JP7349894B2 - 駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は駆動装置に関する。
特許文献1には、背景技術として、ブレーキ収容空間とエンコーダ収容空間との間に粉塵の移動を防止する遮蔽壁を有する駆動装置が示されている。さらに、特許文献1には、遮蔽壁を設けない替わりに、光式エンコーダに風を流して粉塵の付着を防止するラジアルファンを備えた駆動装置が示されている。
特開平10-225064号公報
上述した駆動装置のように、ブレーキ収容空間から別の収容空間へ粉塵が侵入することを防止する遮蔽壁を設けると、遮蔽壁と回転軸部との接触部分において摺動抵抗損失が生じるという課題がある。また、遮蔽壁の代替手段として電気駆動される手段を設けると、その駆動のために損失が生じるという課題がある。
本発明は、損失の増大を抑制しつつブレーキ収容空間から別の収容空間への異物の流通を抑制できる駆動装置を提供することを目的とする。
本発明に係る駆動装置は、
モータと、ブレーキと、検出部と、前記モータ、前記ブレーキ及び前記検出部の構成部材を収容するケーシングと、前記ケーシングに対して相対的に回転する回転軸部とを備え、前記ブレーキの構成部材を収容するブレーキ収容空間と、前記検出部の構成部材を収容する検出部収容空間と、が連通している駆動装置であって、
前記ブレーキ収容空間と前記検出部収容空間との間に異物の流通を阻害する第1阻害壁を備え、
前記第1阻害壁は、前記ケーシング側に支持され前記ケーシング側から径方向内側に突出する第1固定壁と、前記回転軸部側に支持され前記回転軸部側から径方向外側に突出する第1回転壁と、を有し、
前記第1固定壁の内周と前記第1回転壁の外周とが、第1径方向隙間を挟んで径方向に対向し、
前記ブレーキ収容空間と前記検出部収容空間が、前記第1径方向隙間を介して連通している。
本発明に係るもう一態様の駆動装置は、
モータと、ブレーキと、前記モータ及び前記ブレーキの構成部材を収容するケーシングと、前記ケーシングに対して相対的に回転する回転軸部とを備え、前記モータの構成部材を収容するモータ収容空間と、前記ブレーキの構成部材を収容するブレーキ収容空間と、が連通している駆動装置であって、
前記モータ収容空間と前記ブレーキ収容空間との間に異物の流通を阻害する第2阻害壁を備え、
前記第2阻害壁は、前記ケーシング側に支持され前記ケーシング側から径方向内側に突出する第2固定壁と、前記回転軸部側に支持され前記回転軸部側から径方向外側に突出する第2回転壁と、を有し、
前記第2固定壁の内周と前記第2回転壁の外周とが、第2径方向隙間を挟んで径方向に対向し、
前記ブレーキ収容空間と前記モータ収容空間が、前記第2径方向隙間を介して連通している。
本発明によれば、損失の増大を抑制しつつブレーキ収容空間から別の収容空間への異物の流通を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。 図1の駆動装置を示す斜視図である。 ブレーキ部分を拡大した断面図である。 第1固定壁を示す斜視図である。 第1阻害壁の変形例1を示す図である。 第1阻害壁の変形例2を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。図2は、実施形態に係る駆動装置の斜視図である。図3は、ブレーキ部分を拡大した断面図である。
本実施形態の駆動装置1は、回転動力を出力する装置であり、用途は特に限定されないが、例えば人と協働して作業を行う協働ロボットの関節駆動装置として使用することができる。以下、中心軸O1に沿った方向を軸方向、中心軸O1の半径方向を径方向、中心軸O1を中心とする回転方向を周方向と呼ぶ。中心軸O1は、出力部材16の軸部16c及びロータ軸13の中心軸である。さらに、中心軸O1の軸方向において、出力部材16がある方(図1の左方)を出力側、その反対側(図1の右方)を反出力側又は入力側と呼ぶ。
駆動装置1は、装置外の支持部材201に連結されるケーシング11と、回転動力を発生するモータ(電動モータ)12と、モータ12によりトルクが入力されるロータ軸13と、ロータ軸13に制動力を付与可能なブレーキ14と、ロータ軸13の回転運動を減速する減速機構15と、減速機構15により減速された回転運動を装置の外部(相手部材202)へ出力する出力部材16と、電気回路が搭載された回路部17と、ロータ軸13及び出力部材16の回転を検出する検出部18とを備える。回路部17には、モータ12の駆動回路が搭載されたモータドライバ基板と、検出部18の検出回路が搭載されたエンコーダ基板とが含まれる。検出部18には、ロータ軸13の回転を検出する入力側回転検出器18Aと出力部材16の回転を検出する出力側回転検出器18Bとが含まれる。減速機構15、モータ12、ブレーキ14、検出部18、並びに、回路部17が、この順で出力側から反出力側へ並んで配置されている。
ケーシング11と回転軸部(ロータ軸13、起振体15a又は軸部16c)との間には、検出部18の構成部材を収容する検出部収容空間W1と、ブレーキ14の構成部材を収容するブレーキ収容空間W2と、モータ12の構成部材を収容するモータ収容空間W3とが設けられる。駆動装置1は、さらに、検出部収容空間W1とブレーキ収容空間W2との間に、異物の流通を阻害する第1阻害壁31を備え、ブレーキ収容空間W2とモータ収容空間W3との間に、異物の流通を阻害する第2阻害壁32を備える。
ケーシング11は、互いに連結された中空筒状又は環状の部材11a~11gを含み、装置外の支持部材201と連結されて支持される。以下、部材11a~11gの具体的な構造例について説明するが、ケーシング11はこの具体例に限られるものではない。
部材11aは、反出力側において軸部16cの一端部周辺を覆う。部材11aは、軸方向に貫通する貫通孔を有し、部材11aの貫通孔が軸部16cの貫通孔と連通する。部材11aは、軸受21の外輪に軸方向から当接する。部材11aは、部材11bにボルト(連結部材)を介して連結される。
部材11bは、回路部17を径方向及び軸方向の反出力側から覆い、軸受21の外輪を内嵌し、部材11cにボルトを介して連結される。
