JP2009160721A - Motorized rotary joint - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motorized rotary joint capable of downsizing and reducing the weight of a connecting portion that rotatably connects two frames with each other and drives the frames using an electric motor. <P>SOLUTION: The electric motor 4 includes a casing 9, a stator 10 fixed to the casing 9, and a rotor 11 provided rotatably to the stator 10 and having a hollow rotating shaft 5. A first frame 2 and the casing 9 are integrally molded, and a second frame 3 is coordinated with the rotor 11 via a speed reducer 6. The rotor 11 has a substantially disk-shaped rotor core 24 that is provided with a ring magnet 26 on the outer peripheral face thereof. A shaft hole 25 is formed so that the rotating shaft 5 is internally fitted and fixed at the center of the rotor core 24 in the lateral direction thereof. Annular recessed portions 27a, 27b are formed respectively on both end surfaces in the axial direction of the rotor core 24 and between the ring magnet 26 and the shaft hole 25. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

この発明は、２つのフレームを回動可能に連結する電動回転継手に関するものである。  The present invention relates to an electric rotary joint that rotatably connects two frames.

例えば、多関節型ロボットなどの産業用ロボットにおいては、一方のフレームと他方のフレームとを回動自在に連結する連結部に電動回転継手を設けたものがある。
この種の電動回転継手は、各フレームを駆動させるための電動モータを有し、この電動モータの駆動力を減速機を介して一方のフレーム、または他方のフレームの何れかに伝達するように構成されている。For example, some industrial robots such as articulated robots are provided with an electric rotary joint at a connecting portion that rotatably connects one frame and the other frame.
This type of electric rotary joint has an electric motor for driving each frame, and is configured to transmit the driving force of this electric motor to one of the frames or the other frame via a reduction gear. Has been.

電動モータは、ケーシングと、このケーシングに固定されている固定子と、固定子に対して回転自在に設けられた回転子とを備えている。固定子には複数のティースが放射状に突設されており、各ステータにコイルが巻装されている。回転子はケーシングに回転自在に支持されている回転軸を有し、この回転軸に回転子本体が外嵌固定されている。回転子本体には、固定子のティースに対向する部位に永久磁石が設けられている。  The electric motor includes a casing, a stator fixed to the casing, and a rotor provided to be rotatable with respect to the stator. The stator is provided with a plurality of teeth projecting radially, and a coil is wound around each stator. The rotor has a rotating shaft that is rotatably supported by the casing, and the rotor body is fitted and fixed to the rotating shaft. The rotor body is provided with a permanent magnet at a portion facing the teeth of the stator.

また、電動モータは、ケーシングを一方のフレームに固定すると共に、回転軸を減速機を介して他方のフレームに連係してある。このように電動モータを取付けることで、電動モータを駆動させた際、各フレームを回動軸を中心にして回動させることができる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開平６−３１５８７９号公報特開２００２−３３５６６４号公報The electric motor has a casing fixed to one frame and a rotating shaft linked to the other frame via a speed reducer. By attaching the electric motor in this way, when the electric motor is driven, each frame can be rotated around the rotation axis (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP-A-6-315879 JP 2002-335664 A

しかしながら、上述の従来技術にあっては、電動モータのケーシングをフレームに固定する必要があるため、ケーシングの設置スペースを確保する分、フレーム同士を連結する連結部が大型化してしまうという課題がある。  However, in the above-described prior art, since it is necessary to fix the casing of the electric motor to the frame, there is a problem that the connecting portion for connecting the frames to each other is increased by securing the installation space of the casing. .

