WO2025196870A1 - アクチュエータ - Google Patents

アクチュエータ

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WO2025196870A1
WO2025196870A1 PCT/JP2024/010488 JP2024010488W WO2025196870A1 WO 2025196870 A1 WO2025196870 A1 WO 2025196870A1 JP 2024010488 W JP2024010488 W JP 2024010488W WO 2025196870 A1 WO2025196870 A1 WO 2025196870A1
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WO
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hollow tube
spacer member
actuator
motor
peripheral surface
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PCT/JP2024/010488
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English (en)
French (fr)
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秀俊 植松
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • This disclosure relates to an actuator.
  • the actuator may include a servo motor, a reducer, and an encoder, all connected to one another.
  • the actuator disclosed in JP 2020-205742 A has a motor shaft that is hollow, and a hollow tube connected to the output shaft of the reducer passes through the inside of the motor shaft and extends toward the motor.
  • a support portion (referred to as “holding portion 922" in Patent Document 1) is provided between the end of the hollow tube and the encoder, rotatably supporting the end of the hollow tube.
  • the outer surface of the distal end of the hollow tube and the inner surface of the inner ring of the support part need to be joined together. However, it is not easy to accurately join the outer surface of the distal end of the hollow tube to the inner surface of the inner ring of the support part.
  • an actuator comprising: a motor having a hollow motor shaft; a reducer connected to the motor and having an output shaft; a hollow tube connected to the output shaft of the reducer and extending through the motor shaft toward the motor; a hollow spacer member provided at the end of the hollow tube; and a support portion disposed between the inner circumferential surface of the actuator and the outer circumferential surface of the spacer member, which rotatably supports the spacer member.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of an actuator in an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the distal end of a hollow tube in one embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of a hollow tube, a spacer member, and a bearing. 3 is a cross-sectional view of a hollow tube, a spacer member, and a bearing taken along the axial direction of the hollow tube.
  • FIG. FIG. 2 is a partial axial cross-sectional view of the actuator.
  • FIG. 1 is a partial axial cross-sectional view of an actuator according to the prior art.
  • FIG. 10 is a perspective view of a spacer member according to another embodiment.
  • FIG. 10 is an axial cross-sectional view of an actuator according to another embodiment.
  • FIG. 10 is an axial cross-sectional view of an actuator according to yet another embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of a hollow tube, a spacer member, and a bearing in a modified example.
  • 7B is a perspective view of the distal end of the hollow tube shown in FIG. 7A.
  • FIG. 7B is an exploded perspective view of the spacer member shown in FIG. 7A.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of an actuator based on a typical embodiment.
  • the actuator 5a is incorporated into a machine having a shaft, such as a robot or machine tool.
  • the actuator 5a mainly includes a motor 10 (e.g., a servo motor) consisting of a stator 11 and a rotor 12, an electromagnetic brake B connected to the motor 10, a reducer 20 connected to the motor shaft 13 of the motor 10, a force sensor S coupled to the reducer, and an encoder E.
  • a motor 10 e.g., a servo motor
  • an electromagnetic brake B connected to the motor 10
  • a reducer 20 connected to the motor shaft 13 of the motor 10
  • a force sensor S coupled to the reducer
  • an encoder E an encoder
  • the reducer 20 is defined as being located in front of the motor 10, and the motor 10 is defined as being located behind the reducer 20.
  • the "radial direction” in this application means the radial direction of the actuator 5a, etc.
  • the "axial direction” means the axial direction of the actuator 5a, etc.
  • the motor 10 includes a rotor 12 that rotates integrally with the motor shaft 13, and a stator 11 that is arranged to surround the rotor 12.
  • the tip of the output shaft 23 of the reducer 20 is connected to a link 2 (not shown) via a force sensor S. Therefore, the actuator 5 controls the positioning of the link 2 (not shown) by rotating it relative to the actuator 5 within a predetermined operating range.
  • the reduction ratio of the reducer 20 is, for example, 1:50.
  • the motor shaft 13 is, for example, a hollow shaft, and has a primary encoder 15 equipped with a rotating disk 15A attached to its rear end.
  • the primary encoder 15 is, for example, an absolute encoder, and outputs A-phase, B-phase, and Z-phase signals.
  • the output signals are detected by a detector 15B, which uses known techniques to detect the absolute position within one rotation of the motor shaft 13 and the total number of rotations of the motor shaft 13.
  • the detected information is stored in the memory of the detector 15B, for example, a volatile memory or a non-volatile memory.
  • a hollow tube 23a is connected to the output shaft 23 of the reducer 20, and this hollow tube 23a extends toward the motor 10 through the hollow motor shaft 13.
  • a secondary encoder 25 equipped with a rotating disk 25A is attached near the rear end of the hollow tube 23a.
  • the output shaft 23 of the reducer 20 and the hollow tube 23a may be formed integrally. In other words, the hollow tube 23a may be part of the output shaft 23.
  • the secondary encoder 25 is, for example, an absolute encoder, and outputs A-phase, B-phase, and Z-phase signals.
  • the output signals are detected by the detector 25B, which uses known techniques to detect the absolute position within one rotation of the output shaft 23 and the total number of rotations.
  • the detected information is stored in the memory of the detector 25B, for example, in a volatile or non-volatile memory.
  • the primary encoder 15 and secondary encoder 25 may be collectively referred to as the encoder E.
  • the force sensor S, reducer 20, motor 10, electromagnetic brake B, and encoder E which are coaxially connected to one another, preferably have a hollow structure. Furthermore, it is preferable that the hollow portions of the force sensor S, reducer 20, motor 10, electromagnetic brake B, and encoder E have a common inner diameter. This allows for smooth placement of the hollow tube 23a.
  • the internal spaces of the force sensor S, reducer 20, motor 10, electromagnetic brake B, and encoder E may be collectively referred to as the hollow portion 22.