部材11cは、検出部18の径方向外方に位置し、検出部18を径方向から覆う。部材11cは、部材11b及び部材11dとボルトを介して連結される。部材11cは、周方向の一部において、モータ12及びブレーキ14の配線を引き出す配線引出孔11c1を有する。
部材11dは、ブレーキ14の径方向外方に位置し、ブレーキ14を径方向から覆い、ブレーキ14の固定側の部材を支持する。部材11dは、反出力側に突出した環状突出部11dtを有する。環状突出部11dtは、部材11dの最大外径よりも小径であり、部材11cに嵌入(インロー嵌合)される。部材11dは、反出力側において周方向の複数箇所にフランジ部11d1を有し、フランジ部11d1がボルトを介して部材11cに連結される。さらに、部材11dは、出力側において周方向の複数箇所にフランジ部11d2を有し、フランジ部11d2がボルトを介して部材11eに連結される。部材11dは、フランジ部11d1、11d2以外の外周部に配置されたフィン部11d3を備える。フィン部11d3は、径方向に延在しかつ周方向に広がる複数の放熱フィンを含む。フィン部11d3において、フランジ部11d1、11d2のボルト穴に対応する箇所(ボルト穴を軸方向に延長したときにボルト穴と重なる箇所)には、ボルト及び工具の先を通す貫通孔11d4、11d5が設けられている。
部材11eは、モータ12の径方向外方に位置し、モータ12を径方向から覆い、モータ12の固定側の部材を支持する。部材11eは、反出力側に突出した環状突出部11et1と、出力側に突出した環状突出部11et2とを有する。反出力側の環状突出部11et1は、部材11eの最大外径よりも小径であり、部材11dに嵌入(インロー嵌合)される。出力側の環状突出部11et2は、部材11eの最大外径よりも小径であり、部材11fに嵌入(インロー嵌合)される。部材11eは、周方向における複数箇所にフランジ部11e1を有し、フランジ部11e1がボルトを介して部材11d、11fと連結される。部材11eは、フランジ部11e1以外の外周部に配置されたフィン部11e2を備える。フィン部11e2は、径方向に延在しかつ周方向に広がる複数の放熱フィンを含む。当該フィン部11e2と、上述した部材11dのフィン部11d3とは隣接し、フィン部11e2には、フィン部11d3の貫通孔11d4に連続する位置(貫通孔11d4を延長したときに重なる位置)に、ボルト及び工具を通す貫通孔11e3が設けられている。
部材11fは、モータ12の出力側を覆い、減速機構15の反出力側に配置された軸受23の外輪が内嵌される。部材11fは、軸受23を介して起振体15aを回転自在に支持する。部材11fは、隣接する部材11eのフランジ部11e1に対応する位置にフランジ部11f1を有し、隣接するフランジ部11f1、11e1がボルトを介して連結される。フランジ部11f1、11e1において、部材11f、11eを連結するためのボルト穴と、それよりも反出力側において部材11e、11dを連結するためのボルト穴とは、同軸上に配置されてもよい。部材11fは、さらに、減速機構15の構成部材(第1内歯歯車15d)とボルトを介して連結される。部材11fは、出力側に突出した環状突出部11ftを有する。環状突出部11ftは、部材11fの最大外径よりも小径であり、第1内歯歯車15dに嵌入(インロー嵌合)される。
部材11gは、出力側の端部で出力部材16を径方向から覆い、軸受22の外輪及びシール25を内嵌する。部材11gは、軸受22を介して出力部材16を回転自在に支持する。部材11gは、径方向に張り出したフランジ部11g1を有し、フランジ部11g1が、減速機構15の構成部材(第1内歯歯車15d)とボルトを介して連結され、さらに、第1内歯歯車15dを共締めした状態で、支持部材201にボルトを介して連結される。減速機構15において、第1内歯歯車15dは、第2内歯歯車15eの径方向外側を覆うように第2内歯歯車15eよりも出力側まで張り出した部位を有し、この部位が部材11gと連結される。第1内歯歯車15dの出力側まで張り出し部位には、出力側に突出した環状突出部15dtが設けられる。環状突出部15dtは、第1内歯歯車15dの最大外径よりも小径であり、部材11gに嵌入(インロー嵌合)される。部材11gのフランジ部11g1において、周方向に異なる複数の位置には、減速機構15の構成部材に設けられたネジ穴に連通するボルト挿通孔11g5と、減速機構15の構成部材に設けられたボルト挿通孔に連通するネジ穴11g4とを有する。ボルト挿通孔11g5を介した部材11g及び第1内歯歯車15dの直接の連結と、ネジ穴11g4を介した第1内歯歯車15dを共締めした部材11g及び支持部材201の連結とを合わせて、部材11gと第1内歯歯車15dとの規定の連結強度が達成される。
さらに、部材11gは、径方向内方に突出して、軸受22の軸方向位置及びシール25の軸方向位置を決める位置決め突起(リング部)11g2を有する。さらに、部材11gは、軸方向に延在してシール25を収容する筒状延在部11g3を有する。筒状延在部11g3は、軸受22の出力側で、フランジ部11g1より出力側に延在している。
出力部材16は、互いに連結された部材16a、16b及び軸部16cを含み、ケーシング11に軸受21、22を介して回転可能に支持されている。出力部材16は、ホロー構造(中空筒状)を有している。出力部材16は、出力側に一部が露出され、露出された部分が、相手部材202に連結される。より具体的には、軸部16cは、減速機構15を貫通して検出部18及び回路部17が配置される反出力側まで延在する。軸部16cには、出力側回転検出器18Bの回転部18Baが固定されている。軸部16cは、出力側において部材16aに締まり嵌めされている。部材16bは、減速機構15の第2内歯歯車15eとボルトにより連結され、減速機構15の出力側の軸受24の外輪を内嵌する。部材16bは、減速機構15から減速された回転運動を導入し、軸受24を介して起振体15aを回転自在に支持する。