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、２つのフレームを互いに回動可能に連結し、両者を電動モータを用いて駆動させる連結部分を小型化することができると共に、連結部分を軽量化することができる電動回転継手を提供するものである。  Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can reduce the size of a connecting portion that connects two frames so as to be rotatable with each other and drives both using an electric motor. An electric rotary joint capable of reducing the weight of the connecting portion is provided.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、一方のフレームと他方のフレームとを電動モータ、および減速機を介して回動可能に連結した電動回転継手において、前記電動モータは、ケーシングと、前記ケーシングに固定された固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられ中空状の回転軸を有する回転子とを備え、前記一方のフレームと前記ケーシングとを一体成形し、前記他方のフレームを前記減速機を介して前記回転子と連係し、前記回転子は、略円盤状の回転子本体を有し、前記回転子本体の外周面に永久磁石を設け、前記回転子本体の径方向中央に前記回転軸を内嵌固定するための軸孔を形成し、前記回転子本体の軸線方向両端面であって前記永久磁石と前記軸孔との間に、それぞれ環状の凹部を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、一方のフレームを電動モータのケーシングと共有することができる。
また、回転軸を中空状に形成することで、電動モータの質量を低減することができると共に、回転軸の内部に配線などを配索させることが可能になる。
さらに、回転子本体に環状の凹部を形成することで、回転子の軽量化を図ることができると共に、凹部に回転子の回転角度を検出するセンサを配置することができる。In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is directed to an electric rotary joint in which one frame and the other frame are connected to each other via an electric motor and a reduction gear so as to be rotatable. Includes a casing, a stator fixed to the casing, and a rotor having a hollow rotation shaft that is rotatably provided with respect to the stator, and integrally forms the one frame and the casing. The other frame is linked to the rotor via the speed reducer, and the rotor has a substantially disc-shaped rotor body, and a permanent magnet is provided on the outer peripheral surface of the rotor body. A shaft hole for internally fitting and fixing the rotating shaft is formed at the radial center of the rotor main body, and each of the rotor main body has an annular shape between the permanent magnet and the shaft hole. Having formed a recess And features.
By comprising in this way, one flame | frame can be shared with the casing of an electric motor.
In addition, by forming the rotating shaft in a hollow shape, it is possible to reduce the mass of the electric motor and to wire the inside of the rotating shaft.
Furthermore, by forming an annular recess in the rotor body, the weight of the rotor can be reduced, and a sensor for detecting the rotation angle of the rotor can be disposed in the recess.

請求項２に記載した発明は、前記減速機は、前記回転軸の外周面に取付けられたウェーブジェネレータと、このウェーブジェネレータの外周に配置され前記他方のフレームに取付けられたフレクスプラインと、前記フレクスプラインの外周に配置され前記ケーシングに取付けられたサーキュラスプラインとで構成され、前記フレクスプラインと前記サーキュラスプラインとが噛合されていることを特徴とする。
このように構成することで、減速機の径方向中心に空間を確保することができるので、この空間に配線などを配索することが可能になる。According to a second aspect of the present invention, the speed reducer includes a wave generator attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft, a flex spline arranged on the outer periphery of the wave generator and attached to the other frame, and the flex It is comprised by the circular spline arrange | positioned on the outer periphery of a spline, and was attached to the said casing, The said flexspline and the said circular spline are meshing | engaged, It is characterized by the above-mentioned.
With this configuration, a space can be secured at the radial center of the speed reducer, so that wiring or the like can be routed in this space.

請求項１に記載した発明によれば、一方のフレームを電動モータのケーシングと共有することができる。このため、一方のフレームと他方のフレームとの連結部分を小型することができると共に、軽量化することが可能になる。
また、回転軸を中空状に形成することで、電動モータの質量を低減することができると共に、回転軸の内部に配線などを配索させることが可能になる。このため、さらに一方のフレームと他方のフレームとの連結部分を小型することができる。
さらに、回転子本体に環状の凹部を形成することで、回転子の軽量化を図ることができると共に、凹部に回転子の回転角度を検出するセンサを配置することができる。このため、電動モータを軽量化できるだけでなく、センサの設置スペースを回転子の内側に設定することができるので、電動モータの扁平化を図ることができる。According to the first aspect of the present invention, one frame can be shared with the casing of the electric motor. For this reason, the connecting portion between one frame and the other frame can be reduced in size and can be reduced in weight.
In addition, by forming the rotating shaft in a hollow shape, it is possible to reduce the mass of the electric motor and to wire the inside of the rotating shaft. For this reason, the connection part of one frame and the other frame can be further reduced in size.
Furthermore, by forming an annular recess in the rotor body, the weight of the rotor can be reduced, and a sensor for detecting the rotation angle of the rotor can be disposed in the recess. For this reason, not only can the electric motor be reduced in weight, but also the sensor installation space can be set inside the rotor, so that the electric motor can be flattened.

請求項２に記載した発明によれば、減速機の径方向中心に空間を確保することができるので、この空間に配線などを配索することが可能になる。このため、さらに一方のフレームと他方のフレームとの連結部分を小型することができる。  According to the second aspect of the present invention, since a space can be secured at the radial center of the speed reducer, it is possible to route a wiring or the like in this space. For this reason, the connection part of one frame and the other frame can be further reduced in size.

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、電動回転継手１は、例えば、多関節型ロボットなどの産業用ロボットの関節部分に用いられるものであって、第一フレーム２と第二フレーム３とを回動可能に連結している。第一フレーム２、および第二フレーム３は、両端が閉塞された筒状を有しており、断面略四角形状に形成されている。また、第一フレーム２、および第二フレーム３は、互いに同一直線上に並設された状態になっており、この直線に交差する軸線Ｊを中心に回動するようになっている。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the electric rotary joint 1 is used, for example, in a joint portion of an industrial robot such as an articulated robot, and rotates the first frame 2 and thesecond frame 3. It is linked movably. The first frame 2 and thesecond frame 3 have a cylindrical shape with both ends closed, and are formed in a substantially square cross section. The first frame 2 and thesecond frame 3 are arranged on the same straight line, and are rotated around an axis J intersecting the straight line.

