JP2006149139A - 中空アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 中空径が大きく、軸方向の長さの短いコンパクトな中空アクチュエータを得る。
【解決手段】本発明の中空アクチュエータは、ロータ22に結合されたウェーブジェネレータ71が高速側軸受9で外輪回転支持されており、中空部が固定の中空シャフト3と、減速後の低速動作をする出力フランジ6とからなり、出力フランジ6は高速側軸受9の内輪ハウジングも兼用する。また、高速側軸受9による支持は、２個の軸受を組み合わせ、一ヶ所でモータ2のロータ22を片持ち支持する構造を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の中空アクチュエータは、ロータ22に結合されたウェーブジェネレータ71が高速側軸受9で外輪回転支持されており、中空部が固定の中空シャフト3と、減速後の低速動作をする出力フランジ6とからなり、出力フランジ6は高速側軸受9の内輪ハウジングも兼用する。また、高速側軸受9による支持は、２個の軸受を組み合わせ、一ヶ所でモータ2のロータ22を片持ち支持する構造を備える。
【選択図】 図１
Description
本発明は、産業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。
従来の中空アクチュエータとして、高速のモータ軸が軸受内輪回転で支持され、その内側に低速中空部が設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。
図２は従来の中空アクチュエータを示す断面図である。図において、１１１は低速中空軸、１１２はモータ部、１１３はモータ軸、１１４は減速機、１１５は検出器である。モータ軸１１３は軸受１１６で内輪回転支持され、低速中空軸１１１はモータ軸に内接支持されている。
また、従来の他の中空アクチュエータとして、高速のモータ軸がアクチュエータの中心を貫通し、その軸が中空構造となっているものもある（例えば、特許文献２参照）。図３は従来の他の中空アクチュエータを示す断面図である。図３において、２１１は高速中空軸であり、負荷側の軸受２１２と反負荷側２１３の軸受で支持され、モータ電磁部で駆動され、減速後大きなパワーを出力する。
このように、従来の中空アクチュエータは、高速モータ軸が軸受で内輪回転支持され、高速軸の内側に二重中空低速軸を設けるか、または中空部が高速軸のままで、アクチュエータの中心を貫通させて構成されている。
特開２００１−２１８４２２号公報（図１）
実公平７−４２２１５号（図３）
図２は従来の中空アクチュエータを示す断面図である。図において、１１１は低速中空軸、１１２はモータ部、１１３はモータ軸、１１４は減速機、１１５は検出器である。モータ軸１１３は軸受１１６で内輪回転支持され、低速中空軸１１１はモータ軸に内接支持されている。
また、従来の他の中空アクチュエータとして、高速のモータ軸がアクチュエータの中心を貫通し、その軸が中空構造となっているものもある（例えば、特許文献２参照）。図３は従来の他の中空アクチュエータを示す断面図である。図３において、２１１は高速中空軸であり、負荷側の軸受２１２と反負荷側２１３の軸受で支持され、モータ電磁部で駆動され、減速後大きなパワーを出力する。
このように、従来の中空アクチュエータは、高速モータ軸が軸受で内輪回転支持され、高速軸の内側に二重中空低速軸を設けるか、または中空部が高速軸のままで、アクチュエータの中心を貫通させて構成されている。
ところが、従来の中空アクチュエータは、高速軸が軸受で内輪回転支持され、低速軸が高速軸に内接支持されるため、中空部では高速軸と低速軸が二重構造となり、中空径が小さくなるという問題や、アクチュエータ中心を高速軸が貫通しているので中空部にケーブル等をはわせられないという問題や、高速の支持軸受が負荷側と反負荷側というように２ヶ所に分かれて配置され、それぞれの軸受を支持するために個別のブラケットが必要となるので、アクチュエータの軸方向の長さを短くできないというような問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、中空部を固定の中空シャフトと、低速動作をする出力フランジとで構成し、さらに高速軸の支持を２個の軸受を組み合させて一ヶ所で片持ち支持とすることにより、反負荷側のブラケットが不要となるようにし、中空径が大きく、軸方向の長さの短いコンパクトな中空アクチュエータを提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、中空部を固定の中空シャフトと、低速動作をする出力フランジとで構成し、さらに高速軸の支持を２個の軸受を組み合させて一ヶ所で片持ち支持とすることにより、反負荷側のブラケットが不要となるようにし、中空径が大きく、軸方向の長さの短いコンパクトな中空アクチュエータを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
