JP2018074768A - Actuator - Google Patents

Actuator Download PDF

Info

Publication number
JP2018074768A
JP2018074768A JP2016212559A JP2016212559A JP2018074768A JP 2018074768 A JP2018074768 A JP 2018074768A JP 2016212559 A JP2016212559 A JP 2016212559A JP 2016212559 A JP2016212559 A JP 2016212559A JP 2018074768 A JP2018074768 A JP 2018074768A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
shaft
rotation
output shaft
side member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016212559A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高田 声一
Seiichi Takada
声一 高田
康由 林
Yasuyoshi Hayashi
康由 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2016212559A priority Critical patent/JP2018074768A/en
Priority to PCT/JP2017/036309 priority patent/WO2018066652A1/en
Publication of JP2018074768A publication Critical patent/JP2018074768A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator incorporated with a reverse input shutoff clutch as a brake, which allows a member to be driven to be accurately positioned even when a rotation direction thereof is reversed.SOLUTION: When a rotation direction of an actuator is reversed, in a reverse input shutoff clutch, a gap in the rotation direction between an engagement part 8a of a motor shaft (an input side member) 8 and an inner surface of an engagement hole 9a of an intermediate shaft (an output side member) 9 is backlashed, so that only the motor shaft 8 is rotated when starting rotation. Therefore, even if the motor shaft 8 engages with the intermediate shaft 9 and the intermediate shaft 9 starts to rotate later, rotation of the intermediate shaft 9 and an output shaft connected to the intermediate shaft still delays to rotation of the motor shaft 8. To solve such problem, the actuator is configured so that a control unit for controlling a motor controls the motor, by determining required rotation speed of the motor shaft 8 on the basis of the total of a rotation angle between a position in the rotation direction of the output shaft and a target position and a prescribed rotation-delay angle of the output shaft at the time of reversing the rotation direction, so that delay in rotation of the output shaft is absorbed and a member to be driven can be accurately positioned.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、モータが停止したときに被駆動部材の位置を保持するブレーキを備えたアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator including a brake that holds a position of a driven member when a motor stops.

ロボットの関節部等に用いられ、モータ駆動によって被駆動部材を作動させるアクチュエータでは、停電等によってモータが停止してしまったときに、被駆動部材が重力等の外力を受けて位置(姿勢)を変えることによって種々のトラブルが生じるおそれがある。このため、通常は、モータ停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキ(以下、これと同じ機能を有するものを単に「ブレーキ」ともいう。)を備えている。   In an actuator that is used for a robot joint or the like and that operates a driven member by driving a motor, when the motor stops due to a power failure or the like, the driven member receives an external force such as gravity to change its position (posture). Various problems may occur due to the change. For this reason, a brake that normally holds the position of the driven member when the motor is stopped (hereinafter, a member having the same function is also simply referred to as a “brake”) is provided.

上記のようなアクチュエータのブレーキとしては、非通電状態になったときに作動する無励磁作動型の電磁ブレーキを用いることが多い。しかし、無励磁作動型電磁ブレーキを組み込んだアクチュエータでは、モータ回転中はブレーキがかからないように常時電磁ブレーキに電力を供給する必要があり、電力消費量が大きくなるという問題がある。   As the brake for the actuator as described above, a non-excitation operation type electromagnetic brake that operates when a non-energized state is often used. However, in an actuator incorporating a non-excitation operation type electromagnetic brake, it is necessary to always supply electric power to the electromagnetic brake so that the brake is not applied while the motor is rotating, and there is a problem that power consumption increases.

これに対し、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、その回転を出力側部材に伝達し、出力側部材に逆入力トルクが加えられたときは、出力側部材を停止させる逆入力遮断クラッチ(逆入力遮断機構)をブレーキとして用いたアクチュエータ(例えば、特許文献1参照。)では、モータ回転中にブレーキがかからないようにするための電力を必要としないので、無励磁作動型電磁ブレーキを組み込んだものに比べて電力消費量の低減を図ることができる。   On the other hand, when input torque is applied to the input side member, the rotation is transmitted to the output side member, and when reverse input torque is applied to the output side member, the output side member is stopped. An actuator using a clutch (reverse input shut-off mechanism) as a brake (for example, see Patent Document 1) does not require electric power to prevent the brake from being applied during motor rotation. The power consumption can be reduced compared to the built-in one.

特開2015−206455号公報JP2015-206455A

ところで、上記のようにアクチュエータのブレーキとして用いられている逆入力遮断クラッチは、同一軸心のまわりに回転する入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を出力側部材に伝達するトルク伝達手段を設け、出力側部材の径方向外側に固定の外輪を配し、出力側部材の外周面に複数のカム面を設けて、外輪の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、これらの各楔形空間に一対のころとその一対のころを楔形空間の狭小部へ押し込むばねを組み込むとともに、各楔形空間の周方向両側(ころを挟んでばねに周方向で対向する位置)に、入力側部材と一体回転するロック解除片の柱部を挿入した構成のものが多い。   By the way, the reverse input cutoff clutch used as the brake of the actuator as described above is configured such that the input side member rotates between the input side member and the output side member rotating around the same axis as the output side member. Torque transmission means is provided, a fixed outer ring is arranged on the radially outer side of the output side member, a plurality of cam surfaces are provided on the outer peripheral surface of the output side member, and each of the inner peripheral cylindrical surface of the outer ring and the output side member is provided. A wedge-shaped space that gradually narrows on both sides in the circumferential direction is formed between the cam surface, and a pair of rollers and a spring that pushes the pair of rollers into the narrow portion of the wedge-shaped space are incorporated in each wedge-shaped space. In many cases, a column part of an unlocking piece that rotates integrally with the input side member is inserted on both sides in the circumferential direction (positions facing the spring in the circumferential direction with the rollers in between).

