JPS5924992A - ブレ−キ付原動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、組立てロボット等１こ朗用するの１こ好適な
液圧式のブレーキ付原動装置Ｃ乙関するものである。

一般ｌこ、産業用ロボツトの腕関節部等１こ搭載される
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
サーキュラ・スプラインの一端面（１１こ並着した支持
部材とこの支持部材ｔコｌ３ｆＪロ端を一臨接させて前
記サーキュラ・スプラインの内側１こ配設されウェーブ
ジェネレータに付勢されて前記サーキコラ・スプライン
ｆこ噛合する薄肉カップ状の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・−モニック減速機と、こ
の減速機の支持部材１こ支軸を固着するとともにこの支
軸周りｌこ回転するケーシングを前記モータ収容室内ｌ
こ配置しこのケーシングｌこ６ｉ１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力；
考えら′Ｊ１゜ている。

しかして、このものは、液圧モータの動ノコをハーモニ
ック減速機を介して出力すること力；できるので、高い
出力トルクを発生させるζ、とめ（できしかも、ハーモ
ニック減速機内ｌこ前記液圧モータを収容しそのケーシ
ングにウェーブジェネレータを一体的に設けているので
、空間の有効、ｆｌＪ用と部品点数の削減１こより小形
化並びＳこ軽量化を図ることができるという特長を有し
てしするが、単１ここ」Ｌｔごけのものでは、ロボット
の間接駆動源等として丈用する薯こは難点がある。

すなわち、ロボット等に使用される原動装置は、ロボッ
トアーム尋を慣性力１こ抗してＦｒＴ望の位置１こすは
やく正確１こ停止させたり、停電時に０■記アーム等が
暴走するのを防止するためのブレーキング機能を有して
いることが望ま、れる。しカ）してこのような要望を満
すための万策として、例え１まブレーキシューを保持し
ｔこアーマチュアをはね力と電磁力と１こより作動させ
てＭｊｌ記支持部材１こ対して回転する前記ケーシング
１こ制動を力〉（ｙｌ　ゐるし）は、制動を解除するこ
とができるよう１こオ行成しｔこ電、磁ブレーキを前記
モータ収容室内１Ｃ設（ｊることが考えられる。ところ
が前記モータｌ収容室内常、鉄材等の磁性体ｌこ囲繞さ
Ｊ”Ｌ　ｒニー空間でゐるｔコめ該モータｌ収容室内１
こそのまま電磁ブレーキｒＰ−妃設したのでは、励磁コ
イル１こ通電すること１こより生成される磁束が分散さ
れてしまＬ”ＩＩＵ記アーマチニアを作動させるための
磁力カＳ不足気味１こｔ、Ｃる。そのｔこめ、強力なプ
レー船方を得るｔこめ１こ（よ大形の励磁コイルが必要
となり、装置のコン／’　／７１・化ｂ’難しくなると
いう不都合がある。

本発明は、このような事情１こ着目して４Ｃさ第１ｔこ
もので、モータ収容室内薯こ液圧モータ１こｆｌｉ＋Ｊ
　！１１１＋をかけるための電磁ブレーキを配設すると
とも督こ、この電磁ブレーキの励磁コイルξこ対向配置
しｊこアーマチュアに対する磁束を強化するｔ：、Ｎ）
のＩＰ　！　！ｔ：体を前記励磁コイルの周辺ＩＣ配配
設゛ること１Ｃよって、前述した不都合をことごとく解
消すること力５できるようにしたブレーキ付加！［ｌＩ
Ｊ装置を提Ｖ（するものである。

