JPH0742215Y2 - Servo actuator - Google Patents
Servo actuatorInfo
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- JPH0742215Y2 JPH0742215Y2 JP1990101926U JP10192690U JPH0742215Y2 JP H0742215 Y2 JPH0742215 Y2 JP H0742215Y2 JP 1990101926 U JP1990101926 U JP 1990101926U JP 10192690 U JP10192690 U JP 10192690U JP H0742215 Y2 JPH0742215 Y2 JP H0742215Y2
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- motor
- permanent magnet
- brake
- rotating
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- Retarders (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、産業用ロボットの関節などを駆動するアクチ
ュエータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an actuator for driving a joint or the like of an industrial robot.
［従来の技術］ 従来、産業用ロボットの関節などを駆動するサーボ特性
を要するアクチュエータは、例えば第12図に示すよう
に、ハーモニック減速機Ａ、モータＢ、負作動形ブレー
キＣ、回転検出器Ｄ等がモータＢによって駆動されるモ
ータ軸A1に対して直列に配置された構造になっている。
そしてロボットの非常時などに関節を固定し、更に小形
で大きなブレーキトルクを得るために接触形の乾式負作
動形ブレーキＣを使用している。そのため、軸受や減速
機の潤滑油により発生するオイルミストがブレーキ接触
面や回転検出器Ｄのディスクに付着しないようにするた
めためや、ブレーキ接触面に発生するゴミが軸受など他
の回転部分に入り込まないようにするために、それぞれ
軸受B1、C2、隔壁B2、C2、オイルシールC3などにより別
々に分離されている。[Prior Art] Conventionally, an actuator that requires servo characteristics for driving a joint of an industrial robot is a harmonic reducer A, a motor B, a negative actuation type brake C, a rotation detector D as shown in FIG. 12, for example. Etc. are arranged in series with the motor shaft A1 driven by the motor B.
The contact type dry negative-acting brake C is used to fix the joints in an emergency of the robot and to obtain a large and large brake torque. Therefore, in order to prevent the oil mist generated by the lubricating oil of the bearings and the speed reducer from adhering to the brake contact surface and the disk of the rotation detector D, dust generated on the brake contact surface may affect other rotating parts such as the bearing. The bearings B1 and C2, the partition walls B2 and C2, the oil seal C3, and the like are separated from each other so as not to enter.
［考案が解決しようとする課題］ ところで、上記構成では減速機、モータ、負作動形ブレ
ーキ、回転検出器等の機器が直列に配置され、それぞれ
の機器の間に軸受、隔壁、オイルシールなどが設ける必
要があるためアクチュエータの軸方向長さが大きくなる
欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the above configuration, devices such as a speed reducer, a motor, a negative-acting brake, and a rotation detector are arranged in series, and a bearing, a partition wall, an oil seal, and the like are provided between the devices. Since it is necessary to provide the actuator, there is a drawback that the axial length of the actuator becomes large.
本考案は、軸受、隔壁、オイルシールなどを省略できる
構成にするとともに、放熱効率を向上させてモータの小
形化を可能にし、高密度に一体化したサーボアクチュエ
ータを提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to provide a servo actuator in which a bearing, a partition wall, an oil seal, and the like can be omitted, and at the same time, the heat dissipation efficiency is improved to reduce the size of the motor, and the motor is integrated in high density. Is.
［課題を解決するための手段］ 本考案は、可撓性回転筒15とウエーブジェネレータ17と
サーキュラスプライン14よりなるハーモニック減速機１
を組み込んだ減速機フレーム11と、前記ウエーブジェネ
レータ17を回転駆動するモータ軸21と、永久磁石よりな
る磁極を備えた回転子27と回転磁界を発生する巻線を備
えたモータフレーム22に固定した固定子25よりなるモー
タ２と、前記モータ軸21に固定したブレーキの回転部
と、このブレーキの回転部に対向するブレーキの固定部
と、前記モータ軸21に固定した回転検出器４の回転部42
と、この回転検出器４の回転部42に対向する回転検出器
４の固定部41を備えたサーボアクチュエータにおいて、 前記モータ軸21に固定したカップ状のモータヨーク28
と、このモータヨーク28の外周側に固定した前記モータ
２の回転子27と、前記モータヨーク28の内周側に固定し
た前記回転子27の磁極と同数の回転側永久磁石33を隣接
する磁極が異極となるように円周方向に等間隔で配置し
たブレーキの回転部と、このブレーキの回転部と空隙を
介し対向させ、前記モータフレーム22にブラケット５を
介し固定した回転側永久磁石33と同じ磁極数の固定側永
久磁石34を備えたことを特徴とするサーボアクチュエー
タ。[Means for Solving the Problems] The present invention is directed to a harmonic speed reducer 1 including a flexible rotary cylinder 15, a wave generator 17, and a circular spline 14.
