JP2023147541A - hollow actuator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、産業ロボットの関節部等に用いられる中空アクチュエータに関する。 The present invention relates to a hollow actuator used in the joints of industrial robots.
一般に、ロボットアーム駆動用のアクチュエータは、コントローラからの指示位置に応じて関節を駆動する。このため、ロボットアームの位置と移動速度等の回転状態を検知する必要がある。この検知を行うための回転センサがアクチュエータに搭載されている。この位置及び回転状態の検知機能を有する回転センサがアクチュエータのモータに1個取付られる場合や、位置検知用の回転センサがアクチュエータの出力部に設けられ、回転状態検知用の回転センサがモータ側に設けられる場合がある(特許文献1、2)。
Generally, an actuator for driving a robot arm drives a joint according to an instruction position from a controller. For this reason, it is necessary to detect the rotational state such as the position and moving speed of the robot arm. A rotation sensor for performing this detection is mounted on the actuator. In some cases, a rotation sensor with the function of detecting the position and rotational state is attached to the motor of the actuator, or a rotation sensor for detecting the position is installed at the output part of the actuator, and a rotation sensor for detecting the rotational state is installed on the motor side. (
ロボット駆動用のアクチュエータのモータ制御方法として、2個の回転センサを設けてクローズド制御する方法がある(特許文献1、3)。
As a motor control method for an actuator for driving a robot, there is a method of providing two rotation sensors and performing closed control (
従来、産業ロボット等のケーブルの配線方法として、ロボットの関節部等を駆動するアクチュエータに中空型のものを用い、その中空アクチュエータにケーブルを通して配線を行う方法がある。その中空アクチュエータとして、中空のモータ軸を有する中空モータと、中空モータを駆動源として回転する環状の出力部材と、出力部材を支持する転がり軸受と、出力部材の回転を検出する磁気式回転センサと、磁気式回転センサに接続された信号線と、を備え、出力部材及び転がり軸受が中空モータに対して軸方向一方側に寄った位置に配置され、磁気式回転センサが出力部材の周囲に配置されているものがある(特許文献3、4)。
Conventionally, as a method for wiring cables for industrial robots and the like, there is a method in which a hollow actuator is used to drive the joints of the robot, and the cable is passed through the hollow actuator. The hollow actuator includes a hollow motor having a hollow motor shaft, an annular output member that rotates using the hollow motor as a drive source, a rolling bearing that supports the output member, and a magnetic rotation sensor that detects rotation of the output member. , a signal line connected to a magnetic rotation sensor, the output member and the rolling bearing are arranged at a position closer to one side in the axial direction with respect to the hollow motor, and the magnetic rotation sensor is arranged around the output member. (
特許文献4に示される中空アクチュエータのように、出力部材が転がり軸受で支持され、位置検知用の回転センサが出力部材の周囲に配置され、この回転センサからコントローラへ信号を送る信号線が出力部材の周囲から径方向外方に向けて中空アクチュエータの外部に取り出されている場合、外部からの電波ノイズの悪影響を受け易く、また、出力部材とロボット関節等の被駆動部材とを連結する際に信号線が邪魔になる懸念がある点で改良の余地がある。
Like the hollow actuator shown in
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、出力部材の周囲に配置された回転センサからの信号を伝送する信号線へ外部環境の電波ノイズが侵入しにくく、その出力部材と被駆動部材の連結の際に信号線が邪魔にならない中空アクチュエータを提供することである。 In view of the above-mentioned background, the problem to be solved by the present invention is to prevent radio noise from the external environment from entering the signal line that transmits signals from the rotation sensor arranged around the output member, and to prevent the interference between the output member and the To provide a hollow actuator in which a signal line does not get in the way when connecting drive members.
上記の課題を達成するため、この発明は、中空のモータ軸を有する中空モータと、前記中空モータを駆動源として回転する環状の出力部材と、前記出力部材を支持する転がり軸受と、前記出力部材の回転を検出する回転センサと、前記回転センサに接続された信号線と、を備え、前記転がり軸受が、前記出力部材に取り付けられた内輪と、前記出力部材に対して静止する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とを有し、
前記出力部材及び前記転がり軸受が、前記中空モータに対して軸方向一方側に寄った位置に配置されており、前記回転センサが、前記出力部材の周囲に配置されている中空アクチュエータにおいて、前記信号線が、前記モータ軸の中空孔を通過して前記モータ軸に対して軸方向他方側に出ている構成を採用したものである。
In order to achieve the above-mentioned problems, the present invention provides a hollow motor having a hollow motor shaft, an annular output member that rotates using the hollow motor as a drive source, a rolling bearing that supports the output member, and a rolling bearing that supports the output member. and a signal line connected to the rotation sensor, and the rolling bearing includes an inner ring attached to the output member, an outer ring stationary with respect to the output member, and a signal line connected to the rotation sensor. comprising a plurality of rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring,
The output member and the rolling bearing are arranged at a position closer to one side in the axial direction with respect to the hollow motor, and the rotation sensor is arranged around the output member. A configuration is adopted in which the wire passes through a hollow hole in the motor shaft and emerges on the other side in the axial direction with respect to the motor shaft.
上記構成によれば、回転センサと接続された信号線が中空モータのモータ軸の中空孔を通過してモータ軸に対して軸方向他方側に出ているため、中空モータが信号線を保護するシールドになる。このシールド作用により、中空アクチュエータの外部からの電波ノイズが信号線に侵入しにくくなる。また、中空モータに対して反出力部材側である軸方向他方側に信号線が出ているので、出力部材と被駆動部材を連結する際に信号線が邪魔にならない。 According to the above configuration, the signal line connected to the rotation sensor passes through the hollow hole of the motor shaft of the hollow motor and comes out on the other side in the axial direction with respect to the motor shaft, so the hollow motor protects the signal line. Become a shield. This shielding effect makes it difficult for radio noise from outside the hollow actuator to enter the signal line. Further, since the signal line extends from the other side in the axial direction, which is the side opposite to the output member with respect to the hollow motor, the signal line does not get in the way when connecting the output member and the driven member.
具体的には、前記出力部材が、前記出力部材の外周から内周側へ延びる配線路を有し、前記信号線が、前記配線路を通っているとよい。このようにすると、信号線が出力部材の外周から配線路を通って内周側へ至るので、中空モータで信号線を取り囲めない出力部材とモータ軸間において信号線を中空アクチュエータの外周から径方向に遠ざけることができる。これにより、中空アクチュエータの外部から中空アクチュエータの外周に到来する電波ノイズが信号線に侵入しにくくなる。 Specifically, it is preferable that the output member has a wiring path extending from an outer periphery to an inner periphery of the output member, and that the signal line passes through the wiring path. In this way, the signal line runs from the outer circumference of the output member to the inner circumference through the wiring path, so between the output member and the motor shaft where the signal line cannot be surrounded by the hollow motor, the signal line is routed from the outer circumference of the hollow actuator to the inner circumference. It can be moved away in the direction. This makes it difficult for radio noise arriving at the outer periphery of the hollow actuator from outside the hollow actuator to enter the signal line.
また、前記出力部材の前記配線路が、前記出力部材の軸方向他方側の側面に形成された溝部からなるとよい。このようにすると、中空アクチュエータの外部に露出する出力部材の側面とは反対側の側面に配線路が位置するので、中空アクチュエータに対して軸方向一方側から到来する電波ノイズが信号線に侵入しにくくなる。 Further, the wiring path of the output member may be formed of a groove portion formed on the other side surface of the output member in the axial direction. In this way, the wiring path is located on the side surface opposite to the side surface of the output member exposed to the outside of the hollow actuator, so that radio noise arriving from one side in the axial direction of the hollow actuator will not invade the signal line. It becomes difficult.
