JP2020020365A

JP2020020365A - Drive unit and robot

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Publication number: JP2020020365A
Application number: JP2018142994A
Authority: JP
Inventors: 見上　康臣; Yasuomi Mikami; 康臣見上; 友宏泉川; Tomohiro Izumikawa; 由樹彦中野; Yukihiko Nakano
Original assignee: Shinkosha KK; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Shinkosha KK; Ricoh Co Ltd
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-02-06

Abstract

To provide a drive unit in which the inclination of the rotary shaft of a sun gear can be suppressed.SOLUTION: The drive unit comprises: a motor; a drive transmission system; and an output rotary body, the drive transmission system includes: a sun pinion shaft provided coaxially in the output rotary body; a sun gear provided in the sun pinion shaft; and a plurality of planetary gears provided around the sun gear, and rotating while revolving with rotation of the sun gear, thereby transferring the torque of the sun gear to the output rotary body, wherein both ends of the sun pinion shaft are rotatably supported by a second bearing provided in the output rotary body and a third bearing provided in a casing, the drive unit further comprises a holding member provided between the second bearing and the third bearing, rotatably with respect to the sun pinion shaft, and holding one end of each of the rotary shafts of the plurality of planetary gears.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、駆動装置およびロボットに関する。 The present invention relates to a driving device and a robot.

従来、モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置において、出力回転体（例えば、出力フランジ）を回転させるための歯車として、出力回転体と同軸上に設けられた太陽歯車と、太陽歯車の周囲に設けられた複数の遊星歯車を用いるようにした技術が知られている。これにより、例えば、出力回転体を回転させるための歯車にかかる負荷を分散することができる等の効果が得られるようになる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a driving device that drives a driven object by outputting a rotational force from a motor, a sun gear provided coaxially with an output rotator as a gear for rotating an output rotator (for example, an output flange). And a technique using a plurality of planetary gears provided around a sun gear is known. As a result, for example, effects such as distributing the load on the gear for rotating the output rotating body can be obtained.

例えば、下記特許文献１には、遊星歯車装置において、太陽歯車の一端を第一キャリア部材に設けられたベアリングで支持し、太陽歯車の他端を第二キャリア部材に設けられたベアリングで支持する構成が開示されている。 For example, in the following Patent Document 1, in a planetary gear device, one end of a sun gear is supported by a bearing provided on a first carrier member, and the other end of the sun gear is supported by a bearing provided on a second carrier member. An arrangement is disclosed.

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、太陽歯車の一端を支持する第一キャリア部材と、太陽歯車の他端を支持する第二キャリア部材との双方が、ハウジングに対してベアリングを介して回転自在に設けられたものであるため、出力軸に歯車を配置する減速機構とした場合、出力軸の軸端にベアリングを配置する構造に対して、太陽歯車を保持するベアリング間の距離が比較的短くなってしまう。そのため、太陽歯車の回転軸の傾きが大きくなる虞がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, both the first carrier member that supports one end of the sun gear and the second carrier member that supports the other end of the sun gear are connected to the housing via a bearing. In the case of a reduction mechanism that arranges gears on the output shaft, the distance between the bearings that hold the sun gear is smaller than the structure that arranges the bearings at the shaft end of the output shaft. It will be relatively short. Therefore, the inclination of the rotation axis of the sun gear may increase.

太陽歯車の回転軸の傾きが大きくなると、当該回転軸に角度センサを設けて当該回転軸の回転角度を検出する場合、角度センサの誤差が大きくなる虞がある。また、太陽歯車の回転軸の傾きが大きくなると、太陽歯車と遊星歯車との噛み合い具合が変化して、太陽歯車および遊星歯車の摩耗が早まる虞がある。 When the inclination of the rotation axis of the sun gear increases, when an angle sensor is provided on the rotation axis to detect the rotation angle of the rotation axis, an error of the angle sensor may increase. In addition, when the inclination of the rotation axis of the sun gear increases, the degree of engagement between the sun gear and the planetary gear changes, and the sun gear and the planetary gear may wear faster.

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、太陽歯車の回転軸の傾きを抑制することが可能な駆動装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a driving device capable of suppressing the inclination of the rotation axis of a sun gear in order to solve the above-described problems of the related art.

上述した課題を解決するために、本発明の駆動装置は、モータと、モータの回転力を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、筐体に設けられた第１のベアリングによって回転自在に支持され、駆動伝達系から伝達される回転力によって回転することにより、駆動対象に当該回転力を伝達する出力回転体とを備え、駆動伝達系は、出力回転体と同軸上に設けられた太陽ピニオン軸と、太陽ピニオン軸に設けられた太陽歯車と、太陽歯車の周囲に設けられ、太陽歯車の回転に伴って、太陽歯車の周囲を公転しつつ自転することにより、太陽歯車の回転力を出力回転体に伝達する複数の遊星歯車とを有し、太陽ピニオン軸は、出力回転体に設けられた第２のベアリングと、筐体に設けられた第３のベアリングとによって両端が回転自在に支持されており、当該駆動装置は、第２のベアリングと第３のベアリングとの間において、太陽ピニオン軸に対して回転自在に設けられ、複数の遊星歯車の各々の回転軸の一端を保持する保持部材をさらに備える。 In order to solve the above-described problem, a drive device of the present invention is configured to be rotatable by a motor, a drive transmission system that reduces the rotational force of the motor by a plurality of gears, and a first bearing provided in a housing. An output rotator that is supported and rotates by a rotational force transmitted from the drive transmission system to transmit the rotational force to the driven object, and the drive transmission system is provided with a sun provided coaxially with the output rotator. A pinion shaft, a sun gear provided on the sun pinion shaft, and provided around the sun gear, and, along with the rotation of the sun gear, revolves around the sun gear while rotating, thereby reducing the rotational force of the sun gear. It has a plurality of planetary gears for transmitting to the output rotating body, and both ends of the sun pinion shaft are rotatable by a second bearing provided on the output rotating body and a third bearing provided on the housing. support The driving device is provided between the second bearing and the third bearing so as to be rotatable with respect to the sun pinion shaft, and holds one end of each rotating shaft of the plurality of planetary gears. A member is further provided.

本発明によれば、太陽歯車の回転軸の傾きを抑制することが可能な駆動装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive device which can suppress the inclination of the rotating shaft of a sun gear can be provided.

本発明の一実施形態に係る駆動装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view showing the appearance of the drive concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る駆動装置の構成を示す平面図である。It is a top view showing composition of a drive concerning one embodiment of the present invention. 図２に示す駆動装置のＡ−Ａ断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the drive device shown in FIG. 2. 本発明の一実施形態に係る太陽ピニオン軸およびその周辺部品の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a solar pinion shaft according to one embodiment of the present invention and peripheral components thereof. 本発明の一実施形態に係る太陽ピニオン軸およびその周辺部品の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a solar pinion shaft according to one embodiment of the present invention and peripheral components thereof. 図３に示すブレーキ機構の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the brake mechanism shown in FIG. 本発明の一実施例に係るロボットの一部概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a part of a robot according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る駆動装置の比較例を示す図である。It is a figure showing a comparative example of a drive concerning one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔駆動装置１００の概要〕
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明では、便宜上、図中Ｘ軸方向（各回転軸の軸方向）を上下方向としているが、駆動装置１００の取り付け方向や駆動対象の動作等によって、必ずしも図中Ｘ軸方向が上下方向になるとは限らない。 [Overview of drive device 100]
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a driving device 100 according to an embodiment of the present invention. In the following description, for convenience, the X-axis direction (the axial direction of each rotating shaft) in the drawing is referred to as the vertical direction, but the X-axis direction in the drawing is not necessarily the same depending on the mounting direction of the driving device 100 and the operation of the drive target. It is not always the vertical direction.

