JP6610780B2

JP6610780B2 - アクチュエータ

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Publication number: JP6610780B2
Application number: JP2018519085A
Authority: JP
Inventors: 渉山内; 祥三大杉; 顕寛戸田; 禎一廣野; 祥太尾本
Original assignee: Nidec America Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: US20200321833A1; CN109154380A; JP6658877B2; WO2017203753A1; JPWO2017203754A1; JPWO2017203753A1; CN109155570A; US11002355B2; US20190203825A1; WO2017203754A1; CN109154380B; CN109155570B

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

従来、多関節の産業用ロボットが知られている。このような産業用ロボットでは、第１アーム及び第２アーム間の関節部は、第１アーム及び第２アームを相対的に回転可能に連結するアクチュエータが設けられている。

たとえば、特許文献１では、中空型波動歯車装置から中空型ＡＣサーボモータ又は外部に潤滑材が漏れ出ることを防止するための潤滑剤漏れ防止機構を有する中空アクチュエータが開示されている。潤滑剤漏れ防止機構では、潤滑剤の漏れ出しを抑制するため、中空出力軸と波動発生器との隙間を潤滑剤隔離部材で覆い、さらに、その隙間の開口を波動発生器のウェーブベアリングの近傍位置まで伸ばしている。

特開２００１−３０４３８２号公報

しかしながら、特許文献１の潤滑剤漏れ防止機構は、構造が複雑であり、且つ、中空アクチュエータの部品点数も多くなっている。そのため、製造コストの増加を抑制し難く、生産効率を十分に向上させることは難しい。

本発明は、上記の状況を鑑みて、簡易な構成で潤滑材の漏れを抑制できるアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の例示的なアクチュエータは、上下方向に延びる中心軸を中心にして周方向に回転可能な第１ロータ、及び前記第１ロータを駆動するステータを有するモータと、前記中心軸を中心にして周方向に回転可能な第２ロータと、ベアリングを介して、前記第１ロータの回転を減速して前記第２ロータにトルクを伝達する減速機と、を備え、前記第１ロータは、軸方向に延びる第１筒部を有し、前記第２ロータは、軸方向に延びる第２筒部を有し、前記第２筒部は、前記第１筒部よりも径方向の外方に設けられ、前記第１筒部の外側面と前記第２筒部の内側面との間の空間の少なくとも一部を含む充填空間に潤滑材が充填され、軸方向における前記充填空間の少なくとも一部において、前記充填空間の径方向における幅を小さくする幅縮小部をさらに備える構成とされる。

本発明の例示的なアクチュエータによれば、簡易な構成で潤滑材の漏れを抑制できるアクチュエータを提供することができる。

図１は、多関節ロボットの構成例を示す斜視図である。図２は、アクチュエータの構成例を示す断面図である。図３は、幅縮小部の第１構成例を示す断面図である。図４は、第１構成例における潤滑剤の流れを示す断面図である。図５は、幅縮小部の第１構成例の変形例を示す断面図である。図６は、幅縮小部の第１構成例の他の変形例を示す断面図である。図７は、傾斜部及び傾斜面の他の一例を示す断面図である。図８は、幅縮小部の第２構成例を示す断面図である。図９は、幅縮小部の第３構成例を示す断面図である。

以下に図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。

なお、本明細書では、多関節ロボットＲのアクチュエータ１００において、中心軸ＣＡと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。さらに、軸方向において、モータ１１０のカバー２３から第２ロータ１４０の駆動出力部１４１に向かう方向を「上方」と呼び、第２ロータ１４０の駆動出力部１４１からモータ１１０のカバー２３に向かう方向を「下方」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、軸方向の上方に向く面を「上面」と呼び、軸方向の下方に向く面を「下面」と呼ぶ。

また、中心軸ＣＡに直交する方向を「径方向」と呼び、中心軸ＣＡを中心とする周方向を「周方向」と呼ぶ。径方向において、中心軸ＣＡに向かう方向を「内方」と呼び、中心軸ＣＡから離れる方向を「外方」と呼ぶ。さらに、各々の構成要素の側面において、径方向の内方に向く側面を「内側面」と呼び、径方向の外方に向く側面を「外側面」と呼ぶ。

なお、以上に説明した方向及び面の呼称は、実際の機器に組み込まれた場合での位置関係及び方向などを示すものではない。

＜１．実施形態＞
＜１−１．多関節ロボットの概略構成＞
図１は、多関節ロボットＲの構成例を示す斜視図である。多関節ロボットＲは、たとえば、半導体装置などの製造システムに用いられる産業ロボットである。多関節ロボットＲは、図１に示すように、第１アームＲ１と、第２アームＲ２と、関節軸Ｒ３と、基台Ｒ４と、アクチュエータ１００ａ〜１００ｃと、を備える。このほか、多関節ロボットＲは、組立、搬送作業などを行う把持装置又は撮像装置などの作業部などを備えているが、図１ではその図示を省略している。

第１アームＲ１の一方端には、アクチュエータ１００ａが設けられている。また、アクチュエータ１００ａには、作業部（不図示）が取り付けられている。すなわち、アクチュエータ１００ａは、第１アームＲ１の一方端と作業部との間の第１関節部分に設けられている。第１アームＲ１の他方端と第２アームＲ２の一方端との間の第２関節部分には、アクチュエータ１００ｂが設けられている。第２アームＲ２の他方端と関節軸Ｒ３の一方端との間の第３関節部分には、アクチュエータ１００ｃが設けられている。なお、第２アームＲ２では、アクチュエータ１００ｂに固定された一方端が、アクチュエータ１００ｃに固定された他方端に対して直角に折り曲げられている。また、関節軸Ｒ３の他方端は、多関節ロボットＲを設置するための基台Ｒ４に固定されている。

各アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの駆動により、第１アームＲ１、第２アームＲ２、及び作業部は、関節軸Ｒ３及び基台Ｒ４に対して相対的に回転する。すなわち、第１関節部分のアクチュエータ１００ａの駆動により、第１アームＲ１に対して作業部が、アクチュエータ１００ａの回転軸を中心にして回転する。また、第２関節部分のアクチュエータ１００ｂの駆動により、第２アームＲ２に対して第１アームＲ１、アクチュエータ１００ａ、及び作業部が、アクチュエータ１００ｂの回転軸を中心にして回転する。また、第３関節部分のアクチュエータ１００ｃの駆動により、関節軸Ｒ３に対して第１アームＲ１、第２アームＲ２、アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、及び作業部が、アクチュエータ１００ｃの回転軸を中心にして回転する。

なお、以下では、各関節部分のアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃを総称して、アクチュエータ１００と呼ぶ。この場合、アクチュエータ１００の中心軸ＣＡ（後述する図２参照）は、アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの回転軸に対応する。また、本実施形態では、アクチュエータ１００は、多関節ロボットＲの第１〜第３関節部分に設けられているが、アクチュエータ１００の用途はこの例示には限定されない。

＜１−２．アクチュエータの構成＞
図２は、アクチュエータ１００の構成例を示す断面図である。図２では、中心軸ＣＡを含む切断面でアクチュエータ１００を切断している。アクチュエータ１００は、図２に示すように、モータ１１０と、減速機１２０と、クロスローラベアリング１３０と、第２ロータ１４０と、第２ベアリング１５０と、を備える。

＜１−２−１．モータ＞
まず、モータ１１０の構成を説明する。モータ１１０は、第１ロータ１と、静止部２と、第１ベアリング３と、潤滑材４と、幅縮小部５と、を有する。また、モータ１１０は、第１ロータ１を駆動する後述のステータ２１を有する。モータ１１０は、アウタロータ型であり、アクチュエータ１００の駆動源である。

第１ロータ１は、上下方向に延びる中心軸ＣＡを中心として周方向に回転可能である。第１ロータ１は、筒状の第１筒部１１と、円環形状の円板部１２と、筒状のマグネット保持部材１３と、ロータマグネット１４と、を有する。第１筒部１１は、軸方向に延び、後述するシャフト２０の柱部２０１と径方向に対向する。また、第１筒部１１は、突出部１１ａを有する。突出部１１ａは、第１筒部１１と円板部１２との接続部分に設けられる。突出部１１ａは、たとえば、円板部１２から軸方向に突出する段差である。円板部１２は、第１筒部１１の軸方向における下部から径方向の外方に延びる。マグネット保持部材１３は、円板部１２の径方向における外周部から軸方向の下方に延び、ロータマグネット１４を保持する。ロータマグネット１４は、マグネット保持部材１３の内側面に保持され、ステータ２１と径方向に対向し、第１ロータ１とともに周方向に回転可能である。ロータマグネット１４は、ステータ２１の外側面と径方向に対向して配置されている。より具体的には、マグネット保持部材１３の内側面において、異なる磁極が周方向において交互に複数配置されている。

静止部２は、クロスローラベアリング１３０及び第２ベアリング１５０を介して第２ロータ１４０を回転可能に支持する。静止部２は、シャフト２０と、ステータ２１と、ブラケット２２と、カバー２３と、基板２４と、ケーブル２５と、センサ２６と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）２７と、を有する。

シャフト２０は、固定軸である。シャフト２０は、軸方向に貫通する貫通孔２０ａを有する。より具体的には、貫通孔２０ａは、後述するように、柱部２０１と、蓋部２０２の円盤部２０２１及び筒部２０２２と、を貫通する空間である。

また、シャフト２０は、中心軸ＣＡに沿って延びる柱部２０１と、柱部２０１の軸方向における一方端（上端）に設けられる蓋部２０２と、を有する。柱部２０１は、貫通孔２０ａが貫通する筒状の中空部材である。なお、柱部２０１と蓋部２０２とは、図２のように互いに別に設けられる異なる部材であってもよいが、互いに繋がった単一部材であってもよい。

蓋部２０２は、円盤部２０２１と、筒部２０２２と、を有する。円盤部２０２１は、軸方向から見て、柱部２０１から径方向の外方に延びる。筒部２０２２は、円盤部２０２１の径方向における内周部から軸方向の下方に延びている。筒部２０２２は、円盤部２０２１から柱部２０１に向かって軸方向に延びて、柱部２０１の軸方向における一方端に繋げられている。筒部２０２２の軸方向における下部の内径は、柱部２０１の軸方向における上部の外径よりもわずかに大きくなっている。従って、筒部２０２２の軸方向における下部の内部に柱部２０１の軸方向における上部を嵌めることにより、筒部２０２２は柱部２０１の軸方向における上部に繋げられる。

