JP6711535B2 - 電動機付き波動歯車減速機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機付き波動歯車減速機に関する。

従来より、電動機の回転軸の回転を減速して出力する減速機として、様々な構成の減速機が知られている。例えば特許文献１には、波動歯車減速機構を利用した減速機が開示されている。この減速機は、楕円状のウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータの外周に位置するウェーブジェネレータ軸受を介して接触するとともに、外周に歯を有する弾性歯車と、該弾性歯車の歯数よりも多い歯を有し且つ前記弾性歯車に噛み合う内歯車とを有する。この内歯車は、フレームに固定されている。

また、前記特許文献１に開示されている構成では、電動機の固定子の径方向外方に、前記ウェーブジェネレータが装着された回転子が配置されている。この回転子は、前記固定子が設けられた固定子支柱に対し、該固定子支柱の軸線方向の両側でそれぞれ軸受によって回転可能に支持されている。前記弾性歯車は、出力軸に連結されている。前記出力軸は、軸受を介して前記フレームに回転可能に支持されている。

前記回転子の回転は、前記ウェーブジェネレータから前記弾性歯車に伝達される。前記弾性歯車の回転は、該弾性歯車と前記内歯車との歯数差に応じて、前記回転子の回転に対して一定比率で減速される。これにより、前記電動機の回転を、減速して前記出力軸から出力することができる。

電動機及び減速機の用途としては、様々な用途があるが、例えば、特許文献２に開示されるように、ロボットの関節駆動の用途がある。この特許文献２に開示されている構成では、第１アーム及び第２アームは、電動モータ及び減速機によって相対回転する。具体的には、第１アームには、その外方に前記電動モータが設けられている。第１アーム及び第２アームの内方には、前記電動モータの回転を減速させて前記第２アームを前記第１アームに対して回転させる前記減速機が配置されている。

実開平１−１３３５４６号公報 特許２５６１２２７号公報

ところで、前記特許文献２に開示されている構成の場合、上述のように、第１アームの外方に電動モータ（電動機）が配置され、第１アーム及び第２アームの内方に減速機が配置されている。そのため、電動機が第１アーム及び第２アームから突出している。上述の特許文献２に開示されるように、電動機及び減速機をロボットの関節駆動等に用いる場合には、電動機及び減速機の構成として、コンパクトな構成が要求される。

また、前記特許文献１に開示されている構成では、回転子は、固定子支柱に対して該固定子支柱の軸線方向の両側でそれぞれ軸受によって回転可能に支持されている。そのため、前記軸線方向において、前記軸受の分だけ、前記回転子の長さを長くする必要がある。よって、電動機及び減速機が大型化する。また、前記特許文献１に開示されている構成では、前記固定子支柱に対して前記回転子を回転可能に支持する前記軸受が必要になる分、部品点数が増えて構成も複雑になる。

本発明の目的は、電動機付き波動歯車減速機において、簡単且つコンパクトな構成を実現することにある。

本発明の一実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機は、回転子及び固定子を有する電動機を備え、前記回転子の回転を減速して出力する電動機付き波動歯車減速機である。この電動機付き波動歯車減速機は、軸線方向に延びるとともに、前記固定子が固定されたシャフトと、前記固定子に対向して配置された前記回転子と、楕円状の外形を有し且つ前記回転子と一体で回転するカムとを有し、前記シャフトが貫通する回転体と、前記回転体及び前記固定子を前記シャフトの径方向外方から囲んで配置されるとともに前記軸線方向の一方側が前記シャフトに固定され、且つ、外周側のうち前記カムの径方向外方の位置に外歯を有する、可撓性の環状の外歯歯車と、前記外歯歯車と前記カムとの間に配置され、前記外歯歯車と前記カムとを相対回転可能に支持するとともに、前記回転体の回転に伴う前記カムの回転に応じて前記外歯歯車を径方向外方に変形させる可撓性軸受と、前記外歯歯車を径方向外方から囲んで配置され、内周側に前記外歯に噛み合う内歯を有する環状の内歯歯車と、前記内歯歯車に接続され、前記軸線方向と交差する方向に延びる平板部と、前記平板部から前記軸線方向に延びる筒状部と、を有する出力部と、前記シャフトと前記筒状部との間に位置し、前記出力部を前記シャフトに対して回転可能に支持する第１軸受と、前記筒状部と前記回転体との間に位置し、前記出力部及び前記回転体を相対回転可能に支持する第２軸受と、を備える。前記可撓性軸受、前記第１軸受及び前記第２軸受は、前記軸線方向における所定の位置で前記軸線方向と直交する方向に並んで配置されている。

