JP2012172726A - Bearing, motor device, and robot device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受、モータ装置及びロボット装置に関する。 The present invention relates to a bearing, a motor device, and a robot device.
例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている。（例えば、特許文献１参照）このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。また、モータ装置は、回転軸を回転駆動させる駆動部と、回転軸を回転可能に支持する軸受とを備える構成となっている（例えば、特許文献２参照）。 For example, a motor device is used as an actuator for driving a turning machine. (For example, refer patent document 1) As such a motor apparatus, the motor apparatus which can generate high torque, such as an electric motor and an ultrasonic motor, is known widely. Moreover, the motor device has a configuration including a drive unit that rotationally drives the rotation shaft and a bearing that rotatably supports the rotation shaft (see, for example, Patent Document 2).
このようなモータ装置において、例えば軸受と回転軸との間に隙間が形成されている場合や、軸受が弾性変形する場合などには、軸受と回転軸とが回転軸の径方向（ラジアル方向）に相対的に移動する場合がある。このような相対移動はモータ装置の安定した駆動の妨げとなる。 In such a motor device, for example, when a gap is formed between the bearing and the rotating shaft, or when the bearing is elastically deformed, the bearing and the rotating shaft are in the radial direction (radial direction) of the rotating shaft. It may move relative to. Such relative movement hinders stable driving of the motor device.
近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいてもトルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。また、例えば上述のようなモータ装置において、軸受と回転軸との間における回転軸の径方向への相対的な変動は回避されることが求められている。 In recent years, motor devices that drive more precise parts such as the joint parts of humanoid robots have been demanded, and even with existing motors such as electric motors and ultrasonic motors, precise and high-precision driving such as torque controllability is required. There is a need for a configuration that can perform the above. Further, for example, in the motor device as described above, it is required to avoid a relative fluctuation in the radial direction of the rotating shaft between the bearing and the rotating shaft.
しかしながら、上述のようなモータ装置の構成においては、例えば、軸受の剛性を大きくすると軸受の回転抵抗が大きくなるために、又は、軸受の回転抵抗を小さくすると軸受の剛性が小さくなるために、軸受と回転軸との間における回転軸の径方向への相対的な変動が生じてしまう場合がある。 However, in the configuration of the motor device as described above, for example, if the bearing rigidity is increased, the bearing rotational resistance increases, or if the bearing rotational resistance is decreased, the bearing rigidity decreases. There may be a case where a relative variation in the radial direction of the rotating shaft occurs between the rotating shaft and the rotating shaft.
以上のような事情に鑑み、本発明は、軸受と回転軸との間での当該回転軸の径方向の相対的な変動を低減することが可能な軸受、モータ装置及びロボット装置を提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, the present invention provides a bearing, a motor device, and a robot device that can reduce the relative fluctuation in the radial direction of the rotating shaft between the bearing and the rotating shaft. With the goal.
本発明の第一の態様に従えば、回転軸の周面に対向する対向面を有する回転軸支持部と、前記周面と前記対向面との間に配置された複数の転動部と、を備え、前記対向面は少なくとも一つの不連続部を有し、前記少なくとも一つの不連続部の少なくとも一部は前記回転軸の軸方向とは異なる方向に形成されている、軸受が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a rotating shaft support portion having an opposing surface facing the peripheral surface of the rotating shaft, a plurality of rolling portions disposed between the peripheral surface and the opposing surface, And the opposing surface has at least one discontinuous portion, and at least a part of the at least one discontinuous portion is formed in a direction different from the axial direction of the rotating shaft. .
本発明の第二の態様に従えば、回転軸を回転駆動させる駆動部と、当該回転軸を回転可能に支持する軸受とを備え、当該軸受として、本発明の第一の態様に従う軸受が用いられているモータ装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, a drive unit that rotationally drives the rotating shaft and a bearing that rotatably supports the rotating shaft are provided, and the bearing according to the first aspect of the present invention is used as the bearing. A motor device is provided.
本発明の第三の態様に従えば、回転軸部材と、当該回転軸部材を回転させるモータ装置とを備え、当該モータ装置として、本発明の第二の態様に従うモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the robot includes a rotating shaft member and a motor device that rotates the rotating shaft member, and the motor device according to the second aspect of the present invention is used as the motor device. An apparatus is provided.
本発明によれば、軸受と回転軸との間での当該回転軸の径方向の相対的な変動を低減することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to reduce the relative fluctuation | variation of the radial direction of the said rotating shaft between a bearing and a rotating shaft.
［第１実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a motor device MTR according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a configuration along the AA ′ cross section in FIG. 1.
図１及び図２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、当該回転軸ＳＦに対して回転駆動力を伝達させる伝達基板ＴＳと、回転駆動力を発生させる駆動基板ＤＳと、伝達基板ＴＳ及び駆動基板ＤＳを保持する軸受基板ＨＳと、駆動基板ＤＳによる回転駆動を制御する制御装置ＣＯＮＴとを有している。モータ装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦに対して伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳ及び軸受基板（軸受）ＨＳが取り付けられた構成である。回転軸ＳＦは、例えば円筒状に形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the motor device MTR includes a rotation shaft SF, a transmission board TS that transmits a rotational driving force to the rotation shaft SF, a driving board DS that generates a rotational driving force, and a transmission It has a bearing substrate HS that holds the substrate TS and the drive substrate DS, and a control device CONT that controls rotational drive by the drive substrate DS. The motor device MTR has a configuration in which a transmission board TS, a driving board DS, and a bearing board (bearing) HS are attached to a rotating shaft SF. The rotating shaft SF is formed in a cylindrical shape, for example.
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。回転軸ＳＦの軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。 Hereinafter, in the description of each drawing, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. An axial direction of the rotation axis SF is defined as a Z-axis direction, and orthogonal directions on a plane perpendicular to the Z-axis direction are defined as an X-axis direction and a Y-axis direction, respectively. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively.
回転軸ＳＦのＺ方向のほぼ中央部には、駆動基板ＤＳが例えば２つ重ねて配置されている。当該２つの駆動基板ＤＳに対してＺ軸方向の両側（＋Ｚ側及び−Ｚ側）には、伝達基板ＴＳが例えば２つずつ重ねて設けられている。２つの駆動基板ＤＳ及び４つの伝達基板ＴＳはそれぞれＺ軸方向において接触しており、基板位置決め部材ＡＬ（図１参照）によって連結されている。 For example, two drive substrates DS are stacked in an approximately central portion in the Z direction of the rotation axis SF. For example, two transmission boards TS are provided so as to overlap each other on both sides (+ Z side and −Z side) in the Z-axis direction with respect to the two drive boards DS. The two drive substrates DS and the four transmission substrates TS are in contact with each other in the Z-axis direction and are connected by a substrate positioning member AL (see FIG. 1).
基板位置決め部材ＡＬの一部は連結体の＋Ｚ方向及び−Ｚ方向にそれぞれはみ出しており、当該はみ出した部分には軸受基板ＨＳが連結されている。このように一体的に設けられた駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳの連結体は、１対の軸受基板ＨＳによって挟みこまれた構成になっている。軸受基板ＨＳは、回転軸ＳＦを回転可能に支持する機能と共に、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳがＺ軸方向にずれないように保持するストッパとしての機能を有している。 Part of the substrate positioning member AL protrudes in the + Z direction and the −Z direction of the coupling body, and the bearing substrate HS is coupled to the protruding portion. The connecting body of the driving board DS and the transmission board TS provided integrally as described above is sandwiched between a pair of bearing boards HS. The bearing substrate HS has a function as a stopper that holds the drive substrate DS and the transmission substrate TS so as not to be displaced in the Z-axis direction, as well as a function of rotatably supporting the rotation shaft SF.
