JP3139467B2 - High precision rotary drive - Google Patents
High precision rotary driveInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動装置に関
するものであり、特にくわしくは、粗い角度検出器を使
用して高精度の回転駆動制御が実現できる高精度回転駆
動装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary drive device, and more particularly to a high-precision rotary drive device capable of realizing high-precision rotary drive control using a coarse angle detector.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、回転駆動装置において、高精度の
回転角度検出精度を得ようとする場合、減速ギア機構を
使用するか、又は角度検出器そのものを高精度化する方
法等が種々提案されている。2. Description of the Related Art Hitherto, in order to obtain high-precision rotation angle detection accuracy in a rotary drive device, various methods have been proposed, such as using a reduction gear mechanism or increasing the accuracy of the angle detector itself. ing.
【0003】例えば、大径の歯車を使用して、大幅な減
速機構を構成すれば高精度の回転角度精度が得られる。
また、角度検出器自体の精度を向上させるためには、製
造コストが嵩むと共に、装置が大型にならざるを得な
い。For example, if a large speed reduction mechanism is constructed by using a large-diameter gear, high-precision rotation angle accuracy can be obtained.
In addition, in order to improve the accuracy of the angle detector itself, the manufacturing cost increases and the device must be large.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述のよ
うな従来の高精度回転駆動装置では、それぞれ問題を有
している。即ち、第1の問題点は、減速ギア機構を使用
する場合には、ギアの噛み合いによる不連続が発生し、
滑らかな回転特性が得られないと云う欠点が存在した。
また、角度検出器そのものを高精度化する方法では、外
径寸法が大きくなり、製造コストも極端に増大すると云
う欠点が存在した。更に、従来のジンバル機構では、配
線コード等の引き出しが困難で線が絡まる欠点が存在し
た。However, the above-described conventional high-precision rotary driving devices have respective problems. That is, the first problem is that when a reduction gear mechanism is used, discontinuity due to gear engagement occurs,
There is a disadvantage that smooth rotation characteristics cannot be obtained.
In addition, the method of improving the accuracy of the angle detector itself has a disadvantage that the outer diameter is increased and the manufacturing cost is extremely increased. Further, the conventional gimbal mechanism has a drawback that it is difficult to draw out a wiring cord or the like and the wire is entangled.
【0005】本発明の目的は、上記した従来の技術の欠
点を改良し、外径寸法、重量等を大きくする事なく高精
度の回転駆動制御を可能とした高精度回転駆動装置を提
供するものである。An object of the present invention is to provide a high-precision rotary drive device which improves the above-mentioned drawbacks of the prior art and enables high-precision rotary drive control without increasing the outer diameter and weight. It is.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第1の態様として
は、第1のモータと、該第1のモータによって回転駆動
される第1の軸と、第1の軸の周囲に配設された筒体
と、該筒体を回転駆動する第2のモータと、前記筒体の
軸線に対して所定の角度αを有して取り付けられた第1
の支持部材と、前記第1の軸の先端に接続されると共
に、該第1の支持部材に対して回転可能に取り付けられ
た駆動板と、前記第1の支持部材に対して所定の角度傾
斜して取り付けられた駆動対象物とから成り、前記第1
のモータにより第1の軸を360度回転する事により、
前記駆動対象物を±αの範囲で回転駆動する高精度回転
駆動装置である。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention employs the following basic technical structure. That is, as a first aspect according to the present invention, a first motor, a first shaft that is rotationally driven by the first motor, and a cylinder disposed around the first shaft, A second motor for rotating and driving the cylindrical body, and a first motor attached at a predetermined angle α to an axis of the cylindrical body.
A driving plate connected to the tip of the first shaft and rotatably attached to the first support member; and a predetermined angle inclined with respect to the first support member. And a driving object mounted as
By rotating the first shaft 360 degrees by the motor of
A high-precision rotary drive device for rotating the drive target within a range of ± α.
