JP4400806B2 - 中空アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空モータおよび中空型波動歯車減速機から構成され、中心を貫通して延びる中空部を備えている中空アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
精密工作機械などの回転駆動源として、中空部が中心を貫通している形状の中空アクチュエータが利用されており、この中空アクチュエータは中空型のＡＣサーボモータと中空型の減速機から構成されている。
【０００３】
ここで、この種の中空アクチュエータとしては、中空モータと中空型波動歯車減速機が同軸状態に配置された構成のものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、中空モータと中空型波動歯車減速機が同軸状態に配列された構成の中空アクチュエータにおける回転精度の向上および振動の低減を図ることにある。
【０００５】
また、本発明の課題は、かかる中空アクチュエータの部品点数を削減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、中空モータと、この中空モータに同軸状態で隣接配置されている中空型波動歯車減速機とを有し、当該中空型波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれた中空型の波動発生器とを備え、当該波動発生器が前記中空モータの中空回転軸に連結固定されている中空アクチュエータにおいて、前記中空モータの中空回転軸は、軸受けを介してモータ軸受け支持部材によって、アクチュエータハウジングの側に回転自在の状態で支持されており、前記モータ軸受け支持部材は、内周面に内歯が形成された円環状部分を備えており、当該円環状部分が前記中空型波動歯車減速機の前記剛性内歯歯車であることを特徴としている。換言すると、前記モータ軸受け支持部材と前記剛性内歯歯車を単一部品として製造したことを特徴としている。
【０００７】
このように、本発明の中空アクチュエータでは、中空モータの中空回転軸を支持しているモータ軸受け支持部材に中空型波動歯車減速機の剛性内歯歯車が一体形成されている。従って、中空モータの中空回転軸と剛性内歯歯車の同心度を確保できる。また、中空回転軸には波動発生器が連結固定されており、これらの同心度が確保されている。よって、これら剛性内歯歯車および波動発生器の間に挟まれている可撓性外歯歯車と中空回転軸との間の同心度も確保できる。この結果、中空モータと中空型波動歯車減速機を精度良く同心状態に連結することができ、軸ずれ等に起因して発生する振動を低減できる。
【０００８】
ここで、本発明の中空アクチュエータは、上記構成の加えて、前記中空モータおよび前記中空型波動歯車減速機の中空部を貫通して延びている中空回転出力軸を有し、当該中空回転出力軸が、前記中空モータの中空回転軸を回転自在の状態で貫通し、前記中空型波動歯車減速機の可撓性外歯歯車が前記中空回転出力軸の外周面に固定された構成とすることができる。
【０００９】
この構成によれば、中空アクチュエータの出力回転を当該中空アクチュエータのいずれの側からも取出すことができるので、レイアウトの自由度が増す。また、駆動制御のために当該中空回転出力軸の回転位置を検出するためのロータリエンコーダ等の回転位置検出機構も、簡単に取り付けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した中空アクチュエータの実施例を説明する。
【００１１】
図１は本例の中空アクチュエータを示す半断面図である。この図を参照して説明すると、本例の中空アクチュエータ１は、中空型のＡＣサーボモータ（以下、中空モータと呼ぶ）２と、これに隣接配置した中空型波動歯車減速機３と、中空モータ２における中空型波動歯車減速機３の反対側に隣接配置した回転位置検出器４とを有している。
【００１２】
中空モータ２および中空型波動歯車減速機３はアクチュエータハウジング５に内蔵されている。このアクチュエータハウジング５は、円筒ハウジング５１と、この円筒ハウジング５１における中空型波動歯車減速機３側の端面開口を覆っている端面ハウジング５２と、円筒ハウジング５１における中空モータ２側の端面開口を覆っている端面ハウジング５３を備えている。回転位置検出器４は、この端面ハウジング５３の外側に取り付けたカップ状のキャップ５４により覆われている。
【００１３】
