JPH0454358A - 遊星ローラ減速機 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明はロボットアーム等のように回転および停止精度
が重要なものに用いられる遊星ローラ減速機に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の遊星ローラ減速機は、特開昭５８−３９
８７３号公報等に開示されている。

第５図、第６図、第７図はそれぞれ従来例を示す構成図
である。

第５図のものは角度検出用エンコーダを遊星ローラ減速
機の出力側には取り付けず、モータ４１に直結のエンコ
ーダ４４で角度検出を行い、この検出値に基いて制御装
置４２によりモータ４１を制御して位置決め制御を行う
ものである。

第６図のものは、遊星ローラ減速機の出力側シャフトと
、エンコーダシャフトとを、タイミングベルトや歯車等
の伝達機構４３で接続して位置を検出している。

第７図のものは、外輪が出力軸となっており、出力軸に
取り付けられたロボットアームの回転を直接検出できる
が、遊星ローラはベースあるいは基台に固定となり、遊
星ローラ減速機の最大の特徴である遊星ローラが自転し
ながら、公転するということができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来例において、第５図のものは、ローラ部に
おいてすべりが発生すると、出力側の位置がくるってし
まう問題があり、第６図のものは、ローラのすべりによ
る位置ズレの心配はなくなるが、伝達機構の遊びにより
精度の良い位置検出ができないばかりでなく、制御上問
題があり、歯車等の摩耗の心配もある。

また、減速比は外輪固定で遊星ローラを自転させながら
公転させると、外輪回転に比べ＋１されるのに、第７図
のものは、遊星ローラを公転させず、外輪を回転させて
いるので、減速比が小さくなる。さらに慣性の大きい外
輪を回転せねばならなくなる。

本発明は上記の問題点に鑑み、遊星ローラを自転および
公転させ、公転する遊星ローラの基台に対する回転角を
直接検出する遊星ローラ減速機を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の遊星ローラ減速機は、基台に回転自在に取り付
けられ、モータによって駆動される太陽ローラと、 前記太陽ローラに外接し太陽ローラにより駆動され、太
陽ローラの周囲を回転する複数の遊星ローラと、前記各
遊星ローラが相互に一定の位置関係を保ちつつ前記回転
をするように各遊星ローラの回転軸の一端を連結してい
るフランジと、飢記遊星ローラと内接し、前記基台に固
定されている外輪と、前記フランジに連結された出力軸
とを有する遊星ローラ減速機において、前記基台と前記
出力軸との間の回転角を直接検出する回転角検出手段を
有し、 好ましくは、回転角検出手段は基台に固定された中空軸
形エンコーダであって、中空軸形エンコーダの中空な回
転軸の中空部に太陽ローラが遊嵌され、中空な回転軸の
一端から外側に水平板状に延びるエンコーダフランジに
は遊星ローラの回転軸の他端がそれぞれ取り付けられら
れており、さらに好ましくは、回転角検出手段が検出し
た出力軸の位置検出値を位置情報として、制御装置にフ
ィードバックし、太陽ローラ駆動用モータに直結された
エンコーダ出力をＦ／Ｖ変換器に入力し変換出力値を速
度情報として制御装置にフィードバックするフィードバ
ック制御系を有する。

〔作　　　用〕

回転角検出手段は、出力軸に接続された遊星ローラの基
台に対する公転角度すなわち出力軸側の位置を直接検出
する。

〔実　施　例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の遊星ローラ減速機の第１の実施例を示
す断面図、第２図は第１図の実施例の中空軸形エンコー
ダを示す断面図である。

基台である減速機固定台２０にはモータ取付フランジ２
１および外輪２２が取り付けられている。駆動用モータ
１（以降、モータ１と記す）はモータ取付フランジ２１
に取り付けられ、モータ１の回転速度はモータ直結エン
コーダ１４により検出されて出力される。

