JPH0110448Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、組立てロボツト等に使用するのに好
適な液圧式の原動装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、産業用ロボツトの腕関接部等に搭載さ
れる原動装置は、小形かつ軽量でしかも高い出力
トルクを発揮し得るものであることが望まれる。

そのため、近時、この種の原動装置として、リ
ング状のサーキユラ・スプラインの一端面側に蓋
着した支持部材とこの支持部材に開口端を臨接さ
せて前記サーキユラ・スプラインの内側に配設さ
れウエーブジエネレータに付勢されて前記サーキ
ユラ・スプラインに噛合する薄肉カツプ状のフレ
クスプラインとを用いてモータ収容室に形成した
ハーモニツク減速機と、この減速機の支持部材に
支軸を固着するとともにこの支軸周りに回転する
ケーシングを前記モータ収容室内に配置しこのケ
ーシングに前記ウエーブジエネレータを設けてな
る液圧モータとを具備してなるものが考えられて
いる。

［考案が解決しようとする課題］ しかして、このものは、液圧モータの動力をハ
ーモニツク減速機を介して出力することができる
ので、高い出力トルクを発生させることができ、
しかも、ハーモニツク減速機内に前記液圧モータ
を収容しそのケーシングにウエーブジエネレータ
を一体的に設けているので、空間の有効利用と部
品点数の削減により小形化並びに軽量化を図るこ
とができるという特長を有しているが、単にこれ
だけのものでは、組立ロボツトの関接駆動源等と
して使用するには難点がある。

すなわち、組立作業等に使用する高級なロボツ
トでは、腕の位置がどこにあるのかを高精度で測
定してコンピユータ等の制御装置に信号を送り系
全体のフイードバツクを取ることが不可欠とな
る。そのため、高速回転部で数百分割の角度位置
検出信号を出力させる必要がある。ところが、前
述したような構成の原動装置は、高速回転部たる
液圧モータのケーシングがハーモニツク減速機の
内部に収納されているので、該ケーシングの回転
状態を検出するのが難しいという問題がある。

具体的には、かかるケーシングの回転を検出す
る方策として、例えば、前記支持部材に貫通させ
た回転取出軸によつて前記ケーシングの回転を機
械的に外部へ取出すようにし、この回転取出軸の
外方端部の回転を適宜な回転検出器により計測し
得るようにすることが考えられる。しかしなが
ら、このようにすると構造が複雑になるだけでな
く、回転取出軸の存在により装置の軸方向の寸法
を短縮することが難しくなるという不都合があ
る。また、前記ケーシングの回転を検出する他の
方策として、フオトカプラ等を用いた検出器を前
記モータ収容室内に配設して前記ケーシングの前
記支持部材等に対する回転を計測し得るようにす
ることが考えられる。しかしながら、前記モータ
収容室内は、ハーモニツク減速機の噛合部やウエ
ーブジエネレータのベアリング部等の被潤滑部分
に使用される潤滑油やグリースが霧あるいは油滴
となつて飛びかうような雰囲気の空間であるた
め、光学式の回転検出器を単にモータ収容室内に
配設しただけのものでは、前述した油滴の存在に
より光の伝達が阻害されて誤動作を生じたり測定
が不可能になり易いという不都合がある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、このような事情に着目してなされた
もので、装置全体の大形化、特に、軸方向寸法の
長大化を可及的に抑制した上で、前述した不具合
を解消することを目的としている。

本考案は、このような目的を達成するために、
前記のようにハーモニツク減速機内に液圧モータ
を組み込んだものにおいて、液圧モータのケーシ
ングにおける支持部材に対向する端面に突条を環
状に突設すると共に、その支持部材の内側端面に
前記突条を囲繞する突条をフレクスプラインの内
部にまで延出させて環状に突設し、前記ケーシン
グの突条と支持部材の突条との間、及び、前記ケ
ーシングと前記支軸との間にそれぞれオイルシー
ルを介設して、これら両オイルシール間に前記ハ
ーモニツク減速機の被潤滑部分、及び前記ケーシ
ング内部からそれぞれ隔離された密閉室を形成
し、この密閉室内であつて前記ケーシングの端面
と前記支持部材との間に位置する部位に、そのケ
ーシングの支持部材に対する回転状態を検出する
ための光学式の回転検出器を設けたことを特徴と
している。

