２１と、ボルト４６により固定されている。したがって、モータ１０を駆動させると、モータ１０のロータ１２とともに、非真円カム２１も、中心軸９を中心として、第１回転数で回転する。図３に示すように、非真円カム２１の外周面は、楕円形状である。

可撓性外歯歯車２２は、固定部２２１、ダイヤフラム部２２２、および筒状部２２３を有する。固定部２２１は、中心軸９を中心とする円環状である。固定部２２１は、ケーシング３０の外側円筒部３１に固定される。固定部２２１の軸方向の厚みは、ダイヤフラム部２２２の軸方向の厚みおよび筒状部２２３の径方向の厚みよりも、厚い。ダイヤフラム部２２２は、固定部２２１から径方向内側へ向けて広がる、薄肉状の部分である。筒状部２２３は、ダイヤフラム部２２２の径方向内側の端部から、軸方向他方側へ向けて延びる、薄肉状の部分である。

筒状部２２３は、非真円カム２１の径方向外側に位置する。また、筒状部２２３の他方側先端部と、非真円カム２１の楕円形状の外周面との間には、可撓性軸受２４が介在する。可撓性軸受２４は、柔軟に撓み変形可能な軸受である。したがって、非真円カム２１の回転により、可撓性軸受２４を介して筒状部２２３が、径方向に撓む。また、筒状部２２３の他方側先端部には、複数の外歯２２４が設けられている。複数の外歯２２４は、それぞれ、筒状部２２３の外周面から、径方向外側へ向けて突出し、かつ、軸方向に延びる。また、複数の外歯２２４は、周方向に一定のピッチで形成されている。

内歯歯車２３は、筒状部２２３の他方側先端部の径方向外側に位置する。内歯歯車２３は、中心軸９を中心とする円環状である。内歯歯車２３の内周面には、複数の内歯２３１が設けられている。複数の内歯２３１は、それぞれ、内歯歯車２３の内周面から、径方向内側へ向けて突出し、かつ、軸方向に延びる。また、複数の内歯２３１は、周方向に一定のピッチで形成されている。

図２に示すように、本実施形態の減速機２０は、接続リング２５を有する。接続リング２５は、内歯歯車２３の軸方向一方側に位置する。内歯歯車２３と接続リング２５とは、ボルト２６により固定されている。内歯歯車２３および接続リング２５は、後述する第２軸受５２および第３軸受５３により、中心軸９を中心として回転可能に支持される。

本実施形態では、内歯歯車２３および接続リング２５が、出力部材８０を構成している。ただし、出力部材８０は、内歯歯車２３に固定された他の部材であってもよい。

上述した可撓性軸受２４の内輪は、非真円カム２１の外周面に接触する。可撓性軸受２４の外輪は、可撓性外歯歯車２２の筒状部２２３の他方側先端部の内周面に接触する。可撓性軸受２４は、非真円カム２１の外周面に沿った楕円形状に変形する。したがって、可撓性外歯歯車２２の筒状部２２３の他方側先端部も、非真円カム２１の外周面に沿った楕円形状に変形する。その結果、当該楕円の長軸の両端に相当する２箇所において、可撓性外歯歯車２２の一部の外歯２２４が、可撓性軸受２４を介して非真円カム２１に押されることによって、内歯歯車２３の内歯２３１と噛み合う。周方向の他の位置においては、外歯２２４と内歯２３１とが噛み合わない。

モータ１０の駆動により、非真円カム２１が第１回転数で回転すると、可撓性外歯歯車２２の上述した楕円の長軸も、第１回転数で回転する。そうすると、外歯２２４と内歯２３１との噛み合い位置も、周方向に第１回転数で移動する。また、可撓性外歯歯車２２が有する外歯２２４の数と、内歯歯車２３が有する内歯２３１の数とは、僅かに相違する。この歯数の差によって、非真円カム２１の１回転ごとに、外歯２２４と内歯２３１との噛み合い位置が、周方向に移動する。その結果、可撓性外歯歯車２２に対して内歯歯車２３が、中心軸９を中心として、第１回転数よりも低い第２回転数で回転する。したがって、出力部材８０である内歯歯車２３から、減速された第２回転数の回転運動を出力することができる。