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。

液圧モ゛−タｌの卯１カをハーモニック減ｆＡ　ｇｔ２
を介して出力ずろようｌこしている。

油圧モータ１は、Ｍ心部３８を有した支軸３と、この支
軸８の軸心０１回りＩこ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、ｍＩ記支軸３の偏心部３ａ
を囲繞するカップ伏の本体部４ｎ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、１ｌｉｌ
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。ま丁こ、前記ケーシング４の内周
ｉこ奇数個の平面部４Ｃ・・・を円周方向ｌこ等角間隔
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ＯＵ記記事平面部４Ｃ・・Ｉこ対応する部位ｌこそ
れぞれピストン５・・・を配設し、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・・・１こ添接させている。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＋
こ密着するようｌこ平面状に形成するとともｌこ、この
先端面に圧力ポケット７を形成し、この圧カボケソｔ７
内１こ流体圧を導入するようにしたものでゐる。また前
記支４１１Ｉ＋８の韻心部３ａＩこシリンダブロック８
を回転可能に嵌着し、このシリンダブロック８によって
前記各ピストン５・・・の基端面側にＯ１記ケーシンク
４０回転ｉこ伴って容積が増減する空間９・・・を形成
しでいる。具体的に説明すれは、シリンダブロック８１
こは複数のシリンダ１１・・・が円周方向１こ等角間隔
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・・・暑こ前記各ピストン５・・・がスソイド
自在ｉこ嵌合させてＪ］す、こＪｌ、ら各ピストン５・
・・の基端面と前記各シリンダ１１・・・の内面とｌこ
よって前記叩間９・・・が形成されている。なお、この
シリンダブロック８の端面磨こはピン１２・・・が突設
されており、このビン１２・・・の先端部を０■記ケー
シング４Ｉこ設けたはか穴１３・・・に遊嵌させること
１こよって該シリンダブロック８が０１１記ケーシング
４Ｉこ対して一定回転角度以上自転しないようＩｎ　Ｌ
／である。すなわち、このシリンダブロッり８は前記ケ
ーシング４Ｉこ追従して回転するようになっている。ま
た、前記ケーシング４内をｆｉ■記支軸支軸８心０１と
偏心部８ａの軸心０２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と艮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１
４１こ連通さぜるととも−こ第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８ａの外周面ｌこ設
＋１だ第１領域Ａ側の圧力ポケット１６を支軸３の先端
部Ｊこ設けた第１・の流出入口（図示せず）１こ連通さ
せるためのもので、前記支軸８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３ｎの外１
ｔ！ａ１１１ｉｌこ設けた第２領域Ｂ側の圧力ポケット
エ７を支軸３の先端部に設けた第２の流出入口（図示せ
ずンＩ乙連通させるためのものでｓ　ＤＵ紀支軸８内ｉ
こ形成されている。また、　ｆｌ’ｌｌ記各ビヌトン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の圧力ポケット７内ｌ乙導入するＩこめの
圧力導入路１８が設けである。

一方、ハーモニック減速機２は、内周ｌこ内向歯２１・
・・を有したリング伏のサーキュラ・スプライン２２と
、このサーキμう・スプライン２２の内側ζζ軸心を一
致させて配設され開に１端部外局に前記内向歯２１・・
・とピッチが同一で数が若干少なしく外向歯２３・・・
を有した薄肉カッ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１こ弾
性変形させてその長＋ｌｌ１１＋部分ｌこおいてｍｌ記
外向歯２３・・・を前記内向歯２１・・・１こ噛合させ
るとともにその噛合位置ａ、ｂを遂次円周方向に移ＪＯ
Ｊさせるウェーブジェネレータ２５とを具備してなる。

サーキュラ・スプライン２２はリング伏の剛体であり、
円板状の支持部材２６１こ支持されている。また、フレ
クスプライン２４は弾性変形良好な材料Ｉこより作られ
たカップ状のもので、その開口端をＯｉＪ記支持部材２
６の内面１こ臨接させてあり、このフレクスプライン２
４と前記支持部材２６と１こよってモータ収容室３ｏが
形成されＣいる。また、このフレクスプライン２４の底
壁中心部ｌζは出力軸８１の基端が固着されている。ま
た、ウェーブジェネレータ２５は、前記フレクスプライ
ン２４の軸心回りＩｃ回転可能な楕円カム８２をフレキ
シブルなポールベアリング３３を介して前記フレクヌプ
ライン２４０内周１ｃ嵌合させたもので、Ｏａ記ホール
ベアソンク３３のアウターリング８８Ｂは前記フレクス
プライン２４と共に弾性変形し得るよう１こなっ′Ｃい
る。

そして、前記液圧七−夕１の支軸３を前記第１の支持部
材２６の４１１心部に固着するとともｔＣ該ボシプ１の
ケーシング４　ｆｔ　ｆｌｉｌ記フレクスプライン２４
内ｌこ配設し、このつ゛−シング４に前記ウェーブジェ
ネレータ２５を一体的蒼こ設けている。すなわち、この
ケーシング４のｆ部４　ｂの外周に０１記ｔｒｉ　円カ
ム３２を一体１こ形成している。