電動回転継手１は、電動モータ４と、この電動モータ４の回転軸５に取付けられた減速機６とで構成されている。この回転軸５の軸心が軸線Ｊに一致している。
電動モータ４は、ケーシング９と、ケーシング９に固定された固定子１０と、固定子１０の径方向内側に回転自在に設けられている回転子１１とを備えた所謂インナーロータ型のブラシレスモータである。
ケーシング９は、互いに有底筒状に形成されているフロントブラケット７、およびリヤブラケット８で構成され、これらフロントブラケット７、およびリヤブラケット８を互いに重ね合わせることによって固定子１０を固定している。The electric rotary joint 1 includes anelectric motor 4 and aspeed reducer 6 attached to arotary shaft 5 of theelectric motor 4. The axis of therotating shaft 5 coincides with the axis J.
Theelectric motor 4 is a so-called inner rotor type brushless motor that includes a casing 9, astator 10 fixed to the casing 9, and arotor 11 that is rotatably provided radially inside thestator 10. is there.
The casing 9 includes afront bracket 7 and arear bracket 8 that are formed in a cylindrical shape with a bottom, and thestator 10 is fixed by overlapping thefront bracket 7 and therear bracket 8 with each other.

フロントブラケット７は、第一フレーム２と一体成形されており、第一フレーム２の一部がフロントブラケット７を兼ねた状態になっている。フロントブラケット７の固定子１０に対応する部位には、段差によって拡径された拡径部１２が形成されており、ここに固定子１０の外周部が圧入固定されている。
フロントブラケット７の径方向中央には、軸受けハウジング１３が形成されており、ここに回転軸５の一端側を回転自在に支持する軸受け１４が設けられている。
このように、第一フレーム２とフロントブラケット７を一体成形することにより、第一フレーム２の一部をフロントブラケット７とする構成により、第一フレーム２に固定子１０および回転軸５を保持する機能を備えることができる。Thefront bracket 7 is formed integrally with the first frame 2, and a part of the first frame 2 serves as thefront bracket 7. A portion of thefront bracket 7 corresponding to thestator 10 is formed with an enlargeddiameter portion 12 that is enlarged by a step, and the outer peripheral portion of thestator 10 is press-fitted and fixed thereto.
A bearinghousing 13 is formed in the center of thefront bracket 7 in the radial direction, and abearing 14 that rotatably supports one end side of the rotatingshaft 5 is provided here.
As described above, the first frame 2 and thefront bracket 7 are integrally formed, whereby thestator 10 and the rotatingshaft 5 are held on the first frame 2 by a configuration in which a part of the first frame 2 is thefront bracket 7. A function can be provided.

一方、リヤブラケット８は樹脂で形成されている。リヤブラケット８の径方向中央には、軸受けハウジング１６が形成されており、ここに回転軸５の他端側を回転自在に支持する軸受け１７が設けられている。
リヤブラケット８の内側には、軸受けハウジング１６よりも径方向外側にホール素子（磁気検出素子）１８が設けられている。このホール素子１８は、回転子１１の回転角度を検出する磁気式エンコーダ２０の一方を構成するものである。On the other hand, therear bracket 8 is made of resin. A bearinghousing 16 is formed in the center of therear bracket 8 in the radial direction, and abearing 17 that rotatably supports the other end of the rotatingshaft 5 is provided here.
Inside therear bracket 8, a hall element (magnetic detection element) 18 is provided radially outside the bearinghousing 16. TheHall element 18 constitutes one of the magnetic encoders 20 that detect the rotation angle of therotor 11.

また、リヤブラケット８には、固定子１０に対応する部位に段差によって拡径された拡径部１５が形成されている。この拡径部１５にも固定子の外周部が圧入固定されている。すなわち、固定子１０は、それぞれフロントブラケット７、およびリヤブラケット８に内嵌固定された状態になっている。
なお、各ブラケット７，８を互いに重ね合わせたときの拡径部１２，１５の軸線方向の長さは、固定子１０の厚さと略一致するように設定されている。これによって、各ブラケット７，８を互いに重ね合わせて固定子１０を内嵌固定した際、両者７，８の合わせ面から内部への塵埃の侵入を防止できる。Further, therear bracket 8 is formed with an enlargeddiameter portion 15 which is enlarged by a step at a portion corresponding to thestator 10. The outer peripheral portion of the stator is press-fitted and fixed to the enlargeddiameter portion 15 as well. That is, thestator 10 is in a state of being fitted and fixed to thefront bracket 7 and therear bracket 8 respectively.
The axial lengths of the enlargeddiameter portions 12 and 15 when thebrackets 7 and 8 are overlapped with each other are set so as to substantially match the thickness of thestator 10. Thereby, when thebrackets 7 and 8 are overlapped with each other and thestator 10 is fitted and fixed, the intrusion of dust from the mating surfaces of the both 7 and 8 can be prevented.