［作 用］ このような構成によれば、液圧モータの回転を
ハーモニツク減速機を介して出力することができ
るとともに、その液圧モータの回転状態を、装置
内部に配設した回転検出器により直接に検出する
ことができる。

そして、この回転検出器は、対をなすオイルシ
ール間に形成された密閉室に収容してあるので、
ハーモニツク減速機の被潤滑部分に存在する油滴
や、液圧モータのケーシング内部に存在する油滴
に晒されることがない。したがつて、油滴により
回転を検出するために使用する光線の伝達が阻害
されるおそれもない。

また、密閉室を構成する一方のオイルシールを
前述のように液圧モータのケーシングに突設した
突条の外周側と支持部材に突設した突条との間に
設けると共に、他方のオイルシールを前記ケーシ
ングと支軸との間に設け、前記ケーシングの突条
の内側に回転検出器を配設し得るようにしている
ので、これらオイルシールと回転検出器とを略同
一の横断面位置に配列させることができる。その
上、前記支持部材の突条は、フレクスプラインの
内部にまで延出させてあるので、この突条の内側
に設けるオイルシールは、その一部を前記フレク
スプラインの内部に割り込ませた状態で配置する
ことができる。そのため、前記フレクスプライン
の開口端と支持部材の内側端面との距離を、オイ
ルシールの軸心方向寸法よりも小さくすることが
可能になる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図〜第５図を参
照して説明する。

液圧モータ１の動力をハーモニツク減速機２を
介して出力すようにしている。

液圧モータ１は、偏心部３ａを有した支軸３
と、この支軸３の軸心O₁回りに回転可能なケー
シング４とを有している。ケーシング４は、前記
支軸３の偏心部３ａを囲繞するカツプ状の本体部
４ａと、この本体部４ａの開口部を閉塞する蓋部
４ｂとからなるもので、前記支軸３の一端部は前
記蓋部４ｂを貫通してケーシング４外へ突出して
いる。また、前記ケーシング４の内周に奇数個の
平面部４ｃ…を円周方向に等角間隔をあけて形成
している。そして、このケーシング４の内側の前
記各平面部４ｃ…に対応する部位にそれぞれピス
トン５…を配置し、これら各ピストン５…の先端
面を静圧ベアリング６…を介して対応する平面部
４ｃ…に添接させている。静圧ベアリング６は、
前記ピストン５の先端面を前記平面部４ｃに密着
するように平面状に形成するとともに、この先端
面に圧力ポケツト７を形成し、この圧力ポケツト
７内に流体圧を導入するようにしたものである。
また前記支軸３の偏心部３ａにシリンダブロツク
８を回転可能に嵌着し、このシリンダブロツク８
によつて前記各ピストン５…の基端面側に前記ケ
ーシング４の回転に伴つて容積が増減する空間９
…を形成している。具体的に説明すれば、シリン
ダブロツク８には複数のシリンダ１１…が円周方
向に等角間隔をあけて放射状に形成されている。
そしてこれら各シリンダ１１…に前記各ピストン
５…がスライド自在に嵌合させてあり、これら各
ピストン５…の基端面と前記各シリンダ１１…の
内面とによつて前記空間９…が形成されている。
なお、このシリンダブロツク８の端面にはピン１
２…が突設されており、このピン１２…の先端部
を前記ケーシング４に設けたばか穴１３…に遊嵌
させることによつて該シリンダブロツク８が前記
ケーシング４に対して一定回転角度以上自転しな
いようにしてある。すなわち、このシリンダブロ
ツク８は前記ケーシング４に追従して回転するよ
うになつている。また、前記ケーシング４内を前
記支軸３の軸心O₁と偏心部３ａの軸心O₂とを通
る仮想分割線Ｐを境にして第１領域Ａと第２領域
Ｂとに２分割し、前記第１領域Ａ内を通過中の前
記空間９…を第１の流体流通系路１４に連通させ
るとともに第２領域Ｂ内を通過中の空間９を第２
の流体流通系路１５に連通させている。第１の流
体流通系路１４は、前記偏心部３ａの外周面に設
けた第１領域Ａ側の圧力ポケツト１６を支軸３の
先端部に設けた第１の流出入口（図示せず）に連
通させるためのもので、前記支軸３内に形成され
ている。また、第２の流体流通系路１５は、前記
偏心部３ａの外周面に設けた第２領域Ｂ側の圧力
ポケツト１７を支軸３の先端部に設けた第２の流
出入口（図示せず）に連通させるためのもので、
前記支軸３内に形成されている。また、前記各ピ
ストン５の軸心部には対応する空間９内の流体圧
を対応する静圧ベアリング６の圧力ポケツト７内
に導入するための圧力導入路１８が設けてある。