また、前記転がり軸受の前記外輪に固定されたセンサホルダをさらに備え、前記回転センサが、前記センサホルダに固定された回路基板を有し、前記信号線が、前記回路基板に接続されており、前記出力部材の前記配線路が、前記センサホルダと前記出力部材との間の内方空間に径方向に臨んでおり、前記信号線が、前記出力部材の回転によって非緊張状態に伸びるように前記内方空間に収納された伸び代部を有するとよい。このようにすると、出力部材が回転し、静止側である回路基板に対して出力部材の配線路が回転する際、回路基板に接続された信号線の伸び代部が出力部材の回転側に非緊張状態に伸びるので、配線路と回路基板間において信号線の緊張による断線が防止される。したがって、信号線の伸び代部が非緊張状態に伸び得る範囲内であれば、出力部材と回路基板との相対回転を許すことができる。 The invention further includes a sensor holder fixed to the outer ring of the rolling bearing, wherein the rotation sensor has a circuit board fixed to the sensor holder, and the signal line is connected to the circuit board. The wiring path of the output member faces radially into an inner space between the sensor holder and the output member, and the signal line extends in a non-tensioned state by rotation of the output member. It is preferable to have an extension portion housed in the inner space. In this way, when the output member rotates and the wiring path of the output member rotates with respect to the stationary circuit board, the extension portion of the signal line connected to the circuit board will not be on the rotating side of the output member. Since it is stretched under tension, breakage of the signal line due to tension between the wiring path and the circuit board is prevented. Therefore, relative rotation between the output member and the circuit board can be allowed as long as the extension portion of the signal line is within a range in which the signal line can extend in a non-tensioned state.
また、前記出力部材を一定の角度範囲内に限って周方向に揺動させるように前記中空モータを制御するコントローラと、前記信号線のうちの前記回路基板と前記出力部材の前記配線路との間の一部分を前記出力部材の回転方向へ移動しないように規制する配線規制部と、をさらに備え、前記信号線が、前記配線路に固定された非可動線部を有し、前記出力部材が前記角度範囲の中央上から限界まで回転した状態を考えたとき、前記信号線のうち、前記配線規制部に規制される部位から前記非可動線部までの長さが、前記出力部材の外周のうち、前記角度範囲の中央上から前記出力部材の回転方向に前記配線路に至るまでの長さ以上の長さに設定されているとよい。このようにすると、一定の位置を中央として周方向両側に一定の角度範囲内で揺動するロボットアーム等の駆動用途に対応可能な前述の伸び代部を設けることができる。 Further, a controller that controls the hollow motor so as to swing the output member in the circumferential direction only within a certain angular range, and a controller that controls the circuit board of the signal line and the wiring path of the output member. further comprising a wiring regulating part that restricts a portion between the output members from moving in the rotational direction of the output member, the signal line has a non-movable line part fixed to the wiring path, and the output member When considering a state in which the angle range is rotated from above the center to the limit, the length of the signal line from the part regulated by the wiring regulation part to the non-movable line part is equal to the outer circumference of the output member. It is preferable that the length be set to be equal to or longer than the length from the center of the angular range to the wiring path in the rotational direction of the output member. In this way, it is possible to provide the above-mentioned extension portion that can be used for driving a robot arm or the like that swings within a certain angular range on both sides in the circumferential direction with a certain position as the center.
また、前記出力部材に固定されかつ前記モータ軸の中空孔に通された筒と、前記モータ軸から軸方向他方側に離れた位置で前記筒を支持する他の転がり軸受と、をさらに備え、
前記筒の外周が、前記モータ軸の中空孔を通過する溝部を有し、前記信号線が、前記モータ軸と接触不可な状態に前記溝部に収納された潜り線部を有するとよい。このようにすると、モータ軸と信号線の接触を防止することができると共に、ケーブル等の他部材を中空アクチュエータの中空孔に通す場合でも他部材に対して信号線を筒で保護することができる。
The invention further includes a cylinder fixed to the output member and passed through a hollow hole of the motor shaft, and another rolling bearing supporting the cylinder at a position away from the motor shaft on the other side in the axial direction,
It is preferable that the outer periphery of the tube has a groove portion passing through the hollow hole of the motor shaft, and the signal line has a submerged wire portion housed in the groove portion such that it cannot come into contact with the motor shaft. In this way, it is possible to prevent contact between the motor shaft and the signal line, and even when passing other members such as cables through the hollow hole of the hollow actuator, the signal line can be protected by the cylinder from other members. .
また、前記モータ軸から軸方向他方側に離れた位置で前記中空モータ及び前記出力部材に対して静止する環状のハウジングをさらに備え、前記ハウジングと前記モータ軸との間に配線空間が形成されており、前記ハウジングが、前記配線空間と外部との間に亘る引き出し口を有し、前記信号線が、前記筒の前記溝部から前記配線空間に出て、前記ハウジングの前記引き出し口から外部に出ており、前記信号線が、前記筒の回転によって非緊張状態に伸びるように前記配線空間に収納された他の伸び代部を有するとよい。このようにすると、出力部材の回転によって出筒が回転する際、信号線がハウジングの引き出し口に通されているので、信号線が中空アクチュエータの外部で振れ回らないようにすることができる。また、筒が回転する際、信号線の他の伸び代部が筒の回転側に非緊張状態に伸びるので、筒の溝部とハウジングの引き出し口間において信号線の緊張による断線が防止される。したがって、信号線の他の伸び代部が非緊張状態に伸び得る範囲内であれば、筒の溝部とハウジングの引き出し口との相対回転を許すことができる。 The invention further includes an annular housing that is stationary relative to the hollow motor and the output member at a position away from the motor shaft on the other side in the axial direction, and a wiring space is formed between the housing and the motor shaft. The housing has an outlet extending between the wiring space and the outside, and the signal line exits from the groove of the tube into the wiring space and exits from the outlet of the housing. It is preferable that the signal line has another extension part housed in the wiring space so that the signal line is extended in a non-tensioned state by rotation of the tube. In this way, when the output tube rotates due to the rotation of the output member, the signal line is passed through the outlet of the housing, so the signal line can be prevented from swinging around outside the hollow actuator. Further, when the cylinder rotates, the other extension portion of the signal line extends toward the rotation side of the cylinder in a non-tensioned state, thereby preventing the signal line from breaking due to tension between the groove of the cylinder and the outlet of the housing. Therefore, relative rotation between the groove part of the cylinder and the outlet of the housing can be allowed as long as the other extension part of the signal line is within the range where it can be extended in a non-tensioned state.
また、前記筒を周方向の一定の角度範囲内に限って揺動させるように前記中空モータを制御するコントローラをさらに備え、前記信号線が、前記ハウジングの前記引き出し口に固定された他の非可動線部を有し、前記出力部材が前記角度範囲の中央上から限界まで回転した状態を考えたとき、前記信号線のうち、前記他の非可動線部から前記潜り線部までの長さが、前記筒の外周のうち、前記角度範囲の中央上から前記筒の回転方向に前記溝部に至るまでの長さ以上に設定されているとよい。このようにすると、一定の位置を中央として周方向両側に一定の角度範囲内で揺動させるロボットアーム等の駆動用途に対応可能な前述の他の伸び代部を設けることができる。 The invention further includes a controller that controls the hollow motor so as to swing the cylinder only within a predetermined angular range in the circumferential direction, and the signal line is connected to another non-contact motor fixed to the draw-out opening of the housing. When considering a state in which the output member has a movable line part and is rotated from above the center of the angular range to the limit, the length of the signal line from the other non-movable line part to the submerged line part. is preferably set to be longer than the length of the outer periphery of the tube from above the center of the angular range to the groove in the direction of rotation of the tube. In this way, it is possible to provide the above-mentioned other extension portion that can be used for driving a robot arm or the like that swings within a certain angular range on both sides in the circumferential direction with a certain position as the center.