Fixed to a motor frame 22 equipped with a speed reducer frame 11 incorporating the above, a motor shaft 21 for rotationally driving the wave generator 17, a rotor 27 having magnetic poles made of permanent magnets, and windings generating a rotating magnetic field. The motor 2 including the stator 25, the rotating portion of the brake fixed to the motor shaft 21, the fixing portion of the brake facing the rotating portion of the brake, and the rotating portion of the rotation detector 4 fixed to the motor shaft 21. 42
And a fixed portion 41 of the rotation detector 4 facing the rotation portion 42 of the rotation detector 4, the cup-shaped motor yoke 28 fixed to the motor shaft 21.
And a rotor 27 of the motor 2 fixed to the outer peripheral side of the motor yoke 28, and magnetic poles of the rotor 27 fixed to the inner peripheral side of the motor yoke 28, the number of which is the same as that of the rotor 27. So that they have different polarities, the rotating parts of the brake are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the rotating side permanent magnets 33 are fixed to the motor frame 22 via the bracket 5 so as to face the rotating parts of the brake with a gap. A servo actuator comprising a fixed permanent magnet 34 having the same number of magnetic poles as the above.
第２の実施例として、実施例の減速機フレーム11をモー
タフレーム22と兼用させ、外周側から前記モータフレー
ム22、前記固定子25、前記回転子27、前記モータヨーク
28、前記回転側永久磁石33、前記固定側永久磁石34、前
記ハーモニック減速機１の順で同心円状に配置し、前記
前記固定側永久磁石34と前記ハーモニック減速機１のサ
ーキュラスプライン14の間に、前記固定側永久磁石34を
外周側に固定する円筒部112を有するフランジブ111を設
け、前記モータフレーム22に固定する。このように構成
することにより、軸方向にコンパクトになる。As a second embodiment, the speed reducer frame 11 of the embodiment is also used as the motor frame 22, and the motor frame 22, the stator 25, the rotor 27, and the motor yoke are arranged from the outer peripheral side.
28, the rotation-side permanent magnet 33, the fixed-side permanent magnet 34, and the harmonic reducer 1 are arranged concentrically in this order, and between the fixed-side permanent magnet 34 and the circular spline 14 of the harmonic reducer 1. A flanging 111 having a cylindrical portion 112 for fixing the fixed permanent magnet 34 to the outer peripheral side is provided and fixed to the motor frame 22. With this configuration, the size becomes compact in the axial direction.
第３の実施例として、前記回転側永久磁石33をギャップ
半径の曲率より小さくするか、もしくは固定側永久磁石
34のギャップ半径の曲率より大きくし、ギャップの磁束
分布を正弦波に近かづける。As a third embodiment, the rotating permanent magnet 33 is made smaller than the curvature of the gap radius, or the fixed permanent magnet is used.
Make it larger than the curvature of the gap radius of 34, and make the magnetic flux distribution of the gap close to a sine wave.
第４の実施例として、前記固定側永久磁石34を磁性材料
よりなるインダクタ34′に換え永久磁石の使用量を減少
させる。As a fourth embodiment, the fixed permanent magnet 34 is replaced with an inductor 34 'made of a magnetic material to reduce the amount of permanent magnet used.
［作用］ 回転子が回転すると、回転側インダクタと固定側永久磁
石の相互作用により電磁制動力が発生する。[Operation] When the rotor rotates, an electromagnetic braking force is generated by the interaction between the rotating inductor and the fixed permanent magnet.
また、ハーモニック減速機の可撓性回転筒の内側に空隙
を介して回転検出器を挿入するか、モータヨークの内周
にブレーキの回転側永久磁石または回転側インダクタを
固定してモータの磁路を共有状態にし、減速機フレーム
の円筒部の外側に固定側永久磁石またはインダクタを固
定し、減速機フレームの円筒部の内側にサーキュラスプ
ラインを設けてハーモニック減速機とモータとブレーキ
とを同心円状に配置することにより、空間の利用効率を
上げることができる。Also, insert a rotation detector inside the flexible rotary cylinder of the harmonic reducer via a gap, or fix the rotating permanent magnet or rotating inductor of the brake to the inner circumference of the motor yoke to fix the magnetic path of the motor. In a shared state, the fixed permanent magnet or inductor is fixed to the outside of the reducer frame cylinder, and a circular spline is provided inside the reducer frame cylinder to make the harmonic reducer, motor, and brake concentric. By arranging them, the space utilization efficiency can be improved.
また、ブレーキの永久磁石またはインダクタの形状を変
化させてブレーキトルクを正弦波状に変化させ、モータ
に発生するコギングトルクと打ち消しあうようにしてあ
るので、滑らかな回転トルクが得られる。Further, since the shape of the permanent magnet or the inductor of the brake is changed to change the brake torque in a sinusoidal shape so as to cancel out the cogging torque generated in the motor, a smooth rotation torque can be obtained.
