JPH0135581Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案はモータと、このモータの出力軸の回転
数をおとす減速機とを一体化した減速機付アウタ
ーロータ形モータに関する。

〔考案の技術的背景およびその問題点〕

一般に工業用ロボツトや多関節マニピユレータ
等を駆動するトルクはモータの出力軸から直接取
り出すのではなく、モータの出力軸を減速機の原
動軸に結合してこの減速機の従動軸から取り出し
ている。

この種のトルク発生系の従来例としては、要部
を縦断面で示した第４図およびこの第４図のＸ−
X′矢視部分の横断面を示した第５図のようにモ
ータ７と減速機としてのハーモニツクギヤ１とで
構成されたものがある。

このうち、モータ７は軸方向の一端部にその回
転速度および回転位置を検出する速度、位置検出
機構としてのフイードバツクユニツト８を備え、
軸方向の他端部に出力軸１０が突出している。

また、ハーモニツクギヤ１は楕円状の外周面を
有しハブ４を介してモータの出力軸１０に結合さ
れる環状部材５ａおよびこの環状部材５ａに内輪
が嵌合すると共に、外輪が楕円状に撓んで回動す
る軸受５ｂよりなるウエーブジエネレータ５と、
筒蓋状をなして縁部の外周に連続するｎ個のスプ
ライン状の歯が形成され、且つ、ウエーブジエネ
レータの軸受５ｂの外輪に嵌合してこの外輪と共
に楕円状に撓んで回動する可撓スプライン３と、
円環状に形成され、その内周に連続するｎ＋α個
（αは複数）のスプライン状の歯を形成した歯車
部材２ａを装着し、このうち径方向で対向する２
箇所で、楕円状に撓んだ前記可撓スプライン３の
長軸側の歯と噛合するサーキユラスプライン２と
を備えている。

なお、可撓スプライン３の底面部６、すなわ
ち、図面の上方端部にはモータ７の出力軸１０と
同心の円周上に複数の透孔が形成され、ボルト９
およびナツト９ａによつてこの可撓スプライン３
を被駆動部材若しくは固定部材に結合し得る構成
になつている。

このモータ７およびハーモニツクギヤ１とでな
るトルク発生系において、サーキユラスプライン
２を固定したままモータ７の出力軸１０をＡ矢印
方向、すなわち、時計方向に１回転させるとウエ
ーブジエネレータ５も時計方向に１回転するが、
可撓スプライン３はそれ自体の歯数ｎとサーキユ
ラスプライン２の歯数ｎ＋αとの歯数差αの分だ
け反時計方向に回転する。

これとは反対に可撓スプライン３の底面部を固
定したままモータ７の出力軸１０を時計方向に１
回転させるとウエーブジエネレータ５も時計方向
に１回転すると共にサーキユラスプライン２も歯
数差αの分だけ時計方向に回転する。

かくして、前者の場合のモータ出力軸１０に対
する可撓スプライン３の回転速度比はα／ｎでそ
の回転方向は逆になり、後者の場合のモータ出力
軸１０に対するサーキユラスプライン２の回転速
度比はα／ｎ＋αでその回転方向は同じになる。
したがつて前者の場合にはモータの出力軸に対し
てｎ／α倍のトルクを、後者の場合にはｎ＋α／
α倍のトルクをそれぞれ伝達することができる。

ところで、この種のモータ発生系には“軽薄短
小”と、“重量に対する出力トルク比の増大”と
が特に強く要求されているが、上記従来の装置に
あつてはモータ７とハーモニツクギヤ１とを単に
結合した構成であるため、全体的な軽量化および
薄形化が難しく、したがつて、重量に対する出力
トルク比の増大にも限度があつた。

〔考案の目的〕

本考案は上記事情を考慮してなされたもので、
大幅な軽量化および薄形化を実現し得、且つ、全
体の重量に対する出力トルク比を著しく増大させ
得る減速機付アウターロータ形モータの提供を目
的とする。

〔考案の概要〕

この目的を達成するために本考案は固定子継鉄
に柱状若しくは筒状の胴部を形成すると共に、こ
の胴部の外周部に固定子巻線を装着する一方、内
周部に回転子巻線若しくは永久磁石を装着し、こ
の回転子巻線若しくは永久磁石が上記固定子巻線
に対して所定の空隙をもつて対向するようにした
円筒状の回転子継鉄を前記固定子巻線の外側に配
置することによつてアウターロータ形モータを形
成し、さらに、この回転子継鉄の外側にウエーブ
ジエネレータおよび可撓スプラインを配設すると
共に、楕円状に撓む可撓スプラインの長軸側の歯
と噛合して回動する可動サーキユラスプラインお
よびこの可撓スプラインの長軸側の歯と噛合する
ように固定された固定サーキユラスプラインを設
けることによつて、可動サーキユラスプラインか
ら所要のトルクを取り出すようにしたことを特徴
としている。