また、前記他の転がり軸受が、前記筒と前記ハウジングとの間に介在しており、前記配線空間が、前記他の転がり軸受と、前記モータ軸との間に連通しているとよい。このようにすると、信号線の保持と他の転がり軸受の支持を同一部材で行って部品点数を抑えることができると共に、他の転がり軸受に対して中空アクチュエータの内部側に信号線が位置するので、中空アクチュエータの外部から中空アクチュエータの軸方向他方側に到来する電波ノイズが信号線に侵入しにくくなる。 Further, it is preferable that the other rolling bearing is interposed between the cylinder and the housing, and the wiring space is in communication between the other rolling bearing and the motor shaft. By doing this, the number of parts can be reduced by holding the signal line and supporting the other rolling bearings with the same member, and the signal line is located inside the hollow actuator relative to the other rolling bearings. , radio wave noise arriving from the outside of the hollow actuator to the other side in the axial direction of the hollow actuator becomes difficult to enter the signal line.
また、出力部材に前述の配線路を設ける場合、前記モータ軸から軸方向他方側に離れた位置で前記中空モータ及び前記出力部材に対して静止する環状のハウジングをさらに備え、前記ハウジングと前記モータ軸との間に配線空間が形成されており、前記ハウジングが、前記配線空間と外部との間に亘る引き出し口を有し、前記信号線が、前記モータ軸の中空孔から前記配線空間に出て、前記ハウジングの前記引き出し口から外部に出ており、前記信号線が、前記引き出し口に固定された他の非可動線部と、前記出力部材の前記配線路と前記引き出し口との間に亘りかつ前記出力部材の回転によって非緊張状態に振り回される自由線部とを有するようにしてもよい。このようにすると、出力部材が回転する際、信号線がハウジングの引き出し口に通されているので、出力部材の配線路に振り回される信号線が中空アクチュエータの外部で振れ回らないようにすることができる。また、静止側であるハウジングに対して信号線の自由線部が出力部材の回転側に非緊張状態に振り回される範囲内であれば、ハウジングの引き出し口と出力部材の配線路間において信号線の緊張による断線が防止される。したがって、筒や他の転がり軸受を省いた簡素な構造でありながら、ハウジングで信号線の振れ回りを阻止することと、前述の範囲内で出力部材の回転を許すこととを両立させることができる。 In addition, when the above-mentioned wiring path is provided in the output member, further comprising an annular housing that is stationary with respect to the hollow motor and the output member at a position apart from the motor shaft on the other side in the axial direction, and the housing and the motor A wiring space is formed between the motor shaft and the housing, the housing has an outlet extending between the wiring space and the outside, and the signal line exits from the hollow hole of the motor shaft to the wiring space. and the signal line exits to the outside from the outlet of the housing, and the signal line is connected between another non-movable line portion fixed to the outlet, the wiring path of the output member, and the outlet. The output member may include a free line portion that extends over the output member and is swung around in a non-tensioned state by rotation of the output member. In this way, when the output member rotates, the signal wire is passed through the outlet of the housing, so the signal wire that is swung around in the wiring path of the output member can be prevented from swinging around outside the hollow actuator. can. In addition, if the free wire portion of the signal wire is within the range where the free wire portion of the signal wire is swung toward the rotating side of the output member in a non-tensioned state with respect to the stationary side of the housing, the signal wire should be connected between the housing outlet and the wiring path of the output member. This prevents wire breakage due to tension. Therefore, although it has a simple structure that does not include a cylinder or other rolling bearings, it is possible to prevent the signal line from whirling around with the housing and to allow rotation of the output member within the above-mentioned range. .
また、前記モータ軸の回転を検出する他の回転センサをさらに備え、前記他の回転センサが、前記ハウジングに固定された他の回路基板を有するとよい。このようにすると、モータ軸の回転検出をも行うことができる共に、他の回路基板の固定と信号線の保持を同一部材で行って部品点数を抑えることができる。 Moreover, it is preferable to further include another rotation sensor that detects rotation of the motor shaft, and the other rotation sensor has another circuit board fixed to the housing. In this way, the rotation of the motor shaft can also be detected, and the number of parts can be reduced by fixing other circuit boards and holding the signal lines using the same member.
この発明は、上記構成の採用により、出力部材の周囲に配置された回転センサからの信号を伝送する信号線へ外部環境の電波ノイズが侵入しにくく、その出力部材と被駆動部材の連結の際に信号線が邪魔にならない中空アクチュエータを提供することができる。 By employing the above configuration, this invention prevents radio noise from the external environment from entering the signal line that transmits signals from rotation sensors arranged around the output member, and when connecting the output member and the driven member. It is possible to provide a hollow actuator with signal lines that do not get in the way.