この構成によれば、出力側部材に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころが外輪および出力側部材に係合することにより出力側部材がロックされる。一方、入力側部材に入力トルクが加えられたときは、入力側部材と一体回転するロック解除片の柱部が回転方向後側のころをばねの弾力に抗して楔形空間の広大部へ押し出すことにより、そのころと外輪および出力側部材との係合が解除されて、出力側部材がロック状態から解放された後、トルク伝達手段によって入力側部材から出力側部材に回転が伝達される。   According to this configuration, even when reverse input torque is applied to the output side member, the output side member is locked by engaging the rollers on the rear side in the rotation direction with the outer ring and the output side member. On the other hand, when an input torque is applied to the input side member, the column portion of the unlocking piece that rotates together with the input side member pushes the roller on the rear side in the rotation direction against the elastic portion of the spring to the wide portion of the wedge-shaped space. As a result, the engagement between the roller and the outer ring and the output side member is released and the output side member is released from the locked state, and then the rotation is transmitted from the input side member to the output side member by the torque transmitting means.

しかしながら、上記のように入力トルクに対して出力側部材のロック解除後に出力側部材への回転伝達を行うためには、入力側部材と出力側部材との間に僅かな回転方向隙間を設ける必要があり、この回転方向隙間がバックラッシとなって、回転方向を反転させた場合に出力側部材の入力側部材に対する回転遅れが生じることが避けられない。   However, in order to transmit rotation to the output side member after unlocking the output side member with respect to the input torque as described above, it is necessary to provide a slight rotational direction gap between the input side member and the output side member. When the rotation direction gap is reversed and the rotation direction is reversed, it is inevitable that rotation delay of the output side member with respect to the input side member occurs.

このため、上記構成の逆入力遮断クラッチを組み込んだアクチュエータでは、回転方向を反転させた場合に、モータの制御を行う制御装置が、被駆動部材が目標位置に達する前にモータを停止させてしまい、被駆動部材の位置決め誤差が生じるという難点がある。   For this reason, in the actuator incorporating the reverse input cutoff clutch having the above-described configuration, when the rotation direction is reversed, the control device that controls the motor stops the motor before the driven member reaches the target position. There is a drawback that positioning errors of the driven member occur.

そこで、本発明は、ブレーキとして逆入力遮断クラッチを組み込んだアクチュエータにおいて、回転方向の反転時にも被駆動部材を正確に位置決めできるようにすることを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to enable accurate positioning of a driven member even when the rotation direction is reversed in an actuator incorporating a reverse input cutoff clutch as a brake.

上記の課題を解決するために、本発明は、モータと、前記モータのモータ軸から回転を伝達される出力軸と、前記出力軸の回転方向位置を目標位置に一致させるのに必要なモータ軸の回転回数を求め、その回転回数分だけモータ軸が回転するようにモータを制御する制御装置とを備え、前記モータが停止したときに前記出力軸の回転方向位置を保持するブレーキとして、前記モータ軸と出力軸との間に、前記モータ軸の回転を出力軸に伝達し、前記出力軸に加えられる逆入力トルクに対しては出力軸を停止させる逆入力遮断クラッチが組み込まれているアクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記モータ軸および出力軸の回転方向を反転させるときに、前記出力軸の回転方向位置から目標位置までの回転角度と、予め設定された反転時の出力軸の回転遅れ角度との合計に基づいて、前記モータ軸の回転回数を調整するものである構成を採用した。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a motor, an output shaft to which rotation is transmitted from the motor shaft of the motor, and a motor shaft necessary for matching the rotational direction position of the output shaft with a target position. And a control device for controlling the motor so that the motor shaft rotates by the number of rotations, and the motor as a brake that holds the rotational direction position of the output shaft when the motor stops In an actuator in which a rotation of the motor shaft is transmitted to the output shaft between the shaft and the output shaft, and a reverse input cutoff clutch for stopping the output shaft against reverse input torque applied to the output shaft is incorporated The control device, when reversing the rotation direction of the motor shaft and the output shaft, and the rotation angle from the rotation direction position of the output shaft to the target position, and a preset reversal time Based on the sum of the rotational delay angle of the power shaft, to employ a configuration in which adjusting the number of rotations of the motor shaft.

上記の構成によれば、モータ軸および出力軸の回転方向を反転させるときには、モータ軸を、出力軸の回転方向位置から目標位置までの回転角度に対応する分に加えて、予め設定された反転時の出力軸の回転遅れ角度に対応する分も回転させるので、ブレーキとして組み込まれている逆入力遮断クラッチのバックラッシ等に起因する被駆動部材の位置決め誤差を少なくすることができる。   According to the above configuration, when the rotation directions of the motor shaft and the output shaft are reversed, the motor shaft is added to the rotation angle from the rotation direction position of the output shaft to the target position in addition to the preset reversal. Since the rotation corresponding to the rotation delay angle of the output shaft at the time is also rotated, the positioning error of the driven member due to the backlash of the reverse input cutoff clutch incorporated as a brake can be reduced.

また、上記の構成において、前記出力軸が、その出力軸に連結される被駆動部材の自重によって逆入力トルクを加えられるものである場合には、前記制御装置は、前記モータの駆動中に、前記被駆動部材の自重によって出力軸に加えられる逆入力トルクの方向が、前記モータによってモータ軸に加えられる入力トルクと逆の向きから同じ向きに変わる際に、前記モータ軸の回転回数を予め設定された出力軸の回転進み角度に対応する分だけ少なくし、前記逆入力トルクの方向が入力トルクと同じ向きから逆の向きに変わる際に、前記モータ軸の回転回数を予め設定された出力軸の回転遅れ角度に対応する分だけ多くする構成とするとよい。このようにすれば、モータの駆動中に被駆動部材の自重によって逆入力トルクを加えられる場合にも、被駆動部材の位置決めが正確にできるようになる。   In the above configuration, when the output shaft can be applied with reverse input torque by the weight of the driven member connected to the output shaft, the control device can The number of rotations of the motor shaft is preset when the direction of reverse input torque applied to the output shaft by the weight of the driven member changes from the opposite direction to the same direction as the input torque applied to the motor shaft by the motor. When the direction of the reverse input torque changes from the same direction as the input torque to the reverse direction, the number of rotations of the motor shaft is set to a preset output shaft. It is preferable to increase the amount corresponding to the rotation delay angle. In this way, even when reverse input torque is applied by the weight of the driven member during driving of the motor, the driven member can be accurately positioned.