部材16aは、部材16bの出力側に配置され、軸部16cを内嵌し、かつ、軸受22の内輪を外嵌する。部材16aは、ボルトの軸部を通しかつボルトの頭部を収容するボルト挿通孔16a1と、ボルトの軸部を通すボルト挿通孔16a2とを有する。ボルト挿通孔16a1、16a2は、隣接する部材16bの複数のネジ穴16b1のいずれかに連通する。部材16bは、ボルト挿通孔16a1に挿通されたボルトを介して部材16bに直接に連結(仮止め)される。さらに、部材16aは、ボルト挿通孔16a2に挿通されたボルトを介して、相手部材202と部材16bとの間で共締めされる。すなわち、相手部材202は、ボルト挿通孔16a2を介して部材16bのネジ穴に螺合されたボルトを介して出力部材16に連結される。部材16aは、上記の部材16bへの直接の連結(周方向に位置が異なる4本のボルトによる連結)と、部材16bと相手部材202とに挟まれた共締め(周方向に位置が異なる8本のボルトによる連結)とにより、部材16bに対する規定の連結強度が達成される。
部材16aは、ケーシング11の筒状延在部11g3と径方向に対向する筒状部16a3を有する。筒状部16a3は、ボルト挿通孔16a1よりも出力側に配置されている。筒状部16a3には、シール25のリップ部が接触するスリーブ26が外嵌され、スリーブ26とケーシング11の筒状延在部11g3との間にシール25が配置される。なお、出力部材16の構造は、上述の具体例に限られない。
モータ12は、ステータ12aと、中空筒状のロータ12bとを有する。ロータ12bは、永久磁石により構成され、ステータ12aは電磁石により構成される。ロータ軸13は、ホロー構造を有し、出力部材16の軸部16cに間隙を挟んで外嵌されている。ロータ軸13は、モータ12のロータ12bと連結されている。モータ12及びロータ軸13は、減速機構15の反出力側に配置されている。ロータ軸13には、反出力側において、入力側回転検出器18Aの回転部18Aaがハブ部材18cを介して固定されている。
減速機構15は、筒型の撓み噛合式歯車機構であり、起振体15aと、起振体軸受15bと、起振体15aの回転により撓み変形する外歯歯車15cと、外歯歯車15cと噛合う第1内歯歯車15d及び第2内歯歯車15eとを備える。なお、減速機構は、筒型の撓み噛合い式歯車機構に限定されるものではなく、各種の減速機構を採用でき、例えばカップ型やシルクハット型の撓み噛合い式歯車機構、偏心揺動型減速機構、単純遊星型減速機構であってもよい。また、減速機構を設けなくてもよい。起振体15aは、ホロー構造を有し、間隙を挟んで出力部材16の軸部16cに外側に配置される。起振体15aは、ロータ軸13に連結(例えばスプライン連結)され、ロータ軸13と一体的に回転する。起振体15aは、その軸部が軸受23、24を介してケーシング11及び出力部材16に回転可能に支持されている。起振体15aは、軸部における軸方向に垂直な断面外形が中心軸O1を中心とする円形であり、起振体軸受15bが接触する部分における軸方向に垂直な断面外形が例えば楕円状である。外歯歯車15cは可撓性を有する。第1内歯歯車15dは、ケーシング11に連結され、外歯歯車15cの軸方向における反出力側の範囲に噛合う。第2内歯歯車15eは、出力部材16に連結され、外歯歯車15cの軸方向における出力側の範囲に噛合う。
減速機構15においては、起振体15aに回転運動が入力され、減速された回転運動が第2内歯歯車15eに出力される。減速機構15において、起振体15aに入力されるトルクは増幅され、増幅されたトルクは第2内歯歯車15eに伝達され、かつ、増幅されたトルクの反力が第1内歯歯車15dに伝わる。すなわち、増幅されたトルクは、第1内歯歯車15dと第2内歯歯車15eとに伝わる。
駆動装置1の各部材は異なる複数種類の材質から構成される。ケーシング11における部材11c、11d、11e、11g、並びに、出力部材16の部材16a、16bは、アルミなどの軽金属から構成される。ケーシング11における部材11f、並びに、第1内歯歯車15d及び第2内歯歯車15eは、炭素繊維強化樹脂(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)などの樹脂材料から構成される。樹脂材料としては、その他、FRP(Fiber-Reinforced Plastic)などの繊維強化樹脂を適用できる。シール25が摺動するスリーブ26は、スチールなどの鉄系金属から構成される。
検出部18は、ロータ軸13の回転を検出する入力側回転検出器18Aと出力部材16の回転を検出する出力側回転検出器18Bとを含む。入力側回転検出器18Aは、ロータ軸13と一体的に回転する回転部18Aaと、回転部18Aaの近傍に配置され、回転部18Aaの回転量を検出するセンサ18Abとを有する。出力側回転検出器18Bは、出力部材16と一体的に回転する回転部18Baと、回転部18Baの近傍に配置され、回転部18Baの回転量を検出するセンサ18Bbとを有する。入力側回転検出器18A及び出力側回転検出器18Bは、例えば回転部の回転の変位をデジタル信号として出するロータリーエンコーダであるが、アナログ信号として出力するレゾルバであってもよいし、それ以外の回転検出器であってもよい。ロータリーエンコーダは、光学式の検出部を有する構成であってもよいし、磁気的な検出部を有する構成であってもよい。入力側回転検出器18Aと出力側回転検出器18Bとは異なる種類の検出器であってもよい。
入力側回転検出器18A及び出力側回転検出器18Bにおいて、2つのセンサ18Ab、18Bbは回路部17のエンコーダ基板に搭載されており、2つの回転部18Aa、18Baは回路部17に対して出力側から対向するように配置されている。より具体的には、出力部材16への回転部18Baの設置位置と、ロータ軸13への回転部18Aaの設置位置とは、軸方向においてほぼ同一位置であり、同様に、2つのセンサ18Ab、18Bbは、軸方向におけるほぼ同一位置に配置されている。つまり、回転部18Aaと回転部18Baとは、径方向から見て重なる位置に配置され、回転部18Aaが径方向外側に配置されている。また、センサ18Abとセンサ18Bbは、径方向から見て重なる位置に配置され、センサ18Abが径方向外側に配置されている。
