JP2016156407A - Rotating shaft driving device - Google Patents

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清二 木村
Seiji Kimura
清二 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotating shaft driving device incorporating a compact assist mechanism incorporating a permanent magnet and having excellent versatility.SOLUTION: An assist mechanism (10) includes an annular first supporting member (11) fixed to a shaft supporting mechanism (3) and including a plurality of first permanent magnets (13), and an annular second supporting member (12) connected to a rotating shaft (2a) in a fixed state and including a plurality of second permanent magnets (14). The first permanent magnets (13) and the second permanent magnets (14) are intermittently arranged and held in circumferential directions so that their directions of magnetic field are faced to a direction in parallel with a shaft center (A) of the rotating shaft (2a), and disposed so as to be able to be opposed to each other in a close state in the direction in parallel with the shaft center. When the rotating shaft (2a) is rotated by a set angle to at least one of a forward direction and a backward direction by rotating driving means (5), an assist torque for reducing a load of the rotating driving means (5) is generated by magnetic force of the first permanent magnets (13) and the second permanent magnets (14).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転軸駆動装置に関し、特に永久磁石の磁力により回転軸駆動手段の負荷を軽減するアシストトルクを発生させるアシスト機構を設けたものに関する。   The present invention relates to a rotary shaft drive device, and more particularly to a device provided with an assist mechanism that generates an assist torque that reduces the load on a rotary shaft drive means by the magnetic force of a permanent magnet.

軸支持機構に回転軸を回転可能に支持し、回転軸にアーム部材等の被駆動部材の一端部材を連結し、回転駆動手段により回転軸を回転させることで、被駆動部材を回転軸の回りに揺動駆動する回転軸駆動装置が、種々の機械装置に組み込まれている。被駆動部材の慣性モーメントが大きくなる場合には、通常は回転軸駆動装置を大型にするが、大型の回転軸駆動装置を採用しても、回転駆動の高速化を図ることが困難になる。特に、被駆動部材及びそれに付属する付属部材の自重に起因する負荷が作用する場合、回転軸駆動装置は、上記の自重に起因する負荷に抗して回転軸を回転駆動する必要もある。そこで、回転軸駆動装置の高速化及び/又は小型化を図るため、回転軸駆動装置の負荷の一部を軽減するアシスト手段を組み込む技術は公知である。   The rotating shaft is rotatably supported by the shaft support mechanism, one end member of the driven member such as an arm member is connected to the rotating shaft, and the rotating shaft is rotated by the rotation driving means so that the driven member is rotated around the rotating shaft. Rotating shaft driving devices that swing and drive are incorporated in various mechanical devices. When the moment of inertia of the driven member increases, the rotating shaft driving device is usually enlarged, but even if a large rotating shaft driving device is adopted, it is difficult to increase the rotational drive speed. In particular, when a load caused by the weight of the driven member and the attached member attached thereto acts, the rotating shaft driving device needs to rotate the rotating shaft against the load caused by the weight. Therefore, a technique for incorporating assist means for reducing a part of the load of the rotary shaft drive device is known in order to increase the speed and / or size of the rotary shaft drive device.

特許文献1に記載のインデクサー装置においては、テーブルユニットを回転させる回転軸にほぼ楕円形のカム板を取り付け、軸支持機構に装備したガススプリングの出力ロッドの先端のローラをカム板の外周面に当接させ、テーブルユニットが最下位置から上方へ揺動する際に、ガススプリングによりアシストトルクを発生させる。   In the indexer device described in Patent Document 1, a substantially elliptical cam plate is attached to a rotating shaft that rotates a table unit, and a roller at the tip of an output rod of a gas spring provided in the shaft support mechanism is attached to the outer peripheral surface of the cam plate. When the table unit swings upward from the lowest position, an assist torque is generated by the gas spring.

特許文献2に多関節ロボットにおいては、下部アーム(被駆動部材)の下端部を回転させる回転軸にガススプリングの一端を連結し、下部アームを上方へ揺動駆動する際に、ガススプリングによりアシストトルクを発生させる。
特許文献3の図1、図2に記載のロボットにおいては、スプリングユニットによってアシストトルクを発生させるように構成されている。
In the articulated robot disclosed in Patent Document 2, one end of a gas spring is connected to a rotating shaft that rotates a lower end portion of a lower arm (driven member), and assists with the gas spring when the lower arm is driven to swing upward. Generate torque.
The robot described in FIGS. 1 and 2 of Patent Document 3 is configured to generate assist torque by a spring unit.

特開2013−32827号公報JP 2013-32827 A 特開2014−195849号公報JP 2014-195849 A 特許第3614383号公報Japanese Patent No. 3614383

ガススプリングによりアシストトルクを発生させるアシスト機構では、ガススプリングの全長が大きく、ガススプリングを回転軸駆動装置の内部に組み込むことができないため、回転軸駆動装置が大型化する。多関節ロボット等においては、複数のアーム部材を備えているが、回転軸駆動装置が大型化するため、例えば、下部アームを回転駆動する回転軸駆動部のようなごく一部の回転軸駆動部にしかアシスト機構を採用することができない。このことは、スプリングユニットからなるアシスト機構についても同様である。   In the assist mechanism that generates assist torque by the gas spring, the gas spring has a large overall length, and the gas spring cannot be incorporated into the rotating shaft driving device, so that the rotating shaft driving device is enlarged. In a multi-joint robot or the like, a plurality of arm members are provided. However, since the rotating shaft driving device is enlarged, for example, only a part of the rotating shaft driving unit such as a rotating shaft driving unit that rotationally drives the lower arm. Only the assist mechanism can be used. The same applies to the assist mechanism including the spring unit.

本発明の目的は、永久磁石を活用した小型で汎用性に優れるアシスト機構を組み込んだ回転軸駆動装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a rotary shaft drive device incorporating a small and versatile assist mechanism utilizing a permanent magnet.

本発明(請求項1)の回転軸駆動装置は、回転軸と、この回転軸を回転自在に支持する軸支持機構と、前記回転軸を正転方向と逆転方向に回転駆動可能な回転駆動手段と、前記回転軸によりこの回転軸を中心として揺動駆動される被駆動部材とを有する回転軸駆動装置において、前記軸支持機構に固定され且つ前記回転軸の外周側に配設された環状の第1支持部材と、前記回転軸に固定的に連結され且つ前記回転軸の外周側に配設された環状の第2支持部材と、前記第1支持部材に周方向に間欠的に並べて保持され且つ磁界の方向を前記回転軸の軸心と平行方向に向けた複数の第1永久磁石と、前記第2支持部材に周方向に間欠的に並べて保持され且つ磁界の方向を前記軸心と平行方向に向けた複数の第2永久磁石とを備えたアシスト機構を設け、前記複数の第1永久磁石と複数の第2永久磁石は、前記軸心と平行方向に接近状態で対向可能に配設され、前記アシスト機構は、前記回転駆動手段により前記回転軸を予め設定された設定回転位置から正転方向と逆転方向の少なくとも一方に設定角°回転させる際に、前記複数の第1永久磁石と複数の第2永久磁石の磁力により回転駆動手段の負荷を軽減するアシストトルクを発生させるように構成したことを特徴としている。   The rotary shaft drive device of the present invention (Claim 1) includes a rotary shaft, a shaft support mechanism that rotatably supports the rotary shaft, and a rotary drive means that can rotationally drive the rotary shaft in the forward direction and the reverse direction. And a driven member that is driven to swing around the rotation shaft by the rotation shaft. An annular ring fixed to the shaft support mechanism and disposed on the outer peripheral side of the rotation shaft. A first support member, an annular second support member fixedly connected to the rotation shaft and disposed on the outer peripheral side of the rotation shaft, and intermittently arranged in the circumferential direction on the first support member. In addition, a plurality of first permanent magnets whose magnetic field directions are parallel to the axis of the rotary shaft, and held intermittently in the circumferential direction on the second support member, and the magnetic field direction is parallel to the axis. An assist mechanism comprising a plurality of second permanent magnets oriented in a direction The plurality of first permanent magnets and the plurality of second permanent magnets are disposed so as to be able to face each other in an approaching state in a direction parallel to the shaft center, and the assist mechanism previously rotates the rotation shaft by the rotation driving means. When the set rotation position is rotated by a set angle of at least one of the normal rotation direction and the reverse rotation direction from the set rotation position, the load on the rotation driving means is reduced by the magnetic force of the plurality of first permanent magnets and the plurality of second permanent magnets. It is characterized by being configured to generate assist torque.

請求項2の回転軸駆動装置は、請求項1の発明において、複数の第1,第2永久磁石において、周方向に隣接する各対の永久磁石の磁界の方向は逆に設定されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the rotary shaft drive device according to the first aspect of the invention, in the plurality of first and second permanent magnets, the direction of the magnetic field of each pair of permanent magnets adjacent in the circumferential direction is set to be opposite. It is characterized by.

請求項3の回転軸駆動装置は、請求項1又は2の発明において、前記第1支持部材は、磁性材料製の第1環状基板と、この第1環状基板に固定された非磁性材料製の環状の第1磁石保持板とを有し、前記第2支持部材は、磁性材料製の第2環状基板と、この第2環状基板に固定された非磁性材料製の環状の第2磁石保持板であって第1磁石保持板との間に微小隙間を空けて近接する環状の第2磁石保持板とを有し、前記第1磁石保持板に周方向に間欠的に複数の第1磁石収容穴が形成され、これら複数の第1磁石収容穴に複数の第1永久磁石が夫々収容され、前記第2磁石保持板に周方向に間欠的に複数の第2磁石収容穴が形成され、これら複数の第2磁石収容穴に複数の第2永久磁石が夫々収容され、前記各第1磁石収容穴には第2磁石保持板側を塞ぐ5mm以下の厚さの底壁が形成され、前記各第2磁石収容穴には第1磁石保持板側を塞ぐ5mm以下の厚さの底壁が形成されたことを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the rotary shaft drive device according to the first or second aspect of the invention, the first support member is made of a magnetic material first annular substrate and a non-magnetic material fixed to the first annular substrate. An annular first magnet holding plate, and the second support member includes a second annular substrate made of a magnetic material, and an annular second magnet holding plate made of a non-magnetic material fixed to the second annular substrate. An annular second magnet holding plate that is adjacent to the first magnet holding plate with a minute gap therebetween, and a plurality of first magnets are accommodated intermittently in the circumferential direction on the first magnet holding plate. A plurality of first permanent magnets are accommodated in the plurality of first magnet accommodation holes, respectively, and a plurality of second magnet accommodation holes are intermittently formed in the circumferential direction in the second magnet holding plate. A plurality of second permanent magnets are accommodated in the plurality of second magnet accommodation holes, respectively, and a second magnet holding hole is accommodated in each of the first magnet accommodation holes. A bottom wall having a thickness of 5 mm or less that closes the plate side is formed, and a bottom wall having a thickness of 5 mm or less that closes the first magnet holding plate side is formed in each second magnet receiving hole. .