本発明の一実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機によれば、簡単且つコンパクトな構成を実現することができる。

図１は、実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機の概略構成を示す断面図である。 図２は、波動歯車減速機構におけるカム、外歯歯車及び内歯歯車の関係を模式的に示す図である。 図３は、電動機付き波動歯車減速機を、多関節ロボットの関節駆動に適用した一例を示す断面図である。 図４は、その他の実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機の概略構成を示す図１相当図である。 図５は、その他の実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機の概略構成を示す図１相当図である。 図６は、その他の実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機を、多関節ロボットの関節駆動に適用した一例を示す図３相当図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

なお、以下の説明では、シャフトと平行な方向を「軸線方向」、シャフトの径方向（軸線方向に直交する方向）を「径方向」とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は略平行な方向も含むものとする。また、上記の「直交する方向」は略直交する方向も含むものとする。

また、以下の説明において、「軸線方向の一方側」は、前記シャフトと平行な方向において、電動機付き波動歯車減速機の電動機側を意味し、「軸線方向の他方側」は、前記シャフトと平行な方向において、電動機付き波動歯車減速機の波動歯車減速機側を意味する。

（全体構成）
図１に、本発明の実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機１の概略構成を示す。電動機付き波動歯車減速機１は、波動歯車減速機構２と、電動機３とを備える。電動機付き波動歯車減速機１は、電動機３の後述する回転子５５の回転を、波動歯車減速機構２によって減速して、出力する。電動機付き波動歯車減速機１は、後述するように、ロボットの関節等を駆動させる動力源として利用可能である。

電動機付き波動歯車減速機１は、円柱状である。波動歯車減速機構２及び電動機３は、軸線Ｘが延びる方向（以下、軸線方向という）に延びる中空軸のシャフト４上に、軸線方向に並んで配置されている。波動歯車減速機構２及び電動機３は、後述するように、一体に構成されている。

（電動機）
電動機３は、ラジアルギャップ型のブラシレスモータである。電動機３は、図１に示すように、前記軸線方向の寸法よりも径方向（図１における左右方向）の寸法が大きい扁平状である。

電動機３は、固定子５１と、回転子５５とを備える。固定子５１は、円環状であり、シャフト４上に、ボルト５によって固定されている。回転子５５は、固定子５１を径方向外方から囲むように配置されている。すなわち、回転子５５は、固定子５１に対向して配置されている。

固定子５１は、固定子コア５２と、固定子コイル５３とを備える。固定子コア５２は、厚み方向に積層された複数の円環状の電磁鋼板を有する。固定子コア５２の中心には、シャフト４が貫通している。固定子コイル５３は、固定子コア５２に設けられた図示しないスロット内に配置されている。

回転子５５は、ロータヨーク５６と、ロータマグネット５７とを備える。ロータヨーク５６は、円筒状であり、前記軸線方向の他方側が波動歯車減速機構２の後述するカム１２に接続されている。これにより、回転子５５の回転は、波動歯車減速機構２のカム１２に伝達される。なお、回転子５５及びカム１２によって、回転体１１が構成される。

ロータヨーク５６は、前記軸線方向の一方側が固定子５１の外径よりも大きな内径を有する。ロータヨーク５６は、前記軸線方向の他方側が固定子５１の外径よりも小さい内径を有する。すなわち、ロータヨーク５６は、前記軸線方向の一方側に大径部５６ａを有するとともに、前記軸線方向の他方側に小径部５６ｂを有する。ロータヨーク５６における前記軸線方向の他方の端部、すなわち小径部５６ｂの端部は、後述するように波動歯車減速機構２のカム１２に接続されている。ロータマグネット５７は、ロータヨーク５６の大径部５６ａの内面上に固定されている。ロータマグネット５７は、固定子５１の径方向外方に、固定子５１に対向して配置されている。