図１に示す駆動装置１００は、モータ１０１の回転力を複数段のギヤによって減速し、出力フランジ１０９（「出力回転体」の一例）から出力することにより、出力フランジ１０９に取り付けられた駆動対象を駆動する装置である。 The drive device 100 shown in FIG. 1 reduces the rotational force of the motor 101 by a plurality of gears and outputs the reduced force from an output flange 109 (an example of an “output rotator”). This is a device for driving.

図１に示すように、駆動装置１００は、ケース１２０およびモータ１０１を備える。ケース１２０は、内部に複数段のギヤ等の各種構成部品が収容される。ケース１２０は、上側ケース１２１と下側ケース１２２とが結合された構成を有する。下側ケース１２２の入力側（図中Ｘ軸負側）の底面には、モータ１０１が結合されている。 As shown in FIG. 1, the driving device 100 includes a case 120 and a motor 101. The case 120 contains various components such as a plurality of gears inside. The case 120 has a configuration in which an upper case 121 and a lower case 122 are combined. The motor 101 is coupled to the bottom surface of the lower case 122 on the input side (X-axis negative side in the figure).

モータ１０１は、ケース１２０内に挿入される駆動軸１０１Ａを有する。モータ１０１は、上位のコントローラから供給される制御信号により、駆動軸１０１Ａの回転が制御される。本実施形態では、モータ１０１として、ＤＣブラシレスモータを用いているが、これに限らず、その他のモータ（例えば、ＤＣモータ等）を用いてもよい。 The motor 101 has a drive shaft 101A inserted into the case 120. The rotation of the drive shaft 101A of the motor 101 is controlled by a control signal supplied from a host controller. In the present embodiment, a DC brushless motor is used as the motor 101, but the present invention is not limited to this, and another motor (for example, a DC motor or the like) may be used.

上側ケース１２１の出力側（図中Ｘ軸正側）の上面には、出力フランジ１０９が露出している。出力フランジ１０９は、駆動対象に結合され、モータ１０１から回転力によって回転することにより、駆動対象を駆動する。 An output flange 109 is exposed on the upper surface on the output side (X-axis positive side in the figure) of the upper case 121. The output flange 109 is coupled to the driven object, and drives the driven object by being rotated by the rotational force from the motor 101.

〔駆動装置１００〕
図２は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の構成を示す平面図である。図３は、図２に示す駆動装置１００のＡ−Ａ断面図である。図４および図５は、本発明の一実施形態に係る太陽ピニオン軸１０７およびその周辺部品の部分断面図である。 [Drive device 100]
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the driving device 100 according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the driving device 100 shown in FIG. 4 and 5 are partial cross-sectional views of the solar pinion shaft 107 and its peripheral components according to an embodiment of the present invention.

（駆動装置１００の構成）
図２および図３に示すように、駆動装置１００は、ケース１２０の内部に、出力フランジ１０９に回転力を伝達するための「駆動伝達系」の一例として、第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、太陽ピニオン軸１０７、第３ギヤ１０８、および複数の遊星歯車１１０を備える。 (Configuration of the driving device 100)
As shown in FIGS. 2 and 3, the drive device 100 includes a first pinion shaft 102 and a first gear as an example of a “drive transmission system” for transmitting a rotational force to the output flange 109 inside the case 120. 103, a second pinion shaft 104, a second gear 105, a sun pinion shaft 107, a third gear 108, and a plurality of planetary gears 110.

駆動装置１００は、ケース１２０内において、４つの回転軸（駆動軸１０１Ａ、第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、および太陽ピニオン軸１０７）が、いずれも上下方向（図中Ｚ軸方向）を軸方向として、互いに並行かつ同一直線上に並べて設けられている。 The drive device 100 has four rotating shafts (the drive shaft 101A, the first pinion shaft 102, the second pinion shaft 104, and the sun pinion shaft 107) in the case 120, all in the vertical direction (the Z-axis direction in the figure). Are set in parallel with each other and on the same straight line with the axis direction as the axial direction.

駆動軸１０１Ａは、モータ１０１が有する回転軸であり、ケース１２０（下側ケース１２２）の底面に取り付けられたモータ１０１から、ケース１２０の内部へと挿入されている。 The drive shaft 101A is a rotation shaft of the motor 101, and is inserted into the case 120 from the motor 101 attached to the bottom surface of the case 120 (the lower case 122).

第１ピニオン軸１０２は、上側ケース１２１に設けられたベアリング１３１と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３２とによって、両端が回転自在に支持されている。第１ギヤ１０３は、第１ピニオン軸１０２に圧入されており、第１ピニオン軸１０２に対して空転することなく、第１ピニオン軸１０２と等速で回転する。第１ギヤ１０３は、モータ１０１の駆動軸１０１Ａに形成されているギヤ（本実施形態では、はすば歯車を用いているが、平歯車等を用いてもよい）と噛み合うことにより、駆動軸１０１Ａからの回転力が伝わって回転する。なお、第１ピニオン軸１０２は、上側ケース１２１を貫通して、上側ケース１２１の上方へ延在しており、当該延在部分には、ブレーキ機構１４０が設けられている。第１ピニオン軸１０２の外周面には、Ｏリング１０２Ａが取り付けられている。Ｏリング１０２Ａは、ベアリング１３１の内側に密着することにより、第１ピニオン軸１０２とベアリング１３１との間からの、グリスの漏出を防ぐことができる。 Both ends of the first pinion shaft 102 are rotatably supported by a bearing 131 provided on the upper case 121 and a bearing 132 provided on the lower case 122. The first gear 103 is press-fitted into the first pinion shaft 102 and rotates at the same speed as the first pinion shaft 102 without idling with respect to the first pinion shaft 102. The first gear 103 meshes with a gear formed on the drive shaft 101A of the motor 101 (a helical gear is used in the present embodiment, but a spur gear or the like may be used), so that the drive shaft The rotation is transmitted by the rotation force from 101A. The first pinion shaft 102 extends through the upper case 121 and extends above the upper case 121, and a brake mechanism 140 is provided in the extending portion. An O-ring 102A is attached to the outer peripheral surface of the first pinion shaft 102. The O-ring 102A can prevent the grease from leaking from between the first pinion shaft 102 and the bearing 131 by being in close contact with the inside of the bearing 131.

第２ピニオン軸１０４は、上側ケース１２１に設けられたベアリング１３３と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３４とによって、両端が回転自在に支持されている。第２ギヤ１０５は、第２ピニオン軸１０４に圧入されており、第２ピニオン軸１０４に対して空転することなく、第２ピニオン軸１０４と等速で回転する。第２ギヤ１０５は、第１ピニオン軸１０２に形成されているギヤと噛み合うことにより、第１ピニオン軸１０２からの回転力が伝わって回転する。 Both ends of the second pinion shaft 104 are rotatably supported by a bearing 133 provided on the upper case 121 and a bearing 134 provided on the lower case 122. The second gear 105 is press-fitted into the second pinion shaft 104, and rotates at a constant speed with the second pinion shaft 104 without idling with respect to the second pinion shaft 104. The second gear 105 rotates by transmitting the rotational force from the first pinion shaft 102 by meshing with a gear formed on the first pinion shaft 102.