請求項4の回転軸駆動装置は、請求項1又は2の発明において、前記複数の第1,第2永久磁石は、夫々、周方向4等分位置に配設された4つの永久磁石であり、第1,第2永久磁石の各々は回転軸の軸心に対する開角が50〜70°の円弧形状に形成されたことを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the rotary shaft drive device according to the first or second aspect of the invention, the plurality of first and second permanent magnets are four permanent magnets respectively disposed at four equal positions in the circumferential direction. Each of the first and second permanent magnets is characterized by being formed in an arc shape having an opening angle of 50 to 70 ° with respect to the axis of the rotating shaft.

請求項5の回転軸駆動装置は、請求項1又は2の発明において、前記複数の第1,第2永久磁石は、夫々、周方向6等分位置に配設された6つの永久磁石であり、第1,第2永久磁石の各々は回転軸の軸心に対する開角が40〜45°の円弧形状に形成されたことを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the rotary shaft drive device according to the first or second aspect of the invention, the plurality of first and second permanent magnets are six permanent magnets arranged at six equal positions in the circumferential direction, respectively. Each of the first and second permanent magnets is characterized by being formed in an arc shape having an opening angle of 40 to 45 ° with respect to the axis of the rotating shaft.

請求項6の回転軸駆動装置は、請求項1又は2の発明において、前記複数の第1,第2永久磁石は、夫々、周方向の3等分位置のうちの2位置に配設された2つの永久磁石であり、第1,第2永久磁石の各々は回転軸の軸心に対する開角が80〜100°の円弧形状に形成されたことを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the rotary shaft drive device according to the first or second aspect of the invention, the plurality of first and second permanent magnets are respectively disposed at two of the three equal positions in the circumferential direction. There are two permanent magnets, and each of the first and second permanent magnets is characterized by being formed in an arc shape with an opening angle of 80 to 100 ° with respect to the axis of the rotating shaft.

請求項7の回転軸駆動装置は、請求項6の発明において、前記第1磁石保持板のうち、前記回転軸が回転する際に前記第2永久磁石と対向する部分に磁性材料製の第1磁路形成部材が組み込まれ、前記第2磁石保持板のうち、前記回転軸が回転する際に前記第1永久磁石と対向する部分に磁性材料製の第2磁路形成部材が組み込まれたことを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, in the rotary shaft drive device according to the sixth aspect of the present invention, a first portion made of a magnetic material is provided in a portion of the first magnet holding plate that faces the second permanent magnet when the rotary shaft rotates. A magnetic path forming member is incorporated, and a second magnetic path forming member made of a magnetic material is incorporated in a portion of the second magnet holding plate that faces the first permanent magnet when the rotating shaft rotates. It is characterized by.

請求項8の回転軸駆動装置は、請求項1又は2の発明において、前記回転軸は、ロボットの関節部に装備された回転軸であり、前記被駆動部材は前記ロボットのアーム部材であることを特徴としている。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the rotary shaft drive device according to the first or second aspect, wherein the rotary shaft is a rotary shaft mounted on a joint portion of the robot, and the driven member is an arm member of the robot. It is characterized by.

請求項9の回転軸駆動装置は、請求項1又は2の発明において、前記回転軸は、インデクサー装置の枢支軸であり、前記被駆動部材はインデクサー装置のテーブルユニットであることを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the first or second aspect, the rotary shaft is a pivot shaft of an indexer device, and the driven member is a table unit of the indexer device. .

請求項1の発明によれば、課題解手段の欄に記載した構成を有するため、前記回転軸が設定回転位置(例えば、被駆動部材及びそれに支持されたワーク等の回転方向の位置エネルギが最小となるホームポジション回転位置)にある場合に、複数の第1永久磁石と複数の第2永久磁石とが夫々対向し、複数の第1永久磁石の磁界方向と複数の第2永久磁石の磁界の方向が対向(逆向き)状態になるように設定しておくものとする。その設定回転位置から回転軸を正転方向と逆転方向の少なくとも一方へ回転させると、回転軸により被駆動部材が上方へ揺動駆動され、回転駆動手段の負荷が大きくなる。このとき、アシスト機構は、複数の第1永久磁石と複数の第2永久磁石の磁力(吸引力及び/又は反発力)で、回転駆動手段の負荷を軽減するアシストトルクを発生させるため、回転駆動手段の小型化を図ることができ、回転軸の回転動作の高速化を図ることもできる。   According to the first aspect of the present invention, since the configuration described in the problem solving means column is provided, the rotational shaft is set to a set rotational position (for example, the positional energy in the rotational direction of the driven member and the workpiece supported thereby is minimized. At the home position rotation position), the plurality of first permanent magnets and the plurality of second permanent magnets face each other, and the magnetic field directions of the plurality of first permanent magnets and the magnetic fields of the plurality of second permanent magnets It is assumed that the directions are set so as to face each other (reverse direction). When the rotary shaft is rotated in at least one of the normal rotation direction and the reverse rotation direction from the set rotation position, the driven member is driven to swing upward by the rotation shaft, and the load on the rotation driving means increases. At this time, the assist mechanism generates the assist torque that reduces the load of the rotation driving means by the magnetic force (attraction force and / or repulsive force) of the plurality of first permanent magnets and the plurality of second permanent magnets. The size of the means can be reduced, and the rotational operation of the rotary shaft can be speeded up.

複数の第1,第2永久磁石でもってアシストトルクを発生させるアシスト機構は、小型のものに構成できるため、複数の第1,第2永久磁石を含むアシスト機構を回転軸駆動装置の回転軸の外周側周辺部に組み込みことが可能である。そのため、例えば、多関節ロボットの複数の関節部の各々の回転軸駆動装置等にも採用可能になる等、汎用性に優れる。
尚、設定回転位置は、ホームポジション回転位置に限るものではなく、所望の回転位置
に設定可能である。
Since the assist mechanism for generating the assist torque with the plurality of first and second permanent magnets can be configured in a small size, the assist mechanism including the plurality of first and second permanent magnets can be used as the rotating shaft of the rotating shaft drive device. It can be incorporated in the peripheral part on the outer peripheral side. Therefore, it is excellent in versatility, for example, by being able to be adopted in a rotation shaft driving device of each of a plurality of joint portions of a multi-joint robot.
The set rotation position is not limited to the home position rotation position, and can be set to a desired rotation position.

請求項2の発明によれば、複数の第1,第2永久磁石において、周方向に隣接する各対の永久磁石の磁界の方向は逆に設定されているため、第1,第2永久磁石の吸引力と反発力によりアシストトルクを発生することができる。   According to the invention of claim 2, in the plurality of first and second permanent magnets, the direction of the magnetic field of each pair of permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction is set to be opposite. Therefore, the first and second permanent magnets The assist torque can be generated by the suction force and the repulsive force.

請求項3の発明によれば、第1支持部材を磁性材料製の第1環状基板と非磁性材料製の第1磁石保持板とで構成し、第2支持部材を磁性材料製の第2環状基板と非磁性材料製の第2磁石保持板とで構成し、第1磁石保持板に形成した複数の第1磁石収容穴に複数の第1永久磁石を収容し、第2磁石保持板に形成した複数の第2磁石収容穴に複数の第2永久磁石を収容するため、アシストトルクの発生に有利な磁路を形成することができる。
そして、各第1磁石収容穴に第2磁石保持板側を塞ぐ5mm以下の厚さの底壁を形成し、各第2磁石収容穴に第1磁石保持板側を塞ぐ5mm以下の厚さの底壁を形成したため、第1,第2永久磁石が密着状に吸着するのを防止しながら、第1,第2永久磁石間に作用する磁力が弱くなるのを防止できる。
According to the invention of claim 3, the first support member is composed of the first annular substrate made of magnetic material and the first magnet holding plate made of nonmagnetic material, and the second support member is made of the second annular member made of magnetic material. Consists of a substrate and a second magnet holding plate made of a non-magnetic material. A plurality of first permanent magnets are housed in a plurality of first magnet housing holes formed in the first magnet holding plate and formed on a second magnet holding plate. Since the plurality of second permanent magnets are accommodated in the plurality of second magnet accommodation holes, a magnetic path advantageous for generating assist torque can be formed.
Then, a bottom wall having a thickness of 5 mm or less that covers the second magnet holding plate side is formed in each first magnet housing hole, and a thickness of 5 mm or less that plugs the first magnet holding plate side in each second magnet housing hole. Since the bottom wall is formed, it is possible to prevent the magnetic force acting between the first and second permanent magnets from being weakened while preventing the first and second permanent magnets from adsorbing in close contact.

請求項4の発明によれば、回転軸が設定回転位置から正転方向及び逆転方向へ約90°回転するまでアシストトルクを発生させることができる。
請求項5の発明によれば、回転軸が設定回転位置から正転方向及び逆転方向へ約45°回転するまでアシストトルクを発生させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the assist torque can be generated until the rotating shaft rotates about 90 ° in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the set rotation position.
According to the fifth aspect of the present invention, the assist torque can be generated until the rotation shaft rotates about 45 ° in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the set rotation position.

請求項6の発明によれば、回転軸が設定回転位置から正転方向又は逆転方向へ約120°回転するまでアシストトルクを発生させることができる。
請求項7の発明によれば、アシストトルクを発生させる際に、閉ループ状の磁路を確実に形成することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the assist torque can be generated until the rotating shaft rotates about 120 ° in the forward rotation direction or the reverse rotation direction from the set rotation position.
According to the seventh aspect of the present invention, a closed loop magnetic path can be reliably formed when the assist torque is generated.

請求項8の発明によれば、ロボットの関節部の回転軸を回転駆動手段で回転駆動してアーム部材(被駆動部材)を揺動駆動する際にアシストトルクを発生させることができる。
請求項9の発明によれば、インデクサー装置のテーブルユニットを最下位置から上方へ揺動させる際に、アシストトルクを発生させることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the assist torque can be generated when the rotation shaft of the joint portion of the robot is rotationally driven by the rotational driving means to swing the arm member (driven member).
According to the ninth aspect of the present invention, the assist torque can be generated when the table unit of the indexer device is swung upward from the lowest position.