（波動歯車減速機構）
図１に示すように、波動歯車減速機構２は、前記軸線方向（図１における上下方向）の寸法よりも径方向（図１における左右方向）の寸法が大きい扁平状である。波動歯車減速機構２は、電動機３の回転子５５とともに回転するカム１２によって、外歯歯車１４に波動を与えることにより、内歯歯車１５に、カム１２の回転を減速して伝達する。

具体的には、波動歯車減速機構２は、カム１２と、可撓性軸受１３と、外歯歯車１４と、内歯歯車１５と、出力部１６と、第１軸受１７と、第２軸受１８とを備える。

カム１２は、前記軸線方向から見て楕円状の外形を有する円環状部材である。カム１２は、その厚み方向が前記軸線方向と一致するように、該軸線方向に電動機３と並んで配置されている。

カム１２は、電動機３の回転子５５の外径よりも小さい外径を有する。これにより、波動歯車減速機構２において、カム１２の径方向外方に、可撓性軸受１３を配置するためのスペースを形成することができる。よって、電動機付き波動歯車減速機１を、前記径方向において、コンパクトな構成にすることができる。

カム１２は、該カム１２を前記軸線方向に貫通する貫通孔１２ａを有する。この貫通孔１２ａの内周面上に、電動機３におけるロータヨーク５６の小径部５６ｂの端部が固定されている。これにより、カム１２は、回転子５５と一体で回転する。なお、カム１２に対するロータヨーク５６の固定方法は、例えば、嵌合であってもよいし、溶接であってもよいし、接着やボルト締めであってもよい。

カム１２及びロータヨーク５６は、シャフト４の径方向外方に配置されている。すなわち、カム１２及びロータヨーク５６によって構成される回転体１１には、シャフト４が貫通している。カム１２及びロータヨーク５６は、シャフト４に対して回転可能である。

カム１２を囲むように、有底円筒状の外歯歯車１４及び円環状の内歯歯車１５が配置されている。すなわち、カム１２の径方向外方には、外歯歯車１４が位置し、外歯歯車１４の径方向外方には内歯歯車１５が配置されている。図２は、外歯歯車１４、内歯歯車１５及びカム１２の位置関係を、模式的に示した図である。なお、図２では、外歯歯車１４、内歯歯車１５及びカム１２以外の構成の記載を省略している。

前記軸線方向から見て、カム１２と外歯歯車１４との間には、カム１２と外歯歯車１４とを相対回転可能に支持する可撓性軸受１３が配置されている。可撓性軸受１３は、カム１２と外歯歯車１４との間に配置され、カム１２の回転に応じてカム１２の径方向に変形可能である。これにより、楕円状のカム１２が回転した際に、カム１２の長軸方向の端部が可撓性軸受１３を介して外歯歯車１４の内周側を径方向外方に向かって押圧する。

外歯歯車１４は、図１に示すように、可撓性を有する薄板によって構成された有底円筒状の部材である。具体的には、外歯歯車１４は、カム１２を径方向外方から覆う円筒部１４ａ（側壁部）と、円筒部１４ａにおける前記軸線方向の一方側に、径方向内方に向かって延びる底部１４ｂとを有する。

円筒部１４ａは、カム１２及び電動機３よりも大きい内径を有する。円筒部１４ａは、外周面（外周側）のうち、カム１２の径方向外方の位置に、複数の外歯３１（図２参照）が周方向に一定のピッチで形成されている。外歯３１は、前記軸線方向における円筒部１４ａの他方側の外周面に、前記軸線方向に延びるように形成されている。円筒部１４ａは、その内周面がカム１２の外周に配置された可撓性軸受１３に接触している。

これにより、楕円状のカム１２が回転することにより、楕円状のカム１２における長軸方向の端部が、可撓性軸受１３を介して、円筒部１４ａに径方向に変形を生じさせる。このように、楕円状のカム１２が回転することにより、外歯歯車１４の外歯３１に対して径方向に波動を与えることができる。