固定子１０は、磁性を有する金属板を軸方向に積層したり、軟磁性粉体を加圧したりすることで形成されたものであって、略円筒状の固定子鉄心２１を有している。固定子鉄心２１の外周部は、フロントブラケット７、およびリヤブラケット８に圧入されている。
固定子鉄心２１の内周側には、径方向内側に向かって突出する複数のティース部２２が周方向に等間隔で設けられている。ティース部２２は、軸方向平面視略Ｔ字状に形成されている。また、各ティース部１７には、不図示のインシュレータが装着され、このインシュレータを介してコイル２３が巻装されている。コイル２３は、不図示の配電板などを介して外部電源に電気的に接続されている。Thestator 10 is formed by laminating magnetic metal plates in the axial direction or pressurizing soft magnetic powder, and has a substantiallycylindrical stator core 21. . The outer peripheral portion of thestator core 21 is press-fitted into thefront bracket 7 and therear bracket 8.
On the inner peripheral side of thestator core 21, a plurality ofteeth portions 22 projecting radially inward are provided at equal intervals in the circumferential direction. Theteeth part 22 is formed in a substantially T shape in an axial plan view. In addition, an insulator (not shown) is attached to eachtooth portion 17, and acoil 23 is wound through the insulator. Thecoil 23 is electrically connected to an external power source via a power distribution board (not shown).

回転子１１は、回転軸５と、この回転軸５に外嵌固定されたロータコア２４とを有している。回転軸５は中空状に形成され、この中空部５ａに配線（不図示）などが配索可能になっている。
ロータコア２４は、鉄などの磁性材料によって略円盤状に形成されたものであって、径方向略中央に回転軸５を圧入するための軸孔２５が形成されている。一方、ロータコア２４の外周面には、円筒状のリングマグネット２６が設けられている。このリングマグネット２６は、周方向に沿って複数の磁極が着磁されている。Therotor 11 includes a rotatingshaft 5 and arotor core 24 that is fitted and fixed to the rotatingshaft 5. The rotatingshaft 5 is formed in a hollow shape, and wiring (not shown) or the like can be routed in thehollow portion 5a.
Therotor core 24 is formed in a substantially disk shape from a magnetic material such as iron, and has ashaft hole 25 for press-fitting therotary shaft 5 at a substantially radial center. On the other hand, acylindrical ring magnet 26 is provided on the outer peripheral surface of therotor core 24. Thering magnet 26 has a plurality of magnetic poles magnetized along the circumferential direction.

また、ロータコア２４の軸線方向両端面には、軸孔２５とリングマグネット２６との間にそれぞれ円環状の凹部２７ａ，２７ｂが形成されている。これら凹部２７ａ，２７ｂのうち、リヤブラケット８側の凹部２７ａには、ホール素子１８に対応する部位にリング状のセンサマグネット１９が収納されている。このセンサマグネット１９は、磁気式エンコーダ２０の他方を構成するものである。  In addition, annularconcave portions 27 a and 27 b are formed between theshaft hole 25 and thering magnet 26 on both axial end surfaces of therotor core 24. Of theserecesses 27a and 27b, a ring-shaped sensor magnet 19 is accommodated in a portion corresponding to thehall element 18 in therecess 27a on therear bracket 8 side. The sensor magnet 19 constitutes the other side of the magnetic encoder 20.