太陽ピニオン軸１０７は、出力フランジ１０９と同軸上に設けられており、上側ケース１２１に設けられている出力フランジ１０９に設けられたベアリング１３５（「第２のベアリング」の一例）と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３６（「第３のベアリング」の一例）とによって、両端が回転自在に支持されている。太陽ピニオン軸１０７は、筒状をなしており、センサシャフト１０６が筒内を貫通して設けられている。 The sun pinion shaft 107 is provided coaxially with the output flange 109, and includes a bearing 135 (an example of a “second bearing”) provided on the output flange 109 provided on the upper case 121, and a lower case Both ends are rotatably supported by a bearing 136 (an example of a “third bearing”) provided on the base 122. The sun pinion shaft 107 has a cylindrical shape, and the sensor shaft 106 is provided to penetrate the cylinder.

センサシャフト１０６は、太陽ピニオン軸１０７および出力フランジ１０９を貫通して設けられている。センサシャフト１０６の上端部は、出力フランジ１０９の中心に形成された貫通孔に圧入されている。これにより、センサシャフト１０６は、出力フランジ１０９と等速で回転する。一方、センサシャフト１０６の下端部は、下側ケース１２２に形成された開口部を貫通して、当該開口部から露出しており、センサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）を検出できるようになっている。 The sensor shaft 106 is provided through the sun pinion shaft 107 and the output flange 109. The upper end of the sensor shaft 106 is press-fitted into a through hole formed at the center of the output flange 109. Thereby, the sensor shaft 106 rotates at the same speed as the output flange 109. On the other hand, the lower end of the sensor shaft 106 penetrates the opening formed in the lower case 122 and is exposed from the opening, and the rotation angle of the sensor shaft 106 (that is, the rotation angle of the output flange 109). Can be detected.

第３ギヤ１０８は、太陽ピニオン軸１０７に圧入されており、太陽ピニオン軸１０７に対して空転することなく、太陽ピニオン軸１０７と等速で回転する。第３ギヤ１０８は、第２ピニオン軸１０４に形成されているギヤと噛み合うことにより、第２ピニオン軸１０４からの回転力が伝わって回転する。 The third gear 108 is press-fitted into the sun pinion shaft 107 and rotates at the same speed as the sun pinion shaft 107 without idling with respect to the sun pinion shaft 107. The third gear 108 rotates by transmitting a rotational force from the second pinion shaft 104 by meshing with a gear formed on the second pinion shaft 104.

太陽ピニオン軸１０７の回転は、複数の遊星歯車１１０を介して、出力フランジ１０９へ伝達される。具体的には、太陽ピニオン軸１０７の一部には、太陽歯車１０７Ａが形成されている。太陽歯車１０７Ａは、当該太陽歯車１０７Ａの周囲に配設された複数の遊星歯車１１０の各々と噛み合うことにより、これら複数の遊星歯車１１０を回転させる。遊星歯車１１０は、中心に形成された貫通孔内に、すべり軸受け１１１が圧入されている。すべり軸受け１１１は、中心に形成された貫通孔内に、遊星歯車１１０の回転軸となるシャフトピン１１２が貫通して設けられる。これにより、遊星歯車１１０は、すべり軸受け１１１を介して、シャフトピン１１２に対して回転自在となっている。 The rotation of the sun pinion shaft 107 is transmitted to the output flange 109 via the plurality of planet gears 110. Specifically, a sun gear 107 </ b> A is formed on a part of the sun pinion shaft 107. The sun gear 107A rotates the plurality of planetary gears 110 by meshing with each of the plurality of planetary gears 110 disposed around the sun gear 107A. In the planetary gear 110, a slide bearing 111 is press-fitted into a through hole formed at the center. The slide bearing 111 is provided with a shaft pin 112 serving as a rotating shaft of the planetary gear 110 penetrating through a through hole formed at the center. Thereby, the planetary gear 110 is rotatable with respect to the shaft pin 112 via the slide bearing 111.

シャフトピン１１２の上端は、出力フランジ１０９に圧入されており、シャフトピン１１２の下端は、ハブリング１１３（「保持部材」の一例）に圧入されている。ハブリング１１３の筒内には、ベアリング１１４が設けられている。ベアリング１１４の内側には、太陽ピニオン軸１０７が貫通して設けられている。これにより、ハブリング１１３は、太陽ピニオン軸１０７に対して回転自在となっている。ベアリング１１４の内径は、太陽ピニオン軸１０７の外径よりも大きい。このため、ベアリング１１４の内周面と太陽ピニオン軸１０７の外周面との間には隙間が生じており、当該隙間を埋めるための、環状のリングブッシュ１１５が設けられている。 The upper end of the shaft pin 112 is press-fitted into the output flange 109, and the lower end of the shaft pin 112 is press-fitted into a hub ring 113 (an example of a “holding member”). A bearing 114 is provided in the cylinder of the hub ring 113. A sun pinion shaft 107 is provided inside the bearing 114 so as to penetrate therethrough. Thus, the hub ring 113 is rotatable with respect to the sun pinion shaft 107. The inner diameter of the bearing 114 is larger than the outer diameter of the sun pinion shaft 107. For this reason, a gap is formed between the inner peripheral surface of the bearing 114 and the outer peripheral surface of the sun pinion shaft 107, and an annular ring bush 115 is provided to fill the gap.

複数の遊星歯車１１０の周囲には、内歯車１１６が形成されている。複数の遊星歯車１１０の各々は、太陽歯車１０７Ａと噛み合っているとともに、内歯車１１６とも噛みあっている。そのため、太陽歯車１０７Ａが回転すると、複数の遊星歯車１１０の各々が自転しながら太陽歯車１０７Ａの周りを公転する。複数の遊星歯車１１０の公転による回転力により、複数の遊星歯車１１０の各々のシャフトピン１１２を介して、出力フランジ１０９が回転する。出力フランジ１０９の回転は、出力フランジ１０９に結合された駆動対象（例えば、ロボットの関節等）に伝達され、これにより、駆動対象が駆動されることとなる。 An internal gear 116 is formed around the plurality of planetary gears 110. Each of the plurality of planetary gears 110 meshes with the sun gear 107A and also meshes with the internal gear 116. Therefore, when the sun gear 107A rotates, each of the plurality of planetary gears 110 revolves around the sun gear 107A while rotating. The output flange 109 rotates via the shaft pin 112 of each of the plurality of planetary gears 110 due to the rotational force generated by the revolution of the plurality of planetary gears 110. The rotation of the output flange 109 is transmitted to a driving target (for example, a joint of a robot) coupled to the output flange 109, and thereby the driving target is driven.

なお、出力フランジ１０９は、上側ケース１２１に設けられたベアリング１１７（「第１のベアリング」の一例）の内側に、外周面が嵌め込まれることにより、当該外周面がベアリング１１７によって回転自在に支持される。また、出力フランジ１０９における上側ケース１２１の開口部内に配置される部分の外周面には、Ｏリング１０９Ａが取り付けられている。Ｏリング１０９Ａは、上側ケース１２１の開口部に密着することにより、当該開口部からのグリスの漏出を防ぐことができる。 Note that the output flange 109 is rotatably supported by the bearing 117 by fitting the outer peripheral surface inside a bearing 117 (an example of a “first bearing”) provided in the upper case 121. You. An O-ring 109A is attached to an outer peripheral surface of a portion of the output flange 109 which is arranged in the opening of the upper case 121. The O-ring 109 </ b> A can prevent leakage of grease from the opening by being in close contact with the opening of the upper case 121.

