(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体、回転制動機構、可とう性フレックススプラインおよびサーキュラ・スプラインを備え、
前記回転制動機構は前記本体に配置され、回転軸、ウェーブ・ジェネレータおよびモーターを有し、前記回転軸は前記本体に差し込まれ、第一端と、前記第一端と反対側の第二端とを有し、前記ウェーブ・ジェネレータは楕円状リングを有し、前記楕円状リングは前記回転軸の外周と一体であって、前記回転軸の前記第一端に近く、前記モーターは固定子および回転子を有し、前記固定子は前記回転軸に環状に配置され、前記回転軸の第二端に近く、前記回転子は磁性を有し、前記回転軸と一体であって、かつ前記固定子に対応するように配置され、
前記可とう性フレックススプラインは、前記楕円状リングの外周に配置されることで前記楕円状リングに伴って連動し、
前記サーキュラ・スプラインは、前記可とう性フレックススプラインの外周に配置され、
前記可とう性フレックススプラインおよび前記サーキュラ・スプラインは一部分が相互に噛み合い、
さらに第一検知機構を備え、
前記モーターはさらにハウジングを有し、前記ハウジングは前記回転軸の外側に装着され、前記回転軸は前記ハウジングに相対して回転し、前記回転子は前記ハウジングの内部に位置し、
前記第一検知機構は、第一エンコーダおよび少なくとも一つの第一センサーを有し、前記第一エンコーダは前記回転軸の前記第二端の外周に配置され、前記第一センサーは前記モーターの前記ハウジングの末端部に配置され、かつ前記第一エンコーダに対応することによって前記回転軸の回転角度および移動量を読み取り、
さらにローラーベアリングおよび第二検知機構を備え、
前記ローラーベアリングは、内環状部および外環状部を有し、前記内環状部は一端が前記サーキュラ・スプラインに当接し、他端が前記可とう性フレックススプラインに当接し、前記外環状部は一端が前記可とう性フレックススプラインに当接し、
前記第二検知機構は、第二エンコーダおよび少なくとも一つの第二センサーを有し、前記第二センサーは前記モーターの前記ハウジングの先端部に配置され、前記第二エンコーダは前記第二センサーに対応し、前記ローラーベアリングの前記外環状部の一端に配置され、前記ローラーベアリングの前記外環状部の他端は前記可とう性フレックススプラインに当接する、
ことを特徴とするモーターを有する減速機。
【請求項２】
前記回転軸に定義された軸方向の長さと、磁性を有する前記回転子に定義された軸方向の長さとの比は０．２５から０．４の間であることを特徴とする請求項１に記載のモーターを有する減速機。
【請求項３】
前記回転軸は、配線孔を有し、前記配線孔は軸方向に沿って前記回転軸を貫通することを特徴とする請求項１に記載のモーターを有する減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターを有する減速機に関し、詳しくは組立作業によって非同軸回転が生じる可能性を抑制し、トルクおよび装置の寿命が非同軸回転によって影響を受けることを抑制する減速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の発展に伴って現今の技術は機械の自動化を実現させ、人間の作業を削減すると同時に工業および人類に極めて大きい利便性をもたらす。一般の機械に関連する領域、例えばロボット、ロボットアーム、工具機、自動化生産システムなどは、駆動機構によって軸方向に回転する動力を生じる。駆動機構は減速機およびモーターから構成される。減速機、特に波動歯車装置は一般の歯車伝動機構に比べて、高回転精度、軽量、コンパクだけでなく、伝動比および搭載力が大きいため、自動化機械設備に広汎に応用される。
【０００３】
波動歯車装置とモーターとを組み合わせて使用する状態を以下の二つの従来の技術を挙げて説明する。一つの従来の技術は同軸上に回転軸を中空モーターの中空部に差し込み、かつ外部に突出させ、続いて中空モーターの後端の開口部の後方に突出した回転軸の後端部位に出力軸のセンサーを装着することである。しかしながら、回転子と回転軸は二つの別々に装着される部品であるため、組立作業を行う際、公差が生じるため、回転子と回転軸は非同軸上に回転し、変位するという現象が発生する。一方、入力および出力角度センサーは回転子の末端に装着されるため、体積全体を広げる必要があるだけでなく、体積が過大になるという問題が生じる。
【０００４】
別の一つの従来の技術は、減速機の内部の同軸上にウェーブ・ジェネレータと回転軸を組み合わせ、ロータリエンコーダと角度センサーとを相互に対応させて回転軸に装着することである。しかしながら、ウェーブ・ジェネレータと回転軸とは二つの独立の部品であるため、組立作業を行う際、公差が生じるため、非同軸上回転に伴って変位するという現象が発生する。一方、回転軸に装着されるロータリエンコーダは入力の回転速度しか読み取れない。
