(57)【要約】【課題】軸方向に扁平なアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ１は、歳差運動式減速機２と、モータ３と、を備える。歳差運動式減速機２は、第１フェースギヤ１１と、第１フェースギヤ１１に対向する第２フェースギヤ１２と、第１フェースギヤ１１が第２フェースギヤ１２に噛み合うように第１フェースギヤ１１を第２フェースギヤ１２に対して傾斜させ、噛み合う箇所が移動するように第１フェースギヤ１１を歳差運動させるカム部１３と、を有する。モータ３は、ステータ３１と、アウターロータ３２と、を有する。モータ３のアウターロータ３２と歳差運動式減速機２のカム部１３が一体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歳差運動式減速機とモータとを備えるアクチュエータにおいて、
前記歳差運動式減速機は、第１フェースギヤと、前記第１フェースギヤに対向する第２フェースギヤと、前記第１フェースギヤが前記第２フェースギヤに噛み合うように前記第１フェースギヤを前記第２フェースギヤに対して傾斜させ、噛み合う箇所が移動するように前記第１フェースギヤを歳差運動させるカム部と、を有し、
前記モータは、ステータと、アウターロータと、を有し、
前記モータの前記アウターロータと前記歳差運動式減速機の前記カム部が一体であるアクチュエータ。
【請求項２】
前記アウターロータが、前記ステータの内側に回転可能に設けられる軸に支持されることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記モータ、前記第１フェースギヤ、前記第２フェースギヤ及び前記カム部が、ハウジングに格納されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ハウジングと前記歳差運動式減速機によって減速して回転する出力部との間にシール装置が設けられることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
歳差運動式減速機とモータとを備えるアクチュエータにおいて、
前記歳差運動式減速機は、第１フェースギヤと、前記第１フェースギヤに対向する第２フェースギヤと、前記第１フェースギヤが前記第２フェースギヤに噛み合うように前記第１フェースギヤを前記第２フェースギヤに対して傾斜させ、噛み合う箇所が移動するように前記第１フェースギヤを歳差運動させるカム部と、を有し、
前記第１フェースギヤ及び／又は前記第２フェースギヤの径方向の内側に前記カム部を回転させる前記モータを配置するアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歳差運動式減速機とモータとを備えるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
歳差運動式減速機は、第１フェースギヤと、第２フェースギヤと、カム部と、を備える（特許文献１参照）。第１フェースギヤと第２フェースギヤとは、互いに対向する。カム部は、第１フェースギヤが第２フェースギヤに噛み合うように第１フェースギヤを第２フェースギヤに対して傾斜させ、噛み合う箇所が移動するように第１フェースギヤを歳差運動させる。第１フェースギヤが歳差運動すると、第１フェースギヤと第２フェースギヤの歯数差の分だけ、第２フェースギヤが第１フェースギヤに対して相対的に減速して回転する。
【０００３】
歳差運動式減速機のカム部は、モータによって回転駆動される。モータは、ステータと、ロータと、を備える。ロータは、インナーロータである。カム部は、インナーロータのモータシャフトに締結される。カム部は、インナーロータによってモータシャフトを中心に回転駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−７６９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のアクチュエータにおいては、歳差運動式減速機とモータとが軸方向に配置される。このため、アクチュエータが軸方向に長くなり、軸方向の寸法の制限がある用途においては、設計自由度やデザイン性を損ねるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、軸方向に扁平なアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、歳差運動式減速機とモータとを備えるアクチュエータにおいて、前記歳差運動式減速機は、第１フェースギヤと、前記第１フェースギヤに対向する第２フェースギヤと、前記第１フェースギヤが前記第２フェースギヤに噛み合うように前記第１フェースギヤを前記第２フェースギヤに対して傾斜させ、噛み合う箇所が移動するように前記第１フェースギヤを歳差運動させるカム部と、を有し、前記モータは、ステータと、アウターロータと、を有し、前記モータの前記アウターロータと前記歳差運動式減速機の前記カム部が一体であるアクチュエータである。
