专利名称：旋转电机、机器人、旋转电机的制造方法、中空轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有中空旋转轴的旋转电机、具备该旋转电机的机器人、旋转电机的制造方法以及中空轴。
背景技术：
在以往的旋转电机中，已知将旋转轴做成中空结构的技术，以便可使配线等在其内部穿过(例如参照专利文献1)。专利文献1 日本实公平7-42215号公报(第3图)
发明内容
一般情况下，在旋转电机的组装工序中要进行将转子等压入于旋转轴的作业。通常，在压入作业时，通过支撑旋转轴的轴端来承受推压力，但是此时，由于压入部位与支撑部位的距离较大，所以在旋转轴上有可能产生压曲等变形或偏斜。尤其在中空旋转轴的情况下，与实芯的旋转轴相比，由于刚性较弱，所以担心旋转轴会变形。本发明的目的在于，提供在将转子压入于中空旋转轴的外周部时可防止旋转轴变形或偏斜的旋转电机、机器人、旋转电机的制造方法以及中空轴。为了达到上述目的，本发明是一种以场磁铁和电枢的任一方为转子、以另一方为定子的旋转电机，具备中空结构的旋转轴，在其外周部上压入有包括所述转子的压入部件， 所述旋转轴在内周部具有可卡合夹具的卡合部。本发明的旋转电机具备中空结构的旋转轴，在其外周部上压入有包括转子的压入部件。该旋转轴在内周部具有可卡合夹具的卡合部。由此，在旋转电机的组装工序中，在将转子、轴承等压入部件压入于旋转轴的外周部时，可利用插入旋转轴内周部的夹具来支撑旋转轴。此时，由于是利用插入旋转轴内部的夹具来支撑旋转轴，所以，与压入时利用轴端来支撑旋转轴的情况相比，可以使压入部位与支撑部位的距离较小。因此，能够防止在旋转轴上产生压曲等变形或偏斜。而且，由于在压入时可以施加较大的载荷，所以能够将转子、 轴承等压入部件切实安装在旋转轴上。优选所述卡合部为在所述内周部的整个周向上连续或非连续形成的凹部。卡合部作为凹部形成于旋转轴的内周部。由此，可使夹具切实卡合。而且，凹部是在内周部的整个周向上连续或非连续形成的。由此，可以使夹具卡合在凹部的整个周向上或者周向上的多处。其结果，在可以增大旋转轴的支撑面积的同时，还能够在周向上不偏重地稳定地支撑旋转轴。另外，优选所述凹部形成在所述内周部的与所述压入部件对应的轴向位置附近。通过将凹部形成在内周部的与压入部件对应的轴向位置附近，能够尽量使压入部位与支撑部位的距离缩小。由此，可更加切实地防止在旋转轴上产生变形或偏斜。
另外，优选所述压入部件从轴向一侧压入于所述旋转轴，所述凹部在与所述轴向一侧对应的一侧具有与所述旋转轴的轴心大致垂直的卡合端面。由于凹部在与轴向一侧对应的一侧具有与旋转轴的轴心大致垂直的卡合端面，因此，卡合于凹部的夹具与卡合端面抵接，因压入而作用在旋转轴上的力可利用与该力的方向大致垂直的面来承受。因此，能够稳定地支撑旋转轴。另外，优选所述凹部被形成为其深度从所述轴向一侧朝向轴向另一侧逐渐变浅。在本发明的旋转电机中，在压入作业时，夹具从轴向另一侧插入旋转轴的内周部。 而且，例如在夹具的爪部扩展直径而卡合于凹部，且旋转轴受到支撑的状态下，转子等压入部件从轴向一侧压入。当压入作业结束后，夹具的爪部则收缩直径，解除与凹部的卡合，夹具被朝向轴向另一侧从旋转轴内拔出。此时，凹部被形成为其深度从轴向一侧朝向另一侧逐渐变浅。由此，例如，在夹具的爪部为可在径向上弹性变形的结构时，在使爪部弹性收缩直径的状态下，当夹具插入旋转轴的内周部并挤入至凹部时，爪部能够根据凹部的形状逐渐扩展直径，自动卡合于凹部。 而且，在压入作业结束且夹具被朝向轴向另一侧拔出时，由于爪部根据凹部的形状逐渐收缩直径，所以爪部与凹部的卡合自动解除，可容易地原样将夹具拔出。如此，由于不再需要压入作业中夹具爪部的收缩直径及扩展直径的各步骤，所以可提高作业效率，大幅度缩短作业所需时间。另外，优选一体具有减速机部，所述旋转轴兼作所述减速机部的输入轴。根据本发明，即使是为了使旋转电机与减速机为一体化构成而在形状、组装上受限的减速机一体型的旋转电机，在将转子、轴承等压入部件压入于旋转轴时，也能够防止在旋转轴上产生压曲等变形或偏斜。另外，优选所述转子具有具备使所述旋转轴产生转矩的磁铁的转子轭铁，所述转子轭铁压入于所述旋转轴的外周部。根据本发明，在将转子轭铁压入于旋转轴时，可以防止在旋转轴上产生压曲等变形或偏斜。而且，由于在压入时可以施加较大的载荷，所以能够将转子轭铁切实安装在旋转轴上。另外，优选还具备将所述转子支撑为可以旋转的轴承，所述轴承压入于所述旋转轴的外周部。根据本发明，在将轴承压入于旋转轴时，可以防止在旋转轴上产生压曲等变形或偏斜。而且，由于在压入时可以施加较大的载荷，所以能够将轴承切实安装在旋转轴上。另外，优选所述转子轭铁具备薄壁部，大致呈圆盘形；及厚壁部，具有比所述薄壁部长的轴向尺寸，在该薄壁部的径向内侧被设置为比该薄壁部至少向轴向一侧突出，并固定于所述旋转轴的外周，所述轴承设置在所述转子轭铁的所述厚壁部中在所述轴向上突出的突出部分的径向外侧，将所述厚壁部支撑为可以旋转。