また、出力フランジ１０９は、太陽ピニオン軸１０７との間に僅かな隙間を有しており、これにより、軸方向（図中Ｘ軸方向）に僅かに移動可能であり、駆動対象が取り付けられる際の寸法誤差を吸収することができるようになっている。この隙間には、「弾性部材」の一例として、ウエーブワッシャ１０７Ｂが設けられており、当該ウエーブワッシャ１０７Ｂの弾性により、出力フランジ１０９の軸方向のガタつきを抑制できるようになっている。 Further, the output flange 109 has a slight gap between the output flange 109 and the sun pinion shaft 107, whereby the output flange 109 can be slightly moved in the axial direction (the X-axis direction in the figure), so that when the drive target is mounted. Dimensional errors can be absorbed. In this gap, a wave washer 107B is provided as an example of an “elastic member”, and the elasticity of the wave washer 107B can suppress the play of the output flange 109 in the axial direction.

また、センサシャフト１０６は、出力フランジ１０９および太陽ピニオン軸１０７を貫通するとともに、下側ケース１２２の開口部を貫通しているが、当該開口部よりも内側の部分に、ワッシャ１０６Ｃを介してオイルシール１０６Ｂが取り付けられることにより、当該開口部からのグリスの漏出を防ぐことができる。 The sensor shaft 106 penetrates the output flange 109 and the sun pinion shaft 107, and also penetrates the opening of the lower case 122. The oil inside the opening of the lower case 122 via the washer 106C is provided. By attaching the seal 106B, leakage of grease from the opening can be prevented.

駆動装置１００は、回転力を発生させるモータ１０１、モータ１０１が発生した回転力を減速して所望の回転数およびトルクを出力フランジ１０９から得るための駆動伝達系、および、駆動伝達系における回転を制動するブレーキ機構１４０が、ケース１２０に対して一体的に設けられている。ケース１２０は、上側ケース１２１と下側ケース１２２とがネジ１２３で締結されることにより、箱型の形状となる。これにより、駆動装置１００は、トルク発生時の捩り剛性を高めることができ、よって、歯車同士の噛み合い精度の低下を抑制し、歯車の回転負荷を抑制することができる。 The drive device 100 includes a motor 101 for generating a rotational force, a drive transmission system for decelerating the rotational force generated by the motor 101 to obtain a desired rotational speed and torque from the output flange 109, and a rotation in the drive transmission system. A brake mechanism 140 for braking is provided integrally with the case 120. The case 120 has a box-like shape by fastening the upper case 121 and the lower case 122 with screws 123. Thereby, the drive device 100 can increase the torsional rigidity at the time of generating the torque, so that the reduction in the meshing accuracy of the gears can be suppressed and the rotational load of the gears can be suppressed.

また、駆動装置１００は、モータ１０１、駆動伝達系、およびブレーキ機構１４０を、ケース１２０に一体化してモジュール化したことにより、例えば、ロボットアーム内に駆動装置１００を設置する場合、ケース１２０をロボットの構造体に取り付け、ロボット側の回転軸と駆動装置１００の出力軸とを固定するだけで、駆動装置１００の設置が完了することができる。このため、駆動装置１００は、メンテナンスの際の着脱容易性が、極めて高いものであるといえる。 In addition, when the drive device 100 is installed in a robot arm, for example, when the drive device 100 is installed in a robot arm, the drive device 100 is provided with a robot by integrating the motor 101, the drive transmission system, and the brake mechanism 140 into a module. The mounting of the driving device 100 can be completed only by fixing the rotating shaft on the robot side and the output shaft of the driving device 100 to the above structure. For this reason, it can be said that the drive device 100 has extremely high ease of attachment and detachment during maintenance.

（駆動装置１００の動作）
このように構成された駆動装置１００において、出力フランジ１０９の回転速度は、モータ１０１の回転速度に対し、３つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、および第３ギヤ１０８）と、太陽歯車１０７Ａおよび遊星歯車１１０とによって、減速されたものとなる。したがって、これらの歯車の歯数を調整して、減速比を調整することにより、出力フランジ１０９の回転速度を、所望の回転速度まで減速させることができる。 (Operation of the driving device 100)
In the driving device 100 configured as described above, the rotation speed of the output flange 109 is higher than the rotation speed of the motor 101 by three gears (the first gear 103, the second gear 105, and the third gear 108) and the sun. The speed is reduced by the gear 107A and the planetary gear 110. Therefore, by adjusting the number of teeth of these gears and adjusting the reduction ratio, the rotation speed of the output flange 109 can be reduced to a desired rotation speed.

なお、本実施形態の駆動装置１００では、各ギヤが前段の回転軸と噛み合う構成を採用している関係上、第１ギヤ１０３よりも第２ギヤ１０５の直径を大きくしており、第２ギヤ１０５よりも第３ギヤ１０８の直径を大きくしている。各ギヤの厚みも、入力側よりも出力側を大きくしており、これにより、各ギヤは、増大したトルクに十分に耐えられるようになっている。 In the driving device 100 of the present embodiment, the diameter of the second gear 105 is larger than that of the first gear 103 due to the configuration in which each gear meshes with the rotation shaft of the preceding stage. The diameter of the third gear 108 is larger than that of the third gear 105. The thickness of each gear is also greater on the output side than on the input side, so that each gear can withstand increased torque well.

出力フランジ１０９の回転力は、当該回転力を利用する装置に伝えられる。例えば、出力フランジ１０９の回転力を、ロボットアームの回転に使用する場合、出力フランジ１０９を、ロボットアームの関節の回転軸と接続することで、ロボットアームを回転させることが可能となる。この際、出力フランジ１０９の表面から突出したピン１０９Ｂを、ロボットアームの関節の回転軸にはめ込むことで、当該回転軸の位置合わせおよび滑り止めが可能となる。 The torque of the output flange 109 is transmitted to a device that uses the torque. For example, when the rotational force of the output flange 109 is used for rotating the robot arm, the robot arm can be rotated by connecting the output flange 109 to the rotation axis of the joint of the robot arm. At this time, the pin 109B protruding from the surface of the output flange 109 is fitted on the rotation axis of the joint of the robot arm, so that the rotation axis can be positioned and slip-proof.

上位のコントローラは、モータ１０１の内部に設けられたエンコーダ（回転角検知センサ）によって検知された駆動軸１０１Ａの回転角から、ロボットアームの動作角度を算出することが可能である。すなわち、上位のコントローラは、エンコーダの出力値に基づいて、駆動軸１０１Ａの回転角を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、所望の角度とすることができる。 The host controller can calculate the operation angle of the robot arm from the rotation angle of the drive shaft 101A detected by an encoder (rotation angle detection sensor) provided inside the motor 101. That is, the upper-level controller controls the rotation angle of the drive shaft 101A based on the output value of the encoder, so that the operation angle of the robot arm can be set to a desired angle.

