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JP7697303B2 - Actuator - Google Patents
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JP7697303B2 - Actuator - Google Patents

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Description

本発明は、アクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator.

従来、複数のモータで1つの駆動軸を駆動するアクチュエータが知られている。例えば歩行支援ロボットなどにおける高速回転・大トルクの電動アクチュエータを実現するにあたり、高速回転駆動用のモータと大トルク駆動用のモータの2つを組み合わせた構造が考えられるが、2つのモータを有する場合、片方のモータ駆動時にもう一方のモータを連れ回してしまい、出力効率の悪化が懸念される。 Conventionally, actuators that use multiple motors to drive one drive shaft are known. For example, to realize an electric actuator with high speed rotation and large torque for a walking assistance robot, a structure that combines two motors, one for high speed rotation drive and one for large torque drive, is conceivable. However, when there are two motors, one motor will rotate when the other motor is driven, which raises concerns about a deterioration in output efficiency.

連れ回しを回避するためにはクラッチ機構によるモータ軸の接続・切り離しが考えられる。例えば特許文献1には、交流電動機と直流電動機とをクラッチで連結した電動機装置が提案されている。 One way to avoid dragging is to use a clutch mechanism to connect and disconnect the motor shaft. For example, Patent Document 1 proposes an electric motor device in which an AC motor and a DC motor are connected by a clutch.

特開2009-118598号公報JP 2009-118598 A

しかし、特許文献1に記載の構造では、カムクラッチが用いられているためアクチュエータの大型化、部品点数の増加、回転方向の制約などの課題が生じる。
そこで、本発明は、複数モータの出力を簡素な構造で併用することを目的とする。
However, in the structure described in Patent Document 1, the use of a cam clutch results in problems such as an increase in the size of the actuator, an increase in the number of parts, and restrictions on the direction of rotation.
SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENT An object of the present invention is to utilize the outputs of multiple motors in a simple structure.

上記目的のために、本発明に係るアクチュエータの一態様は、第1モータと、第2モータと、上記第2モータの駆動力が伝達されて回転駆動される出力軸と、上記第1モータからの駆動力を上記出力軸へと伝達し、当該出力軸から当該第1モータへの回転力は遮断して回転を空回りさせる遮断部と、を備える。 To achieve the above objective, one aspect of the actuator of the present invention includes a first motor, a second motor, an output shaft to which the driving force of the second motor is transmitted and which is driven to rotate, and a cut-off unit that transmits the driving force from the first motor to the output shaft and cuts off the rotational force from the output shaft to the first motor, causing it to rotate freely.

上記アクチュエータによれば、遮断部によって第1モータへの回転力が遮断されるので、第2モータ駆動による第1モータの連れ回しが回避される。その結果、複数モータの出力を簡素な構造で併用することができる。 With the actuator, the torque to the first motor is cut off by the cutoff unit, so that the first motor is prevented from being rotated by the second motor. As a result, the outputs of multiple motors can be used together with a simple structure.

上記アクチュエータにおいて、上記遮断部が、第1モータの駆動力が伝達されて回転駆動される駆動軸と、上記駆動軸に設けられた回転カムと、上記回転カムを前記駆動軸の回転方向に取り巻いた環状部材と、上記回転カムと上記環状部材の内周面との間に位置し、上記回転カムの回転に伴って当該回転カムに押されて上記環状部材の内周面に押しつけられる移動部材と、上記移動部材を上記環状部材の内周面から離間させる力を当該移動部材に付与する力付与部材と、を備えることが好適である。この好適なアクチュエータによれば、遮断部の構造が簡素であり、回転方向によらず遮断可能であり、遮断と伝達との切り替えが機械力のみで迅速に作動する。 In the actuator, it is preferable that the cutoff unit includes a drive shaft to which the driving force of the first motor is transmitted and which is driven to rotate, a rotating cam provided on the drive shaft, an annular member surrounding the rotating cam in the direction of rotation of the drive shaft, a moving member located between the rotating cam and the inner peripheral surface of the annular member and pressed by the rotating cam against the inner peripheral surface of the annular member as the rotating cam rotates, and a force applying member that applies a force to the moving member to separate the moving member from the inner peripheral surface of the annular member. According to this preferable actuator, the cutoff unit has a simple structure, can be cut off regardless of the direction of rotation, and can quickly switch between cutoff and transmission using only mechanical force.