［実施例］ 本考案を図に示す実施例について説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described.
第１図は本考案の実施例を示す側断面図で、ハーモニッ
ク減速機１の減速機フレーム11の内側に軸受12を介して
カップ状の出力軸13が設けられ、出力軸13の内側にはサ
ーキュラスプライン14が設けられている。また、減速機
フレーム11の端面には可撓性回転筒15の一方端部に設け
られたフランジ部151が固定され、他方端部付近に設け
られた外歯16がサーキュラスプライン14に係合するよう
にしてある。可撓性回転筒15の内側にはウエーブジェネ
レータ17が接触してウエーブジェネレータ17からトルク
を伝達するようにしてある。ウエーブジェネレータ17は
後述するモータ２によって発生するトルクをハーモニッ
ク減速機１に入力するモータ軸21に固定され、モータ軸
21の一方端は出力軸13の内側に軸受18を介して支持され
ている。FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention. A cup-shaped output shaft 13 is provided inside a speed reducer frame 11 of a harmonic speed reducer 1 via a bearing 12, and an inside of the output shaft 13 is provided. A circular spline 14 is provided. Further, a flange portion 151 provided at one end of the flexible rotary cylinder 15 is fixed to an end surface of the speed reducer frame 11, and external teeth 16 provided near the other end engage with the circular spline 14. Is done. A wave generator 17 contacts the inside of the flexible rotary cylinder 15 to transmit torque from the wave generator 17. The wave generator 17 is fixed to the motor shaft 21 that inputs the torque generated by the motor 2 to be described later to the harmonic speed reducer 1.
One end of 21 is supported inside the output shaft 13 via a bearing 18.
また、減速機フレーム11の端面にはフランジ32が固定さ
れ、フランジ32には空隙を介して可撓性回転筒15の内側
に挿入するようにカップ状の中空ヨーク31が設けられて
いる。中空ヨーク31の内側には回転検出器４の固定部41
が固定され、固定部41の内側には回転部42が空隙を介し
て対向するようにモータ軸21に固定されている。Further, a flange 32 is fixed to the end surface of the speed reducer frame 11, and a cup-shaped hollow yoke 31 is provided in the flange 32 so as to be inserted inside the flexible rotary cylinder 15 via a gap. The fixed portion 41 of the rotation detector 4 is provided inside the hollow yoke 31.
Is fixed to the inside of the fixed portion 41, and the rotating portion 42 is fixed to the motor shaft 21 so as to face each other through a gap.
フランジ32の他端面には円筒状のモータフレーム22が固
定され、モータフレーム22の内側には電機子巻線23を備
えたリング状の固定子鉄心24からなる固定子25が固定さ
れている。固定子25の内側にはモータ２の界磁を構成す
る永久磁石26を備えた回転子27が設けられ、永久磁石26
は空隙を介して固定子鉄心24に対向させてモータ軸21に
固定されたカップ状のモータヨーク28に固定されてい
る。フレーム22の反出力側端面には第２のブラケット５
が固定され、ブラケット５の内側に突出して設けられた
ハウジング部52に設けられた軸受51を介してモータ軸21
の他方端を支持している。A cylindrical motor frame 22 is fixed to the other end surface of the flange 32, and a stator 25 composed of a ring-shaped stator core 24 having an armature winding 23 is fixed inside the motor frame 22. Inside the stator 25, a rotor 27 provided with a permanent magnet 26 that constitutes the field of the motor 2 is provided.
Is fixed to a cup-shaped motor yoke 28 fixed to the motor shaft 21 so as to face the stator core 24 through a gap. The second bracket 5 is provided on the end surface of the frame 22 opposite to the output side.
Is fixed to the motor shaft 21 via a bearing 51 provided in a housing portion 52 provided so as to project inside the bracket 5.
Supporting the other end of.
カップ状のモータヨーク28の内周にはモータ２の極数と
同一の極数を備えたブレーキ３の回転側永久磁石33が円
周方向に等間隔に、かつ隣接する磁極が異極になるよう
に固定されてモータ２の永久磁石26の磁路が共有状態に
なっている。円周上に等ピッチで着磁したリング状永久
磁石よりなる回転側永久磁石33の内側には、空隙を介
し、固定側永久磁石34がブラケット５のハウジング部52
に固定されている。On the inner circumference of the cup-shaped motor yoke 28, the rotating permanent magnets 33 of the brake 3 having the same number of poles as the motor 2 are circumferentially equidistant and adjacent magnetic poles are different poles. Thus, the magnetic path of the permanent magnet 26 of the motor 2 is in a shared state. The fixed permanent magnet 34 is provided inside the rotary permanent magnet 33, which is a ring-shaped permanent magnet magnetized at an equal pitch on the circumference, with a gap between the fixed permanent magnet 34 and the housing 52 of the bracket 5.
