JP5403366B2

JP5403366B2 - 減速機付きモータ

Info

Publication number: JP5403366B2
Application number: JP2010021646A
Authority: JP
Inventors: 芳和松本
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: JP2011160593A

Description

本発明は、モータに減速機を組み合わせた減速機付きモータに関する。

従来から、ロボットアームなどに用いられるモータには、小形化、高トルク化が求められる。しかし、モータは小形であればトルクも小さく、モータでそのままロボットを駆動するにはトルク不足であるという一般的な技術課題がある。この一般的な技術課題を解決するために、従来はモータに減速機を組合せ、小形化と高トルク化に対応している。

図５は、従来の減速機付きモータの側断面図である。
図５において、１は高速モータ軸、２はモータ負荷側ブラケット、３はモータ反負荷側ブラケット、４はモータフレームを表す。モータ負荷側ブラケット２、及びモータ反負荷側ブラケット３はモータフレーム４に固定される。高速モータ軸１はモータ負荷側ブラケット２、及びモータ反負荷側ブラケット３に対し各々モータ負荷側軸受５、及びモータ反負荷側軸受６を介して回転自在に取り付けられる。７は高速モータ軸１に固定される回転子鉄心、８は回転子鉄心７に固定される回転子磁石、９は、高速モータ軸１、回転子鉄心７、及び回転子磁石８からなる回転子に空隙を介して対向する位置でモータフレーム４に固定された固定子を表す。固定子９は、固定子巻線９ａを有し、固定子巻線９ａにより回転磁界を発生させ、回転子を回転させる。１０は高速モータ軸１に固定され回転信号を発生させる検出器ディスク、１１は検出器ディスク１０の信号を受け制御装置（図示なし）に信号を送信する検出器センサ、１２は検出器ディスク１０及び検出器センサ１１からなる検出器を外部空間と遮断する検出器カバを表す。

１３は減速機構である。減速機構１３は、高速モータ軸１の外周であって、モータ負荷側軸受５よりも負荷側に設けられる。１４はモータ負荷側ブラケット２に固定された減速機枠、１５は減速機枠１４に固定された減速機ブラケット、１６ａ、１６ｂはそれぞれ減速機負荷側軸受、減速機反負荷側軸受を表す。１７は、減速機負荷側軸受１６ａ及び減速機反負荷側軸受１６ｂにより減速機ブラケット１４に対し回転自在に取り付けられ、反負荷側が減速機構１３に接続された減速機軸を表す。減速機軸１７は、減速機構１３によって減速された高速モータ軸１の回転を外部に伝達する。減速機軸１７は、減速機構１３のみを介して高速モータ軸１と接続されている。モータ負荷側軸受５、モータ反負荷側軸受６、回転子鉄心７、及び減速機構１３は、反負荷側から、モータ反負荷側軸受６、回転子鉄心７、モータ負荷側軸受５、減速機構１３、の順に並ぶように、高速モータ軸１の外周に設けられている。

このように、従来の減速機付きモータは、モータ軸受（５、６）で回転自在に取り付けられた高速モータ軸１の回転を、減速機構１３により減速させ、減速機軸受（１６ａ、１６ｂ）で回転自在に取り付けられた減速機軸１７に伝達する。これにより、高トルクを発生させるのである。

特開２００２−２７６７４９号公報（第９−１０頁、図１）

しかしながら、従来の減速機付きモータでは、ロボット小型化のために減速機付きモータを薄形化すると（高速モータ軸１の軸方向の長さを短くすると）、モータ軸受（５、６）の間隔が狭くなる。この間隔が狭くなると、高速モータ軸１の組立精度次第で高速モータ軸１の傾きや振れが大きく現れてしまい、減速機付きモータが振動するという問題があった。また、上記間隔が狭くなると、減速機構１３からの反力で高速モータ軸１が振られやすくなり、軸回転の検出器の精度が落ちるなどの問題もあった。このように、従来の減速機付きモータでは、要望されていたモータの薄形化に限界があった。
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、従来よりも薄形化できる減速機付きモ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、本発明に係る減速機付きモータは、筐体と、モータ軸と、前記モータ軸の外周部に設けられた回転子と、前記回転子の外周側に空隙を介して設けられた固定子と、前記回転子よりも反負荷側において、前記モータ軸の外周部を前記筐体に対し回転自在に支持するモータ反負荷側軸受と、前記回転子よりも負荷側において、前記モータ軸の外周側に設けられ、前記モータ軸の回転を減速させる減速機構と、前記減速機構で減速された前記モータ軸の回転を出力するための減速機軸と、前記モータ軸の負荷側の外周部を、前記減速機軸の内周部に対して回転自在に支持するモータ負荷側軸受と、前記減速機軸の外周部を前記筐体に対して回転自在に支持する減速機軸受と、を有し、前記減速機軸受の軸方向位置は、前記モータ負荷側軸受の軸方向位置よりも負荷側に位置している。