このように、本実施形態では、可撓性外歯歯車２２がケーシング３０に固定され、その可撓性外歯歯車２２に対して、内歯歯車２３が回転する。しかしながら、内歯歯車２３をケーシング３０に固定し、その内歯歯車２３に対して、可撓性外歯歯車２２を、減速後の第２回転数で回転させるようにしてもよい。その場合、可撓性外歯歯車２２を、出力部材８０とするか、可撓性外歯歯車２２に固定された他の部材を出力部材８０とすればよい。

上述の通り、第１ヨークベース部４１１、第２ヨークベース部４２１、および非真円カム２１は、互いに固定されている。したがって、これらの第１ヨークベース部４１１、第２ヨークベース部４２１、および非真円カム２１は、一体の回転部６０となる。回転部６０は、ケーシング３０の内側円筒部３２の周囲に位置する。また、回転部６０は、中心軸９を中心とする円筒状であり、軸方向に延びる。本実施形態の回転部６０は、ロータ１２の一部である第１ヨークベース部４１１および第２ヨークベース部４２１と、減速機２０の入力部材である非真円カム２１とを含む。回転部６０は、中心軸９を中心として、第１回転数で回転する。

一対の第１軸受５１は、ケーシング３０の内側円筒部３２と、上述した回転部６０との間に位置する。回転部６０は、一対の第１軸受５１により、内側円筒部３２に対して回転可能に支持される。このように、本構造では、回転部６０が、外側円筒部３１ではなく、内側円筒部３２に対して支持される。このため、２つの第１軸受５１に、小径の軸受を用いることができる。したがって、モータ付き減速機１を小型化しやすい。第１軸受５１には、例えば、ボールベアリングが使用される。

一対の第１軸受５１の一方は、モータ１０の径方向内側に位置する。一対の第１軸受５１の他方は、減速機２０の径方向内側に位置する。このように、本実施形態のモータ付き減速機１では、一対の第１軸受５１が、軸方向に間隔をあけて配置されている。これにより、回転部６０を安定して支持することができる。２つの第１軸受５１の間における回転部６０の内径は、２つの第１軸受５１の外輪の外径よりも小さい。これにより、２つの第１軸受５１が、互いに接近する方向に移動することが防止される。

第２軸受５２は、ケーシング３０の内側円筒部３２と、出力部材８０との間に位置する。第３軸受５３は、ケーシング３０の外側円筒部３１と、出力部材８０との間に位置する。内歯歯車２３および接続リング２５は、第２軸受５２および第３軸受５３により、ケーシング３０に対して回転可能に支持される。接続リング２５は、第２軸受５２の内輪となる。第２軸受５２には、例えば、ボールベアリングが使用される。第３軸受５３には、例えば、クロスローラベアリングが使用される。径の大きい第３軸受５３をクロスローラベアリングとすることにより、ケーシング３０に対して内歯歯車２３および接続リング２５を、より安定して支持することができる。

ケーシング３０は、モータ１０および減速機２０を内部に収容するフレームである。ケーシング３０は、第１ケーシング部材７１、第２ケーシング部材７２、および第３ケーシング部材７３を有する。

第１ケーシング部材７１は、第１外側円筒部３１１、内側円筒部３２、および接続部３３を有する。第１外側円筒部３１１は、モータ１０の径方向外側において、軸方向に延びる円筒状である。内側円筒部３２は、モータ１０の径方向内側において、軸方向に延びる円筒状である。接続部３３は、モータ１０の軸方向一方側において、第１外側円筒部３１１と内側円筒部３２とを、径方向に接続する。

本実施形態の内側円筒部３２は、軸方向一方側の端部に、肉厚部３２１を有する。肉厚部３２１の径方向の厚みは、内側円筒部３２の軸方向の他の部分における径方向の厚みよりも、大きい。これにより、内側円筒部３２と接続部３３との境界を中心とする内側円筒部３２の撓みを抑制できる。