円筒状のフレームに固定された中空シャフトと、前記フレームに固定されたステータおよびその内側に設けられたカップ形状のロータとからなるモータと、前記中空シャフトに設けられた電磁ブレーキと、前記ロータに結合されたウェーブジュネレータ、フレックススプラインおよびサーキュラスプラインからなる減速機と、前記中空シャフトに設けられた磁気センサおよび前記ロータ側に設けられたマグネットとからなる角度検出用の位置検出器と、前記フレームと前記減速機の出力側との間に設けられた低速軸受と、前記減速機の出力側に設けられ低速動作する出力フランジとからなるアクチュエータにおいて、前記ロータは前記モータの負荷側の高速軸受だけで片持ち支持されており、前記ロータに結合されたウェーブジェネレータは前記出力フランジに設けた高速軸受の外輪回転支持で軸受支持されており、前記低速軸受の内輪は前記出力フランジをハウジングとして取り付けられており、アクチュエータの中心を貫通する中空部は、前記中空シャフトと前記出力フランジとで構成したものである。
円筒状のフレームに固定された中空シャフトと、前記フレームに固定されたステータおよびその内側に設けられたカップ形状のロータとからなるモータと、前記中空シャフトに設けられた電磁ブレーキと、前記ロータに結合されたウェーブジュネレータ、フレックススプラインおよびサーキュラスプラインからなる減速機と、前記中空シャフトに設けられた磁気センサおよび前記ロータ側に設けられたマグネットとからなる角度検出用の位置検出器と、前記フレームと前記減速機の出力側との間に設けられた低速軸受と、前記減速機の出力側に設けられ低速動作する出力フランジとからなるアクチュエータにおいて、前記ロータは前記モータの負荷側の高速軸受だけで片持ち支持されており、前記ロータに結合されたウェーブジェネレータは前記出力フランジに設けた高速軸受の外輪回転支持で軸受支持されており、前記低速軸受の内輪は前記出力フランジをハウジングとして取り付けられており、アクチュエータの中心を貫通する中空部は、前記中空シャフトと前記出力フランジとで構成したものである。
本発明の中空アクチュエータは、中空部を固定の中空シャフトと、低速動作する出力フランジとで構成し、さらに高速軸の支持を２個の軸受を組み合させて一ヶ所で片持ち支持としたので、軸受を設置するためのブラケット等が反負荷側に不要となり、中空径が大きく、軸長が短くコンパクトな中空アクチュエータを得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明のアクチュエータの半断面図である。図において、１はフレーム、２はモータ、３は中空状の中空シャフト、４は電磁ブレーキ、５は位置検出器、６は出力フランジ、７は減速機、８は低速側軸受、９は高速側軸受である。
モータ２は、フレーム１に固定されたステータ２１とカップ形状のロータ２２からなっている。中空シャフト３はフレーム１に固定されており、その周囲に電磁ブレーキ４を固定している。位置検出器５は、固定シャフト３に取り付けられた角度検出用の磁気センサ５１とロータ２２の反負荷側に固定された角度検出用マグネット５２とからなっている。減速機７は、ロータ２２に結合されウェーブジュネレータ７１と、フレーム１に固定されたフレックススプライン７２と、回転自在に支持されたサーキュラスプライン７３とからなる。出力フランジ部１０は、高速側軸受９の支持部を兼ねた中空構造になっている。なお、ロータ２２は高速側軸受９で支持されている。
ロータ２２に結合されたウェーブジェネレータ７１は、高速側軸受９で外輪回転支持されている。高速側軸受９は、減速後の低速動作をする出力フランジ部６が内輪ハウジングとなっており、２個を組み合わせ、モータ負荷側だけでの片持ち構造となっている。これにより、モータ２の反負荷側に軸受を設置するためのブラケットが不要となり、モータの長さをブラケット分短くすることができるとともに、ロータの一端を開放された構造にでき、電磁ブレーキ４をロータと中空部の間に納めることができる。
本アクチュエータの中空部は、低速の出力フランジ６と中空シャフト３から構成されており、中空部の穴部の部品肉厚は薄く、高速回転部もないので、中空径が大きく、ケーブル等を中空部にはわせることができる。
本発明が特許文献１と異なる部分は、中空部を高速軸に内接させて内側に低速軸というように中空部が二重構造とならないように、高速軸受の内外輪で外輪側を高速、内輪側を低速と分け、中空部の部品肉厚が厚くならないようにした点と軸受支持を一ヶ所に集約し、片持ち支持とし、軸受用のブラケットの一方を廃止した部分である。
本発明が特許文献２と異なる部分は、前記特許文献１と同様に軸受支持をモータの負荷側に集約した点と、アクチュエータの中空部に直接モータの高速軸が現れないように、高速軸をアクチュエータに内蔵した点である。
モータ２は、フレーム１に固定されたステータ２１とカップ形状のロータ２２からなっている。中空シャフト３はフレーム１に固定されており、その周囲に電磁ブレーキ４を固定している。位置検出器５は、固定シャフト３に取り付けられた角度検出用の磁気センサ５１とロータ２２の反負荷側に固定された角度検出用マグネット５２とからなっている。減速機７は、ロータ２２に結合されウェーブジュネレータ７１と、フレーム１に固定されたフレックススプライン７２と、回転自在に支持されたサーキュラスプライン７３とからなる。出力フランジ部１０は、高速側軸受９の支持部を兼ねた中空構造になっている。なお、ロータ２２は高速側軸受９で支持されている。