It is fixed to.
なお、固定側永久磁石34を強磁性体ソリッドもしくは積
層物とし、回転側永久磁石33対向面に永久磁石26と同数
の突極を設けるか、もしくは円筒状のままとしたインダ
クタとしてもよい。The stationary permanent magnet 34 may be a ferromagnetic solid or a laminate, and the same number of salient poles as the permanent magnets 26 may be provided on the surface facing the rotating permanent magnet 33, or the inductor may be a cylindrical shape.
また、、この場合、固定側と回転側とを入れ替えてもよ
い。Further, in this case, the fixed side and the rotating side may be exchanged.
このように、回転側永久磁石33の内側に固定側永久磁石
34が空隙を介して対向するようにして、ブレーキ３を非
接触の構成にしたことにより、摩擦による粉塵が発生し
なくなるとともに、潤滑油がブレーキに入ってもブレー
キ作用には全く影響しない。In this way, the fixed permanent magnet is provided inside the rotating permanent magnet 33.
Since the brakes 3 are made non-contact with each other with the gaps facing each other through the gap, dust due to friction is not generated, and even if lubricating oil enters the brakes, the braking action is not affected at all.
また、ハーモニック減速機１の可撓性回転筒の内側に空
隙を介して回転検出器４を設けてあるので、回転検出器
４がハーモニック減速機１より軸方向に突出することが
ない。Further, since the rotation detector 4 is provided inside the flexible rotary cylinder of the harmonic speed reducer 1 with a gap therebetween, the rotation detector 4 does not protrude from the harmonic speed reducer 1 in the axial direction.
また、モータ２の界磁を構成する永久磁石26を固定した
カップ状のモータヨーク28の内周にブレーキ３の回転側
永久磁石33を固定して、モータの永久磁石26とブレーキ
３の回転側永久磁石33との磁気回路を共有にした構成に
し、固定側永久磁石34を永久磁石33の内周側に空隙を介
して対向するように設けてあるので、ブレーキ３がモー
タ２から軸方向に突出することがなく、アクチュエータ
全体を短くすることができる。Further, the rotation side permanent magnet 33 of the brake 3 is fixed to the inner circumference of the cup-shaped motor yoke 28 to which the permanent magnet 26 constituting the field of the motor 2 is fixed, and the rotation side of the permanent magnet 26 of the motor and the rotation side of the brake 3 are fixed. Since the magnetic circuit is shared with the permanent magnet 33 and the fixed permanent magnet 34 is provided so as to face the inner peripheral side of the permanent magnet 33 with a gap, the brake 3 is axially moved from the motor 2. The entire actuator can be shortened without protruding.
第２図は第２の実施例の構成を示す側断面図で、円筒状
の減速機フレーム11のフランジ部111の内側に軸受12を
介して円板状の出力軸13を設け、出力軸13の内側端面に
カップ状の可撓性回転筒15のフランジ部151を固定し、
端部付近に設けた外歯16が減速機フレーム11の円筒部11
2の内側に設けたサーキュラスプライン14に噛み合うよ
うにしてある。減速機フレーム11の円筒部112の外周に
はブレーキ３の固定側永久磁石34を設け、固定側永久磁
石34の外周側には空隙を介して対向するように回転側永
久磁石33を配置し、モータ軸21に固定されたカップ状の
モータヨーク28の内周に回転側永久磁石33を固定させて
ある。モータヨーク28の外周側には界磁を構成する永久
磁石26が設けられ、モータヨーク28はブレーキ３の回転
側永久磁石33と磁気回路を共有にしてある。FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the second embodiment. A disk-shaped output shaft 13 is provided inside a flange portion 111 of a cylindrical speed reducer frame 11 via a bearing 12, and the output shaft 13 The flange portion 151 of the cup-shaped flexible rotary cylinder 15 is fixed to the inner end surface of the
The external teeth 16 provided near the ends are the cylindrical portion 11 of the speed reducer frame 11.
It is adapted to mesh with a circular spline 14 provided on the inner side of 2. The fixed permanent magnet 34 of the brake 3 is provided on the outer periphery of the cylindrical portion 112 of the speed reducer frame 11, and the rotary permanent magnet 33 is disposed on the outer peripheral side of the fixed permanent magnet 34 so as to face each other with a gap, A rotating permanent magnet 33 is fixed to the inner periphery of a cup-shaped motor yoke 28 fixed to the motor shaft 21. A permanent magnet 26 forming a field is provided on the outer peripheral side of the motor yoke 28, and the motor yoke 28 shares a magnetic circuit with the rotating permanent magnet 33 of the brake 3.
また、フランジ部111にはリング状のモータフレーム22
が固定され、モータフレーム22の内周には固定子鉄心24
が固定され、固定子鉄心24の内側には空隙を介して永久
磁石26が対向するようにしてある。Further, the flange portion 111 has a ring-shaped motor frame 22.