また、本発明に係る減速機付きモータは、筐体と、モータ軸と、前記モータ軸の外周部に設けられた回転子と、前記回転子の外周側に空隙を介して設けられた固定子と、前記回転子よりも反負荷側において、前記モータ軸の外周部を前記筐体に対し回転自在に支持するモータ反負荷側軸受と、前記回転子よりも負荷側において、前記モータ軸の外周側に設けられ、前記モータ軸の回転を減速させる減速機構と、前記減速機構で減速された前記モータ軸の回転を出力するための減速機軸と、前記モータ軸の負荷側の外周部を、前記減速機軸の内周部に対して回転自在に支持するモータ負荷側軸受と、前記減速機軸の外周部を前記筐体に対して回転自在に支持する減速機軸受と、を有し、前記減速機軸受は、その軸方向位置が、前記モータ負荷側軸受の軸方向位置よりも反負荷側に位置する、クロスローラベアリングである。

さらに、減速機軸は、反負荷側において減速機構の外周を覆う形状を有し、クロスローラベアリングは、減速機構の外周を覆う減速軸の外周と筐体との間に設けられるとよい。

また好ましくは、モータ軸および減速機軸の形状は、モータ軸の回転軸方向に空洞が形成された中空形状であるとよい。

また本発明は、ロボットにも向けられており、本発明に係るロボットは、上記減速機付きモータを搭載している。

本発明によれば、従来よりも薄形化できる減速機付きモータを提供することができる。

本発明の実施例１に係る減速機付きモータの側断面図本発明の実施例２に係る減速機付きモータの側断面図本発明の実施例２に係る他の減速機付きモータの側断面図ロボットアームの模式図従来の減速機付きモータの側断面図

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、本発明の実施例１に係る減速機付きモータの側断面図である。図１に示す減速機付きモータの構造は、一例である。

図１において、３１は高速モータ軸、３２はモータ負荷側ブラケット、３３はモータ反負荷側ブラケット、３４はモータフレームを表す。モータ負荷側ブラケット３２は、モータフレーム３４の負荷側に固定される。モータ反負荷側ブラケット３３は、モータフレーム３４の反負荷側に固定される。３５は高速モータ軸３１の負荷側先端の外周に設けられたモータ負荷側軸受、３６は高速モータ軸３１の反負荷側の外周に設けられたモータ反負荷側軸受を表す。モータ負荷側軸受３５は、高速モータ軸３１と後述する減速機軸４９の間に設けられ、モータ反負荷側軸受３６は、高速モータ軸３１とモータ負荷側ブラケット３３の間に設けられる。高速モータ軸３１は、後述する減速機軸４９及びモータ反負荷側ブラケット３３に対し、各々モータ負荷側軸受３５及びモータ反負荷側軸受３６を介して回転自在に取り付けられる。３７は高速モータ軸３１の外周に固定される回転子鉄心、３８は回転子鉄心３７の外周に固定される回転子磁石、３９は、回転子鉄心３７及び回転子磁石３８からなる回転子に空隙を介して対向する位置でモータフレーム３４に固定された固定子を表す。固定子３９は、固定子巻線３９ａを有し、固定子巻線３９ａにより回転磁界を発生させ、回転子を回転させる。４０は高速モータ軸３１に固定され回転信号を発生させる検出器ディスク、４１は検出器ディスク４０の信号を受け制御装置（図示なし）に信号を送信する検出器センサを表す。４２は、モータ反負荷側ブラケット３３の反負荷側に設けられ、検出器ディスク４０及び検出器センサ４１からなる検出器を外部空間と遮断する検出器カバを表す。４３は、高速モータ軸３１及びモータ負荷側ブラケット３２の間に設けられたオイルシールである。