  • at least one wire L such as a signal line, current supply line, or air tube, passes through the hollow tube 23a.
  • a circular first support member 18 extending in the radial direction is attached to the rear end of the motor shaft 13.
  • the first support member 18 is provided with an annular protrusion 18a, which preferably engages with the rear end of the motor shaft 13.
  • the radially outer portion of the first support member 18 extends in the axial direction of the motor shaft 13 so as to be spaced away from the motor 10.
  • An annular rotating disk 15A for the primary encoder 15 is provided on the rear end surface of the axially extending portion. In other words, the rotating disk 15A is supported by a portion of the first support member 18.
  • the rotating disk 15A of the primary encoder 15 and the rotating disk 25A of the secondary encoder 25 are arranged concentrically with a predetermined gap between them.
  • the rotating disk 15A and the rotating disk 25A may be arranged concentrically with other configurations, and such configurations are also within the scope of this disclosure.
  • Figure 2A is a perspective view of the end of a hollow tube in one embodiment.
  • at the rear end of hollow tube 23a at the rear end of hollow tube 23a, at least one protrusion 61 extending in the longitudinal direction of hollow tube 23a is formed.
  • At least one protrusion 61 may be formed by cutting out a portion of the end of hollow tube 23a.
  • at least one protrusion 61 may be attached to the end of hollow tube 23a.
  • these protrusions 61 are preferably formed at equal intervals around the circumference of the hollow tube.
  • it is preferable that the protrusions 61 do not extend radially toward the internal space of hollow tube 23a, so that the filament L (see Figure 4A) does not interfere with the protrusions 61.
  • Figure 2B is a perspective view of the spacer member.
  • the hollow spacer member 50 has a first portion 51 to be engaged with the hollow tube 23a and a second portion 52 to be engaged with the bearing 29.
  • the second portion 52 is located rearward of the first portion 51 and is arranged coaxially with the first portion 51.
  • a flange 53 extending radially outward is provided between the first portion 51 and the second portion 52.
  • the spacer member 50, including the first portion 51, the second portion 52, and the flange 53, is preferably formed integrally. Furthermore, the wall thicknesses of the first portion 51 and the second portion 52 are approximately equal.
  • the spacer member 50 is preferably made of, for example, metal.
  • the inner and outer diameters of the first portion 51 are smaller than the inner and outer diameters of the second portion 52. This is because, as can be seen from Figure 1, the inner and outer diameters of the hollow tube 23a to which the first portion 51 is connected are smaller than the inner and outer diameters of the bearing 29 to which the second portion 52 is connected. In other words, the outer diameters of the first portion 51 and the second portion 52 are determined according to the dimensions of the corresponding hollow tube 23a and bearing 29.
  • At least one receiving portion 62 is formed on the first portion 51 side of the flange 53.
  • the receiving portion 62 has dimensions suitable for receiving and engaging the protrusion 61.
  • the first portion 51 has a thick portion 63 provided circumferentially adjacent to the flange 53.
  • the receiving portion 62 may be formed by partially cutting out this thick portion 63.
  • the receiving portion 62 may be formed by partially adding a member corresponding to the thick portion 63 to the outer peripheral surface of the first portion 51.
  • these receiving portions 62 are preferably formed at equal intervals around the circumference of the first portion 51. Note that protrusions 61 and receiving portions 62 with other configurations may also be provided.
  • Figure 3A is a perspective view of the hollow tube, spacer member, and bearing.
  • the spacer member 50 is engaged with the hollow tube 23a and bearing 29.
  • the protrusion 61 and the receiving portion 62 are engaged with each other, so that the spacer member 50 and the hollow tube 23a do not rotate relative to each other in the circumferential direction.
  • Figure 3B is a cross-sectional view of the hollow tube, spacer member, and bearing in the axial direction of the hollow tube.
  • bearing 29 has an outer ring 29a, an inner ring 29b, and a plurality of balls 29c arranged between the outer ring 29a and the inner ring 29b.
  • the outer peripheral surface of first portion 51 of spacer member 50 engages with the inner peripheral surface of hollow tube 23a.
  • the outer peripheral surface of second portion 52 engages with the inner peripheral surface of inner ring 29b.
  • the first portion 51 and second portion 52 of the spacer member 50 are sized to engage, preferably with a tight fit, with the hollow tube 23a and the inner ring 29b, respectively.
  • the spacer member 50 can be formed from metal, so the dimensions of the spacer member 50 can be determined relatively freely according to the needs of the user of the actuator 5a.
  • Figure 4B is a partial axial cross-sectional view of a conventional actuator. Similar components in Figure 4B are designated by similar reference numerals.
  • bearing 29' in the conventional art and bearing 29 in the present disclosure are standard products manufactured by bearing manufacturers and have dimensions that vary in increments of 5 millimeters. Therefore, the dimensions of the bearing cannot be freely changed. Therefore, the dimensions of hollow tube 23a' must be changed.
  • hollow tube 23a' in the conventional art and hollow tube 23a in the present disclosure are typically made of resin, making it difficult to precisely machine the hollow tube to within a few millimeters.
  • the present disclosure employs a spacer member 50 whose dimensions can be freely determined. Therefore, by creating a spacer member 50 with appropriate dimensions, the end of the hollow tube 23a can be easily and accurately attached to the bearing 29 of the actuator 5a via the spacer member 50.
  • the spacer member 50 which has a first portion 51 and a second portion 52 with different diameters, serves as a radial spacer between the hollow tube 23a and the bearing 29.
  • the front surface of the flange 53 abuts against the end of the hollow tube 23a, and the rear surface of the flange 53 abuts against the front side of the inner ring 29b.