Are fixed, and the stator core 24
Is fixed, and the permanent magnet 26 faces the inside of the stator core 24 with a gap.
回転検出器４の固定部41はモータフレーム22の端部に固
定されたブラケット５の内側のハウジング部52に固定さ
れ、回転部42は固定部41に空隙を介して対向するように
モータヨーク28に固定されている。The fixed portion 41 of the rotation detector 4 is fixed to the housing portion 52 inside the bracket 5 fixed to the end portion of the motor frame 22, and the rotating portion 42 faces the fixed portion 41 with a gap therebetween. It is fixed to.
したがって、モータ２の主な構成要素である固定子鉄心
24および永久磁石26と、ブレーキ３の主な構成要素であ
る回転側永久磁石33および固定側永久磁石34と、ハーモ
ニック減速機１の主な構成要素である減速機フレーム11
および可撓性回転筒15がほぼ同心円状に重なっているの
で、軸方向長さは著しく短くなる。Therefore, the stator core, which is the main component of the motor 2,
24 and the permanent magnet 26, the rotating side permanent magnet 33 and the fixed side permanent magnet 34 which are the main constituent elements of the brake 3, and the speed reducer frame 11 which is the main constituent element of the harmonic speed reducer 1.
Further, since the flexible rotary cylinders 15 are overlapped with each other in a substantially concentric shape, the axial length is significantly shortened.
第３図は第３の実施例の構成を示す側断面図で、第２図
に示したモータヨーク28の断面をＴ字状に形成して一方
の内周側にはブレーキ３を収納し、他方の内周側には回
転検出器４を収納し、モータ軸21を中空にし、可撓性回
転筒15のフランジ部151を外側に広げたものである。FIG. 3 is a side sectional view showing the structure of the third embodiment, in which the motor yoke 28 shown in FIG. 2 has a T-shaped cross section and the brake 3 is housed on one inner peripheral side. The rotation detector 4 is housed on the other inner peripheral side, the motor shaft 21 is made hollow, and the flange portion 151 of the flexible rotary cylinder 15 is expanded to the outside.
また、実施例の固定側永久磁石34を磁性材料の突極状の
インダクタ34′に換え減速機フレーム11の円周部112の
外周に設け、モータ２の極対数と同数の極数の回転側永
久磁石33に空隙を介して対向するようにしてある。Further, the fixed permanent magnet 34 of the embodiment is replaced with a salient pole inductor 34 'made of a magnetic material, and is provided on the outer circumference of the circumferential portion 112 of the speed reducer frame 11 so as to have the same number of poles as the motor 2 on the rotating side. The permanent magnet 33 is opposed to the permanent magnet 33 with a gap.
この場合、ハーモニック減速機１、ブレーキ３、回転検
出器４の大部分がモータ２の固定子鉄心24の内側に同心
円状に配置されるので、軸方向長さは著しく短くなる。In this case, most of the harmonic reducer 1, the brake 3, and the rotation detector 4 are concentrically arranged inside the stator core 24 of the motor 2, so that the axial length is significantly shortened.
なお、モータ２の固定子25は、円筒状電機子巻線23を固
定子鉄心24の空隙面に固定した、いわゆるギャップワイ
ンデイング方式としてある。The stator 25 of the motor 2 is of a so-called gap winding system in which the cylindrical armature winding 23 is fixed to the void surface of the stator core 24.
このようなギャップワインデイング方式の構成にするこ
とにより、従来のスロットを設けた固定子のようにティ
ース部の磁気飽和がなくなるので、極めて高いモータ定
数を実現できるものである。By adopting such a gap winding type structure, magnetic saturation of the teeth portion is eliminated unlike the conventional stator provided with slots, so that an extremely high motor constant can be realized.
第４図は第４の実施例を示すブレーキ３の正断面図で、
モータ２の永久磁石26の極数と同数の回転側永久磁石3
3、固定側永久磁石34を円周方向に等間隔で配置し、そ
れぞれ異極が空隙を介して対向するようにして、一点鎖
線で示すような磁気回路を構成したものである。FIG. 4 is a front sectional view of the brake 3 showing the fourth embodiment.
Rotating permanent magnets 3 having the same number of poles as the permanent magnets 26 of the motor 2
3. The fixed-side permanent magnets 34 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the different poles are opposed to each other with a gap therebetween, thereby forming a magnetic circuit as shown by a chain line.
また、回転側永久磁石33の外周の曲率半径をギャップ半
径の曲率より小さくすることによって、ブレーキトルク
TBを正弦波状にするものである。Also, by making the radius of curvature of the outer circumference of the rotating permanent magnet 33 smaller than the radius of curvature of the gap radius,
It makes T B sinusoidal.