本发明的旋转电机具有具备旋转轴和转子轭铁的转子。转子轭铁固定在旋转轴上，配置在转子轭铁上的磁铁通过来自定子侧的磁通而产生转矩，转子由此进行旋转。此时，转子轭铁具有轴向尺寸较短的大致呈圆盘形的薄壁部，和轴向尺寸较长的厚壁部。厚壁部设置为比薄壁部向轴向的至少一侧突出。换言之，薄壁部呈在轴向上比厚壁部凹陷的形状，轴向尺寸较短，被薄壁化。在本发明中，在厚壁部的突出部分的径向外侧，即，在上述薄壁部所薄壁化的部分设置轴承，通过该轴承，将转子轭铁的厚壁部支撑为可以旋转。如此，通过将轴承设置在利用轴向尺寸较短的薄壁部的凹陷形状所空开的空间，从而不需要为了配置轴承而另行确保轴向空间。其结果，与如下结构相比，即，像在轴向上并排配置轴承和转子轭铁并利用轴承来支撑旋转轴的情况那样，需要用于配置轴承的轴向空间的结构，可以减小旋转电机整体的轴向尺寸，实现旋转电机小型化。另一方面，转子轭铁与旋转轴的安装刚性跟转子轭铁与旋转轴的接触面积的大小相对应，接触面积减小则降低。在本发明中，如上所述，为了配置轴承，缩短了转子轭铁的薄壁部的轴向尺寸，而另一方面，使转子轭铁的厚壁部比薄壁部突出，增长了轴向尺寸。由此， 即使在力图实现上述小型化的情况下，也能够在不减小厚壁部与旋转轴的接触部位的轴向尺寸的情况下，确保相同的程度。在此，在直径相同的条件下，转子轭铁与旋转轴的接触面积为，轴向尺寸越长则越大，轴向尺寸越短则越小。因此，如上所述，通过确保厚壁部与旋转轴的接触部位的轴向尺寸，能够防止转子轭铁与旋转轴的接触面积减小，可防止转子轭铁与旋转轴的安装刚性降低。如此，根据本发明的旋转电机，能够不降低转子轭铁与旋转轴的安装刚性，实现整体小型化。另外，优选所述转子轭铁在所述薄壁部的径向最外周的边缘部具备所述磁铁。在利用设置于转子轭铁最外周的磁铁来产生转矩的结构中，磁铁周围产生的磁通几乎不会到达径向中心部。因此，即便使离最外周的磁铁的径向距离较大的转子轭铁的厚壁部的形状为在轴向上突出的形状，或者设置轴承，也几乎不会造成磁性影响。其结果，通过像本发明这样，应用在将磁铁设置在薄壁部的径向最外周的边缘部的结构中，能够不对磁性能产生影响，实现整体小型化。另外，优选所述转子轭铁的所述厚壁部在径向最内周部具备轭铁侧键槽，其收纳用于与所述旋转轴传递转矩的键，所述旋转轴在外周部上的位于所述转子轭铁的所述厚壁部的所述突出部分的径向内侧的部位，具备收纳所述键的旋转轴侧键槽。旋转轴侧键槽位于厚壁部的突出部分即设置有轴承的部分的径向内侧。由此，因为是由轴承来支撑通过键而在旋转轴与转子轭铁之间传递转矩的部位，所以，可实现稳定的转矩传递。为了达到上述目的，本发明还是一种机器人，具备机器人臂，机器人臂具有多个连杆；多个关节，其将所述多个连杆中相邻的连杆彼此连结为可以弯曲；及驱动器，其产生对于驱动对象的所述连杆的驱动力，所述驱动器为上述第1至第11个发明中任意一项所述的旋转电机。本发明的机器人具有多关节结构的机器人臂，多个连杆被多个关节连结为可以弯曲。通过将驱动器产生的驱动力传递给驱动对象的连杆，机器人臂可以做出各种姿势。配置在机器人臂上的驱动器具有具备旋转轴和转子轭铁的转子。转子轭铁固定于旋转轴，配置在转子轭铁上的磁铁通过来自定子侧的磁通而产生转矩，转子由此进行旋转。此时，转子轭铁具有轴向尺寸较短的大致呈圆盘形的薄壁部，和轴向尺寸较长的厚壁部。厚壁部设置为比薄壁部向轴向的至少一侧突出。换言之，薄壁部呈在轴向上比厚壁部凹陷的形状，轴向尺寸较短，被薄壁化。在本发明中，在厚壁部的突出部分的径向外侧， 即，在上述薄壁部所薄壁化的部分设置轴承，通过该轴承，将转子轭铁的厚壁部支撑为可以旋转。如此，通过将轴承设置在利用轴向尺寸较短的薄壁部的凹陷形状所空开的空间，从而不需要为了配置轴承而另行确保轴向空间。其结果，与如下结构相比，即，像在轴向上并排配置轴承和转子轭铁并利用轴承来支撑旋转轴的情况那样，需要用于配置轴承的轴向空间的结构，可以减小驱动器整体的轴向尺寸，实现驱动器小型化。另一方面，转子轭铁与旋转轴的安装刚性跟转子轭铁与旋转轴的接触面积的大小相对应，接触面积减小则降低。在本发明中，如上所述，为了配置轴承，缩短了转子轭铁的薄壁部的轴向尺寸，而另一方面，使转子轭铁的厚壁部比薄壁部突出，增长了轴向尺寸。由此， 即使在力图实现上述小型化的情况下，也能够在不减小厚壁部与旋转轴的接触部位的轴向尺寸的情况下，确保相同的程度。在此，在直径相同的条件下，转子轭铁与旋转轴的接触面积为，轴向尺寸越长则越大，轴向尺寸越短则越小。因此，如上所述，通过确保厚壁部与旋转轴的接触部位的轴向尺寸，能够防止转子轭铁与旋转轴的接触面积减小，可防止转子轭铁与旋转轴的安装刚性降低。如此，根据本发明，能够不降低转子轭铁与旋转轴的安装刚性，实现驱动器小型化。通过将该驱动器设置在机器人臂上，能够使机器人臂小型化。为了达到上述目的，本发明还是一种以场磁铁和电枢的任一方为转子、以另一方为定子的旋转电机的制造方法，具有卡合步骤，使插入中空结构的旋转轴内部的夹具卡合在所述旋转轴的内周部；及压入步骤，在所述夹具卡合在所述内周部的状态下，将包括所述转子的压入部件压入于所述旋转轴的外周部。