第２ケーシング部材７２は、第２外側円筒部３１２と、仕切板部３５とを有する。第２外側円筒部３１２は、モータ１０の径方向外側、かつ、第１外側円筒部３１１の軸方向他方側に位置する。第２外側円筒部３１２は、軸方向に延びる円筒状である。仕切板部３５は、第２外側円筒部３１２から、径方向内側へ向けて広がる。仕切板部３５は、板状かつ円環状である。モータ１０は、仕切板部３５の軸方向一方側に位置する。減速機２０は、仕切板部３５の軸方向他方側に位置する。

また、本実施形態のモータ付き減速機１は、第１オイルシール８１を有する。第１オイルシール８１は、仕切板部３５の内端部と、回転部６０の外周面との間に位置する。このようにすれば、減速機２０に使用される潤滑油が、モータ１０側へ侵入することを防止できる。

第３ケーシング部材７３は、減速機２０の径方向外側、かつ、第２外側円筒部３１２の軸方向他方側に位置する。第３ケーシング部材７３は、軸方向に延びる円筒状である。第３ケーシング部材７３は、第３軸受５３の外輪となる。第１外側円筒部３１１、第２外側円筒部３１２、および第３ケーシング部材７３は、ボルト７４によって、互いに固定される。そして、第１外側円筒部３１１、第２外側円筒部３１２、および第３ケーシング部材７３により、ケーシング３０の外側円筒部３１が構成される。

図４は、ケーシング３０を軸方向一方側から視た平面図である。図４に示すように、ケーシング３０の接続部３３は、複数のリブ３６を有する。各リブ３６は、軸方向に突出し、かつ、径方向に延びる。すなわち、複数のリブ３６は、中心軸９を中心として、放射状に延びる。これらの複数のリブ３６により、接続部３３の剛性が向上する。したがって、ケーシング３０の強度が向上する。また、接続部３３の全体を厚くする場合と比べて、ケーシング３０の重量が増加することを抑制できる。

また、図２および図４に示すように、接続部３３は、軸方向一方側の面に、複数の第１めねじ３３１を有する。第１めねじ３３１は、接続部３３の外周部に沿って、周方向に等間隔に設けられている。各第１めねじ３３１は、接続部３３の軸方向一方側の面から、軸方向他方側へ向けて凹む孔に、形成されている。複数の第１めねじ３３１は、モータ付き減速機１が搭載される装置のフレームに、ケーシング３０を固定するために使用される。第１めねじ３３１には、フレームにケーシング３０を固定するためのボルトが挿入される。

また、接続部３３は、軸方向一方側の面に、複数のピン孔３３２を有する。複数のピン孔３３２は、複数の第１めねじ３３１よりも、径方向内側に位置する。複数のピン孔３３２は、接続部３３の内周部に沿って、周方向に等間隔に設けられている。各ピン孔３３２は、接続部３３の軸方向一方側の面から、軸方向他方側へ向けて凹む。複数のピン孔３３２は、モータ付き減速機１が搭載される装置のフレームに対して、ケーシング３０を、周方向に位置決めするために使用される。

また、図２および図４に示すように、内側円筒部３２は、キー溝３２２を有する。キー溝３２２は、内側円筒部３２の内周面の、軸方向一方側の端部に位置する。キー溝３２２は、内側円筒部３２の内周面から、径方向外側へ向けて凹む。本実施形態では、肉厚部３２１の内周部に、キー溝３２２が設けられている。キー溝３２２は、モータ付き減速機１が搭載される装置のフレームに対して、ケーシング３０を、周方向に位置決めするために使用される。

また、図２に示すように、内歯歯車２３（出力部材）は、軸方向他方側の面に、複数の第２めねじ２７を有する。第２めねじ２７は、内歯歯車２３の外周部に沿って、周方向に等間隔に設けられている。各第２めねじ２７は、内歯歯車２３の軸方向他方側の面から、軸方向一方側へ向けて凹む孔に、形成されている。複数の第２めねじ２７は、モータ付き減速機１が搭載される装置の駆動対象となる部品に、内歯歯車２３を固定するために使用される。

