JP2591028B2 - 油圧ロータリアクチュエータ - Google Patents
油圧ロータリアクチュエータInfo
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- JP2591028B2 JP2591028B2 JP4808788A JP4808788A JP2591028B2 JP 2591028 B2 JP2591028 B2 JP 2591028B2 JP 4808788 A JP4808788 A JP 4808788A JP 4808788 A JP4808788 A JP 4808788A JP 2591028 B2 JP2591028 B2 JP 2591028B2
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- JP
- Japan
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- rotation
- gear
- shaft
- detector
- rotary actuator
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- 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.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、産業用ロボット等の産業機器に使用される
油圧ロータリアクチュエータに関する。
油圧ロータリアクチュエータに関する。
［従来の技術］ 産業用ロボット等の駆動源としては、ハーモニックド
ライブ等の減速比の高い減速機構を用いた油圧ロータリ
アクチュエータが使用されている。かかる油圧ロータリ
アクチュエータを産業用ロボット等に使用する場合に
は、高精度の位置制御が要求されるが、例えば従来の多
軸位置制御システムにおいては、回転動力の入力に位置
検出器を配し、入力回転軸の位置を測定して出力軸の動
きを把握するようにしている。このように入力側から位
置検出信号を取り出すよりも、出力軸から回転位置検出
信号を取り出す方が精度の高い制御を行なうことができ
るが、ロボットのように多軸化の必要な機構では、信号
ラインを静止側から取り出す方が設計的に有利であるた
め、入力側から取り出しているのである。
ライブ等の減速比の高い減速機構を用いた油圧ロータリ
アクチュエータが使用されている。かかる油圧ロータリ
アクチュエータを産業用ロボット等に使用する場合に
は、高精度の位置制御が要求されるが、例えば従来の多
軸位置制御システムにおいては、回転動力の入力に位置
検出器を配し、入力回転軸の位置を測定して出力軸の動
きを把握するようにしている。このように入力側から位
置検出信号を取り出すよりも、出力軸から回転位置検出
信号を取り出す方が精度の高い制御を行なうことができ
るが、ロボットのように多軸化の必要な機構では、信号
ラインを静止側から取り出す方が設計的に有利であるた
め、入力側から取り出しているのである。
［発明が解決しようとする課題］ 上記したように、入力側の動きを位置検出器で測定
し、出力軸の動きを予想する場合、ハーモニックドライ
ブのような高減速比の減速機と組み合わせて使用する
と、位置検出器が出力軸の１回転に対して多回転するの
で、高精度の検出を行なうことが困難であるとともに、
原点を設定し回転数を数えながら位置測定を行なわなけ
ればならないので、位置信号のアブソリュート化が出来
ないという問題点があった。
し、出力軸の動きを予想する場合、ハーモニックドライ
ブのような高減速比の減速機と組み合わせて使用する
と、位置検出器が出力軸の１回転に対して多回転するの
で、高精度の検出を行なうことが困難であるとともに、
原点を設定し回転数を数えながら位置測定を行なわなけ
ればならないので、位置信号のアブソリュート化が出来
ないという問題点があった。
特に、毎朝ロボットを起動する立上げ時とか、停電後
に再度帰させる時には、必ず原点後帰動作を行なわねば
ならず、作業開始時の時間ロスも大きくなって作業能率
が低下していた。
に再度帰させる時には、必ず原点後帰動作を行なわねば
ならず、作業開始時の時間ロスも大きくなって作業能率
が低下していた。
そのため、アブソリュート方式の位置検出器の付設が
要求されているが、検出器の検出軸を出力軸の歯の直径
と同じものにすると全体が大きくなり過ぎ、小さな歯車
を付けると多回転位置検出器が必要となり、非常に高価
な検出器が必要になっていた。
要求されているが、検出器の検出軸を出力軸の歯の直径
と同じものにすると全体が大きくなり過ぎ、小さな歯車