４５は減速機構である。４６はモータ負荷側ブラケット３２の負荷側に固定された減速機枠、４７は減速機枠４６の負荷側に固定された減速機ブラケットを表す。４８ａ、４８ｂはそれぞれ、減速機ブラケット４７と後述する減速機軸４９の間に設けられた減速機負荷側軸受、減速機反負荷側軸受を表す。４９は、反負荷側が減速機構４５に接続された減速機軸を表す。減速機軸４９は、減速機負荷側軸受４８ａ及び減速機反負荷側軸受４８ｂにより減速機ブラケット４７に対し回転自在に取り付けられ、モータ負荷側軸受３５により高速モータ軸３１に対し回転自在に取り付けられる。減速機軸４９は、減速機構４５によって減速された高速モータ軸１の回転を外部に伝達する。減速機軸４９は、減速機構４５とモータ負荷側軸受３５を介して高速モータ軸３１と接続されている。モータ負荷側軸受３５、モータ反負荷側軸受３６、回転子鉄心３７、減速機構４５、及びオイルシール４３は、反負荷側から、モータ反負荷側軸受３６、回転子鉄心３７、オイルシール４３、減速機構４５、モータ負荷側軸受３５の順に並ぶように、高速モータ軸３１の外周に設けられている。

減速機付きモータにおけるモータ部は、以上に説明した、高速モータ軸３１、モータ負荷側軸受３５、モータ反負荷側軸受３６、回転子鉄心３７、回転子磁石３８、固定子３９、検出器ディスク４０、検出器センサ４１、及びオイルシール４３で構成される。
減速機付きモータにおける減速機部は、以上に説明した、減速機構４５、減速機負荷側軸受４８ａ、減速機反負荷側軸受４８ｂ、及び減速機軸４９で構成される。
上記以外の構成部品である、モータ負荷側ブラケット３２、モータ反負荷側ブラケット３３、モータフレーム３４、検出器カバ４２、減速機枠４６、及び減速機ブラケット４７は、減速機付きモータにおける筐体を構成するものである。

ここで、図５に示した従来の減速機付きモータでは、減速機構１３は、モータ負荷側軸受５よりも負荷側に設けられていた。
これに対し、本実施例に係る減速機付きモータでは、減速機構４５は、モータ負荷側軸受３５と回転子鉄心３７との間、つまり、モータ負荷側軸受３５よりも反負荷側に設けられる。このため、モータ軸受（３５、３６）の間隔は従来のモータ軸受（５、６）の間隔よりも長くなる。その結果、高速モータ軸３１の傾きや振れを抑えつつ、減速機付きモータを従来よりも薄形化できる。

また、図５に示した従来の減速機付きモータでは、高速モータ軸１と減速機軸１７は、減速機構１３のみを介して接続されていた。
これに対し、本実施例に係る減速付きモータでは、減速機軸４９は、減速機構４５の他にモータ負荷側軸受３５を介して高速モータ軸３１と接続されている。このため、高速モータ軸３１と減速機軸４９の軸中心を従来よりも一致させやすくなる。

図２は、本発明の実施例２に係る減速機付きモータの側断面図である。図２に示す減速機モータの構造は、一例である。また図２では、図１に示した構成部品と同じ構成部品については、同一の符号を付している。