上記アクチュエータにおいて、上記第2モータの連続駆動中に上記第1モータが一時的に駆動されることが好ましい。例えば、第2モータが主動力として用いられ、第1モータが補助動力として用いられて効率的な駆動が図られる。 In the actuator, it is preferable that the first motor is temporarily driven while the second motor is continuously driven. For example, the second motor is used as a main power source and the first motor is used as an auxiliary power source to achieve efficient driving.

上記アクチュエータにおいて、上記第1モータ上記駆動軸との間に、駆動力を当該駆動軸に伝達する減速器を備えると、モータの小型化によりアクチュエータの小型化が図られる。上記第2モータと上記出力軸との間に、駆動力を当該駆動軸に伝達する減速器を備えると、モータの小型化によりアクチュエータの小型化が図られる。 In the actuator, if a reducer is provided between the first motor and the drive shaft to transmit the driving force to the drive shaft, the actuator can be made smaller by the reduction in motor size. If a reducer is provided between the second motor and the output shaft to transmit the driving force to the drive shaft, the actuator can be made smaller by the reduction in motor size.

上記アクチュエータにおいて、上記第1モータ減速器を介さず上記駆動軸に駆動力が伝達される構造であると、アクチュエータの構造がより簡素化される。上記第2モータが減速器を介さず上記出力軸に駆動力が伝達される構造であると、アクチュエータの構造がより簡素化される。 In the actuator, if the first motor is configured to transmit a driving force to the drive shaft without a reducer, the structure of the actuator can be further simplified. If the second motor is configured to transmit a driving force to the output shaft without a reducer, the structure of the actuator can be further simplified.

上記アクチュエータにおいて、上記第1モータおよび上記第2モータが一体化された2軸一体型モータを備えると、アクチュエータの一層の小型化と組み立て工数の低減が図られる。 If the actuator is provided with a two-axis integrated motor in which the first motor and the second motor are integrated, the actuator can be made even smaller and the assembly man-hours can be reduced.

本発明によれば、複数モータの出力を簡素な構造で併用することができる。 The present invention allows the output of multiple motors to be used together with a simple structure.

本発明のアクチュエータの第1実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a first embodiment of an actuator of the present invention; 逆入力遮断クラッチの構造を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a reverse input cutoff clutch. 伝達時における逆入力遮断クラッチの状態を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating a state of the reverse input cutoff clutch during transmission. 遮断時における逆入力遮断クラッチの状態を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating the state of the reverse input disconnection clutch when disconnected. 本発明のアクチュエータの第2実施形態を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a second embodiment of an actuator of the present invention. 本発明のアクチュエータの第3実施形態を示す概略構成図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a third embodiment of an actuator of the present invention. 本発明のアクチュエータの第4実施形態を示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the actuator of the present invention. 本発明のアクチュエータの第5実施形態を示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a fifth embodiment of an actuator of the present invention. 本発明のアクチュエータの第6実施形態を示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a sixth embodiment of an actuator according to the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
図1は、本発明のアクチュエータの第1実施形態を示す概略構成図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in order to avoid the following description becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed description of already well-known matters and duplicated description of substantially the same configuration may be omitted. In addition, elements shown in the previously described figures may be appropriately referenced in the description of the later figures.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a first embodiment of an actuator of the present invention.

第1実施形態のアクチュエータ1は、一例として歩行支援ロボットの駆動用アクチュエータとして用いられる。第1実施形態のアクチュエータ1は、ベース10と、第1モータ20と、第2モータ30と、出力軸40と、逆入力遮断クラッチ50と、伝達機構60とを備えている。
ベース10は、ベースプレート11と軸受12とを有し、アクチュエータ1全体を保持している。
The actuator 1 of the first embodiment is used as a driving actuator for a walking support robot, for example. The actuator 1 of the first embodiment includes a base 10, a first motor 20, a second motor 30, an output shaft 40, a reverse input cutoff clutch 50, and a transmission mechanism 60.
The base 10 has a base plate 11 and a bearing 12 , and supports the entire actuator 1 .