ブレーキ14は、ロータ軸13に相対回転が規制されるように固定されたハブ部材14aと、ハブ部材14aにスプライン嵌合されたディスク状のロータ14bと、ロータ14bに向かって変位可能なアーマチュア14cと、アーマチュア14cを駆動する電磁コイル14dと、アーマチュア14cを元の位置に戻すバネ材と、アーマチュア14cの反対側でロータ14bに対向するプレート14eと、プレート14e及びアーマチュア14cに固着されたライニング(摩耗材)14fと、ケーシング11に支持されて電磁コイル14d及びプレート14eを保持するフレーム14gと、を備える。ブレーキ14においては、電磁コイル14dの作用あるいはバネ材の作用により、アーマチュア14cとプレート14eとの間にライニング14fを介してロータ14bを挟み込むことで、ロータ軸13に制動力が加えられる。また、バネ材の作用あるいは電磁コイル14dの作用により、アーマチュア14cとプレート14eとがロータ14bを挟み込む力が解除されることで、ロータ軸13への制動力が解除される。
<第1阻害壁及び第2阻害壁>
続いて、検出部収容空間W1とブレーキ収容空間W2との間に設けられた第1阻害壁31、並びに、ブレーキ収容空間W2とモータ収容空間W3との間に設けられた第2阻害壁32について説明する。
第1阻害壁31及び第2阻害壁32は、例えば合成樹脂などの単純樹脂から構成される。第1阻害壁31及び第2阻害壁32は、その他、FRP(Fiber-Reinforced Plastic)、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)などの繊維強化樹脂、紙ベーク材又は布ベーク材などの様々な樹脂材料、あるいは、アルミなどの金属から構成されてよい。
第1阻害壁31は、ケーシング11側に支持される第1固定壁31Aと、ロータ軸13側に支持される第1回転壁31Bとを有する。第1固定壁31Aは、ケーシング11と一体化され、ケーシング11とともに静止状態で配置される。第1固定壁31Aは、別の部材を介してケーシング11に固定的に支持されてもよい。第1回転壁31Bは、ロータ軸13と一体化され、ロータ軸13とともに回転する。第1回転壁31Bは、別の部材を介してロータ軸13に支持されてもよい。
図4は、第1固定壁の斜視図を示す。図3及び図4に示すように、第1固定壁31Aは、径方向及び周方向に広がるディスク部31A1と、ディスク部31A1の中程から軸方向に突出した突出部31A2と、ディスク部31A1の内周端から軸方向に突出した突出部31A3と、ケーシング11との間に配線を収容してケーブルを導出する配線収容部31A4とを備える。第1固定壁31Aは、ディスク部31A1の外周端部がケーシング11の2つの部材11c、11dに挟まれ、かつ、中間の突出部31A2が部材11dに内嵌(嵌め合い)されて支持される。中間の突出部31A2は全周に設けられていなくてもよい。内周端の突出部31A3は、軸方向におけるブレーキ収容空間W2側に突出し、周方向の全周に設けられている。内周端の突出部31A3は、第1回転壁31Bとの間に隙間G1を挟んで、第1回転壁31Bの外周端と対向する。突出部31A3は、本発明に係る第1固定側突出部の一例に相当する。
配線収容部31A4は、ディスク部31A1の外周側の周方向の一部が切欠かれ、この切欠き部分をディスク部31A1から軸方向における反出力側に膨出した壁で覆う形態を有する。配線収容部31A4の径方向外方端は開放されており、ケーシング11の配線引出孔11c1(図1、図2)に通じる。配線は、配線収容部31A4と配線引出孔11c1とを介して装置の外部に引き出されてもよい。配線収容部31A4と配線引出孔11c1には配線との隙間を埋めるスポンジなどのシール部材が設けられる。
第1回転壁31Bは、図3に示すように、径方向及び周方向に広がるディスク部31B1と、ディスク部31B1の外周端で軸方向のブレーキ収容空間W2側に突出した突出部31B2とを備える。第1回転壁31Bは、内周端がロータ軸13の段部とハブ部材18cとの間の間隙部に挟まれて支持される。外周端の突出部31B2は、周方向の全周に渡って設けられている。外周端の突出部31B2は、第1固定壁31Aの突出部31A3と径方向に並んで配置される。第1回転壁31Bの突出部31B2と第1固定壁31Aの突出部31A3との間には隙間G1が設けられる。突出部31B2は、本発明に係る第2回転側突出部の一例に相当する。
隙間G1の間隔長は、異物の自由な侵入を阻害する程度に狭ければよい。例えば、隙間G1の間隔庁は、隙間G1を通って一方の収容空間から他方の収容空間へ通じる最短距離よりも短い長さに設定されてもよい。図1の構成の場合、中心軸O1を通る断面のうち、異物の移動が生じえる主要な断面、あるいは、中心軸O1を通る全断面において、隙間G1の軸方向長さが、径方向長さよりも長くなるように設定されてもよい。また、隙間G1の間隔長は、部材の公差及び組付け誤差を考慮して、第1固定壁31Aと第1回転壁31Bとが接触しない長さで、最小に近い長さに設定されてもよい。
第1固定壁31Aのディスク部31A1と、第1回転壁31Bのディスク部31B1とは、軸方向における同一位置に配置されているが、突出部31A3、31B2の少なくとも一範囲が径方向に対向すれば、軸方向にずれて配置されてもよい。図3では、第1固定壁31Aの突出部31A3と、第1回転壁31Bの突出部31B2とは、突出量が同一で、径方向から見て、互いに重なるように配置されているが、径方向から見て互いに重なる範囲があれば、突出量が異なっていてもよい。
隙間G1は、径方向において、ブレーキ収容空間W2の外周端及び内周端とは異なる位置に配置される。さらに、径方向において、隙間G1は、第1阻害壁31に隣接するブレーキ14の構成部材のうち軸方向及び周方向の二方向に広がる面(軸方向に延びる円筒面)S1、S2とは異なる径方向位置に配置される。隙間G1は、隣接するブレーキ14の構成部材のうち軸方向及び径方向の二方向に広がる面など軸方向に広がる面と径方向にずれた位置に設けられていてもよい。設計段階で、第1固定壁31Aのディスク部31A1の内径と、第1回転壁31Bのディスク部31B1の外径とを適宜設計変更することで、隙間G1の径方向位置を調整できる。
第2阻害壁32は、ケーシング11側に支持される第2固定壁32Aと、ロータ軸13側に支持される第2回転壁32Bとを備える。第2固定壁32Aは、ケーシング11と一体化され、ケーシング11とともに静止状態で配置される。第2固定壁32Aは、別の部材を介してケーシング11に固定的に支持されてもよい。第2回転壁32Bは、ロータ軸13と一体化され、ロータ軸13とともに回転する。第2回転壁32Bは、別の部材を介してロータ軸13に支持されてもよい。