を付けると多回転位置検出器が必要となり、非常に高価
な検出器が必要になっていた。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
り、小形で安価な位置検出器を使用して出力軸多回転に
も対応できフルアゾソリュートの位置検出を行なうこと
ができる油圧ロータリアクチュエータを提供することを
目的とする。
り、小形で安価な位置検出器を使用して出力軸多回転に
も対応できフルアゾソリュートの位置検出を行なうこと
ができる油圧ロータリアクチュエータを提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、次のような構成
を採用した。
を採用した。
すなわち、本発明にかかる油圧ロータリアクチュエー
タは、ハーモニックドライブ式等の減速機構を介して油
圧モータの回転動力を出力トルクとして取り出す油圧ロ
ータリアクチュエータであって、アクチュエータの入力
軸と、入力軸の回転を検出する回転検出器の主軸との間
に差動歯車機構からなる減速機を介在させたことを特徴
としている。
タは、ハーモニックドライブ式等の減速機構を介して油
圧モータの回転動力を出力トルクとして取り出す油圧ロ
ータリアクチュエータであって、アクチュエータの入力
軸と、入力軸の回転を検出する回転検出器の主軸との間
に差動歯車機構からなる減速機を介在させたことを特徴
としている。
［作用］ ハーモニックドライブ等による出力軸の減速比に応じ
て、差動歯車機構の歯数を設定してその減速比を定めて
おけば、回転検出器の主軸回転数は出力軸の１回転に対
し比較的近い回転数となるので総回転数の少ない多回転
型の回転検出器を使用することができ、出力軸の数回転
分をアゾソリュートに検出することができる。
て、差動歯車機構の歯数を設定してその減速比を定めて
おけば、回転検出器の主軸回転数は出力軸の１回転に対
し比較的近い回転数となるので総回転数の少ない多回転
型の回転検出器を使用することができ、出力軸の数回転
分をアゾソリュートに検出することができる。
［実施例］ 第１図は本発明の実施例の構成を示す断面図で、油圧
ロータリアクチュエータ１は、入力部となる油圧モータ
部、入力軸の回転を減速して出力軸に伝える減速機構
部、出力軸の回転位置を入力軸の回転を検出することに
よって検出する回転位置検出部、油圧モータの回転を制
動する制動部とからなる。
ロータリアクチュエータ１は、入力部となる油圧モータ
部、入力軸の回転を減速して出力軸に伝える減速機構
部、出力軸の回転位置を入力軸の回転を検出することに
よって検出する回転位置検出部、油圧モータの回転を制
動する制動部とからなる。
油圧モータ２にはピストンモータが使用されており、
このピストンモータ２は図示しないコントローラからの
指令によって差動するサーボバルブ３によって作動油の
供給が制御される。入力部となるピストンモータ２のケ
ース５は固定軸４に対して回転し、その外周部には楕円
状のカムが形成され、その外周にボールベアリング８が
組み込まれている。ケース５にはオイルシールを施した
ケースカバー６が取り付けられている。ボールベアリン
グ８の内輪は、モータケース５の外周カムに固定されて
いる。
このピストンモータ２は図示しないコントローラからの
指令によって差動するサーボバルブ３によって作動油の
供給が制御される。入力部となるピストンモータ２のケ
ース５は固定軸４に対して回転し、その外周部には楕円
状のカムが形成され、その外周にボールベアリング８が
組み込まれている。ケース５にはオイルシールを施した
ケースカバー６が取り付けられている。ボールベアリン
グ８の内輪は、モータケース５の外周カムに固定されて
いる。
この外輪の外周に薄肉、カップ状の金属弾性体で外周
に歯が刻まれたフレクスプライン９が組み込まれてい
る。フレクスプライン９の中央部の外周には、リング状
の剛体で内周にフレクスプラインより２枚歯の多いサー
キュラスプライン10が装着されている。このサーキュラ
スプライン10は枠体12に固定され静止側となっている。
上記した楕円状のケース５がウェーブジェネレータとな
り、これらフレクスプライン９とサーキュラスプラン10
とを組合わせた状態でハーモニックドライブ式減速機を
構成している。
に歯が刻まれたフレクスプライン９が組み込まれてい
る。フレクスプライン９の中央部の外周には、リング状
の剛体で内周にフレクスプラインより２枚歯の多いサー
キュラスプライン10が装着されている。このサーキュラ
スプライン10は枠体12に固定され静止側となっている。
上記した楕円状のケース５がウェーブジェネレータとな
り、これらフレクスプライン９とサーキュラスプラン10
とを組合わせた状態でハーモニックドライブ式減速機を