根据本发明的旋转电机的制造方法，在将转子、轴承等压入部件压入于旋转轴的外周部时，可利用插入旋转轴内部且卡合在其内周部的夹具来支撑旋转轴。此时，由于是利用插入旋转轴内部的夹具来支撑旋转轴，所以，与压入时利用轴端来支撑旋转轴的情况相比，可以使压入部位与支撑部位的距离较小。因此，能够防止在旋转轴上产生压曲等变形或偏斜。而且，由于在压入时可以施加较大的载荷，所以，可以将转子、 轴承等压入部件切实安装在旋转轴上。为了达到上述目的，本发明还是一种在外周部上压入有压入部件的中空轴，所述中空轴在内周部具有可卡合夹具的卡合部。根据本发明的中空轴，在将压入部件压入于外周部时，可以利用插入中空轴内部且卡合在其内周部的夹具来支撑中空轴。此时，由于是利用插入中空轴内部的夹具来支撑中空轴，所以，与压入时利用轴端来支撑中空轴的情况相比，可以使压入部位与支撑部位的距离较小。因此，能够防止在中空轴上产生压曲等变形或偏斜。而且，由于在压入时可以施加较大的载荷，所以，可以将压入部件切实安装在中空轴上。根据本发明，在将转子压入于中空旋转轴的外周部时，可以防止旋转轴变形或偏斜。
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的旋转电机的整体结构的纵向剖视图。图2是用于说明夹具卡合于形成在轴的内周部的凹部时的动作的剖视图。图3是表示第1对比例的旋转电机的整体结构的纵向剖视图。图4是表示一例凹部为其他形状的旋转电机的整体结构的纵向剖视图。
图5是用于说明在凹部为其他形状的情况下夹具卡合于凹部时的动作的剖视图。图6是表示本发明的第2实施方式涉及的旋转电机的整体结构的纵向剖视图。图7是表示第2对比例的旋转电机的整体结构的纵向剖视图。图8是表示磁铁周围产生的磁通的状态的概念图。图9是表示将本发明的旋转电机应用在机器人臂上的变形例的透视图。符号说明1-旋转电机；IA-旋转电机；IB-旋转电机；3-减速机部；10-定子(电枢)；20-转子(场磁铁、压入部件)；21-转子轭铁；22-磁铁；23-转子轭铁；23A-薄壁部；23B-厚壁部；2;3Ba-突出部分；24-轭铁侧键槽；30-轴(旋转轴)；30A-轴(旋转轴)；32-轴侧键槽 (旋转轴侧键槽)；33-凹部(卡合部)；33A-凹部(卡合部)；33a-卡合端面；34-内周部； 50-轴承(压入部件)；60-键；83-旋转部(压入部件)；90-夹具；90A-夹具；100-机器人臂；AX-轴心。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。<第1实施方式>首先，对本发明的第1实施方式进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式涉及的旋转电机1的整体结构的纵向剖视图。 如图1所示，在此例中，本实施方式的旋转电机是作为一般工业用机械的动力源所使用的所谓AC伺服马达，其具有马达部2、减速机部3和编码器部4。(A)马达部的构成马达部2具有定子10和转子20。定子10具有固定于机架11内侧的定子铁心12 ；设置于定子铁心12的线圈骨架 13 ；及由卷绕在线圈骨架13上的电气绕线构成的线圈14。在本实施方式中，该定子10构成技术方案中记载的电枢。转子20具有转子轭铁21，从轴向一侧(图1中左侧)压入于轴30的外周部；及永久磁铁22，设置在该转子轭铁21的径向最外周的边缘部，用于使轴30产生转矩。该永久磁铁22配置为隔着间隙与上述线圈14相对。在本实施方式中，该转子构成技术方案中记载的场磁铁。轴30为中空结构，轴盖31穿过其内部。利用该轴盖31，可以保护通过轴30的中空部分的引线等，防止其受损。利用从轴向一侧(图1中左侧)压入于轴30的外周部且设置于机架11的轴承座部Ila的轴承50，轴30的轴向一侧(图1中左侧)的外周侧被支撑为可以旋转。另外，轴30构成各技术方案中记载的旋转轴。另外，在本例中，转子轭铁21在径向最内周部的轴向整个尺寸上，具有轭铁侧键槽对。与之相对应，轴30在外周部上的位于上述轭铁侧键槽M的部位，具有轴侧键槽32。 在这些轴侧键槽32与轭铁侧键槽M之间，收纳有用于在轴30与转子轭铁21之间传递转矩的键60。其结果，转子轭铁21、键60的轴向(图1中的左右方向)位置大致相同，在图 1中的上下方向上，这些大致排列配置在一条直线上。在轴30上的转子轭铁21的轴向另一侧(图1中右侧)的外周部，设置有油封40。 该油封40是为了防止后述的减速机部3的柔性轴承74的润滑脂浸入马达部2。油封40被固定于负荷侧托架75上的油封座41所支撑。在上述构成的马达部2中，由于通电的线圈14产生磁通，从而永久磁铁22产生转矩，转子轭铁21和轴30因该转矩而进行旋转。(B)减速机部的构成旋转电机1 一体具有减速机部3。减速机部3为公知的谐波减速机，其具有波发生器71、刚性齿轮72和柔性齿轮73。