なお、ロボットアームの動作角度をより正確に検出するために、例えば、図３に示すように、センサシャフト１０６の下端部と対向する位置に、基板１１８上に実装された角度センサ１１９を設け、当該角度センサ１１９によって、センサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）を検出するようにしてもよい。 In order to more accurately detect the operation angle of the robot arm, for example, as shown in FIG. 3, an angle sensor 119 mounted on the substrate 118 is provided at a position facing the lower end of the sensor shaft 106. The rotation angle of the sensor shaft 106 (that is, the rotation angle of the output flange 109) may be detected by the angle sensor 119.

この角度センサ１１９として、例えば、磁気式エンコーダを用いる場合、センサシャフト１０６の下端部に円形の永久磁石１０６Ａを埋め込み、角度センサ１１９のホールＩＣによって、センサシャフト１０６の回転に伴う永久磁石１０６ＡのＳ極とＮ極との切り替わりを検知することで、センサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）を検知することが可能となる。 When a magnetic encoder is used as the angle sensor 119, for example, a circular permanent magnet 106 </ b> A is embedded in the lower end of the sensor shaft 106, and the Hall IC of the angle sensor 119 causes the permanent magnet 106 </ b> A to rotate with the rotation of the sensor shaft 106. By detecting the switching between the pole and the N pole, the rotation angle of the sensor shaft 106 (that is, the rotation angle of the output flange 109) can be detected.

上位のコントローラは、角度センサ１１９によって検知されたセンサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）に基づいて、モータ１０１を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、より正確に所望の角度とすることができる。 The host controller controls the motor 101 based on the rotation angle of the sensor shaft 106 (that is, the rotation angle of the output flange 109) detected by the angle sensor 119, thereby more accurately adjusting the operation angle of the robot arm. The desired angle can be obtained.

〔ブレーキ機構１４０〕
次に、図６を参照して、駆動装置１００が備えるブレーキ機構１４０について説明する。図６は、図３に示すブレーキ機構１４０の拡大断面図である。 [Brake mechanism 140]
Next, the brake mechanism 140 included in the drive device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged sectional view of the brake mechanism 140 shown in FIG.

（ブレーキ機構１４０の目的）
図６に示すように、ブレーキ機構１４０は、第１ピニオン軸１０２と同軸上に設けられている。具体的には、ブレーキ機構１４０は、第１ピニオン軸１０２における、上側ケース１２１の上面から突出した部分に設けられている。ブレーキ機構１４０は、駆動伝達系（第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、太陽ピニオン軸１０７、第３ギヤ１０８、および複数の遊星歯車１１０）の回転を制動する。 (Purpose of brake mechanism 140)
As shown in FIG. 6, the brake mechanism 140 is provided coaxially with the first pinion shaft 102. Specifically, the brake mechanism 140 is provided on a portion of the first pinion shaft 102 that protrudes from the upper surface of the upper case 121. The brake mechanism 140 rotates the drive transmission system (the first pinion shaft 102, the first gear 103, the second pinion shaft 104, the second gear 105, the sun pinion shaft 107, the third gear 108, and the plurality of planetary gears 110). Brake.

本実施形態の駆動装置１００は、複数のギヤを用いて駆動伝達系を構成しているため、モータ１０１の回転力を出力フランジ１０９に伝達する際の伝達効率が比較的高く（約９０％）、一方で、出力フランジ１０９の回転力も、モータ１０１に伝わり易いという特性を有している。 In the drive device 100 of the present embodiment, since the drive transmission system is configured using a plurality of gears, the transmission efficiency when transmitting the rotational force of the motor 101 to the output flange 109 is relatively high (about 90%). On the other hand, the torque of the output flange 109 also has a characteristic that it is easily transmitted to the motor 101.

このため、例えば、本実施形態の駆動装置１００を、ロボットアームに取り付けた場合において、モータ１０１の駆動を停止して、モータ１０１がロボットアームの回転軸の回転を保持していない状態にすると、ロボットアーム自体の自重が、モーメントとして出力フランジ１０９に伝達される。 For this reason, for example, when the drive device 100 of the present embodiment is attached to a robot arm, if the drive of the motor 101 is stopped and the motor 101 does not hold the rotation of the rotation axis of the robot arm, The weight of the robot arm itself is transmitted to the output flange 109 as a moment.

この場合、モータ１０１がロボットアームの回転軸の回転を保持していないため、そのモーメントにより、ロボットアームは、重力とバランスが取れる釣り合う位置まで、自動的に降下することになる。 In this case, since the motor 101 does not hold the rotation of the rotation axis of the robot arm, the moment automatically lowers the robot arm to a position where the gravity can be balanced with the gravity.

そこで、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１４０により、駆動伝達系の回転を機械的に制動することにより、モータ１０１がロボットアームの回転軸の回転を保持していない状態であっても、ロボットアームが自動的に降下してしまうといった事態を回避可能としているのである。 Therefore, the drive device 100 of the present embodiment mechanically brakes the rotation of the drive transmission system by the brake mechanism 140, so that the motor 101 does not hold the rotation of the rotation axis of the robot arm even when the motor 101 does not hold the rotation. This makes it possible to avoid a situation where the robot arm automatically descends.

（ブレーキ機構１４０の構成）
図６に示すように、ブレーキ機構１４０は、ブレーキカバー１４１、ロータハブ１４２、ブレーキ本体１４３、ネジ１４４、ロータ１４５、アーマチャ１４６、プレート１４７、およびコイル１４８を有して構成されている。 (Configuration of the brake mechanism 140)
As shown in FIG. 6, the brake mechanism 140 includes a brake cover 141, a rotor hub 142, a brake body 143, a screw 144, a rotor 145, an armature 146, a plate 147, and a coil 148.

第１ピニオン軸１０２は、その一部が上側ケース１２１の上面から、ブレーキカバー１４１の内部へと突出している。ブレーキカバー１４１の内部において、第１ピニオン軸１０２の先端には、ロータハブ１４２が取り付けられている。ロータハブ１４２は、ピンにより第１ピニオン軸１０２とともに回転する構造となっており、抜け止めのネジ１４４によって第１ピニオン軸１０２の先端に固定されている。 A part of the first pinion shaft 102 projects from the upper surface of the upper case 121 to the inside of the brake cover 141. Inside the brake cover 141, a rotor hub 142 is attached to the tip of the first pinion shaft 102. The rotor hub 142 is configured to rotate together with the first pinion shaft 102 by a pin, and is fixed to a tip of the first pinion shaft 102 by a retaining screw 144.

ロータハブ１４２は、ブレーキ本体１４３の内部のロータ１４５と噛み合うように正方形になっている。これにより、第１ピニオン軸１０２が回転すると、その回転はロータハブ１４２を介して、ブレーキ本体１４３の内部のロータ１４５に伝わり、これにより、ロータ１４５が回転するようになっている。 The rotor hub 142 has a square shape so as to mesh with the rotor 145 inside the brake body 143. Thus, when the first pinion shaft 102 rotates, the rotation is transmitted to the rotor 145 inside the brake main body 143 via the rotor hub 142, whereby the rotor 145 rotates.

制動時には、図示を省略するバネからの付勢力により、アーマチャ１４６が下方に押し下げられる。これにより、ロータ１４５が、アーマチャ１４６とプレート１４７との間に挟みこまれ、その際に生じる摩擦力により、当該ロータ１４５の回転に制動がかけられる仕組みとなっている。 At the time of braking, the armature 146 is pushed down by the urging force from a spring (not shown). Accordingly, the rotor 145 is sandwiched between the armature 146 and the plate 147, and the rotation of the rotor 145 is braked by the frictional force generated at that time.