本発明の実施例1に係るインデクサー装置の正面図である。It is a front view of the indexer apparatus which concerns on Example 1 of this invention. インデクサー装置の回転駆動機構の周辺部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the peripheral part of the rotation drive mechanism of an indexer apparatus. アシスト機構の斜視図である。It is a perspective view of an assist mechanism. アシスト機構の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an assist mechanism. 図4のC部拡大図である。It is the C section enlarged view of FIG. 図4のVI−VI線断面図である。It is the VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 図4のVII−VII線断面図である。It is the VII-VII sectional view taken on the line of FIG. ホームポジション回転位置のときの磁界の状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state of the magnetic field at the time of a home position rotation position. アシストトルク発生時の磁路を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the magnetic path at the time of assist torque generation | occurrence | production. アシスト終了状態のときの磁路を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a magnetic path at the time of an assist end state. 実施例2に係る多関節ロボットの要部の正面図である。FIG. 6 is a front view of a main part of an articulated robot according to a second embodiment. 実施例2の第1アシスト機構の図7相当図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 7 of the first assist mechanism of Embodiment 2. 実施例2の第1アシスト機構の図8相当図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 8 of the first assist mechanism of Embodiment 2. 実施例2の第2アシスト機構の図7相当図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 7 of a second assist mechanism of Embodiment 2. 実施例2の第2アシスト機構の図8相当図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 8 of a second assist mechanism of Embodiment 2.

本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する   EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing this invention is demonstrated based on an Example.

本実施例は、工作機械により機械加工を施すワークを着脱自在に装着するインデクサー装置に、本願特有のアシスト機構を含む回転軸駆動装置を適用した場合の一例である。以下、図1における上下左右方向を上下左右方向として説明する。   The present embodiment is an example in which a rotary shaft driving device including an assist mechanism unique to the present application is applied to an indexer device that detachably mounts a workpiece to be machined by a machine tool. In the following description, the vertical and horizontal directions in FIG. 1 are assumed to be vertical and horizontal directions.

図1に示すように、インデクサー装置1は、テーブルユニット2、テーブルユニット2上に旋回可能に装備されたターンテーブル3、テーブルユニット2に固定された左右1対の回転軸(枢支軸)2a,2b、回転軸2aを回転自在に支持する左軸支持機構3、回転軸2bを回動自在に支持する右軸支持機構4、テーブルユニット2と回転軸2a,2bを水平な回転軸心A回りに揺動駆動(回転駆動)する電動モータ5aを有する回動駆動機構5、テーブルユニット2を最下位置から上方へ揺動させる際にアシストトルクを発生させるアシスト機構10などを備えている。   As shown in FIG. 1, the indexer device 1 includes a table unit 2, a turntable 3 mounted on the table unit 2 so as to be rotatable, and a pair of left and right rotating shafts (pivot shafts) 2a fixed to the table unit 2. , 2b, a left shaft support mechanism 3 that rotatably supports the rotary shaft 2a, a right shaft support mechanism 4 that rotatably supports the rotary shaft 2b, and a horizontal rotation axis A between the table unit 2 and the rotary shafts 2a and 2b. A rotation drive mechanism 5 having an electric motor 5a that swings around (rotates) and an assist mechanism 10 that generates assist torque when the table unit 2 is swung upward from its lowest position are provided.

ここで、テーブルユニット2が「被駆動部材」に相当し、テーブルユニット2と、回転軸2a,2bと、左右の軸支持機構3,4と、回動駆動機構5と、アシスト機構10とが本発明の「回転軸駆動装置」に相当する。   Here, the table unit 2 corresponds to a “driven member”, and the table unit 2, the rotation shafts 2 a and 2 b, the left and right shaft support mechanisms 3 and 4, the rotation drive mechanism 5, and the assist mechanism 10. This corresponds to the “rotary shaft drive device” of the present invention.

図1、図2に示すように、回動駆動機構5は右軸支持機構4に設けられ、この回動駆動機構5から回転軸2bに駆動力が入力されて、テーブルユニット2が回動駆動される。この回動駆動機構5は、回転軸2bに固定されたウォームホイール5bと、このウォームホイール5bに噛合した鉛直姿勢のウォームギヤ5cと、このウォームギヤ5cを回転駆動可能な電動サーボモータ5aとで構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotation drive mechanism 5 is provided on the right shaft support mechanism 4, and a driving force is input from the rotation drive mechanism 5 to the rotation shaft 2 b to rotate the table unit 2. Is done. The rotational drive mechanism 5 includes a worm wheel 5b fixed to the rotary shaft 2b, a vertical worm gear 5c meshed with the worm wheel 5b, and an electric servo motor 5a capable of rotationally driving the worm gear 5c. ing.

テーブルユニット2のテーブル本体2cには、図1の旋回軸心B回りに旋回可能なターンテーブル3と、その回転駆動機構(図示略)が設けられ、このターンテーブル3にワークWが着脱自在に装着され、ワークWに機械加工が施される。   The table main body 2c of the table unit 2 is provided with a turntable 3 that can turn around a turning axis B in FIG. 1 and a rotation drive mechanism (not shown) thereof, and a work W can be attached to and detached from the turntable 3. The workpiece W is mounted and machined.

ここで、テーブルユニット2は、回転軸2aの右端部に一体的に連結されて回転軸2aの軸心Aと直交する下方へ所定長さ延びる左腕部2dと、回転軸2bの左端部に一体的に連結されて回転軸2bの軸心Aと直交する下方へ所定長さ延びる右腕部2eと、テーブル本体2cとを備え、テーブル本体2cの左右の端部は左右の腕部2d,2eの下端部に一体的に連結されている。図1に示すように、テーブル本体2cが最下位置に水平姿勢に位置する状態が、テーブルユニット2のホームポジションであり、このホームポジションのとき回転軸2a,2bもホームポジション回転位置になる。本実施例では、回転軸2a,2bのホームポジション回転位置が予め設定された「設定回転位置」に相当する。   Here, the table unit 2 is integrally connected to the right end portion of the rotating shaft 2a and integrally extends to the left arm portion 2d extending a predetermined length downward perpendicular to the axis A of the rotating shaft 2a and the left end portion of the rotating shaft 2b. And a table main body 2c, and the left and right end portions of the table main body 2c are connected to the left and right arm portions 2d and 2e, respectively. It is integrally connected to the lower end. As shown in FIG. 1, the state where the table main body 2c is positioned in the horizontal position at the lowest position is the home position of the table unit 2. At this home position, the rotation shafts 2a and 2b are also at the home position rotation position. In the present embodiment, the home position rotation position of the rotary shafts 2a and 2b corresponds to a preset “set rotation position”.

図1、図3〜図5に示すように、アシスト機構10は、左側の回転軸2aにアシストトルクを付与するように組み込まれている。このアシスト機構10は、回転軸2aの外周側に配設された環状の第1支持部材11と、回転軸2aの外周側に配設された環状の第2支持部材12と、第1支持部材11に周方向に間欠的に並べて保持された複数(本実施例では4つ)の第1永久磁石13と、第2支持部材12に周方向に間欠的に並べて保持された複数(本実施例では4つ)の第2永久磁石14とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the assist mechanism 10 is incorporated so as to apply assist torque to the left rotation shaft 2 a. The assist mechanism 10 includes an annular first support member 11 disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft 2a, an annular second support member 12 disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft 2a, and a first support member. 11 (four in the present embodiment) first permanent magnets 13 that are intermittently arranged and held in the circumferential direction, and a plurality (fourth embodiment) that are held intermittently in the circumferential direction on the second support member 12. Then, four) second permanent magnets 14 are provided.

第1支持部材11は、回転軸2aの軸心Aと直交する面と平行な磁性材料(例えば、鋼)製の第1環状基板11aであって軸支持機構3の縦壁部材3a(静止部材)にボルト穴11dを介して複数のボルト11eで固定された第1環状基板11aと、第1環状基板11aの左端面に複数のボルトで固定され且つ第1環状基板11aと平行な非磁性材料(例えば、オーステナイト系ステンレス)製の環状の第1磁石保持板11bとを備えている。   The first support member 11 is a first annular substrate 11a made of a magnetic material (for example, steel) parallel to a surface orthogonal to the axis A of the rotation shaft 2a, and is a vertical wall member 3a (stationary member) of the shaft support mechanism 3. ) And a non-magnetic material fixed to the left end surface of the first annular substrate 11a with a plurality of bolts and parallel to the first annular substrate 11a. And an annular first magnet holding plate 11b made of (for example, austenitic stainless steel).

第2支持部材12は、回転軸2aの軸心Aと直交する面と平行な磁性材料製の環状の第2環状基板12aと、回転軸2aに外嵌して固定されると共に第2環状基板12aの右端面に固定されて第1磁石保持板11bに微小隙間15を空けて接近対向する非磁性材料製の第2磁石保持板12bとを備えている。
第2磁石保持板12bは、回転軸2aに外嵌された筒部12cとこの筒部12cと一体の環状板部12dとで構成されており、筒部12cは第1磁石保持板11bの内周側まで延び、筒部12cの外周側には環状板部12dと第1環状基板11a間にスラストベアリング16が介装されている。尚、第1環状基板11aと第2環状基板12aと筒部12cには、回転軸2aを挿入する為の軸穴11c,12e,12fが形成されている。
The second support member 12 is an annular second annular substrate 12a made of a magnetic material parallel to a plane orthogonal to the axis A of the rotation shaft 2a, and is fixed by being externally fitted to the rotation shaft 2a. And a second magnet holding plate 12b made of a non-magnetic material, which is fixed to the right end surface of 12a and faces the first magnet holding plate 11b with a minute gap 15 therebetween.
The second magnet holding plate 12b is composed of a cylindrical portion 12c fitted on the rotary shaft 2a and an annular plate portion 12d integrated with the cylindrical portion 12c. The cylindrical portion 12c is an inner part of the first magnet holding plate 11b. A thrust bearing 16 is interposed between the annular plate portion 12d and the first annular substrate 11a on the outer peripheral side of the cylindrical portion 12c. In addition, shaft holes 11c, 12e, and 12f for inserting the rotation shaft 2a are formed in the first annular substrate 11a, the second annular substrate 12a, and the cylindrical portion 12c.

筒部12cの左側約2/3部分の内周部には、右方ほど小径化する部分円錐面17が形成され、回転軸2aの外周面と部分円錐面17間に環状楔部材18を嵌入し、環状楔部材18を複数のボルト18aで筒部12cに固定することで、第2環状基板12aと第2磁石保持板12bが回転軸2aに相対回転不能に固定されている。   A partial conical surface 17 with a diameter decreasing toward the right is formed on the inner peripheral portion of the left side of the cylindrical portion 12c. The annular wedge member 18 is inserted between the outer peripheral surface of the rotating shaft 2a and the partial conical surface 17. Then, the annular wedge member 18 is fixed to the cylindrical portion 12c with a plurality of bolts 18a, whereby the second annular substrate 12a and the second magnet holding plate 12b are fixed to the rotating shaft 2a so as not to be relatively rotatable.