波发生器71与轴30形成为一体，即，轴30构成兼作减速机部3的输入轴。该波发生器71例如是在椭圆形凸轮盘(未图示)的外周上安装有柔性轴承74的构件。柔性齿轮73例如是在外周上刻有齿槽的薄壁圆筒形的金属弹性体(未图示)，在其内部嵌入上述波发生器71，弯曲为椭圆形。刚性齿轮72例如是具有刻有齿槽的圆形内周的厚壁圆环状的刚体(未图示)，其固定于负荷侧托架75的内周部，负荷侧托架75固定在机架11的减速机部3侧。而且，刚性齿轮72内周的齿槽与柔性齿轮73外周的齿槽啮合。在上述构成的减速机部3中，柔性齿轮73弯曲为椭圆形，因此，其齿槽在相当于椭圆的长轴处与刚性齿轮72的齿槽啮合，在相当于椭圆的短轴处，两者脱开。因此，当波发生器71随着轴30 —起旋转时，则通过波发生器71被从内周侧驱动的柔性齿轮73的齿槽与位于其外周侧的刚性齿轮72的齿槽在依次啮合的同时，柔性齿轮73根据与刚性齿轮72的齿数之差而相对于刚性齿轮72旋转。在柔性齿轮73上固定有输出轴76，其结果，轴30的旋转则按照根据柔性齿轮73和刚性齿轮72的齿数差的减速比进行减速，并从输出轴76输出ο而且，由固定于柔性齿轮73的输出轴76和上述负荷侧托架75构成了公知的交叉滚子轴承。即，输出轴76作为交叉滚子轴承的内圈发挥作用，负荷侧托架75作为交叉滚子轴承的外圈发挥作用。而且，在这些输出轴76与负荷侧托架75之间，夹置有交叉滚子轴承的滚子部件77。而且，在柔性齿轮73的与输出轴76相反的一侧，固定有轴承座78，通过设置于该轴承座78的轴承79，轴30的减速机部3侧(图1中右侧)的端部被支撑为可以旋转。(C)编码器部的构成编码器部4具有磁性检测元件81，安装于机架11的编码器部4侧(图1中的左侧)；后轭82，设置在该磁性检测元件81的径向外周侧；及旋转部83，从轴向一侧(图1中左侧)通过压入而安装在轴30的编码器部4侧的端部，例如具备永久磁铁(未图示)。在旋转部83的永久磁铁上，形成有1对或多对磁路(未图示)。通过用由MR元件、霍尔元件构成的磁性检测元件81来检测该永久磁铁的磁场，从而检测出轴30的旋转位置。后轭82例如由磁性材料构成，具有将旋转部83的永久磁铁的磁通集中在径向上的作用。磁性检测元件81位于旋转部83的径向外周，呈夹在后轭82与旋转部83的永久磁铁之间的构成，能够使磁通有效地通过磁性检测元件81。而且，为了避免与旋转部83接触，机架11在上述磁性检测元件81的附近部位呈现向转子轭铁21侧弯曲的形状(弯曲部 lib)。上述轴承50设置在比机架11的该弯曲部lib更靠向径向内侧的位置。另外，在上述内容中，作为编码器部4，使用磁编码器进行了说明，但是，只要是能够检测出轴30的旋转位置的构件，采用光学编码器等其他手法也可以。
(D)轴的构成在轴30的内周部34上形成有可卡合夹具90的凹部33。凹部33形成在内周部 34的与压入部件对应的轴向位置附近。而且在本实施方式中，如上所述，虽然压入于轴30 的压入部件为转子20、轴承50及旋转部83等，但是，由于设置有这些压入部件的轴30的部位比其他部分薄，难以确保充分的卡合面积，因此，通过在比该部分厚的与油封40相同的轴向位置上形成，从而呈使凹部33尽量靠近压入部件侧的构成。其结果，凹部33位于轴 30的大致轴向中心部。并且此时，构成凹部33不设置在轴30的减速机构成部分(波发生器71部分)。由此，可以避免减速机构成部分的轴30变形，防止减速机部3性能下降。凹部33在轴30的内周部34的整个周向上连续形成。凹部33的断面形状呈大致矩形，在与轴向一侧(图1中左侧)对应的一侧，具有与轴30的轴心AX大致垂直的卡合端面33a。并且，凹部33相当于技术方案中记载的卡合部。而且，当与轴30的压入部件对应的轴向位置的部位具有可充分确保夹具90的卡合面积的厚度时，凹部33也可以设置在比图1所示的位置更靠近轴向一侧(图1中左侧) 的位置。另外，凹部33不一定需要连续形成，例如，也可以是在周向上等间隔配置的非连续的凹部。(E)旋转电机的组装步骤针对上述构成的一例旋转电机1的组装步骤进行说明。首先，将轴承79压入于轴30的轴向另一侧(图1中右侧)端部。另一方面，通过将螺栓(未图示)连结于螺栓孔 78a，从而将轴承座78相对于减速机部3的输出轴76进行固定。其次，将轴30和轴承79 构成的轴体的轴向另一侧插入减速机部3。此时，轴体的轴承79安装在轴承座78所具有的配合处。而且，通过调整轴30与减速机部3的位置，轴30则与减速机部3安装为一体。然后，从与减速机部3成为一体的轴30的轴向一侧，将内周侧安装有油封40的油封座41插入并进行固定。在此状态下，夹具90从轴向另一侧插入轴30内部，并卡合在内周部34。而且，从轴30的轴向一侧，依次压入并固定转子20 (转子轭铁21)、轴承50及旋转部83等压入部件。当压入作业结束后，则解除夹具90的卡合，夹具90被朝向轴向另一侧从轴30内拔出。