〔考案の実施例〕

第１図は本考案の一実施例の構成を示す縦断面
図である。ここで、減速機付アウターロータ形モ
ータ１１は、円筒状の胴部１２ａとフランジ部１
２ｂとが一体化された固定子継鉄１２を有し、胴
部１２ａの外周部に固定子巻線１３が装着される
と共に、内周部に永久磁石１５が装着された円筒
状の回転子継鉄１４が固定子巻線（または回転子
巻線）１３の外側に同心配置され、これによつて
アウターロータ形モータが形成されている。この
場合、固定子巻線１３の給電線２４は胴部１２ａ
を径方向に貫通する孔１２ｃを通して軸心部に引
き出される。

また、楕円状外周面を有する環状部材１６およ
びこの環状部材に内輪が嵌合すると共に、外輪が
楕円状に撓んで回動する軸受１７でなるウエーブ
ジエネレータが回転子継鉄１４の外側に嵌着され
ている。

次に、このウエーブジエネレータの外側には上
述した如く、外周に連続するｎ個（またはｎより
複数多い個数）のスプライン状の歯が形成され、
且つ、軸受１７の外輪に嵌合してこの外輪と共に
楕円状に撓んで回動する可撓スプライン１８が設
けられている。

また、可撓スプライン１８の外側には、円形の
内周にｎ個のスプライン状の歯が形成され、この
うち径方向で対向する２箇所で、楕円状に撓んだ
可撓スプライン１８の長軸側の歯と噛合するよう
に回動自在に支持された可動サーキユラスプライ
ン１９、および、円形の内周にｎより複数多い個
数（またはｎ個）のスプライン状の歯が形成さ
れ、このうち径方向で対向する２箇所で、楕円状
に撓んだ可撓スプライン１８の長軸側の歯と噛合
するようにしてボルト２１を介して前記フランジ
部１２に固定されて固定サーキユラスプライン２
０が設けられている。

一方、フランジ部１２ｂとは反対側の胴部１２
ａの軸方向端面には、モータのロータ部分、ウエ
ーブジエネレータおよびスプラインの歯の噛合部
分を覆うカバー２２がボルト２３によつて取付け
られている。

上記の如く構成された本実施例の作用を第２図
をも参照して以下に説明する。

先ず、給電線２４により回転子巻線１３に多相
交流電流を流して回転磁界を発生させると、回転
子継鉄１４および永久磁石１３でなるロータが回
転する他、環状部材１６および軸受１７でなるウ
エーブジエネレータも同時に回転する。

ここで、可撓スプライン１８および可動サーキ
ユラスプライン１９の歯数はそれぞれｎで、固定
サーキユラスプライン２０の歯数はｎ＋αとし、
また、ｎ／α＝Ｒ（速比）と定めてウエーブジエネレ ータ１４を１回転させると可動サーキユラスプラ
イン１９は前述したように回転速度比はα／ｎ
で、その回転方向は逆になることから、第２図ａ
に示すようにウエーブジエネレータまたは回転子
継鉄１４を入力として可動サーキユラスプライン
１９を出力としたときの減速比ｉは次のようにな
る。

ｉ＝−１／Ｒ ……(1) 一方、可撓スプライン１８および固定サーキユ
ラスプライン２０の歯数がｎで、可動サーキユラ
スプラインの歯数がｎ＋αであるときは、ちよう
ど可撓スプライン１８の回転を拘束したことに他
ならず、第２図ｂに示すように、ウエーブジエネ
レータまたは回転子継鉄１４を入力として可動サ
ーキユラスプライン１９を出力したときの減速比
ｉは次のようになる。

ｉ＝１／Ｒ＋１ ……(2) かくして、アウターロータ形モータの外側に減
速機を配置した形状の、いわゆる、フラツト型の
減速機付アウターロータ形モータが得られる。な
お、第４図および第５図に示した従来の装置では
上記(2)式で示す減速比ｉを得るために、可撓スプ
ライン３を筒蓋状に形成し、その底部を固定しな
ければならなかつたが、この実施例では固定サー
キユラスプライン２０の歯数と可撓スプライン１
８の歯数と等しくすると共に可動サーキユラスプ
ラインの歯数を複数個多くすることによつて同じ
減速比が得られている。

また、この実施例では、全体を盤体状にしたこ
とから、極めてコンパクト化され、これによつて
軽量化および薄形化が実現され、同時に全体の重
量に対する出力トルク比を著しく増大させること
ができる。

次に、第３図は本考案の他の実施例の構成を示
す縦断面図で、第１図と同一の符号を付したもの
はそれぞれ同一の要素を示している。そして、第
１図では胴部１２ａの一方の軸方端にカバー２２
を取付けているが、ここでは外周面が円形をなす
フランジ部材２５を取付けると共に、外周に位置
および速度検出用の固定子巻線２７が装着された
円筒状の固定子継鉄２６を嵌着した点、および、
第１図で示した可動スプライン１９の代わりに、
軸方向の幅を拡げると共に内周に位置および速度
検出用の回転子巻線２８を装着した可動サーキユ
ラスプライン１９ａを設けた点が第１図と異つて
いる。