底部１４ｂは、前記軸線方向から見て円環状である。底部１４ｂは、図１に示すようにシャフト４が貫通している。また、円環状の底部１４ｂは、内周側が、ボルト５によって、シャフト４における軸線方向の一方側の端部に固定されている。すなわち、底部１４ｂは、前記軸線方向において、電動機３よりも一方側で、シャフト４に固定されている。

なお、本実施形態では、外歯歯車１４の底部１４ｂがシャフト４に対してボルト５によって直接、固定されているが、この限りではなく、外歯歯車１４の底部１４ｂを別の部材を介してシャフト４に固定してもよい。

以上の構成により、電動機３は、外歯歯車１４によって覆われる。すなわち、電動機３は、波動歯車減速機構２内に配置されている。これにより、電動機３と波動歯車減速機構２とを前記軸線方向にコンパクトな構成によって一体化することができる。しかも、外歯歯車１４の径方向のスペースを有効利用することができる。よって、コンパクトな構成の電動機付き波動歯車減速機１が得られる。

内歯歯車１５は、円環状の部材であり、内周面に、複数の内歯３２が周方向に一定のピッチで形成されている。内歯３２は、内歯歯車１５の内周面に、前記軸線方向に延びるように形成されている。内歯歯車１５は、カム１２、軸受１３及び外歯歯車１４の円筒部１４ａを、径方向外方から囲むように配置されている。内歯歯車１５は、外歯歯車１４が楕円状のカム１２における長軸方向の端部によって径方向に押圧されて変形した場合に、内歯歯車１５の内歯３２が外歯歯車１４の外歯３１に対して噛み合う。

図２に示すように、内歯歯車１５の内歯３２の数は、外歯歯車１４の外歯３１の数よりも多い。このように外歯３１の歯数と内歯３２の歯数とが異なるため、カム１２の回転によって、外歯歯車１４を径方向に変形させて外歯歯車１４の外歯３１を内歯歯車１５の内歯３２に順に噛み合わせることにより、内歯歯車１５の回転速度を、カム１２の回転速度に対して減速させすることができる。

したがって、以上の構成により、電動機３の回転子５５の回転を、波動歯車減速機構２によって減速して、内歯歯車１５から出力することができる。

図１に示すように、内歯歯車１５には、前記軸線方向から見て環状の出力部１６が、ボルト６によって固定されている。出力部１６は、前記軸線方向から見て中央部分に、貫通穴１６ａを有する。出力部１６は、内歯歯車１５に接続され、前記軸線方向と交差する方向に延びる平板部１６ｂと、平板部１６ｂから前記軸線方向に延びる筒状部１６ｃとを有する。平板部１６ｂは、円環状である。平板部１６ｂの外周側が、内歯歯車１５に接続されている。筒状部１６ｃは、平板部１６ｂの内周側から前記軸線方向の一方側に向かって延びる円筒状である。

出力部１６の貫通穴１６ａには、シャフト４が挿通している。貫通穴１６ａの内面とシャフト４との間、すなわち、筒状部１６ｃとシャフト４との間には、第１軸受１７が配置されている。この第１軸受１７は、筒状部１６ｃに対して出力部１６の径方向内方側に位置する。これにより、出力部１６は、シャフト４に対して回転可能である。すなわち、第１軸受１７は、出力部１６をシャフト４に対して回転可能に支持する。

筒状部１６ｃの径方向外方側と、カム１２及びロータヨーク５６の径方向内方側との間には、第２軸受１８が配置されている。この第２軸受１８は、筒状部１６ｃに対して出力部１６の径方向外方側に位置する。これにより、出力部１６と、カム１２及びロータヨーク５６とは相対回転可能である。すなわち、カム１２及びロータヨーク５６は、第２軸受１８によって、出力部１６に対して回転可能に支持される。