＜３．モータ付き減速機の製造方法＞
図５は、モータ付き減速機１の製造方法の一例を示した図である。図５に示すように、本実施形態のモータ付き減速機１は、モータユニット１００と減速機ユニット２００とに分割可能である。モータユニット１００は、上述したモータ１０と、第１ケーシング部材７１と、第２ケーシング部材７２と、一対の第１軸受５１とを有する。減速機ユニット２００は、上述した減速機２０と、第３ケーシング部材７３と、第２軸受５２と、第３軸受５３とを有する。

モータユニット１００は、第１ケーシング部材７１の第１外側円筒部３１１と、第２ケーシング部材７２の第２外側円筒部３１２とで構成される「第１円筒部」を有する。「第１円筒部」は、モータ１０の径方向外側を覆う。減速機ユニット２００は、第３ケーシング部材７３により構成される「第２円筒部」を有する。「第２円筒部」は、減速機２０の径方向外側を覆う。「第１円筒部」と「第２円筒部」とは、別部材である。

モータユニット１００は、第１ヨークベース部４１１および第２ヨークベース部４２１により構成される「第１回転部」を有する。「第１回転部」は、モータ１０のロータ１２と繋がる。減速機ユニット２００は、非真円カム２１により構成される「第２回転部」を有する。「第２回転部」は、減速機２０の入力部材と繋がる。「第１回転部」と「第２回転部」とは、別部材である。

モータ付き減速機１の製造時には、まず、モータユニット１００と減速機ユニット２００とを、個別に製造する（第１工程）。その後、モータユニット１００と減速機ユニット２００とを、軸方向に接続する（第２工程）。これにより、モータ付き減速機１を、効率よく製造することができる。

第２工程では、上述した「第１円筒部」に対して「第２円筒部」が、ボルト７４により軸方向に固定される。その結果、ケーシング３０の外側円筒部３１が形成される。また、第２工程では、上述した「第１回転部」に対して「第２回転部」が、ボルト４６により軸方向に固定される。その結果、軸方向に連続する円筒状の回転部６０が形成される。

本実施形態では、モータユニット１００に属する第２ケーシング部材７２が、凸部１０１を有する。凸部１０１は、第２ケーシング部材７２の軸方向他方側の端面から、軸方向他方側へ向けて突出する。軸方向に視たときの凸部１０１の形状は、中心軸９を中心とする円形である。また、本実施形態では、減速機ユニット２００に属する可撓性外歯歯車２２が、凹部２０１を有する。上述した第２工程では、凹部２０１は、可撓性外歯歯車２２の軸方向一方側の端面から、軸方向他方側ヘ向けて凹む。軸方向に視たときの凹部２０１の形状は、中心軸９を中心とする円形である。

上述した第２工程では、凹部２０１に凸部１０１が嵌まる。これにより、「第１円筒部」に対して「第２円筒部」を、軸方向および径方向に位置決めすることができる。なお、モータユニット１００が、凹部を有し、減速機ユニット２００が、当該凹部に嵌まる凸部を有していてもよい。

また、本実施形態では、モータユニット１００が、小径部１０２を有する。具体的には、軸方向他方側の第１軸受５１が、第２ヨークベース４２１の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出している。これにより、第１軸受５１の外輪が、円環状の小径部１０２を構成している。また、本実施形態では、減速機ユニット２００が、大径部２０２を有する。具体的には、非真円カム２１の軸方向一方側の端面の内周部に、軸方向他方側に凹む円環状の溝が形成されている。これにより、非真円カム２１の軸方向一方側の端部が、円環状の大径部２０２を構成している。

上述した第２工程では、大径部２０２の内側に、小径部１０２が挿入される。そして、第２ヨークベース４２１の軸方向他方側の端面と、非真円カム２１の大径部２０２の軸方向一方側の端面とが、互いに接触する。これにより、「第１回転部」に対して「第２回転部」を、軸方向および径方向に位置決めすることができる。なお、モータユニット１００が、大径部を有し、減速機ユニット２００が、当該大径部の内側に挿入される小径部を有していてもよい。