在上述组装步骤中，将插入轴30内部的夹具90卡合在内周部34的步骤相当于技术方案中记载的卡合步骤，在夹具90卡合在内周部34的状态下，将转子20、轴承50及旋转部83等压入部件压入于轴30外周部的步骤相当于压入步骤。(F)夹具的卡合动作图2是剖视图，用于说明在上述卡合步骤中夹具90卡合于形成在轴30的内周部 34上的凹部33时的动作，图2(a)表示卡合前的状态，图2 (b)表示卡合后的状态。如图2所示，夹具90是其外径rl比轴30的内径r2小的圆柱形构件，可插入轴30 的内侧。夹具90在顶端部具有在周向上分为多个(例如4个)的脚部91，各脚部91在顶端部具有向径向外侧突出的爪部92。各脚部91通过设置于夹具90的径向中心部的定程构件93的轴向(图2中左右方向)的进退动作，从而在径向上弹性变形，进行扩展或缩小动作。在定程构件93的轴向另一侧(图2中右侧)，设置有螺合于形成在脚部91的基端部的螺纹孔94的螺栓95，在定程构件93的轴向一侧(图2中左侧)，设置有用于使定程构件 93旋转的头部96。
如图2(a)所示，在卡合前，减少螺栓95在螺纹孔94中的螺合量，使定程构件93 处在较为远离脚部91的基端部的状态。此时，爪部92为收缩直径的状态，其外径与夹具90 的外径rl基本相同，S卩比轴30的内径r2小。在此状态下，夹具90从轴向另一侧(图2中右侧)插入轴30的内侧。如图2 (b)所示，在夹具90的爪部92到达轴30的凹部33的位置，经头部96使定程构件93旋转，增加螺栓95在螺纹孔94中的螺合量，使定程构件93处在较为接近脚部91 的基端部的状态。由此，爪部92会扩展直径，进入凹部33内与卡合端面33a卡合。其结果， 在将转子20、轴承50及旋转部83等压入部件从轴向一侧(图2中左侧)压入于轴30时， 卡合于凹部33的夹具90的爪部92与卡合端面33a抵接，可承受因压入而作用在轴30上的力。而且，在压入作业结束后，夹具90再次成为图2(a)所示的状态，解除与凹部33的卡合，夹具90被朝向轴向另一侧(图2中右侧)从轴30内拔出。在如上构成的本实施方式的旋转电机1中，具有以下所示的效果。即，旋转电机1 具有中空结构的轴30，在其外周部上压入有转子20、轴承50及旋转部83等压入部件，该轴 30在内周部34具有可卡合夹具90的凹部33。由此，在旋转电机1的组装工序中，在将转子20等压入部件压入于轴30的外周部时，可利用插入轴30内周部34的夹具90来支撑轴 30。由此，可防止轴30产生压曲等变形或偏斜。用于说明该作用的对比例如图3所示。另外，在图3中，与上述图1同等的部分标有相同的符号。在图3所示的第1对比例涉及的旋转电机1'中，轴30'在内周部34不具有凹部 33。其结果，在压入作业时，利用轴向另一侧(图3中右侧)的轴端来支撑轴30'。在旋转电机1'中，由于在轴30'的轴向另一侧设置有减速机部3的轴承座78、输出轴76，因此， 作为利用轴端来支撑轴30'的方式的一个例子，例如如图3所示，可以考虑利用固定减速机用的螺栓孔78a，采用多个销P等来进行支撑。如此，在利用轴向另一侧的轴端支撑轴30'的情况下，由于压入部位(在此例中为转子轭铁21的压入部位)与支撑部位的距离Dl比较大，因此，在压入时，轴30'上有可能产生压曲等变形或偏斜。而且，采用销P进行支撑时，由于轴端的支撑面积小，因此支撑会不稳定，不能切实将压入部件压入，而且，在施加较大载荷时，还可能产生销P变形的问题。假设不使用销P，而利用减速机部3来承受力进行压入时，则存在载荷作用在轴承79上导致该轴承79出现压痕的问题。对此，在本实施方式中，由于是利用插入轴30内部的夹具90来进行支撑，所以，如图1所示，可以使压入部位(在此例中为转子轭铁21的压入部位)与支撑部位的距离D2较小。因此，可以防止在轴30上产生压曲等变形或偏斜。而且，由于在压入时可以施加较大的载荷，所以，可以将转子20、轴承50及旋转部83等压入部件切实安装在轴30上。并且， 由于不像上述第1对比例那样采用销P，所以不会产生销P变形等，而且由于载荷不作用在轴承79上，所以也不会产生压痕。另外，在本实施方式中，尤其是凹部33是在轴30内周部34的整个周向上连续形成的。由此，可以使夹具90卡合在凹部33的整个周向上。其结果，在可以增大轴30的支撑面积的同时，还能够在周向上不偏重地稳定地支撑轴30。另外，在本实施方式中，尤其是将凹部33形成在轴30内周部34的与压入部件对应的轴向位置附近。由此，能够尽量使压入作业时的压入部位与支撑部位的距离D2缩小。 由此，可更加切实地防止在轴30上产生变形或偏斜。并且，通过不在轴30的减速机构成部分设置凹部33，来回避减速机构成部分的轴30变形，可防止减速机部3的性能降低。另外，在本实施方式中，尤其是由于凹部33在与轴向一侧对应的一侧具有与轴30 的轴心AX大致垂直的卡合端面33a，因此卡合于凹部33的夹具90与卡合端面33a抵接，因压入而作用在轴30上的力可利用与该力的方向大致垂直的面来承受。因此，能够稳定地支撑轴30。另外，在本实施方式中，尤其是旋转电机1 一体具有减速机部3。