以上の構成により、電動機３の回転子５５の回転は、波動歯車減速機構２で減速された後、内歯歯車１５を介して出力部１６から出力される。

上述の構成を有する電動機付き波動歯車減速機１では、シャフト４に波動歯車減速機構２の外歯歯車１４が接続されている。よって、シャフト４及び外歯歯車１４は、相対回転せずに、内歯歯車１５が、シャフト４及び外歯歯車１４に対して回転する。また、外歯歯車１４の径方向の内方に、電動機３の回転子５５が回転可能に配置されている。これにより、外歯歯車１４の径方向の内方及び外方に、外歯歯車１４に対して回転する、電動機３の回転子５５及び内歯歯車１５がそれぞれ分かれて配置されている。

このような構成により、外歯歯車を介して回転を出力する構成に比べて、軸受の数を減らすことができる。よって、本実施形態の構成により、電動機付き波動歯車減速機１の部品点数を減らすことができるとともに構成を簡略化することができる。

しかも、上述の構成により、本実施形態の電動機付き波動歯車減速機１では、可撓性軸受１３、第１軸受１７及び第２軸受１８は、前記軸線方向における所定の位置で前記軸線方向と直交する方向に並んで配置されている。すなわち、可撓性軸受１３、第１軸受１７及び第２軸受１８は、径方向に並んで配置されている。

これにより、電動機付き波動歯車減速機１の複数の軸受を、前記軸線方向の所定の位置にまとめて配置することができる。よって、電動機付き波動歯車減速機１の構成を、前記軸線方向にコンパクトな構成にすることができる。

また、本実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機１では、外歯歯車１４は、前記軸線方向において、電動機３よりも一方側でシャフト４に固定され、可撓性軸受１３、第１軸受１７及び第２軸受１８は、前記軸線方向において、電動機３よりも他方側に配置されている。

これにより、電動機３及び波動歯車減速機構２の部品を、前記軸線方向に無駄なスペースを生じることなく配置することができる。したがって、電動機付き波動歯車減速機１を、前記軸線方向において、よりコンパクトな構成にすることができる。

（多関節ロボット）
次に、上述のような構成を有する電動機付き波動歯車減速機１を、多関節ロボット１００の関節駆動に用いた場合の一例について説明する。図３に、多関節ロボット１００の関節駆動に本実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機１を適用した例を示す。ここで、多関節ロボットとは、アーム同士が接続された接続部分（関節）を複数、有するロボットを意味する。

多関節ロボット１００は、第１アーム７０及び第２アーム８０を備える。第１アーム７０及び第２アーム８０は、相対回転可能に接続されている。

詳しくは、第１アーム７０及び第２アーム８０には、主軸９０が貫通している。主軸９０は、第２アーム８０に固定されている一方、第１アーム７０に対して軸受７１によって回転可能に支持されている。主軸９０は、一方の端部にフランジ部９１を有する。フランジ部９１は、第２アーム８０の外面上に、ボルト９２によって固定されている。これにより、主軸９０は、第１アーム７０と第２アームとの接続部分において、第１アーム７０と第２アーム８０とを相対回転可能に接続している。

第２アーム８０内の主軸９０上には、電動機付き波動歯車減速機１が固定されている。具体的には、電動機付き波動歯車減速機１は、第２アーム８０内に配置されているとともに、電動機付き波動歯車減速機１のシャフト４を主軸９０が貫通している。電動機付き波動歯車減速機１のシャフト４は、ボルト９２によって、主軸９０のフランジ部９１及び第２アーム８０に固定されている。

上述のように、電動機付き波動歯車減速機１のシャフト４を、主軸９０が貫通可能な中空軸にすることにより、主軸９０に対して電動機付き波動歯車減速機１を固定することが可能になる。よって、電動機付き波動歯車減速機１を、多関節ロボット１００における関節構造体の内部に配置して、関節駆動に用いることができる。

第２アーム８０は、第１アーム７０との接続部分に開口８１を有する。この開口８１において、第２アーム８０内に配置された電動機付き波動歯車減速機１の出力部１６の一部が露出している。第１アーム７０は、第２アーム８０の開口８１で露出している出力部１６に、ボルト７２によって接続されている。なお、第１アーム７０と、第２アーム８０における開口８１の周縁部との間には、軸受８２が配置されている。