＜４．モータ付き減速機の適用例＞
図６は、図１のモータ付き減速機１を、タイヤ９１を有する移動体に適用した例を示す縦断面図である。移動体は、例えば、搬送台車である。図６の例では、モータ付き減速機１は、タイヤ９１を支持する円筒状のホイール９２の径方向内側に設けられた中空部に装着される。具体的には、移動体の円柱状のフレーム９３が、ケーシング３０の内側円筒部３２の内側に挿入される。ケーシング３０は、キー溝３２２に挿入されたキー９４により、フレーム９３に対する相対回転が防止される。また、ケーシング３０は、フレーム９３の先端に設けられた止め輪９５により、フレーム９３に対する軸方向の変位が防止される。その結果、フレーム９３にケーシング３０が固定される。

ただし、ケーシング３０は、第１めねじ３３１に挿入されるボルトによって、移動体のフレームに固定されてもよい。

モータ付き減速機１の出力部材８０は、軸方向他方側の面に、複数の第２めねじ２７を有する。複数の第２めねじ２７は、周方向に等間隔に設けられている。第２めねじ２７は、出力部材８０の軸方向他方側の面から、軸方向一方側ヘ向けて凹む。ホイール９２は、第２めねじ２７に挿入されるボルト８２によって、出力部材８０に固定される。したがって、モータ付き減速機１を動作させると、出力部材８０、ホイール９２、およびタイヤ９１が、一体として、第２回転数で回転する。

第３軸受５３にクロスローラベアリングを用いた場合、ケーシング３０の外側円筒部３１に対して、出力部材８０を、多方向に支持できる。また、移動体が段差や障害物に衝突した場合、タイヤ９１およびホイール９２を介して出力部材８０に、径方向の荷重が作用する。本実施形態の構造では、この荷重を、ケーシング３０だけでなく、第２軸受５２と第３軸受５３とで、分散して受けることができる。これにより、ケーシング３０の特に接続部３３に作用する荷重を抑制できる。

図７は、モータ付き減速機１を、タイヤ９１を有する移動体に適用した場合の変形例を示した図である。図７のモータ付き減速機１は、ケーシング３０の内側円筒部３２と、出力部材８０との間に、第２オイルシール５４を有する。このようにすれば、減速機２０に使用される潤滑オイルが、内側円筒部３２と出力部材８０との間から、モータ付き減速機１の外部へ漏れ出すことを、防止できる。

また、モータ付き減速機１は、ロボットに搭載されてもよい。その場合、ロボットのフレームに、ケーシング３０が固定される。そして、モータ付き減速機１の出力部材８０に、ロボットのアームが固定される。

＜５．変形例＞
上記の実施形態では、ケーシング３０の内側円筒部３２と回転部６０との間に、２つの第１軸受５１が設けられていた。しかしながら、ケーシング３０の内側円筒部３２と回転部６０との間に、３つ以上の第１軸受５１が設けられていてもよい。

上記の実施形態では、アキシャルギャップ型のモータ１０が使用されていた。しかしながら、モータ付き減速機に使用されるモータは、ステータの径方向内側にロータが位置するインナロータ型のモータであってもよい。また、モータ付き減速機に使用されるモータは、ステータの径方向外側にロータが位置するアウタロータ型のモータであってもよい。

上記の実施形態では、筒状部２２３の端部からダイヤフラム部２２２が径方向外側へ広がる、いわゆるシルクハット型の可撓性外歯歯車２２が使用されていた。しかしながら、減速機に使用される可撓性外歯歯車は、筒状部の端部からダイヤフラム部が径方向内側へ広がる、いわゆるカップ型であってもよい。

上記の実施形態では、波動歯車減速機が使用されていた。しかしながら、モータ付き減速機に使用される減速機は、遊星減速機などの他方式の減速機であってもよい。

また、モータを備えていない減速装置のケーシングを、上記の実施形態と同様の構造としてもよい。

その他、モータ付き減速機および減速装置の細部の形状については、本願の各図に示された形状と異なっていてもよい。また、上記の実施形態または変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に取捨選択してもよい。