一方、ハーモニツク減速機２は、内周に内向歯
２１…を有したリング状のサーキユラ・スプライ
ン２２と、このサーキユラ・スプライン２２の内
側に軸心を一致させて配置され開口端部外周に前
記内向歯２１…とピツチが同一で数が若干少ない
外向歯２３…を有した薄肉カツプ状のフレクスプ
ライン２４と、このフレクスプライン２４の開口
端部を横断面楕円状に弾性変形させてその長軸部
分において前記外向歯２３…を前記内向歯２１…
に噛合させるとともにその噛合位置ａ，ｂを逐次
円周方向に移動させるウエーブジエネレータ２５
とを具備してなる。サーキユラ・スプライン２２
はリング状の剛体であり、円板状の第１の支持部
材２６と円筒状の第２の支持部材２７の間に挟持
されてハウジング２８を構成している。また、フ
レクスプライン２４は弾性変形良好な材料により
作られたカツプ状のもので、その開口端を前記第
１の支持部材２６の内面に臨接させてあり、この
フレクスプライン２４と前記支持部材２６とによ
つてモータ収容室３０が形成されている。また、
このフレクスプライン２４の底壁中心部には前記
ハウジング２８にベアリング２９，２９を介して
支承された出力軸３１の基端が固着されている。
また、ウエーブジエネレータ２５は、前記フレク
スプライン２４の軸心回りに回転可能な楕円カム
３２をフレキシブルなボールベアリング３３を介
して前記フレクスプライン２４の内周に嵌合させ
たもので、前記ボールベアリング３３のアウター
リング３３ａは前記フレクスプライン２４ととも
に弾性変形し得るようになつている。

そして、前記液圧モータ１の支軸３を前記第１
の支持部材２６の軸心部に固着するとともに該ポ
ンプ１のケーシング４を前記フレクスプライン２
４内に配設し、このケーシング４に前記ウエーブ
ジエネレータ２５を一体的に設けている。すなわ
ち、このケーシング４の蓋部４ｂの外周に前記楕
円カム３２を一体に形成している。

また、前記第１の支持部材２６の内側端面３４
と前記液圧モータ１のケーシング４の端面３５と
の間に、シール機構３６を介して前記ハーモニツ
ク減速機２の被潤滑部分から隔離された密閉室３
７を形成している。具体的には、シール機構３６
は、前記ケーシング４の端面３５の外周縁に突条
３８を環状に突設するとともに、前記支持部材２
６の内側端面３４の外周縁近傍部に前記突条３８
を囲繞する突条３９をフレクスプライン２４の内
部にまで延出させて環状に突設し、この突条３９
の内周面と前記突条３８の外周面との間にリング
状のオイルシール４１を介設したものであり、こ
のオイルシール４１によつて前記密閉室３７と前
記ハーモニツク減速機２の被潤滑部分、つまり、
前記サーキユラ・スプライン２２と前記フレクス
プライン２４の噛合部や前記ウエーブジエネレー
タ２５のボールベアリング３３部分とを隔離して
いる。密閉室３７は前記支軸３を囲繞するように
形成された環状のもので、この密閉室３７と前記
液圧モータ１のケーシング４内部とはオイルシー
ル４２によつて隔離されている。換言すれば、前
記支持部材２６の突条３９と前記液圧モータ１の
ケーシング４の突条３８との間、及び、前記ケー
シング４と前記支軸３との間にそれぞれオイルシ
ール４１，４２を介設して、これら両オイルシー
ル４１，４２間に前記密閉室３７を形成してい
る。そして、この密閉室３７内に前記ケーシング
４の前記支持部材２６に対する回転数を検出する
ための光学式の回転検出器４３を設けている。回
転検出器４３は、前記ケーシング４の端面３５に
環状に突設した直接透過形または反射形のスリツ
ト片４４と、先端をこのスリツト片４４に近接さ
せて前記支持部材２６に取着したフオトカプラ４
５とを具備してなる通常のもので、前記フオトカ
プラ４５から導出させたリード線４６は前記支持
部材２６を貫通させて外部に延出させてある。な
お、４７は支軸３を通して液圧ポンプ１内に作動
流体を出入させるためのポートアダプタである。