以上の構成により、電動機付き波動歯車減速機１の電動機３の回転は、波動歯車減速機構２によって減速されて出力部１６から出力された後、出力部１６に接続された第１アーム７０に伝達される。電動機付き波動歯車減速機１は第２アーム８０に固定されているため、第１アーム７０は第２アーム８０に対して回転する。なお、第１アーム７０と第２アーム８０とは、軸受８２によって相対回転可能であるとともに、主軸９０は、第１アーム７０に対して軸受７１によって回転可能に支持されている。そのため、上述のように、電動機付き波動歯車減速機１の出力部１６から出力される回転によって、第１アーム７０が第２アーム８０に対して回転する。

上述のように本実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機１を多関節ロボット１００の関節駆動に用いることにより、多関節ロボット１００の関節を駆動させる機構を従来の構成に比べてコンパクトな構成にすることができる。すなわち、本実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機１は、既述のとおり軸線方向にコンパクトな構成を有するため、第２アーム８０内に、主軸９０の軸方向にコンパクトに配置することができる。したがって、多関節ロボット１００の関節部分において、電動機３等が突出しない、コンパクトな構成を実現することができる。

また、本実施形態のように電動機及び波動歯車減速機を一体化することにより、多関節ロボット１００の関節部分などに容易に組み込むことができる。

さらに、上述の構成では、電動機付き波動歯車減速機１は、従来構成のようにアームに取り付けられるのではなく、主軸９０に固定され且つ出力部１６が第１アーム７０に接続されている。よって、アームの形状（筒状、板状等）に影響を受けることなく、電動機付き波動歯車減速機１を様々な構成に適用することが可能になる。換言すれば、電動機付き波動歯車減速機１を、ロボット本体の構造を変更することなく、多関節ロボット１００の関節部分の内部に駆動ユニットとして取り付けることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、電動機付き波動歯車減速機１は、円柱状である。しかしながら、電動機３の回転子５５の回転を、波動歯車減速機構２によって減速して、出力部１６から出力可能な構成であれば、電動機付き波動歯車減速機はどのような形状であってもよい。

前記実施形態では、電動機付き波動歯車減速機１を、多関節ロボット１００の関節駆動に用いている。しかしながら、電動機付き波動歯車減速機１は、車椅子の駆動装置等、他の駆動ユニットとして用いてもよい。

前記実施形態では、電動機付き波動歯車減速機１の電動機３は、シャフト４上に固定された固定子５１と、固定子５１の径方向外方に回転可能に配置された回転子５５とを備える。すなわち、前記実施形態の電動機３は、回転子５１が固定子５５の径方向外方に位置する、いわゆるアウターロータ型のモータである。

しかしながら、電動機付き波動歯車減速機の電動機は、回転子が固定子の径方向内方に位置する、いわゆるインナーロータ型のモータであってもよい。図４に、電動機１０３としてインナーロータ型のモータを用いた電動機付き波動歯車減速機１０１の一例を示す。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、上述の実施形態の構成と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示す電動機付き波動歯車減速機１０１では、中空軸のシャフト１０４は、軸線方向の一方の端部に、固定子支持部１０４ａを有する。固定子支持部１０４ａは、シャフト１０４から径方向外方に延びる円盤部１０４ｂと、円盤部１０４ｂから前記軸線方向の他方側に向かって延びる円筒部１０４ｃとを有する。円盤部１０４ｂは、シャフト１０４に一体に設けられている。すなわち、固定子支持部１０４ａは、シャフト１０４に一体に設けられている。円筒部１０４ｃは、内方に固定子１５１及び回転子１５５を収納可能な内径を有する。

円筒部１０４ｃの内周面上には、固定子１５１が固定されている。固定子１５１は、前記軸線方向から見て円環状の固定子コア１５２を有する。固定子コア１５２は、内方に回転子１５５を収納可能な内径を有する。なお、固定子コア１５２の図示しないスロット内には、固定子コイル１５３が配置されている。