由此，即使是为了使旋转电机与减速机如本实施方式所示为一体化构成而在形状、组装上受限的减速机一体型的旋转电机1，在将转子20等压入部件压入于轴30时，也能够防止在轴30上产生压曲等变形或偏斜。并且，在上述第1实施方式中凹部33的断面形状呈矩形，但是，如果具有卡合端面 33a，则也可以是其他形状。图4是表示一例凹部为其他形状的旋转电机IA的整体结构的纵向剖视图。另外，在图4中，与上述图1同等的部分标有相同的符号。如图4所示，本变形例的旋转电机IA的轴30A的凹部33A被形成为，其深度从轴向一侧(图4中左侧)朝向轴向另一侧(图4中右侧)逐渐变浅，即被形成为断面大致呈三角形。本变形例的凹部33A的形状尤其在夹具的爪部为可在径向上弹性变形的结构的情况下有效。关于该内容，现使用图5进行说明。图5是用于说明爪部92A可在径向上弹性变形的夹具90A在卡合于形成在轴30A内周部34的凹部33A时的动作的剖视图，图5 (a) 表示卡合前的状态，图5 (b)表示卡合开始时的状态，图5 (c)表示卡合结束时的状态。另外， 在图5中，与上述图2同等的部分标有相同的符号。本变形例的夹具90A在顶端部具有在周向上分为多个(例如4个)的脚部91A，在初始状态下，爪部92的外径比夹具90A的外径rl以及轴30的内径r2大(图5 (c)所示的状态)。各脚部91A为可在径向上弹性变形的结构，通过在顶端部向径向内侧施加力，各脚部91则进行径向缩小动作(图5 (a)、(b)所示的状态)。即，首先如图5 (a)所示，在使各脚部9IA弹性收缩直径的状态下，将夹具90A插入轴30的内侧。其次，如图5 (b)所示，当夹具90A的爪部92插入至轴30的凹部33A时，各脚部91A则根据凹部33A的形状逐渐扩展直径。而且，如图5(c)所示，当爪部92的端部到达凹部33A的卡合端面33a时，各脚部91A则张开，爪部92卡合于凹部33A。如此，可使夹具90A自动卡合于凹部33A。而且，在压入作业结束并将夹具90A朝向轴向另一侧拔出时， 由于各脚部91A根据凹部33A的形状而逐渐收缩直径，所以爪部92与凹部33A的卡合自动解除，可容易地原样将夹具90A拔出。如上所述，根据本变形例，由于不需要使用前述第1实施方式那样的定程构件93 对夹具爪部进行收缩直径及扩展直径的作业，所以可提高作业效率，大幅度缩短作业所需时间。〈第2实施方式〉其次，对本发明的第2实施方式进行说明。并且，在第2实施方式中，省略与第1 实施方式相同部分的说明，以不同部分为中心进行说明。
图6是表示本发明的第2实施方式涉及的旋转电机IB的整体结构的纵向剖视图。 在图6中，本实施方式的转子轭铁23具有薄壁部23A，具有比较短的轴向尺寸to，大致呈圆盘形；厚壁部23B，具有比薄壁部23A长的轴向尺寸ti。薄壁部23A在其径向最外周的边缘部具备永久磁铁22。厚壁部2 在薄壁部23A 的径向内侧被设置为比该薄壁部23A至少向轴向一侧(在此例中为图6中左侧)突出，通过压入而固定于轴30的外周部。在厚壁部2 上，比上述薄壁部23A突出的突出部分23Ba 被轴承50支撑为外周侧可以旋转。即，换言之，薄壁部23A呈在轴向上比厚壁部23B凹陷的形状，在突出部分23Ba的径向外侧，即上述薄壁部23A的薄壁化的部分，设置有轴承50。另外，在此例中，厚壁部2 在径向最内周部的轴向整个尺寸上，具备轭铁侧键槽 M。与之相对应，轴30在外周部上的位于上述突出部分23Ba的径向内侧的部位，具备轴侧键槽32 (旋转轴侧键槽)。在这些轴侧键槽32与轭铁侧键槽M之间，收纳有用于在轴30 与转子轭铁23之间传递转矩的键60。其结果，轴承50、突出部分23Ba、键60的轴向(图6 中的左右方向)位置基本相同，在图6中的上下方向上，这些大致排列配置在一条直线上。关于上述以外的构成，与前述的第1实施方式相同。在如上构成的本实施方式的旋转电机IB中，具有以下所示的效果。S卩，在旋转电机IB中，转子轭铁23具有轴向尺寸to较短的大致呈圆盘形的薄壁部23A，和轴向尺寸ti 较长的厚壁部23B，在薄壁部23A的薄壁化部分，设置有轴承50，将厚壁部2 支撑为可以旋转。如此，通过将轴承50设置在利用轴向尺寸to较短的薄壁部23A的凹陷形状所空开的空间，从而不需要为了配置轴承50而另行确保轴向空间。用于说明该作用的第2对比例如图7所示。另外，在图7中，与上述图6同等的部分标有相同的符号。在图7所示的第2对比例涉及的旋转电机IB'中，转子轭铁23'不具备上述旋转电机IB所示的薄壁部23A及厚壁部23B，呈在整体上具有大致相同的轴向尺寸tm(与上述图6的轴向尺寸ti大致相同。或者略微大些)的圆盘状的形状。其结果，轴承50和转子轭铁23'在轴向(图7中左右方向)上并排配置，轴承50不是支撑转子轭铁23'，而是支撑轴30。此时，由于不形成上述图6的第2实施方式所示的轴承50与转子轭铁23的厚壁部2 在径向上重叠的结构，因此，除了需要上述轴向尺寸tm的转子轭铁23'的空间以外， 还需要用于配置轴承50的轴向尺寸tb。