一方、非制動時には、コイル１４８が通電され、これによってコイル１４８とアーマチャ１４６との間に生じる上記付勢力よりも大きい磁気吸引力により、アーマチャ１４６が上方に引き寄せられる。これにより、ロータ１４５は、上記摩擦力から開放され、回転自在な状態となる。 On the other hand, at the time of non-braking, the coil 148 is energized, whereby the armature 146 is drawn upward by a magnetic attraction force greater than the urging force generated between the coil 148 and the armature 146. As a result, the rotor 145 is released from the frictional force, and becomes rotatable.

本実施形態の駆動装置１００は、第１ピニオン軸１０２にブレーキ機構１４０を設けたことにより、比較的小さい回転トルクに対する制動を行うことができるため、例えば、比較的小型のブレーキ機構１４０を用いることができる。 Since the drive device 100 of the present embodiment can perform braking for a relatively small rotational torque by providing the brake mechanism 140 on the first pinion shaft 102, for example, a relatively small brake mechanism 140 is used. Can be.

なお、本実施形態では、ブレーキ機構１４０として、コイルに駆動電流を供給した状態において、駆動伝達系を非制動状態にできるものを用いているが、これに限らず、例えば、ブレーキ機構１４０として、コイルに駆動電流を供給した状態において、駆動伝達系を制動状態にできるものを用いてもよい。 In the present embodiment, a brake mechanism 140 that can set the drive transmission system in a non-braking state when a drive current is supplied to the coil is used. However, the present invention is not limited thereto. In a state where the drive current is supplied to the coil, a drive transmission system that can be in a braking state may be used.

本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９が、上側ケース１２１に設けられたベアリング１１７によって回転自在に支持され、出力フランジ１０９に設けられたベアリング１３５と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３６とによって、太陽ピニオン軸１０７の両端部を支持する構成を採用している。特に、本実施形態の駆動装置１００は、太陽ピニオン軸１０７の下端部（出力フランジ１０９側とは反対側の端部）を、下側ケース１２２に直接的に設けられたベアリング１３６で支持する構成を採用している。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、太陽ピニオン軸１０７の両端を、一対のベアリング１３５，１３６によって安定的且つ高精度に支持することができる。したがって、本実施形態の駆動装置１００によれば、太陽ピニオン軸１０７の傾きを抑制することができる。 In the drive device 100 of the present embodiment, the output flange 109 is rotatably supported by the bearing 117 provided on the upper case 121, and the bearing 135 provided on the output flange 109 and the bearing provided on the lower case 122. 136, both ends of the sun pinion shaft 107 are supported. In particular, the drive device 100 of the present embodiment supports the lower end of the sun pinion shaft 107 (the end opposite to the output flange 109 side) with the bearing 136 provided directly on the lower case 122. Is adopted. Thereby, the drive device 100 of the present embodiment can stably and highly accurately support both ends of the sun pinion shaft 107 by the pair of bearings 135 and 136. Therefore, according to the driving device 100 of the present embodiment, the inclination of the sun pinion shaft 107 can be suppressed.

また、本実施形態の駆動装置１００は、一対のベアリング１３５，１３６の間において、太陽ピニオン軸１０７に対してベアリング１１４によって回転自在に設けられたハブリング１１３により、複数の遊星歯車１１０の各々の回転軸（シャフトピン１１２）の一端を保持する構成を採用している。 In addition, the driving device 100 of the present embodiment includes a hub ring 113 rotatably provided between the pair of bearings 135 and 136 by the bearing 114 with respect to the sun pinion shaft 107 so that each of the plurality of planetary gears 110 rotates. A configuration for holding one end of a shaft (shaft pin 112) is employed.

これにより、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９のベアリングによる支持構造を、ベアリング１１７およびベアリング１１４による、両端支持構造（すなわち、上下方向（Ｚ軸方向）に離間して配置された２つのベアリングで支持する構造）とすることができる。このため、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９をベアリング１１７のみで支持する構造（片端支持構造）と比較して、出力フランジ１０９の水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）にかかるモーメントによる傾きを抑制することが可能となる。 Thus, in the drive device 100 of the present embodiment, the support structure of the output flange 109 by the bearing is supported by the bearings 117 and 114 at both ends (that is, the output flange 109 is spaced apart in the vertical direction (Z-axis direction)). Supported by two bearings). For this reason, the drive device 100 of the present embodiment is applied in the horizontal direction (the X-axis direction and the Y-axis direction) of the output flange 109 as compared with the structure in which the output flange 109 is supported only by the bearing 117 (one-end supporting structure). It is possible to suppress the inclination due to the moment.

したがって、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９に水平方向のモーメントが作用した場合でも、内歯車１１６、遊星歯車１１０、および太陽歯車１０７Ａにおけるかみ合い具合の変化を抑制し、これらの歯車の磨耗を低減することができる。 Therefore, even when a horizontal moment is applied to the output flange 109, the drive device 100 of the present embodiment suppresses changes in the meshing state of the internal gear 116, the planetary gear 110, and the sun gear 107A, and suppresses these gears. Wear can be reduced.

また、角度センサ１１９にたとえば磁気式エンコーダを用いる場合、角度センサ１１９と永久磁石１０６Ａとの間で中心位置のずれが生じてしまうと、角度センサ１１９による検出信号の精度が低下してしまう虞があるが、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９の傾きを抑制することで、上記中心位置のずれを抑制し、したがって、角度センサ１１９による検出信号の精度低下を抑制することができる。 When a magnetic encoder is used as the angle sensor 119, for example, if the center position shifts between the angle sensor 119 and the permanent magnet 106A, the accuracy of the detection signal from the angle sensor 119 may be reduced. However, the drive device 100 of the present embodiment suppresses the displacement of the center position by suppressing the inclination of the output flange 109, and thus can suppress a decrease in the accuracy of the detection signal by the angle sensor 119.

さらに、本実施形態の駆動装置１００は、ベアリング１１４よりも上下方向（Ｚ軸方向）における外側に配置されたベアリング１３６により、太陽ピニオン軸１０７の下端を支持する構成を採用している。このため、本実施形態の駆動装置１００は、例えば、上側ケース１２１に設けられたベアリングによって、保持部材１１３の外周を支持し、当該保持部材１１３によって太陽ピニオン軸１０７の下側を支持する構成と比較して、太陽ピニオン軸１０７の上側を支持する位置と、太陽ピニオン軸１０７の下側を支持する位置との間を、比較的長くとることができる。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９に加わるモーメント荷重に対するベアリングへの負荷を低減することができる。 Further, the drive device 100 of the present embodiment employs a configuration in which the lower end of the sun pinion shaft 107 is supported by the bearing 136 disposed outside the bearing 114 in the vertical direction (Z-axis direction). For this reason, the driving device 100 of the present embodiment has a configuration in which, for example, the outer periphery of the holding member 113 is supported by a bearing provided in the upper case 121, and the lower side of the sun pinion shaft 107 is supported by the holding member 113. In comparison, the position between the position supporting the upper side of the sun pinion shaft 107 and the position supporting the lower side of the sun pinion shaft 107 can be relatively long. Thereby, the drive device 100 of the present embodiment can reduce the load on the bearing due to the moment load applied to the output flange 109.