固定子１５１の内方には、回転子１５５が配置されている。シャフト１０４の径方向において、回転子１５５は、固定子１５１とシャフト１０４との間に配置されている。回転子１５５は、円筒状のロータヨーク１５６と、ロータヨーク１５６の外周面上に固定されたロータマグネット１５７とを備える。ロータマグネット１５７は、固定子１５１に対向して配置されている。ロータヨーク１５６は、前記軸線方向の他方側の外径が、該軸線方向の一方側の外径よりも大きく、前記軸線方向の他方側の内径が、該軸線方向の一方側の内径よりも大きい。ロータヨーク１５６における前記軸線方向の他方側は、カム１１２に接続されている。

電動機１０３が、上述のようなアウターロータ型のモータであっても、本実施形態と同様の作用効果が得られる。

前記実施形態では、電動機付き波動歯車減速機１の電動機３は、ラジアルギャップ型のモータである。しかしながら、電動機付き波動歯車減速機の電動機は、アキシャルギャップ型のモータであってもよい。図５に、電動機２０３としてアキシャルギャップ型のモータを用いた電動機付き波動歯車減速機２０１の一例を示す。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、上述の実施形態の構成と異なる部分についてのみ説明する。

電動機２０３は、シャフト４上に固定された固定子２５１と、カム２１２と接続された回転子２５５とを備える。固定子２５１及び回転子２５５は、シャフト４の軸線方向に並んで配置されている。具体的には、固定子２５１は、前記軸線方向の一方側に配置され、回転子２５５は、前記軸線方向の他方側に配置されている。すなわち、前記軸線方向において、回転子２５５は、固定子２５１と波動歯車減速機構２との間に配置されている。

固定子２５１は、固定子コア２５２と、図示しない固定子コイルとを備える。固定子２５１は、ボルト５によって、シャフト４及び外歯歯車１４に固定されている。回転子２５５は、ロータマグネット２５７を備える。ロータマグネット２５７は、前記軸線方向から見て円環状であり、波動歯車減速機構２のカム２１２に接続されている。

電動機２０３が、上述のようなアキシャルギャップ型のモータであっても、本実施形態と同様の作用効果が得られる。また、電動機２０３として、上述のようなアキシャルギャップ型のモータを用いることにより、シャフト４の径方向において、電動機付き波動歯車減速機２０１の寸法を、上述の実施形態に係る電動機付き波動歯車減速機１の寸法よりも小さくすることができる。よって、前記径方向にコンパクトな構成を有する電動機付き波動歯車減速機２０１が得られる。

図６に、上述のようなアキシャルギャップ型の電動機２０３を有する電動機付き波動歯車減速機２０１を、多関節ロボット２００の関節駆動に用いた一例を示す。この図６に関する以下の説明においても、上述の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、上述の実施形態の構成と異なる部分についてのみ説明する。

多関節ロボット２００は、第１アーム２７０及び第２アーム２８０を備える。第１アーム２７０と第２アーム２８０とは、相対回転可能に接続されている。第1アーム２７０及び第２アーム２８０は、それらの長手方向の端部同士が重なるように接続されている。すなわち、第１アーム２７０及び第２アーム２８０は、接続された状態で両者の長手方向が一致している。

電動機付き波動歯車減速機２０１は、第１アーム２７０と第２アーム２８０との接続部分（関節部分）の内方に配置されている。電動機付き波動歯車減速機２０１のシャフト４には、前記接続部分において第１アーム２７０及び第２アーム２８０を貫通する主軸２９０が貫通している。主軸２９０は、第２アーム２８０に固定されているとともに、第１アーム２７０と第２アーム２８０とを相対回転可能に接続している。シャフト４は、第２アーム２８０内で該第２アーム２８０及び主軸２９０に対して固定されている。

電動機付き波動歯車減速機２０１の出力部１６は、ボルト２７２によって第１アーム２７０に固定されている。

以上の構成により、電動機２０３の回転子２５５の回転は、波動歯車減速機２によって減速された後、出力部１６を介して第１アーム２７０に伝達される。上述のように、電動機付き波動歯車減速機２０１のシャフト４は第２アーム２８０に固定されているため、第１アーム２７０は第２アーム２８０に対して回転する。