構成している。
サーキュラスプライン10は上述の如く固定されてお
り、ピストンモータ２を作動してケース５を回すと、フ
レクスプライン９は第２図（ａ）（ｂ）に示すように弾
性変形し、サーキュラスプライン10とのかみ合い位置が
順次移動する。モータが１回転した時、フレクスプライ
ン９は、サーキュラスプライン10より歯数が２枚少ない
ので、その分だけウェーブジェネレータとしてのケース
５の回転方向とは逆の方向に移動する。フレクスプライ
ン９の前端部側には出力軸15の内歯が噛合しており、フ
レクスプライン９の移動によって出力軸15が回転する。
この回転における減速は、フレクスプライン９とサーキ
ュラスプライン10との歯数の比によって定まる。出力軸
15は、クロスローラベアリング16,17によって、曲げ、
スラスト、ラジアル方向の外力に対応するように支承さ
れている。
り、ピストンモータ２を作動してケース５を回すと、フ
レクスプライン９は第２図（ａ）（ｂ）に示すように弾
性変形し、サーキュラスプライン10とのかみ合い位置が
順次移動する。モータが１回転した時、フレクスプライ
ン９は、サーキュラスプライン10より歯数が２枚少ない
ので、その分だけウェーブジェネレータとしてのケース
５の回転方向とは逆の方向に移動する。フレクスプライ
ン９の前端部側には出力軸15の内歯が噛合しており、フ
レクスプライン９の移動によって出力軸15が回転する。
この回転における減速は、フレクスプライン９とサーキ
ュラスプライン10との歯数の比によって定まる。出力軸
15は、クロスローラベアリング16,17によって、曲げ、
スラスト、ラジアル方向の外力に対応するように支承さ
れている。
入力側油圧モータ２の後端部のケースカバー６には歯
数N1の歯車60が取り付けられており、アクチュエータの
入力軸となるケース５の１回転に応じてこの歯車60の主
軸も１回転する。また、固定軸４周囲には歯車60に噛合
する歯車61が固定して設けられている。歯車61の歯数を
N2とすると、歯車60は入力軸の１回転に対してN2/N1回
転する。固定軸４の周囲にはさらに歯車60と噛合する歯
車62が固定軸４の周囲を回転自在に支承されている。歯
車62の歯数N3は歯車61の歯数N2と僅かに相違するように
形成されている。歯車62は歯車60と噛合するとともに、
回転検出機25の主軸26に取り付けた歯車63（歯数はN4）
とも噛合する。これら歯車60,61,62,63は差動歯車機構
として減速機を構成し、油圧モータ２の入力軸たるケー
ス５の回転に対しこれら差動歯車によって設定される減
速比に応じて回転検出器25の主軸26を回転する。この減
速比Ｒは、回転検出器の主軸回転数と入力軸回転数との
比となり、各歯車の歯数N1,N2,N3,N4で表わせば 回転検出器25の主軸26の回転数は、このように差動歯
車機構によって設定される減速比によって定まり、入力
軸の回転数よりかなり小さくなるので、いわゆる多回転
型回転角度検出器を使用することができる。多回転型回
転角度検出器は、偏心ロータとステータを備え、ステー
タ各極と偏心ロータ間の空隙の変化を磁気抵抗の変化と
して利用し、一意的に定まるロータの機械回転角と出力
の位相差信号からロータ１回転内での絶対位置を測定で
きるように構成されており、１回転内の回転角度だけで
なくその多回転数も同時に検出し、何回転目の何番地か
を絶対番地式で出力することができる。
数N1の歯車60が取り付けられており、アクチュエータの
入力軸となるケース５の１回転に応じてこの歯車60の主
軸も１回転する。また、固定軸４周囲には歯車60に噛合
する歯車61が固定して設けられている。歯車61の歯数を
N2とすると、歯車60は入力軸の１回転に対してN2/N1回
転する。固定軸４の周囲にはさらに歯車60と噛合する歯
車62が固定軸４の周囲を回転自在に支承されている。歯
車62の歯数N3は歯車61の歯数N2と僅かに相違するように
形成されている。歯車62は歯車60と噛合するとともに、
回転検出機25の主軸26に取り付けた歯車63（歯数はN4）
とも噛合する。これら歯車60,61,62,63は差動歯車機構
として減速機を構成し、油圧モータ２の入力軸たるケー
ス５の回転に対しこれら差動歯車によって設定される減
速比に応じて回転検出器25の主軸26を回転する。この減
速比Ｒは、回転検出器の主軸回転数と入力軸回転数との
比となり、各歯車の歯数N1,N2,N3,N4で表わせば 回転検出器25の主軸26の回転数は、このように差動歯
車機構によって設定される減速比によって定まり、入力
軸の回転数よりかなり小さくなるので、いわゆる多回転
型回転角度検出器を使用することができる。多回転型回