なお、回転側永久磁石33の外周の曲率半径を変える代り
に、固定側永久磁石34の内周の曲率半径をギャップ半径
の曲率よりも大きくしてブレーキトルクTBを正弦波状に
してもよい。Instead of changing the radius of curvature of the outer circumference of the rotating permanent magnet 33, the radius of curvature of the inner circumference of the fixed permanent magnet 34 may be made larger than the curvature of the gap radius to make the brake torque T B sinusoidal.
モータ軸21は固定側永久磁石34と回転側永久磁石33との
間に蓄えられた磁気エネルギーによって第９図（ａ）に
示すような正弦波状に変化するブレーキトルクTBが加え
られる。また、モータ２ではトルクリップルTeが発生す
るが、これも第９図（ｂ）に示すように正弦波状に変化
する。The motor shaft 21 is applied with a brake torque T B which changes sinusoidally as shown in FIG. 9A by the magnetic energy stored between the stationary permanent magnet 34 and the rotating permanent magnet 33. Further, a torque ripple Te is generated in the motor 2, but this also changes in a sine wave shape as shown in FIG. 9 (b).
したがってブレーキの構成およびモータの電機子電流と
の関係を適宜選定することにより、第９図（ｃ）に示す
ように、ブレーキトルクTBとトルクリップルTeとを合成
して互いに打ち消しあうようにし、コギングを無くする
ことができる（本出願人による特願平１-284889号参
照）。Therefore, by appropriately selecting the structure of the brake and the relationship with the armature current of the motor, as shown in FIG. 9 (c), the brake torque T B and the torque ripple T e are combined to cancel each other. , Cogging can be eliminated (see Japanese Patent Application No. 1-284889 by the applicant).
なお、ブレーキ部の固定側を永久磁石としたときは、モ
ータを停止した場合、ブレーキトルクTBだけが働き、モ
ータ軸21はブレーキトルクによって固定される。Incidentally, when the fixed-side brake portion and the permanent magnet, when stopping the motor, only the brake torque T B acts, the motor shaft 21 is fixed by the brake torque.
第５図は回転側永久磁石33および固定側永久磁石34をリ
ング磁石によって構成し、モータ２の永久磁石の26極数
と同数の磁極になるように着磁し、一点鎖線で示すよう
な磁気回路を構成するようにしたものである。In FIG. 5, the rotating side permanent magnet 33 and the fixed side permanent magnet 34 are constituted by ring magnets, magnetized to have the same number of magnetic poles as the number of 26 poles of the permanent magnet of the motor 2, and the magnetism as shown by the one-dot chain line is shown. The circuit is configured.
第６図は第３図に示したブレーキ３の構成で、固定側永
久磁石34を磁性材料からなる固定側インダクタ34′に代
え、モータ２の極対数と同数の回転側永久磁石33と固定
側インダクタ34′を円周方向に等間隔で配置したもの
で、固定側インダクタ34′の内周の曲率半径をモータ軸
と同心円の曲率よりも大きく、この場合平面状にしてブ
レーキトルクTBを高調波成分の小さい正弦波状にしてあ
る。FIG. 6 shows the configuration of the brake 3 shown in FIG. 3, in which the fixed permanent magnet 34 is replaced with a fixed inductor 34 'made of a magnetic material, and the same number of rotating side permanent magnets 33 and fixed sides as the number of pole pairs of the motor 2 are provided. inductor 34 'the ones arranged at equal intervals in the circumferential direction, the fixed inductor 34' larger than the curvature of the inner circumference of the curvature radius of the motor shaft and concentric, harmonic brake torque T B in this case in the flat It has a sinusoidal shape with a small wave component.
なお、回転側永久磁石33を回転側インダクタ33′とし、
固定側インダクタ34′を固定側永久磁石34としても同じ
効果が得られる。The rotating permanent magnet 33 is used as the rotating inductor 33 ′,
The same effect can be obtained by using the fixed-side inductor 34 'as the fixed-side permanent magnet 34.
第８図（ａ），（ｂ）は固定側インダクタ34′の円周方
向の断面を180°位相が異なる二つの正弦波を合せたレ
ンズ状に形成した正断面図および側断面図で、固定側イ
ンダクタ34′の両端部の回転側永久磁石33に対向する面
積が小さくなるようにしてブレーキトルクTBを正弦波に
するものである。FIGS. 8 (a) and 8 (b) are a front sectional view and a side sectional view in which the circumferential side section of the fixed-side inductor 34 'is formed into a lens shape by combining two sine waves having 180 ° different phases. The braking torque T B is made to be a sine wave by reducing the area of both ends of the side inductor 34 ′ facing the rotating permanent magnet 33.
また、回転側、固定側のインダクタはいずれも薄板鋼板
を積層して成形したものでも、ソリッドの磁性体を加工
して凸極に成形したものでもよい。Further, both the rotating side and the stationary side inductors may be formed by laminating thin steel plates, or may be formed by processing a solid magnetic body to form a salient pole.