【０００８】
本発明の他の態様は、歳差運動式減速機とモータとを備えるアクチュエータにおいて、前記歳差運動式減速機は、第１フェースギヤと、前記第１フェースギヤに対向する第２フェースギヤと、前記第１フェースギヤが前記第２フェースギヤに噛み合うように前記第１フェースギヤを前記第２フェースギヤに対して傾斜させ、噛み合う箇所が移動するように前記第１フェースギヤを歳差運動させるカム部と、を有し、前記第１フェースギヤ及び／又は前記第２フェースギヤの径方向の内側に前記カム部を回転させる前記モータを配置するアクチュエータである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、モータのアウターロータの径方向の外側に歳差運動式減速機を配置することができる。したがって、アクチュエータを軸方向に扁平にすることができる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、歳差運動式減速機の第１フェースギヤ及び／又は第２フェースギヤの径方向の内側にモータを配置するので、アクチュエータを軸方向に扁平にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態のアクチュエータの斜視図（一部断面図を含む）である。
【図２】第１の実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のアクチュエータの斜視図（一部断面図を含む）である。
【図５】第３の実施形態のアクチュエータの断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態のアクチュエータの斜視図（一部断面図を含む）である。
【図７】第４の実施形態のアクチュエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明のアクチュエータを具体化した実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明のアクチュエータは種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。この実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（第１の実施形態）
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態のアクチュエータ１の斜視図を示す。図１において、アクチュエータ１の内部構造をわかり易くするために、歳差運動式減速機２が断面で示され、モータ３のアウターロータ３２が断面で示されている。図２は、第１の実施形態のアクチュエータ１の断面図を示す。
【００１４】
図１に示すように、第１の実施形態のアクチュエータ１は、歳差運動式減速機２と、モータ３と、を備える。まず、歳差運動式減速機２の構成を説明する。歳差運動式減速機２は、第１フェースギヤ１１と、第１フェースギヤ１１に対向する第２フェースギヤ１２と、第１フェースギヤ１１を歳差運動させるカム部１３と、を備える。
【００１５】
第１フェースギヤ１１は、リング状である。第１フェースギヤ１１の側面（第２フェースギヤ１２との対向面）には、放射状に複数の歯１１ａが形成される。第１フェースギヤ１１は、スプライン構造１７を介して内輪１６に歳差運動の中心Ｏ（図２参照）を中心にして揺動可能にかつ内輪１６に対して回転不可能に支持される。第１フェースギヤ１１の径方向の内側にモータ３が設けられる。モータ３の中心と直交する方向から見た側面視において、第１フェースギヤ１１の少なくとも一部とモータ３の少なくとも一部とが重なる。
【００１６】
第２フェースギヤ１２も、リング状である。第２フェースギヤ１２の側面（第１フェースギヤ１１との対向面）には、放射状に複数の歯１２ａが形成される。第１フェースギヤ１１の歯数と第２フェースギヤ１２の歯数とは、互いに異なる。第２フェースギヤ１２の径方向の内側にモータ３が設けられる。側面視において、第２フェースギヤ１２の少なくとも一部とモータ３の少なくとも一部とが重なる。第２フェースギヤ１２は、歳差運動式減速機２のフレーム１４にボルト等の締結部材によって固定される。フレーム１４と第２フェースギヤ１２は、歳差運動式減速機２のハウジングを構成する。