本発明は、モータ付き減速機、減速装置、ロボット、および移動体に利用できる。

１ モータ付き減速機
９ 中心軸
１０ モータ
１１ ステータ
１２ ロータ
２０ 減速機
２１ 非真円カム
２２ 可撓性外歯歯車
２３ 内歯歯車
２４ 可撓性軸受
２５ 接続リング
２７ 第２めねじ
３０ ケーシング
３１ 外側円筒部
３２ 内側円筒部
３３ 接続部
３４ 中央貫通孔
３５ 仕切板部
３６ リブ
４１ 第１ロータヨーク
４２ 第２ロータヨーク
４３ 第１マグネット
４４ 第２マグネット
５１ 第１軸受
５２ 第２軸受
５３ 第３軸受
５４ 第２オイルシール
６０ 回転部
７１ 第１ケーシング部材
７２ 第２ケーシング部材
７３ 第３ケーシング部材
８０ 出力部材
８１ 第１オイルシール
９１ タイヤ
９２ ホイール
９３ フレーム
９４ キー
９５ 止め輪
１００ モータユニット
１０１ 凸部
１０２ 小径部
２００ 減速機ユニット
２０１ 凹部
２０２ 大径部
３１１ 第１外側円筒部
３１２ 第２外側円筒部

Claims (23)

