JPH10164797A - 減速機一体型電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレクスプラインを十分に弾性変形させるた
めには、ある程度の長さが必要であり、軸線方向の小型
化を進める上で支障となっていた。 【解決手段】 フレクスプライン２０の外周部にフィン
２１を設け、このフィン２１を、ハウジング１の内側に
突出する支持体３の溝内に配置する。これにより、フレ
クスプライン２０は、周方向の変位を阻止され、かつ、
被支持部位の径方向の変位を許容された状態で、ハウジ
ング１に対して支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機とハーモニ
ックドライブ減速機とを一体化して構成した減速機一体
型電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の減速機一体型電動機の構造例を図
８に示す（特開昭６３−５３３４０）。電動機の固定子
１０１を固定軸１００に設け、その外周に回転子１０２
を配しており、ハーモニックドライブ減速機を構成する
ウェーブジェネレータ１０３をこの回転子１０２に対し
て取り付けている。ウェーブジェネレータ１０３の外周
には、フレクスプライン１０４の開口端が装着されてお
り、フレクスプライン１０４の他端は固定軸１００に対
して回転自在に支持されている。このフレクスプライン
１０４の外周にはカバー１０６に固定したサーキュラス
プライン１０５を配している。

【０００３】フレクスプライン１０４はウェーブジェネ
レータ１０３によって楕円状に撓められ、楕円の長軸両
端の２カ所でサーキュラスプライン１０５と噛み合って
いる。回転子１０２で構成されるウェーブジェネレータ
１０３が回転することで、フレクスプライン１０４とサ
ーキュラスプライン１０５との間に相対回転が発生し、
フレクスプライン１０４の一端が固定されたフランジ１
０７より回転出力が取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来では、このように
ハーモニックドライブ減速機を構成するウェーブジェネ
レータ１０３に電動機を内蔵させることで、軸線方向に
沿って省スペース化が図られている。しかし、一端がフ
ランジ１０７に固定されたフレクスプライン１０４は、
他端側となるウェーブジェネレータ１０３に装着された
側が十分に弾性変形し得るためには、ある程度の長さを
確保することが必要となり、この点が、軸線方向の小型
化を一層進める上で支障となっていた。

【０００５】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、このような減速機一体
型の電動機における軸線方向の小型化をより一層進める
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１にかか
る減速機一体型電動機は、固定子の外周部に同心状に回
転子を配した電動機と、この回転子の回転出力を減速す
るハーモニックドライブ減速機とをハウジング内に収容
した減速機一体型電動機において、電動機の回転子によ
って楕円状のカムが構成されるウェーブジェネレータ
と、ウェーブジェネレータの外周部に装着されたフレク
スプラインと、フレクスプラインの外周に沿って複数箇
所に配設され、被支持部位の径方向の変位を許容し、か
つ、周方向の変位を阻止するように、ハウジングに対し
フレクスプラインを支持する支持手段と、フレクスプラ
インと歯合して回転駆動されると共に、出力軸に連結さ
れたサーキュラスプラインとを備えることを特徴とす
る。

【０００７】フレクスプラインの被支持部位が径方向の
変位を許容されることで、フレクスプライン全体の弾性
変形が阻害されることはなく、十分に撓み得る。また、
被支持部位の周方向の変位が阻止されることで、フレク
スプライン全体の周方向に沿った回転が阻止される。こ
の結果、フレクスプラインとサーキュラスプラインとの
噛み合い位置の移動に伴って両者に相対回転が発生する
が、フレクスプラインが回転しないように支持されてい
るため、噛み合い位置の移動に伴ってサーキュラスプラ
インが回転駆動されることになる。

【０００８】また、請求項２にかかる減速機一体型電動
機は、請求項１における減速機一体型電動機において、
出力軸がウェーブジェネレータを貫通し、かつ、この貫
通した両側部にてハウジングに支持されたことを特徴と
する。

