JP5241830B2 - ギヤ付きモータアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、モータの前面に減速機が取り付けられているギヤ付きモータアセンブリに関し、特に、減速機の出力軸の回転角度などの回転状態を検出するための出力軸センサがモータの後側に配置されているギヤ付きモータアセンブリの改良に関する。

産業ロボット、工作機械などにおける高い位置決め精度が要求される駆動部分には、モータの出力回転を高い伝達精度の減速機を介して出力するように構成されたギヤ付きモータアセンブリが用いられている。特許文献１に開示されているように、このようなギヤ付きモータアセンブリとしては、モータの前側に配置されている減速機の出力軸回転が、中空モータ軸の中空部を貫通する状態に配置した回転伝達軸を介してモータ後側に取り出され、モータ後側に配置されている角度センサによって減速機出力軸の回転角度が検出される構成のものが知られている。

なお、特許文献２、３には、ギヤ付きモータアセンブリにおいて、その中心を軸線方向に貫通して延びるスリーブを備え、当該スリーブの前端が減速機の回転出力部材に連結された構成が開示されている。
特開２００６−２７１１８９号公報 特開２００６−１４４９７１号公報 特開２００２−２４３０００号公報

モータの前側の減速機の出力回転が、回転伝達軸を介して、モータの後側に取りだされる従来のギヤ付きモータアセンブリでは、回転伝達軸は、その前端が減速機の回転出力部材に連結固定された片持ち状態に支持されている。したがって、角度センサは、回転伝達軸の後端側の部分、すなわち、自由端側の部分に配置されている。回転伝達軸の取付精度が悪い場合には、当該回転伝達軸の自由端側の部分は回転に伴って大きな軸振れが発生する。この軸振れによって、角度センサによる検出精度が低下するなどの弊害が発生する可能性がある。

また、回転伝達軸は、トルク伝達などに関与しない部材であるので、一般に薄肉のスリーブが用いられている。したがって、減速機出力軸のモーメント負荷、その他の外力によって変形しやすい。回転伝達軸が変形すると、角度センサによる検出精度が低下するなどの弊害が発生する可能性がある。

上記の課題を解決するために、本発明のギヤ付きモータアセンブリは、
中空モータ軸を備えた中空モータと、
前記中空モータの前側に同軸状態に取り付けた減速機と、
前記中空モータ軸の中空部を同軸状態に貫通して延びているトルク伝達に関与しない回転伝達軸と、
前記中空モータ軸の回転状態を検出するモータ軸センサと、
前記減速機の回転出力部材の回転状態を検出するために、前記中空モータ軸の後端開口から後方に突出している前記回転伝達軸の後端部分に配置された出力軸センサと、
前記回転伝達軸の前端を前記減速機の前記回転出力部材に固定している接着剤と、
前記出力軸センサの隣接位置において、前記回転伝達軸の前記後端部分を回転自在の状態に支持している軸受けとを有しており、
前記接着剤は、硬化後に所定の柔軟性あるいは弾性を示す接着剤であることを特徴としている。

本発明のギヤ付きモータアセンブリでは、減速機の出力回転をモータの後側に配置されている出力軸センサの側に取り出すための回転伝達軸が、両持ち状態で、支持されている。すなわち、回転伝達軸の前端が接着剤によって減速回転出力部材に固定され、その後端部分が軸受けによって支持されている。したがって、片持ち状態の場合に比べて、回転伝達軸の後端部分の軸振れを抑制することができる。また、接着剤は所定の柔軟性あるいは弾性を備えているので、接着剤の変形によって、回転伝達軸を軸振れの無い状態で、減速回転出力部材と軸受けの間に配置することができる。さらに、出力軸センサの隣接位置において、回転伝達軸は軸受けによって支持されている。したがって、回転伝達軸の取付誤差、回転伝達軸に作用する外力などに起因して、回転伝達軸の後端部分が回転に伴って軸振れするという弊害を防止でき、減速回転出力部材の回転角度位置などの検出を精度良く行うことが可能になる。