図4〜図7に示すように、第1磁石保持板11bに周方向に間欠的に複数(本実施例では4つ)の第1磁石収容穴19が形成され、これら複数の第1磁石収容穴19に複数の第1永久磁石13が夫々収容され、複数の第1永久磁石13の磁界の方向は回転軸2aの軸心Aと平行方向に向けられている。尚、図6に示す磁極は、回転軸2aが設定回転位置にある場合の、第1永久磁石13の左端における磁極を示す。複数の第1永久磁石13において、周方向に隣接する各対の永久磁石の磁界の方向は逆向きに設定されている。複数の第1永久磁石13は、周方向4等分位置に配設された強力な4つの永久磁石(例えば、ネオジウム磁石)であり、第1永久磁石13は、回転軸の軸心方向に所定の厚さを有し、その厚さの約2倍程度の径方向幅を有し、軸心Aに対する開角が50°〜70°(本実施例では60°)の円弧形状に形成されている。   As shown in FIGS. 4 to 7, a plurality of (four in this embodiment) first magnet accommodation holes 19 are intermittently formed in the circumferential direction in the first magnet holding plate 11b, and the plurality of first magnets are accommodated. The plurality of first permanent magnets 13 are accommodated in the holes 19, respectively, and the direction of the magnetic field of the plurality of first permanent magnets 13 is directed in a direction parallel to the axis A of the rotating shaft 2 a. The magnetic poles shown in FIG. 6 indicate the magnetic poles at the left end of the first permanent magnet 13 when the rotary shaft 2a is at the set rotational position. In the plurality of first permanent magnets 13, the direction of the magnetic field of each pair of permanent magnets adjacent in the circumferential direction is set to be opposite. The plurality of first permanent magnets 13 are four powerful permanent magnets (for example, neodymium magnets) disposed at positions equally divided in the circumferential direction, and the first permanent magnets 13 are predetermined in the axial direction of the rotating shaft. And having a radial width of about twice the thickness, and an open angle with respect to the axis A is 50 ° to 70 ° (60 ° in this embodiment). Yes.

第1磁石保持板11bの左端面と第2磁石保持板12bの環状板部12dの右端面は回転軸2aの軸心Aと直交する面と平行であり、第1磁石保持板11bの左端面と環状板部12dの右端面との間には微小隙間15(本実施例では0.1mm〜0.2mm)が形成されている。接触による摩耗を防止する為である。
各第1磁石収容穴19には第2磁石保持板12b側を塞ぐ5mm以下の厚さ(好ましくは2mm以下の厚さ、本実施例では0.5mmの厚さ)の底壁19aが形成されている。この底壁19aは第1永久磁石13と第2永久磁石14とが強固に吸着するのを防止する為のものである。但し、上記の底壁19aは省略してもよいが、この場合、第1永久磁石13をボルトにより第1環状基板11aに固定することが望ましい。
The left end surface of the first magnet holding plate 11b and the right end surface of the annular plate portion 12d of the second magnet holding plate 12b are parallel to the surface orthogonal to the axis A of the rotating shaft 2a, and the left end surface of the first magnet holding plate 11b. And a right end surface of the annular plate portion 12d is formed with a minute gap 15 (0.1 mm to 0.2 mm in this embodiment). This is to prevent wear due to contact.
Each first magnet receiving hole 19 is formed with a bottom wall 19a having a thickness of 5 mm or less (preferably a thickness of 2 mm or less, in this embodiment 0.5 mm) that closes the second magnet holding plate 12b side. ing. The bottom wall 19a is for preventing the first permanent magnet 13 and the second permanent magnet 14 from being firmly adsorbed. However, although the bottom wall 19a may be omitted, in this case, it is desirable to fix the first permanent magnet 13 to the first annular substrate 11a with a bolt.

図4〜図7に示すように、第2磁石保持板12bの環状板部12dに周方向に間欠的に複数(本実施例では4つ)の第2磁石収容穴20が形成され、これら複数の第2磁石収容穴20に複数の第2永久磁石14が夫々収容され、複数の第2永久磁石14の磁界の方向は回転軸2aの軸心Aと平行方向に向けられている。尚、図7に示す磁極は、回転軸2aが設定回転位置にある場合の、第2永久磁石14の右端における磁極を示す。複数の第2永久磁石14において、周方向に隣接する各対の永久磁石の磁界の方向は逆向きに設定されている。複数の第2永久磁石14は、周方向4等分位置に配設された強力な4つの永久磁石であり、各第2永久磁石14は、回転軸2aの軸心A方向に所定の厚さを有し、その厚さの約2倍程度の径方向幅を有し、回転軸2aの軸心Aに対する開角が50〜70°(本実施例では60°)の円弧形状に形成されている。尚、本実施例では第1,第2永久磁石13,14は同サイズ、同形状のものである。   As shown in FIGS. 4 to 7, a plurality (four in this embodiment) of second magnet housing holes 20 are formed intermittently in the circumferential direction in the annular plate portion 12d of the second magnet holding plate 12b. The plurality of second permanent magnets 14 are respectively accommodated in the second magnet accommodation holes 20, and the direction of the magnetic field of the plurality of second permanent magnets 14 is directed parallel to the axis A of the rotation shaft 2 a. The magnetic poles shown in FIG. 7 indicate the magnetic poles at the right end of the second permanent magnet 14 when the rotary shaft 2a is at the set rotational position. In the plurality of second permanent magnets 14, the direction of the magnetic field of each pair of permanent magnets adjacent in the circumferential direction is set to be opposite. The plurality of second permanent magnets 14 are four strong permanent magnets arranged at four equal positions in the circumferential direction, and each second permanent magnet 14 has a predetermined thickness in the direction of the axis A of the rotating shaft 2a. And has a radial width that is approximately twice the thickness thereof, and is formed in an arc shape with an opening angle of 50 to 70 ° (60 ° in this embodiment) with respect to the axis A of the rotating shaft 2a. Yes. In the present embodiment, the first and second permanent magnets 13 and 14 are of the same size and shape.

各第2磁石収容穴20には第1磁石保持板11b側を塞ぐ5mm以下の厚さ(好ましくは2mm以下の厚さ、本実施例では0.5mmの厚さ)の底壁20aが形成されている。この底壁20aは第1永久磁石13と第2永久磁石14とが強固に吸着するのを防止する為のものである。但し、この底壁20aは省略してもよいが、この場合、第2永久磁石14をボルトにより第2環状基板12aに固定することが望ましい。   A bottom wall 20a having a thickness of 5 mm or less (preferably a thickness of 2 mm or less, and a thickness of 0.5 mm in this embodiment) is formed in each second magnet accommodation hole 20 to close the first magnet holding plate 11b side. ing. The bottom wall 20a is for preventing the first permanent magnet 13 and the second permanent magnet 14 from being firmly adsorbed. However, the bottom wall 20a may be omitted, but in this case, it is desirable to fix the second permanent magnet 14 to the second annular substrate 12a with a bolt.

尚、回転軸2aが設定回転位置から回転するとき、静止側の複数の第1永久磁石13に対して複数の第2永久磁石14が相対回転するが、複数の第1永久磁石13と複数の第2永久磁石14は、回転軸2aの軸心Aと平行方向に接近状態で対向可能に配設されている。   When the rotating shaft 2a rotates from the set rotation position, the plurality of second permanent magnets 14 rotate relative to the plurality of stationary first permanent magnets 13, but the plurality of first permanent magnets 13 and the plurality of first permanent magnets 13 The 2nd permanent magnet 14 is arrange | positioned so that it can oppose in the approach state in the parallel direction with the axial center A of the rotating shaft 2a.

このインデクサー装置1においては、回転軸2a,2bの正転方向と逆転方向への最大回転角は90°以下の角度である。そのため、アシスト機構10は、回転駆動機構5により回転軸2a,2bを前記ホームポジション回転位置(設定回転位置)から正転方向と逆転方向の少なくとも一方に設定角度(本実施例では90°)回転させる際に、複数の第1永久磁石13と複数の第2永久磁石14の磁力により回転駆動機構5の負荷を軽減するアシストトルクを発生させるように構成されている。   In the indexer device 1, the maximum rotation angle of the rotation shafts 2a and 2b in the forward rotation direction and the reverse rotation direction is an angle of 90 ° or less. Therefore, the assist mechanism 10 rotates the rotation shafts 2a and 2b from the home position rotation position (set rotation position) to at least one of the normal rotation direction and the reverse rotation direction by the rotation driving mechanism 5 (90 ° in this embodiment). In this case, an assist torque that reduces the load on the rotary drive mechanism 5 is generated by the magnetic force of the plurality of first permanent magnets 13 and the plurality of second permanent magnets 14.

尚、図6、図7は、回転軸2a,2bが前記ホームポジションに対応する設定回転位置にある時の第1,第2永久磁石13,14を示しているが、このとき、複数の第1永久磁石13と複数の第2永久磁石14とが互いに対向している。尚、この設定回転位置のときの複数の第1,第2永久磁石13,14の回転方向位置(位相位置)は、図6、図7に示すものに限定されるものではなく、図6、図7に図示の回転方向位置から時計回り方向又は反時計回り方向に例えば45°回転(移動)させた位置であってもよい。   6 and 7 show the first and second permanent magnets 13 and 14 when the rotary shafts 2a and 2b are at the set rotational positions corresponding to the home positions. One permanent magnet 13 and a plurality of second permanent magnets 14 face each other. The rotational direction positions (phase positions) of the first and second permanent magnets 13 and 14 at the set rotational position are not limited to those shown in FIGS. For example, it may be a position rotated (moved) by 45 ° in the clockwise direction or the counterclockwise direction from the rotational direction position shown in FIG.

次に、以上説明したアシスト機構10を含む回転軸駆動装置の作用、効果について説明する。図8〜図10は、アシスト機構10の第1,第2永久磁石13,14の外周面から視た図を360°分展開した説明図であり、図8のD−D線からE−E線までが1周分である。   Next, operations and effects of the rotary shaft driving device including the assist mechanism 10 described above will be described. FIGS. 8 to 10 are explanatory views in which the views of the first and second permanent magnets 13 and 14 of the assist mechanism 10 viewed from the outer peripheral surface are expanded by 360 °, and are taken along line EE in FIG. One line is up to the line.

図8は、テーブルユニット2がホームポジションで、回転軸2a,2bが設定回転位置にある状態を示す。テーブルユニット2とターンテーブル3とワークW等の自重が作用するため、テーブルユニット2がホームポジションで安定している。
この状態では、対向関係に位置する各組の第1,第2永久磁石13,14の磁界の方向が逆向きであるため、閉ループ状の磁路が形成されず、アシストトルクは発生していない。
FIG. 8 shows a state in which the table unit 2 is at the home position and the rotation shafts 2a and 2b are at the set rotation position. Since the table unit 2, the turntable 3, and the weight of the workpiece W act on the table unit 2, the table unit 2 is stable at the home position.
In this state, the direction of the magnetic field of each pair of the first and second permanent magnets 13 and 14 positioned in the opposing relationship is opposite, so that a closed loop magnetic path is not formed and no assist torque is generated. .