【０００９】出力軸がウェーブジェネレータ内を貫通
し、貫通した両側部においてハウジングに支持されるの
で、出力軸の支持剛性が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる減速機一体
型電動機の実施形態につき、添付図面を参照して説明す
る。

【００１１】図１〜図３に、第１の実施形態にかかる減
速機一体型電動機を示す。

【００１２】この減速機一体型電動機は、ハーモニック
ドライブ減速機と電動機とをハウジング１内に一体的に
収容して構成している。

【００１３】ハーモニックドライブ減速機は、ウェーブ
ジェネレータ１０の外周部にフレクスプライン２０を装
着し、このフレクスプライン２０の外周部にサーキュラ
スプライン３０を配して構成している。

【００１４】ウェーブジェネレータ１０は、その中央部
を出力軸２が貫通しており、この出力軸２を囲むよう
に、ハウジング１に支持された磁石１１を配し、さらに
この外周部には磁石１１を囲むように楕円状のカム１２
を配設している。このカム１２にはコイル１３を設けて
おり、リング状の整流子（コンミテータ）１６とすり接
触するブラシ１４を介してコイル１３に電力が供給され
る。このように、コイル１３を設けたカム１２と磁石１
１とによって電動機を構成している。従って、ウェーブ
ジェネレータ１０は電動機を内蔵した構成となってお
り、この電動機の回転子が楕円状のカム１２となってい
る。また、カム１２の外周部にボールベアリング１５を
設けており、このボールベアリング１５の内輪はカム１
２に固定され、外輪はボールを介して弾性変形する構造
となっている。

【００１５】フレクスプライン２０は、略円筒形状を呈
しており、一端側がボールベアリング１５の外輪に装着
され、楕円状に撓んでいる。また、他端側の外周部に
は、軸線方向に沿って延びるフィン２１を周囲の４カ所
に突設しており、各フィン２１は、ハウジング１の内側
に突出する支持体３の溝内に個々に遊挿された状態とな
っている（図３参照）。これにより、フレクスプライン
２０は、ハウジング１に対して相対回転しないように拘
束されている。また、フレクスプライン２０の外径は、
各支持体３の先端を結ぶ円の内径よりも小さく、各支持
体３の溝は、フィン２１の高さよりも深く形成されてい
る。従って、サーキュラスプライン１０の回転に伴って
フレクスプライン２０が弾性変形し、この弾性変形の際
にフィン２１は径方向に沿って変位可能な状態となって
いる。このように、フレクスプライン２０は、フィン２
１と支持体３とによって、周方向の変位を阻止され、か
つ、被支持部位の径方向の変位を許容された状態で、ハ
ウジング１に対して支持されている。

【００１６】サーキュラスプライン３０は、カップ形状
を呈しており、中心部を貫通する出力軸２と一体的に連
結されている。また、開口端の内周には、フレクスプラ
イン２０の外周に形成された歯と同ピッチの歯が形成さ
れており、フレクスプライン２０における楕円の長軸両
端の２カ所で互いの歯が噛み合っている。

【００１７】なお、出力軸２は、ウェーブジェネレータ
１０等を挟んだ両側で、ハウジング１に固定したベアリ
ング４によって支持されているため、十分な支持剛性が
得られている。

【００１８】ここで、各部の動作について説明する。

【００１９】ブラシ１４を介して電動機に電力が供給さ
れると、ウェーブジェネレータ１０のカム１２が回転駆
動され、その外周のフレクスプライン２０を弾性変形さ
せる。この際、フレクスプライン２０の各フィン２１
は、各支持体３内において、径方向に沿って往復動す
る。すなわち、回転するカム１２の長軸端が近づくに連
れて、フィン２１は径方向の外側に変位し、この長軸端
が通過し短軸端が近づくに連れて、フィン２１は径方向
の内側に変位する。なお、この際、前述したようにフレ
クスプライン２０は、フィン２１と支持体３によって周
方向の変位が阻止されており、定位置で弾性変形を繰り
返す。