【００１７】
スプライン構造１７は、第１フェースギヤ１１の内面に軸方向に沿って形成される第１トラック溝１１ｂと、内輪１６の外面に軸方向に沿って形成される第２トラック溝１６ｂと、第１トラック溝１１ｂと第２トラック溝１６ｂとの間に介在するボール１８と、を備える。スプライン構造１７は、円周方向に均等間隔を開けて複数設けられる。内輪１６は、出力部１５に固定される。第１フェースギヤ１１は、スプライン構造１７を介して出力部１５に揺動可能にかつ出力部１５に対して回転不可能に支持される。
【００１８】
出力部１５は、ベアリング２０を介して第２フェースギヤ１２に回転可能に支持される。出力部１５と第２フェースギヤ１２との間には、これらの間の隙間を塞ぐ図示しないシール装置が設けられる。歳差運動式減速機２の内部をシールするためである。
【００１９】
カム部１３は、円周方向の一部（例えば図１、図２の上部）が厚く、円周方向の他の一部（例えば図１、図２の下部）が薄い傾斜カムである。カム部１３は、第１フェースギヤ１１が第２フェースギヤ１２に噛み合うように第１フェースギヤ１１を傾斜させる。また、カム部１３は、第１フェースギヤ１１と第２フェースギヤ１２の噛み合う箇所が移動するように第１フェースギヤ１１を歳差運動させる。歳差運動は、第１フェースギヤ１１の自転軸が円錐の側面Ｃ（図２参照）を描くように振れ回る運動である。円錐の頂点が歳差運動の中心Ｏである。
【００２０】
カム部１３の中央部には、円形の開口１３ａが形成される。この開口１３ａにモータ３のアウターロータ３２が嵌められる。アウターロータ３２は、ボルトによる締結、接着等の固定手段によってカム部１３に固定される。アウターロータ３２は、カム部１３と一体である。
【００２１】
第１フェースギヤ１１には、リング状の軌道輪２１が固定される。軌道輪２１には、リング状のレースウェイ２１ａが形成される。フレーム１４にも、リング状の軌道輪２２が固定される。軌道輪２２には、リング状のレースウェイ２２ａが形成される。カム部１３には、レースウェイ２１ａ，２２ａに対向するレースウェイ１３ｂが形成される。カム部１３と軌道輪２１との間には、多数のボール２３が転がり運動可能に介在する。カム部１３と軌道輪２２との間には、多数のボール２４が転がり運動可能に介在する。第１フェースギヤ１１と第２フェースギヤ１２とが噛み合うことによって発生する反力は、カム部１３を介してフレーム１４に伝達される。
【００２２】
モータ３は、アウターロータ型のモータである。モータ３は、複数のコイル３４が設けられるステータ３１と、複数の永久磁石３５が設けられるアウターロータ３２と、を備える。なお、コイル３４をアウターロータ３２に設け、永久磁石３５をステータ３１に設けることも可能である。
【００２３】
アウターロータ３２は、ステータ３１の径方向の外側に配置される。アウターロータ３２の外周にカム部１３が固定される。モータ３は、歳差運動式減速機２の中に格納される。
【００２４】
ステータ３１は、フレーム１４に固定される。図２に示すように、フレーム１４の中央部には、リング状の筒部１４ａが形成される。ステータ３１のコア３６は、筒部１４ａの外周に固定される。ステータ３１の各コイル３４は、コア３６の放射状に突出する各突極３６ａに巻かれる。
【００２５】
図１に示すように、アウターロータ３２は、ヨーク３３と、複数の永久磁石３５と、を備える。ヨーク３３は、ボス部３３ａと、ボス部３３ａから放射状に延びるリブ部３３ｂと、リブ部３３ｂの先端に設けられる円筒部３３ｃと、を備える。アウターロータ３２の一部、すなわち円筒部３３ｃがステータ３１の径方向の外側に配置される。円筒部３３ｃには、複数の永久磁石３５が固定される。複数の永久磁石３５は、ステータ３１に径方向の隙間を介して対向する。
【００２６】
アウターロータ３２は、ステータ３１の内側に回転可能に設けられる軸３７に支持される。図２に示すように、軸３７は、ベアリング３８ａ，３８ｂを介してフレーム１４の筒部１４ａに回転可能に支持される。
【００２７】
モータ３がカム部１３を軸３７を中心に回転させると、カム部１３によって第１フェースギヤ１１が歳差運動する。第１フェースギヤ１１が歳差運動すると、第１フェースギヤ１１と第２フェースギヤ１２の噛み合い箇所が円周方向に移動する。このため、第２フェースギヤ１２が第１フェースギヤ１１に対して歯数差の分だけ相対的に回転する。この実施形態では、第２フェースギヤ１２がフレーム１４に固定されているので、第１フェースギヤ１１が歯数差の分だけ回転する。第１フェースギヤ１１の回転は、スプライン構造１７を介して出力部１５に取り出される。すなわち、ハウジング（フレーム１４及び第２フェースギヤ１２）に回転可能に支持される出力部１５が、歳差運動式減速機２によって減速して回転する。