回転軸５の一端（図２における左側端）は、フロントブラケット７から突出した状態になっており、この突出した回転軸５の一端に減速機６が取付けられている。
減速機６は、スラスト方向、およびラジアル方向の両方向の荷重を受けることのできるクロスローラベアリング２８とハーモニックドライブ（登録商標）とを一体化したものである。すなわち、減速機６は、回転軸５に外嵌固定されているウェーブジェネレータ２９と、このウェーブジェネレータ２９の外周に配置されたフレクスプライン３０とを有し、フレクスプライン３０の外周にクロスローラベアリング２８を配置してある。そして、クロスローラベアリング２８の内輪（インナーレース）２８ａがハーモニックドライブ（登録商標）のサーキュラスプライン３１も兼ねている。One end of the rotating shaft 5 (left end in FIG. 2) protrudes from thefront bracket 7, and thespeed reducer 6 is attached to one end of the protrudingrotating shaft 5.
Thespeed reducer 6 is an integrated unit of across roller bearing 28 and a harmonic drive (registered trademark) capable of receiving loads in both the thrust direction and the radial direction. That is, thespeed reducer 6 has awave generator 29 that is externally fixed to therotary shaft 5 and aflex spline 30 disposed on the outer periphery of thewave generator 29, and across roller bearing 28 on the outer periphery of theflex spline 30. Is arranged. The inner ring (inner race) 28a of thecross roller bearing 28 also serves as acircular spline 31 of harmonic drive (registered trademark).

ウェーブジェネレータ２９は、平面視楕円状のカム３２と、この外周に設けられたボールベアリング３３とで構成されている。カム３２の径方向中央には、回転軸５とカム３２とを連結するための軸孔４７が形成されており、これによって回転軸５とカム３２とが一体となって回転する。  Thewave generator 29 is configured by anelliptical cam 32 in plan view and aball bearing 33 provided on the outer periphery thereof. Ashaft hole 47 for connecting therotary shaft 5 and thecam 32 is formed in the center of thecam 32 in the radial direction, whereby therotary shaft 5 and thecam 32 rotate together.

ウェーブジェネレータ２９のボールベアリング３３の外周面に設けられたフレクスプライン３０は弾性を有する歯車であって、筒状の歯車本体３４と、この歯車本体３４の外側端に一体成形された外フランジ部３５とで構成されている。
歯車本体３４はウェーブジェネレータ２９によって楕円状に変形しており、この内周面は、ウェーブジェネレータ２９と摺動可能に形成されている。また、歯車本体３４の外周面には、歯部３６が形成されている。Theflex spline 30 provided on the outer peripheral surface of theball bearing 33 of thewave generator 29 is an elastic gear, and includes a cylindrical gearmain body 34 and anouter flange portion 35 integrally formed on the outer end of the gearmain body 34. It consists of and.
Thegear body 34 is deformed into an oval shape by awave generator 29, and the inner peripheral surface is formed to be slidable with thewave generator 29. Atooth portion 36 is formed on the outer peripheral surface of thegear body 34.

フレクスプライン３０の外フランジ部３５には、外周部に肉厚部３７が全周に渡って形成されている。この肉厚部３７の径方向の幅は、クロスローラベアリング２８の外輪（アウターレース）２８ｂの径方向の幅と略一致するように設定されている。また、肉厚部３７には複数のボルト孔３８が形成されている。このボルト孔３８にボルト３９が螺入されることによって、外フランジ部３５と第二フレーム３とがクロスローラベアリング２８の外輪（アウターレース）２８ｂに共締めされた状態になっている。  Theouter flange portion 35 of theflexspline 30 is formed with athick portion 37 on the outer periphery over the entire periphery. The radial width of thethick portion 37 is set to substantially match the radial width of the outer ring (outer race) 28b of thecross roller bearing 28. A plurality of bolt holes 38 are formed in thethick portion 37. When thebolt 39 is screwed into thebolt hole 38, theouter flange portion 35 and thesecond frame 3 are fastened together with the outer ring (outer race) 28b of thecross roller bearing 28.

すなわち、クロスローラベアリング２８の外輪２８ｂには、フレクスプライン３０のボルト孔３８に対応する部位に雌ネジ部４０が刻設されており、ここにボルト３９が螺入されるようになっている。
また、第二フレーム３の電動回転継手１側端であって、フレクスプライン３０に対応する部位には、板状の取付けステー４１が一体的に設けられている。このステー４１のボルト孔３８に対応する部位に、ボルト３９を螺入するボルト孔４２が形成されている。これによって、第二フレーム３、フレクスプライン３０、およびクロスローラベアリング２８の外輪２８ｂが一体となる。That is, theouter ring 28b of thecross roller bearing 28 is provided with afemale screw portion 40 at a portion corresponding to thebolt hole 38 of theflex spline 30, and abolt 39 is screwed therein.
Further, a plate-like mounting stay 41 is integrally provided at a portion corresponding to theflex spline 30 at the end of thesecond frame 3 on the electric rotary joint 1 side. Abolt hole 42 into which thebolt 39 is screwed is formed at a portion corresponding to thebolt hole 38 of thestay 41. As a result, thesecond frame 3, theflex spline 30, and theouter ring 28b of thecross roller bearing 28 are integrated.