［考案の効果］ 以上述べたように、本考案によればブレーキを非接触の
構成にして摩擦による粉塵が発生しないようにするとと
もに潤滑油がブレーキに影響しないようにしてあるの
で、各機器間の隔壁を設ける必要がなくなり、軸方向長
さを短くすることができる。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the brake is made non-contact so that dust due to friction is not generated and the lubricating oil does not affect the brake. Since it is not necessary to provide the partition wall, the axial length can be shortened.
また、軸受、隔壁、オイルシールなどを省略し、ハーモ
ニック減速機、モータ、ブレーキを空隙を介して同心円
状に配置してあるので軸方向長さが短く、減速機、モー
タ、ブレーキ、回転検出器等の機器を高密度に一体化し
たコギングのないサーボアクチュエータを提供できる効
果がある。Also, since the bearing, partition wall, oil seal, etc. are omitted and the harmonic reducer, motor, and brake are concentrically arranged with a gap, the axial length is short, and the reducer, motor, brake, and rotation detector are short. There is an effect that it is possible to provide a cogging-free servo actuator in which devices such as the above are integrated in high density.
第１図は本考案の実施例を示す側断面図、第２図は第２
の実施例を示す側断面図、第３図は第３の実施例を示す
側断面図、第４図は第４の実施例を示すモータ部とブレ
ーキの要部正断面図、第５図、第６図、第７図、第８図
（ａ），（ｂ）は他の実施例のモータ部とブレーキの要
部正断面図、第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）はブレーキ
トルクTBとモータのトルクリップルTeとの関係を説明す
る説明図、第10図は従来例を示す側断面図である。 １……ハーモニック減速機、13……出力軸、15……可撓
性回転筒、17……ウエーブジジェネレータ、２……モー
タ、21……モータ軸、22……フレーム、25……固定子、
26……永久磁石、27……回転子、28……モータヨーク、
３……ブレーキ、31……中空ヨーク、32……フランジ、
33……回転側永久磁石、33′……回転側インダクタ、34
……固定側永久磁石、34′……固定側インダクタ、35…
…回転ヨーク、４……回転検出器、６……ブラケットFIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a side sectional view showing the third embodiment, FIG. 4 is a sectional front view showing an essential part of a motor portion and a brake showing the fourth embodiment, FIG. FIGS. 6, 7, and 8 (a) and (b) are front cross-sectional views of the motor part and the brake of another embodiment, and FIGS. 9 (a), (b) and (c) are FIG. 10 is an explanatory view for explaining the relationship between the brake torque T B and the torque ripple T e of the motor, and FIG. 10 is a side sectional view showing a conventional example. 1 ... Harmonic reducer, 13 ... Output shaft, 15 ... Flexible rotary cylinder, 17 ... Wave generator, 2 ... Motor, 21 ... Motor shaft, 22 ... Frame, 25 ... Stator ,
26 …… permanent magnet, 27 …… rotor, 28 …… motor yoke,
3 ... Brake, 31 ... Hollow yoke, 32 ... Flange,
33 …… Rotating permanent magnet, 33 ′ …… Rotating inductor, 34
...... Fixed side permanent magnet, 34 '…… Fixed side inductor, 35…
… Rotation yoke, 4 …… Rotation detector, 6 …… Bracket
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 片峯 国昭 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (72)考案者 浅井 秀幸 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 審査官 小川 謙 (56)参考文献 特開 昭58−108942（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−202132（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−127349（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kuniaki Katamine 2346 Fujita, Yatamanishi-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Yasukawa Electric Co., Ltd. (72) Hideyuki Asai 2346 Fujita, Hachimansai-ku, Kitakyushu, Fukuoka Ken Ogawa, Inspector, Yasukawa Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-58-108942 (JP, A) JP-A-1-202132 (JP, A) SAIKAI HEI 1-127349 (JP, U)
Claims (5)
タ（17）とサーキュラスプライン（14）よりなるハーモ
ニック減速機（１）を組み込んだ減速機フレーム（11）
と、前記ウエーブジェネレータ（17）を回転駆動するモ
ータ軸（21）と、永久磁石よりなる磁極を備えた回転子
（27）と回転磁界を発生する巻線を備えたモータフレー
ム（22）に固定した固定子（25）よりなるモータ（２）
と、前記モータ軸（21）に固定したブレーキの回転部
と、このブレーキの回転部に対向するブレーキの固定部
と、前記モータ軸（21）に固定した回転検出器（４）の
回転部（42）と、この回転検出器（４）の回転部（42）
に対向する回転検出器（４）の固定部（41）を備えたサ
ーボアクチュエータにおいて、前記モータ軸（21）に固
定したカップ状のモータヨーク（28）と、このモータヨ
ーク（28）の外周側に固定した前記モータ（２）の回転
子（27）と、前記モータヨーク（28）の内周側に固定し
た前記回転子（27）の磁極と同数の回転側永久磁石（3
3）を隣接する磁極が異極となるように円周方向に等間
隔で配置したブレーキの回転部と、このブレーキの回転
部と空隙を介し対向させ、前記モータフレーム（22）に
ブラケット（５）を介し固定した回転側永久磁石（33）
と同じ磁極数の固定側永久磁石（34）を備えたことを特
徴とするサーボアクチュエータ。1. A speed reducer frame (11) incorporating a harmonic speed reducer (1) comprising a flexible rotary cylinder (15), a wave generator (17) and a circular spline (14).
