JPH0135583Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、減速機をそなえた軸方向空隙形モー
タに関する。

〔考案の背景技術〕

従来、この種装置においては減速機であるハー
モニツクギアは外部より駆動モータまたは何らか
の方法で駆動させ動力を出力端より取り出してい
る。

この従来例の側面図を第１図に表わし、そのＸ
−X′線に沿うハーモニツクギアの平断面図を第
２図に示す。

ハーモニツクギア１は第１図および第２図に示
すように、たとえばモータ軸１０などの入力軸に
ウエブジエネレータハブ４ｈを介して連結され外
周に楕円状の軸受５を有する楕円状のウエーブジ
エネレータ４と、前記軸受５の外周に嵌合され外
周にｎ個のスプライン状の歯３ａをリング状に有
する可撓性の円形のフレクスプライン３と、楕円
状にたわんだ前記フレクスプライン３の外周に前
記歯３ａの長軸側の２個所と噛み合わせて嵌合
し、内周にｎより複数個α多いスプライン状の歯
２ａをリング状に有する円状のサーキユラスプラ
イン２とから構成され、たとえば前記サーキユラ
スプライン２を固定し、前記フレクスプライン３
を前記入力軸と同心にカツプリング６に図示しな
い出力軸を連結した場合、前記ウエーブジエネレ
ータ４を時計方向に１回転すると、前記フレクス
プライン３は反時計方向に前記サーキユラスプラ
イン２との歯数差α分だけ回転する。逆に、前記
フレクスプライン３を固定し、サーキユラスプラ
イン２を出力軸に連結した場合、前記ウエーブジ
エネレータ４が時計方向に１回転すると、サーキ
ユラスプライン２は時計方向に前記歯数差α分だ
け回転する。つまり前者の場合の速度比は、ウエ
ーブジエネレータ４の回転方向とは逆方向にα／
ｎとなり、後者の場合はウエーブジエネレータ４
の回転方向と同方向にα／（ｎ＋α）となる。

すなわち、ハーモニツクギア１の構造は、最外
殻にサーキユラスプライン２が固定されており、
その内側には可動部であるフレクスプライン３が
あり、それには出力端となる取付ボルト９が取り
付けてある。さらに、その内側にはウエイブジエ
ネレータ４があり、その楕円形状の回りには軸受
５が設けてある。また、ウエーブジエネレータ４
の中心部にはウエーブジエネレータハブ４ｈをそ
なえ、これには駆動モータ７の回転軸１０が固定
される。駆動モータ７の軸方向後部には速度位置
検出機構を有するフイードバツクユニツト８が取
り付けられている。

〔背景技術の問題点〕

このように、ハーモニツクギア１のウエイブジ
エネレータ４に駆動モータ７の回転軸１０を取り
付けウエイブジエネレータ４を回転させることに
より、フレクスプライン３とサーキユラスプライ
ン２の減速比による出力を、フレクスプライン
３、サーキユラスプライン２のいずれかより取り
出す機構においては、以下のような欠点がある。

○ア ハーモニツクギアとは別に駆動装置を必要と
するので、全体の重量が重くなる。

○イ 駆動装置の回転軸は第１図のようにハーモニ
ツクギア部にカツプリングされ、全体機構の大
きさが大きくなりかつ長さが長くなる。

○ウ したがつて、トルク／重量比も小さくなる。

しかしてアクチユエータに対する要望は、軽薄
短小それにトルク／重量比のアツプであるが、従
来技術においてはこれらのいずれも満足していな
い。

すなわち、従来のモータ技術だけでトルク／重
量比のアツプを計つても、非常に難しく、高トル
ク化を行なうためには減速機を介して出力を得る
手段を取らざるを得ないが、単に駆動モータに減
速機をカツプリングしただけでは軽薄短小のニユ
ーズを満足していない。

〔考案の目的〕

ここにおいて本考案は、従来装置の難点を克服
し、ウエーブジエネレータとその対向面に駆動機
構をフラツトタイプのハーモニツクギア内部に構
成したアクチユエータを提供することを、その目
的とする。