転角度検出器は、偏心ロータとステータを備え、ステー
タ各極と偏心ロータ間の空隙の変化を磁気抵抗の変化と
して利用し、一意的に定まるロータの機械回転角と出力
の位相差信号からロータ１回転内での絶対位置を測定で
きるように構成されており、１回転内の回転角度だけで
なくその多回転数も同時に検出し、何回転目の何番地か
を絶対番地式で出力することができる。
入力軸となるケースカバー６のさらに後端面にはフェ
ースギヤ35が形成され、これに隣接して設けられている
ブレーキアーマチュア41の前面には上記フェースギヤ35
に噛合するフェースギヤ36が形成されている。アーマチ
ュア41はフィールド40内に設けた制動用コイル43によっ
て前後動し、両フェースギヤ35,36の噛合関係を介して
ピストンモータ２に制動力を与える。フィールド40内に
はさらに制動スプリング45が設けられている。この制動
スプリング45の付勢力Ｔは、入力モータ軸換算で静止状
態の制動時に必要なブレーキトルクTAと、異常過負荷が
働いた時にブレーキが外れるトルクTBとに対し、TA＜Ｔ
＜TBとして設定されている。また、フェースギヤ35,36
の噛み合い角度が適当に設定されており、制動スプリン
グ力とフェースギヤの噛み合いとで十分な制動力を与え
るとともに、過負荷時にはギヤがすべってアクチュエー
タを空転させるように逃げ機能を持たせてある。
ースギヤ35が形成され、これに隣接して設けられている
ブレーキアーマチュア41の前面には上記フェースギヤ35
に噛合するフェースギヤ36が形成されている。アーマチ
ュア41はフィールド40内に設けた制動用コイル43によっ
て前後動し、両フェースギヤ35,36の噛合関係を介して
ピストンモータ２に制動力を与える。フィールド40内に
はさらに制動スプリング45が設けられている。この制動
スプリング45の付勢力Ｔは、入力モータ軸換算で静止状
態の制動時に必要なブレーキトルクTAと、異常過負荷が
働いた時にブレーキが外れるトルクTBとに対し、TA＜Ｔ
＜TBとして設定されている。また、フェースギヤ35,36
の噛み合い角度が適当に設定されており、制動スプリン
グ力とフェースギヤの噛み合いとで十分な制動力を与え
るとともに、過負荷時にはギヤがすべってアクチュエー
タを空転させるように逃げ機能を持たせてある。
上記のように構成された実施例において差動歯車機構
を構成する歯車の歯数N1,N2,N3,N4を、例えばN1＝25,N2
＝73,N3＝75,N4＝25とすれば、減速比は上記した如く となる。さらにハーモニックドライブの減速比を100、
回転検出器25を10回転型程度のものとすると、検出器の
主軸の回転数は出力軸１回転に対し となり、出力軸１回転以上にわたってフルアゾソリュー
ト検出が可能となる。実施例では32回転フルアゾソリュ
ートの回転検出器が使用されており、 となって、４回転フルアゾソリュート検出を行なえるよ
うにしている。歯車63,62,61はともに回転数が非常に小
さく、歯車60のみが上記例であればN2/N1＝73/25≒2.92
倍の高速回転となる。しかし、歯車径は小さく関連はあ
まり大きくならないので、長寿命を確保するのは容易で
ある。
を構成する歯車の歯数N1,N2,N3,N4を、例えばN1＝25,N2
＝73,N3＝75,N4＝25とすれば、減速比は上記した如く となる。さらにハーモニックドライブの減速比を100、
回転検出器25を10回転型程度のものとすると、検出器の
主軸の回転数は出力軸１回転に対し となり、出力軸１回転以上にわたってフルアゾソリュー
ト検出が可能となる。実施例では32回転フルアゾソリュ
ートの回転検出器が使用されており、 となって、４回転フルアゾソリュート検出を行なえるよ
うにしている。歯車63,62,61はともに回転数が非常に小
さく、歯車60のみが上記例であればN2/N1＝73/25≒2.92
倍の高速回転となる。しかし、歯車径は小さく関連はあ
まり大きくならないので、長寿命を確保するのは容易で
ある。
高段減速機構付ロータリアクチュエータにおいて、入
力軸ケースが回転する機構でも上記したような減速機構
を設けることにより、出力軸数回転分に対するアブソリ
ュート位置検出を行なうことができ、しかもアクチュエ
ータの径方向寸法が大きくならないため、ロボットの先
端部等で使用されても慣性モーメント（径の４乗で効
く）の小さいアクチュエータの供給を行なうことができ
る。
力軸ケースが回転する機構でも上記したような減速機構
を設けることにより、出力軸数回転分に対するアブソリ
ュート位置検出を行なうことができ、しかもアクチュエ
ータの径方向寸法が大きくならないため、ロボットの先
端部等で使用されても慣性モーメント（径の４乗で効
く）の小さいアクチュエータの供給を行なうことができ