  • the thickness of the flange 53 is approximately equal to the distance between the end of the hollow tube 23a and the front side of the bearing 29. Therefore, the flange 53 serves to properly position the rear end of the hollow tube 23a and the front end of the bearing 29, and the spacer member 50 including the flange 53 serves as an axial spacer between the hollow tube 23a and the bearing 29.
  • Figure 4A is a partial axial cross-sectional view of the actuator.
  • a wire fixing portion 71 is attached to the rear end of the actuator 5a, for example, the rear end of the encoder E.
  • the wire fixing portion 71 is a roughly L-shaped member having two extension portions 61a and 61b that are perpendicular to each other.
  • One extension portion 61a is attached to the rear end of the actuator 5a, and the other extension portion 61b extends from the rear end side of the actuator 5a into the spacer member 50.
  • At least one wire L is attached to the other extension 61b by an attachment member 72, such as a cable tie.
  • the wire L passes through the interior of the hollow tube 23a and penetrates the actuator 5a.
  • a similar wire fixing portion 71 may also be provided at the front end of the actuator 5a.
  • the other extension 61b generally terminates at the second portion 52 of the spacer member 50, and the other extension 61b does not extend very far into the first portion 51 of the spacer member 50.
  • the other extension 61b of the filament fixing portion 71 and the associated member 72 are generally positioned within the second portion 52 of the spacer member 50.
  • the inner diameter D1 of the second portion 52 is larger than the inner diameter D0 of the hollow tube 23a.
  • the present disclosure provides greater freedom in positioning the other extension 61b, and also allows a greater number of filaments L to be attached to the other extension 61b.
  • the other extension of the filament fixing portion 71 and related components can be positioned with a high degree of freedom in the space determined by the inner diameter of the second portion 52, which is larger than the space determined by the inner diameter of the hollow tube 23a.
  • Figure 5 is a perspective view of a spacer member in another embodiment.
  • the spacer member 50a shown in Figure 5 is engaged with a hollow tube 23b, which has a larger diameter than hollow tube 23a, and a bearing 29 similar to that described above.
  • first portion 51a of spacer member 50a are larger than the inner and outer diameters of second portion 52a.
  • second portion 52a is smaller than first portion 51a, a bearing 29 with a smaller diameter can be used, thereby reducing the weight and manufacturing costs of the actuator.
  • Figure 6A is an axial cross-sectional view of an actuator in another embodiment.
  • the actuator 5b shown in Figure 6A mainly includes a motor 10 consisting of a stator 11 and a rotor 12, a reducer 20 connected to the motor 10, and an encoder E.
  • the actuator 5b does not include a force sensor S or an electromagnetic brake B.
  • the extension member 41 is attached to the stator 11. In such a case, it can be seen that the actuator 5b can be made even smaller.
  • a hollow tube 23a that does not have a protrusion 61 and a spacer member 50 (see Figure 1) that does not have a receiving portion 62 are also within the scope of this disclosure.
  • a spacer member 50 that does not have a flange 53 are also within the scope of this disclosure.
  • a spacer member 50 in which the inner diameter and outer diameter of the first portion 51 are equal to the inner diameter and outer diameter of the second portion 52, respectively, are also within the scope of this disclosure.
  • the outer diameter of the first portion 51b is the same as the outer diameter of the first portion 51, and the outer diameter of the rear end of the second portion 52b is the same as the outer diameter of the second portion 52.
  • the outer diameter of the front end of the second portion 52b is the same as the outer diameter of the first portion 51b.
  • the inner diameters of the first portion 51b and the second portion 52b may be different from each other or may be equal to each other.
  • a pair of protrusions 61a extending in the longitudinal direction of the hollow tube 23a are formed at the rear end of the hollow tube 23a.
  • the pair of protrusions 61a preferably face each other in the diametrical direction.
  • Each of the pair of protrusions 61a preferably has a predetermined length in the circumferential direction.
  • the front end of the annular first portion 51b is formed with a pair of receiving portions 62a having dimensions suitable for receiving and engaging the pair of protrusions 61a.
  • the pair of receiving portions 62a are preferably diametrically opposed to each other.
  • the rear end of the first portion 51b is formed with a pair of receiving portions 62b having dimensions suitable for receiving and engaging the pair of protrusions 61b described below.
  • the pair of receiving portions 62b are preferably diametrically opposed to each other.
  • the positions of the pair of receiving portions 62a in the circumferential direction of the first portion 51b be different from the positions of the pair of receiving portions 62b in the circumferential direction.
  • the positions of the pair of receiving portions 62a are approximately 90 degrees different from the positions of the pair of receiving portions 62b.
  • a pair of protrusions 61b extending in the longitudinal direction of the second annular portion 52b are formed at the front end of the second annular portion 52b.
  • Each of the pair of protrusions 61b preferably has a predetermined length in the circumferential direction. As described above, the pair of protrusions 61b can be received in a pair of receiving portions 62b.
  • the first portion 51b and the second portion 52b cooperate with the end of the hollow tube 23a to function as an Oldham coupling.
  • the end of the hollow tube 23a and the second portion 52b correspond to the hub of the Oldham coupling, and the first portion 51b functions as the insert of the Oldham coupling.
  • first portion 51b and the second portion 52b are separate members, it will be understood that these members can be easily manufactured. Note that the scope of this disclosure also includes cases in which multiple pairs of protrusions and receiving portions are formed.
  • An advantage of at least one of the embodiments described above is that the end of the hollow tube can be easily and accurately attached to the support portion of the actuator.