〔考案の概要〕

本考案は、磁性体で構成されるとともに一方の
面にロータマグネツトを設けたウエーブジエネレ
ータと、そのロータマグネツトに対向する面に軸
方向の空隙を介してステータを設けた板状のステ
ータヨークとをそなえ、フレクスプラインもしく
は固定サーキユラスプラインのいずれか一方をス
テータヨークに固着して固定側とし、かつ他方を
回転出力側とした減速機付軸方向空隙形モータで
ある。

〔考案の実施例〕

本考案の基本的構成を表わす第１の実施例の側
断面図を第３図に示す。

すべての図面において同一符号は同一もしくは
相当部分を表わす。

先ず、本考案が適用されるフラツトタイプのハ
ーモニツクギアは次のとおりである。

構成部材は４点となるがカツプタイプ（第１
図）と同じ動作原理で作動する。

フラツトタイプの場合、フレクスプライン３の
形状は、カツプタイプのフレクスプライン３の底
の部分をカツトした形状となつており、さらに出
力軸連結のために、フレクスプライン３と同じ歯
数のサーキユラスプラインを一つ追加した構造と
なる。

そこで二つのサーキユラスプラインをサーキユ
ラスプラインＳ（可動側）とサーキユラスプライ
ンＤ（固定側）とする。

サーキユラスプラインＳ（これを２_Sとする）は
カツプタイプのサーキユラスプラインと同じよう
にフレクスプライン３より歯数が複数枚（たとえ
ば２枚）多くなつている。

固定サーキユラスプラインＤ（これを２_Dとす
る）はフレクスプライン３と同じ歯数になつてい
る。したがつて、フレクスプライン３と相対回転
を生じないので、フレクスプライン３と同じ速度
で回転する。

ウエーブジエネレータ４はカツプタイプと同じ
である。

フレクスプライン３はカツプタイプのフレクス
プライン３の底の部分をカツトした形状である。

この実施例のウエーブジエネレータ４は、楕円
状を呈する磁性体で構成され、一方の面、図では
下方の面がロータマグネツト１１を樹脂１４を介
してウエーブジエネレータ４に固着され、かつ外
周には楕円状の軸受５を有する。

フレクスプライン３は、ウエーブジエネレータ
４の軸受５に嵌合され、外周にｎ個のスプライン
状の歯３ａをリング状に有する可撓性の円形をし
ている。

サーキユラスプラインＤの２_Dは、楕円状にた
わんだフレクスプライン３の外周に歯３ａの長軸
側の２個所とかみ合わせて嵌合し、内周にｎ個の
スプライン状の歯をリング状に有する円状を呈す
る。

サーキユラスプラインＳの２_Sは、楕円状にた
わんだフレクスプライン３の外周に歯３ａの２個
所とかみ合わせて嵌合し、内周にｎより複数個多
いスプライン状の歯をリング状に有し円状であ
る。

そして、ウエーブジエネレータ４のロータマグ
ネツト１１を有する面に対向して設けられるとと
もに、このウエーブジエネレータ４と対向する面
にロータマグネツトと軸方向の空隙を介して対向
してステータ１２を設けた板状のステータヨーク
１３をそなえる。

つまり、ロータマグネツト１１が回転子（ウエ
ーブジエネレータ４はその回転子継鉄をなす）と
なり、ステータ１２は固定子（電機子巻線を巻回
し、ステータヨーク１３はその固定子継鉄をな
す）となる電動駆動機構（軸方向空隙形モータ）
を内蔵する。

１５はその電動回転力によりウエーブジエネレ
ータ４を回転自在に支承し、ステータヨーク１３
に支持される。

フレークスプライン３（サーキユラスプライン
２_D）もしくはサーキユラスプラインＳの２_Sのい
ずれか一方をステータヨーク１３に固着して固定
側とし、かつ他方を回転出力側とする。１６は筒
状の中空部（配線貫通孔）、１７はステータ１２
に巻回された電機子巻線への励磁電流を流通させ
る給電線、１８は出力端取付部、１９はステータ
ヨーク１３取付ボルト、２８は給電線１２の透孔
である。

このようにして、サーキユラスプラインＤの２
_Ｄから出力することも、また、逆にサーキユラス
プラインＳの２_Sを可動にしサーキユラスプライ
ンＤの２_Dを固定にしサーキユラスプラインＳの
２_Sから出力することもできる。