ステータ２１は、径方向において第１ロータ１のマグネット保持部材１４と対向し、第１ロータ１を駆動する。ブラケット２２は、ステータ２１を内部に収容して、ステータ２１を保持する部材である。ブラケット２２は、図２に示すように壁部２２１を有する。より具体的には、モータ１１０は壁部２２１を有し、壁部２２１は、マグネット保持部材１４よりも径方向の外方においてマグネット保持部材１４と径方向に対向する。カバー２３は、ステータ２１及び基板２４の軸方向の下部を内部に収容して、ブラケット２２に取り付けられている。また、カバー２３はたとえば、多関節ロボットＲ（図１参照）の第１〜第３関節部分においてそれぞれ第１アームＲ１、第２アームＲ２、及び関節軸Ｒ３に固定される。具体的には、アクチュエータ１００ａのカバー２３は第１アームＲ１の一方端に固定される。アクチュエータ１００ｂのカバー２３は第２アームＲ２の一方端に固定される。アクチュエータ１００ｃのカバー２３は関節軸Ｒ３の一方端に固定される。

基板２４は、モータ１１０の軸方向における下端において、ブラケット２２の下面に取り付けられている。より具体的には、基板２４は、軸方向において柱部２０１を挟んでセンサ２６とは反対側に設けられている。基板２４は、ステータ２１と電気的に接続され、さらに、ケーブル２５及びＦＰＣ２７を介してセンサ２６とも電気的に接続されている。基板２４は、制御回路（不図示）、通信回路（不図示）などを搭載している。制御回路は、モータ１１０の駆動制御を行うとともに、第２ロータ１４０の回転位置を制御する機能を有する。通信回路は、たとえばＥｔｈｅｒｎｅｔ規格に準拠した入出力端子を内蔵し、アクチュエータ１００の外部にある機器と通信を行う機能を有する。従って、通信回路に接続した外部機器を用いて、アクチュエータ１００を制御することができる。

ケーブル２５は、貫通孔２０ａの内部を通る配線であり、センサ２６及び基板２４を電気的に接続する。こうすれば、後述するセンサマグネット１４６の回転位置を検出するセンサ２６は、軸方向にシャフト２０及びその柱部２０１を貫通する貫通孔２０ａの内部を軸方向に通じるケーブル２５を介して基板２４と接続される。こうすれば、シャフト２０よりも径方向の外方において、センサ２６及び基板２４を電気的に接続するケーブル２５をたとえば静止部２の外部に通す必要が無い。従って、径方向におけるアクチュエータ１００の小型化に寄与できる。

センサ２６は、たとえばホール素子であり、蓋部２０２に設けられている。センサ２６は、周方向に回転するセンサマグネット１４６の軌跡の一部と対向し、センサマグネット１４６の回転位置を検出する。センサ２６は、図２に示すように周方向に回転するセンサマグネット１４６の軌跡の一部と軸方向において対向する位置に設けられていてもよいし、周方向に回転するセンサマグネット１４６の軌跡の一部と径方向において対向する位置に設けられていてもよい。

ＦＰＣ２７は、センサ２６を搭載する屈曲可能なプリント基板であり、円盤部２０２１の下面に貼り付けられている。

第１ベアリング３は、第１ロータ１と静止部２のシャフト２０との間に設けられ、より具体的には、第１筒部１１と柱部２０１との間に設けられている。第１ベアリング３は、静止部２に対して、第１ロータ１を回転可能に支持する。第１ベアリング３には、たとえばボールベアリングなどを用いることができる。第１ベアリング３は、図２に示すように、静止部２が有するシャフト２０の柱部２０１と第１ロータ１とに固定されている。より具体的には、第１ベアリング３の内輪は柱部２０１の外側面に固定されている。また、第１ベアリング３の外輪は第１ロータ１の第１筒部１１の内側面に固定されている。

また、第１ベアリング３は、ロータマグネット１４及びステータ２１などを含むモータ１１０の磁気回路よりも軸方向の上方にあり、径方向において上記磁気回路とは重ならない。そのため、径方向において第１ベアリング３と上記磁気回路とが重なる場合よりも、モータ１１０の磁気回路の径方向におけるサイズを大きくしたり、アクチュエータ１００の径方向におけるサイズを小さくしてアクチュエータ１００の小型化を実現したりすることができる。

潤滑材４は、たとえばグリスであり、第１筒部１１の外側面と第２筒部１４３の内側面との間の空間の少なくとも一部を含む充填空間Ｓに充填されている。

幅縮小部５は、軸方向における充填空間Ｓの少なくとも一部において、充填空間Ｓの径方向における幅を小さくする。こうすれば、充填空間Ｓからその外部に漏れる潤滑材４の流れは幅縮小部５により抑制される。従って、充填空間Ｓからその外部に漏れ出る潤滑材４を低減できる。よって、簡易な構成で潤滑材４の漏れを抑制することができる。

幅縮小部５は、シール部材５１及び隙間部材５２のうちの少なくともどちらかを含む。シール部材５１は、径方向に延びる板状且つ軸方向から見て環状であり、図２では第１筒部１１との間に第１の隙間Ｓ１を形成している。隙間部材５２は、軸方向から見て環状である。隙間部材５２は、図２では、第２筒部１４３との間に第２の隙間Ｓ２を形成し、より具体的には、ハットギア１２２との間に第２の隙間Ｓ２を形成する。なお、幅縮小部５の構成は後に説明する。

＜１−２−２．減速機＞
次に、減速機１２０の構成を説明する。減速機１２０は、弾性ベアリング１２４を介して、第１ロータ１の回転を減速して第２ロータ１４０にトルクを伝達する。減速機１２０には、本実施形態では減速比１／１００の波動歯車装置である日本電産シンポ株式会社製のＦｌｅｘｗａｖｅ（登録商標）を採用しているが、本実施形態の例示に限定されない。アクチュエータ１００の減速機１２０には、遊星歯車装置などの他の減速機が採用されてもよい。

