JP2018029458A - 駆動装置およびロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動装置1は、モータハウジング(基体)2に設けられてモータ軸(回転軸)31を有したモータ(回転駆動部)3と、モータ軸31の回転を減速させる減速ユニット(減速機)4と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力フランジ(出力部材)5と、を備える。さらに、駆動装置1は、モータ軸31の回転角を検出する第1角度センサ(第1検出手段)6と、出力フランジ5の回転角を検出する第2角度センサ(第2検出手段)7と、を備え、これらの検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する。
【選択図】図1
Description
ことが好ましい。
なお、本発明では、ロボットは、人や動物に近い形状や機能を有する機械だけでなく、自動車や自動二輪車等の移動体を含むものとする。
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動装置の断面図である。
駆動装置1は、図1に示すように、基体としてのモータハウジング2と、モータハウジング2に内蔵される回転駆動部としてのモータ3と、モータ3のモータ軸(回転軸)31に接続される減速機としての減速ユニット4と、減速ユニット4に接続されて図示しない被駆動体に固定される出力部材としての出力フランジ5と、駆動装置1を駆動制御する制御部(演算手段)8(図7参照)と、を備える。
図2にも示すように、モータハウジング2は、有底筒状の第1ケース体21と、略筒状の第2ケース体22と、環状の蓋体23と、を備える。第1ケース体21と第2ケース体22とは互いに嵌合固定され、その内部にモータ3を保持する。蓋体23は、複数のビス24によって第2ケース体22に固定され、これらの第2ケース体22と蓋体23との間に減速ユニット4を保持するようになっている。
減速機構42は、図3、4にも示すように、減速機ハウジング41の内周に沿って複数設けられた内歯であるピン45と、減速機ハウジング41の内部に設けられてモータ軸31に偏心回転自在に接続された偏心回転部材46と、偏心回転部材46の外周に形成されてピン45よりも1つ少ない複数の外歯47と、偏心回転部材46の回転を出力フランジ5に伝達する伝達部材である複数の出力ピン48と、を備えて構成されている。
第2角度センサ7は、図5、6に示すように、モータハウジング2の第2ケース体22に設けられるセンサ基板71と、減速ユニット4の回転部材43に設けられる磁気ディスク72と、を備えた磁気式アブソリュートセンサである。センサ基板71には、回転部材43の回転に伴う磁気ディスク72の磁極の変化を検出するセンサチップが設けられ、磁気ディスク72の回転角を絶対値として検出できるようになっている。この第2角度センサ7によって検出した回転部材43の回転角、すなわち出力フランジ5の回転角は、電気信号として信号線73によって制御部8に出力される。
図7は、駆動装置の機能ブロック図である。
駆動装置1を駆動制御する制御部8は、マイコン等から構成され、第1角度センサ6および第2角度センサ7の検出結果から回転角を演算する回転角演算部81と、駆動装置1の動作を制御する駆動制御部82と、メモリ等からなり各種情報を記憶する記憶部83と、を備える。この制御部8は、記憶部83に記憶されたプログラムを回転角演算部81や駆動制御部82で実行し、駆動制御部82がモータ3に供給する電力を制御することで、モータの回転方向や回転速度、回転角度などを調整しつつロボットの関節部を任意に駆動する。
Tout=K(η・Δθout−Δθinp) …(1)
この式(1)に基づいて駆動装置1の駆動中における負荷としての作用トルクToutを随時算出することで、駆動制御部82は、モータ3に供給する電力をきめ細かく制御する。
(1)第1角度センサ6および第2角度センサ7の検出値である回転角θinp,θoutから角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて出力フランジ5に作用する負荷の大きさを算出することで、外力の変化を細かく検知することができる。従って、その外力の変化に基づいて、モータ3に供給する電力を細かく制御することができ、駆動制御の精度を向上させることができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、駆動装置1がロボットの関節部に設けられる場合を例示したが、駆動装置としては、一対のアーム体を回動させる関節部に限らず、部材同士を旋回させる旋回部に設けられてもよいし、適宜な可動部に利用可能である。また、ロボット等の可動部に限らず、自動車や自動二輪車等の移動体における車輪等の走行部や操舵部に駆動装置が設けられてもよい。
2 モータハウジング(基体)
3 モータ(回転駆動部)
4 減速ユニット(減速機)
5 出力フランジ(出力部材)
6 第1角度センサ(第1検出手段)
7 第2角度センサ(第2検出手段)
8 制御部(演算手段)
31 モータ軸(回転軸)
41 減速機ハウジング(ハウジング)
42 減速機構
43 回転部材
44 締結手段
45 ピン(内歯)
46 偏心回転部材
47 外歯
48 出力ピン(伝達部材)
313 弾性軸部材(弾性体)
Claims (7)
- 基体に設けられて回転軸を有した回転駆動部と、前記回転軸の回転を減速させる減速機と、減速された回転を被駆動体に伝達する出力部材と、を備えた駆動装置であって、
前記回転軸の回転角を検出する第1検出手段と、
前記出力部材の回転角を検出する第2検出手段と、
前記第1検出手段および前記第2検出手段の検出値から角度差を演算するとともに、この角度差に基づいて前記被駆動体から作用する負荷の大きさを算出する演算手段と、
を備えることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1に記載された駆動装置において、
前記回転駆動部の回転軸には、予め所定の捩り剛性に設定された弾性体が設けられ、
前記演算手段は、前記角度差と前記弾性体の捩り剛性とに基づいて作用するトルク値を算出することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1または請求項2に記載された駆動装置において、
前記減速機は、
前記基体に支持されるハウジングと、
前記ハウジングに内蔵される減速機構と、
前記減速機構における前記回転駆動部の側に設けられて前記出力部材と一体回転する回転部材と、
を備え、
前記第2検出手段は、前記基体または前記ハウジングと前記回転部材との相対回転角を検出することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1または請求項2に記載された駆動装置において、
前記減速機は、
前記基体に支持されるハウジングと、
前記ハウジングに内蔵される減速機構と、
前記ハウジングを前記基体に対して摩擦締結する締結手段と、
を備え、
前記締結手段は、前記出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されるように構成されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1または請求項2に記載された駆動装置において、
前記減速機は、
前記基体に支持されるハウジングと、
前記ハウジングに内蔵される減速機構と、
前記減速機構における前記回転駆動部の側に設けられて前記出力部材と一体回転する回転部材と、
前記ハウジングを前記基体に対して摩擦締結する締結手段と、
を備え、
前記第2検出手段は、前記基体と前記回転部材との相対回転角を検出し、
前記締結手段は、前記出力部材に所定値を超えるトルクが作用した場合に摩擦締結が解除されるように構成されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の駆動装置において、
前記減速機は、
前記基体に支持されるハウジングと、
前記ハウジングの内周に沿って複数設けられた内歯と、
前記ハウジングの内部に設けられて前記回転軸に偏心回転自在に接続された偏心回転部材と、
前記偏心回転部材の外周に形成されて前記内歯よりも1つ少ない複数の外歯と、
前記偏心回転部材の回転を前記出力部材に伝達する伝達部材と、
を備えたサイクロイド減速機であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の駆動装置を備えたことを特徴とするロボット。
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