この発明の一例としての第一実施形態に係る中空アクチュエータを添付図面の図1~図11に基づいて説明する。 A hollow actuator according to a first embodiment as an example of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 11 of the accompanying drawings.
図1に示すこの中空アクチュエータは、中空モータ1と、減速機構2と、ブレーキ機構3と、転がり軸受4と、環状の出力部材5と、環状のハウジング6とを軸方向に連結したものである。この中空アクチュエータによって駆動される被駆動部材(図示省略)は、一定の位置を中央として周方向両側に一定の角度範囲内で揺動する機械要素であり、例えば、ロボットアームが挙げられる。
This hollow actuator shown in FIG. 1 has a
中空モータ1は、外部から入力された電力を回転運動に変換する駆動源であり、環状のモータケーシング1aと、モータケーシング1aの内周側に配置された中空のモータ軸1bとを有する。モータケーシング1aは、周方向の全周に亘って外周を有し、ステータ等(図示省略)を内蔵する。
The
ここで、軸方向は、モータ軸1bの回転中心線(図示省略)に沿った方向のことをいう。また、周方向は、その回転中心線を中心として一周する円周方向のことをいう。また、その回転中心線に対して直角な方向を径方向という。
Here, the axial direction refers to the direction along the rotation center line (not shown) of the
減速機構2は、中空モータ1を駆動源とした回転が入力され、この入力回転を減速して出力する機構であり、例えば、遊星歯車減速装置、波動歯車装置が挙げられる。減速機構2は、中空モータ1に対して軸方向一方側に隣接している。減速機構2は、周方向の全周に亘って外周を有する環状の減速機ケーシング2aを有する。減速機ケーシング2aの内部には、減速した回転を出力する出力キャリア等(図示省略)が収納されている。減速機ケーシング2aは、モータケーシング1aと結合されている。減速機ケーシング2aの外周には、複数の取り付け孔2bを含むフランジ部が設けられている。これら取り付け孔2bを利用して、この中空アクチュエータの全体を外部装置に固定することが可能になっている。
The
ブレーキ機構3は、中空モータ1の停止中にモータ軸1bを制動するためのものである。ブレーキ機構3は、中空モータ1に対して軸方向一方側とは反対の軸方向他方側に隣接している。ブレーキ機構3は、周方向の全周に亘って外周を有する環状のブレーキケーシング3aを有する。ブレーキケーシング3aは、モータケーシング1aと結合されている。ブレーキケーシング3aの内部には、電磁ブレーキ等(図示省略)が収納されている。中空モータ1の停止中、ブレーキ機構3を制動状態にしておけば、被駆動部材からの逆入力トルクが伝達しても、ブレーキ機構3の制動作用により、モータ軸1bから出力部材5までの回転伝達系統が回転できず、被駆動部材の位置(姿勢)を保持することができる。一方、中空モータ1の停止中にブレーキ機構3を解放状態にすれば、メンテナンス等の際には、被駆動部材を出力側から動かして効率よく作業を行うことができる。
The
転がり軸受4は、出力部材5に取り付けられた内輪4aと、出力部材5に対して静止する外輪4bと、内輪4aと外輪4bとの間に配置された複数の転動体4cとを有する。転がり軸受4は、減速機構2に対して軸方向一方側に隣接している。転がり軸受4は、クロスローラ軸受になっている。すなわち、転動体4cは、ローラからなり、内輪4aと外輪4bとの間に周方向で隣り合うもの同士が互いに直交するように配されている。内輪4aは、出力部材5及び減速機構2の出力キャリアと一体に回転するようにボルト(図示省略)で結合されている。外輪4bは、その軸方向一方側の端面から長軸ボルト(図示省略)が軸方向に挿入されるようになっており、この長軸ボルトが減速機ケーシング2a、モータケーシング1a、ブレーキケーシング3aを貫通してハウジング6にねじ込まれることにより、一体化されている。この一体化により、減速機ケーシング2a、モータケーシング1a、ブレーキケーシング3a、外輪4b及びハウジング6がモータ軸1bに対して静止する静止部となり、さらに、内輪4aと出力部材5の結合により、転がり軸受4が出力部材5を減速機ケーシング2aに対して回転自在に支持する状態となる。
The rolling
出力部材5は、中空モータ1を駆動源として回転し、前述の被駆動部材に回転を出力する環状部材からなる。出力部材5は、転がり軸受4に対して軸方向一方側に隣接している。出力部材5は、前述のように内輪4aと一体化されており、適宜の手段により被駆動部材(図示省略)に連結されるようになっている。中空モータ1を駆動すると、そのモータ軸1bの回転が減速機構2に伝達され、減速機構2で減速された回転が内輪4aを介して出力部材5から被駆動部材に出力される。
The
この中空アクチュエータは、出力部材5に固定されかつモータ軸1bの中空孔に通された筒7と、筒7とハウジング6との間に介在している他の転がり軸受8とを備える。
This hollow actuator includes a
ハウジング6は、周方向の全周に亘って内外周を有する環状部材からなる。ハウジング6は、ブレーキケーシング3aに対して軸方向他方側に隣接している。ハウジング6は、前述の一体化により、モータ軸1bから軸方向他方側に離れた位置で中空モータ1及び出力部材5に対して静止する状態となる。
The
筒7は、その軸方向一方側の端部の外周において出力部材5の内周に固定されている。筒7の軸方向他方側の端部は、モータ軸1bから軸方向他方側へ突出している。他の転がり軸受8は、モータ軸1bから軸方向他方側に離れた位置で筒7をハウジング6に対して回転自在に支持する。筒7は、減速機ケーシング2a、モータケーシング1a及びブレーキケーシング3aの各内周面と径方向の隙間をもって対向している。前述の外部装置に備わるケーブルCが筒7の内側に通される。
The
この中空アクチュエータは、出力部材5の回転を検出する回転センサ9と、回転センサ9に接続された信号線10と、転がり軸受4の外輪4bに固定された環状のセンサホルダ11と、モータ軸1bの回転を検出する他の回転センサ12と、中空モータ1を制御するコントローラ13とを備える。
This hollow actuator includes a
回転センサ9は、出力部材5の周囲に配置されている。回転センサ9は、センサホルダ11に固定された回路基板9aと、出力部材5の外周に固定された磁気ホイール9bとを有する。回路基板9aには、磁気センサ素子が実装されている。回転センサ9は、磁気ホイール9bと、回路基板9aとを構成要素とするアブソリュートエンコーダになっており、出力部材5の回転位置を検出することができる。センサホルダ11には、回路基板9a及び磁気ホイール9bを覆うキャップ11aが一体化されている。
The
信号線10は、回路基板9aに接続されている。信号線10は、回路基板9aからコントローラ13に信号を伝送するためのものである。信号線10は、導体を絶縁体である保護被覆で覆った1本の絶縁信号線であってもよいし、コントローラ13から回路基板9aへ信号を伝送するための絶縁信号線、回路基板9aに外部電源を供給するための電源線等の他の電線と共にシースを施したケーブルであってもよい。
The
他の回転センサ12は、ハウジング6に固定された他の回路基板12aと、モータ軸1bの外周に固定された他の磁気ホイール12bとを有する。回路基板12aには、磁気センサ素子が実装されている。他の回転センサ12は、他の磁気ホイール12bと、他の回路基板12aとを構成要素とするエンコーダになっており、モータ軸1bの回転数を検出することができる。他の回路基板12aには、信号線14が接続されている。信号線14は、回路基板12aからコントローラ13に信号を伝送するためのものである。
The
なお、他の回転センサ12として、一般に、インクリメンタルエンコーダが用いられるが、アブソリュートエンコーダをインクリメンタルエンコーダとして使用してもよい。また、回転センサ9,12の検出方式は、光学式等、他の方式にすることもできるが、密封構造の重さや回転抵抗の大きさの点では、磁気式が好ましい。
Note that although an incremental encoder is generally used as the
コントローラ13は、回転センサ9から信号線10を介して伝送された出力部材5の回転位置の検出値と、他の回転センサ12から信号線14を介して伝送されたモータ軸1bの回転数の検出値とに基づいて、出力部材5の回転位置が目標位置となるように中空モータ1を制御するクローズド制御を行う。
The
コントローラ13は、出力部材5を一定の角度範囲内に限って周方向に揺動させるように中空モータ1を制御する。その角度範囲は、一定の中央位置を0°位置として、0°位置から周方向一方側に半周(180°)まで、0°位置から周方向一方側とは反対の周方向他方側に半周(-180°)までに設定されている。ここで、0°位置は、前述の被駆動部材の揺動の中央である一定の位置に対応し、180°~-180°は、前述の被駆動部材の揺動の一定の角度範囲に対応する。
The
前述の出力部材5は、出力部材5の外周から内周側へ延びる配線路5aを有する。配線路5aは、出力部材5の軸方向他方側の側面に形成された1本の溝部からなる。配線路5aは、周方向に対向する両溝側面をもって出力部材5の外周から内周まで延びている。配線路5aの内周側は径方向に真っすぐ延びており、配線路5aの外周側の端部は径方向外方に向かって溝幅を次第に周方向に拡大したフィレット状に丸まっている。出力部材5の外周のうち、配線路5aから周方向両側に延びる表面部分は、周方向に沿った円孤面状の巻き取り面5bになっている。