  • a motor having a hollow motor shaft; a reducer connected to the motor and having an output shaft; a hollow tube coupled to the output shaft of the reducer and extending toward the motor through the motor shaft; a hollow spacer member provided at the end of the hollow tube; a support portion disposed between an inner peripheral surface of the actuator and an outer peripheral surface of the spacer member, the support portion rotatably supporting the spacer member.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

アクチュエータは、中空のモータ軸を有するモータと、出力軸を有する減速機と、前記出力軸に結合されていて前記モータ軸を通って前記モータ側に延びる中空管と、前記中空管の末端に設けられた中空のスペーサ部材と、前記アクチュエータの内周面と前記スペーサ部材の外周面との間に配置されていて、前記スペーサ部材を回転可能に支持する支持部とを含む。

Description

アクチュエータ
　本開示は、アクチュエータに関する。
　アクチュエータは、互いに連結されたサーボモータ、減速機およびエンコーダを含みうる。特開２０２０－２０５７４２号公報に開示されるアクチュエータは、モータのモータ軸が中空軸として作成されており、減速機の出力軸に結合された中空管がモータ軸の内部を通ってモータ側に延びている。そして、中空管の末端とエンコーダとの間には、中空管の末端を回転可能に支持する支持部（特許文献１における「保持部９２２」）が設けられている。
特開2020-205742号公報
　中空管の末端端の外周面と支持部の内輪の内周面とを互いに結合させる必要がある。しかしながら、中空管の末端の外周面を支持部の内輪の内周面に正確に結合させるのは容易ではない。
　従って、中空管の末端をアクチュエータの支持部に容易かつ正確に取付けることのできるアクチュエータが望まれている。
　本開示の１番目の態様によれば、アクチュエータにおいて、中空のモータ軸を有するモータと、該モータに連結されていて、出力軸を有する減速機と、前記減速機の前記出力軸に結合されていて前記モータ軸を通って前記モータ側に延びる中空管と、前記中空管の末端に設けられた中空のスペーサ部材と、前記アクチュエータの内周面と前記スペーサ部材の外周面との間に配置されていて、前記スペーサ部材を回転可能に支持する支持部と、を具備するアクチュエータが提供される。
　本開示の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の実施形態の説明により一層明らかになろう。
典型的な実施形態におけるアクチュエータの軸線方向断面図である。 一つの実施形態における中空管の末端の斜視図である。 スペーサ部材の斜視図である。 中空管、スペーサ部材および軸受の斜視図である。 中空管の軸線方向における、中空管、スペーサ部材および軸受の断面図である。 アクチュエータの軸線方向部分断面図である。 従来技術におけるアクチュエータの軸線方向部分断面図である。 別の実施例におけるスペーサ部材の斜視図である。 他の実施形態におけるアクチュエータの軸線方向断面図である。 さらに他の実施形態におけるアクチュエータの軸線方向断面図である。 変形例における中空管、スペーサ部材および軸受の斜視図である。 図７Ａに示される中空管の末端の斜視図である。 図７Ａに示されるスペーサ部材の分解斜視図である。
　以下、添付図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
　図１は典型的な実施形態に基づくアクチュエータの軸線方向断面図である。アクチュエータ５ａは、軸部を有する機械、例えばロボットまたは工作機械に組み込まれている。
　アクチュエータ５ａは、ステータ１１およびロータ１２からなるモータ１０、例えばサーボモータと、該モータ１０に接続された電磁ブレーキＢと、モータ１０のモータ軸１３に接続された減速機２０と、減速機に結合された力センサＳ、ならびにエンコーダＥとを主に含んでいる。
　本願においては、減速機２０はモータ１０に対して前方側に配置されており、モータ１０は減速機２０に対して後方側に配置されているものと定義する。また、原則的に、本願における「半径方向」はアクチュエータ５ａ等の半径方向を意味すると共に、「軸線方向」はアクチュエータ５ａ等の軸線方向を意味するものとする。
　モータ１０は、モータ軸１３と一体的に回転するロータ１２と、ロータ１２を取り囲むように配置されるステータ１１とを含む。減速機２０の出力軸２３の先端は、力センサＳを介してリンク２（図示しない）に連結されている。従って、アクチュエータ５は、リンク２（図示しない）をアクチュエータ５に対して所定の動作範囲内で相対的に回転させて位置決め制御する。なお、減速機２０の減速比は、例えば１：５０である。
　モータ軸１３は例えば中空軸であり、その後端部には、回転ディスク１５Ａを備えたプライマリエンコーダ１５が取付けられている。プライマリエンコーダ１５は、例えばアブソリュートエンコーダであり、Ａ相、Ｂ相およびＺ相信号を出力する。出力された信号は検出部１５Ｂにより検出され、公知の手法で、モータ軸１３の一回転内のアブソリュート位置およびモータ軸１３の総回転回数を検出する。検出された情報は検出部１５Ｂのメモリ、例えば揮発性メモリまたは不揮発性メモリに記憶される。