太陽ローラ３は表面が平滑な円柱状をしていて、カップ
リング２によりモータ１の出力軸１ａに結合されるとと
もに、ケーシングの一部であるモータ取付フランジ２１
に１組のベアリング１３を介して回転自在に軸支されて
おり、その自由端側の外周には後述の複数の遊星ローラ
が外接されて太陽ローラ３がふれ回らないように構成さ
れている。太陽ローラ３の回転力は、太陽ローラ３の周
囲に外接し複数個配置された直径の等しい遊星ローラ４
の摩擦力により伝達される。複数の遊星ローラ４は、そ
れぞれ出力フランジ９に固定されたシャフト５に一対の
ベアリング１２を介し回転自在に軸支されている。各シ
ャフト５は、太陽ローラ３の出力軸ｌａ側にも延長され
下端５ａがエンコーダ取付フランジ７ａにそれぞれ接続
されている。各遊星ローラ４はその表面が平滑な円柱状
をしており、各遊星ローラ４はケーシング内の外輪２２
に内接している。

本実施例の遊星ローラ減速機の減速比については、太陽
ローラ径をｄｌ、外輪内径をｄ２とする式（１）で表わ
される。

つまり、モータ１が回転すると太陽ローラ３が回転し、
それに伴い各遊星ローラ４が回転する。

ところが、外輪２２は固定されているため回転すること
ができず、各遊星ローラ４は、自転しながらかつ太陽ロ
ーラの回りを公転する。この現象は遊星ローラ減速機固
有のものであり、ただ単に太陽ローラと外輪とで減速し
たときよりも＋１だけ減速比を大きく取ることができる
。

出力軸１０は出力フランジ９に連結され、かつ出力フラ
ンジ９とともにベアリング１１を介して外輪２２に回転
自在に取り付けられている。したがって、減速された出
力は出力軸１０に伝達され、出力軸１０に接続された、
例えばロボットアーム１５（第３図参照）等を駆動する
。一方、基台と出力軸１０との間の回転角は、前記シャ
フト５の下端５ａに接続されたエンコーダ取付フランジ
７ａを介して駆動される回転角検出手段である中空軸形
エンコーダ７によフて検出される。中空軸形エンコーダ
７は、第２図に示されるように、固定部７ｆ、スリット
板７ｂ、光学系装置７ｃ、中空軸７ｄ、中空軸７ｄと一
体化されたエンコーダ取付フランジ７ａ、ベアリング７
ｅ、固定部７ｆの一部か構成するベアリングハウジング
７ｇ、カバー７ｈ等から構成されている。固定部７ｆは
モータ取付フランジ２１に固定されており、さらに固定
部７ｆに光学系装置７Ｃが固定されている。一方、中空
軸７ｄは、前記エンコーダ取付フランジ７ａと一体化さ
れており、カバー７ｈおよび光学系装置７Ｃが取り付け
られた固定部７ｆの一部であるベアリングハウジング７
ｇに対のヘアリング７ｅを介して回転自在に軸支されて
いる。スリット板７ｂは中空軸７ｄに固定されており、
前記光学系装置７Ｃと固定部７ｆとの間に配設されてい
る。従って、エンコーダ取付フランジ７ａが遊星ローラ
４によフて回転されると、その回転は中空軸７ｄを介し
てスリット板７ｂの回転となり、光学系装置７Ｃにより
検出され出力される。

中空軸形エンコーダ７は出力軸１０と外輪２２との間で
も取付可能であるが、中空軸形エンコーダ７の中空軸７
ｄの径はφ３０〜φ５０程度であるため、第３図に示す
ようにロボットアーム１５の駆動を目的とするとき、大
トルクを伝達する出力軸をφ３０〜φ５０程度にしなけ
ればならなくなる。そのため、出力軸の材料強度が不足
するという問題が生じる（小トルクを伝達するなら問題
ない）。太陽ローラ３は、モータ１に減速機構を介せず
接続されたシャフトであるから伝達トルクも小さく径も
φ２０〜φ３０程度でよい。そこで、中空軸形エンコー
ダ７を太陽ローラの駆動モータ出力軸接続側に取付ける
わけである。また、モータ１、モータ直結エンコーダ１
４、中空軸形エンコーダ７は制御装置２３に接続されて
制御される。

本実施例のような構造にすることにより、出力軸１０の
回転中心と回転角検出用の中空軸形エンコーダ７の回転
中心とを同軸にすることができ直接出力軸の回転を検出
できるから完全な（：１ｏｓｅｄｌｏｏｐを持つフィー
ドバック制御系を構成できる。