The
信号線10は、配線路5aを通っており、この配線路5aの内周側に固定された非可動線部10aを有する。非可動線部10aと配線路5aの固定は、接着、樹脂モールド等の適宜の手段で行えばよい。
The
図1、図2に示すように、センサホルダ11の内周と出力部材5の外周との間に内方空間15が形成されている。配線路5aは、内方空間15に径方向に臨んでいる。ここで、図1、図2は、出力部材5が前述の0°位置(一定の角度範囲の中央上)にある状態を示している。出力部材5が0°位置にあるとき、配線路5aの溝幅及び信号線10の非可動線部10aを周方向に二等分する仮想ラジアル平面が0°位置上を通るように、配線路5a及び非可動線部10aの位置が設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
この中空アクチュエータは、信号線10のうちの回路基板9aと非可動線部10aとの間に延びる一部分を周方向に支持する配線規制部16を備える。配線規制部16は、その軸方向一方側の端部において回路基板9aに固定されている。配線規制部16の軸方向他方側は、軸方向に沿って内方空間15に突き出た円柱状になっている。出力部材5が0°位置にあるとき、前述の仮想ラジアル平面が配線規制部16の円柱状の中心を含むように、配線規制部16の位置が設定されている。
This hollow actuator includes a
信号線10は、配線規制部16の軸方向他方側の端部に一周以上巻かれている。信号線10のうち、配線規制部16の軸方向他方側の端部に巻き付く一部分は、配線規制部16によって出力部材5の回転方向へ移動しないように規制される。
The
信号線10は、出力部材5の回転によって非緊張状態に伸びるように内方空間15に収納された伸び代部10bを有する。信号線10の伸び代部10bは、配線規制部16に巻かれた部分と、非可動線部10aとの間に亘っている。伸び代部10bは、出力部材5が0°位置に停止しているとき、配線規制部16及び配線路5aに対して周方向片側へ寄った状態で内方空間15に位置し、配線路5aから出て周方向片側へ延びる部分と、配線規制部16から離れて周方向片側へ延びる部分と、これら両部分を繋ぐ折り返し部分とを成すように曲がっている。
The
ここで、出力部材5の0°位置からの回転方向が時計回りのときを正回転、反時計回りのときを逆回転として、出力部材5が0°位置から90°まで正回転したときの様子を図3に示し、さらに180°(一定の角度範囲における正回転の限界)まで正回転したときを図4に示す。また、出力部材5が0°位置から-90°まで逆回転したときの様子を図5に示し、さらに-180°(一定の角度範囲における逆回転の限界)まで逆回転したときの様子を図6に示す。
Here, when the rotation direction of the
出力部材5が図2に示す0°位置から図4に示す180°位置まで正回転した状態を考えたとき、信号線10のうち、配線規制部16に規制される部位P1から非可動線部10aまでの長さは、出力部材5の外周のうち、0°位置上の部位P2から出力部材5の正回転方向に配線路5aに至るまでの長さ以上の長さに設定されている。この設定により、出力部材5が0°位置から180°まで正回転する間、信号線10の伸び代部10bは、配線路5aと共に正回転する非可動線部10aと、配線規制部16に接触して正回転方向に変位できない被規制部分との間において、巻き取り面5bに巻かれて非緊張状態に伸びることができる。
When considering a state in which the
また、出力部材5が図2に示す0°位置から図6に示す-180°位置まで逆回転した状態を考えたとき、信号線10のうち、配線規制部16に規制される部位P3から非可動線部10aまでの長さは、出力部材5の外周のうち、0°位置上の部位P4から出力部材5の逆回転方向に配線路5aに至るまでの長さ以上の長さに設定されている。この設定により、出力部材5が0°位置から-180°まで逆回転する間、信号線10の伸び代部10bは、配線路5aと共に逆回転する非可動線部10aと、配線規制部16に接触して逆回転方向に変位できない被規制部分との間において、巻き取り面5bに巻かれて非緊張状態に伸びることができる。
Furthermore, when considering a state in which the
なお、巻き取り面5bが配線路5aの周方向両端間に亘る円孤面状であって、出力部材5の揺動範囲が-180°~180°であるので、図4に示す前述の部位P2と図6に示す前述の部位P4は一致する。また、出力部材5の部位P2から配線路5aに至るまでの長さは、巻き取り面5bの周方向長さの半分に相当する。一方、信号線10が配線規制部16に規制される前述の部位P1とP3は、信号線10が配線規制部16に巻かれている巻き方向と、出力部材5の回転方向との関係に応じて、出力部材5に径方向に近い側に位置するか遠い側に位置するかが若干異なるが、実質的には部位P1,P3のいずれも0°位置上にあると考えてよい。
Note that since the winding
ロボットアームのように軸線を中心に揺動する被駆動部材と出力部材5とが当該揺動軸線と同軸に連結される用途では、出力部材5と被駆動部材が同軸回りに揺動するので、被駆動部材の揺動の中央位置が出力部材5の0°位置と常に一致する。つまり、出力部材5は、被駆動部材と同じ距離を揺動する。したがって、配線規制部16(信号線10の部位P1又はP3)が0°位置に合わせた位置にあれば、被駆動部材を駆動する出力部材5の配線路5aが0°位置から正逆いずれに回転するときでも配線規制部16に対して同じ距離を移動することになる。なお、出力部材5の0°位置は、回転センサ9の信号演算において回転位置や角度を検知する原点位置と一致する必要はなく、異なっていてもよい。
In applications where a driven member that swings around an axis and an
図1、図2に示すように、筒7の外周は、モータ軸1bの中空孔を通過する溝部7aを有する。溝部7aは、出力部材5の配線路5aと径方向に対向する位置からハウジング6の内方まで軸方向に沿って延びている。ハウジング6とモータ軸1bとの間に配線空間17が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the outer periphery of the
信号線10は、溝部7aに収納された潜り線部10cを有する。潜り線部10cは、筒7に外嵌する円環状のカバー18を筒7の外周に固定することにより、モータ軸1bと接触不可な状態に溝部7aに収納されている。潜り線部10cは、モータ軸1bの中空孔を通過してモータ軸1bに対して軸方向他方側に出ている。なお、カバー18を省略し、潜り線部10cを接着、樹脂モールド剤等の適宜の手段によって溝部7aに固定することにより、モータ軸1bと接触不可な状態に収納することも可能である。
The
配線空間17は、他の転がり軸受8とモータ軸1bとの間に連通している。ハウジング6は、配線空間17と、この中空アクチュエータの外部との間に亘る引き出し口6aを有する。信号線10は、筒7の溝部7aから配線空間17に出て、引き出し口6aから外部に出ている。信号線10は、引き出し口6aに固定された他の非可動線部10dを有する。他の非可動線部10dと引き出し口6aの固定は、接着、樹脂モールド等の適宜の手段で行えばよい。出力部材5が0°位置にあるとき、引き出し口6a及び他の非可動線部10dを周方向に二等分する仮想ラジアル平面が0°位置上を通るように、引き出し口6a及び他の非可動線部10dの位置が設定されている。
The
信号線10は、筒7の回転によって非緊張状態に伸びるように配線空間17に収納された他の伸び代部10eを有する。他の伸び代部10eは、他の非可動線部10dと潜り線部10cとの間に亘っている。
The
ここで、出力部材5が0°位置にあるときの他の伸び代部10eの様子を図7に示し、筒7が90°まで正回転したときの様子を図8に示し、さらに180°まで正回転したときを図9に示す。また、筒7が0°位置から-90°まで逆回転したときの様子を図10に示し、さらに-180°まで逆回転したときの様子を図11に示す。
Here, FIG. 7 shows the appearance of the
図1、図7に示すように、他の伸び代部10eは、出力部材5及び筒7が0°位置に停止しているとき、ハウジング6の引き出し口6a及び筒7の溝部7aに対して周方向片側へ寄った状態で配線空間17に位置し、溝部7aから出て周方向片側へ延びる部分と、引き出し口6aから離れて周方向片側へ延びる部分と、これら両部分を繋ぐ折り返し部分とを成すように曲がっている。
As shown in FIGS. 1 and 7, when the
出力部材5及び筒7が図2、図7に示す0°位置から図4、図9に示す180°位置まで正回転した状態を考えたとき、信号線10のうち、他の非可動線部10dから潜り線部10cまでの長さは、筒7の外周のうち、0°位置上の部位P5から筒7の正回転方向に溝部7aに至るまでの長さ以上に設定されている。この設定により、図2~図4、図7~図9に示すように、出力部材5及び筒7が0°位置から180°まで正回転する間、信号線10の他の伸び代部10eは、溝部7aと共に揺動する潜り線部10cと、引き出し口6aに固定されて正回転方向に変位できない他の非可動線部10dとの間において、筒7の外周に巻かれて非緊張状態に伸びることができる。
When considering a state in which the