前記逆入力遮断クラッチとしては、前記モータ軸から入力トルクを受ける入力側部材と前記出力軸から逆入力トルクを受ける出力側部材が同一軸線のまわりに回転する状態で配されており、前記入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を出力側部材に伝達するトルク伝達手段が設けられており、前記出力側部材の径方向外側に固定の外輪が配され、前記出力側部材の外周面に複数のカム面が設けられて、前記外輪の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に一対のころとその一対のころに挟まれて各ころを楔形空間の狭小部へ押し込む弾性部材が組み込まれており、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有するロック解除片が、前記入力側部材に相対回転不能に連結されているものを採用することができる。   As the reverse input cutoff clutch, an input side member receiving input torque from the motor shaft and an output side member receiving reverse input torque from the output shaft are arranged in a state of rotating around the same axis, Torque transmitting means for transmitting the rotation of the input side member to the output side member is provided between the member and the output side member, and a fixed outer ring is disposed on the radially outer side of the output side member, and the output side A plurality of cam surfaces are provided on the outer peripheral surface of the member, and a wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the outer ring and each cam surface of the output side member. In each wedge-shaped space, a pair of rollers and an elastic member that is sandwiched between the pair of rollers and pushes each roller into the narrow portion of the wedge-shaped space are incorporated. The unlocking piece has It can be adopted those which are non-rotatably connected to the force member.

本発明のアクチュエータは、上述したように、出力軸の回転方向位置を目標位置に一致させるようにモータを制御する制御装置が、ブレーキとして組み込まれている逆入力遮断クラッチのバックラッシ等による出力軸の回転遅れを考慮して、必要なモータ軸の回転回数を調整するものであるから、モータ軸および出力軸の回転方向を反転させるときにも、出力軸に連結される被駆動部材の位置決めを正確に行うことができる。   As described above, the actuator of the present invention has a control device that controls the motor so that the rotational position of the output shaft matches the target position. Since the required number of rotations of the motor shaft is adjusted in consideration of the rotation delay, positioning of the driven member connected to the output shaft is accurate even when the rotation direction of the motor shaft and output shaft is reversed. Can be done.

実施形態のアクチュエータの縦断正面図Vertical front view of the actuator of the embodiment 図1のII−II線に沿った要部拡大断面図The principal part expanded sectional view along the II-II line of FIG. 図1のIII−III線に沿った要部拡大断面図The principal part expanded sectional view along the III-III line of FIG. a、bは、それぞれ図3に対応してモータの駆動を開始したときの動作を説明する断面図FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views for explaining the operation when driving of the motor is started corresponding to FIG. a、bは、それぞれ図3に対応して回転方向を反転させたときの動作を説明する断面図a and b are sectional views for explaining the operation when the rotation direction is reversed corresponding to FIG. 図3に対応してモータ駆動中に逆入力トルクの方向が入力トルクと逆の向きから同じ向きに変わるときの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining operation | movement when the direction of reverse input torque changes from the direction opposite to input torque to the same direction during motor drive corresponding to FIG. 図3に対応してモータ駆動中に逆入力トルクの方向が入力トルクと同じ向きから逆の向きに変わるときの動作を説明する断面図Sectional drawing explaining operation | movement when the direction of reverse input torque changes from the same direction as input torque to the reverse direction during a motor drive corresponding to FIG.

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このアクチュエータは、図1に示すように、モータ1の出力側にブレーキとしての逆入力遮断クラッチ2と、減速機構としての波動歯車装置3と、クロスローラ軸受4とを組み込み、モータ1の外側に取り付けたエンコーダ(回転検出器)5と図示省略したコントローラからなる制御装置でモータ1の制御を行うもので、クロスローラ軸受4の内周に嵌合固定された出力軸6にモータ1の駆動によって作動する被駆動部材(図示省略)が連結されるようになっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this actuator incorporates a reverse input cutoff clutch 2 as a brake, a wave gear device 3 as a speed reduction mechanism, and a cross roller bearing 4 on the output side of the motor 1. The motor 1 is controlled by a control device including an attached encoder (rotation detector) 5 and a controller (not shown). The motor 1 is driven by an output shaft 6 fitted and fixed to the inner periphery of the cross roller bearing 4. An actuated driven member (not shown) is connected.

前記モータ1は、そのモータハウジング7が図示省略した外部部材に固定されて、後述するように前記逆入力遮断クラッチ2、波動歯車装置3およびクロスローラ軸受4を一体に支持するようになっている。そして、モータハウジング7から一部を突出させたモータ軸8が逆入力遮断クラッチ2の入力側部材となっている。   The motor 1 has a motor housing 7 fixed to an external member (not shown), and integrally supports the reverse input cutoff clutch 2, the wave gear device 3, and the cross roller bearing 4 as will be described later. . A motor shaft 8 partially protruding from the motor housing 7 is an input side member of the reverse input cutoff clutch 2.