次に、図9に示すように、回転駆動機構5により回転軸2a,2bを例えば正転方向(図9の矢印R方向)へ回転させ始めると、複数の第1永久磁石13に対して複数の第2永久磁石14が相対的に回転し、図示のような閉ループ状の磁路が形成されるため、複数の第1永久磁石13と複数の第2永久磁石14との間に作用する吸引力及び反発力によってアシストトルクTが発生する。   Next, as shown in FIG. 9, when the rotation driving mechanism 5 starts to rotate the rotating shafts 2 a and 2 b in, for example, the normal rotation direction (the direction of arrow R in FIG. 9), a plurality of first permanent magnets 13 are provided. The second permanent magnet 14 relatively rotates and a closed loop magnetic path as shown in the figure is formed, so that the attraction acts between the plurality of first permanent magnets 13 and the plurality of second permanent magnets 14. The assist torque T is generated by the force and the repulsive force.

即ち、各組の第1,第2永久磁石13a,14d;13b,14a;13c,14b;13d,14cには吸引力が作用し、各組の第1,第2永久磁石13a,14a;13b,14b;13c,14c;13d,14dには反発力が作用する。その結果、回転駆動機構5の負荷を軽減するアシストトルクであって、図9の矢印Tで示すようなアシストトルクTが発生する。このアシストトルクTは、回転軸2a,2bが90°回転する間作用し、このアシストトルクTの大きさは、第1,第2永久磁石13,14で発生する磁界の強度に依存する。   That is, an attractive force acts on the first and second permanent magnets 13a, 14d; 13b, 14a; 13c, 14b; 13d, 14c of each group, and the first and second permanent magnets 13a, 14a; , 14b; 13c, 14c; 13d, 14d has a repulsive force. As a result, assist torque T that reduces the load on the rotary drive mechanism 5 and that is indicated by an arrow T in FIG. 9 is generated. The assist torque T acts while the rotary shafts 2a and 2b rotate by 90 °, and the magnitude of the assist torque T depends on the strength of the magnetic field generated by the first and second permanent magnets 13 and 14.

本実施例の場合、回転軸2aの回転角が増すと、第1,第2永久磁石13,14間の反発力が減少する一方、第1,第2永久磁石13,14間の吸引力が増大するが、反発力の減少よりも吸引力の増大が大きいため、回転軸2aの回転角度の増大に応じてアシストトルクが大きくなるものと推定される。   In the case of the present embodiment, when the rotation angle of the rotary shaft 2a increases, the repulsive force between the first and second permanent magnets 13 and 14 decreases, while the attractive force between the first and second permanent magnets 13 and 14 decreases. Although it increases, the increase in the attractive force is greater than the decrease in the repulsive force, and therefore it is estimated that the assist torque increases as the rotation angle of the rotary shaft 2a increases.

図10は、回転軸2a,2bが90°回転した状態を示し、図示のような閉ループ状の磁路が形成され、回転軸2a,2bをそれ以上回転させるようなアシストトルクは発生しなくなる。しかし、回転軸2a,2bをその位置に保持する保持力は発生する。
尚、上記の説明は、回転軸2a,2bを例えば正転方向へ回転させる場合について説明したが、回転軸2a,2bを上記とは逆の逆転方向へ90°回転させる場合も同様である。
FIG. 10 shows a state in which the rotating shafts 2a and 2b are rotated by 90 °. A closed loop magnetic path as shown in the figure is formed, and no assist torque that further rotates the rotating shafts 2a and 2b is generated. However, a holding force that holds the rotary shafts 2a and 2b in that position is generated.
In the above description, the rotating shafts 2a and 2b are rotated in the forward rotation direction, for example. However, the same applies to the case where the rotating shafts 2a and 2b are rotated in the reverse rotation direction opposite to the above.

以上のように、テーブルユニット2を上方へ揺動駆動する際、アシスト機構10により
回転駆動機構5の負荷を軽減させるようなアシストトルクを発生させることができるため、回転駆動機構5の電動サーボモータ5aを小型化し、消費電力の節減を図ることができるうえ、テーブルユニット2の揺動動作の高速化を図ることもできる。しかも、アシスト機構10は左軸支持機構3の外部に大きく突出する部材を必要としないので小型に構成できるから、左軸支持機構3にコンパクトに組み込むことが可能である。
As described above, when the table unit 2 is driven to swing upward, the assist mechanism 10 can generate an assist torque that reduces the load on the rotation drive mechanism 5, so that the electric servo motor of the rotation drive mechanism 5 can be generated. The size of 5a can be reduced to save power consumption, and the speed of the swing operation of the table unit 2 can be increased. In addition, since the assist mechanism 10 does not require a member that protrudes greatly to the outside of the left shaft support mechanism 3 and can be configured in a small size, the assist mechanism 10 can be incorporated into the left shaft support mechanism 3 in a compact manner.

本実施例では、回転軸2a,2bを90°回転させる間、アシストトルクを発生するアシスト機構10を採用したが、複数の第1,第2永久磁石13,14の数やサイズを適宜設定すれば、回転軸2a,2bを例えば0〜180°の間の所望の角度回転させる際に回転駆動手段の負荷を軽減可能なアシストトルクを発生させることができるため、このアシスト機構10は汎用性に優れ、回転駆動手段で回転駆動される回転軸により被駆動部材を回転軸を中心として揺動駆動(回転駆動、回動駆動)する種々の回転軸駆動装置に適用することができ、汎用性に優れる。   In the present embodiment, the assist mechanism 10 that generates assist torque while rotating the rotary shafts 2a and 2b by 90 ° is employed. However, the number and size of the plurality of first and second permanent magnets 13 and 14 can be appropriately set. For example, when the rotation shafts 2a and 2b are rotated at a desired angle between 0 ° and 180 °, for example, an assist torque capable of reducing the load of the rotation driving means can be generated. It is excellent and can be applied to various rotary shaft drive devices that swing the driven member around the rotary shaft (rotary drive, rotational drive) by the rotary shaft that is rotationally driven by the rotational drive means. Excellent.

第1支持部材11を磁性材料製の第1環状基板11aと、非磁性材料製の第1磁石保持板11bとで構成し、第2支持部材12を磁性材料製の第2環状基板12aと非磁性材料製の第2磁石保持板12bとで構成し、第1磁石保持板11bに形成した複数の第1磁石収容穴19に複数の第1永久磁石13を収容し、第2磁石保持板12bに形成した複数の第2磁石収容穴20に複数の第2永久磁石14を収容するため、アシストトルクの発生に有利な磁路を形成することができる。   The first support member 11 is composed of a first annular substrate 11a made of a magnetic material and a first magnet holding plate 11b made of a nonmagnetic material, and the second support member 12 is not made of a second annular substrate 12a made of a magnetic material. A plurality of first permanent magnets 13 are accommodated in a plurality of first magnet accommodation holes 19 formed in the first magnet holding plate 11b, and the second magnet holding plate 12b. Since the plurality of second permanent magnets 14 are accommodated in the plurality of second magnet accommodation holes 20 formed in this manner, a magnetic path that is advantageous for generating assist torque can be formed.

しかも、各第1磁石収容穴19に第2磁石保持板12b側を塞ぐ底壁19aを形成し、各第2磁石収容穴20に第1磁石保持板11b側を塞ぐ底壁20aを形成したため、第1,第2永久磁石13,14が密着状に吸着するのを防止しながら、第1,第2永久磁石13,14間磁路抵抗が大きくなるのを抑制できる。   Moreover, since the bottom wall 19a for closing the second magnet holding plate 12b side is formed in each first magnet receiving hole 19, and the bottom wall 20a for closing the first magnet holding plate 11b side is formed in each second magnet holding hole 20, While preventing the first and second permanent magnets 13 and 14 from adsorbing in close contact, the magnetic path resistance between the first and second permanent magnets 13 and 14 can be suppressed from increasing.

この実施例2は、多関節ロボット30(多関節マニュプュレータ)の関節部の回転軸を回転駆動する回転軸駆動装置に本発明を適用した例であり、図11〜図15に基づいて説明する。   The second embodiment is an example in which the present invention is applied to a rotary shaft driving device that rotationally drives a rotary shaft of a joint portion of an articulated robot 30 (multi-joint manipulator), and will be described with reference to FIGS.

図11に示すように、多関節ロボット30は、基台31と、この基台31の上に鉛直軸心回りに回転可能に装備された旋回台32と、この旋回台32の枢支板部32aに第1関節部33を介して支持された下部アーム34と、この下部アーム34の上端部分に第2関節部35を介して支持された上部アーム36と、この上部アーム36の先端側に装備されたハンド回転機構及びハンド機構(図示略)と、旋回台32を回転駆動可能な旋回台駆動機構(図示略)と、第1関節部33に装備されて下部アーム34を揺動駆動する第1サーボモータ37を含む第1回転駆動機構と、第1関節部33に装備された第1アシスト機構40と、第2関節部35に装備されて上部アーム36を揺動駆動する第2サーボモータ38を含む第2回転駆動機構と、第2関節部35に装備された第2アシスト機構50とを備えている。   As shown in FIG. 11, the articulated robot 30 includes a base 31, a swivel base 32 that is mounted on the base 31 so as to be rotatable about a vertical axis, and a pivotal support plate portion of the swivel base 32. A lower arm 34 supported by the first joint portion 33 at 32a, an upper arm 36 supported by the upper end portion of the lower arm 34 via the second joint portion 35, and a distal end side of the upper arm 36; The equipped hand rotation mechanism and hand mechanism (not shown), the turntable drive mechanism (not shown) capable of rotating the turntable 32, and the first joint portion 33 are provided to swing the lower arm 34. A first rotation drive mechanism including a first servo motor 37, a first assist mechanism 40 provided in the first joint portion 33, and a second servo provided in the second joint portion 35 to swing and drive the upper arm 36. A second rotational drive mechanism including a motor 38; And a second assist mechanism 50 that is provided on second joint portion 35.