クロスローラベアリング２８の内輪２８ａには、内周面側にフレクスプライン３０の歯部３６と噛合う歯部４３が形成されている。フレクスプライン３０の歯車本体３４はウェーブジェネレータ２９によって楕円状に変形しているので、フレクスプライン３０の楕円の長軸部分では歯車本体３４の歯部３６と内輪２８ａの歯部４３、つまり、サーキュラスプライン３１とが噛合った状態になっている。一方、フレクスプライン３０の楕円の短軸部分では、互いの歯部３６，４３が完全に離反した状態になる。  Theinner ring 28a of thecross roller bearing 28 is formed with atooth portion 43 that meshes with thetooth portion 36 of theflexspline 30 on the inner peripheral surface side. Since the gearmain body 34 of theflexspline 30 is deformed into an ellipse by thewave generator 29, thetoothed portion 36 of the gearmain body 34 and thetoothed portion 43 of theinner ring 28a, that is, the circular spline, in the long axis portion of the ellipse of theflexspline 30. 31 is engaged. On the other hand, in the elliptical short axis portion of theflexspline 30, thetooth portions 36 and 43 are completely separated from each other.

また、クロスローラベアリング２８の内輪２８ａ（サーキュラスプライン３１）の歯部４３の歯数は、フレクスプライン３０に形成されている歯部３６の歯数よりも多く設定されている。
さらに、クロスローラベアリング２８の内輪２８ａに複数のボルト孔４４が形成されていると共に、第一フレーム２のボルト孔４４に対応する部位に雌ネジ部４６が刻設されている。これによって、第一フレーム２にクロスローラベアリング２８の内輪２８ａがボルト４５によって締結固定されている。Further, the number of teeth of theteeth 43 of theinner ring 28 a (circular spline 31) of thecross roller bearing 28 is set to be larger than the number of teeth of theteeth 36 formed on theflexspline 30.
Further, a plurality of bolt holes 44 are formed in theinner ring 28 a of thecross roller bearing 28, and afemale screw portion 46 is engraved at a portion corresponding to the bolt holes 44 of the first frame 2. As a result, theinner ring 28 a of thecross roller bearing 28 is fastened and fixed to the first frame 2 by thebolt 45.

次に、電動回転継手１の動作について説明する。
まず、回転軸５が例えば時計回り（図３における矢印Ｂ方向）に回転すると、この回転軸５と一体となって減速機６のウェーブジェネレータ２９が回転する。
すると、フレクスプライン３０の歯車本体３４がウェーブジェネレータ２９の回転に追随するように弾性変形し、フレクスプライン３０の歯部３６とサーキュラスプライン３１（内輪２８ａ）の歯部４３との噛合い位置が順次移動する。Next, the operation of the electric rotary joint 1 will be described.
First, when therotating shaft 5 rotates, for example, clockwise (in the direction of arrow B in FIG. 3), thewave generator 29 of thespeed reducer 6 rotates together with therotating shaft 5.
Then, the gearmain body 34 of theflexspline 30 is elastically deformed so as to follow the rotation of thewave generator 29, and the meshing positions of theteeth 36 of theflexspline 30 and theteeth 43 of the circular spline 31 (inner ring 28a) are sequentially changed. Moving.

このとき、サーキュラスプライン３１（クロスローラベアリング２８の内輪２８ａ）は、ボルト４５によって第一フレーム２に締結固定されていると共に、フレクスプライン３０の歯部３６の歯数がサーキュラスプライン３１の歯部４３の歯数よりも少なく設定されているので、フレクスプライン３０が反時計回り（図３における矢印Ｃ方向）に歯数が少ない分だけ回転する。  At this time, the circular spline 31 (theinner ring 28 a of the cross roller bearing 28) is fastened and fixed to the first frame 2 by thebolt 45, and the number of teeth of theteeth 36 of theflexspline 30 is the number ofteeth 43 of thecircular spline 31. Therefore, theflex spline 30 rotates counterclockwise (in the direction of arrow C in FIG. 3) by the smaller number of teeth.

すると、フレクスプライン３０の外フランジ部３５にボルト３９によって共締めされている第二フレーム３、およびクロスローラベアリング２８の外輪２８ｂがフレクスプライン３０と一体になって反時計回りに回転する。これによって、第二フレーム３が第一フレーム２に対して軸線Ｊ（図２参照）を中心に回動する。  Then, thesecond frame 3 that is fastened to theouter flange portion 35 of theflexspline 30 by thebolt 39 and theouter ring 28b of thecross roller bearing 28 rotate integrally with theflexspline 30 counterclockwise. As a result, thesecond frame 3 rotates with respect to the first frame 2 around the axis J (see FIG. 2).