また、出力部材5及び筒7が図2、図7に示す0°位置から図6、図11に示す-180°位置まで逆回転した状態を考えたとき、他の非可動線部10dから潜り線部10cまでの長さは、筒7の外周のうち、0°位置上の部位P6から筒7の逆回転方向に溝部7aに至るまでの長さ以上に設定されている。この設定により、出力部材5及び筒7が0°位置から-180°まで逆回転する間、信号線10の他の伸び代部10eは、溝部7aと共に揺動する潜り線部10cと、引き出し口6aに固定されて逆回転方向に変位できない他の非可動線部10dとの間において、筒7の外周に巻かれて非緊張状態に伸びることができる。なお、筒7の外周のうち、溝部7aの周方向両端間に亘る表面部分は、周方向に延びる円孤面状であるので、図7に示す前述の部位P5と図11に示す前述の部位P6は一致する点等は出力部材5の巻き取り面5bの場合と同様である。
Furthermore, when considering a state in which the
図1に示すモータケーシング1a、モータ軸1b、減速機ケーシング2a、ブレーキケーシング3a、筒7、転がり軸受4、他の転がり軸受8、及びキャップ11aは、それぞれ鋼板等の磁性材によって形成されており、この中空アクチュエータの外部から到来する電波ノイズに対して電磁的なシールドになる。なお、センサホルダ11のうちの回路基板9aを保持する部分、ハウジング6のうちの他の回路基板12aを保持する部分は、絶縁上、それぞれ樹脂によって形成されているが、センサホルダ11、ハウジング6の当該部分以外の部分を磁性材によって形成してもよい。
The
この中空アクチュエータは、上述のようなものであり、中空のモータ軸1bを有する中空モータ1と、中空モータ1を駆動源として回転する環状の出力部材5と、出力部材5を支持する転がり軸受4と、出力部材5の回転を検出する回転センサ9と、回転センサ9に接続された信号線10と、を備え、転がり軸受4が出力部材5に取り付けられた内輪4aと、出力部材5に対して静止する外輪4bと、内輪4aと外輪4bとの間に配置された複数の転動体4cとを有し、出力部材5及び転がり軸受4が中空モータ1に対して軸方向一方側に寄った位置に配置されており、回転センサ9が出力部材5の周囲に配置されており、信号線10がモータ軸1bの中空孔を通過してモータ軸1bに対して軸方向他方側に出ているものである。
This hollow actuator is as described above, and includes a
この中空アクチュエータは、回転センサ9と接続された信号線10が中空モータ1のモータ軸1bの中空孔を通過してモータ軸1bに対して軸方向他方側に出ているため、中空モータ1が信号線10を保護するシールドになる。このシールド作用により、中空アクチュエータの外部からの電波ノイズが信号線に侵入しにくくなり、ひいては、回転センサ9からコントローラ13に送られるセンサ信号の精度を保持することが可能になる。また、信号線10が中空モータ1に対して反出力部材側である軸方向他方側に出ているので、出力部材5と被駆動部材を連結する際、信号線10は、出力部材5の周囲に出ておらず、邪魔にならない。
In this hollow actuator, the
このように、この中空アクチュエータは、出力部材5の周囲に配置された回転センサ9からの信号を伝送する信号線10へ外部環境の電波ノイズが侵入しにくく、その出力部材5と被駆動部材の連結の際に信号線10が邪魔にならないものとして提供することができる。
In this way, this hollow actuator prevents radio noise from the external environment from entering the
また、この中空アクチュエータは、出力部材5が、出力部材5の外周から内周側へ延びる配線路5aを有し、信号線10が、配線路5aを通っていることにより、出力部材5の周囲に位置する回転センサ9と接続された信号線10が出力部材5の外周から配線路5aを通って内周側へ至るので、中空モータ1で信号線10を取り囲めない出力部材5とモータ軸1b間において信号線10を中空アクチュエータの外周から径方向に遠ざけることができ、転がり軸受4の外輪4bや減速機ケーシング2aに通してモータ軸1bに至らせる場合に比して、信号線10に対して転がり軸受4及び減速機ケーシング2aが径方向に比較的厚いシールドとなり、中空アクチュエータの外部から中空アクチュエータの外周に到来する電波ノイズが信号線に侵入しにくくなる。
Further, in this hollow actuator, the
また、この中空アクチュエータは、出力部材5の配線路5aが、出力部材5の軸方向他方側の側面に形成された溝部からなることにより、中空アクチュエータの外部に露出する出力部材5の側面とは反対側の側面に配線路5aが位置するので、中空アクチュエータに対して軸方向一方側から到来する電波ノイズが信号線10に侵入しにくくなる。
Further, in this hollow actuator, the
また、この中空アクチュエータは、転がり軸受4の外輪4bに固定されたセンサホルダ11をさらに備え、回転センサ9が、センサホルダ11に固定された回路基板9aを有し、信号線10が、回路基板9aに接続されており、出力部材5の配線路5aが、センサホルダ11と出力部材5との間の内方空間15に径方向に臨んでおり、信号線10が、出力部材5の回転によって非緊張状態に伸びるように内方空間15に収納された伸び代部10bを有することにより、出力部材5が回転し、静止側である回路基板9aに対して出力部材5の配線路5aが回転する際、回路基板9aに接続された信号線10の伸び代部10bが出力部材5の回転側に非緊張状態に伸びるので、配線路5aと回路基板9a間において信号線10の緊張による断線が防止される。したがって、この中空アクチュエータは、信号線10の伸び代部10bが非緊張状態に伸び得る範囲内であれば、出力部材5と回路基板9aとの相対回転を許すことができる。
Further, this hollow actuator further includes a
また、この中空アクチュエータは、出力部材5を一定の角度範囲内に限って周方向に揺動させるように中空モータ1を制御するコントローラ13と、信号線10のうちの回路基板9aと出力部材5の配線路5aとの間の一部分を出力部材5の回転方向へ移動しないように規制する配線規制部16と、をさらに備え、信号線10が配線路5aに固定された非可動線部10aを有し、出力部材5が前記角度範囲の中央上から限界まで回転した状態を考えたとき(図4、図6参照)、信号線10のうち、配線規制部16に規制される部位P1,P3から非可動線部10aまでの長さが、出力部材5の外周のうち、角度範囲の中央(0°位置)上(P2,P4)から出力部材5の回転方向に配線路5aに至るまでの長さ以上の長さに設定されていることにより、一定の位置(0°位置)を中央として周方向両側に一定の角度範囲(180°~-180°)内で揺動するロボットアーム等の駆動用途に対応可能な前述の伸び代部10bを設けることができる。
Further, this hollow actuator includes a
また、この中空アクチュエータは、出力部材5に固定されかつモータ軸1bの中空孔に通された筒7と、モータ軸1bから軸方向他方側に離れた位置で筒7を支持する他の転がり軸受8と、をさらに備え、筒7の外周が、モータ軸1bの中空孔を通過する溝部7aを有し、信号線10が、モータ軸1bと接触不可な状態に溝部7aに収納された潜り線部10cを有することにより、モータ軸1bと信号線10の接触を防止することができると共に、ケーブルC等の他部材を中空アクチュエータの中空孔(筒7の内側)に通す場合でも他部材に対して信号線10を筒7で保護することができる。
This hollow actuator also includes a
また、この中空アクチュエータは、モータ軸1bから軸方向他方側に離れた位置で中空モータ1及び出力部材5に対して静止する環状のハウジング6をさらに備え、ハウジング6とモータ軸1bとの間に配線空間17が形成されており、ハウジング6が、配線空間17と外部との間に亘る引き出し口6aを有し、信号線10が、筒7の溝部7aから配線空間17に出て、ハウジング6の引き出し口6aから外部に出ており、信号線10が、筒7の回転によって非緊張状態に伸びるように配線空間17に収納された他の伸び代部10eを有することにより、出力部材5の回転によって筒7が回転する際、ハウジング6の引き出し口6aに信号線10が通されているので、信号線10が中空アクチュエータの外部で振れ回らないようにすることができる。また、筒7が回転する際、信号線10の他の伸び代部10eが筒7の回転側に非緊張状態に伸びるので、筒7の溝部7aとハウジング6の引き出し口6a間において信号線10の緊張による断線が防止される。したがって、この中空アクチュエータは、信号線10の他の伸び代部10eが非緊張状態に伸び得る範囲内であれば、筒7の溝部7aとハウジング6の引き出し口6aとの相対回転を許すことができる。
Further, this hollow actuator further includes an
また、この中空アクチュエータは、筒7を周方向の一定の角度範囲内に限って揺動させるように中空モータ1を制御するコントローラ13をさらに備え、信号線10が、ハウジング6の引き出し口6aに固定された他の非可動線部10dを有し、出力部材5が前記角度範囲の中央上から限界まで回転した状態を考えたとき(図4、図6、図9、図11参照)、信号線10のうち、他の非可動線部10dから潜り線部10cまでの長さが、筒7の外周のうち、前記角度範囲の中央上(P5,P6)から筒7の回転方向に溝部7aに至るまでの長さ以上に設定されていることにより、一定の位置(0°位置)を中央として周方向両側に一定の角度範囲(180°~-180°)内で揺動するロボットアーム等の駆動用途に対応可能な前述の他の伸び代部10eを設けることができる。