　減速機２０の出力軸２３には、中空管２３ａが結合されており、この中空管２３ａは中空のモータ軸１３を通ってモータ１０側に延びている。そして、中空管２３ａの後端近傍には、回転ディスク２５Ａを備えたセカンダリエンコーダ２５が取付けられている。なお、減速機２０の出力軸２３と中空管２３ａとが一体的に形成されていてもよい。言い換えれば、中空管２３ａは出力軸２３の一部分でありうる。
　セカンダリエンコーダ２５は、例えばアブソリュートエンコーダであり、Ａ相、Ｂ相およびＺ相信号を出力する。出力された信号は検出部２５Ｂにより検出され、公知の手法で、出力軸２３の一回転内のアブソリュート位置および総回転回数を検出する。検出された情報は検出部２５Ｂのメモリ、例えば揮発性メモリまたは不揮発性メモリに記憶される。なお、プライマリエンコーダ１５およびセカンダリエンコーダ２５をまとめてエンコーダＥと呼ぶ場合がある。
　力センサＳはアクチュエータ５ａの軸周りに作用する力を検出するトルクセンサなどから構成される。力センサＳはバネ性を呈するバネ部（図示しない）を有するのが好ましい。アクチュエータ５ａの軸周りに力が作用したときには、バネ部が変形するので、バネ部の変形量を通じて、軸周りに作用した力を検出できる。力センサＳは、ひずみゲージ方式、静電容量方式、磁気方式、または光学エンコーダ方式などであってもよい。
　図示されるように、互いに同軸で連結された力センサＳ、減速機２０、モータ１０、電磁ブレーキＢ、およびエンコーダＥは中空構造であるのが好ましい。さらに、これら力センサＳ、減速機２０、モータ１０、電磁ブレーキＢ、およびエンコーダＥの中空部分は共通の内径を有するのが好ましい。これにより、中空管２３ａを円滑に配置することができる。以下においては、力センサＳ、減速機２０、モータ１０、電磁ブレーキＢ、およびエンコーダＥの内部空間をまとめて中空部分２２と称する場合がある。また、中空管２３ａには、信号線、電流供給線、エアチューブなどの少なくとも一つの線条体Ｌが通過するものとする。
　図１に示されるように、半径方向に延びる円形の第一支持部材１８がモータ軸１３の後端に取付けられている。第一支持部材１８には環状の突起部１８ａが設けられており、突起部１８ａとモータ軸１３の後端とが係合するのが好ましい。第一支持部材１８の半径方向外側部分は、モータ１０から離間するようにモータ軸１３の軸線方向に延びている。そして、軸線方向に延びる部分の後端面に、プライマリエンコーダ１５用の環状の回転ディスク１５Ａが設けられている。言い換えれば、回転ディスク１５Ａは第一支持部材１８の一部分に支持されている。
　さらに、アクチュエータ５ａのハウジング１０ａの後端にフランジ１０ｂが設けられている。そして、フランジ１０ｂに筒状の延長部材４１が取付けられている。延長部材４１の後端面は半径方向内側に向かって延びている。さらに、半径方向内側に延びる部分の内周面には、後述するスペーサ部材５０を回転可能に支持する支持部２９が設けられている。言い換えれば、支持部２９は、スペーサ部材５０を介して中空管２３ａを回転可能に支持する。
　典型的な支持部２９は軸受２９である。支持部２９は、中空管２３ａおよびスペーサ部材５０を回転可能に支持することのできる他の構成、例えばスペーサ部材５０の外周面に概ね対応した形状の突起などであってもよい。以下においては、支持部２９が軸受２９であるものとして説明を続ける。
　第二支持部材２８は、アクチュエータ５ａの後端近傍から減速機２０側に向かって延び、減速機２０に向かって延びる部分の先端は半径方向外側に延びている。そして、半径方向外側に延びる部分の後端面に、セカンダリエンコーダ２５用の環状の回転ディスク２５Ａが設けられている。言い換えれば、回転ディスク２５Ａは第二支持部材２８の一部分に支持されている。なお、検出部１５Ｂ、２５Ｂを備えた基板４２は、延長部材４１の内周面に取付けられている。第二支持部材２８の内径は中空管２３ａの外径に概ね等しく、従って、第二支持部材２８は中空管２３ａと一体的に回転する。この目的のために、第二支持部材２８の内周面と中空管２３ａの外周面とに互いに係合可能な凹凸部が設けられていても良い。
　このような構成であるので、プライマリエンコーダ１５の回転ディスク１５Ａとセカンダリエンコーダ２５の回転ディスク２５Ａとは、所定のギャップを空けて、互いに同心に配置される。なお、他の構成によって回転ディスク１５Ａと回転ディスク２５Ａとが互いに同心に配置されていてもよく、そのような構成であっても本開示の範囲に含まれる。
　図１に示されるように、中空管２３ａの後端は軸受２９に到達していない。そして、中空管２３ａの後端と軸受２９との間には、スペーサ部材５０が配置されている。スペーサ部材５０は、中空管２３ａと軸受２９との間を連結する役目を果たす。スペーサ部材５０は中空であり、少なくとも一つの線条体Ｌが中空管２３ａおよびスペーサ部材５０内を通過する。
　図２Ａは一つの実施形態における中空管の末端の斜視図である。図２Ａに示されるように、中空管２３ａの後端においては、中空管２３ａの長さ方向に延びる少なくとも一つの突起６１が形成されている。少なくとも一つの突起６１は中空管２３ａの末端の一部分を切欠いて形成してもよい。あるいは、中空管２３ａの末端に少なくとも一つの突起６１を結合させるようにしてもよい。複数の突起６１が形成される場合には、これら突起６１は中空管の周方向に等間隔で形成されるのが好ましい。また、突起６１は中空管２３ａの内部空間に向かって半径方向に延びないのが好ましく、これにより、線条体Ｌ（図４Ａ参照）は突起６１に干渉されないようになる。
　図２Ｂはスペーサ部材の斜視図である。中空のスペーサ部材５０は、中空管２３ａに係合されるべき第一部分５１と、軸受２９に係合されるべき第二部分５２とを有する。第二部分５２は、第一部分５１よりも後方側に位置すると共に、第一部分５１に対して同軸に配置されている。第一部分５１と第二部分５２との間には半径方向外側に延びるフランジ５３が設けられている。第一部分５１、第二部分５２およびフランジ５３を含むスペーサ部材５０は一体的に形成されているのが好ましい。また、第一部分５１および第二部分５２の壁部の厚さは概ね等しい。スペーサ部材５０は例えば金属から作成されるのが好ましい。