【0007】また、前記第1のモータと第2のモータと
は同軸上に配設された高精度回転駆動装置である。ま
た、前記駆動板は、第1の軸の先端に可撓性部材を介し
て接続されたことを特徴とするものである。また、前記
駆動対象物は、非線形に回転駆動されることを特徴とす
るものである。また、前記第1の支持部材と前記駆動板
とは、ベアリングを介して回転可能に取り付けられたこ
とを特徴とするものである。Further, the first motor and the second motor are high-precision rotary drive devices disposed coaxially. Further, the driving plate is connected to a distal end of the first shaft via a flexible member. Further, the object to be driven is driven to rotate non-linearly. Further, the first support member and the drive plate are rotatably mounted via bearings.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の高精度回転駆動装置は、
上記した従来技術に於ける問題点を解決する為、精度の
粗い角度検出器を使用した回転駆動機構において、通常
の減速ギア機構を用いて回転精度を向上させる方式の、
ギアに起因する不連続性と云う不利益を解決するべく、
アクティブユニバーサルジョイント(AUJ)を利用した
高精度回転駆動装置である。特に、高精度でかつ無段階
連続回転制御が可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the problems in the prior art described above, in a rotation drive mechanism using a coarse angle detector, a method of improving rotation accuracy using a normal reduction gear mechanism,
To solve the disadvantage of discontinuity caused by gear,
This is a high-precision rotary drive device using an active universal joint (AUJ). In particular, high-precision and stepless continuous rotation control is possible.
【0009】[0009]
【実施例】以下に本発明に係る高精度回転駆動装置の具
体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。図1
は、本発明の高精度回転駆動装置の一実施例を示す全体
斜視図、図2は本発明の高精度回転駆動装置の内部構造
を示す概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a high-precision rotary drive according to the present invention. FIG.
1 is an overall perspective view showing an embodiment of the high-precision rotary drive device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the internal structure of the high-precision rotary drive device of the present invention.
【0010】図から明らかなように、本発明に係る高精
度回転駆動装置10の第1の具体例としては、第1のモ
ータ11と、該第1のモータ11によって回転駆動され
る第1の軸12と、第1の軸12の回転角度を検出する
レゾルバ13と、第1の軸12の周囲に回転可能に配設
された筒体14と、該筒体14を回転駆動する第2のモ
ータ15と、前記筒体14の回転角度を検出するレゾル
バ16と、該筒体14の軸線に対して所定の角度αの端
面を有して取り付けられた第1の支持部材17と、前記
第1の軸12の先端に接続されると共に、該第1の支持
部材17に対して回転可能に取り付けられた駆動板18
と、前記第1の支持部材17に対して所定の角度傾斜し
て取り付けられた駆動対象物19とから成り、前記第1
のモータ11により第1の軸12を360度回転する事
により、前記駆動対象物19を±αの範囲で回転駆動す
るものが示されている。As is apparent from the drawing, as a first specific example of the high-precision rotary driving device 10 according to the present invention, a first motor 11 and a first motor 11 driven by the first motor 11 are rotated. A shaft 12, a resolver 13 for detecting a rotation angle of the first shaft 12, a cylinder 14 rotatably disposed around the first shaft 12, and a second rotating the cylinder 14. A motor 15, a resolver 16 for detecting a rotation angle of the cylinder 14, a first support member 17 attached with an end face having a predetermined angle α with respect to an axis of the cylinder 14, A drive plate 18 connected to the tip of the first shaft 12 and rotatably attached to the first support member 17
And a driving object 19 attached to the first support member 17 at a predetermined angle.
By rotating the first shaft 12 by 360 degrees by the motor 11, the object to be driven 19 is rotationally driven within a range of ± α.
【0011】即ち、本発明に於ける装置本体10aに対
してベアリング20で回転可能に支持された支持筒21
に第1の軸12が固定されている。この支持筒21に対
して第1のモータ11が取り付けられており、第1の軸
12を回転駆動する。また、支持筒21の周囲には、レ
ゾルバ13が配設されており、第1の軸12及び支持筒
21の回転角度を検出する事が出来る。That is, the support cylinder 21 rotatably supported by the bearing 20 with respect to the apparatus main body 10a in the present invention.