図２において、６１は高速モータ軸、３３はモータ反負荷側ブラケット、６２はモータ負荷側ブラケット、３４はモータフレームを表す。モータ反負荷側ブラケット３３は、モータフレーム３４の反負荷側に固定される。モータ負荷側ブラケット６２は、モータフレーム３４の負荷側に固定される。３５は高速モータ軸６１の負荷側先端の外周に設けられたモータ負荷側軸受、３６は高速モータ軸６１の反負荷側の外周に設けられたモータ反負荷側軸受を表す。モータ負荷側軸受３５は、高速モータ軸６１と後述する減速機出力軸６６の間に設けられ、モータ反負荷側軸受３６は、高速モータ軸６１とモータ負荷側ブラケット３３の間に設けられる。高速モータ軸６１は、後述する減速機出力軸６６及びモータ反負荷側ブラケット３３に対し、各々モータ負荷側軸受３５及びモータ反負荷側軸受３６を介して回転自在に取り付けられる。３７は高速モータ軸６１の外周に固定される回転子鉄心、３８は回転子鉄心３７の外周に固定される回転子磁石、３９は、回転子鉄心３７及び回転子磁石３８からなる回転子に空隙を介して対向する位置でモータフレーム３４に固定された固定子を表す。固定子３９は、固定子巻線３９ａを有し、固定子巻線３９ａにより回転磁界を発生させ、回転子を回転させる。４０は高速モータ軸６１に固定され回転信号を発生させる検出器ディスク、４１は検出器ディスク４０の信号を受け制御装置（図示なし）に信号を送信する検出器センサを表す。４２は、モータ反負荷側ブラケット３３の反負荷側に設けられ、検出器ディスク４０及び検出器センサ４１からなる検出器を外部空間と遮断する検出器カバを表す。４３は、高速モータ軸６１及びモータ負荷側ブラケット６２の間に設けられたオイルシールである。

４５は減速機構である。６３は減速機枠、６４は、減速機枠６３の外周側に設けられ、減速機枠６３を内輪とするクロスローラベアリングからなる減速機軸受を表す。６５は減速機軸受６４の減速機軸受外輪、６６は減速機軸受６４の内輪である減速機枠６３に固定される減速機出力軸を表す。減速機出力軸６６は、減速機軸受６４により減速機軸受外輪６５に対し回転自在に取り付けられ、モータ負荷側軸受６２により高速モータ軸６１に対し回転自在に取り付けられる。減速機出力軸６６は、減速機構４５によって減速された高速モータ軸６１の回転を外部に伝達する。減速機出力軸６６は、減速機構４５とモータ負荷側軸受３５を介して高速モータ軸６１と接続されている。。６７は、減速機枠６３と減速機軸受外輪６５の間に設けられたオイルシールである。
モータ負荷側軸受３５、モータ反負荷側軸受３６、回転子鉄心３７、減速機構４５、及びオイルシール４３は、反負荷側から、モータ反負荷側軸受３６、回転子鉄心３７、オイルシール４３、減速機構４５、モータ負荷側軸受３５の順に並ぶように、高速モータ軸６１の外周に設けられている。

減速機付きモータにおけるモータ部は、以上に説明した、高速モータ軸６１、モータ負荷側軸受３５、モータ反負荷側軸受３６、回転子鉄心３７、回転子磁石３８、固定子３９、検出器ディスク４０、検出器センサ４１、及びオイルシール４３で構成される。
減速機付きモータにおける減速機部は、以上に説明した、減速機枠６３及び減速機出力軸６６からなる減速機軸、減速機構４５、減速機軸受６４、及びオイルシール６７で構成される。
上記以外の構成部品である、モータ反負荷側ブラケット３３、モータ負荷側ブラケット６２、モータフレーム３４、検出器カバ４２、減速機軸受外輪６５は、減速機付きモータにおける筐体を構成するものである。

本実施例に係る減速機付きモータでは、減速機構４５は、モータ負荷側軸受３５と回転子鉄心３７との間、つまり、モータ負荷側軸受３５よりも反負荷側に設けられる。このため、モータ軸受（３５、３６）の間隔は従来のモータ軸受（５、６）の間隔よりも長くなる。その結果、実施例１と同様、高速モータ軸６１の傾きや振れを抑えつつ、減速機付きモータを従来よりも薄形化できる。

また、本実施例に係る減速付きモータでは、高速モータ軸６１と減速機出力軸６６は、減速機構４５の他にモータ負荷側軸受３５を介して接続されている。このため、実施例１と同様、高速モータ軸６１と減速機出力軸６６の軸中心を従来よりも一致させやすくなる。

さらに、本実施例に係る減速付きモータでは、減速機出力軸６６および減速機枠６３からなる減速機軸は、減速機軸受６４により、減速機軸受外輪６５に対し回転自在に取り付けられる。このため、減速機軸受（４８ａ、４８ｂ）を高速モータ軸よりも負荷側に設けていた実施例１よりも、さらに薄形化できる。