る。
上記実施例における歯車61,62は内接歯車に変えても
同様の効果が得られ、第３図に示すように長手方向寸法
を減らすことができる。
同様の効果が得られ、第３図に示すように長手方向寸法
を減らすことができる。
［発明の効果］ 上記説明から明らかなように本発明にかかる油圧ロー
タリアクチュエータによれば、小形で安価な回転検出器
を使用して出力軸多回転にも対応できるフルアズソリュ
ートの位置検出を行なうことができるようになった。
タリアクチュエータによれば、小形で安価な回転検出器
を使用して出力軸多回転にも対応できるフルアズソリュ
ートの位置検出を行なうことができるようになった。
第１図は本発明の実施例の構成を示す断面図、第２図
（ａ），（ｂ）はハーモニックドライブの動作をあらわ
す説明図、第３図は異なる実施例の説明図である。 ２……ピストンモータ、３……サーボバルブ ５……ケース（ウェーブジェネレータ） ９……フレクスプライン 10……サーキュラスプライン 25……回転検出器 60,61,62,63……歯車
（ａ），（ｂ）はハーモニックドライブの動作をあらわ
す説明図、第３図は異なる実施例の説明図である。 ２……ピストンモータ、３……サーボバルブ ５……ケース（ウェーブジェネレータ） ９……フレクスプライン 10……サーキュラスプライン 25……回転検出器 60,61,62,63……歯車
Claims (1)
- 【請求項１】ハーモニックドライブ式等の減速機構を介
して油圧モータの回転動力を出力トルクとして取り出す
油圧ロータリアクチュエータであって、アクチュエータ
の入力軸と、入力軸の回転を検出する回転検出器の主軸
との間に差動歯車機構からなる減速機を介在させたこと
を特徴とする油圧ロータリアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4808788A JP2591028B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 油圧ロータリアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4808788A JP2591028B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 油圧ロータリアクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01222885A JPH01222885A (ja) | 1989-09-06 |
| JP2591028B2 true JP2591028B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=12793539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4808788A Expired - Lifetime JP2591028B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 油圧ロータリアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2591028B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4490401B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2010-06-23 | 三菱電機株式会社 | 車両用操舵装置 |
| FR2930905B1 (fr) * | 2008-05-09 | 2010-10-01 | Bia | Cheville pour robot humanoide |
| CN103817694B (zh) * | 2014-02-28 | 2016-04-20 | 浙江大学 | 一种混合控制的柔性关节 |
| CN111140636B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-07-09 | 北京控制工程研究所 | 一种摆动式太阳帆板驱动机构 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP4808788A patent/JP2591028B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01222885A (ja) | 1989-09-06 |
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