JP3450074B2 - 遊星差動型減速機の制御装置 - Google Patents

遊星差動型減速機の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、遊星差動型減速機の制
御装置に関する。より詳しくは、本発明は、例えば産業
用ロボットの関節部や工作機械の割出装置に設けられ、
アーム部材やワークを駆動するための高減速比の減速機
の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、各種産業分野において産業用ロボ
ットが広く用いられている。これら産業用ロボットで
は、高減速比を備えた種々の減速装置を用い、減速機に
連結したモータを所定のプログラムに基づいて駆動し、
ロボットのアーム部材の動作を微妙にコントロールして
いる。
【０００３】このような減速装置としては、例えば遊星
差動型の減速機が代表例であり、この中にはサイクロ
（商標）減速機、ハーモニックドライブ（商標）減速機
等が含まれている。
【０００４】上述したタイプの減速機を用いたロボット
の制御では、通常、減速機の入力側に位置検出器（例え
ば、エンコーダ）を設けて、これにより減速前の入力回
転角度を検出し、コントローラによりワークの加工等の
作業をフィードバック制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の制御装置にあっては、上述の如く減速機の入
力側の回転位置を検出してワークの加工等の作業へフィ
ードバック制御する構成となっていたため、検出精度が
必ずしも良くないという問題があった。すなわち、入力
側の回転位置を検出し、この検出結果から減速機構を介
した出力側の回転位置を予測し、これをフィードバック
制御の入力情報としていることと、減速機には所謂バッ
クラッシュが不可避であることとのため、減速に伴う誤
差を生じたり遅れが生じて、制御精度の向上に限界があ
る。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、上述の従来装置の問題を解消
して、減速機の出力回転位置検出装置を、制御装置を構
成している減速機の出力側に設けることにより制御対象
物の近傍で検出して、制御精度の向上と構造の改善を目
的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による遊星差動型
減速機の制御装置は、上述の目的達成のため、モータの
駆動力を制御手段により制御し、遊星差動型減速機によ
り減速して出力側に伝達し、この出力側駆動力により所
定の作業を行う遊星差動型減速機の制御装置において、
出力側の裏側に出力回転検出器を備え、該出力回転検出
器のセンサがセンサ支持板を介して遊星差動型減速機の
内部で支持されており、遊星差動型減速機の出力軸と出
力回転検出器のリング状符号板とが一体化されて該リン
グ状符号 板の中心と遊星差動型減速機の出力軸とが同芯
に配置されており、この出力回転検出器の情報により、
モータの駆動力を制御し、所定の作業を行うようにして
いる。
【０００８】本発明においては、出力回転検出器を出力
側の裏側に設け、出力軸と出力回転検出器の符号板とが
一体化されていることにより、回転検出器が外部衝撃か
ら保護されるという効果が奏される。更に、前記センサ
支持板が軸受により前記遊星差動型減速機の出力軸に支
承されていることが好ましい。
【０００９】
【作用】本発明では、減速機の出力側に出力回転検出器
を設けており、減速機によるバックラッシュ等に起因す
る減速に伴う誤差や遅れを生じることなく、制御対象物
の近傍で検出でき、制御精度が著しく向上する。
【００１０】また、本発明では、出力側の裏側に出力回
転検出器が配置されることにより、外部衝撃から保護さ
れる。
【００１１】更に、本発明では出力軸と出力回転検出器
の符号板とが一体化されていることにより、符号板の出
力回転に対する同芯、および真円度の高いものが得ら
れ、出力回転検出器の精度が向上する。更に、従来の取
付け調整の手間を削減することができる。
【００１２】従って、本発明により遊星差動型減速機の
制御装置の制御精度の向上、製作工程の削減および外部
衝撃に対する保護が達成される。
【００１３】
【実施例】以下、図面の図１を参照して本発明の一実施
例を説明する。先ず構成を説明する。図１において、遊
星差動型減速機１はサイクロ減速機と同じく内歯歯車に
噛合する外歯歯車が偏心揺動運動を行う減速機である
が、本発明の減速機はこれに限られず、この他にハーモ
ニックドライブ減速機等でもよい。遊星差動型減速機１
に駆動モータ１０が連結されている。駆動モータ１０は
モータ自体の回転位置を検出するエンコーダ２を備えて
いる。