なお、図２に示した高速モータ軸６１と減速機出力軸６６を、図３に示すように、回転子の回転軸方向に空洞が形成された中空形状である高速モータ軸７１と減速機出力軸７２に入れ替えてもよい。図３は、高速モータ軸７１と減速機出力軸７２を用いた実施例２に係る減速機付きモータの側断面図である。なお、図３において、７３は、オイルシールであり、減速機付きモータにおけるモータ部に含まれる。

なお、以上に説明した実施例１及び２に係る減速機付きモータは、図４に示すように、例えばロボットのアーム部に搭載される。図４において、８０は、ロボットのアーム部であり、８１は、実施例１及び２のいずれかに係る減速機付きモータである。

なお、上述した実施例１及び２では、減速機構については特に言及していなかったが、例えばサイクロ減速機や遊星減速機などで構成される。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であればこの実施形態から適宜変更が可能であることは言うまでも無く、このような変更が施された場合でも、本発明の技術的範囲に含まれることも付言しておく。

１、３１、６１、７１高速モータ軸
２、３２、６２モータ負荷側ブラケット
３、３３モータ反負荷側ブラケット
４、３４モータフレーム
５、３５モータ負荷側軸受
６、３６モータ反負荷側軸受
７、３７回転子鉄心
８、３８回転子磁石
９、３９固定子
１０、４０検出器ディスク
１１、４１検出器センサ
１２、４２検出器カバ
１３、４５減速機構
１４、４６、６３減速機枠
１５、４７減速機ブラケット
１６ａ、４８ａ減速機負荷側軸受
１６ｂ、４８ｂ減速機反負荷側軸受
１７、４９減速機軸
４３、６７、７３オイルシール
６４減速機軸受
６５減速機軸受外輪
６６、７２減速機出力軸
８０アーム部
８１減速機付きモータ

Claims

筐体と、
モータ軸と、
前記モータ軸の外周部に設けられた回転子と、
前記回転子の外周側に空隙を介して設けられた固定子と、
前記回転子よりも反負荷側において、前記モータ軸の外周部を前記筐体に対し回転自在に支持するモータ反負荷側軸受と、
前記回転子よりも負荷側において、前記モータ軸の外周側に設けられ、前記モータ軸の回転を減速させる減速機構と、
前記減速機構で減速された前記モータ軸の回転を出力するための減速機軸と、
前記モータ軸の負荷側の外周部を、前記減速機軸の内周部に対して回転自在に支持するモータ負荷側軸受と、
前記減速機軸の外周部を前記筐体に対して回転自在に支持する減速機軸受と、
を有し、
前記減速機軸受の軸方向位置は、
前記モータ負荷側軸受の軸方向位置よりも負荷側に位置している
ことを特徴とする減速機付きモータ。
筐体と、
モータ軸と、
前記モータ軸の外周部に設けられた回転子と、
前記回転子の外周側に空隙を介して設けられた固定子と、
前記回転子よりも反負荷側において、前記モータ軸の外周部を前記筐体に対し回転自在に支持するモータ反負荷側軸受と、
前記回転子よりも負荷側において、前記モータ軸の外周側に設けられ、前記モータ軸の回転を減速させる減速機構と、
前記減速機構で減速された前記モータ軸の回転を出力するための減速機軸と、
前記モータ軸の負荷側の外周部を、前記減速機軸の内周部に対して回転自在に支持するモータ負荷側軸受と、
前記減速機軸の外周部を前記筐体に対して回転自在に支持する減速機軸受と、
を有し、
前記減速機軸受は、
その軸方向位置が、前記モータ負荷側軸受の軸方向位置よりも反負荷側に位置する、クロスローラベアリングである
ことを特徴とする減速機付きモータ。
前記減速機軸は、反負荷側において前記減速機構の外周を覆う形状を有し、
前記クロスローラベアリングは、前記減速機構の外周を覆う前記減速軸の外周と前記筐体との間に設けられる、請求項２に記載の減速機付きモータ。
前記モータ軸および前記減速機軸の形状は、前記モータ軸の回転軸方向に空洞が形成された中空形状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の減速機付きモータ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の減速機付きモータを搭載したロボット。