また、ｍＩ記モータ収容室３０内１こ、前記成性モータ
１のケーシング４がＯＩＪ記支持部材２６１０対しで停
止するようＩこ制動をかけるための電磁ブレーキ８２を
設けている。１η磁ブレーキ３２は、前記ケーシング４
の端面に固着したブレーキシュー３３と、複数の案内ビ
ン３４・・・を介して８１記支持部材２６に回転可能に
かつ軸心方向Ｉこ進退可能に保持された磁性体制のアー
マチュア３５と、このアーマチュア８５のＱ’ｌＪ記ブ
レーキシュー３３に対向する面に添設されたライニング
３６と、前記アーマチュア３５を前記ケージング４方向
Ｉこ付勢することＩこより前記ライニング８６を０１１
記プレーギシュー８８＋２：ｐし付けて前記ケーシング
４に制動をかける複数の制動臂ばね８７・・・と、１ｌ
ｔｉ記支持部材２６に支持されて前記アーマチュア３５
の背面側に配置され通電時１こ前記アーマチュア３５を
前記ばね３７・・・の付勢力に抗してｏｕ記ケーシング
４から離れる方向に吸引し前記ライニング３５を前記ブ
レーキシュー８３から離間させる制動解除用励磁コイル
３８とを具備してなるものである。そして、前記励磁コ
イル８８の周辺に前記アーマチュア１１５１ｎ対する磁
束を強化するための非磁性体を配設している。具体的ｌ
ζは、鉄材等の磁性体ｌこより作られた前記支持部材２
６と前記サーキュラスフライン２２との間に非磁性体た
るステンレススチール製のリング８９を介設し、前記励
磁コイル３８１こ通ｔｉ　Ｌ／た場合１こ該コイル３８
の周囲ｌこ生成される磁束虎前記支持部材２６内を通し
てＡＵ記サすキュヲ・スプライン２２側へ回り込むこと
力；ないようＩこ構成している。

なお、４１は、磁気式の回転検出器であり、この検出器
４１によって前記ケーシング４の前記支軸８に対する回
転位置および回転速度を検出するようＩこしている。

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、例えは、第１の流体流通系路１４を通して第１
領域人ζこ存在する空間９．９内磨こ供給すると、第１
領域Ａ１こ存在する静圧ベアリング６．６部ｆこ亮い流
体圧が導入され、これらの流体圧１こよって該液圧モー
タ１のケーシング４に偏心部８ａの軸心０！を通りＩＩ
Ｉ記ケーシング４の平面部４０１こ直交する力Ｆａ−１
Ｆｂが作用すること１こなる。しかして、これらの力Ｆ
ａ、　Ｆｂの合力Ｆａｂの作用線は前記軸心ＱＺを通り
ｒｍ記ケーシング４の回転中心ｔこる支軸８の軸心Ｏ１
からある距離ｌだけ偏位すること■こなる（第４図参照
）。その結果、前記ケーシング４ＩこはＩＦａｈＩｘＪ
なるモーメン１−が動くこととなり、それによって該ケ
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＋こ存在する空間９・、９は前記ケーシング４の回
転１こ伴って漸次容積が増大し、第２領域Ｂｌこ存在す
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、仕事をし終った流体は第２
領域Ｂを通過中り空間９．９から第２の流体流通系路１
５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、例えは、矢印Ｘ方向に回転
すると、それｆこ伴って、ウニ、−ブジェネレータ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、サーキュラ・スプ
ライン２２の内向歯２１・・・との噛合位＠ａ、ｌ）が
矢印Ｘ方向に移動する。そうすると、前記楕円カム８２
が１回転する毎ｌこ前記フレクスプライン２４が前記内
向歯２１・・・と外向歯２Ｂ・・・との歯数差分だけ矢
印Ｙ方向ｌこ回転することとなり、その回転が出力軸３
１ケ介してハウジング２８外へ取り出される。しかして
、このようなものであれは、第１、第２の流体流通系路
１４．１５１こ供給する圧力流体の方向および流Ｉｉ（
を制御することとｌこよって、所望の回転力を出力軸３
１から取出すことができる。

以上１．ｔ、ｍ磁ブレーキ３２の励磁コイル３８Ｉこ通
電してアーマチュア８５を該コイル８８側へ引き付はラ
イニング３６を前記ブレーキシュー３３から離間させて
いる場合、つまり、ブレーキを解除している場合の説明
であるが、この状態からＯｊＪ記コイル３８への通１ｕ
を断つと、ｆｆ１ｆｆｆ己アーマチユア３５がはね３７
・・・の力Ｉこよりケーシング４側へ移動させられＯｉ
ｌ記ライうンク８５が前記ブレーキシュー８３１こ押し
付けられて０σ記ケーシンク４１こ制動がかけられる。

このようにして、前記励磁コイル３８への通電を断続さ
せることによってｓ　ＩＪ！前記屯磁ブレーキ３２を制
動状態または非制動状態１こ切換える仁とができるわけ
であるが、本装置では、前記励磁コイル３８の１’８辺
に非磁性体ｔコるヌテンレススチール製のリンク３９を
設けてｒ、ｔｔ　束の分散を防止しているので、、　ａ
ｉＪ記１１ｉＪＪ　Ｇｕコイル：（８から前記アーマデ
ユア３５＋こ向かう磁束、っ才り該アーマチュア３５の
前記コイル：３８１ζ対向する「１ｊ；こ直交する磁束
が強化される。そのため、小さな励磁コイル３８でｎｉ
Ｊ記アーマチ、ア３５　ｌｅｌ’目１２１Ｊさ神ること
が可能となり、装置全体のコ：ノパクト化を図ることが
できるものでｉ）る、 なお、液ｆモータは、図示実施例のものｔこ限らず、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲でｌ１ｒｌ々変形が可能で
ある。