　図２Ｂにおいては、第一部分５１の内径および外径は第二部分５２の内径および外径よりもそれぞれ小さい。その理由は、図１から分かるように、第一部分５１が連結される中空管２３ａの内径および外径が、第二部分５２が連結される軸受２９の内径および外径よりもそれぞれ小さいためである。言い換えれば、第一部分５１および第二部分５２の外径は、対応する中空管２３ａおよび軸受２９の寸法に応じて定まる。
　図２Ｂから分かるように、フランジ５３の第一部分５１側においては、少なくとも一つの受容部６２が形成されている。受容部６２は、突起６１を受容して係合するのに適した寸法を有する。図２Ｂにおいては、第一部分５１はフランジ５３に隣接して周方向に設けられた肉厚部分６３を有している。この肉厚部分６３を部分的に切欠くことにより、受容部６２を形成してもよい。あるいは、第一部分５１の外周面に肉厚部分６３に対応する部材を部分的に付加することにより、受容部６２を形成してもよい。複数の受容部６２が形成される場合には、これら受容部６２は第一部分５１の周方向に等間隔で形成されるのが好ましい。なお、他の構成の突起６１および受容部６２を有していてもよい。
　図３Ａは中空管、スペーサ部材および軸受の斜視図である。図３Ａにおいては、スペーサ部材５０が中空管２３ａおよび軸受２９に係合しているものとする。図３Ａに示されるように、突起６１と受容部６２とが互いに係合しており、従って、スペーサ部材５０と中空管２３ａとは周方向に互いに回転しないようになる。
　図３Ｂは、中空管の軸線方向における、中空管、スペーサ部材および軸受の断面図である。図３Ｂに示されるように、軸受２９は、外輪２９ａと、内輪２９ｂと、外輪２９ａおよび内輪２９ｂの間に配置された複数のボール２９ｃとを有している。そして、スペーサ部材５０の第一部分５１の外周面は中空管２３ａの内周面に係合している。同様に、第二部分５２の外周面は内輪２９ｂの内周面に係合している。
　言い換えれば、スペーサ部材５０の第一部分５１および第二部分５２は、中空管２３ａおよび内輪２９ｂにそれぞれ係合する、好ましくは締まり嵌めするように寸法決めされる。前述したようにスペーサ部材５０は金属から形成されうるので、スペーサ部材５０は、アクチュエータ５ａの利用者の要求に応じて比較的自由に寸法決めできる。
　図４Ｂは従来技術におけるアクチュエータの軸線方向部分断面図である。図４Ｂにおいて前述したのと同様な部材には同様の参照符号が付けられている。中空管２３ａ’の他端の外周面を軸受２９’の内輪の内周面に正確に結合させるために、中空管２３ａ’の他端を軸受２９’の内輪の内周面に締まり嵌めさせるのが好ましい。しかしながら、従来技術における軸受２９’および本開示における軸受２９は軸受の製造業者により作成され、５ミリメートル単位で寸法が変化する規格品である。従って、軸受の寸法を自由に変更することはできない。このため、中空管２３ａ’の寸法を変更する必要がある。しかしながら、従来技術の中空管２３ａ’および本開示における中空管２３ａは通常は樹脂製であるので、中空管を数ｍｍ単位で精密に機械加工することは難しい。
　これに対し、本開示においては、自由に寸法決めすることのできるスペーサ部材５０を採用している。従って、適切な寸法のスペーサ部材５０を作成することにより、スペーサ部材５０を介して中空管２３ａの末端をアクチュエータ５ａの軸受２９に容易かつ正確に取付けられる。言い換えれば、互いに直径の異なる第一部分５１および第二部分５２を有するスペーサ部材５０は、中空管２３ａと軸受２９との間の半径方向スペーサとしての役目を果たす。
　さらに、図３Ｂから分かるように、フランジ５３の前面は中空管２３ａの末端に当接すると共に、フランジ５３の後面は内輪２９ｂの前側面に当接する。言い換えれば、フランジ５３の厚さ部分は、中空管２３ａの末端と軸受２９の前側面との間の距離に概ね等しい。このため、フランジ５３は中空管２３ａの後端および軸受２９の前端を適切に位置決めする役目を果たすと共に、フランジ５３を含むスペーサ部材５０は中空管２３ａと軸受２９との間の軸線方向スペーサとしての役目を果たす。
　図４Ａはアクチュエータの軸線方向部分断面図である。図４Ａにおいては、アクチュエータ５ａの後端、例えばエンコーダＥの後端に、線条体固定部７１が取付けられている。例えば線条体固定部７１は、互いに垂直な二つの延長部６１ａ、６１ｂを有する略Ｌ字形状の部材である。そして、一方の延長部６１ａがアクチュエータ５ａの後端に取付けられ、他方の延長部６１ｂがアクチュエータ５ａの後端側からスペーサ部材５０の内部に延びている。
　他方の延長部６１ｂには、少なくとも一つの線条体Ｌが取付部材７２、例えば結束バンドによって取付けられている。線条体Ｌは中空管２３ａ内部を通って、アクチュエータ５ａを貫通するものとする。また、図面には示さないものの、アクチュエータ５ａの前端にも、同様な線条体固定部７１が設けられうる。
　図４Ａから分かるように、他方の延長部６１ｂは、スペーサ部材５０の第二部分５２において概ね終端しており、他方の延長部６１ｂはスペーサ部材５０の第一部分５１にはほとんど進入していない。
　従って、線条体固定部７１の他方の延長部６１ｂおよび関連する部材７２はスペーサ部材５０の第二部分５２内に概ね配置される。そして、第二部分５２の内径Ｄ１は、中空管２３ａの内径Ｄ０よりも大きい。つまり、他方の延長部６１ｂは空間的な余裕のある第二部分５２内に配置されるので、本開示では他方の延長部６１ｂを配置する自由度を高められ、また他方の延長部６１ｂには、より多数の線条体Ｌを取付けられる。
　図４Ｂを再び参照すると、中空管２３ａ’の末端はアクチュエータ５’の後端まで延びている。この場合には、スペーサ部材５０が設けられていないので、図４Ｂに示される軸受２９’は図４Ａに示される軸受２９よりも半径方向内側に位置している。