【００２８】
以上に本実施形態のアクチュエータ１の構成を説明した。本実施形態のアクチュエータ１によれば、以下の効果を奏する。
【００２９】
モータ３のアウターロータ３２と歳差運動式減速機２のカム部１３が一体であるので、モータ３のアウターロータ３２の径方向の外側に歳差運動式減速機２を配置することができる。したがって、アクチュエータ１を軸方向に扁平にすることができる。
【００３０】
アウターロータ３２がステータ３１の内側に回転可能に設けられる軸３７に支持されるので、モータ３の出力を保ったままモータ３を小型化することができ、モータ３を歳差運動式減速機２の中に格納するのが容易になる。
【００３１】
モータ３、記第１フェースギヤ１１、第２フェースギヤ１２及びカム部１３をハウジング１４，１２に格納するので、防塵・防水性や安全性の確保のためにモータ３をケーシングする等の保護が不要となり、コスト削減、防塵・防水性の向上、安全性の向上が見込める。
【００３２】
出力部１５とハウジング１４，１２との間をシールすれば、モータ３をシールすることができる。減速回転する出力部１５とハウジング１４，１２との間をシールするので、高速回転するアウターロータ３２とステータ３１との間をシールする場合に比べて、シールのロスを少なくすることができる。
（第２の実施形態）
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施形態のアクチュエータ４１の断面図を示す。第２の実施形態のアクチュエータ４１も、歳差運動式減速機２と、モータ３と、を備える。モータ３の構成は、第１の実施形態と略同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００３４】
歳差運動式減速機２は、第１の実施形態と同様に、第１フェースギヤ１１と、第２フェースギヤ１２と、カム部１３と、を備える。第１の実施形態では、第２フェースギヤ１２がフレーム１４に固定され、第１フェースギヤ１１の回転がスプライン構造１７を介して出力部１５に伝達される。これに対して、第２の実施形態では、第１フェースギヤ１１の回転がスプライン構造１７によって制限され、第２フェースギヤ１２の回転が第２フェースギヤ１２と一体の出力部１５に伝達される。
【００３５】
フレーム１４と第１フェースギヤ１１との間には、スプライン構造１７が介在する。スプライン構造１７は、フレーム１４に対して第１フェースギヤ１１を揺動可能にかつ回転不可能にする。スプライン構造１７は、第１フェースギヤ１１の外面に軸方向に沿って形成される第１トラック溝１１ｂと、フレーム１４の内面に軸方向に沿って形成される第２トラック溝１４ｂと、第１トラック溝１１ｂと第２トラック溝１４ｂとの間に介在するボール１８と、を備える。
【００３６】
第２フェースギヤ１２には、出力部１５が一体に形成される。出力部１５は、ハウジング（フレーム１４及び蓋部材１９）にベアリング２０を介して回転可能に支持される。
【００３７】
モータ３がカム部１３を軸３７を中心にして回転させると、カム部１３によって第１フェースギヤ１１が歳差運動する。第１フェースギヤ１１が歳差運動すると、第２フェースギヤ１２が第１フェースギヤ１１に対して歯数差の分だけ相対的に回転する。この実施形態では、第１フェースギヤ１１の回転がスプライン構造１７によって制限されているので、第２フェースギヤ１２が回転する。そして、第２フェースギヤ１２に一体の出力部１５が減速して回転する。
（第３の実施形態）
【００３８】
図４は、本発明の第３の実施形態のアクチュエータ５０の斜視図を示し、図５は、第３の実施形態のアクチュエータ５０の断面図を示す。第３の実施形態のアクチュエータ５０も第１の実施形態と同様に、歳差運動式減速機２と、モータ３と、を備える。歳差運動式減速機２の構成は、第１の実施形態と略同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、モータ５３は、ステータ５１と、アウターロータ５２と、を備える。ステータ５１は、複数のコイル５４と、コア５５と、を備える。ステータ５１は、ステータ固定部材５７（図５参照）を介してフレーム１４に固定される。ステータ５１のコア５５は、リング状のコア本体５５ａと、コア本体５５ａから径方向の内側に突出する複数の突極５５ｂと、を備える。各突極５５ｂに各コイル５４が巻かれる。