前記逆入力遮断クラッチ2は、図1および図2に示すように、入力側部材となるモータ軸8と、出力側部材となる中間軸9と、中間軸9の径方向外側に配される固定の外輪10と、中間軸9と外輪10との間に挿入される複数の柱部11aを有するロック解除片11と、中間軸9と外輪10との間に組み込まれるころ12およびコイルばね(弾性部材)13と、外輪10が一体形成されたブレーキハウジング14とで構成されている。なお、入力側部材としては、モータ軸8と別体でモータ軸8から入力トルクを受ける軸状部材を組み込むようにしてもよい。また、コイルばねは、板ばね等の他の弾性部材に代えることもできる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reverse input cutoff clutch 2 is a motor shaft 8 that serves as an input side member, an intermediate shaft 9 that serves as an output side member, and a stationary arrangement that is arranged on the radially outer side of the intermediate shaft 9. The outer ring 10, the unlocking piece 11 having a plurality of column portions 11a inserted between the intermediate shaft 9 and the outer ring 10, the roller 12 incorporated between the intermediate shaft 9 and the outer ring 10, and the coil spring (elastic) Member) 13 and a brake housing 14 in which the outer ring 10 is integrally formed. As the input side member, a shaft-like member that receives input torque from the motor shaft 8 may be incorporated separately from the motor shaft 8. Further, the coil spring can be replaced with another elastic member such as a leaf spring.

前記モータ軸8は、外周に二面幅が形成された係合部8aが中間軸9に設けられた係合穴9aに挿入されるとともに、係合部8aの端面から突出する小径円筒部が中間軸9の係合穴9aの底に設けられた円形穴に摺動自在に嵌め込まれて、中間軸9と同一軸線のまわりに回転するようになっている。一方、中間軸9は、その一端部(出力側の端部)が断面半円状に形成され、この断面半円状の一端部で後述するように波動歯車装置3の入力側に連結されている。   The motor shaft 8 has an engaging portion 8a having a two-sided width formed on the outer periphery thereof inserted into an engaging hole 9a provided in the intermediate shaft 9, and a small-diameter cylindrical portion protruding from the end surface of the engaging portion 8a. The intermediate shaft 9 is slidably fitted into a circular hole provided at the bottom of the engagement hole 9 a and rotates about the same axis as the intermediate shaft 9. On the other hand, one end portion (end portion on the output side) of the intermediate shaft 9 is formed in a semicircular cross section and is connected to the input side of the wave gear device 3 as described later at one end portion of the semicircular cross section. Yes.

ここで、図3に示すように、中間軸9の係合穴9aはモータ軸8の係合部8aを挿入したときに僅かな回転方向の隙間が生じるように形成され、これによりモータ軸8の回転を僅かな角度遅れをもって中間軸9に伝達するトルク伝達手段が構成されている。その中間軸9の外周にはカム面9bが周方向に複数設けられ、外輪10の内周円筒面と中間軸9の各カム面9bとの間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間15が形成されている。これらの各楔形空間15には前記ころ12が一対ずつ組み込まれ、前記コイルばね13がその一対のころ12に挟まれるように組み込まれて各ころ12を楔形空間15の狭小部へ押し込んでいる。   Here, as shown in FIG. 3, the engagement hole 9 a of the intermediate shaft 9 is formed so that a slight clearance in the rotational direction is generated when the engagement portion 8 a of the motor shaft 8 is inserted. Torque transmission means for transmitting the rotation to the intermediate shaft 9 with a slight angular delay is configured. A plurality of cam surfaces 9 b are provided in the circumferential direction on the outer periphery of the intermediate shaft 9, and a wedge-shaped space 15 that gradually narrows on both sides in the circumferential direction between the inner peripheral cylindrical surface of the outer ring 10 and each cam surface 9 b of the intermediate shaft 9. Is formed. A pair of rollers 12 is incorporated in each wedge-shaped space 15, and the coil spring 13 is assembled so as to be sandwiched between the pair of rollers 12, and each roller 12 is pushed into a narrow portion of the wedge-shaped space 15.

そして、図2および図3に示すように、前記各楔形空間15の周方向両側(ころ12を挟んでコイルばね13と周方向で対向する位置)に、前記ロック解除片11の柱部11aが挿入されており、そのロック解除片11は、モータ軸8の係合部8aの外周に隙間なく嵌め込まれて、モータ軸8と一体回転するようになっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the pillar portions 11 a of the unlocking pieces 11 are provided on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space 15 (positions facing the coil springs 13 in the circumferential direction across the rollers 12). The lock release piece 11 is inserted into the outer periphery of the engaging portion 8 a of the motor shaft 8 without a gap, and rotates integrally with the motor shaft 8.

この逆入力遮断クラッチ2は、各ころ12がコイルばね13の弾力で楔形空間15の狭小部に押し込まれているので、中間軸9に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ12が外輪10および中間軸9に係合することにより中間軸9がロックされて回転しない。   In this reverse input shut-off clutch 2, each roller 12 is pushed into the narrow portion of the wedge-shaped space 15 by the elasticity of the coil spring 13, so that even if reverse input torque is applied to the intermediate shaft 9, the rollers on the rear side in the rotation direction When 12 engages with the outer ring 10 and the intermediate shaft 9, the intermediate shaft 9 is locked and does not rotate.