なお、フランジ部材２５はボルト２９によつて
胴部１２ａの軸方向端に締結され、固定子巻線２
７の給電線３０および回転子巻線２８の給電線３
１はそれぞれフランジ部材２５に設けた径方向溝
２５ａを通して胴部１２ａの軸心部に導出されて
いる。

この実施例に係る減速機付アウターロータ形モ
ータ１１ａは、工業用ロボツトや多関節マニピユ
レータに適用するとき、第４図に示すフイードバ
ツクユニツトが必要になることに対応して固定子
巻線２７と回転子巻線２８とを所定の空隙をもつ
て対向せしめ、その一方に電流を流し、他方に誘
起された電圧によつて回転速度および回転位置を
検出する構成になつている。

かくして、速度位置検出機構を付加した場合で
も、その体積、重量の増加分は僅かであり、第１
図に示した実施例と同様に、従来装置に比して大
幅な軽量化および薄形化が実現され、同時に、全
体の重量に対する出力トルク比を著しく増大させ
ることができる。

なお、上記２つの実施例において、スプライン
の歯数を適切に定めることによつて減速比ｉをｉ
＝１／Ｒとｉ＝１／Ｒ＋１との両方に使い得るが、速比 Ｒは通常Ｒ＞約80に設定され、したがつて、｜ｉ
｜は略等しくなることから、回転方向が逆になる
という点を除けば両者とも全く同様な使い方がで
きるものである。

なお、上述した２つの実施例は、筒状の胴部を
有する固定子継鉄を用いた構成になつているた
め、軸心部を配線路とすることができ、また、回
転に伴う配線のねじれをも防ぎ得、さらにモータ
固定子の熱の放散、別の駆動機構の装着も可能に
なつているけれども、これらの使い方が全く不要
である場合には柱状の胴部を有する固定子継鉄を
用いてもよい。

〔考案の効果〕

以上の説明によつて明らかな如く、本考案の減
速機付アウターロータ形モータによれば、従来装
置と比較して大幅な軽量化および薄形化を実現し
得、且つ、全体の重量に対する出力トルク比を著
しく増大させることができるという効果が得られ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示す断面
図、第２図は同実施例の作用を説明するための入
出力系を示す概念図、第３図は本考案の他の実施
例の構成を示す断面図、第４図は従来装置の構成
を部分的に側面で示した断面図、第５図はこの従
来装置の断面図である。 １２……固定子継鉄、１３……固定子巻線、１
４……回転子継鉄、１５……永久磁石、１６……
ウエーブジエネレータを形成する環状部材、１７
……ウエーブジエネレータを形成する軸受、１８
……可撓スプライン、１９，１９ａ……可動サー
キユラスプライン、２０……固定サーキユラスプ
ライン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 柱状若しくは筒状の胴部を有する固定子継鉄
   と、この固定子継鉄の胴部の外周部に装着され
   た固定子巻線と、 この固定子巻線の外側に同心配置された円筒
   状の回転子継鉄と、 この回転子継鉄の内周部に装着され、内周面
   が前記固定子巻線の外周面に対して所定の空隙
   をもつて対向する回転子巻線若しくは永久磁石
   と、 楕円状外周面を有する環状部材およびこの環
   状部材に内輪が嵌合すると共に、外輪が楕円状
   に撓んで回動する軸受を有し、前記環状部が前
   記回転子継鉄の外側に嵌着されたウエーブジエ
   ネレータと、 外周に連続するｎ個のスプライン状の歯が形
   成され、且つ、前記ウエーブジエネレータの軸
   受の外輪に嵌合してこの外輪と共に楕円状に撓
   んで回動する可撓スプラインと、 円形の内周に連続するｎ個（またはｎより複
   数多い個数）のスプライン状の歯が形成され、
   このうち径方向で対向する２箇所で、楕円状に
   撓んだ前記可撓スプラインの長軸側の歯と噛合
   するように回動自在に支持された可動サーキユ
   ラスプラインと、 円形の内周に連続するｎより複数多い個数
   （またはｎ個）のスプライン状の歯が形成され、
   このうち径方向で対向する２箇所で、楕円状に
   撓んだ前記可撓スプラインの長軸側の歯と噛合
   するように固定された固定サーキユラスプライ
   ンとを具備したことを特徴とする減速機付アウ
   ターロータ形モータ。 ２ 前記固定子継鉄に位置検出用固定子巻線を装
   着すると共に、前記可動スプラインに、前記位
   置検出用固定子巻線とは所定の空隙をもつて対
   向する位置検出用回転子巻線を装着したことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の減速機付アウターロータ形モータ。