第2固定壁32Aは、図3に示すように、径方向及び周方向に広がるディスク部32A1と、ディスク部32A1の外周部から軸方向に延在する筒状部32A2と、筒状部32A2から径方向外方に突出する突起部32A3と、内周端で軸方向のブレーキ収容空間W2側に突出した突出部32A4とを備える。筒状部32A2は周方向の一部が欠けていてもよい。突起部32A3は、周方向の一部が欠けていてもよい。第2固定壁32Aは、筒状部32A2がケーシング11の1つの部材11eの反出力側の端部に内嵌され(嵌め合い)て支持され、突起部32A3がケーシング11の1つの部材11eの反出力側の端面に接触して位置決めされる。第2固定壁32Aの筒状部32A2と、部材11eの反出力側の内周部とには、係合爪と係合溝とがそれぞれ設けられ、係合爪が係合溝に係合して結合される構成としてもよい。係合爪と係合溝との結合構造はスナップフィットとも呼ばれる。突出部32A4は、周方向の全周に渡って設けられている。突出部32A4は、第2回転壁32Bとの間に隙間G2を挟んで、第2回転壁32Bの外周端と対向する。突出部32A4は、本発明に係る第2固定側突出部の一例に相当する。
第2回転壁32Bは、図3に示すように、径方向及び周方向に広がるディスク部32B1と、ディスク部32B1の外周端で軸方向におけるブレーキ収容空間W2側に突出した突出部32B2とを備える。第2回転壁32Bは、内周端がロータ軸13の段部と、ブレーキ14のハブ部材14aとに挟まれて支持される。外周端の突出部32B2は、周方向の全周に渡って設けられている。外周端の突出部32B2は、第2固定壁32Aの突出部32A4と径方向に並んで配置される。第2固定壁32Aの突出部32A4と第2回転壁32Bの突出部32B2との間には隙間G2が設けられる。突出部32B2は、本発明に係る第2回転側突出部の一例に相当する。
隙間G2の間隔長は、異物が自由に侵入しない程度に狭ければよい。隙間G2の間隔庁は、例えば隙間G2を通って一方の収容空間から他方の収容空間へ通じる最短距離よりも短い長さに設定されてもよい。図1の構成の場合、中心軸O1を通る断面のうち異物の移動が生じえる主要な断面、あるいは、中心軸O1を通る全断面において、隙間G2の軸方向長さが、径方向長さよりも長くなるように設定されてもよい。また、隙間G2の間隔長は、部材の公差及び組付け誤差を考慮して、第1固定壁31Aと第1回転壁31Bとが接触しない長さで、最小に近い長さに設定されてもよい。
第2固定壁32Aのディスク部32A1と、第2回転壁32Bのディスク部32B1とは、軸方向における同一位置に配置されているが、突出部32A4、32B2の少なくとも一範囲が径方向に対向すれば、軸方向にずれて配置されてもよい。図3において、第2固定壁32Aの突出部32A4と、第2回転壁32Bの突出部32B2とは、突出量が同一で、径方向から見て、互いに重なるように配置されているが、径方向から見て互いに重なる範囲があれば、突出量が異なっていてもよい。
隙間G2は、径方向において、ブレーキ収容空間W2の外周端及び内周端とは異なる位置に配置される。さらに、径方向において、隙間G2は、第2阻害壁32に隣接するブレーキ14の構成部材のうち軸方向及び周方向の二方向に広がる面(軸方向に延びる円筒面)S3、S4とは異なる径方向位置に配置される。隙間G2は、隣接するブレーキ14の構成部材のうち軸方向及び径方向の二方向に広がる面など軸方向に広がる面と径方向にずれた位置に設けられていてもよい。設計段階において、第2固定壁32Aのディスク部32A1の内径と、第2回転壁32Bのディスク部32B1の外径とを適宜設計変更することで、隙間G2の径方向位置を調整できる。
第1阻害壁31の隙間G1と、第2阻害壁32の隙間G2とは、軸方向だけでなく、径方向においても異なる位置に設けられている。隙間G1の軸方向長さと、隙間G2の軸方向長さとは異なる。例えば、隙間G1の軸方向長さの方が、隙間G2の軸方向長さよりも長い。隙間G1、G2の軸方向長さの差異は、第1阻害壁31の突出部31A3、31B2の突出量と、第2阻害壁32の突出部32A4、32B2の突出量とを異ならせることで実現できる。なお、隙間G1、G2は、径方向において同一位置に設けられていてもよいし、隙間G1、G2の軸方向の長さは等しくてもよい。
第1固定壁31A、第1回転壁31B、第2固定壁32A及び第2回転壁32Bの各支持構造は、相手の部材との嵌め合い、部材間での挟持、スナップフィットなどを用いた係合の他、接着による固定、弾性部材を介して相手の部材に径方向から押圧される締り嵌めによる固定など、様々な支持構造が採用されてもよい。
<動作説明>
モータ12が駆動してロータ軸13及び起振体15aが回転すると、起振体15aの運動が外歯歯車15cに伝わる。このとき、外歯歯車15cは、起振体15aの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車15cは、固定された第1内歯歯車15dと長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車15cは起振体15aと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車15cの内側で起振体15aが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車15cは長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体15aの回転周期に比例する。外歯歯車15cが撓み変形する際、その長軸位置が移動することで、外歯歯車15cと第1内歯歯車15dとの噛合う位置が回転方向に変化する。ここで、外歯歯車15cの歯数が100で、第1内歯歯車15dの歯数が102だとする。すると、噛合う位置が一周するごとに、外歯歯車15cと第1内歯歯車15dとの噛合う歯がずれていき、これにより外歯歯車15cが回転(自転)する。上記の歯数であれば、起振体15aの回転運動は減速比100:2で減速されて外歯歯車15cに伝達される。一方、外歯歯車15cは第2内歯歯車15eとも噛合っているため、起振体15aの回転によって外歯歯車15cと第2内歯歯車15eとの噛合う位置も回転方向に変化する。ここで、第2内歯歯車15eの歯数と外歯歯車15cの歯数とが同数であるとすると、外歯歯車15cと第2内歯歯車15eとは相対的に回転せず、外歯歯車15cの回転運動が減速比1:1で第2内歯歯車15eへ伝達される。これらによって、起振体15aの回転運動が減速比100:2で減速されて、第2内歯歯車15eへ伝達され、第2内歯歯車15eから出力部材16を介して相手部材202に出力される。