減速機１２０は、図２に示すように、インターナルギア１２１と、ハットギア１２２と、カム１２３と、弾性ベアリング１２４と、を有する。

インターナルギア１２１は、周方向に並ぶ歯が径方向の内側面に形成された剛性を有する内歯車である。インターナルギア１２１は、クロスローラベアリング１３０の内輪と第２ロータ１４０の後述する駆動出力部１４１とに連結され、これらとともに周方向に回転可能である。

ハットギア１２２は、軸方向に延びる円筒部分と、円筒部分の軸方向における上端を覆う円環部分とを有する。円環部分の中央に設けられた開口には、シャフト２０の柱部２０１が差し込まれている。ハットギア１２２の円筒部分は、径方向に変形可能である。また、円筒部分の径方向における外側面には、インターナルギア１２１の内側面に形成された歯の数よりも少ない数の歯が周方向に形成されている。

カム１２３は、軸方向から見て楕円形状であり、第１ロータ１に固定され、第１ロータ１とともに回転可能である。カム１２３の中央には、軸方向に貫通する開口が形成されている。この開口にシャフト２０の柱部２０１が差し込まれることにより、柱部２０１に対して中心軸ＣＡを中心にして、カム１２３が回転可能となっている。

弾性ベアリング１２４は、径方向に変形可能なベアリングであり、楕円形状のカム１２３の外周部に沿ってカム１２３の外側面に設けられている。弾性ベアリング１２４は、第１ベアリング３よりも径方向の外方において第１ロータ１に保持され、第２ロータ１４０を回転可能に支持している。弾性ベアリング１２４の内輪は、カム１２３に固定されており、カム１２３を介して第１ロータ１に取り付けられ、第１ロータ１とともに周方向に回転可能である。

弾性ベアリング１２４は、ハットギア１２２の円筒部分の内側に収容され、カム１２３の形状に応じてハットギア１２２の円筒部分を径方向に変形させる。より具体的には、弾性ベアリング１２４は、ハットギア１２２の円筒部分を径方向に押すことよって撓ませ、撓んだ部分の外側面に形成された歯をインターナルギア１２１の内側面に形成された歯と部分的に噛み合わせる。また、弾性ベアリング１２４は、第１ロータ１とともに回転することにより、ハットギア１２２とインターナルギア１２１との部分的な噛み合い位置を周方向に移動させる。この際、ハットギア１２２よりも歯の数が多いインターナルギア１２１は、ハットギア１２２の歯数とインターナルギア１２１の歯数との差に応じて、ハットギア１２２よりも低速で回転する。このような作用により、減速機１２０は、インターナルギア１２１に連結された第２ロータ１４０を、弾性ベアリング１２４及びハットギア１２２に駆動力を入力する第１ロータ１よりも低速で回転させる。

＜１−２−３．第２ロータ＞
次に、第２ロータ１４０の構成を説明する。第２ロータ１４０は、中心軸ＣＡを中心にして周方向に回転可能である。第２ロータ１４０は、駆動出力部１４１と、回転伝達部１４２と、筒状の第２筒部１４３と、ロータ支持部１４４と、マグネット支持部１４５と、センサマグネット１４６と、を有する。

駆動出力部１４１は、多関節ロボットＲ（図１参照）の第１〜第３関節部分においてそれぞれ作業部、第１アームＲ１、及び第２アームＲ２に連結される。そして、駆動出力部１４１は、作業部、第１アームＲ１、第２アームＲ２にアクチュエータ１００の駆動力を出力する。より具体的には、アクチュエータ１００ａの駆動出力部１４１は、作業部に連結されて、該作業部に駆動力を出力する。アクチュエータ１００ｂの駆動出力部１４１は、第１アームＲ１の他方端に連結されて、該第１アームＲ１に駆動力を出力する。アクチュエータ１００ｃの駆動出力部１４１は、第２アームＲ２の他方端に連結されて、該第２アームＲ２に駆動力を出力する。

回転伝達部１４２は、駆動出力部１４１及び第２筒部１４３と連結され、駆動出力部１４１及び第２筒部１４３とともに周方向に回転可能である。回転伝達部１４２は、第１ロータ１から入力され且つ減速機１２０で回転速度が減速された駆動力を第２ロータ１４０（特に駆動出力部１４１）に伝達する。回転伝達部１４２は、本実施形態では減速機１２０のインターナルギア１２１と同じ部材である。すなわち、インターナルギア１２１が回転伝達部１４２として機能している。但し、この例示に限定されず、回転伝達部１４２は、インターナルギア１２１とは別の部材であってもよい。別の部材である場合、回転伝達部１４２は、インターナルギア１２１と連結される。

第２筒部１４３は、軸方向に延び、第１筒部１１よりも径方向の外方に設けられている。第２筒部１４３は、回転伝達部１４２と連結されている。第２筒部１４３は、本実施形態ではクロスローラベアリング１３０の内輪と同じ部材である。すなわち、クロスローラベアリング１３０の内輪が第２筒部１４３として機能している。但し、この例示に限定されず、第２筒部１４３は、クロスローラベアリング１３０の内輪とは別の部材であってもよい。別の部材である場合、第２筒部１４３は、クロスローラベアリング１３０の内輪と連結される。