　図４Ｂにおいては、線条体固定部７１の他方の延長部６１ｂおよび関連する部材が配置される場所の内径は中空管２３ａの内径Ｄ０に等しい。このため、図４Ａと比較して、他方の延長部６１ｂの配置場所は空間的な余裕が無い。このため、従来技術における他方の延長部６１ｂを配置する自由度は高くなく、他方の延長部６１ｂに多数の線条体Ｌを取付けることも難しい。
　これに対し、前述した図４Ａに示される構成では、中空管２３ａの内径で定まる空間よりも大きい、第二部分５２の内径で定まる空間に、線条体固定部７１の他方の延長部および関連する部材を高い自由度で配置することができる。
　図５は別の実施例におけるスペーサ部材の斜視図である。図５に示されるスペーサ部材５０ａは、中空管２３ａよりも大径の中空管２３ｂと、前述したのと同様な軸受２９とに係合している。
　スペーサ部材５０ａは、中空管２３ｂに係合されるべき第一部分５１ａと、第一部分５１ａに対して同軸に配置されていて軸受２９に係合されるべき第二部分５２ａとを有する。第一部分５１ａと第二部分５２ａとの間にはフランジ５３ａが設けられている。第一部分５１ａ、第二部分５２ａおよびフランジ５３ａを含むスペーサ部材５０ａは一体的に形成されているのが好ましい。スペーサ部材５０ａは金属製であるのが好ましい。また、スペーサ部材５０ａは前述したのと同様な中空構造である。
　図５に示されるように、中空管２３ｂが中空管２３ａよりも大きいため、スペーサ部材５０ａの第一部分５１ａの内径および外径は、第二部分５２ａの内径および外径よりも大きい。このようなスペーサ部材５０ａを使用する場合にも、前述したのと概ね同様な効果が得られる。さらに、第二部分５２ａが第一部分５１ａよりも小さい場合には、直径の小さい軸受２９を採用できるので、結果的にアクチュエータの重量および製造費用を少なくできる。
　図６Ａは他の実施形態におけるアクチュエータの軸線方向断面図である。図６Ａに示されるアクチュエータ５ｂは、ステータ１１およびロータ１２からなるモータ１０と、該モータ１０に接続された減速機２０と、エンコーダＥとを主に含んでいる。つまり、アクチュエータ５ｂは力センサＳおよび電磁ブレーキＢを含んでいない。そして、延長部材４１はステータ１１に取付けられている。このような場合には、アクチュエータ５ｂをさらに小型にできるのが分かるであろう。
　図６Ｂはさらに他の実施形態におけるアクチュエータの軸線方向断面図である。図６Ｂに示されるアクチュエータ５ｃは、ステータ１１およびロータ１２からなるモータ１０と、該モータ１０に接続された減速機２０とを主に含んでいる。つまり、アクチュエータ５ｃは力センサＳ、電磁ブレーキＢおよびエンコーダＥを含んでいない。また、モータ軸１３は他の軸受によって延長部材４１に回転可能に取付けられている。このような場合には、アクチュエータ５ｃをさらに小型にできるのが分かるであろう。また、アクチュエータ５ａが力センサＳ、電磁ブレーキＢおよびエンコーダＥのうちの少なくとも一つを含まない構成であっても、本開示の範囲に含まれるものとする。
　さらに、突起６１を有さない中空管２３ａおよび受容部６２を有さないスペーサ部材５０（図１参照）であっても、本開示の範囲に含まれる。同様に、フランジ５３を有さないスペーサ部材５０であっても、本開示の範囲に含まれる。さらに、第一部分５１の内径および外径が第二部分５２の内径および外径にそれぞれ等しいスペーサ部材５０も本開示の範囲に含まれる。
　図７Ａは変形例における中空管、スペーサ部材および軸受の斜視図である。さらに、図７Ｂおよび図７Ｃは、それぞれ図７Ａに示される中空管の末端の斜視図およびスペーサ部材の分解斜視図である。図７Ａに示されるスペーサ部材５０ｂは、第一部分５１ｂおよび第二部分５２ｂとから構成されている。図７Ｃから分かるように、第一部分５１ｂおよび第二部分５２ｂは別個の部品でありうる。第一部分５１ｂおよび第二部分５２ｂは同一の材料、例えば金属から構成されるのが好ましい。
　第一部分５１ｂの外径は第一部分５１の外径と同じであり、第二部分５２ｂの後端の外径は第二部分５２の外径と同じである。そして、第二部分５２ｂの前端の外径は、第一部分５１ｂの外径と同じであるものとする。前述したのと同様に、第一部分５１ｂの内径と第二部分５２ｂの内径とは互いに異なっていてもよく、互いに等しくてもよい。
　図７Ｂに示されるように、中空管２３ａの後端においては、中空管２３ａの長さ方向に延びる一対の突起６１ａが形成されている。一対の突起６１ａは直径方向に互いに対向しているのが好ましい。一対の突起６１ａのそれぞれは周方向に所定の長さを有するのが好ましい。
　図７Ｃの左方に示されるように、環状の第一部分５１ｂの前端には、一対の突起６１ａを受容して係合するのに適した寸法を有する一対の受容部６２ａが形成されている。一対の受容部６２ａは直径方向に互いに対向しているのが好ましい。さらに、第一部分５１ｂの後端には、後述する一対の突起６１ｂを受容して係合するのに適した寸法を有する一対の受容部６２ｂが形成されている。一対の受容部６２ｂは直径方向に互いに対向しているのが好ましい。
　さらに、図７Ｃから分かるように、第一部分５１ｂの周方向における一対の受容部６２ａの位置は、周方向における一対の受容部６２ｂの位置とは異なるのが好ましい。図７Ｃにおいては、一対の受容部６２ａの位置は、一対の受容部６２ｂの位置に対して約９０度異なっている。
　図７Ｃの右方に示されるように、環状の第二部分５２ｂの前端には、第二部分５２ｂの長さ方向に延びる一対の突起６１ｂが形成されている。一対の突起６１ｂのそれぞれは周方向に所定の長さを有するのが好ましい。前述したように、一対の突起６１ｂは、一対の受容部６２ｂに受容されうる。