中空モータ２は、その中心を貫通状態に配置した中空回転軸２１を有し、この中空回転軸２１の外周面にモータロータ２２が固定され、当該モータロータ２２の外周を一定のギャップをおいてモータステータ２３が取り囲んでいる。モータステータ２３は、円筒ハウジング５１の内周面に固定されている。
【００１４】
中空回転軸２１の一方の部分は、端面ハウジング５３の中心に開けた円形開口５３ａに取り付けたモータ軸受け６によって回転自在に支持されている。また、当該中空回転軸２１の他方側の部分は、モータ軸受け支持部材７の中心開口７ａに取り付けたモータ軸受け８によって回転自在に支持されている。
【００１５】
ここで、このモータ軸受け支持部材７の外周側部分は筒状ハウジング５１の内周面に固定されており、中空モータ２と中空型波動歯車減速機３との間を仕切る仕切り板として機能する。また、後述するように、中空型波動歯車減速機３の剛性内歯歯車としても機能する。
【００１６】
次に、本例の中空型波動歯車減速機３は、円環状の剛性内歯歯車３１と、この内側に配置されているカップ状の可撓性外歯歯車３２と、この内側に嵌め込まれている楕円形輪郭をした波動発生器３３とを備えている。剛性内歯歯車３１は、上記のモータ軸受け支持部材７の外周側部分からアクチュエータ軸線１ａの方向に円環状に突出している円環状突出部７１の円形内周面に内歯７２を形成した構成となっている。換言すると、本例の剛性内歯歯車３１と上記のモータ軸受け支持部材７とは単一部品として製造されている。
【００１７】
この剛性内歯歯車３１に噛み合っているカップ状の可撓性外歯歯車３２は、円筒部３４と、この一端から半径方向の内側に連続している円環状のダイヤフラム３５と、このダイヤフラム３５の内周縁に連続している円環状のボス３６と、円筒部３４の他端部分の外周面に形成された外歯３７とを備えている。波動発生器３３は、楕円形輪郭をした剛性カム板３８と、この剛性カム板３８の外周に嵌めたボールベアリング３９を備え、剛性カム板３８は中空モータ２の中空回転軸２１の外周面に固定されている。
【００１８】
可撓性外歯歯車３２の円環状のボス３６は、その外周面が端面ハウジング５２の中心開口５２ａの内周面に固定されている。このボス３６の内周面は、そこを貫通している中空回転出力軸９の外周面に固定されている。
【００１９】
ここで、中空回転出力軸９は、中空モータ２の中空回転軸２１の内部（中空部）を貫通して延びており、当該中空回転軸２１の内周面によって回転自在の状態で支持されている。本例では、この中空回転出力軸９は、中空アクチュエータ全長に渡って延び、この軸によってアクチュエータ中空部１０が形成されている。
【００２０】
一方、端面ハウジング５２は、クロスローラベアリング１１を介して筒状ハウジング５１に対して回転自在に取り付けられている。本例では、端面ハウジング５２の外周面に内輪側軌道面１２を形成し、筒状ハウジング５１には締結ボルトによって外輪１３を固定し、これらの間にローラ１４を配置した構成とされている。換言すると、クロスローラベアリング内輪を端面ハウジング５２に一体形成してある。
【００２１】
このように、中空回転出力軸１０の一端側の部分は、その外周面に固定した可撓性外歯歯車３２のボス３６および端面ハウジング５２を介して筒状ハウジング５１に対して回転自在の状態で支持されている。中空回転出力軸１０の他端側の部分は上記のように、中空回転軸２１の内周面によって回転自在の状態で支持されている。
【００２２】
次に、回転位置検出部４内に位置している中空回転出力軸９の外周面には、円盤状のエンコーダ４１が固着されている。このエンコーダ４１を挟み、一方の側には発光素子４２が配置され、他方の側には受光素子４３が配置されており、これらエンコーダ４１、発光素子４２および受光素子４３によって中空回転出力軸９の回転位置を検出するための回転位置検出機構が構成されている。
【００２３】
このように構成した本例の中空アクチュエータ１では、中空モータ２の回転が中空回転軸２１を介して中空型波動歯車減速機３の波動発生器３３に伝わる。楕円形の波動発生器３３が回転すると、これにより楕円形に撓められてその楕円形の長軸方向の両端位置で噛み合っている可撓性外歯歯車３２と剛性内歯歯車３１のかみ合い位置が円周方向に移動する。これら両歯車の歯数差が２ｎ枚（ｎは正の整数）とされ、一般には可撓性外歯歯車３２の歯数を２枚少なくしてある。よって、当該歯数差に応じて減速された回転数でカップ状の可撓性外歯歯車３２が回転する。
【００２４】