1. 中心軸を中心とする第１回転数の回転運動を出力するモータと、
   前記モータから出力される回転運動を、前記第１回転数よりも低い第２回転数の回転運動に変換する減速機と、
   前記モータおよび前記減速機を収容するケーシングと、
   前記第２回転数で回転する出力部材と、
   を備え、
   前記モータは、前記減速機の軸方向一方側に位置し、
   前記ケーシングは、
   前記モータおよび前記減速機の径方向外側において軸方向に延びる円筒状の外側円筒部と、
   前記モータおよび前記減速機の径方向内側において軸方向に延びる円筒状の内側円筒部と、
   前記モータの軸方向一方側において、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを繋ぐ接続部と、
   を有し、
   前記内側円筒部の軸方向他方側の端部は、前記出力部材の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出する、モータ付き減速機。
2. 請求項１に記載のモータ付き減速機であって、
   前記モータおよび前記減速機は、前記内側円筒部の周囲に、前記中心軸を中心として回転する円筒状の回転部を有し、
   前記モータ付き減速機は、
   前記内側円筒部と前記回転部との間に位置する第１軸受
   をさらに備える、モータ付き減速機。
3. 請求項２に記載のモータ付き減速機であって、
   前記回転部は、前記モータのロータおよび前記減速機の入力部材を含み、前記中心軸を中心として前記第１回転数で回転する、モータ付き減速機。
4. 請求項２または請求項３に記載のモータ付き減速機であって、
   一対の前記第１軸受が、軸方向に間隔をあけて配置され、
   一対の前記第１軸受の一方は、前記モータの径方向内側に位置し、
   一対の前記第１軸受の他方は、前記減速機の径方向内側に位置する、モータ付き減速機。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
   前記ケーシングは、
   前記外側円筒部から径方向内側へ向けて拡がる仕切板部
   をさらに有し、
   前記モータは、前記仕切板部の軸方向一方側に位置し、
   前記減速機は、前記仕切板部の軸方向他方側に位置し、
   前記モータ付き減速機は、
   前記仕切板部の内端部と、前記回転部との間に位置する第１オイルシール
   をさらに備える、モータ付き減速機。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
   前記接続部は、軸方向に突出し、かつ、径方向に延びる、複数のリブを有する、モータ付き減速機。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
   前記内側円筒部は、軸方向一方側の端部に、軸方向の他の部分よりも厚みが大きい肉厚部を有する、モータ付き減速機。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
   前記内側円筒部と前記出力部材との間に位置する第２軸受と、
   前記外側円筒部と前記出力部材との間に位置する第３軸受と、
   をさらに備える、モータ付き減速機。
9. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
   前記内側円筒部と前記出力部材との間に位置する第２オイルシールと、
   前記外側円筒部と前記出力部材との間に位置するクロスローラベアリングと、
   をさらに備える、モータ付き減速機。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    前記接続部は、軸方向一方側の面に、複数の第１めねじを有する、モータ付き減速機。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    前記内側円筒部は、前記内側円筒部の内周面にキー溝を有する、モータ付き減速機。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    前記出力部材は、軸方向他方側の面に、複数の第２めねじを有する、モータ付き減速機。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    前記減速機は、
    前記モータのロータとともに、前記中心軸を中心として前記第１回転数で回転する非真円カムと、
    前記非真円カムの回転により径方向に撓む可撓性外歯歯車と、
    前記可撓性外歯歯車の径方向外側に位置する円環状の内歯歯車と、
    を有し、
    前記可撓性外歯歯車が有する外歯の数と、前記内歯歯車が有する内歯の数とが、異なり、
    前記非真円カムの回転により、前記可撓性外歯歯車と前記内歯歯車の噛み合い位置が、周方向に移動し、前記可撓性外歯歯車または前記内歯歯車が、前記中心軸を中心として前記第２回転数で回転する、モータ付き減速機。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    前記モータは、
    前記外側円筒部に固定された円板状のステータと、
    前記ステータと軸方向に対向する円板状のロータと、
    を有する、モータ付き減速機。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    タイヤのホイールに設けられた中空部に装着される、モータ付き減速機。
16. 請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機であって、
    前記外側円筒部は、
    前記モータの径方向外側を覆う第１円筒部と、
    前記第１円筒部とは別部材であり、前記減速機の径方向外側を覆う第２円筒部と、
    を有し、
    前記回転部は、
    前記モータのロータと繋がる第１回転部と、
    前記第１回転部とは別部材であり、前記減速機の入力部材と繋がる第２回転部と、
    を有し、
    前記第１円筒部に対して前記第２円筒部が軸方向に固定され、
    前記第１回転部に対して前記第２回転部が軸方向に固定される、モータ付き減速機。
17. 請求項１６に記載のモータ付き減速機であって、
    前記第１円筒部および前記第１回転部を含むモータユニットと、前記第２円筒部および前記第２回転部を含む減速機ユニットと、のいずれか一方は、大径部を有し、
    前記モータユニットおよび前記減速機ユニットの他方は、前記大径部の内側に挿入される小径部を有し、
    前記第１回転部および前記第２回転部の前記他方の軸方向の端面と、前記大径部の軸方向の端面とが接触する、モータ付き減速機。
18. 請求項１６に記載のモータ付き減速機であって、
    前記第１円筒部および前記第１回転部を含むモータユニットと、前記第２円筒部および前記第２回転部を含む減速機ユニットと、のいずれか一方は、軸方向に突出する円形の凸部を有し、
    前記モータユニットおよび前記減速機ユニットの他方は、前記凸部が嵌まる円形の凹部を有する、モータ付き減速機。
19. 請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機と、
    前記ケーシングが固定されるフレームと、
    前記出力部材に固定されるアームと、
    を備えたロボット。
20. 請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載のモータ付き減速機と、
    前記ケーシングが固定されるフレームと、
    前記出力部材に固定されるホイールと、
    を備えた移動体。
21. 中心軸を中心とする第１回転数の回転運動を、前記第１回転数よりも低い第２回転数の回転運動に変換する減速機と、
    前記減速機を収容するケーシングと、
    前記第２回転数で回転する出力部材と、
    を備え、
    前記ケーシングは、
    前記減速機の径方向外側において軸方向に延びる円筒状の外側円筒部と、
    前記減速機の径方向内側において軸方向に延びる円筒状の内側円筒部と、
    前記減速機の軸方向一方側において、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを繋ぐ接続部と、
    を有し、
    前記内側円筒部の軸方向他方側の端部は、前記出力部材の軸方向他方側の端面よりも、軸方向他方側へ突出する、減速装置。
22. 請求項２１に記載の減速装置と、
    前記ケーシングが固定されるフレームと、
    前記出力部材に固定されるアームと、
    を備えたロボット。
23. 請求項２１に記載の減速装置と、
    前記ケーシングが固定されるフレームと、
    前記出力部材に固定されるホイールと、
    を備えた移動体。

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