【００４０】
第１の実施形態では、ステータ３１の径方向の外側にアウターロータ３２の複数の永久磁石３５が設けられるのに対し、図５に示すように、第３の実施形態では、ステータ５１の径方向の内側にアウターロータ５２の複数の永久磁石５６が設けられる。
【００４１】
図５に示すように、アウターロータ５２は、ステータ５１の径方向の内側に設けられるロータ部５２ａと、ステータ５１の径方向の外側に設けられるアウター部５２ｂと、を有する。ロータ部５２ａには、ステータ５１に径方向の隙間を介して対向する複数の永久磁石５６が設けられる。アウター部５２ｂは、円盤部５２ｂ１と、円盤部５２ｂ１の外周に設けられる円筒部５２ｂ２と、を備える。アウターロータ５２の一部、すなわち円筒部５２ｂ２がステータ５１の径方向の外側に配置される。この円筒部５２ｂ２の外周にカム部１３が固定される。
【００４２】
アウターロータ５２は、ステータ５１の内側に回転可能に設けられる軸３７に支持される。軸３７は、ベアリング３８ａ，３８ｂを介してステータ固定部材５７の筒部とフレーム１４の筒部に回転可能に支持される。
（第４の実施形態）
【００４３】
図６は、本発明の第４の実施形態のアクチュエータ６０の斜視図を示し、図７は、第４の実施形態のアクチュエータ６０の断面図を示す。第４の実施形態のアクチュエータ６０も第１の実施形態と同様に、歳差運動式減速機２と、モータ６３と、を備える。歳差運動式減速機２の構成は、第１の実施形態と略同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００４４】
モータ６３は、ステータ６１と、アウターロータ６２と、を備える。ステータ６１は、複数のコイル６４と、コア６５と、を備える。ステータ６１は、フレーム１４に固定される。コア６５は、リング状のコア本体６５ａと、コア本体６５ａから軸方向に突出する複数の突極６５ｂと、を備える。各突極６５ｂに各コイル６４が巻かれる。
【００４５】
第１の実施形態では、ステータ３１と複数の永久磁石３５とが径方向の隙間を介して対向するのに対し、第４の実施形態では、ステータ６１と複数の永久磁石６７とが軸方向の隙間を介して対向する。
【００４６】
アウターロータ６２は、ヨーク６８を備える。ヨーク６８は、円盤部６８ａと、円盤部６８ａの外周に設けられる円筒部６８ｂと、を備える。ヨーク６８の円盤部６８ａには、径方向に長い複数の永久磁石６７が取り付けられる。アウターロータ６２の一部、すなわち円筒部６８ｂがステータ６１の径方向の外側に配置される。アウターロータ６２は、ステータ６１の内側に回転可能に設けられる軸３７に支持される。図７に示すように、軸３７は、ベアリング３８ａ，３８ｂを介してフレーム１４の筒部１４ａに回転可能に支持される。
【００４７】
以上に本発明の第１ないし第４の実施形態のアクチュエータを説明した。なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に具現化可能である。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、歳差運動式減速機に第１フェースギヤと第２フェースギヤを設けているが、歳差運動式減速機に第１フェースギヤ、第２フェースギヤ及び第３フェースギヤを設けることも可能である。より詳しくは、第２フェースギヤと第３フェースギヤとの間に第１フェースギヤを配置し、第１フェースギヤの両側面に放射状の歯を形成し、カム部によって第１フェースギヤを傾斜させて第２フェースギヤと第３フェースギヤに噛み合うようにすることもできる。第１フェースギヤが第３フェースギヤに対して歯数差の分だけ相対的に回転し、第２フェースギヤが第１フェースギヤに対して歯数差の分だけ相対的に回転するので、減速比を広範囲に設定することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…アクチュエータ、２…歳差運動式減速機、３…モータ、１１…第１フェースギヤ、１２…第２フェースギヤ、１３…カム部、３１…ステータ、３２…アウターロータ、３７…軸、４１…アクチュエータ、５０…アクチュエータ、５１…ステータ、５２…アウターロータ、５３…モータ、６０…アクチュエータ、６１…ステータ、６２…アウターロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020043620.tif 000007
【図６】
2020043620.tif 000008
【図７】
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