この結果、当該歯車３２が固着されている中空回転出力軸９および端面ハウジング５２が一体回転する。中空回転出力軸９の回転位置は回転位置検出部４において検出される。また、端面ハウジング５２は負荷側への連結部分とされており、ここに連結固定された負荷側部材（図示せず）に減速出力回転が伝達される。
【００２５】
本例の中空アクチュエータ１では、上記のように、モータ軸受け支持部材７に剛性内歯歯車３１が一体形成されている。従って、この部品の精度を高めることにより、中空モータ２の中空回転軸２１と剛性内歯歯車３１の同心度を極めて精度良く確保できる。また、中空回転軸２１の外周には波動発生器３３が連結固定されており、これらの同心度も確保されている。
【００２６】
よって、これら剛性内歯歯車３１および波動発生器３３の間に挟まれている可撓性外歯歯車３２と中空回転軸２１との間の同心度も精度良く確保できる。この結果、中空モータ２と中空型波動歯車減速機３を精度良く同心状態に連結することができ、回転伝達誤差を低減し、軸ずれ等に起因して発生する振動を低減できる。
【００２７】
これに加えて、モータ軸受け支持部材と剛性内歯歯車を別部品として製造し、これらを締結ボルト等により連結固定する場合に比べて、締結ボルト等の部品点数を削減でき、製造作業も簡単になるという利点もある。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の中空アクチュエータでは、その中空モータの中空回転軸を回転自在に支持しているモータ軸受け部材に中空型波動歯車減速機の剛性内歯歯車を一体形成した構成を採用している。
【００２９】
このように、回転機構である中空モータおよび中空型波動歯車減速機における固定側部材であるモータ軸受け部材と剛性内歯歯車を単一部品として製造することにより、これら中空モータと中空型波動歯車減速機の同心度を精度良く確保することができ、回転伝達精度の向上、振動・騒音の低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した中空アクチュエータを示す半断面図である。
【符号の説明】
１ 中空アクチュエータ
２ 中空モータ
２１ 中空回転軸
３ 中空型波動歯車減速機
３１ 剛性内歯歯車
３２ 可撓性外歯歯車
３３ 波動発生器
４ 回転位置検出器
５ ハウジング
５１ 筒状ハウジング
５２ 端面ハウジング（出力側）
５３ 端面ハウジング
５４ キャップ
６、８ 軸受け
７ モータ軸受け支持部材
７１ 円環状突出部
７２ 内歯
９ 中空回転出力軸
１０ アクチュエータ中空部

Claims (2)

1. 中空モータ（２）と、この中空モータ（２）に同軸状態で隣接配置されている中空型波動歯車減速機（３）とを有し、当該中空型波動歯車減速機（３）は、環状の剛性内歯歯車（３１）と、この内側に配置された可撓性外歯歯車（３２）と、この内側に嵌め込まれた中空型の波動発生器（３３）とを備え、当該波動発生器（３３）が前記中空モータ（２）の中空回転軸（２１）に連結固定されている中空アクチュエータ（１）において、
   前記中空型波動歯車減速機（３）が内蔵されている筒状ハウジング（５１）を備えたアクチュエータハウジング（５）と、
   前記中空モータ（２）および前記中空型波動歯車減速機（３）の間を仕切る仕切り板として機能するモータ軸受け支持部材（７）とを有しており、
   前記モータ軸受け支持部材（７）の外周側部分は前記筒状ハウジング（５１）の内周面に固定されており、
   前記モータ軸受け支持部材（７）は、その中心開口（７ａ）に取り付けたモータ軸受け（８）を介して、前記中空モータ（２）の前記中空回転軸（２１）を回転自在に支持しており、
   前記モータ軸受け支持部材（７）は、その外周側部分からアクチュエータ軸線（１ａ）方向に沿って前記中空型波動歯車減速機（３）の側に円環状に突出している円環状突出部（７１）を備え、当該円環状突出部（７１）の円形内周面に内歯（７２）が形成されており、
   当該円環状突出部（７１）が前記中空型波動歯車減速機（３）の前記剛性内歯歯車（３１）であることを特徴とする中空アクチュエータ（１）。
2. 請求項１において、
   前記中空モータ（２）および前記中空型波動歯車減速機（３）の中空部を貫通して延びている中空回転出力軸（９）を有し、
   当該中空回転出力軸（９）は、前記中空モータ（２）の中空回転軸（２１）の内部を回転自在の状態で貫通しており、
   前記中空型波動歯車減速機（３）の前記可撓性外歯歯車（３２）は前記中空回転出力軸（９）の外周面に固着されていることを特徴とする中空アクチュエータ（１）。

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