【００１４】図示した遊星差動型減速機１の構造を簡単
に説明する。遊星差動型減速機のハブ６に一対の軸受２
７により出力部９と一体的に回転する回転部材１８が回
転可能に支持されている。回転部材１８は、一対の円板
からなっており、この円板は連結部材８により一体的に
結合されている。
【００１５】上述した遊星差動型減速機のハブ６の内周
には、多数のピン７が植設されており、ハブ６はピン７
を内歯として有する内歯歯車となっている。
【００１６】このハブ６の内歯７に噛合う外歯５ａを外
周に有するピニオン５が上述した一対の円板の間に揺動
運動可能に支持されている。
【００１７】ピニオン５には多数のピン孔が配設され、
このピン孔部にクランクピン１３が装着され、クランク
ピン１３のクランク部１３ａによりピニオン５は偏心運
動可能となっている。クランクピン１３は一対の軸受４
により円板１８に回転可能に支持されている。
【００１８】クランクピン１３の一端部には歯車１２が
取着され、歯車１２は前述した駆動モータ１０の出力軸
１１のピニオン歯部１１ａに噛合っている。
【００１９】駆動モータ１０の出力軸１１が回転する
と、この回転は歯車１２に伝達され、歯車１２の回転は
クランクピン１３に伝達される。これによりクランクピ
ン１３のクランク部１３ａによりピニオン５が偏心運動
を行う。この偏心運動により、ピニオン５の外周に形成
された外歯５ａがハブ６の内周に形成されたピン歯車７
と順次係合し、これによりピニオン５の揺動運動から自
転運動のみが取出され、回転部材１８および出力部９が
駆動モータ１０の回転に対し大巾に減速された状態で回
転される。
【００２０】上述のように遊星差動型減速機１の入力側
はモータ１０に連結されている。モータ１０としては、
電動モータ、空気圧または液圧のような流体圧により駆
動される流体圧モータ等若しくはインバータ等の回転駆
動力方式でもよい。遊星差動型減速機１はモータ１０の
駆動力を受けて回転し、内部の遊星差動型の歯車減速機
構により、入力回転数を減速して出力側に伝達する。
【００２１】減速機１の出力側としての回転部材１８に
は出力部９を介してワーク３が連結されており、裏側に
は出力回転検出器１４が備えられている。
【００２２】図１に示された実施例においては出力回転
検出器１４が遊星差動型減速機の出力側の裏側に設けら
れている。出力回転検出器１４は、符号板１６とセンサ
１７から構成されている。
【００２３】図２に示すように回転出力部の出力側と反
対側（裏側）には円環状の肩部を形成しており、この肩
部にリング状に形成した符号板１６を嵌着し、ボルト３
０により締結固定している。
【００２４】符号板１６は多数の棒磁石がリング状に並
んだ構造となっており、図３に示すようにその表面はＮ
Ｓの磁極に磁化されているものが多数並列に並んでい
る。なお、この実施例においてはＮＳの磁極を有する部
分が一周で２００個あるＡ・Ｂ部と一周で１個あるＺ部
から構成されている。
【００２５】センサ部１７は符号板１６の二並列の磁化
信号を検出できるよう二つの検出部を有し、符号板１６
の外側位置に位置している。この実施例においては、セ
ンサ部１７は符号板の円周面に形成された磁化信号を検
出するようにしているが、場合によっては符号板の側面
に形成された磁化信号を検出するようにしてもよい。
【００２６】センサ支持板１９が回転出力部に対し軸受
２５で支持され、支持板１９にセンサ１７が止着されて
いる。センサ支持板１９にはカラー２１を挟んで複数の
板ばね２０がボルト２２により取付けられている。すな
わち、複数の板ばね２０はセンサ支持板１９にカラー２
１を介しボルト２２で支持されているものである。
【００２７】一方、遊星差動型減速機１のケース（ハ
ブ）６にカラー２６を介して板２３がボルト２４により
取付けられており、上述した複数の板ばね２０は前述の
ボルト２２と異なる位置においてカラー２７を挟んで板
２３にボルト２８により取付けられている。すなわち、
センサ１７はケース６から板ばね２０を介して支持され
ている状態となっている。
【００２８】図１、図２において、符号板１６を出力軸
の肩部に嵌着し、出力軸と一体化することにより、符号
板１６の出力軸に対する同芯度および真円度の高いもの
が得られる。
【００２９】すなわち、本発明に用いられているように
出力回転検出器１４のようなエンコーダではその性能は
符号板１６の符号部と回転体の回転中心がどれだけずれ
ていないかにより精度が決まる。従って検出精度がより
高いものが要求される程このずれの小さいものが必要と
なる。しかし、従来の方法では符号板を製作した後、エ
ンコーダとして組み立てているため、回転中心に対する
同芯度の調整が必要であり、更に、エンコーダ本体と測
定部とを取付け時に同芯度の調整が必要であった。これ