上記の回転運動の伝達中、ロータ軸13の回転位置は入力側回転検出器18Aにより検出され、出力部材16の回転位置は出力側回転検出器18Bにより検出される。
モータ12の駆動が停止し、ブレーキ14が作動すると、アーマチュア14cが駆動され、プレート14eとアーマチュア14cとの間にライニング14fを介してロータ14bが挟み込まれ、ロータ軸13に制動力が働く。モータ12が駆動される際には、アーマチュア14cがロータ14bから離間され、制動力が解除される。ブレーキ収容空間W2には、ライニング14fとロータ14bとの摺動により摩耗粉なとの異物が発生する。また、ブレーキ収容空間W2には、摩耗粉以外にも塵芥等の異物が浮遊する場合がある。これら異物は、回転軸部(起振体15a、ロータ軸13、出力部材16の軸部16c)の回転、アーマチュア14cの変位、並びに、駆動装置1自体の並進移動及び回転移動により、ブレーキ収容空間W2内を移動するが、多くはブレーキ収容空間W2の内周端、外周端及びブレーキ14の構成部材の外面に集まり、これらの面に沿って移動する。したがって、異物は、第1阻害壁31及び第2阻害壁32に遮られる。第1阻害壁31及び第2阻害壁32には隙間G1、G2があるが、隙間G1、G2は、異物が集まるブレーキ収容空間W2の内周端、外周端及びブレーキ14の構成部材の軸方向及び周方向の二方向に広がる面を避けた位置に設けられている。したがって、隙間G1、G2により異物が検出部収容空間W1又はモータ収容空間W3へ流れ込むことが抑制される。また、第1阻害壁31及び第2阻害壁32のうち第1固定壁31A及び第2固定壁32Aと、第1回転壁31B及び第2回転壁32Bとの間には、隙間G1、G2があるので、これらの間で摺動損失が生じることがなく、さらに、摺動により摩耗粉が生じることがない。
以上のように、本実施形態の駆動装置1によれば、隙間G1を有する第1阻害壁31があることで、駆動損失を増大させることなく、ブレーキ収容空間W2から検出部収容空間W1へ異物が流通することを抑制することができる。さらに、第1固定壁31Aは、径方向内端から軸方向に突出する突出部31A3を有し、第1回転壁31Bは、径方向外端から軸方向に突出する突出部31B2を有し、突出部31A3、31B2の間に隙間G1が設けられている。したがって、隙間G1が軸方向に長くなって、仮に異物が隙間G1に近づいても、異物が隙間G1を通り抜けて検出部収容空間W1へ侵入することがより抑制される。さらに、突出部31A3、31B2は、ブレーキ収容空間W2側へ突出している。したがって、第1固定壁31A又は第1回転壁31Bを伝って異物が隙間G1に近づいた場合でも、突出部31A3、31B2が返しとなって、異物を隙間G1に近寄せることがない。よって、異物が隙間G1を通り抜けて検出部収容空間W1へ侵入することがより抑制される。さらに、隙間G1は、ブレーキ収容空間W2の内周端及び外周端を避けることに加えて、第1阻害壁31に隣接するブレーキ14の構成部材のうち軸方向及び周方向の二方向に広がる面に対して径方向にずれて配置されている。したがって、ブレーキ14の構成部材の外面に沿って異物が移動する場合でも、この異物が隙間G1に侵入することを抑制できる。
さらに、本実施形態の駆動装置1によれば、第1固定壁31Aが配線収容部31A4を有するので、ブレーキ収容空間W2から配線収容部31A4を介して空間外へケーブルを導出することができる。さらに、配線収容部31A4の部分のみ処理(例えばスポンジなどのシールの配置)を行うことで、ケーブルを伝って異物が他の空間へ流通することを抑制することができる。
さらに、本実施形態の駆動装置1によれば、隙間G2を有する第2阻害壁32があることで、上述したように、駆動損失を増大させることなく、ブレーキ収容空間W2からモータ収容空間W3へも異物が流通することを抑制することができる。さらに、第2固定壁32Aは、径方向内端から軸方向に突出する突出部32A4を有し、第2回転壁32Bは、径方向外端から軸方向に突出する突出部32B2を有し、突出部32A4、32B2の間に隙間G2が設けられている。したがって、隙間G2が軸方向に長くなって、仮に異物が隙間G2に近づいても、異物が隙間G2を通り抜けてモータ収容空間W3へ侵入することがより抑制される。さらに、突出部32A4、32B2は、ブレーキ収容空間W2側へ突出している。したがって、第2固定壁32A又は第2回転壁32Bを伝って異物が隙間G2に近づいた場合でも、突出部32A4、32B2が返しとなって、異物を隙間G2に近寄せることがない。よって、異物が隙間G2を通り抜けてモータ収容空間W3へ侵入することがより抑制される。さらに、隙間G2は、ブレーキ収容空間W2の内周端及び外周端を避けることに加えて、第2阻害壁32に隣接するブレーキ14の構成部材のうち軸方向及び周方向の二方向に広がる面に対して径方向にずれて配置されている。したがって、ブレーキ14の構成部材の外面に沿って異物が移動する場合でも、この異物が隙間G2に侵入することを抑制できる。
さらに、本実施形態の駆動装置1によれば、第1阻害壁31の隙間G1と、第2阻害壁32の隙間G1とが、径方向においてずれて配置されている。したがって、隙間G1、G2を介して検出部収容空間W1からモータ収容空間W3へ、あるいは、その逆へ進む移動経路が複雑に入り組んだ経路となり、この経路で異物が移動してしまうことを抑制できる。さらに、本実施形態の駆動装置1によれば、第1阻害壁31の隙間G1の軸方向長さが、第2阻害壁32の隙間G2の軸方向長さよりも長い。検出部収容空間W1とモータ収容空間W3とにおいては、どちらの空間の方がより異物の侵入を避けたいといった設計要求が生じる場合がある。このような設計要求が生じ、かつ、第1阻害壁31及び第2阻害壁32を配置できるスペースが限られている場合には、上記のように異物の侵入をより避けたい方の阻害壁の隙間を長くすることで、設計要求に応じることができる。