第1サーボモータ37は枢支板部32aに固定されて第1回転軸33aを回転駆動可能である。第1回転軸33aは枢支板部32aを含む軸支持機構に回転自在に支持され、下部アーム34の下端部分が第1回転軸33aに固定され、下部アーム34は第1回転軸33a を中心として揺動駆動される。第2サーボモータ38は下部アーム34の上端部分の枢支板部34aに固定されて第2回転軸35aを回転駆動可能である。第2回転軸35aは枢支板部34aを含む軸支持機構に回転自在に支持され、上部アーム36の基端部分が第2回転軸35aに固定され、上部アーム36は第2回転軸35aを中心として揺動駆動される。   The first servo motor 37 is fixed to the pivotal support plate portion 32a and can rotate the first rotating shaft 33a. The first rotary shaft 33a is rotatably supported by a shaft support mechanism including a pivotal support plate portion 32a, the lower end portion of the lower arm 34 is fixed to the first rotary shaft 33a, and the lower arm 34 is centered on the first rotary shaft 33a. Is driven to swing. The second servo motor 38 is fixed to the pivot plate 34a at the upper end portion of the lower arm 34, and can rotate the second rotating shaft 35a. The second rotation shaft 35a is rotatably supported by a shaft support mechanism including a pivotal support plate portion 34a, the base end portion of the upper arm 36 is fixed to the second rotation shaft 35a, and the upper arm 36 attaches the second rotation shaft 35a to the second rotation shaft 35a. It is driven to swing around the center.

図11〜図13に示すように、第1アシスト機構40は、下部アーム34を所定のホームポジション(例えば、下方へ最大限傾けた位置)から上方へ設定角度(本実施例では、約120°)揺動駆動する際に、即ち、第1回転軸33aを予め設定した設定回転位置から例えば正転方向(図12、図13の矢印Fの方向)へ設定角度(本実施例では、約120°)回転させる際に、第1サーボモータ37の負荷を軽減するアシストトルクを発生するものである。   As shown in FIGS. 11 to 13, the first assist mechanism 40 has the lower arm 34 set upward from a predetermined home position (for example, a position where the lower arm 34 is tilted to the maximum) upward (in the present embodiment, about 120 °). ) When swinging, that is, the first rotation shaft 33a is set to a set angle (in the present embodiment, about 120 in the forward rotation direction (the direction of arrow F in FIGS. 12 and 13), for example, from a preset set rotation position). °) When rotating, assist torque that reduces the load on the first servomotor 37 is generated.

第1アシスト機構40は、第1,第2永久磁石42,44のサイズと数及び第1,第2磁石収容穴45,46のサイズと数を除いて、前記実施例1のアシスト機構10と同様の構成であるので簡単に説明する。第1アシスト機構40は、枢支板部32aに固定された第1支持部材41と、この第1支持部材41に保持された2つの第1永久磁石42と、第1回転軸33a及び下部アーム34の下端部分に固定された第2支持部材43と、この第2支持部材43に保持された2つの第2永久磁石44とを備えている。   The first assist mechanism 40 is the same as the assist mechanism 10 of the first embodiment except for the size and number of the first and second permanent magnets 42 and 44 and the size and number of the first and second magnet housing holes 45 and 46. Since it is the same structure, it demonstrates easily. The first assist mechanism 40 includes a first support member 41 fixed to the pivot support plate portion 32a, two first permanent magnets 42 held by the first support member 41, a first rotating shaft 33a, and a lower arm. 34, a second support member 43 fixed to the lower end portion of 34, and two second permanent magnets 44 held by the second support member 43.

第1支持部材41は、磁性材料製の第1環状基板41aと、この第1環状基板41aに固定された非磁性材料製の第1磁石保持板41bとを備えている。第1磁石保持板41bには、2つの第1磁石収容穴45aが形成され、それら第1磁石収容穴45aに2つの第1永久磁石42が夫々収容されている。2つの第1永久磁石42a,42bは、円周3等分位置の2つの位置に配置され、第1永久磁石42の回転軸33aの軸心Gに対する開角は80°〜100°(本実施例では100°)である。   The first support member 41 includes a first annular substrate 41a made of a magnetic material and a first magnet holding plate 41b made of a nonmagnetic material fixed to the first annular substrate 41a. The first magnet holding plate 41b is formed with two first magnet housing holes 45a, and the two first permanent magnets 42 are housed in the first magnet housing holes 45a, respectively. The two first permanent magnets 42a and 42b are arranged at two positions of the circumferentially equally divided position, and the opening angle of the first permanent magnet 42 with respect to the axis G of the rotating shaft 33a is 80 ° to 100 ° (this embodiment) In the example, it is 100 °).

第1永久磁石42aの一端から第1永久磁石42bの一端までは周方向に例えば20°離隔し、第1永久磁石42aの他端から第1永久磁石42bの他端までは周方向に例えば140°離隔している。2つの第1永久磁石42a,42bの磁界の方向は逆に設定されている。尚、第1磁石収容穴45aには実施例1の底壁19aと同様の底壁が形成されている。但し、その底壁は省略してもよい。   One end of the first permanent magnet 42a and one end of the first permanent magnet 42b are spaced apart by, for example, 20 ° in the circumferential direction, and the other end of the first permanent magnet 42a to the other end of the first permanent magnet 42b are spaced, for example, 140 ° Separated. The directions of the magnetic fields of the two first permanent magnets 42a and 42b are set in reverse. In addition, the bottom wall similar to the bottom wall 19a of Example 1 is formed in the 1st magnet accommodation hole 45a. However, the bottom wall may be omitted.

第1磁石保持板41bのうち、第1回転軸33aが回転する際に第2永久磁石44と対向する部分に磁性材料製の第1磁路形成部材42mが組み込まれている。この第1磁路形成部材42mは、第1磁石保持板41bに貫通状に形成された円弧状の保持穴45bであって第1磁石収容穴45aと同形状の保持穴45bに嵌入して保持されている。この第1磁路形成部材42mは、第1回転軸33aが回転する際に、第2永久磁石44bと協働して閉ループ状の磁路を形成するためのものである。   A first magnetic path forming member 42m made of a magnetic material is incorporated in a portion of the first magnet holding plate 41b that faces the second permanent magnet 44 when the first rotating shaft 33a rotates. The first magnetic path forming member 42m is an arc-shaped holding hole 45b formed in a penetrating manner in the first magnet holding plate 41b, and is fitted and held in a holding hole 45b having the same shape as the first magnet housing hole 45a. Has been. The first magnetic path forming member 42m is for forming a closed loop magnetic path in cooperation with the second permanent magnet 44b when the first rotating shaft 33a rotates.

第2支持部材43は、磁性材料製の第2環状基板43aと、この第2環状基板43aに固定された非磁性材料製の第2磁石保持板43bとを備えている。第2環状基板43aは第2磁石保持板43bを介して第1回転軸33aに固定されている。第2磁石保持板43bには、2つの第2磁石収容穴46が形成され、それら第2磁石収容穴46に2つの第2永久磁石44が夫々収容されている。2つの第2永久磁石44a,44bは、円周3等分位置の2つの位置に配置され、第2永久磁石44の前記軸心Gに対する開角は80°〜100°(本実施例では100°)とするのが望ましい。   The second support member 43 includes a second annular substrate 43a made of a magnetic material, and a second magnet holding plate 43b made of a nonmagnetic material fixed to the second annular substrate 43a. The second annular substrate 43a is fixed to the first rotating shaft 33a via the second magnet holding plate 43b. Two second magnet accommodation holes 46 are formed in the second magnet holding plate 43 b, and the two second permanent magnets 44 are accommodated in the second magnet accommodation holes 46, respectively. The two second permanent magnets 44a and 44b are disposed at two positions of the circumference equally divided into three positions, and the opening angle of the second permanent magnet 44 with respect to the axis G is 80 ° to 100 ° (100 in this embodiment). °) is desirable.

第2永久磁石44aの一端から第2永久磁石44bの一端までは周方向に例えば20°離隔し、第2永久磁石44aの他端から第2永久磁石44bの他端までは周方向に例えば140°離隔している。2つの第2永久磁石44a,44bの磁界の方向は逆に設定されている。下部アーム34がホームポジションにあるとき、相対向する各組の第1,第2永久磁石42a,44a;42b,44bの磁界の方向は逆向きである。尚、第2磁石収容穴46には実施例1の底壁20aと同様の底壁が形成されている。但し、その底壁は省略してもよい。   One end of the second permanent magnet 44a and one end of the second permanent magnet 44b are separated by, for example, 20 ° in the circumferential direction, and the other end of the second permanent magnet 44a to the other end of the second permanent magnet 44b is, for example, 140 in the circumferential direction. ° Separated. The directions of the magnetic fields of the two second permanent magnets 44a and 44b are set in reverse. When the lower arm 34 is at the home position, the magnetic field directions of the first and second permanent magnets 42a, 44a; 42b, 44b of the opposing groups are opposite to each other. The second magnet housing hole 46 has a bottom wall similar to the bottom wall 20a of the first embodiment. However, the bottom wall may be omitted.

第2磁石保持板43bのうち、第1回転軸33aが回転する際に第1永久磁石42と対向する部分に磁性材料製の第2磁路形成部材44mが組み込まれている。この第2磁路形成部材44mは、第2磁石保持板43bに貫通状に形成された円弧状の保持穴46bであって第2磁石収容穴46aと同形状の保持穴46bに嵌入して保持されている。この第2磁路形成部材44mは、第1回転軸33aが回転する際に、第1永久磁石44bと協働して閉ループ状の磁路を形成するためのものである。   A second magnetic path forming member 44m made of a magnetic material is incorporated in a portion of the second magnet holding plate 43b that faces the first permanent magnet 42 when the first rotating shaft 33a rotates. The second magnetic path forming member 44m is an arc-shaped holding hole 46b formed in a penetrating manner in the second magnet holding plate 43b, and is fitted and held in a holding hole 46b having the same shape as the second magnet housing hole 46a. Has been. The second magnetic path forming member 44m is for forming a closed loop magnetic path in cooperation with the first permanent magnet 44b when the first rotating shaft 33a rotates.

図11、図14、図15に示すように、第2アシスト機構50は、上部アーム36を所定の回転停止位置(設定回転位置)から正転方向と逆転方向の少なくとも一方へ設定角度(本実施例では、約45°)揺動駆動する際に、即ち、第2回転軸35aを予め設定した設定回転位置から正転方向と逆転方向の少なくとも一方へ設定角度(本実施例では、約45°)回転させる際に、第2サーボモータ38の負荷を軽減するアシストトルクを発生するものである。   As shown in FIGS. 11, 14, and 15, the second assist mechanism 50 sets the upper arm 36 from a predetermined rotation stop position (set rotation position) to at least one of the forward rotation direction and the reverse rotation direction (this embodiment). In the example, when the rocking drive is performed, that is, the second rotation shaft 35a is set to a preset angle from the preset rotation position to at least one of the forward rotation direction and the reverse rotation direction (in this embodiment, about 45 °). ) When rotating, assist torque for reducing the load on the second servo motor 38 is generated.