第４図は、本考案の第２の実施例の側断面図で
ある。

この実施例はさきの電動駆動機構に加えて回転
位置検出手段を備える。

２１は円筒状の検出器ステータヨーク（固定子
継鉄）２０の外周に支持された検出器固定子、２
２は円筒状の検出器ロータヨーク（回転子継鉄）
２３の内周に支持された検出器回転子、２４は検
出器を励磁する給電線、２５は回転位置を示す検
出信号を導出する検出線、２６はカバー、２７は
カバー２６の取付ボルト、２９は給電線２４、検
出線２５を貫通させる透孔である。

もつとも、検出器回転子２２は電動駆動機構
（軸方向空隙形モータ）の磁気回路の影響を受け
ないように絶縁を介してウエーブジエネレータ４
に固定されている検出器回転子継鉄２３に取付け
られ、これと対向する検出器固定子２１も電動駆
動機構の磁気回路の影響を受けないように絶縁を
介してステータ１２に固定されている。

つまり、この実施例は、ステータヨーク１３に
検出器固定子２１を連結支持するとともに、ウエ
ーブジエネレータ４に、検出器固定子２１と空隙
を介して対向する検出器回転子２２を連結保持
し、回転位置も検出する手段を具える減速機付軸
方向空隙形モータである。

第５図は、第４図のＹ−Y′線に沿う正断面図
である。

電動駆動機構におけるロータマグネツト１１と
ウエーブジエネレータ４の関連がわかる。

電機子巻線を巻装したステータ１２とロータマ
グネツトを搭載したロータ１１とからなるアキシ
ヤルギヤツプタイプの駆動モータ（電動駆動機
構）により、直接、ウエーブジエネレータ４が駆
動される。

ところで、速比はフレクスプライン３およびサ
ーキユラスプライン２の歯数による。

いま、 フレクスプライン３の歯数をZ_f、 サーキユラスプライン２の歯数Z_c（たとえばZ_c
＝Z_f＋２とする）、 速比値をＲとすると、 減速比ｉ＝１／Ｒ＝Z_f−Z_c／Z_f＝−２／Z_fとなる。

このように本考案は、減速機部、電動駆動機構
部、検出器部を一体構成し、アクチユエータを小
形・薄形化しその重量を軽減し、さらに高トルク
出力がえられ、トルク／重量比をアツプすること
ができる。

そして、第６図にその側面図で表わすマニプレ
ータ６０を考える。

６１はワーク（図示しない）を把持するハンド
リング部、６２，６３，６４はアーム、６５，６
６，６７，７１は関節部、６８はフランジ、６９
は支持台、７０はマニピユレータ取付台である。

第７図は本考案の第３の実施例の側断面の半分
を表わす図である。

第６図のマニピユレータ６０の１つの関節部７
１に適用している。

なお、７２はアクチユエータ取付ボルト、７３
は動力伝達ボルトである。

第８図は、本考案の第４の実施例の要部の側断
面図である。

磁性体からなるウエーブジエネレータ４を楕円
形状のラミネート鋼板（積層電気鋼板）で形成す
る。

すなわち、ウエーブジエネレータを薄い磁性板
を積層し、渦流損・ヒステリシス損等に対応し、
過渡特性が向上する。

第９図は本考案の内部配線図を表わし、９０１
〜９０５は関節駆動機構部をなす一体形アクチユ
エータで、筒状の中空部５０５を通した配線群９
０６により、給電・検出がなされる。

ウエーブジエネレータ４における磁束の径路と
方向の一部が第１０図のφ₁，φ₂によつて示され
る。

〔考案の効果〕

かくして本考案によれば、 (ア) 多関節マニピユレータ等において、その関節
部の駆動装置に減速機部、駆動モータ部、検出
器部を一体形にしてユニツト化されたアクチユ
エータを、関節部のどちらか一方に設けアクチ
ユエータの出力端より相手接続部に連結するだ
けの構成なので接続部の構造が簡単になり、よ
つて関節部の着脱が容易になり、メンテナンス
面から見ても優れている。