第1モータ20と第2モータ30はインナーロータ型のモータであり、ベースプレート11に固定されている。第2モータ30の駆動軸はアクチュエータ1の出力軸40に直結されている。第2モータ30と出力軸40との直結構造(減速器を介さない伝達構造)により、アクチュエータ1の構造が簡素化され、アクチュエータ1の軽量化・小型化にも寄与する。 The first motor 20 and the second motor 30 are inner rotor type motors and are fixed to the base plate 11. The drive shaft of the second motor 30 is directly connected to the output shaft 40 of the actuator 1. The direct connection structure between the second motor 30 and the output shaft 40 (a transmission structure without a reducer) simplifies the structure of the actuator 1 and also contributes to making the actuator 1 lighter and more compact.

第1実施形態のアクチュエータ1では、第2モータ30がメインモータとしての高速型モータであり、第1モータ20はサブモータとしての低速型の高トルクモータである。即ち、第1モータ20は、第2モータ30の主動力としての連続駆動中に、トルク不足などを補うために補助動力として一時的に駆動される。 In the actuator 1 of the first embodiment, the second motor 30 is a high-speed motor serving as the main motor, and the first motor 20 is a low-speed, high-torque motor serving as the sub-motor. That is, the first motor 20 is temporarily driven as an auxiliary power source to compensate for torque deficiencies, etc., while the second motor 30 is continuously driven as the main power source.

第1モータ20は、本発明にいう第1モータの一例に相当し、第2モータ30は、本発明にいう第2モータの一例に相当する。出力軸40は、本発明にいう出力軸の一例に相当する。 The first motor 20 corresponds to an example of the first motor according to the present invention, and the second motor 30 corresponds to an example of the second motor according to the present invention. The output shaft 40 corresponds to an example of the output shaft according to the present invention.

逆入力遮断クラッチ50は、第1モータ20の一時的な駆動時には第1モータ20の駆動力を伝達機構60および出力軸40へと伝達する。また、逆入力遮断クラッチ50は、第1モータ20の停止時には、伝達機構60および出力軸40側からの駆動力を遮断して空回りさせる。この結果、逆入力遮断クラッチ50は、第2モータ30による出力軸40の駆動を維持したまま第1モータ20の連れ回しを防ぐことができる。
逆入力遮断クラッチ50は、本発明にいう遮断部の一例に相当する。
The reverse input cutoff clutch 50 transmits the driving force of the first motor 20 to the transmission mechanism 60 and the output shaft 40 when the first motor 20 is temporarily driven. When the first motor 20 is stopped, the reverse input cutoff clutch 50 cuts off the driving force from the transmission mechanism 60 and the output shaft 40, causing it to rotate freely. As a result, the reverse input cutoff clutch 50 can prevent the first motor 20 from rotating entrained while maintaining the driving of the output shaft 40 by the second motor 30.
The reverse input cutoff clutch 50 corresponds to an example of the cutoff portion according to the present invention.

逆入力遮断クラッチ50は、入力軸51と、移動エレメント52と、環状ハウジング53とを有する。入力軸51は、第1モータ20の駆動軸に直結されていて、環状ハウジング53は、ベース10の軸受12によってボール12aを介して回転自在に支持されている。移動エレメント52は、入力軸51の回転に伴って移動して入力軸51と環状ハウジング53とを結合する。逆入力遮断クラッチ50の構造および動作の詳細については後述する。 The reverse input cutoff clutch 50 has an input shaft 51, a moving element 52, and an annular housing 53. The input shaft 51 is directly connected to the drive shaft of the first motor 20, and the annular housing 53 is rotatably supported by the bearing 12 of the base 10 via balls 12a. The moving element 52 moves with the rotation of the input shaft 51 to connect the input shaft 51 and the annular housing 53. The structure and operation of the reverse input cutoff clutch 50 will be described in detail later.

伝達機構60は、プーリ61とタイミングベルト62とを有し、逆入力遮断クラッチ50を経た第1モータ20の駆動力を出力軸40へと伝達する。また、伝達機構60は、逆入力遮断クラッチ50の環状ハウジング53とプーリ61の外径比によって減速器としても機能する。 The transmission mechanism 60 has a pulley 61 and a timing belt 62, and transmits the driving force of the first motor 20 through the reverse input cutoff clutch 50 to the output shaft 40. The transmission mechanism 60 also functions as a reducer due to the outer diameter ratio between the annular housing 53 of the reverse input cutoff clutch 50 and the pulley 61.