また、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９と太陽ピニオン軸１０７との間に僅かな隙間を設け、これにより、出力フランジ１０９を軸方向（図中Ｘ軸方向）に僅かに移動可能な構成としている。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９に駆動対象が取り付けられる際の寸法誤差を吸収することができる。 Further, the drive device 100 of the present embodiment provides a slight gap between the output flange 109 and the sun pinion shaft 107, whereby the output flange 109 can be slightly moved in the axial direction (X-axis direction in the figure). Configuration. As a result, the driving device 100 of the present embodiment can absorb a dimensional error when a driving target is attached to the output flange 109.

特に、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９と太陽ピニオン軸１０７との間の隙間に、「弾性部材」の一例として、ウエーブワッシャ１０７Ｂを設ける構成を採用している。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、ウエーブワッシャ１０７Ｂの弾性により、出力フランジ１０９の軸方向のガタつきを抑制することができる。 In particular, the drive device 100 of the present embodiment employs a configuration in which a wave washer 107B is provided as an example of an “elastic member” in a gap between the output flange 109 and the sun pinion shaft 107. Thereby, the drive device 100 of the present embodiment can suppress the backlash in the axial direction of the output flange 109 by the elasticity of the wave washer 107B.

また、本実施形態の駆動装置１００は、太陽ピニオン軸１０７に取り付けられた第３ギヤ１０８、第２ギヤ１０５、第１ギヤ１０３により、モータ１０１からの回転力を減速して太陽ピニオン軸１０７に伝達する構成を採用している。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、遊星減速機構が１段であっても、高減速比化が可能となる。 Further, the driving device 100 of the present embodiment reduces the rotational force from the motor 101 by the third gear 108, the second gear 105, and the first gear 103 attached to the sun pinion shaft 107 and The configuration to transmit is adopted. As a result, the drive device 100 of the present embodiment can achieve a high reduction ratio even if the planetary reduction mechanism is one stage.

一方で、遊星減速機構のみで高減速比を確保しようとした場合、１段の遊星減速機構で減速可能な減速比には上限があるため、遊星減速機構を同軸上に複数段繋げて設ける必要がある。この場合、軸方向への寸法が増加してしまうこととなる。すなわち、本実施形態の駆動装置１００は、遊星減速機構のみで高減速比を確保する構成と比較して、同程度の減速比を確保する場合、軸方向のサイズの小型化を実現することができる。 On the other hand, if an attempt is made to secure a high reduction ratio using only the planetary reduction mechanism, there is an upper limit to the reduction ratio that can be reduced by the single-stage planetary reduction mechanism. There is. In this case, the dimension in the axial direction increases. That is, the drive device 100 of the present embodiment can achieve a reduction in the axial size when securing the same reduction ratio as compared to a configuration in which a high reduction ratio is ensured only by the planetary reduction mechanism. it can.

〔実施例〕
図７は、本発明の一実施例に係るロボット７００の一部概略構成を示す図である。図７にその一部（ロボットアームの関節部分）を示すロボット７００は、産業用ロボット、家庭用ロボット等、ロボットアームを備える様々な用途のロボットが対象となり得る。図７に示すように、ロボット７００は、支持体７１０、アーム本体７３０、および実施形態で説明した駆動装置１００を備えている。〔Example〕
FIG. 7 is a diagram showing a partial schematic configuration of a robot 700 according to one embodiment of the present invention. The robot 700 whose part (joint part of the robot arm) is shown in FIG. 7 can be a robot for various uses including a robot arm, such as an industrial robot and a home robot. As shown in FIG. 7, the robot 700 includes a support 710, an arm body 730, and the driving device 100 described in the embodiment.

アーム本体７３０は、「駆動対象」の一例であり、その末端部分に有する回転軸７３０Ａにおいて、支持体７１０によって回転自在に軸支されている。アーム本体７３０は、駆動装置１００から出力される回転力によって、回転軸７３０Ａを中心として回転可能である。 The arm body 730 is an example of a “drive target”, and is rotatably supported by a support 710 on a rotating shaft 730A provided at the end thereof. The arm main body 730 is rotatable around a rotation shaft 730A by a rotation force output from the driving device 100.

駆動装置１００は、実施形態で説明したとおり、モータ１０１の回転力を駆動伝達系を介して減速しつつ出力フランジ１０９へ伝達し、出力フランジ１０９を回転させる装置である。図７に示すように、駆動装置１００は、出力フランジ１０９の回転軸が、アーム本体７３０の回転軸７３０Ａと一致するように、支持体７１０の内部に配置され、複数の固定ネジ７１１によって、支持体７１０の内面に固定される。この際、駆動装置１００は、ケース１２０の底面の凹部に、支持体７１０の内面から突出した位置決めピン７１２が嵌め込まれることにより、支持体７１０に対する回転角度の位置決めを容易に行うことが可能となっている。 As described in the embodiment, the driving device 100 is a device that transmits the rotational force of the motor 101 to the output flange 109 while reducing the speed via the drive transmission system, and rotates the output flange 109. As shown in FIG. 7, the driving device 100 is disposed inside the support body 710 such that the rotation axis of the output flange 109 coincides with the rotation axis 730A of the arm body 730, and is supported by a plurality of fixing screws 711. It is fixed to the inner surface of the body 710. At this time, the driving device 100 can easily perform the positioning of the rotation angle with respect to the support 710 by fitting the positioning pins 712 protruding from the inner surface of the support 710 into the recesses on the bottom surface of the case 120. ing.

出力フランジ１０９は、複数の固定ネジ７３２によって、アーム本体７３０の内面に固定される。これにより、出力フランジ１０９が回転すると、当該出力フランジ１０９に固定されたアーム本体７３０が回転することとなる。アーム本体７３０の回転方向および回転量（回転角度）の制御は、上位のコントローラからモータ１０１の回転方向および回転量（回転角度）を制御することによって、実現される。 The output flange 109 is fixed to the inner surface of the arm main body 730 by a plurality of fixing screws 732. Thus, when the output flange 109 rotates, the arm body 730 fixed to the output flange 109 rotates. The control of the rotation direction and the rotation amount (rotation angle) of the arm main body 730 is realized by controlling the rotation direction and the rotation amount (rotation angle) of the motor 101 from a host controller.

出力フランジ１０９は、その中央に設けられた突起部が、アーム本体７３０の内面に形成された凹部７３３に嵌め込まれることにより、その回転中心が位置決めされる。また、出力フランジ１０９の表面から突出したピン１０９Ｂを、アーム本体７３０の凹部７３４にはめ込むことで、出力フランジ１０９の回転角度の位置決めおよび滑り止めがなされる。 The rotation center of the output flange 109 is positioned by fitting a protrusion provided at the center thereof into a concave portion 733 formed on the inner surface of the arm body 730. The rotation angle of the output flange 109 is determined and the slip is prevented by fitting the pin 109B protruding from the surface of the output flange 109 into the concave portion 734 of the arm body 730.

図７に示すように、ロボット７００が備えるアーム本体７３０の駆動に、実施形態で説明した駆動装置１００を用いることができる。これにより、アーム本体７３０の回転をブレーキ機構１４０によって制動可能としつつ、上位のコントローラからモータ１０１を制御することにより、アーム本体７３０の回転を制御することができる。また、上位のコントローラからブレーキ機構１４０を制御することにより、アーム本体７３０の回転を制動することができる。 As shown in FIG. 7, the driving device 100 described in the embodiment can be used for driving the arm main body 730 included in the robot 700. Thus, the rotation of the arm body 730 can be controlled by controlling the motor 101 from the host controller while the rotation of the arm body 730 can be braked by the brake mechanism 140. The rotation of the arm body 730 can be braked by controlling the brake mechanism 140 from a higher-level controller.