一方、モータ軸8に入力トルクが加えられたときは、まず、図4(a)に示すように、モータ軸8の回転に伴って、モータ軸8と一体のロック解除片11の柱部11aが回転方向後側のころ12をコイルばね13の弾力に抗して楔形空間15の広大部へ押し出すことにより、そのころ12と外輪10および中間軸9との係合が解除されて、中間軸9がロック状態から解放される。そして、図4(b)に示すように、モータ軸8がさらに回転して、モータ軸8の係合部8aが中間軸9の係合穴9aと係合すると、モータ軸8の回転が中間軸9に伝達されるようになる(このとき、回転方向前側のころ12は楔形空間15の広大部に相対移動するので、外輪10および中間軸9と係合することはない)。   On the other hand, when an input torque is applied to the motor shaft 8, first, as shown in FIG. 4A, as the motor shaft 8 rotates, the column portion 11a of the unlocking piece 11 integrated with the motor shaft 8 is used. When the roller 12 on the rear side in the rotational direction is pushed out against the elasticity of the coil spring 13 to the wide part of the wedge-shaped space 15, the engagement between the roller 12, the outer ring 10 and the intermediate shaft 9 is released, and the intermediate shaft 9 is released from the locked state. As shown in FIG. 4B, when the motor shaft 8 further rotates and the engaging portion 8a of the motor shaft 8 engages with the engaging hole 9a of the intermediate shaft 9, the rotation of the motor shaft 8 is intermediate. (At this time, the roller 12 on the front side in the rotational direction moves relative to the wide portion of the wedge-shaped space 15 and therefore does not engage with the outer ring 10 and the intermediate shaft 9).

前記波動歯車装置3は、その入力側で逆入力遮断クラッチ2の中間軸9に連結される回転伝達軸16と、回転伝達軸16のフランジ部16aにボルト結合されるウェイブジェネレータ17と、ウェイブジェネレータ17の径方向外側に配されるサーキュラースプライン18と、ウェイブジェネレータ17とサーキュラースプライン18との間に大径部が挟まれるフレックススプライン19とを備えている。   The wave gear device 3 includes a rotation transmission shaft 16 connected to the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 on the input side, a wave generator 17 bolted to the flange portion 16a of the rotation transmission shaft 16, and a wave generator. 17 is provided with a circular spline 18 disposed on the radially outer side of 17, and a flex spline 19 having a large diameter portion sandwiched between the wave generator 17 and the circular spline 18.

前記回転伝達軸16は、入力側端にフランジ部16aが形成されており、その入力側端面に設けられている断面半円状の連結穴に逆入力遮断クラッチ2の中間軸9の一端部が嵌め込まれることにより、中間軸9と相対回転不能に連結されている。   The rotation transmission shaft 16 has a flange portion 16a formed at the input side end, and one end portion of the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 is connected to a semicircular cross-sectional connection hole provided on the input side end surface. By being fitted, it is connected to the intermediate shaft 9 so as not to be relatively rotatable.

前記ウェイブジェネレータ17は、径方向断面が楕円形に形成されたカム17aの外周に玉軸受17bの内輪を嵌合固定したものである。サーキュラースプライン18は、その内周に歯が設けられた円環状の部品であり、後述するように外周部をブレーキハウジング14と一体化されている。また、フレックススプライン19は、金属弾性体で形成された薄肉カップ状の部品であり、その大径部外周にサーキュラースプライン18内周の歯と噛み合う歯が設けられ、小径部でクロスローラ軸受4の内輪20とボルト結合されている。   The wave generator 17 is obtained by fitting and fixing an inner ring of a ball bearing 17b on the outer periphery of a cam 17a having a radial cross section formed in an elliptical shape. The circular spline 18 is an annular component having teeth provided on the inner periphery thereof, and an outer peripheral portion thereof is integrated with the brake housing 14 as will be described later. Further, the flex spline 19 is a thin cup-shaped part formed of a metal elastic body, and teeth that mesh with the teeth of the inner periphery of the circular spline 18 are provided on the outer periphery of the large diameter portion, and the cross roller bearing 4 of the small diameter portion. The inner ring 20 is bolted.

そして、逆入力遮断クラッチ2の中間軸9から回転伝達軸16に回転が伝達され、回転伝達軸16と一体にウェイブジェネレータ17が回転すると、ウェイブジェネレータ17の玉軸受17bの外輪に大径部内周を押圧されたフレックススプライン19が、弾性変形してサーキュラースプライン18との噛合位置を変えていくことにより、サーキュラースプライン18との歯数の差分だけクロスローラ軸受4の内輪20と一体に回転し、大きな減速比が得られるようになっている。   Then, when rotation is transmitted from the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 to the rotation transmission shaft 16 and the wave generator 17 rotates together with the rotation transmission shaft 16, the inner diameter of the large-diameter portion is formed on the outer ring of the ball bearing 17 b of the wave generator 17. The flex spline 19 pressed is elastically deformed to change the meshing position with the circular spline 18, thereby rotating integrally with the inner ring 20 of the cross roller bearing 4 by the difference in the number of teeth with the circular spline 18. A large reduction ratio can be obtained.

前記クロスローラ軸受4は、波動歯車装置3のフレックススプライン19小径部とボルト結合される内輪20と、サーキュラースプライン18とボルト結合される外輪21との間に、複数のローラ22を周方向で隣り合うものどうしが互いに直交するように配したものであり、その内輪20とフレックススプライン19小径部の内周に出力軸6が嵌合固定されている。   In the cross roller bearing 4, a plurality of rollers 22 are adjacent in the circumferential direction between an inner ring 20 that is bolt-coupled to the small-diameter portion of the flex spline 19 of the wave gear device 3 and an outer ring 21 that is bolt-coupled to the circular spline 18. The matching parts are arranged so as to be orthogonal to each other, and the output shaft 6 is fitted and fixed to the inner circumference of the inner ring 20 and the small diameter portion of the flex spline 19.

そして、クロスローラ軸受4の外輪21とモータハウジング7が、ブレーキハウジング14と波動歯車装置3のサーキュラースプライン18を貫通するボルト23で結合されることにより、逆入力遮断クラッチ2と波動歯車装置3とクロスローラ軸受4がモータハウジング7で一体に支持されている。   Then, the outer ring 21 of the cross roller bearing 4 and the motor housing 7 are coupled with the brake housing 14 and the bolt 23 passing through the circular spline 18 of the wave gear device 3, so that the reverse input cutoff clutch 2 and the wave gear device 3 A cross roller bearing 4 is integrally supported by a motor housing 7.