次いで、この原動装置の作動を説明する。ま
ず、高圧の流体を、例えば、第１の流体流通系路
１４を通して第１領域Ａに存在する空間９，９内
に供給すると、第１領域Ａに存在する静圧ベアリ
ング６，６部に高い流体が導入され、これらの流
体圧によつて該液圧モータ１のケーシング４に偏
心部３ａの軸心O₂を通り前記ケーシング４の平
面部４ｃに直交する力Fa，Fbが作用することに
なる。しかして、これらの力Fa，Fbの合力Fab
の作用線は前記軸心O₂を通り前記ケーシング４
の回転中心たる支軸３の軸心O₁からある距離ｌ
だけ偏位することになる（第４図参照）。その結
果、前記ケーシング４には｜Fab｜×ｌなるモー
メントが働くこととなり、それによつて該ケーシ
ング４が矢印Ｘ方向に回転する。この場合、第１
領域Ａに存在する空間９，９は前記ケーシング４
の回転に伴つて漸次容積が増大し、第２領域Ｂに
存在する空間９，９は漸次容積が縮小するため、
高圧の流体は第１の流体流通系路１４を通して第
１領域Ａを通過中の空間９，９内に逐次流入し、
仕事をし終つた流体は第２領域Ｂを通過中の空間
９，９から第２の流体流通系路１５を通して逐次
外部へ排出される。このようにして液圧モータ１
のケーシング４が、例えば、矢印Ｘ方向に回転す
ると、それに伴つてウエーブジエネレータ２５の
楕円カム３２が同じく矢印Ｘ方向に回転し、フレ
クスプライン２４の外向歯２３…と、サーキユ
ラ・スプライン２２の内向歯２１…との噛合位置
ａ，ｂが矢印Ｘ方向に移動する。そうすると、前
記楕円カム３２が１回転する毎に前記フレクスプ
ライン２４が前記内向歯２１…と外向歯２３…と
の歯数差分だけ矢印Ｙ方向に回転することとな
り、その回転が出力軸３１を介してハウジング２
８外へ取出される。しかして、このようなもので
あれば、第１、第２の流体流通系路１４，１５に
供給する圧力流体の方向及び流量を制御すること
によつて、所望の回転力を出力軸３１から取出す
ことができる。

また、前記液圧モータ１が作動してケーシング
４が回転すると、このケーシング４の端面３５に
固着されたスリツト片４４が支持部材２６に固着
されたフオトカプラ４５に対して回転する。その
ため、周知な作用により前記ケーシング４の１回
転を数百分割したような精細な角度位置信号が得
られることになり、この信号によつて前記ケーシ
ング４の回転位置あるいは回転速度を知ることが
できる。そして、この回転検出器４３は、密閉室
３７内に配設され、油滴に晒されることがないの
で、回転検出用の光線が油滴により遮断されて誤
検出を招くという不具合がなく、信頼性の高い回
転検出信号を得ることができる。