第1実施形態のアクチュエータ1は、歩行支援ロボットが例えばユーザの立ち上がりなどをアシストする場合には、第1モータ20および第2モータ30双方の駆動による高トルクを出力する。また、第1実施形態のアクチュエータ1は、歩行支援ロボットが例えばユーザの平地歩行をアシストする場合には、第2モータ30のみによる高速駆動で駆動力を出力する。 When the walking support robot assists the user, for example, in standing up, the actuator 1 of the first embodiment outputs high torque by driving both the first motor 20 and the second motor 30. When the walking support robot assists the user, for example, in walking on flat ground, the actuator 1 of the first embodiment outputs driving force by high-speed driving only by the second motor 30.

このように第1実施形態のアクチュエータ1は、第1モータ20および第2モータ30の駆動を適宜に組み合わせることで、種々の場面に適した出力形態を提供することができる。
次に、逆入力遮断クラッチ50の構造および動作の詳細について説明する。
In this way, the actuator 1 of the first embodiment can provide output forms suitable for various situations by appropriately combining the drives of the first motor 20 and the second motor 30.
Next, the structure and operation of the reverse input cutoff clutch 50 will be described in detail.

図2~図4は、逆入力遮断クラッチ50の構造および動作を示す図である。図2には逆入力遮断クラッチ50の斜視図が示され、図3には伝達時における逆入力遮断クラッチ50の状態が示され、図4には遮断時における逆入力遮断クラッチ50の状態が示されている。 Figures 2 to 4 show the structure and operation of the reverse input cutoff clutch 50. Figure 2 shows a perspective view of the reverse input cutoff clutch 50, Figure 3 shows the state of the reverse input cutoff clutch 50 during transmission, and Figure 4 shows the state of the reverse input cutoff clutch 50 during cutoff.

逆入力遮断クラッチ50は、上述したように、入力軸51と、移動エレメント52と、環状ハウジング53とを有し、更にばね部材54を有する。なお、図示の都合上、環状ハウジング53は、回転軸方向の長さが短く示されている。 As described above, the reverse input cutoff clutch 50 has an input shaft 51, a moving element 52, and an annular housing 53, and further has a spring member 54. For convenience of illustration, the length of the annular housing 53 in the direction of the rotation axis is shown to be short.

入力軸51は、本発明にいう駆動軸の一例に相当し、移動エレメント52は、本発明にいう移動部材の一例に相当し、環状ハウジング53は、本発明にいう環状部材の一例に相当し、ばね部材54は、本発明にいう力付与部材の一例に相当する。 The input shaft 51 corresponds to an example of a drive shaft according to the present invention, the moving element 52 corresponds to an example of a moving member according to the present invention, the annular housing 53 corresponds to an example of an annular member according to the present invention, and the spring member 54 corresponds to an example of a force applying member according to the present invention.

入力軸51の先端部分は扁平な回転カム51aとなっていて、移動エレメント52は回転カム51aを挟んで1対設けられている。回転カム51aは、本発明にいう回転カムの一例に相当する。 The tip of the input shaft 51 is a flat rotating cam 51a, and a pair of moving elements 52 are provided on either side of the rotating cam 51a. The rotating cam 51a corresponds to an example of the rotating cam referred to in the present invention.

移動エレメント52は、回転カム51aと環状ハウジング53の内壁面53aとの間に備えられ、移動エレメント52は、回転カム51aと接触する接触面52aと、環状ハウジング53の内壁面53aに押しつけられる押付面52bとを有する。接触面52aは平らな面であり、押付面52bは円弧状の面である。 The moving element 52 is provided between the rotating cam 51a and the inner wall surface 53a of the annular housing 53, and has a contact surface 52a that contacts the rotating cam 51a and a pressing surface 52b that is pressed against the inner wall surface 53a of the annular housing 53. The contact surface 52a is a flat surface, and the pressing surface 52b is an arc-shaped surface.

ばね部材54は、1対の移動エレメント52に力を付与して移動エレメント52を互いに引きつけ合わせる。この結果、1対の移動エレメント52には、環状ハウジング53の内壁面53aから離間する方向の力が付与される。 The spring member 54 applies a force to the pair of moving elements 52, drawing the moving elements 52 toward each other. As a result, a force is applied to the pair of moving elements 52 in a direction away from the inner wall surface 53a of the annular housing 53.