Further, this hollow actuator further includes a
また、この中空アクチュエータは、他の転がり軸受8が、筒7とハウジング6との間に介在しており、配線空間17が、他の転がり軸受8と、モータ軸1bとの間に連通していることにより、信号線10の保持と他の転がり軸受8の支持を同一部材(ハウジング6)で行って部品点数を抑えることができると共に、信号線10が他の転がり軸受8に対して中空アクチュエータの内部側に位置するので、中空アクチュエータの外部から中空アクチュエータの軸方向他方側に到来する電波ノイズが信号線10に侵入しにくくなる。
Further, in this hollow actuator, another rolling
また、この中空アクチュエータは、モータ軸1bの回転を検出する他の回転センサ12をさらに備え、他の回転センサ12が、ハウジング6に固定された他の回路基板12aを有することにより、モータ軸1bの回転検出をも行うことができる共に、他の回路基板12aの固定と信号線10の保持を同一部材(ハウジング6)で行って部品点数を抑えることができる。
Further, this hollow actuator further includes another
第一実施形態では、転がり軸受4として一個のクロスローラ軸受を採用したが、転がり軸受の種類や個数は特に問わない。その変更例としての第二実施形態を図12に示す。以下、第一実施形態との相違点を述べるに留める。
In the first embodiment, one cross roller bearing is used as the rolling
第二実施形態では、出力部材20の外周に二個の転がり軸受21,22が外嵌されている。転がり軸受21,22は、それぞれ玉軸受からなる。出力部材20の外周のうち、軸方向一方側の端部は、雄ねじ部20aになっており、軸方向他方側の端部は、肩部20bになっている。配線路20cは、肩部20bの外周から出力部材20の内周まで延びている。雄ねじ部20aには、予圧ナット23がねじ込まれている。二個の転がり軸受21,22は、予圧ナット23と肩部20bとにより軸方向に予圧が与えられている。回転センサ24の磁気トラック24aは、予圧ナット23の外周に固定されている。センサホルダ25は、二個の転がり軸受21,22の外輪21a,22aの外周に亘って外嵌されている。配線規制部26は、センサホルダ25の軸方向他方側の側面に固定されている。センサホルダ25には、信号線27を軸方向に通すための貫通孔25aが形成されている。
In the second embodiment, two rolling
また、第一実施形態では、信号線を筒の外周の溝部に通したが、筒及び他の転がり軸受を省略して簡素化を図ることも可能である。その変更例としての第三実施形態を図13~図15に示す。 Further, in the first embodiment, the signal line is passed through the groove on the outer periphery of the tube, but it is also possible to omit the tube and other rolling bearings for simplification. A third embodiment as a modification thereof is shown in FIGS. 13 to 15.
第三実施形態に係る中空アクチュエータには、出力部材5の中空孔と、転がり軸受4の中空孔と、減速機ケーシング2aの中空孔と、モータ軸1bの中空孔と、ハウジング6の中空孔とを軸方向に連通させた中空孔30が形成されている。中空孔30は、中空アクチュエータを軸方向に貫通している。モータ軸1bから軸方向他方側に離れた位置でハウジング6とモータ軸1bとの間には、中空孔30と径方向に連通する配線空間31が形成されている。
The hollow actuator according to the third embodiment includes a hollow hole in the
信号線10は、出力部材5の配線路5aから中空孔30を通り、モータ軸1bの中空孔から配線空間31に出て、ハウジング6の引き出し口6aに至っている。信号線10は、配線路5aと引き出し口6aとの間に亘る自由線部10fを有する。自由線部10fは、信号線10のうち、非可動線部10aと他の非可動線部10dとの間に亘る部分である。なお、図13~図15においては、自由線部10fが重力方向に垂れ下がった状態を想定している。
The
出力部材5が回転し、配線路5aと共に非可動線部10aが回転すると、静止側の非可動線部10dに対して非可動線部10aが回転方向に移動することにより、他の非可動線部10dと非可動線部10a間の距離が長短することになる。自由線部10fの長さは、前述の距離長短範囲における最長距離以上の長さに設定されている。このため、自由線部10fは、出力部材5の回転によって非緊張状態に振り回される。
When the
この中空アクチュエータは、モータ軸1bから軸方向他方側に離れた位置で中空モータ1及び出力部材5に対して静止する環状のハウジング6とモータ軸1bとの間に配線空間31が形成されており、信号線10が、モータ軸1bの中空孔から配線空間31に出て、ハウジング6の引き出し口6aから外部に出ており、信号線10が、引き出し口6aに固定された他の非可動線部10dと、出力部材5の配線路5aと引き出し口6aとの間に亘りかつ出力部材5の回転によって非緊張状態に振り回される自由線部10fとを有することにより、出力部材5の回転時に信号線10が中空アクチュエータの外部で振れ回らないようにすることができる。また、静止側であるハウジング6に対して信号線10の自由線部10fが出力部材5の回転側に非緊張状態に振り回される範囲内であれば、引き出し口6aと出力部材5の配線路5a間において信号線10の緊張による断線が防止される。したがって、第一実施形態の筒及び他の転がり軸受を省いた簡素な構造でありながら、ハウジング6で信号線10の振れ回りを阻止することと、前述の範囲内で出力部材5の回転を許すこととを両立させることができる。
In this hollow actuator, a
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the claims, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
1 中空モータ
1b モータ軸
4,21,22 転がり軸受
4a 内輪
4b,21a,22a 外輪
4c 転動体
5,20 出力部材
5a,20c 配線路
6 ハウジング
6a 引き出し口
7 筒
7a 溝部
8 他の転がり軸受
9,24 回転センサ
9a 回路基板
10,27 信号線
10a 非可動線部
10b 伸び代部
10c 潜り線部
10d 他の非可動線部
10e 他の伸び代部
10f 自由線部
11,25 センサホルダ
12 他の回転センサ
12a 他の回路基板
15 内方空間
16,26 配線規制部
17,31 配線空間
1
Claims (11)
前記転がり軸受が、前記出力部材に取り付けられた内輪と、前記出力部材に対して静止する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とを有し、
前記出力部材及び前記転がり軸受が、前記中空モータに対して軸方向一方側に寄った位置に配置されており、
前記回転センサが、前記出力部材の周囲に配置されている中空アクチュエータにおいて、
前記信号線が、前記モータ軸の中空孔を通過して前記モータ軸に対して軸方向他方側に出ていることを特徴とする中空アクチュエータ。 A hollow motor having a hollow motor shaft, an annular output member that rotates using the hollow motor as a drive source, a rolling bearing that supports the output member, a rotation sensor that detects rotation of the output member, and the rotation sensor. and a signal line connected to the
The rolling bearing has an inner ring attached to the output member, an outer ring stationary with respect to the output member, and a plurality of rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring,
The output member and the rolling bearing are arranged at a position closer to one side in the axial direction with respect to the hollow motor,
A hollow actuator in which the rotation sensor is arranged around the output member,
A hollow actuator, wherein the signal line passes through a hollow hole in the motor shaft and exits on the other side in the axial direction with respect to the motor shaft.