ここで、前記軸受けとして、滑り軸受け、あるいは、転がり軸受けを用いることができる。

また、前記減速機を中空減速機とし、当該中空減速機の中空部を前記中空モータの前記中空部に同軸状態に連通させた構成を採用することができる。この場合には、前記回転伝達軸は、前記中空減速機の前記中空部および前記中空モータの前記中空部を貫通する状態に配置することができる。

さらに、中空型のギヤ付きモータアセンブリの場合には、前記回転伝達軸を中空軸にすればよい。

一方、前記減速機として、剛性内歯歯車と、この内側に配置した可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車を非円形に撓めて前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に、これら両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えた波動歯車減速機を用いることができる。この場合、一般的には、前記可撓性外歯歯車が前記回転出力部材とされる。

本発明のギヤ付きモータアセンブリでは、モータの前側に配置されている減速機の出力回転をモータの後側に取り出すために配置した回転伝達軸の後端部分が、出力軸センサの隣接位置において、軸受けによって支持されている。また、硬化後に柔軟性あるいは弾性を示す接着剤によって回転伝達軸の前端が減速機の回転出力部材に接着固定されている。したがって、回転伝達軸の取付誤差、外力の影響などに起因する回転伝達軸の後端部分の軸振れを抑制でき、出力軸センサによって精度良く減速機の回転出力部材の回転角度などを検出できる。

本発明を適用したギヤ付きモータの概念図である。 本発明を適用したギヤ付きモータの実施の形態を示す概略縦断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したギヤ付きモータアセンブリの実施の形態を説明する。

まず、図１を参照して本実施の形態に係るギヤ付きモータアセンブリの構成を説明する。ギヤ付きモータアセンブリ１は、中空モータ軸２を備えた中空モータ３と、この中空モータ３の前側に同軸状態に取り付けた減速機４と、中空モータ３の後側に配置されているセンサ部５とを有している。減速機４としては波動歯車減速機を用いることができるが、他の種類の減速機であってもよい。

中空モータ３の中空モータ軸２の中空部２ａには、減速機４の出力回転をモータ後側に取り出すために配置した回転伝達軸６が、回転自在の状態で同軸状態に貫通して延びている。この回転伝達軸６の前端部分６ａは、減速機４の減速回転を出力する回転出力部材７に対して同軸状態で固定されている。回転伝達軸６は中実軸あるいは中空軸とすることができる。

中空モータ軸２の後端部分２ｂはセンサ部５内まで延びている。この中空モータ軸２の後端開口２ｃからは、回転伝達軸６の後端部分６ｂがセンサ部５内に突出している。中空モータ軸２の後端部分２ｂにはモータ軸センサ８が配置されており、回転伝達軸６の後端部分６ｂには出力軸センサ９が配置されている。モータ軸センサ８および出力軸センサ９は、例えば、ロータリエンコーダである。他の形態のセンサを用いてもよいことは勿論である。

回転伝達軸６の前端部分６ａは、硬化後に柔軟性あるいは弾性を示す接着剤１１によって減速機４の回転出力部材７に接着固定されている。回転伝達軸６の後端部分６ｂは、出力軸センサ９の後側に隣接した位置において、軸受け１２を介して、回転自在の状態でセンサ部カバー１３によって支持されている。軸受け１２としては、滑り軸受け、玉軸受けなどの転がり軸受け、その他の形式の軸受けを用いることができる。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係るギヤ付きモータアセンブリ１の具体的構成例を説明する。この図に示すギヤ付きモータアセンブリ１は中空型のものであり、中空モータ３の筒状ハウジング２１の前側部分の内側に、中空型の波動歯車減速機４が組み込まれている。

波動歯車減速機４は、筒状ハウジング２１の内周面に形成した仕切り壁２２の内周面に嵌め込み固定されている円環状の剛性内歯歯車４１と、この内側に配置されているカップ形状の可撓性外歯歯車４２と、この内側に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器４３とを備えている。波動発生器４３は、本例では、中空モータ軸２に一体形成されている。可撓性外歯歯車４２のカップ底部分には円筒状のボス４４が一体形成されており、この円筒状のボス４４に回転出力用円盤４５が同軸状態で固着されている。これら可撓性外歯歯車４２および回転出力用円盤４５が、波動歯車減速機４の回転出力部材である。回転出力用円盤４５は、クロスローラベアリング２３を介して、筒状ハウジング２１の前端側の内周面によって回転自在の状態で支持されている。