入力軸51が第1モータ20の駆動力で回転すると、図3に示すように回転カム51aが回転し、回転カム51aによって移動エレメント52の接触面52aが押される。この結果、ばね部材54の力に抗して移動エレメント52が移動して、移動エレメント52の押付面52bが環状ハウジング53の内壁面53aに押しつけられる。 When the input shaft 51 rotates due to the driving force of the first motor 20, the rotating cam 51a rotates as shown in FIG. 3, and the contact surface 52a of the moving element 52 is pressed by the rotating cam 51a. As a result, the moving element 52 moves against the force of the spring member 54, and the pressing surface 52b of the moving element 52 is pressed against the inner wall surface 53a of the annular housing 53.

このように移動エレメント52が環状ハウジング53に押しつけられた結果、入力軸51から環状ハウジング53までが一体に結合されて回転する。従って、入力軸51に加えられた駆動力が環状ハウジング53に伝達される。なお、入力軸51の回転方向が何れであっても移動エレメント52は環状ハウジング53に押しつけられ、駆動力が入力軸51から環状ハウジング53に伝達される。 As a result of the moving element 52 being pressed against the annular housing 53 in this manner, the input shaft 51 and the annular housing 53 are connected together and rotate as a single unit. Therefore, the driving force applied to the input shaft 51 is transmitted to the annular housing 53. Note that regardless of the direction of rotation of the input shaft 51, the moving element 52 is pressed against the annular housing 53, and the driving force is transmitted from the input shaft 51 to the annular housing 53.

これに対し、第1モータ20が停止して入力軸51に駆動力が掛からない場合には、図4に示すように、ばね部材54によって移動エレメント52が引きつけられ、環状ハウジング53の内壁面53aから移動エレメント52の押付面52bが離間する。この結果、環状ハウジング53がどちらに回転しても空回りとなって駆動力は遮断される。 In contrast, when the first motor 20 stops and no driving force is applied to the input shaft 51, as shown in FIG. 4, the moving element 52 is attracted by the spring member 54, and the pressing surface 52b of the moving element 52 moves away from the inner wall surface 53a of the annular housing 53. As a result, no matter which direction the annular housing 53 rotates, it spins freely and the driving force is cut off.

逆入力遮断クラッチ50は、本発明にいう駆動軸、回転カム、環状部材、移動部材、および力付与部材を備えた簡素な構造によって伝達状態と遮断状態とを切り替えることができ、アクチュエータ1の小型化に寄与する。また、当該構造を有する逆入力遮断クラッチ50は、電力が不要である点で電磁クラッチと較べてシステム全体の構造が単純化される。また、逆入力遮断クラッチ50は、回転方向に関係なく伝達・遮断が可能である点でワンウェイクラッチよりも優れている。更に、逆入力遮断クラッチ50は、第1モータ20が低回転でも駆動力が伝達される点で遠心クラッチよりも応答性が高い。 The reverse input cutoff clutch 50 can switch between a transmission state and a cutoff state by a simple structure including a drive shaft, a rotating cam, an annular member, a moving member, and a force applying member as described in the present invention, which contributes to the miniaturization of the actuator 1. Furthermore, the reverse input cutoff clutch 50 having this structure has a simpler overall system structure than an electromagnetic clutch in that it does not require electric power. The reverse input cutoff clutch 50 is also superior to a one-way clutch in that it can transmit and cut off regardless of the direction of rotation. Furthermore, the reverse input cutoff clutch 50 is more responsive than a centrifugal clutch in that it transmits driving force even when the first motor 20 is rotating at a low speed.

以下、本発明のアクチュエータの他の実施形態について説明する。以下では、既出の実施形態との相違に着目した説明を行い、既に説明した要素と同等の要素については説明を省略する場合がある。
図5は、本発明のアクチュエータの第2実施形態を示す概略構成図である。
Hereinafter, another embodiment of the actuator of the present invention will be described. In the following, the differences from the previously described embodiment will be focused on, and the description of elements equivalent to those already described may be omitted.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a second embodiment of the actuator of the present invention.

第2実施形態のアクチュエータ2は、アウターロータ301とインナーステータ302とを有する中空軸型の第2モータ300を備えている。第2実施形態のアクチュエータ2の出力軸40は、第2モータ300のアウターロータ301と一体になっている。 The actuator 2 of the second embodiment is equipped with a hollow shaft type second motor 300 having an outer rotor 301 and an inner stator 302. The output shaft 40 of the actuator 2 of the second embodiment is integrated with the outer rotor 301 of the second motor 300.