図２に示すように、回転軸ＳＦは、伝達基板ＴＳに囲まれる部分に拡径部１１を有し、駆動基板ＤＳに囲まれる部分に縮径部１２を有している。拡径部１１は、例えば軸受基板ＨＳに支持される部分に比べて、径が大きくなっている部分である。縮径部１２は、例えば軸受基板ＨＳに支持される部分に比べて、径が小さくなっている部分である。回転軸ＳＦは、拡径部１１及び縮径部１２を含めた部分において共通の回転軸Ｃを有している。
As shown in FIG. 2, the rotation shaft SF has a diameter-enlarged
軸受基板ＨＳは、例えば、転動部材（転動部）１５を介して回転軸ＳＦを回転可能に支持している。図１に示すように、軸受基板ＨＳは、回転軸ＳＦの外周面ＳＦａとの間に転動部材１５を平行に配置することで回転軸ＳＦを回転可能に支持する構成となっている。転動部材１５は、円筒状又は円柱状に形成されており、回転軸ＳＦの外周面ＳＦａの一周に亘って複数設けられている。なお、転動部材１５は、回転軸ＳＦの軸方向と異なる方向に配置されてもよい。また、転動部材１５は、例えば、ニードルベアリング、テーパローラベアリングやクロスローラベアリングに用いられるころ部材（例、円柱状部材、円筒状部材）、ボールベアリングに用いられる玉状部材、などが用いられる。また、本実施形態における転動部材１５は、回転軸ＳＦの周面と該周面に対向する対向面５０ａとに相互に線又は点で接触するように配置されている。例えば、転動部材１５が回転軸ＳＦの周面と該周面に対向する対向面５０ａとに相互に線で接触する場合、回転軸ＳＦの周面と対向面５０ａとに対する転動部材１５の接触面積が大きいため、本実施形態における軸受は高い剛性を得ることができる。
The bearing substrate HS supports the rotating shaft SF so as to be rotatable via a rolling member (rolling portion) 15, for example. As shown in FIG. 1, the bearing substrate HS is configured to rotatably support the rotation shaft SF by disposing the
図３は、軸受基板ＨＳをＸＹ平面に平行な平面で切った状態を示す断面図である。
図３に示すように、軸受基板ＨＳは、金属材料や樹脂材料などを用いて板状に形成されている。軸受基板ＨＳは、中央開口部５０、第一開口部５１、第二開口部５２及び第三開口部５３を有している。中央開口部５０は、軸受基板ＨＳのＸＹ方向の中央部に形成されている。中央開口部５０は、Ｚ方向に軸受基板ＨＳを貫通して形成されたＺ方向視で円形の貫通穴である。中央開口部５０は、回転軸ＳＦを貫通させる部分である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the bearing substrate HS is cut along a plane parallel to the XY plane.
As shown in FIG. 3, the bearing substrate HS is formed in a plate shape using a metal material, a resin material, or the like. The bearing substrate HS has a
中央開口部５０の内周面は、回転軸ＳＦの周面に対向する対向面５０ａとなる。また、軸受基板ＨＳのうち中央開口部５０の周縁部は、回転軸ＳＦを保持する支持部（回転軸支持部）６１となる。したがって、本実施形態では、支持部６１は、板状部材である軸受基板ＨＳの一部に形成された構成となっている。支持部６１は、例えば弾性変形可能な寸法に形成されている。なお、本実施形態における対向面５０ａは、回転軸ＳＦの周面に平行に形成されている。
The inner peripheral surface of the
第一開口部５１、第二開口部５２及び第三開口部５３は、中央開口部５０の周方向に沿って例えば等しい角度ずつずれた位置に配置されている。第一開口部５１、第二開口部５２及び第三開口部５３は、それぞれ軸受基板ＨＳをＺ方向に貫通して形成されている。第一開口部５１は、Ｘ方向を長手方向とするように形成されている。第一開口部５１の長手方向の寸法は、中央開口部５０の径とほぼ等しくなっている。第二開口部５２及び第三開口部５３は、それぞれＺ方向視で円形に形成されている。
The
支持部６１の対向面５０ａは、当該対向面５０ａにおいて不連続な部分となる少なくとも１つの不連続部５７ａを有する。また、少なくとも１つの不連続部５７ａの少なくとも一部は、回転軸ＳＦの軸方向とは異なる方向に形成されている（例、後述の図４など参照）。また、支持部６１は、不連続部５７ａの少なくとも一部を含み、対向面５０ａに接する中央開口部５０から対向面５０ａとは反対側の面に接する第一開口部５１まで形成された第一の隙間領域（第一切り欠き部）５７を有している。第一切り欠き部５７は、支持部６１のうち中央開口部５０から第一開口部５１までの部分を第一部分６１ａと第二部分６１ｂとに分断するように形成されている。第一部分６１ａと第二部分６１ｂとは、第一切り欠き部５７を挟んで対向して配置されている。また、第一部分６１ａと第二部分６１ｂとは、少なくとも一部の対向面５０ａを有し、対向面５０ａにおいて不連続部５７ａを挟んで配置されている。なお、本実施形態における隙間領域５７は、切り欠きによって形成されているが、例えば支持部６１の部材を分離することによって形成されてもよい。また、例えば、本実施形態における隙間領域５７は、支持部６１が少なくとも２つの部材で構成される場合、その２つの部材を用いて形成されてもよい。また、本実施形態における隙間領域５７は、所定部分まで連通させた貫通領域であるが、少なくとも一部が溝領域であってもよい。
The facing
不連続部５７ａ又は第一切り欠き部５７が設けられていることにより、支持部６１が当該不連続部５７ａ又は当該第一切り欠き部５７を起点として変形する構成となっている。また、例えば軸受基板ＨＳの材料が上記のような金属材料や樹脂材料である場合などには、支持部６１が弾性変形しやすくなる。
By providing the
例えば、第一部分６１ａと第二部分６１ｂとの位置関係（例、距離など）については、ボルト部材（締結部材）ＢＬ及びボルト挿入部５８を有する調整部ＡＤによって調整される。ボルト部材ＢＬは、軸受基板ＨＳの＋Ｘ側に形成されたボルト挿入部５８から支持部６１側へ向けて挿入されている。ボルト部材ＢＬは、第一部分６１ａと第二部分６１ｂとの間を貫通するように当該第一部分６１ａと第二部分６１ｂとを固定する。ボルト部材ＢＬによる固定状態を調整することにより、第一部分６１ａと第二部分６１ｂとの距離が調整可能となっている。
For example, the positional relationship (for example, distance) between the
図４は、図３におけるＢ−Ｂ´断面に沿った構成を示す図である。
図４に示すように、不連続部５７ａは、回転軸ＳＦの軸方向（Ｚ方向）と直交する方向視（例、Ｙ方向視）において、回転軸ＳＦの軸方向とは異なる方向に形成されている。なお、本実施形態における不連続部５７ａの少なくとも一部は、回転軸ＳＦの軸方向と直交する方向視において軸方向に対して傾斜させて形成してもよいし、又は、回転軸ＳＦの軸方向と直交する方向視において軸方向に対して所定の角度を有して形成してもよい。また、例えば、本実施形態における不連続部５７ａは、当該不連続部５７ａのうち少なくとも一部が軸方向と異なる方向に形成されている構成であればよい。また、図３、４に示すように、回転軸ＳＦの回転軸方向（Ｚ方向）視では、第一切り欠き部５７は、対向面５０ａの円周方向に沿って形成されている。なお、軸方向視（Ｚ方向視）において、第一切り欠き部５７が円弧状に形成されている構成であっても構わない。第一切り欠き部５７は、中央開口部５０に挿入される回転軸ＳＦの外周形状に倣うように形成されている。また、図４に示すように、支持部６１は、第一切り欠き部５７に接する面を有する第一部分６１ａと第二部分６１ｂとを備える。図４に示すように、第一部分６１ａにおける第一切り欠き部５７に接する面の少なくとも一部は、対向面５０ａに対して傾斜している。また、第二部分６１ｂにおける第一部分６１ａにおける第一切り欠き部５７に接する面の少なくとも一部は、対向面５０ａに対して傾斜している。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration along a BB ′ cross section in FIG. 3.