また、前記制御装置は、そのコントローラで出力軸6の回転方向位置を目標位置に一致させるのに必要なモータ軸8の回転回数を求め、その回転回数分だけモータ軸8が回転するように、エンコーダ5を用いてモータ1を制御するもので、後述するように逆入力遮断クラッチ2のバックラッシ等も考慮した制御を行うようになっている。   Further, the control device obtains the number of rotations of the motor shaft 8 necessary for making the rotation direction position of the output shaft 6 coincide with the target position by the controller, so that the motor shaft 8 rotates by the number of rotations. The motor 1 is controlled by using the encoder 5, and the control is performed in consideration of the backlash of the reverse input cutoff clutch 2 and the like as will be described later.

このアクチュエータは上記の構成であり、次に、このアクチュエータの動作と制御装置の機能について説明する。   This actuator has the above-described configuration. Next, the operation of this actuator and the function of the control device will be described.

まず、図3に示した初期状態からモータ1を駆動してモータ軸8を回転させたときは、図4で説明したようにモータ軸8の回転が逆入力遮断クラッチ2の中間軸9に伝達され、中間軸9の回転が波動歯車装置3で減速された後、クロスローラ軸受4を介して出力軸6に伝達され、出力軸6に連結された被駆動部材が駆動される。   First, when the motor 1 is driven to rotate the motor shaft 8 from the initial state shown in FIG. 3, the rotation of the motor shaft 8 is transmitted to the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 as described in FIG. Then, after the rotation of the intermediate shaft 9 is decelerated by the wave gear device 3, it is transmitted to the output shaft 6 through the cross roller bearing 4 and the driven member connected to the output shaft 6 is driven.

そして、図4(b)に示した状態でモータ1を停止させた後、再度モータ1を駆動するときに、モータ軸8を停止前と同じ方向に回転させた場合は、図4(b)の状態が継続されて中間軸9および出力軸6がモータ軸8に遅れることなく回転する。しかし、モータ軸8を停止前と逆の方向に回転させた場合は、モータ軸8の係合部8aと中間軸9の係合穴9a内面との間の回転方向隙間がバックラッシとなって、回転開始時に、図5(a)に示すように、モータ軸8のみが回転して中間軸9および出力軸6は回転しない状態となり、その後、図5(b)に示すようにモータ軸8の係合部8aが中間軸9の係合穴9aに係合して中間軸9および出力軸6が回転し始めても、出力軸6のモータ軸8に対する回転遅れが残ることになる。   Then, after the motor 1 is stopped in the state shown in FIG. 4B, when the motor 1 is driven again, when the motor shaft 8 is rotated in the same direction as before the stop, FIG. The intermediate shaft 9 and the output shaft 6 rotate without being delayed from the motor shaft 8. However, when the motor shaft 8 is rotated in the direction opposite to that before stopping, the rotation direction gap between the engaging portion 8a of the motor shaft 8 and the inner surface of the engaging hole 9a of the intermediate shaft 9 becomes backlash, At the start of rotation, as shown in FIG. 5 (a), only the motor shaft 8 rotates and the intermediate shaft 9 and the output shaft 6 do not rotate. Thereafter, as shown in FIG. Even if the engaging portion 8a engages with the engaging hole 9a of the intermediate shaft 9 and the intermediate shaft 9 and the output shaft 6 start to rotate, a rotation delay of the output shaft 6 with respect to the motor shaft 8 remains.

そこで、制御装置は、モータ軸8および出力軸6の回転方向を反転させるときには、出力軸6の回転方向位置から目標位置までの回転角度と、逆入力遮断クラッチ2のバックラッシ等を考慮して予め設定した反転時の出力軸6の回転遅れ角度との合計に波動歯車装置3の減速比を乗じてモータ軸8の回転角度を求め、これをモータ軸8の回転回数に換算するようにしている。これにより、出力軸6の回転遅れが吸収され、出力軸6を精度よく目標位置に一致させることができる。   Therefore, when reversing the rotation directions of the motor shaft 8 and the output shaft 6, the control device takes into consideration the rotation angle from the rotation direction position of the output shaft 6 to the target position, the backlash of the reverse input cutoff clutch 2, and the like in advance. The rotation angle of the motor shaft 8 is obtained by multiplying the sum of the set rotation delay angle of the output shaft 6 at the time of reversal and the reduction ratio of the wave gear device 3, and this is converted into the number of rotations of the motor shaft 8. . Thereby, the rotation delay of the output shaft 6 is absorbed, and the output shaft 6 can be accurately matched with the target position.

また、モータ1駆動中にも被駆動部材の自重によって出力軸6に逆入力トルクが加えられる場合は、制御装置が以下のような制御も行う。   Further, when reverse input torque is applied to the output shaft 6 due to the weight of the driven member even while the motor 1 is being driven, the control device also performs the following control.

すなわち、出力軸6に加えられる逆入力トルクの方向が、モータ1によってモータ軸8に加えられる入力トルクと逆の向きから同じ向きに変わる際には、逆入力遮断クラッチ2の中間軸9が、出力軸6からクロスローラ軸受4および波動歯車装置3を介して伝達される逆入力トルクによって、図4(b)に示した状態から図6に示すようにモータ軸8よりも速く回転してしまう先進み現象が生じ(図6では説明上、中間軸9のモータ軸8に対する相対回転のみを矢印で記載)、出力軸6もモータ軸8の回転回数に対応する角度よりも多く回転してしまう。このため、制御装置は、モータ軸8の回転回数を予め設定された出力軸6の回転進み角度に対応する分だけ少なくすることにより、出力軸6の目標位置からのずれが小さくなるようにしている。   That is, when the direction of the reverse input torque applied to the output shaft 6 changes from the reverse direction to the same direction as the input torque applied to the motor shaft 8 by the motor 1, the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 is The reverse input torque transmitted from the output shaft 6 via the cross roller bearing 4 and the wave gear device 3 causes the motor shaft 8 to rotate faster than the motor shaft 8 as shown in FIG. 6 from the state shown in FIG. A forward phenomenon occurs (in FIG. 6, for the sake of explanation, only the relative rotation of the intermediate shaft 9 with respect to the motor shaft 8 is indicated by an arrow), and the output shaft 6 also rotates more than the angle corresponding to the number of rotations of the motor shaft 8. . For this reason, the control device reduces the deviation of the output shaft 6 from the target position by reducing the number of rotations of the motor shaft 8 by an amount corresponding to the rotation advance angle of the output shaft 6 set in advance. Yes.