前記信号線が、前記配線路を通っている請求項1に記載の中空アクチュエータ。 The output member has a wiring path extending from an outer periphery to an inner periphery of the output member,
The hollow actuator according to claim 1, wherein the signal line passes through the wiring path.
前記回転センサが、前記センサホルダに固定された回路基板を有し、
前記信号線が、前記回路基板に接続されており、
前記出力部材の前記配線路が、前記センサホルダと前記出力部材との間の内方空間に径方向に臨んでおり、
前記信号線が、前記出力部材の回転によって非緊張状態に伸びるように前記内方空間に収納された伸び代部を有する請求項2又は3に記載の中空アクチュエータ。 further comprising a sensor holder fixed to the outer ring of the rolling bearing,
The rotation sensor has a circuit board fixed to the sensor holder,
the signal line is connected to the circuit board,
The wiring path of the output member faces in a radial direction into an inner space between the sensor holder and the output member,
The hollow actuator according to claim 2 or 3, wherein the signal line has an extension portion housed in the inner space so as to be extended in a non-tensioned state by rotation of the output member.
前記信号線が、前記配線路に固定された非可動線部を有し、
前記出力部材が前記角度範囲の中央上から限界まで回転した状態を考えたとき、前記信号線のうち、前記配線規制部に規制される部位から前記非可動線部までの長さが、前記出力部材の外周のうち、前記角度範囲の中央上から前記出力部材の回転方向に前記配線路に至るまでの長さ以上の長さに設定されている請求項2から4のいずれか1項に記載の中空アクチュエータ。 a controller that controls the hollow motor so as to swing the output member in the circumferential direction only within a certain angular range; further comprising a wiring restriction section that restricts the portion from moving in the rotational direction of the output member,
The signal line has a non-movable line portion fixed to the wiring path,
When considering a state in which the output member is rotated from above the center of the angular range to the limit, the length of the signal line from the part regulated by the wiring regulation part to the non-movable line part is equal to the output 5. The length of the outer circumference of the member is set to be longer than or equal to the length from above the center of the angular range to the wiring path in the rotational direction of the output member. hollow actuator.
前記筒の外周が、前記モータ軸の中空孔を通過する溝部を有し、
前記信号線が、前記モータ軸と接触不可な状態に前記溝部に収納された潜り線部を有する請求項1から5のいずれか1項に記載の中空アクチュエータ。 further comprising a cylinder fixed to the output member and passed through a hollow hole of the motor shaft, and another rolling bearing supporting the cylinder at a position away from the motor shaft on the other side in the axial direction,
The outer periphery of the cylinder has a groove that passes through the hollow hole of the motor shaft,
The hollow actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the signal line has a submerged line part housed in the groove part so as not to be able to come into contact with the motor shaft.
前記ハウジングと前記モータ軸との間に配線空間が形成されており、
前記ハウジングが、前記配線空間と外部との間に亘る引き出し口を有し、
前記信号線が、前記筒の前記溝部から前記配線空間に出て、前記ハウジングの前記引き出し口から外部に出ており、
前記信号線が、前記筒の回転によって非緊張状態に伸びるように前記配線空間に収納された他の伸び代部を有する請求項6に記載の中空アクチュエータ。 further comprising an annular housing that is stationary with respect to the hollow motor and the output member at a position away from the motor shaft on the other side in the axial direction,
A wiring space is formed between the housing and the motor shaft,
The housing has an outlet extending between the wiring space and the outside,
The signal line exits from the groove of the tube into the wiring space and exits from the outlet of the housing,
7. The hollow actuator according to claim 6, wherein the signal line has another extension portion accommodated in the wiring space so that the signal line extends in a non-tensioned state by rotation of the tube.
前記信号線が、前記ハウジングの前記引き出し口に固定された他の非可動線部を有し、
前記出力部材が前記角度範囲の中央上から限界まで回転した状態を考えたとき、前記信号線のうち、前記他の非可動線部から前記潜り線部までの長さが、前記筒の外周のうち、前記角度範囲の中央上から前記筒の回転方向に前記溝部に至るまでの長さ以上に設定されている請求項7に記載の中空アクチュエータ。 further comprising a controller that controls the hollow motor so as to swing the cylinder only within a certain angular range in the circumferential direction;
The signal line has another non-movable line part fixed to the outlet of the housing,
When considering a state in which the output member is rotated from above the center of the angular range to the limit, the length of the signal line from the other non-movable line part to the submerged line part is equal to the outer circumference of the cylinder. The hollow actuator according to claim 7, wherein the length is set to be longer than the length from the center of the angular range to the groove in the rotational direction of the cylinder.
前記配線空間が、前記他の転がり軸受と、前記モータ軸との間に連通している請求項7又は8に記載の中空アクチュエータ。 the other rolling bearing is interposed between the cylinder and the housing,
The hollow actuator according to claim 7 or 8, wherein the wiring space communicates between the other rolling bearing and the motor shaft.
前記ハウジングと前記モータ軸との間に配線空間が形成されており、
前記ハウジングが、前記配線空間と外部との間に亘る引き出し口を有し、
前記信号線が、前記モータ軸の中空孔から前記配線空間に出て、前記ハウジングの前記引き出し口から外部に出ており、
前記信号線が、前記引き出し口に固定された他の非可動線部と、前記出力部材の前記配線路と前記引き出し口との間に亘りかつ前記出力部材の回転によって非緊張状態に振り回される自由線部とを有する請求項2から4のいずれか1項に記載の中空アクチュエータ。 further comprising an annular housing that is stationary with respect to the hollow motor and the output member at a position away from the motor shaft on the other side in the axial direction,
A wiring space is formed between the housing and the motor shaft,
The housing has an outlet extending between the wiring space and the outside,
The signal line exits from the hollow hole of the motor shaft into the wiring space and exits from the outlet of the housing,
The signal line extends between another non-movable line portion fixed to the outlet, the wiring path of the output member, and the outlet, and is freely swung around in a non-tensioned state by rotation of the output member. The hollow actuator according to any one of claims 2 to 4, having a wire portion.
前記他の回転センサが、前記ハウジングに固定された他の回路基板を有する請求項7から10のいずれか1項に記載の中空アクチュエータ。 further comprising another rotation sensor that detects rotation of the motor shaft,
The hollow actuator according to any one of claims 7 to 10, wherein the other rotation sensor includes another circuit board fixed to the housing.
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JP2022055101A JP2023147541A (en) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | hollow actuator |
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