Is fixed to the first shaft 12. The first motor 11 is attached to the support cylinder 21, and drives the first shaft 12 to rotate. A resolver 13 is provided around the support cylinder 21 so that the rotation angles of the first shaft 12 and the support cylinder 21 can be detected.
【0012】また、第1の軸12の周囲には、筒体14
がベアリング22を介して回転可能に配設されている。
また、筒体14の端部に固定された第1の支持部材17
は、ベアリング23を介して、装置本体10aに対して
回転可能に支持されている。第1の支持部材17の端面
17aは、第1の軸12の軸線に対して所定の角度α傾
いて形成されている。この角度αは、駆動対象物19を
揺動させる角度範囲を決定するもので、駆動対象物19
は2αの範囲で揺動する。A cylindrical body 14 is provided around the first shaft 12.
Are rotatably disposed via a bearing 22.
The first support member 17 fixed to the end of the cylindrical body 14
Is rotatably supported by the apparatus main body 10a via a bearing 23. The end face 17 a of the first support member 17 is formed to be inclined at a predetermined angle α with respect to the axis of the first shaft 12. The angle α determines the angle range in which the driving object 19 is swung, and the driving object 19
Swings in the range of 2α.
【0013】駆動板18は、ベアリング等を介して回転
可能に第1の支持部材17に支持されると共に、第1の
軸12の端部と接続されている。ここで、第1の軸12
と駆動板18とは、可撓性を有した部材、例えばコイル
スプリング24で接続されている。したがって、第1の
軸12から駆動板18へ円滑に動力が伝達される。The drive plate 18 is rotatably supported by the first support member 17 via bearings and the like, and is connected to the end of the first shaft 12. Here, the first shaft 12
The drive plate 18 is connected to a member having flexibility, for example, a coil spring 24. Therefore, power is smoothly transmitted from the first shaft 12 to the drive plate 18.
【0014】駆動板18の端面18aも第1の軸12の
軸線に対して、角度α傾斜している。また、図1に示す
ように駆動板18に対して脚部25が駆動対象物19を
所定の角度βで取り付けている。この角度βは、例えば
駆動対象物19がミラーであれば、光源からの光を反射
させたい方向によって決定される。衛星間通信等に利用
する場合、各人工衛星の対峙する角度によって定まるも
のである。The end face 18a of the drive plate 18 is also inclined at an angle α with respect to the axis of the first shaft 12. Further, as shown in FIG. 1, the leg 25 attaches the driving target 19 to the driving plate 18 at a predetermined angle β. This angle β is determined by the direction in which light from the light source is desired to be reflected, for example, when the driving object 19 is a mirror. When used for inter-satellite communication or the like, it is determined by the angle at which each artificial satellite faces each other.
【0015】図3は、本発明の高精度回転駆動装置の作
動状態を示す説明図である。本発明の高精度回転駆動装
置10は、第1の軸12が第1のモータ11の回転軸に
沿って回転すると、駆動対象物19がそれに応じた回転
方向に回転駆動される。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation state of the high-precision rotary drive device of the present invention. In the high-precision rotary drive device 10 of the present invention, when the first shaft 12 rotates along the rotation axis of the first motor 11, the drive target 19 is rotationally driven in the corresponding rotation direction.