【０００５】
上述した通り、従来の技術はそれぞれの部品および回転軸が独立のパーツであり、組立作業を行う際、公差が生じるため、非同軸上回転に伴って変位するという欠点を抱える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、モーターを有し、かつ回転軸、回転子およびウェーブ・ジェネレータが一体成型され、同軸上に配置されることによって従来の技術の欠点を改善する減速機を提供することを主な目的とする。
【０００７】
本発明は、体積全体を増やさないことを前提として第一検知機構および第二検知機構を増設し、入力端および出力端に回転軸の回転角度を検知することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によるモーターを有する減速機は、本体、回転制動機構、可とう性フレックススプラインおよびサーキュラ・スプラインを備える。回転制動機構は本体に配置され、回転軸、ウェーブ・ジェネレータおよびモーターを有する。回転軸は本体に差し込まれ、第一端と、第一端と反対側の第二端とを有する。ウェーブ・ジェネレータは楕円状リングを有する。楕円状リングは回転軸の外周に一体成型され、回転軸の第一端に近い。モーターは固定子および回転子を有する。固定子は回転軸に環状に配置され、回転軸の第二端に近い。回転子は磁性を有し、回転軸に一体形成され、かつ回転軸の第二端に近い。回転子は固定子に対応する。上述した構造により、回転軸、ウェーブ・ジェネレータおよびモーターを組み立てる際に公差が生じるという現象を抑制し、回転力を向上させることができる。可とう性フレックススプラインは楕円状リングの外周に配置される。楕円状リングは可とう性フレックススプラインを連動させる。サーキュラ・スプラインは可とう性フレックススプラインの外周に配置される。可とう性フレックススプラインおよびサーキュラ・スプラインは一部分が相互に噛み合う。上述した構造により。回転制動機構は可とう性フレックススプラインを回転させ、可とう性フレックススプラインとサーキュラ・スプラインとを噛み合わせて伝動することによって減速効果を果たすことができる。
【０００９】
本発明によるモーターを有する減速機の詳細な内容および特徴は、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。また、以下の詳細な説明および本発明により提示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるモーターを有する減速機を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるモーターを有する減速機においての入力端のセンサーおよびエンコーダの配置関係を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるモーターを有する減速機がロボットアームのハウジング内に装着された状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるモーターを有する減速機が別の一つのロボットアームのハウジング内に装着された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるモーターを有する減速機を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態によるモーターを有する減速機は、本体１０、回転制動機構２０、可とう性フレックススプライン３０、サーキュラ・スプライン４０、第一検知機構６０、ローラーベアリング７０および第二検知機構８０を備える。回転制動機構２０は本体１０内に配置され、回転軸２２、ウェーブ・ジェネレータ２４およびモーター２６を有する。
【００１３】
回転軸２２は本体１０に差し込まれ、第一端２２２と、第一端２２２と反対側の第二端２２４とを有する。ウェーブ・ジェネレータ２４は楕円状リング２４２および可とう性ベアリング２４４を有する。楕円状リング２４２は回転軸２２の外周に一体成型され、回転軸２２の第一端２２２に近い。可とう性ベアリング２４４は楕円状リング２４２に装着される。
【００１４】
モーター２６は固定子２６０、回転子２６２およびハウジング２６４を有する。固定子２６０は回転軸２２に環状に配置され、回転軸２２の第二端２２４に近い。回転子２６２は磁性を有し、回転軸２２の中央部位に一体形成され、かつ回転軸２２の第二端２２４に近い。回転子２６２は固定子２６０に対応する。ハウジング２６４は回転軸２２の外側に装着される。回転軸２２はハウジング２６４に相対して回転する。回転子２６２はハウジング２６４の内部に位置する。
【００１５】
回転軸２２に定義された軸方向の長さ２２６と、回転子２６２に定義された軸方向の長さ２２８との比は０．２５から０．４の間である。
【００１６】