しかも、このものは液圧モータ１のケーシング
４における支持部材に対向する端面３５に突条３
８を環状に突設すると共に、その支持部材２６の
内側端面３４に前記突条３８を囲繞する突条３９
を環状に突設し、前記ケーシング４の突条３８と
支持部材２６の突条３９のとの間、及び、前記ケ
ーシング４と前記支軸３との間にそれぞれオイル
シール４１，４２を介設して密閉室３７を形成し
ているので、前記両オイルシール４１，４２及び
その密閉室３７内に配設する回転検出器４３とを
支軸３の軸心と直交する方向の面に沿わせて配列
させることが可能となる。そのため、回転検出器
４３を密閉配置したために装置全体の軸方向寸法
が長大化するという不具合を最少限にとどめるこ
とができる。詳述すれば、予圧を適切に与えるこ
とができる実用的なオイルシール、つまり、ラジ
アル方向から周面に摺接するオイルシールｑ，ｒ
を用いて密閉室ｓを形成する一般的な構造として
は、第６図ａ，ｂに示すようなものが考えられ
る。すなわち、対応する部分に同一の符号を付し
て説明すれば、第６図ａに示すものは、液圧モー
タ１のケーシング４の端部を支持部材２６方向に
延長するとともに、支持部材２６に前記ケーシン
グ４の延長部分を囲繞する部分を設け、この部分
とケーシング４の延長部分との間に対をなすオイ
ルシールｑ，ｒを軸心方向に離間させて介設し
て、その間に密閉室ｓを形成している。そして、
この密閉室ｓ内に回転検出器４３を配設してい
る。この場合、フレクスプライン２４の開口端２
４ａと支持部材２６の内側端面３４との距離L₁
は、対をなすオイルシールｑ，ｒと回転検出器４
３の軸方向寸法を加算した寸法よりも小さくする
ことは不可能である。また、第６図ｂに示すもの
は、一方のオイルシールｒをケーシング４と支軸
３との間に設けたものであるが、このようにして
もフレクスプライン２４の開口端２４ａと支持部
材２６の内側端面３４との距離L₂は、オイルシ
ールｑと回転検出器ｓの軸方向寸法を加算した寸
法よりも小さくすることは不可能である。これら
に対して、本考案に係る装置では、第５図に示す
ように、対をなすオイルシール４１，４２及び回
転検出器４３を支軸３の軸心と直交する方向の面
に沿わせて配列させることができるとともに、前
記オイルシール４１を、その一部がフレクスプラ
イン２４の内部に割り込むような位置に配設する
ことが可能である。そのため、フレクスプライン
２４の開口端２４ａと支持部材２６の内側端面３
４との距離L₀を、第６図に示すような比較例の
対応距離L₁，L₂に比べて、はるかに小さなもの
にすることができる。したがつて、回転検出器４
３を装置内部に密閉配置したために装置全体が軸
心方向に長大化するという不具合を略完全に解消
することができるものである。

なお、液圧モータは、図示実施例のものに限ら
ず、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が
可能である。しかしながら、液圧モータを図示実
施例のような構成のものにすれば、特に、組立作
業等を行なう知能ロボツトに用いるのに適したも
のになる。すなわち、前記実施例の液圧モータは
ピストンに倒れモーメントが働かないため、流出
入口圧が共に高圧でその差が少ない場合において
も高い機械効率を保つことが可能であり、サーボ
バルブとのマツチングが頗る良好である。また、
同様にピストンに倒れモーメントが働かないた
め、支軸の偏心部とシリンダブロツクとの間にシ
ールを目的とした適切な液圧バランスが得られる
こととなり低速時においても高い容積効率が保証
される。それに加えて、本液圧モータ１は、主要
コンポーネントが回転中心に対してはほぼバラン
スして配置されており他の形式の液圧モータのよ
うに偏心シヤフトのようなものが回転することが
ないので高速回転も可能である。そのため、回転
速度を幅広く変化させることができるものであ
る。したがつて、このような特性を有した液圧モ
ータと、高い機械効率と出力トルクを誇り負荷か
らのねじれに対して高い位置決め精度を有りした
ハーモニツク減速機とを組合せた場合には、小形
かつ軽量である上に、高い位置決め精度が得ら
れ、また、回転速度を極めて幅広く変化させるこ
とができるとともに、サーボバルブ等とのマツチ
ングも頗る良好である等、組立てロボツト等に使
用するのに最適な特性を発揮し得る原動装置を提
供できることになる。

また、回転検出器の構成も前記のものに限ら
ず、例えば、第７図に示すような配置及び形状の
スリツト片４４′とフオトカツプラ４５′とを組合
わせたものであつてもよい。