本発明は、電動機及び波動歯車減速機が一体に構成された電動機付き波動歯車減速機に利用可能である。

１、１０１、２０１ 電動機付き波動歯車減速機
２ 波動歯車減速機構
３、１０３、２０３ 電動機
４、１０４ シャフト
１１ 回転体
１２ カム
１２ａ 貫通孔
１３ 可撓性軸受
１４ 外歯歯車
１５ 内歯歯車
１６ 出力部
１６ｂ 平板部
１６ｃ 筒状部
１７ 第１軸受
１８ 第２軸受
３１ 外歯
５１、１５１、２５１ 固定子
５５、１５５、２５５ 回転子
７０ 第１アーム
８０ 第２アーム
９０ 主軸
１００、２００ 多関節ロボット

Claims (7)

1. 回転子及び固定子を有する電動機を備え、前記回転子の回転を減速して出力する電動機付き波動歯車減速機であって、
   軸線方向に延びるとともに、前記固定子が固定されたシャフトと、
   前記固定子に対向して配置された前記回転子と、楕円状の外形を有し且つ前記回転子と一体で回転するカムとを有し、前記シャフトが貫通する回転体と、
   前記回転体及び前記固定子を前記シャフトの径方向外方から囲んで配置されるとともに前記軸線方向の一方側が前記シャフトに固定され、且つ、外周側のうち前記カムの径方向外方の位置に外歯を有する、可撓性の環状の外歯歯車と、
   前記外歯歯車と前記カムとの間に配置され、前記外歯歯車と前記カムとを相対回転可能に支持するとともに、前記回転体の回転に伴う前記カムの回転に応じて前記外歯歯車を径方向外方に変形させる可撓性軸受と、
   前記外歯歯車を径方向外方から囲んで配置され、内周側に前記外歯に噛み合う内歯を有する環状の内歯歯車と、
   前記内歯歯車に接続され、前記軸線方向と交差する方向に延びる平板部と、前記平板部から前記軸線方向に延びる筒状部と、を有する出力部と、
   前記シャフトと前記筒状部との間に位置し、前記出力部を前記シャフトに対して回転可能に支持する第１軸受と、
   前記筒状部と前記回転体との間に位置し、前記出力部及び前記回転体を相対回転可能に支持する第２軸受と、
   を備え、
   前記可撓性軸受、前記第１軸受及び前記第２軸受は、前記軸線方向における所定の位置で前記軸線方向と直交する方向に並んで配置されている、電動機付き波動歯車減速機。
2. 請求項１に記載の電動機付き波動歯車減速機において、
   前記外歯歯車は、前記軸線方向において、前記電動機よりも一方側で、前記シャフトに固定されていて、
   前記可撓性軸受、前記第１軸受及び前記第２軸受は、前記軸線方向において、前記電動機よりも他方側に配置されている、電動機付き波動歯車減速機。
3. 請求項１または２に記載の電動機付き波動歯車減速機において、
   前記回転子は、円筒状であり、
   前記カムの外径は、前記回転子の外径よりも小さい、電動機付き波動歯車減速機。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の電動機付き波動歯車減速機において、
   前記外歯歯車は、底部と、該底部から前記軸線方向に延びる筒状の側壁部とを有し、
   前記シャフトは、前記底部を貫通し、前記底部と接続され、
   前記電動機は、前記外歯歯車の内方に配置されている、電動機付き波動歯車減速機。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の電動機付き波動歯車減速機において、
   前記シャフトは、中空軸である、電動機付き波動歯車減速機。
6. 第１アームと、
   前記第１アームに対して回転可能に接続された第２アームと、
   前記第１アーム及び前記第２アームを相対回転させる駆動ユニットとを備え、
   前記駆動ユニットは、請求項１から５のいずれか一つに記載の電動機付き波動歯車減速機である、多関節ロボット。
7. 請求項６に記載の多関節ロボットにおいて、
   前記第１アームと前記第２アームとの接続部分には、前記第１アーム及び前記第２アームを相対回転可能に接続する主軸が貫通し、
   前記主軸は、前記第２アームに固定され、
   前記電動機付き波動歯車減速機は、中空軸の前記シャフト内を前記主軸が貫通した状態で該主軸に固定され、且つ、前記出力部が前記第１アームに接続されている、多関節ロボット。

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