ロータ支持部１４４は、駆動出力部１４１に対する第２ベアリング１５０の取り付け位置を位置決めする。また、マグネット支持部１４５は、センサマグネット１４６を支持する。センサマグネット１４６は、第２ロータ１４０に設けられ、第２ロータ１４０とともに周方向に回転可能である。センサマグネット１４６は、本実施形態では周方向に異なる磁極が交互に形成され、センサ２６と対向して配置されている。但し、センサマグネット１４６は、本実施形態の例示に限定されず、異なる磁極のマグネット片が周方向に交互に複数配置された構成であってもよい。

＜１−２−４．幅縮小部の構成＞
次に、幅縮小部５の構成を第１〜第３構成例を挙げて説明する。

＜１−２−４−１．第１構成例＞
まず、幅縮小部５の第１構成例を説明する。図３は、幅縮小部５の第１構成例を示す断面図である。なお、図３は、図２において破線で囲まれた部分に対応している。第１構成例では図３に示すように、幅縮小部５は、シール部材５１と、隙間部材５２と、を含む。

シール部材５１は、ブラケット２２の壁部２２１の軸方向における上端に設けられ、壁部２２１の上端から径方向の内方に延びている。シール部材５１の径方向における外端部は、幅縮小部５が少なくともシール部材５１を含む場合、壁部２１１に設けられ、より具体的には壁部２１１の上面に固定されている。シール部材５１の径方向における内端部は、第１筒部１１に対向し、第１筒部１１の径方向における外側面との間に微小な第１の隙間Ｓ１を形成する。なお、軸方向におけるシール部材５１と第１筒部１１との間の間隔（すなわち、両者間の最短距離であって、径方向における第１の隙間Ｓ１の幅Ｗ）は、たとえば０．０５［ｍｍ］である。充填空間Ｓにシール部材５１を設けることにより、充填空間Ｓからその外部に漏れる潤滑材４の流れを抑制できる。また、充填空間Ｓにシール部材５１を設けても、充填空間Ｓの容積はさほど低減しない。従って、充填空間Ｓにおける潤滑材４の充填量をさほど低減することなく、潤滑材４の漏れを抑制できる。

隙間部材５２は、図３では第１筒部１１に設けられる。隙間部材５２の軸方向における位置は、突出部１１ａにより決定される。より具体的には、隙間部材５２が第１筒部１１に設けられる際、隙間部材５２の軸方向における下端が突出部１１ａの上面に接することにより、軸方向において隙間部材５２が位置決めされる。なお、突出部１１ａは、図３では第１筒部１１と繋がっているが、この例示に限定されず、第１筒部１１と繋がっていなくてもよい。すなわち、突出部１１ａは、径方向において第１筒部１１から離れた位置で円板部１２から軸方向の上方に突出していてもよい。

また、隙間部材５２は、軸方向における上部に、傾斜部５２１を有する。隙間部材５２の傾斜部５２１は、軸方向の上部に、軸方向と交差する傾斜面５２１ａを有する。図３において、傾斜面５２１ａの第２筒部１４３側の外周縁は、傾斜面５２１ａの第１筒部１１側の内周縁よりも軸方向の上方にある。より具体的には、隙間部材５２の軸方向における上部が傾斜部５２１であり、隙間部材５２の弾性ベアリング１２４に向く上面が傾斜面５２１ａである。こうすれば、傾斜面５２１ａを有する隙間部材５２が製造し易くなる。また、隙間部材５２の形状が簡素であるため、該形状が複雑である場合と比較して、隙間部材５２の強度を高めることができる。

第１構成例では、充填空間Ｓに充填された潤滑材４は、シール部材５１及び隙間部材５２によるラビリンス構造を有する空間を流れる。図４は、第１構成例における潤滑剤４の流れを示す断面図である。図４に示すように、シール部材５１は第１の隙間Ｓ１を形成し、隙間部材５２は第２の隙間Ｓ２を形成する。さらに、シール部材５１は、軸方向において隙間部材５２と第１ロータ１の円板部１２との間に設けられる。こうすれば、潤滑材４が充填される充填空間Ｓにラビリンス構造の空間を形成できる。潤滑材４は、充填空間Ｓからその外部に向かって流れる際、ラビリンス構造の空間を流れることになる。具体的には、潤滑材４は、環状の隙間部材５２による第２の隙間Ｓ２、環状のシール部材５１と環状の隙間部材５２との間、環状のシール部材５１の径方向における内端部と第１筒部１１との間の第１の隙間Ｓ１、及び、環状のシール部材５１と環状の円板部１１との間を通じる必要がある。従って、潤滑材４は、充填空間Ｓからその外部に流れ難くなる。よって、潤滑材４の漏れをさらに抑制できる。

なお、図３及び図４の例示に限定されず、シール部材５１の径方向における外端部は、減速機１２０が有するハットギア１２２の軸方向における下端に設けられていてもよい。すなわち、幅縮小部５は少なくともシール部材５１を含む場合、シール部材５１の径方向における外端部は、減速機１２０に設けられていてもよい。

また、第２筒部１４３が充填空間Ｓに直接に面して潤滑材４と直接に接する場合、隙間部材５２は、第２筒部１４３に設けられてもよい。図５は、幅縮小部５の第１構成例の変形例を示す断面図である。図５は、図２において破線で囲まれた部分に対応している。第２筒部１４３に設けられた隙間部材５２は、図５に示すように、第１筒部１１との間に第３の隙間Ｓ３を形成する。また、傾斜部５２１の傾斜面５２１ａの第１筒部１１側の内周縁は、図５では、傾斜面５２１ａの第２筒部１４３側の外周縁よりも軸方向の上方にある。