第1実施形態のアクチュエータ1では、逆入力遮断クラッチ50が第1モータ20と伝達機構60との間に備えられているが、第2実施形態のアクチュエータ2では、逆入力遮断クラッチ50が伝達機構60と出力軸40との間に設けられている。具体的には、逆入力遮断クラッチ50の環状ハウジング53が、出力軸40と一体の第2モータ300のアウターロータ301に固定されている。そして、環状ハウジング53とアウターロータ301がベース10の軸受12によって回転自在に支持されている。 In the actuator 1 of the first embodiment, the reverse input cutoff clutch 50 is provided between the first motor 20 and the transmission mechanism 60, but in the actuator 2 of the second embodiment, the reverse input cutoff clutch 50 is provided between the transmission mechanism 60 and the output shaft 40. Specifically, the annular housing 53 of the reverse input cutoff clutch 50 is fixed to the outer rotor 301 of the second motor 300 that is integral with the output shaft 40. The annular housing 53 and the outer rotor 301 are then rotatably supported by the bearing 12 of the base 10.

第2実施形態のアクチュエータ2でも、第1実施形態のアクチュエータ1と同様に、第1モータ20は、第2モータ300の主動力としての連続駆動中に補助動力として一時的に駆動され、逆入力遮断クラッチ50によって第1モータ20停止時の連れ回しが回避される。
図6は、本発明のアクチュエータの第3実施形態を示す概略構成図である。
In the actuator 2 of the second embodiment, similarly to the actuator 1 of the first embodiment, the first motor 20 is temporarily driven as an auxiliary power while the second motor 300 is continuously driven as the main power, and the reverse input cut-off clutch 50 prevents the first motor 20 from rotating entrained when the first motor 20 is stopped.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a third embodiment of the actuator of the present invention.

第3実施形態のアクチュエータ3は、第2実施形態のアクチュエータ2に対して更に遊星減速器70が付加された構造を有する。即ち、第3実施形態のアクチュエータ3では、第2モータ300のアウターロータ301が遊星減速器70の太陽ギア71と一体化しており、出力軸40は、遊星減速器70の内歯ギア73と一体化している。更に内歯ギア73には逆入力遮断クラッチ50の環状ハウジング53が固定されている。そして、軸受12に対して定位置で自転する遊星ギア72が太陽ギア71と内歯ギア73とを連結することにより、太陽ギア71と内歯ギア73とのギア比によって減速が行われる。
遊星減速器70は、本発明にいう減速器の一例に相当し、遊星減速器70が備えられることで第2モータ300として小型モータの採用が可能となる。
図7は、本発明のアクチュエータの第4実施形態を示す概略構成図である。
The actuator 3 of the third embodiment has a structure in which a planetary reducer 70 is further added to the actuator 2 of the second embodiment. That is, in the actuator 3 of the third embodiment, the outer rotor 301 of the second motor 300 is integrated with the sun gear 71 of the planetary reducer 70, and the output shaft 40 is integrated with the internal gear 73 of the planetary reducer 70. Furthermore, the annular housing 53 of the reverse input cutoff clutch 50 is fixed to the internal gear 73. Then, the planetary gear 72, which rotates at a fixed position relative to the bearing 12, connects the sun gear 71 and the internal gear 73, and reduction in speed is performed by the gear ratio between the sun gear 71 and the internal gear 73.
The planetary reducer 70 corresponds to an example of a reducer according to the present invention, and the inclusion of the planetary reducer 70 makes it possible to employ a small motor as the second motor 300 .
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the actuator of the present invention.

第4実施形態のアクチュエータ4は、第3実施形態のアクチュエータ3から伝達機構60が省かれた構造を有する。即ち、第4実施形態のアクチュエータ4では、第1モータ20の駆動軸が逆入力遮断クラッチ50の入力軸51に直結されている。この結果、第1モータ20と第2モータ300が同軸配置となり、アクチュエータ4全体の小型化が図られる。また、伝達機構60が省かれたことで部品点数の削減が図られている。別の観点では、第1モータ20は出力軸40に、減速器を介さずに駆動力を伝達するので、構成が簡素化される。
図8は、本発明のアクチュエータの第5実施形態を示す概略構成図である。
The actuator 4 of the fourth embodiment has a structure in which the transmission mechanism 60 is omitted from the actuator 3 of the third embodiment. That is, in the actuator 4 of the fourth embodiment, the drive shaft of the first motor 20 is directly connected to the input shaft 51 of the reverse input cut-off clutch 50. As a result, the first motor 20 and the second motor 300 are arranged coaxially, and the actuator 4 as a whole is made smaller. In addition, the omission of the transmission mechanism 60 reduces the number of parts. From another perspective, the first motor 20 transmits driving force to the output shaft 40 without going through a reducer, simplifying the configuration.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the actuator of the present invention.