回転伝達軸６は中空軸であり、その前端部分６ａは、可撓性外歯歯車４２の円筒状のボス４４の内周面に形成した円形段部４４ａに、接着剤１１によって接着固定されている。回転伝達軸６の後端部分６ｂは、センサ部カバー１３に一体形成した円筒状の滑り軸受け１２によって回転自在の状態で支持されている。

この構成のギヤ付きモータアセンブリ１では、中空モータ軸２の回転が波動歯車減速機４によって減速され、減速後の出力回転が回転出力用円盤４５から取り出される。また、出力回転は、回転伝達軸６を介してモータ後側に取り出され、出力軸センサ９によって回転出力部材（４２、４５）の回転角度位置などが検出される。

回転伝達軸６は、その後端部分６ｂが滑り軸受け１２によって回転自在の状態で支持されており、この前側に隣接した位置が出力軸センサ９による検出部分となっている。したがって、回転伝達軸６の後端部分６ｂの軸振れを抑制でき、精度良く回転角度位置などを検出できる。また、回転伝達軸６の前端部分６ａは硬化後に柔軟性あるいは弾性を備えた接着剤１１によって可撓性外歯歯車４２の円筒状のボス４４に接着固定されている。したがって、回転伝達軸６に取付誤差が発生している場合であっても、接着剤の変形によって、取付誤差の無い状態で滑り軸受け１２によって支持させることができる。また、回転伝達軸６に外力が作用した場合には接着剤１１が緩衝材として機能し、滑り軸受けによって支持されている回転伝達軸６の部分に無理な応力が作用することがなく、また、出力軸センサによる検出部分に軸振れが発生することもない。よって、精度良く、波動歯車減速機４の回転出力部材７（４２、４５）の回転角度位置などを検出できる。

これに加えて、回転伝達軸６の組み付け作業においては、接着剤１１の柔軟性あるいは弾性による変形により対応できる範囲で、接着時の位置決めを行えばよい。したがって、硬化後に柔軟性あるいは弾性を示さない接着剤を使用して回転伝達軸６を接着固定する場合に比べて、接着作業が容易になるという利点もえられる。

Claims (5)

1. 中空モータ軸を備えた中空モータと、
   前記中空モータの前側に同軸状態に取り付けた減速機と、
   前記中空モータ軸の中空部を同軸状態に貫通して延びているトルク伝達に関与しない回転伝達軸と、
   前記中空モータ軸の回転状態を検出するモータ軸センサと、
   前記減速機の回転出力部材の回転状態を検出するために、前記中空モータ軸の後端開口から後方に突出している前記回転伝達軸の後端部分に配置された出力軸センサと、
   前記回転伝達軸の前端を前記減速機の前記回転出力部材に固定している接着剤と、
   前記出力軸センサの隣接位置において、前記回転伝達軸の前記後端部分を回転自在の状態に支持している軸受けとを有しており、
   前記接着剤は、硬化後に所定の柔軟性あるいは弾性を示す接着剤であることを特徴とするギヤ付きモータアセンブリ。
2. 前記軸受けは、滑り軸受け、あるいは、転がり軸受けであることを特徴とする請求項１に記載のギヤ付きモータアセンブリ。
3. 前記減速機は中空減速機であり、
   当該中空減速機の中空部は前記中空モータの前記中空部に同軸状態に連通しており、
   前記回転伝達軸は、前記中空減速機の前記中空部および前記中空モータの前記中空部を貫通して延びていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤ付きモータアセンブリ。
4. 前記回転伝達軸は中空軸であることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載のギヤ付きモータアセンブリ。
5. 前記減速機は、剛性内歯歯車と、この内側に配置した可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車を非円形に撓めて前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に、これら両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えた波動歯車減速機であり、
   前記可撓性外歯歯車が前記減速回転出力部材であることを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載のギヤ付きモータアセンブリ。

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