このように、隙間部材５２は、第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材に設けられていればよい。そして、隙間部材５２は、径方向において第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの他方の部材との間に第２の隙間Ｓ２もしくは第３の隙間Ｓ３を形成する。充填空間Ｓに隙間部材５２を設けることにより、軸方向において上述の第２の隙間Ｓ２が長いほど、該第２の隙間Ｓ２もしくは第３の隙間Ｓ３を通じる潤滑材４は流れ難くなる。従って、軸方向における上述の第２の隙間Ｓ２もしくは第３の隙間Ｓ３の長さに応じて、充填空間Ｓからその外部に漏れる潤滑材４の流れを抑制できる。

また、図５のように、第２筒部１４３が充填空間Ｓに直接に面して潤滑材４と直接に接する場合、軸方向において隙間部材５２の位置決めを行う突出部１４３ａが第２筒部１４３に設けられていてもよい。突出部１４３ａは、第２筒部１４３から第１筒部１１に向かって径方向に突出する。隙間部材５２が第２筒部１４３に設けられる際、隙間部材５２の軸方向における下端が突出部１４３ａの上面に接することにより、軸方向において隙間部材５２が位置決めされる。

このように、第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材は、他方の部材に向かって径方向に突出する突出部１１ａ、１４３ａを有していてもよい。この場合、隙間部材５２は、軸方向において突出部１１ａ、１４３ａと接する。こうすれば、隙間部材５２の軸方向における位置は、突出部１１ａ、１４３ａにより決定される。より具体的には、隙間部材５２の軸方向における下端が突出部１１ａ、１４３ａの上面に接することにより、突出部１１ａ、１４３ａによって隙間部材５２の軸方向における位置決めができる。よって、隙間部材５２を容易に取り付けでき、取付作業の効率も向上する。

さらに、第２筒部１４３が充填空間Ｓに直接に面して潤滑材４と直接に接する場合、シール部材５１の径方向における外端部は、第２筒部１４３の軸方向における下端に設けられてもよい。すなわち、幅縮小部５は少なくともシール部材５１を含む場合、シール部材５１の径方向における外端部は、第２筒部１４３に設けられていてもよい。

シール部材５１及び隙間部材５２を第２筒部１４３に設ける構成は、たとえば、減速機１２０が、波動歯車装置以外のたとえば遊星減速機であってもよい。

また、隙間部材５２は、図３〜図５では第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材とは異なる部材である。但し、隙間部材５２の構成は、これらの例示に限定されない。図６は、幅縮小部５の第１構成例の他の変形例を示す断面図である。図６は、図２において破線で囲まれた部分に対応している。図６のように、幅縮小部５が、少なくとも隙間部材５２を含む場合、隙間部材５２は、第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材との一体成型品であってもよい。より具体的には、第１筒部１１に設けられた隙間部材５２は、図６に示すように、第１筒部１１と単一部材であってもよく、言い換えると、第１筒部１１の一部であってもよい。また、第２筒部１４３に設けられた隙間部材５２は、第２筒部１４３と単一部材であってもよく、言い換えると、第２筒部１４３の一部であってもよい。こうすれば、アクチュエータ１００の部品点数を削減できるので、製造コストを低減でき、生産効率を向上できる。なお、隙間部材５２の材料は、第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材と同じであってもよいし、該一方の部材とは異なっていてもよい。

また、隙間部材５２において、傾斜部５２１の傾斜面５２１ａの径方向における第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材側の周縁は、他方の部材側の周縁よりも軸方向の弾性ベアリング１２４側にある。さらに、図３及び図５に例示するように、隙間部材５２から弾性ベアリング１２４に向かう軸方向に対する傾斜面５２１ａの傾斜角度θは鋭角である。こうすれば、傾斜面５２１ａによって、潤滑材４が第２の隙間Ｓ２もしくは第３の隙間Ｓ３に向かって流れ難くなる。従って、潤滑材４の漏れをさらに抑制できる。

なお、図３〜図６では、また、隙間部材５２の軸方向における上面の全体が傾斜面５２１ａとなっている。但し、これらの例示には限定されず、傾斜部５２１は隙間部材５２の軸方向における上部の一部であってもよい。さらに、傾斜面５２１ａは傾斜部５２１の上面の一部であってもよい。図７は、傾斜部５２１及び傾斜面５２１ａの他の一例を示す断面図である。図７は、図２において破線で囲まれた部分に対応している。

図７に示すように、傾斜部５２１は、隙間部材５２の軸方向における上部の一部であってもよい。さらに、傾斜部５２１は、隙間部材５２の上面から軸方向の上方に向かって突出していてもよく、より具体的には該上面の径方向における一部の領域から軸方向の上方に突出していてもよい。また、傾斜部５２１は、周方向に延びていてもよく、好ましくは環状とされる。この際、軸方向から見て、傾斜部５２１は、隙間部材５２の上面と重なる。なお、上面は、隙間部材５２の弾性ベアリング１２４に向く面である。軸方向の上方は、軸方向の弾性ベアリング１２４側である。こうすれば、隙間部材４により低減する充填空間Ｓの容積は、隙間部材５２の上面が傾斜面５２１ａとなる場合よりも少ない。また、傾斜面５２１ａにより潤滑材４が第２の隙間Ｓ２に向かって流れ難くなる。従って、充填空間Ｓに充填可能な潤滑材４の量の低減を抑制しつつ、潤滑材４の漏れをさらに抑制できる。