第5実施形態のアクチュエータ5は、第4実施形態のアクチュエータ4に対して更に、第1モータ200側の遊星減速器80が付加された構造を有する。即ち、第5実施形態のアクチュエータ5では、アウターロータ型の第1モータ200が備えられており、遊星減速器80の太陽ギア81は第1モータ200のアウターロータと一体化している。また、遊星減速器80の内歯ギア83は逆入力遮断クラッチ50の入力軸51に直結されている。そして、ベース10に対して定位置で自転する遊星ギア82が太陽ギア81と内歯ギア83とを連結することにより、太陽ギア81と内歯ギア83とのギア比によって減速が行われる。
第1モータ200側に遊星減速器80が備えられることにより、第1モータ200として小型モータの採用が可能となる。
図9は、本発明のアクチュエータの第6実施形態を示す概略構成図である。
The actuator 5 of the fifth embodiment has a structure in which a planetary reducer 80 on the first motor 200 side is further added to the actuator 4 of the fourth embodiment. That is, the actuator 5 of the fifth embodiment is provided with an outer rotor type first motor 200, and a sun gear 81 of the planetary reducer 80 is integrated with the outer rotor of the first motor 200. In addition, an internal gear 83 of the planetary reducer 80 is directly connected to the input shaft 51 of the reverse input cutoff clutch 50. Then, a planetary gear 82 that rotates at a fixed position relative to the base 10 connects the sun gear 81 and the internal gear 83, and reduction in speed is performed by the gear ratio between the sun gear 81 and the internal gear 83.
By providing the planetary reducer 80 on the first motor 200 side, it becomes possible to use a small motor as the first motor 200 .
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a sixth embodiment of the actuator of the present invention.

第6実施形態のアクチュエータ6は、第1モータ20と第2モータ300とが2軸一体型モータとして一体化された構造を有する。即ち、第1モータ20のアウターステータ22と、第2モータ300のインナーステータ302がベース100に固定されることで、第1モータ20と第2モータ300とが一体化されている。 The actuator 6 of the sixth embodiment has a structure in which the first motor 20 and the second motor 300 are integrated as a two-axis integrated motor. That is, the outer stator 22 of the first motor 20 and the inner stator 302 of the second motor 300 are fixed to the base 100, so that the first motor 20 and the second motor 300 are integrated.

第2モータ300のアウターロータ301からの駆動力は、減速器70を介して出力軸40に伝達される。また、第1モータ20のインナーロータ21からの駆動力は、減速器80を介して逆入力遮断クラッチ50に伝達され、逆入力遮断クラッチ50の環状ハウジング53を兼ねた内歯ギア73を介して出力軸40に伝達される。
2軸一体型モータが採用されることでアクチュエータ6の組み立て工数などの抑制が図られ、アクチュエータ6の小型化にも寄与する。
The driving force from the outer rotor 301 of the second motor 300 is transmitted to the output shaft 40 via the reducer 70. The driving force from the inner rotor 21 of the first motor 20 is transmitted to the reverse input cut-off clutch 50 via the reducer 80, and is then transmitted to the output shaft 40 via the internal gear 73 which also serves as the annular housing 53 of the reverse input cut-off clutch 50.
By adopting a two-axis integrated motor, the assembly man-hours for the actuator 6 can be reduced, which also contributes to making the actuator 6 smaller.

なお、上記説明では、一例として歩行支援ロボットへの応用が示されているが、本発明のアクチュエータは、複数のモータで1つの出力軸を駆動する種々の分野に広く適用することができる。 In the above explanation, application to a walking assistance robot is shown as an example, but the actuator of the present invention can be widely applied to various fields where multiple motors drive one output shaft.