As shown in FIG. 4, the
また、第一切り欠き部５７は、軸受基板ＨＳの中央開口部５０の周方向（すなわち、回転軸ＳＦの周方向：θＺ方向）に対して傾いて形成されている。図４には、一例として、中央開口部５０における中心線αよりも＋Ｘ側の位置から、第一開口部５１における中心線αよりも−Ｘ側の位置まで、＋Ｚ方向に向けて形成されている。したがって、第一切り欠き部５７によって間隔を空けて分断される第一部分６１ａ及び第二部分６１ｂは、Ｚ方向視で少なくとも一部同士が重なった状態となっている。
The
図３に示すように、軸受基板ＨＳは、第一開口部５１と第二開口部５２とを接続する第一溝部５５、及び、第二開口部５２と第三開口部５３とを接続する第二溝部５６を有している。第一溝部５５及び第二溝部５６は、中央開口部５０の周方向に沿って形成されている。
As shown in FIG. 3, the bearing substrate HS includes a
第一開口部５１から第一溝部５５、第二開口部５２、第二溝部５６を順に経由して第三開口部５３に至る部分の第二隙間領域（第二切り欠き部）５４は、Ｚ方向視において、中央開口部５０の周方向に沿って形成される円環の一部の形状に形成されている。第二切り欠き部５４が形成されていることにより、支持部６１の一部が軸受基板ＨＳの他の部分と切り離された状態となる。したがって、支持部６１の一部が弾性変形しやすい構成となる。なお、Ｚ方向視において、第二切り欠き部５４が円弧状、くの字状又はコの字状に形成されている構成であっても構わない。第二切り欠き部５４は、中央開口部５０に挿入される回転軸ＳＦの外周形状に倣うように形成されている。なお、本実施形態における第二隙間領域５４は、切り欠きによって形成されているが、例えば支持部６１の部材を分離することによって形成されてもよい。また、例えば、本実施形態における第二隙間領域５４は、支持部６１が少なくとも２つの部材で構成される場合、その２つの部材を用いて形成されてもよい。また、本実施形態における第二隙間領域５４は、所定部分まで連通させた貫通領域であるが、少なくとも一部が溝領域であってもよい。
A portion of the second gap region (second notch) 54 from the
次に、モータ装置ＭＴＲの駆動系の構成を説明する。
図５は、駆動基板ＤＳの構成を示す平面図である。
駆動基板ＤＳは、例えばステンレス等の材料を用いて矩形の板状に形成されている。駆動基板ＤＳは、図中＋Ｙ方向の端部に支持部４７を有している。当該支持部４７のＸ方向中央部には、−Ｙ方向に延びるように接続部４６が形成されており、接続部４６の−Ｙ方向の先端には、駆動ベース部４５が形成されている。駆動ベース部４５には、駆動部ＡＣが保持されている。
Next, the configuration of the drive system of the motor device MTR will be described.
FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the drive substrate DS.
The drive substrate DS is formed in a rectangular plate shape using a material such as stainless steel. The drive substrate DS has a
駆動部ＡＣは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子を備えた駆動素子３１及び３２を有している。駆動素子３１及び駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｙ方向に伸縮する構成である。制御装置ＣＯＮＴは駆動部ＡＣに接続されており、当該駆動部ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。なお、駆動部ＡＣは、磁歪素子、電磁石、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）などを用いる構成であっても構わない。
The drive unit AC includes drive
駆動素子３１及び３２は、駆動ベース部４５によってそれぞれ貫通部４０から外れた位置で保持されている。貫通部４０と駆動素子３１及び３２との間は、例えば接続部４６を介して離間している。駆動素子３１及び３２は、貫通部４０に対してＸ方向に対象な位置に配置されている。当該駆動素子３１及び３２は、それぞれ−Ｙ側の端部を保持されている。駆動素子３１及び３２は−Ｙ側端部のＹ方向の位置が固定されるため、伸縮する際には＋Ｙ側端部がＹ方向に移動することとなる。当該駆動素子３１の＋Ｙ側の端部は可動部４１の接続面４１ａに接続されている。また、当該駆動素子３２の＋Ｙ側の端部は可動部４２の接続面４２ａに接続されている。駆動素子３１及び３２が伸縮することにより、接続面４１ａ及び接続面４２ａに対して＋Ｙ側に押圧力が加えられたり、−Ｙ側に引きつける力が加えられたりするようになっている。
The driving
駆動基板ＤＳの接続部４６には、Ｚ方向視でほぼ中央部に貫通部４０が形成されている。貫通部４０は、Ｚ方向視でほぼ円形に形成された開口部であり、駆動基板ＤＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部４０には、回転軸ＳＦの縮径部１２が挿入される。駆動基板ＤＳには、当該貫通部４０の他、例えば開口部３０Ａ〜３０Ｄ及び開口部３５が形成されている。
In the
開口部３０Ａ〜３０Ｄは、駆動基板ＤＳの４つの角部にそれぞれ設けられており、各々例えば円形に形成されている。開口部３０Ａ〜３０Ｄは、連結部材ＣＮが挿入される。開口部３５は、例えば駆動基板ＤＳの４つの角部に１つずつ配置されている。各開口部３５には、例えば基板位置決め部材ＡＬが挿入される。
The
４つの開口部３５のうち、例えば＋Ｙ側の２つの角部に配置される開口部３５Ｃ及び開口部３５Ｄは、それぞれ開口部３０Ｃ及び３０Ｄへ向けて突出部を有している。また、開口部３５Ｃには−Ｘ側の辺に到達する切り込み部が形成されており、開口部３５Ｄには＋Ｘ側の辺に到達する切り込み部が形成されている。
Of the four
このため、例えば可動部４１は、開口部３５Ｃと開口部３０Ｃとの間の支持部４３によって支持部４７に支持されることになる。同様に、可動部４２は、開口部３５Ｄと開口部３０Ｄとの間の支持部４４によって支持部４７に支持されることになる。当該構成により、可動部４１は支持部４３を中心にθＺ方向に回動可能であり、可動部４２は支持部４４を中心にθＺ方向に回動可能である。
For this reason, for example, the
図６は、伝達基板ＴＳの構成を示す平面図である。
伝達基板ＴＳは、例えばステンレス等の材料を用いて矩形の板状に形成されている。伝達基板ＴＳには、Ｚ方向視でほぼ中央部に貫通部１０が形成されている。貫通部１０は、Ｚ方向視でほぼ円形に形成された開口部であり、伝達基板ＴＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、回転軸ＳＦの拡径部１１が挿入される。伝達基板ＴＳには、当該貫通部１０の他、例えば開口部２０Ａ〜２０Ｄ、伝達部ＢＴ、接続部２４Ａ、２４Ｂ及び開口部２５が形成されている。
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the transmission board TS.