一方、逆入力トルクの方向が入力トルクと同じ向きから逆の向きに変わる際は、逆入力遮断クラッチ2の中間軸9が、逆入力トルクによって、図6に示した状態(実際にはモータ軸8も回転)から図7に示すようにモータ軸8よりも遅くなる遅れ現象が生じ(図7では説明上、モータ軸8の中間軸9に対する相対回転のみを矢印で記載)、出力軸6もモータ軸8の回転回数に対応する角度よりも回転が少なくなってしまう。このため、制御装置は、モータ軸8の回転回数を予め設定された出力軸6の回転遅れ角度に対応する分だけ多くすることにより、出力軸6を目標位置に近づけるようにしている。   On the other hand, when the direction of the reverse input torque changes from the same direction as the input torque to the reverse direction, the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 is in the state shown in FIG. 7 also causes a delay phenomenon that is slower than the motor shaft 8 as shown in FIG. 7 (in FIG. 7, only relative rotation of the motor shaft 8 with respect to the intermediate shaft 9 is indicated by an arrow for explanation), the output shaft 6 also The rotation is less than the angle corresponding to the number of rotations of the motor shaft 8. For this reason, the control device increases the number of rotations of the motor shaft 8 by an amount corresponding to a preset rotation delay angle of the output shaft 6 so that the output shaft 6 approaches the target position.

また、このアクチュエータでモータ1が停止しているときは、逆入力トルクが加えられても、逆入力遮断クラッチ2の中間軸9が外輪10とロックして回転しないので、中間軸9から被駆動部材までの各部材の回転方向位置が保持される。すなわち、停電等によってモータ1が停止してしまったときに、逆入力遮断クラッチ2がブレーキとしての役割を果たすようになっている。   Further, when the motor 1 is stopped by this actuator, even if reverse input torque is applied, the intermediate shaft 9 of the reverse input cutoff clutch 2 is locked with the outer ring 10 and does not rotate. The rotational position of each member up to the member is maintained. That is, when the motor 1 is stopped due to a power failure or the like, the reverse input cutoff clutch 2 plays a role as a brake.

このアクチュエータは、上述したように、制御装置が逆入力遮断クラッチ2のバックラッシ等による出力軸6の回転遅れや回転進みを考慮して、モータ軸8の回転回数を調整することにより、出力軸6の目標位置からのずれが小さくなるようにしたので、回転方向を反転させるときや、モータ1駆動中に被駆動部材の自重によって加えられる逆入力トルクの方向が変わるときにも、被駆動部材の位置決めを正確に行うことができる。   As described above, the actuator is configured so that the control device adjusts the number of rotations of the motor shaft 8 in consideration of the rotation delay and the rotation advance of the output shaft 6 due to the backlash of the reverse input cutoff clutch 2 and the like. Since the deviation from the target position of the driven member is reduced, the direction of the reverse input torque applied by the self-weight of the driven member during driving of the motor 1 is changed. Positioning can be performed accurately.

1 モータ
2 逆入力遮断クラッチ(ブレーキ)
3 波動歯車装置
4 クロスローラ軸受
5 エンコーダ(回転検出器)
6 出力軸
7 モータハウジング
8 モータ軸(逆入力遮断クラッチの入力側部材)
9 中間軸(逆入力遮断クラッチの出力側部材)
9b カム面
10 外輪
11 ロック解除片
11a 柱部
12 ころ
13 コイルばね(弾性部材)
14 ブレーキハウジング
15 楔形空間
1 Motor 2 Reverse input cutoff clutch (brake)
3 Wave Gearing 4 Cross Roller Bearing 5 Encoder (Rotation Detector)
6 Output shaft 7 Motor housing 8 Motor shaft (input side member of reverse input shut-off clutch)
9 Intermediate shaft (Output side member of reverse input cutoff clutch)
9b Cam surface 10 Outer ring 11 Unlocking piece 11a Column 12 Roller 13 Coil spring (elastic member)
14 Brake housing 15 Wedge-shaped space

Claims (3)