第2シスト機構50は、第1,第2永久磁石52,54のサイズと数及び第1,第2磁石収容穴19,20のサイズと数を除いて、前記実施例1のアシスト機構10と同様の構成であるので簡単に説明する。第2アシスト機構50は、枢支板部34aに固定された第1支持部材51と、この第1支持部材51に保持された複数(本実施例では6つ)の第1永久磁石52と、第2回転軸35a及び上部アーム36の下端部分に固定された第2支持部材54と、この第2支持部材54に保持された複数(本実施例では6つ)の第2永久磁石54とを備えている。   The second cyst mechanism 50 is the same as the assist mechanism 10 of the first embodiment except for the size and number of the first and second permanent magnets 52 and 54 and the size and number of the first and second magnet housing holes 19 and 20. Since it is the same structure, it demonstrates easily. The second assist mechanism 50 includes a first support member 51 fixed to the pivot plate 34a, a plurality (six in this embodiment) of first permanent magnets 52 held by the first support member 51, A second support member 54 fixed to the lower end portion of the second rotating shaft 35a and the upper arm 36, and a plurality (six in this embodiment) of second permanent magnets 54 held by the second support member 54. I have.

第1支持部材51は、磁性材料製の第1環状基板51aと、この第1環状基板51aに固定された非磁性材料製の第1磁石保持板51bとを備えている。第1磁石保持板51bには、6つの第1磁石収容穴55が形成され、それら第1磁石収容穴55に6つの第1永久磁石52が夫々収容されている。6つの第1永久磁石52a〜52fは、円周6等分位置に配置され、第1永久磁石52の回転軸35aの軸心Hに対する開角は40〜45°(本実施例では45°)であり、隣接する第1永久磁石52の端部から端部までは例えば15°離隔している。第1磁石収容穴55には実施例1の底壁19aと同様の底壁が形成されている。但し、底壁は省略してもよい。   The first support member 51 includes a first annular substrate 51a made of a magnetic material, and a first magnet holding plate 51b made of a nonmagnetic material fixed to the first annular substrate 51a. Six first magnet housing holes 55 are formed in the first magnet holding plate 51 b, and six first permanent magnets 52 are housed in the first magnet housing holes 55, respectively. The six first permanent magnets 52a to 52f are arranged at six equal positions on the circumference, and the opening angle of the first permanent magnet 52 with respect to the axis H of the rotating shaft 35a is 40 to 45 ° (45 ° in this embodiment). For example, the end portions of the adjacent first permanent magnets 52 are separated by 15 °, for example. The first magnet housing hole 55 is formed with a bottom wall similar to the bottom wall 19a of the first embodiment. However, the bottom wall may be omitted.

第2支持部材53は、磁性材料製の第2環状基板53aと、この第2環状基板53aと第2回転軸35aに固定された非磁性材料製の第2磁石保持板53bとを備えている。第2磁石保持板53bには、6つの第2磁石収容穴56が形成され、それら第2磁石収容穴56に6つの第2永久磁石54が夫々収容されている。6つの第2永久磁石54a〜54fは円周6等分位置に配置され、第2永久磁石54の軸心Hに対する開角は40°〜45°(本実施例では45°)とするのが望ましい。尚、前記上部アーム36が所定の回転停止位置にあるとき、相対向する各組第1,第2永久磁石52a,54a;52b,54b;52c,54c;52d,54d;52e,54e;52f,54fの磁界の方向は逆向きになっている。   The second support member 53 includes a second annular substrate 53a made of a magnetic material, and a second magnet holding plate 53b made of a nonmagnetic material fixed to the second annular substrate 53a and the second rotating shaft 35a. . Six second magnet accommodation holes 56 are formed in the second magnet holding plate 53 b, and six second permanent magnets 54 are accommodated in the second magnet accommodation holes 56, respectively. The six second permanent magnets 54a to 54f are arranged at six equal circumferential positions, and the opening angle of the second permanent magnet 54 with respect to the axis H is 40 ° to 45 ° (45 ° in this embodiment). desirable. When the upper arm 36 is at a predetermined rotation stop position, the opposing first and second permanent magnets 52a, 54a; 52b, 54b; 52c, 54c; 52d, 54d; 52e, 54e; The direction of the magnetic field 54f is reversed.

以上説明した第1,第2アシスト機構40,50の作用について説明する。
多関節ロボット30の下部アーム34がホームポジションにあるとき、第1アシスト機構40において、第1,第2永久磁石42a,44a;42b,44bが相対向しているが、各組の第1,第2永久磁石42a,44a;42b,44bの磁界の方向が逆向きになっているため、アシストトルクは発生しない。
The operation of the first and second assist mechanisms 40 and 50 described above will be described.
When the lower arm 34 of the articulated robot 30 is at the home position, the first assist mechanism 40 has the first and second permanent magnets 42a, 44a; 42b, 44b facing each other. Since the directions of the magnetic fields of the second permanent magnets 42a, 44a; 42b, 44b are opposite, no assist torque is generated.

第1サーボモータ37により第1回転軸33aを正転方向(例えば、図12、図13の矢印Fの方向)へ回転駆動して下部アーム34を上方へ揺動させていくと、第1永久磁石42aと第2永久磁石44a間に作用する反発力と、第1永久磁石42aと第2永久磁石44b間に作用する吸引力によって第1サーボモータ37の負荷を軽減するようなアシストトルクが発生する。それ故、第1サーボモータ37の小型化を図ると共に下部アーム34の揺動動作の高速化を図ることができる。   When the first servomotor 37 rotates the first rotating shaft 33a in the forward rotation direction (for example, the direction of arrow F in FIGS. 12 and 13) and swings the lower arm 34 upward, the first permanent shaft Assist torque that reduces the load on the first servomotor 37 is generated by the repulsive force acting between the magnet 42a and the second permanent magnet 44a and the attractive force acting between the first permanent magnet 42a and the second permanent magnet 44b. To do. Therefore, it is possible to reduce the size of the first servo motor 37 and to increase the speed of the swinging motion of the lower arm 34.

第1回転軸33aが120°回転し、下部アーム34が最下位置から上方へ120°揺動すると、第1永久磁石42bと第2永久磁石44aが対向する状態になり、アシストトルクは発生しないが、下部アーム24をその位置に保持する保持力は発生する。尚、下部アーム34がホームポジションに復帰する際には、下部アーム34とその付属物の重量に起因する重力が作用するため、上記のように上方へ揺動させる場合よりも第1サーボモータ37の負荷は大きくならない。   When the first rotating shaft 33a rotates 120 ° and the lower arm 34 swings 120 ° upward from the lowest position, the first permanent magnet 42b and the second permanent magnet 44a face each other and no assist torque is generated. However, a holding force for holding the lower arm 24 in that position is generated. When the lower arm 34 returns to the home position, gravity due to the weight of the lower arm 34 and its accessories acts, so that the first servo motor 37 is more than the case of swinging upward as described above. The load does not increase.

下部アーム34に対して上部アーム36が所定の回転停止位置にある状態から、第2サーボモータ38で第2回転軸35aを回転させて、上部アーム36を正転方向へ揺動させる際にも、逆転方向へ揺動させる際にも、実施例1のアシスト機構10と同様に、複数の第1,第2永久磁石52,54の反発力と吸引力により第2サーボモータ38の負荷を軽減するようなアシストトルクが発生する。   When the upper arm 36 is rotated at the predetermined rotation stop position with respect to the lower arm 34 and the second servomotor 38 rotates the second rotating shaft 35a to swing the upper arm 36 in the forward rotation direction. When swinging in the reverse rotation direction, the load on the second servomotor 38 is reduced by the repulsive force and attractive force of the plurality of first and second permanent magnets 52 and 54, as in the assist mechanism 10 of the first embodiment. Assist torque is generated.

そのため、上部アーム36の揺動動作の高速化を図ることが可能になる。第2回転軸第2回転軸35aが45°回転すると、相対向する各組の第1,第2永久磁石52,54の磁界の方向が同方向となり、吸引力が作用するため、アシストトルクは発生しなくなり、その回転位置に第2回転軸35aを保持する保持力が作用するようになる。上部アーム36を上記の設定回転位置から逆方向へ揺動させる際にも、上記と同様にアシストトルクが発生するため、第2サーボモータ38の負荷を軽減し、上部アーム36の揺動動作の高速化を図ることが可能になる。   For this reason, it is possible to increase the speed of the swinging motion of the upper arm 36. When the second rotating shaft 35a rotates 45 degrees, the magnetic field directions of the first and second permanent magnets 52 and 54 of each pair facing each other become the same direction, and an attractive force acts. The holding force that holds the second rotating shaft 35a acts on the rotation position. When the upper arm 36 is swung in the reverse direction from the set rotational position, the assist torque is generated in the same manner as described above. Therefore, the load on the second servo motor 38 is reduced, and the upper arm 36 is swung. It is possible to increase the speed.

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
1)前記アシスト機構10,40,50において、第1,第2永久磁石のサイズ、形状を異ならせてもよい。また、第1,第2永久磁石の形状は円弧形に限るものではなく、種々の形状の永久磁石を採用可能である。
2)1つの回転軸駆動装置に1組のアシスト機構を組み込むとは限らず、軸心方向に位置を異ならせて複数組のアシスト機構を組み込み、それら複数のアシスト機構で協働して同時に又は順々にアシストトルクを発生させることも可能である。
3)アシスト機構40において、アシストトルクを強化するために、第1磁路形成部材42mの代わりに、第1永久磁石42aと同じ極性にした永久磁石を組み込んでもよい。
Next, an example in which the above embodiment is partially changed will be described.
1) In the assist mechanisms 10, 40, and 50, the size and shape of the first and second permanent magnets may be different. Further, the shape of the first and second permanent magnets is not limited to the arc shape, and various shapes of permanent magnets can be employed.
2) One set of assist mechanisms is not necessarily incorporated into one rotary shaft drive device, but a plurality of sets of assist mechanisms are incorporated at different positions in the axial direction, and the plurality of assist mechanisms cooperate to simultaneously or It is also possible to generate assist torque in order.
3) In the assist mechanism 40, a permanent magnet having the same polarity as the first permanent magnet 42a may be incorporated in place of the first magnetic path forming member 42m in order to enhance the assist torque.

4)多関節ロボットの関節部以外の部分の回転軸駆動装置にアシスト機構を組み込むことも可能である。また、インデクサー装置や多関節ロボット以外の種々の機械装置の種々の回転軸駆動装置にアシスト機構を組み込むことも可能である。アシスト機構を組み込むことで、動作の高速化を図ることも可能である。特に、大型の駆動モータを必要とする場合、駆動モータを大型化するだけでは、動作の高速化を図ることが困難になるが、本発明のアシスト機構を組み込むことで、動作の高速化を図ることが可能になる。 4) It is also possible to incorporate an assist mechanism into the rotary shaft drive device of the part other than the joint part of the articulated robot. Moreover, it is also possible to incorporate an assist mechanism into various rotating shaft driving devices of various mechanical devices other than the indexer device and the articulated robot. By incorporating an assist mechanism, it is possible to speed up the operation. In particular, when a large drive motor is required, it is difficult to speed up the operation only by increasing the size of the drive motor. However, by incorporating the assist mechanism of the present invention, the speed of the operation is increased. It becomes possible.