The transmission substrate TS is formed in a rectangular plate shape using a material such as stainless steel. The transmission substrate TS is formed with a penetrating
開口部２０Ａ〜２０Ｄは、伝達基板ＴＳの４つの角部にそれぞれ設けられており、各々例えば円形に形成されている。開口部２０Ａ〜２０Ｄは、連結部材ＣＮが挿入されている。例えば、開口部２０Ａ及び上記駆動基板ＤＳの開口部３０Ａには、同一の連結部材ＣＮが挿入される。また、開口部２０Ｂ及び開口部３０Ｂには、同一の連結部材ＣＮが挿入される。
The
伝達部ＢＴは、ベルト部２３、第一端部２１及び第二端部２２を有している。
ベルト部２３は、貫通部１０によって形成された壁部１０ａに沿って例えば帯状に形成され、例えば弾性変形可能な程度の厚さに形成されている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転軸ＳＦを囲うように配置される。換言すると、回転軸ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転軸ＳＦの周面（例、外周面、内周面）のうち少なくとも一部に掛けることができるようになっている。
The transmission part BT has a
The
ベルト部２３には、複数の切り込み部２３ａが形成されている。切り込み部２３ａは、例えばベルト部２３の外周面（内周部１０ａに対向する面）に形成されている。切り込み部２３ａは、例えばベルト部２３の長手方向（内周部１０ａに沿った方向）の全体に亘ってほぼ等間隔に形成されている。切り込み部２３ａは、回転軸ＳＦの周方向へのベルト部２３の変形又は移動を促進する。
The
ベルト部２３の第一端部２１は、接続部２４Ａを介して開口部２０Ａに接続されている。接続部２４Ａは、開口部２０Ａに対して＋Ｘ方向に延在し、更に伝達基板ＴＳのＸ方向の中央部よりも−Ｘ側の位置において＋Ｙ方向に伸び、第一端部２１に接続されている。ベルト部２３の第二端部２２は、接続部２４Ｂを介して開口部２０Ｂに接続されている。接続部２４Ｂは、開口部２０Ｂに対して−Ｘ方向に延在し、更に伝達基板ＴＳのＸ方向の中央部よりも＋Ｘ側の位置において＋Ｙ方向に伸び、第二端部２２に接続されている。
The
第一端部２１及び第二端部２２は、回転軸ＳＦの外周上の基準位置Ｆを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば図１における回転軸ＳＦの−Ｙ側端部を基準位置Ｆとした構成となっている。また、開口部２０Ａ及び２０Ｂは、それぞれ第一端部２１、第二端部２２及び基準位置Ｆを挟む位置に設けられている。このため、連結部材ＣＮは、第一端部２１、第二端部２２及び基準位置Ｆを挟む位置で伝達基板ＴＳに連結されていることになる。
The
開口部２０Ｃ及び２０Ｄは、開口部２０Ａ及び２０Ｂに比べて径が大きくなるように形成されている。このため、開口部２０Ｃ及び２０Ｄに挿入された連結部材ＣＮは、伝達基板ＴＳに対して押圧力を加えることなく開口部２０Ｃ及び２０Ｄ内で移動することが可能となる。開口部２５は、例えば伝達基板ＴＳの４つの角部に１つずつ配置されている。各開口部２５には、例えば基板位置決め部材ＡＬが挿入される。
The
図５に示す駆動基板ＤＳにおいて、駆動素子３１及び３２が伸びる方向に変形すると、駆動素子３１及び３２の各＋Ｙ側端部が＋Ｙ側に移動し、接続面４１ａ及び４２ａが＋Ｙ方向に押圧される。この押圧力により、可動部４１は支持部４３を中心にθＺ方向（図５の反時計回りの方向）に回動し、可動部４１に設けられた開口部３０Ａの位置が＋Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ａに挿入される連結部材ＣＮは＋Ｘ方向に移動する。また、可動部４２は、支持部４４を中心にθＺ方向（図５の時計回りの方向）に回動し、可動部４２に設けられた開口部３０Ｂの位置が−Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ｂに挿入される連結部材ＣＮは−Ｘ方向に移動する。
In the driving substrate DS shown in FIG. 5, when the driving
また、駆動素子３１及び３２が縮む方向に変形すると、駆動素子３１及び３２の各＋Ｙ側端部が−Ｙ側に移動し、接続面４１ａ及び４２ａが−Ｙ方向に引き付けられる。この引き付けの力により、可動部４１は支持部４３を中心にθＺ方向（図５の時計回りの方向）に回動し、可動部４１に設けられた開口部３０Ａの位置が−Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ａに挿入される連結部材ＣＮは−Ｘ方向に移動する。また、可動部４２は、支持部４４を中心にθＺ方向（図５の反時計回りの方向）に回動し、可動部４２に設けられた開口部３０Ｂの位置が＋Ｘ方向に移動する。よって、開口部３０Ｂに挿入される連結部材ＣＮは＋Ｘ方向に移動する。
When the driving
また、図６に示す伝達基板ＴＳにおいては、例えば開口部２０Ａに挿入された連結部材ＣＮが＋Ｘ方向に移動すると、接続部２４Ａが当該連結部材ＣＮに押されて＋Ｘ方向に移動する。接続部２４Ａが＋Ｘ方向に移動すると、第一端部２１は当該移動に伴って＋Ｘ方向に移動する。また、開口部２０Ａに挿入された連結部材ＣＮが−Ｘ方向に移動すると、接続部２４Ａが当該連結部材ＣＮに引っ張られて−Ｘ方向に移動する。接続部２４Ａが−Ｘ方向に移動すると、第一端部２１は当該移動に伴って−Ｘ方向に移動する。
In the transmission board TS shown in FIG. 6, for example, when the connecting member CN inserted into the
接続部２４Ｂは、例えば開口部２０Ｂに挿入された連結部材ＣＮが−Ｘ方向に移動すると、当該連結部材ＣＮに押されて−Ｘ方向に移動する。接続部２４Ｂが−Ｘ方向に移動すると、第二端部２２は当該移動に伴って−Ｘ方向に移動する。また、開口部２０Ｂに挿入された連結部材ＣＮが＋Ｘ方向に移動すると、当該連結部材ＣＮに引っ張られて＋Ｘ方向に移動する。接続部２４Ｂが＋Ｘ方向に移動すると、第二端部２２は当該移動に伴って＋Ｘ方向に移動する。
For example, when the connecting member CN inserted into the
したがって、例えば駆動素子３１及び３２が共に伸びると、第一端部２１と第二端部２２とが近づく。このため、ベルト部２３が回転軸ＳＦ（拡径部１１）に巻きつき、当該ベルト部２３に張力が加わる。また、例えば駆動素子３１及び３２が共に縮むと、第一端部２１と第二端部２２とが遠ざかる。このため、ベルト部２３が回転軸ＳＦから離れて弛緩する。
Therefore, for example, when the
駆動基板ＤＳの駆動素子３１及び３２の伸縮は、可動部４１及び４２及び連結部材ＣＮを介して伝達基板ＴＳの接続部２４Ａ及び２４Ｂに伝達され、第一端部２１及び第二端部２２を移動させる駆動力としてベルト部２３に伝わるようになっている。このように、駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳは、駆動部ＡＣによる駆動力が伝達部ＢＴに伝達して作用するように連結されている。
The expansion and contraction of the
図７（ａ）は、本実施形態のモータ装置ＭＴＲの一部の構成を示す図である。図７（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ´断面に沿った構成を示す図である。本実施形態では、図７（ａ）に示すように、１つの駆動基板ＤＳに対して２つの伝達基板ＴＳ設けられ、当該２つの伝達基板ＴＳがＺ軸方向に駆動基板ＤＳを挟むように配置された構成となっている。 FIG. 7A is a diagram illustrating a partial configuration of the motor device MTR of the present embodiment. FIG.7 (b) is a figure which shows the structure along the BB 'cross section in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 7A, two transmission boards TS are provided for one drive board DS, and the two transmission boards TS are arranged so as to sandwich the drive board DS in the Z-axis direction. It has been configured.