(イ) 減速機と一体化することにより高トルクが本
考案の駆動機構から出力出来る。また、このこ
とは必要とするトルクを得るのに、小さい構成
の駆動機構でこれを可能とし、よつて駆動機構
部重量の軽減化、ひいてはマニピユレータ全体
の重量の軽減化、小型化、コンパクト化が計ら
れ、省力化のメリツトが生じ、さらにマニピユ
レータ等のアーム部移動時のイナーシヤ変動の
影響も小さくなり、コントロール面から見ても
効果的である。

したがつて当該分野に

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の側面図、第２図は第１図のＸ
−X″線に沿う平断面図、第３図は本考案の第１
の実施例の側断面図、第４図は本考案の第２の実
施例の側断面図、第５図は第４図のＹ−Y′線に
沿う断面で表わした正面図、第６図は本考案が適
用されるマニピユレータの側面図、第７図は本考
案の第３の実施例の半分を示す側断面図、第８図
は本考案の第４の実施例の要部の側断面図、第９
図は本考案の内部配線図、第１０図は本考案のウ
エーブジエネレータ中の磁束の態様説明である。 １……ハーモニツクギア、２……サーキユラス
プライン、２ａ……その歯、２_D……サーキユラ
スプラインＤ、２_S……サーキユラスプラインＳ、
３……フレクスプライン、３ａ……その歯、４…
…ウエーブジエネレータ、４ｈ……そのハブ、５
……軸受、６……カツプリング、７……駆動モー
タ、８……フイードバツクユニツト、９，９ａ…
…出力端取付ボルト，ナツト、１０……回転軸、
１１……ロータ（マグネツト）、１２……ステー
タ、１３……ステータヨーク、１４……樹脂、１
５……軸受、１６……配線を貫通させる筒状の中
空部、１７……モータ給電線、１８……出力端取
付部、１９……ステータヨーク１３取付ボルト、
２０……検出器ステータヨーク、２１……検出器
ステータ、２２……検出器ロータ、２３……検出
器ロータヨーク、２４……検出器給電線、２５…
…検出線、２６……カバー、２７……カバー取付
ボルト、２８，２９……透孔、６０……マニピユ
レータ、６１……ハンドリング部、６２〜６４…
…アーム、６５〜６７，７１……関節部、６８…
…フランジ、６９……支持台、７０……マニピユ
レータ取付台、７２……アクチユエータ取付ボル
ト、７３……動力伝達ボルト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 磁性体で構成されるとともに一方の面にロー
   タマグネツトを設け、かつ外周に楕円状の軸受
   を有するウエーブジエネレータと、 このウエーブジエネレータの軸受の外周に嵌
   合され、外周にｎ個のスプライン状の歯をリン
   グ状に有する可撓性の円形のフレクスプライン
   と、 楕円状にたわんだ前記フレクスプラインの外
   周に前記歯の長軸側の２個所とかみ合わせて嵌
   合し、内周にｎ個の（もしくはｎより複数個多
   い）スプライン状の歯をリング状に有する円状
   の可動サーキユラスプラインと、 同じく、楕円状にたわんだ前記フレクスプラ
   インの外周に前記歯の長軸側の２個所とかみ合
   わせて嵌合し、内周にｎより複数個多い（もし
   くはｎ個の）スプライン状の歯をリング状に有
   する円状の固定サーキユラスプラインと、 前記ウエーブジエネレータのロータマグネツ
   トを有する面に対向して設けられるとともに、
   このウエーブジエネレータと対向する面に前記
   ロータマグネツトと軸方向の空隙を介して対向
   してステータを設けた板状のステータヨークと
   をそなえたことを特徴とする減速機付軸方向空
   隙形モータ。 ２ 前記ステータヨークに検出器固定子を連結支
   持するとともに、前記ウエーブジエネレータ
   に、前記検出器固定子と空隙を介して対向する
   検出器回転子を連結支持している実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の減速機付軸方向空隙形
   モータ。 ３ 前記ウエーブジエネレータを薄い磁性板を積
   層して構成している実用新案登録範囲の範囲第
   １項または第２項記載の減速機付軸方向空隙形
   モータ。