また、隙間部材５２の上面における傾斜部５２１の径方向における位置は、隙間部材５２の内側面よりも径方向の外方であり、且つ、隙間部材５２の外側面よりも径方向の内方であってもよいが、好ましくは、軸方向から見て隙間部材５２の内側面又は外側面と重なる。より具体的には、軸方向から見て、径方向における第１筒部１１及び第２筒部１４３のうちの一方の部材よりも他方の部材側において、傾斜面５２１ａの周縁は隙間部材５２１の周縁と重なることが好ましい。つまり、隙間部材５２が第１筒部１１に設けられている場合、軸方向から見て、径方向における第１筒部１１よりも第２筒部１４３側となる径方向の外方において、傾斜面５２１ａの周縁は隙間部材５２１の外周縁と重なることが好ましい。また、隙間部材５２が第２筒部１４３に設けられている場合、軸方向から見て、径方向における第２筒部１４３よりも第１筒部１１側となる径方向の内方において、傾斜面５２１ａの周縁は隙間部材５２１の内周縁と重なることが好ましい。こうすれば、潤滑材４が第２の隙間Ｓ２もしくは第３の隙間Ｓ３に向かってより流れ難くなる。

また、幅縮小部５は、第１構成例ではシール部材５１及び隙間部材５２の両方を有しているが、第１構成例の例示に限定されず、シール部材５１及び隙間部材５２のうちの一方を有し且つ他方を有さない構成であってもよい。

＜１−２−４−２．第２構成例＞
図８は、幅縮小部５の第２構成例を示す断面図である。なお、図８は、図２において破線で囲まれた部分に対応している。第２構成例では図８に示すように、幅縮小部５は、シール部材５１を含むが、隙間部材５２を含んでいない。また、シール部材５１の径方向における外端部は、図８に示すように壁部２２１に設けられる。

或いは、シール部材５１の径方向における外端部は、図８の例示に限定されず、減速機１２０又は第２筒部１４３のうちのどちらかに設けられていてもよい。より具体的には、シール部材５１の径方向における外端部は、減速機１２０のハットギア１２２の軸方向における下部に設けられていてもよい。また、第２筒部１４３が充填空間Ｓに直接に面して潤滑材４と直接に接する場合、シール部材５１の径方向における外端部は、第２筒部１４３の軸方向における下部に設けられていてもよい。

第２構成例では、潤滑材４は、充填空間Ｓからその外部に向かって流れる際、環状のシール部材５１の径方向における内端部と第１筒部１１との間の第１の隙間Ｓ１、及び、環状のシール部材５１と環状の円板部１１との間を通じる必要がある。従って、潤滑材４は、シール部材５１がアクチュエータ１００に設けられない構成と比較して、充填空間Ｓからその外部に流れ難くなる。よって、潤滑材４の漏れをシール部材５１によって抑制できる。

＜１−２−４−３．第３構成例＞
図９は、幅縮小部５の第３構成例を示す断面図である。なお、図９は、図２において破線で囲まれた部分に対応している。第３構成例では図９に示すように、幅縮小部５は、少なくとも隙間部材５２を含む。また、隙間部材５２は、第１筒部１１に設けられて、円板部１２と接する。そして、隙間部材５２は、径方向において第２筒部１４３との間に第２の隙間Ｓ２を形成し、より具体的にはハットギア１２２の軸方向に延びる円筒部分との間に第２の隙間Ｓ２を形成する。こうすれば、第１ロータ１の円板部１２によって隙間部材５２の軸方向における位置決めができる。よって、隙間部材５２の容易に取り付けでき、取付作業の効率も向上する。

第３構成例では、潤滑材４が充填空間Ｓからその外部に向かって流れる際、潤滑材４は、環状の隙間部材５２による第２の隙間Ｓ２を通じる必要がある。従って、潤滑材４は、幅縮小部５がアクチュエータ１００に設けられない構成と比較して、充填空間Ｓからその外部に流れ難くなる。よって、潤滑材４の漏れを隙間部材５２によって抑制できる。

＜２．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。

本発明は、ロボットなどに取り付けられるアクチュエータに有用である。

１００、１００ａ〜１００ｃ・・・アクチュエータ、１１０・・・モータ、１・・・第１ロータ、１１・・・第１筒部、１１ａ・・・突出部、１２・・・円板部、１３・・・マグネット保持部材、１４・・・ロータマグネット、２・・・静止部、２０・・・シャフト、２０ａ・・・貫通孔、２０１・・・柱部、２０２・・・蓋部、２０２１・・・円盤部、２０２２・・・筒部、２１・・・ステータ、２２・・・ブラケット、２２１・・・壁部、２３・・・カバー、２４・・・基板、２５・・・ケーブル、２６・・・センサ、２７・・・ＦＰＣ、３・・・第１ベアリング、４・・・潤滑材、５・・・幅縮小部、５１・・・シール部材、５２・・・隙間部材、５２１・・・傾斜部、５２１ａ・・・傾斜面、１２０・・・減速機、１２１・・・インターナルギア、１２２・・・ハットギア、１２３・・・カム、１２４・・・弾性ベアリング、１３０・・・クロスローラベアリング、１４０・・・第２ロータ、１４１・・・駆動出力部、１４２・・・回転伝達部、１４３・・・第２筒部、１４３ａ・・・突出部、１４４・・・ロータ支持部、１４５・・・マグネット支持部、１４６・・・センサマグネット、１５０・・・第２ベアリング、ＣＡ・・・中心軸、Ｓ・・・充填空間、Ｓ１・・・第１の隙間、Ｓ２・・・第２の隙間、Ｓ３・・・第３の隙間、Ｒ・・・多関節ロボット、Ｒ１・・・第１アーム、Ｒ２・・・第２アーム、Ｒ３・・・関節軸、Ｒ４・・・基台