可とう性フレックススプライン３０は、楕円状リング２４２に被さり、一端が可とう性ベアリング２４４の外環状部に当接する。楕円状リング２４２は可とう性ベアリング２４４の内環状部に当接する。サーキュラ・スプライン４０は剛性材料から製作され、可とう性フレックススプライン３０に装着される。可とう性フレックススプライン３０およびサーキュラ・スプライン４０は一部分が相互に噛み合う。可とう性フレックススプライン３０およびサーキュラ・スプライン４０はモジュール数が同じである。可とう性フレックススプライン３０およびサーキュラ・スプライン４０は歯数の差が二枚である。
【００１７】
楕円状リング２４２が回転する際、可とう性フレックススプライン３０は楕円状リング２４２の長軸端のあたりに当接する一部の歯がサーキュラ・スプライン４０の歯と噛み合うため、円周方向に沿って回転できる。
【００１８】
ローラーベアリング７０は、内環状部７２および外環状部７４を有する。内環状部７２は一端がサーキュラ・スプライン４０に当接し、他端が可とう性フレックススプライン３０に当接する。外環状部７４は一端が可とう性フレックススプライン３０に当接する。
【００１９】
第一検知機構６０は、第一エンコーダ６２および少なくとも一つの第一センサー６４を有する。第一エンコーダ６２は回転軸２２の第二端２２４の外周に配置される。第一センサー６４は総数が偶数であり、向かい合ってモーター２６のハウジング２６４の末端部２６４ａに環状に配置される。図２に示すように、本実施形態において、第一センサー６４は数が四つであり、二つずつ向かい合うように配置される。第一センサー６４は第一エンコーダ６２に対応し、回転軸２２の角度、移動量および回転速度を読み取る。
【００２０】
第二検知機構８０は、第二エンコーダ８２および少なくとも一つの第二センサー８４を有する。第二エンコーダ８２は第二センサー８４に対応し、ローラーベアリング７０の外環状部７４の一端に配置される。第二センサー８４は総数が偶数であり、向かい合ってモーター２６のハウジング２６４の先端部２６４ｂに環状に配置される。第二センサー８４と第一センサー６４とは配置方式が同じであるため、詳細な説明を省略する。図２を参考にすれば、第二センサー８４の配列方式を推知できる。第二センサー８４はローラーベアリング７０の移動量、角度および回転速度を読み取る。
【００２１】
図３および図４に示すように、本発明による減速機２００をロボットアーム１００に取り付ける際、ロボットのケーブル１１０を本発明による減速機２００に差し込む必要があるため、本発明は回転軸２２を軸方向に沿って貫通する配線孔２２８を有する。ロボットアーム１００のケーブル１１０はロボットアーム１００の一端から回転軸２２の配線孔２２８に差し込まれ、ロボットアーム１００の他端を貫通する。
【００２２】
上述したとおり、本発明は、回転軸２２、楕円状リング２４２および回転子２６が一体成型であるため、組立作業を行う際に生じた公差が原因で三者が同軸上に位置できず、軸心からずれて回転するという現象を抑制することができる。一方、本発明は、楕円状リング２４２が可とう性フレックススプライン３０に相対して均等に運動するため、可とう性フレックススプライン３０とサーキュラ・スプライン４０とを確実に噛み合わせ、可とう性フレックススプライン３０とサーキュラ・スプライン４０の使用寿命を伸ばし、全体の剛性を向上させることができるだけでなく、トルクおよび装置の寿命が非同軸回転によって影響を受けることを抑制できる。一方、本発明は第二検知機構８０の第二エンコーダ８２がローラーベアリング７０の外環状部７４に配置され、第一検知機構６０の第一エンコーダ６２が回転軸２２に配置されるため、体積を増大させる必要なく、同時に回転軸２２およびローラーベアリング７０の回転速度および角度を正確に測定することができる。
【００２３】
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１０：本体、
２０：回転制動装置、
２２：回転軸、
２２２：第一端、
２２４：第二端、
２２６：軸方向の長さ
２２８：配線孔、
２４：ウェーブ・ジェネレータ、
２４２：楕円状リング、
２４４：可とう性ベアリング、
２６：モーター、
２６０：固定子、
２６２：回転子、
２６４：ハウジング、
２６４ａ：末端部、
２６４ｂ：先端部、
２６８：軸方向の長さ、
３０：可とう性フレックススプライン、
４０：サーキュラ・スプライン、
６０：第一検知機構、
６２：第一エンコーダ、
６４：第一センサー
７０：ローラーベアリング
７１：内環状部
７４：外環状部
８０：第二検知機構、
８２：第二エンコーダ、
８４：第二センサー、
１００：ロボットアーム、
１１０：ケーブル、
２００：減速機
【図１】
0006028055.tif 000002
【図２】
0006028055.tif 000003
【図３】
0006028055.tif 000004
【図４】
0006028055.tif 000005