【００２０】このようにフレクスプライン２０が弾性変
形すると、これに伴って、フレクスプライン２０とサー
キュラスプライン３０との噛み合い位置が周方向に沿っ
て順に移動する。フレクスプライン２０はサーキュラス
プライン３０よりも２ｎ枚（ｎは整数）だけ少ない歯数
に設定されているので、噛み合い位置の移動に伴って、
フレクスプライン２０とサーキュラスプライン３０との
間には相対回転が発生する。この実施形態では、前述し
たようにフィン２１と支持体３とで、フレクスプライン
２０が回転しないように支持しているため、噛み合い位
置の移動に伴ってサーキュラスプライン３０が回転駆動
される。このサーキュラスプライン３０が回転駆動され
ることで、このサーキュラスプライン３０に一体的に連
結された出力軸２が回転されることになる。この出力軸
２は、ウェーブジェネレータ１０の両側に設けたベアリ
ング４によってハウジング１に対して回転自在に支持さ
れており、この出力軸２から回転出力が取り出される。

【００２１】第２の実施形態にかかる減速機一体型電動
機を図４に示す。なお、以降の実施形態では、第１の実
施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付して図
示し、説明は省略する。

【００２２】この減速機一体型電動機では、フレクスプ
ライン２０の支持機構として、ワイヤ４０とワイヤ連結
体４１とを用いている。

【００２３】ワイヤ連結体４１は、ほぼ三角形を呈して
おり、その一つの隅部が、ハウジング１に固定したピン
４２によって傾動自在に支持されており、残る２つの隅
部に各ワイヤ４０の一端が固定されている。各ワイヤ４
０はそれぞれ同じ長さを有し、４つのワイヤ連結体４１
の間にそれぞれ張設されている。これにより、ハウジン
グ１内には計４本のワイヤ４０が環状に張設された状態
となっている。また、張設された各ワイヤ４０には、そ
の中央部において、フレクスプライン２０が固定されて
いる。なお、図中、フレクスプライン２０に対するワイ
ヤ４０の固定部位を参照符号４０ａとして示す。

【００２４】フレクスプライン２０の円周部をこのよう
にワイヤ４０によって支持することで、ワイヤ４０によ
ってフレクスプライン２０の周方向の変位が拘束され、
ハウジング１に対するフレクスプライン２０の相対回転
が阻止される。また、ウェーブジェネレータ１０の回転
に伴ってフレクスプライン２０は楕円状に撓むが、この
際、ワイヤ４０の固定部位４０ａは、隣り合うワイヤ支
持体４１の間の中心線上を往復動して変位し、フレクス
プライン２０の楕円状の撓みを許容する。

【００２５】なお、カム１２の短軸両端側では、ワイヤ
４０が内側に引っ張られるため大きな張力がかかり、そ
の両側の長軸端側ではこの張力が弱まる。この作用によ
り、ウェーブジェネレータ１０の回転に伴ってワイヤ支
持体４１がピン４２を中心に傾動しながら、４本のワイ
ヤ４０がフレクスプライン２０を支持する状態となる。

【００２６】第３の実施形態にかかる減速機一体型電動
機を図５に示す。

【００２７】この減速機一体型電動機では、フレクスプ
ライン２０の支持機構として、フレクスプライン２０の
周囲４カ所に支持ピン５０を設けている。支持ピン５０
は、ハウジング１の側壁部に固定したケース５１内に収
容されており、ハウジング１の側面に形成した開口部か
らその先端部がハウジング１内に突出している。支持ピ
ン５０の途中には、フランジ５２が一体的に形成されて
おり、このフランジ５２とケース５１内の仕切壁５３と
の間にスプリング５４を配設している。このため、スプ
リング５４の反発力によって支持ピン５０の先端側がハ
ウジング１内に向かって弾性的に突出する状態となって
いる。一方、フレクスプライン２０の外周部には、図６
に示すように、歯が形成された領域に沿って所定間隔で
凹部２０ａが形成されており、図５の状態では、支持ピ
ン５０の先端部が凹部２０ａと係合している。