【0016】図4は、本発明の高精度回転駆動装置のモ
ータの回転角度と駆動対象物の回転角度の関係を示す説
明図である。図中で横軸がモータの回転角度を示し、縦
軸が駆動対象物19の回転角度を示す。図中でモータが
360度回転すると、駆動対象物19は、28度回転す
る。前述したα=14度の場合である。つまり、360
度÷2/28度=6.4となり、第1の軸12に取り付
けられたレゾルバ(角度検出器)13の精度の6.4倍
(平均値)の角度精度が得られる。駆動板18の取り付
け角度αを小さく設定すればする程、第1のモータ11
の1回転に対する揺動範囲が小さくなり、角度精度がそ
れに逆比例して向上する。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the rotation angle of the motor and the rotation angle of the object to be driven in the high-precision rotary drive device of the present invention. In the figure, the horizontal axis indicates the rotation angle of the motor, and the vertical axis indicates the rotation angle of the driving target 19. When the motor rotates 360 degrees in the figure, the driving target 19 rotates 28 degrees. This is the case where α = 14 degrees described above. That is, 360
The degree ÷ 2/28 degrees = 6.4, and an angle accuracy of 6.4 times (average value) the accuracy of the resolver (angle detector) 13 attached to the first shaft 12 is obtained. The smaller the mounting angle α of the driving plate 18 is, the more the first motor 11
The swing range for one rotation is reduced, and the angular accuracy is improved in inverse proportion thereto.
【0017】更に、図4に示す様に得られる曲線26が
非線形であるので、モータの回転角度のどの部分を使用
するかによって同じ傾斜角度αであっても、精度を重視
するか応答性を重視するかによって異なってくる。Further, since the curve 26 obtained is non-linear as shown in FIG. 4, even if the inclination angle α is the same depending on which part of the rotation angle of the motor is used, importance is placed on accuracy or responsiveness. It depends on what you value.
【0018】尚、本発明は以上の実施例に限ることなく
本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能であ
る。Incidentally, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made based on the technical idea of the present invention.
【0019】[0019]
【発明の効果】第1の効果は、角度検出器(レゾルバ)
そのものの精度を向上させる事なく、数倍から数十倍の
設定した範囲内で高精度の回転角度の制御をする事が出
来る。その理由は、駆動源の回転量が180度であるの
に対して、所定の制御すべき角度をαとすると、180
/2α=90÷α倍の精度向上を図ることができる。The first effect is that an angle detector (resolver) is used.
It is possible to control the rotation angle with high accuracy within a set range of several times to several tens times without improving the accuracy of the device itself. The reason is that, while the amount of rotation of the drive source is 180 degrees and the predetermined angle to be controlled is α, 180 degrees is obtained.
The accuracy can be improved by a factor of / 2α = 90 ° α.
【0020】第2の効果は、高精度の角度制御を実現で
きるにもかかわらず、大型の歯車等を必要としないの
で、装置を小型化する事ができる。また、装置の軽量
化、耐久性の向上が図れる。更に、通常の減速ギアと比
較して回転の連続性が保たれ、円滑な回転駆動特性が得
られる。また、本発明の高精度回転駆動装置では、配線
コード等が動かないのでハーネス処理が容易である。The second effect is that, although high-precision angle control can be realized, a large gear or the like is not required, so that the apparatus can be downsized. Further, the weight and durability of the device can be improved. Further, continuity of rotation is maintained as compared with a normal reduction gear, and smooth rotation drive characteristics are obtained. Further, in the high-precision rotary drive device of the present invention, the wiring cord and the like do not move, so that the harness processing is easy.
【図1】図1は、本発明の高精度回転駆動装置の一実施
例を示す全体斜視図である。FIG. 1 is an overall perspective view showing one embodiment of a high-precision rotary drive device of the present invention.
【図2】図2は、本発明の高精度回転駆動装置の内部構
造を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an internal structure of a high-precision rotary drive device of the present invention.
【図3】図3は、本発明の高精度回転駆動装置の作動状
態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation state of the high-precision rotary drive device of the present invention.
【図4】図4は、本発明の高精度回転駆動装置のモータ
の回転角度と駆動対象物の回転角度の関係を示す説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotation angle of a motor and a rotation angle of a driven object of the high-precision rotation drive device of the present invention.