また、本実施形態では、例えば図１、図２及び図７（ｂ）に示すように、駆動基板ＤＳと２つの伝達基板ＴＳとの組が２組設けられ、各組のＹ方向の向きが反対になっている。また、各組は、それぞれ伝達基板ＴＳ又は駆動基板ＤＳの１枚分の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）だけＺ軸方向にずれて配置されている。このため、各組の駆動基板ＤＳ同士が接触し、当該駆動基板ＤＳに対して＋Ｚ側に配置された伝達基板ＴＳ同士が接触し、当該駆動基板ＤＳに対して−Ｚ側に配置された伝達基板ＴＳ同士が接触した状態になっている。 In this embodiment, for example, as shown in FIGS. 1, 2, and 7 (b), two sets of the drive board DS and the two transmission boards TS are provided, and the direction of each set in the Y direction is set. It is the opposite. In addition, each set is arranged so as to be shifted in the Z-axis direction by the thickness (dimension in the Z-axis direction) of one transmission board TS or driving board DS. For this reason, the driving substrates DS of each set come into contact with each other, the transmission substrates TS arranged on the + Z side with respect to the driving substrate DS come into contact with each other, and the transmission arranged on the −Z side with respect to the driving substrate DS. The substrates TS are in contact with each other.
この場合、図７（ｂ）に示すように、一方の組において開口部２０Ａ及び３０Ａを通る連結部材ＣＮが、他方の組において開口部２０Ｃ及び３０Ｃを通ることになる。同様に、一方の組において開口部２０Ｂ及び３０Ｂを通る連結部材ＣＮが、他方の組において開口部２０Ｄ及び３０Ｄを通ることになる。本実施形態の構成においては、開口部２０Ｃ及び３０Ｃ、開口部２０Ｄ及び３０Ｄは、それぞれ開口部２０Ａ及び３０Ａ、開口部２０Ｂ及び３０Ｂよりも径が大きくなるように形成され、連結部材ＣＮがそれぞれの内部を移動可能に設けられている。このため、異なる組における駆動動作が互いに干渉しないようになっている。
In this case, as shown in FIG. 7B, the connecting member CN passing through the
次に、回転軸ＳＦの駆動動作を説明する。
本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転軸ＳＦを駆動させる原理を説明する。回転軸ＳＦを駆動させる際には、回転軸ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転軸ＳＦにトルクを伝達する。
Next, the driving operation of the rotating shaft SF will be described.
In the motor device MTR according to the present embodiment, the principle of driving the rotation shaft SF will be described. When driving the rotating shaft SF, an effective tension is generated in the transmission portion BT wound around the rotating shaft SF, and torque is transmitted to the rotating shaft SF by the effective tension.
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転軸ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１及び第二端部２２側の張力Ｔ２が下記［数１］を満たすとき、伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴが回転軸ＳＦに対して滑りを生じることの無い状態（回転力伝達状態）で回転軸ＳＦと共に移動する。この移動により、回転軸ＳＦにトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴの有効巻き付き角である。
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
上記［数２］より、回転軸ＳＦに伝達されるトルクは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図８は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
From the above [Equation 2], it can be seen that the torque transmitted to the rotating shaft SF is uniquely determined by the tension T1 of the
図８に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転軸ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図８のグラフから、例えば伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
As shown in FIG. 8, for example, when the friction coefficient μ is 0.3, the value of the coefficient portion is 0.8 or more when the effective winding angle θ is 300 ° or more. From this, when the friction coefficient μ is 0.3, by setting the effective winding angle θ to 300 ° or more, a force of 80% or more of the tension T1 by the
このように、トルクの大きさは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子３１及び駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。
In this way, the magnitude of the torque is uniquely determined by the tension T1 of the
このような原理に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、図９に示すように、まず、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、伝達部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、伝達部ＢＴに有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生する。
Based on such a principle, as shown in FIG. 9, the control device CONT firstly drives the
制御装置ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図１０に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が＋Ｘ方向に移動するように、かつ、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。この動作において、制御装置ＣＯＮＴは、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転軸ＳＦがθＺ方向に回転する。
The control device CONT maintains the state in which the effective tension is generated in the transmission unit BT, and the
本実施形態では、伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、伝達部ＢＴが回転軸ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図８のグラフを参照すると、駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転軸ＳＦに伝達されることになる。
In the present embodiment, the friction coefficient μ between the transmission unit BT and the rotation shaft SF is, for example, 0.3, and the transmission unit BT is wound around the rotation shaft SF almost once (360 °). Therefore, referring to the graph of FIG. 8, a force of about 85% of the tension T1 of the
制御装置ＣＯＮＴは、第一端部２１及び第二端部２２を所定距離だけ移動させた後、図１１に示すように、第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように、かつ、第二端部２２が移動しないように、駆動素子３１だけを変形させる。この動作により、第一端部２１が−Ｘ方向へ移動し、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力が解除された状態になる。この状態においては、伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転軸ＳＦは慣性によって回転し続けることになる。
The controller CONT moves the
制御装置ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの巻き掛けを緩ませた後、図１２に示すように、第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部ＢＴの第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻っていく（復帰動作）。
After loosening the winding of the transmission portion BT, the control device CONT deforms the
第二端部２２が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御装置ＣＯＮＴは、駆動素子３１を変形させて第一端部２１を＋Ｘ方向に移動させる。この動作により、第二端部２２が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第一端部２１側に張力Ｔ１が発生し、第二端部２２側に張力Ｔ２が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部ＢＴに有効張力を付加させた状態（図５の状態）と同様の状態となる。
Immediately before the
伝達部ＢＴに有効張力が付加された後、制御装置ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第一端部２１が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３１を変形させ、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動するように駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。このとき、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転軸ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転軸ＳＦがθ方向に回転する。
After the effective tension is applied to the transmission part BT, the control device CONT deforms the
この後、制御装置ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力を再度解除させる。制御装置ＣＯＮＴは、有効張力を解除させた後、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が開始位置に戻るように移動させる（復帰動作）。このように制御装置ＣＯＮＴが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転軸ＳＦがθＺ方向に回転し続けることになる。