其结果，旋转电机IB'整体的轴向尺寸会大型化。对此，上述实施方式的旋转电机IB通过使前述的轴承50与厚壁部23B为在径向上重叠的结构，从而不需要为轴承50而另行确保轴向空间，可以减小轴向尺寸，所以，(对比图6与图7即可明确)与上述第2对比例的旋转电机IB'相比，可实现小型化。另一方面，转子轭铁23与旋转轴30的安装刚性跟转子轭铁23与轴30的接触面积的大小相对应，接触面积减小则降低。在本第2实施方式的旋转电机IB中，如上所述，为了配置轴承50，缩短了转子轭铁23的薄壁部23A的轴向尺寸to，而另一方面，使厚壁部2 比薄壁部23A突出，增长了轴向尺寸ti。由此，即使在力图实现上述小型化的情况下，也能够在不减小厚壁部2 与轴30的接触部位的轴向尺寸的情况下，确保相同的程度。在直径相同的条件下，转子轭铁23与轴30的接触面积为，轴向尺寸越长则越大，轴向尺寸越短则越小。因此，如上所述，通过确保厚壁部2 与轴30的接触部位的轴向尺寸，可防止转子轭铁23与轴30的接触面积减小，可防止转子轭铁23与轴30的安装刚性降低。如上所述，根据本第2实施方式的旋转电机1B，能够不降低转子轭铁23与轴30的安装刚性，实现整体小型化。而且，由于可使轴承50大型化，所以还具有可延长轴承寿命的效果。另外，在本实施方式中，尤其是在转子轭铁23的薄壁部23A的最外周部设置有磁铁22。其具有以下意义，即，在如此利用设置于转子轭铁23最外周的磁铁22产生转矩的结构的情况下，如概念性地在图8中所示出的那样，在磁铁22的周围产生的磁通B几乎不会到达转子轭铁23的径向中心部。因此，如上所述，即便使距离最外周的磁铁22的径向距离较大的转子轭铁23的厚壁部2 的形状为在轴向上突出的形状，或者在该突出的突出部分 23Ba上设置轴承50，也几乎不会造成磁性影响。因此，本第2实施方式的旋转电机IB不会对磁性能产生影响，可以实现整体小型化。另外，在本实施方式中，尤其是轴侧键槽32位于转子轭铁23的厚壁部2 的突出部分23Ba、即设置有轴承50的部分的径向内侧。由此，如前所述，轴承50、突出部分23Ba、 键60的轴向位置大致相同，这些大致排列配置在一条直线上。其结果，因为是由轴承50来支撑通过键60而在轴30与转子轭铁23之间传递转矩的部位，所以，可实现稳定的转矩传递。另外，本发明并不局限于上述第1及第2实施方式，在不脱离其宗旨以及技术思想的范围内可进行各种变形。以下，依次对那样的变形例进行说明。(1)应用于机器人时图9是表示将上述实施方式的旋转电机1、1A、1B应用于机器人的动力源时的该机器人的多关节型机器人臂100的透视图。如图9所示，配置在该机器人上的机器人臂100具有多个(在此例中为5个)连杆Ll L5 ；多个关节Sl S6，其将这5个连杆Ll L5中相邻的连杆L彼此、以及连杆Ll 与固定部101连结为可以弯曲；及驱动器Al A6，其产生对于驱动对象的连杆Ll L5的驱动力。此时，作为驱动器Al A6，可以采用上述实施方式的旋转电机1、1A、1B。通过将驱动器Al A6产生的驱动力传递给驱动对象的连杆Ll L5，机器人臂100可以做出各种姿势。在本变形例中，如前所述，通过使用防止在压入时轴30产生变形或偏斜的、或者小型化的驱动器Al A6，可以实现机器人臂100小型化等。而且，能够如前所述在驱动器 Al A6上实现稳定的转矩传递的结果是，可以提高机器人臂100的动作可靠性、准确性。(2)其他在上述第1实施方式中，作为可卡合夹具90的卡合部，也可以在轴30的内周部34 设置凸部或台阶部。即使采用这种卡合部，也可以防止轴30产生压曲等变形或偏斜。但是， 此时，由于轴30的内径缩小，所以会妨碍穿过内部的配线等，导致功能变差。因此，作为卡合部，优选形成凹部。另外，在上述第2实施方式中，在图6中只是向转子轭铁23的轴向一侧(图6中左侧)突出，但是并不局限于此，也可以使轴向两侧突出，在双方设置轴承50。此时，可以利用两个轴承50、50将轴30的2处支撑为可以旋转。而且，如此在转子轭铁23的两侧设置轴承50的情况下，在进一步追加油封时还具有可实现小型化的效果。另外，在以上内容中，虽然以定子10为电枢、转子20为场磁铁的旋转电机为例进行了说明，但是反过来，也可以将本发明应用于定子10为场磁铁、转子20为电枢的旋转电机上。另外，在以上内容中，虽然以将本发明应用于搭载有减速机构的马达的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，也可以在未搭载减速机构的马达单体上应用，此时也可以获得同样的效果。另外，在以上内容中，虽然以将本发明应用于搭载有减速机构的马达所构成的旋转电机为例进行了说明，但是并不局限于此，也可以应用于搭载有增速机构的发电机所构成的旋转电机。另外，也可以应用于发电机单体，此时也可以获得同样的效果。另外，在以上内容中，虽然将减速机部3为谐波减速机的情况作为一个例子进行了说明，但是并不局限于此，也可以使用行星减速机、摆线减速机等其他的减速机。另外，在以上内容中，虽然以将本发明应用于旋转电机的轴的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，如果是压入部件压入于具有中空结构的中空轴的外周侧的情况，则本发明也可以应用于旋转电机以外的中空轴，也可以获得同样的效果。另外，除了以上已说明的内容以外，也可以适当组合上述实施方式或各变形例的手法来加以利用。其他不再逐一进行例示，本发明在未脱离其宗旨的范围内可加以各种变更而实施。