［考案の効果］ 以上、説明したように、本考案は、液圧モータ
の動力をハーモニツク減速機を介して出力し得る
ようにしているので、高いトルクを発生させるこ
とができ、しかも、ハーモニツク減速機内に形成
したモータ収容室に液圧モータを収納しそのケー
シングにウエーブジエネレータを一体的に設けて
いるので、空間の有効利用と部品点数の削減によ
り小形化並びに軽量化を図ることができるもので
ある。しかも、前記液圧モータと前記支持部材と
の間に光学式の回転検出器を設けているので前記
液圧モータをハーモニツク減速機の内部に配設し
ているにもかかわらず、高速回転部たるケーシン
グの回転角度位置や回転速度を直接に検出するこ
とができる。

その上、前記モータ収容室の所要個所にオイル
シールを用いてハーモニツク減速機の被潤滑部
分、及び、液圧モータのケーシング内部から隔離
された密閉室を形成し、この密閉室内に前記回転
検出器を収容しているので、前記モータ収容室内
を飛びかう霧あるいは油滴状の潤滑油が前記回転
検出器に付着することがない。そのため、回転検
出に必要な光の伝達が阻害されて誤動作を生じた
り測定が不可能になるというような不都合が全く
なく、長期に亘つて高精度の回転検出信号を得る
ことが可能となる。

しかも、密閉室を形成する対をなすオイルシー
ル及びその密閉室に収容される回転検出器を略同
一の横断面位置に配置できるようにするととも
に、前記オイルシールの一部がハーモニツク減速
機のフレクスプラインの内部に割り込むように配
置することを可能にしているので、ハーモニツク
減速器の端部をなすフレクスプラインの開口端
と、支持部材の内側端面とを前述した批較例のも
のよりも大幅に接近させることが可能となる。そ
のため、回転検出器を装置内部に密閉配置しても
装置全体の軸方向寸法が長大化するのを防止また
は効果的に抑制することができるという優れた効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示し、第
１図は断面図、第２図は第１図における−線
断面図、第３図は第１図における−線断面
図、第４図は作用説明図、第５図は要部を模式的
に示す部分断面図である。第６図ａ，ｂは比較例
を示す第５図相当の部分断面図である。第７図は
本考案の他の実施例を示す部分断面図である。 １……液圧モータ、２……ハーモニツク減速
機、３……支軸、４……ケーシング、２２……サ
ーキユラ・スプライン、２４……フレクスプライ
ン、２４ａ……開口端、２５……ウエーブジエネ
レータ、２６……支持部材、３０……モータ収容
室、３４……内側端面、３６……シール機構、３
７……密閉室、３９……突条、４１……オイルシ
ール、４２……オイルシール、４３……回転検出
器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 リング状のサーキユラ・スプラインの一端面側
   に蓋着した支持部材とこの支持部材に開口端を臨
   接させて前記サーキユラ・スプラインの内側に配
   設されウエーブジエネレータに付勢されて前記サ
   ーキユラ・スプラインに噛合するフレクスプライ
   ンとを用いてモータ収容室を形成したハーモニツ
   ク減速機と、この減速機の支持部材に支軸を固着
   するとともにこの支軸周りに回転するケーシング
   を前記モータ収容室に配置しこのケーシングに前
   記ウエーブジエネレータを設けてなる液圧モータ
   とを具備してなる原動装置であつて、 前記液圧モータのケーシングにおける支持部材
   に対向する端面に突条を環状に突設すると共に、
   その支持部材の内側端面に前記突条を囲繞する突
   条をフレクスプラインの内部にまで延出させて環
   状に突設し、前記ケーシングの突条と支持部材の
   突条との間、及び、前記ケーシングと前記支軸と
   の間にそれぞれオイルシールを介設して、これら
   両オイルシール間に前記ハーモニツク減速機の被
   潤滑部分、及び前記ケーシング内部からそれぞれ
   隔離された密閉室を形成し、この密閉室内であつ
   て前記ケーシングの端面と前記支持部材との間に
   位置する部位に、そのケーシングの支持部材に対
   する回転状態を検出するための光学式の回転検出
   器を設けたことを特徴とする原動装置。