(変形例1)
図5は、第1阻害壁の変形例1を示す図である。図5は、中心軸O1を通る一断面における変形例1の第1阻害壁31を表わしている。第1阻害壁31は、図5に示すように、ケーシング11側に支持される第1固定壁31Cと、ロータ軸13側に支持される第1回転壁31Dとを有する構成としてもよい。
第1固定壁31Cは、径方向及び周方向に広がるディスク部31C1と、隙間G3を形成するためにディスク部31C1の中程から軸方向に突出した複数の突出部31C2、31C3とを有する。第1回転壁31Dは、径方向及び周方向に広がるディスク部31D1と、隙間G3を形成するためにディスク部31D1の中程及び外周端から軸方向に突出した複数の突出部31D2~31D4とを有する。突出部31C2、31C3は、本発明に係る第1固定側突出部の一例に相当し、突出部31D2~31D4は、本発明に係る第1回転側突出部の一例に相当する。
両者のディスク部31C1、31D1は、軸方向にずれた位置に設けられ、突出部31C2、31C3は検出部収容空間W1側に突出し、突出部31D2~31D4はブレーキ収容空間W2側に突出する。固定側の突出部31C2、31C3と、回転側の突出部31D2~31D4とは、軸方向において一部重なるように配置され、径方向の内方から外方へかけて交互に配置される。これらの突出部31C2、31C3、31D2~31D4は、周方向の全周に渡って設けらている。このような構成により、第1固定壁31Cと第1回転壁31Dとの間に入り組んだ隙間G3が形成される。そして、このような隙間G3により、駆動装置の回転損失を増大させることなく、ブレーキ収容空間W2から検出部収容空間W1への異物の流通をより抑制できる。
なお、図5の例では、第1固定壁31Cの突出部31C2、31C3が検出部収容空間W1側へ突出し、第1回転壁31Dの突出部31D2~31D4がブレーキ収容空間W2側へ突出しているが、これらは逆であってもよい。その他、第1固定壁31C及び第1回転壁31Dに設けられる突出部は、図5の例に限られず、様々なパターンの突出部としてもよく、それにより、入り組んだ隙間が形成されてもよい。
また、ブレーキ収容空間W2とモータ収容空間W3との間に配置される第2阻害壁32についても、変形例1の構造が適用されもよい。
(変形例2)
図6は、第1阻害壁の変形例2を示す図である。図6は、中心軸O1を通る一断面における変形例2の第1阻害壁31を表わしている。第1阻害壁31は、図6に示すように、ケーシング11側に支持される第1固定壁31Eと、ロータ軸13側に支持される第1回転壁31Fとを有する構成としてもよい。第1阻害壁31は、第1固定壁31Eと第1回転壁31Fとの間に隙間G4を有することに加え、第1固定壁31Eに異物を収容する異物収容部H1を備える。異物収容部H1は、ブレーキ収容空間W2に開口部X1を有する一方、検出部収容空間W1に開口しない。開口部X1は、異物収容部H1を開口部X1の側から透視したときに、異物収容部H1よりも小さく絞られている。開口部X1の入り口側には、異物を開口部X1へ導くスロープSL1、SL2が設けられていてもよい。
このように構成された第1阻害壁31によれば、ブレーキ収容空間W2の内周端及び外周端を避けた径方向位置に設けられた隙間G4を有することで、駆動装置の回転損失を増大させることなく、ブレーキ収容空間W2から検出部収容空間W1への異物の流通を抑制できる。さらに、第1阻害壁31が異物収容部H1を有することで、ブレーキ収容空間W2に存在する異物を異物収容部H1に取り込んで、他の空間へ移動してしまうことをより抑制できる。
なお、図6の例では、異物収容部H1を第1固定壁31Eに設けた例を示したが、異物収容部H1は、第1回転壁31Fに設けられてもよいし、両方に設けられてもよい。また、ブレーキ収容空間W2とモータ収容空間W3との間に配置される第2阻害壁32についても、変形例2の構造が適用されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、ブレーキ収容空間W2と検出部収容空間W1との間に設けられる第1阻害壁31と、ブレーキ収容空間W2とモータ収容空間W3との間に設けられる第2阻害壁32との両方を有する構成を例にとって説明した。しかし、第1阻害壁31のみ備え、第2阻害壁32を備えない構成としてもよいし、第2阻害壁32のみ備え、第1阻害壁31を備えない構成としてもよい。また、実施形態では、第1阻害壁の隙間又は第2阻害壁の隙間を形成するために、第1固定壁と第1回転壁と又は第2固定壁と第2回転壁とに軸方向に突出する突出部を設けた例を示したが、突出部は無くてもよいし、各突出部の軸方向における突出方向は実施形態の方向の逆であってもよい。また、上記の実施形態では、第1回転壁及び第2回転壁がロータ軸13に支持されているが、回転する軸部であれば別の回転軸部に支持されていてもよい。また、上記実施形態では、駆動装置として減速機構を含んだ構成を示したが、駆動装置は、モータとブレーキと検出部を含んだ構成であれば、その他の構成要素については有っても無くてもよい。また、上記実施形態では、検出部として、回転の検出を行う構成を一例として示したが、検出部は、例えば温度検出、加速度検出など、回転運動とは直接に関係しない物理量を検出する構成であってもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
1 駆動装置
11 ケーシング
11c1 配線引出孔
11d3、11e2 フィン部
12 モータ
12a ステータ
12b ロータ
13 ロータ軸
14 ブレーキ
14a ハブ部材
14b ロータ
14c アーマチュア
14d 電磁コイル
14e プレート
14f ライニング
14g フレーム
15 減速機構
16 出力部材
17 回路部
18 検出部
18A 入力側回転検出器
18B 出力側回転検出器
21~24 軸受
25 シール
26 スリーブ
31 第1阻害壁
31A、31C、31E 第1固定壁
31A1、31C1 ディスク部
31A3、31C2、31C3 突出部(第1固定側突出部)
31A4 配線収容部
31B、31D、31F 第1回転壁