特に、実施形態で説明した駆動装置１００を用いることにより、遊星歯車部（内歯車１１６、遊星歯車１１０、および太陽歯車１０７Ａ）の偏摩耗を抑制して、遊星歯車部を長寿命化することができ、出力フランジ１０９を取り付ける際の寸法誤差を吸収することができ、さらに、出力フランジ１０９の軸方向のガタつきを抑制することができる。 In particular, by using the driving device 100 described in the embodiment, uneven wear of the planetary gear portion (the internal gear 116, the planetary gear 110, and the sun gear 107A) can be suppressed, and the life of the planetary gear portion can be extended. Thus, a dimensional error in attaching the output flange 109 can be absorbed, and further, the backlash of the output flange 109 in the axial direction can be suppressed.

さらに、実施形態で説明した駆動装置１００を用いることにより、太陽ピニオン軸１０７の設置部分における、軸方向のサイズの小型化が可能となるため、駆動装置１００が取り付けられる支持体７１０を小型化することができ、もしくは、支持体７１０における駆動装置１００の設置スペースを容易に確保することができる。 Further, by using the driving device 100 described in the embodiment, the size of the installation portion of the sun pinion shaft 107 in the axial direction can be reduced, so that the support 710 to which the driving device 100 is mounted is reduced in size. Alternatively, an installation space for the driving device 100 on the support 710 can be easily secured.

［比較例］
図８は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の比較例を示す図である。本比較例では、実施形態で説明した駆動装置１００と、比較用の駆動装置とを用いて、それぞれについて、出力フランジに対して水平方向（軸方向と直交する方向）の曲げモーメントを加え、そのときの出力フランジの傾き角度を測定した。図８は、その結果を示すものである。なお、本比較例では、比較用の駆動装置として、出力フランジを１つのベアリング（駆動装置１００のベアリング１１７に相当）のみで支持する構造（片端支持構造）の駆動装置を用いた。 [Comparative example]
FIG. 8 is a diagram showing a comparative example of the driving device 100 according to one embodiment of the present invention. In this comparative example, using the driving device 100 described in the embodiment and the driving device for comparison, a bending moment in a horizontal direction (a direction perpendicular to the axial direction) is applied to the output flange for each of the driving devices 100 and The inclination angle of the output flange at that time was measured. FIG. 8 shows the result. In this comparative example, a drive device having a structure (single-end support structure) in which the output flange is supported by only one bearing (corresponding to the bearing 117 of the drive device 100) was used as a drive device for comparison.

図８において、三角形のプロットは、比較用の駆動装置における出力フランジの傾き角度を示し、円形のプロットは、実施形態で説明した駆動装置１００における出力フランジの傾き角度を示す。また、図８において、実線は、未使用状態のときの、出力フランジの傾き角度を示し、一点鎖線は、１３０万回使用後の、出力フランジの傾き角度を示す。 In FIG. 8, a triangular plot indicates the inclination angle of the output flange in the drive unit for comparison, and a circular plot indicates the inclination angle of the output flange in the drive unit 100 described in the embodiment. In FIG. 8, the solid line indicates the tilt angle of the output flange when not in use, and the dashed line indicates the tilt angle of the output flange after 1.3 million uses.

図８に示すように、実施形態で説明した駆動装置１００は、比較用の駆動装置と比較して、未使用状態において、出力フランジの傾き角度が小さくなっている。また、図８に示すように、比較用の駆動装置では、１３０万回使用後に、出力フランジの傾き角度が大きく増加しているが、実施形態で説明した駆動装置１００では、１３０万回使用後であっても、出力フランジの傾き角度が殆ど増加していない。 As shown in FIG. 8, in the drive device 100 described in the embodiment, the tilt angle of the output flange is smaller in the unused state than in the drive device for comparison. Further, as shown in FIG. 8, in the driving device for comparison, the inclination angle of the output flange is significantly increased after 1.3 million times of use, but in the driving device 100 described in the embodiment, after 1.3 million times of use. However, the inclination angle of the output flange hardly increases.

本比較例により、出力フランジの両端支持構造を採用した実施形態の駆動装置１００は、出力フランジの片端支持構造を採用した比較用の駆動装置と比べて、出力フランジの傾き抑制効果が高いことが確認された。 According to the present comparative example, the drive device 100 of the embodiment adopting the output flange both-ends support structure has a higher effect of suppressing the inclination of the output flange than the comparative drive device adopting the output flange one-ends support structure. confirmed.

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について詳述したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。 As described above, the preferred embodiments and examples of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to these embodiments and examples, and falls within the gist of the present invention described in the claims. In, various modifications or changes are possible.

例えば、上記実施例では、本発明の駆動装置をロボットアームの駆動に適用する例を説明したが、本発明の駆動装置は、当該駆動装置から出力される回転力を利用して動作するものであれば、如何なる駆動対象にも適用することが可能である。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the driving device of the present invention is applied to driving of a robot arm has been described. However, the driving device of the present invention operates using the rotational force output from the driving device. If so, it can be applied to any driven object.

１００駆動装置
１０１モータ
１０７太陽ピニオン軸
１０７Ａ太陽歯車
１０７Ｂウエーブワッシャ（弾性部材）
１０９出力フランジ（出力回転体）
１１０遊星歯車
１１３ハブリング（保持部材）
１１７ベアリング（第１のベアリング）
１２０ケース（筐体）
１３５ベアリング（第２のベアリング）
１３６ベアリング（第３のベアリング） REFERENCE SIGNS LIST 100 drive device 101 motor 107 sun pinion shaft 107A sun gear 107B wave washer (elastic member)
109 Output flange (output rotating body)
110 planetary gear 113 hub ring (holding member)
117 bearing (first bearing)
120 case (housing)
135 bearing (second bearing)
136 bearing (third bearing)

特開２０１６−８００６９号公報JP-A-2006-80069

Claims

A drive device that drives a drive target by outputting a rotational force from a motor,
Said motor;
A drive transmission system that reduces the rotational force of the motor by a plurality of gears,
An output rotator that is rotatably supported by a first bearing provided in the housing and that transmits the torque to the driven object by rotating with the torque transmitted from the drive transmission system;
The drive transmission system,
A sun pinion shaft provided coaxially with the output rotating body,
A sun gear provided on the sun pinion shaft;
A plurality of planetary gears provided around the sun gear and transmitting the rotational force of the sun gear to the output rotating body by revolving around the sun gear while rotating around the sun gear with the rotation of the sun gear. And
The sun pinion axis is
Both ends are rotatably supported by a second bearing provided on the output rotator and a third bearing provided on the housing,
The driving device is
A holding member is provided between the second bearing and the third bearing so as to be rotatable with respect to the sun pinion shaft, and holds one end of each rotation shaft of the plurality of planetary gears. A driving device characterized by the above-mentioned.

The output rotator is:
The drive device according to claim 1, wherein the drive device is movable in the axial direction by providing a gap between the solar pinion shaft and the sun pinion shaft in the axial direction.

The driving device according to claim 2, wherein an elastic member is provided in the gap.

A gear attached to the sun pinion shaft is further provided between the second bearing and the third bearing, and the gear transmits torque of the motor to the sun pinion shaft. The driving device according to claim 1, wherein

A drive device according to any one of claims 1 to 4,
A driving target driven by a rotational force output from the driving device.