ロータ２２に結合されたウェーブジェネレータ７１は、高速側軸受９で外輪回転支持されている。高速側軸受９は、減速後の低速動作をする出力フランジ部６が内輪ハウジングとなっており、２個を組み合わせ、モータ負荷側だけでの片持ち構造となっている。これにより、モータ２の反負荷側に軸受を設置するためのブラケットが不要となり、モータの長さをブラケット分短くすることができるとともに、ロータの一端を開放された構造にでき、電磁ブレーキ４をロータと中空部の間に納めることができる。
本アクチュエータの中空部は、低速の出力フランジ６と中空シャフト３から構成されており、中空部の穴部の部品肉厚は薄く、高速回転部もないので、中空径が大きく、ケーブル等を中空部にはわせることができる。
本発明が特許文献１と異なる部分は、中空部を高速軸に内接させて内側に低速軸というように中空部が二重構造とならないように、高速軸受の内外輪で外輪側を高速、内輪側を低速と分け、中空部の部品肉厚が厚くならないようにした点と軸受支持を一ヶ所に集約し、片持ち支持とし、軸受用のブラケットの一方を廃止した部分である。
本発明が特許文献２と異なる部分は、前記特許文献１と同様に軸受支持をモータの負荷側に集約した点と、アクチュエータの中空部に直接モータの高速軸が現れないように、高速軸をアクチュエータに内蔵した点である。
このように、モータのロータに結合されたウェーブジェネレータからなる高速のモータ軸が軸受外輪回転支持され、中空部が固定の中空シャフトと、減速後の低速動作をする出力フランジ部からなり、出力フランジ部は高速軸受の内輪ハウジングも兼用する。また、高速軸の支持は、２個の軸受を組み合させて一ヶ所で片持ち支持とし、軸受を設置するためのブラケット等が反負荷側に不要となるようにして、アクチュエータの中空径を大きく、その外形をコンパクトにすることができる。
モータのロータに結合されたウェーブジェネレータからなる高速のモータ軸が軸受外輪回転支持され、中空部が固定の中空シャフトと、減速後の低速動作をする出力フランジ部からなり、出力フランジ部は高速軸受の内輪ハウジングも兼用する。また、高速軸の支持は、２個の軸受を組み合させて一ヶ所で片持ち支持とし、軸受を設置するためのブラケット等が反負荷側に不要となるようにすることによって、コンパクトで中空径の大きな中空アクチュエータを提供することができるので、人型ロボットのような新しい用途のロボットという用途にも適用できる。
１ フレーム
２ モータ
２１ ステータ
２２ ロータ
３ 中空シャフト
４ 電磁ブレーキ
５ 位置検出器
５１ 磁気センサ
５２ マグネット
６ 出力フランジ
７ 減速機
７１ ウェーブジュネレータ
７２ フレックススプライン
７３ サーキュラスプライン
８ 低速側軸受
９ 高速側軸受
１１１ 低速側中空軸
１１２ モータ部
１１３ モータ軸
１１４ 減速機
１１５ 検出器
２１１ 高速側中空軸
２１２、２１３ 軸受
２ モータ
２１ ステータ
２２ ロータ
３ 中空シャフト
４ 電磁ブレーキ
５ 位置検出器
５１ 磁気センサ
５２ マグネット
６ 出力フランジ
７ 減速機
７１ ウェーブジュネレータ
７２ フレックススプライン
７３ サーキュラスプライン
８ 低速側軸受
９ 高速側軸受
１１１ 低速側中空軸
１１２ モータ部
１１３ モータ軸
１１４ 減速機
１１５ 検出器
２１１ 高速側中空軸
２１２、２１３ 軸受
Claims (1)
- 円筒状のフレームに固定された中空シャフトと、前記フレームに固定されたステータおよびその内側に設けられたカップ形状のロータとからなるモータと、前記中空シャフトに設けられた電磁ブレーキと、前記ロータに結合されたウェーブジュネレータ、フレックススプラインおよびサーキュラスプラインからなる減速機と、前記中空シャフトに設けられた磁気センサおよび前記ロータ側に設けられたマグネットとからなる角度検出用の位置検出器と、前記フレームと前記減速機の出力側との間に設けられた低速軸受と、前記減速機の出力側に設けられ低速動作する出力フランジとからなるアクチュエータにおいて、
前記ロータは前記モータの負荷側の高速軸受だけで片持ち支持されており、前記ロータに結合されたウェーブジェネレータは前記出力フランジに設けた高速軸受の外輪回転支持で軸受支持されており、前記低速軸受の内輪は前記出力フランジをハウジングとして取り付けられており、アクチュエータの中心を貫通する中空部は、前記中空シャフトと前記出力フランジとで構成したことを特徴とする中空アクチュエータ。
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2004
- 2004-11-24 JP JP2004338463A patent/JP4650719B2/ja not_active Expired - Fee Related
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