Thereafter, the control device CONT releases the effective tension added to the transmission unit BT again. After releasing the effective tension, the control device CONT moves the
また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、回転軸ＳＦが軸受基板ＨＳに転動部材１５を挟んで装着された状態において、支持部６１が弾性変形する様子を示す図である。上記の駆動動作を行う場合、図１３（ａ）に示すように、支持部６１は、第一部分６１ａと第二部分６１ｂとが回転軸ＳＦの径方向の外側に開くように弾性変形する。
FIGS. 13A and 13B are views showing a state in which the
例えば、本実施形態では、第一切り欠き部５７、第二開口部５２及び第三開口部５３が支持部６１に設けられているため、支持部６１は、これら第一切り欠き部５７、第二開口部５２及び第三開口部５３をそれぞれ頂点としてほぼ三角形状に変形する。このように、回転軸ＳＦを保持する支持部６１が弾性変形することにより、支持部６１から転動部材１５を介して回転軸ＳＦの中心へ向けてラジアル方向の弾性力が発生する。この弾性力により、支持部６１及び転動部材１５と回転軸ＳＦとの間に隙間が形成されるのを抑えることができる。なお、ボルト部材ＢＬによって第一部分６１ａと第二部分６１ｂとの位置関係を調整することで、当該弾性力を調整することができる。図１３（ｂ）に示すように、本実施形態における構成では、第一部分６１ａと第二部分６１ｂとがＺ軸方向視で少なくとも一部同士が重なる状態となるため、転動部材１５が不連続部５７ａを移動する場合であっても、転動部材１５は第一部分６１ａと第二部分６１ｂとのうち少なくとも一方と接触する構成となっている。また、不連続部５７ａが回転軸ＳＦの外周面ＳＦａに倣ってＹ方向視で斜め方向に形成されているため、支持部６１及び転動部材１５と回転軸ＳＦとの間における隙間の形成が低減される。また、本実施形態では、少なくとも一つの不連続部５７ａの少なくとも一部が回転軸ＳＦの軸方向とは異なる方向に形成されているため、軸受と回転軸ＳＦとの間での当該回転軸ＳＦの径方向の相対的な変動を低減できる。また、本実施形態では、少なくとも一つの不連続部５７ａの少なくとも一部が回転軸ＳＦの軸方向とは異なる方向に形成されているため、回転軸ＳＦの回転の円滑性を妨げることなく、当該回転軸ＳＦを回転可能に支持することができる。
For example, in the present embodiment, since the
また、図１３に示すように、本実施形態における軸受は、支持部６１をほぼ三角形状に変形させることによって、第一部分６１ａにおいて第二部分６１ｂと対向する部分のうちの対向面５０ａの側の端部６１ａｅが転動部材１５と接しない構成となるため、回転軸ＳＦの回転の円滑性を妨げることなく、当該回転軸ＳＦを回転可能に支持することができる。同様に、本実施形態における軸受は、支持部６１をほぼ三角形状に変形させることによって、第二部分６１ｂにおいて第一部分６１ａと対向する部分のうちの対向面５０ａの側の端部６１ｂｅが転動部材１５と接しない構成となるため、回転軸ＳＦの回転の円滑性を妨げることなく、当該回転軸ＳＦを回転可能に支持することができる。
Further, as shown in FIG. 13, the bearing in the present embodiment is formed on the side of the facing
このように、本実施形態における軸受は、転動部材１５が第一切り欠き部５７を通過する場合に、転動部材１５が第一切り欠き部５７に入ることがないように、対向面５０ａのうち第一部分６１ａの面と第二部分６１ｂの面とを経由して転動部材１５を円滑に移動させることができる。このため、回転軸ＳＦの回転の円滑性を妨げることなく、当該回転軸ＳＦを回転可能に支持することができる。また、上述のように、本実施形態における軸受は、回転軸ＳＦの回転抵抗を小さくでき、回転軸ＳＦに対するラジアル方向の剛性を高くすることができる。なお、本実施形態の軸受において、上述の不連続部５７ａ、第一切り欠き部５７及び第二切り欠き部５４のそれぞれの数は、任意の数（例、１つ又は複数）で構成されても構わない。また、本実施形態における軸受は、上述のような調整部ＡＤを複数有する構成であっても構わない。
As described above, the bearing according to the present embodiment is configured so that the rolling
次に、上記のモータ装置ＭＴＲの製造方法を説明する。
モータ装置ＭＴＲを製造する場合、まず、伝達基板ＴＳ同士、駆動基板ＤＳ同士、そして軸受基板ＨＳ同士をそれぞれ形成する。例えば図１４に示すように、複数の基板Ｓを積層させ、当該複数の基板Ｓをまとめて切削加工して形成する。例えば、ワイヤーなど金属の線状部材Ｌに電圧を印加して放電させた状態とし、このワイヤーと複数の基板Ｓとを相対的に移動させながら、糸鋸のように複数の基板Ｓを切削加工する。この切削加工を、例えば伝達基板ＴＳの形成、駆動基板ＤＳの形成、軸受基板ＨＳの形成のそれぞれについて行う。なお、軸受基板ＨＳには、Ｘ方向に長手方向を有する第一開口部５１が形成されているため、線状部材Ｌを通す場合に有用となる。
Next, a method for manufacturing the motor device MTR will be described.
When manufacturing the motor device MTR, first, the transmission substrates TS, the drive substrates DS, and the bearing substrates HS are formed. For example, as shown in FIG. 14, a plurality of substrates S are stacked, and the plurality of substrates S are collectively cut and formed. For example, a voltage is applied to a metal linear member L such as a wire to be discharged, and a plurality of substrates S are cut like a saw while moving the wire and the substrates S relative to each other. . This cutting process is performed for each of the formation of the transmission substrate TS, the formation of the drive substrate DS, and the formation of the bearing substrate HS, for example. In addition, since the
また、上記の他、伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳ、軸受基板ＨＳの鋳型を作成し、鋳造によって形成するようにしても構わない。また、伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳ、軸受基板ＨＳの押し型を用いて、押し出し成形によって形成するようにしても構わない。更に、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングによって、伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳ、軸受基板ＨＳを形成しても構わない。伝達基板ＴＳ、駆動基板ＤＳ、軸受基板ＨＳを形成した後、駆動部ＡＣを駆動基板ＤＳの駆動ベース部４５に取り付け、伝達基板ＴＳと駆動基板ＤＳとを上記のように連結し、軸受基板ＨＳを接続することで、モータ装置ＭＴＲが完成する。
In addition to the above, a mold for the transmission substrate TS, the drive substrate DS, and the bearing substrate HS may be prepared and formed by casting. Moreover, you may make it form by extrusion molding using the pressing die of the transmission board | substrate TS, the drive board | substrate DS, and the bearing board | substrate HS. Further, the transmission substrate TS, the drive substrate DS, and the bearing substrate HS may be formed by patterning using a photolithography method. After forming the transmission substrate TS, the drive substrate DS, and the bearing substrate HS, the drive unit AC is attached to the
このように、本実施形態によれば、回転軸ＳＦの外周面ＳＦａに対向する対向面５０ａを有し、第一切り欠き部５７及び対向面５０ａの一部に不連続部５７ａが形成された支持部６１と、外周面ＳＦａと対向面５０ａとに挟まれ、回転軸ＳＦに平行に配置された複数の転動部材１５と、支持部６１の少なくとも一部が外周面ＳＦａの側に弾性変形するように、支持部６１のうち第一切り欠き部５７を挟んで配置される第一部分６１ａと第二部分６１ｂとの位置関係を調整するボルト部材ＢＬとを備えることとしたので、回転軸ＳＦを保持した状態で支持部６１を弾性変形させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
このため、支持部６１から転動部材１５を介して回転軸ＳＦの中心へ向けてラジアル方向の弾性力を発生させることができる。この弾性力により、支持部６１及び転動部材１５と回転軸ＳＦとの間に隙間が形成されるのを抑えることができる。これにより、小型の構成であっても、軸受基板ＨＳと回転軸ＳＦとの間での当該回転軸ＳＦの径方向の相対的な変動を抑制することが可能となる。
For this reason, the elastic force in the radial direction can be generated from the
また、本実施形態によれば、回転軸ＳＦを回転駆動させる駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳと、回転軸ＳＦを回転可能に支持する軸受基板ＨＳとを備え、伝達基板ＴＳが回転軸ＳＦの外周面ＳＦａの少なくとも一部に掛けられた伝達部ＢＴを有し、駆動基板ＤＳが当該伝達部ＢＴに接続され伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣとを有し、回転軸ＳＦと伝達部ＢＴとの間を回転力伝達状態として伝達部ＢＴを一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部ＢＴを所定の位置に戻す復帰動作を駆動部ＡＣに行わせる制御装置ＣＯＮＴを更に備えるので、回転軸ＳＦの径方向における振動が抑えられた高性能で小型のモータ装置ＭＴＲを提供することができる。 In addition, according to the present embodiment, the driving substrate DS and the transmission substrate TS that rotationally drive the rotation shaft SF, and the bearing substrate HS that rotatably supports the rotation shaft SF are provided, and the transmission substrate TS is an outer periphery of the rotation shaft SF. A transmission unit BT hung on at least a part of the surface SFa, a drive substrate DS having a drive unit AC connected to the transmission unit BT and moving the transmission unit BT, the rotation shaft SF and the transmission unit BT; A control device CONT for causing the drive unit AC to perform a drive operation for moving the transmission unit BT by a certain distance with a rotation force transmission state between them and a return operation for returning the transmission unit BT to a predetermined position in a state in which the transmission state of the rotational force is eliminated Furthermore, since it is provided, it is possible to provide a high-performance and small motor device MTR in which vibration in the radial direction of the rotation shaft SF is suppressed.