5)その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で、本発明を実施することが可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 5) In addition, those skilled in the art can implement the present invention in a form in which various modifications are added to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention. The form is also included.

本発明は、種々の機械装置の種々の回転軸駆動装置に回転軸を回転させる際の負荷を軽減可能なアシスト機構を組み込んだ回転軸駆動装置を提供する。   The present invention provides a rotary shaft drive device incorporating an assist mechanism capable of reducing a load when rotating a rotary shaft in various rotary shaft drive devices of various mechanical devices.

1 インデクサー装置
2 テーブルユニット(被駆動部材)
2a,2b 回転軸
2d,2e 腕部
3 軸支持機構
5 回転駆動機構
10,40,50 アシスト機構
30 多関節ロボット
34 下部アーム(被駆動部材)
36 上部アーム(被駆動部材)
37,38 第1,第2サーボモータ(回転駆動手段)
11,41,51 第1支持部材
12,43,53 第2支持部材
13,42,52 第1永久磁石
14,44,54 第2永久磁石
11a,41a,51a 第1環状基板
11b,41b,51b 第1磁石保持板
12a,43a,53a 第2環状基板
12b,43b,53b 第2磁石保持板
19,45a,55 第1磁石収容穴
20,46a,56 第2磁石収容穴
19a,20a 底壁
33,35 第1,第2関節部
33a,35a 第1,第2回転軸
42m,44m 第1,第2磁路形成部材
1 Indexer device 2 Table unit (driven member)
2a, 2b Rotating shafts 2d, 2e Arm 3 Axis support mechanism 5 Rotation drive mechanism 10, 40, 50 Assist mechanism 30 Articulated robot 34 Lower arm (driven member)
36 Upper arm (driven member)
37, 38 First and second servo motors (rotation drive means)
11, 41, 51 First support members 12, 43, 53 Second support members 13, 42, 52 First permanent magnets 14, 44, 54 Second permanent magnets 11a, 41a, 51a First annular substrates 11b, 41b, 51b First magnet holding plate 12a, 43a, 53a Second annular substrate 12b, 43b, 53b Second magnet holding plate
19, 45a, 55 1st magnet accommodation hole 20, 46a, 56 2nd magnet accommodation hole 19a, 20a Bottom wall 33, 35 1st, 2nd joint part 33a, 35a 1st, 2nd rotating shaft 42m, 44m 1st , Second magnetic path forming member

Claims (9)

回転軸と、この回転軸を回転自在に支持する軸支持機構と、前記回転軸を正転方向と逆転方向に回転駆動可能な回転駆動手段と、前記回転軸によりこの回転軸を中心として揺動駆動される被駆動部材とを有する回転軸駆動装置において、
前記軸支持機構に固定され且つ前記回転軸の外周側に配設された環状の第1支持部材と、
前記回転軸に固定的に連結され且つ前記回転軸の外周側に配設された環状の第2支持部材と、
前記第1支持部材に周方向に間欠的に並べて保持され且つ磁界の方向を前記回転軸の軸心と平行方向に向けた複数の第1永久磁石と、
前記第2支持部材に周方向に間欠的に並べて保持され且つ磁界の方向を前記軸心と平行方向に向けた複数の第2永久磁石とを備えたアシスト機構を設け、
前記複数の第1永久磁石と複数の第2永久磁石は、前記軸心と平行方向に接近状態で対向可能に配設され、
前記アシスト機構は、前記回転駆動手段により前記回転軸を予め設定された設定回転位置から正転方向と逆転方向の少なくとも一方に設定角度回転させる際に、前記複数の第1永久磁石と複数の第2永久磁石の磁力により回転駆動手段の負荷を軽減するアシストトルクを発生させるように構成されたことを特徴とする回転軸駆動装置。
A rotary shaft, a shaft support mechanism that rotatably supports the rotary shaft, a rotary drive unit that can rotationally drive the rotary shaft in a normal rotation direction and a reverse rotation direction, and swinging about the rotary shaft by the rotary shaft In a rotary shaft driving device having a driven member to be driven,
An annular first support member fixed to the shaft support mechanism and disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft;
An annular second support member fixedly connected to the rotating shaft and disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft;
A plurality of first permanent magnets held intermittently in the circumferential direction on the first support member and having a magnetic field direction parallel to the axis of the rotary shaft;
Provided with an assist mechanism comprising a plurality of second permanent magnets held intermittently in the circumferential direction on the second support member and having a magnetic field direction parallel to the axis,
The plurality of first permanent magnets and the plurality of second permanent magnets are arranged to be able to face each other in an approaching state in a direction parallel to the axis,
The assist mechanism is configured to rotate the rotation shaft by a set angle from a preset rotation position set in advance to at least one of a normal rotation direction and a reverse rotation direction, and the plurality of first permanent magnets and a plurality of first rotation magnets. 2. A rotary shaft drive device configured to generate an assist torque that reduces the load on the rotary drive means by the magnetic force of a permanent magnet.
複数の第1,第2永久磁石において、周方向に隣接する各対の永久磁石の磁界の方向は逆向きに設定されていることを特徴とする請求項1に記載の回転軸駆動装置。   2. The rotating shaft drive device according to claim 1, wherein in the plurality of first and second permanent magnets, the direction of the magnetic field of each pair of permanent magnets adjacent in the circumferential direction is set to be opposite. 前記第1支持部材は、磁性材料製の第1環状基板と、この第1環状基板に固定された非磁性材料製の環状の第1磁石保持板とを有し、
前記第2支持部材は、磁性材料製の第2環状基板と、この第2環状基板に固定された非磁性材料製の環状の第2磁石保持板であって第1磁石保持板との間に微小隙間を空けて近接する環状の第2磁石保持板とを有し、
前記第1磁石保持板に周方向に間欠的に複数の第1磁石収容穴が形成され、これら複数の第1磁石収容穴に複数の第1永久磁石が夫々収容され、
前記第2磁石保持板に周方向に間欠的に複数の第2磁石収容穴が形成され、これら複数の第2磁石収容穴に複数の第2永久磁石が夫々収容され、
前記各第1磁石収容穴には第2磁石保持板側を塞ぐ5mm以下の厚さの底壁が形成され、前記各第2磁石収容穴には第1磁石保持板側を塞ぐ5mm以下の厚さの底壁が形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の回転軸駆動装置。
The first support member has a first annular substrate made of a magnetic material, and an annular first magnet holding plate made of a nonmagnetic material fixed to the first annular substrate,
The second support member is a second annular substrate made of a magnetic material and an annular second magnet holding plate made of a non-magnetic material fixed to the second annular substrate, and is between the first magnet holding plate. An annular second magnet holding plate that is adjacent with a minute gap therebetween,
A plurality of first magnet housing holes are intermittently formed in the circumferential direction in the first magnet holding plate, and a plurality of first permanent magnets are housed in the plurality of first magnet housing holes, respectively.
A plurality of second magnet accommodation holes are intermittently formed in the circumferential direction in the second magnet holding plate, and a plurality of second permanent magnets are accommodated in the plurality of second magnet accommodation holes, respectively.
Each first magnet receiving hole is formed with a bottom wall having a thickness of 5 mm or less that closes the second magnet holding plate, and each second magnet receiving hole has a thickness of 5 mm or less that closes the first magnet holding plate. The rotary shaft driving device according to claim 1, wherein a bottom wall is formed.
前記複数の第1,第2永久磁石は、夫々、周方向4等分位置に配設された4つの永久磁石であり、第1,第2永久磁石の各々は回転軸の軸心に対する開角が50〜70°の円弧形状に形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の回転軸駆動装置。   Each of the plurality of first and second permanent magnets is four permanent magnets disposed at four equally spaced positions in the circumferential direction, and each of the first and second permanent magnets has an opening angle with respect to the axis of the rotating shaft. The rotary shaft driving device according to claim 1, wherein the rotary shaft driving device is formed in an arc shape of 50 to 70 °. 前記複数の第1,第2永久磁石は、夫々、周方向6等分位置に配設された6つの永久磁石であり、第1,第2永久磁石の各々は回転軸の軸心に対する開角が40〜45°の円弧形状に形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の回転軸駆動装置。   Each of the plurality of first and second permanent magnets is six permanent magnets arranged at six equal positions in the circumferential direction, and each of the first and second permanent magnets has an opening angle with respect to the axis of the rotating shaft. The rotary shaft driving device according to claim 1, wherein the rotary shaft driving device is formed in an arc shape of 40 to 45 °. 前記複数の第1,第2永久磁石は、夫々、周方向の3等分位置のうちの2位置に配設された2つの永久磁石であり、第1,第2永久磁石の各々は回転軸の軸心に対する開角が80〜100°の円弧形状に形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の回転軸駆動装置。   Each of the plurality of first and second permanent magnets is two permanent magnets disposed at two of three circumferential positions in the circumferential direction, and each of the first and second permanent magnets has a rotating shaft. The rotary shaft drive device according to claim 1, wherein an opening angle with respect to the axis of the rotary shaft is formed in an arc shape of 80 to 100 °. 前記第1磁石保持板のうち、前記回転軸が回転する際に前記第2永久磁石と対向する部分に磁性材料製の第1磁路形成部材が組み込まれ、
前記第2磁石保持板のうち、前記回転軸が回転する際に前記第1永久磁石と対向する部分に磁性材料製の第2磁路形成部材が組み込まれたことを特徴とする請求項6に記載の回転軸駆動装置。
A first magnetic path forming member made of a magnetic material is incorporated into a portion of the first magnet holding plate that faces the second permanent magnet when the rotating shaft rotates,
The second magnetic path forming member made of a magnetic material is incorporated in a portion of the second magnet holding plate that faces the first permanent magnet when the rotating shaft rotates. The rotating shaft drive device described.
前記回転軸は、ロボットの関節部に装備された回転軸であり、前記被駆動部材は前記ロボットのアーム部材であることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転軸駆動装置。   The rotary shaft driving apparatus according to claim 1, wherein the rotary shaft is a rotary shaft installed in a joint portion of the robot, and the driven member is an arm member of the robot. 前記回転軸は、インデクサー装置の枢支軸であり、前記被駆動部材はインデクサー装置のテーブルユニットであることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転軸駆動装置。   The rotary shaft drive device according to claim 1, wherein the rotary shaft is a pivot shaft of an indexer device, and the driven member is a table unit of the indexer device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109483588A (en) * 2018-12-31 2019-03-19 浙江元邦智能装备有限公司 Articulated robot is used in a kind of injection molding
WO2019207375A1 (en) * 2018-04-22 2019-10-31 Genesis Robotics And Motion Technologies, LP Magnetic assembly

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