モータと、前記モータのモータ軸から回転を伝達される出力軸と、前記出力軸の回転方向位置を目標位置に一致させるのに必要なモータ軸の回転回数を求め、その回転回数分だけモータ軸が回転するようにモータを制御する制御装置とを備え、
前記モータが停止したときに前記出力軸の回転方向位置を保持するブレーキとして、前記モータ軸と出力軸との間に、前記モータ軸の回転を出力軸に伝達し、前記出力軸に加えられる逆入力トルクに対しては出力軸を停止させる逆入力遮断クラッチが組み込まれているアクチュエータにおいて、
前記制御装置は、前記モータ軸および出力軸の回転方向を反転させるときに、前記出力軸の回転方向位置から目標位置までの回転角度と、予め設定された反転時の出力軸の回転遅れ角度との合計に基づいて、前記モータ軸の回転回数を調整するものであることを特徴とするアクチュエータ。
The number of rotations of the motor, the output shaft to which rotation is transmitted from the motor shaft of the motor, and the number of rotations of the motor shaft necessary to match the rotational direction position of the output shaft to the target position are obtained, and the motor shaft is calculated by the number of rotations And a control device for controlling the motor so that the motor rotates.
As a brake that holds the rotational direction position of the output shaft when the motor stops, the rotation of the motor shaft is transmitted to the output shaft between the motor shaft and the output shaft, and applied to the output shaft. For an actuator that incorporates a reverse input cutoff clutch that stops the output shaft for input torque,
The control device, when reversing the rotation direction of the motor shaft and the output shaft, a rotation angle from the rotation direction position of the output shaft to a target position, and a rotation delay angle of the output shaft at the time of reversal set in advance The number of rotations of the motor shaft is adjusted based on the sum of the actuators.
前記出力軸は、その出力軸に連結される被駆動部材の自重によって逆入力トルクを加えられるものであり、
前記制御装置は、前記モータの駆動中に、前記被駆動部材の自重によって出力軸に加えられる逆入力トルクの方向が、前記モータによってモータ軸に加えられる入力トルクと逆の向きから同じ向きに変わる際に、前記モータ軸の回転回数を予め設定された出力軸の回転進み角度に対応する分だけ少なくし、前記逆入力トルクの方向が入力トルクと同じ向きから逆の向きに変わる際に、前記モータ軸の回転回数を予め設定された出力軸の回転遅れ角度に対応する分だけ多くすることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
The output shaft is applied with reverse input torque by the weight of a driven member connected to the output shaft,
In the control device, the direction of the reverse input torque applied to the output shaft by the weight of the driven member changes from the reverse direction to the same direction as the input torque applied to the motor shaft by the motor during driving of the motor. The number of rotations of the motor shaft is reduced by an amount corresponding to a preset rotation advance angle of the output shaft, and when the direction of the reverse input torque changes from the same direction as the input torque to the reverse direction, 2. The actuator according to claim 1, wherein the number of rotations of the motor shaft is increased by an amount corresponding to a preset rotation delay angle of the output shaft.
前記逆入力遮断クラッチは、前記モータ軸から入力トルクを受ける入力側部材と前記出力軸から逆入力トルクを受ける出力側部材が同一軸線のまわりに回転する状態で配されており、前記入力側部材と出力側部材との間に、入力側部材の回転を出力側部材に伝達するトルク伝達手段が設けられており、前記出力側部材の径方向外側に固定の外輪が配され、前記出力側部材の外周面に複数のカム面が設けられて、前記外輪の内周円筒面と出力側部材の各カム面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に一対のころとその一対のころに挟まれて各ころを楔形空間の狭小部へ押し込む弾性部材が組み込まれており、前記各楔形空間の周方向両側に挿入される柱部を有するロック解除片が、前記入力側部材に相対回転不能に連結されているものであることを特徴とする請求項1または2に記載のアクチュエータ。   The reverse input cutoff clutch is arranged such that an input side member that receives input torque from the motor shaft and an output side member that receives reverse input torque from the output shaft rotate around the same axis, and the input side member Torque transmitting means for transmitting the rotation of the input side member to the output side member is provided between the output side member, and a fixed outer ring is disposed radially outside the output side member, and the output side member A plurality of cam surfaces are provided on the outer peripheral surface of the outer ring, and a wedge-shaped space gradually narrowing on both sides in the circumferential direction is formed between the inner peripheral cylindrical surface of the outer ring and each cam surface of the output side member. Each wedge-shaped space incorporates a pair of rollers and an elastic member that is sandwiched between the pair of rollers and pushes each roller into the narrow portion of the wedge-shaped space, and has column portions that are inserted on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space. The unlocking piece is on the input side The actuator according to claim 1 or 2, characterized in that those which are non-rotatably connected to the timber.
JP2016212559A 2016-10-06 2016-10-31 Actuator Pending JP2018074768A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016212559A JP2018074768A (en) 2016-10-31 2016-10-31 Actuator
PCT/JP2017/036309 WO2018066652A1 (en) 2016-10-06 2017-10-05 Reverse input prevention clutch and actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016212559A JP2018074768A (en) 2016-10-31 2016-10-31 Actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018074768A true JP2018074768A (en) 2018-05-10

Family

ID=62111684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016212559A Pending JP2018074768A (en) 2016-10-06 2016-10-31 Actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018074768A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6539524B2 (en) Driving force transmission mechanism
JP4596282B2 (en) Automatic reduction ratio switching device
JP4390078B2 (en) Valve timing adjustment device
US20160341267A1 (en) Speed reducer with a brake
US9512909B2 (en) Actuator assembly for translating a movable element of a driveline component
JP2015183763A (en) reduction gear
JP2019214102A (en) Wrist unit of robot
JP6745665B2 (en) Electric actuator and electric actuator control method
KR20100132808A (en) Actuator for electric parking brake system
JP4419092B2 (en) Valve timing adjustment device
JP4930427B2 (en) Manufacturing method of valve timing adjusting device
JP2008290593A (en) Steering angle ratio variable steering device
WO2015008487A1 (en) Free-type bi-directional clutch
JP2018074768A (en) Actuator
JP2018061415A (en) Actuator
JP2016186322A (en) Lock type bidirectional clutch equipped with planetary gear and eccentric mechanism
JP6058597B2 (en) Free type two-way clutch using pin
WO2017164400A1 (en) Motor with brake, and actuator
WO2018066652A1 (en) Reverse input prevention clutch and actuator
WO2016080276A1 (en) Driving force-transmitting mechanism
JP2019177437A (en) Wrist unit of robot
JP6419568B2 (en) Clutch unit
JP2017003104A (en) Reverse input block clutch
JP6545228B2 (en) Free type two-way clutch that uses idle rotation of gears
WO2016199750A1 (en) Reverse input blocking clutch