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図１５は、第一実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a part (tip of a finger portion) of a robot apparatus RBT including the motor apparatus MTR described in the first embodiment.
同図に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
As shown in the figure, the robot apparatus RBT includes a
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
The
中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。
The middle
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。
歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
In the robot apparatus RBT configured as described above, the
The rotation of the
このように、本実施形態によれば、低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いない構成であっても直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ＡＣＴが回転軸の径方向における振動が抑えられた構成であるため、安定した動作が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, by mounting the drive device ACT capable of outputting low-speed and high-torque rotation, for example, the
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記構成に加えて、図１６に示すように、回転軸ＳＦのＺ方向への移動を規制する移動規制部８０が設けられた構成であっても構わない。また、例えば軸受基板ＨＳをＺ方向に挟む位置に移動規制部８０及び８１を配置する構成であっても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in addition to the above configuration, as illustrated in FIG. 16, a configuration may be provided in which a
また、モータ装置ＭＴＲとして、回転軸ＳＦの周面の少なくとも一部に掛けられた伝達部材と、当該伝達部材に接続され伝達部材を移動させる移動部と、回転軸ＳＦと伝達部材との間を回転力伝達状態として伝達部材を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部材を所定の位置に戻す復帰動作を移動部に行わせる制御部と、を有する構成であれば、上記の構成に限られることは無く、異なる構成であっても構わない。また、本実施形態における回転軸ＳＦは、例えば、円筒状などのような中空の構成であってもよい、又は、円柱状などのような中実（中空でない構造）の構成であってもよい。なお、本実施形態における回転軸ＳＦは、回転子ＳＦを中空に形成する場合には、例えば回転子ＳＦを円筒状に形成するなど、回転子ＳＦの軸方向の両端が貫通されている構成にすることもできる。また、本実施形態における回転軸ＳＦは、例えば回転子ＳＦの軸方向の両端が貫通されておらず、いずれか一方のみが開口されている構成にすることもできる。本実施形態における回転軸ＳＦは、回転子ＳＦの軸方向の両端のいずれも塞がれている構成としても構わない。また、本実施形態における回転軸ＳＦは、回転子ＳＦの内部に適宜仕切りなどを配置しつつ内部を中空にする構成であっても構わない。また、本実施形態における回転軸ＳＦは、回転子ＳＦの周面に溝部を形成する構成としても構わない。なお、本実施形態における回転軸ＳＦは、例えば回転子ＳＦを中空に形成した場合において、回転子ＳＦの表面に形成される溝部７１の中に複数の孔部を設け、回転子ＳＦの内外が孔部によって連通された構成としても構わない。また、例えば、本実施形態におけるモータ装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦを中空に形成した構成の場合、上述の対向面５０ａを回転軸ＳＦの内周面に対向させて配置するように構成であってもよい。このような場合、例えば、本実施形態の転動部材１５は、上述の内周面と該内周面に対向する対向面との間に配置される。
Further, as the motor device MTR, a transmission member that is hung on at least a part of the circumferential surface of the rotation shaft SF, a moving unit that is connected to the transmission member and moves the transmission member, and between the rotation shaft SF and the transmission member. And a control unit that causes the moving unit to perform a driving operation for moving the transmission member by a certain distance as a rotational force transmission state and a return operation for returning the transmission member to a predetermined position in a state in which the rotational force transmission state is canceled. The configuration is not limited to the above, and a different configuration may be used. In addition, the rotation axis SF in the present embodiment may have a hollow configuration such as a cylindrical shape or a solid (non-hollow structure) such as a columnar shape. . In addition, when the rotor SF is formed in a hollow shape, the rotation shaft SF in the present embodiment has a configuration in which both ends in the axial direction of the rotor SF are penetrated, for example, the rotor SF is formed in a cylindrical shape. You can also In addition, for example, the rotational axis SF in the present embodiment may be configured such that both ends of the rotor SF in the axial direction are not penetrated and only one of them is opened. The rotating shaft SF in the present embodiment may be configured such that both ends in the axial direction of the rotor SF are closed. In addition, the rotation shaft SF in the present embodiment may be configured to have a hollow inside while appropriately arranging a partition or the like inside the rotor SF. Further, the rotation shaft SF in the present embodiment may be configured to form a groove on the peripheral surface of the rotor SF. For example, when the rotor SF is formed hollow, the rotation shaft SF in the present embodiment is provided with a plurality of holes in the groove 71 formed on the surface of the rotor SF, and the inside and outside of the rotor SF are A configuration in which the holes communicate with each other may be used. In addition, for example, in the case of the configuration in which the rotation shaft SF is formed hollow, the motor device MTR in the present embodiment is configured such that the above-described facing
また、本実施形態における軸受基板（軸受）ＨＳは、少なくとも一つの不連続部５７ａを備えている。ここで、本実施形態では、該不連続部５７ａにおける転動部材１５の対向面５０ａに対する接触面積は、５０％以上、又は９０％以上となるように構成されている。ただし、該接触面積は、対向面５０ａの幅や不連続部５７ａの幅によって変えてもよい。また、例えば、対向面５０ａの幅（例、図４のＺ方向の幅）を８ｍｍ、不連続部５７ａの幅（例、図４のＸ方向の幅）を０．５ｍｍ、及び転動部材１５に対する不連続部５７ａの角度をθとすると、対向面５０ａに形成された不連続部５７ａの角度θは、上記の接触面積が５０％以上の場合、（０．５／ｓｉｎθ）／８＝５０％、から約７°以上となる。上記の接触面積が９０％以上の場合、対向面５０ａに形成された不連続部５７ａの角度θは、約３９°以上となる。ただし、不連続部５７ａの加工のしやすさを考慮すると、不連続部５７ａの角度θは、２°以上であってもよい。また、不連続部５７ａの加工の精度を考慮すると、不連続部５７ａの角度θは、１０°以上６０°以下であってもよい。従って、本実施形態では、上述の不連続部５７ａの角度θは、２°以上６０°以下、７°以上６０°以下、又は３９°以上６０°以下で構成されている。ただし、不連続部５７ａの角度θにおける上限値は、６０°以下でなくても、対向面５０ａの全周にかからない程度の角度以下であればよい。また、本実施形態における不連続部５７ａの少なくとも一部は、回転軸ＳＦの軸方向とは異なる方向に形成されている。例えば、回転軸ＳＦの軸方向とは異なる方向に形成される不連続部５７ａの少なくとも一部は、不連続部５７ａの全体に対して５０％以上、又は９０％以上で、構成されている。
Further, the bearing substrate (bearing) HS in this embodiment includes at least one
また、上記で説明した駆動部として駆動基板ＤＳ及び伝達基板ＴＳの他、電動モータや超音波モータなどの他の種類のモータ装置を用いても構わない。 In addition to the driving substrate DS and the transmission substrate TS, other types of motor devices such as an electric motor and an ultrasonic motor may be used as the driving unit described above.