1,2,3,4,5,6…アクチュエータ、10…ベース、11…ベースプレート、
12…軸受、20,200…第1モータ、21…インナーロータ、
22…アウターステータ、30,300…第2モータ、301…アウターロータ、
302…インナーステータ、40…出力軸、50…逆入力遮断クラッチ、51…入力軸、
52…移動エレメント、53…環状ハウジング、60…伝達機構、61…プーリ、
62…タイミングベルト、70,80…減速器、71,81…太陽ギア、
72,82…遊星ギア、73,83…内歯ギア
1, 2, 3, 4, 5, 6... actuator, 10... base, 11... base plate,
12... bearing, 20, 200... first motor, 21... inner rotor,
22: outer stator; 30, 300: second motor; 301: outer rotor;
302...inner stator, 40...output shaft, 50...reverse input cutoff clutch, 51...input shaft,
52...moving element, 53...annular housing, 60...transmission mechanism, 61...pulley,
62... timing belt; 70, 80... reducer; 71, 81... sun gear;
72, 82 ... planetary gear, 73, 83 ... internal gear

Claims (1)

第1モータおよび第2モータが一体化された2軸一体型モータと、
前記第2モータの回転力が伝達されて回転駆動される出力軸と、
前記第1モータからの回転力を前記出力軸へと伝達し、当該出力軸から当該第1モータへの回転力は遮断して回転を空回りさせる遮断部と、
前記第1モータと前記遮断部の駆動軸との間にあり、駆動力を前記駆動軸に伝達する第1の遊星減速器と、
前記第2モータと前記出力軸との間にあり、駆動力を前記出力軸に伝達する第2の遊星減速器と、を備え、
前記遮断部が、
第1モータの駆動力が前記第1の遊星減速器によって伝達されて回転駆動される前記駆動軸と、
前記駆動軸に設けられた回転カムと、
前記回転カムを前記駆動軸の回転方向に取り巻いた環状部材と、
前記回転カムと前記環状部材の内周面との間に位置し、前記回転カムの回転に伴って当該回転カムに押されて前記環状部材の内周面に押しつけられる移動部材と、
前記移動部材を前記環状部材の内周面から離す力を当該移動部材に付与する力付与部材と、
を備え、
前記駆動軸とともに前記回転カムが回転されて、前記移動部材が前記回転カムに押されて前記環状部材の内周面に押しつけられると、前記環状部材が回転して、前記第1モータの回転力を前記出力軸に伝達するようになっており、
前記第2の遊星減速器は、前記第2モータのアウターロータに一体化された太陽ギアと、前記出力軸に一体化された内歯ギアと、前記太陽ギアと前記内歯ギアとの間に介在する遊星ギアとを備え、
前記内歯ギアが前記遮断部の前記環状部材であり、
前記第2モータの連続駆動中に前記第1モータが一時的に駆動されて、前記出力軸に補助動力を与えることを特徴とするアクチュエータ。
a two-shaft integrated motor in which a first motor and a second motor are integrated ;
an output shaft that is rotated by the rotational force of the second motor;
a cut-off unit that transmits a rotational force from the first motor to the output shaft and cuts off the rotational force from the output shaft to the first motor to allow the first motor to rotate freely;
a first planetary reducer disposed between the first motor and a drive shaft of the interrupter and configured to transmit a drive force to the drive shaft;
a second planetary reducer disposed between the second motor and the output shaft and configured to transmit a driving force to the output shaft;
The interrupter is
the drive shaft that is rotated by the driving force of the first motor being transmitted by the first planetary reducer;
A rotating cam provided on the drive shaft;
an annular member that surrounds the rotating cam in the rotational direction of the drive shaft;
a moving member that is positioned between the rotating cam and an inner circumferential surface of the annular member and is pressed by the rotating cam against the inner circumferential surface of the annular member as the rotating cam rotates;
a force applying member that applies a force to the moving member to move the moving member away from the inner circumferential surface of the annular member;
Equipped with
When the rotating cam is rotated together with the drive shaft and the moving member is pushed by the rotating cam against the inner circumferential surface of the annular member, the annular member rotates and transmits the rotational force of the first motor to the output shaft,
the second planetary reducer includes a sun gear integrated with an outer rotor of the second motor, an internal gear integrated with the output shaft, and a planetary gear interposed between the sun gear and the internal gear,
the internal gear is the annular member of the blocking portion,
An actuator, characterized in that the first motor is temporarily driven while the second motor is continuously driven to provide auxiliary power to the output shaft.
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