And a motor shaft (21) for rotationally driving the wave generator (17), a rotor (27) having magnetic poles of permanent magnets, and a motor frame (22) having windings for generating a rotating magnetic field. Motor (2) consisting of the fixed stator (25)
A rotating part of the brake fixed to the motor shaft (21), a fixing part of the brake facing the rotating part of the brake, and a rotating part of the rotation detector (4) fixed to the motor shaft (21) ( 42) and the rotation part (42) of this rotation detector (4)
In a servo actuator having a fixed portion (41) of a rotation detector (4) opposed to a cup-shaped motor yoke (28) fixed to the motor shaft (21) and an outer peripheral side of the motor yoke (28). Fixed to the rotor (27) of the motor (2) and the number of rotation side permanent magnets (3) equal to the number of magnetic poles of the rotor (27) fixed to the inner peripheral side of the motor yoke (28).
3) The rotating part of the brake, which is arranged at equal intervals in the circumferential direction so that the adjacent magnetic poles are different poles, and the rotating part of the brake are opposed to each other through a gap, and the bracket (5) is attached to the motor frame (22). Rotating permanent magnet (33) fixed via
A servo actuator comprising a fixed permanent magnet (34) having the same number of magnetic poles as the above.
レーム（22）を兼用にし、外周側から前記モータフレー
ム（22）、前記固定子（25）、前記回転子（27）、前記
モータヨーク（28）、前記回転側永久磁石（33）、前記
固定側永久磁石（34）、前記ハーモニック減速機（１）
の順で同心円状に配置し、前記固定側永久磁石（34）と
前記ハーモニック減速機（１）のサーキュラスプライン
（14）の間に、前記固定側永久磁石（34）を外周側に固
定する円筒部（112）を有するフランジ部（111）を介し
前記モータフレーム（22）に固定した請求項１記載のサ
ーボアクチュエータ。2. The speed reducer frame (11) is also used as the motor frame (22), and the motor frame (22), the stator (25), the rotor (27), and the motor yoke are arranged from the outer peripheral side. (28), the rotating permanent magnet (33), the fixed permanent magnet (34), the harmonic reducer (1)
A cylinder for fixing the fixed permanent magnet (34) to the outer peripheral side between the fixed permanent magnet (34) and the circular spline (14) of the harmonic speed reducer (1). The servo actuator according to claim 1, wherein the servo actuator is fixed to the motor frame (22) through a flange portion (111) having a portion (112).
の曲率より小さくするか、もしくは固定側永久磁石（3
4）のギャップ半径の曲率より大きくした請求項１また
は２に記載のサーボアクチュエータ。3. The rotation-side permanent magnet (33) is made smaller than the curvature of the gap radius, or the fixed-side permanent magnet (3).
The servo actuator according to claim 1 or 2, wherein the radius of curvature of the gap is larger than that of 4).
なるインダクタ34′に換えた請求項１ないし３いずれか
１項に記載のサーボアクチュエータ。4. The servo actuator according to claim 1, wherein the fixed permanent magnet (34) is replaced with an inductor 34 'made of a magnetic material.
を180°位相が異なる正弦波を合わせたレンズ状に形成
した請求項４記載のサーボアクチュエータ。5. The servo actuator according to claim 4, wherein a cross section in the circumferential direction of the inductor (34 ') is formed in a lens shape in which sine waves having 180 ° different phases are combined.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990101926U JPH0742215Y2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Servo actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990101926U JPH0742215Y2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Servo actuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461459U JPH0461459U (en) | 1992-05-26 |
| JPH0742215Y2 true JPH0742215Y2 (en) | 1995-09-27 |
Family
ID=31845764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990101926U Expired - Lifetime JPH0742215Y2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Servo actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742215Y2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009071919A (en) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Yaskawa Electric Corp | Hollow actuator |
| WO2012042562A1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | Rotary actuator equipped with sensing mechanism, and joint unit |
| JP2012105483A (en) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Yaskawa Electric Corp | Rotary electric machine, robot, manufacturing method of the rotary electric machine, and hollow shaft |
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1990
- 1990-09-27 JP JP1990101926U patent/JPH0742215Y2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461459U (en) | 1992-05-26 |
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