このフィードバック制御系の一例を示すのが第４図であ
る。

制御装置２３は、速度制御部２３ａ１位置制御部２３ｂ
、メモリ２３ｃ、操作部２３ｄ、Ｉ１０制御回路２３ｅ
、Ｆ／Ｖ変換器２３ｆおよびＣＰＵ２３ｇを有し、ロボ
ットアーム１５か結合された遊星ローラ減速機の出力軸
１０を制御すべくモータ１に指令か出力され、指令に従
って出力軸１０がモータ１によって駆動される。モータ
１からはモータ直結エンコーダ１４およびＦ／Ｖ変換器
２３ｆを介して速度データが速度制御部２３ａにフィー
ドバックされ、出力軸１０側からは中空軸形エンコーダ
１２を介して位置データが位置制御部２３ｂにフィード
バックされる。従って、この制御系は完全なりローズド
・ループ（Ｃ１ｏｓｅｄ　１ｏｏｐ）となフており、モ
ータ１から出力軸１０に至る駆動力伝達経路において、
例えすべりか発生したとしても、そのすべりには全く影
響されないで出力軸１００回転位置を正確に制御できる
。なお、出力軸１０の位置制御は、公知の数値制御手段
を用いることにより問題なく制御可能であり、精度を高
めるためには中空軸形エンコーダ７を高精度化するのみ
で、ロボットアーム１５等が結合された出力軸１０を高
精度に回転させることが可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、遊星ローラを自転および
公転させるとともに、出力フランジを介して出力軸と接
続し、基台と出力軸間の回転角を回転角検出手段により
検出することにより、伝達機構のすべりによる影響を受
けず出力軸の位置検出ができる効果があり、歯車を用い
た減速機と異なりバラクラシュがないため制御系は完全
クローズド・ループなるフィードバック系を構成できる
ため、絶対位置決め精度を向上できる効果があり、さら
に回転角の検出を中空軸形エンコーダで行うことにより
全体をコンパクトにできる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遊星ローラ減速機の第１の実施例を示
す断面図、第２図は第１図の実施例の中空エンコーダを
示す断面図、第３図は第１図の実施例をロボットアーム
に通用した応用例を示す構成図、第４図は第１図の実施
例の制御装置を詳細に示すブロック図、第５図、第６図
、第７図はそわぞれ従来例を示す構成図である。 ！・・・駆動用モータ、　　　２・・・カップリング、
３・・・太陽ローラ、　　　　４・・・遊星ローラ、５
・・・シャフト、　　　　　７・・・中空エンコーダ、
７ａ・・・エンコーダ取付フランジ、 ９・・・出力フランジ、　　１０−・・出力軸、１１．
１２．１３・・・ベアリング、 １４−・・モータ直結エンコーダ、 １５・・・ロボットアーム、 ２０−・・減速機固定台、 ２１・・・モータ取付フランジ、２２・・・外輪。 ゛工８−コーフルイゴフラシシ ａ 第２図 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台に回転自在に取り付けられ、モータによって
   駆動される太陽ローラと、 前記太陽ローラに外接し太陽ローラにより駆動され、太
   陽ローラの周囲を回転する複数の遊星ローラと、前記各
   遊星ローラが相互に一定の位置関係を保ちつつ前記回転
   をするように各遊星ローラの回転軸の一端を連結してい
   るフランジと、前記遊星ローラと内接し、前記基台に固
   定されている外輪と、前記フランジに連結された出力軸
   とを有する遊星ローラ減速機において、 前記基台と前記出力軸との間の回転角を直接検出する回
   転角検出手段を有することを特徴とする遊星ローラ減速
   機。
2. （２）回転角検出手段は基台に固定された中空軸形エン
   コーダであって、中空軸形エンコーダの中空な回転軸の
   中空部に太陽ローラが遊嵌され、中空な回転軸の一端か
   ら外側に水平板状に延びるエンコーダフランジには遊星
   ローラの回転軸の他端がそれぞれ取り付けられている請
   求項１に記載の遊星ローラ減速機。
3. （３）回転角検出手段が検出した出力軸の位置検出値を
   位置情報として制御装置にフィードバックし、太陽ロー
   ラ駆動用モータに直結されたエンコーダ出力をＦ／Ｖ変
   換器に入力し、変換出力値を速度情報として制御装置に
   フィードバックするフィードバック制御系を有する請求
   項１または請求項２に記載の遊星ローラ減速装置。