　このような構成であるので、中空管２３ａと第一部分５１ｂとを軸線方向に組付けると、一対の突起６１ａと一対の受容部６２ａとが互いに係合し、中空管２３ａおよび第一部分５１ｂは周方向に互いに移動しないようになる。同様に、第一部分５１ｂと第二部分５２ｂとを軸線方向に組付けると、一対の受容部６２ｂと一対の突起６２ａとが互いに係合し、第一部分５１ｂと第二部分５２ｂとは周方向に互いに移動しないようになる。
　従って、第一部分５１ｂおよび第二部分５２ｂは中空管２３ａの末端と協働してオルダム継手としての役目を果たす。言い換えれば、中空管２３ａの末端と第二部分５２ｂとがオルダム継手のハブに相当し、第一部分５１ｂがオルダム継手のインサートとしての役目を果たす。
　このような場合にも前述したのと同様の効果が得られる。さらに、このような場合には第一部分５１ｂおよび第二部分５２ｂが別個の部材であるので、これら部材を簡易に作成できるのが分かるであろう。なお、複数対の突起および受容部が形成される場合にも本開示の範囲に含まれる。
　以上説明した少なくとも一つの実施形態の効果としては、中空管の末端をアクチュエータの支持部に容易かつ正確に取付けられる。
　本開示の実施形態について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、または請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本発明の思想および趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除などが可能である。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。さらに、前述した実施形態の幾つかを適宜組み合わせることは本開示の範囲に含まれる。
　上記実施形態および変型例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
　アクチュエータにおいて、
　中空のモータ軸を有するモータと、
　該モータに連結されていて、出力軸を有する減速機と、
　前記減速機の前記出力軸に結合されていて前記モータ軸を通って前記モータ側に延びる中空管と、
　前記中空管の末端に設けられた中空のスペーサ部材と、
　前記アクチュエータの内周面と前記スペーサ部材の外周面との間に配置されていて、前記スペーサ部材を回転可能に支持する支持部と、を具備するアクチュエータ。
（付記２）
　さらに、前記モータの前記モータ軸の位置および前記減速機の前記出力軸の位置のうちの少なくとも一方を検出するエンコーダを具備し、
　前記支持部は、前記エンコーダの内周面と前記スペーサ部材の外周面との間に配置されている、請求項１に記載のアクチュエータ。
（付記３）
　前記スペーサ部材の一端の外周面は前記中空管の内周面に概ね等しく、
　前記スペーサ部材の他端の外周面は前記支持部の内周面に概ね等しいようにした、請求項１に記載のアクチュエータ。
（付記４）
　前記中空管の末端には、前記中空管の長さ方向に延びる少なくとも一つの突起が設けられており、
　前記スペーサ部材の前記一端には、前記少なくとも一つの突起に係合する受容部が形成されている、請求項３に記載のアクチュエータ。
（付記５）
　前記支持部は軸受である、請求項１に記載のアクチュエータ。
（付記６）
　前記スペーサ部材はオルダム継手を含む、付記１に記載のアクチュエータ。
　　５ａ～５ｃ　　　アクチュエータ
　１０　　　モータ
　１０ａ　　　ハウジング
　１０ｂ　　　フランジ
　１１　　　ステータ
　１２　　　ロータ
　１３　　　モータ軸
　１５　　　プライマリエンコーダ
　１５Ａ　　　回転ディスク
　１５Ｂ　　　検出部
　１８　　　第一支持部材
　１８ａ　　　突起部
　２０　　　減速機
　２３　　　出力部
　２３ａ、２３ｂ　　　中空管
　２５Ａ　　　回転ディスク
　２５Ｂ　　　検出部
　２８　　　第二支持部材
　２９　　　軸受
　４１　　　延長部材
　４２　　　基板
　５０、５０ａ　　　スペーサ部材
　５１、５１ａ　　　第一部分
　５２、５２ａ　　　第二部分
　５３、５３ａ　　　フランジ
　６１　　　突起
　６２　　　受容部
　７１　　　線条体固定部
　７２　　　取付部材
Ｂ　　　電磁ブレーキ
Ｅ　　　エンコーダ
Ｌ　　　線条体
Ｓ　　　力センサ

Claims (6)

  1. 　アクチュエータにおいて、
    　中空のモータ軸を有するモータと、
    　該モータに連結されていて、出力軸を有する減速機と、
    　前記減速機の前記出力軸に結合されていて前記モータ軸を通って前記モータ側に延びる中空管と、
    　前記中空管の末端に設けられた中空のスペーサ部材と、
    　前記アクチュエータの内周面と前記スペーサ部材の外周面との間に配置されていて、前記スペーサ部材を回転可能に支持する支持部と、を具備するアクチュエータ。
  2. 　さらに、前記モータの前記モータ軸の位置および前記減速機の前記出力軸の位置のうちの少なくとも一方を検出するエンコーダを具備し、
    　前記支持部は、前記エンコーダの内周面と前記スペーサ部材の外周面との間に配置されている、請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　前記スペーサ部材の一端の外周面は前記中空管の内周面に概ね等しく、
    　前記スペーサ部材の他端の外周面は前記支持部の内周面に概ね等しいようにした、請求項１に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記中空管の末端には、前記中空管の長さ方向に延びる少なくとも一つの突起が設けられており、
    　前記スペーサ部材の前記一端には、前記少なくとも一つの突起に係合する受容部が形成されている、請求項３に記載のアクチュエータ。
  5. 　前記支持部は軸受である、請求項１に記載のアクチュエータ。
  6. 　前記スペーサ部材はオルダム継手を含む、請求項１に記載のアクチュエータ。
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