したがって、上述の実施形態によれば、電動モータ４のフロントブラケット７を第一フレーム２と一体成形し、第一フレーム２の一部がフロントブラケット７を兼ねた状態、つつまり、フロントブラケット７と第一フレーム２の一部とを共有した状態にすることができる。このため、電動回転継手１の占有スペースを小さくすることができ、結果的に第一フレーム２と第二フレーム３との連結部分（関節部分）を小型化できると共に、軽量化することができる。  Therefore, according to the above-described embodiment, thefront bracket 7 of theelectric motor 4 is integrally formed with the first frame 2, and a part of the first frame 2 also serves as thefront bracket 7, that is, thefront bracket 7 and A part of the first frame 2 can be shared. For this reason, the space occupied by the electric rotary joint 1 can be reduced, and as a result, the connecting portion (joint portion) between the first frame 2 and thesecond frame 3 can be reduced in size and weight.

また、電動モータ４の回転軸５が中空状に形成されているので、電動モータ４の質量を低減することができると共に、回転軸５の内部に配線などを配索させることが可能になる。このため、さらに第一フレーム２と第二フレーム３との連結部分を小型化できる。
さらに、回転子１１は、回転軸５に外嵌固定されたロータコア２４の軸線方向両端面に円環状の凹部２７ａ，２７ｂを形成している。このため、ロータコア２４を薄肉形状として回転子１１の軽量化を図ることができる。また、リヤブラケット８側の凹部２７ａに磁気式エンコーダ２０を構成するセンサマグネット１９を収納できるので、磁気式エンコーダ２０を電動モータ４の内部に配置することが可能になり、電動モータ４の扁平化を図ることができる。よって、より第一フレーム２と第二フレーム３との連結部分を小型化できる。Moreover, since therotating shaft 5 of theelectric motor 4 is formed in a hollow shape, the mass of theelectric motor 4 can be reduced, and wiring and the like can be routed inside therotating shaft 5. For this reason, the connection part of the 1st frame 2 and the2nd frame 3 can further be reduced in size.
Further, therotor 11 hasannular recesses 27 a and 27 b formed on both end surfaces in the axial direction of therotor core 24 that is externally fitted and fixed to therotary shaft 5. For this reason, weight reduction of therotor 11 can be achieved by making therotor core 24 into a thin shape. Further, since the sensor magnet 19 constituting the magnetic encoder 20 can be accommodated in therecess 27a on therear bracket 8 side, the magnetic encoder 20 can be disposed inside theelectric motor 4, and theelectric motor 4 is flattened. Can be achieved. Therefore, the connecting portion between the first frame 2 and thesecond frame 3 can be further downsized.

そして、電動モータ４の駆動力を減速機６を介して第二フレーム３に伝達するにあたって、減速機６をクロスローラベアリング２８とハーモニックドライブ（登録商標）とで構成している。このため、減速機６を構成する各部品、つまり、クロスローラベアリング２８、ウェーブジェネレータ２９、フレクスプライン３０、およびサーキュラスプライン３１を回転軸５の外周側に配置することが可能になる。よって、減速機６を用いても電動回転継手１に軸線方向に貫通する空間を形成することができ、配線（不図示）などの配索経路を妨げるおそれがないので、さらに第一フレーム２と第二フレーム３との連結部分を小型化できる。  When the driving force of theelectric motor 4 is transmitted to thesecond frame 3 via thespeed reducer 6, thespeed reducer 6 is constituted by across roller bearing 28 and a harmonic drive (registered trademark). For this reason, it becomes possible to arrange each component constituting thereduction gear 6, that is, thecross roller bearing 28, thewave generator 29, theflex spline 30, and thecircular spline 31 on the outer peripheral side of therotating shaft 5. Therefore, even if thespeed reducer 6 is used, a space penetrating in the axial direction can be formed in the electric rotary joint 1, and there is no possibility of obstructing a routing route such as wiring (not shown). The connecting portion with thesecond frame 3 can be reduced in size.

また、クロスローラベアリング２８の内輪２８ａに歯部４３を形成することで、クロスローラベアリング２８の内輪２８ａにサーキュラスプライン３１の役割を兼ねさせている。このため、減速機６を小型化することが可能になると共に、軽量化を図ることができる。
さらに、リヤブラケット８を樹脂で形成することで、電動モータ４の軽量化を図ることが可能になる。Further, by forming thetooth portion 43 on theinner ring 28 a of thecross roller bearing 28, theinner ring 28 a of thecross roller bearing 28 also serves as thecircular spline 31. For this reason, thereduction gear 6 can be reduced in size and weight can be reduced.
Furthermore, it is possible to reduce the weight of theelectric motor 4 by forming therear bracket 8 from resin.