Claims

上下方向に延びる中心軸を中心にして周方向に回転可能な第１ロータ、及び前記第１ロータを駆動するステータを有するモータと、
前記中心軸を中心にして周方向に回転可能な第２ロータと、
ベアリングを介して、前記第１ロータの回転を減速して前記第２ロータにトルクを伝達する減速機と、を備え、
前記モータは、
前記ステータに対向するロータマグネットと、
前記ロータマグネットを保持するマグネット保持部材と、
前記マグネット保持部材よりも径方向の外方において前記マグネット保持部材と径方向に対向する壁部と、を有し、
前記第１ロータは、軸方向に延びる第１筒部を有し、
前記第２ロータは、軸方向に延びる第２筒部を有し、
前記第２筒部は、前記第１筒部よりも径方向の外方に設けられ、
前記第１筒部の外側面と前記第２筒部の内側面との間の空間の少なくとも一部を含む充填空間に潤滑材が充填され、
軸方向における前記充填空間の少なくとも一部において、前記充填空間の径方向における幅を小さくする幅縮小部をさらに備え、
前記幅縮小部は、少なくともシール部材を含み、
前記シール部材は、径方向に延びる板状且つ軸方向から見て環状であり、
前記シール部材の径方向における内端部は、前記第１筒部に対向し、前記第１筒部の径方向における外側面との間に第１の隙間を形成し、
前記シール部材の径方向における外端部は、前記壁部に設けられるアクチュエータ。
上下方向に延びる中心軸を中心にして周方向に回転可能な第１ロータ、及び前記第１ロータを駆動するステータを有するモータと、
前記中心軸を中心にして周方向に回転可能な第２ロータと、
ベアリングを介して、前記第１ロータの回転を減速して前記第２ロータにトルクを伝達する減速機と、を備え、
前記第１ロータは、軸方向に延びる第１筒部を有し、
前記第２ロータは、軸方向に延びる第２筒部を有し、
前記第２筒部は、前記第１筒部よりも径方向の外方に設けられ、
前記第１筒部の外側面と前記第２筒部の内側面との間の空間の少なくとも一部を含む充填空間に潤滑材が充填され、
軸方向における前記充填空間の少なくとも一部において、前記充填空間の径方向における幅を小さくする幅縮小部をさらに備え、
前記幅縮小部は、少なくともシール部材を含み、
前記シール部材は、径方向に延びる板状且つ軸方向から見て環状であり、
前記シール部材の径方向における内端部は、前記第１筒部に対向し、前記第１筒部の径方向における外側面との間に第１の隙間を形成し、
前記シール部材の径方向における外端部は、前記減速機及び前記第２筒部のうちのどちらかに設けられるアクチュエータ。
前記幅縮小部は、更に隙間部材を含み、
前記隙間部材は、軸方向から見て環状であり、前記第１筒部及び前記第２筒部のうちの一方の部材に設けられ、径方向において前記第１筒部及び前記第２筒部のうちの他方の部材との間に第２の隙間を形成する請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
前記隙間部材と、前記第１筒部及び前記第２筒部のうちの前記一方の部材とは一体成型品である請求項３に記載のアクチュエータ。
前記第１筒部及び前記第２筒部のうちの前記一方の部材は、前記他方の部材に向かって径方向に突出する突出部を有し、
前記隙間部材は、軸方向において前記突出部と接する請求項３又は請求項４に記載のアクチュエータ。
前記第１ロータは、前記第１筒部から径方向の外方に延びる円板部をさらに有し、
前記突出部は、さらに前記円板部から軸方向に突出する段差である請求項５に記載のアクチュエータ。
前記第１ロータは、前記第１筒部から径方向の外方に延びる円板部をさらに有し、
前記隙間部材は、前記第１筒部に設けられて、前記円板部と接し、径方向において前記第２筒部との間に前記第２の隙間を形成する請求項３又は請求項４に記載のアクチュエータ。
前記第１ロータは、前記第１筒部から径方向の外方に延びる円板部をさらに有し、
前記シール部材は、軸方向において前記隙間部材と前記円板部との間に設けられる請求項３〜請求項６のいずれかに記載のアクチュエータ。
前記隙間部材は、傾斜部を有し、
前記傾斜部において、傾斜面の径方向における前記第１筒部及び前記第２筒部のうちの前記一方の部材側の周縁は、前記他方の部材側の周縁よりも軸方向の前記ベアリング側にある請求項３〜請求項８のいずれかに記載のアクチュエータ。
前記隙間部材から前記ベアリングに向かう軸方向に対する前記傾斜面の傾斜角度は鋭角である請求項９に記載のアクチュエータ。
前記隙間部材の前記ベアリングに向く面が前記傾斜面である請求項９又は請求項１０に記載のアクチュエータ。
前記傾斜部は、前記隙間部材の前記ベアリングに向く面から軸方向の前記ベアリング側に向かって突出し、
軸方向から見て、前記傾斜部は、前記隙間部材の前記ベアリングに向く面の一部と重なる請求項９又は請求項１０に記載のアクチュエータ。
軸方向から見て、径方向における前記第１筒部及び前記第２筒部のうちの前記一方の部材よりも前記他方の部材側において、前記傾斜面の周縁は前記隙間部材の周縁と重なる請求項１２に記載のアクチュエータ。