また、上記実施形態では、転動部材１５が回転軸ＳＦの周方向に独立して設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、上記実施形態における複数の転動部材１５は、当該複数の転動部材１５同士の間の相対位置を変化させないようにしたニードルケージなどの転動ユニットを有する構成であっても構わない。
In the above embodiment, the configuration in which the rolling
ＭＴＲ…モータ装置 ＣＯＮＴ…制御装置 ＳＦ…回転軸 ＴＳ…伝達基板 ＤＳ…駆動基板 ＨＳ…軸受基板 ＳＦａ…外周面 ＢＬ…ボルト部材 ＲＢＴ…ロボット装置 ＡＣＴ…駆動装置 １５…転動部材 ５０…中央開口部 ５０ａ…対向面 ５１…第一開口部 ５２…第二開口部 ５３…第三開口部 ５４…第二切り欠き部 ５５…第一溝部 ５６…第二溝部 ５７…第一切り欠き部 ５７ａ…不連続部 ５８…ボルト挿入部 ６１…支持部 ６１ａ…第一部分 ６１ｂ…第二部分 ８０、８１…移動規制部
MTR ... Motor device CONT ... Control device SF ... Rotating shaft TS ... Transmission substrate DS ... Driving substrate HS ... Bearing substrate SFa ... Outer peripheral surface BL ... Bolt member RBT ... Robot device ACT ... Driving
Claims (23)
前記周面と前記対向面との間に配置された複数の転動部と、を備え、
前記対向面は、少なくとも一つの不連続部を有し、
前記少なくとも一つの不連続部の少なくとも一部は、前記回転軸の軸方向とは異なる方向に形成されている
ことを特徴とする軸受。 A rotating shaft support portion having a facing surface facing the peripheral surface of the rotating shaft;
A plurality of rolling portions disposed between the peripheral surface and the facing surface;
The opposing surface has at least one discontinuity;
At least a part of the at least one discontinuous portion is formed in a direction different from the axial direction of the rotating shaft.
ことを特徴とする請求項１に記載の軸受。 The bearing according to claim 1, wherein the rotating shaft support portion has a gap region including at least a part of the at least one discontinuous portion.
ことを特徴とする請求項２に記載の軸受。 The bearing according to claim 2, wherein the gap region is formed from the facing surface to a surface opposite to the facing surface.
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の軸受。 The bearing according to claim 2 or 3, wherein at least a part of a surface of the rotating shaft support portion that contacts the gap region is inclined with respect to the facing surface.
ことを特徴とする請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載の軸受。 An adjustment unit is provided that adjusts the positional relationship between portions of the rotation shaft support portion that are disposed across the gap region so that at least a part of the rotation shaft support portion is elastically deformed toward the peripheral surface. The bearing according to any one of claims 2 to 4, wherein the bearing is provided.
請求項５に記載の軸受。 The bearing according to claim 5, wherein the adjustment unit includes a fastening member that fastens portions of the rotating shaft support unit that are arranged with the gap region interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の軸受。 The at least part of the at least one discontinuous portion is inclined with respect to the axial direction when viewed in a direction orthogonal to the axial direction. The bearing according to item.
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の軸受。 The at least one of the at least one discontinuous portion has a predetermined angle with respect to the axial direction when viewed in a direction orthogonal to the axial direction. The bearing according to one item.
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 8, wherein the facing surface is parallel to the peripheral surface.
請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 9, wherein the rotating shaft support portion has a second gap region in a portion different from the facing surface.
を特徴とする請求項１０に記載の軸受。 The bearing according to claim 10, wherein the second gap region is formed following the rotation axis.
を特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の軸受。 The bearing according to claim 10 or 11, wherein the second gap region is formed in an arc shape when viewed in the axial direction of the rotating shaft.
を特徴とする請求項１０から請求項１２のうちいずれか一項に記載の軸受。 The said 2nd clearance gap area has an opening part in the position shifted | deviated by the equal angle to the circumferential direction of the said rotating shaft in the axial direction view of the said rotating shaft. The bearing according to one item.
を特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の軸受。 The at least part of the at least one discontinuous portion is formed in an arc shape when viewed in the axial direction of the rotating shaft. bearing.
を特徴とする請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 14, wherein the plurality of rolling portions are arranged over one circumference of the peripheral surface.
を特徴とする請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 15, wherein the rolling portion is arranged in parallel to the rotation shaft.
を特徴とする請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 16, wherein the rotating shaft support portion is formed on a part of a plate-like member.
を備えることを特徴とする請求項１から請求項１７のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 17, further comprising a movement restricting portion that restricts movement of the rotating shaft support portion in an axial direction.
前記移動規制部は、前記板状部材を挟む位置に一対設けられていること
を特徴とする請求項１８に記載の軸受。 The axial direction coincides with the thickness direction of the plate member,
The bearing according to claim 18, wherein a pair of the movement restricting portions are provided at positions sandwiching the plate-like member.
を特徴とする請求項１から請求項１９のうちいずれか一項に記載の軸受。 The bearing according to any one of claims 1 to 19, wherein the rolling portion contacts the circumferential surface and the facing surface.
前記回転軸を回転可能に支持する軸受と
を備え、
前記軸受として、請求項１から請求項２０のうちいずれか一項に記載の軸受が用いられている
モータ装置。 A drive unit for rotationally driving the rotary shaft;
A bearing that rotatably supports the rotating shaft,
A motor device, wherein the bearing according to any one of claims 1 to 20 is used as the bearing.
前記回転軸と前記伝達部材との間を回転力伝達状態として前記伝達部材を一定距離移動させる駆動動作及び前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部材を所定の位置に戻す復帰動作を前記移動部に行わせる制御部を備える
請求項２１に記載のモータ装置。 The drive unit includes a transmission member that is hung on at least a part of a peripheral surface of the rotating shaft, and a moving unit that is connected to the transmission member and moves the transmission member.
A driving operation in which the transmission member is moved a certain distance with the rotational shaft and the transmission member being in a rotational force transmission state, and a return operation in which the transmission member is returned to a predetermined position with the rotational force transmission state being canceled. The motor device according to claim 21, further comprising a control unit that causes the moving unit to perform.
前記回転軸部材を回転させるモータ装置と
を備え、
前記モータ装置として、請求項２１又は請求項２２に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。 A rotating shaft member;
A motor device for rotating the rotating shaft member,
A robot apparatus in which the motor apparatus according to claim 21 or claim 22 is used as the motor apparatus.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2011033392A JP2012172726A (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Bearing, motor device, and robot device |
| PCT/JP2012/053837 WO2012111812A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-02-17 | Bearing, motor device, and robot device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011033392A JP2012172726A (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Bearing, motor device, and robot device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=46672723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011033392A Withdrawn JP2012172726A (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Bearing, motor device, and robot device |
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-
2012
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