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、回転子１１のロータコア２４に、円環状の凹部２７ａ，２７ｂを形成し、ここに回転子１１の回転角度を検出するための磁気式エンコーダ２０を構成するセンサマグネット１９を収納した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、回転子１１の回転角度を検出するセンサとして、磁気式エンコーダ２０に代わって光学式エンコーダやレゾルバでもよく、またセンサレスによる駆動でもよい。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, theannular recesses 27a and 27b are formed in therotor core 24 of therotor 11, and the sensor magnet 19 constituting the magnetic encoder 20 for detecting the rotation angle of therotor 11 is formed here. The case where the container is stored has been described. However, the present invention is not limited to this, and a sensor for detecting the rotation angle of therotor 11 may be an optical encoder or resolver instead of the magnetic encoder 20, or may be driven sensorlessly.

本発明の実施形態における電動回転継手の斜視図である。It is a perspective view of the electric rotary joint in the embodiment of the present invention.本発明の実施形態における電動回転継手の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the electric rotary joint in embodiment of this invention.図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電動回転継手
２ 第一フレーム（一方のフレーム）
３ 第二フレーム（他方のフレーム）
４ 電動モータ
５ 回転軸
５ａ 中空部
６ 減速機
７ フロントブラケット（ケーシング）
８ リヤブラケット（ケーシング）
９ ケーシング
１０ 固定子
１１ 回転子
１８ ホール素子
１９ センサマグネット
２０ 磁気式エンコーダ
２４ ロータコア（回転子本体）
２５ 軸孔
２６ リングマグネット（永久磁石）
２７ａ，２７ｂ 凹部
２８ クロスローラベアリング
２９ ウェーブジェネレータ
３０ フレクスプライン
３１ サーキュラスプライン
３２ カム
３３ ボールベアリング
３４ 歯車本体
３５ 外フランジ部
３６，４３ 歯部1 Electric rotary joint 2 First frame (one frame)
3 Second frame (the other frame)
4Electric motor 5Rotating shaft5a Hollow portion 6Reducer 7 Front bracket (casing)
8 Rear bracket (casing)
9Casing 10Stator 11Rotor 18 Hall element 19 Sensor magnet 20Magnetic encoder 24 Rotor core (rotor body)
25Shaft hole 26 Ring magnet (permanent magnet)
27a,27b Concave portion 28Cross roller bearing 29Wave generator 30Flex spline 31Circular spline 32Cam 33Ball bearing 34Gear body 35Outer flange portion 36, 43 Tooth portion

Claims (2)

Translated fromJapanese

一方のフレームと他方のフレームとを電動モータ、および減速機を介して回動可能に連結した電動回転継手において、
前記電動モータは、ケーシングと、前記ケーシングに固定された固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられ中空状の回転軸を有する回転子とを備え、
前記一方のフレームと前記ケーシングとを一体成形し、
前記他方のフレームを前記減速機を介して前記回転子と連係し、
前記回転子は、略円盤状の回転子本体を有し、
前記回転子本体の外周面に永久磁石を設け、
前記回転子本体の径方向中央に前記回転軸を内嵌固定するための軸孔を形成し、
前記回転子本体の軸線方向両端面であって前記永久磁石と前記軸孔との間に、それぞれ環状の凹部を形成したことを特徴とする電動回転継手。In the electric rotary joint in which one frame and the other frame are rotatably connected via an electric motor and a speed reducer,
The electric motor includes a casing, a stator fixed to the casing, and a rotor having a hollow rotating shaft that is rotatably provided to the stator.
The one frame and the casing are integrally molded,
The other frame is linked to the rotor via the speed reducer,
The rotor has a substantially disc-shaped rotor body,
A permanent magnet is provided on the outer peripheral surface of the rotor body,
Forming a shaft hole for fitting and fixing the rotary shaft in the radial center of the rotor body;
An electric rotary joint characterized in that annular recesses are formed between the permanent magnet and the shaft hole on both axial end faces of the rotor body. 前記減速機は、
前記回転軸の外周面に取付けられたウェーブジェネレータと、このウェーブジェネレータの外周に配置され前記他方のフレームに取付けられたフレクスプラインと、前記フレクスプラインの外周に配置され前記ケーシングに取付けられたサーキュラスプラインとで構成され、
前記フレクスプラインと前記サーキュラスプラインとが噛合されていることを特徴とする請求項１に記載の電動回転継手。


The speed reducer is
A wave generator attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft, a flex spline arranged on the outer periphery of the wave generator and attached to the other frame, and a circular spline arranged on the outer periphery of the flex spline and attached to the casing And consists of
The electric rotary joint according to claim 1, wherein the flex spline and the circular spline are meshed with each other.

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