ｔｊこ、非磁性体は、かならずしもステンレススチール
１こ限らず、黄銅その他のＪｌ”ａ、金屑等でＪ）って
もよい。また、非磁性体の配設位；〆１も図示実施例の
もの１こ限定されないのは勿論であり、要するに、磁束
がアーマチュア以外の部分１こ回り込む　＝４７）　ｒ
ｅ　Ｍ　什あるいは有効１こ抑制することができるよう
な位置でありさえすればよい。

以北、説明したようｌこ、本発明は、液圧モータのＷｈ
力をハーモニック減速機を介して用カしｆｉ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、ハーモニック減速機内ｌこ形成しＩこモータ収容室
内１こ液圧モータを収納しそのケーシング１こウェーブ
ジェネレータを一体的に設けでいるので、空間の有効利
用と部品点数の削減ｌこ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、前記モータ収容室内
に電磁ブレーキを配設し、このブレーキにより前記液圧
モータのケーレング暑こ制動をかけることができるよう
］こしているので、出力軸１こ接続したロボットアーム
等を慣性力１こ抗して所望の位置にすばやく正確ｌこ停
止させたり、停電時ｌこＲ１Ｉ記アーム等が暴走するの
を有効に防止することができる。その上、前記電磁ブレ
ーキの励磁コイルの周辺に非磁性体を配設してアーマチ
ュア１こ対する磁束を強化し得るようにしているので、
ブレーキ性能を低下させることなしに励磁コイルの小形
化を図ることが可能となる。そのため、モータ収容室内
１こ電磁ブレーキを設けたためＩζ装置全体が大形なも
のＩこなるという不都合を招くことがない。

また、液圧モータを図示実施例のような構成のもの１こ
すれば、特１こ、組立作業等を行なう知能ロボッｌ−１
ご用いるの屹適しＩこものになる。すなわちＳ　ｒｉｉ
ｌ記実施例の液圧モータはピストン１こ倒れモーメント
が働かないため、流出入１口圧が共Ｉこ高圧でその差が
少ない場合においても＆Ｇ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１こ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ックとの間１こシー
ルを目的としｔこ適切な液圧バランスが得られることと
なり低速時ｌこおいても高い容積効率が保証される。そ
ｉ］、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Ｅζ対して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制心ンヤフトのような
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ｔｊノ広く変化させることができ
るものである。したがって、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Ｉこ対して高い位置決め精度を刊したハーモニ
ック減速機とを組合せた場合Ｉζは、小形かつ軽Ｊａで
ある上ｊこ、高い位置決め精度が得られ、また、回転速
度をきわめて巾広く変化させることができるとともりこ
、サーボバルブ等とのマツチングも頗る良好である等、
組立てロボット等ｌこ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ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は断
１ｔ１１図、第２図は第１図におけろＩ−ｆＩ線に沿う
概略断面図、第８図は第１図１こおける■−■線断面図
、第４図は作用説明図である。 １・・・液圧モータ　　２・・・ハーモニックＭｔ　速
１ｆｆ４・・・ケ−シ：／　り２２・・・サーキュラ・
スプライン　　２４・・・フレクスプライン ２５・・・ウェーブジェネレータ ２６・・・支持部材　　３ｏ・・・モータ収容室３２・
・・電磁ブレーキ　　３５１．・アーマチュア３８・・
・励磁コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リング状のサーキュラ・スプラインを支持する支持部材
   とこの支持部材１こ開口端を臨接させてＢＵ記サーキュ
   ラ・スプラインの内側に配設されウェーブジェネレータ
   Ｉこ付勢されてＱＵ記のサーキュラ愉スプライン１こ噛
   合するカップ状のフレクスプラインとを用いてモータ収
   容室を形成゛したハーモニック減速機と、この減速機の
   支持部材ｌこ支軸を固着するとともｆここの支軸周り、
   ｆこ回転するケーシングを６ｔｌ記モータ収容室内に配
   置しこのケーシングにＯｕ記ウェーブジェネレータを設
   けてなる液圧モータと、Ｏｉｌ記モータ収容室内ｌこ配
   設され前記液圧モータのケーシングが０■記支持部材１
   こ対して停止するようｌこ制動をかけるための電磁ブレ
   ーキとを具備してなる原動装置であって、前記電磁−ブ
   レーキの励磁コイルＳこ対向配置したアーマチュア１こ
   対する磁束を強化するための非磁性体を前記励磁コイル
   の周辺１こ配設し１こことを特徴とするブレーキ付原動
   装置。