权利要求
1.一种旋转电机，其为以场磁铁和电枢的任一方为转子、以另一方为定子的旋转电机， 其特征在于，具备中空结构的旋转轴，在其外周部上压入有包括所述转子的压入部件， 所述旋转轴在内周部具有可卡合夹具的卡合部。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述卡合部为在所述内周部的整个周向上连续或非连续形成的凹部。
3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，所述凹部形成在所述内周部的与所述压入部件对应的轴向位置附近。
4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于， 所述压入部件从轴向一侧压入于所述旋转轴，所述凹部在与所述轴向一侧对应的一侧具有与所述旋转轴的轴心大致垂直的卡合端
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，所述凹部被形成为其深度从所述轴向一侧朝向轴向另一侧逐渐变浅。
6.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，一体具有减速机部，所述旋转轴兼作所述减速机部的输入轴。
7.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子具有具备使所述旋转轴产生转矩的磁铁的转子轭铁，所述转子轭铁压入于所述旋转轴的外周部。
8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，还具备将所述转子支撑为可以旋转的轴承，所述轴承压入于所述旋转轴的外周部。
9.根据权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，所述转子轭铁具备薄壁部，大致呈圆盘形；及厚壁部，具有比所述薄壁部长的轴向尺寸，在该薄壁部的径向内侧被设置为比该薄壁部至少向轴向一侧突出，并固定于所述旋转轴的外周，所述轴承设置在所述转子轭铁的所述厚壁部中在所述轴向上突出的突出部分的径向外侧，将所述厚壁部支撑为可以旋转。
10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述转子轭铁在所述薄壁部的径向最外周的边缘部具备所述磁铁。
11.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述转子轭铁的所述厚壁部在径向最内周部具备轭铁侧键槽，其收纳用于与所述旋转轴传递转矩的键，所述旋转轴在外周部上的位于所述转子轭铁的所述厚壁部的所述突出部分的径向内侧的部位，具备收纳所述键的旋转轴侧键槽。
12.一种机器人，具备机器人臂，机器人臂具有多个连杆；多个关节，其将所述多个连杆中相邻的连杆彼此连结为可以弯曲；及驱动器，其产生对于驱动对象的所述连杆的驱动力，其特征在于，所述驱动器为权利要求1至11中任意一项所述的旋转电机。
13.一种旋转电机的制造方法，其为以场磁铁和电枢的任一方为转子、以另一方为定子的旋转电机的制造方法，其特征在于，具有卡合步骤，使插入中空结构的旋转轴内部的夹具卡合在所述旋转轴的内周部； 及压入步骤，在所述夹具卡合在所述内周部的状态下，将包括所述转子的压入部件压入于所述旋转轴的外周部。
14.一种中空轴，其为在外周部上压入有压入部件的中空轴，其特征在于， 所述中空轴在内周部具有可卡合夹具的卡合部。
全文摘要
本发明为旋转电机、机器人、旋转电机的制造方法、中空轴，在将转子压入于中空旋转轴的外周部时，不使旋转轴产生变形或偏斜。具体为，旋转电机(1)具备中空结构的轴(30)，在其外周部上压入有转子(20)、轴承(50)及旋转部(83)等压入部件，该轴(30)在内周部(34)具有可卡合夹具(90)的凹部(33)。在旋转电机(1)的组装工序中，在将转子(20)等压入部件压入于轴(30)的外周部时，利用插入轴(30)内周部(34)的夹具(90)来支撑轴(30)。
文档编号B25J9/00GK102545467SQ20111034855
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月7日 优先权日2010年11月11日
发明者川上刚史, 青木隆行 申请人:株式会社安川电机