に対し上記実施例においては、回転検出部に符号板１６
を直接取付けているために、このような同芯度の調整が
不要となり、極めて高精度が容易に出せる。また、上記
実施例においては、センサ１７を板ばね２０を介して支
承しており、外部荷重の影響による出力回転部の偏心運
動に対して板ばね２０によりこの変動に追従させること
が可能となる。
【００３０】また、センサ１７を２つ以上設けることに
より、偏心回転運動時にも精度の高い制御装置が得られ
る。すなわち、センサを２つ以上設ける場合には、この
センサは回転中心に対して均等配置する。例えば２つの
センサを設ける場合には、符号板１６の直径上に１８０
度対向して（すなわち、回転中心に対して１８０度の角
度で）センサ１７を設けることになる。これらのセンサ
１７に対して符号板１６が偏心した場合には、一方のセ
ンサ１７に対して偏心により角度誤差が増加するが他方
のセンサについては偏心による角度誤差が減少し、これ
ら両方のセンサ信号の和をとることにより、偏心運動に
よるセンサ１７の誤差は理論的にはなくすことができ
る。このためにセンサ１７を２個、またそれ以上設ける
ことにより符号板の偏心運動に伴う誤差をなくすことが
できる。
【００３１】この出力回転検出器１４の情報をドライバ
／コントローラ３５に入力し、ドライバ／コントローラ
３５によってモータ１０を制御し、このように制御され
たモータ１０からの減速された駆動力により、ワーク３
は所定の作業（例えば、部材の加工や把持、移動）を行
う。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、遊星差動型減速機の出
力側で、精度の高い位置検出を行うため、フィードバッ
ク制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す遊星差動型減速機の制
御装置の横断面図を示す。
【図２】図１の要部拡大図であり、上半分と下半分とは
切断方向が９０°ずれている。
【図３】符号板の磁化状態を示す展開図である。
【符号の説明】
１ 遊星差動型減速機１０ 駆動モータ １４ 出力回転検出器 １６ 符号板 １７ センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−118513（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172583（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−7554（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−76657（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−69363（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5508574（ＵＳ，Ａ) 米国特許5486757（ＵＳ，Ａ) 米国特許5672135（ＵＳ，Ａ) 米国特許4724935（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 1/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータの駆動力を制御手段により制御
    し、遊星差動型減速機により減速して出力側に伝達し、
    この出力側駆動力により所定の作業を行う遊星差動型減
    速機の制御装置において、遊星差動型減速機の出力側の
    裏側に出力回転検出器を備え、該出力回転検出器のセン
    サがセンサ支持板を介して遊星差動型減速機の内部で支
    持されており、遊星差動型減速機の出力軸と出力回転検
    出器のリング状符号板とが一体化されて該リング状符号
    板の中心と遊星差動型減速機の出力軸とが同芯に配置さ
    れており、この出力回転検出器の情報により、モータの
    駆動力を制御し、所定の作業を行うようにしたことを特
    徴とする遊星差動型減速機の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記センサ支持板が軸受により前記遊星
    差動型減速機の出力軸に支承されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の遊星差動型減速機の制御装置。
JP33836494A 1994-12-31 1994-12-31 遊星差動型減速機の制御装置 Expired - Lifetime JP3450074B2 (ja)

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