10・・・高精度回転駆動装置 10a・・装置本体 11・・・第1のモータ 12・・・第1の軸 13・・・レゾルバ 14・・・筒体 15・・・第2のモータ 16・・・レゾルバ 17・・・第1の支持部材 17a・・端面 18・・・駆動板 19・・・駆動対象物 20・・・ベアリング 21・・・支持筒 22・・・ベアリング 23・・・ベアリング 24・・・コイルスプリング 25・・・脚部 26・・・曲線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... High-precision rotation drive device 10a ... Device main body 11 ... 1st motor 12 ... 1st shaft 13 ... Resolver 14 ... Cylindrical body 15 ... 2nd motor 16 ··· Resolver 17 ··· First support member 17a ··· End face 18 ··· Driving plate 19 ··· Driving object 20 ··· Bearing 21 ··· Support cylinder 22 ··· Bearing 23 Bearing 24 ・ ・ ・ Coil spring 25 ・ ・ ・ Leg 26 ・ ・ ・ Curve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/00 G02B 7/18 - 7/24 G02B 26/00 - 26/10 H01Q 1/12,3/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 7/00 G02B 7 /18-7/24 G02B 26/00-26/10 H01Q 1 / 12,3 / 16
Claims (6)
て回転駆動される第1の軸と、第1の軸の周囲に配設さ
れた筒体と、該筒体を回転駆動する第2のモータと、前
記筒体の軸線に対して所定の角度αを有して取り付けら
れた第1の支持部材と、前記第1の軸の先端に接続され
ると共に、該第1の支持部材に対して回転可能に取り付
けられた駆動板と、前記第1の支持部材に対して所定の
角度傾斜して取り付けられた駆動対象物とから成り、前
記第1のモータにより第1の軸を360度回転する事に
より、前記駆動対象物を±αの範囲で回転駆動する事を
特徴とする高精度回転駆動装置。1. A first motor, a first shaft rotatably driven by the first motor, a cylinder disposed around the first shaft, and a first shaft rotatably driving the cylinder. Motor, a first support member mounted at a predetermined angle α with respect to the axis of the cylindrical body, and a first support member connected to a tip of the first shaft. A driving plate rotatably mounted on the first support member, and a driving object mounted at a predetermined angle with respect to the first support member. A high-precision rotation drive device characterized in that the object to be driven is rotationally driven within a range of ± α by being rotated by degrees.
軸上に配設されたことを特徴とする請求項1記載の高精
度回転駆動装置。2. The high-precision rotation drive device according to claim 1, wherein the first motor and the second motor are arranged coaxially.
部材を介して接続されたことを特徴とする請求項1記載
の高精度回転駆動装置。3. The high-precision rotary drive device according to claim 1, wherein the drive plate is connected to a tip of the first shaft via a flexible member.
れることを特徴とする請求項1記載の高精度回転駆動装
置。4. The high-precision rotation drive device according to claim 1, wherein the drive target is driven to rotate non-linearly.
ベアリングを介して回転可能に取り付けられたことを特
徴とする請求項1記載の高精度回転駆動装置。5. The first support member and the driving plate,
2. The high-precision rotation drive device according to claim 1, wherein the high-speed rotation drive device is rotatably mounted via a bearing.
特徴とする請求項1記載の高精度回転駆動装置。6. The high-precision rotary drive device according to claim 1, wherein the drive target is a mirror.
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JP10276715A JP3139467B2 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | High precision rotary drive |
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JP10276715A JP3139467B2 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | High precision rotary drive |
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JP2000105346A JP2000105346A (en) | 2000-04-11 |
JP3139467B2 true JP3139467B2 (en) | 2001-02-26 |
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Family Applications (1)
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JP10276715A Expired - Fee Related JP3139467B2 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | High precision rotary drive |
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US8180187B2 (en) * | 2008-10-15 | 2012-05-15 | Honeywell International Inc. | Systems and methods for gimbal mounted optical communication device |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP10276715A patent/JP3139467B2/en not_active Expired - Fee Related
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