31B1、31D1 ディスク部
31B2、31D2~31D4 突出部(第1回転側突出部)
32 第2阻害壁
32A 第2固定壁
32A1 ディスク部
32A4 突出部(第2固定側突出部)
32B 第2回転壁
32B1 ディスク部
32B2 突出部(第2回転側突出部)
G1~G4 隙間
H1 異物収容部
X1 開口部
S1~S4 ブレーキの構成部材のうち軸方向及び周方向の二方向に広がる面
SL1、SL2 スロープ
W1 検出部収容空間
W2 ブレーキ収容空間
W3 モータ収容空間
201 支持部材
202 相手部材

Claims (15)

  1. モータと、ブレーキと、検出部と、前記モータ、前記ブレーキ及び前記検出部の構成部材を収容するケーシングと、前記ケーシングに対して相対的に回転する回転軸部とを備え、前記ブレーキの構成部材を収容するブレーキ収容空間と、前記検出部の構成部材を収容する検出部収容空間と、が連通している駆動装置であって、
    前記ブレーキ収容空間と前記検出部収容空間との間に異物の流通を阻害する第1阻害壁を備え、
    前記第1阻害壁は、前記ケーシング側に支持され前記ケーシング側から径方向内側に突出する第1固定壁と、前記回転軸部側に支持され前記回転軸部側から径方向外側に突出する第1回転壁と、を有し、
    前記第1固定壁の内周と前記第1回転壁の外周とが、第1径方向隙間を挟んで径方向に対向し、
    前記ブレーキ収容空間と前記検出部収容空間が、前記第1径方向隙間を介して連通している、
    駆動装置。
  2. 前記第1固定壁は、軸方向に突出する第1固定側突出部を有し、
    前記第1回転壁は、軸方向に突出する第1回転側突出部を有し、
    前記第1固定側突出部の内周と前記第1回転側突出部の外周との間に前記第1径方向隙間が設けられている、
    請求項1記載の駆動装置。
  3. 前記第1固定側突出部、前記第1回転側突出部又はこれら両方は、前記ブレーキ収容空間に向けて突出している、
    請求項2記載の駆動装置。
  4. 前記第1阻害壁の前記第1径方向隙間は、前記第1阻害壁に隣接する前記ブレーキの構成部材における軸方向及び周方向の二方向に広がる面に対して、径方向にずれている、
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の駆動装置。
  5. 前記第1阻害壁は、前記異物を収容する異物収容部を有する、
    請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の駆動装置。
  6. 前記第1固定壁は、前記ケーシングとの間に配線を収容する配線収容部を有する、
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の駆動装置。
  7. 前記モータの構成部材を収容するモータ収容空間と前記ブレーキ収容空間とが連通しており、
    前記モータ収容空間と前記ブレーキ収容空間との間に異物の流通を阻害する第2阻害壁を備え、
    前記第2阻害壁は、前記ケーシング側に支持され前記ケーシング側から径方向内側に突出する第2固定壁と、前記回転軸部側に支持され前記回転軸部側から径方向外側に突出する第2回転壁と、を有し、
    前記第2固定壁の内周と前記第2回転壁の外周とが、第2径方向隙間を挟んで径方向に対向し、
    前記ブレーキ収容空間と前記モータ収容空間が、前記第2径方向隙間を介して連通している、
    請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の駆動装置。
  8. 前記第2固定壁は、軸方向に突出する第2固定側突出部を有し、
    前記第2回転壁は、軸方向に突出する第2回転側突出部を有し、
    前記第2固定側突出部の内周と前記第2回転側突出部の外周との間に前記第2径方向隙間が設けられている、
    請求項7記載の駆動装置。
  9. 前記第2固定側突出部、前記第2回転側突出部又はこれら両方は、前記ブレーキ収容空間に向けて突出している、
    請求項8記載の駆動装置。
  10. 前記第2阻害壁の前記第2径方向隙間は、前記第2阻害壁に隣接する前記ブレーキの構成部材における軸方向及び周方向の二方向に広がる面に対して、径方向にずれている、
    請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の駆動装置。
  11. 前記第2阻害壁は、前記異物を収容する異物収容部を有する、
    請求項7から請求項10のいずれか一項に記載の駆動装置。
  12. 前記第1固定側突出部及び前記第1回転側突出部の突出量と、前記第2固定側突出部及び前記第2回転側突出部の突出量と、が異なる、
    請求項2を引用する請求項8又は請求項9に記載の駆動装置。
  13. 前記第1固定側突出部及び前記第1回転側突出部の突出量の方が、前記第2固定側突出部及び前記第2回転側突出部の突出量よりも大きい、
    請求項12記載の駆動装置。
  14. 前記第1阻害壁の前記第1径方向隙間の径方向位置と、前記第2阻害壁の前記第2径方向隙間の径方向位置とが異なる、
    請求項7から請求項13のいずれか一項に記載の駆動装置。
  15. モータと、ブレーキと、前記モータ及び前記ブレーキの構成部材を収容するケーシングと、前記ケーシングに対して相対的に回転する回転軸部とを備え、前記モータの構成部材を収容するモータ収容空間と、前記ブレーキの構成部材を収容するブレーキ収容空間と、が連通している駆動装置であって、
    前記モータ収容空間と前記ブレーキ収容空間との間に異物の流通を阻害する第2阻害壁を備え、
    前記第2阻害壁は、前記ケーシング側に支持され前記ケーシング側から径方向内側に突出する第2固定壁と、前記回転軸部側に支持され前記回転軸部側から径方向外側に突出する第2回転壁と、を有し、
    前記第2固定壁の内周と前記第2回転壁の外周とが、第2径方向隙間を挟んで径方向に対向し、
    前記ブレーキ収容空間と前記モータ収容空間が、前記第2径方向隙間を介して連通している駆動装置。
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