【００２８】このように構成することで、ウェーブジェ
ネレータ１０の回転に伴ってフレクスプライン２０は楕
円状に撓むが、この撓みに応じて支持ピン５０が突出・
後退しながら、フレクスプライン２０をこの位置に支持
することができる。また、フレクスプライン２０は、ス
プリング５４の付勢力と凹部２０ａの形状とで決まる係
合力によって保持されており、この力によってフレクス
プライン２０の周方向の変位が拘束され、ハウジングに
対する相対回転が阻止されている。

【００２９】さらに、このように支持ピン５０によって
フレクスプライン２０を支持することで、トルク制限機
構を構成している。すなわち、支持ピン５０と凹部２０
ａとの係合力を越えるトルクがフレクスプライン２０に
加わると、フレクスプライン２０は、凹部２０ａのテー
パ面によって支持ピン５０を押し上げながら回転を始め
る。このように、フレクスプライン２０に加わるトルク
を逃がすことができるため、一種のトルク制限機構とし
て機能するものである。

【００３０】以上説明した各実施形態では、いずれも、
フレクスプライン２０を支持する支持機構を備えたタイ
プを例示したが、例えば、電動機が小出力の場合には、
エンジニアリングプラスチック製のフレクスプライン２
０を用いても良い（第４の実施形態）。この材質であれ
ば十分な変形に耐え得るので、図７に示すように、フレ
クスプライン２０をハウジング１に対して直接固定する
こともできる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
減速機一体型電動機によれば、サーキュラスプラインを
出力軸に連結し、支持手段によって被支持部位の径方向
の変位を許容すると共に周方向の変位を阻止するよう
に、フレクスプラインを支持する構成を採用した。この
ため、フレクスプラインの軸線方向の長さを短く形成し
た場合にも、フレクスプラインを十分に撓ませることが
でき、減速機一体型電動機における軸線方向の小型化を
一層進めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の減速機一体型電動機を示す横
断面図である。

【図２】第１の実施形態の減速機一体型電動機を示す縦
断面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図４】第２の実施形態の減速機一体型電動機を示す横
断面図である。

【図５】第３の実施形態の減速機一体型電動機を示す横
断面図である。

【図６】フレクスプラインの外周面の一部を示す側面図
である。

【図７】第４の実施形態の減速機一体型電動機を示す縦
断面図である。

【図８】従来の減速機一体型電動機を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…ハウジング、２…出力軸、３…支持体、１０ウェー
ブジェネレータ、１１…磁石、１２…カム、１３…コイ
ル、２０…フレクスプライン、２０ａ…凹部、２１…フ
ィン、３０…サーキュラスプライン、４０…ワイヤ、４
０ａ…固定部位、４１…ワイヤ連結体、５０…支持ピ
ン、５４…スプリング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子の外周部に同心状に回転子を配した
   電動機と、この回転子の回転出力を減速するハーモニッ
   クドライブ減速機とをハウジング内に収容した減速機一
   体型電動機において、 前記電動機の回転子によって楕円状のカムが構成される
   ウェーブジェネレータと、 前記ウェーブジェネレータの外周部に装着されたフレク
   スプラインと、 前記フレクスプラインの外周に沿って複数箇所に配設さ
   れ、被支持部位の径方向の変位を許容し、かつ、周方向
   の変位を阻止するように、前記ハウジングに対してフレ
   クスプラインを支持する支持手段と、 前記フレクスプラインと歯合して回転駆動されると共
   に、出力軸に連結されたサーキュラスプラインとを備え
   ることを特徴とする減速機一体型電動機。
2. 【請求項２】前記出力軸が前記ウェーブジェネレータを
   貫通し、かつ、この貫通した両側部にて前記ハウジング
   に支持されたことを特徴とする請求項１記載の減速機一
   体型電動機。